CN102856254A - 半导体制程方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体制程方法，包含下列步骤：提供一成长基板；形成一凹凸结构于该成长基板上；形成一半导体组件层于该凹凸结构上；以及改变该成长基板与该半导体组件层的温度。

Description

半导体制程方法
技术领域
本发明系相关于一种半导体制程方法，尤指关于剥离半导体基板的半导体制程方法。
背景技术
在传统的发光二极管制程(Light-Emitting Diode；LED)中，为了在成长基板上生长出较高质量的氮化物半导体(例如：形成镓基(GaN-based)外延薄膜)，一般会选择晶体结构与氮化镓的晶体结构类似的蓝宝石(Al-2O3)基板作为成长基板，但蓝宝石基板在导电性质与导热性质上是比较差的，因此氮化镓发光二极管在高电流、高功率、长时间操作下，存在着散热不佳、影响晶粒发光效率与发光面积、可靠度不良等问题，因而对氮化镓发光二极管之制造与发光效率的提升造成阻碍与限制。
为了改善上述缺失，传统作法是去除蓝宝石基板，习知的技术是以晶圆接合技术将氮化物半导体组件从蓝宝石成长基板转移至接合基板，藉以使LED的组件特性提升，也就是将氮化镓组件外延层自蓝宝石基板剥离，转移至具有高导电率、高导热率的基板。在上述制程中，大部分以雷射剥离(Laser Lift Off)技术来去除蓝宝石成长基板，然而雷射剥离法会使LED的组件特性劣化，影响LED组件的良率，而且雷射剥离成本较高。因此，如果能在晶圆接合过程中将氮化物半导体组件从成长基板剥离，避免使用雷射剥离技术，则能大大降低制造成本。
职是之故，申请人鉴于习知技术中所产生之缺失，经过悉心试验与研究，并一本锲而不舍之精神，终构思出本案「半导体制程方法」，能够克服上述缺点，以下为本案之简要说明。
发明内容
本发明提出一种新的制程技术，在制程中减少成长基板与氮化物半导体基板间的接触面积，在晶圆接合步骤因为加热而产生温度变化的过程中，因为成长基板与氮化物半导体的膨胀系数不同，产生应力集中，藉此导致氮化物半导体基板与成长基板剥离而制造出氮化物半导体组件。无需使用雷射剥离技术来进行去除成长基板的制程，因而有效降低制程成本。
根据本发明的第一构想，提供一种半导体之制程方法，包含下列步骤：提供一成长基板；形成一凹凸结构于该成长基板上；形成一半导体组件层于该凹凸结构上；以及改变该成长基板与该半导体组件层的温度。
较佳地，其中改变该成长基板与该半导体组件层的温度更包括一步骤：加热该成长基板与该半导体组件层，并施加一压力使该半导体组件层接合至一接合基板。
较佳地，其中该接合基板的材质系选自由一铜材质、一铝材质、一硅材质、一钻石材质、一铜合金材质、一铝合金材质及其组合所组成的群组其中之一。
较佳地，其中该半导体组件层是一氮化物材质，而该成长基板系选自由一氧化铝材质、一蓝宝石(Sapphire)材质、一碳化硅(SiC)材质及一硅(Si)材质所组成的群组其中之一。
较佳地，其中在该成长基板形成该凹凸结构是透过一化学湿式蚀刻或一干式蚀刻来图形化该成长基板而形成该凹凸结构。
较佳地，其中该化学湿式蚀刻系使用一氢氧化钾(KOH)溶液进行蚀刻。
较佳地，其中在该成长基板上形成该半导体组件层之前更包括以下步骤：在该成长基板的一上表面形成一介电阻挡层；以及以曝光、显影与蚀刻的方式使该介电阻挡层裸露出该上表面一区域。
较佳地，其中在该半导体基板上形成该凹凸结构之前更包括以下步骤：以一湿式蚀刻方式蚀刻该区域以形成该凹凸结构。
较佳地，其中该湿式蚀刻方式系使用一氟化氢(HF)溶液。
较佳地，其中该介电阻挡层系一二氧化硅材质。
