專利名稱：磊晶基板、使用該磊晶基板之半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于一種磊晶基板(印itaxial substrate)、使用該磊晶基板之半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法，并且特別的，本發(fā)明是關(guān)于一種具有異質(zhì)納米級(jí)柱體 (hetero-nanorod)之磊晶基板、使用該磊晶基板之半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
化合物半導(dǎo)體材料，例如氮化鎵(GaN)，氮化鋁鉀(AKiaN)，氮化鋁銦鎵 (AlInGaN)等III-V族化合物，以及碲化鉻(CdTe)、氧化鋅(ZnO)，及硫化鋅(SiS)等II-VI 化合物，已經(jīng)被廣泛的檢視適合作為電子元件的基板材料，包括但不限于電晶體管、場(chǎng)發(fā)射器以及光電元件，等。以氮化鎵為基礎(chǔ)的微電子元件為例，其在制造上一個(gè)主要問題是制造的氮化鎵半導(dǎo)體層須具有低缺陷密度(defect density)，以確保微電子元件的效能。據(jù)了解，導(dǎo)致缺陷密度的原因之一是氮化鎵層與其上生長的基板之間的晶格不匹配(lattice mismatch)。 因此，雖然氮化鎵層可以在藍(lán)寶石基板(sapphire substrate)上生長，已為眾所周知的，籍由在形成的碳化硅基板上之氮化鋁緩沖層上生長氮化鎵層，可以降低缺陷密度，特別是穿透排差(threading dislocation)的密度。盡管有了些長足的進(jìn)步，持續(xù)降低缺陷密度仍是研究上想達(dá)成的目標(biāo)。也為眾所周知的，籍由具有圖案化的表面的基板提供利于磊晶的縱優(yōu)取向，控制磊晶條件來達(dá)成橫向磊晶(lateral印itaxy)，進(jìn)而降低缺陷密度或控制缺陷。例如氮化鎵半導(dǎo)體層籍由橫向磊晶方式形成具圖案化表面之藍(lán)寶石基板上，能控制排差橫向延伸， 以降低穿透排差的密度。然而，制造具有圖案化表面的磊晶基板之先前技術(shù)皆須利用黃光微影制程 (photolithography process) 0顯見地，制造具有圖案化表面之磊晶基板之先前技術(shù)制造成本高、生產(chǎn)速度慢。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明第一范疇在于提供一種磊晶基板及其制造方法。特別地，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板并不具有圖案化表面，但其也具有協(xié)助化合物半導(dǎo)體材料橫向磊晶的功效，以成長具良好品質(zhì)的磊晶層。并且，根據(jù)本發(fā)明之制造方法具有制造成本低、生產(chǎn)快速的優(yōu)
點(diǎn)ο本發(fā)明之另一范疇在于提供一種使用根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板的半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法，籍此，根據(jù)本發(fā)明之半導(dǎo)體發(fā)光元件具有優(yōu)異的光電效能。根據(jù)本發(fā)明之一較佳具體實(shí)施例之磊晶基板，其包含一晶體基板(crystalline substrate)。該晶體基板系由一第一材料所形成并且具有一晶體表面。特別地，多個(gè)納米級(jí)柱體散亂地排列于該晶體基板之該晶體表面上。該多個(gè)納米柱體系由一第二材料的氧化物所形成，并且，該第二材料不同于該第一材料。
根據(jù)本發(fā)明之一較佳具體實(shí)施例之制造一磊晶基板之方法，其首先系制備一晶體基板。該晶體基板系由一第一材料所形成，并且具有一晶體表面。接著，根據(jù)本發(fā)明之方法系于該晶體基本之晶體表面上，沉積一由第二材料所形成之多晶材料層 (poly-crystalline material layer)。特別的，該第二材料不同于該第一材料。接著，根據(jù)本發(fā)明之方法系籍由一濕式蝕刻制程，蝕刻該多晶材料之晶界(grain boundary)，進(jìn)而獲得該第二材料之多個(gè)納米級(jí)柱體。最后，根據(jù)本發(fā)明之方法系進(jìn)行一氧化程序，致使由該第二材料形成多個(gè)納米級(jí)柱體轉(zhuǎn)變成由第二材料的氧化物形成的多個(gè)納米級(jí)柱體，以獲得該磊晶基板。