JP3253841B2 - 半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体デバイス
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスとして、電子写真プリン
タの光源である発光プリンタヘッドに用いられる端面発
光型ＬＥＤアレイ（以下、ＬＥＤアレイという。）があ
る。ＬＥＤアレイの製造方法に関しては、この出願に係
る発明者らによって特願平７−１０３５７５号公報（以
下、文献Ｉという。）に開示されている。

【０００３】文献Ｉの製造方法によれば、Ｎ型半導体ウ
エハ（Ｎ型半導体下地）に対し不純物イオン拡散を行な
ってＰ型半導体領域（Ｐ−ＧａＡｓＰ領域）を形成し、
その後、拡散防止膜および拡散制御膜を除去し、新た
に、Ｐ−ＧａＡｓＰ領域を含む下地上にコンタクト用の
窓を有する発光端面形成用絶縁膜を形成する。その後、
この絶縁膜を覆いかつＰ−ＧａＡｓＰ領域に接触させて
金属配線層（Ｐ側電極）を形成する。また、下地の裏面
にはＮ側電極を形成する。

【０００４】次に、絶縁膜、Ｐ側電極およびＰ−ＧａＡ
ｓＰ領域の露出面を覆いかつダイシングされるべき領域
に窓を有する第二マスク（エッチングマスク）を形成す
る。その後、このエッチングマスク及び絶縁膜を用いて
Ｐ−ＧａＡｓＰ領域を含む下地に対し、このＰ−ＧａＡ
ｓＰ領域が形成されている膜厚よりも深いエッチングを
行なって半導体ウエハに凹部を形成し、然る後、凹部を
ダイシングして個別の端面発光型ＬＥＤアレイを形成す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た文献Ｉの方法によって形成されるＬＥＤアレイの発光
端面となる凹部は、Ｎ型半導体ウエハとＰ型ＧａＡｓＰ
領域によって形成されているＰＮ接合端面から光を発光
させるため、Ｎ型半導体ウエハに十分深く形成する必要
がある。この凹部の深さを検査する手段としては、従
来、触針式段差計を用いてエッチング深さを検査してい
るが、この装置は高価な装置であり、簡単に入手できる
ものではない。

【０００６】また、段差計装置を用いたとしても、Ｎ型
半導体ウエハに形成される凹部を全箇所に渡って測定す
るため、検査時間がかかり過ぎるという問題がある。

【０００７】そこで、凹部の深さを簡便にかつ短時間で
検査できるＬＥＤアレイの製造方法が望まれていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、この発明の半
導体デバイスの製造方法によれば、半導体ウエハにエッ
チング技術を用いて、ダイシングされるべき領域に、凹
部を形成し、この凹部の深さを検査して半導体デバイス
を製造するに当たり、半導体ウエハ上に、複数の窓の形
状および大きさが等しくかつ窓同士の間隔（窓パターン
間隔）が直線上に小さい間隔から大きい間隔の順位に形
成されているエッチングマスクを形成する工程と、この
エッチングマスクの窓領域に露出している半導体ウエハ
に対し、エッチングを行なって凹部を形成する工程と、
エッチングマスクを除去した後、凹部の間に残存してい
る半導体ウエハの凸部の頂上の幅の中から最小パターン
幅を知って、この最小パターン幅に対応するエッチング
マスクの窓パターン間隔からエッチング深さを検査する
工程とを含むことを特徴とする。また、この発明によれ
ば、半導体ウェハ上に、複数の窓の形状及び大きさが等
しくかつ窓同士の間隔（以下、「窓パターン間隔」とい
う。）が互いに異なるように直線上に形成されているエ
ッチングマスクを形成する工程と、エッチングマスクの
窓領域に露出している半導体ウェハに対しエッチングを
行い、半導体ウェハに複数の凸部を残存させる工程と、
この凸部の頂上部がパターン幅を有するか否かに基づい
て、半導体ウェハに対するサイドエッチング量の許容範
囲を判定する工程とを含むことを特徴とする。

【０００９】通常、エッチングマスクの窓パターン間隔
Ａとサイドエッチング量Ｅとの関係は、被エッチング材
料を問わずにＥ＝（１／２）Ａであることが知られてお
り、また、エッチング深さＨとサイドエッチング量Ｅと
の関係は比例関係にあり、その関係は被エッチング材料
に依存することが知られている。従って、例えば顕微鏡
を用いて半導体ウエハの凹部間に残存している凸部の頂
上幅の中で最小パターン幅を探して、この最小パターン
に対応するエッチングマスクの窓パターン間隔を知るこ
とにより、上述した関係からサイドエッチング量（ここ
でサイドエッチング量とは、ウエハに対し平行な方向
（横方向）にエッチングされる量をいう。）とエッチン
グ深さとを容易に求めることができる。

