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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023154555
(43)【公開日】2023-10-20
(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/301 20060101AFI20231013BHJP
H01L 21/28 20060101ALI20231013BHJP
【ＦＩ】
H01L21/78 B
H01L21/28 301B
H01L21/28 E
H01L21/78 Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022063947
(22)【出願日】2022-04-07
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(71)【出願人】
【識別番号】504139662
【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構
(71)【出願人】
【識別番号】000236436
【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000110
【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中林 正助
(72)【発明者】
【氏名】長屋 正武
(72)【発明者】
【氏名】笹岡 千秋
(72)【発明者】
【氏名】恩田 正一
(72)【発明者】
【氏名】小島 淳
(72)【発明者】
【氏名】河口 大祐
(72)【発明者】
【氏名】杉浦 隆二
(72)【発明者】
【氏名】油井 俊樹
(72)【発明者】
【氏名】原 佳祐
(72)【発明者】
【氏名】荒谷 知巳
【テーマコード（参考）】
4M104
5F063
【Ｆターム（参考）】
4M104DD34
4M104DD37
4M104DD68
4M104GG04
5F063AA05
5F063BA43
5F063CB02
5F063CB06
5F063CB13
5F063CB17
5F063CB30
5F063CC49
5F063DD26
5F063DD27
(57)【要約】
【課題】 歩留まり良く半導体装置を製造することができる技術を提案する。
【解決手段】 半導体装置の製造方法は、複数の素子領域を有する第１表面と前記第１表面の裏側に位置する第２表面とを有する化合物半導体基板の前記第１表面に、前記素子領域の界面に沿ってガス抜き凹部を形成する工程と、前記化合物半導体基板にレーザを照射することによって、前記化合物半導体基板の内部であって前記ガス抜き凹部の深さ範囲に前記化合物半導体基板の前記第１表面に沿って伸びる変質層を形成する工程と、前記化合物半導体基板を前記変質層に沿って前記第１表面側の第１部分と前記第２表面側の第２部分に分割する工程と、前記ガス抜き凹部が露出するように、前記第１部分の分割面を覆う金属膜を形成する工程、を備える。
【選択図】図８
【解決手段】 半導体装置の製造方法は、複数の素子領域を有する第１表面と前記第１表面の裏側に位置する第２表面とを有する化合物半導体基板の前記第１表面に、前記素子領域の界面に沿ってガス抜き凹部を形成する工程と、前記化合物半導体基板にレーザを照射することによって、前記化合物半導体基板の内部であって前記ガス抜き凹部の深さ範囲に前記化合物半導体基板の前記第１表面に沿って伸びる変質層を形成する工程と、前記化合物半導体基板を前記変質層に沿って前記第１表面側の第１部分と前記第２表面側の第２部分に分割する工程と、前記ガス抜き凹部が露出するように、前記第１部分の分割面を覆う金属膜を形成する工程、を備える。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体装置の製造方法であって、
複数の素子領域（４０）を有する第１表面（１２ａ）と前記第１表面の裏側に位置する第２表面（１２ｂ）とを有する化合物半導体基板（１２）の前記第１表面に、前記素子領域の界面に沿ってガス抜き凹部（１４）を形成する工程と、
前記化合物半導体基板にレーザ（１１２）を照射することによって、前記化合物半導体基板の内部であって前記ガス抜き凹部の深さ範囲に前記化合物半導体基板の前記第１表面に沿って伸びる変質層（１６）を形成する工程と、
前記化合物半導体基板を前記変質層に沿って前記第１表面側の第１部分（６１）と前記第２表面側の第２部分（６２）に分割する工程と、
前記ガス抜き凹部が露出するように、前記第１部分の分割面（６１ａ）を覆う金属膜（７１、８１、９１）を形成する工程、
を備える、製造方法。
