JP2022128561A - Gallium nitride wafer and method of manufacturing semiconductor chip - Google Patents

Gallium nitride wafer and method of manufacturing semiconductor chip Download PDF

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淳士 大原
Atsushi Ohara
正武 長屋
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Abstract

To provide a method of manufacturing a semiconductor chip, capable of improving productivity.SOLUTION: In preparing a GaN wafer 1 in a method of manufacturing a semiconductor chip, the followings are performed: preparing a bulk wafer 100 that comprises GaN and has a first main surface 100a made as a gallium surface while having a second main surface 100b made as a nitrogen surface, the second main surface being on an opposing side to the first main surface 100a; preparing an auxiliary wafer 110 on which a GaN layer 112 is laminated, on a basic wafer 111 comprising a material different from GaN; separating the GaN layer from the auxiliary wafer 110 and constructing a bonded wafer 114 having a first main surface 114a made as a gallium surface while having a second main surface 114b made as a nitrogen surface, the second main surface being on an opposing side to the first main surface; and preparing a GaN wafer having one surface 1a and the other surface 1b which are made as a gallium surface, by bonding the nitrogen surface of the bulk wafer 110 and the nitrogen surface of the bonded wafer 114.SELECTED DRAWING: Figure 2D

Description

本発明は、窒化ガリウム(以下では、単にGaNともいう)を含んで構成されるGaNウェハおよび半導体チップの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a GaN wafer containing gallium nitride (hereinafter also simply referred to as GaN) and a semiconductor chip.

従来より、半導体ウェハにエピタキシャル膜を形成して加工ウェハを形成し、当該加工ウェハに半導体素子を形成した後にチップ単位に分割することで半導体チップを製造する製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、この製造方法では、加工ウェハのうちのエピタキシャル膜側の面を一面とし、加工ウェハのうちの半導体ウェハ側の面を他面とすると、まず、加工ウェハの一面側に拡散層や表面電極等の半導体素子の一面側の部分を構成する一面側素子構成部分を形成する。次に、加工ウェハの他面側を研削して所定の厚さまで薄くし、加工ウェハの他面側に、裏面電極等の半導体素子の他面側の部分を構成する他面側素子構成部分を形成する。その後、加工ウェハをチップ単位に分割する。 Conventionally, there has been proposed a manufacturing method for manufacturing semiconductor chips by forming an epitaxial film on a semiconductor wafer to form a processed wafer, forming semiconductor elements on the processed wafer, and then dividing the processed wafer into chip units (for example, See Patent Document 1). Specifically, in this manufacturing method, assuming that the epitaxial film side surface of the processed wafer is one surface and the semiconductor wafer side surface of the processed wafer is the other surface, first, a diffusion layer is formed on one surface side of the processed wafer. A one-surface-side element-constituting portion that constitutes a portion on the one-surface side of a semiconductor element such as a surface electrode or the like is formed. Next, the other surface side of the wafer to be processed is ground to a predetermined thickness, and on the other surface side of the wafer to be processed, the other surface side element forming part constituting the part of the other surface side of the semiconductor element such as the back surface electrode is formed. Form. After that, the wafer to be processed is divided into chips.

特開2016-207908号公報JP 2016-207908 A

ところで、本発明者らは、バンドギャップが広く、電子の飽和速度が大きい等の利点を有するGaNを含んで構成される半導体チップについて検討している。そして、このような半導体チップを上記製造方法を利用して製造する場合、以下のようになる。 By the way, the present inventors are studying a semiconductor chip comprising GaN, which has advantages such as a wide bandgap and a high electron saturation velocity. When such a semiconductor chip is manufactured using the manufacturing method described above, it is as follows.

すなわち、半導体ウェハとしてGaNウェハを用意し、GaNウェハ上にGaNで構成されるエピタキシャル膜を成長させて加工ウェハを構成する。そして、加工ウェハに一面側素子構成部分を形成した後、加工ウェハの他面から研削する。その後、他面側素子部分を形成し、加工ウェハをチップ単位に分割する。 That is, a GaN wafer is prepared as a semiconductor wafer, and an epitaxial film made of GaN is grown on the GaN wafer to form a processed wafer. Then, after forming the element constituting portions on one side of the wafer to be processed, the other side of the wafer to be processed is ground. After that, the element portion on the other side is formed, and the wafer to be processed is divided into chips.

しかしながら、この製造方法では、加工ウェハを他面から研削する。つまり、GaNウェハを研削する。このため、半導体チップを製造する毎にGaNウェハを用意する必要があり、生産性が低くなる可能性がある。 However, in this manufacturing method, the processed wafer is ground from the other side. That is, the GaN wafer is ground. For this reason, it is necessary to prepare a GaN wafer each time a semiconductor chip is manufactured, which may reduce productivity.

本発明は上記点に鑑み、生産性の向上を図ることができるGaNウェハおよび半導体チップの製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a GaN wafer and a semiconductor chip that can improve productivity.

上記目的を達成するための請求項1では、半導体素子が形成された半導体チップの製造方法であって、GaNで構成され、一面(1a)および一面と反対側の他面(1b)を有するGaNウェハ(1)を用意することと、GaNウェハの一面上にエピタキシャル膜(3)を形成することにより、エピタキシャル膜側の面を一面(10a)とすると共にGaNウェハ側の面を他面(10b)とし、一面側に複数のチップ形成領域(RA)を有する加工ウェハ(10)を構成することと、複数のチップ形成領域に対し、半導体素子の一面側素子構成部分(11)を形成することと、加工ウェハの他面側から当該加工ウェハの内部にレーザ光(L)を照射することにより、加工ウェハの内部に、加工ウェハの面方向に沿った変質層(15)を形成することと、変質層を境界として加工ウェハを分割することにより、加工ウェハを、加工ウェハの一面側のチップ構成ウェハ(30)と、加工ウェハの他面側のリサイクルウェハ(40)とに分割することと、チップ構成ウェハから半導体チップ(S1)を取り出すことと、リサイクルウェハを再びGaNウェハとして利用することと、を行う。そして、GaNウェハを用意することでは、GaNで構成され、第1主面(100a)がガリウム面とされると共に第1主面と反対側の第2主面(100b)が窒素面とされたバルクウェハ(100)を用意することと、GaNと別の材料で構成される基礎ウェハ(111)上に、GaN層(112)が積層された補助ウェハ(110)を用意することと、補助ウェハからGaN層を分離し、第1主面(114a)がガリウム面とされると共に第1主面と反対側の第2主面(114b)が窒素面とされた接合ウェハ(114)を構成することと、バルクウェハの窒素面と接合ウェハの窒素面とを接合することにより、一面および他面がガリウム面とされたGaNウェハを用意することと、を行う。 In claim 1 for achieving the above object, there is provided a method for manufacturing a semiconductor chip having a semiconductor element formed thereon, comprising: By preparing a wafer (1) and forming an epitaxial film (3) on one surface of the GaN wafer, one surface (10a) is on the epitaxial film side and the other surface (10b) is on the GaN wafer side. ), constructing a processed wafer (10) having a plurality of chip forming areas (RA) on one surface side, and forming an element constituting portion (11) on one surface side of a semiconductor element for the plurality of chip forming areas. and forming an altered layer (15) inside the processed wafer along the surface direction of the processed wafer by irradiating the inside of the processed wafer with a laser beam (L) from the other surface side of the processed wafer. dividing the processed wafer into a chip-constituting wafer (30) on one side of the processed wafer and a recycle wafer (40) on the other side of the processed wafer by dividing the processed wafer with the deteriorated layer as a boundary; , taking out the semiconductor chip (S1) from the chip-constituting wafer, and reusing the recycled wafer as a GaN wafer. Then, by preparing a GaN wafer, it is composed of GaN, the first main surface (100a) is a gallium surface, and the second main surface (100b) opposite to the first main surface is a nitrogen surface. providing a bulk wafer (100); providing an auxiliary wafer (110) having a GaN layer (112) laminated on a base wafer (111) composed of GaN and another material; Separating the GaN layer to construct a bonded wafer (114) having a first major surface (114a) as a gallium surface and a second major surface (114b) opposite to the first major surface as a nitrogen surface. and preparing a GaN wafer having a gallium surface on one surface and the other surface by bonding the nitrogen surface of the bulk wafer and the nitrogen surface of the bonded wafer.

