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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】P2023176545
(43)【公開日】2023-12-13
(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20231206BHJP
H01L 21/66 20060101ALI20231206BHJP
B23K 26/351 20140101ALI20231206BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 Z
H01L21/66 N
B23K26/351
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022088883
(22)【出願日】2022-05-31
(71)【出願人】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】山口 佳紀
(72)【発明者】
【氏名】林 宏樹
(72)【発明者】
【氏名】奥村 知史
(72)【発明者】
【氏名】山本 稔
(72)【発明者】
【氏名】爲本 広昭
【テーマコード（参考）】
4E168
4M106
【Ｆターム（参考）】
4E168AD18
4E168DA02
4E168DA03
4E168DA04
4E168JA03
4E168JA04
4E168JA13
4M106AA10
4M106CB19
4M106DJ38
(57)【要約】
【課題】マイグレーションに伴う短絡を生じにくくすることができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、半導体層に含まれる欠陥を検出する工程と、前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去する工程と、を有し、前記金属膜を形成する工程と前記第１部分を除去する工程との間に、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第２部分を除去して、前記半導体層を前記金属膜から露出させる工程を有する。
【選択図】図８
【解決手段】半導体装置の製造方法は、半導体層に含まれる欠陥を検出する工程と、前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去する工程と、を有し、前記金属膜を形成する工程と前記第１部分を除去する工程との間に、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第２部分を除去して、前記半導体層を前記金属膜から露出させる工程を有する。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体層に含まれる欠陥を検出する工程と、
前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去する工程と、
を有し、
前記金属膜を形成する工程と前記第１部分を除去する工程との間に、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第２部分を除去して、前記半導体層を前記金属膜から露出させる工程を有する、半導体装置の製造方法。
前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去する工程と、
を有し、
前記金属膜を形成する工程と前記第１部分を除去する工程との間に、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第２部分を除去して、前記半導体層を前記金属膜から露出させる工程を有する、半導体装置の製造方法。
【請求項2】
半導体層に含まれる欠陥を検出する工程と、
前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去するとともに、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第２部分を除去して、前記半導体層を前記金属膜から露出させる工程と、
を有する、半導体装置の製造方法。
前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去するとともに、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第２部分を除去して、前記半導体層を前記金属膜から露出させる工程と、
を有する、半導体装置の製造方法。
【請求項3】
半導体層に含まれる欠陥を検出する工程と、
前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去する工程と、
を有し、
前記第１レーザの照射により、前記第１直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第３部分が除去され、
前記第１部分を除去する工程の後に、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を外径に有する環状の前記金属膜の第４部分を除去する工程を有する、半導体装置の製造方法。
前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去する工程と、
を有し、
前記第１レーザの照射により、前記第１直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第３部分が除去され、
前記第１部分を除去する工程の後に、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を外径に有する環状の前記金属膜の第４部分を除去する工程を有する、半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記紫外光の波長は、１９０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、
