特開 2023-47981 半導体装置の製造方法

(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】P2023047981

(43)【公開日】2023-04-06

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/336 20060101AFI20230330BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230330BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20230330BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20230330BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20230330BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 658Z

H01L21/304 611Z

H01L29/78 652T

B23K26/00 N

B23K26/53

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021157201

(22)【出願日】2021-09-27

(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】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】加藤 孝三

(72)【発明者】

【氏名】河口 大祐

【テーマコード（参考）】

4E168

5F057

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168JA13

4E168KA04

5F057AA04

5F057BA15

5F057BB06

5F057BB09

5F057BC05

5F057CA02

5F057CA31

5F057DA01

5F057DA19

5F057DA22

5F057DA28

5F057DA31

(57)【要約】

【課題】デバイス構造の電気的特性の変動を抑える半導体装置の製造方法が必要である。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、半導体基板１の所定深さを延びる面３にレーザを照射するレーザ照射工程であって、半導体基板は第１主面１ａと第２主面１ｂを有し、チャネルＣＨを有するデバイス構造１０が第１主面側に形成されており、レーザは第２主面から半導体基板の所定深さに照射される、レーザ照射工程と、デバイス構造が形成されているデバイス層をレーザが照射された面に沿って半導体基板から剥離する剥離工程と、を備えており、レーザ照射工程では、半導体基板の所定深さを延びる面において、デバイス構造のチャネルの下方に対応する領域のレーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるようにレーザが照射される。
【選択図】図１

【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、
半導体基板（１）の所定深さを延びる面（３）にレーザを照射するレーザ照射工程であって、前記半導体基板は第１主面（１ａ）と第２主面（１ｂ）を有し、チャネル（ＣＨ）を有するデバイス構造（１０）が前記第１主面側に形成されており、前記レーザは前記第２主面から前記半導体基板の前記所定深さに照射される、レーザ照射工程と、
前記デバイス構造が形成されているデバイス層（２）を前記レーザが照射された面に沿って前記半導体基板から剥離する剥離工程と、を備えており、
前記レーザ照射工程では、前記半導体基板の前記所定深さを延びる前記面において、前記デバイス構造の前記チャネルの下方に対応する領域の前記レーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるように前記レーザが照射される、半導体装置の製造方法。

【請求項2】

前記レーザ照射工程は、
前記半導体基板の面内位置を規定する２次元座標系において、前記半導体基板に対して前記レーザを照射する位置を特定する複数の照射位置座標（２２）を含むレーザ照射座標データを作成する工程と、
前記２次元座標系において、前記デバイス構造の前記チャネルの位置を特定する１又は複数のチャネル位置座標（２４）を含むチャネル座標データを作成する工程と、
前記レーザ照射座標データに含まれる前記複数の照射位置座標を、前記１又は複数のチャネル位置座標に含まれない１又は複数の第１照射位置座標（２２ａ）と、前記１又は複数のチャネル位置座標に含まれる１又は複数の第２照射位置座標（２２ｂ）と、に区分する工程と、
前記１又は複数の第１照射位置座標に対応する前記半導体基板の前記所定深さに前記レーザを照射し、前記１又は複数の第２照射位置座標に対応する前記半導体基板の前記所定深さに前記レーザを照射しない又は前記１又は複数の第１照射位置座標における照射エネルギーよりも小さい前記照射エネルギーで前記レーザを照射する工程と、を有している、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記レーザ照射工程は、
前記デバイス構造の前記チャネルの下方に対応した領域に前記レーザを遮光するレーザ遮光膜（３２、４２）を配置する工程と、
前記レーザ遮光膜越しに前記半導体基板の前記所定深さに前記レーザを照射する工程と、を有している、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記レーザ遮光膜を配置する工程は、
前記半導体基板の前記第２主面の全体に前記レーザ遮光膜（３２）を成膜する工程と、
前記デバイス構造の前記チャネルの下方に対応した領域が残存するように、前記レーザ遮光膜の一部を除去する工程と、を有している、請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項5】

