JPH11330553A - 半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体素子およびその製造方法Info
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- JPH11330553A JPH11330553A JP15230098A JP15230098A JPH11330553A JP H11330553 A JPH11330553 A JP H11330553A JP 15230098 A JP15230098 A JP 15230098A JP 15230098 A JP15230098 A JP 15230098A JP H11330553 A JPH11330553 A JP H11330553A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造歩留まり良く製造することができる半導
体素子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 サファイア基板１２の一主面上にノンド
ープＧａＮ層からなる半導体層１４を形成した後、サフ
ァイア基板１２の他主面上に窒化ガリウム系化合物半導
体からなる半導体層１６を形成する。そして、サファイ
ア基板１２および半導体層１４にスクライブライン３４
を形成した後、素子ごとに分離して半導体素子１０を製
造する。
体素子およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 サファイア基板１２の一主面上にノンド
ープＧａＮ層からなる半導体層１４を形成した後、サフ
ァイア基板１２の他主面上に窒化ガリウム系化合物半導
体からなる半導体層１６を形成する。そして、サファイ
ア基板１２および半導体層１４にスクライブライン３４
を形成した後、素子ごとに分離して半導体素子１０を製
造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体素子およ
びその製造方法に関し、特にたとえば、サファイア基板
を用いた窒化ガリウム系化合物半導体素子およびその製
造方法に関する。
びその製造方法に関し、特にたとえば、サファイア基板
を用いた窒化ガリウム系化合物半導体素子およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、窒化ガリウム系化合物半導体（一
般式ＧａXＩｎYＡｌ1-X-YＮ、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦
１）を用いた発光素子が、青色の光を発する発光デバイ
スとして注目されている。
般式ＧａXＩｎYＡｌ1-X-YＮ、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦
１）を用いた発光素子が、青色の光を発する発光デバイ
スとして注目されている。
【０００３】この窒化ガリウム系化合物半導体を用いた
半導体素子では、結晶性良く窒化ガリウム系化合物半導
体層を結晶成長させるために、主にサファイア基板が用
いられている。このサファイア基板は劈開性がないた
め、劈開性を有する半導体基板を用いた素子と異なり、
サファイア基板を用いた半導体素子では、基板上に複数
の半導体層を形成したのち素子分離する際に、劈開して
素子分離をすることが困難である。従って、サファイア
基板のように劈開性のない基板を用いた半導体素子で
は、厚い基板のまま素子分離を行うことができないとい
う問題があった。
半導体素子では、結晶性良く窒化ガリウム系化合物半導
体層を結晶成長させるために、主にサファイア基板が用
いられている。このサファイア基板は劈開性がないた
め、劈開性を有する半導体基板を用いた素子と異なり、
サファイア基板を用いた半導体素子では、基板上に複数
の半導体層を形成したのち素子分離する際に、劈開して
素子分離をすることが困難である。従って、サファイア
基板のように劈開性のない基板を用いた半導体素子で
は、厚い基板のまま素子分離を行うことができないとい
う問題があった。
【０００４】そこで、この問題を解決するために、半導
体層を形成する前あるいは形成した後にサファイア基板
を厚さ１００μｍ〜２５０μｍに研磨し、その後スクラ
イブラインを形成することによって、素子分離を行う方
法が提案されている（特開平５−１６６９２３号）。
体層を形成する前あるいは形成した後にサファイア基板
を厚さ１００μｍ〜２５０μｍに研磨し、その後スクラ
イブラインを形成することによって、素子分離を行う方
法が提案されている（特開平５−１６６９２３号）。
【０００５】この発明の基板切断方法は、まず、図４
（ａ）に示す厚さ３５０μｍのサファイア基板１を、図
４（ｂ）に示すように、厚さが２００μｍ以下になるま
で研磨する。その後、図４（ｃ）に示すように、サファ
イア基板１上にｎ型ＧａＮ層２およびｐ型ＧａＮ層３か
らなる半導体層４を積層する。半導体層４の層厚は、略
５μｍである。その後、図４（ｄ）に示すように、サフ
ァイア基板１に素子分離用のスクライブライン５を形成
する。その後、図４（ｅ）に示すように、スクライブラ
イン５に沿って、半導体素子６ごとに分離する。
（ａ）に示す厚さ３５０μｍのサファイア基板１を、図
４（ｂ）に示すように、厚さが２００μｍ以下になるま
で研磨する。その後、図４（ｃ）に示すように、サファ