【００１０】半導体ウエハの材料にＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体を用いたときは、予め与えられた窓パターン間隔
の１／２の値がサイドエッチング量Ｅであるから、最小
のパターン間隔Ｄを知れば、ＨとＥの関係からこの材料
のウエハでのエッチング深さＨが次式より容易に求ま
る。

【００１１】 エッチング深さＨ＝サイドエッチング量Ｅ／０．８ ただし、０．８は、ウエハに対して垂直方向にエッチン
グされるエッチング深さを１とした場合のサイドエッチ
ング量方向へエッチングされる量の割合を表す係数であ
る。

【００１２】従って、従来のように高価な装置は必要と
せず、また、短時間でエッチング深さを求めることが可
能になる。このようにして求めたエッチング深さは、半
導体デバイス側に形成された凹部の深さと同一深さとな
るので（詳細は後述する。）、半導体デバイスの良否判
定を工程途中の段階で容易に行なうことができる。

【００１３】また、この発明によれば、半導体ウエハに
エッチング技術を用いてダイシングされるべき領域に凹
部を形成し、該凹部の深さを検査して半導体デバイスを
製造するに当たり、半導体ウエハの、半導体デバイスの
形成領域と離間した領域に、縦方向の中心線を有する複
数の窓から成る第一窓群を有する第一マスクパターンを
形成する工程と、この第一マスクを含む半導体ウエハ上
に第一マスクパターンの窓の中心線の間隔と等間隔又は
異なる間隔であって、中心線と平行な中心線を有する第
二窓群を有すると共に第一窓群の窓と平行な外周縁を有
する窓からなる第二マスクを形成する工程と、第一マス
クパターンおよび第二マスクを用いて第一窓群および第
二窓群との重なった窓領域に露出している半導体ウエハ
に対し、エッチングを行なって半導体ウエハに凹部を形
成する工程と、第二マスクを除去した後、第一マスクパ
ターンの窓の外周縁と凹部の外周縁とが一致する窓を探
して、第二マスクの縦方向の窓外周縁から一致した外周
縁までの間隔を知ることによりエッチング深さを検査す
る工程とを含むことを特徴とする。

【００１４】このため、半導体ウエハに形成されている
凹部の外周縁と、第一マスクパターンの窓の外周縁とが
一致している窓を探すことにより、予め、第二マスクの
縦方向の窓外周縁から第一マスクパターンの縦方向の窓
外周縁までの間隔Ａがわかっているので、サイドエッチ
ング量Ｅを知ることができる。サイドエッチング量Ｅが
わかれば、上述したサイドエッチング量Ｅとエッチング
深さＨの計算式によりエッチング深さＨを求めることが
できる。

【００１５】また、この発明によれば、第二マスクの窓
の中心線の間隔を第一マスクパターンの窓の中心線の間
隔とは異なる間隔とした場合には、第一マスクパターン
の窓の中心線と第二マスクの窓の中心線とが一致する窓
を探すことによって、第一マスクパターンと第二マスク
を重ねた場合のアライメントマークのずれ精度を容易に
知ることができる（詳細は後述する。）。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、半導体デバ
イスとして、特に、端面発光型発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）アレイ（以下、ＬＥＤアレイと称する。）を製造す
る方法を例にとり、その実施形態につき説明する。尚、
図１〜図７は、この発明が理解できる程度に各構成成分
の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示してあるにす
ぎない。

【００１７】＜第１の実施の形態＞ まず、図１及び図２を参照して、この発明の第１の実施
の形態につき説明する。尚、図１の（Ａ）、（Ｂ）及び
（Ｃ）の各図は、ＬＥＤアレイを製造するとき、このＬ
ＥＤアレイの形成領域から離間した領域に形成された検
査用凹部領域に凹部を形成する方法を説明するための平
面図及びＸ−Ｘ線に沿って切断したときの切口断面を示
す。また、図２の（Ａ）〜（Ｄ）及び図３の（Ａ）〜
（Ｃ）はＬＥＤアレイの製造工程と検査用凹部の製造工
程を併せて説明するための切口断面を示す図である。

【００１８】半導体ウエハ１０として、Ｎ型ＧａＡｓ基
板を用いる。この基板は結晶面方位として（１００）面
を有しており、この基板１０上にエピタキシャル成長さ
せたＮ型ＧａＡｓＰ層を形成する（図示せず）。ここで
は、Ｎ型ＧａＡｓ基板とＮ型ＧａＡｓＰ層を総称してＮ
型半導体ウエハと称する。

【００１９】この実施形態では、Ｎ型ＧａＡｓＰ層を用
いたが、何らこの材料に限定されるものではなく、ＩＩ
Ｉ−Ｖ族系化合物材料、例えば、ＧａＰ，ＩｎＰ，Ｇａ
ＡｌＡｓ又はＩｎＧａＡｓＰ等を用いても良い。また、
この半導体ウエハ１０の表面にはＬＥＤアレイ形成領域
１１と検査用凹部形成領域１３が設けられている。ＬＥ
Ｄアレイ形成領域１１側の半導体ウエハ１０上に窓を有
する拡散防止膜１２を形成し、この拡散防止膜１２の表
面を含む半導体ウエハ１０の上面に拡散制御膜１４を形
成する（図２の（Ａ））。