前記赤色光又は赤外光の波長は、６８０ｎｍ以上１５５０ｎｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
前記赤色光又は赤外光の波長は、６８０ｎｍ以上１５５０ｎｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記金属膜の材料は、銀、アルミニウム、鉛、銅、錫、亜鉛及び金からなる群から選択された少なくとも一種を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記欠陥を検出する工程の前に、基板の上に前記半導体層を形成する工程を有し、
前記半導体層を形成する工程は、前記基板の上にｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を前記基板側から順に形成する工程を有し、
前記第１部分を除去する工程の後に、
前記第１部分が除去された領域を覆う第１絶縁膜を前記半導体層の上に形成する工程と、
前記第１絶縁膜の一部、前記ｐ側半導体層の一部及び前記活性層の一部を除去することで、前記第１絶縁膜及び前記半導体層に前記ｎ側半導体層を露出する第１開口を形成する工程と、
を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
前記半導体層を形成する工程は、前記基板の上にｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を前記基板側から順に形成する工程を有し、
前記第１部分を除去する工程の後に、
前記第１部分が除去された領域を覆う第１絶縁膜を前記半導体層の上に形成する工程と、
前記第１絶縁膜の一部、前記ｐ側半導体層の一部及び前記活性層の一部を除去することで、前記第１絶縁膜及び前記半導体層に前記ｎ側半導体層を露出する第１開口を形成する工程と、
を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記第１開口を形成する工程の後に、
前記第１開口が形成された領域を覆う第２絶縁膜を前記第１絶縁膜の上に形成する工程と、
前記第２絶縁膜に、前記ｎ側半導体層を露出する第２開口を形成する工程と、
前記第２開口を通じて前記ｎ側半導体層と電気的に接続される導電部を形成する工程と、
を有する、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１開口が形成された領域を覆う第２絶縁膜を前記第１絶縁膜の上に形成する工程と、
前記第２絶縁膜に、前記ｎ側半導体層を露出する第２開口を形成する工程と、
前記第２開口を通じて前記ｎ側半導体層と電気的に接続される導電部を形成する工程と、
を有する、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
前記第１直径と前記第２直径との差が、１．０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項9】
前記金属膜の厚みが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項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】
本開示は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体装置の製造に際して、半導体層中の欠陥を検出し、半導体層の上に電極を形成した後に、レーザの照射により半導体層中の欠陥を除去することがある（例えば、特許文献１、２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－５４７５６号公報
【特許文献2】特開２０１３－５５３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
電極及び半導体層にレーザの照射が行われた場合、電極及び半導体層に加工穴が形成される。電極を構成する金属の種類によっては、金属のマイグレーションが生じ、半導体層中で短絡が生じるおそれがある。
【0005】
本開示は、電極を構成する金属のマイグレーションに伴う短絡を生じにくくすることができる半導体装置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】
【0006】
開示の技術の一態様によれば、半導体装置の製造方法は、半導体層に含まれる欠陥を検出する工程と、前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去する工程と、を有し、前記金属膜を形成する工程と前記第１部分を除去する工程との間に、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第２部分を除去して、前記半導体層を前記金属膜から露出させる工程を有する。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、マイグレーションに伴う短絡を生じにくくすることができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その１）である。
【図2】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その２）である。
【図3】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その３）である。
【図4】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その４）である。
【図5】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その５）である。