イア基板１上にｎ型ＧａＮ層２およびｐ型ＧａＮ層３か
らなる半導体層４を積層する。半導体層４の層厚は、略
５μｍである。その後、図４（ｄ）に示すように、サフ
ァイア基板１に素子分離用のスクライブライン５を形成
する。その後、図４（ｅ）に示すように、スクライブラ
イン５に沿って、半導体素子６ごとに分離する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に示した
方法では、サファイア基板１と半導体層４との物性（熱
膨張係数等）が異なるなどの理由のため、半導体層４を
形成することによってサファイア基板１に応力が加わ
る。このため、図４（ｃ）に示すように、半導体層４を
形成する際にサファイア基板１に反りが生じてしまう。
特に、窒化ガリウム系化合物半導体を用いる半導体素子
の製造においては、結晶性の良い半導体層４を得るため
に１０００℃程度の高温で半導体層４の結晶成長を行う
ため、半導体層４形成時と形成後の温度差が大きくな
り、サファイア基板１の反りが大きくなる。そして、こ
のサファイア基板１の反りのため、スクライブライン４
を均一に形成することが困難となり、製造歩留まりが低
下するという問題があった。
方法では、サファイア基板１と半導体層４との物性（熱
膨張係数等）が異なるなどの理由のため、半導体層４を
形成することによってサファイア基板１に応力が加わ
る。このため、図４（ｃ）に示すように、半導体層４を
形成する際にサファイア基板１に反りが生じてしまう。
特に、窒化ガリウム系化合物半導体を用いる半導体素子
の製造においては、結晶性の良い半導体層４を得るため
に１０００℃程度の高温で半導体層４の結晶成長を行う
ため、半導体層４形成時と形成後の温度差が大きくな
り、サファイア基板１の反りが大きくなる。そして、こ
のサファイア基板１の反りのため、スクライブライン４
を均一に形成することが困難となり、製造歩留まりが低
下するという問題があった。
【０００７】図５に、サファイア基板１上に、略１００
０℃で層厚５μｍの半導体層４を形成した場合におけ
る、サファイア基板１の基板厚とサファイア基板１の反
り量との関係を表すグラフを示す。なお、サファイア基
板１は、直径１インチのものであり、サファイア基板１
の反り量は、サファイア基板１の中央部で測定してい
る。また、半導体層４を形成した場合のサファイア基板
１の反りは、サファイア基板１の厚さに関わらず、半導
体層４側に凸になるように発生した。
０℃で層厚５μｍの半導体層４を形成した場合におけ
る、サファイア基板１の基板厚とサファイア基板１の反
り量との関係を表すグラフを示す。なお、サファイア基
板１は、直径１インチのものであり、サファイア基板１
の反り量は、サファイア基板１の中央部で測定してい
る。また、半導体層４を形成した場合のサファイア基板
１の反りは、サファイア基板１の厚さに関わらず、半導
体層４側に凸になるように発生した。
【０００８】図５から明らかなように、サファイア基板
１の基板厚が３００μｍ以下となると、反り量が増加す
る。従って、基板厚が３００μｍ以下のサファイア基板
１を用いる場合に、サファイア基板１の反りによる製造
歩留まりの低下が特に問題となる。
１の基板厚が３００μｍ以下となると、反り量が増加す
る。従って、基板厚が３００μｍ以下のサファイア基板
１を用いる場合に、サファイア基板１の反りによる製造
歩留まりの低下が特に問題となる。
【０００９】一方、上記公報（特開平５−１６６９２３
号）では、基板厚３５０μｍ以上のサファイア基板を用
い、サファイア基板上に半導体層を形成してからサファ
イア基板を研磨して、素子分離を容易にする方法も提案
されている。
号）では、基板厚３５０μｍ以上のサファイア基板を用
い、サファイア基板上に半導体層を形成してからサファ
イア基板を研磨して、素子分離を容易にする方法も提案
されている。
【００１０】しかし、この場合であっても、半導体層を
形成することによって応力が加わったサファイア基板を
研磨するため、研磨工程において製造歩留まりが低下す
るという問題がある。
形成することによって応力が加わったサファイア基板を
研磨するため、研磨工程において製造歩留まりが低下す
るという問題がある。
【００１１】そのため、この発明の主たる目的は、歩留
まり良く素子分離をすることができる半導体素子および
その製造方法を提供することを目的とする。
まり良く素子分離をすることができる半導体素子および
その製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の半導体素子は、基板と、少なくと
も一層の半導体層を含み基板の一主面に形成される第１
半導体層と、少なくとも一導電型の半導体層および他の
導電型の半導体層を含み基板の他主面に形成される第２
半導体層とを備える半導体素子であって、第１半導体層
の熱膨張係数と第２半導体層の熱膨張係数とが略等しい
ことを特徴とする。
に、請求項１に記載の半導体素子は、基板と、少なくと
も一層の半導体層を含み基板の一主面に形成される第１
半導体層と、少なくとも一導電型の半導体層および他の
導電型の半導体層を含み基板の他主面に形成される第２
半導体層とを備える半導体素子であって、第１半導体層
の熱膨張係数と第２半導体層の熱膨張係数とが略等しい
ことを特徴とする。
【００１３】請求項２に記載の半導体素子は、請求項２
に記載の半導体素子において、基板の厚さが３００μｍ
以下であるものである。
