生長(zhǎng)襯底、氮化物半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種生長(zhǎng)襯底、氮化物半導(dǎo)體器件及其制造方法。公開了一種制造發(fā)光器件的方法。更具體地，公開了生長(zhǎng)襯底、氮化物半導(dǎo)體器件和制造發(fā)光器件的方法。該方法包括：準(zhǔn)備包括金屬襯底的生長(zhǎng)襯底；在生長(zhǎng)襯底上形成包括氮化物基半導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上提供支撐結(jié)構(gòu)；以及從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分離生長(zhǎng)襯底。
【專利說(shuō)明】生長(zhǎng)襯底、氮化物半導(dǎo)體器件及其制造方法
[0001]本申請(qǐng)要求于2013年2月22日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2013-0019212的權(quán)益，該韓國(guó)專利申請(qǐng)通過(guò)引用被并入于此，就好像全部在此給出一樣。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種制造發(fā)光器件的方法，并且更具體地涉及生長(zhǎng)襯底、氮化物半導(dǎo)體器件和制造發(fā)光器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]諸如發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光器件是公知的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其將電流轉(zhuǎn)換為光，并且自從在1962年以商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)使用GaAsP化合物半導(dǎo)體的紅色LED以來(lái)，連同GaP:N綠色LED，LED已經(jīng)被廣泛用作用于包括信息技術(shù)器件的電子器件的圖像顯示的光源。
[0004]從這樣的LED發(fā)射的光的波長(zhǎng)取決于用于LED的制造的半導(dǎo)體材料。其原因是光的波長(zhǎng)取決于半導(dǎo)體材料的帶隙，該帶隙指示價(jià)帶電子和導(dǎo)帶電子之間在能量上的差異。
[0005]氮化鎵(GaN)化合物半導(dǎo)體由于優(yōu)越的熱穩(wěn)定性和寬的帶隙(0.8?6.2eV)而在包括LED的高功率電子部分器件的開發(fā)的領(lǐng)域中吸引了許多關(guān)注。
[0006]其原因是GaN與諸如銦(In)或鋁(Al)的其他元素組合，由此使得能夠生產(chǎn)發(fā)射綠色、藍(lán)色和白色光的半導(dǎo)體層。
[0007]能夠通過(guò)控制所發(fā)射的光的波長(zhǎng)來(lái)獲得適合于特定器件的特性的材料的特性。例如，使用GaN來(lái)制造有益于光學(xué)記錄的、替換藍(lán)色LED和白熾燈的白色LED。
[0008]基于這樣的GaN基材料的優(yōu)點(diǎn)，GaN基LED市場(chǎng)正在迅速增長(zhǎng)。因此，GaN基光電器件技術(shù)自從其在1994年在商業(yè)上出現(xiàn)以來(lái)已經(jīng)顯著地發(fā)展。
[0009]其間，GaN基半導(dǎo)體比其他II1-V族化合物半導(dǎo)體更難生長(zhǎng)，因?yàn)椴淮嬖诟哔|(zhì)量襯底，即，包含諸如GaN、InN或AlN的材料的晶片。
[0010]因此，在諸如藍(lán)寶石的具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的襯底上生長(zhǎng)LED結(jié)構(gòu)。在該情況下，許多缺陷出現(xiàn)，并且影響LED的性能。
[0011]具體地說(shuō)，在從LED結(jié)構(gòu)拆除具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的襯底的過(guò)程中，LED結(jié)構(gòu)會(huì)被損壞，或者產(chǎn)量會(huì)變差。因?yàn)檫@個(gè)原因，需要一種襯底結(jié)構(gòu)和獲得高產(chǎn)量的其制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明涉及具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)襯底、氮化物半導(dǎo)體器件及其制造方法，它們實(shí)質(zhì)上消除了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺陷導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
[0013]本發(fā)明的目的是提供生長(zhǎng)襯底、氮化物半導(dǎo)體器件和制造發(fā)光器件的方法，以使得能夠生產(chǎn)具有高質(zhì)量的氮化物半導(dǎo)體并且在發(fā)光器件的制造期間改善產(chǎn)量。
