[發明專利]分離半導體及其基板的方法

無效

• 申請號: 200810097860.6
• 申請日: 2008-05-19
• 公開（公告）號: CN101587822A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 林文禹;黃世晟;涂博閔;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: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/20;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;張浴月

技術領域

本發明涉及一種分離半導體及其基板的方法，尤其是一種以濕蝕刻方式分離半導體及其基板的方法。

背景技術

外延(Epitaxy)一詞源自希臘文Epi(Upon)和Taxis(Ordered)兩字合并，其意義是將一種材料有秩序地排列在另一種材料上面，對半導體工業而言，外延生長不同于Czochralski拉晶程序，是指基板以外一元件工藝需要所沉積的薄膜材料。根據其發展的歷史和原理可以分為：(1)液相外延(Liquid?phaseEpitaxy；LPE)，(2)氣相外延(Vapor?Phase?Epitaxy；VPE)，(3)分子束外延(Molecular?Beam?Epitaxy；MBE)三類。氣相外延依其反應機制可區分為：(a)化學氣相沉積(Chemical?Vapor?Deposition，CVD)和(b)物理氣相沉積(Physical?Vapor?Deposition；PVD)兩類。利用外延技術成長的半導體薄膜，不但可以控制反應的參數，使得薄膜對應成為非晶系、多晶系或單晶系晶體，而且在外延過程中可以直接將摻雜源加入，免除擴散及離子注入的手續。

然而，在半導體的外延制造過程中，由于半導體層與異質基板之間的晶格常數與熱膨脹系數的差異，容易造成半導體于外延過程中產生穿透錯位與熱應力的問題。傳統上用于外延的基板通常不具有良好的特性以用于隨后的光電元件的制造工藝步驟，或不適用于半導體組件的應用。因此，便有許多半導體分離的技術相應而生。

如“Yablonovitch?et?al.，Appl.Phys.Lett.51，2222(1987)“的論文提出了在GaAs/AlAs的材料系統中，在組件AlAs的制造過程中需制成一些犧牲層，而這些犧牲層可通過濕化學方式溶解，以使各層結構可自基板分離。然而，此方法的側向蝕刻速率過小，因此非常耗時。

又如專利號US?4448636的美國專利描述一種用于去除金屬膜的方法，其將金屬膜通過光線加熱以達成去除金屬膜的目的。此方法的主要技術為加熱基板與金屬膜之間的有機犧牲層，以蒸發有機犧牲層，隨后即可去除金屬膜。但是，此一發明所使用的有機犧牲層卻無法用于III族氮化物的外延工藝中。

Y-F.Lu，Y.Aoyagi，Jpn.J.Appl.Phys.34，L1669(1995)提出的方法使二氧化硅(SiO2)層與砷化鎵之間的有機中間層吸收光，并由此加熱升溫以去除二氧化硅層。

Y-F.Lu，Y.Aoyagi，Jpn.J.Appl.Phys.33，L324(1994)提出的方法通過準分子(Excimer)激光將二氧化硅條自GaAs分離。

Leonard&Bedair.Appl.Phys.Lett.68，794(1996)提出一種特定用于III族氮化物的分離方法，其通過在鹽酸氣體中以激光脈波對氮化鎵進行蝕刻，由此以進行分離程序。

然而，上述多種方法雖可進行半導體的分離工藝，但仍有花費昂貴、可用材料種類受分離方式所限定、效率不佳、會過度破壞半導體的結構等缺陷有待克服。

發明內容

鑒于上述的發明背景中，為了符合產業上某些利益的需求，本發明提供一種分離半導體及其基板的方法可用以解決上述傳統的半導體工藝未能達成的目的。

本發明的目的在于提供一種分離半導體及其基板的方法。首先，配置掩模于基板上，并退火此掩模以形成多個掩模部，再通過多個掩模部間的空隙將基板蝕刻出多個柱體，最后再分離掩模與基板，即可形成具有柱陣列的基板，其中上述的多個柱體即構成上述的柱陣列。

隨后通過此一柱陣列進行外延生長半導體層，并對柱陣列進行濕蝕刻以分離此半導體層與基板，藉此以取得獨立式(free-standing)的塊材或薄膜。

如上所述的分離半導體及其基板的方法，其中上述柱陣列為間隔散布于該基板上的多個柱體，所述多個柱體的密度為2.2×10⁹至3×10¹⁰cm^-2，并且該柱陣列的尺度為50-300nm，其中對該柱陣列進行濕蝕刻通過注入蝕刻液于所述多個柱體間的空隙，以蝕刻該柱陣列。

如上所述的分離半導體及其基板的方法，其中上述柱陣列的形成方式，包含下列步驟：配置掩模于該基板上；快速熱退火該掩模以形成多個掩模部；通過該多個掩模部間的空隙將該基板蝕刻出所述多個柱體；以及分離該掩模與該基板。

如上所述的分離半導體及其基板的方法，其中上述掩模包含鎳層、銀層或鉑層。