JP2010171371A - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】III族窒化物系化合物半導体素子をレーザリフトオフにより歩留まり良く得る。
【解決手段】青色ＬＥＤ１０００は、導電性の支持基板２００に、複数の金属の積層から成る導電層２２２、はんだ層（ソルダ層）５０、複数の金属の積層から成る導電層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、発光領域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。絶縁性保護膜４０で覆われたエピタキシャル層の外周側面は、ｎコンタクト電極１３０を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。
【選択図】図１

Description

本発明はIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法に関する。本発明は異種基板上にIII族窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長させて素子構造を形成したのち、この素子構造の最上層に、金属、はんだその他の導電層を介して導電性の支持基板を接着し、異種基板との界面近傍のIII族窒化物系化合物半導体の薄層をレーザ照射で分解して異種基板を取り除く、いわゆるレーザリフトオフ技術に関する。本発明は特にｐｎ接合又は活性層を挟んで上下にｐ型層とｎ型層を有するIII族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法に特に有効である。

非特許文献１として後述する、Ｋｅｌｌｙらに始まるレーザリフトオフ技術により、発光素子その他のIII族窒化物系化合物半導体素子を、エピタキシャル成長に用いた基板から導電性の支持基板に貼り替えることが可能となった。これにより、例えば発光ダイオードにおいては、支持基板裏面に電極を設けることができる。これによりＧａＡｓ系の発光素子同様に、基板裏面とエピタキシャル層最上面との２箇所に正負のいわゆる対向電極を有する発光素子とすることが可能となる。
正負の電極が発光層を挟んで対向することの利点は、支持基板の水平面積と同程度の発光面積を形成できること、及び、均一な発光を得ることができることによる、素子当たりの光取り出し効率の向上である。

図８及び図９は、現時点で公表されている異なる２つの技術を端的に示す、２つの工程図（断面図）である。
図８のように、例えばサファイア基板等の異種基板をエピタキシャル成長基板１００として用い、例えばｎ型層１１とｐ型層１２を順に形成するものを考える。尚、本明細書においては、ｎ型層１１とｐ型層１２を有し、それらの間に発光領域Ｌを形成したものを合わせてエピタキシャル層１０と呼ぶ。本明細書においては、ｎ型層１１とｐ型層１２を有し、それらの間に発光領域Ｌを形成したものを例示するが、発光素子の構成は、このような単純な構造のものに限定されないことは当然である。
エピタキシャル成長基板１００にｎ型層１１とｐ型層１２を順に形成する。ｐ型層１２の上にコンタクト電極１２１と金属その他の導電層１２２を形成する。一方、シリコン等から成る導電性の支持基板２００表面にも金属その他の導電層２２２を設ける。次に導電層１２２の表面と導電層２２２の表面に、はんだ層（ソルダ層）５０を形成して、それらはんだ層を介して、ｎ型層１１とｐ型層１２を形成したエピタキシャル成長基板１００と、導電性の支持基板２００とを接着する。こののち、例えば１チップごとに、レーザ（図８で符号ＬＳＲ）を照射する。
こうして、例えば窒化ガリウムＧａＮ層の、例えば窒化アルミニウムから成るバッファを介してサファイア基板と対向している界面部分を薄膜状に分解して溶融金属ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ₂）ガスに分解する。接合したウエハの外周部から順に当該窒化ガリウムＧａＮ層の分解を行えば、分解により生ずる溶融金属ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ₂）ガスはウエハの外周に排出させることができる。

図９は、分解により生ずる溶融金属ガリウム（Ｇａ）と窒素（Ｎ₂）ガスの排出をより容易に行うために、ウエハの外周部において外部に連通する空気孔ｔｒを設ける技術を示している。空気孔ｔｒは、エピタキシャル層１０を設けたエピタキシャル成長基板１００と支持基板２００との接合前に、エピタキシャル層のｐ型層１２側からレジストマスクを用いたドライエッチングを行って形成する。この際、ｐ型層１２側からレジストマスクを用いたドライエッチングを実施するので、エピタキシャル層のエッチングされた外周部の側面はテーパ（傾斜）を有することとなる。当該テーパ（傾斜）は、ｐ型層１２の水平断面積が最も小さく、発光領域Ｌ、ｎ型層１１へと従って水平面積が順に大きくなるものである。通常、レジストマスクを用いたIII族窒化物系化合物半導体のドライエッチングにおいては、当該テーパ（傾斜）は、水平面と６０〜８０度を成す。即ち、図９において、各発光素子チップに分離した場合、上部であるｎ型層１１の水平断面積が下部であるｐ型層１２の水平断面積よりも大きい、逆テーパ型の素子構造となる。
ドライエッチングによって、ｐ型層１２とｎ型層１１の側面が露出するので、短絡を避けるために絶縁性保護膜４０でｐ型層１２とｎ型層１１の側面を覆う必要がある。このため、コンタクト電極１２１を形成した後、絶縁性保護膜４０との密着性を確保するため、導電層１２２及び１２３の積層構造において、絶縁性保護膜４０と密着性の高いものを用いる必要がある。
尚、図９では、導電層１２２及び１２３とはんだ層（ソルダ層）１２５が、空気孔ｔｒを塞がないように形成されるものを示した。

本発明の先行技術として、本願出願人による先行出願の公報を特許文献１及び特許文献２として示す。

特開２００８−１８６９５９号公報 特開２００５−１０９４３２号公報

Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．６９，１９９６，ｐｐ．１７４９−１７５１

現在、レーザリフトオフ技術により発光素子を得ようとしても歩留まりが極めて悪い。
実際、図８の方法では、レーザ照射領域であるＧａＮ層のサファイア基板との界面において、分解により液体Ｇａと窒素ガスが生じることから、非常に大きな体積膨張が生じる。窒素ガスの逃げ道が無い場合は積層構造のいずれかの位置で剥離が生じうる。窒素ガスの逃げ道を作るために、例えば接合ウエハの外周部から順に、ＧａＮ層のサファイア基板との界面との分解を行ったとしても、レーザ照射が行われている領域に、レーザ照射が行われていない領域が必ず隣接していることにより、当該隣接部との境界付近に少なからぬ応力負荷が係る。このため、レーザ照射領域に隣接する、レーザ未照射領域との境界付近において、密着性の弱い積層部のいずれかの界面において剥離が生じ、更には支持基板であるシリコン基板等に亀裂が発生する。

図９の方法では、エピタキシャル層の個々の素子毎の外周部の側面付近には導電層を形成することは好ましくない。これは、当該外周部側面に、支持基板２００及びエピタキシャル層１０のｐ型層１２を通電するための導電層を形成すると、その導電層が、後の工程においてエピタキシャル層１０のｎ型層１１と接触しかねないためである。この場合、発光層等を介さずにｐｎ電極が導通することとなり、素子として不合格品となる。即ち、歩留まりを悪化させる。
このようなｐｎの導通を回避するには、エピタキシャル層１０の個々の素子ごとの外周部の絶縁性保護膜４０上には導電層１２２及び１２３とはんだ（ソルダ）層５０を形成しない必要がある。しかしこのためには、レジストマスクを用いたリフトオフ等の作業のため、レジスト材の塗布、露光と溶剤によるパターニング、金属等の蒸着等、及びレジストによるリフトオフ作業を繰り返す必要がある。この場合、例えばレジスト残渣や汚染物の付着により、積層済みの各層間の密着性が劣化し、レーザリフトオフ時に剥離や亀裂の発生が生じる。

また、本願出願人による特許文献１の技術は、各素子ごとにエピタキシャル層１０を分離した後、金属電極を覆わないように、各素子外周部のみに樹脂を厚く形成することを特徴としている。しかし、金属電極を覆わないように、各素子外周部のみに樹脂を厚く形成することは必ずしも容易でなく、回避する方法が望まれる。

