具蝕刻停止層的磊晶結構及其製造方法
2023-05-02 07:20:21
專利名稱：具蝕刻停止層的磊晶結構及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體基板，特別是涉及一種具蝕刻停止層的磊晶結構及其製造方法。
背景技術：
在製作光電元件時所選用適合作為磊晶的基板，往往卻有例如傳熱能力不佳或無導電能力等缺點，因此為了同時兼顧光電元件磊晶層結構的磊晶品質，在製造磊晶層結構的過程中，常見的一道製程是將該基板移除剝離，以利磊晶層結構的性能提升。為了讓該基板容易自該磊晶層結構上移除剝離，通常於該基板與磊晶層結構間形成一犧牲層，通過蝕刻移除該犧牲層，達到容易地自該磊晶層結構上移除剝離該基板的功效。但是，在蝕刻移除該犧牲層時，容易過度蝕刻至該光電元件磊晶層結構，經常會損及該光電元件磊晶層結構，而造成光電元件品質下降。
發明內容
本發明的目的在於提供一種可以保護磊晶結構的具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法。本發明的另一個目的在於提供一種可以保護磊晶結構的具蝕刻停止層的磊晶結構。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，該製造方法包含以下步驟步驟一，於一層第一基板上成長一層圖樣化犧牲層，該第一基板部分面積露出，未受該圖樣化犧牲層遮蓋，步驟二，於該第一基板部分露出面積與圖樣化犧牲層上，側向磊晶成長一層暫時磊晶層，步驟三，於該暫時磊晶層上成長一層蝕刻停止層，步驟四，於該蝕刻停止層上成長一層幕晶結構層。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，步驟一中，該圖樣化犧牲層為氧化物，該磊晶結構的製造方法還包含一個實施於步驟四之後的步驟五，於該磊晶結構層上接
合一層第二基板。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，步驟三中，該暫時磊晶層的蝕刻速率大於該蝕刻停止層蝕刻速率的五倍。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，步驟三中，該蝕刻停止層為含鋁之氮化物的材料製成。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，步驟三中，該蝕刻停止層為鋁之原子百分比大於5%的氮化物。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，還包含一個實施於步驟五之後的步驟六，通入含氟之化學溶液將該圖樣化犧牲層移除。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，還包含一個實施於步驟六之後的步驟七，通入蝕刻液將該暫時磊晶層移除。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，步驟三中，還包含位於該蝕刻停止層與暫時磊晶層之間和/或該蝕刻停止層與磊晶結構層之間的複合停止層。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，步驟三中，所述複合停止層為選自含氮或矽的材料製成。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，步驟三中，當所述複合停止層為含氮時，所述複合停止層的氮之原子百分比大於20%。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，步驟三中，當所述複合停止層為含矽時，所述複合停止層的矽之原子百分比大於30%。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構，包含一層第一基板，以及一層磊晶結構層，該磊晶結構還包含一層圖樣化犧牲層、一層暫時磊晶層，及一層蝕刻停止層，該圖樣化犧牲層成長於該第一基板上，該第一基板部分面積露出，未受該圖樣化犧牲層遮蓋，該暫時磊晶層側向磊晶成長於該第一基板部分露出面積與圖樣化犧牲層上，該蝕刻停止層成長於該暫時磊晶層上，該磊晶結構層成長於該蝕刻停止層上。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構，該圖樣化犧牲層為氧化矽，該暫時磊晶層為氮化鎵。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構，該蝕刻停止層為含鋁之氮化物的材料製成。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構，該蝕刻停止層為鋁之原子百分比大於5%的氮化物。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構，還包含位於該蝕刻停止層與暫時磊晶層之間和/或該蝕刻停止層與磊晶結構層之間的複合停止層。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構，所述複合停止層為選自含氮或矽的材料製成。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構，當所述複合停止層為含氮時，所述複合停止層的氮之原子百分比大於20%。本發明具蝕刻停止層的磊晶結構，當所述複合停止層為含矽時，所述複合停止層的矽之原子百分比大於30 %。本發明的有益效果在於通過該蝕刻停止層形成於該磊晶結構層的下方，因此，後續在蝕刻移除該圖樣化犧牲層、該暫時磊晶層時，不至過度蝕刻該磊晶結構層，進而維持光電元件品質。