に記載の半導体素子において、基板の厚さが３００μｍ
以下であるものである。
【００１４】請求項３に記載の半導体素子は、請求項１
または２に記載の半導体素子において、第１半導体層お
よび第２半導体層が、窒化ガリウム系化合物半導体であ
るものである。
または２に記載の半導体素子において、第１半導体層お
よび第２半導体層が、窒化ガリウム系化合物半導体であ
るものである。
【００１５】請求項４に記載の半導体素子は、請求項１
ないし３のいずれかに記載の半導体素子において、第１
半導体層が、複数の半導体層を含む反射膜であるもので
ある。
ないし３のいずれかに記載の半導体素子において、第１
半導体層が、複数の半導体層を含む反射膜であるもので
ある。
【００１６】請求項５に記載の半導体素子は、請求項１
ないし４のいずれかに記載の半導体素子において、第１
半導体層の層厚が、第２半導体層の層厚の２０パーセン
ト以上であることを特徴とするものである。
ないし４のいずれかに記載の半導体素子において、第１
半導体層の層厚が、第２半導体層の層厚の２０パーセン
ト以上であることを特徴とするものである。
【００１７】請求項６に記載の半導体素子の製造方法
は、少なくとも一層の半導体層を含む第１半導体層を基
板の一主面に形成する第１工程と、少なくとも一導電型
の半導体層および他の導電型の半導体層を含み第１半導
体層と熱膨張係数が略等しい第２半導体層を基板の他主
面上に形成する第２工程と、基板を分離することによっ
て半導体素子ごとに分離する第３工程とを含むものであ
る。
は、少なくとも一層の半導体層を含む第１半導体層を基
板の一主面に形成する第１工程と、少なくとも一導電型
の半導体層および他の導電型の半導体層を含み第１半導
体層と熱膨張係数が略等しい第２半導体層を基板の他主
面上に形成する第２工程と、基板を分離することによっ
て半導体素子ごとに分離する第３工程とを含むものであ
る。
【００１８】請求項７に記載の半導体素子の製造方法
は、請求項６に記載の半導体素子の製造方法において、
基板の厚さが３００μｍ以下であるものである。
は、請求項６に記載の半導体素子の製造方法において、
基板の厚さが３００μｍ以下であるものである。
【００１９】請求項８に記載の半導体素子の製造方法
は、請求項６または７に記載の半導体素子の製造方法に
おいて、第１半導体層および第２半導体層が、窒化ガリ
ウム系化合物半導体であるものである。
は、請求項６または７に記載の半導体素子の製造方法に
おいて、第１半導体層および第２半導体層が、窒化ガリ
ウム系化合物半導体であるものである。
【００２０】請求項９に記載の半導体素子の製造方法
は、請求項６ないし８のいずれかに記載の半導体素子の
製造方法において、第１半導体層が、複数の半導体層か
らなる反射膜であるものである。
は、請求項６ないし８のいずれかに記載の半導体素子の
製造方法において、第１半導体層が、複数の半導体層か
らなる反射膜であるものである。
【００２１】請求項１０に記載の半導体素子の製造方法
は、請求項６ないし９のいずれかに記載の半導体素子の
製造方法において、第１半導体層の層厚が、第２半導体
層の層厚の２０パーセント以上であることを特徴とす
る。
は、請求項６ないし９のいずれかに記載の半導体素子の
製造方法において、第１半導体層の層厚が、第２半導体
層の層厚の２０パーセント以上であることを特徴とす
る。
【００２２】請求項１に記載の半導体素子では、基板の
一主面に形成される第１半導体層と基板の他主面に形成
される半導体層との熱膨張係数が略等しいため、第２半
導体層を形成する際に発生する応力が第１半導体層によ
って発生する応力によって打ち消される。従って、請求
項１に記載の半導体素子によれば、第２半導体層を形成
した後も基板の反りが小さく、素子ごとに基板を分離す
る際に、製造歩留まり良く半導体素子を製造することが
できる。
一主面に形成される第１半導体層と基板の他主面に形成
される半導体層との熱膨張係数が略等しいため、第２半
導体層を形成する際に発生する応力が第１半導体層によ
って発生する応力によって打ち消される。従って、請求
項１に記載の半導体素子によれば、第２半導体層を形成
した後も基板の反りが小さく、素子ごとに基板を分離す
る際に、製造歩留まり良く半導体素子を製造することが
できる。
【００２３】請求項２に記載の半導体素子では、３００
μｍ以下の薄い基板を用いた場合でも、基板の反りを抑
制して、製造歩留まり良く、半導体素子を製造すること
ができる。
μｍ以下の薄い基板を用いた場合でも、基板の反りを抑
制して、製造歩留まり良く、半導体素子を製造すること
ができる。
【００２４】請求項３に記載の半導体素子では、第１半
導体層および第２半導体層が、窒化ガリウム系化合物半
導体であるため、第１半導体層と第２半導体層との熱膨
張係数等の物性が略等しい。従って、請求項３に記載の
半導体素子によれば、第２半導体層を形成する際にも第
１半導体層によって基板の反りが抑えられる。
導体層および第２半導体層が、窒化ガリウム系化合物半
導体であるため、第１半導体層と第２半導体層との熱膨
張係数等の物性が略等しい。従って、請求項３に記載の
半導体素子によれば、第２半導体層を形成する際にも第
１半導体層によって基板の反りが抑えられる。
【００２５】請求項４に記載の半導体素子によれば、第
１半導体層が反射膜であるため、発光素子として用いる
場合に、高輝度の発光素子が得られる。
１半導体層が反射膜であるため、発光素子として用いる
