(57)【要約】【課題】  ＧａＮ系化合物基板上に窒化物半導体層が形成された基板生産物を複数の半導体素子に分割する際に、窒化物半導体層の側面の損傷を抑えるとともに窒化物半導体層及びＧａＮ系化合物基板の側面形状を良好に制御可能な半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】  ＧａＮ系化合物基板である基板３は、複数の半導体素子となる領域（素子領域３１）の間に、結晶の面方位が反転している結晶反転領域３２を含んでいる。そして、基板３の主面３ａにおいて、素子領域３１の表面はＧａ終端面となっており、結晶反転領域３２の表面はＮ終端面となっている。エッチャントとしてアルカリ性水溶液を用いることにより、結晶反転領域３２が選択的にエッチング除去され、基板３が分割される。【選択図】  図４
2005244172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＮ系化合物基板と前記ＧａＮ系化合物基板上に形成された窒化物半導体層とを有する基板生産物を複数の半導体素子に分割する工程を備える半導体素子の製造方法であって、
前記ＧａＮ系化合物基板が、前記複数の半導体素子となる領域の間に結晶の面方位が反転している結晶反転領域を含んでおり、
前記ＧａＮ系化合物基板の前記結晶反転領域及び前記結晶反転領域上の前記窒化物半導体層をエッチング除去する工程を有することを特徴とする、半導体素子の製造方法。
【請求項２】
ＧａＮ系化合物基板と前記ＧａＮ系化合物基板上に形成された窒化物半導体層とを有する基板生産物を複数の半導体素子に分割する工程を備える半導体素子の製造方法であって、
前記ＧａＮ系化合物基板が、前記複数の半導体素子となる領域の間に結晶の面方位が反転している結晶反転領域を含んでおり、
前記ＧａＮ系化合物基板の前記結晶反転領域及び前記結晶反転領域上の前記窒化物半導体層を所定深さまでエッチングする工程と、
前記ＧａＮ系化合物基板を前記結晶反転領域に沿って機械的に分割する工程と
を有することを特徴とする、半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記結晶反転領域及び前記窒化物半導体層の前記エッチングをウェットエッチングにより行い、該ウェットエッチングのエッチャントとしてアルカリ性水溶液を用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記結晶反転領域及び前記窒化物半導体層の前記エッチングをウェットエッチングにより行い、該ウェットエッチングにおけるエッチャントの温度を８０℃以上とすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記結晶反転領域及び前記窒化物半導体層の前記エッチングをウェットエッチングにより行い、該ウェットエッチングを、エッチャントを密閉した状態で行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記ウェットエッチングにおける前記エッチャントの温度を２５０℃以下とすることを特徴とする、請求項５に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧａＮ系化合物基板上に窒化物半導体層が形成された基板生産物を複数の半導体素子に分割する工程を備える半導体素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色ＬＥＤや紫外ＬＥＤといった短波長のＬＥＤが盛んに開発され、実用化されている。これらのＬＥＤの発光層に使用する半導体としては、バンドギャップが比較的大きい窒化物半導体が用いられる。従来、窒化物半導体は、絶縁性のサファイア基板上に形成されていた。しかし、最近では良質のＧａＮ系化合物基板が得られるようになり、このＧａＮ系化合物基板の主面上に窒化物半導体層が形成された構成のＬＥＤが提案されている。
【０００３】
例えば上記したＬＥＤのような窒化物系半導体素子を製造する際には、ＧａＮ系化合物からなるウェハ上に窒化物半導体層をエピタキシャル成長させた後、ウェハをチップ状に分割することにより素子を形成する方法が一般的である。従来、このような製造方法においては、ウェハをチップ状に分割する際に、ブレードダイシングやブレーキングといった分割方法が用いられてきた。また、これらの分割方法ではウェハ上の窒化物半導体層の切断面が粗くなるので、予め窒化物半導体層及びウェハを分割ラインに沿って所定深さまでエッチングしてから上記した分割方法によりウェハを分割する方法が多く用いられている。
【０００４】
なお、ウェハを分割する技術ではないが、本発明に関連する技術として、特許文献１に開示された単結晶窒化ガリウム基板及びその製造方法、並びに特許文献２に開示された窒化物半導体のエッチング方法がある。
【特許文献１】特開２００３−１８３１００号公報
【特許文献２】特開平１０−２３３３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ブレードダイシングやブレーキングを行う前に予め窒化物半導体層及びウェハを所定深さまでエッチングする際には、一般的にドライエッチングなどの異方性エッチングが用いられる。しかしながら、ドライエッチングでは窒化物半導体層の側面が損傷し、素子の電気的な特性が制限されてしまう。
【０００６】
また、窒化物半導体層及びウェハをエッチングする際に半導体層上にマスクを形成し、マスクを介してウェットエッチングを行った場合には、等方性エッチングのため窒化物半導体層及びウェハの側面形状を制御することが困難となる。これに対し、特許文献２には、窒化物半導体層に結晶欠陥部分を形成し、該結晶欠陥部分を選択的にエッチング除去することにより窒化物半導体層の側面形状を制御する技術が開示されている。しかしながら、この技術はサファイア基板上に形成された窒化物半導体層をエッチングする技術であり、基板自体をもエッチングするものではない。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、ＧａＮ系化合物基板上に窒化物半導体層が形成された基板生産物を複数の半導体素子に分割する際に、窒化物半導体層の側面の損傷を抑えるとともに窒化物半導体層及びＧａＮ系化合物基板の側面形状を良好に制御可能な半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明による第１の半導体素子の製造方法は、ＧａＮ系化合物基板とＧａＮ系化合物基板上に形成された窒化物半導体層とを有する基板生産物を複数の半導体素子に分割する工程を備える半導体素子の製造方法であって、ＧａＮ系化合物基板が、複数の半導体素子となる領域の間に結晶の面方位が反転している結晶反転領域を含んでおり、ＧａＮ系化合物基板の結晶反転領域及び結晶反転領域上の窒化物半導体層をエッチング除去する工程を有することを特徴とする。
【０００９】
ＧａＮ系化合物基板をウェットエッチングする際に例えばアルカリ性のエッチャントを用いると、ＧａＮ系化合物基板のＧａ終端面が全くエッチングされず、Ｎ終端面のみが選択的にエッチングされる。上記した第１の半導体素子の製造方法では、ＧａＮ系化合物基板が、複数の半導体素子となる領域の間に結晶の面方位が反転している結晶反転領域を含んでいる。このようなＧａＮ系化合物基板の一方の面では、複数の半導体素子となる領域のＧａ終端面の間に結晶反転領域のＮ終端面が形成されるので、例えばアルカリ性のエッチャントを用いることにより、結晶反転領域を選択的にエッチング除去することができる。従って、第１の半導体素子の製造方法によれば、ＧａＮ系化合物基板の側面形状を良好に制御しつつＧａＮ系化合物基板を分割することができる。
【００１０】
また、ＧａＮ系化合物基板の結晶反転領域上に成長した窒化物半導体層は、該窒化物半導体層の他の部分に対して結晶方位が異なる傾向がある。この結晶方位が異なる部分は他の部分よりもエッチングされ易くなるので、ウェットエッチングによりこの部分を選択的に除去することによって、窒化物半導体層の側面の損傷を抑えるとともに側面形状を良好に制御しつつ窒化物半導体層を分割することができる。
【００１１】
以上のことから、上記した第１の半導体素子の製造方法によれば、ＧａＮ系化合物基板上に窒化物半導体層が形成された基板生産物を複数の半導体素子に分割する際に、窒化物半導体層の側面の損傷を抑えつつ窒化物半導体層及びＧａＮ系化合物基板の側面形状を良好に制御することができる。
【００１２】
また、本発明による第２の半導体素子の製造方法は、ＧａＮ系化合物基板とＧａＮ系化合物基板上に形成された窒化物半導体層とを有する基板生産物を複数の半導体素子に分割する工程を備える半導体素子の製造方法であって、ＧａＮ系化合物基板が、複数の半導体素子となる領域の間に結晶の面方位が反転している結晶反転領域を含んでおり、ＧａＮ系化合物基板の結晶反転領域及び結晶反転領域上の窒化物半導体層を所定深さまでエッチングする工程と、ＧａＮ系化合物基板を結晶反転領域に沿って分断する工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
上記した第２の半導体素子の製造方法によれば、ＧａＮ系化合物基板を機械的に分割（切断や割断など）する前工程としてＧａＮ系化合物基板及び窒化物半導体層を分割方向に沿って所定深さまでエッチングする際に、上記した第１の半導体素子の製造方法と同様に窒化物半導体層の側面の損傷を抑えるとともにＧａＮ系化合物基板及び窒化物半導体層の側面形状を良好に制御することができる。
【００１４】
また、第１及び第２の半導体素子の製造方法は、結晶反転領域及び窒化物半導体層のエッチングをウェットエッチングにより行い、該ウェットエッチングのエッチャントとしてアルカリ性水溶液を用いることを特徴としてもよい。これによって、ＧａＮ系化合物基板の結晶反転領域及び結晶反転領域上に成長した窒化物半導体層を好適にエッチングすることができる。
【００１５】
また、第１及び第２の半導体素子の製造方法は、結晶反転領域及び窒化物半導体層のエッチングをウェットエッチングにより行い、該ウェットエッチングにおけるエッチャントの温度を８０℃以上とすることを特徴としてもよい。これによって、結晶反転領域のエッチング速度を速め、基板生産物の分割に要する時間を短縮することができる。
【００１６】
また、第１及び第２の半導体素子の製造方法は、結晶反転領域及び窒化物半導体層のエッチングをウェットエッチングにより行い、該ウェットエッチングを、エッチャントを密閉した状態で行うことを特徴としてもよい。これによって、ウェットエッチングにおけるエッチャントの蒸発を防ぎ、基板生産物の分割に要するエッチャントの量を少なくすることができる。
【００１７】
また、第１及び第２の半導体素子の製造方法において、ウェットエッチングを密閉状態で行う場合、エッチャントの温度が２５０℃を超えると密閉容器内の圧力が過度に高まり、密閉状態を保つことが困難となる。従って、ウェットエッチングを密閉状態で行う場合には、エッチャントの温度を２５０℃以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による半導体素子の製造方法によれば、ＧａＮ系化合物基板上に窒化物半導体層が形成された基板生産物を複数の半導体素子に分割する際に、窒化物半導体層の側面の損傷を抑えるとともに窒化物半導体層及びＧａＮ系化合物基板の側面形状を良好に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら本発明による半導体素子の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
本発明による半導体素子の製造方法の第１実施形態を説明する前に、本実施形態において用いられるＧａＮ系化合物基板及びその製造方法について説明する。図１は、本実施形態において用いられるＧａＮ系化合物基板である基板３の外観を示す斜視図である。本実施形態では、基板３は単結晶のＧａＮからなる。図１を参照すると、基板３は、複数の素子領域３１と結晶反転領域３２とを含んでおり、主面３ａ上には分割予定ラインＡが想定されている。分割予定ラインＡは、基板３を分割する際の切断線であり、第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向に延びている。本実施形態では、第１の方向に延びる分割予定ラインＡと第２の方向に延びる分割予定ラインＡとは、互いに角度６０°で交差している。
【００２１】
複数の素子領域３１は、基板３の分割後にそれぞれ半導体素子の基板となる部分である。複数の素子領域３１は、互いの間に分割予定ラインＡを挟むように二次元状に配列されている。複数の素子領域３１の平面形状における各辺はそれぞれ分割予定ラインＡに沿っており、素子領域３１の平面形状は菱形となっている。また、結晶反転領域３２は、複数の素子領域３１の間に設けられている。換言すれば、結晶反転領域３２は、基板３の厚さ方向に貫通するとともに分割予定ラインＡに沿って形成されている。
【００２２】
基板３の主面３ａにおいては、素子領域３１の面方位が（０００１）面（すなわちＣ面）となっており、結晶反転領域３２の面方位が（０００−１）面（すなわち−Ｃ面）となっている。つまり、結晶反転領域３２は素子領域３１に対してｃ軸が反転して成長している。従って、基板３の主面３ａにおいては、素子領域３１の表面がＧａ終端面となっているのに対し、結晶反転領域３２の表面はＮ終端面となっている。基板３の裏面３ｂでは逆に、素子領域３１がＮ終端面となっており、結晶反転領域３２がＧａ終端面となっている。そして、素子領域３１と結晶反転領域３２との境界は、面欠陥（結晶粒界）となっている。
【００２３】
次に、図１に示した基板３の製造方法について説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、基板３の製造方法について説明するための断面図である。まず、図２（ａ）に示すように、ＧａＡｓ、Ｓｉ、またはサファイアからなる下地基板６０を用意する。下地基板６０がＳｉからなる場合には、下地基板６０の主面６０ａを（１１１）面とする。また、下地基板６０がＧａＡｓからなる場合には、下地基板６０の主面６０ａを（１１１）面かつＧａ終端面とする。下地基板６０がサファイアからなる場合には、下地基板６０の主面６０ａを（０００１）面すなわちＣ面とする。
【００２４】
続いて、下地基板６０の主面６０ａ上に、例えば厚さ１００ｎｍのＳｉＯ２膜を一様に成膜する。そして、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて素子領域３１（図１参照）の平面形状と一致するマスクパターンをＳｉＯ２膜上に形成し、該マスクパターンを介してＳｉＯ２膜をエッチングすることにより、分割予定ラインＡ（図１参照）に沿ったマスク５３を形成する。下地基板６０が例えばサファイアからなる場合には、マスク５３の長手方向を、例えば下地基板６０の＜１−１００＞方向（すなわち｛１１−２０｝面（Ａ面）に平行な方向）、及び下地基板６０の＜１１−２０＞方向（すなわち｛１−１００｝面（Ｍ面）に平行な方向）とすることが好ましい。
【００２５】
続いて、主面６０ａ上においてマスク５３が形成されていない部分に、エピタキシャルラテラルオーバーグロース（ＥＬＯ、epitaxial lateral overgrowth）のためのパターンを形成する。このとき、ＥＬＯパターンを、例えば直径２μｍの円形開口部が４μｍピッチで正三角形の頂点に位置するように六回対称に配置するとよい。また、正三角形の辺がマスク５３の長手方向に平行となるように、ＥＬＯパターンを配置するとよい。
【００２６】
続いて、図２（ｂ）に示すように、下地基板６０上及びマスク５３上に、例えばＨＶＰＥ法によってＧａＮ結晶５を成長させる。ＨＶＰＥ装置において、Ｇａメタルを収容したＧａボートを縦長の反応炉の内部上方に設け、下地基板６０を戴置するサセプタを反応炉の下方に設ける。そして、反応炉の上方からＨ２ガスとＨＣｌガスをＧａボートに供給するとともに、ＮＨ３ガスとＨ２ガス（キャリアガス）をサセプタ上の下地基板６０の直近へ供給する。
【００２７】
このとき、反応炉内を常圧として、Ｇａボートを８００℃以上に、下地基板を１０５０℃にそれぞれ加熱することが好ましい。ＧａとＨＣｌが反応して一旦ＧａＣｌが合成され、このＧａＣｌが下降して下地基板６０付近に至りＮＨ３ガスと反応する。そして、反応生成物であるＧａＮが下地基板６０上及びマスク５３上に堆積することにより、ＧａＮ結晶５が成長する。なお、次に示す各数値は、ＧａＮ結晶５の成長条件の一例である。
成長温度：１０５０℃
ＮＨ３分圧：０．３ａｔｍ（３０ｋＰａ）
ＨＣｌ分圧：０．０２ａｔｍ（２ｋＰａ）
成長時間：１０時間
【００２８】
ＧａＮ結晶５においては、下地基板６０の表面上（下地基板６０上であってマスク５３上でない面上）に素子領域３０が成長し、マスク５３上に結晶反転領域３３が成長する。すなわち、下地基板６０の表面は（１１１）面（ＧａＡｓまたはＳｉの場合）またはＣ面（サファイアの場合）であるので下地基板６０の表面上に成長する素子領域３０も結晶方位をｃ軸として成長し、素子領域３０の上面３０ａがＣ面（Ｇａ終端面）となる。
【００２９】
他方、マスク５３上に成長するＧａＮは結晶方位が反転する場合がある。すなわち、ＳｉＯ２からなるマスク５３上においては、ＧａＮが結晶方位を−ｃ軸として成長する場合がある。このような場合には、マスク５３上に成長するＧａＮは結晶反転領域３３となり、該結晶反転領域３３の上面３３ａは−Ｃ面（Ｎ終端面）となる。また、結晶反転領域３３は素子領域３０と比較して成長速度が遅いので、素子領域３０の上面３０ａのうち結晶反転領域３３に近い上面３０ａは、そのファセット面が結晶反転領域３３の上面３３ａへ傾斜しながら成長する。従って、素子領域３０内部の結晶欠陥は素子領域３０と結晶反転領域３３との境界（結晶粒界）に集まり、素子領域３０内部の結晶欠陥密度が減少することとなる。
【００３０】
続いて、図２（ｃ）に示すように、ＧａＮ結晶５を成長方向と交差する面で研削して基板３を形成する。まず、ＧａＮ結晶５の底面にある下地基板６０を研削して削り落とす。その後、ＧａＮ結晶５を平板状に研削し、表面を研磨することによって、平坦な主面３ａを有する基板３が完成する。この基板３は、素子領域３１及び結晶反転領域３２を含んでいる。ＧａＮ結晶５の素子領域３０が結晶方位をｃ軸として成長しているので、基板３の主面（上面）３ａにおける素子領域３１表面はＧａ終端面となる。また、ＧａＮ結晶５の結晶反転領域３３が結晶方位を−ｃ軸として成長しているので、基板３の主面（上面）３ａにおける結晶反転領域３２表面はＮ終端面となる。
【００３１】
ここで、基板３の主面（上面）３ａにおける結晶反転領域３２表面がＮ終端面であるか否かを確認する方法として、以下の方法がある。すなわち、Ｇａ終端面はアルカリ性水溶液によってエッチングされず、Ｎ終端面はアルカリ性水溶液によってエッチングされ易いといった性質を利用する方法である。結晶反転領域３２表面がアルカリ性水溶液によって素子領域３１表面よりもエッチングされ易い場合には、結晶反転領域３２表面はＮ終端面である。
【００３２】
なお、上記した製造方法においては、マスク５３の材料としてＳｉＯ２を用いたが、マスク５３の材料として例えばＳｉ３Ｎ４を用いることによっても、結晶反転領域３３を好適に成長させることができる。
【００３３】
以上、本実施形態による半導体素子の製造方法において用いられるＧａＮ系化合物基板及びその製造方法について説明した。続いて、本実施形態による半導体素子の製造方法について説明する。図３（ａ）〜図３（ｅ）は、本実施形態による半導体素子の製造方法を説明するための断面図である。また、図４は、図３（ｄ）に示した工程における基板生産物２３の斜視図である。
【００３４】
本製造方法では、まず、図３（ａ）に示すように、ＧａＮ系化合物からなり素子領域３１及び結晶反転領域３２を含む基板３を用意する。基板３は、上述した基板製造方法によって製造されたものである。素子領域３１は、本実施形態において複数の半導体素子となる領域である。また、結晶反転領域３２は、素子領域３１の間に位置しており、上述したように結晶の面方位が素子領域３１に対し反転している。従って、基板３の主面３ａにおいては、素子領域３１表面がＧａ終端面となっており、結晶反転領域３２表面がＮ終端面となっている。
【００３５】
続いて、図３（ｂ）に示すように、基板３の主面３ａ上に窒化物半導体層１４を形成する。このとき、基板３の主面３ａのうち素子領域３１表面はＣ面なので、窒化物半導体層１４のうち素子領域３１上に成長した第１の部分１５は結晶方位をｃ軸として成長する。また、結晶反転領域３２表面は−Ｃ面なので、窒化物半導体層１４のうち結晶反転領域３２上に成長した第２の部分１７は結晶方位がｃ軸とは異なって（例えば−ｃ軸）成長することとなる。
【００３６】
本実施形態では、半導体素子としてＬＥＤを製造する場合を説明する。すなわち、窒化物半導体層１４の内部構造としては、ｎ型半導体層、活性層、及びｐ型半導体層を順次積層した構造とする。具体的には、基板３の主面３ａ上に、ｎ型窒化物半導体からなるバッファ層及びクラッド層、多重量子井戸構造を有する活性層、並びにｐ型窒化物半導体からなるクラッド層及びコンタクト層を順次積層することにより窒化物半導体層１４を形成する。
【００３７】
続いて、図３（ｃ）に示すように、窒化物半導体層１４の第１の部分１５上に、アノード電極１１を形成する。このとき、アノード電極１１を例えばＮｉ／Ａｕといった金属材料を順次蒸着することにより形成し、高温下でアノード電極１１と窒化物半導体層１４とをオーミック結合させるとよい。また、各素子領域３１の裏面上に、カソード電極１３を形成する。このとき、カソード電極１３を例えばＴｉ／Ａｌといった金属材料を順次蒸着することにより形成し、高温下でカソード電極１３と基板３とをオーミック結合させるとよい。こうして、基板３、窒化物半導体層１４、アノード電極１１、及びカソード電極１３を有する基板生産物２３が完成する。
【００３８】
続いて、図３（ｄ）及び図４に示すように、基板生産物２３に対してウェットエッチングを行う。まず、基板３の裏面がエッチングされないように、基板３の裏面上の全面にマスク１９を形成する。次に、アルカリ性水溶液からなるエッチャント２１中に基板生産物２３を浸す。このとき、窒化物半導体層１４のうち素子領域３１上に成長した第１の部分１５は、ｃ軸方向に成長しているのでその表面がＣ面（Ｇａ終端面）となり、アルカリ性のエッチャント２１中ではエッチングされない。これに対し、結晶反転領域３２上に成長した第２の部分１７は、ｃ軸とは異なる結晶方向に成長しているのでその表面がＣ面とは異なり（例えば−Ｃ面）、アルカリ性のエッチャント２１中においてエッチングされ易い。従って、窒化物半導体層１４においては、第２の部分１７が選択的にエッチング除去される。なお、エッチャント２１としては、水酸化カリウム水溶液や水酸化ナトリウム水溶液などの強アルカリ性水溶液を用いることが好ましい。或いは、エッチャント２１としては、アンモニア水溶液などの弱アルカリ性水溶液を用いてもよい。
【００３９】
こうして窒化物半導体層１４の第２の部分１７がエッチング除去されると、基板３の結晶反転領域３２の表面が露出する。結晶反転領域３２の表面は−Ｃ面（Ｎ終端面）となっており、アルカリ性のエッチャント２１中においてエッチングされ易い。従って、基板３においては結晶反転領域３２が選択的にエッチング除去される。
【００４０】
続いて、エッチャント２１中から基板生産物２３を取り出し、基板３の裏面に形成したマスク１９を除去する。こうして、図３（ｅ）に示すように、基板生産物２３が複数の半導体素子２５に分割される。
【００４１】
本実施形態による半導体素子の製造方法は、以下の効果を有する。すなわち、本実施形態による半導体素子の製造方法では、基板３が、素子領域３１の間に結晶の面方位が反転した結晶反転領域３２を含んでいる。これにより、基板３の主面３ａでは、素子領域３１のＧａ終端面の間に結晶反転領域３２のＮ終端面が形成されるので、例えばアルカリ性のエッチャント２１を用いることによって、結晶反転領域３２を選択的にエッチング除去することができる。従って、この半導体素子の製造方法によれば、基板３の側面形状を良好に制御しつつ基板３を分割することができる。
【００４２】
また、基板３の結晶反転領域３２上に成長した窒化物半導体層１４の第２の部分１７は、素子領域３１上に成長した窒化物半導体層１４の第１の部分１５に対して結晶方位が異なる傾向がある。従って、アルカリ性のエッチャント２１を用いると、第２の部分１７は第１の部分１５よりもエッチングされ易くなるので、ウェットエッチングにより第２の部分１７を選択的に除去することにより、窒化物半導体層１４（の第１の部分１５）の側面の損傷を抑えるとともに側面形状を良好に制御しつつ窒化物半導体層１４を分割することができる。
【００４３】
以上のことから、本実施形態による半導体素子の製造方法によれば、基板３上に窒化物半導体層１４が形成された基板生産物２３を複数の半導体素子２５に分割する際に、窒化物半導体層１４の第１の部分１５の側面の損傷を抑えつつ、窒化物半導体層１４の第１の部分１５及び基板３の側面形状を良好に制御することができる。
【００４４】
また、従来のブレードダイシングやブレーキングといった機械的な分割方法では、分割後の基板側面にチッピングやクラックが発生しやすい。また、このようなチッピングやクラックの発生は、ウェハがＧａＮなどの固い材料からなる場合に特に顕著となる。従って、従来の機械的な分割方法においては、予め窒化物半導体層をエッチングする際に分割予定ラインに沿ったエッチング幅を比較的広く設定し、切断面と窒化物半導体層の側面との間隔に余裕をもたせる必要があるので、１枚のウェハから得られる素子数が抑えられてしまう。これに対し、本実施形態による半導体素子の分割方法では、ウェットエッチングのみによって基板生産物２３を分割することができるので、チッピングやクラックが発生しない。また、エッチングにより除去される結晶反転領域３２の幅も、任意に設定することができる。従って、本実施形態による半導体素子の分割方法によれば、１枚のウェハからより多くの半導体素子を得ることができる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
本発明による半導体素子の製造方法の第２実施形態について説明する。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、本実施形態による半導体素子の製造方法を説明するための断面図である。なお、本実施形態が第１実施形態と異なる点は、基板生産物２３の分割方法である。従って、基板３及び基板生産物２３を製造するまでの工程は第１実施形態と同様なので、これらの工程に関する詳細な説明を省略する。
【００４６】
まず、図５（ａ）に示すように、基板生産物２３に対してウェットエッチングを行う。基板３の裏面がエッチングされないように、基板３の裏面上の全面にマスク１９を形成する点は第１実施形態と同様である。次に、アルカリ性水溶液からなるエッチャント２１中に基板生産物２３を浸す。このとき、窒化物半導体層１４においては第２の部分１７が選択的にエッチング除去され、基板３においては結晶反転領域３２が選択的にエッチングされる。ここで、本実施形態では、窒化物半導体層１４の第２の部分１７を除去した後、基板３の結晶反転領域３２を少なくとも所定深さまでエッチングする。すなわち、エッチング時間を調整することにより、結晶反転領域３２を途中の深さまでエッチング除去し、基板３の裏面から或る厚さまでの部分を残す。
【００４７】
続いて、エッチャント２１中から基板生産物２３を取り出し、基板３の裏面に形成したマスク１９を除去する。そして、基板３を結晶反転領域３２の長手方向に沿って機械的に分割する。ここで、機械的に分割するとは、例えば図５（ｂ）に示すように、ブレーキング装置４０を基板３の裏面側から結晶反転領域３２の長手方向に沿って当て、基板３を割断するような分割方法である。或いは、機械的に分割するとは、例えばブレードダイシング装置を用いて基板３を結晶反転領域３２の長手方向に沿って切断するような分割方法でもよい。こうして、図５（ｃ）に示すように、基板生産物２３が複数の半導体素子２７に分割される。
【００４８】
本実施形態による半導体素子の製造方法は、以下の効果を有する。すなわち、本実施形態による半導体素子の製造方法によれば、基板３を機械的に分割する前工程として基板３及び窒化物半導体層１４を分割予定ラインに沿って所定深さまでエッチングする際に、窒化物半導体層１４の側面の損傷を抑えるとともに基板３及び窒化物半導体層１４の側面形状を良好に制御することができる。
【００４９】
（実施例）
ここで、上記第１実施形態の実施例について説明する。本実施例では、基板生産物２３をウェットエッチングにより複数の半導体素子２５に分割する工程（図３（ｄ）及び図３（ｅ）参照）において、エッチング条件を以下の４つのパターンに設定して基板３の分割に要する速度を観察した。なお、本実施例では、基板３として、素子領域及び結晶反転領域を含む厚さ４００μｍのＧａＮ基板を図２（ａ）〜図２（ｃ）に示した工程によって予め形成した。そして、このＧａＮ基板の裏面上の全面にマスクを予め形成した。
【００５０】
（１）エッチング条件１
まず、ビーカー内に８規定の水酸化カリウム水溶液を深さ２ｃｍまで満たし、裏面にマスクが形成されたＧａＮ基板を水酸化カリウム水溶液内に横置きで投入した。なお、このとき、水酸化カリウム水溶液の温度を室温（２５℃）とした。そして、２時間後にＧａＮ基板を水酸化カリウム水溶液内から取り出した。その結果、このエッチング条件ではＧａＮ基板を分割するには至らず、厚み４００μｍのＧａＮ基板に対し結晶反転領域が深さ１μｍしかエッチングされなかった。すなわち、結晶反転領域に対するエッチング速度は１時間あたり０．５μｍであった。
【００５１】
（２）エッチング条件２
まず、ビーカー内に８規定の水酸化カリウム水溶液を深さ２ｃｍまで満たし、ビーカーの底に配置したホットプレートにより水酸化カリウム水溶液の温度を８０℃に維持した。そして、裏面にマスクが形成されたＧａＮ基板を水酸化カリウム水溶液内に横置きで投入した。このとき、結晶反転領域に対するエッチング速度を計測すると、１時間あたり２０μｍであった。しかし、水酸化カリウム水溶液を８０℃といった高温に維持したため、水酸化カリウム水溶液が蒸発し、１時間後にＧａＮ基板の表面が露出した。そこで、ビーカー内に８規定の水酸化カリウム水溶液を深さ４０ｃｍまで追加し、２０時間後にＧａＮ基板を水酸化カリウム水溶液内から取り出した。その結果、最後までＧａＮ基板を水酸化カリウム水溶液中に浸すことができ、結晶反転領域を全てエッチング除去してＧａＮ基板を完全に分割することができた。
【００５２】
（３）エッチング条件３
本実施例においては、図６に示すような密閉容器７０及び密閉装置７５を用意した。密閉容器７０は、上部が開口した深さ６ｃｍの水槽７１、及び水槽７１の開口を塞ぐ蓋７２によって構成されている。また、密閉装置７５は、密閉容器７０を載置するステージ７５ａ、及び密閉容器７０の蓋７２を押さえるための押さえボルト７４を有しており、押さえ板７３および７６を介して密閉容器７０を密閉する構造となっている。
【００５３】
まず、水槽７１内に８規定の水酸化カリウム水溶液２２を深さ２ｃｍまで満たし、水酸化カリウム水溶液２２内にＧａＮ基板３を横置きで投入した。そして、水槽７１の開口を蓋７２によって塞いだ後、密閉容器７０を密閉装置７５のステージ７５ａ上に押さえ板７６を介して載置した。そして、押さえボルト７４と蓋７２との間に押さえ板７３を挟んだ状態で蓋７２を押さえることにより、密閉容器７０を密閉した。この状態で、密閉装置全体を８０℃の恒温層の内部に放置し、水酸化カリウム水溶液２２の温度を８０℃に維持したところ、密閉容器７０内部の気圧は２気圧（２００ｋＰａ）であった。また、結晶反転領域に対するエッチング速度を計測すると、１時間あたり２０μｍであった。水酸化カリウム水溶液２２は密閉容器７０内にあるため蒸発せず、２０時間後には結晶反転領域を全てエッチング除去してＧａＮ基板を完全に分割することができた。
【００５４】
（４）エッチング条件４
まず、水槽７１内に８規定の水酸化カリウム水溶液２２を深さ２ｃｍまで満たし、水酸化カリウム水溶液２２内にＧａＮ基板３を横置きで投入した。そして、密閉容器７０をエッチング条件３と同様の方法により密閉した。この状態で、密閉装置全体を１５０℃の恒温層の内部に放置し、水酸化カリウム水溶液２２の温度を１５０℃に維持したところ、密閉容器７０内部の気圧は５気圧（５００ｋＰａ）であった。また、結晶反転領域に対するエッチング速度を計測すると、１時間あたり３００μｍであった。水酸化カリウム水溶液２２は密閉容器７０内にあるため蒸発せず、８０分後には結晶反転領域を全てエッチング除去してＧａＮ基板を完全に分割することができた。
【００５５】
なお、エッチング条件４と同様にして水酸化カリウム水溶液２２及びＧａＮ基板３を密閉容器７０内に密閉した状態で、水酸化カリウム水溶液２２の温度が２５０℃を超えると、密閉容器７０内部の気圧は４０気圧（４ＭＰａ）といった高圧になってしまい、密閉容器７０の気密性を維持することが難しくなる。従って、量産プロセスとして現実的ではなくなる。
【００５６】
以上の実施例からわかるように、ウェットエッチングにおける水酸化カリウム水溶液２２の温度を８０℃以上（更に好ましくは１５０℃以上）に設定すると、結晶反転領域３２に対するエッチング速度が速まるので、常温でのエッチングと比較して基板３の分割に要する時間を短縮し、製造コストを低減することができる。また、このように水酸化カリウム水溶液２２の温度を高く設定した場合、エッチング条件２に示されたとおり、水酸化カリウム水溶液２２が蒸発する分だけ余計に水酸化カリウム水溶液２２が必要となってしまう。そこで、ウェットエッチングを密閉容器７０内で行うことにより、水酸化カリウム水溶液２２の蒸発を防いでＧａＮ基板３の分割に要する水酸化カリウム水溶液２２の量を少なくし、製造コストを低減することができる。そして、このようにウェットエッチングを密閉容器７０内で行う場合には、密閉容器７０の気密性を容易に維持するために水酸化カリウム水溶液２２の温度を２５０℃以下に設定することが好ましい。
【００５７】
本発明による半導体素子の製造方法は、上記した各実施形態に限られるものではなく、他にも様々な変形が可能である。例えば、上記した各実施形態では、結晶反転領域３２の長手方向が互いに６０°で交わる二方向として設定されているが、結晶反転領域３２の長手方向はこれに限らず、任意に設定された基板生産物の切断予定ラインに沿って様々な方向とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、第１実施形態において用いられるＧａＮ系化合物基板の外観を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、ＧａＮ系化合物基板の製造方法について説明するための断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｅ）は、第１実施形態による半導体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】図４は、図３（ｄ）に示した工程における基板生産物の斜視図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第２実施形態による半導体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図６は、実施例において用いられる密閉容器及び密閉装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
３…基板、５…結晶、１１…アノード電極、１３…カソード電極、１４…窒化物半導体層、１５…第１の部分、１７…第２の部分、１９…マスク、２１…エッチャント、２３…基板生産物、２５、２７…半導体素子、３０、３１…素子領域、３２、３３…結晶反転領域、５３…マスク、６０…下地基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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