前記レーザ遮光膜を配置する工程は、
下地基板（１００）の表面の全体に前記レーザ遮光膜（４２）を成膜する工程と、
前記デバイス構造の前記チャネルの形成位置に対応した領域の前記レーザ遮光膜が残存するように、前記レーザ遮光膜の一部を除去する工程と、
前記下地基板の前記表面上にエピタキシャル層（１１０）を成膜して前記半導体基板を形成する工程と、を有している、請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項6】

前記レーザ照射工程は、
前記半導体基板の前記第２主面の全体にマスク（５２）を成膜する工程と、
前記デバイス構造の前記チャネルの下方に対応した領域が開口するように、前記マスクの一部を除去する工程と、
前記マスクから露出する前記半導体基板の前記第２主面にダメージを加えて前記ダメージ領域（５４）を形成する工程と、
前記ダメージ領域を形成した後に、前記マスクを除去する工程と、
前記ダメージ領域越しに前記半導体基板の前記所定深さに前記レーザを照射する工程と、を有している、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項7】

前記半導体基板は、化合物半導体である、請求項１～６のいずれか一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】

本明細書が開示する技術は、半導体装置の製造方法に関する。

【0002】

半導体基板の一方の主面側にデバイス構造を形成した後に、そのデバイス構造が形成されたデバイス層を半導体基板から剥離する技術が開発されている。この技術を利用すると、デバイス層が剥離された後の半導体基板を再利用することができるので、半導体装置の製造コストを低下させることができる。特許文献１は、半導体基板の所定深さを延びる面にレーザを照射することによって半導体基板の内部に変質層を形成し、変質層が形成された面に沿ってデバイス層を半導体基板から剥離する技術を開示する。

【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】

本発明者らの検討によると、集光点で吸収されなかったレーザの一部がデバイス構造に到達し、デバイス構造の電気的特性を変動させることが分かってきた。特に、デバイス構造のチャネルにレーザが到達すると、リーク電流の変動及び閾値電圧のシフトが生じることが分かってきた。このようなデバイス構造の電気的特性の変動を抑える半導体装置の製造方法が必要である。

【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、半導体基板（１）の所定深さを延びる面（３）にレーザを照射するレーザ照射工程であって、前記半導体基板は第１主面（１ａ）と第２主面（１ｂ）を有し、チャネル（ＣＨ）を有するデバイス構造（１０）が前記第１主面側に形成されており、前記レーザは前記第２主面から前記半導体基板の前記所定深さに照射される、レーザ照射工程と、前記デバイス構造が形成されているデバイス層（２）を前記レーザが照射された面に沿って前記半導体基板から剥離する剥離工程と、を備えることができる。前記レーザ照射工程では、前記半導体基板の前記所定深さを延びる前記面において、前記デバイス構造の前記チャネルの下方に対応する領域の前記レーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるように前記レーザが照射される。

【0006】

ここで、「半導体基板の所定深さを延びる面」とは、前記半導体基板の厚み方向に直交する方向に伸びる面であって、前記レーザの集光点の広がりを考慮して所定の厚みを有する面である。「デバイス構造のチャネルの下方に対応する領域」とは、前記半導体基板を平面視したときに、前記デバイス構造の前記チャネルと重複する領域の少なくとも一部を含む領域である。「レーザのパワー密度」とは、前記半導体基板を平面視したときに、前記半導体基板の前記所定深さを延びる面における単位面積当たりのレーザの光強度である。また、この製造方法では、前記デバイス構造の前記チャネルの下方に対応する領域の前記レーザのパワー密度は、他の領域よりも低ければよく、実質的にゼロの場合も含まれる。