[0014]本發(fā)明的另外優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將在隨后的描述中部分地被闡述，并且對(duì)于查看了下面內(nèi)容的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)部分地變得顯然，或可以從本發(fā)明的實(shí)踐來(lái)學(xué)習(xí)?？梢酝ㄟ^(guò)在撰寫的說(shuō)明書及其權(quán)利要求以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此體現(xiàn)和廣義地描述，一種制造氮化物半導(dǎo)體器件的方法包括:準(zhǔn)備包括金屬襯底的生長(zhǎng)襯底；在生長(zhǎng)襯底上形成包括氮化物基半導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上提供支撐結(jié)構(gòu)；以及從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分離生長(zhǎng)襯底。
[0016]在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種制造氮化物半導(dǎo)體器件的方法包括:在金屬襯底上準(zhǔn)備生長(zhǎng)襯底，該生長(zhǎng)襯底包括生長(zhǎng)基層，該生長(zhǎng)基層包括用于生長(zhǎng)氮化物基半導(dǎo)體的六方氮化硼(h-BN);在生長(zhǎng)襯底上形成包括氮化物基半導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上提供支撐結(jié)構(gòu)；以及從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分離生長(zhǎng)襯底。
[0017]在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種用于生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體器件的生長(zhǎng)襯底包括金屬襯底和在金屬襯底上設(shè)置的生長(zhǎng)基層，生長(zhǎng)基層包括六方氮化硼。
[0018]在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種氮化物半導(dǎo)體器件包括:支撐結(jié)構(gòu)；在支撐結(jié)構(gòu)上設(shè)置的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括氮化物半導(dǎo)體和第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上設(shè)置的輔助電極，輔助電極包括電連接到第二半導(dǎo)體層的石墨烯；連接到輔助電極的第一電極；以及電連接到第一半導(dǎo)體層的第二電極。
[0019]應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明的上述一般描述和下面的詳細(xì)描述是示例性的和解釋性的，并且意欲提供所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步的解釋。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]附圖被包括以進(jìn)一步理解本公開，并且被并入到說(shuō)明書中并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，附圖圖示了本公開的實(shí)施例，并且連同說(shuō)明書用于解釋本公開的原理。在附圖中:
[0021]圖1是圖示制造氮化物半導(dǎo)體器件的方法的示例的流程圖；
[0022]圖2和3是圖示生長(zhǎng)襯底的示例的截面圖；
[0023]圖4和5是圖示半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示例的截面圖；
[0024]圖6是圖示緩沖層的示例的截面圖；
[0025]圖7和8是圖不將緩沖層平面化的不例的截面圖；
[0026]圖9是圖示支撐結(jié)構(gòu)的示例的截面圖；
[0027]圖10和11是圖示分離襯底的處理的示例的示意圖；
[0028]圖12至14是圖示制造最終襯底的處理的示例的截面圖；以及
[0029]圖15至18是圖示制造發(fā)光器件的處理的詳細(xì)示例的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的具體實(shí)施例，其示例被圖示在附圖中。
[0031]然而，本發(fā)明允許各種修改和變化，并且在附圖中描述并且將詳細(xì)描述其具體實(shí)施例。本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于在此給出的實(shí)施例，并且包括符合由所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的修改、變化、等同物和替代物。