【００２０】その後、拡散防止膜１２の窓領域に対して
例えば亜鉛（Ｚｎ）を気相拡散して半導体ウエハ１０に
Ｐ型ＧａＡｓＰ領域１６を形成する（図２の（Ｂ））。

【００２１】次に、拡散防止膜１２及び拡散制御膜１４
を除去した後、Ｐ型ＧａＡｓＰ領域１６が形成されてい
る半導体ウエハ１０上に新たに、窓を有する絶縁膜１８
を形成する（図２の（Ｃ））。

【００２２】その後、絶縁膜１８の表面及びＰ型ＧａＡ
ｓＰ領域１６の一部の領域に渡って、例えば蒸着法によ
りＰ電極２０を形成し、一方、半導体ウエハ１０の裏面
側には例えば蒸着法によりＮ電極２２を形成する（図２
の（Ｄ））。ここまでの工程は、上述した文献ＩのＬＥ
Ｄアレイの製造方法と同様である。このため、詳細な説
明を省略する。

【００２３】この第１の実施の形態では、ＬＥＤアレイ
形成領域側１１及び検査用凹部形成領域１３に、窓を有
しかつＰ電極２０の表面及びＰ型ＧａＡｓＰ領域１６を
含む半導体ウエハ１０上を覆うエッチング膜を形成する
（図示せず）。

【００２４】その後、エッチング膜に窓を開けてエッチ
ングマスク２４ａ及び２４ｂを形成する（図３の
（Ａ））。ここでは、ＬＥＤアレイ形成領域１１に形成
されたエッチングマスクを２４ａの符号で示し、検査用
凹部形成領域１３に形成されたエッチングマスクを２４
ｂの符号で示す。図３の（Ａ）工程での検査用凹部形成
領域１３側を拡大して示したのが図１の（Ａ）の平面図
及び切口断面図である。

【００２５】検査用凹部形成領域１３側に形成したエッ
チングマスク２４ｂでは、このマスク２４ｂに設けた複
数の窓１５はその形状及び大きさが等しくかつ窓同士の
間隔（以下、窓パターン間隔という。）がそれぞれ異な
っている。

【００２６】また、この実施の形態では、左側の窓から
右側の窓へ向かって順次直線上に異なる窓パターン間隔
（ａ１，ａ２及びａ３：尚、窓パターン間隔を代表して
Ａで表す。）で形成してある。ここでは、窓パターン間
隔の大きさをａ１＜ａ２＜ａ３とする。また、この実施
の形態では、エッチングマスクの窓１５の形状を長方形
にしてあるが、何らこの形状に限定されるものではな
く、正方形、多角形及び円形であっても良い。

【００２７】次に、エッチングマスク２４ａ及び２４ｂ
の窓領域に露出しているＮ型半導体ウエハ１０に対し
て、エッチングを行なって凹部２６を形成する（図３の
（Ｂ））。

【００２８】このとき、凹部２６は、ＬＥＤアレイ形成
領域１１及び検査用凹部形成領域１３の両方の側の領域
に形成される。凹部２６を形成するためのエッチング条
件を以下の通りとする。

【００２９】エッチング液として、例えばクエン酸系の
エッチング液（５０重量％クエン酸水溶液（Ｃ₃ Ｈ₄
（ＯＨ）（ＣＯＯＨ）₃ ・Ｈ₂ Ｏ）と過酸化水素水との
混合液）を用いる。エッチング液はクエン酸系溶液の他
にリン酸系溶液を用いても良い。このエッチング液を用
いて任意好適な条件でエッチングを行なって凹部を形成
する。

【００３０】Ｎ型半導体ウエハ１０をエッチングして凹
部２６を形成したとき、図３の（Ｂ）の検査用凹部形成
領域１３側を拡大して示したのが図１の（Ｂ）の平面図
及び切口断面図である。。

【００３１】図１の（Ｂ）から理解できるように、凹部
の間に残存している窓パターン間隔（ａ１）部分に形成
された凸部の頂上部１７は、エッチングマスク２４ｂの
底面から離間して形成されており、窓パターン間隔（ａ
２）の部分に形成された凸部の頂上部１９は、エッチン
グマスク２４ｂと接触しかつ最小パターン幅で形成され
ている。また、窓パターン間隔（ａ３）に対応する頂上
部２１では、頂上部のパターン幅が頂上部分１９の最小
パターン幅よりも大きい幅で形成されている。次に、エ
ッチングマスク２４ｂを任意好適な方法を用いて除去す
る（図３の（Ｃ））。図３の（Ｃ）の検査用凹部形成領
域１３を拡大して示したのが、図１の（Ｃ）の平面図及
び切口断面図である。

