專利名稱：制造半導體光電元件的方法及其制造過程中回收基板的方法
技術領域：
本發(fā)明關于 一種制造一 半導體光電元件(semiconductor optoelectronic device)及于制造該半導體光電元件的過程中回收一基板的方法。
背景技術：
現(xiàn)今半導體發(fā)光元件(例如，發(fā)光二極體)的應用領域已甚為廣泛，例如照明以 及遙控領域等，皆見到半導體發(fā)光元件被廣泛地應用。
請參閱圖l。圖l顯示了傳統(tǒng)的半導體發(fā)光元件l。半導體發(fā)光元件l包含一 基板IO、 一多層結構12、 一第一電極14及一第二電極16。需注意的是，為了使 半導體發(fā)光元件1能夠運作，該第一電極14形成于該多層結構12的一最頂層上， 該第二電極16形成于部份蝕刻后的該多層結構12上。
然而，由于該第一電極14及該第二電極16并不能設置在同一垂直方向上，所 以一個晶粒的半導體發(fā)光元件所需耗費的材料較多。若該基板10于制造半導體發(fā) 光元件1的過程中能夠與多層結構12的一最底層(例如，氮化鎵半導體材料層)脫 離，并且該第二電極16能形成于該最底層的表面上(例如，該第一電極14及該第 二電極16均設置在同一垂直方向上)，原本一個晶粒的半導體發(fā)光元件1大致上就 能制造出兩個半導體發(fā)光元件1。
另外，半導體發(fā)光元件l目前大部份在藍寶石基板10上磊晶制成，長期下來 勢必造成藍寶石基板10的材料短缺。因此，若能于制造該半導體光電元件1的過 程中回收藍寶石基板10進行再利用，將可以有效地利用藍寶石基板10及節(jié)省成本。
于現(xiàn)有技術中，半導體光電元件l可以被一雷射光照射，并且半導體光電元件 1中的一剝離層(未顯示于圖1中)可以吸收該雷射光的能量而被分解，造成基板10 與半導體光電元件l脫離。然而，此種方法需耗費較大的成本，因此于實際應用中 是非常不利的。
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種制造一半導體光電元件及于制造該半導 體光電元件的過程中回收一基板的方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
4本發(fā)明的一目的在于提供一種制造一半導體光電元件及于制造該半導體光電 元件的過程中回收一基板的方法。根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例為一種制造一半導體光電元件的方法。該方法首先 制備一基板(substrate)。接著，該方法形成一緩沖層(buffer layer)于該基板上。 之后，該方法形成一多層結構(multi-layer structure)于該緩沖層上。該多層結 構包含一作用區(qū)(active region)。該緩沖層輔助該多層結構的 一最底層 (bottom-most layer)的形成并且作為一剝離層。最后，通過一蝕刻液僅蝕刻該剝 離層以使該基板由該多層結構脫離，其中該多層結構作為該半導體光電元件。根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例為一種于制造一半導體光電元件的過程中回收 一基板的方法。該半導體光電元件包含該基板、形成于該基板上的一緩沖層以及形 成于該緩沖層上的一多層結構。該多層結構包含一作用區(qū)。該緩沖層輔助該多層結 構的一最底層的形成并且作為一剝離層。該方法通過一蝕刻液僅蝕刻該剝離層以使該基板由該多層結構脫離并且進一 步回收該基板。相比現(xiàn)有技術，根據(jù)本發(fā)明的制造方法能夠通過該蝕刻液僅蝕刻該剝離層以使 該基板由該多層結構脫離，其中該多層結構可進一步被處理并且作為該半導體光電 元件。此外，該基板由該多層結構脫離后，該基板可進一步被回收以達到節(jié)省成本 及原料的目的。關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及附圖得到進一步的了解。