これによれば、リサイクルウェハを再びGaNウェハとして利用する。このため、半導体チップを製造する度にGaNウェハを新たに用意する必要がなく、GaNウェハを有効利用できる。したがって、半導体チップの生産性の向上を図ることができる。また、GaNウェハとして、一面および他面がガリウム面とされたものを用意する。このため、レーザ光を照射して変質層を形成する前の各工程を実行した際、加工ウェハの他面に微細な凹凸が形成されることを抑制できる。したがって、レーザ光を加工ウェハの他面側から照射した際、レーザ光が加工ウェハの他面で乱反射することが抑制される。これにより、加工ウェハの内部に好適に変質層を形成することができ、さらに生産性の向上を図ることができる。 According to this method, recycled wafers are reused as GaN wafers. Therefore, it is not necessary to prepare a new GaN wafer each time a semiconductor chip is manufactured, and the GaN wafer can be used effectively. Therefore, the productivity of semiconductor chips can be improved. Also, a GaN wafer having one surface and the other surface made of gallium is prepared. Therefore, it is possible to suppress the formation of fine unevenness on the other surface of the wafer to be processed when each step is performed before the laser beam is irradiated to form the altered layer. Therefore, when the laser beam is irradiated from the other surface of the wafer to be processed, irregular reflection of the laser beam from the other surface of the wafer to be processed is suppressed. As a result, it is possible to suitably form an altered layer inside the wafer to be processed, and further improve productivity.

また、請求項5では、GaNで構成されるGaNウェハであって、一面(1a)および一面と反対側の他面(1b)と、一面側に配置され、一面を構成するバルクウェハ(100)と、他面側に配置されると共にバルクウェハと接合され、他面を構成する接合ウェハ(114)と、を備え、一面および他面がガリウム面とされている。 In claim 5, a GaN wafer made of GaN, comprising one surface (1a) and the other surface (1b) opposite to the one surface, and a bulk wafer (100) arranged on the one surface side and constituting the one surface. , and a bonded wafer (114) disposed on the other side and bonded to the bulk wafer to form the other side, the one side and the other side being gallium surfaces.

これによれば、このGaNウェハを用いて加工ウェハを構成すると共に加工ウェハから半導体チップを製造する際、GaNウェハを再利用することで半導体チップの生産性の向上を図ることができる。また、加工ウェハから半導体チップを製造する際、加工ウェハの他面に微細な凹凸が形成されることが抑制されるため、レーザ光を加工ウェハの他面側から照射する工程を行った際、レーザ光が加工ウェハの他面で乱反射することが抑制される。このため、半導体チップの生産性の向上を図ることができる。 According to this, when forming a processed wafer using this GaN wafer and manufacturing a semiconductor chip from the processed wafer, the productivity of the semiconductor chip can be improved by reusing the GaN wafer. Further, when manufacturing a semiconductor chip from a processed wafer, the formation of fine irregularities on the other surface of the processed wafer is suppressed. Diffuse reflection of laser light on the other surface of the wafer to be processed is suppressed. Therefore, the productivity of semiconductor chips can be improved.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 It should be noted that the reference numerals in parentheses attached to each component etc. indicate an example of the correspondence relationship between the component etc. and specific components etc. described in the embodiments described later.

第1実施形態における半導体チップの製造工程を示す断面図である。4A to 4C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the semiconductor chip in the first embodiment; 図1Aに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。1B is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor chip continued from FIG. 1A; FIG. 図1Bに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。FIG. 1C is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor chip following FIG. 1B; 図1Cに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。1D is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor chip following FIG. 1C; FIG. 図1Dに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。1D is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor chip following FIG. 1D; FIG. 図1Eに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。FIG. 1E is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor chip following FIG. 1E; 図1Fに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。1F is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor chip continued from FIG. 1F; FIG. 図1Gに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。FIG. 1G is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor chip following FIG. 1G; 図1Hに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。FIG. 1H is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor chip continued from FIG. 1H; 図1Iに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。FIG. 1I is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor chip following FIG. 1I; 図1Jに続く半導体チップの製造工程を示す断面図である。1J is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor chip following FIG. 1J; FIG. 図1Aに示すGaNウェハの製造工程を示す断面図である。1B is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the GaN wafer shown in FIG. 1A; FIG. 図2Aに続くGaNウェハの製造工程を示す断面図である。FIG. 2B is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the GaN wafer following FIG. 2A; 図2Bに続くGaNウェハの製造工程を示す断面図である。FIG. 2B is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the GaN wafer following FIG. 2B; 図2Cに続くGaNウェハの製造工程を示す断面図である。FIG. 2C is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the GaN wafer following FIG. 2C; 第2実施形態におけるGaNウェハの製造工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a GaN wafer in the second embodiment; 図3Aに続くGaNウェハの製造工程を示す断面図である。3B is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the GaN wafer following FIG. 3A; FIG. 図3Bに続くGaNウェハの製造工程を示す断面図である。FIG. 3C is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the GaN wafer following FIG. 3B; 図3Cに続くGaNウェハの製造工程を示す断面図である。FIG. 3C is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the GaN wafer following FIG. 3C; 図3Dに続くGaNウェハの製造工程を示す断面図である。FIG. 3C is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the GaN wafer following FIG. 3D; 第3実施形態におけるGaNウェハの製造工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a GaN wafer in the third embodiment; 図4Aに続くGaNウェハの製造工程を示す断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the GaN wafer following FIG. 4A; 図4Bに続くGaNウェハの製造工程を示す断面図である。FIG. 4C is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the GaN wafer following FIG. 4B; 図4Cに続くGaNウェハの製造工程を示す断面図である。FIG. 4C is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the GaN wafer following FIG. 4C; 図4Dに続くGaNウェハの製造工程を示す断面図である。FIG. 4C is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the GaN wafer following FIG. 4D;

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each of the following embodiments, portions that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

(第1実施形態)
第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下では、GaNを用いて構成された半導体チップS1の製造方法について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to the drawings. Below, the manufacturing method of semiconductor chip S1 comprised using GaN is demonstrated.

まず、図1Aに示されるように、一面1aおよび他面1bを有し、バルクウェハ状とされているGaNウェハ1を用意する。例えば、GaNウェハ1は、シリコン、酸素、ゲルマニウム等がドーパントされ、不純物濃度が5×1017~5×1019cm-3とされたものが用いられる。但し、本実施形態のGaNウェハ1は、後述するが、厚さ方向における所定箇所において、不純物濃度が不連続に変化している。GaNウェハ1の厚みについては任意であるが、例えば400μm程度のものを用意している。なお、本実施形態のGaNウェハ1は、一面1aがガリウム面とされると共に他面1bがガリウム面とされている。また、このGaNウェハ1は、下記半導体チップS1の製造工程を行った後では、後述する図1Kのリサイクルウェハ40を再利用することで用意される。 First, as shown in FIG. 1A, a GaN wafer 1 in the form of a bulk wafer having one surface 1a and the other surface 1b is prepared. For example, the GaN wafer 1 is doped with silicon, oxygen, germanium, etc., and has an impurity concentration of 5×10 17 to 5×10 19 cm −3 . However, in the GaN wafer 1 of the present embodiment, the impurity concentration varies discontinuously at predetermined locations in the thickness direction, as will be described later. Although the thickness of the GaN wafer 1 is arbitrary, a wafer with a thickness of about 400 μm, for example, is prepared. The GaN wafer 1 of the present embodiment has one surface 1a as a gallium surface and the other surface 1b as a gallium surface. Further, this GaN wafer 1 is prepared by reusing a recycle wafer 40 shown in FIG. 1K, which will be described later, after performing the manufacturing process of the semiconductor chip S1 described below.

ここで、本実施形態のGaNウェハ1を用意する工程について、具体的に説明する。 Here, the process of preparing the GaN wafer 1 of this embodiment will be specifically described.

本実施形態では、図2Aに示されるように、GaNで構成され、第1主面100aがガリウム面とされると共に第2主面100bが窒素面とされているバルクウェハ100を用意する。そして、特に図示しないが、必要に応じ、第2主面100bを研磨等する。 In this embodiment, as shown in FIG. 2A, a bulk wafer 100 made of GaN and having a first principal surface 100a of gallium and a second principal surface 100b of nitrogen is prepared. Then, although not shown, the second main surface 100b is polished or the like as necessary.

また、図2Aとは別工程において、図2Bに示されるように、基礎ウェハ111上にGaN層112が配置された補助ウェハ110を用意する。本実施形態では、基礎ウェハ111は、シリコンウェハ、サファイアウェハ、炭化珪素ウェハ、または窒化アルミニウム多結晶ウェハ等で構成されている。そして、GaN層112は、基礎ウェハ111上に、バッファ層113を介してエピタキシャル成長されることで構成されている。本実施形態のバッファ層113は、Si(111)層等で構成される第1下地層113a上に、AlGaN等の第2下地層113bが積層されることで構成されている。なお、バッファ層113は、GaN層112の結晶性を良好にして膜厚を大きくするためのものである。 2A, an auxiliary wafer 110 having a GaN layer 112 disposed on a base wafer 111 is prepared as shown in FIG. 2B. In this embodiment, the base wafer 111 is composed of a silicon wafer, a sapphire wafer, a silicon carbide wafer, an aluminum nitride polycrystalline wafer, or the like. The GaN layer 112 is formed by epitaxially growing on the base wafer 111 with the buffer layer 113 interposed therebetween. The buffer layer 113 of this embodiment is formed by laminating a second underlayer 113b such as AlGaN on a first underlayer 113a formed of a Si(111) layer or the like. The buffer layer 113 is for improving the crystallinity of the GaN layer 112 and increasing the film thickness.