于實(shí)際應(yīng)用中，形成該晶體基板之第一材料可以是藍(lán)寶石(sapphire)、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)、硅(Si)、ScAlMgO4, SrCu2O2, YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、鋁酸鋰(Lithium Aluminum Oxide，LiAlO2)、鎵酸鋰(Lithium Gallium Oxide, LiGaO2)、硅酸鋰(Lithium Silicon Oxide, Li2SiO3)、鍺酸鋰(Lithium Germanium Oxide, LiGeO3)、鋁酸鈉(Sodium Aluminum Oxide, NaAlO2)、鎵酸鈉(Sodium Gallium Oxide, NaGaO2)、鍺酸鈉(Sodium Germanium Oxide, Na2GeO3) 酸鈉(Sodium silicon Oxide，Na2SiO3)、磷酸鋰(Lithium Phosphor Oxide，Li3PO4)、砷酸鈉(Lithium Arsenic Oxide, Li3AsO4) > IJi(Lithium Vanadium Oxide, Li3VO4)、 Li2MgGeO4 (Lithium Magnesium Germanium Oxide)、Li2ZnGeO4 (Lithium Zinc Germanium Oxide)、Li2CdGeO4 (Lithium Cadmium Germanium Oxide)、Li2MgSiO4 (Lithium Magnesium Silicon Oxide)、Li2ZnSiO4(Lithium Zinc Silicon Oxide)、Li2CdSiO4(Lithium Cadmium Silicon Oxide) ^Na2MgGeO4 (Sodium Magnesium Germanium Oxide)、Na2ZnGeO4(Sodium Zinc Germanium Oxide)、NaZnSi04(Sodium Zinc Silicon Oxide)、或其它商用供幕晶用之材料。于實(shí)際應(yīng)用中，形成該多晶材料層之第二材料可以是鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CcKe)、碲化鎘(CcTTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(&1%)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)、硅(Si)或金屬/硅化物(metal/silicide)，當(dāng)中金屬可以是鋁(Al)、鎳(Ni)、 鐵(Fe)等，硅化物可以是硅化鋁(SiAl)、硅化鋅(SiSi)、硅化鎳(SiNi)等。于一具體實(shí)施例中，該磊晶基板之表面其平均表面粗糙度Ra值范圍從0. Inm至 IOOnm0于一具體實(shí)施例中，該磊晶基板之表面其平均峰谷高度Rz值范圍從9nm至999nm。于一具體實(shí)施例中，該多晶材料可以籍由一低壓化學(xué)氣相沉積制程(low pressure chemical vapor exposition，LPCVD)、一電漿輔助化學(xué)氣相沉積制程(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)、一減鍵制禾呈(thermal deposition)沉禾只于該晶體基板之該晶體表面上。于一具體實(shí)施例中，該多晶材料層具有范圍從20nm至2000nm之厚度。根據(jù)本發(fā)明之一較佳具體實(shí)施例之半導(dǎo)體發(fā)光元件，其包含一晶體基板、多個(gè)納米級(jí)柱體以及由多層半導(dǎo)體材料所構(gòu)成之一發(fā)光結(jié)構(gòu)。該晶體基板系由一第一材料所形成，并且具有一晶體表面。該多個(gè)納米級(jí)柱體系由一第二材料的氧化物所形成，并且散亂第排列于該晶體基板之該晶體表面上。特別地，該第二材料不同于該第一材料。該發(fā)光結(jié)構(gòu)系由形成于該晶體表面及該多個(gè)納米級(jí)柱體上。該多層半導(dǎo)體材料之一最底層半導(dǎo)體材料層系由一化合物半導(dǎo)體材料磊晶層。該多個(gè)納米級(jí)柱體有助于該化合物半導(dǎo)體材料的磊晶程序。根據(jù)本發(fā)明之一較佳具體實(shí)施例之制造一半導(dǎo)體發(fā)光元件之方法，其首先系制備一晶體基板。該晶體基板系由一第一材料所形成，并且具有一晶體表面。接著，根據(jù)本發(fā)明之方法系于該晶體基板之該晶體表面上，沉積由一第二材料所形成之一多晶材料層。特別地，該第二材料不同于該第一材料。接著，根據(jù)本發(fā)明之方法系由一濕式蝕刻制程，蝕刻該多晶材料之晶界，進(jìn)而獲得該第二材料之多個(gè)納米級(jí)柱體。接著，根據(jù)本發(fā)明之方法系進(jìn)行一氧化程序，致使由該第二材料所形成的多個(gè)納米級(jí)柱體轉(zhuǎn)變?yōu)橛稍摰诙牧系难趸锼纬傻亩鄠€(gè)納米級(jí)柱體。最后，根據(jù)本發(fā)明之方法系形成多層半導(dǎo)體材料于該晶體表面及該多個(gè)納米級(jí)柱體上，以構(gòu)成一發(fā)光結(jié)構(gòu)。該多層半導(dǎo)體材料層之一最底層半導(dǎo)體材料系一化合物半導(dǎo)體材料的磊晶層。該多個(gè)納米級(jí)柱體有助于該化合物半導(dǎo)體材料的磊晶程序。