本発明者らは、上記のレーザリフトオフ技術の個々の各工程の改良を検討し、１個乃至隣接する複数個の素子の領域に対応する１区画のレーザ照射毎に、サファイア基板が個々に破片状に分離可能であることを見出し、本願発明を完成させた。その目的は、レーザリフトオフ技術を用いてIII族窒化物系化合物半導体素子を形成する際に、良好な素子特性を有するように、歩留まりを向上させることである。

請求項１に係る発明は、異種基板をエピタキシャル成長基板として用い、III族窒化物系化合物半導体から成るエピタキシャル層の最上面に導電層を介して支持基板を接着したのち、レーザリフトオフによりエピタキシャル成長基板を取り除く、III族窒化物系化合物半導体素子の製造方法において、
エピタキシャル層を形成したエピタキシャル成長基板に支持基板を接着する前に、エピタキシャル成長基板に形成したエピタキシャル層の最上面から、エピタキシャル層の最下面とエピタキシャル成長基板との界面まで少なくとも達する第１の溝を形成する第１溝形成工程と、エピタキシャル層を形成したエピタキシャル成長基板に支持基板を接着した後に、エピタキシャル成長基板の表面側に形成した第１の溝と相対する位置であって、エピタキシャル成長基板の裏面又は内部に、物理的加工を施す基板加工工程とを有す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。
本発明の特徴は、次の点にある。レーザリフトオフのためのレーザ照射の際、III族窒化物系化合物半導体層は、エピタキシャル成長基板に接する界面付近で分解される。この時に発生する高温の例えば窒素ガスと液状又は一部蒸気となったガリウムが、エピタキシャル成長基板のレーザ照射領域部分を押し上げることで、エピタキシャル成長基板が破片となってはじき飛ばされる。以下に示す通り、エピタキシャル成長基板の第１の溝と相対する位置において、裏面に浅い罫描き線を入れたり、裏面溝を形成したり、その基板の内部にレーザ改質部を形成するなどの物理的加工により、第１の溝とそれら物理的加工部分との間にクラックが生じて、エピタキシャル成長基板はレーザ照射領域部分毎に破片となってはじき飛ばされることになる。
第１の溝はエピタキシャル成長基板に支持基板との接合のための低融点金属層を蒸着する前に形成することが望ましい。

請求項２に係る発明は、基板加工工程は、エピタキシャル成長基板の表面側に形成した第１の溝と相対する位置であって、エピタキシャル成長基板の裏面に深さ２０μｍ以下の罫描き線を形成する罫描き工程であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、基板加工工程は、エピタキシャル成長基板の表面側に形成した第１の溝と相対する位置であって、エピタキシャル成長基板の内部にレーザ照射による改質部を形成するレーザ改質部形成工程であることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、基板加工工程は、エピタキシャル成長基板の表面側に形成した第１の溝と相対する位置であって、エピタキシャル成長基板の裏面から、裏面溝を形成する裏面溝形成工程であることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、裏面溝形成工程においては、第１の溝と裏面溝とを連通させることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、第１の溝と裏面溝との間に、厚さが３０μｍ以下のエピタキシャル成長基板の残存部が存在することを特徴とする。第１の溝と裏面溝が連通していない場合も、レーザ未照射領域のエピタキシャル成長基板部分とレーザ照射領域のエピタキシャル成長基板部分との残存部（接続部）が非常に薄ければ、ガスによる圧力によって当該残存部（接続部）が破壊され、レーザ照射領域のエピタキシャル成長基板が破片となってはじき飛ばされることになる。
請求項７に係る発明は、エピタキシャル層を形成したエピタキシャル成長基板に支持基板を接着した後であって基板加工工程の前に、エピタキシャル成長基板を裏面側から研磨により薄肉化する薄肉化工程を有することを特徴とする。
請求項８に係る発明は、薄肉化工程によりエピタキシャル成長基板の厚さを５μｍ以上８０μｍ以下とすることを特徴とする。
請求項９に係る発明は、薄肉化工程の後であって基板加工工程の前に、エピタキシャル成長基板の裏面を鏡面仕上げすることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、第１の溝は、エピタキシャル層を形成したエピタキシャル成長基板に支持基板を接着した際に、ウエハ外部に連通する空気孔として作用することを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法において、レーザリフトオフによりエピタキシャル成長基板を剥離したのちに、各チップ毎の外周に当たる部分のエピタキシャル層を除去してエピタキシャル層を各チップ毎に分離する第２の溝を形成する第２溝形成工程と、第２溝形成工程で露出された、各チップのエピタキシャル層の外周側面を少なくとも完全に覆う絶縁性保護膜を形成する絶縁性保護膜形成工程と、各チップ毎に分離するために支持基板を切断する支持基板切断工程とを有することを特徴とする。
請求項１１に係る発明の特徴は、レーザリフトオフのため、レーザ照射によりIII族窒化物系化合物半導体層を薄膜状に分解する際に発生する窒素ガス及び溶融III族元素が容易に除去されるように空気孔となる第１の溝と、最終的に得るべき素子チップのエピタキシャル層の外周を形成するための第２の溝とが同じ溝でないことである。後述する請求項に明示する通り、第１の溝の構造は、第２の溝の形成時に除去しても、支持基板切断工程において除去しても良い。

請求項１２に係る発明は、第１溝形成工程よりも後に、エピタキシャル層の最上面にコンタクト電極を形成することを特徴とする。
請求項１３に係る発明は、エピタキシャル成長基板に形成したエピタキシャル層を支持基板に接合させる前に、エピタキシャル成長基板に形成され、コンタクト電極を覆う少なくとも１層の導電層を、ウエハ全面に形成することを特徴とする。
請求項１４に係る発明は、第１溝形成工程は、ダイサーにより実施することを特徴とする。
請求項１５に係る発明は、第１溝形成工程は、ドライエッチングにより実施することを特徴とする。
請求項１６に係る発明は、第１溝形成工程は、レーザ照射によるエピタキシャル層の分解により実施することを特徴とする。
請求項１７に係る発明は、第２溝形成工程はドライエッチングにより実施することを特徴とする。
請求項１８に係る発明は、第２溝形成工程においては、第１の溝の側面を構成しているエピタキシャル層の側面部も除去することを特徴とする。
請求項１９に係る発明は、第２溝形成工程においては、第１の溝を覆うマスクを形成して第１の溝の構造を破壊しないよう処理し、支持基板切断工程において第１の溝を形成している構造を除去することを特徴とする。
請求項２０に係る発明は、支持基板切断工程は、レーザ照射によることを特徴とする。

レーザリフトオフのためのレーザ照射により、III族窒化物系化合物半導体層のうち、エピタキシャル成長基板に接する界面付近が分解される。これにより、高温の窒素ガスと液状又は一部蒸気となったガリウムがエピタキシャル成長基板とIII族窒化物系化合物半導体層の間に発生する。こうして、高温の窒素ガスと液状又は一部蒸気となったガリウムが、エピタキシャル成長基板のレーザ照射領域部分を押し上げる。これにより、レーザ照射領域のエピタキシャル成長基板部分は、上方にはじき出される。
第１の溝と裏面溝とが連通している場合は、レーザ照射領域毎にエピタキシャル成長基板が分割されている場合である。この場合、レーザ照射前のエピタキシャル成長基板部分はIII族窒化物系化合物半導体層と導電層を介して支持基板に拘束されているに過ぎない。このため、レーザ照射によりエピタキシャル成長基板を拘束するIII族窒化物系化合物半導体層が薄膜状に分解されれば、レーザ照射領域のエピタキシャル成長基板部分を最早拘束する手段は解消される。この際、瞬時に発生する高温の窒素ガスにより、レーザ照射領域のエピタキシャル成長基板部分は直ちに上方にはじき出される。
第１の溝と裏面溝又は罫描き線が連通していない場合や、第１の溝とレーザ改質部を形成したのみでエピタキシャル成長基板がレーザ照射領域毎に分割されていない場合でも、瞬時に発生する高温の窒素ガスの応力により、エピタキシャル成長基板のレーザ照射領域と未照射領域の境界部は、第１の溝と、それに相対する物理的加工部分、例えば裏面溝、罫描き線或いはレーザ改質部とを結ぶような断裂が直ちに生じる。こうしてレーザ照射領域のエピタキシャル成長基板部分を拘束する手段が解消されると、高温の窒素ガスにより、レーザ照射領域のエピタキシャル成長基板部分は直ちに上方にはじき出される。
即ち、本発明によらなければレーザリフトオフの際の問題となっていた、レーザ照射の際の主として高温の窒素ガスの発生に基づく応力エネルギーが、本発明によれば、レーザ未照射領域のエピタキシャル成長基板部分とレーザ照射領域のエピタキシャル成長基板部分との境界部の破壊と、拘束の無くなったレーザ照射領域のエピタキシャル成長基板の破片を移動させるエネルギーとして有用に消費される。
即ち、本発明により、支持基板、導電層、及びIII族窒化物系化合物半導体層（エピタキシャル層）に加わる応力が大幅に低減される。これにより、最終的に得られるIII族窒化物系化合物半導体素子の素子特性は悪化せず、歩留まりが著しく向上する。

