JP5423390B2 - Group III nitride compound semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents
Group III nitride compound semiconductor device and method for manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5423390B2 JP5423390B2 JP2009296505A JP2009296505A JP5423390B2 JP 5423390 B2 JP5423390 B2 JP 5423390B2 JP 2009296505 A JP2009296505 A JP 2009296505A JP 2009296505 A JP2009296505 A JP 2009296505A JP 5423390 B2 JP5423390 B2 JP 5423390B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- group iii
- compound semiconductor
- iii nitride
- epitaxial growth
- 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
Links
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
本発明は、成長基板上にIII族窒化物系化合物半導体層を形成した後、最上層を導電性の支持基板に接合して、成長基板を除去することにより製造される半導体素子における絶縁性保護膜の密着性を改善した半導体素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to insulating protection in a semiconductor device manufactured by forming a group III nitride compound semiconductor layer on a growth substrate and then bonding the uppermost layer to a conductive support substrate and removing the growth substrate. The present invention relates to a semiconductor element having improved film adhesion and a method for manufacturing the same.
従来、成長基板上にIII族窒化物系化合物半導体層をエピタキシャル成長させた後に、エピタキシャル成長層の最終成長層を、導電性の支持基板に接合して、成長基板を除去する製造方法が知られている。この成長基板には、サファイア基板などが用いれる。また、支持基板としては、銅などの金属、導電性のシリコン基板などが用いられている。成長基板をエピタキシャル成長層から除去させる方法としては、レーザリフトオフ法や、成長基板とエピタキシャル成長層との間にウエットエッチングが可能な犠牲層を設けて犠牲層をエッチングして成長基板を剥離させる方法や、成長基板自体をエッチングして除去する方法がある。 Conventionally, a manufacturing method is known in which after a group III nitride compound semiconductor layer is epitaxially grown on a growth substrate, the final growth layer of the epitaxial growth layer is bonded to a conductive support substrate and the growth substrate is removed. . A sapphire substrate or the like is used as the growth substrate. As the support substrate, a metal such as copper, a conductive silicon substrate, or the like is used. As a method of removing the growth substrate from the epitaxial growth layer, a laser lift-off method, a method of providing a sacrificial layer capable of wet etching between the growth substrate and the epitaxial growth layer, etching the sacrificial layer, and peeling the growth substrate, There is a method of removing the growth substrate itself by etching.
下記特許文献1、2、3に開示の技術は、上記の成長基板上に成長されたエピタキシャル成長層を支持基板に金属層で接合して、成長基板を除去する半導体素子の製造方法である。これらの製造方法においては、支持基板にエピタキシャル成長層を金属層で接合した後、成長基板を除去し、支持基板上のエピタキシャル成長層の最上層から素子分離のための溝が形成される。その溝が形成された後、エピタキシャル成長層の最上層の表面の周囲及び溝の側壁として露出したエピタキシャル成長層の側面を保護するために、絶縁性保護膜が形成される。
The technologies disclosed in the following
上記の特許文献1の技術では、支持基板を下に、エピタキシャル成長層を上にした状態で、エピタキシャル成長層の上面から、複数の金属の積層からなる金属層の最上層であるNi/Auなどから成るp型コンタクト金属が露出するまで、エッチングして、素子間分離溝が形成される。そして、その溝の側面に露出したエピタキシャル成長層の側面と溝の底面に露出したp型コンタクト金属の表面とに、絶縁性保護膜が形成される。また、特許文献2の技術では、エピタキシャル成長層と、その下のアルミニウムなどで形成されたコンタクト層(複数の金属層の積層の最上層)をエッチングして、その下の金又は銀などから成る金属反射層を露出して素子間分離溝を形成し、この金属反射層の上面とエピタキシャル成長層の側面とに、二酸化ケイ素などの絶縁性保護膜を形成している。また、特許文献3の技術では、エピタキシャル成長層と支持基板に該当する窒化チタンなどから成る金属支持層との間に存在するp−コンタクト層と、エピタキシャル成長層とをエッチングして素子間分離溝を形成し、露出した金属支持層の上面と、エピタキシャル成長層の側面とに絶縁性保護膜に該当する不活性層が形成されている。
In the technique of the above-mentioned
上記の何れの従来技術においても、絶縁性保護膜は、素子間分離溝の側壁を形成するエピタキシャル成長層の側面と、素子間分離溝の底面に露出した金属層とに接合されている。ところが、この金属層と、絶縁性保護膜との密着性が悪く、絶縁性保護膜が剥離し、半導体素子を適正に保護できないという問題があった。 In any of the above prior arts, the insulating protective film is bonded to the side surface of the epitaxial growth layer that forms the sidewall of the inter-element isolation trench and the metal layer exposed on the bottom surface of the inter-element isolation trench. However, there is a problem that the adhesion between the metal layer and the insulating protective film is poor, the insulating protective film peels off, and the semiconductor element cannot be properly protected.
本発明は上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、金属層によりエピタキシャル成長層を支持基板に接合して、成長基板を除去した半導体素子において、素子の表面及び周囲を保護する絶縁性保護膜の素子に対する密着性を改善することにより、素子の信頼性を向上させることである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which an epitaxial growth layer is bonded to a support substrate with a metal layer, and the growth substrate is removed. The reliability of the element is improved by improving the adhesion of the insulating protective film to be protected to the element.
本製造方法の発明は、結晶成長基板上に、III族窒化物系化合物半導体層から成るエピタキシャル成長層を結晶成長させ、エピタキシャル成長層の最終の成長層であるp型のIII族窒化物系化合物半導体層から成る最終成長層を金属層により支持基板に接合し、結晶成長基板を除去して、エピタキシャル成長層の初期の成長層であるn型のIII族窒化物系化合物半導体層から成る基底層を支持基板上のエピタキシャル成長層の最上層とした半導体素子の製造方法において、金属層の形成工程において、最終成長層の側から、窒素反応性を有する金属から成る第1層を形成し、第1層上に、塩素プラズマエッチングに対する耐性を有し、ウエットエッチング可能な金属から成る第2層を形成し、第2層上に、窒素反応性を有し、ウエットエッチングに対して耐性を有する金属から成る第3層を形成し、第3層上に、複数の金属の積層構造から成る第4層を形成し、半導体素子の基底層から第2層をエッチングストッパ層として、底面に、第2層の表面が露出するように塩素プラズマによりエッチングして、素子分離溝を形成し、素子分離溝の底面に露出した第2層をウェットエッチングにより除去して、第3層を素子分離溝の底面に露出させ、少なくとも素子分離溝に面するエピタキシャル成長層の側面と、素子分離溝の底面に位置する第3層の表面とを絶縁性保護膜により被覆し、第1層と第3層は、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、バナジウム(V)、ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、クロム(Cr)、又は、これらの金属のうちの2種以上の合金、から成る単層、又は、複層から成り、絶縁性保護膜は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタン、窒化チタンのうち少なくとも1つから成ることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法である。 According to the present invention, an epitaxial growth layer composed of a group III nitride compound semiconductor layer is grown on a crystal growth substrate, and a p-type group III nitride compound semiconductor layer which is the final growth layer of the epitaxial growth layer The final growth layer made of is bonded to the support substrate by the metal layer, the crystal growth substrate is removed, and the base layer made of the n-type group III nitride compound semiconductor layer, which is the initial growth layer of the epitaxial growth layer, is supported on the support substrate In the method for manufacturing a semiconductor device as the uppermost layer of the epitaxial growth layer, in the metal layer forming step, a first layer made of a metal having nitrogen reactivity is formed from the side of the final growth layer, and the first layer is formed on the first layer. Forming a second layer made of a metal having resistance to chlorine plasma etching and capable of being wet-etched, and having nitrogen reactivity on the second layer. Then, a third layer made of a metal having resistance is formed, a fourth layer made of a laminated structure of a plurality of metals is formed on the third layer, and the second layer from the base layer of the semiconductor element is used as an etching stopper layer. Etching with chlorine plasma so that the surface of the second layer is exposed on the bottom surface to form an element isolation groove, and removing the second layer exposed on the bottom surface of the element isolation groove by wet etching to form a third layer Is exposed to the bottom surface of the element isolation trench, and at least the side surface of the epitaxial growth layer facing the element isolation trench and the surface of the third layer located at the bottom surface of the element isolation trench are covered with an insulating protective film, The third layer is made of titanium (Ti), tantalum (Ta), vanadium (V), zirconium (Zr), tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb), chromium (Cr), or a metal thereof. No Single layer composed of two or more alloys, the, or consists multilayered, insulating protective film, III group, wherein silicon dioxide, silicon nitride, titanium oxide, that comprises at least one of titanium nitride This is a method for manufacturing a nitride-based compound semiconductor device.
