磊晶晶圓、制造磊晶晶圓的方法和分離基板的方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例提供一種具有用于分離基板的孔洞的磊晶晶圓以及使用所述磊晶晶圓而制造的半導(dǎo)體組件。所述磊晶晶圓包含：基板；罩幕圖案，配置于所述基板上且包括罩幕區(qū)以及開(kāi)口區(qū)；以及磊晶層，覆蓋所述罩幕圖案。另外，所述磊晶層包含配置于所述罩幕區(qū)上的孔洞。所述磊晶層可易于使用所述孔洞藉由應(yīng)用化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離而與所述成長(zhǎng)基板分離。
【專利說(shuō)明】磊晶晶圓、制造磊晶晶圓的方法和分離基板的方法
[0001]本申請(qǐng)案主張2012年12月14日申請(qǐng)的韓國(guó)專利申請(qǐng)案第10-2012-0146329號(hào)以及2012年12月21日申請(qǐng)的韓國(guó)專利申請(qǐng)案第10-2012-0150389號(hào)的優(yōu)先權(quán)及權(quán)益，所述申請(qǐng)案出于所有目的如同完全闡述于本文中一般特此以引用的方式并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明是關(guān)于在磊晶層與成長(zhǎng)基板之間具有用于分離成長(zhǎng)基板的孔洞以允許易于分離成長(zhǎng)基板與磊晶層的磊晶晶圓、制造所述磊晶晶圓的方法、使用所述磊晶晶圓來(lái)分離基板的方法、半導(dǎo)體組件以及制造所述半導(dǎo)體組件的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]作為無(wú)機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光二極管，已開(kāi)發(fā)垂直發(fā)光二極管。垂直發(fā)光二極管使用具有優(yōu)良熱耗散性質(zhì)的支撐基板，且藉由在成長(zhǎng)基板上成長(zhǎng)磊晶層且將成長(zhǎng)基板與磊晶層分離以便增加發(fā)光輸出而制造。
[0004]由于熱耗散效率比典型側(cè)向型發(fā)光二極管(側(cè)向LED)高，因此垂直發(fā)光二極管具有較大發(fā)光區(qū)域(每芯片)以及較高內(nèi)部量子效率。另外，垂直發(fā)光二極管允許易于對(duì)發(fā)光面進(jìn)行表面紋理化，藉此促進(jìn)光提取效率的改良。
[0005]對(duì)于垂直發(fā)光二極管的制造，用于分離成長(zhǎng)基板的各種方法在此項(xiàng)技術(shù)中為已知的。特定言之，基于雷射剝離(laser lift-off, LL0)、化學(xué)剝離(chemical lift-off, CLO)或應(yīng)力剝離(stress lift-off, SLO)的基板分離方法已引起注意。
[0006]然而，基于雷射剝離的基板分離方法不僅需要昂貴的設(shè)備，而且具有如下的一些問(wèn)題。首先，因?yàn)閷⒏吣芰康睦咨涫鴳?yīng)用于磊晶層，所以磊晶層中可產(chǎn)生裂縫。另外，因?yàn)槔咨涫墙?jīng)由成長(zhǎng)基板而照射，所以成長(zhǎng)基板與磊晶層之間必須具有大的能帶隙。因此，當(dāng)成長(zhǎng)基板以及磊晶層由同質(zhì)材料制成時(shí)，成長(zhǎng)基板與磊晶層之間的能帶隙實(shí)質(zhì)上無(wú)差異，藉此使得難以藉由雷射剝離來(lái)分離成長(zhǎng)基板與磊晶層。舉例而言，當(dāng)在氮化鎵基板上成長(zhǎng)基于氮化鎵的磊晶層時(shí)，難以使用雷射剝離來(lái)分離磊晶層。
[0007]在使用化學(xué)剝離的基板分離方法中，孔洞形成于成長(zhǎng)基板與磊晶層之間，且化學(xué)溶液被引入至所述孔洞中以執(zhí)行成長(zhǎng)基板與磊晶層之間的預(yù)定區(qū)的化學(xué)蝕刻。
[0008]另外，在使用應(yīng)力剝離的基板分離方法中，孔洞形成于成長(zhǎng)基板與磊晶層之間以減小磊晶層與成長(zhǎng)基板之間的耦合力，且應(yīng)力被施加至所述孔洞以分離基板與磊晶層。
[0009]與雷射剝離相比，化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離可防止對(duì)磊晶層的損壞，且亦可在成長(zhǎng)基板以及磊晶層由同質(zhì)材料制成時(shí)應(yīng)用。為了使用化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離，有必要在成長(zhǎng)基板與磊晶層之間形成相對(duì)大的孔洞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明旨在提供一種在成長(zhǎng)基板與磊晶層之間具有相對(duì)大的孔洞以允許應(yīng)用化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離的磊晶晶圓，以及一種制造所述磊晶晶圓的方法。[0011]另外，本發(fā)明旨在提供一種藉由在成長(zhǎng)基板與磊晶層之間形成相對(duì)大的孔洞而分離所述成長(zhǎng)基板與所述磊晶層的方法，以及一種使用所述方法來(lái)制造半導(dǎo)體組件的方法。
[0012]另外，本發(fā)明旨在提供一種分離基板的方法以及一種制造半導(dǎo)體組件的方法，其中，成長(zhǎng)基板上成長(zhǎng)的磊晶層可在不分割的情況下與所述成長(zhǎng)基板分離。
[0013]另外，本發(fā)明旨在提供一種能夠改良光提取效率的新穎發(fā)光二極管。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種磊晶晶圓包括:成長(zhǎng)基板；罩幕圖案，配置于所述成長(zhǎng)基板上，且包括罩幕區(qū)以及開(kāi)口區(qū)；以及磊晶層，覆蓋所述罩幕圖案。另外，所述磊晶層包括配置于所述罩幕區(qū)上的孔洞。
[0015]如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)“磊晶晶圓”意謂包括成長(zhǎng)基板以及所述成長(zhǎng)基板上成長(zhǎng)的磊晶層的晶圓，特定言之，包括待與所述成長(zhǎng)基板分離的磊晶層的晶圓。
[0016]因?yàn)樗隼诰影ㄅ渲糜谒稣帜粎^(qū)上的所述孔洞，所以所述磊晶層可易于使用所述孔洞經(jīng)由化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離的應(yīng)用而與所述成長(zhǎng)基板分離。
[0017]所述孔洞可配置于安置于所述罩幕區(qū)上的有限區(qū)域(limited region)中。特定言之，所述孔洞可包括配置于所述磊晶層與所述罩幕區(qū)之間的下方孔洞以及在所述磊晶層的厚度方向上自所述下方孔洞延伸的上方孔洞。此處，所述下方孔洞具有比所述上方孔洞大的寬度。
[0018]配置于所述罩幕區(qū)上的所述孔洞減弱所述磊晶層與所述罩幕區(qū)之間的耦合力，藉此所述磊晶層可易于經(jīng)由應(yīng)力剝離的應(yīng)用而與所述成長(zhǎng)基板分離。另外，當(dāng)所述罩幕圖案由諸如SiO2及其類似者的氧化物層形成時(shí)，所述罩幕區(qū)可易于藉由使HF或BOE溶液通過(guò)所述孔洞而移除，藉此所述磊晶層可易于藉由化學(xué)剝離而與所述成長(zhǎng)基板分離。
