JP5237628B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP5237628B2
JP5237628B2 JP2007340148A JP2007340148A JP5237628B2 JP 5237628 B2 JP5237628 B2 JP 5237628B2 JP 2007340148 A JP2007340148 A JP 2007340148A JP 2007340148 A JP2007340148 A JP 2007340148A JP 5237628 B2 JP5237628 B2 JP 5237628B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
ohmic electrode
semiconductor
barrier metal
metal layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007340148A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009164228A (en
Inventor
康之 柴田
賢 笹倉
幸夫 白井
渉 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
Priority to JP2007340148A priority Critical patent/JP5237628B2/en
Publication of JP2009164228A publication Critical patent/JP2009164228A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5237628B2 publication Critical patent/JP5237628B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

本発明は、半導体素子の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor element.

半導体基板上にn型層とp型層とを形成した発光ダイオード(LED)においては、n型層、p型層にオーミック電極を形成し、順方向電流を流すことにより発光を生じさせる。p型層から供給される正孔とn型層から供給される電子が発光性再結合を行うことにより、所定波長の発光が生じる。発光はあらゆる方向に向かう。   In a light emitting diode (LED) in which an n-type layer and a p-type layer are formed on a semiconductor substrate, ohmic electrodes are formed on the n-type layer and the p-type layer, and light is emitted by flowing a forward current. The holes supplied from the p-type layer and the electrons supplied from the n-type layer undergo luminescent recombination to generate light having a predetermined wavelength. Luminescence goes in all directions.

オーミック電極は通常加熱による合金化処理を行なって形成するので、オーミック電極は一般的に反射率が低い。広い面積に均一に電流を供給し、かつオーミック電極による光吸収を抑制するために、光取り出し面側のオーミック電極はパターニングすることが多い。表面側から出力光を取り出す場合、裏面側に向かった発光は、有効に利用できないことが多い。外部発光効率を向上させるために、反射構造を形成することが行われている。   Since the ohmic electrode is usually formed by performing an alloying treatment by heating, the ohmic electrode generally has a low reflectance. In order to supply current uniformly over a wide area and suppress light absorption by the ohmic electrode, the ohmic electrode on the light extraction surface side is often patterned. When the output light is extracted from the front side, the light emitted toward the back side is often not effectively used. In order to improve the external luminous efficiency, a reflective structure is formed.

図4(A)および4(B)は、特開平7−273368号の従来の技術に開示されている2種類の反射構造を示す。   4 (A) and 4 (B) show two types of reflecting structures disclosed in the prior art of JP-A-7-273368.

図4(A)においては、LEDを形成した半導体基板102の裏面に酸化シリコン等の透明絶縁膜109を形成し、例えば行列状に分布した領域を残すようにパターニングする。表面側にオーミック電極107を形成し、裏面側に透明絶縁膜109を覆うようにオーミック電極108を形成する。オーミック電極107,108の合金化処理を行なっても、オーミック電極108と透明絶縁膜109の界面および透明絶縁膜109と半導体基板102の界面は乱れず、反射面が形成される。   In FIG. 4A, a transparent insulating film 109 such as silicon oxide is formed on the back surface of the semiconductor substrate 102 on which the LED is formed, and is patterned to leave, for example, a matrix-distributed region. The ohmic electrode 107 is formed on the front surface side, and the ohmic electrode 108 is formed so as to cover the transparent insulating film 109 on the back surface side. Even if the ohmic electrodes 107 and 108 are alloyed, the interface between the ohmic electrode 108 and the transparent insulating film 109 and the interface between the transparent insulating film 109 and the semiconductor substrate 102 are not disturbed, and a reflective surface is formed.

図4(B)においては、表面側にオーミック電極107を形成し、裏面側にオーミック電極108のパターンを形成した状態で、オーミック電極の合金化処理を行なう。その後、オーミック電極108のパターンを覆って、半導体基板裏面上に高反射率のAg等の反射金属層110を形成する。反射金属層110形成後は、反射金属層110と半導体基板102の界面を保護するように、加熱処理は避ける。反射金属層110と半導体基板102の界面は高反射率の反射面を提供する。   In FIG. 4B, the ohmic electrode is alloyed in a state where the ohmic electrode 107 is formed on the front surface side and the pattern of the ohmic electrode 108 is formed on the back surface side. Thereafter, a reflective metal layer 110 such as Ag having high reflectivity is formed on the back surface of the semiconductor substrate so as to cover the pattern of the ohmic electrode 108. After the reflective metal layer 110 is formed, heat treatment is avoided so as to protect the interface between the reflective metal layer 110 and the semiconductor substrate 102. The interface between the reflective metal layer 110 and the semiconductor substrate 102 provides a highly reflective reflective surface.

LEDをパッケージやサブマウントに実装する際、発光層側を下にしてパッケージやサブマウントに実装するジャンクションダウン構造がある。発光層からの発熱の放熱効率を向上することが容易になる。この場合、反射構造を形成しようとすると、発光層側に反射構造、オーミック電極を形成し、その上に半田、共晶合金などの接合層を形成することになる。LEDをパッケージやサブマウントに実装する際、接合層は加熱溶融される。この時、接合層の構成元素が拡散し、LEDの性能を劣化させる問題が生じる。拡散を防止するため、バリアメタル層が用いられる。   When mounting an LED on a package or submount, there is a junction-down structure in which the LED is mounted on the package or submount with the light emitting layer side down. It becomes easy to improve the heat dissipation efficiency of the heat generated from the light emitting layer. In this case, when a reflective structure is to be formed, a reflective structure and an ohmic electrode are formed on the light emitting layer side, and a bonding layer such as solder or a eutectic alloy is formed thereon. When the LED is mounted on a package or a submount, the bonding layer is heated and melted. At this time, the constituent elements of the bonding layer are diffused, causing a problem of deteriorating the performance of the LED. In order to prevent diffusion, a barrier metal layer is used.