【００３２】図１の（Ｃ）を参照して、エッチング深さ
Ｈを求める検査方法につき説明する。

【００３３】この実施形態のエッチング深さＨを求める
には、次の点に留意する必要がある。エッチング深さＨ
は通常被エッチング部の表面、この例では半導体ウエハ
１０の表面からの深さで定義されている。また、等方性
エッチングでは、深さ（縦）方向及び横方向のエッチン
グ量は等しい。従って、隣接する２つの窓間の半導体ウ
エハ１０の領域が両窓からの等方性エッチングによって
左右から横方向にエッチングされたとき、半導体ウエハ
１０の表面で、この左右両側からのエッチングがぶつか
り合う。このときの、横方向のエッチング量は、半導体
ウエハ１０の深さ方向、すなわち縦方向のエッチング深
さＨでもあるので、顕微鏡を用いて、半導体ウエハ１０
の厚みｈが残っている凸部であって、凸部の頂上部が最
小パタ−ン幅を有する凸部を見つける。従って、図示の
凸部の例では、頂上部１７がエッチングされてしまって
いる凸部１７は除かれる。凸部１９と２１は双方とも半
導体ウエハ１０の厚みｈが残っているが、両者を比較し
た場合、凸部１９の方がその頂上部のパタ−ン幅は小さ
いので、この例では凸部１９の頂上部のパターン幅が最
小パタ−ン幅となる。

【００３４】この実施形態では、説明を簡単にするため
に３つの凸部１７、１９及び２１を形成した例を示して
いるが、窓パターン間隔Ａは複数形成されているので、
凸部の中に凸部１９よりも小さいパターン幅があれば、
小さい方の窓パターン幅が最小パターン幅となる。

【００３５】凸部１９に対応するエッチングマスク２４
ｂの窓パタ−ン間隔Ａ（ａ１，ａ２，ａ３）は予め設計
値としてわかっているので、窓パターン間隔（ａ２）の
１／２がサイドエッチング量Ｅとなる。

【００３６】また、サイドエッチング量Ｅとエッチング
深さＨとは、下記の（１）式の関係にあることが周知の
技術であるため、（１）式からエッチング深さＨが求ま
る。エッチング深さＨ＝サイドエッチング量Ｅ／０．８
・・・・（１）ただし、０．８は、周知の通りＮ型半導
体ウエハ１０の材料にＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体を用
いた場合、エッチング深さ方向のエッチング量を１とし
たときのサイドエッチング量方向へのエッチング量の割
合を表す係数である（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｏｒｏｃｈｅｍ．
ｓｏｃ．：ＳＯＬＩＤ ＳＴＡＴＥ ＳＣＩＥＮＣＥＪ
ａｎ．１９７１，Ｖｏｌ．１１８，Ｎｏ．１，ｐ１１８
参照）。

【００３７】上記（１）式により求めたエッチング深さ
Ｈは、ＬＥＤアレイ形成領域１１に形成される凹部のエ
ッチング深さＨと同一の深さが実質的に同一の深さにな
るので、検査用凹部形成領域１３のエッチング深さＨか
ら容易にＬＥＤアレイ形成領域１１側の凹部のエッチン
グ深さＨを知ることができる。

【００３８】このため、従来のような高価な測定装置を
用いずに、かつ短時間にエッチング深さを求めることが
可能になる。この結果、エッチング深さが設計値の許容
範囲に入っていればＬＥＤアレイの素子を良品と判定
し、許容範囲から外れていれば不良品として判定して検
査を行なう。

【００３９】良品として判定されたＬＥＤアレイ素子に
ついて、ＬＥＤアレイ形成領域１１に形成されている凹
部２６をダイシング形成してＬＥＤアレイを作製する
（図３の（Ｃ））。

【００４０】＜第２の実施の形態＞ 次に、図４、５、６及び７を参照して、第２の実施の形
態につき説明する。図４の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）及
び図５は、検査用凹部形成領域に凹部を形成する工程を
説明するための平面図及びＹ−Ｙ線に沿って切断したと
きの切口断面図である。また、図６の（Ａ）、（Ｂ）及
び（Ｃ）及び図７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、Ｎ型
半導体ウエハにＬＥＤアレイ形成領域を形成する工程と
検査用凹部形成領域とを形成する工程とを説明するため
の切口断面図である。

【００４１】この実施形態では、半導体ウエハ５０とし
て、Ｎ型ＧａＡｓ基板を用いる。この基板は結晶面方位
として（１００）面を有しており、この基板５０上にＮ
型ＧａＡｓＰ層をエピタキシャル成長させる（図示せ
ず）。ここでは、Ｎ型ＧａＡｓ基板とＮ型ＧａＡｓＰ層
を総称してＮ型半導体ウエハ５０と称する。尚、この実
施形態では、Ｎ型半導体ウエハ５０としてＮ型ＧａＡｓ
Ｐ層を用いたが、何らこの材料に限定されるものではな
く、ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体であれば良い。また、
この半導体ウエハ５０の表面にはＬＥＤアレイ形成領域
５１と検査用凹部形成領域５３が設けられている。

【００４２】このＮ型半導体ウエハ５０上の、ＬＥＤア
レイ形成領域５１とは別の領域（ここでは検査用凹部形
成領域５３）に、複数の窓からなる第一窓群を有する第
一マスクパターン５２ａを形成する。このとき、第一マ
スクパターンと同じ材料でＬＥＤアレイ形成領域５１側
にも窓を有する拡散防止膜５２ｂを同時に形成するのが
好適である。 その後、第一マスクパターン５２ａ及び
拡散防止膜５２ｂを含むＮ型半導体ウエハ５０の表面に
拡散制御膜５４を形成する（図６の（Ａ））。

【００４３】次に、ＬＥＤアレイ形成領域５１及び検査
用凹部形成領域５３のウエハ５０に対して例えば亜鉛
（Ｚｎ）を拡散させてＰ型ＧａＡｓＰ領域５６を形成し
（図６の（Ｂ））、然る後、拡散制御膜５４およびＬＥ
Ｄアレイ形成領域５１側に形成されている拡散防止膜５
２ｂを除去する。

【００４４】次に、ＬＥＤアレイ形成領域５１側のＮ型
半導体ウエハ上にに窓を有する絶縁膜５５を形成する
（図６の（Ｃ））。図６の（Ｃ）の検査用凹部形成領域
５３を拡大して示したのが図４の（Ａ）の平面図及び切
口断面図である。図４の（Ａ）中、第一マスクパターン
の窓の縦方向の中心線を一点鎖線（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２お
よびＣ３）で示す。

【００４５】複数の第一群の窓の形状は、後に形成する
第二マスクとのマスク合わせ精度の整合性を見安くする
ため、又はサイドエッチング量の測定が容易にできるよ
うにするため、段差状（階段状）の形状とするのが好適
である。この隣り合う段差間の距離（中心線に直交する
方向の距離）を例えば１μｍとし、各段差間において等
間隔に形成するのが好適である。この実施形態では、こ
の窓は階段状に形成してあるが、何らこの形状に限定さ
れるものではなく、長方形又は四角形の形状であっても
良い。

【００４６】次に、絶縁膜５５の表面及びＰ型ＧａＡｓ
Ｐ領域５６の一部の領域に渡って、例えば蒸着法により
Ｐ電極５８を形成する。一方、半導体ウエハ５０の裏面
側には例えば蒸着法によりＮ電極５９を形成する（図６
の（Ｄ））。

【００４７】この第２の実施の形態では、ＬＥＤアレイ
形成領域側５１及び検査用凹部形成領域５３に、窓を有
しかつＰ電極５８の表面及びＰ型ＧａＡｓＰ領域５６を
含む半導体ウエハ５０の上側全面にエッチング膜を形成
する（図示せず）。

【００４８】その後、検査用凹部形成領域５３側には、
第一マスクパターン５２ａの窓の中心線の間隔と等間隔
又は異なる間隔であって、第一マスクパターン５２ａの
中心線と平行な中心線を有する第二窓群を有すると共
に、第一窓群の窓と平行な外周縁部分を少なくとも有す
る窓６１ａからなる第二マスク６０を形成する。一方、
ＬＥＤアレイ形成領域５１側には、窓６１ｂを有する第
二マスク６０を検査用凹部領域５３と同時に形成する
（図７の（Ａ））。図７の（Ａ）の工程での検査用凹部
形成領域５３側を拡大して示したのが図４の（Ｂ）の平
面図および切口断面図である。

【００４９】図４の（Ｂ）から理解できるように、第二
マスク６０の窓の縦方向（中心線と平行な方向）の外周
縁部分から第一マスクパターン５２ａの縦方向の外周縁
部分までの間隔（ａ４）及び（ａ５）は、予め、予想さ
れるサイドエッチング量を、例えばそれぞれ８μｍ及び
９μｍとなるように、１μｍ毎に形成してある。

【００５０】この実施形態では、第二マスク６０の中心
線の間隔が、第一マスクパターン５２ａの窓の中心線の
間隔と異なる間隔の中心線を有する例を示しているが、
第二マスク６０の中心線の間隔が、第一マスクパターン
５２ａの窓の中心線の間隔と等間隔の中心線を有するよ
うにしても良い。等間隔の場合には、マスク合わせ精度
の検査はできない。

【００５１】次に、図８、９及び１０を参照して、マス
ク合わせ精度の検査方法につき説明する。

【００５２】図８の（Ａ）は、半導体ウエハ１０に予め
形成されている基準マーク、すなわちアライメントマー
ク６４と第一マスクパターン５２ａの第一窓群の中心線
との距離およびアライメントマーク６４とＬＥＤアレイ
形成領域５１側に形成される拡散防止膜５２ｂの窓の位
置関係を説明するための図である。

【００５３】Ｎ型半導体ウエハ５０上に形成されている
アライメントマーク６４から、図中、右側方向に向かっ
て、第一マスクパターン５２ａの第一窓群の中心線（Ｃ
０、Ｃ１、Ｃ３・・・Ｃ１０）が形成されている。ここ
では、アライメントマーク６４と中心線Ｃ０との間隔を
Ｓ１とし、また、第一窓群の中心線同士のピッチＰ１は
等間隔（例えばＰ１＝１０μｍ）としてある。

【００５４】図８の（Ｂ）は、アライメントマーク６５
と第二マスク６０の第二窓群の中心線との距離およびア
ライメントマーク６４とＬＥＤアレイ形成領域５１側に
形成されるエッチングマスクの窓の位置関係を説明する
ための図である。

【００５５】Ｎ型半導体ウエハ５０上に形成されている
アライメントマーク６４から、図中、右側方向に向かっ
て、第二マスクの第二窓群の中心線（Ｆ０、Ｆ１、Ｆ３
・・Ｆ１１）が形成されている。アライメントマーク６
５と中心線Ｆ０との間隔をＳ１とし、また、第二窓群の
中心線同士のピッチＰ２は等間隔（例えばＰ２＝９μ
ｍ）としてある。

【００５６】また、フォトマスク（図示せず）を用いて
第一マスクパターン５２ａ上に第二マスク６０を形成し
た場合に、第一窓群の中心線Ｃ０と第二窓群の中心線Ｆ
０とが一致していれば、アライメントマーク６４、６５
も一致する。従って、ＬＥＤアレイ形成領域５１側に形
成されている拡散防止膜５２ｂの窓の中心線とエッチン
グマスク６０の窓の中心線とは一致する（図９）。従っ
て、ＬＥＤアレイ形成領域５１側の絶縁膜５５及び第二
マスク６０とのマスク合わせのずれは生じない。

【００５７】一方、フォトマスクを用いて第一マスクパ
ターン５２ａ上に第二マスク６０を形成した場合に、第
一マスクパターン５２ａの中心線Ｃ１と第二マスク６０
の中心線Ｆ１が一致した場合は、アライメンマーク６５
が右側に１μｍずれて位置合わせが行なわれたことに対
応する。従って、ＬＥＤアレイ形成領域５１側に形成さ
れている拡散防止膜５２ｂの窓の中心線とエッチングマ
スク６０の窓の中心線とは右側に１μｍずれることにな
る（図１０）。このようにして、測定されたマスク合わ
せずれ寸法が設計値で定めた許容範囲内であれば、良品
と判定し、許容範囲から外れていれば不良品と判定して
検査を行なう。

【００５８】次に、図４〜図７に戻って、工程の続きを
説明する。図７の（Ａ）に示す構造体を用いて、第一窓
群及び第二窓群との重なった窓領域に露出しているＮ型
半導体ウエハ５０に対してエッチングを行なって検査用
凹部形成領域５３側に凹部６２を形成する。一方、ＬＥ
Ｄアレイ用形成領域５１側は、絶縁膜５５を用いて、ｎ
型半導体ウエハ５０の露出している部分をエッチングす
る。従って、ＬＥＤアレイ側のウエハ５０に検査用凹部
形成領域５３と同じ深さの凹部６２がＬＥＤアレイ形成
領域５１側にも形成される。このときのエッチングの条
件は、好ましくは、既に説明した第１の実施の形態での
凹部を形成するときの条件と同様にするのが良い。従っ
て、ここではエッチングの詳細な説明を省略する。

【００５９】この工程での検査用凹部形成領域５３を示
したのが図４の（Ｃ）の平面図及び切口断面図である。
図４の（Ｃ）から理解できるように、左側から２番目の
凹部の方向の外周縁と第一マスクパターン５２ａの窓の
外周縁とが一致している。従って、第二マスク６０の縦
方向の外周縁から一致した凹部６２の外周縁までの間隔
ａ４がわかっているので、容易にサイドエッチング量を
測定できる。その後、検査用凹部形成領域５３側の第二
マスク６０を除去する（図７のＢ））。

【００６０】図７の（Ｂ）の構造体を拡大して示したの
が図５の平面図及び切口断面図である。

【００６１】図５より理解できるように、第一マスクパ
ターン５２ａの窓の中心線及び外周縁の部分と、凹部６
２の中心線及び外周縁の部分とが一致する窓は、左側か
ら２番目の窓領域になる。ここで凹部の外周縁と第一マ
スクパターンが一致した位置を見つけるには、例えば顕
微鏡を用いる。一致した位置がわかれば、図４の（Ｂ）
の間隔ａ４と同じになるため、顕微鏡で凹部の外周縁と
第一マスクパターンが一致した位置を見つけることによ
りサイドエッチング量を容易に知ることができる。この
サイドエッチング量がわかれば、既に第１の実施の形態
でも説明したように上述した（１）式から容易にエッチ
ング深さが求まる。