上記の、高温の窒素ガスの発生に基づく応力エネルギーを、レーザ照射領域のエピタキシャル成長基板の破片の移動に有効に振り向けるためには、次のようにする。例えばレーザ未照射領域のエピタキシャル成長基板部分とレーザ照射領域のエピタキシャル成長基板部分との境界に接続部が無いこと、即ち予め完全にレーザ照射領域毎に区分されていても良い。レーザ未照射領域のエピタキシャル成長基板部分とレーザ照射領域のエピタキシャル成長基板部分との境界に接続部を残す場合は、当該接続部が容易に破壊されるようにする必要がある。レーザ照射１回ごとに形成されるレーザ照射領域をレーザ照射の単位区画と呼ぶと、エピタキシャル成長基板のレーザ照射の単位区画間に接続部が無いか、溝や物理的加工部分を設けて、レーザリフトオフのためのレーザ照射により発生する窒素ガスの圧力で容易に破壊されるようにする。
ここで、レーザリフトオフは、エピタキシャル層を形成したエピタキシャル成長基板と支持基板との接合の後に行われるため、当該接合の前に、レーザ照射の単位区画間のエピタキシャル成長基板の境界に接続部を完全に無くしてしまうことは、ハンドリングの面から実質的に不可能である。一方、エピタキシャル成長させたIII族窒化物系化合物半導体層を、レーザ照射の単位区画間で分離しておかないことも、好ましくない。即ち、分離されていない、連続したIII族窒化物系化合物半導体層内部で、高温や応力にさらされる領域と、それらにさらされない領域が存在することは好ましくない。
そこで、III族窒化物系化合物半導体層をレーザ照射の単位区画毎に完全に分離するような第１の溝を、支持基板との接合前に、エピタキシャル成長基板のエピタキシャル層側から形成しておく。レーザ照射の単位区画は、素子１個毎でも良く、或いは複数個の素子を包含する例えば矩形状の区画でも良い。この第１の溝はエピタキシャル成長基板との界面まで達する必要がある。第１の溝は、エピタキシャル成長基板の内部に達していても良い。
一方、支持基板との接合後に、エピタキシャル成長基板の裏面又は内部に物理的加工部分を形成することで、エピタキシャル成長基板のレーザ照射の単位区画間の境界である接続部を、無くす、又はもろくする、或いは基板の厚さ方向に薄くしておくことができる（請求項１）。
エピタキシャル成長基板の裏面又は内部に物理的加工部分を形成する基板加工工程は、例えばスクライバ等による基板裏面の罫描き線、細く絞ったレーザビームによる基板内部の改質部の形成、或いは裏面溝の形成を用いることができる。このうち、基板裏面の罫描き線とレーザビームによる基板内部の改質部の形成を併用すると、例えばエピタキシャル成長基板の厚さが３００μｍ以上でも、レーザリフトオフの際のレーザ照射により、レーザ照射領域のエピタキシャル成長基板部分が容易にはじき飛ばされる。
裏面溝を形成し、且つ第１の溝と連通させない場合、相対する裏面溝と第１の溝に挟まれた接続部（残存部）の厚さは、３０μｍ以下が好ましい。３０μｍを超える接続部（残存部）を残すと、当該部分ではレーザ照射領域と未照射領域との間で破壊が生じにくくなり、レーザ照射の際に照射済みの単位区画のエピタキシャル成長基板をはじき出すことができず、高温の窒素ガスの発生に基づく応力が、例えばエピタキシャル層に加わって好ましくない（請求項６）。当該接続部（残存部）の厚さは２０μｍ以下が更に好ましい。

上述した、エピタキシャル成長基板の裏面又は内部に物理的加工部分を形成する基板加工工程に先立って、エピタキシャル成長基板を薄肉化すると、例えば裏面溝を形成する場合は浅く形成するのみで目的が容易に達成できるので好ましい。裏面溝を形成する場合以外の物理的加工部分の形成の場合も、薄肉化すればレーザ照射領域でのエピタキシャル成長基板部分をより確実にはじき飛ばすことができる。薄肉化は研磨によるものが容易で好ましい（請求項７）。
薄肉化は、エピタキシャル層を形成したエピタキシャル成長基板と支持基板との接合後であるので、エピタキシャル成長基板を極めて薄く加工して良い。しかしながら、III族窒化物系化合物半導体から成るエピタキシャル層を形成したエピタキシャル成長基板と支持基板とは、例えばはんだ層を用いた熱圧着により接合されるため、エピタキシャル成長基板と支持基板の線膨張係数の違いによって、全体が反った状態になっている。このため、反った状態の基板を５μｍ未満まで薄肉化すると、部分的にエピタキシャル成長基板の全膜厚が研磨され、III族窒化物系化合物半導体から成るエピタキシャル層に研磨が及んでしまう領域ができてしまう問題が生ずる。また、５μｍ未満まで薄肉化する場合には、研磨剤による局所的な応力によって成長基板及びエピタキシャル層にクラックが発生してしまう問題も生じる。
一方、研磨による薄肉化後のエピタキシャル成長基板の膜厚が８０μｍを超えると、裏面溝を極めて深く形成することが必要となり、この場合、溝形成時に溝を形成する領域の近接部において、エピタキシャル成長基板及びエピタキシャル層にクラックやチッピングが発生する可能性がある（請求項８）。薄肉化工程は、エピタキシャル成長基板の厚さを６０μｍ以下とすることがより好ましい。

薄肉化工程を研磨で行う場合は、粒子の荒い研磨剤を用いることが製造時間の短縮の面で好ましいが、その場合は最終作業としてエピタキシャル成長基板裏面の鏡面仕上げを行うことが好ましい。これにより、レーザリフトオフのレーザ照射の際に、レーザ光の散乱を防止することができる。凹凸の高低差の二乗平均の平方根（ＲＭＳ）は、例えば１００ｎｍ以下とすると良い（請求項９）。