図5は、特開2007−317771号に開示されたジャンクションダウン型発光ダイオードの構成を示す。半導体基板111の表面(図では下面)上に発光層112が形成される。半導体基板111は、発光層112で発光する光を透過させるように透光性を有する半導体で形成される。発光層112表面(下面)上に発光波長で透明な絶縁膜113が形成され、電極形成を可能にするようにパターニングされる。パターニングされた絶縁膜113を介して、発光層112の上に、p側オーミック電極114が形成される。p側オーミック電極114の上には、バリアメタル層115、密着層115a、接合層117が積層される。また、半導体基板111の裏面(上面)上にn側オーミック電極116が形成される。   FIG. 5 shows a configuration of a junction down type light emitting diode disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-317771. A light emitting layer 112 is formed on the surface (lower surface in the figure) of the semiconductor substrate 111. The semiconductor substrate 111 is formed of a light-transmitting semiconductor so that light emitted from the light emitting layer 112 is transmitted. An insulating film 113 that is transparent at the emission wavelength is formed on the surface (lower surface) of the light emitting layer 112, and is patterned to enable electrode formation. A p-side ohmic electrode 114 is formed on the light emitting layer 112 via the patterned insulating film 113. On the p-side ohmic electrode 114, a barrier metal layer 115, an adhesion layer 115a, and a bonding layer 117 are stacked. In addition, an n-side ohmic electrode 116 is formed on the back surface (upper surface) of the semiconductor substrate 111.

絶縁膜113は、SiO2 ,Si3 4 等から構成され、反射率が最大となる厚さ(SiO2 の場合には、例えば約100nm)に形成される。絶縁膜113は、発光層112とp型電極114のオーミック接触を可能にするように、パターニングにより一部が除去される。絶縁膜113の存在する領域では、発光層112から下方に向かう光が、絶縁膜113、合金化されていないp側オーミック電極114で反射され、上方に向かって効率的に取り出される。 The insulating film 113 is made of SiO 2 , Si 3 N 4, or the like, and is formed to a thickness (for example, about 100 nm in the case of SiO 2 ) that maximizes the reflectance. The insulating film 113 is partially removed by patterning so as to enable ohmic contact between the light emitting layer 112 and the p-type electrode 114. In the region where the insulating film 113 is present, light traveling downward from the light emitting layer 112 is reflected by the insulating film 113 and the p-side ohmic electrode 114 which is not alloyed, and is efficiently extracted upward.

p側オーミック電極114は、例えば100〜400nmの厚さのAuZn膜で形成され、絶縁膜113が形成されない領域で、発光層112の下面とオーミック接触する。n側オーミック電極116は、Au−Ge−Ni膜で形成される。   The p-side ohmic electrode 114 is formed of, for example, an AuZn film having a thickness of 100 to 400 nm, and is in ohmic contact with the lower surface of the light emitting layer 112 in a region where the insulating film 113 is not formed. The n-side ohmic electrode 116 is formed of an Au—Ge—Ni film.

バリアメタル層115は、例えば、電子ビーム(EB)蒸着,スパッタリング等によりTaN/Taの周期構造を有する複合バリアメタル層で形成される。バリアメタル層115は、p側オーミック電極114と接合層117の間の拡散を防止する障壁を形成する。密着層115aは、バリアメタル層115と接合層117の間の密着性を向上する。   The barrier metal layer 115 is formed of, for example, a composite barrier metal layer having a TaN / Ta periodic structure by electron beam (EB) vapor deposition, sputtering, or the like. The barrier metal layer 115 forms a barrier that prevents diffusion between the p-side ohmic electrode 114 and the bonding layer 117. The adhesion layer 115 a improves the adhesion between the barrier metal layer 115 and the bonding layer 117.

p側オーミック電極114は、チップ毎に、チップ分離後のチップ外周部となるべき境界線より内側の領域に成膜される。バリアメタル層115、密着層115a、接合層117は、その形状がp型電極114より僅かに小さくパターニングされる。ダイシングストリートの金属層が除去されていることにより、ダイシングブレードの目詰まりが低減できる。   The p-side ohmic electrode 114 is formed for each chip in a region inside the boundary line that should become the outer periphery of the chip after chip separation. The barrier metal layer 115, the adhesion layer 115a, and the bonding layer 117 are patterned slightly smaller in shape than the p-type electrode 114. By removing the metal layer of the dicing street, clogging of the dicing blade can be reduced.

特開平7−273368号公報JP 7-273368 A 特開2007−317771号公報JP 2007-317771 A

上述したジャンクションダウン構造を有する半導体の製造工程においては、いくつかの問題点がある。   There are some problems in the manufacturing process of the semiconductor having the junction down structure described above.

例えば、反射絶縁膜パターンを形成し、ダイシングストリートライン上にレジストマスクを形成した半導体基板上に、オーミック電極、バリアメタル層を積層させ、レジストマスク上の金属層をリフトオフした状態でオーミック接触をとるための熱処理を施すと、絶縁層とバリアメタル層の熱膨張係数やヤング率などが大きく異なるため、絶縁層とオーミック電極の界面に浮き(空洞)が生じてしまい、反射率が低下するという問題がある。   For example, an ohmic electrode and a barrier metal layer are stacked on a semiconductor substrate on which a reflective insulating film pattern is formed and a resist mask is formed on a dicing street line, and an ohmic contact is made with the metal layer on the resist mask being lifted off. When the heat treatment is performed, the thermal expansion coefficient and Young's modulus of the insulating layer and the barrier metal layer are greatly different, so that floating (cavity) is generated at the interface between the insulating layer and the ohmic electrode, and the reflectance is lowered. There is.