與先前技術(shù)不同處，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板其上具有異質(zhì)納米級(jí)柱體，且為非圖案化表面，并具有助于化合物半導(dǎo)體材料在其上成長品質(zhì)良好的磊晶層。并且，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板的制造方法具有制造成本低、生產(chǎn)快速的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明之半導(dǎo)體發(fā)光元件也具有優(yōu)異的光電效能。關(guān)于本發(fā)明之優(yōu)點(diǎn)與精神可以籍由以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。
四

圖1系示意地繪示根據(jù)本發(fā)明之一較佳具體實(shí)施例之磊晶基板。圖2至圖4系示意地繪示根據(jù)本發(fā)明之一較佳具體實(shí)施例之制造如圖1所示之磊晶基板的方法。圖5系列舉可做為蝕刻圖3中多晶材料層之晶界的蝕刻液之種類及其成份。圖6系示意地繪示根據(jù)本發(fā)明之一較佳具體實(shí)施例之半導(dǎo)體發(fā)光元件。主要元件符號(hào)說明1 磊晶基板10:晶體基板102 晶體基板的晶體界面12:多晶材料層122:多晶材料之晶界2 半導(dǎo)體發(fā)光元件124 第二材料形成的納米級(jí)柱體126 第二材料的氧化物形成的納米級(jí)柱體20 多層半導(dǎo)體材料層202 最底層半導(dǎo)體材料層
五具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，圖1系以截面視圖示意地繪于根據(jù)本發(fā)明之一較佳具體實(shí)施例之一磊晶基板1。該磊晶基本1可以供一化合物半導(dǎo)體材料磊晶之用，例如，氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化鋁銦鎵等III-V族化合物，或碲化鎘、氧化鋅、硫化鋅等II-VI族化合物。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板1包含一晶體基板10。該晶體基板10具有一晶體表面102。特別地，多個(gè)納米級(jí)柱體1 系散亂地排列于該晶體基板10之該晶體表面102 上。該多個(gè)納米級(jí)柱體126系由一第二材料的氧化物所形成，并且該第二材料不同于該第一材料。須注意的是，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板1之表面為納米尺度高低不平且非圖案化的表面。并且，由該第二材料之氧化物所形成的多個(gè)納米基柱體1 晶格常數(shù)已非固定，可視為非晶材質(zhì)(amorphous)。于實(shí)際應(yīng)用中，形成該晶體基板10之第一材料可以是藍(lán)寶石(sapphire)、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)、硅(Si)、ScAlMgO4、SrCu2O2, YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、鋁酸鋰(Lithium Aluminum Oxide，LiAlO2)、鎵酸鋰(Lithium Gallium Oxide, LiGaO2)、硅酸鋰(Lithium Silicon Oxide, Li2SiO3)、鍺酸鋰(Lithium Germanium Oxide, LiGeO3)、鋁酸鈉(Sodium Aluminum Oxide, NaAlO2)、鎵酸鈉(Sodium Gallium Oxide, NaGaO2)、鍺酸鈉(Sodium Germanium Oxide, Na2GeO3) 酸鈉(Sodium silicon Oxide, Na2SiO3)、磷酸鋰(Lithium PhosphorOxide，Li3PO4)、石申酸鈉(Lithium Arsenic Oxide, Li3AsO4) > IJi(Lithium Vanadium Oxide, Li3VO4)、 Li2MgGeO4 (Lithium Magnesium Germanium Oxide)、Li2ZnGeO4(Lithium ZincGermanium Oxide)、Li2CdGeO4(Lithium Cadmium Germanium Oxide)、Li2MgSiO4 (LithiumMagnesium Silicon Oxide)、Li2ZnSiO4 (Lithium Zinc Silicon Oxide)、Li2CdSiO4(Lithium CadmiumSi1 icon Oxide)、Na2MgGeO4(Sodium Magnesium Germanium Oxide)、 Na2ZnGeO4 (Sodium ZincGermanium Oxide)、NaZnSiO4 (Sodium Zinc Silicon Oxide)、或其它商用供磊晶用之材料。