以上の本発明の主要な特徴に加えて、請求項１０以下の構成により、以下の追加的効果が得られる。
第１溝形成工程により、エピタキシャル層を形成したエピタキシャル成長基板と支持基板を接合したウエハの状態で、ウエハの周辺部において外部に連通する空気孔として作用する第１の溝が確保される。これにより、レーザリフトオフのためのレーザ照射の際に、III族窒化物系化合物半導体層の分解により生ずる窒素ガスがウエハ外部に排出される部分を確保できる。これにより、エピタキシャル成長基板のレーザ照射領域である単位区画と、残部である未照射領域との接続部の破壊までの時間における、発生した窒素ガスによる応力が緩和できる。このため、レーザ照射中の領域と、それに隣接するレーザ照射済み領域とレーザ未照射領域のいずれの領域においても、積層されたエピタキシャル層、導電層及び支持基板の各層間での剥離を生ずる可能性が小さくなる。また、各工程中でエピタキシャル成長基板や支持基板に亀裂が生ずる可能性も小さくなる。
更に、図９で示した技術と比較すると、本発明によるレーザリフトオフ時には、前記第１溝形成工程で露出した前記エピタキシャル層の外周側面に絶縁性保護膜を形成する必要が無い。これは、レーザリフトオフのためのレーザ照射の際に存在する第１の溝の側面は、後の工程で除去可能で、最終的なIII族窒化物系化合物半導体素子の外周部としては残らないようにできるからである。
従って、絶縁性保護膜を形成する際に必要となるレジストマスクの形成も行われない。且つ、下記に示す通り、第１の溝が形成された、エピタキシャル層を有するエピタキシャル成長基板に対し、全面に導電層を形成することが可能である。即ち、コンタクト電極形成後、レーザリフトオフまでの間に、レジストマスクの形成やその他の薬液による処理が一切不要となる。これは、レジスト残渣や汚染物の付着の無いまま、各層間の密着性が強固な状態でレーザリフトオフを開始できることを意味する。即ち、レーザリフトオフまでに積層された各層は、フォトレジストによるパターニングや薬液処理工程を経ないことから、層間の密着性が劣化することがなく、剥離を回避することができる。
以上の作用により、本発明により得られるIII族窒化物系化合物半導体素子は、素子特性の劣化が少ない。即ち、本発明のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法により、極めて高い歩留まり率を達成することができる。

本発明に係る製造方法によって得られたIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）の構成を示す断面図。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 図２．Ｄの工程図の一部拡大図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 図２．Ｌの工程図の一部拡大図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 図２．Ｎの工程図の一部拡大図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 図２．Ｐの工程図の一部拡大図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 本発明に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 実施例３に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 実施例３に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 実施例４に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 図４．Ａと同一工程の別方向の断面図。 実施例５に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 図５．Ａと同一工程の別方向の断面図。 実施例６に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 図６．Ａと同一工程の別方向の断面図。 変形例に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 従来例に係る製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。 従来例に係る他の製造方法の１工程を示す工程図（断面図）。

エピタキシャル成長基板の内部にレーザビームにより改質部を形成する場合、レーザリフトオフの際のレーザ照射領域の輪郭となる境界（境界面）に沿って、レーザ改質部を形成すると良い。レーザ改質部は、当該輪郭となる境界（境界面）を完全に形成する必要はなく、適当な間隔を空けて形成して良い。また、エピタキシャル成長基板の厚さに応じて、レーザ改質部を厚さ方向に多段に形成しても良い。以上は、例えば特許文献２に記載の技術を用いると良い。
エピタキシャル成長基板の裏面に罫描き線（スクライブライン）を入れる場合は、例えばダイヤモンドスクライバを用いることができる。罫描き線（スクライブライン）の深さは、０．３μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下が更に好ましい。
エピタキシャル成長基板の裏面溝の形成方法としては、ダイサーによるダイシング加工、ブラスト処理によるエッチング、レーザ加工によるエッチング等、公知の任意の方法を採用できる。エピタキシャル成長基板は最終的に得るべきIII族窒化物系化合物半導体素子には残存しないので、裏面溝の形成方法は特に制約を受けない。
レーザリフトオフ時に、エピタキシャル成長基板が破片となってはじき出されるので、レーザ未照射領域のエピタキシャル成長基板や、支持基板表面のエピタキシャル層に当該破片が落下しないよう、例えばエアブローを行うと良い。

本発明の実施において、エピタキシャル成長基板と導電性の支持基板は、いずれも５００μｍ厚程度の比較的厚膜の基板を用いることができるので、ハンドリングが容易となる。尚、最終的に個々の素子に分割する際に、例えばレーザを用いた切断を適用する場合は、支持基板は１００μｍ乃至２００μｍまで薄肉化したのち、裏面に電極層を形成すると良い。

レーザリフトオフの際のレーザ照射領域（ショットエリア）の設計においては、最終的に得られるべき各チップの内部領域にレーザ照射領域（ショットエリア）の外周が存在しないようにすることが好ましい。レーザ照射領域（ショットエリア）の外周は、エピタキシャル成長基板に接する界面付近の、III族窒化物系化合物半導体層の分解が生ずる領域と生じない領域の境界であり、エピタキシャル成長基板とエピタキシャル層の接合が無くなる部分と、エピタキシャル成長基板とエピタキシャル層の接合がまだ残っている部分の境界が各チップを横切ると、当該チップ内部で少なからず応力破壊が発生するからである。
例えばチップの平面形状が正方形等であれば、レーザ照射領域（ショットエリア）を当該チップサイズとするか、レーザ照射領域（ショットエリア）を複数個のチップを合わせた方形領域に一致するサイズとなるように調整すると良い。いずれにせよ、レーザ照射領域（ショットエリア）の外周は、各チップの最終的な分離線上に存在するようにする。

本発明により形成される第１の溝と、物理的加工部分である裏面溝、罫描き線、又はレーザ改質部は、各レーザ照射領域（ショットエリア）の外周と略一致する必要がある。即ち各レーザ照射領域（ショットエリア）の外周において、第１の溝と、物理的加工部分である裏面溝、罫描き線、又はレーザ改質部が形成されていない部分は無いことが好ましい。
尚、各レーザ照射領域（ショットエリア）内部に当たる部分を、例えば横断するように第１の溝と、物理的加工部分である裏面溝、罫描き線、又はレーザ改質部を設けても良く、設けなくても良い。これは各レーザ照射領域（ショットエリア）が、複数個のチップをまとめてエピタキシャル成長基板から分離する場合に意味を持つ。
また、第１の溝はウエハ外部と連通すると良く、例えばエピタキシャル成長基板外周付近の、チップが形成されない領域においても、エピタキシャル成長基板外周に達するように形成すると良い。
第１の溝の側面は、最終的に除去されるようにすると良い。第１の溝の側面が最終的に除去されるのであれば、第１の溝を形成した際に側面となるエピタキシャル層のｐ型層とｎ型層とが、第１の溝を形成した際又はその後にショート状態となっても良い。ショートを生じたブリッジ部は最終的には除去されるので、各チップのｐｎショートは解消されるからである。この点で、第１溝形成工程において採用されうる技術は、極めて選択範囲が広い。例えば、ダイサーによるダイシング、マスクを用いたドライエッチング、レーザ照射による溶融及び分解、或いはサンドブラストによるエッチングを採用することができる。

本発明により形成される第２の溝は、各チップを形成するエピタキシャル層がチップごとに分離されるように形成する。第２溝形成工程においては、エピタキシャル層外周部の側面において、例えばｐ型層とｎ型層とがショートしてしまうことは好ましくない。このため、第２溝形成工程において採用されうる技術は、やや選択範囲が狭くなる。好ましいのはドライエッチングである。
第２の溝を形成する際には、第１の溝を構成するエピタキシャル層を除去しても良く、第１の溝側面のエピタキシャル層を残したまま、第１の溝と各チップ外周部の間のエピタキシャル層を除去しても良い。第１の溝側面のエピタキシャル層を第２溝形成工程で残した場合は、当該第１の溝側面のエピタキシャル層は支持基板切断工程で除去されるようにすると良い。

支持基板切断工程は、任意の切断方法を用いることができる。この場合、金属その他の導電層と導電性の支持基板の小片等が飛散及び付着する可能性がある。そこで、第２溝形成工程の後、絶縁性保護膜を形成して、支持基板切断工程でｐ型層とｎ型層とがショートしてしまうことを防ぐことが重要である。
切断方法として採用されうる技術は、極めて選択範囲が広い。ダイサー等によるハーフカットと機械的切断の組み合わせや、レーザ照射による分解も好ましい。

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、発光領域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。
請求項の記載と本実施例の構成を対比した場合、請求項の「導電層」に対応するものは、導電層２２２、はんだ層（ソルダ層）５０、導電層１２２及びｐコンタクト電極１２１である。
尚、発光領域Ｌを挟んだｐ型層１２とｎ型層１１の外周側面は、絶縁性保護膜４０で覆われている。また、ｐ型層１２とｎ型層１１（以下、合わせてエピタキシャル層１０と言うことがある）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層の外周側面は、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導電層２３２とはんだ層（ソルダ層）２３５が形成されている。