このような問題を避けるために、オーミック電極層を蒸着させた後に一度炉内からウェハを取り出し、レジストを除去し、オーミック電極の熱処理を行い、必要に応じてさらにレジストマスクを形成した後で、バリアメタル層を蒸着させる方法がある。しかし、この方法だと、オーミック電極層とバリアメタル層との界面の密着強度が弱くなるという別の問題がある。   In order to avoid such problems, after the ohmic electrode layer is deposited, the wafer is once taken out from the furnace, the resist is removed, the ohmic electrode is heat-treated, and after further forming a resist mask as necessary, There is a method of depositing a barrier metal layer. However, this method has another problem that the adhesion strength at the interface between the ohmic electrode layer and the barrier metal layer is weakened.

本発明の目的は、オーミック電極とバリアメタル層の密着強度を向上させた半導体素子の製造方法を提供することである。   The objective of this invention is providing the manufacturing method of the semiconductor element which improved the adhesive strength of an ohmic electrode and a barrier metal layer.

本発明の目的は、オーミック電極とバリアメタル層の密着強度を向上させた半導体素子を提供することである。   An object of the present invention is to provide a semiconductor element having improved adhesion strength between an ohmic electrode and a barrier metal layer.

本発明の一観点によれば、半導体素子の製造方法は、(a1)半導体積層構造を準備する工程と、(a2)前記工程(a1)の後に、前記半導体積層構造上にレジストパターンを形成する工程と、(b1)前記半導体積層構造上にAuを含むオーミック電極層を成膜する工程と、(b2)前記工程(b1)の後に、前記レジストパターンをその上のオーミック電極層とともに除去する工程と、(c1)前記工程(b2)の後に、前記オーミック電極層上にAuを含む接着層を成膜する工程と、(d1)前記工程(c1)から大気開放せずにバリアメタル層を成膜する工程とを含む。
According to an aspect of the present invention, a method for manufacturing a semiconductor device includes: (a1) a step of preparing a semiconductor multilayer structure; and (a2) forming a resist pattern on the semiconductor multilayer structure after the step (a1). And (b1) a step of forming an ohmic electrode layer containing Au on the semiconductor multilayer structure; and (b2) a step of removing the resist pattern together with the ohmic electrode layer thereon after the step (b1). If, after the (c1) the step (b2), a step of forming an adhesive layer containing Au on said ohmic electrode layer, a barrier metal layer without air release from (d1) said step (c1) forming Forming a film.

本発明によれば、オーミック電極とバリアメタル層の密着強度を向上させることができる。   According to the present invention, the adhesion strength between the ohmic electrode and the barrier metal layer can be improved.

図1(A)〜(G)及び図2(A)〜(F)は、本発明の実施例による半導体素子100の製造工程を示す概略的な断面図である。   1A to 1G and FIGS. 2A to 2F are schematic cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor device 100 according to an embodiment of the present invention.

半導体基板1sは、AlAs混昌比0.2以上のAlGaAs基板であり、該半導体基板1s上には、ダブルヘテロ(DH)構造のAl0.02GaAs活性層を有する発光層2が形成されている。図1(A)に示すように、半導体基板1sと発光層2を含む半導体積層構造1の主表面のうちの発光層2に近い面(本実施例ではp型層側、以下、半導体積層構造1のp型層側表面1pと呼ぶ)に、SiOからなる絶縁膜3を1000Åの厚さで蒸着する。絶縁膜3を設けることにより、発光層2からの発光を半導体基板1s側へ反射して、半導体基板1s側から効率よく取り出すことができる。 The semiconductor substrate 1s is an AlGaAs substrate having an AlAs mixing ratio of 0.2 or more, and a light emitting layer 2 having an Al 0.02 GaAs active layer having a double hetero (DH) structure is formed on the semiconductor substrate 1s. Yes. As shown in FIG. 1A, the surface close to the light emitting layer 2 of the main surface of the semiconductor multilayer structure 1 including the semiconductor substrate 1s and the light emitting layer 2 (in this embodiment, the p-type layer side, hereinafter referred to as the semiconductor multilayer structure) 1 is called a p-type layer side surface 1p), and an insulating film 3 made of SiO 2 is deposited to a thickness of 1000 mm. By providing the insulating film 3, light emitted from the light emitting layer 2 can be reflected to the semiconductor substrate 1s side and efficiently extracted from the semiconductor substrate 1s side.

次に、絶縁膜3上にレジスト膜を塗布して露光、現像でレジストパターンを形成し、バッファードフッ酸(BHF)に2分間浸すことによりウェットエッチングを行い、図1(B)に示すように、絶縁膜3の一部を取り去り、半導体積層構造1の表面と後に形成するp型オーミック電極5とが導通が取れるようにする。   Next, a resist film is applied on the insulating film 3, a resist pattern is formed by exposure and development, and wet etching is performed by immersing in buffered hydrofluoric acid (BHF) for 2 minutes, as shown in FIG. In addition, a part of the insulating film 3 is removed so that the surface of the semiconductor multilayer structure 1 and the p-type ohmic electrode 5 to be formed later can be electrically connected.

続いて、ダイシングストリートとなる部分へのメタル蒸着を防ぐために、図1(C)に示すように、レジスト膜を塗布して露光、現像を行ってレジストパターン4aを形成する。なお、レジストは、例えば、エレクトロニックマテリアルズ社製のAZ5214を用いることができる。   Subsequently, in order to prevent metal deposition on a portion that becomes a dicing street, as shown in FIG. 1C, a resist film is applied, exposed, and developed to form a resist pattern 4a. For example, AZ5214 manufactured by Electronic Materials can be used as the resist.