[0032]可以明白，當(dāng)諸如層、區(qū)域或襯底的元件被稱為在另一個(gè)元件“之上”時(shí)，它能夠直接地在該元件上，或者也可以存在一個(gè)或多個(gè)中間元件。
[0033]另外，可以明白，雖然諸如“第一”和“第二”的術(shù)語(yǔ)可以在此用于描述元件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)，但是該元件、組件、區(qū)域、層和/或區(qū)不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。
[0034]圖1是圖示制造氮化物半導(dǎo)體器件的方法的示例的流程圖。以下，將連同圖1參考附圖描述制造氮化物半導(dǎo)體器件的方法。
[0035]圖2圖不了包括金屬襯底110的生長(zhǎng)襯底100。生長(zhǎng)襯底100用于產(chǎn)生發(fā)光器件，該發(fā)光器件包括采用金屬襯底110的化合物半導(dǎo)體，該金屬襯底110包括諸如鉬(Pt)或銅(Cu)的過(guò)渡金屬。
[0036]金屬襯底110可以包括鎳(Ni)、銅(Cu)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、鈷(Co)、鐵(Fe)、金(Au)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鎂(Mg)、錳(Mn)、鑰(Mo)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鎢(W)、鈾(U)、釩(V)或鋯(Zr)中的至少一個(gè)。
[0037]生長(zhǎng)襯底100可以包括生長(zhǎng)基層120，用于在金屬襯底110上生長(zhǎng)半導(dǎo)體。生長(zhǎng)基層120可以提供用于在金屬襯底110上生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體的基礎(chǔ)。
[0038]生長(zhǎng)基層120可以包括六方氮化硼(h-BN)組件121，如圖3中所示。h_BN121是二維物質(zhì)，其中，一個(gè)硼原子和一個(gè)氮原子基于單位晶格形成六方結(jié)構(gòu)。
[0039]在h_BN121和氮化物半導(dǎo)體，具體地說(shuō)，氮化鎵(GaN)之間的晶格錯(cuò)配是大約8%，其低于在通常用于氮化鎵生長(zhǎng)的藍(lán)寶石襯底和氮化鎵(GaN)之間的晶格錯(cuò)配13.8%，因此使得能夠生長(zhǎng)高質(zhì)量氮化物半導(dǎo)體。
[0040]另外，生長(zhǎng)基層120可以包括石墨烯122。例如，如圖3中所示，石墨烯122可以被設(shè)置在h-BN121上。
[0041]如此一來(lái)，生長(zhǎng)基層120可以包括h_BN121或石墨烯122或兩者。
[0042]另外，生長(zhǎng)基層120可以包括單層的h_BN121和單層的石墨烯122a，或者包括多層的h-BN121和多層的石墨烯122。
[0043]氮化硼(h-BN)在諸如氣體的惰性氣氛或真空下在3000° C或更低的溫度下穩(wěn)定，但是不升華，并且因此在低于3000° C的溫度下沒有軟化的可能。另外，氮化硼(h-BN)由于與不銹鋼相比高的熱導(dǎo)率而有利地具有優(yōu)越的耐熱沖擊性，并且盡管在1500° C下重復(fù)地迅速加熱和迅速冷卻但是不破裂或斷裂。
[0044]另外，氮化硼對(duì)于大多數(shù)有機(jī)溶劑具有優(yōu)越的抗腐蝕性。氮化硼不與金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鋁(Al)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、錫(Sn)、鎳(Ni)、錳(Mn)、鍺(Ge)、鎵(Ga)、硅(Si)、玻璃等的熔融物質(zhì)反應(yīng)。
[0045]這樣，包括生長(zhǎng)基層120的生長(zhǎng)襯底100使得能夠生長(zhǎng)具有良好的物理和化學(xué)屬性以及高質(zhì)量的氮化物半導(dǎo)體，所述生長(zhǎng)基層120包括在金屬襯底110上的h-BN121和石墨烯122中的至少一個(gè)。
[0046]在準(zhǔn)備生長(zhǎng)襯底100的處理(SlO)中，在金屬襯底110上形成的h_BN121或石墨烯122可以作為擴(kuò)散阻擋物，在生長(zhǎng)襯底100上形成發(fā)光器件結(jié)構(gòu)期間，該擴(kuò)散阻擋物防止在金屬襯底110和生長(zhǎng)襯底100上形成的物質(zhì)之間的相互擴(kuò)散。
[0047]另外，在從生長(zhǎng)襯底100分離發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的隨后處理中，h-BN121或石墨烯122可以作為保護(hù)膜，其保護(hù)發(fā)光器件結(jié)構(gòu)。
[0048]此外，如果必要的話，在生長(zhǎng)襯底100中包括的石墨烯122可以被用作電極或輔助電極。
