專利名稱：半導(dǎo)體制程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明相關(guān)于ー種半導(dǎo)體制程方法，尤指關(guān)于剝離半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體制程方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的發(fā)光二極管制程(Light-Emitting Diode ;LED)中，為了在成長基板上成長出較高品質(zhì)的氮化物半導(dǎo)體(例如形成鎵基(GaN-based)磊晶薄膜)，一般會選擇晶體結(jié)構(gòu)與氮化鎵的晶體結(jié)構(gòu)類似的藍寶石(ai-2o3)基板作為成長基板。但藍寶石基板在導(dǎo)電性質(zhì)與導(dǎo)熱性質(zhì)上是比較差的，因此氮化鎵發(fā)光二極管在高電流、高功率、長時間操作下，存在著散熱不佳、影響晶粒的發(fā)光效率與發(fā)光面積、可靠度不良等問題，因而對氮化鎵發(fā)光二極管的制造與發(fā)光效率的提升造成阻礙與限制。

為了改善上述缺失，傳統(tǒng)作法是去除藍寶石基板，已知的技術(shù)是以晶圓接合技術(shù)將氮化物半導(dǎo)體元件從藍寶石成長基板轉(zhuǎn)移至接合基板，藉以使LED的元件特性提升，也就是將氮化鎵元件磊晶層自藍寶石基板剝離，轉(zhuǎn)移至具有高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率的基板。在上述制程中，大部分以激光剝離(Laser Lift Off)技術(shù)來去除藍寶石成長基板。然而激光剝離法會使LED的元件特性劣化，影響LED元件的良率，而且激光剝離成本較高。因此，如果能在晶圓接合過程中將氮化物半導(dǎo)體元件從成長基板剝離，避免使用激光剝離技術(shù)，則能大大降低制造成本。職是之故，申請人鑒于已知技術(shù)中所產(chǎn)生的缺失，經(jīng)過悉心試驗與研究，井一本鍥而不舍的精神，終構(gòu)思出本案“半導(dǎo)體制程方法”，能夠克服上述缺點，以下為本案的簡要說明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種新的制程技術(shù)，在制程中減少成長基板與氮化物半導(dǎo)體基板間的接觸面積，在晶圓接合步驟因為加熱而產(chǎn)生溫度變化的過程中，因為成長基板與氮化物半導(dǎo)體的膨脹系數(shù)不同，產(chǎn)生應(yīng)力集中，藉此導(dǎo)致氮化物半導(dǎo)體基板與成長基板剝離而制造出氮化物半導(dǎo)體元件。無需使用激光剝離技術(shù)來進行去除成長基板的制程，因而有效降低制程成本。根據(jù)本發(fā)明的第一構(gòu)想，提供一種半導(dǎo)體制程方法，包含下列步驟提供一成長基板；在該成長基板上形成一半導(dǎo)體基板；在該半導(dǎo)體基板與該成長基板之間形成一第一凹凸結(jié)構(gòu)；以及改變該成長基板與該半導(dǎo)體基板的溫度。較佳地，改變該成長基板與該半導(dǎo)體基板的溫度更包括一晶圓接合步驟加熱該成長基板與該半導(dǎo)體基板，并施加一壓カ使該半導(dǎo)體基板接合至一接合基板。較佳地，在改變該成長基板與該半導(dǎo)體基板的溫度之前包括ー步驟在該半導(dǎo)體基板上形成一半導(dǎo)體元件。較佳地,該接合基板的材質(zhì)為ー銅材質(zhì)、ー招材質(zhì)、ー娃材質(zhì)、ー鉆石材質(zhì)、ー銅合金材質(zhì)或一招合金材質(zhì)其中之一。較佳地,該半導(dǎo)體基板是一氮化物半導(dǎo)體基板，而該成長基板為一氧化招材質(zhì)、一藍寶石(Sapphire)材質(zhì)、一碳化娃(SiC)材質(zhì)或一娃(Si)材質(zhì)其中之一。較佳地，在該半導(dǎo)體基板形成一第一凹凸結(jié)構(gòu)是通過一化學(xué)濕式蝕刻或一干式蝕刻來圖形化該半導(dǎo)體基板而形成該第一凹凸結(jié)構(gòu)，以減少該半導(dǎo)體基板與該成長基板間的接觸面積。較佳地，該化學(xué)濕式蝕刻為使用一氫氧化鉀(KOH)溶液進行蝕刻。較佳地，在該成長基板上形成一半導(dǎo)體基板之前更包括以下步驟在該成長基板上形成一介電層；以及在該介電層上以曝光、顯影與蝕刻的方式形成一第二凹凸結(jié)構(gòu)。