【図6】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その６）である。
【図7】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その７）である。
【図8】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その８）である。
【図9】第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その１）である。
【図10】第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その２）である。
【図11】第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その１）である。
【図12】第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その２）である。
【図13】第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その３）である。
【図14】第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その４）である。
【図15】開口の変形例を示す断面図である。
【図16】第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図17】第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図18】第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図19】第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図20】第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その５）である。
【図21】第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その６）である。
【図22】第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その７）である。
【図23】第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その８）である。
【図24】第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図（その９）である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、本開示を実施するための実施形態を説明する。以下の説明は、本開示の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本開示を以下の記載に限定するものではない。
【0010】
各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態に分けて示す場合があるが、異なる実施形態や実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後に示す実施形態では、先に示した実施形態との異なる事項について主に説明し、先に示した実施形態と共通の事柄について重複する説明を省略することがある。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合がある。
【0011】
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。第１実施形態は半導体装置の製造方法に関する。図１～図８は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図１、図３、図５及び図７は上面図であり、図２、図４、図６及び図８は断面図である。図２は、図１中のII-II線に沿った断面図に相当する。図４は、図３中のIV-IV線に沿った断面図に相当する。図６は、図５中のVI-VI線に沿った断面図に相当する。図８は、図７中のVIII-VIII線に沿った断面図に相当する。
第１実施形態について説明する。第１実施形態は半導体装置の製造方法に関する。図１～図８は、第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図１、図３、図５及び図７は上面図であり、図２、図４、図６及び図８は断面図である。図２は、図１中のII-II線に沿った断面図に相当する。図４は、図３中のIV-IV線に沿った断面図に相当する。図６は、図５中のVI-VI線に沿った断面図に相当する。図８は、図７中のVIII-VIII線に沿った断面図に相当する。
【0012】
第１実施形態では、まず、図１及び図２に示すように、基板１０の上に半導体層２０を形成する工程を行う。基板１０は、例えばサファイア基板である。半導体層２０を形成する工程は、例えば、ｎ側半導体層２１を基板１０の上に形成する工程と、ｎ側半導体層２１の上にｐ側半導体層２２を形成する工程を含む。半導体層２０を形成する工程において、半導体層２０の内部に欠陥４０が生じることがある。欠陥４０とは、半導体層２０の一部が変質または改質している部分である。欠陥４０としては、例えば、基板１０と半導体層２０との格子不整合に起因して発生する転位等が挙げられる。本実施形態では、半導体層２０の形成後に半導体層２０の観察を行い、欠陥４０を検出する。なお、欠陥４０は、例えばｎ側半導体層２１とｐ側半導体層２２との界面に生じたり、この界面の近傍に生じたりする。この界面から離れて欠陥４０が生じることもある。本実施形態において除去しようとする欠陥４０は、半導体層２０の表面に存在する欠陥ではなく、半導体層２０の内部に存在する欠陥である。また、本実施形態において除去しようとする欠陥４０の幅は、半導体層２０の上面からみた平面視において、例えば０．１μｍ以上２０μｍ以下である。半導体層２０は、例えば、窒化物半導体からなる。例えば、ｎ側半導体層２１はｎ型ＧａＮ層であり、ｐ側半導体層２２はｐ型ＧａＮ層である。半導体層２０の厚さは、例えば、１．０μｍ以上２０μｍ以下である。