【0007】

この製造方法によると、前記デバイス構造の前記チャネルの下方に対応する領域に照射される前記レーザのパワー密度が低い。このため、前記デバイス構造の前記チャネルの下方において、集光点で吸収されなかった前記レーザの光強度も小さくなるので、集光点で吸収されなかった前記レーザの一部が前記デバイス構造の前記チャネルに到達することが抑えられる。この結果、前記デバイス構造の電気的特性の変動が抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】半導体装置の製造方法のうちのレーザ照射工程、剥離工程及びダイシング工程のフローを示す図である。

【図2】半導体装置の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図3】半導体基板の上面側に形成されているデバイス構造の単位セルの断面図を模式的に示す図である。

【図4】半導体装置の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図5】半導体装置の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図6】半導体装置の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図7】レーザ照射工程の一例のフローを示す図である。

【図8】半導体基板の平面図であって、レーザ照射工程の一例で設定される複数の照射位置座標の位置を示す図である。

【図9】半導体基板の平面図であって、レーザ照射工程の一例で設定される複数のチャネル位置座標の位置を示す図である。

【図10】半導体基板の平面図であって、レーザ照射工程の一例で複数の照射位置座標を区分して設定される第１照射位置座標と第２照射位置座標の各々の位置を示す図である。

【図11】レーザ照射工程の他の一例のフローを示す図である。

【図12】図１１のレーザ照射工程の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図13】図１１のレーザ照射工程の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図14】図１１のレーザ照射工程の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図15】レーザ照射工程の他の一例のフローを示す図である。

【図16】図１５のレーザ照射工程の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図17】図１５のレーザ照射工程の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図18】図１５のレーザ照射工程の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図19】図１５のレーザ照射工程の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図20】図１５のレーザ照射工程の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図21】レーザ照射工程の他の一例のフローを示す図である。

【図22】図２１のレーザ照射工程の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図23】図２１のレーザ照射工程の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図24】図２１のレーザ照射工程の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図25】図２１のレーザ照射工程の製造過程における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【図26】図２１のレーザ照射工程の製造過程中における半導体基板の断面図を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、レーザ照射工程と、剥離工程と、を備えることができる。前記レーザ照射工程では、半導体基板の所定深さを延びる面にレーザを照射する。前記半導体基板は、特に限定されるものではないが、化合物半導体であってもよい。前記半導体基板は、一例ではあるが、窒化ガリウムを含む窒化物半導体、炭化珪素、酸化ガリウムであってもよい。本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、前記半導体基板を再利用できることから、高価な化合物半導体の前記半導体基板に適用した場合に特に有用である。前記半導体基板は第１主面と第２主面を有し、チャネルを有するデバイス構造が前記第１主面側に形成されている。前記デバイス構造の種類は、特に限定されるものではないが、例えばスイッチング素子構造であってもよい。前記スイッチング素子構造の種類は、一例ではあるが、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）又はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であってもよい。前記レーザ照射工程では、前記デバイス構造が形成されていない前記第２主面から前記半導体基板の前記所定深さに前記レーザが照射される。前記剥離工程では、前記デバイス構造が形成されているデバイス層を前記レーザが照射された面に沿って前記半導体基板から剥離する。前記レーザ照射工程では、前記半導体基板の前記所定深さを延びる面において、前記チャネルの下方に対応する領域の前記レーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるように前記レーザが照射される。

【0010】

上記製造方法の１つの方法では、前記レーザ照射工程が、前記半導体基板の面内位置を規定する２次元座標系において、前記半導体基板に対してレーザを照射する位置を特定する複数の照射位置座標を含むレーザ照射座標データを作成する工程と、前記２次元座標系において、前記デバイス構造の前記チャネルの位置を特定する１又は複数のチャネル位置座標を含むチャネル座標データを作成する工程と、前記レーザ照射座標データに含まれる前記複数の照射位置座標を、前記１又は複数のチャネル位置座標に含まれない１又は複数の第１照射位置座標と、前記１又は複数のチャネル位置座標に含まれる１又は複数の第２照射位置座標と、に区分する工程と、前記１又は複数の第１照射位置座標に対応する前記半導体基板の前記所定深さに前記レーザを照射し、前記１又は複数の第２照射位置座標に対応する前記半導体基板の前記所定深さに前記レーザを照射しない又は前記１又は複数の第１照射位置座標における照射エネルギーよりも小さい照射エネルギーで前記レーザを照射する工程と、を有していてもよい。この製造方法によると、前記第１照射位置座標と前記第２照射位置座標に基づいて前記レーザの照射を制御することにより、前記半導体基板の前記所定深さを延びる前記面において、前記デバイス構造の前記チャネルの下方に対応する領域の前記レーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるようにすることができる。