較佳地，在該半導(dǎo)體基板與該成長基板間形成一第一凹凸結(jié)構(gòu)之前更包括以下步驟在該第二凹凸結(jié)構(gòu)上形成該半導(dǎo)體基板；以及以一濕式蝕刻方式去除該介電層以形成 該第一凹凸結(jié)構(gòu)。較佳地，該濕式蝕刻方式為使用氟化氫(HF)溶液。較佳地，該介電層為一二氧化硅材質(zhì)。較佳地，該第二凹凸結(jié)構(gòu)裸露出該成長基板且為一連續(xù)凹凸結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的第二構(gòu)想，提供一種半導(dǎo)體制程方法，包含下列步驟提供一第一基板，其具有一上表面；提供一第二基板，其具有一下表面；減少該上表面與該下表面間的一接觸面積；以及加熱該第一與該第二基板。根據(jù)本發(fā)明的第三構(gòu)想，提供一種半導(dǎo)體制程方法，包含下列步驟提供一第一基板，其具有一上表面；提供一第二基板，其具有一下表面與該上表面接觸；以及加熱該第一與該第二基板，以使該上表面與該下表面處于分離狀態(tài)。


圖I為本發(fā)明第一較佳實施例的流程圖。圖2為說明第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖。圖3為說明第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖。圖4為說明第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖。圖5為說明第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖。圖6為本發(fā)明第一較佳實施例的流程圖。圖7為說明第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖。圖8(a)與圖8(b)說明第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖。圖9為說明第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖。圖10為說明第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖。主要元件符號說明I :成長基板2 :半導(dǎo)體基板22:第一凹凸結(jié)構(gòu)2a:介電層2al:第二凹凸結(jié)構(gòu)
3 :半導(dǎo)體元件31 :半導(dǎo)體基板33:第一凹凸結(jié)構(gòu)4 :接合基板
具體實施例方式本案將可由以下的實施例說明而得到充分了解，使得熟習(xí)本領(lǐng)域的人士可以據(jù)以完成，但是本案的實施并非可由下列實施案例而被限制其實施型態(tài)。其中相同的標號始終代表相同的組件。請參考圖I至圖5，其中圖I為本發(fā)明第一較佳實施例的流程圖,而圖2至圖5為說明第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明的第一較佳實施例包含步驟Sll S15，以下分別作 說明。步驟Sll :提供一第一基板如成長基板I，成長基板I較佳為一氧化鋁(Al2O3)材質(zhì)、ー藍寶石(Sapphire)材質(zhì)、一碳化娃(SiC)材質(zhì)或ー娃(Si)材質(zhì)其中之一。步驟S12 :如圖2所示，在該成長基板上形成一第二基板如半導(dǎo)體基板2，而半導(dǎo)體基板2較佳為氮化物半導(dǎo)體材質(zhì)，如氮化鎵(GaN)等。而其中成長基板I與半導(dǎo)體基板2可由傳統(tǒng)半導(dǎo)體制程方法所形成。步驟S13 :通過ー化學(xué)濕式蝕刻或一干式蝕刻來圖形化半導(dǎo)體基板2，而在半導(dǎo)體基板2與成長基板I之間形成第一凹凸結(jié)構(gòu)22，如圖3所示，以減少半導(dǎo)體基板2與成長基板I間的接觸面積。本領(lǐng)域具一般知識的技術(shù)人員可理解的是第一凹凸結(jié)構(gòu)22可通過ー化學(xué)濕式蝕刻(如使用氫氧化鉀(KOH)溶液等)或一干式蝕刻來圖形化半導(dǎo)體基板2而形成。步驟S14 :進行后續(xù)元件制作，在半導(dǎo)體基板2上形成半導(dǎo)體元件3。