于實(shí)際應(yīng)用中，形成該多晶材料層之第二材料可以是鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CcKe)、碲化鎘(CcTTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(&1%)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)、硅(Si)或金屬/硅化物(metal/silicide)，當(dāng)中金屬可以是鋁(Al)、鎳(Ni)、 鐵(Fe)等，硅化物可以是硅化鋁(SiAl)、硅化鋅(SiSi)、硅化鎳(SiNi)等。于一具體實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板1之表面其平均表面粗糙度Ra值范圍從 0. Inm 至 IOOnm0于一具體實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板1之表面其平均峰谷高度Rz值范圍從 9nm 至 999nm。請(qǐng)參閱圖2至圖4以及圖1，該等圖式系以截面視圖示意地繪于根據(jù)本發(fā)明之一較佳具體實(shí)施例至制造如圖1所示至磊晶基板1的方法。如圖2所示，首先，根據(jù)本發(fā)明之方法系制備一晶體基板10，該晶體基板10系由一第一材料所形成，并且具有一晶體表面102。接著，根據(jù)本發(fā)明之方法系于該晶體基板10之該晶體表面102上，沉積由一第二材料所形成之一多晶材料層12，如圖3所示。同樣示于圖3，該多晶材料層12具有晶界122。 特別地，該第二材料不同于該第一材料。關(guān)于第一材料及第二材料的成分，已詳述于上文中，在此不再贅述。接著，根據(jù)本發(fā)明之方法系籍由一濕式蝕刻制程，蝕刻該多晶材料層12之晶界122，進(jìn)而獲得該第二材料之多個(gè)納米級(jí)柱體124。該多晶材料層12經(jīng)蝕刻后的界面示意圖請(qǐng)見圖4。最后，根據(jù)本發(fā)明之方法系進(jìn)行一氧化程序，致使由該第二材料形成的多個(gè)該納米級(jí)柱體IM轉(zhuǎn)變?yōu)橛稍摰诙牧系难趸镄纬傻亩鄠€(gè)納米級(jí)柱體126，即獲得如圖1所示之磊晶基板1。例如，圖4所示的結(jié)構(gòu)置于氧氣爐氛并在1100°C下，即進(jìn)行氧化程序，進(jìn)而讓由該第二材料形成的多個(gè)該納米級(jí)柱體1 轉(zhuǎn)變?yōu)橛稍摰诙牧系难趸镄纬傻亩鄠€(gè)納米級(jí)柱體126。須注意的是，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板1之表面為納米尺度高低不平且非圖案化的表面。于一具體實(shí)施例中，該多晶材料層12可以籍由一低壓化學(xué)氣相沉積制程(low pressure chemical vapor exposition，LPCVD)、一電漿輔助化學(xué)氣相沉積制程(plasma enhanced chemical vapor deposition, PEVVD)、——減鍍制禾呈(sputtering)或——熱蒸鍍制程(thermal deposition)沉積于該晶體基板10之該晶體表面102上。實(shí)務(wù)上，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板1之表面之Ra值及Rz值的控制，可以籍由控制該多晶材料層12之厚度于晶粒尺寸以及蝕刻條件來達(dá)成。于一具體實(shí)施例中，該多晶材料層12具有范圍從20nm至2000nm之厚度。于一案例中，以籃寶石為基板，可作為蝕刻該多晶材料層12之晶界122的蝕刻液的種類及其成分列舉于圖5。圖5列出Secco,SirtUffright以及Seiter四種蝕刻液。此夕卜，由于圖5中所列舉的蝕刻液并不會(huì)對(duì)藍(lán)寶石基板等侵蝕，因此，該蝕刻液可以蝕刻該多晶材料層12之晶界122至藍(lán)寶石基板10的晶體表面102露出。與先前技術(shù)不同之處，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板1之表面為納米尺度高低不平且非圖案化的表面。更特別地是，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板1的表面具有異質(zhì)納米級(jí)柱體。須強(qiáng)調(diào)的是，與先前技術(shù)之具有圖案化表面的磊晶基板相同地，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板1 一樣具有協(xié)助化合物半導(dǎo)體材料橫向磊晶的功效。請(qǐng)參閱圖6，圖6系以截面示意地繪于根據(jù)本發(fā)明之一較佳具體實(shí)施例之半導(dǎo)體發(fā)光元件2，其包含一晶體基板10、多個(gè)納米級(jí)柱體126以及多層半導(dǎo)體材料層20所構(gòu)成之一發(fā)光結(jié)構(gòu)。該晶體基板10系由一第一材料所形成，并且具有一晶體表面102。