【0011】

上記製造方法の他の１つの方法では、前記レーザ照射工程は、前記デバイス構造の前記チャネルの下方に対応した領域に前記レーザを遮光するレーザ遮光膜を配置する工程と、前記レーザ遮光膜越しに前記半導体基板の前記所定深さに前記レーザを照射する工程と、を有していてもよい。ここで、「レーザ遮光膜を配置する」とは、前記デバイス構造の前記チャネルの下方に対応した領域に前記レーザ遮光膜が存在すればよく、特に限定されるものではないが、例えば前記半導体基板の前記第２主面又は前記半導体基板の内部に前記レーザ遮光膜を成膜するように配置される場合、前記半導体基板の前記第２主面に前記レーザ遮光膜を載置するように配置される場合、前記半導体基板の前記第２主面から空間を隔てて配置される場合、を含む。この製造方法によると、前記レーザ遮光膜が前記レーザを遮ることにより、前記半導体基板の前記所定深さを延びる前記面において、前記チャネルの下方に対応する領域の前記レーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるようにすることができる。

【0012】

前記レーザ遮光膜を配置する工程は、前記半導体基板の前記第２主面の全体に前記レーザ遮光膜を成膜する工程と、前記デバイス構造の前記チャネルの下方に対応した領域が残存するように、前記レーザ遮光膜の一部を除去する工程と、を有していてもよい。この製造方法によると、前記半導体基板の前記第２主面に前記レーザ遮光膜を成膜することができる。

【0013】

前記レーザ遮光膜を配置する工程は、下地基板の表面の全体に前記レーザ遮光膜を成膜する工程と、前記デバイス構造の前記チャネルの形成位置に対応した領域の前記レーザ遮光膜が残存するように、前記レーザ遮光膜の一部を除去する工程と、前記下地基板の前記表面上にエピタキシャル層を成膜して前記半導体基板を形成する工程と、を有していてもよい。「デバイス構造のチャネルの形成位置に対応した領域」とは、前記半導体基板に前記デバイス構造を形成したときに、前記デバイス構造の前記チャネルの下方に対応した領域となる領域である。この製造方法によると、前記半導体基板の内部に前記レーザ遮光膜を成膜することができる。

【0014】

上記製造方法の他の１つの方法では、前記レーザ照射工程が、前記半導体基板の前記第２主面の全体にマスクを成膜する工程と、前記チャネルの下方に対応した領域が開口するように、前記マスクの一部を除去する工程と、前記マスクから露出する前記半導体基板の前記第２主面にダメージを加えて前記ダメージ領域を形成する工程と、前記ダメージ領域を形成した後に、前記マスクを除去する工程と、前記ダメージ領域越しに前記半導体基板の前記所定深さに前記レーザを照射する工程と、を有していてもよい。前記ダメージ領域の表面粗さは増加している。このため、反射及び／又は散乱によって前記ダメージ領域を通過する前記レーザの透過量は大きく減衰する。この製造方法によると、前記ダメージ領域が前記レーザを遮ることにより、前記半導体基板の前記所定深さを延びる前記面において、前記チャネルの下方に対応する領域の前記レーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるようにすることができる。

【実施例0015】

以下、図面を参照し、半導体装置の製造方法のうちのレーザ照射工程、剥離工程及びダイシング工程について説明する。その後、本明細書が開示するレーザ照射工程のいくつかの例について詳細に説明する。なお、レーザ照射工程、剥離工程及びダイシング工程以外の他の各種工程、例えばデバイス構造を形成する工程等は、既知の製造技術を利用することができる。