[0049]以下，將詳細(xì)描述準(zhǔn)備包括生長(zhǎng)基層120的生長(zhǎng)襯底100的處理(S10)。[0050]首先，等離子清潔或化學(xué)清潔金屬襯底110。可以使用氬(Ar)氣來(lái)執(zhí)行該等離子清潔，以及可以使用硝酸和去離子水來(lái)執(zhí)行該化學(xué)清潔。如果必要的話，可以省略該處理。
[0051]然后，將金屬襯底110放置在管式爐或冷壁腔室(未示出)中。
[0052]然后，在將Ar/H2或N2/H2以5至1200sCCm (每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方厘米)的速率在管式爐或冷壁腔室中流動(dòng)時(shí)，在大約400至大約1400° C的溫度下將金屬襯底110熱處理10至150分鐘。
[0053]然后，將管式爐或冷壁腔室的溫度調(diào)整為BN生長(zhǎng)溫度持續(xù)O至60分鐘，以便生長(zhǎng)氮化硼(BN)。此時(shí)，BN生長(zhǎng)溫度的范圍為從400至1400° C。
[0054]然后，在向管式爐或冷壁腔室供應(yīng)BN生長(zhǎng)前驅(qū)體(環(huán)硼氮烷、氨甲硼烷、乙硼烷/氨、三氟化硼/氨、三氯化硼/氨、六氯環(huán)硼氮烷或三氯環(huán)硼氮烷)并且以10至500SCCm的速率來(lái)流動(dòng)Ar/H2或N2/H2時(shí)，將h-BN121在400至1400° C的溫度下生長(zhǎng)10至60分鐘。
[0055]可以根據(jù)在運(yùn)載到BN生長(zhǎng)點(diǎn)之前的相來(lái)在熱帶中加熱BN生長(zhǎng)前驅(qū)體。更具體地，在熱帶中加熱固體BN生長(zhǎng)前驅(qū)體，然后在N2下將其運(yùn)載到BN生長(zhǎng)點(diǎn)，以及在N2下將液體BN生長(zhǎng)前驅(qū)體運(yùn)載到BN生長(zhǎng)點(diǎn)。在該情況下，N2的流率是I至lOOsccm。
[0056]在h-BN121的生長(zhǎng)后，將溫度調(diào)整為800至1200° C，以及在以10至500sccm的流率來(lái)供應(yīng)Ar/H2或N2/H2時(shí)，將h-BN121熱處理10至90分鐘?？梢栽诒匾獣r(shí)省略該處理。
[0057]在該處理后，在管式爐或冷壁腔室中以10至500SCCm的流率來(lái)流動(dòng)Ar/H2或N2/H2時(shí)，將h-BN121冷卻到室溫20至240分鐘。
[0058]然后，在h_BN121上形成石墨烯122?？梢允褂弥T如化學(xué)氣相沉積(CVD)的方法來(lái)執(zhí)行石墨稀122的形成。
[0059]化學(xué)氣相沉積是通過(guò)下述方式來(lái)生長(zhǎng)石墨烯122的方法:向腔室加上碳源，并且提供適當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)條件。
[0060]碳源的示例包括:氣相碳源，諸如，甲烷(CH4)和乙炔(C2H2);固相碳源，例如，粉末和聚合物；以及，液相碳源，諸如起泡酒精。
[0061]此外，也可以使用多種碳源，諸如，乙烷、乙烯、乙醇、乙炔、丙烷、丁二烯、戊烷、戊
烯、環(huán)戊二烯、正己烷、環(huán)己烷、苯和甲苯。
[0062]將如下描述其中將甲烷(CH4)用作碳源的示例。當(dāng)存在h_BN121并且在氫氣氣氛下在預(yù)定溫度處向h-BN121添加甲烷氣體時(shí)，氫氣與甲烷反應(yīng)以在h-BN121上形成石墨烯122?？梢栽诖蠹s300至大約1500° C的溫度下執(zhí)行石墨烯122的形成。
[0063]其間，可以通過(guò)下述方式來(lái)形成石墨烯122:在獨(dú)立的腔室中在催化劑金屬相上形成石墨烯，并且在h-BN121上轉(zhuǎn)移石墨烯，而不是直接在h-BN121上形成石墨烯122。
[0064]可以使用適合于用于大面積連續(xù)處理的可熱剝離膜來(lái)執(zhí)行通過(guò)轉(zhuǎn)移方法在h-BN121上形成石墨烯122，但是本發(fā)明不限于此。
[0065]然后，如圖4中所示，在包括在通過(guò)該處理制造的金屬襯底110上設(shè)置的生長(zhǎng)基層120的生長(zhǎng)襯底100上形成包括氮化物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200 (S20)。
[0066]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200可以包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層210、有源層220和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層230，如圖5中所示。第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層210可以是η型半導(dǎo)體層，以及第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層230可以是P型半導(dǎo)體層。