また、素子の発明は、結晶成長基板上に、結晶成長したIII族窒化物系化合物半導体層から成るエピタキシャル成長層を有し、エピタキシャル成長層の最終の成長層であるp型のIII族窒化物系化合物半導体層から成る最終成長層が金属層により導電性の支持基板に接合され、結晶成長基板が除去されて、エピタキシャル成長層の初期の成長層であるn型のIII族窒化物系化合物半導体層から成る基底層が支持基板上のエピタキシャル成長層の最上層となる半導体素子において、金属層は、最終成長層の側から、窒素反応性を有する金属から成る第1層と、塩素プラズマエッチングに対する耐性を有し、ウエットエッチングが可能な金属から成る第2層と、窒素反応性を有し、ウエットエッチングに対して耐性を有する金属から成る第3層と、複数の金属の積層構造から成る第4層とを有し、半導体素子の基底層から第3層の表面に至る素子分離溝と、少なくとも素子分離溝に面するエピタキシャル成長層の側面と、素子分離溝の底面に位置する第3層の表面とを被覆する絶縁性保護膜とを有し、第1層と第3層は、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、バナジウム(V)、ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、クロム(Cr)、又は、これらの金属のうちの2種以上の合金、から成る単層、又は、複層から成り、絶縁性保護膜は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタン、窒化チタンのうち少なくとも1つから成ることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子である。 Further, the device invention has a p-type group III nitride compound which has an epitaxially grown layer composed of a group III nitride compound semiconductor layer crystallized on a crystal growth substrate and is the final grown layer of the epitaxially grown layer. A final growth layer made of a semiconductor layer is bonded to a conductive support substrate by a metal layer, and the crystal growth substrate is removed to form an n-type group III nitride compound semiconductor layer that is an initial growth layer of the epitaxial growth layer. In the semiconductor device in which the base layer is the uppermost layer of the epitaxial growth layer on the support substrate, the metal layer has a first layer made of a metal having nitrogen reactivity and a resistance to chlorine plasma etching from the side of the final growth layer. A second layer made of metal capable of wet etching, a third layer made of metal having nitrogen reactivity and resistance to wet etching, and a plurality of layers A device isolation groove extending from the base layer of the semiconductor element to the surface of the third layer, at least a side surface of the epitaxial growth layer facing the element isolation groove, and a bottom surface of the element isolation groove. An insulating protective film that covers the surface of the third layer positioned at the first layer, and the first layer and the third layer are made of titanium (Ti), tantalum (Ta), vanadium (V), zirconium (Zr), An insulating protective film consisting of a single layer or multiple layers of tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb), chromium (Cr), or an alloy of two or more of these metals. Is a group III nitride compound semiconductor device comprising at least one of silicon dioxide, silicon nitride, titanium oxide, and titanium nitride .
上記の方法発明及び素子発明の各構成要素に関する説明は、以下の通りである。結晶成長基板は、III族窒化物系化合物半導体層をエピタキシャル成長させる基板であり、サファイア基板、SiC、シリコン基板、その他、エピタキシャル成長が可能な、絶縁性基板や導電性基板を用いることができる。III族窒化物系化合物半導体層には、2元系のGaN、InN、AlN、3元系のInxGa1-xN(0<x<1)、AlxGa1-xN(0<x<1)、InxAl1-xN(0<x<1)、4元系のAlxInyGa1-x-yN(0<x<1,0<y<1,0<x+y<1)を用いることができる。また、これらのIII 族元素の一部が、他のIII 族元素に置換されていても良い。また、N元素の一部が他のV族元素に置換されていても良い。また、Siなどのn型ドーパント、Mgなどのp型ドーパントが添加されていても良い。成長方法は、有機金属ガス気相成長法(MOCVD)の他、ハライド気相成長法などを用いることができる。支持基板には、基板の裏面に電極を形成する場合には、導電性基板が用いられる。p層に対する電極とn層に対する電極とを同一面側に形成する場合には、絶縁性基板であっても良い。その場合には、放熱性や熱伝導率の高い基板が望ましい。したがって、支持基板には、導電性シリコン基板などの導電性半導体基板、銅、アルミニウムなどの金属基板、熱伝導率が高いAlNセラミック基板、人工ダイヤモンド基板などを用いることができる。 The description about each component of said method invention and element invention is as follows. The crystal growth substrate is a substrate on which a group III nitride compound semiconductor layer is epitaxially grown, and a sapphire substrate, SiC, silicon substrate, or other insulating substrate or conductive substrate capable of epitaxial growth can be used. The group III nitride compound semiconductor layer includes binary GaN, InN, AlN, ternary In x Ga 1-x N (0 <x <1), Al x Ga 1-x N (0 < x <1), In x Al 1-x N (0 <x <1), quaternary Al x In y Ga 1-xy N (0 <x <1, 0 <y <1, 0 <x + y < 1) can be used. Moreover, some of these Group III elements may be substituted with other Group III elements. Further, a part of the N element may be substituted with another group V element. Further, an n-type dopant such as Si or a p-type dopant such as Mg may be added. As a growth method, a halide vapor phase growth method or the like can be used in addition to a metal organic gas vapor phase growth method (MOCVD). As the support substrate, a conductive substrate is used when an electrode is formed on the back surface of the substrate. When the electrode for the p layer and the electrode for the n layer are formed on the same surface side, an insulating substrate may be used. In that case, a substrate with high heat dissipation and high thermal conductivity is desirable. Therefore, as the support substrate, a conductive semiconductor substrate such as a conductive silicon substrate, a metal substrate such as copper or aluminum, an AlN ceramic substrate having high thermal conductivity, an artificial diamond substrate, or the like can be used.