複数の素子領域（４０）を有する第１表面（１２ａ）と前記第１表面の裏側に位置する第２表面（１２ｂ）とを有する化合物半導体基板（１２）の前記第１表面に、前記素子領域の界面に沿ってガス抜き凹部（１４）を形成する工程と、
前記化合物半導体基板にレーザ（１１２）を照射することによって、前記化合物半導体基板の内部であって前記ガス抜き凹部の深さ範囲に前記化合物半導体基板の前記第１表面に沿って伸びる変質層（１６）を形成する工程と、
前記化合物半導体基板を前記変質層に沿って前記第１表面側の第１部分（６１）と前記第２表面側の第２部分（６２）に分割する工程と、
前記ガス抜き凹部が露出するように、前記第１部分の分割面（６１ａ）を覆う金属膜（７１、８１、９１）を形成する工程、
を備える、製造方法。
【請求項2】
前記金属膜（７１）を形成する前記工程は、
前記ガス抜き凹部の内面と前記分割面のうちの前記ガス抜き凹部の周辺部（４０ａ）とを覆うとともに前記周辺部において第１厚さ（ｔ１）を有するレジスト（７０）を形成する工程と、
前記分割面と前記レジストを覆うように前記第１厚さよりも薄い第２厚さ（ｔ２）を有する前記金属膜を形成する工程と、
前記第２厚さを有する前記金属膜を形成する前記工程の後に前記レジストを除去する工程、
を備える、請求項１に記載の製造方法。
前記ガス抜き凹部の内面と前記分割面のうちの前記ガス抜き凹部の周辺部（４０ａ）とを覆うとともに前記周辺部において第１厚さ（ｔ１）を有するレジスト（７０）を形成する工程と、
前記分割面と前記レジストを覆うように前記第１厚さよりも薄い第２厚さ（ｔ２）を有する前記金属膜を形成する工程と、
前記第２厚さを有する前記金属膜を形成する前記工程の後に前記レジストを除去する工程、
を備える、請求項１に記載の製造方法。
【請求項3】
前記金属膜（８１）を形成する前記工程は、
前記ガス抜き凹部と前記分割面のうちの前記ガス抜き凹部の周辺部（４０ａ）とを覆うように第３厚さ（ｔ３）を有するマスク（８０）を配置する工程と、
前記分割面と前記マスクを覆うように前記第３厚さよりも薄い第４厚さ（ｔ４）を有する前記金属膜を形成する工程と、
前記第４厚さを有する前記金属膜を形成する前記工程の後に前記マスクを除去する工程、
を備える、請求項１に記載の製造方法。
前記ガス抜き凹部と前記分割面のうちの前記ガス抜き凹部の周辺部（４０ａ）とを覆うように第３厚さ（ｔ３）を有するマスク（８０）を配置する工程と、
前記分割面と前記マスクを覆うように前記第３厚さよりも薄い第４厚さ（ｔ４）を有する前記金属膜を形成する工程と、
前記第４厚さを有する前記金属膜を形成する前記工程の後に前記マスクを除去する工程、
を備える、請求項１に記載の製造方法。
【請求項4】
前記金属膜（９１）を形成する工程は、
前記分割面と前記ガス抜き凹部を覆うように前記金属膜を形成する工程と、
前記金属膜の表面に、前記ガス抜き凹部と前記ガス抜き凹部の周辺部（４０ａ）の上部に開口部（９０ａ）を有するレジスト（９０）を形成する工程と、
前記レジストを介して前記ガス抜き凹部の内部の前記金属膜を除去する工程、
を備える、請求項１に記載の製造方法。
前記分割面と前記ガス抜き凹部を覆うように前記金属膜を形成する工程と、
前記金属膜の表面に、前記ガス抜き凹部と前記ガス抜き凹部の周辺部（４０ａ）の上部に開口部（９０ａ）を有するレジスト（９０）を形成する工程と、
前記レジストを介して前記ガス抜き凹部の内部の前記金属膜を除去する工程、
を備える、請求項１に記載の製造方法。
【請求項5】
前記化合物半導体基板は、窒化ガリウムまたは酸化ガリウムによって構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に開示の技術は、半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
特許文献１に開示の半導体装置の製造方法では、化合物半導体基板にレーザを照射することによって、化合物半導体基板の内部に変質層を形成する。変質層は、化合物半導体基板の表面に沿って延びるように形成される。このように変質層を形成することで、化合物半導体基板を加工することができる。例えば、変質層に沿って化合物半導体基板を分割することで、より薄い化合物半導体基板を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１０２５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