該多個(gè)納米級(jí)柱體126系由一第二材料的氧化物所形成，并且散亂地排列于該晶體基板10之該晶體表面102上。特別地，該第二材料不同于該第一材料。關(guān)于第一材料和第二材料的成分， 已詳述于上文中，在此不再贅述。該發(fā)光結(jié)構(gòu)系形成于該晶體表面102及該多個(gè)納米級(jí)柱體1 上。圖6所繪示之多層半導(dǎo)體材料層20各層材料可以系以一發(fā)光二極管為范例。該多層半導(dǎo)體材料層20之一最底層半導(dǎo)體材料層202系一化合物半導(dǎo)體材料磊晶層。該多個(gè)納米級(jí)柱體1 有助于該化合物半導(dǎo)體材料的磊晶程序，也就是說，該多個(gè)納米級(jí)柱體1 有助于該化合物半導(dǎo)的材料籍由橫向磊晶方式形成于該晶體基板10之晶體表面102上，能控制差排橫向延伸， 以降低穿透差排的密度。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1、圖2至圖4以及圖6，根據(jù)本發(fā)明之一較佳具體實(shí)施例之制造如圖 6所示之半導(dǎo)體發(fā)光元件2之方法，其首先系制備一晶體基板10，如圖2所示。該晶體基板 10系由一第一材料所形成，并且具有一晶體表面102。
接著，根據(jù)本發(fā)明之方法系于該晶體基板10之該晶體表面102上，沉積由一第二材料所形成之多晶材料層12，如圖3所示。同樣示于圖3，該多晶材料層12且由晶界122。 特別地，該第二材料不同于該第一材料。接著，根據(jù)本發(fā)明之方法系由一濕式蝕刻制程，蝕刻該多晶材料層12之晶界122， 進(jìn)而獲得該第二材料之多個(gè)納米級(jí)柱體124。該多晶材料層12經(jīng)蝕刻后的截面示意圖請(qǐng)見圖4。接著，根據(jù)本發(fā)明之方法系進(jìn)行一氧化程序，致使由該第二材料形成的多個(gè)納米級(jí)柱體IM轉(zhuǎn)變?yōu)橛稍摰诙牧系难趸镄纬傻亩鄠€(gè)納米級(jí)柱體126，即獲得如圖1所示之磊晶基板1。最后，根據(jù)本發(fā)明之方法系形成多層半導(dǎo)體材料層20于該晶體表面102及該多個(gè)納米級(jí)柱體126上，以構(gòu)成一發(fā)光結(jié)構(gòu)，即完成如圖6所示之半導(dǎo)體發(fā)光元件2。特別地，該多層半導(dǎo)體材料層20之一最底層半導(dǎo)體材料層202系一化合物半導(dǎo)體材料磊晶層。該多個(gè)納米級(jí)柱體126有助于該化合物半導(dǎo)體材料的磊晶程序。須強(qiáng)調(diào)的是，與先前技術(shù)不同之處，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板制造方法無須黃光微影程序，也無導(dǎo)入復(fù)雜制程。顯見地，根據(jù)本發(fā)明之制造方法具有制造成本低，生產(chǎn)快速的優(yōu)點(diǎn)。更特別地是，根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板的表面具有異質(zhì)納米級(jí)柱體。利用根據(jù)本發(fā)明之磊晶基板制造的半導(dǎo)體發(fā)光元件也具有優(yōu)異的光電效能。籍由以上較佳具體實(shí)施例之詳述，系希望能更加清楚描述本發(fā)明之特征與精神， 而并非以上述所揭露的較佳具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明之范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及且相等性的安排于本發(fā)明所欲申請(qǐng)之專利范圍的范疇內(nèi)。因此，本發(fā)明所申請(qǐng)之專利范圍的范疇?wèi)?yīng)該根據(jù)上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
權(quán)利要求
1.一種制造一磊晶基板之方法，包含下列步驟制備一晶體基板，該晶體基板系由一第一材料所形成并且具有一晶體表面；于該晶體基板之該晶體表面上，沉積由一第二材料所形成之一多晶材料層，該第二材料不同于該第一材料；籍由一濕式蝕刻制程，蝕刻該多晶材料層之晶界進(jìn)而獲得該第二材料之多個(gè)納米級(jí)柱體；進(jìn)行一氧化程序，致使由該第二材料形成的多個(gè)納米級(jí)柱體轉(zhuǎn)變?yōu)橛傻诙牧系难趸镄纬傻亩鄠€(gè)納米級(jí)柱體，以獲得該磊晶基板。