エピタキシャル成長層の最終成長層は、最後に成長させた半導体層であり、III族窒化物系化合物半導体層の場合には、通常は、p型活性化の関係上、p型層となる。ただし、p型層に限定されない。また、基底層は、素子を構成する各層のベースになる層である。成長基板にサファイア基板を用いた場合には、AlN、GaNなどの低温形成バッファ層が形成された後に、そのバッファ層の上に、アンドープのGaN層、SiドープのGaN層などを形成しているが、バッファ層を除く、エピタキシャル成長層のうちの最初に成長させる層を、基底層と定義している。III族窒化物系化合物半導体層の場合には、通常は、n型層である。しかし、n型層には限定されない。 The final growth layer of the epitaxial growth layer is a semiconductor layer grown last, and in the case of a group III nitride compound semiconductor layer, it is usually a p-type layer due to p-type activation. However, it is not limited to the p-type layer. The base layer is a layer that serves as a base for each layer constituting the element. When a sapphire substrate is used as a growth substrate, an undoped GaN layer, a Si-doped GaN layer, etc. are formed on the buffer layer after a low-temperature formation buffer layer such as AlN or GaN is formed. However, a layer to be grown first among the epitaxial growth layers excluding the buffer layer is defined as a base layer. In the case of a group III nitride compound semiconductor layer, it is usually an n-type layer. However, it is not limited to the n-type layer.
金属層は、エピタキシャル成長層と支持基板とを接合させる複数の金属の積層から成る層である。金属層には、はんだなどの低融点合金層を含む。また、金属層には、エピタキシャル成長層の最終成長層に対するコンタクト電極、反射電極、これらの電極のエピタキシャル成長層に対する密着性を向上させる金属層、エレクトロマイグレーションを抑制する金属層、はんだなどの低融点金属のエピタキシャル成長層への拡散を防止するためのバリア金属層などが含まれる。 The metal layer is a layer formed of a stack of a plurality of metals that joins the epitaxial growth layer and the support substrate. The metal layer includes a low melting point alloy layer such as solder. In addition, the metal layer includes a contact electrode, a reflective electrode for the final growth layer of the epitaxial growth layer, a metal layer for improving the adhesion of these electrodes to the epitaxial growth layer, a metal layer for suppressing electromigration, and a low melting point metal such as solder. A barrier metal layer for preventing diffusion to the epitaxial growth layer is included.
本発明は、エピタキシャル成長層の最終成長層の側から窒素反応性を有する金属から成る第1層、塩素プラズマエッチングに対する耐性を有する金属から成る第2層、窒素反応性を有する金属から成る第3層を設けたことが特徴である。窒素反応性を有する金属には、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、バナジウム(V)、ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、クロム(Cr)、又は、これらの金属のうちの2種以上の合金を用いることができる。これらの金属は、ウエットエッチングに対して耐性を有する金属でもある。塩素プラズマエッチングに対して耐性を有する金属には、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、又は、これらの金属の合金を用いることができる。これらの金属は、ウエットエッチングが可能な金属でもある。第1層と第3層とは、同一金属で構成しても良いし、異なる金属としても良い。第1層と第3層にTiを用い、第2層にNiを用いることが最も望ましい。第4層は、Au、Pt、はんだなどの低融点金属など、第1層、第2層、第3層、以外の第3層と支持基板との間に存在する金属層として定義される。 The present invention includes a first layer made of a metal having nitrogen reactivity from the side of the final growth layer of the epitaxial growth layer, a second layer made of metal having resistance to chlorine plasma etching, and a third layer made of metal having nitrogen reactivity. It is the feature that provided. Examples of the metal having nitrogen reactivity include titanium (Ti), tantalum (Ta), vanadium (V), zirconium (Zr), tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb), chromium (Cr), or Two or more kinds of these metals can be used. These metals are also metals that are resistant to wet etching. Nickel (Ni), platinum (Pt), or an alloy of these metals can be used as the metal resistant to chlorine plasma etching. These metals are also metals that can be wet etched. The first layer and the third layer may be made of the same metal or different metals. Most preferably, Ti is used for the first and third layers, and Ni is used for the second layer. The fourth layer is defined as a metal layer that exists between a supporting layer and a third layer other than the first layer, the second layer, and the third layer, such as a low melting point metal such as Au, Pt, or solder.
素子分離溝は、各素子に分離するためにエピタキシャル成長層に形成される溝であり、さらに、この溝の幅の中において、支持基板が各素子毎に分離されて、素子片が形成される。素子の発明においては、各素子毎に分離されるので、素子分離溝の片側の側面と底面の半分が残される。したがって、素子の発明における素子分離溝は、製造段階で形成された素子分離溝の1/2の領域を、素子分離溝として定義する。即ち、素子周囲のエピタキシャル成長層が除去された部分を素子分離溝としている。絶縁性保護膜には、SiO2 、窒化ケイ素、酸化チタン、窒化チタンなど、任意の絶縁性セラミック、誘電体を用いることができる。 The element isolation groove is a groove formed in the epitaxial growth layer for isolation into each element. Further, within the width of the groove, the support substrate is separated for each element to form an element piece. In the element invention, since each element is separated, half of the side surface and the bottom surface of one side of the element isolation groove is left. Therefore, in the element isolation groove in the element invention, a half of the element isolation groove formed in the manufacturing stage is defined as the element isolation groove. That is, the portion where the epitaxial growth layer around the device is removed is used as the device isolation trench. As the insulating protective film, any insulating ceramic and dielectric such as SiO 2 , silicon nitride, titanium oxide, and titanium nitride can be used.
また、第1層と第2層との総合の厚さは、絶縁性保護膜の厚さよりも薄くすることが望ましい。この条件を満たす場合には、絶縁性保護膜を形成する場合に、素子分離溝の側面と底面との交線の部分で、分離されることがなく、底面から側面に連続して、一様な厚さで、絶縁性保護膜を形成することができる。第1層、第2層ともに、1000Å以下、50Å以上が望ましい。第1層の厚さが、1000Åを越えると、塩素プラズマによりエッチングを行う時に、第1層のエピタキシャル成長層の最終成長層の下方に位置する部分が面に平行な横方向に深くエッチング(サイドエッチング)されるので望ましくない。また、第1層が、50Åより薄いと、エピタキシャル成長層の最終成長層に対する密着性が低下し、支持基板とエピタキシャル成長層との接着性が低下する。また、銀などで構成されたコンタクト電極や反射電極などを覆って第1層が形成されている場合には、コンタクト電極や反射電極の密着性が低下すると共に、銀などのマイグレーションの防止効果が低下するので望ましくない。また、第2層の厚さは、1000Å以下、100Å以上が望ましい。第2層の厚さが、1000Åを越えると、第2層の成膜時間と、ウエットエッチングにより第2層を除去する時間が増大するので望ましくない。また、第2層が、100Åより薄いと、エピタキシャル成長層を塩素プラズマによりエッチングして素子分離溝を形成する場合に、エッチングストッパ層としての機能が十分でなくなるため望ましくない。第3層の厚さは、300Å以上、1μmÅ以下が望ましい。300Åより薄いと、絶縁性保護膜に対する密着性が低下し、また、ウエットエッチングに対する耐性が低下するので望ましくない。1μmより厚いと、成膜に時間が係るので望ましくない。 Further, it is desirable that the total thickness of the first layer and the second layer is thinner than the thickness of the insulating protective film. When this condition is satisfied, when an insulating protective film is formed, there is no separation at the intersection line between the side surface and the bottom surface of the element isolation trench, and it is uniform from the bottom surface to the side surface. An insulating protective film can be formed with a sufficient thickness. Both the first layer and the second layer are desirably 1000 mm or less and 50 mm or more. When the thickness of the first layer exceeds 1000 mm, when etching is performed by chlorine plasma, the portion located below the final growth layer of the first epitaxial growth layer is deeply etched in the lateral direction parallel to the surface (side etching). ) Is not desirable. On the other hand, if the first layer is thinner than 50 mm, the adhesion of the epitaxial growth layer to the final growth layer is lowered, and the adhesion between the support substrate and the epitaxial growth layer is lowered. In addition, when the first layer is formed so as to cover a contact electrode or a reflection electrode made of silver or the like, the adhesion of the contact electrode or the reflection electrode is lowered, and the effect of preventing migration of silver or the like is reduced. This is undesirable because it decreases. The thickness of the second layer is preferably 1000 mm or less and 100 mm or more. If the thickness of the second layer exceeds 1000 mm, the film formation time for the second layer and the time for removing the second layer by wet etching increase, which is not desirable. On the other hand, if the second layer is thinner than 100 mm, it is not desirable because the function as an etching stopper layer is insufficient when the epitaxial growth layer is etched with chlorine plasma to form the element isolation trench. The thickness of the third layer is desirably 300 mm or more and 1 μm mm or less. If the thickness is less than 300 mm, the adhesion to the insulating protective film is lowered and the resistance to wet etching is lowered, which is not desirable. If it is thicker than 1 μm, it takes time to form a film, which is not desirable.
