JPS59114884A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS59114884A
JPS59114884A JP22451882A JP22451882A JPS59114884A JP S59114884 A JPS59114884 A JP S59114884A JP 22451882 A JP22451882 A JP 22451882A JP 22451882 A JP22451882 A JP 22451882A JP S59114884 A JPS59114884 A JP S59114884A
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semiconductor
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heat sink
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Kazuo Nanbu
和夫 南部
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (a)  発明の技術分野 本発明は半導体装置の製造方法、特に動作領域に近接す
る低熱抵抗の放熱バスを制御性良く形成する製造方法に
関する0 (b)  従来技術と問題点 半導体レーザ、半導体発光ダイオード等の半導体発光装
置は、光7アイパ通信、その他の産業、民生分野におけ
る光を情報伝送の媒体とするシステムの基本的な構成要
素の一つとして、各使用目的に対応して最適化高信頼化
が進められている。
現在これらの分野に用いられている半導体発光装置の多
くはダブルへテロ接合構造、すなわち活性層と呼ばれる
厚さ例えば0.1乃至0.2〔μm〕程度で禁制帯幅の
最も狭い層を、クラッド層と呼ばれる厚さ例えば1乃至
2〔μm〕程度で活性層よシ禁制帯幅の広いp型及びn
型の二層で挾む構造を備えて、半導体レーザでは通常1
 (KA/d )或いはそれ以上の高密度の電流を活性
層のストライプ領域に注入することによってレーザ発振
を発生させている。
この様に電流密度が高いために活性層のストライプ領域
及びその近傍における発熱は極めて大きく、充分な放熱
を行なうことが必要不可欠となる。
この放熱のために従来の半導体発光装置においては、活
性層を含むエピタキシャル成長層側を例えば金−錫(A
u−8n)等の融材を用いて高熱伝導率のヒートシンク
を介してステムに接続するジャンクションダウン接続が
多く行なわれている。しかしながらこのジャンクション
ダウン接続を行った場合には、発光素子の接合部はその
融着面から例えば2乃至3〔μm〕程度の距離に位置す
ることと方って、接着に用いた融材の付着、盛9上が9
等によってレーザ発振光が遮蔽されるなどの障害を生じ
易く、作業能率或いは歩留の低下の要因となっている。
更に半導体発光素子とトランジスタ素子等を同一半導体
基板上に設けて光半導体集積回路装置を形成する場合例
は、電極、配線等が複雑、微細化されて前記のジャンク
ションダウン接続は極めて困難となる。
発光素子の基板側をヒートシンクに接続すればこれらの
障害を排除できることは明らかであるが、基板の厚さが
100〔μm〕よシ若干薄い程度がエピタキシャル成長
層等に欠陥を導入しない限度であって、前記の放熱の点
から基板側をヒートシンクに接続する構造によっては連
続発振を安定してかつ長寿命に得ることは極めて困難で
ある。
またマイクロ波帯など高周波において大出力が得られる
トランジスタとして、ガリウム・砒素(GaAs )電
界効果トランジスタ(以下FETと略称する)が重要な
地位を占めているが、大出力FETにおいては放熱が極
めてM要となる。このために回路構成上接地電位とされ
る電極のパッド裏面において半導体基板を貫通する孔を
設けて、熱伝導路を兼ねる電気的接続を基板の裏面側で
形成することが既に行なわれている。
しかしながらFET内の熱の発生が主としてソース領域
で起こるのに対して回路構成上は他の電極を接地電位と
すること、或いは何れの電極も接地電位としない場合も
あって、放熱のための低熱抵抗のバスを電気的接続とは
独立して設けることが望ましい場合も多い。
更に半導体集積回路装置(以下ICと略称する)の集積
密度及び集積規模の増大に伴なって基板単位面積尚シの
発熱量が増加し、その冷却効果の向上が重要な問題とな
っている。
(c)  発明の目的 本発明は、半導体チップの動作領域とヒートシンクとの
間の熱抵抗を最も効果的にかつ制御性よく低減すること