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、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の順に積層されたものである。
尚、上記導電層２２２、２３２及び１２２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）の拡散を防ぐものであり、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ものである。
ｎコンタクト電極１３０は、ｎ型層１１側から、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の順に積層された積層構造から成る。
絶縁性保護膜４０は窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）から成る。

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．Ｗで示す。尚、図２．Ｅ、図２．Ｍ、図２．Ｏおよび図２．Ｑは、それぞれ工程図である図２．Ｄ、図２．Ｌ、図２．Ｎおよび図２．Ｐの一部の拡大図である。

厚さ５００μｍのサファイアから成るエピタキシャル成長基板１００にｎ型層１１及びｐ型層１２を順にエピタキシャル成長させて、エピタキシャル層１０とした（図２．Ａ）。発光領域ＬはＭＱＷ構造で形成したが、図２．Ａでは単に太破線で示した。
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、レジストマスクを除去し、その後、加熱によりアロイ化してｐコンタクト電極１２１を形成した（図２．Ｃ）。

次に、スパッタ装置によりＴｉ層、ＴｉＮ層、Ｔｉ層、Ｎｉ層、Ａｕ層を順に全面に形成した。この５層を合わせて導電層１２２で示している。尚、化合物層であるＴｉＮ層はスパッタ装置で実施する必要があるが、それ以降のＴｉ層、Ｎｉ層、Ａｕ層は蒸着で形成しても良い。
また、抵抗加熱蒸着装置により、はんだ層１２５として、ＡｕＳｎ層及び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）
ここで、第１の溝ｔｒ−１を、導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５が覆うことがあっても、第１の溝ｔｒ−１が空気孔としての外部との連通が確保されるか、レーザリフトオフの際のレーザ照射時に連通可能であれば良い。実際、図２．Ｅに示す通り、第１の溝ｔｒ−１の底部には厚く導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５が形成されうるが、側壁には形成されないか、形成されたとしても極めて薄い。例えば図２．Ｅでｖｎｔと示した部分に形成される導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５が薄ければ、ｎ型層１１の、エピタキシャル成長基板１００との界面１１ｓｆにおいて発生した窒素ガスで容易に破られ、窒素ガスの外部への排出を妨げない。即ち、本実施例のように、第１の溝ｔｒ−１を先に形成し、導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５をそのあとで形成しても、第１の溝ｔｒ−１は空気孔としての機能を失わず、レーザリフトオフの際に生成する窒素ガスの排出が容易となる。
このように、本発明においては、第１の溝ｔｒ−１は、その底面がエピタキシャル成長基板１００、側面がエピタキシャル層１０の側面を含むものとして形成される。しかし第１の溝ｔｒ−１の必要な機能は、それら底面としてのエピタキシャル成長基板１００とエピタキシャル層１０の側面が露出されていること自体ではない。第１の溝ｔｒ−１の必要な機能は、ｎ型層１１の、エピタキシャル成長基板１００との界面１１ｓｆにおいて発生した窒素ガスが第１の溝ｔｒ−１の空洞を通って外部に排出可能であることである。この点で、以下の説明では、第１の溝ｔｒ−１は、底面と側面から成る形状としての意味合いではなく、空洞としての意味合いを有するものとする。ここにおいて、第１の溝ｔｒ−１を形成したのちに導電層１２２及びはんだ層１２５を形成する際、それらが元の第１の溝ｔｒ−１の側面を薄膜で覆ったとしても、支持基板２００との接合後に外部に窒素ガスを排出する空洞としての第１の溝ｔｒ−１としての作用が阻害されなければ良い。またこの点で、図２．Ｂにおいて示した第１の溝ｔｒ−１の深さよりも、図２．Ｄ及び図２．Ｇ乃至図２．Ｊにおいて示した導電層１２２及びはんだ層１２５の堆積後にできる第１の溝ｔｒ−１の深さのほうが大きいが、このように深さが増えていても、空洞としての意味合いが変わらないことから、同じ第１の溝ｔｒ−１として示すこととする。

次に、厚さ５００μｍのシリコンから成る支持基板２００の上に、抵抗加熱蒸着装置によりＴｉ層、Ｎｉ層及びＡｕ層から成る導電層２２２と、ＡｕＳｎ層及びＡｕ層から成るはんだ層２２５を全面に形成する。Ａｕ層は、スズ（Ｓｎ）の酸化を防止するための薄膜である。
こうして、上記エピタキシャル層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は言わば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．Ｆ）。
この際、２つのＡｕＳｎ層の間のＡｕ薄膜２層は、ＡｕＳｎ層に吸収され、１つのＡｕＳｎ層となる。以下、はんだ層（ソルダ層）１２５及び２２５が一体化したものをはんだ層（ソルダ層）５０として示す（図２．Ｇ）。

次に、厚さ５００μｍのサファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の裏面１００ｂを、研磨剤を用いて研磨し、エピタキシャル成長基板１００を厚さ５０μｍ厚まで研磨して薄肉化する。次に薄肉化したサファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の裏面１００ｂを、ケミカルポリッシングにより鏡面仕上げを行う。この際、研磨剤を薄肉化工程で用いたものよりも微細なものに取り替えて機械研磨しても良い。こうして、裏面１００ｂの凹凸が、二乗平均の平方根（ＲＭＳ）で１００ｎｍ以下となった（図２．Ｈ）。

次に、厚さ５０μｍ厚まで薄肉化され、裏面１００ｂが鏡面仕上げされたサファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の裏面１００ｂ側から、裏面溝ｔｒ−ｂを形成した。裏面溝ｔｒ−ｂの形成位置は、第１の溝ｔｒ−１と相対する位置に形成した。裏面溝ｔｒ−ｂの深さは３０μｍとし、深さ約１０μｍの第１の溝ｔｒ−１と裏面溝ｔｒ−ｂの間の接続部（残存部）１００ｃｎの厚さは約１０μｍとなった（図２．Ｉ）。

次に、レーザリフトオフを行う。エピタキシャル層のｎ型層１１の、サファイアから成る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、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。こうして、図２．Ｉにおいて、ｎ型層１１の、サファイアから成る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基板１００のｎ型層１１を介しての支持基板との拘束を解き、エピタキシャル成長基板１００を剥離させた。この際の詳細は次の通りである。

図２．Ｊと図２．Ｋで、１辺２ｍｍの正方形領域１個分のサファイア基板チップ１００ｃが分離する様子を説明する。図２．Ｊに示す通り、サファイア基板チップ１００ｃは、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の一部であって、接続部（残存部）１００ｃｎが破壊されることにより、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の残部から分離される（図２．Ｋ）。例えば、支持基板２００にエピタキシャル層１０とエピタキシャル成長基板１００を接合したウエハを、その最外周まで、１辺２ｍｍの正方形領域と、ウエハの最外周に生ずる小さな領域に区切るように第１の溝ｔｒ−１と裏面溝ｔｒ−ｂを形成しておけば、最外周の略矩形のレーザの被照射領域は、少なくとも１辺がウエハの最外周と共有される。このため、レーザリフトオフ時には当該最外周に高温の窒素ガス等が排出されうるが、レーザ照射による当該高温の窒素ガス等の発生が極めて短時間に大量に生ずるので、その応力はエピタキシャル成長基板１００の残部との接続部（残存部）１００ｃｎに集中し、さらに接続部（残存部）１００ｃｎの破壊後にはサファイア基板チップ１００ｃを図面上方にはじき出す程のエネルギーとなる。このことは、レーザの被照射領域の形状が円周の一部を含む場合も同様である。このようにして、ウエハの最外周の１区画から順にレーザを照射して、各区画のｎ型層１１の、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００との界面１１ｓｆ付近を分解することで、各区画のサファイア基板チップ１００ｃが、エピタキシャル成長基板１００の残部との接続部（残存部）１００ｃｎが破壊された上、上方にはじき出される。当該サファイア基板チップ１００ｃは、エアブローにより、ウエハに再落下しない位置に流し飛ばされる。こうして、レーザリフトオフによるエピタキシャル成長基板１００の除去の際に、エピタキシャル層１０、シリコンから成る支持基板２００及びそれらの間に形成された導電層である各層に加わる応力を著しく低減できる。