【0013】
半導体層２０は、欠陥４０を含む第１部分４１を備える。第１部分４１は、後述する第１レーザの照射Ｌ１により除去される部分である。第１部分４１は、例えば半導体層２０の上面からみた平面視において、第１直径Ｄ１を有する円形の領域である。第１直径Ｄ１は、後に使用される第１レーザのビーム径と同程度であることが好ましい。第１部分４１は、半導体層２０の表面と一致する上面と、上面よりも基板１０に近い下面とを有し、下面と上面との間に欠陥４０が存在する。後述のように、第１レーザは紫外光を発する。第１直径Ｄ１は、例えば０．５μｍ以上２０μｍ以下である。第１部分４１の上面と下面との間の距離は、例えば、０．５μｍ以上２０μｍ以下である。
【0014】
次に、図３及び図４に示すように、半導体層２０の上に金属膜３０を形成する工程を行う。金属膜３０の材料は、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉛（Ｐｂ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及び金（Ａｕ）からなる群から選択された少なくとも一種を含む。金属膜３０は、平面視において第１部分４１に重なる第２部分４２を備える。第２部分４２は、後述する第２レーザの照射により除去される部分である。第２部分４２の厚さは金属膜３０の厚さと等しい。第２部分４２は、例えば平面視で第２直径Ｄ２を有する円形の領域である。第２直径Ｄ２は、後に使用される第２レーザのビーム径と同程度であることが好ましい。第２直径Ｄ２は第１直径Ｄ１よりも大きい。好ましくは、平面視で第２部分４２の中心と第１部分４１の中心とが重なり合う。後述のように、第２レーザは赤色光又は赤外光を発する。第２直径Ｄ２は、例えば１．５μｍ以上２００μｍ以下である。
【0015】
次に、図５及び図６に示すように、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射Ｌ２により、金属膜３０の第２部分４２を除去して、半導体層２０を金属膜３０から露出させる工程を行う。第２部分４２の除去に伴って、金属膜３０に第２直径Ｄ２を有する開口３０Ｘが形成される。第２レーザの波長は、例えば６８０ｎｍ以上１５５０ｎｍ以下である。
【0016】
次に、図７及び図８に示すように、紫外光を発する第１レーザの照射Ｌ１により、半導体層２０の第１部分４１を除去する工程を行う。第１部分４１の除去に伴って、第１部分４１に含まれる欠陥４０も除去される。また、第１部分４１の除去に伴って、半導体層２０に第１直径Ｄ１を有する開口２０Ｘが形成される。第１レーザの波長は、例えば１９０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
【0017】
その後、必要に応じて半導体層２０の表面に絶縁膜等を形成して半導体装置を完成させる。
【0018】
第１実施形態では、開口３０Ｘの第２直径Ｄ２が開口２０Ｘの第１直径Ｄ１よりも大きい。このため、開口３０Ｘの形成後に金属膜３０に含まれる金属のマイグレーションが生じたとしても、ｎ側半導体層２１とｐ側半導体層２２との短絡を生じにくくすることができる。例えば、開口２０Ｘの内壁面に沿ったｎ側半導体層２１とｐ側半導体層２２との界面への金属のマイグレーションを抑制し、短絡を生じにくくすることができる。また、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射Ｌ２により、開口３０Ｘが形成される。赤色光又は赤外光を発する第２レーザを用いた場合、金属膜３０にレーザアブレーションが生じるレーザ光の照射強度の閾値が、半導体層２０にレーザアブレーションが生じるレーザ光の照射強度の閾値よりも小さくなる。このため、開口３０Ｘの形成の際に、半導体層２０がレーザ光によって劣化することを低減しつつ、金属膜３０を加工することができる。
【0019】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１レーザの照射及び第２レーザを照射するタイミングが第１実施形態と相違する。図９及び図１０は、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図９は上面図であり、図１０は断面図である。図１０は、図９中のX-X線に沿った断面図に相当する。
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１レーザの照射及び第２レーザを照射するタイミングが第１実施形態と相違する。図９及び図１０は、第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図９は上面図であり、図１０は断面図である。図１０は、図９中のX-X線に沿った断面図に相当する。
【0020】
第２実施形態では、まず、第１実施形態と同様に、金属膜３０を形成する工程までの工程を行う（図１～図４参照）。次に、紫外光を発する第１レーザの照射Ｌ１と赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射Ｌ２とを同時に行う工程を行う。具体的には、図９及び図１０に示すように、紫外光を発する第１レーザの照射Ｌ１により、半導体層２０の第１部分４１を除去するとともに、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射Ｌ２により、金属膜３０の第２部分４２を除去する。第１部分４１の除去に伴って、第１部分４１に含まれる欠陥４０も除去される。また、第１部分４１の除去に伴って、半導体層２０に第１直径Ｄ１を有する開口２０Ｘが形成される。また、第２部分４２の除去に伴って、金属膜３０に第２直径Ｄ２を有する開口３０Ｘが形成される。この結果、半導体層２０が金属膜３０から露出する。
【0021】