[0067]氮化物半導(dǎo)體緩沖層(未示出)可以進(jìn)一步被設(shè)置在生長(zhǎng)襯底100和第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層210之間。S卩，可以在生長(zhǎng)襯底100和第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層210之間進(jìn)一步設(shè)置用于在生長(zhǎng)襯底100上形成生長(zhǎng)核的成核層和在相對(duì)低溫下生長(zhǎng)的低溫緩沖層。
[0068]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200可以具有用于制造發(fā)光器件的η型半導(dǎo)體/有源層/p型半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)。
[0069]其間，如圖6中所示,可以在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200和生長(zhǎng)襯底100的生長(zhǎng)基層120之間設(shè)置分離緩沖層300。
[0070]可以使用使生長(zhǎng)基層120和半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200之間的物理屬性的差異最小化的物質(zhì)來(lái)形成緩沖層300。
[0071]如上所述，當(dāng)在生長(zhǎng)襯底100中包括金屬襯底110時(shí)，可以在形成h_BN121或石墨烯122的處理中增大生長(zhǎng)襯底100的表面的粗糙度，并且該表面粗糙度可以增大在其上設(shè)置的材料的表面粗糙度，如圖7中所示。即，可以在這樣的結(jié)構(gòu)中在緩沖層300上形成粗糙表面301。
[0072]然而，可以要求與晶片相當(dāng)?shù)谋砻婢鶆蚨?，以便在生長(zhǎng)襯底100上使用發(fā)光器件處理來(lái)形成諸如發(fā)光二極管(LED)的高質(zhì)量發(fā)光器件。
[0073]因此，可以添加平面化緩沖層300的上表面的處理。可以在半導(dǎo)體處理中通過(guò)諸如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的方法來(lái)執(zhí)行該平面化處理。
[0074]通過(guò)該處理，如圖8中所示，可以平面化緩沖層300的上表面。因此，在平面化的緩沖層300的上表面上形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200也可以具有平坦的上表面。
[0075]在一些情況下，也可以通過(guò)類似的處理來(lái)平面化金屬襯底110的表面。
[0076]然后，如圖9中所示，可以提供在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200上的最終襯底400或用于隨后轉(zhuǎn)移處理的支撐層410 (S30)，在所述最終襯底400上最終地形成發(fā)光器件。以下，將作為示例描述排除了緩沖層300的結(jié)構(gòu)。
[0077]支撐層410可以用作保護(hù)層，該保護(hù)層保持從生長(zhǎng)襯底100分離的發(fā)光器件結(jié)構(gòu)，以及保護(hù)發(fā)光器件結(jié)構(gòu)免受用于隨后襯底分離處理的電解質(zhì)的影響。
[0078]用于支撐層410的材料的厚度和形成方法不被限制，而是可以使用容易形成和去除的聚合物樹脂，諸如PMMA和PDMS。
[0079]最終襯底400可以包括聚合物襯底，在所有材料用作發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的襯底的情況下，該聚合物襯底具有機(jī)械柔性。最終襯底400可以具有傳導(dǎo)性，以便形成垂直的發(fā)光器件結(jié)構(gòu)。
[0080]這樣，當(dāng)形成垂直結(jié)構(gòu)時(shí)，可以在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200和最終襯底400之間進(jìn)一步設(shè)置電極。下面將描述該電極。
[0081]支撐層410或最終襯底400可以直接地形成在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200上，或者可以在必要時(shí)經(jīng)由導(dǎo)電或不導(dǎo)電的粘合層來(lái)形成。
[0082]在該情況下，可以根據(jù)最后實(shí)現(xiàn)的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)來(lái)選擇最終襯底400或支撐層410。
[0083]然后，從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200分離生長(zhǎng)襯底100 (S40)。
[0084]生長(zhǎng)襯底100的分離處理可以是將生長(zhǎng)基層120從金屬襯底110分離的處理?？梢酝ㄟ^(guò)電解處理來(lái)分離金屬襯底Iio和生長(zhǎng)基層120，如圖10中所示。