本発明は、エピタキシャル成長層の最終成長層と支持基板との間に形成される金属層において、最終成長層に接合する第1層を、窒素反応性を有する金属で構成したので、III族窒化物系化合物半導体層に対する密着性が高く、素子の信頼性を向上させることができる。また、第2層を塩素プラズマエッチングに対する耐性を有する金属で構成したので、塩素プラズマエッチングによる素子分離溝を形成する場合に、エピタキシャル成長層と第1層とが除去されて、第2層の表面を露出させることができるので、加工精度が向上する。また、第2層は、ウエットエッチングが可能な層とし、第3層は、ウエットエッチングに対して耐性を有する層としているので、素子分離溝の底において、第3層の表面を正確に露出させることができる。この結果、絶縁性保護膜を、エピタキシャル成長層の最上層の表面の少なくとも周囲と、エピタキシャル成長層の側面と、第3層の上面に、被覆させることができる。この時、第3層が窒素反応性を有する金属で構成されているので、絶縁性保護膜の第3層の金属に対する密着性を向上させることができ、素子の信頼性を向上させることができる。 In the present invention, in the metal layer formed between the final growth layer of the epitaxial growth layer and the support substrate, the first layer joined to the final growth layer is made of a metal having nitrogen reactivity. Adhesiveness to the system compound semiconductor layer is high, and the reliability of the element can be improved. In addition, since the second layer is made of a metal having resistance to chlorine plasma etching, when the element isolation groove is formed by chlorine plasma etching, the epitaxial growth layer and the first layer are removed, and the surface of the second layer is formed. Since it can be exposed, the processing accuracy is improved. Further, since the second layer is a wet-etchable layer and the third layer is a layer resistant to wet etching, the surface of the third layer is accurately exposed at the bottom of the element isolation groove. be able to. As a result, the insulating protective film can be coated on at least the periphery of the surface of the uppermost layer of the epitaxial growth layer, the side surface of the epitaxial growth layer, and the upper surface of the third layer. At this time, since the third layer is made of a metal having nitrogen reactivity, the adhesion of the insulating protective film to the metal of the third layer can be improved, and the reliability of the element can be improved. .
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples. The present invention is not limited to the following examples.
図1は、本発明の具体的な一実施例である製造方法により得られたIII族窒化物系化合物半導体素子(青色LED)1000の構成を示す断面図である。図1のIII族窒化物系化合物半導体素子(青色LED)1000は、p型シリコン基板である導電性の支持基板200の表面に、支持基板200に近い方から、複数の金属の積層から成る第2導電層222、低融点合金層であるはんだ層(ソルダ層)50、複数の金属の積層から成る第1導電層122、pコンタクト電極121、主としてp型のIII族窒化物系化合物半導体層の単層又は複層であるp型層12、発光層L、主としてn型のIII族窒化物系化合物半導体層の単層又は複層であるn型層11、nコンタクト電極130の積層構造を有する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a group III nitride compound semiconductor device (blue LED) 1000 obtained by a manufacturing method according to a specific embodiment of the present invention. A group III nitride compound semiconductor device (blue LED) 1000 in FIG. 1 is formed by stacking a plurality of metals on the surface of a
請求項のエピタキシャル成長層は、p型層12、発光層L、n型層11で構成され、請求項のエピタキシャル成長層と支持基板との間に存在する金属層は、第1導電層122、はんだ層(ソルダ層)50、第2導電層122及びpコンタクト電極121である。第1導電層122の構成が、本発明の特徴部分である。また、基底層は、n型層11のうち、成長時における最下層(バッファ層を除く)に該当し、最終成長層は、成長時におけるp型層12のうちの最上層に該当する。
The epitaxial growth layer of claim is composed of a p-
図1の配置は、エピタキシャル成長、pコンタクト電極121、第1導電層122、はんだ層(ソルダ層)50、第2導電層222の形成時の上下関係と、反対になっている。第1導電層122は、エピタキシャル成長層のp型層12のうちの最終成長層に接合するTiから成る厚さ300Åの第1層21と、第1層に接合するNiから成る厚さ500Åの第2層と、第2層に接合するTiから成る厚さ3500Åの第3層とで形成されている。そして、第3層にPtから成る厚さ3000ÅのPt層24が接合し、、そのPt層24に厚さ500ÅのAu層25が接合している。そして、Au層25が、はんだ層(ソルダ層)50を介して、第2導電層222に接合されて、エピタキシャル成長層10が支持基板200に導電性の金属層を介して接続されている。請求項の第4層は、本実施例では、Pt層24、Au層25、はんだ層(ソルダ層)50、第2導電層222で構成されている。
The arrangement of FIG. 1 is opposite to the vertical relationship when the epitaxial growth, the
エピタキシャル成長層10の外周側面10aは、素子分離溝41の側壁を構成しており、素子分離溝41の底面41aは、Tiから成る第3層23で構成されている。そして、素子分離溝41の底面41aと、エピタキシャル成長層10の外周側面10aと、n型層11の上面の外郭周辺部10bとは、SiO2 から成る厚さ3000Åの絶縁性保護膜40により被覆されている。絶縁性保護膜40は、Tiから成る第1層21とNiから成る第2層22の総合厚さ800Åに対して、4倍程度厚いことになる。したがって、素子分離溝41の側面に露出している第1層21と第2層22の側壁は、底面41a上に堆積した絶縁性保護膜40の側面により完全に被覆されることになる。この結果、素子分離溝41の底面41aとエピタキシャル成長層10の外周側面10aとの交線部分において、外周側面10aに堆積した絶縁性保護膜40と、底面41a上に堆積した絶縁性保護膜40とが分離されて、絶縁性保護膜40に隙間を生じ、エピタキシャル成長層10、第1層21、第2層22が露出することが防止される。
The outer
エピタキシャル成長層10の水平断面積は、p型層12の支持基板側200側からn型層11のnコンタクト電極130側に向って徐々に減少する。このため、絶縁性保護膜40で覆われたエピタキシャル成長層の外周側面10aは、nコンタクト電極130の形成された上側から、支持基板側200側である下側に向って広がるような、傾き(順テーパ)を形成している。尚、n型層11には、光取り出し効率を向上させるために、微細な凹凸を有する表面11sが形成されている。また、支持基板200の裏面には、複数の金属の積層から成る第3導電層232、はんだ層(ソルダ層)235が形成されている。
The horizontal sectional area of the
本実施例においては、各層は次のように構成されている。
複数の金属の積層から成る第2導電層222は、支持基板200側から、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、金(Au)の順に積層されたものである。複数の金属の積層から成る第3導電層232は、支持基板200側から、白金(Pt)、チタン(Ti)、金(Au)の順に積層されたものである。はんだ層(ソルダ層)50と235は、いずれも金とスズとの合金(Au−Sn)から成るはんだで形成されている。pコンタクト電極121は、銀(Ag)合金で形成されている。複数の金属の積層から成る第1導電層122は、p型層12及びpコンタクト電極121に近い側から、第1層21であるチタン(Ti)、第2層22であるニッケル(Ni)、第3層23であるチタン(Ti)、第4層の一部である白金(Pt)、金(Au)の順に積層されたものである。
In this embodiment, each layer is configured as follows.