その後、必要に応じて半導体層２０の表面に絶縁膜等を形成して半導体装置を完成させる。
【0022】
第２実施形態でも、開口３０Ｘの第２直径Ｄ２が開口２０Ｘの第１直径Ｄ１よりも大きい。このため、開口３０Ｘの形成後に金属膜３０に含まれる金属のマイグレーションが生じたとしても、ｎ側半導体層２１とｐ側半導体層２２との短絡を生じにくくすることができる。例えば、開口２０Ｘの内壁面に沿ったｎ側半導体層２１とｐ側半導体層２２との界面への金属のマイグレーションを抑制し、短絡を生じにくくすることができる。また、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射Ｌ２により、開口３０Ｘが形成されるため、開口３０Ｘの形成の際に、半導体層２０がレーザ光によって劣化することを低減しつつ、金属膜３０を加工することができる。このように、第２実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２実施形態においては、紫外光を発する第１レーザの照射Ｌ１と赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射Ｌ２とを同時に行うことによって、第１実施形態に比べて処理時間を短縮させることができる。
【0023】
なお、例えばハーフミラー等の光学系の配置を調整することにより、平面視における紫外光を発する第１レーザの照射Ｌ１と赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射Ｌ２とを同一箇所を含む領域に同時に行うことができる。
【0024】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１レーザの照射及び第２レーザの照射のタイミングの点で第１実施形態及び第２実施形態と相違する。図１１～図１４は、第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図１１及び図１３は上面図であり、図１２及び図１４は断面図である。図１２は、図１１中のXII-XII線に沿った断面図に相当する。図１４は、図１３中のXIV-XIV線に沿った断面図に相当する。
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１レーザの照射及び第２レーザの照射のタイミングの点で第１実施形態及び第２実施形態と相違する。図１１～図１４は、第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図１１及び図１３は上面図であり、図１２及び図１４は断面図である。図１２は、図１１中のXII-XII線に沿った断面図に相当する。図１４は、図１３中のXIV-XIV線に沿った断面図に相当する。
【0025】
第３実施形態では、まず、第１実施形態と同様に、金属膜３０を形成する工程までの工程を行う（図１～図４参照）。次に、図１１及び図１２に示すように、紫外光を発する第１レーザの照射Ｌ１を行う。紫外光を発する第１レーザの照射Ｌ１によれば、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射Ｌ２とは異なり、半導体層２０及び金属膜３０を容易に加工することができる。従って、紫外光を発する第１レーザの照射Ｌ１により、第１直径Ｄ１を有し、平面視において第１部分４１に重なる金属膜３０の第３部分４３が除去されるとともに、半導体層２０の第１部分４１が除去される。第１部分４１の除去に伴って、第１部分４１に含まれる欠陥４０も除去される。第３部分４３の除去に伴って、金属膜３０に第１直径Ｄ１を有する開口３０Ｙが形成され、第１部分４１の除去に伴って、半導体層２０に第１直径Ｄ１を有する開口２０Ｘが形成される。
【0026】
次に、図１３及び図１４に示すように、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射Ｌ２により、平面視において第２直径Ｄ２を外径に有する環状の金属膜３０の第４部分４４を除去する。第３部分４３と第４部分４４とを組み合わせた部分が、第１実施形態及び第２実施形態における第２部分４２に相当する。第３部分４３及び第４部分４４の除去に伴って、金属膜３０に第２直径Ｄ２を有する開口３０Ｘが形成される。この結果、半導体層２０が金属膜３０から露出する。
【0027】
その後、必要に応じて半導体層２０の表面に絶縁膜等を形成して半導体装置を完成させる。
【0028】
第３実施形態でも、開口３０Ｘの第２直径Ｄ２が開口２０Ｘの第１直径Ｄ１よりも大きい。このため、開口３０Ｘの形成後に金属膜３０に含まれる金属のマイグレーションが生じたとしても、ｎ側半導体層２１とｐ側半導体層２２との短絡を生じにくくすることができる。例えば、開口２０Ｘの内壁面に沿ったｎ側半導体層２１とｐ側半導体層２２との界面への金属のマイグレーションを抑制し、短絡を生じにくくすることができる。また、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射Ｌ２により、開口３０Ｘが形成されるため、開口３０Ｘの形成の際に、半導体層２０がレーザ光によって劣化することを低減しつつ、金属膜３０を加工することができる。このように、第３実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0029】
なお、第１～第３実施形態において、図１５に示すように、開口２０Ｘが基板１０に達するように形成されてもよい。すなわち、第１部分４１のみを除去せずに、第１部分４１の下方に位置する領域の半導体層２０を除去して基板１０を露出させてもよい。
【0030】
金属膜３０の材料は特に限定されないが、Ａｇ又はＡｌであることが好ましい。金属膜３０の厚さは特に限定されない。金属膜３０の厚さは、好ましくは０．５μｍ以上５．０μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ以上１．０μｍ以下である。
【0031】
