JP5182189B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

GaN(窒化ガリウム)に代表される窒化物半導体の半導体デバイスは、優れた材料特性から、高耐圧・高速の電子デバイスとして、また、発光デバイスとして有用である。高耐圧・高速の電子デバイスとしては、電界効果型トランジスタ、特にHEMT(High Electron Mobility Transistor:高電子移動度トランジスタ)が挙げられ、横型と縦型の2種類の構造がある。また、発光デバイスとしては、GaN半導体レーザが挙げられ、同様に横型と縦型の2種類の構造が考案されている。   A nitride semiconductor semiconductor device typified by GaN (gallium nitride) is useful as a high-voltage / high-speed electronic device and a light-emitting device because of excellent material characteristics. Examples of high breakdown voltage / high speed electronic devices include field effect transistors, particularly HEMTs (High Electron Mobility Transistors), and there are two types of structures, horizontal and vertical. Moreover, as a light emitting device, a GaN semiconductor laser can be cited, and similarly, two types of structures of a horizontal type and a vertical type have been devised.

一方、GaNを含むGaN系窒化物半導体層を形成するための成長基板としては、通常、結晶成長の観点よりサファイア(Al)基板、SiC(炭化ケイ素)基板等が用いられる。 On the other hand, as a growth substrate for forming a GaN-based nitride semiconductor layer containing GaN, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a SiC (silicon carbide) substrate, or the like is usually used from the viewpoint of crystal growth.

横型の半導体デバイスの場合では、特性上、熱伝導率の高いSiC基板が主に用いられるが、SiC基板が高価であることから、SiC基板を用いた半導体デバイスは高コストなものとなってしまう。よって、SiC基板を用いて半導体デバイスを作製した後、SiC基板より形成された半導体デバイスの領域部分を剥離して、別の高熱伝導率材料の基板に張り替えることにより、SiC基板を再利用し低コスト化を図る方法がある。また、成長基板としてサファイア基板を用いた場合では、サファイア基板は熱伝導率が低いため作製される半導体デバイスの性能上問題がある。このため、サファイア基板を用いて半導体デバイスを作製した後、サファイア基板より形成された半導体デバイスの領域を剥離して、別の高熱伝導率材料の基板に張り替えることにより熱伝導の良好な半導体デバイスを製造する方法が期待されている。   In the case of a horizontal semiconductor device, an SiC substrate having high thermal conductivity is mainly used due to its characteristics. However, since the SiC substrate is expensive, a semiconductor device using the SiC substrate becomes expensive. . Therefore, after manufacturing a semiconductor device using a SiC substrate, the region portion of the semiconductor device formed from the SiC substrate is peeled off and replaced with another high thermal conductivity material substrate, thereby reusing the SiC substrate. There is a way to reduce costs. Further, when a sapphire substrate is used as a growth substrate, the sapphire substrate has a problem in performance of a semiconductor device to be manufactured because the thermal conductivity is low. For this reason, after manufacturing a semiconductor device using a sapphire substrate, the semiconductor device region formed from the sapphire substrate is peeled off and replaced with another high thermal conductivity material semiconductor device. A method of manufacturing is expected.

一方、縦型の半導体デバイスの場合では、裏面に電極を形成する必要があり、導電性の低いサファイア基板を用いることができないため、導電性を有するSiC基板又はn型GaN自立基板等の低抵抗な成長基板を用いる必要がある。この場合においても、SiC基板等を用いて半導体デバイスを作製した後、SiC基板より形成された半導体デバイスの領域を剥離して、別の高熱伝導率の低抵抗材料の基板に張り替えることにより、コストを低減する方法が期待される。   On the other hand, in the case of a vertical semiconductor device, it is necessary to form an electrode on the back surface, and a sapphire substrate with low conductivity cannot be used. Therefore, a low resistance such as a conductive SiC substrate or an n-type GaN free-standing substrate is used. It is necessary to use a suitable growth substrate. Even in this case, after producing a semiconductor device using a SiC substrate or the like, by peeling off the region of the semiconductor device formed from the SiC substrate and replacing it with a substrate of another low-resistance material with high thermal conductivity, A method for reducing the cost is expected.

特開2005−64188号公報JP 2005-64188 A 特開2008−135419号公報JP 2008-135419 A

しかしながら、形成された半導体デバイスとなる窒化物半導体層を成長基板より剥離する際、剥離される窒化物半導体層は成長基板の面方向に広く、極めて薄い。よって、半導体デバイスとしての機能を損なうことなく、短時間に成長基板を剥離することは困難であった。   However, when the nitride semiconductor layer to be the formed semiconductor device is peeled from the growth substrate, the nitride semiconductor layer to be peeled is wide in the surface direction of the growth substrate and is extremely thin. Therefore, it is difficult to peel off the growth substrate in a short time without impairing the function as a semiconductor device.

よって、成長基板より形成された半導体デバイスとなる窒化物半導体層の機能を損なうことなく短時間に剥離し、別の基板に張り替えることが可能な製造方法が望まれている。   Therefore, there is a demand for a manufacturing method that can be peeled off in a short time without impairing the function of the nitride semiconductor layer to be a semiconductor device formed from the growth substrate and can be replaced with another substrate.

本実施の形態の一観点によれば、基板上に第1の窒化物半導体の犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、前記犠牲層上に第2の窒化物半導体層を形成し、前記第2の窒化物半導体層上に窒化物半導体層を積層した積層窒化物半導体層を形成する積層半導体形成工程と、前記犠牲層の表面が露出するまで、前記第2の窒化物半導体層及び前記積層窒化物半導体層をエッチングすることによりトレンチを形成し、前記トレンチ及び前記積層窒化物半導体層表面に接続電極を形成する接続電極形成工程と、前記接続電極の形成された前記基板を電解液に浸漬させ、前記電解液に対し前記接続電極に電位を印加し、前記犠牲層を除去し前記基板を剥離する犠牲層除去工程と、を有する半導体装置の製造方法である。   According to one aspect of the present embodiment, a sacrificial layer forming step of forming a sacrificial layer of the first nitride semiconductor on the substrate, forming a second nitride semiconductor layer on the sacrificial layer, and A laminated semiconductor forming step of forming a laminated nitride semiconductor layer in which a nitride semiconductor layer is laminated on the second nitride semiconductor layer, and the second nitride semiconductor layer and the laminated layer until the surface of the sacrificial layer is exposed. Forming a trench by etching the nitride semiconductor layer, and forming a connection electrode on the surface of the trench and the laminated nitride semiconductor layer; and immersing the substrate on which the connection electrode is formed in an electrolytic solution And a sacrificial layer removing step of applying a potential to the connection electrode with respect to the electrolytic solution, removing the sacrificial layer, and peeling the substrate.

開示の半導体装置の製造方法によれば、成長基板より電子デバイス及び発光デバイスとなる窒化物半導体層を短時間に容易に剥離することができ、別の基板に貼り替えることができるため、半導体装置を低コストで製造することができる。   According to the disclosed method for manufacturing a semiconductor device, a nitride semiconductor layer to be an electronic device and a light-emitting device can be easily peeled from a growth substrate in a short time, and can be replaced with another substrate. Can be manufactured at low cost.

第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(1)Process drawing (1) of the manufacturing method of the semiconductor device in 1st Embodiment 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(2)Process drawing (2) of the manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(3)Process drawing (3) of the manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment 第1の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(4)Process drawing (4) of the manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment 第1の実施の形態において製造される縦型GaN−HEMTの構成図Configuration diagram of vertical GaN-HEMT manufactured in the first embodiment 第1の実施の形態における光電気化学エッチングのプロセス説明図Process explanatory diagram of photoelectrochemical etching in the first embodiment 光電気化学エッチングの説明図Explanatory diagram of photoelectrochemical etching 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(1)Process drawing (1) of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(2)Process drawing (2) of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(3)Process drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment (3) 第2の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(4)Process drawing (4) of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment 第2の実施の形態において製造される横型GaN−HEMTの構成図Configuration diagram of lateral GaN-HEMT manufactured in the second embodiment 第3の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(1)Process drawing (1) of the manufacturing method of the semiconductor device in 3rd Embodiment 第3の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(2)Process drawing (2) of the manufacturing method of the semiconductor device in 3rd Embodiment 第3の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(3)Process drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 3rd Embodiment (3) 第3の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(4)Process drawing (4) of the manufacturing method of the semiconductor device in 3rd Embodiment 第3の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(5)Process drawing (5) of the manufacturing method of the semiconductor device in 3rd Embodiment 第3の実施の形態における光電気化学エッチングのプロセス説明図Process explanatory diagram of photoelectrochemical etching in the third embodiment 図18における破線18A−18Bにより切断した断面図Sectional drawing cut | disconnected by the broken line 18A-18B in FIG. 第4の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(1)Process drawing (1) of the manufacturing method of the semiconductor device in 4th Embodiment 第4の実施の形態における半導体装置の製造方法の工程図(2)Process drawing (2) of the manufacturing method of the semiconductor device in 4th Embodiment 第4の実施の形態における光電気化学エッチングのプロセス説明図Process explanatory diagram of photoelectrochemical etching in the fourth embodiment 図22における破線22A−22Bにより切断した断面図Sectional drawing cut | disconnected by the broken line 22A-22B in FIG.

実施するための形態について、以下に説明する。   The form for implementing is demonstrated below.

〔第1の実施の形態〕
第1の実施の形態における半導体装置の製造方法は、縦型の半導体デバイスである縦型GaN−HEMTの製造方法である。
[First Embodiment]
The manufacturing method of the semiconductor device in the first embodiment is a manufacturing method of a vertical GaN-HEMT that is a vertical semiconductor device.