場合に、高輝度の発光素子が得られる。
【００２６】請求項５に記載の半導体素子では、第１半
導体層の層厚が第２半導体層の層厚の２０パーセント以
上であるため、第１半導体層と第２半導体層との応力の
差が小さくなり、基板の反りがより小さくなる。従っ
て、請求項５に記載の半導体素子によれば、素子ごとに
基板を分離する際に、製造歩留まり良く半導体素子を製
造することができる。
導体層の層厚が第２半導体層の層厚の２０パーセント以
上であるため、第１半導体層と第２半導体層との応力の
差が小さくなり、基板の反りがより小さくなる。従っ
て、請求項５に記載の半導体素子によれば、素子ごとに
基板を分離する際に、製造歩留まり良く半導体素子を製
造することができる。
【００２７】請求項６に記載の半導体素子の製造方法で
は、少なくとも第１半導体層を基板の一主面上に形成し
た後に、第２半導体層を基板の他主面上に形成するた
め、第２半導体層を形成する際にも、第１半導体層によ
って基板の反りが抑制される。従って、請求項６に記載
の半導体素子の製造方法によれば、スクライブラインを
形成する際に均一な深さでスクライブラインを形成する
ことができるため、歩留まり良く素子ごとの分離を行う
ことができる。
は、少なくとも第１半導体層を基板の一主面上に形成し
た後に、第２半導体層を基板の他主面上に形成するた
め、第２半導体層を形成する際にも、第１半導体層によ
って基板の反りが抑制される。従って、請求項６に記載
の半導体素子の製造方法によれば、スクライブラインを
形成する際に均一な深さでスクライブラインを形成する
ことができるため、歩留まり良く素子ごとの分離を行う
ことができる。
【００２８】請求項７に記載の半導体素子では、３００
μｍ以下の薄い基板を用いた場合でも、基板の反りを抑
制して、製造歩留まり良く、半導体素子を製造すること
ができる。
μｍ以下の薄い基板を用いた場合でも、基板の反りを抑
制して、製造歩留まり良く、半導体素子を製造すること
ができる。
【００２９】請求項８に記載の半導体素子では、第１半
導体層および第２半導体層が、窒化ガリウム系化合物半
導体であるため、第１半導体層と第２半導体層との熱膨
張係数等の物性が略等しい。従って、請求項６に記載の
半導体素子によれば、第２半導体層を形成する際にも第
１半導体層によって基板の反りが抑えられる。
導体層および第２半導体層が、窒化ガリウム系化合物半
導体であるため、第１半導体層と第２半導体層との熱膨
張係数等の物性が略等しい。従って、請求項６に記載の
半導体素子によれば、第２半導体層を形成する際にも第
１半導体層によって基板の反りが抑えられる。
【００３０】請求項９に記載の半導体素子によれば、第
１半導体層が反射膜であるため、発光素子として用いる
場合に、高輝度の発光素子が得られる。
１半導体層が反射膜であるため、発光素子として用いる
場合に、高輝度の発光素子が得られる。
【００３１】請求項１０に記載の半導体素子では、第１
半導体層の層厚が第２半導体層の層厚の２０パーセント
以上であるため、第１半導体層と第２半導体層との応力
の差が小さくなり、基板の反りがより小さくなる。従っ
て、請求項１０に記載の半導体素子によれば、素子ごと
に基板を分離する際に、製造歩留まり良く半導体素子を
製造することができる。
半導体層の層厚が第２半導体層の層厚の２０パーセント
以上であるため、第１半導体層と第２半導体層との応力
の差が小さくなり、基板の反りがより小さくなる。従っ
て、請求項１０に記載の半導体素子によれば、素子ごと
に基板を分離する際に、製造歩留まり良く半導体素子を
製造することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。
いて、図面を参照して説明する。
【００３３】この実施の形態は、窒化ガリウム系化合物
半導体を用いた発光素子の一例である。
半導体を用いた発光素子の一例である。
【００３４】図１を参照して、この実施の形態の半導体
素子１０は、サファイア基板１２の一主面上に形成され
た半導体層１４と、サファイア基板１２の他主面上に形
成された半導体層１６と、ｐ側電極１８と、ｎ側電極２
０とを備える。そして、半導体層１６は、ＧａＮバッフ
ァ層２２、ｎ型ＧａＮコンタクト層２４、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層２６、ＩｎＧａＮ発光層２８、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層３０およびｐ型ＧａＮコンタクト層３２
を含み、この順序でサファイア基板１２側から積層され
る。
素子１０は、サファイア基板１２の一主面上に形成され
た半導体層１４と、サファイア基板１２の他主面上に形
成された半導体層１６と、ｐ側電極１８と、ｎ側電極２
０とを備える。そして、半導体層１６は、ＧａＮバッフ
ァ層２２、ｎ型ＧａＮコンタクト層２４、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層２６、ＩｎＧａＮ発光層２８、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層３０およびｐ型ＧａＮコンタクト層３２
を含み、この順序でサファイア基板１２側から積層され
る。
【００３５】サファイア基板１２は、基板厚が３００μ
ｍ以下で、たとえば１００μｍである。
ｍ以下で、たとえば１００μｍである。