次に、図2Cに示されるように、補助ウェハ110からGaN層112を分離し、GaN層112で構成され、第1主面114aがガリウム面とされると共に第2主面114bが窒素面とされている接合ウェハ114を構成する。なお、この接合ウェハ114は、例えば、基礎ウェハ111等を研削、研磨等してGaN層112を分離することで構成される。また、接合ウェハ114は、例えば、レーザスライス等でGaN層112を基礎ウェハ111から分離することで構成される。 Next, as shown in FIG. 2C, the GaN layer 112 is separated from the auxiliary wafer 110, the GaN layer 112 is formed, and the first main surface 114a is the gallium surface and the second main surface 114b is the nitrogen surface. A bonded wafer 114 is constructed. The bonded wafer 114 is formed by, for example, grinding or polishing the base wafer 111 or the like to separate the GaN layer 112 . The bonded wafer 114 is formed by separating the GaN layer 112 from the base wafer 111 by, for example, laser slicing.

その後、図2Dに示されるように、バルクウェハ100の第2主面100bと接合ウェハ114の第2主面114bとを直接接合等で接合する。つまり、バルクウェハ100の窒素面と接合ウェハ114の窒素面とを直接接合等で接合する。これにより、一面1aおよび他面1bがガリウム面とされたGaNウェハ1が構成される。 After that, as shown in FIG. 2D, the second main surface 100b of the bulk wafer 100 and the second main surface 114b of the bonded wafer 114 are bonded by direct bonding or the like. That is, the nitrogen surface of the bulk wafer 100 and the nitrogen surface of the bonded wafer 114 are bonded by direct bonding or the like. Thus, a GaN wafer 1 having one surface 1a and the other surface 1b of gallium is formed.

なお、直接接合は、例えば、次のように行われる。すなわち、まず、バルクウェハ100の第2主面100bおよび接合ウェハ114の第2主面114bにNプラズマ、Oプラズマ、またはArイオンビーム等を照射し、各主面100b、114bを活性化させる。そして、適宜形成されたアライメントマークを用いて赤外顕微鏡等によるアライメントを行い、室温~550℃において、バルクウェハ100の第2主面100bと接合ウェハ114の第2主面114bとを貼り合わせる。これにより、バルクウェハ100と接合ウェハ114とが直接接合されてGaNウェハ1が構成される。 In addition, direct joining is performed as follows, for example. That is, first, the second main surface 100b of the bulk wafer 100 and the second main surface 114b of the bonded wafer 114 are irradiated with N 2 plasma, O 2 plasma, an Ar ion beam, or the like to activate the main surfaces 100b and 114b. . Then, alignment is performed by an infrared microscope or the like using appropriately formed alignment marks, and the second main surface 100b of the bulk wafer 100 and the second main surface 114b of the bonded wafer 114 are bonded together at room temperature to 550.degree. As a result, the bulk wafer 100 and the bonded wafer 114 are directly bonded to form the GaN wafer 1 .

そして、このようなGaNウェハ1は、バルクウェハ100および接合ウェハ114の2つの異なるウェハを接合して構成される。このため、このGaNウェハ1は、バルクウェハ100と接合ウェハ114との界面において、不純物濃度が不連続に変化したウェハとなる。また、このGaNウェハ1は、バルクウェハ100と接合ウェハ114との界面において、結晶欠陥密度が不連続に変化したウェハとなる。なお、不連続に変化するとは、言い換えると、急峻に値が変化することである。 Such a GaN wafer 1 is constructed by bonding two different wafers, a bulk wafer 100 and a bonded wafer 114 . Therefore, this GaN wafer 1 becomes a wafer in which the impurity concentration changes discontinuously at the interface between the bulk wafer 100 and the bonded wafer 114 . Moreover, this GaN wafer 1 is a wafer in which the crystal defect density changes discontinuously at the interface between the bulk wafer 100 and the bonded wafer 114 . In other words, changing discontinuously means that the value changes abruptly.

次に、図1Bに示されるように、GaNウェハ1の一面1a上に、10~100μm程度のGaNで構成されるエピタキシャル膜3を形成することにより、複数のチップ形成領域RAを有する加工ウェハ10を用意する。本実施形態では、エピタキシャル膜3は、n型エピタキシャル層3aと、n型エピタキシャル層3bとがGaNウェハ1側から順に成膜されて構成される。例えば、n型エピタキシャル層3aは、シリコン、酸素、ゲルマニウム等がドーパントされ、不純物濃度が5×1017~5×1019cm-3程度とされる。n型エピタキシャル層3bは、シリコン等がドーパントされ、不純物濃度が1×1017~4×1017cm-3程度とされる。 Next, as shown in FIG. 1B, an epitaxial film 3 made of GaN with a thickness of about 10 to 100 μm is formed on one surface 1a of the GaN wafer 1, thereby forming a processed wafer 10 having a plurality of chip forming regions RA. prepare. In this embodiment, the epitaxial film 3 is formed by sequentially depositing an n + -type epitaxial layer 3a and an n -type epitaxial layer 3b from the GaN wafer 1 side. For example, the n + -type epitaxial layer 3a is doped with silicon, oxygen, germanium, or the like, and has an impurity concentration of about 5×10 17 to 5×10 19 cm −3 . The n -type epitaxial layer 3b is doped with silicon or the like and has an impurity concentration of approximately 1×10 17 to 4×10 17 cm −3 .

なお、n型エピタキシャル層3bは、後述する拡散層12等の一面側素子構成部分11が形成される部分であり、例えば、厚さが8~10μm程度とされる。n型エピタキシャル層3aは、後述する半導体チップS1の厚さを確保するための部分であり、例えば、厚さが40~100μm程度とされる。また、n型エピタキシャル層3aとn型エピタキシャル層3bとの厚みの大小については任意であるが、ここでは半導体チップS1の厚みを確保できるようにn型エピタキシャル層3aをn型エピタキシャル層3bよりも厚くしてある。 Note that the n -type epitaxial layer 3b is a portion where the one-side element-constituting portion 11 such as a diffusion layer 12, which will be described later, is formed, and has a thickness of, for example, about 8 to 10 μm. The n + -type epitaxial layer 3a is a portion for ensuring the thickness of the semiconductor chip S1, which will be described later, and has a thickness of about 40 to 100 μm, for example. Further, the thicknesses of the n + -type epitaxial layer 3a and the n -type epitaxial layer 3b are arbitrary, but here, the n + -type epitaxial layer 3a is replaced with the n -type epitaxial layer so as to secure the thickness of the semiconductor chip S1. It is thicker than layer 3b.

以下では、加工ウェハ10のうちのエピタキシャル膜3側の面を加工ウェハ10の一面10aとし、加工ウェハ10のうちのGaNウェハ1側の面を加工ウェハ10の他面10bとする。また、上記のように、本実施形態では、GaNウェハ1の一面1aおよび他面10bがガリウム面とされているため、加工ウェハ10は、一面10aおよび他面10bがガリウム面となる。そして、各チップ形成領域RAは、加工ウェハ10の一面10a側に構成される。 Hereinafter, the surface of processed wafer 10 facing epitaxial film 3 is referred to as one surface 10 a of processed wafer 10 , and the surface of processed wafer 10 facing GaN wafer 1 is referred to as second surface 10 b of processed wafer 10 . Further, as described above, in the present embodiment, the one surface 1a and the other surface 10b of the GaN wafer 1 are gallium surfaces. Each chip forming area RA is formed on the one surface 10a side of the wafer 10 to be processed.

ここで、この工程では、エピタキシャル膜3を成長させる場合等のプロセス温度が1000℃程度になる。このため、各エピタキシャル膜3を成膜する際、加工ウェハ10から窒素がガス化して抜け易くなる。具体的には、窒素は、化学的に活性化し易い窒素面から抜け易くなる。しかしながら、本実施形態の加工ウェハ10は、一面10aおよび他面10bがガリウム面とされている。このため、本実施形態の加工ウェハ10は、窒素が加工ウェハ10から抜け難くなっており、一面10aおよび他面10bに微小な凹凸が形成されることが抑制される。 Here, in this step, the process temperature for growing the epitaxial film 3 is about 1000.degree. For this reason, when forming each epitaxial film 3, nitrogen is easily gasified and escaped from the processed wafer 10. FIG. Specifically, nitrogen is easily released from the nitrogen surface, which is easily chemically activated. However, the processed wafer 10 of this embodiment has one surface 10a and the other surface 10b made of gallium. Therefore, in the processed wafer 10 of the present embodiment, it is difficult for nitrogen to escape from the processed wafer 10, and formation of minute irregularities on the one surface 10a and the other surface 10b is suppressed.