圖1是本發明具蝕刻停止層的磊晶結構及其製造方法的較佳實施例的流程圖；圖2是本較佳實施例中於一層第一基板上成長一層圖樣化犧牲層的側視示意圖；圖3是本較佳實施例中側向磊晶成長一層暫時磊晶層的側視示意圖；圖4是本較佳實施例中成長一層蝕刻停止層的側視示意圖；圖5是本較佳實施例中成長一層磊晶結構層的側視示意圖；圖6是本較佳實施例中接合一層第二基板的側視示意圖；圖7是本較佳實施例中將該圖樣化犧牲層移除的側視示意圖；圖8是本較佳實施例中將磊晶結構層與第一基板互相分離的側視示意圖9是本較佳實施例中移除該蝕刻停止層的側視示意圖；圖10是本較佳實施例的複合停止層的一側視示意圖；圖11是本較佳實施例的所述複合停止層的另一側視示意圖；圖12是本較佳實施例的所述複合停止層的又一側視示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明。參閱圖1，本發明具蝕刻停止層的磊晶結構及其製造方法之較佳實施例包含以下步驟配合參閱圖2，步驟10中，於一層第一基板2上成長一層圖樣化犧牲層3，該第一基板2如矽基板、藍寶石基板(Al2O3，sapphire)、碳化矽基板、砷化鎵等，該第一基板2部分面積露出，未受該圖樣化犧牲層3遮蓋，在本較佳實施例中，該圖樣化犧牲層3為氧化物，在本較佳實施例中為氧化矽(SiO2)。配合參閱圖3，步驟11中，於該第一基板2部分露出面積與圖樣化犧牲層3上，側向磊晶成長一層暫時磊晶層4，在本較佳實施例中，該暫時磊晶層4為氮化鎵(GaN)。配合參閱圖4，步驟12中，於該暫時磊晶層4上成長一層蝕刻停止層5，該暫時磊晶層4的蝕刻速率大於該蝕刻停止層5蝕刻速率的五倍，且該蝕刻停止層5為含鋁之氮化物的材料製成，且厚度大於0. 001微米，該蝕刻停止層5的磊晶溫度範圍為500°C至1200°C間。更進一步詳述的是，該蝕刻停止層5鋁之原子百分比大於5%，如氮化鋁、氮化鋁銦鎵等。值得一提的是，參閱圖10、圖11與圖12，該磊晶結構也可以還包含成長於該暫時磊晶層4上的一層複合停止層8，該複合停止層8可以位於該暫時磊晶層4與該蝕刻停止層5間(如圖10)，也可以位於該蝕刻停止層5與一層磊晶結構層6間(如圖11)，或是在前述兩個位置皆成長有該複合停止層8 (如圖12)，且該複合停止層8為選自含氮或矽的材料製成，且厚度大於0. 001微米，該複合停止層8的磊晶溫度範圍為500°C至1200°C間，該複合停止層8與該蝕刻停止層5共同構成多層膜式的結構，可以進一步強化避免過度蝕刻的功效。(圖皆未示)更進一步詳述的是，當所述複合停止層8為含氮時，氮之原子百分比大於20%，如氮化鎵、氮化銦鎵等，當所述複合停止層8為含矽時，矽之原子百分比大於30%，如氮化矽、
矽膜等。配合參閱圖5，步驟13中，於該蝕刻停止層5上成長該磊晶結構層6，在本較佳實施例中，該磊晶結構層6可以代表是供後續不同元件磊晶使用的氮化鎵層，或該磊晶結構層6也可以代表已是光電二極體(LED，light emitter diode)等光電元件。配合參閱圖6，步驟14中，於該磊晶結構層6上接合一層第二基板7，該第二基板7可以是矽基板、含銅基板、鉬基板、軟性基板等，該第二基板7可以配合不同元件的需求，例如配合散熱需求，而選擇熱導係數較佳的材料製成。配合參閱圖7，步驟15中，通入含氟之化學溶液，如氫氟酸(HF)、BOE (Bufferedoxide etch)等，在本較佳實施例中為氫氟酸，將該圖樣化犧牲層3溼式蝕刻移除，以增加後續移除該暫時磊晶層4時，溼式蝕刻劑的反應面積，提高該暫時磊晶層4的移除速率。配合參閱圖8，步驟16中，由於移除該圖樣化犧牲層3產生通道，將例如磷酸的蝕刻液通入通道中，以將該暫時磊晶層4溼式蝕刻移除，此時，由於該蝕刻停止層5位於該磊晶結構層6下方，因此磷酸蝕刻該暫時磊晶層4時，不會過度蝕刻該磊晶結構層6，以確保光電元件品質。配合參閱圖9，自該磊晶結構層6上移除該蝕刻停止層5，並且將該磊晶結構層6與該第一基板2互相分離。可以採用活性離子蝕刻(reactive ion etch, ICP)，或是感應耦合電漿蝕刻(inductive coupling plasma etching，RIE)，或是研磨等方式，皆可達到將該蝕刻停止層5移除，且不破壞該磊晶結構層6的功效。綜上所述，通過該蝕刻停止層5形成於該磊晶結構層6的下方，因此，後續在蝕刻移除該圖樣化犧牲層3、該暫時磊晶層4時，不至讓溼式蝕刻劑過度蝕刻該磊晶結構層6，進而維持光電元件品質，在本較佳實施例中，通過該蝕刻停止層5，因此磷酸蝕刻該暫時磊晶層4時，不會過度蝕刻該磊晶結構層6，所以確實能達成本發明目的。
權利要求