第１直径Ｄ１と第２直径Ｄ２との差は特に限定されない。第１直径Ｄ１と第２直径Ｄ２との差は、好ましくは１．０μｍ以上１００μｍ以下であり、より好ましくは１．０μｍ以上２０μｍ以下である。
【0032】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態は、半導体装置の一例である発光ダイオードの製造方法に関し、第１実施形態の応用例に相当する。図１６～図２４は、第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
第４実施形態について説明する。第４実施形態は、半導体装置の一例である発光ダイオードの製造方法に関し、第１実施形態の応用例に相当する。図１６～図２４は、第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【0033】
第４実施形態では、まず、図１６に示すように、基板１１０の上に半導体層１２０を形成する工程を行う。基板１１０は、半導体層１２０からの光のピーク波長に対して透光性を有する基板であることが好ましく、例えばサファイア基板を用いることができる。半導体層１２０を形成する工程は、例えばｎ側半導体層１２１を基板１１０の上に形成する工程と、ｎ側半導体層１２１の上に活性層１２３を形成する工程と、活性層１２３の上にｐ側半導体層１２２を形成する工程を含む。つまり、基板１１０の上にｎ側半導体層１２１、活性層１２３及びｐ側半導体層１２２を基板１１０側から順に形成する。半導体層１２０を形成する工程において、半導体層１２０の内部に欠陥１４０が生じることがある。本実施形態では、半導体層１２０の形成後に半導体層１２０の観察を行い、欠陥１４０を検出する。なお、欠陥１４０は、例えばｎ側半導体層１２１と活性層１２３との界面に生じたり、活性層１２３とｐ側半導体層１２２との界面に生じたり、これら界面の近傍に生じたりする。これら界面から離れて欠陥１４０が生じることもある。本実施形態において除去しようとする欠陥１４０は、半導体層１２０の表面に存在する欠陥ではなく、半導体層１２０の内部に存在する欠陥である。例えば、ｎ側半導体層１２１、活性層１２３及びｐ側半導体層１２２は窒化物半導体を含み、ｎ側半導体層１２１はｎ型半導体層であり、ｐ側半導体層１２２はｐ型半導体層である。半導体層１２０の厚さは、例えば、１．０μｍ以上２０μｍ以下である。
【0034】
半導体層１２０は、欠陥１４０を含む第１部分１４１を備える。第１部分１４１は、後述する第１レーザの照射Ｌ１により除去される部分である。第１部分１４１は、例えば平面視で円形の領域であり、後に使用される第１レーザのビーム径と同程度の第１直径Ｄ１を有する。第１部分１４１は、半導体層１２０の表面と一致する上面と、上面よりも基板１１０に近い下面とを有し、下面と上面との間に欠陥１４０が存在する。後述のように、第１レーザは紫外光を発する。第１直径Ｄ１は、例えば０．５μｍ以上２０μｍ以下である。第１部分１４１の上面と下面との間の距離は、例えば、０．５μｍ以上２０μｍ以下である。
【0035】
次に、図１７に示すように、半導体層１２０の上に金属膜１３０を形成する工程を行う。金属膜１３０は、活性層１２３が発する光に対して高い反射率を有することが好ましい。例えば、金属膜１３０が活性層１２３からの光のピーク波長に対して、７０％以上の反射率、好ましくは８０％以上の反射率を有していることが好ましい。金属膜１３０の材料は、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉛（Ｐｂ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及び金（Ａｕ）からなる群から選択された少なくとも一種を含む。金属膜１３０は、平面視において第１部分１４１に重なる第２部分１４２を備える。第２部分１４２は、後述する第２レーザの照射Ｌ２により除去される部分である。第２部分１４２の厚さは金属膜１３０の厚さと等しい。第２部分１４２は、例えば平面視で第２直径Ｄ２を有する円形の領域である。第２直径Ｄ２は、後に使用される第２レーザのビーム径と同程度であることが好ましい。第２直径Ｄ２は第１直径Ｄ１よりも大きい。第２部分１４２は、平面視で第１部分１４１と重なり合う。好ましくは、平面視で第２部分１４２の中心と第１部分１４１の中心とが重なり合う。第２直径Ｄ２は、例えば１．５μｍ以上２００μｍ以下である。
【0036】
次に、図１８に示すように、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射Ｌ２により、金属膜１３０の第２部分１４２を除去して、半導体層１２０を金属膜１３０から露出させる工程を行う。第２部分１４２の除去に伴って、金属膜１３０に第２直径Ｄ２を有する開口１３０Ｘが形成される。第２レーザの波長は、例えば６８０ｎｍ以上１５５０ｎｍ以下である。
【0037】
次に、図１９に示すように、紫外光を発する第１レーザの照射Ｌ１により、半導体層１２０の第１部分１４１を除去する工程を行う。第１部分１４１の除去に伴って、第１部分１４１に含まれる欠陥１４０も除去される。また、第１部分１４１の除去に伴って、半導体層１２０に第１直径Ｄ１を有する開口１２０Ｘが形成される。第１レーザの波長は、例えば１９０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
【0038】
次に、図２０に示すように、金属膜１３０を覆う第１絶縁膜１６０を半導体層１２０の上に形成する工程を行う。第１絶縁膜１６０は、例えばシリコン窒化膜である。第１絶縁膜１６０は、開口１２０Ｘ及び１３０Ｘ内にも形成される。従って、第１絶縁膜１６０は、半導体層１２０の第１部分１４１が除去された領域と、金属膜１３０の第２部分１４２が除去された領域とを覆う。開口１２０Ｘ及び１３０Ｘが第１絶縁膜１６０により埋められてもよい。
【0039】
次に、図２１に示すように、金属膜１３０が形成されていない領域において、第１絶縁膜１６０の一部、ｐ側半導体層１２２の一部及び活性層１２３の一部を除去することで、第１絶縁膜１６０及び半導体層１２０にｎ側半導体層１２１を露出する第１開口１２０Ｙを形成する工程を行う。第１開口１２０Ｙの形成する工程では、ｎ側半導体層１２１の一部を除去してもよい。