The second
上記第1導電層122、第2導電層222、第3導電層232において、ニッケル(Ni)層は、はんだ層(ソルダ層)50又は235中のスズ(Sn)が適度にニッケル(Ni)層に拡散し、はんだ層(ソルダ層)50と強固に接着させる層である。また、チタン(Ti)層は、導電層の接合面に対する密着性を向上させると共に、スズ(Sn)の拡散を防止するものである。また、Niから成る第2層22は、素子分離溝41を塩素プラズマでエッチングする時のエッチングストッパの働きもする。また、Tiから成る第3層23は、第2層22のNiをウエットエッチングする場合に、エッチングストッパの働きもする。nコンタクト電極130は、タングステン(W)とチタン(Ti)と金(Au)の積層構造から成る。絶縁性保護膜40は二酸化ケイ素(SiO2 )から成る。
In the first
図1のIII族窒化物系化合物半導体素子(青色LED)1000は、次のようにして製造された。この際の工程図(断面図)を図2.A乃至図2.Pで示す。 The group III nitride compound semiconductor device (blue LED) 1000 of FIG. 1 was manufactured as follows. The process drawing (cross-sectional view) at this time is shown in FIG. A to FIG. Indicated by P.
エピタキシャル成長層10の形成は、MOCVD法を用いた。厚さ500μmのサファイアから成る結晶成長基板であるエピタキシャル成長基板100にAlNから成る低温バッファ層を形成し、そのバッファ層の上に、複数の層から成るn型層11及び複数の層から成るp型層12を順にエピタキシャル成長させて、エピタキシャル成長層10とした(図2.A)。発光層LはMQW構造で形成したが、図2.Aでは単に太破線で示されている。
The
次に、レーザリフトオフ時の空気孔となる、第1の溝tr−1をダイサーにより形成した。第1の溝tr−1は、p型層12及びn型層11の合計膜厚約4μmと、エピタキシャル成長基板100の深さ10μm程度を除去することにより形成された。第1の溝tr−1の幅は約20μmとした(図2.B)。次に、スパッタ装置により、Ag合金層を全面に形成し、レジストマスクを形成してAg合金層の不要部分を除去して、発光領域に当たる部分にAg合金層を形成した。次に、レジストマスクを除去し、その後、550℃で3分間、加熱して、Ag合金とp型層12の最終成長層とをアロイ化して、Ag合金から成るpコンタクト電極121を形成した(図2.C)。
Next, the 1st groove | channel tr-1 used as the air hole at the time of laser lift-off was formed with the dicer. The first trench tr-1 was formed by removing the total thickness of the p-
次に、スパッタ装置により、全面に、Tiを厚さ300Åに成膜し、Niを厚さ500Åに成膜し、Tiを厚さ3500Åに成膜して、図1に示す第1層21、第2層22、第3層23を形成した。続いて、Ptを厚さ3000Åに成膜し図1に示すPt層24を形成し、次に、Auを厚さ500Åに成膜して図1に示すAu層25を形成した。図2.D〜図2.Pにおいては、この5層を合わせて第1導電層122で示している。これらの層は、スパッタ装置により形成したが、蒸着装置で形成しても良い。次に、第1導電層122のAu層25の上に、電子ビーム蒸着装置により、はんだ層125として、厚さ1.5μmのAuSn層(Auが80wt%、Snが20wt%)と厚さ0.2μmのAuSn層(Auが10wt%、Snが90wt%)と、厚さ100ÅのAu層を全面に形成した。Au層は、スズ(Sn)の酸化を防止するための薄膜である(図2.D)。
Next, a sputtering apparatus is used to form a Ti film with a thickness of 300 mm, a Ni film with a thickness of 500 mm, and a Ti film with a thickness of 3500 mm. The
次に、厚さ500μmのp型の導電性シリコンから成る支持基板200の上に、スパッタ装置により、厚さ2000ÅにTi、厚さ500ÅにPtを成膜させた。次に、600℃、1分間、熱処理して、Tiと支持基板200のSiとをアロイ化した。このように処理された支持基板200の上に、スパッタ装置により、さらに、3000Åの厚さにTiと、3000Åの厚さにPtと、厚さ500Åの厚さにAuを全面に成膜した。このようにして、Ti、Pt、Ti、Pt、Auの各層から成る第2導電層222を形成した。次に、第2導電層222の上に、電子ビーム蒸着装置により、はんだ層225として、厚さ1.5μmのAuSn層(Auが80wt%、Snが20wt%)と厚さ0.2μmのAuSn層(Auが10wt%、Snが90wt%)と、厚さ100ÅのAu層を全面に形成した(図2.E)。Au層は、スズ(Sn)の酸化を防止するための薄膜である。
Next, a Ti film having a thickness of 2000 mm and a Pt film having a thickness of 500 mm were formed on the
次に、上記エピタキシャル成長層10を有するエピタキシャル成長基板100と支持基板200を、はんだ層(ソルダ層)125及び225を向かい合わせて接合する。はんだ層(ソルダ層)125及び225は、低融点合金層である。加熱温度は320℃、圧力は196kPa(約2気圧、2kgf/cm2)とした(図2.E)。この時、はんだ層(ソルダ層)125とはんだ層(ソルダ層)225との接合において、それぞれのAuSn層の間には、Au薄膜が2層、存在することになるが、そのAuは、AuSn層に吸収され、1つのAuSn層となる。図2.F−2.Pにおいては、はんだ層(ソルダ層)125及び225が接合して、一体化された層を、単一のはんだ層(ソルダ層)50として示されている。
Next, the
次に、レーザリフトオフを行う。n型層11とエピタキシャル成長基板100との界面11sf付近にレーザ照射して、n型層11の薄膜状部分を分解する。この際、レーザ照射領域(ショットエリア)としては、500μmピッチに形成される正方形状のチップを16個含む、1辺2mmの正方形領域とした。図2.Fにおいて、n型層11とエピタキシャル成長基板100との界面11sf付近の薄膜状部分を全て分解し、エピタキシャル成長層10からエピタキシャル成長基板100を剥離させた(図2.G)。この剥離工程において、n型層11の分解により窒素ガスが発生しても、第1の溝tr−1はウエハ外部に連通しているので、窒素ガスは直ちに第1の溝tr−1を通じてウエハ外部に排出される。このため、レーザ照射によって、エピタキシャル成長層10、エピタキシャル成長基板100、支持基板200及びそれらの間に形成された導電性の各層には小さな負荷しかかからない。したがって、これらの導電性の各層には、剥離や亀裂は全く生じなかったことが最終的に確かめられた。
Next, laser lift-off is performed. Laser irradiation is performed near the
次に、マスクを用いて、塩素プラズマによるドライエッチングにより、素子分離溝41を形成した。素子分離溝41は、第1の溝tr−1を含みその幅よりも広い幅を有して、エピタキシャル成長層10のチップ外周部に形成される(図2.H)。この時使用されるエッチングマスクは、CVDにより成膜されたSiO2膜を所定形状にしたものが用いられた。塩素プラズマによるエッチングにおいて、素子分離溝41の底面41aに位置するTiから成る第1層21は完全にエッチングされた。しかし、Niから成る第2層22はエッチングされないか、エピタキシャル成長層10やTiから成る第1層のエッチング速度に比べて、エッチング速度が極めて遅い。したがって、Niから成る第2層22は、素子分離溝41を塩素プラズマによるエッチングにより形成する場合のエッチングストッパ層として機能する。次に、SiO2マスクを除去した後に、膜硝酸によるウエットエッチングにより、Niから成る第2層22をエッチングして、Tiから成る第3層23を露出させた。Tiは硝酸によってはエッチングされないか、Niに比べてエッチング速度が極めて遅い。したがって、Niから成る第2層22をエッチングで除去するに当たり、Tiから成る第3層23は硝酸によるウエットエッチングのエッチングストッパ層として機能する。
Next,