次に、BHFに一瞬浸し、半導体積層構造1表面の酸化膜を除去して、図1(C)に示すように、スパッタリング等によりAuZn(Zn含有量5重量%)を3000Åの厚さで真空蒸着しp型オーミック電極層5を形成する。なお、オーミック電極層5を構成するAnZnのZn含有量は、高い反射率、かつ十分なオーミック接触を形成することができる含有量とする。   Next, it is immersed in BHF for a moment, and the oxide film on the surface of the semiconductor multilayer structure 1 is removed, and as shown in FIG. 1C, AuZn (Zn content: 5 wt%) is vacuumed to a thickness of 3000 mm by sputtering or the like. The p-type ohmic electrode layer 5 is formed by vapor deposition. In addition, the Zn content of AnZn constituting the ohmic electrode layer 5 is set to a content capable of forming a high reflectance and sufficient ohmic contact.

その後、半導体積層構造1のp型層側表面1pにリフトオフテープを貼り付けて、剥がすことにより大部分のレジストパターン4a及びその上のp型オーミック電極層5を除去する。続いて、アセトン超音波洗浄を3分間ずつ3回行うことにより、図1(D)に示すように、完全にレジストパターン4aを除去する。   Thereafter, a lift-off tape is applied to the p-type layer side surface 1p of the semiconductor multilayer structure 1 and removed to remove most of the resist pattern 4a and the p-type ohmic electrode layer 5 thereon. Subsequently, by performing ultrasonic cleaning with acetone three times for 3 minutes, the resist pattern 4a is completely removed as shown in FIG.

次に、図1(E)に示すように、ダイシングストリートとなる部分の絶縁膜3をBHFに2分間浸すことによりウェットエッチングを行い、除去する。   Next, as shown in FIG. 1E, wet etching is performed by immersing a portion of the insulating film 3 serving as a dicing street in BHF for 2 minutes, and then removed.

次に、半導体積層構造1の主表面のうちの発光層2に遠い面(本実施例ではn型層側、以下、半導体積層構造1のn型層側表面1nと呼ぶ)に、レジストパターン膜を塗布して90℃でベークした後、電極用マスクを用いて露光を行い、さらに110℃にて反転ベーク、全面露光、AZデベロッパーを1:1にて純水で希釈させた現像液に70秒間浸してパターニングを行い、図1(F)に示すレジストパターン4bを形成する。なお、レジストは、例えば、エレクトロニックマテリアルズ社製のAZ5214を用いることができる。   Next, a resist pattern film is formed on the surface of the main surface of the semiconductor multilayer structure 1 far from the light emitting layer 2 (in this embodiment, the n-type layer side, hereinafter referred to as the n-type layer side surface 1n of the semiconductor multilayer structure 1). Is applied, and is baked at 90 ° C., and then exposed using an electrode mask. Further, a reverse bake at 110 ° C., entire exposure, and a developer diluted with pure water at a 1: 1 ratio with an AZ developer is 70. Patterning is performed by dipping for 2 seconds to form a resist pattern 4b shown in FIG. For example, AZ5214 manufactured by Electronic Materials can be used as the resist.

その後、BHFに30秒間浸すことによりウェットエッチングを行い、半導体積層構造1のn型層側表面1nの酸化膜を除去した後、AuGeNiを半導体積層構造1のn型層側表面1nに蒸着させ、図1(G)に示すように、n型オーミック電極層6を形成する。   Thereafter, wet etching is performed by immersing in BHF for 30 seconds, and after removing the oxide film on the n-type layer side surface 1n of the semiconductor multilayer structure 1, AuGeNi is deposited on the n-type layer side surface 1n of the semiconductor multilayer structure 1, As shown in FIG. 1G, an n-type ohmic electrode layer 6 is formed.

次に、半導体積層構造1のn型層側表面1nにリフトオフテープを貼り付けて、剥がすことにより大部分のレジストパターン4b及びその上のn型オーミック電極層6を除去する。続いて、アセトン超音波洗浄を3分間ずつ3回行うことにより、完全にレジストパターン4bを除去して、図2(A)に示す状態とする。p型及びn型オーミック電極5、6のオーミック接触を形成するために、熱処理を行う。この熱処理は、図2(A)に示す状態のウェハ(半導体積層構造1)を、窒素雰囲気にした合金炉内において400℃まで昇温させてオーミック電極を下地半導体と合金化し、100℃まで冷却させた後に、合金炉から取り出すことにより行う。   Next, a lift-off tape is applied to the n-type layer side surface 1n of the semiconductor multilayer structure 1 and peeled off to remove most of the resist pattern 4b and the n-type ohmic electrode layer 6 thereon. Subsequently, by performing ultrasonic cleaning with acetone three times for 3 minutes, the resist pattern 4b is completely removed to obtain the state shown in FIG. In order to form ohmic contact between the p-type and n-type ohmic electrodes 5 and 6, heat treatment is performed. In this heat treatment, the wafer (semiconductor laminated structure 1) in the state shown in FIG. 2A is heated to 400 ° C. in an alloy furnace in a nitrogen atmosphere to alloy the ohmic electrode with the underlying semiconductor and cooled to 100 ° C. And after removing from the alloy furnace.

次に、半導体積層構造1のp型層側表面1pに、レジスト膜を塗布して100℃でベークした後、電極用マスクを用いて露光を行い、さらに120℃にて反転ベーク、全面露光、現像液(例えば、AZ−300MIF)に150秒間浸してパターニングを行い、図2(B)に示すダイシングストリートとなる部分へのメタル蒸着を防ぐためのレジストパターン4cを形成する。なお、レジストは、例えば、エレクトロニックマテリアルズ社製のAZ5200を用いることができる。   Next, a resist film is applied to the p-type layer side surface 1p of the semiconductor multilayer structure 1 and baked at 100 ° C., then exposed using an electrode mask, and further subjected to inversion baking at 120 ° C., overall exposure, Patterning is performed by immersing in a developing solution (for example, AZ-300MIF) for 150 seconds to form a resist pattern 4c for preventing metal deposition on a portion that becomes a dicing street shown in FIG. For example, AZ5200 manufactured by Electronic Materials can be used as the resist.