化合物半導体基板の内部に変質層を形成するときに、変質層でガスが発生する。発生したガスの圧力によって、化合物半導体基板に意図しない方向にクラックが生じる場合がある。これを回避するために、変質層を形成する前に、化合物半導体基板の第１表面に、変質層を形成する深さまで達するガス抜き部を形成することがある。ここで、化合物半導体基板を変質層に沿って分割した後に、第１表面側の第１部分の分割面に電極等として機能する金属膜を形成する状況を想定する。ガス抜き部は、第１表面から変質層に達する深さまで延びているため、第１部分の分割面には、ガス抜き部により形成される凹部が存在する。このため、分割面に金属膜を形成するときに、金属膜が分割面とガス抜き部内に跨って成膜される。したがって、第１部分をガス抜き部に沿って半導体装置に個片化するときに、ガス抜き部内に形成された金属膜により、各半導体装置に応力が加わり、半導体装置にクラックが生じ得る。本明細書では、歩留まり良く半導体装置を製造することができる技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、複数の素子領域（４０）を有する第１表面（１２ａ）と前記第１表面の裏側に位置する第２表面（１２ｂ）とを有する化合物半導体基板（１２）の前記第１表面に、前記素子領域の界面に沿ってガス抜き凹部（１４）を形成する工程と、前記化合物半導体基板にレーザ（１１２）を照射することによって、前記化合物半導体基板の内部であって前記ガス抜き凹部の深さ範囲に前記化合物半導体基板の前記第１表面に沿って伸びる変質層（１６）を形成する工程と、前記化合物半導体基板を前記変質層に沿って前記第１表面側の第１部分（６１）と前記第２表面側の第２部分（６２）に分割する工程と、前記ガス抜き凹部が露出するように、前記第１部分の分割面（６１ａ）を覆う金属膜（７１、８１、９１）を形成する工程、を備える。
【0006】
この製造方法では、化合物半導体基板を変質層に沿って第１部分と第２部分に分割した後に、ガス抜き凹部が露出するように、第１部分の分割面を覆う金属膜を形成する。したがって、第１部分をガス抜き凹部に沿って半導体装置に個片化するときに、各半導体装置に金属膜に起因する応力が印加されない。このため、半導体装置にクラックが生じ難く、歩留まり良く半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】ＧａＮ基板１２の平面図。
【図2】ＧａＮ基板１２の断面図。
【図3】ガス抜き凹部形成工程の説明図。
【図4】ガス抜き凹部が形成されたＧａＮ基板１２の平面図。
【図5】変質層形成工程の説明図。
【図6】支持部材貼り付け工程の説明図。
【図7】分割工程の説明図。
【図8】実施例１の電極形成工程の説明図。
【図9】実施例１の電極形成工程の説明図。
【図10】実施例１の電極形成工程の説明図。
【図11】実施例１の電極形成工程の説明図。
【図12】実施例１の製造工程により製造された半導体装置を下から見た図。
【図13】実施例２の電極形成工程の説明図。
【図14】実施例２の電極形成工程の説明図。
【図15】実施例２の電極形成工程の説明図。
【図16】実施例３の電極形成工程の説明図。
【図17】実施例３の電極形成工程の説明図。
【図18】実施例３の電極形成工程の説明図。
【図19】変形例の製造工程により製造された半導体装置を下から見た図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本明細書が開示する一例の製造方法では、前記金属膜を形成する前記工程は、前記ガス抜き凹部の内面と前記分割面のうちの前記ガス抜き凹部の周辺部とを覆うとともに前記周辺部において第１厚さを有するレジストを形成する工程と、前記分割面と前記レジストを覆うように前記第１厚さよりも薄い第２厚さを有する前記金属膜を形成する工程と、前記第２厚さを有する前記金属膜を形成する前記工程の後に前記レジストを除去する工程、を備えてもよい。
【0009】
このような構成では、金属膜の厚さである第２厚さが、ガス抜き凹部の周辺部におけるレジストの厚さである第１厚さよりも薄いので、レジストの上面を覆う金属膜を、分割面を覆う金属膜から分離させることができる。このため、レジストの上面に形成された金属膜をレジストとともに除去することができ、ガス抜き凹部の内部へ金属膜が形成されることを防止することができる。また、レジストは精度良く形成することができる。このため、ばらつきの小さい半導体装置を製造することができる。
【0010】
本明細書が開示する一例の製造方法では、前記金属膜を形成する前記工程は、前記ガス抜き凹部と前記分割面のうちの前記ガス抜き凹部の周辺部とを覆うように第３厚さを有するマスクを配置する工程と、前記分割面と前記マスクを覆うように前記第３厚さよりも薄い第４厚さを有する前記金属膜を形成する工程と、前記第４厚さを有する前記金属膜を形成する前記工程の後に前記マスクを除去する工程、を備えてもよい。
【0011】