次に、図1Cに示されるように、一般的な半導体製造プロセスのうちの一面10a側に対するプロセスである表面側プロセスを行う。具体的には、表面側プロセスとして、イオン注入、蒸着、ウェットプロセス等を適宜行い、各チップ形成領域RAに、拡散層12やゲート電極13、図示しない表面電極や配線パターンやパッシベーション膜等の半導体素子における一面側素子構成部分11を形成する工程を行う。なお、ここでの半導体素子は、種々の構成のものが採用され、例えば、縦型MOSトランジスタ等のパワーデバイスや、発光ダイオード等の光半導体素子、半導体レーザ等が採用される。その後、必要に応じ、加工ウェハ10の一面10a側に、レジスト等で構成される表面保護膜を形成する。 Next, as shown in FIG. 1C, a surface side process, which is a process for the one surface 10a side of the general semiconductor manufacturing process, is performed. Specifically, ion implantation, vapor deposition, wet processing, and the like are appropriately performed as surface-side processes, and semiconductors such as diffusion layers 12, gate electrodes 13, surface electrodes (not shown), wiring patterns, and passivation films are formed in each chip formation region RA. A step of forming the one-side element-constituting portion 11 of the element is performed. Here, semiconductor elements having various configurations are employed, for example, power devices such as vertical MOS transistors, optical semiconductor elements such as light emitting diodes, semiconductor lasers, and the like are employed. After that, a surface protection film made of resist or the like is formed on the one surface 10a side of the processed wafer 10, if necessary.

ここで、この工程では、ウェットプロセスによる薬液と加工ウェハ10とが反応する可能性がある。具合的には、化学的に活性し易い窒素面が薬液と反応する可能性がある。しかしながら、本実施形態の加工ウェハ10は、一面10aおよび他面10bがガリウム面とされている。このため、本実施形態の加工ウェハ10は、一面10aおよび他面10bが薬液と反応し難く、一面10aおよび他面10bに微小な凹凸が形成されることが抑制される。 Here, in this step, there is a possibility that the chemical solution in the wet process reacts with the processed wafer 10 . Specifically, the chemically active nitrogen surface may react with the chemical solution. However, the processed wafer 10 of this embodiment has one surface 10a and the other surface 10b made of gallium. For this reason, one surface 10a and the other surface 10b of the processed wafer 10 of the present embodiment are less likely to react with the chemical solution, and the formation of fine irregularities on the one surface 10a and the other surface 10b is suppressed.

続いて、図1Dに示されるように、加工ウェハ10の一面10a側に保持部材20を配置する。保持部材20は、例えば、支持台21と粘着剤22とを有するダイシングテープ等が用いられる。支持台21は、製造工程中に反り難い材料で構成され、例えば、ガラス、シリコン基板、セラミックス等で構成される。粘着剤22は、粘着力を変化させることができる材料で構成され、例えば、温度や光によって粘着力が変化するものが用いられる。この場合、粘着剤22は、例えば、紫外線硬化樹脂、ワックス、両面テープ等で構成される。但し、粘着剤22は、後述する図1Gの他面側素子構成部分60を形成する際にも粘着力を維持する材料で構成される。 Subsequently, as shown in FIG. 1D, the holding member 20 is arranged on the one surface 10a side of the wafer 10 to be processed. A dicing tape or the like having a support base 21 and an adhesive 22 is used as the holding member 20, for example. The support base 21 is made of a material that is unlikely to warp during the manufacturing process, such as glass, a silicon substrate, or ceramics. The adhesive 22 is made of a material whose adhesive strength can be changed. For example, a material whose adhesive strength changes depending on temperature or light is used. In this case, the adhesive 22 is composed of, for example, ultraviolet curing resin, wax, double-sided tape, or the like. However, the adhesive 22 is composed of a material that maintains its adhesive force even when forming the other-surface-side element-constituting portion 60 of FIG. 1G, which will be described later.

次に、図1Eに示されるように、加工ウェハ10の他面10bからレーザ光Lを照射し、加工ウェハ10の一面10aから所定深さDとなる位置に、加工ウェハ10の面方向に沿った変質層15を形成する。 Next, as shown in FIG. 1E, laser light L is irradiated from the other surface 10b of the processed wafer 10, and along the surface direction of the processed wafer 10, a laser beam L is irradiated from the one surface 10a of the processed wafer 10 to a predetermined depth D. A degraded layer 15 is formed.

具体的には、図示しない、レーザ光Lを発振するレーザ光源、レーザ光の光軸、すなわち光路の向きを変えるように配置されたダイクロイックミラー、レーザ光を集光するための集光レンズ、および変位可能なステージ等を有するレーザ装置を用意する。そして、変質層15を形成する際には、レーザ光Lの集光点が加工ウェハ10の面方向に沿って相対的に走査されるように、ステージ等の位置を調整する。これにより、加工ウェハ10には、面方向に沿った変質層15が形成される。より詳しくは、レーザ光Lを照射することにより、窒素がガスとして蒸発すると共にガリウムが析出された変質層15が形成される。 Specifically, a laser light source that oscillates laser light L, a dichroic mirror arranged to change the direction of the optical axis of the laser light, that is, the direction of the optical path, a condenser lens for condensing the laser light, and A laser device having a displaceable stage or the like is prepared. Then, when forming the deteriorated layer 15 , the position of the stage or the like is adjusted so that the focal point of the laser beam L is relatively scanned along the surface direction of the processed wafer 10 . As a result, a degraded layer 15 is formed along the surface direction of the processed wafer 10 . More specifically, by irradiating the laser light L, the altered layer 15 is formed by evaporating nitrogen as gas and depositing gallium.

この場合、上記のように、本実施形態の加工ウェハ10は、レーザ光Lを照射する前の各工程を実行しても、他面10bに微細な凹凸が形成され難くなっている。このため、レーザ光Lを加工ウェハ10の他面10b側から照射した際、レーザ光Lが加工ウェハ10の他面10bで乱反射することが抑制される。したがって、加工ウェハ10の内部に好適に変質層15を形成することができる。 In this case, as described above, even if the processing wafer 10 of the present embodiment is subjected to each step before the irradiation with the laser beam L, fine unevenness is hardly formed on the other surface 10b. Therefore, when the laser beam L is irradiated from the other surface 10b side of the processed wafer 10, the laser beam L is suppressed from being irregularly reflected from the other surface 10b of the processed wafer 10. FIG. Therefore, the deteriorated layer 15 can be preferably formed inside the processed wafer 10 .

なお、特に限定されるものではないが、本実施形態では、変質層15を形成する際のレーザ光Lは、赤外線から可視光線の波長領域を有するものであって、対象となるウェハの透過率(すなわち、GaNの透過率)を考慮して設定されたものが用いられる。そして、本実施形態では、このようなレーザ光Lの加工点出力やパルス幅等を適宜調整して変質層15を形成する。 Although not particularly limited, in the present embodiment, the laser light L used when forming the altered layer 15 has a wavelength range from infrared to visible light, and the transmittance of the target wafer is (that is, the transmittance of GaN) is used. In the present embodiment, the modified layer 15 is formed by appropriately adjusting the processing point output and pulse width of the laser light L as described above.

また、変質層15を形成する際の所定深さDは、半導体チップS1のハンドリングのし易さや耐圧等に応じて設定され、10~200μm程度とされる。この場合、変質層15は、エピタキシャル膜3の厚さに応じて形成される場所が変更され、エピタキシャル膜3の内部、エピタキシャル膜3とGaNウェハ1との境界、またはGaNウェハ1の内部のいずれかに形成される。なお、図1E中では、エピタキシャル膜3とGaNウェハ1との境界に変質層15を形成する例を示している。 The predetermined depth D for forming the deteriorated layer 15 is set according to the ease of handling of the semiconductor chip S1, the withstand voltage, etc., and is about 10 to 200 μm. In this case, the location where the altered layer 15 is formed changes according to the thickness of the epitaxial film 3 , and is either inside the epitaxial film 3 , at the boundary between the epitaxial film 3 and the GaN wafer 1 , or inside the GaN wafer 1 . Crab is formed. Note that FIG. 1E shows an example in which an altered layer 15 is formed at the boundary between epitaxial film 3 and GaN wafer 1 .

但し、後述するように、加工ウェハ10におけるGaNウェハ1の少なくとも一部は、リサイクルウェハ40として再利用される。このため、変質層15は、エピタキシャル膜3の内部、またはエピタキシャル膜3とGaNウェハ1との境界に形成されることが好ましい。また、変質層15がGaNウェハ1の内部に形成される場合には、変質層15は、GaNウェハ1の一面1a側に形成されることが好ましい。そして、変質層15がエピタキシャル膜3の内部に形成される場合には、変質層15は、半導体素子を構成するn型エピタキシャル層3bではなく、n型エピタキシャル層3aの内部に形成されることが好ましい。 However, at least part of the GaN wafer 1 in the processed wafer 10 is reused as a recycled wafer 40, as will be described later. Therefore, degraded layer 15 is preferably formed inside epitaxial film 3 or at the boundary between epitaxial film 3 and GaN wafer 1 . Moreover, when the altered layer 15 is formed inside the GaN wafer 1 , the altered layer 15 is preferably formed on the one surface 1 a side of the GaN wafer 1 . When the degraded layer 15 is formed inside the epitaxial film 3, the degraded layer 15 is formed inside the n + -type epitaxial layer 3a rather than the n -type epitaxial layer 3b constituting the semiconductor device. is preferred.

