[發明專利]三族氮化合物半導體發光元件及其制造方法

無效

• 申請號: 200810083678.5
• 申請日: 2008-03-14
• 公開（公告）號: CN101533878A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 黃世晟;涂博閔;葉穎超;林文禹;吳榆翔;徐智鵬;詹世雄
• 申請（專利權）人: 先進開發光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 晨;吳世華

技術領域

本發明涉及一種三族氮化合物半導體發光元件及其制造方法，尤其涉及一種用于成長發光二極管發光結構的制造方法。

背景技術

目前以氮化鎵或第三族氮化物為發光材料的發光二極管常利用藍寶石作為基板，主要是藍寶石與第三族氮化物的晶格常數不匹配程度較低(一般仍需要緩沖層以改善晶格常數的不匹配)。但是以藍寶石為基板也有許多缺點，例如：絕緣性很大，如此會使得第三族氮化物的發光二極管不容易制作出垂直元件的結構。因此，利用其他材料(如碳化硅)來做為基板，以改善上述缺點的技術一直不斷研發。而碳化硅因其傳導性可以作為導體基板，并且碳化硅與第三族氮化物發光層的晶格不匹配率較小，因此可以利用氮化鎵、氮化鋁鎵等緩沖層使第三族氮化物外延于碳化硅基板上，且碳化硅具高穩定性，而使得碳化硅日漸重要。雖然通過氮化鎵、氮化鋁鎵等緩沖層使得第三族氮化物能外延于碳化硅基板上，但是第三族氮化物與碳化硅的晶格匹配率仍然比氮化鋁與碳化硅的晶格匹配率來的低。因此當氮化鎵、氮化鋁鎵外延緩沖層形成于硅化碳基板上，仍很容易于的后的外延層中造成缺陷，且碳化硅基板的成本較高。

圖1(a)～圖1(b)是美國第US?6,071,795號專利的基板分離示意圖。先于藍寶石基板11上依序形成分離區12及氮化硅層13，然后將接合層14涂布于氮化硅層13的表面。通過接合層14的粘著特性，再將硅基板15與前述藍寶石基板11的疊層結構相互粘合。利用激光光束16穿透過藍寶石基板11表面以照射分離區12，從而使得分離區12的材料分解(decomposition)。再清除分解后殘留的分離區12的材料，就能得到硅基板15及氮化硅層13的組合體。但由于硅基板15和氮化硅層13之間有不導電的接合層14，因此仍無法作為垂直元件的基礎結構。而且接合層14若涂布或材料選用不佳會影響粘合結果，甚至造成薄膜的氮化硅層13產生缺陷。

圖2是美國第US?6,740,604號專利的基板分離示意圖。本已知技術與圖1A～1B中已知技術相似。第一半導體層21及第二半導體層22亦通過激光光束23照射介面，從而使第二半導體層22于介面處產生分解，最后可以將第一半導體層21自第二半導體層22上分離。該第二半導體層22可以是形成于基板上的膜層，亦即以基板取代第一半導體層21，再將該二者分離。

圖3是美國第US?6,746,889號專利的基板分離前的示意圖。先于基板31上成長數個外延層，其包含第一型導體區32、發光PN接面區33及第二型導體區34。自第二型導體區34方向切割該數個外延層的切割道36，如此就于基板31上形成多個分離的發光二極管晶粒35。再將第二型導體區34與次固定物(submount)31粘合。以類似前述已知技術，同樣以激光光穿透基板31表面，而使得基板31和第一型導體區32分離。分離的發光二極管晶粒35可以自次固定物31上取下，從而進行封裝工藝。很明顯，切割該數個外延層后，各發光二極管晶粒35粘合于固定物31時容易因外力而彼此推擠，所以容易晶崩(die?crack)造成損壞。

圖4是美國第US?6,617,261號專利的基板分離示意圖。先于藍寶石基板41形成氮化鎵層42，再以蝕刻工藝于氮化鎵層42形成多個溝渠44。然后以粘膠將硅基板43粘合于該具溝渠44的氮化鎵層42表面，并以紫外線準分子激光45發出的激光光束46照射藍寶石基板41。激光光束46穿過透明的藍寶石基板41，進一步接觸及分解氮化鎵層42，如此就能得到具有氮化鎵層42的硅基板43。然而該氮化鎵層42分解處尚需以鹽酸處理殘余的鎵，及修補該表面才能進行后續的外延工藝。

前述已知技術幾乎都是采用高能量的激光光來分離基板或發光二極管元件，然此類方式處理速度慢，且需要昂貴的設備來執行。綜上所述，市場上亟需要一種確保品質穩定及可量產的基板分離技術，能改善上述已知技術的各種缺點。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種三族氮化合物半導體發光元件的制造方法及其結構，可采不導電的臨時基板為外延的基礎，并進一步移除該臨時基板而形成垂直導通結構的三族氮化合物半導體發光元件。

本發明的另一目的在于提供一種三族氮化合物半導體發光元件的制造方法及其結構，其使用既有的工藝及設備，因此能降低制造的成本。