このような構成では、金属膜の厚さである第４厚さが、ガス抜き凹部の周辺部におけるマスクの厚さである第３厚さよりも薄いので、マスクの上面を覆う金属膜を、分割面を覆う金属膜から分離させることができる。このため、マスクの上面に形成された金属膜をマスクとともに除去することができ、ガス抜き凹部の内部へ金属膜が形成されることを防止することができる。また、マスクはガス抜き凹部とその周辺部を覆うように位置決めされて配置されているだけなので、物理的に除去することができる。このため、金属膜の材料によらず半導体装置を製造することができる。
【0012】
本明細書が開示する一例の製造方法では、前記金属膜を形成する工程は、前記分割面と前記ガス抜き凹部を覆うように前記金属膜を形成する工程と、前記金属膜の表面に、前記ガス抜き凹部と前記ガス抜き凹部の周辺部の上部に開口部を有するレジストを形成する工程と、前記レジストを介して前記ガス抜き凹部の内部の前記金属膜を除去する工程、を備えてもよい。
【0013】
このような構成では、分割面とガス抜き凹部の内部との全体に金属膜を形成した後、レジストを介してガス抜き凹部内の金属膜を除去する。これにより、ガス抜き凹部を露出させることができる。また、レジストは精度良く形成することができる。このため、ばらつきの小さい半導体装置を製造することができる。
【0014】
本明細書が開示する一例の製造方法では、前記化合物半導体基板は、窒化ガリウムまたは酸化ガリウムによって構成されていてもよい。
【0015】
（実施例１）
実施例１の製造方法では、図１及び図２に示す窒化ガリウム基板１２（以下、ＧａＮ基板１２という）から半導体装置を製造する。図１に示すように、ＧａＮ基板１２は、中央領域４２と外周領域４４を有している。中央領域４２は、複数の素子領域４０を有している。中央領域４２では、各素子領域４０がマトリクス状に配置されている。図示していないが、各素子領域４０には、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａに臨む範囲に素子構造が形成されている。各素子領域４０内に形成される素子構造は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ダイオード等であってよい。外周領域４４は、中央領域４２の周囲に位置している。外周領域４４は、ＧａＮ基板１２の中央領域４２を除く領域である。ＧａＮ基板１２は、光透過性を有している。
実施例１の製造方法では、図１及び図２に示す窒化ガリウム基板１２（以下、ＧａＮ基板１２という）から半導体装置を製造する。図１に示すように、ＧａＮ基板１２は、中央領域４２と外周領域４４を有している。中央領域４２は、複数の素子領域４０を有している。中央領域４２では、各素子領域４０がマトリクス状に配置されている。図示していないが、各素子領域４０には、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａに臨む範囲に素子構造が形成されている。各素子領域４０内に形成される素子構造は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ダイオード等であってよい。外周領域４４は、中央領域４２の周囲に位置している。外周領域４４は、ＧａＮ基板１２の中央領域４２を除く領域である。ＧａＮ基板１２は、光透過性を有している。
【0016】
（ガス抜き凹部形成工程）
ＧａＮ基板１２から半導体装置を製造する際には、まず、ガス抜き凹部形成工程を実施する。ガス抜き凹部形成工程では、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａにガス抜き溝１４を形成する。ここでは、図３に示すように、第１表面１２ａ側からＧａＮ基板１２にレーザ１１０を照射する。レーザ１１０は、ＧａＮ基板１２内で焦点Ｓ１を形成するように照射される。レーザ１１０が照射された位置に、ガス抜き溝１４が形成される。ここでは、レーザ１１０の照射位置を移動させることによって、図４に示すように、各素子領域４０の界面に沿ってガス抜き溝１４を形成する。また、ガス抜き溝１４は、外周領域４４にも形成される。外周領域４４では、各素子領域４０の界面の延長線上にガス抜き溝１４が形成される。すなわち、ここでは、図４に示すように、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａ全域が格子状に区画されるようにガス抜き溝１４が形成される。なお、ガス抜き凹部形成工程では、第２表面１２ｂ側からＧａＮ基板１２にレーザ１１０を照射して、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａにガス抜き溝１４を形成してもよい。