[0019]在此實(shí)施例中，所述罩幕區(qū)可具有5微米至30微米(具體言之，10微米至30微米)的寬度。另外，所述開(kāi)口區(qū)可具有I微米至小于3微米的寬度。所述罩幕區(qū)的此寬度與用于嘉晶側(cè)向過(guò)成長(zhǎng)(epitaxial lateral overgrowth, EL0G)的傳統(tǒng)罩幕圖案區(qū)分。在用于ELOG的所述傳統(tǒng)罩幕圖案中，用于應(yīng)用化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離的孔洞不形成于所述罩幕區(qū)上。相比而言，當(dāng)所述罩幕區(qū)具有相對(duì)大的寬度且所述開(kāi)口區(qū)具有相對(duì)窄的寬度時(shí)，用于化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離的相對(duì)大的孔洞可形成于所述罩幕區(qū)上。
[0020]所述磊晶晶圓可還包括配置于所述罩幕圖案與所述成長(zhǎng)基板之間的基于η型氮化鎵的犧牲層，且所述犧牲層可包括配置于所述罩幕圖案的所述開(kāi)口區(qū)下方的第一孔洞。
[0021]所述磊晶層可具有平坦上表面。另外，所述磊晶晶圓可還包括安置于所述磊晶層上的半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種制造磊晶晶圓的方法包括:制備成長(zhǎng)基板；在所述成長(zhǎng)基板上形成具有罩幕區(qū)以及開(kāi)口區(qū)的罩幕圖案；以及在具有所述罩幕圖案的所述成長(zhǎng)基板上成長(zhǎng)磊晶層以覆蓋所述罩幕圖案。此處，所述磊晶層包括所述罩幕區(qū)上的孔洞。
[0023]所述孔洞可配置于安置于所述罩幕區(qū)上的有限區(qū)域中。另外，所述孔洞可包括配置于所述磊晶層與所述罩幕區(qū)之間的下方孔洞以及在所述磊晶層的厚度方向上自所述下方孔洞延伸的上方孔洞。所述下方孔洞具有比所述上方孔洞大的寬度。
[0024]所述磊晶層的成長(zhǎng)可包括:在垂直成長(zhǎng)勝于側(cè)向成長(zhǎng)的條件下成長(zhǎng)三維(3D)磊晶層；以及在側(cè)向成長(zhǎng)勝于垂直成長(zhǎng)的條件下在所述3D磊晶層上成長(zhǎng)二維(2D)磊晶層。
[0025]另外，所述磊晶層的成長(zhǎng)可包括:在預(yù)定3D成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)所述3D磊晶層，繼之以在將成長(zhǎng)條件自所述3D成長(zhǎng)條件逐漸改變?yōu)?D成長(zhǎng)條件的同時(shí)成長(zhǎng)所述磊晶層。因此，可藉由防止所述成長(zhǎng)條件的快速變化而達(dá)成所述磊晶層的穩(wěn)定成長(zhǎng)。
[0026]在一些實(shí)施例中，所述罩幕區(qū)可具有5微米至30微米(具體言之，10微米至30微米)的寬度。另外，所述開(kāi)口區(qū)可具有I微米至小于3微米的寬度。
[0027]在一些實(shí)施例中，所述制造磊晶晶圓的方法可還包括:在形成所述罩幕圖案之前，在所述成長(zhǎng)基板上形成犧牲層；以及使用電化學(xué)蝕刻(electrochemical etching, ECE)而蝕刻經(jīng)由所述罩幕圖案的所述開(kāi)口區(qū)暴露的所述犧牲層。另外，可使用所述犧牲層作為晶種而成長(zhǎng)所述磊晶層。在所述磊晶層的成長(zhǎng)期間，第一孔洞可形成于所述犧牲層中。
[0028]在某一實(shí)施例中，所述犧牲層可藉由在至少兩個(gè)階段中施加電壓而部分地蝕刻。此處，第一階段中所施加的電壓可低于第二階段中所施加的電壓。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種分離基板的方法包括:制備成長(zhǎng)基板；在所述成長(zhǎng)基板上形成具有罩幕區(qū)以及開(kāi)口區(qū)的罩幕圖案；在具有罩幕圖案的所述成長(zhǎng)基板上成長(zhǎng)磊晶層以覆蓋所述罩幕圖案，所述磊晶層包含所述罩幕區(qū)上的孔洞；以及分離所述成長(zhǎng)基板與所述磊晶層。因?yàn)樗隹锥葱纬捎谒稣帜粎^(qū)上的所述磊晶層中，所以所述成長(zhǎng)基板可易于使用所述孔洞藉由應(yīng)力剝離或化學(xué)剝離的應(yīng)用而與所述磊晶層分離。
[0030]所述孔洞可配置于安置于所述罩幕區(qū)上的有限區(qū)域中。另外，所述孔洞可包括配置于所述磊晶層與所述罩幕區(qū)之間的下方孔洞以及在所述磊晶層的厚度方向上自所述下方孔洞延伸的上方孔洞。所述下方孔洞具有比所述上方孔洞大的寬度。
[0031]所述磊晶層的成長(zhǎng)可包括:在垂直成長(zhǎng)勝于側(cè)向成長(zhǎng)的條件下成長(zhǎng)三維(3D)磊晶層；以及在側(cè)向成長(zhǎng)勝于垂直成長(zhǎng)的條件下在所述3D磊晶層上成長(zhǎng)二維(2D)磊晶層。
[0032]另外，所述磊晶層的成長(zhǎng)可包括:在預(yù)定3D成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)所述3D磊晶層，繼之以在將成長(zhǎng)條件自所述3D成長(zhǎng)條件逐漸改變?yōu)?D成長(zhǎng)條件的同時(shí)成長(zhǎng)所述磊晶層。因此，可藉由防止所述成長(zhǎng)條件的快速改變而達(dá)成所述磊晶層的穩(wěn)定成長(zhǎng)。
[0033]在一些實(shí)施例中，所述罩幕區(qū)可具有5微米至30微米(具體言之，10微米至30微米)的寬度。另外，所述開(kāi)口區(qū)可具有I微米至小于3微米的寬度。
[0034]在一些實(shí)施例中，所述分離基板的方法可還包括:在形成所述罩幕圖案之前，在所述成長(zhǎng)基板上形成犧牲層；以及使用電化學(xué)蝕刻(ECE)而蝕刻經(jīng)由所述罩幕圖案的所述開(kāi)口區(qū)暴露的所述犧牲層。另外，可使用所述犧牲層作為晶種而成長(zhǎng)所述磊晶層。在所述磊晶層的成長(zhǎng)期間，第一孔洞可形成于所述犧牲層中。
[0035]在某一實(shí)施例中，所述犧牲層可藉由在至少兩個(gè)階段中施加電壓而部分地蝕刻。此處，第一階段中所施加的電壓可低于第二階段中所施加的電壓。
[0036]所述分離基板的方法可還包括:在所述磊晶層上形成半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)；以及將支撐基板附著至所述半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)。另外，所述成長(zhǎng)基板可藉由化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離而分離。特定言之，所述成長(zhǎng)基板可藉由所述支撐基板與所述成長(zhǎng)基板之間的熱膨脹系數(shù)的差異引起的應(yīng)力而分離。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種制造半導(dǎo)體組件的方法包括如上所述的分離基板的方法。
[0038]另外，所述制造半導(dǎo)體組件的方法可還包括在分離所述成長(zhǎng)基板之后，干式蝕刻所述磊晶層以暴露所述半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)。[0039]所述干式蝕刻可包括使用BCl3的主要蝕刻階段以及使用BCl3及Cl2的次要蝕刻階段。使用BCl3的所述主要蝕刻階段可將相對(duì)平坦的表面提供至所述磊晶層。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種發(fā)光二極管包括:支撐基板；半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)，安置于所述支撐基板上，且包括主動(dòng)層；突起及凹處，形成于所述半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)的上表面上；以及粗糙表面區(qū)域，形成于所述突起及所述凹處上。所述凹處具有范圍5微米至30微米的覽度。