【0016】

図１に、レーザ照射工程（ステップＳ１）、剥離工程（ステップＳ２）及びダイシング工程（ステップＳ３）のフローを示す。本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、図２に示す半導体基板１に対してこれら工程を実行することにより、複数の半導体装置（チップともいう）を製造する。

【0017】

図２に示されるように、半導体基板１は、各々が平面で相互に平行に延びている上面１ａと下面１ｂを有している。これら上面１ａと下面１ｂは、主面とも称される。半導体基板１は、特に限定されるものではないが、この例では窒化ガリウム基板である。半導体基板１の所定深さを延びる面３は、後述するように、レーザが照射される面、すなわち、レーザの複数の集光点が集まった面である。本明細書では、半導体基板１のうちのレーザが照射される面３よりも上側の部分、すなわち、半導体基板１から剥離される部分をデバイス層２という。半導体基板１のデバイス層２内に、チャネルを有するデバイス構造が形成されている。

【0018】

図３に、半導体基板１のデバイス層２内に形成されているデバイス構造１０の単位セルを示す。デバイス構造１０は、特に限定されるものではないが、この例では縦型のＭＯＳＦＥＴである。デバイス構造１０は、ｎ⁺型のドレイン領域１２と、ｎ型のドリフト領域１４と、ｐ型のボディ領域１６と、ｎ⁺型のソース領域１８と、プレーナ型の絶縁ゲート１９と、を有している。ドレイン領域１２は、半導体基板１の下面１ｂに露出する位置に設けられている。ドリフト領域１４は、ドレイン領域１２とボディ領域１６の間に設けられている。半導体基板１の上面１ａに露出する位置に配置されているドリフト領域１４の一部をＪＦＥＴ領域１４ａという。ボディ領域１６は、半導体基板１の上面１ａに露出する位置に設けられており、ドリフト領域１４とソース領域１８を隔てるように配置されている。ドリフト領域１４のＪＦＥＴ領域１４ａとソース領域１８の間に位置するボディ領域１６の一部をチャネルＣＨという。ソース領域１８は、半導体基板１の上面１ａに露出する位置に設けられている。絶縁ゲート１９は、半導体基板１の上面１ａの一部を被覆するように設けられており、ボディ領域１６のチャネルＣＨに対向するように配置されている。これにより、絶縁ゲート１９に印加される電圧に応じてボディ領域１６のチャネルＣＨに生成される反転層の電子密度が制御され、デバイス構造のオンオフが制御される。このように、チャネルとは、ゲートによってキャリア密度が制御される領域として定義される。

【0019】

図４に示されるように、レーザ照射工程（図１のステップＳ１）では、半導体基板１の所定深さを延びる面３にレーザが照射される。レーザは、デバイス構造が形成されていない半導体基板１の下面１ｂから半導体基板１の所定深さで集光するように照射される。レーザは、半導体基板（この例では窒化ガリウム基板）に対して透過性を有する波長域のレーザである。集光点の位置では、半導体基板１を構成する結晶（この例では、窒化ガリウムの単結晶）が加熱されて分解される。その結果、集光点の位置に、半導体基板１を構成する結晶の構成原子の析出層等（この例では、ガリウムの析出層等）によって構成された変質層が形成される。変質層の強度は、半導体基板１を構成する結晶よりも低い。したがって、変質層の強度は、その周囲の結晶よりも低くなる。