【００３６】半導体層１４は、たとえば層厚が１μｍの
ノンドープＧａＮ層であり、層厚が半導体層１６の２０
パーセント以上であることが好ましい。なお、半導体層
１４は、半導体層１６と熱膨張係数が略等しいものであ
ればよい。たとえば、半導体層１６として窒化ガリウム
系化合物半導体を用いる場合には、半導体層１４にも窒
化ガリウム系化合物半導体を用いればよい。
ノンドープＧａＮ層であり、層厚が半導体層１６の２０
パーセント以上であることが好ましい。なお、半導体層
１４は、半導体層１６と熱膨張係数が略等しいものであ
ればよい。たとえば、半導体層１６として窒化ガリウム
系化合物半導体を用いる場合には、半導体層１４にも窒
化ガリウム系化合物半導体を用いればよい。
【００３７】半導体層１６の層厚はたとえば５μｍであ
り、各層の層厚は、たとえば、ＧａＮバッファ層２２の
層厚が１０ｎｍ、ｎ型ＧａＮコンタクト層２４の層厚が
４．２μｍ、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２６が０．２μ
ｍ、ＩｎＧａＮ活性層２８が０．１μｍ、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層３０が０．２μｍ、ｐ型ＧａＮコンタクト
層３２が０．３μｍである。
り、各層の層厚は、たとえば、ＧａＮバッファ層２２の
層厚が１０ｎｍ、ｎ型ＧａＮコンタクト層２４の層厚が
４．２μｍ、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２６が０．２μ
ｍ、ＩｎＧａＮ活性層２８が０．１μｍ、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層３０が０．２μｍ、ｐ型ＧａＮコンタクト
層３２が０．３μｍである。
【００３８】ｐ側電極１８はｐ型ＧａＮコンタクト層３
２上に形成され、ｎ側電極２０はｎ型ＧａＮコンタクト
層２２上に形成される。
２上に形成され、ｎ側電極２０はｎ型ＧａＮコンタクト
層２２上に形成される。
【００３９】この半導体素子１０の製造方法の一例を、
図２を参照して説明する。
図２を参照して説明する。
【００４０】まず、図２（ａ）に示すように、直径１イ
ンチで厚さ１００μｍのサファイア基板１２の一主面上
に、層厚１μｍのＧａＮ層からなる半導体層１４を形成
する。
ンチで厚さ１００μｍのサファイア基板１２の一主面上
に、層厚１μｍのＧａＮ層からなる半導体層１４を形成
する。
【００４１】半導体層１４は、たとえばＭＯＣＶＤ法に
よって形成することができる。なお、半導体層１４の形
成によってサファイア基板１２が反ることを防止するた
め、６００℃以下の基板温度で半導体層１４を形成する
ことが好ましい。このように、比較的低温で半導体層１
４を形成した場合には、半導体層１４を形成しても基板
１２の反りが抑制される。
よって形成することができる。なお、半導体層１４の形
成によってサファイア基板１２が反ることを防止するた
め、６００℃以下の基板温度で半導体層１４を形成する
ことが好ましい。このように、比較的低温で半導体層１
４を形成した場合には、半導体層１４を形成しても基板
１２の反りが抑制される。
【００４２】その後、図２（ｂ）に示すように、サファ
イア基板１２上に、ＧａＮバッファ層２２、ｎ型ＧａＮ
コンタクト層２４、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２６、Ｉ
ｎＧａＮ発光層２８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０お
よびｐ型ＧａＮコンタクト層３２からなる半導体層１６
を順次形成する。
イア基板１２上に、ＧａＮバッファ層２２、ｎ型ＧａＮ
コンタクト層２４、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２６、Ｉ
ｎＧａＮ発光層２８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０お
よびｐ型ＧａＮコンタクト層３２からなる半導体層１６
を順次形成する。
【００４３】半導体層１６の層厚は５μｍであり、半導
体層１６は、たとえばＭＯＣＶＤ法によって形成でき
る。
体層１６は、たとえばＭＯＣＶＤ法によって形成でき
る。
【００４４】その後、図２（ｃ）に示すように、ｎ側電
極２０を形成するための領域をエッチングによって形成
した後、ｐ側電極１８およびｎ側電極２０を蒸着法によ
って形成する。そして、半導体層１４およびサファイア
基板１２にスクライブライン３４を形成する。なお、ス
クライブライン３４は、半導体層１４側にのみ形成して
も、半導体層１６側にのみ形成してもよく、半導体層１
４側および半導体層１６側の両側に形成してもよい。
極２０を形成するための領域をエッチングによって形成
した後、ｐ側電極１８およびｎ側電極２０を蒸着法によ
って形成する。そして、半導体層１４およびサファイア
基板１２にスクライブライン３４を形成する。なお、ス
クライブライン３４は、半導体層１４側にのみ形成して
も、半導体層１６側にのみ形成してもよく、半導体層１
４側および半導体層１６側の両側に形成してもよい。
【００４５】その後、図２（ｄ）に示すように素子ごと
に分離することによって、発光素子１０が得られる。
に分離することによって、発光素子１０が得られる。
【００４６】発光素子１０では、半導体層１４と半導体