以下では、加工ウェハ10のうちの変質層15より一面10a側の部分をチップ構成ウェハ30とし、加工ウェハ10のうちの変質層15より他面10b側の部分をリサイクルウェハ40として説明する。 Hereinafter, the portion of the processed wafer 10 closer to the surface 10a than the degraded layer 15 is referred to as a chip-constituting wafer 30, and the portion of the processed wafer 10 closer to the other surface 10b than the degraded layer 15 is referred to as a recycled wafer 40.

続いて、図1Fに示されるように、加工ウェハ10の他面10b側に補助部材50を配置する。補助部材50は、図1Fでは簡略化して示しているが、例えば、基材と、粘着力を変化させることのできる粘着剤とで構成される。この場合、補助部材50における基材は、例えば、ガラス、シリコン基板、セラミックス等で構成され、補助部材50における粘着剤は、例えば、紫外線硬化樹脂、ワックス、両面テープ等で構成される。そして、支持台21および補助部材50を把持して加工ウェハ10の厚さ方向に引張力等を印加し、変質層15を境界(すなわち分岐の起点)としてチップ構成ウェハ30とリサイクルウェハ40とに分割する。 Subsequently, as shown in FIG. 1F, an auxiliary member 50 is arranged on the side of the other surface 10b of the wafer 10 to be processed. The auxiliary member 50 is simplified in FIG. 1F, but is composed of, for example, a base material and an adhesive whose adhesion can be changed. In this case, the base material of the auxiliary member 50 is made of, for example, glass, a silicon substrate, or ceramics, and the adhesive of the auxiliary member 50 is made of, for example, an ultraviolet curable resin, wax, double-sided tape, or the like. Then, a tensile force or the like is applied in the thickness direction of the processed wafer 10 by gripping the supporting table 21 and the auxiliary member 50, and the chip-constituting wafer 30 and the recycled wafer 40 are separated from each other with the deteriorated layer 15 as a boundary (that is, the starting point of branching). To divide.

なお、以下では、チップ構成ウェハ30のうちの一面側素子構成部分11が形成されている側の面を一面30aとし、チップ構成ウェハ30のうちの分割された面側を他面30bとし、リサイクルウェハ40のうちの分割された面側を一面40aとして説明する。また、図1F以降の各図では、チップ構成ウェハ30の他面30bおよびリサイクルウェハ40の一面40aに残存する変質層15等を適宜省略して示している。 In the following description, the surface of the chip-constituting wafer 30 on which the one-side element constituting portion 11 is formed is referred to as one surface 30a, and the divided surface of the chip-constituting wafer 30 is referred to as the other surface 30b. The divided surface side of the wafer 40 will be described as one surface 40a. In addition, in each figure after FIG. 1F, the deteriorated layer 15 remaining on the other surface 30b of the chip-constituting wafer 30 and the one surface 40a of the recycle wafer 40 and the like are omitted as appropriate.

その後、図1Gに示されるように、残りの半導体製造プロセスとして、チップ構成ウェハ30の他面30bに、裏面電極を構成する金属膜61等の半導体素子における他面側素子構成部分60を形成するという裏面側プロセスを行う。 After that, as shown in FIG. 1G, as the remaining semiconductor manufacturing process, on the other surface 30b of the chip-constituting wafer 30, the other surface side element constituting portion 60 of the semiconductor element such as the metal film 61 constituting the back surface electrode is formed. The back side process is performed.

なお、この他面側素子構成部分60を形成する工程の前に、必要に応じて、CMP(chemical mechanical polishingの略)法等でチップ構成ウェハ30の他面30bを平坦化する工程を行うようにしてもよい。図1Gは、チップ構成ウェハ30の他面30bを平坦化した場合の図を示している。また、他面側素子構成部分60を形成する工程を行った後、必要に応じて、金属膜61とチップ構成ウェハ30の他面30bとをオーミック接触とするためのレーザアニールなどの加熱処理を行うようにしてもよい。 Incidentally, before the step of forming the other-side element-constituting portion 60, if necessary, a step of planarizing the other surface 30b of the chip-constituting wafer 30 by CMP (abbreviation of chemical mechanical polishing) method or the like may be performed. can be FIG. 1G shows a diagram in which the other surface 30b of the chip-constituting wafer 30 is flattened. Further, after performing the step of forming the other-side element-constituting portion 60, if necessary, heat treatment such as laser annealing is performed to bring the metal film 61 and the other-side surface 30b of the chip-constituting wafer 30 into ohmic contact. You can do it.

続いて、図1Hに示されるように、チップ構成ウェハ30のうちの他面30b側、つまり金属膜61側に保持部材51を配置する。保持部材51は、例えば、基材52と粘着剤53とを有するダイシングテープ等が用いられる。なお、粘着剤53は、粘着力を変化させることができる材料で構成され、例えば、温度や光によって粘着力が変化するものが用いられる。 Subsequently, as shown in FIG. 1H, the holding member 51 is placed on the other surface 30b side of the chip-constituting wafer 30, that is, on the metal film 61 side. A dicing tape or the like having a substrate 52 and an adhesive 53 is used as the holding member 51, for example. Note that the adhesive 53 is made of a material whose adhesive strength can be changed, and for example, a material whose adhesive strength changes depending on temperature or light is used.

その後、図1Iに示されるように、チップ構成ウェハ30のうちの一面30a側に貼り付けてある支持台21を剥離する。ここでは、支持台21をチップ構成ウェハ30に貼り付けている粘着剤22の接着力を低下させる処理、例えば、粘着剤22をUV樹脂接着材で構成している場合にはUV照射を行う。 Thereafter, as shown in FIG. 1I, the support base 21 attached to the one surface 30a of the chip-constituting wafer 30 is peeled off. Here, a process for lowering the adhesive force of the adhesive 22 that adheres the support base 21 to the chip-constituting wafer 30, for example, UV irradiation is performed when the adhesive 22 is composed of a UV resin adhesive.

続いて、図1Jに示されるように、ダイシングソー、またはレーザダイシングなどにより、チップ構成ウェハ30をチップ単位に個片化することで、各半導体チップS1を構成する。この際、チップ構成ウェハ30をチップ単位に分割しつつも、保持部材51については切断されること無く繋がったままの状態となるように、ダイシング深さを調整することが好ましい。 Subsequently, as shown in FIG. 1J, by singulating the chip-constituting wafer 30 into individual chips using a dicing saw, laser dicing, or the like, each semiconductor chip S1 is formed. At this time, it is preferable to adjust the dicing depth so that the holding member 51 remains connected without being cut while the chip-constituting wafer 30 is divided into chips.

半導体チップS1に関するこの後の工程については図示しないが、保持部材51をエキスパンドし、ダイシングカットした部分にて各半導体チップS1の間隔を広げる。その後、加熱処理や光を照射する等して粘着剤53の粘着力を弱まらせ、半導体チップS1をピックアップする。これにより、半導体チップS1が製造される。 Although the subsequent process for the semiconductor chip S1 is not shown, the holding member 51 is expanded to increase the distance between the semiconductor chips S1 at the dicing cut portions. After that, the adhesive force of the adhesive 53 is weakened by heat treatment, light irradiation, or the like, and the semiconductor chip S1 is picked up. Thereby, the semiconductor chip S1 is manufactured.

また、図1Kに示されるように、図1Fで構成されたリサイクルウェハ40には、一面40aに対して研磨装置70等を用いたCMP法を行うことにより、当該一面40aを平坦化する。そして、平坦化したリサイクルウェハ40をGaNウェハ1とし、再び上記図1A以降の工程を行う。これにより、GaNウェハ1は、半導体チップS1を構成するのに複数回利用されることができる。 Further, as shown in FIG. 1K, one surface 40a of the recycled wafer 40 configured in FIG. 1F is flattened by performing a CMP method using a polishing apparatus 70 or the like. Then, the flattened recycle wafer 40 is used as the GaN wafer 1, and the steps after FIG. 1A are performed again. Thus, the GaN wafer 1 can be used multiple times to construct the semiconductor chip S1.

以上説明した本実施形態によれば、リサイクルウェハ40を再びGaNウェハ1として利用する。このため、半導体チップS1を製造する度にGaNウェハ1を新たに用意する必要がなく、GaNウェハ1を有効利用できる。したがって、半導体チップS1の生産性の向上を図ることができる。 According to the present embodiment described above, the recycled wafer 40 is reused as the GaN wafer 1 . Therefore, it is not necessary to prepare a new GaN wafer 1 each time the semiconductor chip S1 is manufactured, and the GaN wafer 1 can be effectively used. Therefore, it is possible to improve the productivity of the semiconductor chip S1.