【0040】
次に、図２２に示すように、第１絶縁膜１６０の上に第２絶縁膜１７０を形成する工程を行う。第２絶縁膜１７０は、第１開口１２０Ｙの底面及び側面を覆うように第１開口１２０Ｙ内にも形成する。つまり、第２絶縁膜１７０は、半導体層１２０の第１開口１２０Ｙが形成された領域を覆う。第２絶縁膜１７０は、例えばシリコン酸化膜である。
【0041】
次に、図２３に示すように、第２絶縁膜１７０に、ｎ側半導体層１２１を露出する第２開口１７０Ｘと、第２絶縁膜１７０及び第１絶縁膜１６０に金属膜１３０を露出する第３開口１７０Ｙとを形成する工程を行う。このとき、第３開口１７０Ｙの内側で、金属膜１３０に形成された開口１３０Ｘが露出してもよい。
【0042】
次に、図２４に示すように、第２開口１７０Ｘを通じてｎ側半導体層１２１と電気的に接続されるｎ側電極１８１と、第３開口１７０Ｙを通じて金属膜１３０と電気的に接続されるｐ側電極１８２とを形成する。ｎ側電極１８１は導電部の一例である。
【0043】
このようにして半導体装置の一例である発光ダイオードが製造される。
【0044】
第４実施形態では、開口１３０Ｘの第２直径Ｄ２が開口１２０Ｘの第１直径Ｄ１よりも大きい。このため、開口１３０Ｘの形成後に金属膜１３０に含まれる金属のマイグレーションが生じたとしても、ｎ側半導体層１２１とｐ側半導体層１２２との短絡を生じにくくすることができる。例えば、開口１２０Ｘの内壁面に沿った活性層１２３への金属のマイグレーションを抑制し、短絡を生じにくくすることができる。また、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射Ｌ２により、開口１３０Ｘが形成される。赤色光又は赤外光を発する第２レーザを用いた場合、金属膜１３０の加工閾値が半導体層１２０の加工閾値よりも小さくなる。このため、開口１３０Ｘの形成の際に、半導体層１２０がレーザ光によって劣化することを低減しつつ、金属膜１３０を加工することができる。
【0045】
発光ダイオードを構成する半導体層１２０に欠陥１４０が含まれている場合、欠陥１４０に起因する応力が欠陥１４０の周囲にも及ぶため、欠陥１４０が存在する部分が非発光の領域となるだけでなく、欠陥１４０の周囲にも非発光となる領域が存在し得る。これに対し、欠陥１４０が除去されると、その周囲には欠陥１４０に起因する応力が及ばなくなる。このため、欠陥１４０の除去によって、欠陥１４０が存在する場合に比べて、半導体層１２０において非発光となる領域を低減することができる。
【0046】
なお、第４実施形態では、第１実施形態に倣って開口１２０Ｘ及び１３０Ｘを形成しているが、第２実施形態又は第３実施形態に倣って開口１２０Ｘ及び１３０Ｘを形成してもよい。
【0047】
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【0048】
本明細書は、下記の実施形態を含む。
１．
半導体層に含まれる欠陥を検出する工程と、
前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去する工程と、
を有し、
前記金属膜を形成する工程と前記第１部分を除去する工程との間に、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第２部分を除去して、前記半導体層を前記金属膜から露出させる工程を有する、半導体装置の製造方法。
２．
半導体層に含まれる欠陥を検出する工程と、
前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去するとともに、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第２部分を除去して、前記半導体層を前記金属膜から露出させる工程と、
を有する、半導体装置の製造方法。
３．
半導体層に含まれる欠陥を検出する工程と、
前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去する工程と、
を有し、
前記第１レーザの照射により、前記第１直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第３部分が除去され、
前記第１部分を除去する工程の後に、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を外径に有する環状の前記金属膜の第４部分を除去する工程を有する、半導体装置の製造方法。
４．
前記紫外光の波長は、１９０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、
前記赤色光又は赤外光の波長は、６８０ｎｍ以上１５５０ｎｍ以下である、上記１から３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
５．
前記金属膜の材料は、銀、アルミニウム、鉛、銅、錫、亜鉛及び金からなる群から選択された少なくとも一種を含む、上記１から４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
６．
前記欠陥を検出する工程の前に、基板の上に前記半導体層を形成する工程を有し、
前記半導体層を形成する工程は、前記基板の上にｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を前記基板側から順に形成する工程を有し、
前記第１部分を除去する工程の後に、
前記第１部分が除去された領域を覆う第１絶縁膜を前記半導体層の上に形成する工程と、
前記第１絶縁膜の一部、前記ｐ側半導体層の一部及び前記活性層の一部を除去することで、前記第１絶縁膜及び前記半導体層に前記ｎ側半導体層を露出する第１開口を形成する工程と、
を有する、上記１から５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
７．