[0041]所述發(fā)光二極管可還包括所述凹處內(nèi)的子凹處。
[0042]應(yīng)理解，上文一般描述以及下文詳細(xì)描述兩者為例示性及解釋性的，且意欲提供如所主張的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0043]結(jié)合附圖，自以下實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述及其它方面、特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。
[0044]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的磊晶晶圓的截面圖。
[0045]圖2至圖4為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造磊晶晶圓的方法的截面圖。
[0046]圖5至圖7為根據(jù)本發(fā)明的例示性罩幕圖案的俯視圖。
[0047]圖8至圖13為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的分離基板的方法以及制造半導(dǎo)體組件的方法的截面圖。
[0048]圖14為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的嘉晶晶圓的截面圖。
[0049]圖15至圖17為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的制造磊晶晶圓的方法、分離基板的方法以及制造半導(dǎo)體組件的方法的截面圖。
[0050]圖18為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的嘉晶晶圓的SEM影像。
[0051]圖19為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的分離成長(zhǎng)基板之后的磊晶層的頂表面以及橫截面的SEM影像。
[0052]圖20為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的磊晶層的頂表面以及橫截面的SEM影像，其說(shuō)明磊晶的干式蝕刻之后的表面形態(tài)。
【具體實(shí)施方式】
[0053]將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅藉由說(shuō)明而給出以向熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者提供對(duì)本發(fā)明的詳盡理解。因此，本發(fā)明不限于以下實(shí)施例且可按照不同方式體現(xiàn)。此外，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，相似組件將由相似參考數(shù)字來(lái)表示，且某些組件、層或特征的寬度、長(zhǎng)度及厚度可為清楚起見(jiàn)而夸示。應(yīng)理解，當(dāng)一部件被稱為配置于另一部件“上方”或“上”時(shí)，其可直接配置于另一部件上，或亦可存在介入層。相似組件將遍及說(shuō)明書(shū)藉由相似參考數(shù)字來(lái)表示。
[0054]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的磊晶晶圓的截面圖。
[0055]參看圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的磊晶晶圓包括成長(zhǎng)基板21、罩幕圖案25以及嘉晶層28。另外，嘉晶晶圓可包括下方嘉晶層23。
[0056]對(duì)于成長(zhǎng)基板21，可使用任何基板，只要所述基板可用以成長(zhǎng)基于氮化鎵的半導(dǎo)體層即可。舉例而言，成長(zhǎng)基板21可為藍(lán)寶石基板、氮化鎵基板、氮化鋁基板、尖晶石基板、碳化硅基板、硅基板或其類似者。另外，成長(zhǎng)基板21可為用于基于極化氮化鎵的(polargallium nitride-based)半導(dǎo)體層的成長(zhǎng)的基板,或用于基于非極化或半極化氮化鎵的半導(dǎo)體層的成長(zhǎng)的基板。
[0057]下方磊晶層23可包括基于未摻雜或η型氮化鎵的半導(dǎo)體層。下方磊晶層23在成長(zhǎng)基板21為異質(zhì)基板的狀況下得以使用，且在成長(zhǎng)基板21為氮化鎵基板的狀況下可被省略。
[0058]罩幕圖案25配置于成長(zhǎng)基板21上。當(dāng)下方磊晶層23形成于成長(zhǎng)基板21上時(shí)，罩幕圖案25可配置于下方磊晶層23上。罩幕圖案25可由SiO2形成，但不限于此。罩幕圖案25可為條紋圖案，但不限于此?；蛘?，罩幕圖案25可為網(wǎng)狀圖案或島狀圖案。下文將參看圖5至圖7描述罩幕圖案25。
[0059]罩眷圖案25包括罩眷區(qū)25a以及開(kāi)口區(qū)25b。在此實(shí)施例中，罩眷區(qū)可具有5微米至30微米(具體言之，10微米至30微米)的寬度。另外，開(kāi)口區(qū)可具有I微米至小于3微米的寬度。
[0060]因?yàn)檎帜粎^(qū)具有5微米或多于5微米的寬度，或10微米或多于10微米的寬度，所以孔洞28a、28b可在罩幕區(qū)上形成為相對(duì)大的大小。另外，因?yàn)殚_(kāi)口區(qū)具有小于3微米的寬度，所以磊晶層28可易于經(jīng)由應(yīng)力的施加而與成長(zhǎng)基板21分離。
[0061]嘉晶層28覆蓋罩眷圖案25。嘉晶層28可具有平坦上表面。嘉晶層28可包括基于氮化鎵的半導(dǎo)體層，例如未摻雜GaN或η型GaN層。此處，磊晶層28可包括在3D成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)的3D磊晶層27以及配置于3D磊晶層27上且連接至3D磊晶層27的2D磊晶層29。3D磊晶層27可包括未摻雜GaN層，且2D磊晶層29可包括η型GaN層。
[0062]磊晶層28具有配置于罩幕區(qū)上的孔洞。此處，孔洞可配置于安置于罩幕區(qū)上的有限區(qū)域中，且可包括上方孔洞28a以及下方孔洞28b。上方孔洞28a在磊晶層28的厚度方向上按細(xì)長(zhǎng)形狀形成，且配置于下方孔洞28b上。上方孔洞28a可具有自底部至頂部逐漸減小的寬度。下方孔洞28b在上方孔洞28a下方配置于磊晶層28與罩幕區(qū)之間。下方孔洞28b可具有比上方孔洞28a平緩的斜率。另外，下方孔洞28b可具有寬度比高度大的形狀。
[0063]磊晶層28可易于藉由使諸如HF或緩沖氧化物蝕刻劑(Buffered OxideEtchant, BOE)的化學(xué)溶液進(jìn)入至上方孔洞28a及下方孔洞28b中以移除罩幕區(qū)25a而與成長(zhǎng)基板21分離。另外，因?yàn)樯戏娇锥?8a及下方孔洞28b減弱磊晶層28與罩幕圖案25之間的耦合力，所以磊晶層28可易于藉由應(yīng)力而與成長(zhǎng)基板21分離。此外，因?yàn)樯戏娇锥?8a按尖銳形狀形成于罩幕區(qū)25a與磊晶層28之間，所以磊晶層28可易于藉由將應(yīng)力施加至罩幕區(qū)25a與磊晶層28之間的界面而與罩幕區(qū)25a分離。
[0064]磊晶晶圓可還包括配置于磊晶層28上的半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)(未圖標(biāo))。半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)可包括各種半導(dǎo)體層，例如，基于氮化鎵的半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)可用以制造各種半導(dǎo)體組件，諸如，發(fā)光二極管、晶體管及其類似者。