層１４と熱膨張係数が略等しい半導体層１６とが、サフ
ァイア基板１２を挟んで対向して形成されているため、
半導体層１４によって発生する応力と半導体層１６によ
って発生する応力とが打ち消しあって、半導体層１６を
形成する際にもサファイア基板１２の反りが抑制され
る。
層１４と熱膨張係数が略等しい半導体層１６とが、サフ
ァイア基板１２を挟んで対向して形成されているため、
半導体層１４によって発生する応力と半導体層１６によ
って発生する応力とが打ち消しあって、半導体層１６を
形成する際にもサファイア基板１２の反りが抑制され
る。
【００４７】たとえば、上述の図２に示した製造方法の
ように、半導体層１４の層厚を、半導体層１６（層厚５
μｍ）の層厚の２０パーセント（層厚１μｍ）とした場
合には、サファイア基板１２の反りが２０μｍ以下とな
った。
ように、半導体層１４の層厚を、半導体層１６（層厚５
μｍ）の層厚の２０パーセント（層厚１μｍ）とした場
合には、サファイア基板１２の反りが２０μｍ以下とな
った。
【００４８】このため、発光素子１０では、サファイア
基板１２に形成するスクライブライン３４の深さがサフ
ァイア基板１２の中央部と端部で均一となり、半導体層
１４を形成しない従来の構造に比べて図２（ｄ）の素子
分離工程における不良割合が２０パーセント減少した。
基板１２に形成するスクライブライン３４の深さがサフ
ァイア基板１２の中央部と端部で均一となり、半導体層
１４を形成しない従来の構造に比べて図２（ｄ）の素子
分離工程における不良割合が２０パーセント減少した。
【００４９】なお、半導体層１４の層厚は、半導体層１
６の層厚の２０パーセント以上であればよいが、半導体
層１６と同程度の層厚とした場合には、半導体層１４に
よって発生する応力と半導体層１６とによって発生する
応力とが略等しくなるため、よりサファイア基板１２の
反りを減少させることができる。
６の層厚の２０パーセント以上であればよいが、半導体
層１６と同程度の層厚とした場合には、半導体層１４に
よって発生する応力と半導体層１６とによって発生する
応力とが略等しくなるため、よりサファイア基板１２の
反りを減少させることができる。
【００５０】図３に、基板厚が１３０μｍのサファイア
基板にＧａＮからなる半導体層を形成した場合におけ
る、半導体層の層厚とサファイア基板の反り量との関係
を示す。
基板にＧａＮからなる半導体層を形成した場合におけ
る、半導体層の層厚とサファイア基板の反り量との関係
を示す。
【００５１】図３から明らかなように、サファイア基板
上に形成する半導体層が厚くなるほどサファイア基板の
反り量が大きくなる。
上に形成する半導体層が厚くなるほどサファイア基板の
反り量が大きくなる。
【００５２】従って、半導体層１４の層厚は、半導体層
１６の層厚にあわせて設定する必要がある。すなわち、
上記したように半導体層１４の層厚は半導体層１６の層
厚の２０パーセント以上で同程度以下であることが好ま
しい。
１６の層厚にあわせて設定する必要がある。すなわち、
上記したように半導体層１４の層厚は半導体層１６の層
厚の２０パーセント以上で同程度以下であることが好ま
しい。
【００５３】以上説明したように、従来の製造方法であ
れば基板に反りが生じて製造歩留まりが低下する基板厚
３００μｍ以下のサファイア基板１２を用いた場合であ
っても（図５参照）、発光素子１０またはその製造方法
によれば、歩留まりよく発光素子を製造することができ
る。
れば基板に反りが生じて製造歩留まりが低下する基板厚
３００μｍ以下のサファイア基板１２を用いた場合であ
っても（図５参照）、発光素子１０またはその製造方法
によれば、歩留まりよく発光素子を製造することができ
る。
【００５４】また、一般に窒化ガリウム系化合物半導体
等を用いた発光ダイオードを形成する際には、高品質の
結晶を成長させるため基板ヒータによって基板を１００
０℃程度の高温にする必要があるが、発光素子１０で
は、半導体層１６を形成する際にサファイア基板１２に
反りが生じないため、サファイア基板１２の温度ムラが
少なく、高品質の結晶を成長させることができる。
等を用いた発光ダイオードを形成する際には、高品質の
結晶を成長させるため基板ヒータによって基板を１００
０℃程度の高温にする必要があるが、発光素子１０で
は、半導体層１６を形成する際にサファイア基板１２に
反りが生じないため、サファイア基板１２の温度ムラが
少なく、高品質の結晶を成長させることができる。
【００５５】従って、発光素子１０またはその製造方法
によれば、高品質の半導体層１６からなる発光素子を得
ることができる。
によれば、高品質の半導体層１６からなる発光素子を得
ることができる。
【００５６】さらに、発光素子１０またはその製造方法
では、従来の発光素子の製造方法と異なり、半導体層１
６を形成した後にサファイア基板１２を研磨する工程が
不要であるため、効率的に発光素子を製造することがで
きる。
では、従来の発光素子の製造方法と異なり、半導体層１
６を形成した後にサファイア基板１２を研磨する工程が
不要であるため、効率的に発光素子を製造することがで
きる。
【００５７】また、上記実施形態では、半導体層１４と
して単層のＧａＮ層を用いる場合を示したが、半導体層
１４として多層膜からなる反射膜を形成してもよい。た
とえば、厚さ４５．６ｎｍのＧａＮ層１６層と厚さ４
８．９ｎｍのＡｌＮ層１５層とを交互に積層することに