図2(C)に示すように、p型オーミック電極5の表面にスパッタリング等によりAuZn(Zn含有量5重量%)を1000Åの厚さで真空蒸着させ、接着層10を形成する。続けて、半導体積層構造1をスパッタリング装置等から取り出すことなく、スパッタリング等により接着層10の表面にTaNを2000Å、Taを1000Å、TaNを2000Åの厚さで順次真空蒸着させ、複合バリアメタル層7を形成する。複合バリアメタル層7を設けることにより、共晶層9の元素のオーミック電極への熱拡散を防止することができる。TaNの窒化率はバリア性を有し、かつAuを含む層と高い密着性を得ることができるように設定する。その後、レジストパターン4cを完全に除去できるまでAZリムーバ超音波洗浄を行い、図2(D)に示す状態とする。   As shown in FIG. 2C, AuZn (Zn content: 5 wt%) is vacuum-deposited on the surface of the p-type ohmic electrode 5 by sputtering or the like to a thickness of 1000 mm to form the adhesive layer 10. Subsequently, without removing the semiconductor multilayer structure 1 from the sputtering apparatus or the like, the composite barrier metal layer 7 is sequentially vacuum-deposited on the surface of the adhesive layer 10 at a thickness of 2000 mm, Ta is 1000 mm, and TaN is 2000 mm by sputtering or the like. Form. By providing the composite barrier metal layer 7, it is possible to prevent thermal diffusion of the elements of the eutectic layer 9 to the ohmic electrode. The nitriding rate of TaN is set so as to have a barrier property and to obtain high adhesion with a layer containing Au. Thereafter, AZ remover ultrasonic cleaning is performed until the resist pattern 4c can be completely removed, resulting in a state shown in FIG.

図2(E)に示すように、再度レジストパターン4d(エレクトロニックマテリアルズ社製のAZ5200等)を形成する。その後、Al、Ta、Auの積層からなる密着向上層8を蒸着させ、続いて、AuSnからなる共晶材を蒸着し、共晶層9を形成する。共晶層9は、半導体発光素子の配線基板等への実装に好適に用いられる。最後に、レジストパターン4d及びその上の密着向上層8及び共晶層9を完全に除去できるまでAZリムーバ超音波洗浄を行い、図2(F)に示す状態とする。   As shown in FIG. 2E, a resist pattern 4d (such as AZ5200 manufactured by Electronic Materials) is formed again. Thereafter, an adhesion improving layer 8 made of a laminate of Al, Ta, and Au is vapor-deposited, and then a eutectic material made of AuSn is vapor-deposited to form a eutectic layer 9. The eutectic layer 9 is preferably used for mounting a semiconductor light emitting element on a wiring board or the like. Finally, AZ remover ultrasonic cleaning is performed until the resist pattern 4d and the adhesion improving layer 8 and the eutectic layer 9 thereon can be completely removed to obtain the state shown in FIG.

図3は、本発明の実施例による半導体素子100と比較例による半導体素子の歩留まり及びダイシェア強度を比較結果を示す表である。   FIG. 3 is a table showing a comparison result of yield and die shear strength between the semiconductor device 100 according to the embodiment of the present invention and the semiconductor device according to the comparative example.

比較例による半導体素子は、本発明の実施例による半導体素子100と異なり、図2(B)に示す状態で、接着層10を形成することなく、厚さ3000ÅのAuZnからなるp型オーミック電極5の表面にTaN(窒化率0.7、ここで窒化率は金属原子数と窒素原子数の比を示す)を2000Å、Taを1000Å、TaN(窒化率0.7)を2000Åの厚さで順次真空蒸着させ、複合バリアメタル層7を形成したものである。それ以外は本発明の実施例による半導体素子100と同様の材料及び条件で作製した。   Unlike the semiconductor element 100 according to the embodiment of the present invention, the semiconductor element according to the comparative example is a p-type ohmic electrode 5 made of AuZn having a thickness of 3000 mm without forming the adhesive layer 10 in the state shown in FIG. Of TaN (nitridation rate 0.7, where the nitridation rate indicates the ratio of the number of metal atoms and nitrogen atoms) is 2000 mm, Ta is 1000 mm, and TaN (nitridation rate 0.7) is 2000 mm in thickness. The composite barrier metal layer 7 is formed by vacuum deposition. Other than that, it was fabricated using the same materials and conditions as those of the semiconductor device 100 according to the example of the present invention.

図3(A)は、本発明の実施例による半導体素子100と比較例による半導体素子の歩留まりを測定した結果を示す表である。   FIG. 3A is a table showing the results of measuring the yield of the semiconductor device 100 according to the example of the present invention and the semiconductor device according to the comparative example.

この表は、ブルーシートに貼り付けたウェハをダイシング工程によりチップ分離させ、分離したチップをブルーシートから剥がした時、ブルーシートにメタルが残っているサンプルを不良とし、歩留まりを測定したものである。   In this table, the wafer attached to the blue sheet is separated into chips by a dicing process, and when the separated chip is peeled off the blue sheet, the sample in which the metal remains on the blue sheet is regarded as defective, and the yield is measured. .