図1から図4に基づき縦型GaN−HEMTの製造方法について説明する。   A method for manufacturing a vertical GaN-HEMT will be described with reference to FIGS.

最初に、図1(a)に示すように、成長基板となるサファイア基板11の両面を研磨した後、窒化物半導体層を積層形成する。具体的には、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法により、サファイア基板11上にAlN層12を2nm、n-GaN層13を1μm、p-GaN層14を1μm、n-GaN層15を1μm、AlN層16を100nm積層形成する。   First, as shown in FIG. 1A, after both surfaces of a sapphire substrate 11 serving as a growth substrate are polished, a nitride semiconductor layer is laminated. Specifically, by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method, the AlN layer 12 is 2 nm, the n-GaN layer 13 is 1 μm, the p-GaN layer 14 is 1 μm, and the n-GaN layer 15 is 1 μm on the sapphire substrate 11. Then, the AlN layer 16 is formed to a thickness of 100 nm.

次に、図1(b)に示すように、AlN層16に開口部17を形成する。具体的には、AlN層16上にフォトレジストを塗布し、プリベーク等を行った後、露光装置により露光、現像を行うことにより、AlN層16に形成される開口部17となる領域上に、開口を有するレジストパターンを形成する。この後、形成されたレジストパターンをマスクとしてRIE(Reactive Ion Etching)法により、AlN層16をドライエッチングすることにより開口部17を形成する。この際に行われるRIEの条件は、エッチングガスとしてClガスを用い、RFパワー100W、バイアスパワー10W、RIE装置のチャンバー内の圧力は1Paである。この後、形成されたレジストパターンを除去する。 Next, an opening 17 is formed in the AlN layer 16 as shown in FIG. Specifically, after applying a photoresist on the AlN layer 16 and performing pre-baking or the like, exposure and development are performed by an exposure apparatus, whereby a region to be the opening 17 formed in the AlN layer 16 is formed. A resist pattern having an opening is formed. Thereafter, the opening 17 is formed by dry etching the AlN layer 16 by RIE (Reactive Ion Etching) using the formed resist pattern as a mask. The conditions for RIE performed at this time are Cl 2 gas as an etching gas, RF power of 100 W, bias power of 10 W, and pressure in the chamber of the RIE apparatus is 1 Pa. Thereafter, the formed resist pattern is removed.

次に、図1(c)に示すように、MOCVD法により、開口部17の形成されたAlN層16上に、n-GaN層18を2μm、n-AlGaN層19を30nm積層形成する。尚、n-AlGaN層19には、ドーパントとしてSiがドープされており、ドーピング濃度5×1018cm−3である。 Next, as shown in FIG. 1C, an n-GaN layer 18 having a thickness of 2 μm and an n-AlGaN layer 19 having a thickness of 30 nm are formed on the AlN layer 16 in which the opening 17 has been formed by MOCVD. The n-AlGaN layer 19 is doped with Si as a dopant, and has a doping concentration of 5 × 10 18 cm −3 .

次に、図1(d)に示すように、SiN層20を形成する。具体的には、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、5〜500nmの膜厚のSiN層20を形成する。   Next, as shown in FIG. 1D, the SiN layer 20 is formed. Specifically, the SiN layer 20 having a thickness of 5 to 500 nm is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

次に、図2(e)に示すように、SiN層20に開口部21を形成する。尚、この開口部21には後述するようにソース電極が形成される。具体的には、SiN層20上にフォトレジストを塗布し、プリベーク等を行った後、露光装置により露光、現像を行うことにより、SiN層20に形成される開口部21となる領域上に、開口を有するレジストパターンを形成する。この後、形成されたレジストパターンをマスクとしてRIE法により、SiN層20をドライエッチングすることにより開口部21を形成し、この後、形成されたレジストパターンを除去する。   Next, an opening 21 is formed in the SiN layer 20 as shown in FIG. A source electrode is formed in the opening 21 as will be described later. Specifically, after applying a photoresist on the SiN layer 20 and performing pre-baking or the like, exposure and development are performed by an exposure apparatus, whereby a region to be the opening 21 formed in the SiN layer 20 is formed. A resist pattern having an opening is formed. Thereafter, an opening 21 is formed by dry etching the SiN layer 20 by RIE using the formed resist pattern as a mask, and then the formed resist pattern is removed.

次に、図2(f)に示すように、SiN層20の開口部21にソース電極22を形成する。具体的には、開口部21の形成されているSiN層20上にフォトレジストを塗布し、プリベーク等を行った後、露光装置により露光、現像を行うことにより、ソース電極22の形成されるSiN層20の開口部21に、開口を有するレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着法によりTi(チタン)を30nm、Al(アルミニウム)を100nm積層形成する。この後、有機溶媒等を用いたリフトオフ法により、レジストパターンの形成されている領域上のTi及びAlをレジストパターンとともに除去することにより、TiとAlとが積層されたソース電極22をSiN層20の開口部21に形成する。更にこの後、窒素雰囲気中にて400〜1000℃で熱処理を行うことにより、n-AlGaN層19にソース電極22をオーミックコンタクトさせる。尚、本実施の形態においては、熱処理温度を600℃により熱処理を行った。   Next, as shown in FIG. 2F, a source electrode 22 is formed in the opening 21 of the SiN layer 20. Specifically, after applying a photoresist on the SiN layer 20 in which the opening 21 is formed and performing pre-baking or the like, exposure and development are performed by an exposure apparatus, thereby forming SiN on which the source electrode 22 is formed. A resist pattern having an opening is formed in the opening 21 of the layer 20. Then, 30 nm of Ti (titanium) and 100 nm of Al (aluminum) are formed by vacuum deposition. Thereafter, Ti and Al on the region where the resist pattern is formed are removed together with the resist pattern by a lift-off method using an organic solvent or the like, so that the source electrode 22 on which Ti and Al are laminated is formed on the SiN layer 20. The opening 21 is formed. Thereafter, the source electrode 22 is brought into ohmic contact with the n-AlGaN layer 19 by performing heat treatment at 400 to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere. In this embodiment, the heat treatment is performed at a heat treatment temperature of 600 ° C.

次に、図2(g)に示すように、SiN層20に開口部23を形成する。尚、この開口部23には後述するようにゲート電極が形成される。具体的には、SiN層20上にフォトレジストを塗布し、プリベーク等を行った後、露光装置により露光、現像を行うことにより、SiN層20に形成される開口部23となる領域上に、開口を有するレジストパターンを形成する。この後、形成されたレジストパターンをマスクとしてRIE法により、SiN層20をドライエッチングすることにより開口部23を形成し、この後、形成されたレジストパターンを除去する。   Next, an opening 23 is formed in the SiN layer 20 as shown in FIG. A gate electrode is formed in the opening 23 as will be described later. Specifically, after applying a photoresist on the SiN layer 20 and performing pre-baking or the like, exposure and development are performed by an exposure apparatus, whereby a region to be the opening 23 formed in the SiN layer 20 is formed. A resist pattern having an opening is formed. Thereafter, the SiN layer 20 is dry-etched by the RIE method using the formed resist pattern as a mask to form an opening 23, and then the formed resist pattern is removed.

次に、図2(h)に示すように、SiN層20の開口部23にゲート電極24を形成する。具体的には、開口部23の形成されているSiN層20上にフォトレジストを塗布し、プリベーク等を行った後、露光装置により露光、現像を行うことにより、ゲート電極24の形成されるSiN層20の開口部23に、開口を有するレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着法によりNi(ニッケル)を10nm、Au(金)を200nm積層形成する。この後、有機溶媒等を用いたリフトオフ法により、レジストパターンの形成されている領域上のNi及びAuをレジストパターンとともに除去することにより、NiとAuが積層されたゲート電極24をSiN層20の開口部23に形成する。   Next, as shown in FIG. 2H, a gate electrode 24 is formed in the opening 23 of the SiN layer 20. Specifically, a photoresist is applied on the SiN layer 20 in which the opening 23 is formed, prebaked, etc., and then exposed and developed by an exposure apparatus, whereby SiN on which the gate electrode 24 is formed. A resist pattern having an opening is formed in the opening 23 of the layer 20. Thereafter, Ni (nickel) is deposited in a thickness of 10 nm and Au (gold) is deposited in a thickness of 200 nm by vacuum deposition. Thereafter, Ni and Au on the region where the resist pattern is formed are removed together with the resist pattern by a lift-off method using an organic solvent or the like, whereby the gate electrode 24 in which Ni and Au are stacked is formed on the SiN layer 20. An opening 23 is formed.

次に、図2(i)に示すように、SiN層25を形成する。具体的には、ソース電極22及びゲート電極24の表面を覆うように、CVD法によりSiN層25を成膜する。   Next, as shown in FIG. 2I, the SiN layer 25 is formed. Specifically, the SiN layer 25 is formed by a CVD method so as to cover the surfaces of the source electrode 22 and the gate electrode 24.

次に、図3(j)に示すように、SiN層20及びSiN層25に開口部26を形成する。具体的には、SiN層25上にフォトレジストを塗布し、プリベーク等を行った後、露光装置により露光、現像を行うことにより、SiN層20及びSiN層25に形成される開口部26となる領域上に、開口を有するレジストパターンを形成する。この後、形成されたレジストパターンをマスクとしてRIE法により、SiN層20及びSiN層25をドライエッチングすることにより開口部26を形成し、この後、形成されたレジストパターンを除去する。   Next, as shown in FIG. 3 (j), openings 26 are formed in the SiN layer 20 and the SiN layer 25. Specifically, after applying a photoresist on the SiN layer 25 and performing pre-baking or the like, exposure and development are performed by an exposure apparatus, thereby forming the openings 26 formed in the SiN layer 20 and the SiN layer 25. A resist pattern having an opening is formed on the region. Thereafter, the SiN layer 20 and the SiN layer 25 are dry-etched by the RIE method using the formed resist pattern as a mask to form the opening 26, and then the formed resist pattern is removed.

