JPH09116196A - 半導体デバイス及びその製造方法 - Google Patents

半導体デバイス及びその製造方法

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JPH09116196A JP27725996A JP27725996A JPH09116196A JP H09116196 A JPH09116196 A JP H09116196A JP 27725996 A JP27725996 A JP 27725996A JP 27725996 A JP27725996 A JP 27725996A JP H09116196 A JPH09116196 A JP H09116196A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メサ構造の半導体基体を備えた半導体デバイ
ス、特に発光ダイオードにおいて、光の減結合を改善し
たものを提供する。 【解決手段】 湾曲した側面9が半導体基体1の上面2
に隣接して凹面であり、下面3に隣接して凸面に形成さ
れる。複数個のこのような半導体デバイスを製造する方
法においては、メサエッチングは半導体ウェハ10を個
々のチップに分割した後に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、上面、下面及び
少なくとも1つの湾曲した側面を有する半導体基体を備
えた半導体デバイス及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】このよう半導体デバイスは従来の技術と
して一般的である。図3は例えばメサ構造を備えた半導
体基体12の断面を概略的に示したものである。このよ
うな半導体基体12は例えば発光ダイオードに使用され
る。メサ構造の際立った特徴は湾曲した側面15が一方
では上面28に、他方では平坦な側面14に接している
ことである。
【0003】発光ダイオードにおいてこのような形状に
形成されかつ発光ダイオードによって発生されたビーム
に対して透過性の半導体基体12は、矩形状の半導体基
体を備えた発光ダイオードに対して、発光ダイオードに
発生された光の減結合を改善し、従って高い外部の量子
効率(=単位時間当たり発光ダイオードを離れる光子の
数/単位時間当たり発光ダイオードを通して搬送される
電荷の数)を上げる。これは、矩形状の半導体基体に比
べて前述の半導体基体12においては半導体基体12の
pn接合17から下面18の方向に放射され、そこで反
射された光の多くが全反射の臨界角より小さい角度で半
導体基体12の表面に当たることに基づく。半導体基体
における反射及び吸収損失はこれによって著しく減少さ
れる。
【0004】上述の形状を備えた半導体基体12の製造
方法は図4に概略的に示されている。pn接合17を備
えた半導体ウェハ22の上面に先ず複数個の接触部金属
膜20が、次いで複数個のエッチングマスク23が設け
られる。次の工程として適当なエッチング剤で多数のメ
サ形のトレンチ24を半導体ウェハ22に等方性にエッ
チングする。GaAs及び/又はGaAlAsからなる
半導体ウェハ22に対してはエッチング剤として例えば
2 SO4 /H2 2 /H2 溶液(混合比3:1:1)
が適している。その後エッチングマスク23が取り除か
れ、半導体ウェハ22が最終の厚みにされ、接触金属膜
21が半導体ウェハ22の下面に設けられる。これに続
いて半導体ウェハ22の上面及び接触金属膜20が保護
膜25、例えばフォトレジスト、酸化シリコン或いは窒
化シリコンで被覆される。次の工程として半導体ウェハ
22が支持板26、例えばプラスチック接着箔により固
定され、次いで鋸引きによりチップに切断される。この
切断後さらにエッチング工程、いわゆるチップ側面エッ
チングが行われる。このエッチングプロセスにおいて半
導体ウェハ22を細分化する際に損傷を受けた切断面2
7における半導体材料が取り除かれる。最後の工程とし
てチップが支持板26から分離される。
【0005】メサ構造を備えた半導体基体12の上述の
製造方法においては、円板の厚みがメサ形のトレンチ2
4において非常に薄いので、鋸引きの際に半導体ウェハ
22の破壊の危険が極めて大きい。
【0006】さらに、発光ダイオードの半導体基体にお
いては、上述の半導体基体12からの光の減結合は矩形
状の半導体基体からの光の減結合に対して明らかに向上
しているが、このような形状の半導体基体12を備えた
発光ダイオードの外部量子効率は依然として小さい。即
ち、pn接合17から下面18の方向に放射されそこで
反射される光の大部分は常になお全反射の臨界角より大
きい角度で半導体基体12の表面に当たる。従って、こ
の光は改めて半導体基体12の内部に反射される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、冒
頭に記載した種類の半導体基体を、その製造方法が簡単
であり、その結果半導体ウェハの鋸引きの際の破壊の危
険が減少されるように改善することにある。この発明の
他の課題は、同時に発光ダイオードの半導体基体におい
て光の減結合を改善することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】これらの課題は、湾曲し
た側面が外から見て下面に隣接して凸面、上面に隣接し
て凹面であり、下面の面積が上面の面積より大きいこと
により解決される。
【0009】この発明の実施態様は、請求項2乃至7に