[0085]通過(guò)該電解處理，在金屬襯底110的表面上形成氫氣泡，并且通過(guò)氫氣泡從諸如生長(zhǎng)基層120的剩余結(jié)構(gòu)中分離金屬襯底110。因此，該分離處理可以被稱為氣泡轉(zhuǎn)移處理。
[0086]可以將NaOH或K2S2O8溶液用作用于氣泡轉(zhuǎn)移的電解液，但是本發(fā)明不限于此?？梢赃x擇不影響器件特性的物質(zhì)。
[0087]可以在包含電解液10的容器中執(zhí)行電解處理。陰極連接到電解液10，陽(yáng)極連接到金屬襯底110，以及當(dāng)在陰極和陽(yáng)極之間施加預(yù)定電壓時(shí)執(zhí)行電解處理。
[0088]如圖11中所示，當(dāng)電解反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，在金屬襯底110的表面上形成氫氣(H2)泡30，以及經(jīng)由氣泡30從剩余的結(jié)構(gòu)分離金屬襯底110。
[0089]其間，生長(zhǎng)襯底100的分離可以通過(guò)激光法(激光剝離；LL0)、緩沖層300的機(jī)械剝離或者化學(xué)或電化學(xué)蝕刻(化學(xué)剝離；CL0、電化學(xué)剝離；EL0)實(shí)現(xiàn)，以及使得能夠處理比傳統(tǒng)方法更大的面積。
[0090]如上所述，當(dāng)使用電解處理通過(guò)氫氣泡30來(lái)分離器件結(jié)構(gòu)和金屬襯底110時(shí)，該分離處理不損壞半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200，因此與諸如LLO、CLO和ELO的方法相比具有很大優(yōu)勢(shì)。
[0091]S卩，諸如LL0、CL0和ELO的方法引起對(duì)于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200的損壞，或引起未良好地分離生長(zhǎng)襯底和半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)并且從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分離最終襯底的現(xiàn)象，并且由此導(dǎo)致在制造產(chǎn)量上的大的劣化。使用電解處理的襯底分離處理使得能夠有效的分離，而不引起對(duì)于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200的損壞。
[0092]因此，在發(fā)光器件的制造期間，由于在產(chǎn)量上的大的增大和防止用于發(fā)光器件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的薄膜的質(zhì)量上的劣化而能夠獲得具有高質(zhì)量的發(fā)光器件。
[0093]另外,可以有益地重新使用金屬襯底110，因?yàn)樗幢粨p壞。
[0094]此外，除了硅(Si)晶片或金屬支撐層之外，也可以使用塑料襯底來(lái)作為最終襯底400，由此使得能夠?qū)崿F(xiàn)柔性電子器件。
[0095]其間，本發(fā)明提出的生長(zhǎng)襯底100由于與氮化物半導(dǎo)體的較少的晶格錯(cuò)配而使得能夠生長(zhǎng)高質(zhì)量半導(dǎo)體。使用生長(zhǎng)襯底100的處理使得能夠重復(fù)地使用金屬襯底110，并且因此生態(tài)環(huán)境友好，并且由于實(shí)現(xiàn)大面積連續(xù)處理而降低了制造處理成本。
[0096]另外，使用生長(zhǎng)襯底100的處理提供了使得能夠連續(xù)處理的制造處理，并且最后使用棍來(lái)實(shí)現(xiàn)卷對(duì)卷(roll to roll)處理。
[0097]在其中在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200上設(shè)置最終襯底400的情況下，在分離金屬襯底110之后獲得在圖12中所示的結(jié)構(gòu)。因此，可以進(jìn)一步執(zhí)行制造發(fā)光器件的隨后的處理。
[0098]其間，當(dāng)在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200上設(shè)置支撐層410時(shí)，可以進(jìn)一步執(zhí)行將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200向最終襯底400轉(zhuǎn)移的處理。
[0099]S卩，如圖13中所示，最終襯底400被設(shè)置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面上，在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面上分離金屬襯底110，并且然后從最終襯底400去除支撐器件結(jié)構(gòu)的支撐層410，如圖14中所示。
[0100]然后，如圖4中所示，將詳細(xì)描述在生長(zhǎng)襯底100上使用半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200來(lái)制造發(fā)光器件的處理的不例。