次に、図3(k)に示すように、p-GaN層14、n-GaN層15、AlN層16、n-GaN層18及びn-AlGaN層19にトレンチ27を形成する。具体的には、開口部26の形成されたSiN層20及びSiN層25をマスクとして、RIE法により、p-GaN層14、n-GaN層15、AlN層16、n-GaN層18及びn-AlGaN層19をエッチングすることによりトレンチ27を形成する。この際に行われるRIEの条件は、エッチングガスとしてClガスを用い、RFパワー200W、バイアスパワー30W、RIE装置のチャンバー内の圧力は1Paであり、n-GaN層13の表面が露出するまでドライエッチングを行う。 Next, as shown in FIG. 3K, trenches 27 are formed in the p-GaN layer 14, the n-GaN layer 15, the AlN layer 16, the n-GaN layer 18 and the n-AlGaN layer 19. Specifically, the p-GaN layer 14, the n-GaN layer 15, the AlN layer 16, the n-GaN layer 18, and the n-GaN layer are formed by RIE using the SiN layer 20 and the SiN layer 25 in which the opening 26 is formed as a mask. The trench 27 is formed by etching the AlGaN layer 19. The conditions of RIE performed at this time are Cl 2 gas as an etching gas, RF power 200 W, bias power 30 W, pressure in the chamber of the RIE apparatus is 1 Pa, and until the surface of the n-GaN layer 13 is exposed. Perform dry etching.

次に、図3(l)に示すように、開口部26及びトレンチ27内、SiN層25の表面に接続電極28を形成する。具体的には、スパッタリング法により、Tiを100nm、Auを500nm積層形成することにより、開口部26及びトレンチ27内、SiN層25の表面に接続電極28を形成する。   Next, as shown in FIG. 3L, the connection electrode 28 is formed in the opening 26 and the trench 27 and on the surface of the SiN layer 25. Specifically, the connection electrode 28 is formed on the surface of the opening 26 and the trench 27 and the surface of the SiN layer 25 by forming a 100 nm Ti and 500 nm Au layer by sputtering.

次に、図3(m)に示すように、Niメッキにより接続電極28の表面にNi層29を形成する。形成されるNi層29の膜厚は100μmである。尚、このNi層29は後述するようにサファイア基板11から剥離した場合に十分に強度を保つことができる膜厚であることが必要であり、形成される膜厚は100μm以上である。   Next, as shown in FIG. 3M, a Ni layer 29 is formed on the surface of the connection electrode 28 by Ni plating. The formed Ni layer 29 has a film thickness of 100 μm. As will be described later, the Ni layer 29 needs to have a film thickness that can maintain sufficient strength when peeled from the sapphire substrate 11, and the formed film thickness is 100 μm or more.

次に、図3(n)に示すように、光電気化学エッチングにより、n-GaN層13を除去することにより、サファイア基板11よりデバイス層40であるn-GaN層15、AlN層16、n-GaN層18及びn-AlGaN層19を含む膜を剥離する。除去されるn-GaN層13は犠牲層でありn型の窒化物半導体である。光電気化学エッチングの詳細については後述する。   Next, as shown in FIG. 3 (n), by removing the n-GaN layer 13 by photoelectrochemical etching, the n-GaN layer 15, which is the device layer 40, the AlN layer 16, n, are removed from the sapphire substrate 11. The film including the -GaN layer 18 and the n-AlGaN layer 19 is peeled off. The removed n-GaN layer 13 is a sacrificial layer and is an n-type nitride semiconductor. Details of the photoelectrochemical etching will be described later.

次に、図4(o)に示すように、p-GaN層14を除去する。具体的には、RIE法によるドライエッチングを行うことによりp-GaN層14を除去する。この際に行われるRIEの条件は、エッチングガスとしてClガスを用い、RFパワー100W、バイアスパワー10W、RIE装置のチャンバー内の圧力は1Paである。 Next, as shown in FIG. 4 (o), the p-GaN layer 14 is removed. Specifically, the p-GaN layer 14 is removed by performing dry etching by the RIE method. The conditions for RIE performed at this time are Cl 2 gas as an etching gas, RF power of 100 W, bias power of 10 W, and pressure in the chamber of the RIE apparatus is 1 Pa.

次に、図4(p)に示すように、ドレイン電極30を形成する。具体的には、p-GaN層14を除去することにより露出したn-GaN層15面上にスパッタリング法により、Tiを30nm、Auを100nm積層形成する。この後、窒素雰囲気中にて400〜1000℃で熱処理を行うことにより、n-GaN層15にドレイン電極30をオーミックコンタクトさせる。   Next, as shown in FIG. 4P, the drain electrode 30 is formed. Specifically, 30 nm of Ti and 100 nm of Au are stacked on the surface of the n-GaN layer 15 exposed by removing the p-GaN layer 14 by sputtering. Thereafter, the drain electrode 30 is brought into ohmic contact with the n-GaN layer 15 by performing heat treatment at 400 to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere.

次に、図4(q)に示すように、ドレイン電極30に支持体となる低抵抗のSi基板31を接着する。具体的には、ドレイン電極30と低抵抗のSi基板31との間に不図示のCu、Ag等のろう材を介してドレイン電極30と低抵抗のSi基板31とを接着する。尚、ろう材は導電性を有しており低抵抗のSi基板31とドレイン電極30とは電気的に接続される。   Next, as shown in FIG. 4 (q), a low-resistance Si substrate 31 that serves as a support is bonded to the drain electrode 30. Specifically, the drain electrode 30 and the low-resistance Si substrate 31 are bonded between the drain electrode 30 and the low-resistance Si substrate 31 via a brazing material (not shown) such as Cu or Ag. The brazing material has conductivity, and the low-resistance Si substrate 31 and the drain electrode 30 are electrically connected.

次に、図4(r)に示すように、Ni層29及びSiN層25の表面の接続電極28を除去する。具体的には、Ni層29は硫酸加水によるウエットエッチングにより除去し、SiN層25の表面の接続電極28はイオンミリングによるドライエッチングにより除去する。   Next, as shown in FIG. 4R, the connection electrodes 28 on the surfaces of the Ni layer 29 and the SiN layer 25 are removed. Specifically, the Ni layer 29 is removed by wet etching using sulfuric acid, and the connection electrode 28 on the surface of the SiN layer 25 is removed by dry etching using ion milling.

次に、図4(s)に示すように、トレンチ27を含む領域をスクライブラインとしてダイシングソーにより切断することにより各々のチップごとに分離する。   Next, as shown in FIG. 4 (s), the region including the trench 27 is cut as a scribe line by a dicing saw to separate each chip.

以上の工程により、図5に示すような縦型GaN−HEMTを製造することができる。具体的には、低抵抗のSi基板31上にドレイン電極30、n-GaN層15、AlN層16、n-GaN層18、n-AlGaN層19が積層され、さらにその上にソース電極22、ゲート電極24が形成された縦型GaN−HEMTを製造することができる。この縦型GaN−HEMTは、動作時において窒化物半導体層であるn-GaN層15及びn-GaN層18において、低抵抗のSi基板31に対し略垂直に電流が流れるである。   Through the above steps, a vertical GaN-HEMT as shown in FIG. 5 can be manufactured. Specifically, the drain electrode 30, the n-GaN layer 15, the AlN layer 16, the n-GaN layer 18, and the n-AlGaN layer 19 are stacked on the low-resistance Si substrate 31, and the source electrode 22, A vertical GaN-HEMT in which the gate electrode 24 is formed can be manufactured. In the vertical GaN-HEMT, current flows substantially perpendicularly to the low-resistance Si substrate 31 in the n-GaN layer 15 and the n-GaN layer 18 that are nitride semiconductor layers during operation.

尚、本実施の形態では、成長基板としてサファイア基板11を用いたが、SiC基板を用いても同様に製造することができる。   In the present embodiment, the sapphire substrate 11 is used as the growth substrate, but the same production can be performed using a SiC substrate.

(光電気化学エッチング)
次に、図3(n)における光電気化学エッチングについて説明する。この電気化学エッチングは、アルカリ性溶液に、窒化物半導体層等が積層形成されたサファイア基板11を浸漬させることにより、犠牲層となるn-GaN層13を除去するものである。
(Photoelectrochemical etching)
Next, the photoelectrochemical etching in FIG. In this electrochemical etching, the n-GaN layer 13 serving as a sacrificial layer is removed by immersing the sapphire substrate 11 in which a nitride semiconductor layer or the like is laminated in an alkaline solution.

図6は、本実施の形態における光電気化学エッチングの説明図である。本実施の形態における電気化学エッチングは、窒化物半導体層等が積層形成されたサファイア基板11をKOH溶液41に浸漬させ、光源42より紫外光を照射し、Ni層29と電源43の正極とを接続し、電源43の負極は電極端子44と接続して行う。尚、Ni層29は接続電極28を介しn-GaN層13と接続されている。また、電極端子44は電解液であるKOH溶液41内に入れられている。電解液であるアルカリ性溶液のKOH溶液41の濃度は0.0001〜10mol/Lであり、電極端子44はPtにより形成されている。また、光源42として水銀ランプ光源のi線(波長:365nm)を用い、光の照射は、サファイア基板11面側より行う。また、電源43により0〜+2Vの電圧が印加されている。   FIG. 6 is an explanatory diagram of photoelectrochemical etching in the present embodiment. In the electrochemical etching in the present embodiment, the sapphire substrate 11 on which the nitride semiconductor layer or the like is laminated is immersed in the KOH solution 41, irradiated with ultraviolet light from the light source 42, and the Ni layer 29 and the positive electrode of the power source 43 are applied. The negative electrode of the power source 43 is connected to the electrode terminal 44. The Ni layer 29 is connected to the n-GaN layer 13 through the connection electrode 28. The electrode terminal 44 is placed in a KOH solution 41 that is an electrolytic solution. The density | concentration of the KOH solution 41 of the alkaline solution which is electrolyte solution is 0.0001-10 mol / L, and the electrode terminal 44 is formed of Pt. Further, i-line (wavelength: 365 nm) of a mercury lamp light source is used as the light source 42, and light irradiation is performed from the surface side of the sapphire substrate 11. In addition, a voltage of 0 to +2 V is applied by the power supply 43.