よって、４５０ｎｍの光を高反射率で反射することがで
きる。
して単層のＧａＮ層を用いる場合を示したが、半導体層
１４として多層膜からなる反射膜を形成してもよい。た
とえば、厚さ４５．６ｎｍのＧａＮ層１６層と厚さ４
８．９ｎｍのＡｌＮ層１５層とを交互に積層することに
よって、４５０ｎｍの光を高反射率で反射することがで
きる。
【００５８】以上、この発明の実施形態について例を挙
げて説明したが、上記実施形態はこの発明を用いた場合
の一例にすぎず、この発明は上記実施形態に限定される
ものではない。
げて説明したが、上記実施形態はこの発明を用いた場合
の一例にすぎず、この発明は上記実施形態に限定される
ものではない。
【００５９】たとえば、上記実施形態の発光素子１０の
半導体層１６、ｐ側電極１８およびｎ側電極２０の構造
は、発光素子として機能するものであればいかなる構造
でもよい。
半導体層１６、ｐ側電極１８およびｎ側電極２０の構造
は、発光素子として機能するものであればいかなる構造
でもよい。
【００６０】また、上記実施形態では、半導体素子が発
光素子である場合を示したが、半導体素子は、受光素子
等の他の半導体素子であってもよい。また、発光素子
は、発光ダイオードやレーザダイオード等いかなるもの
であってもよい。
光素子である場合を示したが、半導体素子は、受光素子
等の他の半導体素子であってもよい。また、発光素子
は、発光ダイオードやレーザダイオード等いかなるもの
であってもよい。
【００６１】さらに、上記実施形態では、半導体層１４
および半導体層１６として窒化ガリウム系化合物半導体
を用いる場合を示したが、これに限定されず、熱膨張係
数が略等しい任意の半導体層を用いることができる。
および半導体層１６として窒化ガリウム系化合物半導体
を用いる場合を示したが、これに限定されず、熱膨張係
数が略等しい任意の半導体層を用いることができる。
【００６２】また、上記実施形態では、サファイア基板
を用いる場合を示したが、サファイア基板に限らず、劈
開性のない基板を用いた半導体素子であれば、この発明
の半導体素子またはその製造方法が好適である。
を用いる場合を示したが、サファイア基板に限らず、劈
開性のない基板を用いた半導体素子であれば、この発明
の半導体素子またはその製造方法が好適である。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の半導体
素子によれば、基板の一主面と他主面とに半導体層を形
成するため、薄い基板を用いた場合でも基板の反りが少
なく、歩留まり良く半導体素子を製造することができ
る。
素子によれば、基板の一主面と他主面とに半導体層を形
成するため、薄い基板を用いた場合でも基板の反りが少
なく、歩留まり良く半導体素子を製造することができ
る。
【００６４】また、この発明の半導体素子の製造方法に
よれば、基板の一主面に半導体層を形成した後に基板の
他主面に半導体層を形成するため、薄い基板を用いた場
合でも基板の反りが少なく、歩留まり良く半導体素子を
製造することができる。
よれば、基板の一主面に半導体層を形成した後に基板の
他主面に半導体層を形成するため、薄い基板を用いた場
合でも基板の反りが少なく、歩留まり良く半導体素子を
製造することができる。
【図１】この発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した発光素子の製造工程を示す断面図
である。
である。
【図３】半導体層の層厚とサファイア基板の反り量との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図４】従来のサファイア基板の切断方法を示す断面図
である。
である。
【図５】サファイア基板の基板厚とサファイア基板の反
り量との関係を示すグラフである。
り量との関係を示すグラフである。
１０ 発光素子 １２ サファイア基板 １４、１６ 半導体層 １８ ｐ側電極 ２０ ｎ側電極 ３４ スクライブライン
Claims (10)
- 【請求項１】 基板と、少なくとも一層の半導体層を含
み前記基板の一主面に形成される第１半導体層と、少な
くとも一導電型の半導体層および他の導電型の半導体層
を含み前記基板の他主面に形成される第２半導体層とを
備える半導体素子であって、 前記第１半導体層の熱膨張係数と前記第２半導体層の熱
膨張係数とが略等しいことを特徴とする半導体素子。 - 【請求項２】 前記基板の厚さが３００μｍ以下であ
る、請求項１に記載の半導体素子。 - 【請求項３】 前記第１半導体層および前記第２半導体
層が、窒化ガリウム系化合物半導体である、請求項１ま
たは２に記載の半導体素子。 - 【請求項４】 前記第１半導体層が、複数の半導体層を
含む反射膜である、請求項１ないし３のいずれかに記載
の半導体素子。 - 【請求項５】 前記第１半導体層の層厚が、前記第２半
導体層の層厚の２０パーセント以上であることを特徴と
する、請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体素
子。 - 【請求項６】 少なくとも一層の半導体層を含む第１半
導体層を基板の一主面に形成する第１工程と、 少なくとも一導電型の半導体層および他の導電型の半導
体層を含み前記第１半導体層と熱膨張係数が略等しい第
２半導体層を前記基板の他主面上に形成する第２工程
と、 前記基板を分離することによって半導体素子ごとに分離