2.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該第一材料系選自由藍(lán)寶石(sapphire)、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)、硅(Si)、ScAlMg04、SrCu202、 YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、鋁酸鋰(Lithium Aluminum Oxide，LiA102)、鎵酸鋰(Lithium Gallium Oxide, LiGa02)、硅酸鋰(Lithium Silicon Oxide, Li2Si03)、鍺酸鋰(Lithium Germanium Oxide, LiGe03)、鋁酸鈉(Sodium Aluminum Oxide, NaA102)、鎵酸鈉(Sodium Gallium Oxide, NaGa02)、鍺酸鈉(Sodium Germanium Oxide, Na2Ge03)、硅酸鈉(Sodium silicon Oxide, Na2Si03)、磷酸鋰(Lithium Phosphor Oxide, Li3P04)、砷酸鈉(Lithium Arsenic Oxide, Li3As04)、釩酸鈉(Lithium Vanadium Oxide, Li3V04)、 Li2MgGe04(Lithium Magnesium Germanium Oxide)、Li2ZnGe04(Lithium Zinc Germanium Oxide)、Li2CdGe04(Lithium Cadmium Germanium Oxide)、Li2MgSi04(Lithium Magnesium Silicon Oxide)、Li2ZnSi04(Lithium Zinc Silicon Oxide)、Li2CdSi04(Lithium Cadmium Silicon Oxide)、Na2MgGe04(Sodium Magnesium Germanium Oxide)、Na2ZnGe04(Sodium Zinc Germanium Oxide)、NaZnSi04(Sodium Zinc Silicon Oxide)所組成之一群組中之其一；該第二材料系選自由鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CcKe)、碲化鎘 (CdTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(ZnSe)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)、硅(Si)或金屬/硅化物(metal/silicide)所組成之一群組中之其一。
3.如權(quán)利要求1所述之方法，其中該磊晶基板之表面其平均表面粗糙鍍Ra值范圍從 0. Inm至lOOnm，該磊晶基板至表面其平均峰谷高度Rz值范圍從9nm至999nm。
4.如權(quán)利要求1所述至方法，其中該多晶材料層系籍由選自有一低壓化學(xué)氣相沉積制程、一電漿輔助化學(xué)氣相沉積制程、一濺鍍制程以及一熱蒸鍍制程沉積于該晶體基板之該晶體表面上。并且該多晶材料層具有范圍從20nm至2000nm之厚度。
5.如權(quán)利要求1所述的磊晶基板，包含一晶體基板，該晶體基板系由一第一材料所形成并且具有一晶體表面；多個(gè)納米級(jí)柱體，該多個(gè)納米級(jí)柱體系由一第二材料的氧化物所形成并且散亂地排列于該晶體基板之該晶體表面上，該第二材料不同于該第一材料。
6.如權(quán)利要求5所述之磊晶基板，其中該第一材料系選自藍(lán)寶石(sapphire)、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)、硅(Si)、ScAlMg04、SrCu202、 YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia)、鋁酸鋰(Lithium Aluminum Oxide，LiA102)、鎵酸鋰(Lithium Gallium Oxide, LiGa02)、硅酸鋰(Lithium Silicon Oxide, Li2Si03)、鍺酸鋰(Lithium Germanium Oxide, LiGe03)、鋁酸鈉(Sodium Aluminum Oxide, NaA102)、鎵酸鈉(Sodium Gallium Oxide, NaGa02)、鍺酸鈉(Sodium Germanium Oxide, Na2Ge03)、硅酸鈉(Sodium silicon Oxide, Na2Si03)、磷酸鋰(Lithium Phosphor Oxide, Li3P04)、砷酸鈉(Lithium Arsenic Oxide, Li3As04)、釩酸鈉(Lithium Vanadium Oxide, Li3V04)、 Li2MgGe04(Lithium Magnesium Germanium Oxide)、Li2ZnGe04(Lithium Zinc Germanium Oxide)、Li2CdGe04(Lithium Cadmium Germanium Oxide)、Li2MgSi04(Lithium Magnesium Silicon Oxide)、Li2ZnSi04(Lithium Zinc Silicon Oxide)、Li2CdSi04(Lithium Cadmium Silicon Oxide)、Na2MgGe04(Sodium Magnesium Germanium Oxide)、Na2ZnGe04(Sodium Zinc Germanium Oxide)、NaZnSi04(Sodium Zinc