が可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。
(d)  発明の構成 本発明の前記目的は、半導体基板上に複数の半導体Jf
iを積層形成する工程と、該半導体基板又は該半導体基
板及び前記半導体層中の一部の半導体層を化孝的に選択
除去して、前記複数の半導体層中の一つの半導体層の選
択された領域を表出せしめる工程と、該半導体層の表出
面全ヒートシンクに接続する工程とを含む製造方法によ
夕達成される0 (e)  発明の実施例 以下本発明を実施例により図面を参照して具体的に説明
する。
第1図(a)乃至(d)は波長1〔μm〕以上のインジ
ウム拳ガリウム・砒素−燐(InGaAsP)系レーザ
にかかる本発明の第1の実施例を示す断面図である。
第1図(a)参照 n型インジウム争燐(InP)基板1上に、n型I n
GaAsP層2、n型InP第1クラッド層3、In−
QaAsP活性層4、p型InP第2クラッド層5及び
nmInGaAsPコンタクト層6を順次エピタキシャ
ル成長する。n FJ InGaAsP層2は本発明の
特徴とするエツチング停止層であムその厚さは例えば0
.2〔μm〕乃至0.3〔μm〕程度とする。その他の
各エピタキシャル成長層は半導体レーザの従来技術によ
ってその仕様を選択する。
次いで前記n m I nGaAsPコンタクト層6上
に絶層膜上を選択的に形成し、更にストライプ状に例え
ば亜鉛(Zn )を拡散することによってp型ストライ
ブ領域8を形成した後にp側電極9を例えばチタン−白
金−金(Ti −Pt −Au )を用いて形成する。
第1図(b)参照 麿 n型InP基板工の裏面に研〃などを施して基板1の厚
さ’t ioo (μm〕程度以下とする。次いで研後
述するInP基板1のエツチング液に侵されない材料か
ら橙る保護膜10で被覆し、p型ストライプ領域8に対
向する位置及びその周囲の保護膜10を選択的に除去す
る。
次いでこの半導体基体をp側電極9側において、ガラス
板等の支持板11に耐酸性ワックス12で貼シ付ける。
しかる後、エツチング液として塩酸(HCl ) ”f
ir用いてInP基板l k n型InGaAsP層2
に達するまでエツチングする。このエツチング速度はI
nP基板1について約15〔μηL/am〕と大変速い
がn m InGaAsP N2はエツチングされず、
表出するInGaAs層2は鏡面を呈する。エツチング
処理は、塩酸(HCI >から気泡が出なくなることを
もって終了とする。
第1図(c)参照 前記化学エツチング処理のマスクとした保護膜10を除
去した後に、InP基板lのエツチング面を含む全裏面
及びInGaAsP層2の表出面を被覆する金属膜13
を、例えば余命ゲルマニウム(Au−Ge)/金(Au
)の蒸着等によって形成する。
次いで金属膜13上にスクライプラインの位置を覆う格
子状のフォトレジストパターン14を設けて金(Au 
)の選択的電気めっきを行なうことによって、n側電極
15を形成する。
第1図(d)参照 前記半導体基体を支持板11から剥離しフォトレジスト
パターン14を除去し、スクライビング及び仔開等を行
って半導体レーザチップが形成される。
この半導体レーザチップは、従来多く行なわれているジ
ャンクションダウン接続ではなく、n側電極15がヒー
トシンク16に接続される。
前記第1の実施例はInGaAsP / InP系半導
体層をInP基板に格子整合して設けた波長帯域1〔μ
m〕以上のレーザであるが、GaAs基板に格子整合す
るInGaAsP / InGaP系半尋体に半導体可
視光帯域のレーザを形成することができる。この構造の
レーザにおいては、GaAs基板に接してIn−GaP
層を形成し、InGaP層に対するGaAs基板の選択
的エツチングを、アンモニア水(NH40H)と過酸化
水素水(HtOt)との混合液によって行なうことによ
って、前記実施例と同様に本発明を実施することができ
る。
次にガリウム参砒素(GaAs )基板上に形成された
FETを素子とするICにかかる本発明の第2の実施例
を、第2図(a)乃至(c)に示す断面図を参照して説
明する。
第2図(a)参照 半絶縁性GaAs基板21上に、ノンドープのアルミニ
ウム・ガリウム・砒素(AlGaAs ) 7122を
厚さ例えば0.2〔μm〕乃至0.3(即り程度に、次
にノンドープのGaAs層23を厚さ例えば0.4〔μ
m〕乃至0.5〔μm〕程度に順次エピタキシャル成長
する。
次いで、G a A s層23にn型動作層24、高融
点金属シリサイドよシなるゲート電極25、ゲート電極
25に整合するn+型領領域26畝型領域26にオーミ