記載されている。この発明による半導体デバイスの好ま
しい製造方法は請求項8及び9に記載されている。
【0010】この発明による半導体デバイスの有利な実
施態様において、湾曲した側面は半導体基体の第一の厚
みまで凸面であり、この第一の厚みは半導体基体の全厚
みの半分より大きい。特に発光ダイオードの半導体基体
においてはこれにより、半導体基体は非常によく半球体
に似ているので、有利なことに、光の減結合の著しい改
善がなされる。
【0011】この発明による半導体デバイスの好ましい
実施態様において半導体基体にはプラスチック被覆が設
けられる。
【0012】この発明による少なくとも2つの半導体デ
バイスを製造する好ましい方法においては、支持体に取
り付けられた予め製造された半導体ウェハが少なくとも
2つの互いに個別のエッチングマスクを支持体と対向す
る半導体ウェハの面に取りつけた後、少なくとも2つの
部分に分割され、それに続いて支持体に固定されている
部分が等方性にエッチングされて、エッチングマスクの
下にアンダーカット部が形成され、次いでこれらの部分
が加工されて半導体デバイスを形成する。
【0013】特に好ましい製造方法は以下の工程を備え
る。 a)半導体ウェハを製造する。 b)所定のスクリーンに対応して少なくとも2つの上面
接触部を半導体ウェハに取り付ける。 c)少なくとも1つの下面接触部を半導体ウェハに形成
する。 d)少なくとも2つの個別のエッチングマスクを、上面
接触部及び半導体ウェハの上面の一部が覆われるように
取り付ける。 e)半導体ウェハを支持板に固定する。 f)f)半導体ウェハをエッチングマスク間で、チップが
支持板上にそのままの状態にあるように分割する。 g)エッチングマスクの下にアンダーカット部が形成さ
れるように、チップを等方性にエッチングする。 h)エッチングマスクを除去する。 i)チップを支持体から分離する。 j)チップを半導体デバイスに加工する。
【0014】
【実施例】この発明の実施例を図1及び図2を参照して
詳細に説明する。
【0015】図1の半導体デバイス1は、例えばGaA
s或いは他のIII −V族半導体材料からなり、pn接合
6、上面接触部5、下面接触部4、上面2、下面3及び
湾曲した側面9を備えている。pn接合6は例えばSi
及び/又はZnのドープにより形成される。接触部4及
び5は例えばアルミニウム、金或いは他の適当な金属材
料からなる。湾曲した側面9は外から見て上面2に隣接
して凹面をしており、下面3に隣接して凸面をしてい
る。半導体基体1は上面2から側面9への移行部及び下
面3から側面9への移行部においてのみそれぞれ1つの
鋭角のエッジ7、8を形成している。下面接触部4は反
射性に形成され(例えば研磨され)、下面3全体或いは
下面3の一部のみを覆っている。上面接触部5は上面2
の中央の僅かな部分だけを覆っている。発光ダイオード
としての使用に関して下面の反射性を改善するために、
半導体基体の下面3は研磨されるか反射効率を上げる物
質、例えばSi3 4 で被膜するのがよい。
【0016】この実施例においては湾曲した側面9は半
導体基体1の第一の厚み29まで凸面であり、第一の厚
みは半導体基体1の全体の厚み30の半分より大きい。
しかし第一の厚み29を全体の厚み30の半分より小さ
く或いは等しくすることもできる。
【0017】このような形状の半導体基体1を備えた発
光ダイオードは、図3による半導体基体12を備えた従
来の発光ダイオードに対して、高い外部量子効率をもっ
ている。即ち、湾曲した半球体に類似の側面9により、
pn接合6から下面3の方向に搬送されそこで反射され
る光ビームが半導体基体1内で、図3による半導体基体
12の場合よりも、明らかに少なく全反射される。その
理由は、図3の半導体基体12に較べて、図1の半導体
基体1においてはその表面の殆ど大部分が、下面3から
反射した光が全反射の臨界角より小さい角度で半導体基
体1の表面に当たるように方向付けられていることにあ
る。従って光損失はこの発明による半導体基体1におい
ては明らかに少ない。
【0018】この発明による半導体基体1は側面9の全
体にわたってではなく、側面9の1つの範囲或いは複数
個の範囲を、例えば中心垂線31に関して互いに対向す
る側面9の部分面を湾曲させるようにすることもでき
る。以下に説明する製造方法はその場合例えば適当なマ
スク形成によってそれに応じて適合されなければならな
い。
【0019】図2において概略的に示された製造方法に
より同時に、下面接触部4及び上面接触部5を備えた複
数個の図1による半導体基体1が製造される。この方法
は以下の連続する製造工程を備える。 a)全面にpn接合6を備えた例えばGaAS、Si/
GaASからなる半導体ウェハ10を製造する。 b)半導体ウェハ10を例えば研磨により最終的な厚み
にする。 c)所定のフレームに対応して複数個の上面接触部5を
取りつけ、下面接触部4を例えばそれぞれ蒸着により取
り付ける。 d)所定のフレームに対応して例えばフォトレジストか
らなる複数個のエッチングマスク11を取り付ける。 e)半導体ウェハ10を支持板26に固定する。 f)半導体ウェハ10を所定のフレームに対応して複数
個のチップ13に細分化する。 g)GaAs或いはAlGaAsからなる半導体ウェハ
10の場合、例えば燐酸、H2 2 及びH2 Oからなり
その混合比が1:2:3、或いは塩酸、H2 2及びH
2 Oからなりその混合比が3:1:1を示すエッチング
溶液でチップ13を等方性エッチングする。 h)エッチングマスク11を除去する。 i)チップ13を支持板26から分離する。