また、本実施形態では、GaNウェハ1として、一面1aおよび他面1bがガリウム面とされたものを用意している。このため、レーザ光Lを照射して変質層15を形成する前の各工程を実行した際、加工ウェハ10の他面10bに微細な凹凸が形成されることを抑制できる。したがって、レーザ光Lを加工ウェハ10の他面10b側から照射した際、レーザ光Lが加工ウェハ10の他面10bで乱反射することが抑制される。これにより、加工ウェハ10の内部に好適に変質層15を形成することができ、さらに生産性の向上を図ることができる。 In this embodiment, the GaN wafer 1 is prepared with one surface 1a and the other surface 1b of gallium. Therefore, it is possible to suppress the formation of fine unevenness on the other surface 10b of the processed wafer 10 when each step before forming the altered layer 15 by irradiating the laser beam L is performed. Therefore, when the laser beam L is irradiated from the other surface 10b side of the processed wafer 10, the laser beam L is suppressed from being irregularly reflected from the other surface 10b of the processed wafer 10. FIG. Thereby, the deteriorated layer 15 can be preferably formed inside the processed wafer 10, and the productivity can be further improved.

(1)本実施形態では、基礎ウェハ111上にバッファ層113を介してGaN層112を配置している。このため、GaN層112の厚さを厚くし易くなり、GaN層112で構成される接合ウェハ114の厚さを厚くし易くなる。したがって、GaNウェハ1の厚さを厚くし易くなり、GaNウェハ1を有効利用できる回数の増加を図ることができる。 (1) In this embodiment, the GaN layer 112 is arranged on the base wafer 111 with the buffer layer 113 interposed therebetween. Therefore, it becomes easier to increase the thickness of the GaN layer 112 and to increase the thickness of the bonded wafer 114 composed of the GaN layer 112 . Therefore, it becomes easier to increase the thickness of the GaN wafer 1, and the number of times the GaN wafer 1 can be used effectively can be increased.

(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、GaNウェハ1を用意する工程を変更したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described. This embodiment differs from the first embodiment in the process of preparing the GaN wafer 1 . Others are the same as those of the first embodiment, so description thereof is omitted here.

本実施形態では、図3Aに示されるように、補助ウェハ110として、基礎ウェハ111上にGaN層112が直接配置されたものを用意する。つまり、補助ウェハ110として、バッファ層113を備えないものを用意する。なお、本実施形態では、基礎ウェハ111上にGaN層112を直接配置するため、基礎ウェハ111とGaN層112との熱膨張係数の差によって補助ウェハ110が反り易くなっている。このため、本実施形態のGaN層112は、上記第1実施形態のGaN層112と比較すると、厚さが薄くなっている。 In this embodiment, as shown in FIG. 3A, an auxiliary wafer 110 in which a GaN layer 112 is directly arranged on a base wafer 111 is prepared. That is, a wafer without the buffer layer 113 is prepared as the auxiliary wafer 110 . In this embodiment, since the GaN layer 112 is directly arranged on the base wafer 111, the difference in thermal expansion coefficient between the base wafer 111 and the GaN layer 112 makes the auxiliary wafer 110 easy to warp. Therefore, the GaN layer 112 of this embodiment is thinner than the GaN layer 112 of the first embodiment.

次に、図3Bに示されるように、保持基板120を用意し、GaN層112と保持基板120とを接合する。なお、この保持基板120は、薄いGaN層112を保持するためのものであり、例えば、ガラス基板等で構成され、GaN層112と直接接合等で接合される。 Next, as shown in FIG. 3B, a holding substrate 120 is prepared and the GaN layer 112 and the holding substrate 120 are bonded. The holding substrate 120 is for holding the thin GaN layer 112, and is made of, for example, a glass substrate or the like, and is bonded to the GaN layer 112 by direct bonding or the like.

続いて、図3Cに示されるように、GaN層112を保持基板120に保持した状態で、補助ウェハ110からGaN層112を分離する。これにより、第1主面114aがガリウム面とされると共に第2主面114bが窒素面とされている接合ウェハ114が保持基板120に保持された状態で用意される。なお、この接合ウェハ114は、例えば、基礎ウェハ111等を研削、研磨等してGaN層112を分離することで構成される。また、接合ウェハ114は、例えば、レーザスライス等でGaN層112を基礎ウェハ111から分離することで構成される。 Subsequently, the GaN layer 112 is separated from the auxiliary wafer 110 while the GaN layer 112 is held on the holding substrate 120, as shown in FIG. 3C. Thereby, the bonded wafer 114 having the first main surface 114a of the gallium surface and the second main surface 114b of the nitrogen surface is prepared while being held by the holding substrate 120. FIG. The bonded wafer 114 is formed by, for example, grinding or polishing the base wafer 111 or the like to separate the GaN layer 112 . The bonded wafer 114 is formed by separating the GaN layer 112 from the base wafer 111 by, for example, laser slicing.

次に、図3Dに示されるように、バルクウェハ100の第2主面100bと接合ウェハ114の第2主面114bとを直接接合等で接合する。 Next, as shown in FIG. 3D, the second main surface 100b of the bulk wafer 100 and the second main surface 114b of the bonded wafer 114 are bonded by direct bonding or the like.

そして、図3Eに示されるように、研削、研磨、レーザスライス、ウェットエッチング等によって保持基板120を除去することにより、一面1aおよび他面1bがガリウム面とされたGaNウェハ1が用意される。 Then, as shown in FIG. 3E, the holding substrate 120 is removed by grinding, polishing, laser slicing, wet etching, or the like, thereby preparing the GaN wafer 1 having one surface 1a and the other surface 1b as gallium surfaces.

その後は、各GaNウェハ1に対して図1B以降の工程を行うことにより、半導体チップS1が製造される。 After that, the semiconductor chip S1 is manufactured by performing the steps after FIG. 1B on each GaN wafer 1. FIG.

以上説明した本実施形態によれば、GaNウェハ1は、一面1aおよび他面1bがガリウム面とされているため、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, the GaN wafer 1 has the gallium surface on one side 1a and the other side 1b, so that the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

(第3実施形態)
第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、GaNウェハ1を用意する工程を変更したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described. This embodiment differs from the first embodiment in the process of preparing the GaN wafer 1 . Others are the same as those of the first embodiment, so description thereof is omitted here.

本実施形態では、図4Aに示されるように、バルクウェハ100を用意した後、第2主面100b側からレーザ光Lを照射して内部に変質層100Cを形成する。なお、このレーザ光Lを照射して変質層100Cを形成する工程は、上記図1Eの変質層15を形成する工程と同様の条件によって行われる。 In this embodiment, as shown in FIG. 4A, after the bulk wafer 100 is prepared, a laser beam L is irradiated from the second main surface 100b side to form an altered layer 100C inside. The step of forming the altered layer 100C by irradiating the laser light L is performed under the same conditions as the step of forming the altered layer 15 in FIG. 1E.

次に、図4Bに示されるように、変質層100cを境界(すなわち分岐の起点)とし、バルクウェハ100を第1分割バルクウェハ101と第2分割バルクウェハ102とに分離する。なお、この工程では、特に図示しないが、バルクウェハ100の第1主面100aおよび第2主面100bに補助部材等を適宜配置する。そして、上記図1Fと同様に、厚さ方向に引張力等を印加することにより、バルクウェハ100を第1分割バルクウェハ101と第2分割バルクウェハ102とに分割する。 Next, as shown in FIG. 4B, the bulk wafer 100 is separated into a first divided bulk wafer 101 and a second divided bulk wafer 102 using the altered layer 100c as a boundary (that is, a starting point of branching). In this step, although not shown, auxiliary members and the like are appropriately arranged on the first main surface 100a and the second main surface 100b of the bulk wafer 100. Next, as shown in FIG. 1F, the bulk wafer 100 is divided into a first divided bulk wafer 101 and a second divided bulk wafer 102 by applying a tensile force or the like in the thickness direction.

以下では、第1分割バルクウェハ101において、バルクウェハ100の第1主面100aであった面を第1分割バルクウェハ101の第1分割主面101aとし、分割された面を第1分割バルクウェハ101の第2分割主面102bとする。このため、第1分割バルクウェハ101は、第1分割主面101aがガリウム面となり、第2分割主面101bが窒素面となる。 Hereinafter, in the first divided bulk wafer 101, the surface that was the first main surface 100a of the bulk wafer 100 will be referred to as the first divided main surface 101a of the first divided bulk wafer 101, and the divided surface will be the second divided bulk wafer 101. It is referred to as a divided main surface 102b. Therefore, in the first divided bulk wafer 101, the first divided main surface 101a is a gallium surface, and the second divided main surface 101b is a nitrogen surface.

また、第2分割バルクウェハ102において、分割された面を第2分割バルクウェハ102の第1分割主面102aとし、バルクウェハ100の第2主面100bであった面を第2分割バルクウェハ102の第2分割主面102bとする。このため、第2分割バルクウェハ102は、第1分割主面102aがガリウム面となり、第2分割主面102bが窒素面となる。 Further, in the second divided bulk wafer 102, the divided surface is used as the first divided main surface 102a of the second divided bulk wafer 102, and the surface that was the second main surface 100b of the bulk wafer 100 is used as the second divided bulk wafer 102. Let it be the main surface 102b. Therefore, in the second divided bulk wafer 102, the first divided main surface 102a is a gallium surface, and the second divided main surface 102b is a nitrogen surface.