ＧａＮ基板１２から半導体装置を製造する際には、まず、ガス抜き凹部形成工程を実施する。ガス抜き凹部形成工程では、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａにガス抜き溝１４を形成する。ここでは、図３に示すように、第１表面１２ａ側からＧａＮ基板１２にレーザ１１０を照射する。レーザ１１０は、ＧａＮ基板１２内で焦点Ｓ１を形成するように照射される。レーザ１１０が照射された位置に、ガス抜き溝１４が形成される。ここでは、レーザ１１０の照射位置を移動させることによって、図４に示すように、各素子領域４０の界面に沿ってガス抜き溝１４を形成する。また、ガス抜き溝１４は、外周領域４４にも形成される。外周領域４４では、各素子領域４０の界面の延長線上にガス抜き溝１４が形成される。すなわち、ここでは、図４に示すように、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａ全域が格子状に区画されるようにガス抜き溝１４が形成される。なお、ガス抜き凹部形成工程では、第２表面１２ｂ側からＧａＮ基板１２にレーザ１１０を照射して、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａにガス抜き溝１４を形成してもよい。
【0017】
（変質層形成工程）
次に、ＧａＮ基板１２の内部に変質層１６を形成する変質層形成工程を実施する。変質層形成工程では、図５に示すように、第２表面１２ｂ側からＧａＮ基板１２にレーザ１１２を照射する。レーザ１１２は、ＧａＮ基板１２の内部で焦点Ｓ２を形成するように照射される。焦点Ｓ２の位置では、ＧａＮ（すなわち、窒化ガリウム）が加熱されて分解される。その結果、焦点Ｓ２の位置に、ガリウムの析出層等によって構成された変質層１６が形成される。変質層１６の強度は、元の窒化ガリウム単結晶よりも低い。したがって、変質層１６の強度は、その周囲の窒化ガリウム単結晶よりも低い。ここでは、レーザ１１２の照射位置をＧａＮ基板１２の第１表面１２ａ及び第２表面１２ｂと平行な方向に移動させることで、第１表面１２ａ及び第２表面１２ｂに沿って伸びる変質層１６を形成する。また、ここでは、変質層１６とガス抜き溝１４とが深さ範囲において重複するように変質層１６を形成する。言い換えると、ＧａＮ基板１２の厚み方向における変質層１６の範囲１６ａと、ＧａＮ基板１２の厚み方向におけるガス抜き溝１４の範囲１４ａとが重複するように、変質層１６を形成する。また、ここでは、ＧａＮ基板１２の横方向（すなわち、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａ及び第２表面１２ｂと平行な方向）の全体に変質層１６を形成する。以下では、ＧａＮ基板１２のうち、変質層１６よりも第１表面１２ａ側の部分を第１部分６１といい、変質層１６よりも第２表面１２ｂ側の部分を第２部分６２という。
次に、ＧａＮ基板１２の内部に変質層１６を形成する変質層形成工程を実施する。変質層形成工程では、図５に示すように、第２表面１２ｂ側からＧａＮ基板１２にレーザ１１２を照射する。レーザ１１２は、ＧａＮ基板１２の内部で焦点Ｓ２を形成するように照射される。焦点Ｓ２の位置では、ＧａＮ（すなわち、窒化ガリウム）が加熱されて分解される。その結果、焦点Ｓ２の位置に、ガリウムの析出層等によって構成された変質層１６が形成される。変質層１６の強度は、元の窒化ガリウム単結晶よりも低い。したがって、変質層１６の強度は、その周囲の窒化ガリウム単結晶よりも低い。ここでは、レーザ１１２の照射位置をＧａＮ基板１２の第１表面１２ａ及び第２表面１２ｂと平行な方向に移動させることで、第１表面１２ａ及び第２表面１２ｂに沿って伸びる変質層１６を形成する。また、ここでは、変質層１６とガス抜き溝１４とが深さ範囲において重複するように変質層１６を形成する。言い換えると、ＧａＮ基板１２の厚み方向における変質層１６の範囲１６ａと、ＧａＮ基板１２の厚み方向におけるガス抜き溝１４の範囲１４ａとが重複するように、変質層１６を形成する。また、ここでは、ＧａＮ基板１２の横方向（すなわち、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａ及び第２表面１２ｂと平行な方向）の全体に変質層１６を形成する。以下では、ＧａＮ基板１２のうち、変質層１６よりも第１表面１２ａ側の部分を第１部分６１といい、変質層１６よりも第２表面１２ｂ側の部分を第２部分６２という。
【0018】
ＧａＮ基板１２へのレーザ１１２の照射によってＧａＮが分解されるとき（すなわち、変質層１６が形成されるとき）に、窒素ガス（すなわち、Ｎ２ガス）が発生する。上述したように、変質層１６は、ガス抜き溝１４と重複する深さ範囲に形成される。このため、図６の矢印１００に示すように、変質層１６の形成位置で発生した窒素ガスは、ガス抜き溝１４を介してＧａＮ基板１２の外部に排出される。これによって、ＧａＮ基板１２の内部で窒素ガスの圧力が高くなることが防止される。このため、窒素ガスの圧力によってＧａＮ基板１２にクラックが生じることが防止される。