【0020】

レーザ照射工程では、半導体基板１の所定深さを延びる面３において、デバイス構造１０のチャネルＣＨ（図３参照）の下方に対応する領域のレーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるようにレーザが照射される。具体的には、半導体基板１を平面視したときに、デバイス構造１０のチャネルＣＨと重複する領域の少なくとも一部、好ましくは、デバイス構造１０のチャネルＣＨと重複する領域の全てを含む領域のレーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるようにレーザが照射される。このようなパワー密度の分布を形成するレーザ照射工程のいくつかの例が後述される。このようなパワー密度の分布により、デバイス構造１０のチャネルＣＨの下方において、集光点で吸収されなかったレーザの光強度が小さくなるので、未吸収のレーザの一部がデバイス構造１０のチャネルＣＨに到達することが抑えられる。この結果、デバイス構造１０の電気的特性の変動が抑えられる。

【0021】

図５に示されるように、剥離工程（図１のステップＳ２）では、デバイス構造１０が形成されているデバイス層２が、レーザが照射された面３に沿って半導体基板１から剥離される。レーザが照射された面３は変質層の形成によって強度が低下しているので、デバイス層２は半導体基板１から良好に剥離される。なお、デバイス層２が剥離された後の半導体基板１は、半導体装置の製造に再利用される。例えば、半導体基板１の剥離面に対して研磨及びエッチング等を実施した後に、エピタキシャル結晶成長技術を利用して剥離面上にデバイス層を成膜することにより、成膜したデバイス層にデバイス構造を形成することができる。

【0022】

図６に示されるように、ダイシング工程（図１のステップＳ３）では、半導体基板１から剥離されたデバイス層２に対して研磨工程及び電極形成工程等を実施した後、デバイス層２から複数のデバイス（ダイともいう）が切り出され、半導体装置が完成する。

【0023】

以下では、上記したレーザ照射工程の具体的な例を説明する。

【0024】

（第１のレーザ照射工程）
図７～図１０を参照し、第１のレーザ照射工程について説明する。図８に示されるように、第１のレーザ照射工程ではまず、複数の照射位置座標２２を含むレーザ照射座標データが作成される（図７のステップＳ１１）。複数の照射位置座標２２は、半導体基板１の面内位置を規定する２次元座標系において、半導体基板１に対してレーザを照射する位置を特定する座標である。１つの照射位置座標２２に１パルスのレーザが照射される。複数の照射位置座標２２は、特に限定されるものではないが、この例では縦横に等間隔で周期的に並んだマトリクス状に設定されている。

【0025】

次に、図９に示されるように、２次元座標系において、１又は複数のチャネル位置座標２４を含むチャネル座標データが作成される（図７のステップＳ１２）。１又は複数のチャネル位置座標２４は、半導体基板１の上面に形成されたデバイス構造のチャネル（図３のチャネルＣＨ参照）の位置を特定する座標である。この例では、複数のチャネル位置座標２４が、縦横に等間隔で周期的に並んだマトリクス状に設定されている。デバイス構造のチャネルは範囲を有しているので、複数のチャネル位置座標２４の各々は範囲を特定できるように設定されている。複数のチャネル位置座標２４は、デバイス構造を形成するためのフォトリソグラフィ用のマスクデータを用いて設定されてもよい。又は、複数のチャネル位置座標２４は、半導体基板１の上面にデバイス構造を形成した後に、半導体基板１の上面の画像を取得し、その画像から特定されるチャネルの位置から設定されてもよい。

【0026】

次に、図１０に示されるように、レーザ照射座標データに含まれる複数の照射位置座標２２が、複数の第１照射位置座標２２ａと複数の第２照射位置座標２２ｂと、に区分される（図７のステップＳ１３）。複数の第１照射位置座標２２ａは、複数の照射位置座標２２のうちの複数のチャネル位置座標２４のいずれにも含まれない座標である。複数の第２照射位置座標２２ｂは、複数の照射位置座標２２のうちの複数のチャネル位置座標２４のいずれかに含まれる座標である。