このようにして、図２．Ｌに示す通り、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００が全て除去される。尚、一部工程不良等により一部区画のサファイア基板チップ１００ｃが残存し、或いはウエハ最外周にエピタキシャル成長基板１００の一部を残すように製造工程を設計するような場合であっても、以下の工程は使用しうる。
第１の溝ｔｒ−１はウエハ外部に連通していたので、窒素ガスは第１の溝ｔｒ−１を通じてウエハ外部に当該窒素ガスは排出されうる。この効果も相まって、レーザ照射によって、エピタキシャル層１０、支持基板２００及びそれらの間に形成された導電層である各層には小さな負荷しかかからない。このため、エピタキシャル層１０、支持基板２００及びそれらの間に形成された導電層である各層には、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。
この際、第１の溝ｔｒ−１の底面と側面の一部は、サファイア基板１００に形成されていたものであり、当該サファイア基板１００の一部である第１の溝ｔｒ−１の底面と側面に形成されていた導電層１２２とはんだ層（ソルダ層）１２５は、サファイア基板１００と共に除去された（図２．Ｍ、図２．Ｌの一部拡大図）。

次にマスクを用いたドライエッチングにより、エピタキシャル層１０のチップ外周部における、第１の溝ｔｒ−１を含み、それよりも幅の広い領域を除去し、第２の溝ｔｒ−２を形成した（図２．Ｎ）。
この際、エッチングマスクとしてはＣＶＤによりＳｉＯ₂を形成し、所定形状として用いた。またこの際、第１の溝ｔｒ−１の側面の一部は、ｎ型層１１及びｐ型層１２から成るエピタキシャル層１０に形成されていたものであり、当該エピタキシャル層１０の一部である第１の溝ｔｒ−１の側面に形成されていた導電層１２２とはんだ層（ソルダ層）１２５（図２．Ｍで、符号Ｍを付して示した破線楕円内部）は、エピタキシャル層１０と共に除去された（図２．Ｏ）。
また、図２．Ｍでは、第１の溝ｔｒ−１の形成時に底面であったサファイアから成るエピタキシャル成長基板１００が無い図であっても第１の溝ｔｒ−１の表示をし、図２．Ｏでは更に第１の溝ｔｒ−１の形成時に側面であったｎ型層１１の側面が無い図であっても第１の溝ｔｒ−１の表示をした。これは図２．Ｎで第２の溝ｔｒ−２の形成位置を第１の溝ｔｒ−１の形成位置と比較して示す必要性に基づくものである。この際、煩雑さを避けるため、エピタキシャル成長基板１００やｎ型層１１の側面が無くなった状態であっても第１の溝ｔｒ−１として示したものである。

次に絶縁性保護膜４０を形成するため、ＣＶＤによりＳｉＮを全面に形成した（図２．Ｐ）。この際、ＳｉＮから成る絶縁性保護膜４０は、一旦、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（図２．Ｑ）。
次にＳｉＮから成る絶縁性保護膜４０のうち、必要な部分である各素子外周部以外をドライエッチングして除去し、ｎ型層１１の面１１ｆを露出させた（図２．Ｒ）。ｎ型層１１の面１１ｆはいわゆる（０００−１）面、−ｃ面であり、エッチングされやすい。
そこで、ウエハのｎ型層１１表面を、濃度１ｍｏｌ／Ｌ（１Ｍ）の水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨａｑ）に浸漬し、６０℃で放置して微細な凹凸面１１ｓを形成した（図２．Ｓ）。
次にレジストマスクを用いて、所望領域にＡｌ層、Ｔｉ層、Ｎｉ層、Ａｕ層を順に積層してｎ電極１３０を形成した（図２．Ｔ）。

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１２０μｍまで薄肉化した（図２．Ｕ）。
シリコンから成る支持基板２００の研磨した面にＰｔ層、Ｔｉ層、Ａｕ層から成る導電層２３２と、ＡｕＳｎ層とＡｕ層から成るはんだ層（ソルダ層）２３５を蒸着した（図２．Ｖ）。Ａｕ層は、スズ（Ｓｎ）の酸化を防止するための薄膜である。尚、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．Ｗ）。図２．Ｗ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。このように得られたIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００は、１枚のエピタキシャル成長基板１００（支持基板２００）から得られたチップのうち、合格率は９５％であり、極めて高い歩留まり率を示した。

上記の実施例１では、裏面溝形成工程において、図２．Ｉに示す通り、裏面溝ｔｒ−ｂが第１の溝ｔｒ−１と連通せず、厚さ約１０μｍの接続部（残存部）１００ｃｎが存在する場合を示した。本実施例では、薄肉化工程でサファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の膜厚を実施例１の５０μｍよりも薄くし、実施例１の接続部（残存部）１００ｃｎを無くし、裏面溝形成工程において裏面溝ｔｒ−ｂが第１の溝ｔｒ−１と連通して一体となった分離溝を形成してIII族窒化物系化合物半導体発光素子（青色ＬＥＤ）を製造した。
即ち、本実施例２においては、図２．Ａ乃至図２．Ｇ迄は実施例１と同様に実施した。次に図２．Ｈで示された薄肉化工程において、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の膜厚を４０μｍまで薄肉化した。次に実施例１で図２．Ｉで示された裏面溝形成工程において、実施例１の接続部（残存部）１００ｃｎを無くし、裏面溝形成工程において裏面溝ｔｒ−ｂが第１の溝ｔｒ−１と連通して一体となった分離溝を形成した。こののち、レーザ照射を行うと、実施例１において必要だった接続部（残存部）１００ｃｎの破壊が必要なく、直ちにサファイア基板チップ１００ｃがはじき飛ばされた。
以下、実施例１の図２．Ｌ以下と全く同様にして、III族窒化物系化合物半導体発光素子（青色ＬＥＤ）を製造した。このIII族窒化物系化合物半導体発光素子（青色ＬＥＤ）は特性において、実施例１のIII族窒化物系化合物半導体素子（青色ＬＥＤ）１０００と同等であり、且つ合格率は９６％であった。

実施例１においては、工程図である図２．Ｎと、その第１の溝の近傍の拡大図である図２．Ｏに示した通り、第２の溝ｔｒ−２を、その領域内部に第１の溝ｔｒ−１が存在するように形成した。この際、第１の溝ｔｒ−１を形成しているエピタキシャル層１０側面も除去した。
しかし、第２の溝ｔｒ−２は、その領域内部に第１の溝ｔｒ−１が存在しないように形成しても良い。即ち、第１の溝ｔｒ−１を形成しているエピタキシャル層１０側面を残すして第２の溝ｔｒ−２を形成し、支持基板２００の切断工程において当該第１の溝ｔｒ−１を除去することとしても良い。これを実施例３として図３．Ａ及び図３．Ｂを用いて説明する。
図３．Ａは、図２．Ｎの拡大図である図２．Ｏに対応する、本実施例の１工程の第１の溝ｔｒ−１及び第２の溝ｔｒ−２の近傍の拡大図である。
実施例１においては、第２の溝ｔｒ−２を形成する際、第１の溝ｔｒ−１を形成しているエピタキシャル層１０側面も除去したので、導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５の当該側面に形成されていた部分（図２．Ｍで、符号Ｍを付して示した破線楕円内部）が除去されたことを図２．Ｍと図２．Ｏに示した。
これに対し、本実施例では、図３．Ａに示す通り、第２の溝ｔｒ−２は、第１の溝ｔｒ−１の両側に形成されており、２つの第２の溝ｔｒ−２の形成領域は、第１の溝ｔｒ−１の形成領域と重ならない。従って、第１の溝ｔｒ−１を形成しているエピタキシャル層１０の側面が除去されないので、当該側面に形成されていた導電層１２２及びはんだ層（ソルダ層）１２５部分（図２．Ｍで、符号Ｍを付して示した破線楕円内部）も除去されない（図３．Ａ）。この実施には、第２の溝形成のエッチングに先立って形成されるエッチングマスクとして、第１の溝ｔｒ−１を覆う部分を形成すれば良い。第１の溝ｔｒ−１を含めてエッチングする際には、金属片（図２．Ｍで、符号Ｍを付して示した破線楕円内部）がエッチングされるとは限らず、この残った金属片によりエピタキシャル層のショートが発生する場合がある。本実施例において、第２の溝ｔｒ−２を形成する際に、第１の溝ｔｒ−１はマスクされるのでエッチングされないため、このような問題は発生しない。また、エッチングチャンバに金属片が残留することや、内部の金属汚染を低減することにもなる。
絶縁性保護膜を形成した後、支持基板切断工程においては、図３．Ｂに示す通りＣで示した２本の破線の内側をレーザで分解し、各素子に分離する。