步驟S15 :如圖4所示，進行晶圓接合，在晶圓接合過程中改變成長基板I與半導(dǎo)體基板2的溫度，成長基板I與半導(dǎo)體基板2將被加熱，且受到一壓カ使半導(dǎo)體基板2接合至接合基板4，其中接合基板4的材質(zhì)較佳為ー銅材質(zhì)、一鋁材質(zhì)、一硅材質(zhì)、ー鉆石材質(zhì)、ー銅合金材質(zhì)或一招合金材質(zhì)其中之一。如圖5所示，在晶圓接合過程中，成長基板I與半導(dǎo)體基板2的溫度改變，而由于成長基板I與半導(dǎo)體基板2的熱膨脹系數(shù)不同，并產(chǎn)生應(yīng)カ集中，導(dǎo)致成長基板I自半導(dǎo)體基板2剝離。而可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的是，第一凹凸結(jié)構(gòu)22用于減少半導(dǎo)體基板2與成長基板I間的接觸面積，因此第一凹凸結(jié)構(gòu)22可在形成半導(dǎo)體基板2之后與晶圓接合之前的任ー步驟形成。而第一凹凸結(jié)構(gòu)22也不限于圖2至圖5所示規(guī)則排列的凹凸結(jié)構(gòu)，只要是可以減少半導(dǎo)體基板2與成長基板I間的接觸面積的凹凸結(jié)構(gòu)皆可達到本發(fā)明的效果。然而，形成上述第一凹凸結(jié)構(gòu)的方法不限于第一實施例所提供的流程。請繼續(xù)參考圖6至圖10，其中圖6為本發(fā)明第二較佳實施例的流程圖，而圖7至圖10為說明第二較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖。第二實施例與第一較佳實施例類似，在半導(dǎo)體基板31與成長基板I相鄰處形成第一凹凸結(jié)構(gòu)33，以使半導(dǎo)體基板31與成長基板I間的接觸面積減少，唯其第一凹凸結(jié)構(gòu)33的形成方式與第一較佳實施例不同，其步驟如下。
步驟S21 :提供一成長基板1，如第一較佳實施例所述，該成長基板I較佳為一氧化招(Al2O3)材質(zhì)、一藍寶石(Sapphire)材質(zhì)、一碳化娃(SiC)材質(zhì)或一娃(Si)材質(zhì)其中之
O步驟S22 :如圖7所示，在成長基板I上形成介電層2a，并在介電層2a上以曝光、顯影與蝕刻的方式形成第二凹凸結(jié)構(gòu)2al，而介電層2a較佳為采用二氧化硅材質(zhì)。圖8(b)所顯示的是第二凹凸結(jié)構(gòu)2al在成長基板I上形成后的側(cè)視示意圖，而圖8(a)是對應(yīng)圖8(b)的俯視示意圖。如圖8(a)與圖8(b)所示，第二凹凸結(jié)構(gòu)2al裸露出成長基板I且較佳為一連續(xù)凹凸結(jié)構(gòu)。步驟S23 :如圖9所示，在第二凹凸結(jié)構(gòu)2al上形成半導(dǎo)體基板31。如第一較佳實施例所述，半導(dǎo)體基板31較佳為氮化物半導(dǎo)體材質(zhì)，如氮化鎵(GaN)等。步驟S24:以濕式蝕刻方式去除介電層2a所形成的第二凹凸結(jié)構(gòu)2al，而在半導(dǎo)體 基板31的下表面處形成對應(yīng)第二凹凸結(jié)構(gòu)2al的第一凹凸結(jié)構(gòu)33。而前述濕式蝕刻方式較佳可使用氟化氫(HF)溶液來進行。步驟S25 :形成第一凹凸結(jié)構(gòu)33之后，接續(xù)進行后續(xù)元件制作以及晶圓接合流程。與第一較佳實施例類似，成長基板I與半導(dǎo)體基板31在晶圓接合過程中被加熱，使得成長基板I與半導(dǎo)體基板31的溫度改變，而由于兩者的熱膨脹系數(shù)不同，并產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致成長基板I自半導(dǎo)體基板31剝離。與第一較佳實施例類似，本實施例第二凹凸結(jié)構(gòu)2al圖8 (a)與圖8(b)所顯示的凹凸方式，而可以是任意排列方式的凹凸結(jié)構(gòu)，使得對應(yīng)形成的第一凹凸結(jié)構(gòu)33不限于圖10所示規(guī)則排列的凹凸結(jié)構(gòu)，只要是可以減少半導(dǎo)體基板31與成長基板I間的接觸面積的凹凸結(jié)構(gòu)皆可達到本發(fā)明的效果。總結(jié)而言，本案實為一難得一見，值得珍惜的難得發(fā)明，但以上所述者，僅為本發(fā)明的最佳實施例而已，當(dāng)不能以之限定本發(fā)明所實施的范圍。