次に、絶縁性保護膜40を形成するため、スパッタ装置によりSiO2を全面に厚さ3000Åに形成した(図2.I)。この際、SiO2 から成る絶縁性保護膜40は、第1の溝tr−1のはんだ層(ソルダ層)50側の底部にも堆積する。次に、絶縁性保護膜40のうち、素子分離溝41の底面41aと、エピタキシャル成長層10の外周側面10aと、n型層11の上面の外郭周辺部10b上の絶縁性保護膜40を残して、他の部分をエッチングして除去した。これにより、n型層11の発光領域に該当する面11fを露出させた(図2.J)。n型層11の面11fはN極性面、即ち、(000−1)面、−c面であり、エッチングされやすい。そこで、n型層11表面を、TMAH溶液に浸漬した状態で60℃で放置して、微細な凹凸面11sを形成した(図2.K)。
Next, in order to form the insulating
次に、スパッタ装置によりSiO2 を全面に厚さ2000Åに形成して、第2絶縁性保護膜42を形成した(図2.L)。次に、n型層11の上面の第2絶縁性保護膜42に、電極130を形成する領域に、エッチングにより窓を開けた。次に、n型層11の微細な凹凸面11sにおいて、第2絶縁性保護膜42の窓の部分に、シリコンを含む化合物ガスのプラズマ処理して擬似的なシリコンヘビードープ層を形成した。こののち、フッ素イオンを有する薬剤による処理を行わなかった。プラズマ条件は次の通りとした。導入ガスはSiCl4を用い、30sccmの流量で導入した。プロセス内部の圧力は3Paとした。プロセス内部の電界は、アンテナ電力を300Wの13.56MHzの高周波とした。これとは別にp型シリコンから成る支持基板200に高周波300Wのバイアス電力を供給した。処理時間は60秒とした。この処理は、n型層11とn電極130との間の接触抵抗を低減させるための処理である。n型層11の面11fはN極性面のために、オーミック接触が得られ難い。また、n型層11とn電極130とのアロイ化は、はんだ層(ソルダ層)50を有した状態で行われるため、このはんだ層50の融点よりも低い温度、例えば、400℃以下の温度でアロイする必要がある。この処理はn型層11の面11fの電子濃度を向上させることにより、100℃以上、350℃以下の低温でアロイ化しても、低接触抵抗、オーミック接触に優れたn電極130を形成できるようにするためである。
Next, SiO 2 was formed on the entire surface with a thickness of 2000 mm by a sputtering apparatus to form a second insulating protective film 42 (FIG. 2.L). Next, a window was opened by etching in the region where the
次に、この窓以外の部分にレジストマスクを形成して、タングステン(W)を1000Åの厚さ、チタン(Ti)を500Åの厚さ、金(Au)を3μmの厚さに堆積して、レジストマスクをリフトオフすることで、n電極130を形成した(図2.M)。こののち、300℃で1分間アニーリングして、n型層11とタングステン(W)とをアロイ化した。
Next, a resist mask is formed in a portion other than the window, and tungsten (W) is deposited to a thickness of 1000 mm, titanium (Ti) to a thickness of 500 mm, and gold (Au) to a thickness of 3 μm. The n-
次に、シリコンから成る支持基板200の裏面を研磨して、厚さ130μmまで薄肉化した(図2.N)。次に、スパッタ装置により、シリコンから成る支持基板200の研磨した面にPtを750Åの厚さ、Tiを3000Åの厚さ、Ptを3000Åの厚さ、Auを500Åの厚さに成膜して、Pt層、Ti層、Pt層、Au層から成る第3導電層232を形成した。次に、電子ビーム蒸着装置により、はんだ層235として、厚さ1.5μmのAuSn層(Auが80wt%、Snが20wt%)と厚さ0.2μmのAuSn層(Auが10wt%、Snが90wt%)と、厚さ100ÅのAu層を全面に形成した(図2.O)。Au層は、スズ(Sn)の酸化を防止するための薄膜である。はんだ層(ソルダ層)235は、形成しなくても良い。次に、レーザを用いて支持基板200を切断した(図2.P)。図2.PでCで示した2本の破線の内側がレーザで分解及び溶融されて各素子が分離された。こうして図1のIII族窒化物系化合物半導体素子(青色LED)1000を得た。
Next, the back surface of the
なお、上記III族窒化物系化合物半導体素子(青色LED)1000において、図1におけるn型層11の最上層、即ち、基底層は、n型GaNから成るコンタクト層で構成し、p型層12の図1の配置での最下層にある最終成長層は、p型GaNから成るコンタクト層で構成している。これらの層は、InGaN、AlGaNなどのコンタクト層であっても良い。このこのようにして製造されたIII族窒化物系化合物半導体素子(青色LED)1000では、エピタキシャル成長層10の側面10a、n型層11の上面、Tiから成る第3層23にSiO2 から成る絶縁性保護膜40が接合している。この結果、SiO2 とTiとは接合強度が強いので、絶縁保護膜40の剥離が防止でき、水分、汚染原子などが、エピタキシャル成長層10に外部から侵入することが防止され、素子の信頼性が向上する。
In the group III nitride compound semiconductor device (blue LED) 1000, the uppermost layer of the n-
上記の実施例において、第1層21は、Tiで構成したが、Tiの他、窒素反応性を有する金属を用いることができる。たとえば、第1層21には、Ti、Ta、V、Zr、W、Mo、Nb、Cr、又は、これらの金属のうちの2種以上の合金を用いることができる。また、第2層22には、Niを用いたが、Niの他、塩素プラズマエッチングによる耐性があり、ウエットエッチングが可能な金属を用いることができる。たとえば、第2層22には、Ni、Pt、又は、これらの金属の合金を用いることができる。また、第3層23には、Tiを用いたが、Tiの他、窒素反応性を有し、第2層のウエットエッチングに対する耐性を有する金属を用いることができる。たとえば、第3層23には、Ti、Ta、V、Zr、W、Mo、Nb、Cr、又は、これらの金属のうちの2種以上の合金を用いることができる。
In the above embodiment, the
上記実施例において、絶縁性保護膜40、第2絶縁性保護膜42は、SiO2 で形成したが、SiNxで形成しても良い。また、絶縁性保護膜40をSiO2 として、第2絶縁性保護膜42をSiNxで形成しても良い。上記実施例において、第1層21の厚さは300Åとしたが、1000Å以下、50Å以上が望ましい。第2層22の厚さは500Åとしたが、1000Å以下、100Å以上が望ましい。第3層23の厚さは3500Åとしたが、300Å以上、1μm以下の厚さが望ましい。エピタキシャル成長基板100には、サファイア基板を用いたが、III族窒化物系化合物半導体を成長させる基板であれば、導電性基板、絶縁性基板など、任意の基板を用いることができる。また、支持基板200には、シリコンドープのn型シリコン基板を用いたが、銅などの金属、AlN、人工ダイヤモンドなどの熱伝導率の高いセラミックス、結晶を用いても良い。
In the above embodiment, the insulating
また、上記実施例では、n型層11の面11fに微細な凹凸面11sを形成するのに、TMAH溶液を用いたが、濃度1mol/L(1M)の水酸化カリウム水溶液(KOHaq)を用いて良い。また、n電極130には、タングステン(W)、チタン(Ti)、金(Au)をn型層11側から積層した金属層を用いたが、n型層11に接触する最初に積層する金属には、バナジウム(V)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、ニオブ(Nb)又は鉄(Fe)を用いて、次に、チタン(Ti)、金(Au)を積層させた金属層を用いても良い。
Moreover, in the said Example, although the TMAH solution was used to form the fine
本発明の方法及び構造は、発光素子などの電子素子の製法及び構造に用いることができ、素子の信頼性を向上するのに有効である。 The method and structure of the present invention can be used for the manufacturing method and structure of an electronic device such as a light emitting device, and is effective in improving the reliability of the device.