その後、特に図示しないが、CMP法等により、残存する変質層100cを除去しつつ、分割した面を平坦化する。具体的には、第1分割バルクウェハ101の第2分割主面101bを平坦化し、第2分割バルクウェハ102の第1分割主面102aを平坦化する。 After that, although not shown, the divided surfaces are planarized by the CMP method or the like while removing the remaining deteriorated layer 100c. Specifically, the second divided main surface 101b of the first divided bulk wafer 101 is flattened, and the first divided main surface 102a of the second divided bulk wafer 102 is flattened.

また、図4Cに示されるように、上記図2Bと同様の補助ウェハ110を用意する。但し、本実施形態の補助ウェハ110は、上記第1実施形態と比較すると、口径がバルクウェハ100より大きくされた大口径基板とされている。具体的には、補助ウェハ110は、バルクウェハ100と同等の大きさのウェハを面方向に複数枚得られる口径とされている。 Also, as shown in FIG. 4C, an auxiliary wafer 110 similar to that shown in FIG. 2B is prepared. However, the auxiliary wafer 110 of this embodiment is a large-diameter substrate having a diameter larger than that of the bulk wafer 100 as compared with the first embodiment. Specifically, the auxiliary wafer 110 has a diameter that allows a plurality of wafers of the same size as the bulk wafer 100 to be obtained in the planar direction.

次に、図4Dに示されるように、補助ウェハ110からGaN層112を分離し、第1主面114aがガリウム面とされると共に第2主面114bが窒素面とされている接合ウェハ114を構成する。この場合、本実施形態では、補助ウェハ110から、第1分割バルクウェハ101および第2分割バルクウェハ102の口径に対応する2つの接合ウェハ114を構成する。なお、この接合ウェハ114は、例えば、基礎ウェハ111等を研削、研磨等してGaN層112を分離すると共に所定の口径となるように加工することで構成される。また、接合ウェハ114は、例えば、レーザスライス等でGaN層112を基礎ウェハ111から分離すると共に所定の口径となるように加工することで構成される。 Next, as shown in FIG. 4D, the GaN layer 112 is separated from the auxiliary wafer 110 to produce a bonded wafer 114 having a gallium surface as the first main surface 114a and a nitrogen surface as the second main surface 114b. Configure. In this case, in this embodiment, two bonded wafers 114 corresponding to the diameters of the first divided bulk wafer 101 and the second divided bulk wafer 102 are formed from the auxiliary wafer 110 . The bonded wafer 114 is formed by, for example, grinding and polishing the base wafer 111 or the like to separate the GaN layer 112 and processing it to have a predetermined diameter. The bonded wafer 114 is formed by, for example, separating the GaN layer 112 from the base wafer 111 by laser slicing or the like and processing it to have a predetermined diameter.

その後、図4Eに示されるように、第1分割バルクウェハ101の第2分割主面101bと接合ウェハ114の第2主面114bを直接接合等で接合することにより、一面1aおよび他面1bがガリウム面とされたGaNウェハ1を構成する。同様に、第2分割バルクウェハ102の第2分割主面102bと接合ウェハ114の第2主面114bを直接接合等で接合することにより、一面1aおよび他面1bがガリウム面とされたGaNウェハ1を構成する。つまり、本実施形態では、複数のGaNウェハ1を同時に形成する。 After that, as shown in FIG. 4E, the second divided main surface 101b of the first divided bulk wafer 101 and the second main surface 114b of the bonded wafer 114 are bonded by direct bonding or the like, so that one surface 1a and the other surface 1b are made of gallium. A planarized GaN wafer 1 is constructed. Similarly, by directly bonding the second main surface 102b of the second divided bulk wafer 102 and the second main surface 114b of the bonded wafer 114 by direct bonding or the like, the GaN wafer 1 having one surface 1a and the other surface 1b made of gallium is obtained. configure. That is, in this embodiment, a plurality of GaN wafers 1 are formed simultaneously.

その後は、各GaNウェハ1に対して図1B以降の工程を行うことにより、半導体チップS1が製造される。 After that, the semiconductor chip S1 is manufactured by performing the steps after FIG. 1B on each GaN wafer 1. FIG.

以上説明した本実施形態によれば、GaNウェハ1は、一面1aおよび他面1bがガリウム面とされているため、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, the GaN wafer 1 has the gallium surface on one side 1a and the other side 1b, so that the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

(1)本実施形態では、1つのバルクウェハ100と1つの補助ウェハ110から複数のGaNウェハ1を構成することができる。このため、さらに生産性の向上を図ることができる。 (1) In this embodiment, a plurality of GaN wafers 1 can be constructed from one bulk wafer 100 and one auxiliary wafer 110 . Therefore, it is possible to further improve productivity.

(他の実施形態)
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
(Other embodiments)
Although the present disclosure has been described with reference to embodiments, it is understood that the present disclosure is not limited to such embodiments or structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and configurations, as well as other combinations and configurations, including single elements, more, or less, are within the scope and spirit of this disclosure.

例えば、上記各実施形態において、エピタキシャル膜3は、n型エピタキシャル層3bのみで構成されていてもよい。 For example, in each of the embodiments described above, the epitaxial film 3 may consist of only the n -type epitaxial layer 3b.

また、上記各実施形態において、図1Gの工程では、チップ構成ウェハ30の他面30bを研磨せずに金属膜61を形成するようにしてもよい。例えば、半導体素子として光半導体素子等を形成する場合には、半導体チップS1の他面側に凹凸構造を形成することにより、他面側から効果的に光を取り出すことが可能となる。そして、加工ウェハ10をチップ構成ウェハ30とリサイクルウェハ40とに分割した直後においては、チップ構成ウェハ30の他面30bは、変質層15が残存した状態となっており、微小な凹凸が形成された状態となっている。このため、光半導体素子を形成する場合には、チップ構成ウェハ30の他面30bを研磨せず、変質層15の凹凸を利用するようにしてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, in the process of FIG. 1G, the metal film 61 may be formed without polishing the other surface 30b of the chip-constituting wafer 30 . For example, when an optical semiconductor element or the like is formed as the semiconductor element, it is possible to effectively extract light from the other surface side by forming an uneven structure on the other surface side of the semiconductor chip S1. Immediately after the processed wafer 10 is divided into the chip-constituting wafer 30 and the recycled wafer 40, the other surface 30b of the chip-constituting wafer 30 is in a state in which the deteriorated layer 15 remains, and fine unevenness is formed. It is in a state of Therefore, when optical semiconductor elements are formed, the unevenness of the altered layer 15 may be used without polishing the other surface 30b of the chip-constituting wafer 30. FIG.

さらに、上記各実施形態において、図1Bのエピタキシャル膜3を形成する工程では、GaNウェハ1の他面1b側にもエピタキシャル膜が形成されるようにしてもよい。これによれば、例えば、変質層15をGaNウェハ1内に形成する場合においても、リサイクルウェハ40として所定以上の厚さを残し易くなり、再利用できる回数の増加を図ることができる。 Furthermore, in each of the above-described embodiments, an epitaxial film may also be formed on the other surface 1b side of the GaN wafer 1 in the step of forming the epitaxial film 3 in FIG. 1B. According to this, for example, even when the altered layer 15 is formed in the GaN wafer 1, it becomes easy to leave a predetermined thickness or more as the recycled wafer 40, and the number of times of reuse can be increased.

また、上記第3実施形態において、バルクウェハ100を3つ以上のバルクウェハに分割すると共に、補助ウェハ110から3つ以上の接合ウェハ114を構成するようにし、3つ以上のGaNウェハ1を同時に形成するようにしてもよい。 In addition, in the third embodiment, the bulk wafer 100 is divided into three or more bulk wafers, three or more bonded wafers 114 are formed from the auxiliary wafer 110, and three or more GaN wafers 1 are simultaneously formed. You may do so.

そして、上記各実施形態を適宜組み合わせることもできる。例えば、上記第2実施形態に上記第3実施形態を組み合わせ、補助ウェハ110は、基礎ウェハ111上にGaN層112が直接配置されて構成されていてもよい。 Further, each of the above embodiments can be combined as appropriate. For example, by combining the third embodiment with the second embodiment, the auxiliary wafer 110 may be configured by directly disposing the GaN layer 112 on the base wafer 111 .