比較例による半導体素子では、歩留まりが10%以下なのに対して、本実施例による半導体素子100では歩留まりが100%ととなり、飛躍的に向上していることがわかった。   The semiconductor device according to the comparative example has a yield of 10% or less, whereas the semiconductor device 100 according to the present embodiment has a yield of 100%, which shows a dramatic improvement.

また、電極界面の密着性を評価するために実施例による半導体素子100及び比較例による半導体素子のそれぞれのダイシェア強度を測定した。図3(B)は、その結果を示す表である。   Moreover, in order to evaluate the adhesiveness of an electrode interface, each die shear strength of the semiconductor element 100 by an Example and the semiconductor element by a comparative example was measured. FIG. 3B is a table showing the results.

なお、ダイシェア強度とは半導体素子をパッケージや配線基板等の実装面に実装させた状態において側面より針を押し当て、接合された半導体素子をはく離させるために必要な強度のことである。多層電極構造の密着性と共晶接合部分の強度が十分にあれば、素子破壊するまでの強度を測定することとなる。   Note that the die shear strength is a strength required to peel the bonded semiconductor element by pressing the needle from the side surface in a state where the semiconductor element is mounted on a mounting surface such as a package or a wiring board. If the adhesion of the multilayer electrode structure and the strength of the eutectic bonding portion are sufficient, the strength until the device breaks down is measured.

比較例による半導体素子では、剥離界面がオーミック電極とバリアメタル界面に限られていたのに対し、実施例による半導体素子100では、素子破壊が起きていることがわかった。これらのことから、実施例による半導体素子100では、オーミック電極(p型オーミック電極5)とバリアメタル電極(複合バリアメタル層7)の界面の密着強度が十分であり、比較例のものに比べて飛躍的に向上したことがわかる。   In the semiconductor element according to the comparative example, the peeling interface was limited to the ohmic electrode and the barrier metal interface, whereas in the semiconductor element 100 according to the example, it was found that element destruction occurred. For these reasons, in the semiconductor element 100 according to the example, the adhesion strength at the interface between the ohmic electrode (p-type ohmic electrode 5) and the barrier metal electrode (composite barrier metal layer 7) is sufficient, and compared with the comparative example. It can be seen that it has improved dramatically.

なお、実施例による半導体素子100及び比較例による半導体素子のそれぞれに対して2次イオン質量分析(SIMS)を行ったところ、比較例による半導体素子においてバリアメタル層(実施例の複合バリアメタル層7に相当)とオーミック電極(実施例のp型オーミック電極5に相当)との界面にカーボンをより多く含む層があることがわかった。これに対して、実施例による半導体素子100においては、p型オーミック電極(AuZn層)5と接着層(AuZn層)10との界面にカーボンをより多く含む層があることがわかった。   When secondary ion mass spectrometry (SIMS) was performed on each of the semiconductor element 100 according to the example and the semiconductor element according to the comparative example, the barrier metal layer (composite barrier metal layer 7 of the example) in the semiconductor element according to the comparative example was obtained. And an ohmic electrode (corresponding to the p-type ohmic electrode 5 of the example) and a layer containing more carbon. In contrast, in the semiconductor device 100 according to the example, it was found that there is a layer containing more carbon at the interface between the p-type ohmic electrode (AuZn layer) 5 and the adhesive layer (AuZn layer) 10.

以上、本発明の実施例によれば、オーミック電極膜(p型オーミック電極5)の成膜後のレジスト除去工程後に、オーミック電極膜(p型オーミック電極5)の上に蒸着装置において接着層10を形成して、該蒸着装置から取り出さずに複合バリアメタル層7を形成することにより、オーミック電極5とバリアメタル層7の密着強度を飛躍的に向上させることができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, after the resist removing step after the formation of the ohmic electrode film (p-type ohmic electrode 5), the adhesive layer 10 is deposited on the ohmic electrode film (p-type ohmic electrode 5) in the vapor deposition apparatus. By forming the composite barrier metal layer 7 without taking out from the vapor deposition apparatus, the adhesion strength between the ohmic electrode 5 and the barrier metal layer 7 can be dramatically improved.

また、本発明の実施例によれば、オーミック電極膜(p型オーミック電極5)の成膜後の熱処理の後に、オーミック電極膜(p型オーミック電極5)の上に蒸着装置において接着層10を形成して、該蒸着装置から取り出さずに複合バリアメタル層7を形成することにより、オーミック電極5とバリアメタル層7の密着強度を飛躍的に向上させることができるとともに、絶縁膜3とオーミック電極5の界面に浮きが生じることを防止できる。   In addition, according to the embodiment of the present invention, after the heat treatment after the formation of the ohmic electrode film (p-type ohmic electrode 5), the adhesive layer 10 is formed on the ohmic electrode film (p-type ohmic electrode 5) in the vapor deposition apparatus. By forming and forming the composite barrier metal layer 7 without taking out from the vapor deposition apparatus, the adhesion strength between the ohmic electrode 5 and the barrier metal layer 7 can be remarkably improved, and the insulating film 3 and the ohmic electrode 5 can be prevented from floating.

つまり、本発明の実施例によれば、オーミック電極膜5の成膜後に大気開放してフォトリソグラフィ工程や合金化工程を経た場合も、Auを含む金属からなる接着層10を成膜し、その後、大気開放せずにバリアメタル層7を成膜することにより、接着層10を介してオーミック電極5とバリアメタル層7の密着強度を飛躍的に向上させることができる。   That is, according to the embodiment of the present invention, even when the ohmic electrode film 5 is formed and released into the atmosphere and subjected to a photolithography process and an alloying process, the adhesive layer 10 made of a metal containing Au is formed, and then By forming the barrier metal layer 7 without exposing to the atmosphere, the adhesion strength between the ohmic electrode 5 and the barrier metal layer 7 can be dramatically improved via the adhesive layer 10.