1.一種具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，其特徵在於該製造方法包含以下步驟一、於一層第一基板上成長一層圖樣化犧牲層，該第一基板部分面積露出，未受該圖樣化犧牲層遮蓋；二、於該第一基板部分露出面積與圖樣化犧牲層上，側向磊晶成長一層暫時磊晶層；三、於該暫時磊晶層上成長一層蝕刻停止層；四、於該蝕刻停止層上成長一層磊晶結構層。
2.根據權利要求1所述的具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，其特徵在於步驟一中，該圖樣化犧牲層為氧化物，該磊晶結構的製造方法還包含一個實施於步驟四之後的步驟五，於該磊晶結構層上接合一層第二基板。
3.根據權利要求1所述的具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，其特徵在於步驟三中，該暫時磊晶層的蝕刻速率大於該蝕刻停止層蝕刻速率的五倍。
4.根據權利要求3所述的具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，其特徵在於步驟三中，該蝕刻停止層為含鋁之氮化物的材料製成。
5.根據權利要求4所述的具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，其特徵在於步驟三中，該蝕刻停止層為鋁之原子百分比大於5%的氮化物。
6.根據權利要求2所述的具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，其特徵在於還包含一個實施於步驟五之後的步驟六，通入含氟之化學溶液將該圖樣化犧牲層移除。
7.根據權利要求6所述的具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，其特徵在於還包含一個實施於步驟六之後的步驟七，通入蝕刻液將該暫時磊晶層移除。
8.根據權利要求1所述的具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，其特徵在於步驟三中，還包含位於該蝕刻停止層與暫時磊晶層之間和/或該蝕刻停止層與磊晶結構層之間的複合停止層。
9.根據權利要求8所述的具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，其特徵在於步驟三中，所述複合停止層為選自含氮或矽的材料製成。
10.根據權利要求9所述的具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，其特徵在於步驟三中，當所述複合停止層為含氮時，該複合停止層的氮之原子百分比大於20%。
11.根據權利要求9所述的具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，其特徵在於步驟三中，當所述複合停止層為含矽時，該複合停止層的矽之原子百分比大於30%。
12.—種具蝕刻停止層的磊晶結構，包含一層第一基板，以及一層磊晶結構層，其特徵在於該磊晶結構還包含一層圖樣化犧牲層、一層暫時磊晶層，及一層蝕刻停止層，該圖樣化犧牲層成長於該第一基板上，該第一基板部分面積露出，未受該圖樣化犧牲層遮蓋，該暫時磊晶層側向磊晶成長於該第一基板部分露出面積與圖樣化犧牲層上，該蝕刻停止層成長於該暫時磊晶層上，該磊晶結構層成長於該蝕刻停止層上。
13.根據權利要求12所述的具蝕刻停止層的磊晶結構，其特徵在於該圖樣化犧牲層為氧化矽，該暫時磊晶層為氮化鎵。
14.根據權利要求12所述的具蝕刻停止層的磊晶結構，其特徵在於該蝕刻停止層為含鋁之氮化物的材料製成。
15.根據權利要求14所述的具蝕刻停止層的磊晶結構，其特徵在於該蝕刻停止層為鋁之原子百分比大於5%的氮化物。
16.根據權利要求12所述的具蝕刻停止層的磊晶結構，其特徵在於還包含位於該蝕刻停止層與暫時磊晶層之間和/或該蝕刻停止層與磊晶結構層之間的複合停止層。
17.根據權利要求16所述的具蝕刻停止層的磊晶結構，其特徵在於所述複合停止層為選自含氮或矽的材料製成。
18.根據權利要求17所述的具蝕刻停止層的磊晶結構，其特徵在於當所述複合停止層為含氮時，所述複合停止層的氮之原子百分比大於20%。
19.根據權利要求17所述的具蝕刻停止層的磊晶結構，其特徵在於當所述複合停止層為含矽時，所述複合停止層的矽之原子百分比大於30%。
全文摘要
一種具蝕刻停止層的磊晶結構及其製造方法，所述製造方法包含以下步驟首先，於一層第一基板上成長一圖樣化犧牲層，該第一基板部分面積露出，未受該圖樣化犧牲層遮蓋，接著，於該第一基板部分露出面積與圖樣化犧牲層上，側向磊晶成長一層暫時磊晶層，而後，於該暫時磊晶層上成長一層蝕刻停止層，再來，於該蝕刻停止層上成長一層磊晶結構層，通過該蝕刻停止層形成於該磊晶結構層的下方，因此，後續在蝕刻移除該圖樣化犧牲層、該暫時磊晶層時，不至過度蝕刻該磊晶結構層，進而維持光電元件品質。
文檔編號H01L33/00GK102569551SQ201110428930
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月20日 優先權日2010年12月23日
發明者武東星, 洪瑞華, 蔡宗晏 申請人:李德財