Silicon Oxide)所組成之一群組中之其一；該第二材料系選自由鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CcKe)、碲化鎘(CcTTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(&1%)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)、硅(Si)或金屬/ 硅化物(metal/silicide)所組成之一群組中之其，該第二材料系選自由鍺(Ge)、氧化鋅 (ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CcKe)、碲化鎘(CcTTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅( )、砷化銦 (InAs)、磷化銦(InP)、硅(Si)或金屬/硅化物(metal/silicide)所組成之一群組中之其ο
7.如權(quán)利要求5所述之磊晶基板，其中該磊晶基板之表面其平均表面粗糙度Ra值范圍從0. Inm至lOOnm，該磊晶基板之表面其平均峰谷高度Rz值范圍從9nm至999nm。
8.如權(quán)利要求1所述之磊晶基板，使用該磊晶基板之半導(dǎo)體發(fā)光元件，包含一晶體基板，該晶體基板系由一第一材料所形成并且具有一晶體表面；多個(gè)納米級(jí)柱體，該多個(gè)納米級(jí)柱體系由一第二材料的氧化物所形成并且散亂地排列于該晶體基板之該晶體表面上，該第二材料不同于該第一材料；以及由多層半導(dǎo)體材料層所構(gòu)成之一發(fā)光結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)系形成于該晶體表面及該多個(gè)納米柱體上，其中該多層半導(dǎo)體材料層之一最底層半導(dǎo)體材料層系一化合物半導(dǎo)體材料磊晶層，該多個(gè)納米級(jí)柱體有助于該化合物半導(dǎo)體材料的磊晶程序。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中該底一材料系選自由藍(lán)寶石 (sapphire)、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(SiO)、硅(Si)、ScAlMg04、 SrCu202, YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、鋁酸鋰(Lithium Aluminum Oxide, LiA102)、鎵酸鋰(Lithium Gallium Oxide, LiGa02)、硅酸鋰(Lithium Silicon Oxide, Li2Si03)、鍺酸鋰(Lithium Germanium Oxide, LiGe03)、鋁酸鈉(Sodium Aluminum Oxide, NaA102)、鎵酸鈉(Sodium Gallium Oxide, NaGa02)、鍺酸鈉(Sodium Germanium Oxide, Na2Ge03)、硅酸鈉(Sodium silicon Oxide, Na2Si03)、磷酸鋰(Lithium Phosphor Oxide, Li3P04)、砷酸鈉(Lithium Arsenic Oxide, Li3As04)、釩酸鈉(Lithium Vanadium Oxide, Li3V04)、Li2MgGe04 (Lithium Magnesium Germanium Oxide)、Li2ZnGe04 (Lithium Zinc Germanium Oxide)、 Li2CdGe04(Lithium Cadmium Germanium Oxide)、 Li2MgSi04(Lithium Magnesium Silicon Oxide)、Li2ZnSi04(Lithium Zinc Silicon Oxide)、Li2CdSi04(Lithium Cadmium Silicon Oxide)、Na2MgGe04(Sodium Magnesium Germanium Oxide)、Na2ZnGe04 (Sodium Zinc Germanium Oxide)、NaZnSi04 (Sodium Zinc Silicon Oxide)所組成之一群組中之其一；該第二材料系選自由鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)Jt 化鋅(ZnS)、硒化鎘(CcKe)、碲化鎘(CcTTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅( )、砷化銦(InAs)、 磷化銦(InP)、硅(Si)或金屬/硅化物(metal/silicide)所組成之一群組中之其一，該第二材料系選自由鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CcKe)、碲化鎘(CdTe)JlHt鎘(CdS)、硒化鋅(&1%)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)、硅(Si)或金屬/硅化物(metal/ silicide)所組成之一群組中之其一。