1000:III族窒化物系化合物半導体素子(青色LED)
100:サファイア基板(エピタキシャル成長基板)
11:n型層
11f:n型層11のN極性面
11s:微細な凹凸を有する面
L:発光層
12:p型層
21:第1層
22:第2層
23:第3層
121:pコンタクト電極
122:第1導電層
222:第2導電層
232:第3導電層
125、225、235、50:はんだ層(ソルダ層)
130:n電極
200:シリコン基板(支持基板)
40:絶縁性保護膜
41:素子分離溝
42:第2絶縁性保護膜
1000: Group III nitride compound semiconductor device (blue LED)
100: Sapphire substrate (epitaxial growth substrate)
11: n-type layer 11f: N-polar surface of n-
130: n-electrode 200: silicon substrate (support substrate)
40: Insulating protective film 41: Element isolation groove 42: Second insulating protective film
Claims (8)
前記金属層の形成工程において、
前記最終成長層の側から、窒素反応性を有する金属から成る第1層を形成し、
前記第1層上に、塩素プラズマエッチングに対する耐性を有し、ウエットエッチング可能な金属から成る第2層を形成し、
前記第2層上に、窒素反応性を有し、ウエットエッチングに対して耐性を有する金属から成る第3層を形成し、
前記第3層上に、複数の金属の積層構造から成る第4層を形成し、
前記半導体素子の前記基底層から前記第2層をエッチングストッパ層として、底面に、前記第2層の表面が露出するように塩素プラズマによりエッチングして、素子分離溝を形成し、
前記素子分離溝の底面に露出した前記第2層をウェットエッチングにより除去して、前記第3層を前記素子分離溝の底面に露出させ、
少なくとも前記素子分離溝に面する前記エピタキシャル成長層の側面と、前記素子分離溝の底面に位置する前記第3層の表面とを絶縁性保護膜により被覆し、
前記第1層と前記第3層は、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、バナジウム(V)、ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、クロム(Cr)、又は、これらの金属のうちの2種以上の合金、から成る単層、又は、複層から成り、
前記絶縁性保護膜は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタン、窒化チタンのうち少なくとも1つから成る
ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 An epitaxial growth layer made of a group III nitride compound semiconductor layer is crystal-grown on the crystal growth substrate, and the final growth layer made of a p-type group III nitride compound semiconductor layer, which is the final growth layer of the epitaxial growth layer, is made of metal. The substrate is bonded to the support substrate by the layer, the crystal growth substrate is removed, and a base layer made of an n-type group III nitride compound semiconductor layer, which is an initial growth layer of the epitaxial growth layer, is formed on the epitaxial growth layer on the support substrate. In the manufacturing method of the semiconductor element as the uppermost layer,
In the step of forming the metal layer,
Forming a first layer of a metal having nitrogen reactivity from the side of the final growth layer;
On the first layer, a second layer made of a metal having resistance to chlorine plasma etching and capable of being wet etched is formed.
Forming a third layer made of a metal having nitrogen reactivity and resistance to wet etching on the second layer;
Forming a fourth layer having a laminated structure of a plurality of metals on the third layer;
Etching with chlorine plasma so that the surface of the second layer is exposed on the bottom surface, using the second layer as an etching stopper layer from the base layer of the semiconductor element to form an element isolation groove,
Removing the second layer exposed on the bottom surface of the element isolation trench by wet etching to expose the third layer on the bottom surface of the element isolation trench;
Covering at least the side surface of the epitaxial growth layer facing the element isolation trench and the surface of the third layer located at the bottom surface of the element isolation trench with an insulating protective film,
The first layer and the third layer include titanium (Ti), tantalum (Ta), vanadium (V), zirconium (Zr), tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb), and chromium (Cr). Or a single layer composed of an alloy of two or more of these metals, or a multilayer .
The method of manufacturing a group III nitride compound semiconductor device, wherein the insulating protective film is made of at least one of silicon dioxide, silicon nitride, titanium oxide, and titanium nitride .
前記金属層は、前記最終成長層の側から、窒素反応性を有する金属から成る第1層と、塩素プラズマエッチングに対する耐性を有し、ウエットエッチングが可能な金属から成る第2層と、窒素反応性を有し、ウエットエッチングに対して耐性を有する金属から成る第3層と、複数の金属の積層構造から成る第4層とを有し、
前記半導体素子の前記基底層から前記第3層の表面に至る素子分離溝と、
少なくとも前記素子分離溝に面する前記エピタキシャル成長層の側面と、前記素子分離溝の底面に位置する前記第3層の表面とを被覆する絶縁性保護膜と
を有し、
前記第1層と前記第3層は、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、バナジウム(V)、ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、クロム(Cr)、又は、これらの金属のうちの2種以上の合金、から成る単層、又は、複層から成り、
前記絶縁性保護膜は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタン、窒化チタンのうち少なくとも1つから成る
ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。 A final growth layer comprising a p-type group III nitride compound semiconductor layer having an epitaxial growth layer composed of a crystal-grown group III nitride compound semiconductor layer on a crystal growth substrate and being a final growth layer of the epitaxial growth layer Is bonded to a conductive support substrate by a metal layer, the crystal growth substrate is removed, and a base layer made of an n-type group III nitride compound semiconductor layer, which is an initial growth layer of the epitaxial growth layer, is formed on the support substrate. In the semiconductor element that is the uppermost layer of the upper epitaxial growth layer,
The metal layer includes, from the side of the final growth layer, a first layer made of a metal having nitrogen reactivity, a second layer made of a metal having resistance to chlorine plasma etching and capable of wet etching, and a nitrogen reaction. And a third layer made of a metal having resistance to wet etching and a fourth layer made of a laminated structure of a plurality of metals,
An element isolation groove extending from the base layer of the semiconductor element to the surface of the third layer;
An insulating protective film that covers at least a side surface of the epitaxial growth layer facing the element isolation trench and a surface of the third layer located at the bottom surface of the element isolation trench;
The first layer and the third layer are made of titanium (Ti), tantalum (Ta), vanadium (V), zirconium (Zr), tungsten (W), molybdenum (Mo), niobium (Nb), chromium (Cr). Or a single layer composed of an alloy of two or more of these metals, or a multilayer .