電解液であるKOH溶液41に窒化物半導体層等が積層形成されたサファイア基板11を浸漬させた状態で光源42より紫外光を照射することにより、n-GaN層13がエッチングされる。具体的には、図7に示すように、n-GaN層13に光源43からの紫外光を照射することにより、電子と正孔が生成され、生成された正孔が寄与することによりエッチングが進行する。即ち、KOH溶液41と接しているn-GaN層13においては、式(1)、(2)に示すような反応が生じ、Gaの酸化と酸化物の溶解によってエッチングが進行する。

2GaN+6OH+6h→Ga+N+3HO・・・・・(1)

Ga+6OH→2GaO 3−+3HO・・・・・・・・・・(2)

この反応をより促進させるために、電源43を設け接続電極28を介し接続されたn-GaN層13より電子を引抜き、対極となる電極端子44における水素の還元反応により、n-GaN層13における電子と正孔の再結合を抑制する。これにより、n-GaN層13のエッチングを高速に行うことができ、図に示す白抜きの矢印に示す方向にエッチングが進行する。
The n-GaN layer 13 is etched by irradiating ultraviolet light from the light source 42 in a state where the sapphire substrate 11 in which the nitride semiconductor layer or the like is laminated in the KOH solution 41 that is an electrolytic solution is immersed. Specifically, as shown in FIG. 7, the n-GaN layer 13 is irradiated with ultraviolet light from the light source 43 to generate electrons and holes, and the generated holes contribute to the etching. proceed. That is, in the n-GaN layer 13 that is in contact with the KOH solution 41, reactions shown in the formulas (1) and (2) occur, and etching proceeds by Ga oxidation and oxide dissolution.

2GaN + 6OH + 6h + → Ga 2 O 3 + N 2 + 3H 2 O (1)

Ga 2 O 3 + 6OH → 2GaO 3 3 − + 3H 2 O (2)

In order to further promote this reaction, a power source 43 is provided and electrons are extracted from the n-GaN layer 13 connected via the connection electrode 28, and a hydrogen reduction reaction at the electrode terminal 44 serving as the counter electrode results in a reduction in the n-GaN layer 13. Suppresses recombination of electrons and holes. As a result, the n-GaN layer 13 can be etched at a high speed, and the etching proceeds in the direction indicated by the white arrow in the figure.

本実施の形態において、電解液であるKOH溶液41の濃度を2mol/L、電源43における電圧を+1Vとした場合、n-GaN層13のエッチングレートは、約5μm/minとなる。尚、犠牲層であるn-GaN層13と接して形成されているp-GaN層14はp型の窒化物半導体であるためエッチングされにくく、エッチングストップ層となる。これにより、デバイス層40であるn-GaN層15、AlN層16、n-GaN層18及びn-AlGaN層19等がエッチングされることはない。   In the present embodiment, when the concentration of the KOH solution 41 as the electrolyte is 2 mol / L and the voltage at the power source 43 is +1 V, the etching rate of the n-GaN layer 13 is about 5 μm / min. Note that the p-GaN layer 14 formed in contact with the sacrificial n-GaN layer 13 is a p-type nitride semiconductor, and thus is difficult to be etched and becomes an etching stop layer. Thereby, the n-GaN layer 15, AlN layer 16, n-GaN layer 18, n-AlGaN layer 19 and the like which are the device layers 40 are not etched.

本実施の形態では、犠牲層であるn-GaN層13がNi層29及び接続電極28により電源43と低抵抗に接続されているため、電子を容易に引抜くことが可能であり、n−GaN層13のエッチング速度を加速させることができる。これにより、短時間で成長基板11より剥離することができ、半導体装置である縦型GaN−HEMTの製造時間を短縮することが可能となり、製造コストを低減させることができる。   In the present embodiment, since the n-GaN layer 13 which is a sacrificial layer is connected to the power source 43 with a low resistance by the Ni layer 29 and the connection electrode 28, electrons can be easily extracted, and n− The etching rate of the GaN layer 13 can be accelerated. Thereby, it can peel from the growth board | substrate 11 in a short time, it becomes possible to shorten the manufacturing time of vertical GaN-HEMT which is a semiconductor device, and can reduce manufacturing cost.

また、本実施の形態における製造方法と同様の方法により、縦型GaN−半導体レーザを製造することも可能である。具体的には、成長基板としてSiC又はサファイア基板を用いて、犠牲層を介して窒化物半導体層を含む半導体レーザ部となる領域を形成し、その後、犠牲層を光電気化学エッチングにより除去することにより、半導体レーザ部となる領域を成長基板より剥離する。この後、剥離した半導体レーザ部となる領域を低抵抗のSi基板と接着することにより、低コストで窒化物半導体層を有する半導体レーザを製造することができる。この縦型GaN−半導体レーザは、縦型GaN−HEMTと同様に、接着された低抵抗のSi基板に対し、略垂直方向に電流を流すことによりレーザ発振するものである。   Moreover, it is also possible to manufacture a vertical GaN-semiconductor laser by a method similar to the manufacturing method in the present embodiment. Specifically, using a SiC or sapphire substrate as a growth substrate, a region to be a semiconductor laser part including a nitride semiconductor layer is formed via a sacrificial layer, and then the sacrificial layer is removed by photoelectrochemical etching. Thus, the region to be the semiconductor laser portion is peeled off from the growth substrate. Thereafter, a semiconductor laser having a nitride semiconductor layer can be manufactured at low cost by bonding the peeled region to be a semiconductor laser portion to a low-resistance Si substrate. Similar to the vertical GaN-HEMT, this vertical GaN-semiconductor laser oscillates by applying a current in a substantially vertical direction to a bonded low-resistance Si substrate.

〔第2の実施の形態〕
第2の実施の形態における半導体装置の製造方法は、横型の半導体デバイスである横型GaN−HEMTの製造方法である。
[Second Embodiment]
The method for manufacturing a semiconductor device in the second embodiment is a method for manufacturing a lateral GaN-HEMT that is a lateral semiconductor device.

図8から図11に基づき横型GaN−HEMTの製造方法について説明する。   A method for manufacturing a lateral GaN-HEMT will be described with reference to FIGS.

最初に、図8(a)に示すように、成長基板となるサファイア基板111の両面を研磨した後、窒化物半導体層を積層形成する。具体的には、MOCVD法により、サファイア基板111上にAlN層112を2nm、n-GaN層113を1μm、p-GaN層114を1μm、i-GaN層115を3μm、n-AlGaN層116を30nm積層形成する。尚、n-AlGaN層116には、ドーパントとしてSiがドープされており、ドーピング濃度5×1018cm−3である。 First, as shown in FIG. 8A, after both surfaces of a sapphire substrate 111 serving as a growth substrate are polished, a nitride semiconductor layer is stacked. Specifically, by MOCVD, the AlN layer 112 is 2 nm, the n-GaN layer 113 is 1 μm, the p-GaN layer 114 is 1 μm, the i-GaN layer 115 is 3 μm, and the n-AlGaN layer 116 is formed on the sapphire substrate 111. A 30 nm layer is formed. The n-AlGaN layer 116 is doped with Si as a dopant, and has a doping concentration of 5 × 10 18 cm −3 .

次に、図8(b)に示すように、SiN層117を形成する。具体的には、CVD法により、膜厚が5〜500nmのSiN層117を形成する。   Next, as shown in FIG. 8B, a SiN layer 117 is formed. Specifically, the SiN layer 117 having a thickness of 5 to 500 nm is formed by a CVD method.

次に、図8(c)に示すように、SiN層117に開口部118を形成する。尚、この開口部118には後述するようにソース電極及びドレイン電極が形成される。具体的には、SiN層117上にフォトレジストを塗布し、プリベーク等を行った後、露光装置により露光、現像を行うことにより、SiN層117に形成される開口部118となる領域上に、開口を有するレジストパターンを形成する。この後、形成されたレジストパターンをマスクとしてRIE法により、SiN層117をドライエッチングすることにより開口部118を形成し、この後、形成されたレジストパターンを除去する。   Next, as shown in FIG. 8C, an opening 118 is formed in the SiN layer 117. Note that a source electrode and a drain electrode are formed in the opening 118 as described later. Specifically, after applying a photoresist on the SiN layer 117 and performing pre-baking or the like, exposure and development are performed by an exposure apparatus, whereby a region that becomes the opening 118 formed in the SiN layer 117 is formed. A resist pattern having an opening is formed. Thereafter, the SiN layer 117 is dry-etched by RIE using the formed resist pattern as a mask to form an opening 118, and thereafter, the formed resist pattern is removed.