【００６２】次に、図７の（Ｂ）の構造体の第二マスク
６０、第一マスクパターン５２ａ、および絶縁膜５５を
除去する（図７の（Ｃ））。

【００６３】次に、ＬＥＤアレイ側のダイシングされる
べき領域をダイシングしてＬＥＤアレイ素子が形成され
る（図７のＤ））。

【００６４】上述した第２の実施の形態におけるＬＥＤ
アレイの製造方法によれば、高価な測定装置を用いず
に、短時間で凹部の深さを求めることができる。また、
マスク合わせ精度も同時に検査することができるという
利点がある。

【００６５】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、第１
の実施の形態における半導体デバイスの製造方法によれ
ば、複数の窓の形状及び大きさが等しくかつ窓パターン
間隔が異なるエッチングマスクを用いてエッチングを行
なうことによって、凹部間に残存している凸部の頂上の
最小パターン幅を知ることにより、計算式から容易にエ
ッチング深さを検査できるので、高価な測定装置が必要
なくなり、また、短時間にエッチング深さを検査でき
る。

【００６６】また、第２の実施の形態における半導体デ
バイスの製造方法によれば、第一窓群を有する第一マス
クパタンと第二窓群を有する第二マスクとを用いて、エ
ッチング深さの検査とマスク合わせ精度の検査の両方の
検査を行なうことができるので、高価な測定装置を用い
ず、また、短時間にエッチング深さを検査できると共
に、半導体デバイスの製品の歩留を向上できる。

【００６７】

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第１の実施の形
態における検査用凹部の製造方法の説明に供する平面図
及び切口断面図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の第１の実施の形
態におけるＬＥＤアレイの製造工程の説明に供する切口
断面図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、図２に続く、製造工程の説
明に供する切口断面図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第２の実施の形
態における検査用凹部の製造工程を説明するために供す
る平面図及び切口断面図である。

【図５】図４に続く、製造工程の説明に供する平面図及
び切口断面図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の第２の実施の形
態のＬＥＤアレイの製造工程の説明に供する切口断面図
である。

【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、図６に続く、製造工程を説
明するために供する切口断面図である。