圖1顯示了傳統(tǒng)的半導體發(fā)光元件。圖2A至圖2F顯示了根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例的制造一半導體光電元件的方 法的截面視圖。圖3A及圖3B顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例的一種于制造一半導體光電 元件的過程中回收一基板的方法。
具體實施方式
請參閱圖2A至圖2F，圖2A至圖2F顯示了根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例的制造 一半導體光電元件的方法的截面視圖。于此實施例中，該半導體光電元件是以一半 導體發(fā)光元件(例如，發(fā)光二極體)為例。于實際應用中，該半導體光電元件并不以 該半導體發(fā)光元件為限。首先，如圖2A所示，該方法制備一基板20。于實際應用中，該基板20可以是藍寶石(sapphire)、硅(Si)、 SiC、 GaN、 Zn0、緩沖層22于該基板20上。 于實際應用中，該緩沖層22可以是氧化鋅(ZnO)或氧化鋅鎂(MgxZrihO)，其中 0< x《1。該緩沖層22的厚度范圍可以從10nm至500nm。于實際應用中，該緩沖層22可以由一濺鍍制程(sputtering process)、 一有 機金屬化學氣相沉禾只(metalorganic chemical vapor deposition, MOCVD)制程、 一原子層沉積(atomic layer d印osition， ALD)制程、 一電漿增強原子層沉積 (plasma-enhanced ALD)制程或一電槳輔助原子層沉積(plasma-assisted ALD)所形 成。于一具體實施例中，若該緩沖層22由該原子層沉積制程形成，該緩沖層22的 形成可以在一介于室溫至60(TC的制程溫度下執(zhí)行。該緩沖層22于形成后，可以 進一步于一介于40(TC至12(XTC的退火溫度下執(zhí)行退火。于一具體實施例中，若該緩沖層22由該原子層沉積制程形成，若該緩沖層22 是氧化鋅，該氧化鋅緩沖層22的原料可以是一ZnCl2先驅(qū)物、一ZnMe2先驅(qū)物和一 ZnEt2先驅(qū)物中的任一種先驅(qū)物及一H20先驅(qū)物、一03先驅(qū)物、一02電漿和一氧自 由基中的任一種先驅(qū)物組成。于一具體實施例中，若該緩沖層22由該原子層沉積制程形成，若該緩沖層22 是氧化鋅鎂，該氧化鋅鎂緩沖層22的原料可以是一ZnCl2先驅(qū)物、一ZnMe2先驅(qū)物、 一 ZnEt2先驅(qū)物、一 MgCp2先驅(qū)物和一 Mg(thd)2先驅(qū)物中的任一種先驅(qū)物及一 H20 先驅(qū)物、一03先驅(qū)物、一02電漿和一氧自由基中的任一種先驅(qū)物組成。以沉積Zn0緩沖層為例，在一個原子層沉積的周期內(nèi)的反應步驟可分成四個部分1. 利用載送氣體將H20分子導入反應腔體，H20分子在進入腔體后會吸附于基 材表面，在基材表面形成單一層0H基，其曝氣時間為O. l秒。2. 通入載送氣體將多余未吸附于基材的H20分子抽走，其吹氣時間為5秒。3. 利用載送氣體將ZnEt2分子導入反應腔體中，與原本吸附在基材表面的單一 層0H基，在基材上反應形成單一層的ZnO,副產(chǎn)物為有機分子，其曝氣時間為O.l 秒。4. 通入載送氣體，帶走多余的ZnEt2分子以及反應產(chǎn)生的有機分子副產(chǎn)物，其 吹氣時間為5秒。其中載送氣體可以采用高純度的氬氣或氮氣。以上四個步驟稱為一個原子層沉 積的周期(ALD cycle)。 一個原子層沉積的周期可以在基材的全部表面上成長單一 原子層厚度的薄膜，此特性稱為『自限成膜』(self-limiting),此特性使得原子層沉積在控制薄膜厚度上，精準度可達一個原子層(one monolayer)。利用控制原 子層沉積的周期次數(shù)即可精準地控制Zn0緩沖層的厚度?？偨Y來說，本發(fā)明所采用的原子層沉積制程具有以下優(yōu)點(l)可在原子等級 控制材料的形成；(2)可更精準地控制薄膜的厚度；(3)可大面積量產(chǎn)；(4)有優(yōu)異 的均勻度(uniformity); (5)有優(yōu)異的三維包覆性(conformality); (6)無孔洞結構； (7)缺陷密度??；以及(8)沉積溫度低等制程優(yōu)點。然后，如圖2C所示，該方法形成一多層結構24于該緩沖層22上。該多層結構24包含一作用區(qū)，并且該作用區(qū)可以是此實施例中的該多層結構 24的一發(fā)光區(qū)242 (light-emitting region)。該緩沖層22輔助該多層結構24的 一最底層240的形成并且作為一剝離層。于實際應用中，該最底層240可以是氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)或氮化鋁 鎵(AlGaN)等。于此實施例中，該最底層240可以是氮化鎵(GaN)，并且該氮化鎵可 以由一有機金屬化學氣相沉積(metalorganic chemical vapor deposition, M0CVD) 制程或一氫化物氣相沉積(hydride vapor phase印itaxy， HVPE)制程形成。接著，如圖2D所示，該方法可以形成一第一歐姆電極結構26于該多層結構 24上。之后，如圖2E所示，通過一蝕刻液，該方法僅蝕刻該剝離層以使該基板20由 該多層結構24脫離。于此實施例中，若該緩沖層22是氧化鋅，該蝕刻液可以是一氫氟酸 (hydrofluoric acid)溶液、鹽酸溶液及硝酸溶液中的任一種。于實際應用中，該 蝕刻液可以配合該緩沖層22的材料而選定。原則上，該蝕刻液只能夠蝕刻作為該 剝離層的該緩沖層22。于一具體實施例中，可于該基板20由該多層結構24脫離后，將該第一歐姆電 極結構26形成于該多層結構24上。換句話說，該第一歐姆電極結構26可以在該 基板20脫離該多層結構24之前或之后形成于該多層結構24上。最后，如圖2F所示，該方法可以形成一第二歐姆電極結構28于該多層結構 24的該最底層240(即氮化鎵)上。因此，包含該第一歐姆電極結構26及該第二歐 姆電極結構28的該多層結構24即可作為該半導體發(fā)光元件。較佳地，由于該第一 歐姆電極結構26及該第二歐姆電極結構28可以在一垂直方向上形成，因此可以大 幅增加制造在藍寶石基板20上的半導體發(fā)光元件的產(chǎn)出數(shù)量。請參閱圖3A及圖3B。圖3A及圖3B顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例的一 種于制造一半導體光電元件3的過程中回收一基板30的方法。如圖3A所示，該半導體光電元件3包含該基板30、形成于該基板30上的一 緩沖層32以及形成于該緩沖層32上的一多層結構34。該多層結構34包含一作用區(qū)342。該緩沖層32輔助該多層結構34的一最底層340的形成并且作為一剝離層。 如圖3B所示，該方法是通過一蝕刻液僅蝕刻該剝離層以使該基板30由該多層結構34脫離并且進一步回收該基板30。于實際應用中，該基板30可以繼續(xù)應用于制造該半導體光電元件3或作為其他用途。相比現(xiàn)有技術，根據(jù)本發(fā)明的制造方法能夠通過該蝕刻液僅蝕刻該剝離層以使該基板由該多層結構脫離，其中該多層結構可進一步被處理并且作為該半導體光電元件。此外，該基板由該多層結構脫離后，該基板可進一步被回收以達到節(jié)省成本及原料的目的。通過以上優(yōu)選實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而 并非以上述所揭露的優(yōu)選實施例來對本發(fā)明的目的加以限制。相反地，其目的是希 望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的專利范圍的目的內(nèi)。因 此，本發(fā)明所申請的專利范圍的目的應該根據(jù)上述的說明作最寬廣的解釋，以致使 其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。8
權利要求
1.一種制造一半導體光電元件的方法，該方法包含下列步驟制備一基板；形成一緩沖層于該基板上；形成一多層結構于該緩沖層上，該多層結構包含一作用區(qū)并且該緩沖層輔助該多層結構的最底層的形成，該緩沖層還作為一剝離層；以及通過一蝕刻液僅蝕刻該剝離層以使該基板由該多層結構脫離，其中該多層結構作為該半導體光電元件。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，該緩沖層由氧化鋅或氧化鋅鎂所形成。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，該最底層由氮化鎵、氮化銦鎵及氮 化鋁鎵中的其中一種材料所形成。
4. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，該蝕刻液是一氫氟酸溶液、鹽酸溶 液及硝酸溶液中的一種溶液。
5. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，該緩沖層由一濺鍍制程、 一有機金 屬化學氣相沉積制程、 一原子層沉積制程、 一電漿增強原子層沉積制程及一電漿輔 助原子層沉積制程中的其中一種制程形成。
6. 如權利要求3所述的方法，其特征在于，該最底層由一有機金屬化學氣相沉 積制程或一氫化物氣相沉積制程所形成。
7. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，該緩沖層的厚度范圍從10nm至500nm。
8. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，該基板由藍寶石、硅、SiC、 GaN、 ZnO、 ScAlMgO" YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia) 、 SrCu202、 LiGa02、 LiA102、 GaAs中的其中 一種材料形成。
9. 一種于制造一半導體光電元件的過程中回收一基板的方法，該半導體光電元 件包含該基板、形成于該基板上的一緩沖層以及形成于該緩沖層上的一多層結構， 該多層結構包含一作用區(qū)，該緩沖層輔助該多層結構的最底層的形成并且作為一剝 離層，該方法包含下列步驟通過一蝕刻液，僅蝕刻該剝離層以使該基板由該多層結構脫離并且進一步回收 該基板。
10. 如權利要求9所述的方法，其特征在于，該緩沖層是由氧化鋅或氧化鋅鎂所 形成。
11. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，該最底層由氮化鎵、氮化銦鎵及 氮化鋁鎵中的其中一種形成。
12. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，該蝕刻液是一氫氟酸溶液、鹽酸溶液及硝酸溶液中的 一種溶液。
13. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，該緩沖層由一濺鍍制程、 一有機 金屬化學氣相沉積制程、 一原子層沉積制程、 一電漿增強原子層沉積制程及一電漿 輔助原子層沉積制程中的其中一種制程形成。
14. 如權利要求11所述的方法，其特征在于，該最底層由一有機金屬化學氣相 沉積制程或一氫化物氣相沉積制程所形成。
15. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，該緩沖層的厚度范圍從10nm至 500咖。
16. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，該基板是由藍寶石、硅、SiC、 GaN、 ZnO、 ScAlMg04、 YSZ(Yttria—StabilizedZirconia)、 SrCu202、 LiGa02、 LiAl。2和GaAs 中的其中一種材料形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造一半導體光電元件的方法及其制造過程中回收基板的方法。該方法首先制備一基板。接著，該方法形成一緩沖層于該基板上。然后，該方法形成一多層結構于該緩沖層上。該多層結構包含一作用區(qū)。該緩沖層輔助該多層結構的最底層的形成并且作為一剝離層。最后，通過一蝕刻液僅蝕刻該剝離層以使該基板由該多層結構脫離，其中該多層結構作為該半導體光電元件。
文檔編號H01L33/00GK101651176SQ20081014701
公開日2010年2月17日 申請日期2008年8月12日 優(yōu)先權日2008年8月12日
發(fā)明者何思樺, 徐文慶, 陳敏璋 申請人:昆山中辰硅晶有限公司