【0020】全面にpn接合6を備えた半導体ウェハ1
0の代わりに、製造工程a)において同様に所定のフレ
ームに対応して部分的に拡散されたpn接合を備えた半
導体ウェハ10を作ることもできる。ドーパントとして
は例えばZnが適している。製造工程b)乃至i)はそ
のままである。
【0021】この発明による製造方法は、上述の図4に
概略的に示された従来のメサ技術に対して2つの長所を
もつ。
【0022】第一に、半導体ウェハは臨界的な製造工程
「半導体ウェハを最終的な厚みにする」及び「半導体ウ
ェハを細分化する」において概して同じ厚みをもってい
る。これにより破壊強度は図4による従来のメサ技術に
おけるより明らかに大きい。従来のメサ技術においては
メサ形のトレンチの部分の半導体ウェハの厚みが薄いこ
とによりメサエッチングに続く製造工程において破損率
は非常に高い。
【0023】第二に、この発明による製造方法において
はエッチング工程が省略される。側面形状の形成及び細
分化の際に損傷される半導体材料の切断面における除去
は唯一のエッチング工程で行われる。従って製造原価が
この発明による方法においては従来の方法の場合よりは
っきり低い。
【0024】上述のこの発明による半導体基体及びその
製造方法は専ら発光ダイオードにおいての使用に限定さ
れるものでなく、例えばパイポーラトランジスタのよう
なメサ形側面を備えた全ての半導体基体においても使用
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による半導体基体の一実施例の概略断
面図。
【図2】図1の半導体基体の製造方法を説明する概略工
程図。
【図3】従来のメサ構造を備えた半導体基体の概略断面
図。
【図4】図3の半導体基体の製造方法を説明する概略工
程図。
【符号の説明】
1 半導体基体 2 半導体基体の上面 3 半導体基体の下面 4 下面接触部 5 上面接触部 6 pn接合 9 半導体基体の側面 10 半導体ウェハ 11 保護膜 13 チップ 26 支持板 29 半導体基体の第一の厚み 30 半導体基体の全厚み

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上面(2)、下面(3)及び少なくとも
    1つの湾曲した側面(9)を有する半導体基体(1)を
    備え、外から見て湾曲した側面(9)が下面(3)に隣
    接して凸面、上面(2)に隣接して凹面であり、下面
    (3)の面積が上面(2)の面積よりも大きいことを特
    徴とする半導体デバイス。
  2. 【請求項2】 湾曲した側面(9)が半導体基体(1)
    の第一の厚み(29)まで凸面であり、第一の厚み(2
    9)が半導体基体(1)の全厚み(30)の半分より大
    きいことを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス。
  3. 【請求項3】 半導体基体(1)が半球体に類似の形状
    を備えていることを特徴とする請求項1又は2記載の半
    導体デバイス。
  4. 【請求項4】 プラスチック被覆が直接半導体基体
    (1)に取り付けられていることを特徴とする請求項1
    乃至3の1つに記載の半導体デバイス。
  5. 【請求項5】 半導体デバイスが発光ダイオードであ
    り、半導体基体(1)がIII −V族の半導体材料からな
    ることを特徴とする請求項1乃至4の1つに記載の半導
    体デバイス。
  6. 【請求項6】 半導体基体(1)の下面(3)が反射性
    に形成されていることを特徴とする請求項5記載の半導
    体デバイス。
  7. 【請求項7】 プラスチック被覆が光透過性であること
    を特徴とする請求項4乃至6の1つに記載の半導体デバ
    イス。
  8. 【請求項8】 支持板(26)に取り付けられた予め作
    られた半導体ウェハ(10)が少なくとも2つの互いに
    分離されたエッチングマスク(11)を支持板(26)
    に対向する半導体ウェハ(10)の面に取り付けた後少
    なくとも2つの部分に分割され、次に支持板(26)に
    なお固定されている部分がエッチングマスク(11)の
    下にアンダーカット部が生ずるように等方性にエッチン
    グされることを特徴とする請求項1乃至7の1つに記載
    の複数個の半導体デバイスの製造方法。
  9. 【請求項9】 以下の製造工程、即ち、 a)半導体ウェハ(10)を製造する、 b)複数個の上面接触部(5)を所定のスクリーンに対
    応して取り付ける、 c)下面接触部(4)を半導体ウェハ(10)に取り付
    ける、 d)複数個の互いに分離されたエッチングマスク(1
    1)を上面接触部(5)及び半導体ウェハ(10)の上
    面の一部が覆われるように取り付ける、 e)半導体ウェハ(10)を支持板(26)に固定す
    る、 f)半導体ウェハ(10)をエッチングマスク(11)
    の間でチップ(13)に細分化する、 g)チップ(13)をエッチングマスク(11)の下に
    アンダーカットが行われるように等方性にエッチングす
    る、 h)エッチングマスク(11)を除去する、 i)チップ(13)を支持板(26)から分離する、 工程を備えることを特徴とする請求項8記載の方法。
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