なお、上述の実施例では、実装面側の導電型をp型とし、p型オーミック電極5をAuZnで形成したが、p型オーミック電極5はAuBeで形成したり、実装面側にp型オーミック電極5の代わりにn型電極として、AuGeやAuSnなどで形成するようにしてもよい。すなわち、実装面側のオーミック電極5はAuを含む材料で形成し、その上に形成する接着層10もAuを含む材料で形成する。オーミック電極5及び接着層10の双方をAuを含む材料で形成することによりなじみがよくなり、密着性が向上する。オーミック電極5及び接着層10の双方をAuを含む材料で構成すれば、同一材料でなくてもよいが、本実施例のように同一材料で形成することにより、密着性はさらに向上する。   In the above-described embodiment, the conductivity type on the mounting surface side is p-type and the p-type ohmic electrode 5 is formed of AuZn. However, the p-type ohmic electrode 5 is formed of AuBe or the p-type ohmic electrode on the mounting surface side. Instead of the electrode 5, an n-type electrode may be formed of AuGe, AuSn, or the like. That is, the ohmic electrode 5 on the mounting surface side is formed of a material containing Au, and the adhesive layer 10 formed thereon is also formed of a material containing Au. By forming both the ohmic electrode 5 and the adhesive layer 10 with a material containing Au, the familiarity is improved and the adhesion is improved. If both the ohmic electrode 5 and the adhesive layer 10 are made of a material containing Au, the material may not be the same, but the adhesion is further improved by forming with the same material as in this embodiment.

また、本発明の実施例はオーミック電極とバリアメタルの密着性を向上することを目的としていることから、絶縁膜3はSiOに限らず、SiNでもよいし、省略してもよい。絶縁膜3を省略する場合は、図1(A)及び図1(B)を参照して説明した絶縁膜3の形成工程及び図1(E)を参照して説明したダイシングストリート部分の絶縁膜除去工程が不要となる。 In addition, since the embodiment of the present invention aims at improving the adhesion between the ohmic electrode and the barrier metal, the insulating film 3 is not limited to SiO 2 but may be SiN X or may be omitted. When the insulating film 3 is omitted, the insulating film 3 forming step described with reference to FIGS. 1A and 1B and the insulating film in the dicing street portion described with reference to FIG. A removal process becomes unnecessary.

また、上述の実施例では、複合バリアメタル層7をTaN/Ta/TaNの積層で形成したが、共晶材料の拡散を防止することが可能なTiNやTiWN等の窒化物で形成してもよい。なお、バリアメタル層7は、上記の窒化物の積層でもよいし単層で形成してもよい。
また、接着層10とバリアメタル層7との間に、他の層を挟んでもよいが、その場合においても、接着層10の成膜からバリアメタル層7の成膜までは大気開放せずに行うものとする。
In the above-described embodiment, the composite barrier metal layer 7 is formed of a TaN / Ta / TaN laminate, but may be formed of a nitride such as TiN or TiWN that can prevent the eutectic material from diffusing. Good. The barrier metal layer 7 may be a stacked layer of the above nitrides or a single layer.
Further, another layer may be sandwiched between the adhesive layer 10 and the barrier metal layer 7, but even in that case, the process from the formation of the adhesive layer 10 to the formation of the barrier metal layer 7 is not open to the atmosphere. Assumed to be performed.

また、接着層10とバリアメタル層7は、異なる蒸着装置で成膜されてもよいが、その場合においても、接着層10の成膜からバリアメタル層7の成膜までは大気開放せずに行うものとする。   In addition, the adhesive layer 10 and the barrier metal layer 7 may be formed by different vapor deposition apparatuses, but in this case, the process from the formation of the adhesive layer 10 to the formation of the barrier metal layer 7 is not released to the atmosphere. Assumed to be performed.

なお、発光層2の材料はAlGaAsに限らず、例えば、AlGaInP、GaN等であってもよいが、AlGaAs系半導体やAlGaInP系半導体は、電極とオーミック接触を形成する際に合金化工程が必要であるため、本発明を好適に用いることができる。また、密着向上層8は省略あるいは他の材料によって構成することができる。さらに、共晶材は、共晶層9として半導体素子100の一部とするのではなく、半導体素子100を取り付ける際に底面に補充するようにしてもよい。   The material of the light emitting layer 2 is not limited to AlGaAs, but may be, for example, AlGaInP, GaN, etc. However, an AlGaAs-based semiconductor or an AlGaInP-based semiconductor requires an alloying step when forming an ohmic contact with the electrode. Therefore, the present invention can be preferably used. Further, the adhesion improving layer 8 can be omitted or constituted by other materials. Further, the eutectic material may not be part of the semiconductor element 100 as the eutectic layer 9 but may be replenished to the bottom surface when the semiconductor element 100 is attached.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

本発明の実施例による半導体素子100の製造工程を示す概略的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device 100 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例による半導体素子100の製造工程を示す概略的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device 100 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例による半導体素子100と比較例による半導体素子の歩留まり及びダイシェア強度を比較結果を示す表である。6 is a table showing a comparison result of yield and die shear strength of a semiconductor device 100 according to an embodiment of the present invention and a semiconductor device according to a comparative example. 従来の半導体素子の構成を示す概略的な断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the conventional semiconductor element. 従来の半導体素子の構成を示す概略的な断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the conventional semiconductor element.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体積層構造、2…発光層、3…絶縁膜(SiO)、4…レジスト、5…p型オーミック電極(AuZn)、6…n型オーミック電極(AuGeNi)、7…複合バリアメタル層(TaN/Ta/TaN)、8…密着向上層、9…共晶層、10…接着層(AuZn)、100…半導体素子 1 ... semiconductor multilayer structure, 2 ... light-emitting layer, 3: insulating film (SiO 2), 4 ... resist, 5 ... p-type ohmic electrode (AuZn), 6 ... n-type ohmic electrode (AuGeNi), 7 ... composite barrier metal layer (TaN / Ta / TaN), 8 ... adhesion improving layer, 9 ... eutectic layer, 10 ... adhesive layer (AuZn), 100 ... semiconductor element