即大凡依本發(fā)明申請權(quán)利要求所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬于本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)，謹請貴審查委員明鑒，并祈惠準，是所至禱。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體制程方法，包含下列步驟 提供一成長基板； 在該成長基板上形成一半導(dǎo)體基板； 在該半導(dǎo)體基板與該成長基板之間形成一第一凹凸結(jié)構(gòu)；以及 改變該成長基板與該半導(dǎo)體基板的溫度。
2.如權(quán)利要求I所述的制程方法，其中改變該成長基板與該半導(dǎo)體基板的溫度更包括一晶圓接合步驟加熱該成長基板與該半導(dǎo)體基板，并施加一壓カ使該半導(dǎo)體基板接合至一接合基板。
3.如權(quán)利要求I所述的制程方法，其中在改變該成長基板與該半導(dǎo)體基板的溫度之前包括ー步驟在該半導(dǎo)體基板上形成一半導(dǎo)體元件。
4.如權(quán)利要求3所述的制程方法，其中該接合基板的材質(zhì)為一銅材質(zhì)、一鋁材質(zhì)、ー硅材質(zhì)、ー鉆石材質(zhì)、ー銅合金材質(zhì)或一招合金材質(zhì)其中之一。
5.如權(quán)利要求I所述的制程方法，其中該半導(dǎo)體基板是ー氮化物半導(dǎo)體基板，而該成長基板為ー氧化招材質(zhì)、ー藍寶石(Sapphire)材質(zhì)、一碳化娃(SiC)材質(zhì)或ー娃(Si)材質(zhì)其中之一。
6.如權(quán)利要求I所述的制程方法，其中在該半導(dǎo)體基板形成一第一凹凸結(jié)構(gòu)是通過ー化學(xué)濕式蝕刻或一干式蝕刻來圖形化該半導(dǎo)體基板而形成該第一凹凸結(jié)構(gòu)，以減少該半導(dǎo)體基板與該成長基板間的接觸面積。
7.如權(quán)利要求6所述的制程方法，其中該化學(xué)濕式蝕刻為使用ー氫氧化鉀(KOH)溶液進行蝕刻。
8.如權(quán)利要求I所述的制程方法，其中在該成長基板上形成一半導(dǎo)體基板之前更包括以下步驟 在該成長基板上形成一介電層；以及 在該介電層上以曝光、顯影與蝕刻的方式形成一第二凹凸結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的制程方法，其中在該半導(dǎo)體基板與該成長基板間形成一第一凹凸結(jié)構(gòu)之前更包括以下步驟 在該第二凹凸結(jié)構(gòu)上形成該半導(dǎo)體基板；以及 以ー濕式蝕刻方式去除該介電層以形成該第一凹凸結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的制程方法，其中該濕式蝕刻方式為使用氟化氫(HF)溶液。
11.如權(quán)利要求8所述的制程方法，其中該介電層為一二氧化硅材質(zhì)。
12.如權(quán)利要求8所述的制程方法，其中該第二凹凸結(jié)構(gòu)裸露出該成長基板且為ー連續(xù)凹凸結(jié)構(gòu)。
13.一種半導(dǎo)體制程方法，包含下列步驟 提供一第一基板，其具有一上表面； 提供一第二基板，其具有一下表面； 減少該上表面與該下表面間的ー接觸面積；以及 加熱該第一與該第二基板。
14.一種半導(dǎo)體制程方法，包含下列步驟 提供一第一基板，其具有一上表面；提供一第二基板，其具有一下表面與該上表面接觸； 加熱該第一與該第二基板，以使該上表面與該下表面處于分離狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體制程方法，包含下列步驟提供一成長基板；在該成長基板上形成一半導(dǎo)體基板；在該半導(dǎo)體基板與該成長基板之間形成一第一凹凸結(jié)構(gòu)；以及改變該成長基板與該半導(dǎo)體基板的溫度。
文檔編號H01L21/02GK102683280SQ20111012219
公開日2012年9月19日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者吳耀銓, 王寶明, 蕭豐慶 申請人:財團法人交大思源基金會