[0101]首先，如圖15中所示，執(zhí)行蝕刻處理，用于將半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200劃分為獨(dú)立的器件區(qū)240。可以使用干法蝕刻來(lái)執(zhí)行該蝕刻處理，以及可以通過(guò)在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200上形成延伸到生長(zhǎng)襯底100的溝槽250來(lái)執(zhí)行該蝕刻處理。[0102]然后，如圖16中所示，在獨(dú)立的器件區(qū)240上形成第一電極500。當(dāng)在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200上設(shè)置P型半導(dǎo)體層時(shí)，第一電極500是P型電極。
[0103]如果必要，則可以在溝槽250中形成鈍化層(未示出)，用于保護(hù)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200。
[0104]然后，如圖17中所示，最終襯底400結(jié)合到第一電極500。最終襯底400可以是傳導(dǎo)性半導(dǎo)體或金屬襯底，或者可以是用于制造柔性器件的塑料襯底。其間，最終襯底400可以包括諸如焊料的獨(dú)立的結(jié)合金屬層(未示出)。
[0105]然后，通過(guò)電解處理，從生長(zhǎng)基層120分離金屬襯底110。然后，可以去除在生長(zhǎng)基層120中包括的h-BN121。
[0106]另外，在去除h_BN121之后暴露的石墨烯122可以被用作電極，或者，在石墨烯122上進(jìn)一步形成第二電極600，以獲得如圖18中所示的結(jié)構(gòu)。
[0107]S卩，通過(guò)該處理制造的發(fā)光器件具有下述結(jié)構(gòu):其中，在最終襯底400上設(shè)置第一電極500，以及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200的獨(dú)立的器件區(qū)240、石墨烯122和第二電極600以此順序被設(shè)置在第一電極500上。
[0108]這樣，當(dāng)獨(dú)立地設(shè)置第二電極600時(shí)，石墨烯122可以作為輔助電極，并且這樣的輔助電極可以很大地改善半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)200的獨(dú)立的器件區(qū)240的傳導(dǎo)性。
[0109]如上所述，由于生長(zhǎng)襯底100被穩(wěn)定地從器件結(jié)構(gòu)分離，所以這樣的發(fā)光器件被實(shí)現(xiàn)為高質(zhì)量半導(dǎo)體，以及因?yàn)檫@樣的發(fā)光器件包括石墨烯122，所以改善了電傳導(dǎo)性。
[0110]另外，能夠使用如上所述的轉(zhuǎn)移處理來(lái)制造柔性發(fā)光器件，并且，能夠使用發(fā)光器件來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示器件。
[0111]對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員顯然，在不偏離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，能夠在本發(fā)明中作出各種修改和變化。因此，意欲本發(fā)明涵蓋本發(fā)明的修改和變化，只要它們?cè)谒降臋?quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制造氮化物半導(dǎo)體器件的方法，包括: 準(zhǔn)備包括金屬襯底的生長(zhǎng)襯底； 在所述生長(zhǎng)襯底上形成包括氮化物基半導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)； 在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上提供支撐結(jié)構(gòu)；以及 從所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分離所述生長(zhǎng)襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，準(zhǔn)備所述生長(zhǎng)襯底包括:在所述金屬襯底上形成用于生長(zhǎng)所述氮化物基半導(dǎo)體的生長(zhǎng)基層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述生長(zhǎng)基層包括六方氮化硼(h-BN)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，形成所述生長(zhǎng)基層包括:向所述金屬襯底供應(yīng)氮化硼前驅(qū)體，以在其上直接地形成所述生長(zhǎng)基層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述生長(zhǎng)基層包括石墨烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括在所述生長(zhǎng)襯底和所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間形成緩沖層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)電解處理來(lái)執(zhí)行分離所述生長(zhǎng)襯底。