する第３工程とを含む、半導体素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記基板の厚さが３００μｍ以下であ
る、請求項６に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記第１半導体層および前記第２半導体
層が、窒化ガリウム系化合物半導体である、請求項６ま
たは７に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記第１半導体層が、複数の半導体層か
らなる反射膜である、請求項６ないし８のいずれかに記
載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項１０】 前記第１半導体層の層厚が、前記第２
半導体層の層厚の２０パーセント以上であることを特徴
とする、請求項６ないし９のいずれかに記載の半導体素
子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15230098A JPH11330553A (ja) | 1998-05-15 | 1998-05-15 | 半導体素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15230098A JPH11330553A (ja) | 1998-05-15 | 1998-05-15 | 半導体素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11330553A true JPH11330553A (ja) | 1999-11-30 |
Family
ID=15537518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15230098A Pending JPH11330553A (ja) | 1998-05-15 | 1998-05-15 | 半導体素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11330553A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003527745A (ja) * | 1999-12-02 | 2003-09-16 | クリー・ライティング・カンパニー | 分極誘導電荷を低減させた高効率光エミッタ |
| JP2005340747A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-12-08 | Hitachi Cable Ltd | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体基板及びその製造方法、ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体デバイス、ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体基板のロット |
| JP2013175674A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Nano Material Kenkyusho:Kk | 半導体デバイス |
| JP2018121028A (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 日機装株式会社 | 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法 |
-
1998
- 1998-05-15 JP JP15230098A patent/JPH11330553A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003527745A (ja) * | 1999-12-02 | 2003-09-16 | クリー・ライティング・カンパニー | 分極誘導電荷を低減させた高効率光エミッタ |
| JP2005340747A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-12-08 | Hitachi Cable Ltd | Ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体基板及びその製造方法、ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体デバイス、ｉｉｉ−ｖ族窒化物系半導体基板のロット |
| JP2013175674A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Nano Material Kenkyusho:Kk | 半導体デバイス |
| JP2018121028A (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 日機装株式会社 | 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041022 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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