ック接触するソース・ドレイン電極27及び配線等を従
来技術によって順次形成する。
護膜28で被覆し、先に形成されたFET素子領域に対
向する位置の保護膜28を選択的に除去する。次いでこ
の半導体基体をGaAs層23側において支持板29に
耐酸性ワックス30で貼シ付ける0 しかる後、第1のエツチング液として硫酸(LSO4)
:過酸化水素水(H1102) ’水(N20)−1:
8:1程度の混合溶液を用いて、GaAs基板21f 
A7GaAs層22から例えば10乃至20〔μm〕程
度残すまでエツチングする。このエツチング速度は約8
〔μm/1lIX)である。次に第2のエツチング液と
してアンモニア水(NH40H) :過酸化水素水(H
z02)=1 : 30程度の混合液を用いて、Al−
GaAs層22に達するまで残されたGaAs基板21
をエツチングする。このエツチング速度はGaAs基板
21について約3〔μfn/閂〕であるが、hll−G
aAs層22はエツチングされず、表出するAA−Ga
As層22は薄い酸化膜(AA’tOs)が形成され鏡
面を呈する。
第2図(e)参照 この酸化膜及び保護膜28t−弗酸(■゛)で除去を金
(Au)の蒸着などによって設けて、前記例と同様に金
(Au)の選択的電気めっきを行なってヒートシンク接
続層32を形成する。
更に第3図は比較的に寸法の大きいGaAsFETに本
発明が適用された第3の実施例を示す断面図であシ、4
1は半絶縁性GaAs基板、42はノンドーグのAlG
aAs層、43はnff1GaAs動作層、44はゲー
ト電極、45はソース電極、46はドレイン電極、47
Ii金属膜、48はヒートシンク接続層であって、発熱
が多いソ・−ス領域に本発明を適用している。なお本紀
3の実施例の製造方法は前記m2の実施例と同様である
以上説明した実施例においてはエツチング停止層は半導
体素子の動作には直接関与していないが、半導体素子の
動作に直接関与する層でエツチング停止効果を得ること
も可能である。例えばGaAa基板上に形成されるAA
iGaAsAAGaAs系レーザが活性層よりA1組成
比の大きいAAGaAsによって形成される場合などが
該当する。この様な場合などにおいて、化学エツチング
における選択性を基板とこれに接する第1のエピタキシ
ャル成長層との間に求めず、エピタキシャル成長層相互
の間に求めて基板及びバッファ層などの一部のエピタキ
シャル成長層全選択的に除去する製造方法も同様に可能
である。
(f)  発明の詳細 な説明した如く本発明によれば、基板裏面側からの穴あ
け加工を制御住良〈実施して、半導体素子の動作領域に
近接し、しかも電気的には離隔された低熱抵抗のバスを
再現性良く形成することが可能となって、温度上昇によ
る半導体装置の特性の変動が抑制され、信頼性の向上が
推進される0
【図面の簡単な説明】
第1図(a)乃至(d)は半導体レーザにかかる第1の
実施例を示す断面図、第2図(a)乃至(c)はICに
かかる第2の実施例を示す断面図、第3図はFETにか
かる第3の実施例を示す断面図である。 図において、1はInP基板、2はInGaAsP層、
3はInPクラッド層、4はInGaAsP活性層、5
はInPクラッド層、6はInGaAsPコンタクト層
、8はストライプ領域、9はp側電極、10は保護膜、
11は支持板、12はワックス、13は金属膜、15は
n側電極、21はGaAs基板、22はAAGaAs層
、23はGaAs Ni、 24は動作層、25はゲー
ト電極、26はn+型領領域27はノース・ドレイン電
極、28は保護膜、29は支持板、30はワックス、3
1は金属膜、32はヒートシンク接続層、41はGaA
 s基板、42はAIGaA、s層、43はGaAs動
作層、44はゲート電極、45はソース電極、46はド
レイン電極、47は金属膜、48はヒートシンク接続層
を示す。 第2 K 第3 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板上に複数の半導体層を積層形成する工程と、
    該半導体基板又は該半導体基板及び前記複数の半導体層
    中の一部の半導体層を化学的に選択除去して、前記複数
    の半導体層中の一つの半導体層の選択された領域を表出
    せしめる工程と、該半導体層の表出面をヒートシンクに
    接続する工程とを含んでなることを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
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