前記第１開口を形成する工程の後に、
前記第１開口が形成された領域を覆う第２絶縁膜を前記第１絶縁膜の上に形成する工程と、
前記第２絶縁膜に、前記ｎ側半導体層を露出する第２開口を形成する工程と、
前記第２開口を通じて前記ｎ側半導体層と電気的に接続される導電部を形成する工程と、
を有する、上記６に記載の半導体装置の製造方法。
８．
前記第１直径と前記第２直径との差が、１．０μｍ以上１００μｍ以下である、上記１から７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
９．
前記金属膜の厚みが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下である、上記１から８のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
１．
半導体層に含まれる欠陥を検出する工程と、
前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去する工程と、
を有し、
前記金属膜を形成する工程と前記第１部分を除去する工程との間に、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第２部分を除去して、前記半導体層を前記金属膜から露出させる工程を有する、半導体装置の製造方法。
２．
半導体層に含まれる欠陥を検出する工程と、
前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去するとともに、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第２部分を除去して、前記半導体層を前記金属膜から露出させる工程と、
を有する、半導体装置の製造方法。
３．
半導体層に含まれる欠陥を検出する工程と、
前記半導体層の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成する工程の後に、紫外光を発する第１レーザの照射により、前記欠陥を含み、平面視において第１直径を有する前記半導体層の第１部分を除去する工程と、
を有し、
前記第１レーザの照射により、前記第１直径を有し、平面視において前記第１部分に重なる前記金属膜の第３部分が除去され、
前記第１部分を除去する工程の後に、赤色光又は赤外光を発する第２レーザの照射により、平面視において前記第１直径よりも大きい第２直径を外径に有する環状の前記金属膜の第４部分を除去する工程を有する、半導体装置の製造方法。
４．
前記紫外光の波長は、１９０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、
前記赤色光又は赤外光の波長は、６８０ｎｍ以上１５５０ｎｍ以下である、上記１から３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
５．
前記金属膜の材料は、銀、アルミニウム、鉛、銅、錫、亜鉛及び金からなる群から選択された少なくとも一種を含む、上記１から４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
６．
前記欠陥を検出する工程の前に、基板の上に前記半導体層を形成する工程を有し、
前記半導体層を形成する工程は、前記基板の上にｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を前記基板側から順に形成する工程を有し、
前記第１部分を除去する工程の後に、
前記第１部分が除去された領域を覆う第１絶縁膜を前記半導体層の上に形成する工程と、
前記第１絶縁膜の一部、前記ｐ側半導体層の一部及び前記活性層の一部を除去することで、前記第１絶縁膜及び前記半導体層に前記ｎ側半導体層を露出する第１開口を形成する工程と、
を有する、上記１から５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
７．
前記第１開口を形成する工程の後に、
前記第１開口が形成された領域を覆う第２絶縁膜を前記第１絶縁膜の上に形成する工程と、
前記第２絶縁膜に、前記ｎ側半導体層を露出する第２開口を形成する工程と、
前記第２開口を通じて前記ｎ側半導体層と電気的に接続される導電部を形成する工程と、
を有する、上記６に記載の半導体装置の製造方法。
８．
前記第１直径と前記第２直径との差が、１．０μｍ以上１００μｍ以下である、上記１から７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
９．
前記金属膜の厚みが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下である、上記１から８のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【0049】
１０、１１０：基板
２０、１２０：半導体層
２０Ｘ、３０Ｘ、３０Ｙ、１２０Ｘ、１３０Ｘ：開口
２１、１２１：ｎ側半導体層
２２、１２２：ｐ側半導体層
３０、１３０：金属膜
４０、１４０：欠陥
４１、１４１：第１部分
４２、１４２：第２部分
４３：第３部分
４４：第４部分
１２０Ｙ：第１開口
１２３：活性層
１６０：第１絶縁膜
１７０：第２絶縁膜
１７０Ｘ：第２開口
１７０Ｙ：第３開口
１８１：ｎ側電極
１８２：ｐ側電極
２０、１２０：半導体層
２０Ｘ、３０Ｘ、３０Ｙ、１２０Ｘ、１３０Ｘ：開口
２１、１２１：ｎ側半導体層
２２、１２２：ｐ側半導体層
３０、１３０：金属膜
４０、１４０：欠陥
４１、１４１：第１部分
４２、１４２：第２部分
４３：第３部分
４４：第４部分
１２０Ｙ：第１開口
１２３：活性層
１６０：第１絶縁膜
１７０：第２絶縁膜
１７０Ｘ：第２開口
１７０Ｙ：第３開口
１８１：ｎ側電極
１８２：ｐ側電極
【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】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】