次に、図8(d)に示すように、SiN層117の開口部118にソース電極119及びドレイン電極120を形成する。具体的には、開口部118の形成されているSiN層117上にフォトレジストを塗布し、プリベーク等を行った後、露光装置により露光、現像を行うことにより、SiN層117の開口部118に、開口を有するレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着法によりTiを30nm、Alを100nm積層形成する。この後、有機溶媒等を用いたリフトオフ法により、レジストパターンの形成されている領域上のTi及びAlをレジストパターンとともに除去し、TiとAlが積層されたソース電極119及びドレイン電極120をSiN層117の開口部118に形成する。更にこの後、窒素雰囲気中にて400〜1000℃で熱処理を行うことにより、n-AlGaN層116にソース電極119及びドレイン電極120をオーミックコンタクトさせる。   Next, as shown in FIG. 8D, the source electrode 119 and the drain electrode 120 are formed in the opening 118 of the SiN layer 117. Specifically, a photoresist is applied on the SiN layer 117 in which the opening 118 is formed, prebaked or the like, and then exposed and developed by an exposure apparatus, whereby the opening 118 in the SiN layer 117 is formed. Then, a resist pattern having an opening is formed. Thereafter, a Ti layer of 30 nm and an Al layer of 100 nm are formed by vacuum deposition. Thereafter, Ti and Al on the region where the resist pattern is formed are removed together with the resist pattern by a lift-off method using an organic solvent or the like, and the source electrode 119 and the drain electrode 120 on which Ti and Al are laminated are formed in the SiN layer. It is formed in the opening 118 of 117. Thereafter, a heat treatment is performed at 400 to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere to bring the source electrode 119 and the drain electrode 120 into ohmic contact with the n-AlGaN layer 116.

次に、図9(e)に示すように、SiN層117に開口部121を形成する。尚、この開口部12には後述するようにゲート電極が形成される。具体的には、SiN層117上にフォトレジストを塗布し、プリベーク等を行った後、露光装置により露光、現像を行うことにより、SiN層117に形成される開口部121となる領域上に、開口を有するレジストパターンを形成する。この後、形成されたレジストパターンをマスクとしてRIE法により、SiN層117をドライエッチングすることにより開口部121を形成し、この後、形成されたレジストパターンを除去する。   Next, as shown in FIG. 9E, an opening 121 is formed in the SiN layer 117. A gate electrode is formed in the opening 12 as will be described later. Specifically, after applying a photoresist on the SiN layer 117 and performing pre-baking or the like, exposure and development are performed by an exposure apparatus, so that an area to be the opening 121 formed in the SiN layer 117 is formed. A resist pattern having an opening is formed. Thereafter, the SiN layer 117 is dry-etched by RIE using the formed resist pattern as a mask to form the opening 121, and thereafter, the formed resist pattern is removed.

次に、図9(f)に示すように、SiN層117の開口部121にゲート電極122を形成する。具体的には、開口部121の形成されているSiN層117上にフォトレジストを塗布し、プリベーク等を行った後、露光装置により露光、現像を行うことにより、ゲート電極122の形成されるSiN層117の開口部121に、開口を有するレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着法によりNiを10nm、Auを200nm積層形成する。この後、有機溶媒等を用いたリフトオフ法により、レジストパターンの形成されている領域上のNi及びAuをレジストパターンとともに除去することにより、NiとAuとが積層されたゲート電極122をSiN層117の開口部121に形成する。   Next, as shown in FIG. 9F, a gate electrode 122 is formed in the opening 121 of the SiN layer 117. Specifically, after applying a photoresist on the SiN layer 117 in which the opening 121 is formed and performing pre-baking or the like, exposure and development are performed by an exposure apparatus, thereby forming SiN on which the gate electrode 122 is formed. A resist pattern having an opening is formed in the opening 121 of the layer 117. Thereafter, a Ni layer of 10 nm and an Au layer of 200 nm are formed by vacuum deposition. Thereafter, Ni and Au on the region where the resist pattern is formed are removed together with the resist pattern by a lift-off method using an organic solvent or the like, so that the gate electrode 122 on which Ni and Au are laminated is formed on the SiN layer 117. The opening 121 is formed.

次に、図9(g)に示すように、SiN層123を形成する。具体的には、ソース電極119、ドレイン電極120及びゲート電極122の表面を覆うように、CVD法によりSiN層123を成膜する。   Next, as shown in FIG. 9G, the SiN layer 123 is formed. Specifically, the SiN layer 123 is formed by a CVD method so as to cover the surfaces of the source electrode 119, the drain electrode 120, and the gate electrode 122.

次に、図9(h)に示すように、SiN層117及びSiN層123に開口部124を形成する。具体的には、SiN層123上にフォトレジストを塗布し、プリベーク等を行った後、露光装置により露光、現像を行うことにより、SiN層117及びSiN層123に形成される開口部124となる領域上に、開口を有するレジストパターンを形成する。この後、形成されたレジストパターンをマスクとしてRIE法により、SiN層117及びSiN層123をドライエッチングすることにより開口部124を形成し、この後、形成されたレジストパターンを除去する。これにより、ソース電極119又はドレイン電極120の一部が露出する。尚、このRIE法は選択エッチングであるため、ソース電極119又はドレイン電極120が除去されてしまうことはない。   Next, as shown in FIG. 9H, openings 124 are formed in the SiN layer 117 and the SiN layer 123. Specifically, after applying a photoresist on the SiN layer 123 and performing pre-baking or the like, exposure and development are performed by an exposure apparatus, thereby forming the openings 124 formed in the SiN layer 117 and the SiN layer 123. A resist pattern having an opening is formed on the region. Thereafter, the SiN layer 117 and the SiN layer 123 are dry-etched by RIE using the formed resist pattern as a mask to form an opening 124, and then the formed resist pattern is removed. Thereby, a part of the source electrode 119 or the drain electrode 120 is exposed. Since this RIE method is selective etching, the source electrode 119 or the drain electrode 120 is not removed.

次に、図9(i)に示すように、p-GaN層114、i-GaN層115及びn-AlGaN層116にトレンチ125を形成する。具体的には、開口部124の形成されたSiN層117及びSiN層123をマスクとして、p-GaN層114、i-GaN層115及びn-AlGaN層116をRIE法によりドライエッチングすることによりトレンチ125を形成する。この際に行われるRIEの条件は、エッチングガスとしてClガスを用い、RFパワー200W、バイアスパワー30W、RIE装置のチャンバー内の圧力は1Paであり、n-GaN層113の表面が露出するまでドライエッチングを行う。 Next, as shown in FIG. 9I, a trench 125 is formed in the p-GaN layer 114, the i-GaN layer 115, and the n-AlGaN layer 116. Specifically, the p-GaN layer 114, the i-GaN layer 115, and the n-AlGaN layer 116 are dry-etched by RIE using the SiN layer 117 and the SiN layer 123 in which the opening 124 is formed as a mask. 125 is formed. The conditions of RIE performed at this time are Cl 2 gas as an etching gas, RF power 200 W, bias power 30 W, pressure in the chamber of the RIE apparatus is 1 Pa, and until the surface of the n-GaN layer 113 is exposed. Perform dry etching.

次に、図10(j)に示すように、開口部124及びトレンチ125内、SiN層123の表面に接続電極126を形成する。具体的には、スパッタリング法により、Tiを100nm、Auを500nm積層形成することにより、開口部124及びトレンチ125内、SiN層123の表面に接続電極126を形成する。尚、これにより、ソース電極119に接続する接続電極126が形成される。   Next, as illustrated in FIG. 10J, the connection electrode 126 is formed in the opening 124 and the trench 125 and on the surface of the SiN layer 123. Specifically, the connection electrode 126 is formed on the surface of the SiN layer 123 in the opening 124 and the trench 125 by stacking 100 nm of Ti and 500 nm of Au by sputtering. As a result, the connection electrode 126 connected to the source electrode 119 is formed.

次に、図10(k)に示すように、Niメッキにより接続電極126の表面にNi層127を形成する。形成されるNi層127の膜厚は100μmである。尚、このNi層127は後述するようにサファイア基板111から剥離した場合に十分に強度を保つことができる膜厚であることが必要であり、形成される膜厚は100μm以上である。   Next, as shown in FIG. 10 (k), a Ni layer 127 is formed on the surface of the connection electrode 126 by Ni plating. The Ni layer 127 to be formed has a film thickness of 100 μm. As will be described later, the Ni layer 127 needs to have a film thickness that can maintain sufficient strength when peeled from the sapphire substrate 111, and the formed film thickness is 100 μm or more.

次に、図10(l)に示すように、光電気化学エッチングにより、n-GaN層113を除去することにより、サファイア基板111より窒化物半導体層であるp-GaN層114、i-GaN層115及びn-AlGaN層116等を含む膜を剥離する。除去されるn-GaN層113は犠牲層となる層であり、この光電気化学エッチングは第1の実施の形態において説明した方法と同様である。   Next, as shown in FIG. 10L, by removing the n-GaN layer 113 by photoelectrochemical etching, the p-GaN layer 114, i-GaN layer, which is a nitride semiconductor layer, is removed from the sapphire substrate 111. The film including 115 and the n-AlGaN layer 116 is peeled off. The n-GaN layer 113 to be removed is a sacrificial layer, and this photoelectrochemical etching is the same as the method described in the first embodiment.

次に、図10(m)に示すように、p-GaN層114の面上に裏面電極128を形成する。具体的には、剥離されたp-GaN層114の面上に、スパッタリング法により、Tiを30nm、Auを100nm積層形成する。これにより、接続電極126と電気的に接続される裏面電極128がp-GaN層114の面上に形成される。   Next, as shown in FIG. 10 (m), a back electrode 128 is formed on the surface of the p-GaN layer 114. Specifically, a Ti layer of 30 nm and an Au layer of 100 nm are stacked on the surface of the peeled p-GaN layer 114 by sputtering. As a result, a back electrode 128 electrically connected to the connection electrode 126 is formed on the surface of the p-GaN layer 114.