[0065]根據(jù)此實(shí)施例，磊晶晶圓包括磊晶層28，其具有配置于罩幕區(qū)上的孔洞28a、28b。因此，磊晶層28可易于使用孔洞28a、28b藉由化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離而與成長(zhǎng)基板21分離。
[0066]圖2至圖4為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造磊晶晶圓的方法的截面圖。
[0067]參看圖2,可在成長(zhǎng)基板21上成長(zhǎng)下方嘉晶層23。成長(zhǎng)基板21可為監(jiān)寶石基板、氣化嫁基板、氣化招基板、碳化娃(SiC)基板、娃(Si )基板或其類似者。特定目之，成長(zhǎng)基板21可為藍(lán)寶石基板或氮化鎵基板，且可包括極化、非極化或半極化基板。下方磊晶層23可藉由金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD)或分子束嘉晶法(molecular beam epitaxy, MBE)而由基于氮化鎵的半導(dǎo)體(例如，未摻雜GaN或η型GaN)形成。當(dāng)成長(zhǎng)基板21為氮化鎵基板時(shí)，下方磊晶層23可被省略。
[0068]在下方磊晶層23上形成罩幕圖案25。罩幕圖案25可由(例如)SiO2或各種硅酸鹽材料形成。罩幕圖案25包括罩幕區(qū)25a以及開(kāi)口區(qū)25b。此處，罩幕區(qū)可具有5微米至30微米(具體言之，10微米至30微米)的寬度。另外，開(kāi)口區(qū)可具有I微米至小于3微米的覽度。
[0069]如圖5的(a)所示，罩幕圖案25在每一罩幕區(qū)中可具有條紋形狀?；蛘?，如圖5的(b)所示，罩幕圖案25可具有在不同方向上延伸的條紋彼此交叉的網(wǎng)狀形狀?；蛘?，如所示，罩幕圖案25可具有凸起圖案，其中，罩幕區(qū)具有如圖6的(a)所示的六邊形形狀，或如圖7的(a)所示的菱形形狀?；蛘?，罩幕圖案25可為凹入圖案，其中，開(kāi)口區(qū)具有如圖6的(b)所示的六邊形形狀，或如圖7的(b)所示的菱形形狀?；蛘?，罩幕圖案25可為罩幕區(qū)具有圓形形狀的凸起圖案，或開(kāi)口區(qū)具有圓形形狀的凹入圖案。
[0070]參看圖3，在3D成長(zhǎng)條件下在成長(zhǎng)有罩幕圖案25的成長(zhǎng)基板21上成長(zhǎng)3D磊晶層27。3D磊晶層27藉由在垂直成長(zhǎng)勝于側(cè)向成長(zhǎng)的條件(3D成長(zhǎng)條件)下調(diào)整成長(zhǎng)溫度、成長(zhǎng)壓力以及V/III比率而以金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)成長(zhǎng)。一般而言，3D成長(zhǎng)條件可包括相對(duì)較低的成長(zhǎng)溫度、相對(duì)較高的成長(zhǎng)壓力以及相對(duì)較高的V/III比率。舉例而言，3D磊晶層27可在成長(zhǎng)溫度設(shè)定為1030°C、成長(zhǎng)壓力設(shè)定為400托且V/III比率設(shè)定為300的3D成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)。
[0071]當(dāng)3D磊晶層27在3D成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)時(shí)，磊晶層27的成長(zhǎng)自罩幕圖案25的開(kāi)口區(qū)25b開(kāi)始，且垂直成長(zhǎng)變得勝于側(cè)向成長(zhǎng)。此處，藉由調(diào)整成長(zhǎng)厚度而在罩幕區(qū)25a上形成凹槽27h，以防止磊晶層27在罩幕區(qū)25a上彼此結(jié)合。
[0072]參看圖4，在3D成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)3D磊晶層27之后，藉由在側(cè)向成長(zhǎng)勝于垂直成長(zhǎng)的2D成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)2D嘉晶層29而形成嘉晶層28。與3D成長(zhǎng)條件相比，2D成長(zhǎng)條件可具有相對(duì)較高的成長(zhǎng)溫度、相對(duì)較低的成長(zhǎng)壓力以及相對(duì)較低的V/III比率。舉例而言，2D磊晶層29可在成長(zhǎng)溫度設(shè)定為1110°C、成長(zhǎng)壓力設(shè)定為150托且V/III比率設(shè)定為150的2D成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)。
[0073]在2D磊晶層29的成長(zhǎng)期間，側(cè)向成長(zhǎng)在3D磊晶層27的凹槽27h中進(jìn)行，藉此寬度向上逐漸減小的上方孔洞28a可形成于磊晶層28內(nèi)。另外，當(dāng)磊晶層28成長(zhǎng)為相對(duì)大的厚度(例如，約10微米或多于10微米的厚度)時(shí)，下方孔洞28b可形成于罩幕區(qū)25a與磊晶層28之間。
[0074]在此實(shí)施例中，在預(yù)定3D成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)3D磊晶層27之后，可將成長(zhǎng)條件改變?yōu)轭A(yù)定2D成長(zhǎng)條件，以在預(yù)定2D成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)2D磊晶層29。然而，應(yīng)理解，本發(fā)明不限于此?；蛘撸诔砷L(zhǎng)3D磊晶層27之后，可在將成長(zhǎng)條件自3D成長(zhǎng)條件逐漸改變?yōu)?D成長(zhǎng)條件的同時(shí)成長(zhǎng)磊晶層29。
[0075]藉由2D成長(zhǎng)條件，磊晶層29可在凹槽27h上彼此結(jié)合，藉此形成具有平坦上表面的嘉晶層28。[0076]制造磊晶晶圓的方法可還包括在磊晶層29上成長(zhǎng)半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)(未圖標(biāo))。半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)可包括各種半導(dǎo)體層，例如，氮化鎵半導(dǎo)體層。
[0077]根據(jù)此實(shí)施例，具有相對(duì)大的大小的孔洞28a、28b可使用3D成長(zhǎng)條件以及2D成長(zhǎng)條件而形成于罩幕圖案25的罩幕區(qū)25a上。
[0078]磊晶層28可易于使用孔洞28a、28b經(jīng)由化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離而與成長(zhǎng)基板21分離。當(dāng)罩幕圖案25為凸起圖案時(shí)，孔洞28a、28b由磊晶層28以及罩幕區(qū)閉合，藉此使得難以達(dá)成化學(xué)溶液至孔洞中的滲透。因此，在此狀況下，應(yīng)力剝離可用以分離磊晶層28與成長(zhǎng)基板21。
[0079]圖8至圖13為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的分離基板的方法以及制造半導(dǎo)體組件的方法的截面圖。參看圖8至圖13，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的分離基板的方法以及制造半導(dǎo)體組件的方法可包括參看圖1至圖7而描述的制造磊晶晶圓的方法。因此，在此實(shí)施例中，將描述分離基板的方法以及使用圖1的磊晶晶圓制造半導(dǎo)體組件的方法。
[0080]參看圖8，在磊晶層29上成長(zhǎng)半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30。半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30可包括第一氮化物半導(dǎo)體層31以及第二氮化物半導(dǎo)體層33，且可還包括主動(dòng)層32。
[0081]第一氮化物半導(dǎo)體層31以及第二氮化物半導(dǎo)體層33中的每一者可為單一層，但不限于此。或者，第一半導(dǎo)體層以及第二半導(dǎo)體層中的每一者可包括多個(gè)層。此多個(gè)層可包括未摻雜層及摻雜層。另外，主動(dòng)層32可具有單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)。
[0082]第一氮化物半導(dǎo)體層31可為經(jīng)第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)摻雜的氮化物半導(dǎo)體層，例如，經(jīng)η型雜質(zhì)摻雜的II1-N型的化合物半導(dǎo)體層，諸如基于(Al、In、Ga)N的氮化物半導(dǎo)體層，且可包括氮化鎵層。另外，第一氮化物半導(dǎo)體層31可包括未以雜質(zhì)摻雜的未摻雜層。
[0083]主動(dòng)層32可為II1-N型的化合物半導(dǎo)體層，例如，(Al、Ga、In)N半導(dǎo)體層，且可具有單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)，其中阱層(未圖示)及阻障層(未圖示)彼此交替地堆棧。
[0084]第二氮化物半導(dǎo)體層33可為以第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)(例如，P型雜質(zhì))摻雜的II1-N型的化合物半導(dǎo)體層，諸如基于(Al、Ga、In)N的III族氮化物半導(dǎo)體層，且可包括(例如)GaN 層。
[0085]參看圖9，將支撐基板51附著至半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30上。支撐基板51可經(jīng)由接合金屬層53而接合至半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30。另一方面，在接合支撐基板51之前，可在半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30上形成反射性金屬層35以及阻障金屬層37。反射性金屬層35可包括(例如)Ag或Al，且阻障金屬層37可包括Ni。反射性金屬層35電連接至第二氮化物半導(dǎo)體層33，且藉由反射主動(dòng)層32中所產(chǎn)生的光而改良發(fā)光效率。阻障金屬層37覆蓋且保護(hù)反射性金屬層35。
[0086]在此實(shí)施例中，因?yàn)槔诰?8具有相對(duì)大的大小的孔洞28a、28b，所以無(wú)需預(yù)先形成用于提供化學(xué)路徑的組件分割區(qū)。因此，反射性金屬層35以及阻障金屬層37可形成于半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30上方而不分割半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30。
[0087]參看圖10，將成長(zhǎng)基板21與磊晶層28分離。成長(zhǎng)基板21可藉由使用應(yīng)力施加的應(yīng)力剝離或使用化學(xué)溶液的化學(xué)剝離而與磊晶層28分離。
[0088]特定言之，支撐基板51可由具有與成長(zhǎng)基板21不同的熱膨脹系數(shù)(例如，5.5/K至
7.5/K的熱膨脹系數(shù))的材料形成。舉例而言，支撐基板51可由MoCu或CuW形成。因此，在支撐基板51接合至半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)之后，成長(zhǎng)基板21可藉由支撐基板51與成長(zhǎng)基板21之間的熱膨脹系數(shù)的差異而在孔洞28a、28b處與磊晶層28分離。
[0089]或者，在罩幕圖案25使用HF或BOE移除之后，成長(zhǎng)基板21可藉由將應(yīng)力施加至孔洞而與磊晶層28分離。
[0090]成長(zhǎng)基板21連同下方嘉晶層23 —起與嘉晶層28分尚，且因此暴露出具有孔洞28a、28b的嘉晶層28。
[0091]參看圖11，將所暴露的磊晶層28平坦化以暴露半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30。磊晶層28可藉由干式蝕刻而平坦化。舉例而言，在以35至45sccm的通量供應(yīng)BCl3氣體時(shí)，在約5毫托的處理壓力以及約500瓦的RF功率的條件下執(zhí)行主要蝕刻，以按比凹入部分高的蝕刻速率蝕刻凸塊區(qū)段28cv。接著，當(dāng)分別以約5至6sCCm的通量以及約20至25sCCm的通量供應(yīng)BCl3以及Cl2時(shí)，在約5毫托的處理壓力以及約300瓦的RF功率的條件下執(zhí)行次要蝕刻以蝕刻磊晶層28。藉由此主要蝕刻階段以及次要蝕刻階段，可防止孔洞28a、28b的形狀轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30。
[0092]藉由干式蝕刻，在半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30的表面上形成突起30cv以及凹處30cc。突起30cv通常對(duì)應(yīng)于磊晶層28的凸塊區(qū)段28cv，且凹處30cc通常對(duì)應(yīng)于罩幕圖案25被移除的區(qū)段。另外，突起30cv可對(duì)應(yīng)于磊晶層28保留的區(qū)段。另一方面，可在凹處30cc中形成子凹處28c。子凹處28c可具有尖銳形狀。
[0093]參看圖12，形成組件分割凹槽30a以將半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30分割為組件區(qū)域。另外，可藉由光增強(qiáng)化學(xué)蝕刻及其類似者而在半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30的表面上形成粗糙表面區(qū)域R。粗糙表面區(qū)域R可形成于突起30cv以及凹處30cc的表面上。因?yàn)榇植诒砻鎱^(qū)域R與突起30cv以及凹處30cc —起形成，所以主動(dòng)層32中所產(chǎn)生的光的提取效率得以改良。
[0094]粗糙表面區(qū)域R可在形成組件分割凹槽30a之后形成?；蛘?，組件分割凹槽30a可在形成粗糙表面區(qū)域R之后形成。
[0095]接著，在組件區(qū)域中的每一者中形成電極39。電極39電連接至半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30的第一氮化物半導(dǎo)體層31。
[0096]參看圖13，支撐基板51沿著組件分割凹槽30a被分割，藉此提供半導(dǎo)體組件(例如，發(fā)光二極管)。支撐基板51可藉由雷射刻劃來(lái)分離。
[0097]根據(jù)本實(shí)施例，孔洞28a、28b可藉由磊晶成長(zhǎng)而形成于罩幕圖案25的罩幕區(qū)25a中的每一者上，且成長(zhǎng)基板21可易于使用孔洞28a、28b而與磊晶層28分離。因此，成長(zhǎng)基板21可與磊晶層28分離而不分割半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30，藉此半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)30的損耗可減少，藉此改良半導(dǎo)體組件的產(chǎn)率。
[0098]舉例而言，罩幕區(qū)25a可藉由經(jīng)由上方孔洞28a及下方孔洞28b供應(yīng)諸如HF或BOE的化學(xué)溶液而移除，藉此磊晶層28可易于與成長(zhǎng)基板21分離。另外，因?yàn)槔诰?8與罩幕圖案25之間的耦合力歸因于上方孔洞28a及下方孔洞28b而減弱，所以磊晶層28可易于藉由將應(yīng)力施加至成長(zhǎng)基板21而與成長(zhǎng)基板21分離。此外，因?yàn)樯戏娇锥?8a按尖銳形狀形成于罩幕區(qū)25a與磊晶層28之間，所以磊晶層28可易于藉由將應(yīng)力施加至罩幕區(qū)25a與磊晶層28之間的界面而與罩幕區(qū)25a分離。
[0099]圖14為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的嘉晶晶圓的截面圖。
[0100]參看圖14，根據(jù)此實(shí)施例的磊晶晶圓大體上類似于圖1的磊晶層，且還包括在罩幕圖案25的開(kāi)口區(qū)25b下方的第一孔洞24b。[0101]在此實(shí)施例中，罩幕圖案25配置于基于η型氮化鎵的犧牲層24上。罩幕圖案25大體上類似于參看圖1而描述的罩幕圖案，不同之處在于罩幕圖案25的開(kāi)口區(qū)25b具有大于3微米的大小。
[0102]第一孔洞24b配置于罩幕圖案25下方，且第一孔洞24b的一部分可在罩幕區(qū)25a下方延伸。
[0103]根據(jù)此實(shí)施例，第一孔洞24b與孔洞28a、28b —起形成，藉此磊晶層28可較易于藉由化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離而與成長(zhǎng)基板21分離。
[0104]圖15至圖17為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的制造磊晶晶圓的方法、分離基板的方法以及制造半導(dǎo)體組件的方法的截面圖。
[0105]根據(jù)此實(shí)施例的制造磊晶晶圓的方法大體上類似于參看圖2至圖4而描述的方法，且因此下文將著重于根據(jù)此實(shí)施例的方法的特性特征。
[0106]首先，參看圖15，在成長(zhǎng)基板21上成長(zhǎng)基于氮化鎵的犧牲層24。犧牲層24可藉由(例如)M0CVD、MBE及其類似者而成長(zhǎng)于成長(zhǎng)基板21上。犧牲層24可為經(jīng)相對(duì)高的密度的雜質(zhì)(例如，I X IO17至I X IO19Si原子/立方公分)摻雜的基于η型氮化鎵的半導(dǎo)體層(例如，GaN層)。在形成犧牲層24之前，像如圖2所示的下方磊晶層23的基于未摻雜氮化鎵的半導(dǎo)體層可成長(zhǎng)于成長(zhǎng)基板21上。
[0107]在犧牲層24上形成罩幕圖案25。罩幕圖案25可如參看圖2所描述而形成。在此實(shí)施例中，罩幕圖案25的開(kāi)口區(qū)25b可具有比圖2的開(kāi)口區(qū)25b大的寬度。
[0108]接著，藉由電化學(xué)蝕刻而部分地蝕刻經(jīng)由罩幕圖案25的開(kāi)口區(qū)25b暴露的犧牲層24，以在犧牲層24中形成精細(xì)孔隙24a。
[0109]針對(duì)電化學(xué)蝕刻，將上面具有犧牲層24的成長(zhǎng)基板21與負(fù)電極(例如，Pt電極)一起浸潰至ECE溶液中。接著，將正電壓施加至犧牲層24，且將負(fù)電壓施加至負(fù)電極。精細(xì)孔隙24a的大小可藉由調(diào)整ECE溶液的莫耳濃度、處理時(shí)間及所施加的電壓而調(diào)整。
[0110]ECE溶液可為電解質(zhì)溶液，例如，含有草酸、HF或NaOH的電解質(zhì)溶液。
[0111]在此實(shí)施例中，可在單一階段電化學(xué)蝕刻(ECE)中部分地移除犧牲層24，其中連續(xù)地施加恒定電壓(例如，范圍為10伏至60伏的電壓)。然而，本發(fā)明不限于此。舉例而言，可藉由兩階段電化學(xué)蝕刻(ECE)而部分地移除犧牲層24，其中最初施加相對(duì)低的電壓且接著施加相對(duì)高的電壓。圖15展示藉由兩階段電化學(xué)蝕刻而形成的精細(xì)孔隙241、242，其中在第一階段中形成具有相對(duì)小的大小的精細(xì)孔隙241，其中施加相對(duì)低的電壓，且在第二階段中形成具有相對(duì)大的大小的精細(xì)孔隙242，其中施加相對(duì)高的電壓。舉例而言，電化學(xué)蝕刻是在20°C下使用0.3莫耳/公升的草酸溶液，藉由在第一階段中施加8伏特至9伏特的電壓且在第二階段中施加15伏特至17伏特的電壓至具有6 X IO18/立方公分的Si摻雜密度的GaN犧牲層24而執(zhí)行。
[0112]藉由兩階段電化學(xué)蝕刻，基于η型氮化鎵的犧牲層24的表面可維持相對(duì)良好的結(jié)晶性，且相對(duì)大的精細(xì)孔隙242可形成于基于η型氮化鎵的犧牲層24中，藉此針對(duì)后續(xù)制程提供有利條件。
[0113]參看圖16，如參看圖3所描述使用犧牲層24作為晶種而成長(zhǎng)3D磊晶層27，且本文中將省略其詳細(xì)描述。此處，在3D磊晶層27的成長(zhǎng)期間，精細(xì)孔隙24a結(jié)合且成長(zhǎng)以形成第一孔洞24b。第一孔洞24b形成于罩幕圖案25的開(kāi)口區(qū)25b中的每一者的下方，以將鄰近的罩眷區(qū)25a彼此連接。
[0114]參看圖17，如參看圖4所描述，在3D磊晶層27上成長(zhǎng)2D磊晶層29以形成覆蓋罩幕圖案25的磊晶層28。另外，半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)(未圖標(biāo))可成長(zhǎng)于磊晶層28上。
[0115]根據(jù)此實(shí)施例，除了參看圖2至圖4而描述的實(shí)施例中的孔洞28a、28b之外，第一孔洞24b形成于罩幕圖案25的開(kāi)口區(qū)25b下方。因此，磊晶層28可較易于藉由化學(xué)剝離或應(yīng)力剝尚而與成長(zhǎng)基板21分尚。
[0116]另外，因?yàn)榈谝豢锥?4b形成于開(kāi)口區(qū)25b下方，所以開(kāi)口區(qū)25b可形成為相對(duì)大的寬度。
[0117]接著，可藉由如參看圖8至圖13而描述的基板分離方法以及半導(dǎo)體組件制造方法而制造個(gè)別半導(dǎo)體組件(例如，發(fā)光二極管)。
[0118]圖18為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的嘉晶晶圓的SEM影像。
[0119]圖18為參看圖14至圖17而描述的磊晶晶圓的橫截面的SEM影像。此處，成長(zhǎng)基板21為藍(lán)寶石基板，犧牲層24為η型GaN層，且罩幕圖案25由SiO2形成。犧牲層藉由兩階段ECE而蝕刻。另外，3D磊晶層在成長(zhǎng)溫度為1030°C、成長(zhǎng)壓力為400托且V/III比率為300的成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)60分鐘。在3D條件下完成3D成長(zhǎng)之后，磊晶層藉由逐漸改變溫度、壓力以及V/III直至可獲得所要2D成長(zhǎng)條件而另外成長(zhǎng)以形成磊晶層28。此處，在2D成長(zhǎng)條件中，成長(zhǎng)溫度為1110°C，成長(zhǎng)壓力為150托，且V/III比率為150。
[0120]在圖18中，可確認(rèn)第一孔洞(①)形成于罩幕圖案25的開(kāi)口區(qū)中的每一者的下方，且第二孔洞(②)以及第三孔洞(③)形成于罩幕圖案25的罩幕區(qū)上。另外，可見(jiàn)第二孔洞以及第三孔洞具有比藉由ECE而形成的第一孔洞大的體積。
[0121]因此，磊晶層28可易于使用第二孔洞以及第三孔洞而與成長(zhǎng)基板21分離。
[0122]圖19為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的在分離成長(zhǎng)基板之后的磊晶層的頂表面以及橫截面的SEM影像，且圖20為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的磊晶層的頂表面以及橫截面的SEM影像，其說(shuō)明磊晶層的干式蝕刻之后的表面形態(tài)。
[0123]圖19展示參看圖14至圖17而描述的分離成長(zhǎng)基板21與磊晶層28之后的磊晶層28的頂表面以及橫截面的SEM影像。
[0124]參看圖19的(a)及圖19的(b)，在分離成長(zhǎng)基板21之后，在磊晶層28的表面上觀察到凸塊區(qū)段28cv以及孔洞28a、28b。凸塊區(qū)段28cv對(duì)應(yīng)于移除罩幕圖案25之后罩幕圖案25的開(kāi)口區(qū)25b上所形成的磊晶層28保留的區(qū)段。
[0125]圖20為圖19的磊晶層28的頂表面以及橫截面的SEM影像，其說(shuō)明干式蝕刻磊晶層之后的表面形態(tài)。干式蝕刻藉由如參看圖11而描述的兩階段蝕刻而執(zhí)行。
[0126]參看圖20的(a)及圖20的(b)，在干式蝕刻之后的磊晶層28的表面上觀察到突起30cv以及凹處30cc，且亦在凹處30cc內(nèi)觀察到子凹處28c。突起30cv對(duì)應(yīng)于上述凸塊區(qū)段28cv，且凹處30cc大體上對(duì)應(yīng)于孔洞28a、28b的位置?？纱_認(rèn)，孔洞28a、28b藉由干式蝕刻而實(shí)質(zhì)上消失于凹處30c內(nèi)且其表面相對(duì)平坦化。另外，與具有條紋形狀的凸塊區(qū)段28cv相比，突起30cv相對(duì)不規(guī)則地形成。換言之，對(duì)應(yīng)于凸塊區(qū)段28cv的位置處的部分實(shí)質(zhì)上蝕刻為與凹處30cc相同的程度，且因此，間歇地觀察到突起30cv。
[0127]因此，藉由第一蝕刻制程以及第二蝕刻制程，具有孔洞28a、28b的磊晶層28可藉由干式蝕刻而平坦化。[0128]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種在成長(zhǎng)基板與磊晶層之間具有大的孔洞以允許應(yīng)用化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離的磊晶晶圓，以及制造所述磊晶晶圓的方法。另外，所述孔洞可使用用于磊晶層的成長(zhǎng)的條件而形成于成長(zhǎng)基板與磊晶層之間。
[0129]另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，相對(duì)大的孔洞可使用成長(zhǎng)磊晶層的技術(shù)而形成于成長(zhǎng)基板與磊晶層之間，且可用以經(jīng)由化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離而分離成長(zhǎng)基板。特定言之，成長(zhǎng)基板可使用支撐基板與成長(zhǎng)基板之間的熱膨脹系數(shù)的差異而與磊晶層分離而不分割所成長(zhǎng)的嘉晶層。
[0130]此外，本發(fā)明的實(shí)施例可提供一種使用磊晶層的形狀的具有改良的光提取效率的發(fā)光二極管。
[0131]雖然已結(jié)合圖式參考一些實(shí)施例而說(shuō)明了本發(fā)明，但熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者將顯而易見(jiàn)的是，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改及改變，而不偏離本發(fā)明的精神及范圍。另外，應(yīng)理解，某一實(shí)施例的一些特征亦可應(yīng)用于其它實(shí)施例而不偏離本發(fā)明的精神及范圍。因此，應(yīng)理解，實(shí)施例僅藉由說(shuō)明而提供且給出以向熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者提供對(duì)本發(fā)明的完整揭露以及提供對(duì)本發(fā)明的詳盡理解。因此，希望本發(fā)明涵蓋所述修改以及變化，其限制條件為此等修改以及變化落入權(quán)利要求的范圍及其均等物的范疇內(nèi)。
[0132]【符號(hào)說(shuō)明】
[0133]21:成長(zhǎng)基板
[0134]23:下方磊晶層
[0135]24:犧牲層
[0136]24a:精細(xì)孔隙
[0137]24b:第一孔洞
[0138]25:罩眷圖案
[0139]25a:罩幕區(qū)
[0140]25b:開(kāi)口區(qū)
[0141]27:3D 嘉晶層
[0142]27h:凹槽
[0143]28:嘉晶層
[0144]28a:上方孔洞
[0145]28b:下方孔洞
[0146]28c:子凹處
[0147]28cv:凸塊區(qū)段
[0148]29:2D 嘉晶層
[0149]30:半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)
[0150]30a:組件分割凹槽
[0151]30cc:凹 處
[0152]30cv:突起
[0153]31:第一氮化物半導(dǎo)體層
[0154]32:主動(dòng)層
[0155]33:第二氮化物半導(dǎo)體層[0156]35:反射性金屬層
[0157]37:阻障金屬層
[0158]39:電極
[0159]51:支撐基板
[0160]53:接合金屬層
[0161]241:精細(xì)孔隙
[0162]242:精細(xì)孔隙
[0163]R:粗糙表面區(qū)域
【權(quán)利要求】
1.一種嘉晶晶圓，包括: 成長(zhǎng)基板； 罩幕圖案，配置于所述成長(zhǎng)基板上且包括罩幕區(qū)以及開(kāi)口區(qū)；以及 磊晶層，覆蓋所述罩幕圖案， 其中，所述磊晶層包括配置于所述罩幕區(qū)上的孔洞。
2.如權(quán)利要求1所述的磊晶晶圓，其中，所述孔洞配置于安置于所述罩幕區(qū)上的有限區(qū)域中。
3.如權(quán)利要求2所述的磊晶晶圓，其中，所述孔洞包括配置于所述磊晶層與所述罩幕區(qū)之間的下方孔洞以及在所述磊晶層的厚度方向上自所述下方孔洞延伸的上方孔洞，且所述下方孔洞具有比所述上方孔洞大的寬度。
4.如權(quán)利要求3所述的磊晶晶圓，其中，所述罩幕區(qū)具有5微米至30微米的寬度。
5.如權(quán)利要求4所述的磊晶晶圓，其中，所述罩幕區(qū)具有10微米至30微米的寬度。
6.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的磊晶晶圓，其中，所述開(kāi)口區(qū)具有I微米至小于3微米的寬度。
7.如權(quán)利要求6所述的嘉晶晶圓,還包括: 基于η型氮化鎵的犧牲層，配置于所述罩幕圖案與所述成長(zhǎng)基板之間， 其中，所述犧牲層包括配置于所述罩幕圖案的所述開(kāi)口區(qū)下方的第一孔洞。`
8.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的嘉晶晶圓，所述嘉晶晶圓還包括: 基于氮化鎵的犧牲層，配置于所述罩幕圖案與所述成長(zhǎng)基板之間，所述犧牲層包括配置于所述罩幕圖案的所述開(kāi)口區(qū)下方的第一孔洞。
9.如權(quán)利要求1所述的磊晶晶圓，其中，所述磊晶層具有平坦上表面。
10.如權(quán)利要求1所述的磊晶晶圓，還包括:半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)，安置于所述磊晶層上。
11.一種制造嘉晶晶圓的方法，包括: 制備成長(zhǎng)基板； 在所述成長(zhǎng)基板上形成具有罩幕區(qū)以及開(kāi)口區(qū)的罩幕圖案；以及 在具有所述罩幕圖案的所述成長(zhǎng)基板上成長(zhǎng)磊晶層以覆蓋所述罩幕圖案， 其中，所述磊晶層包括配置于所述罩幕區(qū)上的孔洞。
12.如權(quán)利要求11所述的制造磊晶晶圓的方法，其中，所述孔洞配置于安置于所述罩幕區(qū)上的有限區(qū)域中。
13.如權(quán)利要求12所述的制造磊晶晶圓的方法，其中，所述孔洞包括配置于所述磊晶層與所述罩幕區(qū)之間的下方孔洞以及在所述磊晶層的厚度方向上自所述下方孔洞延伸的上方孔洞，且所述下方孔洞具有比所述上方孔洞大的寬度。
14.如權(quán)利要求13所述的制造磊晶晶圓的方法，其中，成長(zhǎng)所述磊晶層包括: 在垂直成長(zhǎng)勝于側(cè)向成長(zhǎng)的條件下成長(zhǎng)三維磊晶層；以及 在側(cè)向成長(zhǎng)勝于垂直成長(zhǎng)的條件下在所述三維磊晶層上成長(zhǎng)二維磊晶層。
15.如權(quán)利要求14所述的制造磊晶晶圓的方法，其中，所述成長(zhǎng)磊晶層包括:在預(yù)定的三維成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)所述三維磊晶層，繼之以在將成長(zhǎng)條件自所述三維成長(zhǎng)條件逐漸改變?yōu)槎S成長(zhǎng)條件的同時(shí)成長(zhǎng)所述磊晶層。
16.如權(quán)利要求11所述的制造磊晶晶圓的方法，其中，所述罩幕區(qū)具有5微米至30微米的寬度。
17.如權(quán)利要求16所述的制造磊晶晶圓的方法，其中，所述罩幕區(qū)具有10微米至30微米的寬度。
18.如權(quán)利要求11至權(quán)利要求17中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制造磊晶晶圓的方法，其中，所述開(kāi)口區(qū)具有I微米至小于3微米的寬度。
19.如權(quán)利要求11所述的制造磊晶晶圓的方法，還包括: 在形成所述罩幕圖案之前在所述成長(zhǎng)基板上形成犧牲層；以及 使用電化學(xué)蝕刻而蝕刻經(jīng)由所述罩幕圖案的所述開(kāi)口區(qū)暴露的所述犧牲層。
20.如權(quán)利要求19所述的制造磊晶晶圓的方法，其中，使用所述犧牲層作為晶種而成長(zhǎng)所述磊晶層。
21.如權(quán)利要求20所述的制造磊晶晶圓的方法，其中，在所述磊晶層的成長(zhǎng)期間，第一孔洞形成于所述犧牲層中。
22.如權(quán)利要求19所述的制造磊晶晶圓的方法，其中，藉由在至少兩個(gè)階段中施加電壓而部分地蝕刻所述犧牲層，在第一階段中施加的電壓低于在第二階段中施加的電壓。
23.一種分離基板的方法，包括: 制備成長(zhǎng)基板； 在所述成長(zhǎng)基板上形成具有罩幕區(qū)以及開(kāi)口區(qū)的罩幕圖案； 在具有罩 幕圖案的所述成長(zhǎng)基板上成長(zhǎng)磊晶層以覆蓋所述罩幕圖案，所述磊晶層包括所述罩幕區(qū)上的孔洞；以及 分離所述成長(zhǎng)基板與所述磊晶層。
24.如權(quán)利要求23所述的分離基板的方法，其中，所述孔洞配置于安置于所述罩幕區(qū)上的有限區(qū)域中。
25.如權(quán)利要求24所述的分離基板的方法，其中，所述孔洞包括配置于所述磊晶層與所述罩幕區(qū)之間的下方孔洞以及在所述磊晶層的厚度方向上自所述下方孔洞延伸的上方孔洞，且所述下方孔洞具有比所述上方孔洞大的寬度。
26.如權(quán)利要求25所述的分離基板的方法，其中，成長(zhǎng)所述磊晶層包括: 在垂直成長(zhǎng)勝于側(cè)向成長(zhǎng)的條件下成長(zhǎng)三維磊晶層；以及 在側(cè)向成長(zhǎng)勝于垂直成長(zhǎng)的條件下在所述三維磊晶層上成長(zhǎng)二維磊晶層。
27.如權(quán)利要求26所述的分離基板的方法，其中，成長(zhǎng)所述磊晶層包括:在預(yù)定的三維成長(zhǎng)條件下成長(zhǎng)所述三維磊晶層，繼之以在將成長(zhǎng)條件自所述三維成長(zhǎng)條件逐漸改變?yōu)槎S成長(zhǎng)條件的同時(shí)成長(zhǎng)所述磊晶層。
28.如權(quán)利要求23所述的分離基板的方法，其中，所述罩幕區(qū)具有5微米至30微米的覽度。
29.如權(quán)利要求28所述的分離基板的方法，其中，所述罩幕區(qū)具有10微米至30微米的覽度。
30.如權(quán)利要求28所述的分離基板的方法，其中，所述開(kāi)口區(qū)具有I微米至小于3微米的寬度。
31.如權(quán)利要求23所述的分離基板的方法，還包括:在形成所述罩幕圖案之前在所述成長(zhǎng)基板上形成犧牲層；以及 使用電化學(xué)蝕刻而蝕刻經(jīng)由所述罩幕圖案的所述開(kāi)口區(qū)暴露的所述犧牲層。
32.如權(quán)利要求31所述的分離基板的方法，其中，使用所述犧牲層作為晶種而成長(zhǎng)所述嘉晶層。
33.如權(quán)利要求32所述的分離基板的方法，其中，在所述磊晶層的成長(zhǎng)期間，第一孔洞形成于所述犧牲層中。
34.如權(quán)利要求31所述的分離基板的方法，其中，藉由在至少兩個(gè)階段中施加電壓而部分地蝕刻所述犧牲層，在第一階段中施加的電壓低于在第二階段中施加的電壓。
35.如權(quán)利要求23所述的分離基板的方法，還包括: 在所述磊晶層上形成半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)；以及 將支撐基板附著至所述半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)。
36.如權(quán)利要求35所述的分離基板的方法，其中，所述成長(zhǎng)基板藉由化學(xué)剝離或應(yīng)力剝離而分離。
37.如權(quán)利要求36所述的分離基板的方法，其中，所述成長(zhǎng)基板藉由所述支撐基板與所述成長(zhǎng)基板之間的熱膨脹系數(shù)的差異引起的應(yīng)力而分離。
38.一種制造半導(dǎo)體組件的方法，包括如權(quán)利要求23至權(quán)利要求37中的任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離基板的方法。
39.如權(quán)利要求38所述的制造半導(dǎo)體組件的方法，還包括: 在分離所述成長(zhǎng)基板之后，干式蝕刻`所述磊晶層以暴露所述半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)。
40.如權(quán)利要求39所述的制造半導(dǎo)體組件的方法，其中，所述干式蝕刻包括使用BCl3的主要蝕刻階段以及使用BCl3及Cl2的次要蝕刻階段。
41.一種發(fā)光二極管,包括: 支撐基板； 半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)，安置于所述支撐基板上且包括主動(dòng)層； 突起及凹處，形成于所述半導(dǎo)體堆棧結(jié)構(gòu)的上表面上；以及 粗糙表面區(qū)域，形成于所述突起及所述凹處上， 其中，所述凹處具有5微米至30微米的寬度。
42.如權(quán)利要求41所述的發(fā)光二極管，還包括:所述凹處中的子凹處。
【文檔編號(hào)】H01L21/683GK103872201SQ201310685119
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月14日
【發(fā)明者】張鐘敏, 李圭浩, 韓昌錫, 金華睦, 徐大雄, 印致賢, 蔡鐘泫 申請(qǐng)人:首爾偉傲世有限公司