1a 一面
1b 他面
1 GaNウェハ
3 エピタキシャル膜
10 加工ウェハ
10a 一面
10b 他面
11 一面側素子構成部分
15 変質層
30 チップ構成ウェハ
40 リサイクルウェハ
100 バルクウェハ
100a 第1主面
100b 第2主面
110 補助ウェハ
111 基礎ウェハ
112 GaN層
114 接合ウェハ
114a 第1主面
114b 第2主面
L レーザ光
S1 半導体チップ
1a One surface 1b Other surface 1 GaN wafer 3 Epitaxial film 10 Processed wafer 10a One surface 10b Other surface 11 One surface side element constituent part 15 Altered layer 30 Chip constituent wafer 40 Recycled wafer 100 Bulk wafer 100a First principal surface 100b Second principal surface 110 Auxiliary wafer Reference Signs List 111 base wafer 112 GaN layer 114 bonded wafer 114a first main surface 114b second main surface L laser light S1 semiconductor chip

Claims (7)

半導体素子が形成された半導体チップの製造方法であって、
窒化ガリウムで構成され、一面(1a)および前記一面と反対側の他面(1b)を有する窒化ガリウムウェハ(1)を用意することと、
前記窒化ガリウムウェハの前記一面上にエピタキシャル膜(3)を形成することにより、前記エピタキシャル膜側の面を一面(10a)とすると共に前記窒化ガリウムウェハ側の面を他面(10b)とし、前記一面側に複数のチップ形成領域(RA)を有する加工ウェハ(10)を構成することと、
前記複数のチップ形成領域に対し、前記半導体素子の一面側素子構成部分(11)を形成することと、
前記加工ウェハの他面側から当該加工ウェハの内部にレーザ光(L)を照射することにより、前記加工ウェハの内部に、前記加工ウェハの面方向に沿った変質層(15)を形成することと、
前記変質層を境界として前記加工ウェハを分割することにより、前記加工ウェハを、前記加工ウェハの一面側のチップ構成ウェハ(30)と、前記加工ウェハの他面側のリサイクルウェハ(40)とに分割することと、
前記チップ構成ウェハから半導体チップ(S1)を取り出すことと、
前記リサイクルウェハを再び前記窒化ガリウムウェハとして利用することと、を行い、
前記窒化ガリウムウェハを用意することでは、
窒化ガリウムで構成され、第1主面(100a)がガリウム面とされると共に前記第1主面と反対側の第2主面(100b)が窒素面とされたバルクウェハ(100)を用意することと、
窒化ガリウムと別の材料で構成される基礎ウェハ(111)上に、窒化ガリウム層(112)が積層された補助ウェハ(110)を用意することと、
前記補助ウェハから前記窒化ガリウム層を分離し、第1主面(114a)がガリウム面とされると共に前記第1主面と反対側の第2主面(114b)が窒素面とされた接合ウェハ(114)を構成することと、
前記バルクウェハの窒素面と前記接合ウェハの窒素面とを接合することにより、前記一面および前記他面がガリウム面とされた前記窒化ガリウムウェハを用意することと、を行う半導体チップの製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor chip on which a semiconductor element is formed, comprising:
preparing a gallium nitride wafer (1) made of gallium nitride and having one side (1a) and the other side (1b) opposite to said one side;
By forming an epitaxial film (3) on the one surface of the gallium nitride wafer, the epitaxial film side surface is one surface (10a) and the gallium nitride wafer side surface is the other surface (10b), and constructing a processed wafer (10) having a plurality of chip formation areas (RA) on one side;
forming a one-side element constituting portion (11) of the semiconductor element in the plurality of chip forming regions;
Forming an altered layer (15) along the surface direction of the processed wafer inside the processed wafer by irradiating the inside of the processed wafer with a laser beam (L) from the other surface side of the processed wafer. When,
By dividing the processed wafer with the deteriorated layer as a boundary, the processed wafer is divided into a chip-constituting wafer (30) on one side of the processed wafer and a recycled wafer (40) on the other side of the processed wafer. splitting and
taking out a semiconductor chip (S1) from the chip-constituting wafer;
reusing the recycled wafer as the gallium nitride wafer;
By preparing the gallium nitride wafer,
Preparing a bulk wafer (100) made of gallium nitride and having a first main surface (100a) of gallium and a second main surface (100b) opposite to the first main surface of nitrogen. When,
providing an auxiliary wafer (110) comprising a gallium nitride layer (112) deposited on a base wafer (111) composed of gallium nitride and another material;
A bonded wafer in which the gallium nitride layer is separated from the auxiliary wafer, and the first main surface (114a) is a gallium surface and the second main surface (114b) opposite to the first main surface is a nitrogen surface. constructing (114);
and preparing the gallium nitride wafer in which the one surface and the other surface are gallium surfaces by bonding the nitrogen surface of the bulk wafer and the nitrogen surface of the bonded wafer.
前記補助ウェハを用意することでは、前記基礎ウェハ上に、バッファ層(113)を介して前記窒化ガリウム層が積層された前記補助ウェハを用意する請求項1に記載の半導体チップの製造方法。 2. The method of manufacturing a semiconductor chip according to claim 1, wherein preparing the auxiliary wafer includes preparing the auxiliary wafer in which the gallium nitride layer is laminated on the base wafer with a buffer layer (113) interposed therebetween. 前記基礎ウェハは、シリコンウェハ、サファイアウェハ、炭化珪素ウェハ、または窒化アルミニウム多結晶ウェハである請求項1または2に記載の半導体チップの製造方法。 3. The method of manufacturing a semiconductor chip according to claim 1, wherein said base wafer is a silicon wafer, a sapphire wafer, a silicon carbide wafer, or an aluminum nitride polycrystalline wafer. 前記バルクウェハを用意することの後、
前記バルクウェハの内部にレーザ光(L)を照射することにより、前記バルクウェハの内部に、前記バルクウェハの面方向に沿った変質層(100c)を形成することと、
前記変質層を境界として前記バルクウェハを分割することにより、前記バルクウェハを、前記バルクウェハの第1主面側の面を第1分割主面(101a、102a)とすると共に前記バルクウェハの第2主面側の面を第2分割主面(101b、102b)とし、前記第1分割主面がガリウム面とされる共に前記第2分割主面が窒素面とされた複数の分割バルクウェハ(101、102)を構成することと、
前記分割バルクウェハにおける分割した面を平坦化することと、を行い、
前記補助ウェハを用意することでは、口径が前記バルクウェハの口径より大きいものを用意し、
前記接合ウェハを用意することでは、前記分割バルクウェハの口径に対応する口径の前記接合ウェハを複数用意し、
前記窒化ガリウムウェハを用意することでは、前記複数の分割バルクウェハの窒素面と前記接合ウェハの窒素面とをそれぞれ接合する請求項1ないし3のいずれか1つに記載の半導体チップの製造方法。
After providing the bulk wafer,
irradiating the interior of the bulk wafer with a laser beam (L) to form an altered layer (100c) along the surface direction of the bulk wafer in the interior of the bulk wafer;
By dividing the bulk wafer with the deteriorated layer as a boundary, the bulk wafer is divided so that the surfaces on the first main surface side of the bulk wafer are first divided main surfaces (101a, 102a) and the second main surface side of the bulk wafer is divided. a plurality of divided bulk wafers (101, 102) having the second divided principal surfaces (101b, 102b), the first divided principal surfaces being gallium surfaces, and the second divided principal surfaces being nitrogen surfaces; configuring;
planarizing the divided surfaces of the divided bulk wafers;
preparing the auxiliary wafer having a diameter larger than that of the bulk wafer;
By preparing the bonded wafers, a plurality of bonded wafers having diameters corresponding to the diameters of the divided bulk wafers are prepared,
4. The method of manufacturing a semiconductor chip according to claim 1, wherein preparing the gallium nitride wafer includes bonding the nitrogen surfaces of the plurality of divided bulk wafers and the nitrogen surfaces of the bonded wafers.
窒化ガリウムで構成される窒化ガリウムウェハであって、
一面(1a)および前記一面と反対側の他面(1b)と、
前記一面側に配置され、前記一面を構成するバルクウェハ(100)と、
前記他面側に配置されると共に前記バルクウェハと接合され、前記他面を構成する接合ウェハ(114)と、を備え、
前記一面および前記他面がガリウム面とされている窒化ガリウムウェハ。
A gallium nitride wafer made of gallium nitride,
one surface (1a) and the other surface (1b) opposite to the one surface;
a bulk wafer (100) arranged on the one surface side and constituting the one surface;
a bonded wafer (114) disposed on the other side and bonded to the bulk wafer to constitute the other side;
A gallium nitride wafer in which the one surface and the other surface are gallium surfaces.
前記バルクウェハと前記接合ウェハとの界面において、不純物濃度が不連続に変化している請求項5に記載の窒化ガリウムウェハ。 6. The gallium nitride wafer according to claim 5, wherein the impurity concentration varies discontinuously at the interface between the bulk wafer and the bonded wafer. 前記バルクウェハと前記接合ウェハとの界面において、結晶欠陥密度が不連続に変化している請求項5または6に記載の窒化ガリウムウェハ。 7. The gallium nitride wafer according to claim 5, wherein the crystal defect density changes discontinuously at the interface between the bulk wafer and the bonded wafer.
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