The group III nitride compound semiconductor device, wherein the insulating protective film is made of at least one of silicon dioxide, silicon nitride, titanium oxide, and titanium nitride .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009296505A JP5423390B2 (en) | 2009-12-26 | 2009-12-26 | Group III nitride compound semiconductor device and method for manufacturing the same |
CN2010106150875A CN102142361A (en) | 2009-12-26 | 2010-12-22 | III-nitride compound semiconductor element and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009296505A JP5423390B2 (en) | 2009-12-26 | 2009-12-26 | Group III nitride compound semiconductor device and method for manufacturing the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011138839A JP2011138839A (en) | 2011-07-14 |
JP5423390B2 true JP5423390B2 (en) | 2014-02-19 |
Family
ID=44350005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009296505A Active JP5423390B2 (en) | 2009-12-26 | 2009-12-26 | Group III nitride compound semiconductor device and method for manufacturing the same |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5423390B2 (en) |
CN (1) | CN102142361A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101547414B1 (en) | 2011-08-02 | 2015-08-25 | 마누티우스 아이피, 인크. | Non-reactive barrier metal for bonding process |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104025319B (en) * | 2011-12-14 | 2016-12-14 | 首尔伟傲世有限公司 | Semiconductor device and the method manufacturing semiconductor device |
CN103999245A (en) | 2011-12-14 | 2014-08-20 | 首尔伟傲世有限公司 | Semiconductor device and method of fabricating the same |
JP5787739B2 (en) | 2011-12-16 | 2015-09-30 | 株式会社東芝 | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof |
JP6067982B2 (en) * | 2012-03-19 | 2017-01-25 | スタンレー電気株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
JP5891436B2 (en) * | 2012-06-21 | 2016-03-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Manufacturing method of vertical structure light emitting device |
JP2014157921A (en) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Stanley Electric Co Ltd | Semiconductor element and manufacturing method of the same |
DE102013109316A1 (en) | 2013-05-29 | 2014-12-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing a plurality of optoelectronic semiconductor chips and optoelectronic semiconductor chip |
JP2016082159A (en) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 旭化成株式会社 | Nitride semiconductor element |
JP2016167504A (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | 株式会社東芝 | Semiconductor light emitting element |
WO2020154674A1 (en) * | 2019-01-24 | 2020-07-30 | The Regents Of The University Of California | Method for processing of semiconductor films with reduced evaporation and degradation |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030189215A1 (en) * | 2002-04-09 | 2003-10-09 | Jong-Lam Lee | Method of fabricating vertical structure leds |
DE10245631B4 (en) * | 2002-09-30 | 2022-01-20 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | semiconductor device |
JP4325232B2 (en) * | 2003-03-18 | 2009-09-02 | 日亜化学工業株式会社 | Nitride semiconductor device |
EP1749308A4 (en) * | 2004-04-28 | 2011-12-28 | Verticle Inc | Vertical structure semiconductor devices |
KR100752007B1 (en) * | 2005-01-28 | 2007-08-28 | 도요다 고세이 가부시키가이샤 | Group ? nitride compound semiconductor light-emitting diode and method for manufacturing thereof |
TW200822788A (en) * | 2006-11-09 | 2008-05-16 | Univ Nat Central | Method of using laser in fabricating GaN device |
JP4901453B2 (en) * | 2006-12-20 | 2012-03-21 | 東芝ディスクリートテクノロジー株式会社 | Semiconductor light emitting device |
JP5278317B2 (en) * | 2007-06-29 | 2013-09-04 | 豊田合成株式会社 | Manufacturing method of light emitting diode |
US7652332B2 (en) * | 2007-08-10 | 2010-01-26 | International Business Machines Corporation | Extremely-thin silicon-on-insulator transistor with raised source/drain |
JP4951443B2 (en) * | 2007-08-24 | 2012-06-13 | 昭和電工株式会社 | Manufacturing method of light emitting diode |
JP2009071220A (en) * | 2007-09-18 | 2009-04-02 | Toyoda Gosei Co Ltd | Group iii nitride compound semiconductor light emitting element |
-
2009
- 2009-12-26 JP JP2009296505A patent/JP5423390B2/en active Active
-
2010
- 2010-12-22 CN CN2010106150875A patent/CN102142361A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101547414B1 (en) | 2011-08-02 | 2015-08-25 | 마누티우스 아이피, 인크. | Non-reactive barrier metal for bonding process |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102142361A (en) | 2011-08-03 |
JP2011138839A (en) | 2011-07-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5423390B2 (en) | Group III nitride compound semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JP5278317B2 (en) | Manufacturing method of light emitting diode | |
JP5376467B2 (en) | Vertical structure gallium nitride based light emitting diode device and method for manufacturing the same | |
JP6221926B2 (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
EP2262012B1 (en) | Light-emitting diode and a method of manufacturing thereof | |
JP6811293B1 (en) | Semiconductor light emitting element and manufacturing method of semiconductor light emitting element | |
US20110079813A1 (en) | Vertical gallium nitride-based light emitting diode and method of manufacturing the same | |
US20050199904A1 (en) | Light emitting device of III-V group compound semiconductor and fabrication method therefor | |
US20090026473A1 (en) | InGaAlN LIGHT-EMITTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF | |
JP2005117020A (en) | Gallium nitride based compound semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2008186959A (en) | Group iii-v semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2008288548A (en) | Semiconductor light emitting element | |
JP2016015467A (en) | Method of manufacturing light emitting element | |
US9437794B2 (en) | Method of fabricating a flip chip light emitting diode (FCLED) die having N-conductor layer | |
JP2014060294A (en) | Led element and manufacturing method of the same | |
JP4835409B2 (en) | III-V group semiconductor device and manufacturing method thereof | |
WO2003023838A1 (en) | n ELECTRODE FOR III GROUP NITRIDE BASED COMPOUND SEMICONDUCTOR ELEMENT | |
JP4857883B2 (en) | Nitride semiconductor light emitting device | |
US8003418B2 (en) | Method for producing group III nitride-based compound semiconductor device | |
JP2008147294A (en) | Electronic device | |
JP4901241B2 (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
RU2535636C2 (en) | Reflecting contact for semiconductor light-emitting device | |
JP5287837B2 (en) | Gallium nitride compound semiconductor light emitting device and negative electrode thereof | |
KR101499954B1 (en) | fabrication of vertical structured light emitting diodes using group 3 nitride-based semiconductors and its related methods | |
JP4179942B2 (en) | Group III nitride semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130319 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130515 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130820 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131002 |
|
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: 20131029 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131111 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5423390 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |