(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に半導体層を成長させる半導体層成長工程と、
該半導体層を支持体に剥離テープを介して貼り付ける支持体貼付工程と、
前記半導体層が前記支持体に貼り付けられた状態で前記基板を前記半導体層から除去する基板除去工程と
前記支持体及び前記剥離テープ上の前記基板及び前記半導体層以外の領域にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と
を具備し、
前記基板除去工程は前記レジスト層をマスクとして前記基板をウェットエッチングにより除去する工程であり、
前記レジスト層形成工程は、
前記基板の前記剥離テープの反対側面に保護シートを付ける工程と、
該保護シートにレジストを滴下すると共に前記支持体を回転させることにより前記レジスト層を形成する工程と、
該レジスト層の形成後に前記保護シートを除去する工程と
を具備する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板上に半導体層を成長させる半導体層成長工程と、
該半導体層を支持体に剥離テープを介して貼り付ける支持体貼付工程と、
前記半導体層が前記支持体に貼り付けられた状態で前記基板を前記半導体層から除去する基板除去工程と
前記支持体及び前記剥離テープ上の前記基板及び前記半導体層以外の領域にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と
を具備し、
前記基板除去工程は前記レジスト層をマスクとして前記基板をウェットエッチングにより除去する工程であり、
前記レジスト層形成工程は、
前記半導体層に保護シート付きの前記剥離テープを貼り付ける工程と、
該保護シートにレジストを滴下すると共に前記基板を回転させることにより第１のレジスト層を形成する工程と、
該第１のレジスト層の形成後に前記保護シートを除去する工程と、
前記半導体層を前記剥離テープを介して前記支持体に貼り付けた後に前記支持体上に第２のレジスト層を形成する工程と
を具備し、前記第１、第２のレジスト層により前記レジスト層を構成した半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板上に半導体層を成長させる半導体層成長工程と、
該半導体層を支持体に剥離テープを介して貼り付ける支持体貼付工程と、
前記半導体層が前記支持体に貼り付けられた状態で前記基板を前記半導体層から除去する基板除去工程と
前記支持体及び前記剥離テープ上の前記基板及び前記半導体層以外の領域にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と
を具備し、
前記基板除去工程は前記レジスト層をマスクとして前記基板をウェットエッチングにより除去する工程であり、
前記レジスト層形成工程は、
前記半導体層の周辺をエッチング除去する工程と、
該エッチング除去された前記半導体層の周辺に第１のレジスト層を形成する工程と、
前記剥離テープの周辺を除く該剥離テープの前記支持体の反対面に保護シートを貼り付ける工程と、
前記剥離テープを前記支持体に貼り付けた後に前記保護シートにレジストを滴下し前記支持体上及び前記剥離テープの周辺及び側面に第２のレジスト層を形成する工程と、
該第２のレジスト層を形成した後に前記保護シートを除去する工程と
を具備し、前記第１、第２のレジスト層により前記レジスト層を構成した半導体装置の製造方法。
【請求項４】
さらに、前記基板の除去後に前記半導体層の表面に凹凸を形成する工程を具備する請求項１、２または３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記剥離テープは耐熱性紫外光剥離テープである請求項１、２または３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記剥離テープは熱剥離テープである請求項１、２または３に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置たとえば光半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光半導体装置（発光ダイオードLED）は、成長基板に、ｎ層、活性層、ｐ層等よりなる半導体層を成長させ、成長基板及び半導体層にｎ側電極及びｐ側電極をそれぞれ形成する。この場合、成長基板が絶縁性の場合、反応性イオンエッチング法等のドライエッチング法により成長基板の一部を除去して半導体層のｎ層及びｐ層にｎ側電極及びｐ側電極をそれぞれ形成する。
【０００３】
最近、上述の光半導体装置のうち成長基板を半導体層から除去（剥離）したいわゆるエピフィルム型光半導体装置が開発されている（参照：特許文献１の図２の（ｅ））。この成長基板の除去によりエピフィルム型光半導体装置の電気的、熱的、光学的特性が向上する。また、成長基板の除去によりエピフィルム型光半導体装置は３〜１０μｍ程度の厚さとなるので、光半導体装置のパッケージの小型化、光半導体装置の回路基板等への直接搭載等の応用が期待されている（参照：特許文献２）。
【０００４】
従来のエピフィルム型光半導体装置の第１の製造方法を図１０、図１１を参照して説明する（参照：特許文献１の図１、図２）。
【０００５】
始めに、図１０の（Ａ）を参照すると、光透過性を有する成長基板１０１上に有機金属化合物気相成長法（MOCVD）等により下地層１０２、ｎ型コンタクト層１０３、ｎ型クラッド層１０４、活性層１０５、ｐ型クラッド層１０６及びｐ型コンタクト層１０７を順次成長させる。ここで、ｎ型コンタクト層１０３、ｎ型クラッド層１０４、活性層１０５、ｐ型クラッド層１０６及びｐ型コンタクト層１０７を半導体層（エピタキシャルフィルムとも言う）Ｓと呼ぶ。尚、成長基板１０１を光透過性を有するたとえばサファイア基板とするのは後述のレーザ光を成長基板１０１と半導体層Ｓとの界面に半導体層Ｓの反対側から照射するためである。
【０００６】
次に、図１０の（Ｂ）を参照すると、半導体層Ｓを光半導体装置（チップ）単位に分離するために、反応性イオンエッチング法等のドライエッチング法により下地層１０２に到達する素子分離溝１０８を形成する。
【０００７】
次に、図１１の（Ａ）を参照すると、レーザ光Ｌを成長基板１０１から照射し、下地層１０２とｎ型コンタクト層１０３との界面で半導体層Ｓを下地層１０２、成長基板１０１から剥離する。この場合、ｎ型コンタクト層１０３のエネルギーギャップが下地層１０２のエネルギーギャップより小さくなるように、下地層１０２及びｎ型コンタクト層１０３の材料を選択し、レーザ光Ｌのエネルギーを２つのエネルギーギャップの間に設定する。この結果、レーザ光Ｌは下地層１０２に到達してｎ型コンタクト層１０３に吸収される。従って、下地層１０２とｎ型コンタクト層１０３との界面においてアヴレーションが生じて成長基板１０１は下地層１０２と共に半導体層Ｓから分離される。
【０００８】
最後に、図１１の（Ｂ）を参照すると、剥離された半導体層Ｓのｎ型コンタクト層１０３及びｐ型コンタクト層１０７の表面にｎ側電極１０９及びｐ側電極１１０を蒸着法等により形成する。これにより、複数のエピフィルム型光半導体装置（チップ）が完成する。
【０００９】
また、従来のエピフィルム型光半導体装置の第２の製造方法によれば、成長基板と半導体層との間に剥離層を形成し、次いで、剥離層を特定のエッチャントを用いたウェットエッチング法により除去することにより、半導体層を成長基板から剥離する（参照：特許文献２、３）。たとえば、剥離層をAlAsにより形成し、エッチャントとして１０％沸酸を用いたウェットエッチング法により剥離層を除去する。さらに、完成した複数の光半導体装置（チップ）毎に個別支持体によって直接に搬送を行い、薄膜の光半導体装置のハンドリングを容易にしている（参照：特許文献３）。
【特許文献１】特開２００３−０５１６１１号公報
【特許文献２】特開２００４−１７２３５１号公報
【特許文献３】特開２００５−０５１１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の従来のエピフィルム型光半導体装置の第１の製造方法においては、図１１の（Ａ）に示す剥離後に得られた半導体層Ｓは３〜１０μｍと非常に薄いのでもろく、特に、ｎ側電極１０９及びｐ側電極１１０の形成工程での蒸着装置への移送、取り付け等のハンドリングにおいて、また、回路基板等への直接搭載の際の半導体層Ｓへのレジスト塗布、レジストパターニング等のハンドリングにおいて破損し易いという課題がある。
【００１１】
また、上述の従来のエピフィルム型光半導体装置の第２の製造方法においては、ウェットエッチング法による剥離層の除去のために半導体層の剥離面に凸凹がなく、この結果、光取り出し効率が低下するという課題がある。また、ハンドリングを容易にするための個別支持体付きの光半導体装置は実質的に大きな厚さ（≧３μｍ）を有することになる。この結果、回路基板等に直接搭載された際の光半導体装置の段差は大きくなり、厚さ１μｍ程度のレジストを均一塗布できず、その後の微細加工が不可能であるという課題もある。
【００１２】
従って、本発明の目的は、ハンドリングが容易で、しかも、段差が小さく微細加工に適した半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に半導体層を成長させる半導体層成長工程と、半導体層を支持体に剥離テープを介して貼り付ける半導体層貼付工程と、半導体層が支持体に貼り付けられた状態で基板を半導体層から除去する基板除去工程と、支持体及び剥離テープ上の基板及び半導体層以外の領域にレジスト層を形成するレジスト層形成工程を具備し、基板除去工程はこのレジスト層をマスクとして基板をウェットエッチングにより除去する工程である。
【００１４】
上述のレジスト層形成工程は、基板の剥離テープの反対側面に保護シートを付ける工程と、保護シートにレジストを滴下すると共に支持体を回転させることによりレジスト層を形成する工程と、レジスト層の形成後に保護シートを除去する工程とを具備する。あるいは、レジスト層形成工程は、半導体層に保護シート付きの剥離テープを貼り付ける工程と、保護シートにレジストを滴下すると共に基板を回転させることにより第１のレジスト層を形成する工程と、第１のレジスト層の形成後に保護シートを除去する工程と、半導体層を剥離テープを介して支持体に貼り付けた後に支持体上に第２のレジスト層を形成する工程とを具備し、第１、第２のレジスト層によりレジスト層を構成したものである。あるいは、レジスト層形成工程は、半導体層の周辺をエッチング除去する工程と、エッチング除去された半導体層の周辺に第１のレジスト層を形成する工程と、剥離テープの周辺を除く剥離テープの支持体の反対面に保護シートを貼り付ける工程と、剥離テープを支持体に貼り付けた後に保護シートにレジストを滴下し支持体上及び剥離テープの周辺及び側面に第２のレジスト層を形成する工程と、第２のレジスト層を形成した後に保護シートを除去する工程とを具備し、第１、第２のレジスト層によりレジスト層を構成したものである。
【００１５】
さらに、基板の除去後に半導体層の表面に凹凸を形成する工程を具備する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ハンドリングを容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１、図２は本発明に係る半導体装置の製造方法の第１の実施の形態を示す断面図である。
【００１８】
始めに、図１の（Ａ）を参照すると、成長基板としてのGaAs基板１上にMOCVD法等により半導体層２を成長させる。たとえば、半導体層は、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層である。これにより、エピウエハを得る。
【００１９】
次に、図１の（Ｂ）を参照すると、図１の（Ａ）に示すエピウエハの半導体層２のｐ型コンタクト層上にｐ側電極３を形成する。尚、フリップチップタイプの場合には、半導体層２のｎ型コンタクト層まで反応性イオンエッチング法等のドライエッチング法によりエッチングしてｎ側電極も形成する。
【００２０】
次に、図１の（Ｃ）を参照すると、図１の（Ｂ）に示す電極付エピウエハを裏返してサファイア等よりなる透明支持体４に耐熱性紫外光（UV）剥離テープ５（たとえば積水化学製耐熱セルファ（登録商標）等）を介して貼り付ける。この場合、透明支持体４は耐熱性UV剥離テープ５が動かないようにするためである。耐熱性UV剥離テープ５が動くと、半導体層２に不要な力が加わり、割れの原因となる。
【００２１】
次に、図２の（Ａ）を参照すると、後述のレジスト層６を形成するために、エピウエハの裏面（GaAs基板１側）を保護シート１ａで覆う。次いで、その保護シート１ａ上にレジスト（図示せず）を滴下し、次いで、透明支持体４を、矢印に示すごとく、回転させて、図２の（Ｂ）に示すごとくレジスト層６をエピウエハ周辺に均一に形成する。その後、上述の保護シート１ａを除去する。
【００２２】
このようにして、レジスト層６によりエピウエハ周辺及び耐熱性UV剥離テープ５のエピウエハが存在しない領域上を覆う。これにより、後述のエッチング工程におけるエピウエハ周辺からのエッチャントの侵入及び耐熱性UV剥離テープ５の表面の溶解を防止し、この結果、エピウエハが耐熱性UV剥離テープ５からの剥離を防止する。さらに、レジスト層６を１４０℃の高温でベークする。これにより、エピウエハ周辺のレジスト層６の密着性を向上させると共に、後工程での耐熱性UV剥離テープ５が有機溶剤によって剥離しないようにする。
【００２３】
次に、図２の（Ｃ）を参照すると、GaAs基板をNH4OH+H2O2+H2O混液を用いたウェットエッチング法により除去（剥離）する。
【００２４】
次に、図３の（Ａ）を参照すると、半導体層２の剥離面上にレジストパターン（図示せず）を形成してドライエッチング法により凹凸形状にし、レジストパターンを除去する。これにより、光取り出し効率を向上させる。その後、レジスト層６を有機溶剤により、もしくはO2プラズマ処理により除去する。
【００２５】
次に、図３の（Ｂ）を参照すると、半導体層２の凹凸面にｎ側電極７を形成する。この場合、レジスト層によるパターン形成、金属蒸着、レジスト除去を行う（図示せず）。尚、フリップチップタイプの場合、図１の（Ｂ）の工程にてｎ側電極を既に形成するので、図３の（Ｂ）の工程は不要となる。
【００２６】
次に、図３の（Ｃ）を参照すると、半導体層２を光半導体装置（チップ）毎に分離する。この場合、レジスト層によるパターン形成、ウェットエッチング法もしくはドライエッチング法による半導体層２の除去、及びレジスト層のO2プラズマ処理による除去を行う（図示せず）。
【００２７】
最後に、図４を参照すると、透明支持体４の裏面から紫外線UVを照射し、耐熱性UV剥離テープ５と光半導体装置（チップ）との接着力を低下させる。この状態で光半導体装置（チップ）を熱剥離テープ個片を吸着したコレット８によりピックアップする。これは通常のコレット吸着ではチップ割れが発生するためである。
【００２８】
このように、エピウエハを耐熱性UV剥離テープ５を介して透明支持体４に貼り付けるので、各工程たとえばGaAs基板１の除去（剥離）工程でのハンドリングが容易となり、クラックの発生を防止できる。また、GaAs基板１の除去（剥離）後の半導体層２の剥離面での均一なレジスト層の形成が可能となり、たとえば半導体層２の凹凸形成も容易となる。
【００２９】
上述の図２の（Ｂ）に示すレジスト層６の形成によれば、レジスト層６がGaAs基板１と半導体層２との界面を覆うことがある。この結果、図２の（Ｃ）に示すGaAs基板１の除去（剥離）工程においてエピウエハ周辺近傍のGaAs基板１の除去が不完全となることがある。
【００３０】
図５、図６は本発明に係る半導体装置の製造方法の第２の実施の形態を示す断面図である。
【００３１】
図１の（Ａ）、（Ｂ）の工程後に、図５の（Ａ）を参照すると、エピウエハの半導体層２上に保護シート５ａ付きの耐熱性UV剥離テープ５’を貼り付ける。この耐熱性UV剥離テープ５’は図２の（Ｃ）における耐熱性UV剥離テープ５より小さく、エピウエハ周辺を覆っていない。
【００３２】
次に、図５の（Ｂ）を参照すると、レジスト（図示せず）を保護シート５ａ上に滴下し、その後、エピウエハを矢印に示すごとく、回転させることにより、レジスト層６−１がエピウエハ周辺及び耐熱性UV剥離テープ５’の側面に均一に形成される。次いで、保護シート５ａを剥がす。
【００３３】
次に、図６の（Ａ）を参照すると、エピウエハを耐熱性UV剥離テープ５’を介して透明支持体４に貼り付ける。
【００３４】
次に、図６の（Ｂ）を参照すると、耐熱性UV剥離テープ５’の周辺の透明支持体４上にレジスト層６−２を塗布する。
【００３５】
その後、図２の（Ｃ）の工程に進む。
【００３６】
このように、本発明の第２の実施の形態においては、得られたレジスト層６−１、６−２はベークされる。尚、レジスト層６−１、６−２は一体となって図２の（Ｂ）のレジスト層６に相当するが、図２の（Ｂ）のレジスト層６と異なり、GaAs基板１と半導体層２との界面を確実に覆っていないので、図２の（Ｃ）のGaAs基板１の除去（剥離）工程においてGaAs基板１は完全に除去（剥離）できる。
【００３７】
図７、図８は本発明に係る半導体装置の製造方法の第３の実施の形態を示す断面図である。
【００３８】
図１の（Ａ）、（Ｂ）の工程後に、図７の（Ａ）を参照すると、半導体層２の周辺をSiO2マスクを用いてドライエッチング法により１μｍ程度の段差を設ける。
【００３９】
次に、図７の（Ｂ）を参照すると、半導体層２の周辺の接着部にレジストスピン塗布してレジスト層６−３を形成する。
【００４０】
他方、図８の（Ａ）を参照すると、エピウエハ形状よりも小さい保護シート５ｂを付した耐熱性UV剥離テープ５’を透明支持体４に貼り付ける。
【００４１】
次に、図８の（Ｂ）を参照すると、レジスト（図示せず）を保護シート５ｂ上に滴下し、その後、透明支持体４を矢印に示すごとく、回転させることにより、レジスト層６−４が耐熱性UV剥離テープ５’の周辺及び透明支持体４の上面に均一に形成される。次いで、保護シート５ｂを剥がす。
【００４２】
次に、図９を参照すると、図７の（Ｂ）のエピウエハを図８の（Ｂ）の耐熱性UV剥離層５’に貼り付ける。
【００４３】
その後、図２の（Ｃ）の工程に進む。
【００４４】
このように、本発明の第３の実施の形態においては、得られたレジスト層６−３、６−４はベークされる。尚、レジスト層６−３、６−４は一体となって図２の（Ｂ）のレジスト層６に相当するが、図２の（Ｂ）のレジスト層６と異なり、GaAs基板１と半導体層２との界面を確実に覆っていないので、図２の（Ｃ）のGaAs基板１の除去（剥離）工程においてGaAs基板１は完全に除去（剥離）できる。さらに、エピウエハ周辺の割れも防止できる。
【００４５】
上述の実施の形態においては、成長基板としてはGaAs基板を用いたが、他の基板たとえばGaN基板でもよい。また、耐熱性UV剥離テープの代りに、熱剥離テープを用いてもよい。この場合には、図４における紫外光UVの代りに赤外光を用いる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図８】本発明の半導体装置の製造方法の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図９】本発明の半導体装置の製造方法の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】従来の半導体装置の第１の製造方法を示す断面図である。
【図１１】従来の半導体装置の第１の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：GaAs基板
２：半導体層
３：ｐ側電極
４：透明支持体
５、５’：耐熱性紫外光剥離テープ
５ａ、５ｂ：保護シート
６、６−１、６−２、６−３、６−４：レジスト層
７：ｎ側電極
【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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【図７】
0005324821.tif 000008
【図８】
0005324821.tif 000009
【図９】
0005324821.tif 000010
【図１０】
0005324821.tif 000011
【図１１】
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