10.如權(quán)利要求8所述之半導(dǎo)體發(fā)光元件，其制造之方法包含下列步驟 制備一晶體基板，該晶體基板系由一第一材料所形成并且具有一晶體表面，其中該第一材料系選自由藍(lán)寶石(sapphire)、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)、硅(Si)、ScAlMg04, SrCu202、YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia)、鋁酸鋰 (Lithium Aluminum Oxide, LiA102)、鎵酸鋰(Lithium Gallium Oxide, LiGa02)、硅酸鋰 (Lithium Silicon Oxide, Li2Si03)、鍺酸鋰(Lithium Germanium Oxide, LiGe03)、鋁酸鈉(Sodium Aluminum Oxide, NaA102)、鎵酸鈉(Sodium Gallium Oxide, NaGa02)、鍺酸鈉(Sodium Germanium Oxide，Na2Ge03)、硅酸鈉(Sodium silicon Oxide，Na2Si03)、磷酸鋰(Lithium Phosphor Oxide, Li3P04)、砷酸鈉(Lithium Arsenic Oxide, Li3As04)、 凡酸鈉(Lithium Vanadium Oxide, Li3V04)、Li2MgGe04 (Lithium Magnesium Germanium Oxide)、Li2ZnGe04 (Lithium Zinc Germanium Oxide)、Li2CdGe04 (Lithium Cadmium Germanium Oxide)、Li2MgSi04(Lithium Magnesium Silicon Oxide)、Li2ZnSi04(Lithium Zinc Silicon Oxide)、Li2CdSi04(Lithium Cadmium Silicon Oxide)、Na2MgGe04(Sodium Magnesium Germanium Oxide)、 Na2ZnGe04(Sodium Zinc Germanium Oxide)、 NaZnSi04(Sodium Zinc Silicon Oxide)所組成之一群組中之其一；于該晶體基板之該晶體表面上，沉積由一第二材料所形成之一多晶材料層，該第二材料不同于該第一材料，其中該第二材料層系選自由鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CcKe)、碲化鎘(CcTTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(&1%)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)、 硅(Si)或金屬/硅化物(metal/silicide)所組成之一群組中之其一，該第二材料系選自由鍺(Ge)、氧化鋅(SiO)、硫化鋅(SiS)、硒化鎘(CdSe)、碲化鎘(CdTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(&1%)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)、硅(Si)或金屬/硅化物(metal/silicide)所組成之一群組中之其一；籍由一濕式蝕刻制程，蝕刻該多晶材料層之晶界進(jìn)而獲得該第二材料之多個(gè)納米級(jí)柱體；進(jìn)行一氧化程序，致使由該第二材料形成的多個(gè)納米級(jí)柱體轉(zhuǎn)變?yōu)樵摰诙牧系难趸镄纬傻亩鄠€(gè)納米級(jí)柱體；以及形成多層半導(dǎo)體材料層于該晶體表面及該多個(gè)納米級(jí)柱體上，以構(gòu)成以發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中該多層薄導(dǎo)體材料層之一最底層半導(dǎo)體材料材料層系以化合物半導(dǎo)體材料磊晶層，該多個(gè)納米級(jí)柱體有助于該化合物半導(dǎo)體材料的磊晶程序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磊晶基板、使用該磊晶基板之半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明之磊基板包含一晶體基板。特別地，該晶體基板的晶體表面其上具有多個(gè)散亂排列的納米級(jí)柱體。該多個(gè)納米級(jí)柱體系由不同于形成該基板之材料的氧化物所形成。
文檔編號(hào)H01L33/20GK102569025SQ20111000778
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月2日
發(fā)明者徐文慶, 楊昆霖, 簡(jiǎn)宏吉, 錢俊逸 申請(qǐng)人:昆山中辰矽晶有限公司