裏面溝ｔｒ−ｂを形成する工程（図２．Ｉ）に替えて、レーザ照射領域単位区画の境界に相当するようにサファイア基板（エピタキシャル成長基板）１００の内部にレーザ改質部を形成した他は実施例１と同様にしてIII族窒化物系化合物半導体発光素子１０００を得た。
即ち、本実施例４においては、図２．Ａ乃至図２．Ｈ迄は実施例１と同様の工程であって、図２．Ｈの薄肉化の後に、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の内部で第１の溝ｔｒ−１と相対する位置にレーザ改質部Ｗを設けた。これを図４．Ａ及び図４．Ｂに示す。
図４．Ａは図２．Ａ乃至図２．Ｈに対応する断面での断面図であり、図４．Ｂは図４．Ａと同一の工程における、図４．Ａとは垂直な断面図である。レーザ改質部Ｗは、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の裏面側（図面内上方向）から導入されるレーザビームの焦点近傍に略回転楕円体状に形成された。また、足状のクラックを有することもある。

図４．Ｂは図４．Ａにおいて、第１の溝ｔｒ−１の中央面に沿った断面図となっている。即ち、図４．Ｂの左端にｔｒ−１と示した部分は、第１の溝ｔｒ−１の側面として露出された以下の各層の側面である。即ち、図４．Ｂの左端にｔｒ−１と示した部分は、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の側面、エピタキシャル層１０の側面、導電層１２２の側面、はんだ（ソルダ）層５０の側面から成る。尚、図４．Ｂでは煩雑さを避けるため、図２．Ｅのような、第１の溝ｔｒ−１のサファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の側面とエピタキシャル層１０の側面を導電層１２２とはんだ（ソルダ）層５０の薄膜が覆いうることは考慮しないで図示したものである。
第１の溝ｔｒ−１は、矩形状のレーザ照射領域の単位区画を形成するように縦横に設けられるため、図４．Ｂにおいて左右方向に設けられた、図４．Ａで示した第１の溝ｔｒ−１と垂直に交差する、図４．Ｂの紙面に垂直方向の第１の溝ｔｒ−１も示した。

レーザ改質部Ｗは、のちの工程で破断面の一部となるものであり、溶融、分解、固化によりその回りのエピタキシャル成長基板とは異質な状態となっている。このため、のちの工程のレーザリフトオフの際のレーザ照射によりｎ型層１１が分解することで発生する窒素ガスの圧力により、レーザ改質部Ｗ同士の間に破断が生じ、当該破断が第１の溝ｔｒ−１と繋がることで、予定された破断面が形成される。
本発明のパルスレーザとしては、波長は紫外光が望ましい。また、パルス幅は１マイクロ秒以下が良い。更にレンズによる集光により、エネルギー密度は１０⁸Ｗ／ｃｍ²以上とすると良い。例えば一辺３００〜５００μｍのチップに分離するには、厚さ方向に伸びた線状の加工変質部分をチップの一辺あたり１０個以上、好ましくは１５０〜５００個形成する。

図４．Ａ及び図４．Ｂに続くレーザリフトオフは、図２．Ｊや図２．Ｋとほとんど同様に実行された。
以下、図２．Ｌ乃至図２．Ｗで示したものと全く同じ工程により、図１に示すIII族窒化物系化合物半導体発光素子１０００を得た。合格率は９５％であった。

実施例４で、更にサファイア基板（エピタキシャル成長基板）１００の薄肉化工程（図２．Ｈ）を省略し、サファイア基板（エピタキシャル成長基板）１００の内部にレーザ改質部を特許文献２のように２段に形成してIII族窒化物系化合物半導体発光素子１０００を得た。
即ち、本実施例５においては、図２．Ａ乃至図２．Ｇ迄は実施例１と同様の工程であって、図２．Ｇの支持基板２００との接合の後に、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の内部で第１の溝ｔｒ−１と相対する位置にレーザ改質部Ｗを２段に設けた。これを図５．Ａ及び図５．Ｂに示す。
図５．Ａは図２．Ａ乃至図２．Ｇに対応する断面での断面図であり、図５．Ｂは図５．Ａと同一の工程における、図５．Ａとは垂直な断面図である。レーザ改質部Ｗは、サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００の裏面側（図面内上方向）から導入されるレーザビームの焦点近傍に略回転楕円体状に形成された。また、足状のクラックを有することもある。
尚、レーザ改質部Ｗは、例えば２段、３段に形成しても良い。その際、各段の厚さ方向に伸びた線状のレーザ改質部Ｗは、各々一直線上に２個、３個と形成しても、格段でレーザ改質部Ｗが異なる直線上に形成しても良い。必要な条件は、エピタキシャル成長基板１００の主面に略垂直な同一の破断面を形成するよう、個々のレーザ改質部Ｗの位置を決定することである。

図５．Ａ及び図５．Ｂに続くレーザリフトオフは、図２．Ｊや図２．Ｋとほとんど同様に実行された。サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００は図２．Ｊや図２．Ｋに示したものよりも肉厚であったが、レーザ照射によりエピタキシャル層１０が分解して生成する窒素ガスの圧力により、第１の溝ｔｒ−１と、それと相対する多段に設けられたレーザ改質部Ｗにより決定される破断面が容易に形成され、レーザ照射領域のサファイア基板チップ１００ｃがはじき飛ばされた。
以下、図２．Ｌ乃至図２．Ｗで示したものと全く同じ工程により、図１に示すIII族窒化物系化合物半導体発光素子１０００を得た。合格率は９５％であった。

実施例５で、レーザリフトオフ工程（図２．Ｊ及び図２．Ｋとほとんど同様）に先立ち、サファイア基板（エピタキシャル成長基板）１００の裏面にダイヤモンドスクライバにより罫描き線を入れてIII族窒化物系化合物半導体発光素子１０００を得た。
即ち、本実施例６においては、図２．Ａ乃至図２．Ｇ迄は実施例１と同様の工程であり、実施例５と同様に図５．Ａ（別断面は図５．Ｂ）のようにレーザ改質部Ｗを設け、更にサファイア基板（エピタキシャル成長基板）１００の裏面の第１の溝ｔｒ−１と相対する位置に罫描き線ＳＬを設けた。これを図６．Ａ及び図６．Ｂに示す。
図６．Ａは図２．Ａ乃至図２．Ｇ、並びに図５．Ａに対応する断面での断面図であり、図６．Ｂは図５．Ｂに対応する断面での断面図であり、図６．Ａと同一の工程における、図６．Ａとは垂直な断面図である。罫描き線ＳＬは、第１の溝ｔｒ−１、レーザ改質部Ｗと破断が繋がることによりエピタキシャル成長基板１００の主面に略垂直な同一の破断面を形成するよう、位置決定される。
実施例４の図４．Ｂでは、第１の溝ｔｒ−１は、矩形状のレーザ照射領域の単位区画を形成するように縦横に設けられるため、図４．Ｂにおいて左右方向に設けられた、図４．Ａで示した第１の溝ｔｒ−１と垂直に交差する、図４．Ｂの紙面に垂直方向の第１の溝ｔｒ−１も示した。同様に、本実施例６においても、図６．Ｂに示される通り、罫描き線ＳＬは、矩形状のレーザ照射領域の単位区画を形成するように縦横に設けられるため、図６．Ｂにおいて左右方向に設けられた、図６．Ａで示した罫描き線ＳＬと垂直に交差する、図６．Ｂの紙面に垂直方向の罫描き線ＳＬも示した。罫描き線の深さの範囲は１０〜１５μｍであった。