【0027】

第１のレーザ照射工程では、このように作成された複数の第１照射位置座標２２ａと複数の第２照射位置座標２２ｂと、に基づいて半導体基板１の内部にレーザが照射される（図７のステップＳ１４）。具体的には、複数の第１照射位置座標２２ａに区分された複数の照射位置座標２２に対応する半導体基板１の所定深さにレーザが照射され、複数の第２照射位置座標２２ｂに区分された複数の照射位置座標２２に対応する半導体基板１の所定深さにレーザが照射されない。これにより、半導体基板１の所定深さを延びる面において、デバイス構造のチャネルの下方に対応する領域のレーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるようにレーザが照射される。この結果、半導体基板１の所定深さの集光点で吸収されなかったレーザの一部がデバイス構造のチャネルに到達することが抑えられる。

【0028】

なお、複数の第２照射位置座標２２ｂに区分された複数の照射位置座標２２に対応する半導体基板１の所定深さには、複数の第１照射位置座標２２ａに区分された複数の照射位置座標２２における照射エネルギーよりも小さい照射エネルギーでレーザを照射してもよい。この場合でも、デバイス構造のチャネルの下方に対応する領域のレーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるようにレーザが照射されるので、集光点で未吸収のレーザの一部がデバイス構造のチャネルに到達することが抑えられる。この例では、剥離工程においてデバイス層を良好に剥離させることができる。レーザの照射エネルギーの制御は、特に限定されるものではないが、アッテネータ又は反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）の制御によって実施してもよい。

【0029】

（第２のレーザ照射工程）
図１１～図１４を参照し、第２のレーザ照射工程について説明する。なお、図１２～図１４の断面図では、半導体基板１の上面１ａ側に形成されているデバイス構造１０の単位セルを簡略化して示している。図１２に示されるように、第２のレーザ照射工程ではまず、半導体基板１の下面１ｂの全体にレーザ遮光膜３２が成膜される（図１１のステップＳ２１）。レーザ遮光膜３２は、レーザを反射する膜又はレーザに対して不透明な膜である。レーザ遮光膜３２は、特に限定されるものではないが、例えば厚みが１μｍ程度のＡｌ膜又はＡｕ膜であってもよく、液晶パネルのカラーフィルタで用いられるブラックマトリックスであってもよい。

【0030】

次に、図１３に示されるように、エッチング技術を利用して、レーザ遮光膜３２のうちのデバイス構造１０のチャネルの下方に対応した領域が残存するように、レーザ遮光膜３２の一部が除去される（図１１のステップＳ２２）。具体的には、半導体基板１を平面視したときに、デバイス構造１０のチャネルと重複する領域の少なくとも一部、好ましくは、デバイス構造１０のチャネルと重複する領域の全てを含むようにレーザ遮光膜３２が残存する。

【0031】

次に、図１４に示されるように、半導体基板１の下面１ｂから半導体基板１の所定深さにレーザを照射する（図１１のステップＳ２３）。レーザは、レーザ遮光膜３２越しに半導体基板１の所定深さに照射される。レーザ遮光膜３２がレーザを遮ることにより、半導体基板１の所定深さを延びる面において、デバイス構造１０のチャネルの下方に対応する領域のレーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるようにレーザが照射される。この結果、半導体基板１の所定深さの集光点で吸収されなかったレーザの一部（破線で示されている）がデバイス構造１０のチャネルに到達することが抑えられる。

【0032】

（第３のレーザ照射工程）
図１５～図２０を参照し、第３のレーザ照射工程について説明する。第３のレーザ照射工程では、デバイス構造を形成するのに先立って半導体基板内にレーザ遮光膜を形成することを特徴としている。図１６に示されるように、第３のレーザ照射工程ではまず、下地基板１００の表面の全体にレーザ遮光膜４２が成膜される（図１５のステップＳ３１）。レーザ遮光膜４２の材料については、第２のレーザ遮光工程のレーザ遮光膜３２と同様であってもよい。

【0033】

次に、図１７に示されるように、エッチング技術を利用して、後で形成するデバイス構造のチャネルの形成位置に対応した領域のレーザ遮光膜４２が残存するように、レーザ遮光膜４２の一部を除去する（図１５のステップＳ３２）。