【0019】
（支持部材貼り付け工程）
次に、支持部材貼り付け工程を実施する。支持部材貼り付け工程では、図６に示すように、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａに対して支持部材２２を貼り付ける。支持部材２２は、硬い板材であってもよいし、柔軟性を有するシート状の部材であってもよい。これにより、後の工程において、支持部材２２によって、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａにキズが入ることが抑制される。なお、支持部材２２は、ガス抜き凹部形成工程の前にＧａＮ基板１２に貼り付けられてもよいし、変質層形成工程の前にＧａＮ基板１２に貼り付けられてもよい。この場合、支持部材２２は、ＧａＮ基板１２にレーザ１１０を照射するために光透過性を有することが望ましく、また、変質層形成工程で発生する窒素ガスを排出するために通気性を有していることが望ましい。
次に、支持部材貼り付け工程を実施する。支持部材貼り付け工程では、図６に示すように、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａに対して支持部材２２を貼り付ける。支持部材２２は、硬い板材であってもよいし、柔軟性を有するシート状の部材であってもよい。これにより、後の工程において、支持部材２２によって、ＧａＮ基板１２の第１表面１２ａにキズが入ることが抑制される。なお、支持部材２２は、ガス抜き凹部形成工程の前にＧａＮ基板１２に貼り付けられてもよいし、変質層形成工程の前にＧａＮ基板１２に貼り付けられてもよい。この場合、支持部材２２は、ＧａＮ基板１２にレーザ１１０を照射するために光透過性を有することが望ましく、また、変質層形成工程で発生する窒素ガスを排出するために通気性を有していることが望ましい。
【0020】
（分割工程）
次に、図７に示すように、第２部分６２に対して第１部分６１から離れる方向に力を加えることで、変質層１６に沿ってＧａＮ基板１２を分割する。すなわち、第２部分６２を第１部分６１から分離させる。上述したように、変質層１６の強度は窒化ガリウム単結晶の強度よりも低いので、変質層１６でＧａＮ基板１２を分割することができる。その後、必要に応じて、第１部分６１の上面６１ａ（すなわち、分割面６１ａ）を研磨及び洗浄する。なお、第１部分６１には、第１表面１２ａから分割面６１ａまで貫通するガス抜き溝１４が格子状に形成されているので、第１部分６１は複数の素子領域４０に分割された状態となる。各素子領域４０は支持部材２２によって支持されているので、各素子領域４０は支持部材２２上に固定されている。
次に、図７に示すように、第２部分６２に対して第１部分６１から離れる方向に力を加えることで、変質層１６に沿ってＧａＮ基板１２を分割する。すなわち、第２部分６２を第１部分６１から分離させる。上述したように、変質層１６の強度は窒化ガリウム単結晶の強度よりも低いので、変質層１６でＧａＮ基板１２を分割することができる。その後、必要に応じて、第１部分６１の上面６１ａ（すなわち、分割面６１ａ）を研磨及び洗浄する。なお、第１部分６１には、第１表面１２ａから分割面６１ａまで貫通するガス抜き溝１４が格子状に形成されているので、第１部分６１は複数の素子領域４０に分割された状態となる。各素子領域４０は支持部材２２によって支持されているので、各素子領域４０は支持部材２２上に固定されている。
【0021】
（電極形成工程）
次に、電極形成工程を実施する。まず、第１部分６１の分割面６１ａ及びガス抜き溝１４の内部にレジスト液を塗布した後、露光及び現像を行うことにより、図８に示すように、第１部分６１に対して選択的にレジスト７０を形成する。ここでは、図９に示すように、ガス抜き溝１４の内部、及び、分割面６１ａのうちのガス抜き溝１４の周辺部４０ａ（すなわち、各素子領域４０の周縁部４０ａ）を覆うようにレジスト７０を形成する。分割面６１ａのうちの各素子領域４０の中央部４０ｂには、レジスト７０を形成しない。また、図８に示すように、周辺部４０ａにおける厚さ（すなわち、分割面６１ａからレジスト７０の上面までの高さ）がｔ１となるように、レジスト７０が形成される。
次に、電極形成工程を実施する。まず、第１部分６１の分割面６１ａ及びガス抜き溝１４の内部にレジスト液を塗布した後、露光及び現像を行うことにより、図８に示すように、第１部分６１に対して選択的にレジスト７０を形成する。ここでは、図９に示すように、ガス抜き溝１４の内部、及び、分割面６１ａのうちのガス抜き溝１４の周辺部４０ａ（すなわち、各素子領域４０の周縁部４０ａ）を覆うようにレジスト７０を形成する。分割面６１ａのうちの各素子領域４０の中央部４０ｂには、レジスト７０を形成しない。また、図８に示すように、周辺部４０ａにおける厚さ（すなわち、分割面６１ａからレジスト７０の上面までの高さ）がｔ１となるように、レジスト７０が形成される。