【図８】（Ａ）〜（Ｂ）は、マスク合わせ精度を説明す
るために供する説明図である。

【図９】マスク合わせ精度を説明するために供する説明
図である。

【図１０】マスク合わせ精度を説明するために供する説
明図である。

【符号の説明】

１０、５０：Ｎ型半導体ウエハ １１、５１：ＬＥＤアレイ形成領域 １２、５２ｂ：拡散防止膜 １３、５３：検査用凹部形成領域 １４、５４：拡散制御膜 １６、５６：Ｐ型ＧａＡｓＰ領域 １７、１９、２１：頂上部 １８：絶縁膜 ２０、５８：Ｐ電極 ２２、５９：Ｎ電極 ２４ａ、２４ｂ：エッチングマスク ５２ａ：第一マスクパターン ２６、６２：凹部 ６０：第二マスク ６１ａ，６１ｂ：窓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｂ 11/22 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｚ Ｈ０１Ｌ 21/301 21/78 Ｌ 21/302 Ｚ 33/00 (72)発明者 細田 泰男 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−99181（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−2845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−101567（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/66 B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455 G01B 11/22 H01L 21/301 H01L 21/302 H01L 33/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハにエッチング技術を用い
   て、ダイシングされるべき領域に凹部を形成し、該凹部
   の深さを検査して半導体デバイスを製造するに当たり、 （ａ）前記半導体ウエハ上に、複数の窓の形状及び大き
   さが等しくかつ窓同士の間隔（以下、「窓パターン間
   隔」という。）が直線上に小さい間隔から大きい間隔の
   順位に形成されているエッチングマスクを形成する工程
   と、 （ｂ）該エッチングマスクの窓領域に露出している前記
   半導体ウエハに対しエッチングを行なって、凹部を形成
   する工程と、 （ｃ）前記エッチングマスクを除去した後、前記凹部の
   間に残存している前記半導体ウエハの凸部の頂上の幅の
   中から最小パターン幅を知って、該最小パターン幅に対
   応する前記エッチングマスクの窓パターン間隔からエッ
   チング深さを検査する工程とを含むことを特徴とする半
   導体デバイスの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体デバイスの製造
   方法において、 前記半導体ウエハの材料にＩＩＩ−Ｖ族系半導体を用い
   るとし、前記窓パターン間隔には予め定められた設計値
   を与えておき、前記最小パターン幅に対応する前記窓パ
   ターン間隔の１／２の間隔をサイドエッチング量とし、
   該サイドエッチング量から以下の計算式 エッチング深さ＝サイドエッチング量／０．８ （ただし、０．８は、半導体ウエハの材料にＩＩＩ−Ｖ
   族系化合物半導体を用いたとき、ウエハ表面に対して垂
   直方向にエッチングされるエッチング深さを１とした場
   合のサイドエッチング量方向へエッチングされる量の割
   合を表す係数とする。） を用いてエッチング深さを求めることを特徴とする半導
   体デバイスの製造方法。
3. 【請求項３】 半導体ウエハ上に、複数の窓の形状及び
   大きさが等しくかつ窓同士の間隔（以下、「窓パターン
   間隔」という。）が互いに異なるように直線上に形成さ
   れているエッチングマスクを形成する工程と、 該エッチングマスクの窓領域に露出している前記半導体
   ウェハに対しエッチングを行い、前記半導体ウェハに複
   数の凸部を残存させる工程と、 前記凸部の頂上部がパターン幅を有するか否かに基づい
   て、前記半導体ウェハに対するサイドエッチング量の許
   容範囲を判定する工程とを含むことを特徴とする半導体
   デバイスの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の半導体デバイスの製造
   方法において、 前記半導体ウエハの材料にＩＩＩ−Ｖ族系半導体を用い
   るとし、前記窓パターン間隔には予め定められた設計値
   を与えておいた場合、以下の計算式 サイドエッチング量＝（１／２）×窓パターン間隔 を用いてサイドエッチング量を求めることを特徴とする
   半導体デバイスの製造方法。
5. 【請求項５】 半導体ウエハにエッチング技術を用い
   て、ダイシングされるべき領域に凹部を形成し、該凹部
   の深さを検査して半導体デバイスを製造するに当たり、 （ａ）前記半導体ウエハの、前記半導体デバイスの形成
   領域と離間した領域に、縦方向の中心線を有する複数の
   窓からなる第一窓群を有する第一マスクパターンを形成
   する工程と、 （ｂ）該第一マスクを含む前記半導体ウエハ上に前記第
   一マスクパターンの窓の中心線の間隔と等間隔又は異な
   る間隔であって、前記中心線と平行な中心線を有する第
   二窓群を有すると共に前記第一窓群の窓と平行な外周縁
   を有する窓からなる第二マスクを形成する工程と、 （ｃ）前記第一マスクパターンおよび第二マスクを用い
   て前記第一窓群および第二窓群との重なった窓領域に露
   出している前記半導体ウエハに対し、エッチングを行な
   って前記半導体ウエハに凹部を形成する工程と、 （ｄ）前記第二マスクを除去した後、前記第一マスクパ
   ターンの窓の外周縁と前記凹部の外周縁とが一致する窓
   を探して、前記第二マスクの縦方向の窓外周縁から一致
   した外周縁までの間隔を知ることによりエッチング深さ
   を検査する工程とを含むことを特徴とする半導体デバイ
   スの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の半導体デバイスの製造
   方法において、 前記第一マスクパターンの窓の中心線から該第一マスク
   パターン窓の外周縁までの間隔は予め定められた設計値
   として与えておき、前記第一マスクパターンの窓の縦方
   向の中心線から凹部の外周縁までの間隔をサイドエッチ
   ング量とし、該サイドエッチング量から以下の計算式 エッチング深さ＝サイドエッチング量／０．８ （ただし、０．８は、半導体ウエハの材料にＩＩＩ−Ｖ
   族化合物系半導体を用いたとき、ウエハ表面に対して垂
   直方向にエッチングされるエッチング深さを１とした場
   合のサイドエッチング量方向へエッチングされる量の割
   合を表す係数とする。） を用いてエッチング深さを求めることを特徴とする半導
   体デバイスの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の半導体デバイスの製造
   方法において、前記（ｂ）工程と（ｃ）工程との間に、
   前記第二マスクの窓の中心線の間隔を、前記第一マスク
   パターンの窓の中心線の間隔とは異なる等間隔とした場
   合には、前記第一マスクパターンの窓の中心線と前記第
   二マスクの窓の中心線とが一致する窓を探して、探し出
   された当該窓の順位から基準マーク（アライメントマー
   ク）のマスク合わせ精度を知るマスク合わせ精度を検査
   する工程とを含むことを特徴とする半導体デバイスの製
   造方法。
8. 【請求項８】 請求項５に記載の半導体デバイスの製造
   方法において、 前記半導体ウエハの材料をＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体
   を用いることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
9. 【請求項９】 請求項５に記載の半導体デバイスの製造
   方法において、 前記第一窓群および第二窓群のそれぞれの窓の中心線
   を、前記半導体ウエハに予め形成されている基準マーク
   （アライメントマーク）から一定の距離だけ離間するよ
   うに設計してあることを特徴とする半導体デバイスの製
   造方法。