レーザ改質部Ｗの形成位置は、例えば罫描き線ＳＬに接していても良い。エピタキシャル成長基板１００の内部に形成する場合は罫描き線ＳＬからエピタキシャル成長基板１００サファイア基板厚さの１／３程度の位置に形成することが良い。

図６．Ａ及び図６．Ｂに続くレーザリフトオフは、図２．Ｊや図２．Ｋとほとんど同様に実行された。サファイアから成るエピタキシャル成長基板１００は図２．Ｊや図２．Ｋに示したものよりも肉厚であったが、レーザ照射によりエピタキシャル層１０が分解して生成する窒素ガスの圧力により、第１の溝ｔｒ−１と、それと相対するレーザ改質部Ｗ及び罫描き線ＳＬにより決定される破断面が容易に形成され、レーザ照射領域のサファイア基板チップ１００ｃがはじき飛ばされた。
以下、図２．Ｌ乃至図２．Ｗで示したものと全く同じ工程により、図１に示すIII族窒化物系化合物半導体発光素子１０００を得た。合格率は９６％であった。

実施例６では、エピタキシャル成長基板１００を薄肉化しないで、レーザ改質部Ｗを２段に形成し、罫描き線ＳＬを設けて、第１の溝ｔｒ−１とにより、レーザリフトオフの際の破断面が容易に形成されるようにした。しかし、例えばエピタキシャル成長基板１００を薄肉化すれば、レーザ改質部Ｗを設けずに、罫描き線ＳＬと、第１の溝ｔｒ−１とにより、レーザリフトオフの際の破断面を形成できる。
この際、エピタキシャル成長基板１００は２００μｍ以下に薄肉化すると良い。
本発明によるレーザリフトオフは、１個乃至十数個の発光素子から成るレーザ照射された単位区画のサファイア基板チップ１００ｃが、その単位区画の２辺で、レーザ未照射のエピタキシャル成長基板と破断することで可能となる。この点で、特にレーザ改質部Ｗをエピタキシャル成長基板１００内部に形成する場合には、エピタキシャル成長基板１００の薄肉化は、必ずしも必要ではない。

（変形例）
例えば支持基板切断工程において、切断（分離）のためのレーザ照射を複数回行うことにしても良い。例えば図７は、破線楕円内部が、レーザ照射で分解又は溶融されることを概念的に示している。図７に示される通り、当該破線楕円を複数個並べて、必要な範囲が分解又は溶融されるように調整すると良い。

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
Ｌ：発光領域
１２：ｐ型層
１２１：ｐコンタクト電極
１２２、２２２、２３２：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：ＳｉＮから成る絶縁性保護膜

Claims (20)

1. 異種基板をエピタキシャル成長基板として用い、III族窒化物系化合物半導体から成るエピタキシャル層の最上面に導電層を介して支持基板を接着したのち、レーザリフトオフにより前記エピタキシャル成長基板を取り除く、III族窒化物系化合物半導体素子の製造方法において、
   前記エピタキシャル層を形成した前記エピタキシャル成長基板に前記支持基板を接着する前に、前記エピタキシャル成長基板に形成した前記エピタキシャル層の最上面から、前記エピタキシャル層の最下面と前記エピタキシャル成長基板との界面まで少なくとも達する第１の溝を形成する第１溝形成工程と、
   前記エピタキシャル層を形成した前記エピタキシャル成長基板に前記支持基板を接着した後に、前記エピタキシャル成長基板の表面側に形成した前記第１の溝と相対する位置であって、前記エピタキシャル成長基板の裏面又は内部に、物理的加工を施す基板加工工程とを有す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。
2. 前記基板加工工程は、前記エピタキシャル成長基板の表面側に形成した前記第１の溝と相対する位置であって、前記エピタキシャル成長基板の裏面に深さ２０μｍ以下の罫描き線を形成する罫描き工程であることを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
3. 前記基板加工工程は、前記エピタキシャル成長基板の表面側に形成した前記第１の溝と相対する位置であって、前記エピタキシャル成長基板の内部にレーザ照射による改質部を形成するレーザ改質部形成工程であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
4. 前記基板加工工程は、前記エピタキシャル成長基板の表面側に形成した前記第１の溝と相対する位置であって、前記エピタキシャル成長基板の裏面から、裏面溝を形成する裏面溝形成工程であることを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
5. 前記裏面溝形成工程においては、前記第１の溝と前記裏面溝とを連通させることを特徴とする請求項４に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
6. 前記第１の溝と前記裏面溝との間に、厚さが３０μｍ以下の前記エピタキシャル成長基板の残存部が存在することを特徴とする請求項４に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
7. 前記エピタキシャル層を形成した前記エピタキシャル成長基板に前記支持基板を接着した後であって前記基板加工工程の前に、前記エピタキシャル成長基板を裏面側から研磨により薄肉化する薄肉化工程を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
8. 前記薄肉化工程により前記エピタキシャル成長基板の厚さを５μｍ以上８０μｍ以下とすることを特徴とする請求項７に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
9. 前記薄肉化工程の後であって前記基板加工工程の前に、前記エピタキシャル成長基板の裏面を鏡面仕上げすることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
10. 前記第１の溝は、前記エピタキシャル層を形成した前記エピタキシャル成長基板に前記支持基板を接着した際に、ウエハ外部に連通する空気孔として作用することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
11. レーザリフトオフにより前記エピタキシャル成長基板を剥離したのちに、各チップ毎の外周に当たる部分の前記エピタキシャル層を除去して前記エピタキシャル層を各チップ毎に分離する第２の溝を形成する第２溝形成工程と、
    前記第２溝形成工程で露出された、各チップの前記エピタキシャル層の外周側面を少なくとも完全に覆う絶縁性保護膜を形成する絶縁性保護膜形成工程と、
    各チップ毎に分離するために支持基板を切断する支持基板切断工程とを有することを特徴とする請求項１０に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
12. 前記第１溝形成工程よりも後に、前記エピタキシャル層の最上面にコンタクト電極を形成することを特徴とする請求項１１に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
13. 前記エピタキシャル成長基板に形成した前記エピタキシャル層を支持基板に接合させる前に、前記エピタキシャル成長基板に形成され、前記コンタクト電極を覆う少なくとも１層の導電層を、ウエハ全面に形成することを特徴とする請求項１２に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
14. 前記第１溝形成工程は、ダイサーにより実施することを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
15. 前記第１溝形成工程は、ドライエッチングにより実施することを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
16. 前記第１溝形成工程は、レーザ照射による前記エピタキシャル層の分解により実施することを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
17. 前記第２溝形成工程はドライエッチングにより実施することを特徴とする請求項１１乃至請求項１６のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
18. 前記第２溝形成工程においては、第１の溝の側面を構成していた前記エピタキシャル層の側面部も除去することを特徴とする請求項１１乃至請求項１７のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
19. 前記第２溝形成工程においては、前記第１の溝を覆うマスクを形成して前記第１の溝の構造を破壊しないよう処理し、前記支持基板切断工程において前記第１の溝を形成していた構造を除去することを特徴とする請求項１１乃至請求項１７のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
20. 前記支持基板切断工程は、レーザ照射によることを特徴とする請求項１１乃至請求項１９のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。

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