【0022】
次に、図１０に示すように、分割面６１ａとレジスト７０を覆うように金属膜７１を形成する。金属膜７１は、スパッタリングや蒸着等、公知の手法により形成することができる。ここでは、金属膜７１の厚さｔ２が、厚さｔ１よりも薄くなるように、金属膜７１を形成する。厚さｔ２は、厚さｔ１よりも薄いので、レジスト７０の上面に形成される金属膜７１は、分割面６１ａに形成される金属膜７１から分離される。
【0023】
次に、図１１に示すように、レジスト７０を除去する。レジスト７０の上面に形成された金属膜７１は、分割面６１ａに形成された金属膜７１から分離されているので、レジスト７０を除去すると、分割面６１ａ上の金属膜７１が残存した状態となる。分割面６１ａ上に残存した各金属膜７１が、半導体装置の電極として機能する。
【0024】
次に、支持部材２２を第１部分６１から剥離することにより、電極（金属膜７１）が形成された複数の素子領域４０を得ることができる。その後、各素子領域４０の第１表面１２ａに絶縁層、電極等を形成することで、複数の半導体装置が完成する。
【0025】
なお、本実施例では、電極形成工程において、ガス抜き溝１４及び周辺部４０ａを覆うようにレジスト７０が形成される。このため、金属膜７１は、分割面６１ａの全域には形成されない。すなわち、図１２に示すように、完成した半導体装置は、分割面６１ａの一部（すなわち、周縁部４０ａ）が露出した状態となる。
【0026】
なお、第２部分６２は、その後、半導体装置の製造に再利用されてもよい。例えば、第２部分６２の分割面６２ａ（図７参照）を研磨、エッチング等し、その後、分割面６２ａ上にＧａＮ層をエピタキシャル成長させることで、第２部分６２の厚みを元のＧａＮ基板１２の厚みまで増加させることができる。厚みを増加させた第２部分６２をＧａＮ基板１２として再利用して、半導体装置の製造を行うことができる。
【0027】
実施例１の製造方法では、金属膜７１の厚さｔ２が、ガス抜き溝１４の周辺部４０ａにおけるレジスト７０の厚さｔ１よりも薄いので、レジスト７０の上面を覆う金属膜７１を、分割面６１ａを覆う金属膜７１から分離させることができる。このため、レジスト７０の上面に形成された金属膜７１をレジスト７０とともに除去する（いわゆる、リフトオフ）ことができ、ガス抜き溝１４の内部へ金属膜７１が形成されることを防止することができる。各素子領域４０の界面に沿って設けられるガス抜き溝１４の内部に金属膜７１が形成されないので、支持部材２２を剥離して複数の素子領域４０を取り出す際に、金属膜７１に起因する応力が各素子領域４０に印加されない。このため、製造される半導体装置にクラックが生じ難く、歩留まり良く半導体装置を製造することができる。
【0028】
また、実施例１では、レジスト７０により、ガス抜き溝１４の内部に金属膜７１が形成されることを防止する。レジスト７０は精度良く形成することができるので、金属膜７１の寸法精度のばらつきが小さい半導体装置を製造することができる。
【0029】
（実施例２）
実施例２の製造方法では、電極形成工程が実施例１と異なる。実施例２では、ＧａＮ基板１２を第１部分６１と第２部分６２に分割した後、図１３に示すように、まず、マスク８０を配置する。ここでは、実施例１と同様に、ガス抜き溝１４の内部、及び、分割面６１ａのうちのガス抜き溝１４の周辺部４０ａ（図９参照）を覆うようにマスク８０を配置する。分割面６１ａのうちの各素子領域４０の中央部４０ｂには、マスク８０を形成しない。また、ここでは、マスク８０の厚さ（すなわち、分割面６１ａからマスク８０の上面までの高さ）がｔ３であるマスク８０を配置する。
実施例２の製造方法では、電極形成工程が実施例１と異なる。実施例２では、ＧａＮ基板１２を第１部分６１と第２部分６２に分割した後、図１３に示すように、まず、マスク８０を配置する。ここでは、実施例１と同様に、ガス抜き溝１４の内部、及び、分割面６１ａのうちのガス抜き溝１４の周辺部４０ａ（図９参照）を覆うようにマスク８０を配置する。分割面６１ａのうちの各素子領域４０の中央部４０ｂには、マスク８０を形成しない。また、ここでは、マスク８０の厚さ（すなわち、分割面６１ａからマスク８０の上面までの高さ）がｔ３であるマスク８０を配置する。
【0030】
次に、図１４に示すように、分割面６１ａとマスク８０を覆うように金属膜８１を形成する。金属膜８１は、スパッタリングや蒸着等、公知の手法により形成することができる。ここでは、金属膜８１の厚さｔ４が、厚さｔ３よりも薄くなるように、金属膜８１を形成する。厚さｔ４は、厚さｔ３よりも薄いので、マスク８０の上面に形成される金属膜８１は、分割面６１ａに形成される金属膜８１から分離される。