【0034】

次に、図１８に示されるように、エピタキシャル技術を利用して、下地基板１００の表面上にエピタキシャル層１１０を成膜して半導体基板１が形成される（図１５のステップＳ３３）。このように、レーザ遮光膜４２は、半導体基板１の内部に埋設して形成される。

【0035】

次に、図１９に示されるように、半導体基板１の上面１ａ側にデバイス構造１０を形成する（図１５のステップＳ３４）。半導体基板１の内部に埋設しているレーザ遮光膜４２は、半導体基板１を平面視したときに、デバイス構造１０のチャネルと重複する領域の少なくとも一部、好ましくは、デバイス構造１０のチャネルと重複する領域の全てを含むように配置されている。

【0036】

次に、図２０に示されるように、半導体基板１の下面１ｂから半導体基板１の所定深さにレーザを照射する（図１５のステップＳ３５）。レーザは、レーザ遮光膜４２越しに半導体基板１の所定深さに照射される。レーザ遮光膜４２がレーザを遮ることにより、半導体基板１の所定深さを延びる面において、デバイス構造１０のチャネルの下方に対応する領域のレーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるようにレーザが照射される。この結果、半導体基板１の所定深さの集光点で吸収されなかったレーザの一部（破線で示されている）がデバイス構造１０のチャネルに到達することが抑えられる。

【0037】

（第４のレーザ照射工程）
図２１～図２６を参照し、第４のレーザ照射工程について説明する。図２２に示されるように、第４のレーザ照射工程ではまず、半導体基板１の下面１ｂの全体にマスク５２が成膜される（図２１のステップＳ４１）。マスク５２は、特に限定されるものではないが、例えばフォトレジストであってもよい。

【0038】

次に、図２３に示されるように、エッチング技術を利用して、マスク５２のうちのデバイス構造１０のチャネルの下方に対応した領域が開口するように、マスク５２の一部を除去する（図２１のステップＳ４２）。具体的には、半導体基板１を平面視したときに、デバイス構造１０のチャネルと重複する領域の少なくとも一部、好ましくは、デバイス構造１０のチャネルと重複する領域の全てが開口するようにマスク５２が残存する。

【0039】

次に、図２４に示されるように、マスク５２から露出する半導体基板１の下面１ｂにダメージを加えてダメージ領域５４を形成する（図２１のステップＳ４３）。ダメージ領域５４を形成するための処理は、特に限定されるものではないが、ウェットエッチング処理であってもよく、プラズマ照射のドライエッチング処理であってもよく、窒素イオン又はアルゴンイオン等の不活性イオン注入処理であってもよい。ダメージ領域５４は、これら処理後に表面粗さが増加した領域である。

【0040】

次に、図２５に示されるように、エッチング技術を利用して、マスク５２を除去する（図２１のステップＳ４４）。

【0041】

次に、図２６に示されるように、半導体基板１の下面１ｂから半導体基板１の所定深さにレーザを照射する（図２１のステップＳ４５）。レーザは、ダメージ領域５４越しに半導体基板１の所定深さに照射される。反射及び／又は散乱によってダメージ領域５４がレーザを遮ることにより、半導体基板１の所定深さを延びる面において、デバイス構造１０のチャネルの下方に対応する領域のレーザのパワー密度が他の領域よりも低くなるようにレーザが照射される。この結果、半導体基板１の所定深さの集光点で吸収されなかったレーザの一部（破線で示されている）がデバイス構造１０のチャネルに到達することが抑えられる。

【0042】

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】

【0043】

１：半導体基板、 ２：デバイス層、 １０：デバイス構造、 ２２：照射位置座標、 ２２ａ：第１照射位置座標、 ２２ｂ：第２照射位置座標、 ２４：チャネル位置座標、 ３２，４２：レーザ遮光膜、 ５２：マスク、 ５４：ダメージ領域、 １００：下地基板、 １１０：エピタキシャル層

【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】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】