次に、図10(n)に示すように、裏面電極128に低抵抗のSi基板129を接着する。具体的には、裏面電極128と低抵抗のSi基板129との間に不図示のCu、Ag等のろう材を設置し加熱等することにより裏面電極128に低抵抗のSi基板129を接着する。   Next, as shown in FIG. 10N, a low-resistance Si substrate 129 is bonded to the back electrode 128. Specifically, a low-resistance Si substrate 129 is bonded to the back electrode 128 by placing a brazing material (not shown) such as Cu or Ag between the back electrode 128 and the low-resistance Si substrate 129 and heating. .

次に、図11(o)に示すように、Ni層127及びSiN層123の表面の接続電極126を除去する。具体的には、Ni層127は硫酸加水によるウエットエッチングにより除去し、SiN層123の表面の接続電極126は研磨により除去する。これにより、開口部124及びトレンチ125内に接続電極126が残存する。   Next, as shown in FIG. 11 (o), the connection electrodes 126 on the surfaces of the Ni layer 127 and the SiN layer 123 are removed. Specifically, the Ni layer 127 is removed by wet etching using sulfuric acid and the connection electrode 126 on the surface of the SiN layer 123 is removed by polishing. As a result, the connection electrode 126 remains in the opening 124 and the trench 125.

次に、図11(p)に示すように、SiN層130を形成する。具体的には、露出している接続電極126の表面を覆うように、CVD法によりSiN層123を成膜する。これにより横型GaN−HEMTを製造することができ、必要に応じて、低抵抗のSi基板129を含めてダイシングソーにより各々のチップごとに分離する。   Next, as shown in FIG. 11 (p), the SiN layer 130 is formed. Specifically, the SiN layer 123 is formed by a CVD method so as to cover the exposed surface of the connection electrode 126. As a result, a lateral GaN-HEMT can be manufactured, and if necessary, the low-resistance Si substrate 129 is separated for each chip by a dicing saw.

この方法により、図12に示すような横型GaN−HEMTを製造することができる。具体的には、低抵抗のSi基板129上に裏面電極128、p-GaN層114、i-GaN層115、n-AlGaN層116が積層され、さらにソース電極119、ドレイン電極120、ゲート電極122が形成された横型GaN−HEMTを製造することができる。この横型GaN−HEMTは、動作する際には、窒化物半導体層であるi-GaN層115において、低抵抗のSi基板129に対し略平行、即ち、低抵抗のSi基板129の面方向に電流が流れる。   By this method, a lateral GaN-HEMT as shown in FIG. 12 can be manufactured. Specifically, a back electrode 128, a p-GaN layer 114, an i-GaN layer 115, and an n-AlGaN layer 116 are stacked on a low-resistance Si substrate 129, and further, a source electrode 119, a drain electrode 120, and a gate electrode 122. A lateral GaN-HEMT in which is formed can be manufactured. In operation, the lateral GaN-HEMT is substantially parallel to the low-resistance Si substrate 129 in the i-GaN layer 115 which is a nitride semiconductor layer, that is, the current flows in the plane direction of the low-resistance Si substrate 129. Flows.

尚、本実施の形態では、成長基板としてサファイア基板111を用いたが、SiC基板を用いても同様に製造することが可能である。   In the present embodiment, the sapphire substrate 111 is used as the growth substrate, but it can be similarly manufactured even if an SiC substrate is used.

本実施の形態では、犠牲層であるn-GaN層113がNi層127及び接続電極126により低抵抗に接続されているため、n-GaN層113より電子を容易に引抜くことが可能であり、n-GaN層113のエッチング速度を加速させることが可能となる。これにより、短時間で成長基板111より剥離することができ、半導体装置である横型GaN−HEMTの製造時間を短縮することが可能となり、製造コストを低減させることができる。   In this embodiment, since the sacrificial n-GaN layer 113 is connected to the low resistance by the Ni layer 127 and the connection electrode 126, electrons can be easily extracted from the n-GaN layer 113. The etching rate of the n-GaN layer 113 can be accelerated. Thereby, it can peel from the growth board | substrate 111 in a short time, it becomes possible to shorten the manufacturing time of horizontal type GaN-HEMT which is a semiconductor device, and can reduce manufacturing cost.

また、本実施の形態における製造方法と同様の方法により、横型GaN−半導体レーザを製造することも可能である。具体的には、成長基板としてSiC又はサファイア基板を用いて、犠牲層を介して窒化物半導体層を含む半導体レーザ部となる領域を形成し、その後、犠牲層を光電気化学エッチングにより除去することにより、半導体レーザ部となる領域を成長基板より剥離する。この後、剥離した半導体レーザ部となる領域を低抵抗のSi基板と接着することにより、低コストで窒化物半導体層を有する半導体レーザを製造することができる。この横型GaN−半導体レーザは、横型GaN−HEMTと同様に、接着された低抵抗のSi基板に対し略平行、即ち、低抵抗のSi基板の面方向に電流が流れることにより機能するものである。   Further, it is also possible to manufacture a lateral GaN semiconductor laser by a method similar to the manufacturing method in the present embodiment. Specifically, using a SiC or sapphire substrate as a growth substrate, a region to be a semiconductor laser part including a nitride semiconductor layer is formed via a sacrificial layer, and then the sacrificial layer is removed by photoelectrochemical etching. Thus, the region to be the semiconductor laser portion is peeled off from the growth substrate. Thereafter, a semiconductor laser having a nitride semiconductor layer can be manufactured at low cost by bonding the peeled region to be a semiconductor laser portion to a low-resistance Si substrate. Similar to the lateral GaN-HEMT, this lateral GaN-semiconductor laser functions when the current flows substantially parallel to the bonded low-resistance Si substrate, that is, in the surface direction of the low-resistance Si substrate. .

〔第3の実施の形態〕
次に、第3の実施の形態における半導体装置の製造方法について説明する。本実施の形態は、横型の半導体デバイスの製造方法であって、より一層剥離の時間を短縮した半導体装置の製造方法である。
[Third Embodiment]
Next, a method for manufacturing a semiconductor device in the third embodiment will be described. The present embodiment is a method for manufacturing a horizontal semiconductor device, which is a method for manufacturing a semiconductor device in which the peeling time is further reduced.

図13から図17に基づき本実施の形態について説明する。   The present embodiment will be described with reference to FIGS.

最初に、図13(a)に示すように、成長基板となるサファイア基板211の両面を研磨した後、窒化物半導体層を積層形成する。具体的には、サファイア基板211上に、MOCVD法により、AlN層212を2nm、n-GaN層213を1μm、p-GaN層214を1μm、i-GaN層215を3μm、n-AlGaN層216を30nm積層形成する。更に、n-AlGaN層216上に、ドレイン電極218、ゲート電極219及びソース電極220を形成し、これらを覆うようにSiN層217を形成する。p-GaN層214、i-GaN層215、n-AlGaN層216、SiN層217にはトレンチ221が形成されており、トレンチ221及びSiN層217の表面には、Ti膜とAu膜が積層された接続電極222が形成されている。この接続電極222はトレンチ221内においてn-GaN層213と接している。尚、詳細な形成方法は第2の実施の形態における形成方法と同様である。   First, as shown in FIG. 13A, after polishing both surfaces of a sapphire substrate 211 serving as a growth substrate, a nitride semiconductor layer is stacked. Specifically, the AlN layer 212 is 2 nm, the n-GaN layer 213 is 1 μm, the p-GaN layer 214 is 1 μm, the i-GaN layer 215 is 3 μm, and the n-AlGaN layer 216 is formed on the sapphire substrate 211 by MOCVD. Are stacked to 30 nm. Further, the drain electrode 218, the gate electrode 219, and the source electrode 220 are formed on the n-AlGaN layer 216, and the SiN layer 217 is formed so as to cover them. A trench 221 is formed in the p-GaN layer 214, the i-GaN layer 215, the n-AlGaN layer 216, and the SiN layer 217, and a Ti film and an Au film are laminated on the surfaces of the trench 221 and the SiN layer 217. A connection electrode 222 is formed. The connection electrode 222 is in contact with the n-GaN layer 213 in the trench 221. The detailed formation method is the same as the formation method in the second embodiment.

次に、図13(b)に示すように、SiN層217の表面に形成されている接続電極222の一部に開口部223を形成する。具体的には、接続電極222の表面上にフォトレジストを塗布し、プリベーク等を行った後、露光装置により露光、現像を行うことにより、接続電極222に形成される開口部223となる領域上に開口を有するレジストパターン224を形成する。この後、形成されたレジストパターン224をマスクとしてイオンミリングを行い、レジストパターン224の形成されていない領域における接続電極222を除去する。これにより、接続電極222に開口部223を形成する。   Next, as shown in FIG. 13B, an opening 223 is formed in a part of the connection electrode 222 formed on the surface of the SiN layer 217. Specifically, after applying a photoresist on the surface of the connection electrode 222 and performing pre-baking or the like, exposure and development are performed by an exposure apparatus, thereby forming an opening 223 formed in the connection electrode 222. A resist pattern 224 having an opening is formed. Thereafter, ion milling is performed using the formed resist pattern 224 as a mask, and the connection electrode 222 in the region where the resist pattern 224 is not formed is removed. Thereby, an opening 223 is formed in the connection electrode 222.

次に、図14(c)に示すように、p-GaN層214、i-GaN層215、n-AlGaN層216に電解液浸透溝225を形成する。具体的には、レジストパターン224をマスクとして、RIE法によりp-GaN層214、i-GaN層215、n-AlGaN層216及びSiN層217をドライエッチングすることにより電解液浸透溝225を形成する。RIE法によるドライエッチングでは、Clガスを用い、n-GaN層213の表面が露出するまで行う。ドライエッチングが終了した後、レジストパターン224を除去する。 Next, as illustrated in FIG. 14C, an electrolyte penetration groove 225 is formed in the p-GaN layer 214, the i-GaN layer 215, and the n-AlGaN layer 216. Specifically, using the resist pattern 224 as a mask, the p-GaN layer 214, the i-GaN layer 215, the n-AlGaN layer 216, and the SiN layer 217 are dry-etched by the RIE method to form the electrolyte penetration groove 225. . In the dry etching by the RIE method, Cl 2 gas is used until the surface of the n-GaN layer 213 is exposed. After the dry etching is completed, the resist pattern 224 is removed.

次に、図14(d)に示すように、SiN膜226を形成する。具体的には、CVD法により、接続電極222の表面及び電解液浸透溝225の内部にSiN膜226を形成する。このようにSiN膜226を形成するのは、電解液浸透溝225において側面より窒化物半導体層がエッチングされることを防ぐためである。本実施の形態において形成されるSiN膜226の膜厚は、100nmである。   Next, as shown in FIG. 14D, a SiN film 226 is formed. Specifically, the SiN film 226 is formed on the surface of the connection electrode 222 and the inside of the electrolyte solution penetration groove 225 by the CVD method. The reason why the SiN film 226 is formed in this way is to prevent the nitride semiconductor layer from being etched from the side surface in the electrolyte solution permeation groove 225. The film thickness of the SiN film 226 formed in the present embodiment is 100 nm.

次に、図15(e)に示すように、接続電極222の表面及びn-GaN層213の表面に形成されたSiN膜226をRIE法により除去する。具体的には、エッチングガスとしてSFを15sccm、CHFを15sccm供給し、RFパワー500W、バイアスパワー50W、チャンバー内の圧力は1Paとし、接続電極222の表面及びn-GaN層213の表面が露出するまでドライエッチングを行う。これにより、SiN膜226は電解液浸透溝225の側面に残存する。 Next, as shown in FIG. 15E, the SiN film 226 formed on the surface of the connection electrode 222 and the surface of the n-GaN layer 213 is removed by the RIE method. Specifically, 15 sccm of SF 6 and 15 sccm of CHF 3 are supplied as etching gases, the RF power is 500 W, the bias power is 50 W, the pressure in the chamber is 1 Pa, and the surface of the connection electrode 222 and the surface of the n-GaN layer 213 are Perform dry etching until exposed. Thereby, the SiN film 226 remains on the side surface of the electrolytic solution permeation groove 225.

次に、図15(f)に示すように、光電気化学エッチングにより、n-GaN層213を除去することにより、サファイア基板211より窒化物半導体層であるp-GaN層214、i-GaN層215、n-AlGaN層216等を含む膜を剥離する。除去されるn-GaN層213は犠牲層となる。この光電気化学エッチングは第1の実施の形態において説明した方法と同様であるが、本実施の形態では、後述するように、電解液浸透溝225を設けることにより、電解液浸透溝225より電解液が入り込むため、より短時間で剥離を行うことが可能である。   Next, as shown in FIG. 15F, by removing the n-GaN layer 213 by photoelectrochemical etching, the p-GaN layer 214 and the i-GaN layer which are nitride semiconductor layers from the sapphire substrate 211 are removed. 215, the film including the n-AlGaN layer 216 is peeled off. The removed n-GaN layer 213 becomes a sacrificial layer. This photoelectrochemical etching is the same as the method described in the first embodiment. However, in this embodiment, as described later, by providing an electrolyte solution penetration groove 225, electrolysis is performed from the electrolyte solution penetration groove 225. Since the liquid enters, peeling can be performed in a shorter time.

図18は、図15(f)の工程における途中の状態を示すものである。図19(a)は、図18における破線18A−18Bにおいて切断したサファイア基板211全体における断面図であり、図19(b)は、図19(a)の破線で囲まれた領域の拡大図である。   FIG. 18 shows a state in the middle of the process of FIG. FIG. 19A is a cross-sectional view of the entire sapphire substrate 211 cut along a broken line 18A-18B in FIG. 18, and FIG. 19B is an enlarged view of a region surrounded by the broken line in FIG. is there.

図に示されるように、電解液浸透溝225は、1チップの半導体デバイスごとに設けられている。このため、電解液であるKOH溶液230に浸漬させた場合には、1つのチップごとに設けられた電解液浸透溝225より、電解液であるKOH溶液230が侵入し、短時間でn-GaN層213を除去することができる。これにより、短時間で成長基板211の剥離を行うことが可能である。尚、電解液浸透溝225の側面にはSiN膜226が形成されているため、窒化物半導体層であるp-GaN層214、i-GaN層215、n-AlGaN層216等が側面よりエッチングされることはない。また、トレンチ221に形成された接続電極222の領域は、後述するように、ダイシング用のスクライブラインに対応しており、この領域をダイシングソーにより切断することにより、1チップごとに分離することができる。   As shown in the figure, the electrolyte solution penetration groove 225 is provided for each semiconductor device of one chip. For this reason, when immersed in the KOH solution 230 that is the electrolytic solution, the KOH solution 230 that is the electrolytic solution enters from the electrolytic solution penetration groove 225 provided for each chip, and in a short time n-GaN. Layer 213 can be removed. Thereby, the growth substrate 211 can be peeled off in a short time. Note that since the SiN film 226 is formed on the side surface of the electrolyte penetration groove 225, the p-GaN layer 214, the i-GaN layer 215, the n-AlGaN layer 216, and the like, which are nitride semiconductor layers, are etched from the side surface. Never happen. In addition, the region of the connection electrode 222 formed in the trench 221 corresponds to a scribe line for dicing, as will be described later, and this region can be separated for each chip by cutting with a dicing saw. it can.

次に、図16(g)に示すように、光電気化学エッチングにより剥離した面、即ち、p-GaN層214の形成された面に多結晶SiC基板231を接着する。具体的には、Cu、Ag等のろう材を介し、高熱伝導材料である多結晶SiC基板231と接着する。   Next, as shown in FIG. 16G, the polycrystalline SiC substrate 231 is bonded to the surface separated by photoelectrochemical etching, that is, the surface where the p-GaN layer 214 is formed. Specifically, it adheres to a polycrystalline SiC substrate 231 which is a high thermal conductivity material through a brazing material such as Cu or Ag.

次に、図16(h)に示すように、接続電極222を除去する。具体的には、接続電極222におけるAu膜はヨウ素及びヨウ化アンモニウムを含むエッチャントにより除去し、Ti膜は硫酸加水により除去する。これにより、トレンチ221内における接続電極222も除去される。   Next, as shown in FIG. 16H, the connection electrode 222 is removed. Specifically, the Au film in the connection electrode 222 is removed by an etchant containing iodine and ammonium iodide, and the Ti film is removed by sulfuric acid hydrolysis. Thereby, the connection electrode 222 in the trench 221 is also removed.

次に、図17(i)に示すように、トレンチ221の形成されている領域の多結晶SiC基板231について、接続電極222を含む領域をスクライブラインとしてダイシングソーにより切断することにより、1チップごとに分離する。   Next, as shown in FIG. 17 (i), the polycrystalline SiC substrate 231 in the region where the trench 221 is formed is cut by a dicing saw with the region including the connection electrode 222 as a scribe line. To separate.

本実施の形態では、1つのチップごとに電解液浸透溝225を設けることにより、高速にn-GaN層213に除去することができ、短時間で成長基板211より窒化物半導体層を剥離することができるため、より一層低いコストで製造することが可能となる。   In this embodiment, by providing the electrolyte penetration groove 225 for each chip, the n-GaN layer 213 can be removed at a high speed, and the nitride semiconductor layer is peeled from the growth substrate 211 in a short time. Therefore, it becomes possible to manufacture at a lower cost.

〔第4の実施の形態〕
次に、第4の実施の形態における半導体装置の製造方法について説明する。本実施の形態は、横型の半導体デバイスの製造方法であって、第3の実施の形態とは異なる方法により、剥離の時間を短縮した半導体装置の製造方法である。
[Fourth Embodiment]
Next, a method for manufacturing a semiconductor device in the fourth embodiment will be described. The present embodiment is a method for manufacturing a horizontal semiconductor device, and is a method for manufacturing a semiconductor device in which the peeling time is shortened by a method different from that of the third embodiment.

図20及び図21に基づき本実施の形態について説明する。   The present embodiment will be described with reference to FIGS.

最初に、図20(a)に示すように、成長基板となるサファイア基板311の両面を研磨した後、窒化物半導体層を積層形成する。具体的には、サファイア基板311上に、MOCVD法により、AlN層312を2nm、n-GaN層313を1μm、p-GaN層314を1μm、i-GaN層315を3μm、n-AlGaN層316を30nm積層形成する。更に、n-AlGaN層316上に、ドレイン電極318、ゲート電極319及びソース電極320を形成し、これらを覆うようにSiN層317を形成する。p-GaN層314、i-GaN層315、n-AlGaN層316、SiN層317にはトレンチ321が形成されており、トレンチ321及びSiN層317の表面には、Ti膜とAu膜が積層された接続電極322が形成されている。この接続電極322はn-GaN層313と接しており、また、ソース電極320と電気的に接続されている。また、p-GaN層314、i-GaN層315及びn-AlGaN層316には電解液浸透溝325が形成され、更に、電解液浸透溝325の内壁にはSiN膜326が形成されている。形成方法は、第3の実施の形態と同様の方法である。尚、上記以外の詳細な形成方法は第2の実施の形態における形成方法と同様である。   First, as shown in FIG. 20A, both surfaces of a sapphire substrate 311 serving as a growth substrate are polished, and then a nitride semiconductor layer is stacked. Specifically, the AlN layer 312 is 2 nm, the n-GaN layer 313 is 1 μm, the p-GaN layer 314 is 1 μm, the i-GaN layer 315 is 3 μm, and the n-AlGaN layer 316 is formed on the sapphire substrate 311 by MOCVD. Are stacked to 30 nm. Further, the drain electrode 318, the gate electrode 319, and the source electrode 320 are formed on the n-AlGaN layer 316, and the SiN layer 317 is formed so as to cover them. A trench 321 is formed in the p-GaN layer 314, the i-GaN layer 315, the n-AlGaN layer 316, and the SiN layer 317, and a Ti film and an Au film are stacked on the surfaces of the trench 321 and the SiN layer 317. A connection electrode 322 is formed. The connection electrode 322 is in contact with the n-GaN layer 313 and is electrically connected to the source electrode 320. The p-GaN layer 314, the i-GaN layer 315, and the n-AlGaN layer 316 are formed with an electrolyte penetration groove 325, and an SiN film 326 is formed on the inner wall of the electrolyte penetration groove 325. The formation method is the same as that in the third embodiment. The detailed formation method other than the above is the same as the formation method in the second embodiment.