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括:將所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到最終襯底。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述金屬襯底包括N1、Cu、Pt、Pd、Rh、Co、Fe、Au、Al、Cr、Mg、Mn、Mo、Ta、T1、W、U、V 和 Zr 中的至少一個(gè)。
10.一種制造氮化物半導(dǎo)體器件的方法，包括: 在金屬襯底上準(zhǔn)備生長(zhǎng)襯底，所述生長(zhǎng)襯底包括生長(zhǎng)基層，所述生長(zhǎng)基層包括用于生長(zhǎng)氮化物基半導(dǎo)體的六方氮化硼(h-BN)； 在所述生長(zhǎng)襯底上形成包括氮化物基半導(dǎo)體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)； 在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上提供支撐結(jié)構(gòu)；以及 從所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分離所述生長(zhǎng)襯底。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述生長(zhǎng)基層進(jìn)一步包括石墨烯。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，通過(guò)電解處理來(lái)執(zhí)行分離所述生長(zhǎng)襯底。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，準(zhǔn)備所述生長(zhǎng)基層包括:向所述金屬襯底供應(yīng)氮化硼前驅(qū)體，以在其上形成六方氮化硼(h-BN)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括:將所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到最終襯底。
15.一種用于生長(zhǎng)氮化物半導(dǎo)體器件的生長(zhǎng)襯底包括: 金屬襯底；以及 生長(zhǎng)基層，所述生長(zhǎng)基層被設(shè)置在所述金屬襯底上，所述生長(zhǎng)基層包括六方氮化硼。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的生長(zhǎng)襯底，其中，所述金屬襯底包括N1、Cu、Pt、Pd、Rh、Co、Fe、Au、Al、Cr、Mg、Mn、Mo、Ta、T1、W、U、V 和 Zr 中的至少一個(gè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的生長(zhǎng)襯底，其中，所述生長(zhǎng)基層包括石墨烯。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的生長(zhǎng)襯底，其中，所述六方氮化硼或所述石墨烯用作擴(kuò)散阻擋物或保護(hù)層。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的生長(zhǎng)襯底，其中，所述氮化硼和所述石墨烯中的至少一個(gè)具有多層結(jié)構(gòu)。
20.一種氮化物半導(dǎo)體器件，包括:支撐結(jié)構(gòu)； 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括在所述支撐結(jié)構(gòu)上設(shè)置的氮化物半導(dǎo)體，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層； 輔助電極，所述輔助電極被設(shè)置在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上，所述輔助電極包括電連接到所述第二半導(dǎo)體層的石墨烯； 第一電極，所述第一電極連接到所述輔助電極；以及 第二電極，所述第二電極電連 接到所述第一半導(dǎo)體層。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK104009130SQ201410053096
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月22日
【發(fā)明者】盧宗鉉, 崔珉碩, 金泰亨 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社