【0031】
次に、図１５に示すように、マスク８０を除去する。マスク８０の上面に形成された金属膜８１は、分割面６１ａに形成された金属膜８１から分離されているので、マスク８０を除去すると、分割面６１ａ上の金属膜８１が残存した状態となる。分割面６１ａ上に残存した各金属膜８１が、半導体装置の電極として機能する。その後、実施例１と同様の工程を経ることにより、複数の半導体装置が完成する。
【0032】
実施例２の製造方法では、金属膜８１の厚さｔ４が、ガス抜き溝１４の周辺部４０ａにおけるマスク８０の厚さｔ３よりも薄いので、マスク８０の上面を覆う金属膜８１を、分割面６１ａを覆う金属膜８１から分離させることができる。このため、マスク８０の上面に形成された金属膜８１をマスク８０とともに除去する（いわゆる、マスク蒸着）ことができ、ガス抜き溝１４の内部へ金属膜８１が形成されることを防止することができる。
【0033】
また、実施例２では、マスク８０により、ガス抜き溝１４の内部に金属膜８１が形成されることを防止する。マスク８０は、ガス抜き溝１４とその周辺部４０ａを覆うように位置決めされて配置されているだけなので、物理的に除去することができる。このため、実施例２では、金属膜８１の材料によらず半導体装置を製造することができる。
【0034】
（実施例３）
実施例３の製造方法では、電極形成工程が実施例１及び２と異なる。実施例３では、ＧａＮ基板１２を第１部分６１と第２部分６２に分割した後、図１６に示すように、まず、分割面６１ａとガス抜き溝１４を覆うように金属膜９１を形成する。ここでは、ガス抜き溝１４の内部から分割面６１ａの全域に跨る範囲に金属膜９１を形成する。金属膜９１は、スパッタリングや蒸着等、公知の手法により形成することができる。
実施例３の製造方法では、電極形成工程が実施例１及び２と異なる。実施例３では、ＧａＮ基板１２を第１部分６１と第２部分６２に分割した後、図１６に示すように、まず、分割面６１ａとガス抜き溝１４を覆うように金属膜９１を形成する。ここでは、ガス抜き溝１４の内部から分割面６１ａの全域に跨る範囲に金属膜９１を形成する。金属膜９１は、スパッタリングや蒸着等、公知の手法により形成することができる。
【0035】
次に、図１７に示すように、金属膜９１の表面に、ガス抜き溝１４及びガス抜き溝１４の周辺部４０ａ（実施例１の図９参照）の上部に開口部９０ａを有するレジスト９０を形成する。すなわち、金属膜９１の表面のうち、素子領域４０の中央部４０ｂの上部のみを覆う範囲に選択的にレジスト９０を形成する。そして、図１８に示すように、例えば、ドライエッチングやウェットエッチングにより、レジスト９０を介してガス抜き溝１４の内部の金属膜９１を除去する。その後、レジスト９０を除去し、実施例１と同様の工程を経ることにより、複数の半導体装置が完成する。
【0036】
実施例３の製造方法では、分割面６１ａとガス抜き溝１４の内部の全体に金属膜９１を形成した後、レジスト９０を介してガス抜き溝１４の内部の金属膜９１を除去する。これにより、ガス抜き溝１４を露出させることができる。また、実施例３では、レジスト９０を介してガス抜き溝１４内の金属膜９１を除去する。レジスト９０は精度良く形成することができるので、金属膜９１の寸法精度のばらつきが小さい半導体装置を製造することができる。
【0037】
上述した各実施例では、ガス抜き凹部形成工程において、素子領域４０の界面に沿って延びる溝（ガス抜き溝１４）を形成した。しかしながら、ガス抜き凹部形成工程では、例えば、素子領域４０の界面に沿って断続的に穴を形成してもよい。すなわち、素子領域４０の界面に沿ってＧａＮ基板１２の第１表面１２ａに所定の間隔で複数のガス抜き穴を形成してもよい。この場合、金属膜を形成した後に、素子領域４０の界面に沿ってダイシングすることで、第１部分６１を複数の素子領域４０に個片化することができる。なお、本変形例の製造方法により得られる半導体装置は、図１９に示すように、素子領域４０の周縁部において、分割面６１ａの一部が、ガス抜き穴の形状（例えば、円形）に対応する形状で露出した状態となる。
【0038】
また、上述した各実施例では、ＧａＮ基板１２を使用した。しかしながら、例えば、酸化ガリウム基板等、ＧａＮ基板以外の化合物半導体基板を使用して半導体装置を製造してもよい。
【0039】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
【符号の説明】
【0040】
１２：窒化ガリウム基板、１４：ガス抜き溝、１６：変質層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】