次に、図20(b)に示すように、接続電極322の形成されている側にIn板330を圧着した後、光電気化学エッチングにより、n-GaN層313を除去する。これにより、サファイア基板311より窒化物半導体層であるp-GaN層314、i-GaN層315、n-AlGaN層316等を含む膜を剥離する。この光電気化学エッチングは第1の実施の形態において説明した方法と同様であるが、本実施の形態では、後述するように、電解液浸透溝325を設けることにより、電解液浸透溝325より電解液が入り込むため、より短時間で剥離を行うことが可能である。尚、除去されるn-GaN層313は犠牲層となる。   Next, as shown in FIG. 20B, after the In plate 330 is pressure bonded to the side where the connection electrode 322 is formed, the n-GaN layer 313 is removed by photoelectrochemical etching. Thereby, the film including the p-GaN layer 314, the i-GaN layer 315, the n-AlGaN layer 316, and the like, which are nitride semiconductor layers, is peeled from the sapphire substrate 311. Although this photoelectrochemical etching is the same as the method described in the first embodiment, in this embodiment, as described later, by providing an electrolyte penetration groove 325, the electrolyte penetration groove 325 performs electrolysis. Since the liquid enters, peeling can be performed in a shorter time. The n-GaN layer 313 to be removed becomes a sacrificial layer.

図22は、図20(b)の工程における途中の状態を示すものである。図に示されるように、電解液浸透溝325より、電解液であるKOH溶液331が侵入し、n-GaN層313を除去する。   FIG. 22 shows a state in the middle of the process of FIG. As shown in the figure, the KOH solution 331 that is the electrolyte enters from the electrolyte penetration groove 325 and the n-GaN layer 313 is removed.

図23(a)は、図22における破線22A−22Bにおいて切断したサファイア基板311全体における断面図であり、図23(b)は、図23(a)の破線で囲まれた領域の拡大図である。図に示されるように、電解液浸透溝325は、1つのチップの半導体デバイスの周囲を囲むように設けられており、ダイシング用のスクライブラインに対応して形成されている。電解液浸透溝325の形成されている領域をスクライブラインとしてダイシングソーにより切断することにより、1チップごとに分離することができる。このため、電解液であるKOH溶液331に浸漬させた場合には、各々のチップの周辺部となる領域に形成された電解液浸透溝325より電解液であるKOH溶液331が侵入するため、より高速にn-GaN層313が除去される。これにより短時間でサファイア基板311より剥離を行うことが可能となる。   23A is a cross-sectional view of the entire sapphire substrate 311 cut along a broken line 22A-22B in FIG. 22, and FIG. 23B is an enlarged view of a region surrounded by the broken line in FIG. is there. As shown in the figure, the electrolyte solution penetration groove 325 is provided so as to surround the periphery of the semiconductor device of one chip, and is formed corresponding to a scribe line for dicing. By cutting the region where the electrolyte solution permeation groove 325 is formed with a dicing saw as a scribe line, it can be separated for each chip. For this reason, when immersed in the KOH solution 331 that is the electrolytic solution, the KOH solution 331 that is the electrolytic solution penetrates from the electrolytic solution penetration groove 325 that is formed in the peripheral portion of each chip. The n-GaN layer 313 is removed at high speed. As a result, the sapphire substrate 311 can be peeled off in a short time.

次に、図21(c)に示すように、成長基板311を剥離した面にAgペースト332を介し、低抵抗な導電性基板333を貼り付ける。尚、導電性基板333としては低抵抗なSi基板、Cu等の金属基板が挙げられる。   Next, as shown in FIG. 21C, a low-resistance conductive substrate 333 is attached to the surface from which the growth substrate 311 has been peeled, with an Ag paste 332 interposed therebetween. Examples of the conductive substrate 333 include a low-resistance Si substrate and a metal substrate such as Cu.

次に、図21(d)に示すように、In板330を剥離し、SiN層317の表面に形成された接続電極322を研磨により除去する。この後、電解液浸透溝325の形成されている領域をスクライブラインとして導電性基板333をダイシングソーにより切断することにより、1チップごとに分離する。   Next, as shown in FIG. 21D, the In plate 330 is peeled off, and the connection electrode 322 formed on the surface of the SiN layer 317 is removed by polishing. Thereafter, the conductive substrate 333 is cut by a dicing saw with the region where the electrolyte solution permeation groove 325 is formed as a scribe line, so that each chip is separated.

本実施の形態では、1チップごとに切断するためのダイシングソーのスクライブラインとなる領域に電解液浸透溝325を設けることにより、高速にn-GaN層313を除去することができ、短時間で成長基板311より窒化物半導体層を剥離することができるため、より一層低いコストで製造することができる。   In this embodiment, by providing the electrolyte penetration groove 325 in a region that becomes a scribe line of a dicing saw for cutting every chip, the n-GaN layer 313 can be removed at high speed, and in a short time. Since the nitride semiconductor layer can be peeled off from the growth substrate 311, it can be manufactured at a lower cost.

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。   Although the embodiment has been described in detail above, it is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope described in the claims.

11 サファイア基板
12 AlN層(成長基板)
13 n-GaN層(犠牲層)
14 p-GaN層
15 n-GaN層
16 AlN層
17 開口部
18 n-GaN層
19 n-AlGaN層
20 SiN層
21 開口部
22 ソース電極
23 開口部
24 ゲート電極
25 SiN層
26 開口部
27 トレンチ
28 接続電極
29 Ni層
30 ドレイン電極
31 低抵抗のSi基板
11 Sapphire substrate 12 AlN layer (growth substrate)
13 n-GaN layer (sacrificial layer)
14 p-GaN layer 15 n-GaN layer 16 AlN layer 17 opening 18 n-GaN layer 19 n-AlGaN layer 20 SiN layer 21 opening 22 source electrode 23 opening 24 gate electrode 25 SiN layer 26 opening 27 trench 28 Connection electrode 29 Ni layer 30 Drain electrode 31 Low resistance Si substrate

Claims (5)

基板上に第1の窒化物半導体の犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
前記犠牲層上に第2の窒化物半導体層を形成し、前記第2の窒化物半導体層上に窒化物半導体層を積層した積層窒化物半導体層を形成する積層半導体形成工程と、
前記犠牲層の表面が露出するまで、前記第2の窒化物半導体層及び前記積層窒化物半導体層をエッチングすることによりトレンチを形成し、前記トレンチ及び前記積層窒化物半導体層表面に接続電極を形成する接続電極形成工程と、
前記接続電極の形成された前記基板を電解液に浸漬させ、前記電解液に対し前記接続電極に電位を印加し、前記犠牲層を除去し前記基板を剥離する犠牲層除去工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A sacrificial layer forming step of forming a first nitride semiconductor sacrificial layer on the substrate;
A laminated semiconductor forming step of forming a second nitride semiconductor layer on the sacrificial layer, and forming a laminated nitride semiconductor layer in which the nitride semiconductor layer is laminated on the second nitride semiconductor layer;
A trench is formed by etching the second nitride semiconductor layer and the stacked nitride semiconductor layer until the surface of the sacrificial layer is exposed, and a connection electrode is formed on the surface of the trench and the stacked nitride semiconductor layer Connecting electrode forming step,
A sacrificial layer removing step of immersing the substrate on which the connection electrode is formed in an electrolyte, applying a potential to the connection electrode with respect to the electrolyte, removing the sacrificial layer, and peeling the substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記犠牲層除去工程により前記基板より剥離した前記第2の窒化物半導体層及び前記積層窒化物半導体層に支持体を接合する基板接合工程を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a substrate bonding step of bonding a support to the second nitride semiconductor layer and the stacked nitride semiconductor layer separated from the substrate by the sacrificial layer removing step. Manufacturing method. 前記接続電極形成工程の後、前記犠牲層の表面が露出するまで、前記第2の窒化物半導体層及び前記積層窒化物半導体層をエッチングし、溶液浸透溝を形成する浸透溝形成工程を有し、
前記浸透溝形成工程の後、前記犠牲層除去工程を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
After the connection electrode formation step, the second nitride semiconductor layer and the laminated nitride semiconductor layer are etched until a surface of the sacrificial layer is exposed to form a solution groove formation step. ,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the sacrificial layer removing step is performed after the penetration groove forming step.
前記基板接合工程の後、ダイシングソーにより、チップごとに切断する切断工程を有するものであって、
前記溶液浸透溝は、前記チップごとに設けられていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。
After the substrate bonding step, it has a cutting step of cutting for each chip by a dicing saw,
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the solution penetration groove is provided for each of the chips.
前記第1の窒化物半導体の犠牲層はn型であり、前記第2の窒化物半導体はp型であり、前記電位は正であり、前記犠牲層除去工程は光を照射しながら行うことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The sacrificial layer of the first nitride semiconductor is n-type, the second nitride semiconductor is p-type, the potential is positive, and the sacrificial layer removing step is performed while irradiating light. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is a semiconductor device manufacturing method.
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