Claims (5)

(a1)半導体積層構造を準備する工程と、
(a2)前記工程(a1)の後に、前記半導体積層構造上にレジストパターンを形成する工程と、
(b1)前記半導体積層構造上にAuを含むオーミック電極層を成膜する工程と、
(b2)前記工程(b1)の後に、前記レジストパターンをその上のオーミック電極層とともに除去する工程と、
(c1)前記工程(b2)の後に、前記オーミック電極層上にAuを含む接着層を成膜する工程と、
(d1)前記工程(c1)から大気開放せずにバリアメタル層を成膜する工程と
を含む半導体素子の製造方法。
(A1) preparing a semiconductor multilayer structure;
(A2) after the step (a1), forming a resist pattern on the semiconductor multilayer structure;
(B1) forming an ohmic electrode layer containing Au on the semiconductor multilayer structure;
(B2) After the step (b1), removing the resist pattern together with the ohmic electrode layer thereon;
(C1) After the step (b2) , forming a bonding layer containing Au on the ohmic electrode layer;
(D1) A method of manufacturing a semiconductor device, including the step of forming a barrier metal layer without releasing the air from the step (c1).
さらに、(b3)前記工程(b1)と前記工程(c1)との間に、前記オーミック電極層と前記半導体積層構造とを熱処理し、オーミック接触を形成する工程とを含む請求項1記載の半導体素子の製造方法。 Furthermore, (b3) between the step (b1) and the step (c1), heat-treating said ohmic electrode layer and the semiconductor laminated structure, No mounting Claim 1 Symbol and forming an ohmic contact A method for manufacturing a semiconductor device. 前記工程(c1)及び(d1)は、蒸着により行われる請求項1または2に記載の半導体素子の製造方法。 Said step (c1) and (d1), the manufacturing method of a semiconductor device according to claim 1 or performed by vapor deposition. 前記バリアメタル層は金属窒化物からなる請求項1〜のいずれか1項に記載の半導体素子の製造方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the barrier metal layer is made of a metal nitride. 前記オーミック電極層と前記接着層は同一の組成である請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体素子の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor element according to claim 1, wherein the ohmic electrode layer and the adhesive layer have the same composition.
JP2007340148A 2007-12-28 2007-12-28 Manufacturing method of semiconductor device Active JP5237628B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007340148A JP5237628B2 (en) 2007-12-28 2007-12-28 Manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007340148A JP5237628B2 (en) 2007-12-28 2007-12-28 Manufacturing method of semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009164228A JP2009164228A (en) 2009-07-23
JP5237628B2 true JP5237628B2 (en) 2013-07-17

Family

ID=40966536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007340148A Active JP5237628B2 (en) 2007-12-28 2007-12-28 Manufacturing method of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5237628B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5581642B2 (en) 2009-10-05 2014-09-03 住友電気工業株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP5626010B2 (en) 2011-02-25 2014-11-19 富士通株式会社 Semiconductor device, manufacturing method thereof, and power supply device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0387067A (en) * 1989-06-16 1991-04-11 Sumitomo Electric Ind Ltd Electrode structure of iii-v compound semiconductor element and formation thereof
JP2940455B2 (en) * 1995-12-15 1999-08-25 サンケン電気株式会社 Compound semiconductor device
JP2001217501A (en) * 2000-02-04 2001-08-10 Sharp Corp Semiconductor light emitting element and method of forming electrode thereof
JP2008141094A (en) * 2006-12-05 2008-06-19 Victor Co Of Japan Ltd Semiconductor element and manufacturing method of semiconductor element

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009164228A (en) 2009-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6946312B2 (en) Semiconductor light emitting device and its manufacture
JP4050444B2 (en) Light emitting device and manufacturing method thereof
US7611915B2 (en) Methods of manufacturing light emitting diodes including barrier layers/sublayers
JP4655920B2 (en) Semiconductor light emitting device
US7666692B2 (en) Semiconductor device, its manufacture method and electronic component unit
JP5179766B2 (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP4159865B2 (en) Nitride compound semiconductor light emitting device manufacturing method
JP2011522427A (en) Optoelectronic component and manufacturing method thereof
JP4597796B2 (en) Nitride-based compound semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same
WO2006082687A1 (en) GaN LIGHT EMITTING DIODE AND LIGHT EMITTING DEVICE
JP2008098336A (en) Semiconductor light emitting element, and its manufacturing method
JP5148647B2 (en) Semiconductor light emitting device, semiconductor light emitting device, and method for manufacturing semiconductor light emitting device
US20060289875A1 (en) Light emitting diode and method making the same
JP2006073822A (en) Nitride based compound semiconductor light emitting element, its structure, and process for fabricating the same
JP3916011B2 (en) Gallium nitride compound semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same
JP2008141094A (en) Semiconductor element and manufacturing method of semiconductor element
JP5287837B2 (en) Gallium nitride compound semiconductor light emitting device and negative electrode thereof
JP5237628B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP4908982B2 (en) Semiconductor laser element
JP5361569B2 (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP2009283762A (en) Method for manufacturing nitride compound semiconductor led
JP5945409B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4570683B2 (en) Nitride compound semiconductor light emitting device manufacturing method
JP5520638B2 (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
TW201210060A (en) Process for producing light emitting diode, process for cutting light emitting diode and light emitting diode

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121204

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130312

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130329

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5237628

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160405

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250