根据本发明的第二构想，提供一种半导体制程方法，包含下列步骤：提供一具有一上表面之成长基板；形成一具有一下表面之半导体组件层于该成长基板上；减少该上表面与该下表面间的一接触面积；以及加热该成长基板与该半导体组件层。
根据本发明的第三构想，提供一种半导体制程方法，包含下列步骤：提供一具有一第一表面之成长基板；提供一具有一第二表面之半导体组件层，其中该第二表面与该第一表面接触；以及加热该第一成长基板与该半导体组件层，以使该第一表面与该第二表面处于一分离状态。
根据本发明的第四构想，提供一种半导体制程方法，包含下列步骤：提供一具有一第一表面之成长基板；提供一具有一第二表面之半导体组件层，其中该第二表面与该第一表面接触；以及使该第一表面与该第二表面至少两者之一全部处于一受热状态而得以相互分离。
根据本发明的第五构想，提供一种半导体制程方法，包含下列步骤：提供一具有一第一表面之成长基板；提供一具有一第二表面之半导体组件层，其中该第二表面与该第一表面接触；以及使该第一表面形成一不平整表面，以减少该第一表面与该第二表面之一接触面积。
根据本发明的第六构想，提供一种半导体制程用之一成长基板，用以成长一半导体组件层，包含：一成长基板本体；以及一不平整表面，形成于该成长基板本体上，以减少该半导体组件层与该不平整表面之一接触面积。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的流程图。
图2为说明较佳实施例的结构图。
图3为说明较佳实施例的结构图。
图4为说明较佳实施例的结构图。
图5为说明形成凹凸结构的一较佳实施方式之流程图。
图6系说明图5之相应结构图。
图7a与图7b系说明图5之相应结构图。
图8a与图8b系说明图5之相应结构图。
图9系说明图5之相应结构图。
图10系说明图5之相应结构图。
主要组件符号说明
1：成长基板
1a：凹凸结构
2：半导体组件层
3：接合基板
4：介电阻挡层
4a：线状介电阻挡层
4b：点状介电阻挡层
具体实施方式
本案将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得熟习本技艺之人士可以据以完成之，然本案之实施并非可由下列实施案例而被限制其实施型态。其中相同的标号始终代表相同的组件。
请参考图1至图4，其中图1系本发明一较佳实施例的流程图，而图2至图4系说明此较佳实施例的结构图。该较佳实施例包含步骤S11～S14，以下分别作说明。
步骤S11：如图2所示，提供一成长基板1，成长基板1较佳为一氧化铝(Al2O3)材质、一蓝宝石(Sapphire)材质、一碳化硅(SiC)材质或一硅(Si)材质其中之一。
步骤S12：图形化该成长基板1，而在成长基板1上形成一凹凸结构1a，如图3所示。本领域具一般技艺人士可理解的是凹凸结构1a可透过一化学湿式蚀刻(如使用氢氧化钾(KOH)溶液等)或一干式蚀刻来图形化成长基板1而形成。
步骤S13：进行后续组件制作，在成长基板1上形成半导体组件层2。步骤S12中形成的凹凸结构1a减少了半导体组件层2与成长基板1间的接触面积。
步骤S14：如图4所示，进行晶圆接合，在晶圆接合过程中改变成长基板1与半导体组件层2的温度，成长基板1与半导体组件层2将被加热，且受到一压力使半导体组件层2接合至接合基板3，其中接合基板3的材质较佳为一铜材质、一铝材质、一硅材质、一钻石材质、一铜合金材质或一铝合金材质其中之一。
在晶圆接合过程中，成长基板1与半导体组件层2的温度改变，而由于成长基板1与半导体组件层2的热膨胀系数不同，产生应力集中于成长基板1与半导体组件层2之交接处，并由于成长基板1与半导体组件层2之接触面积减少，致使成长基板1自半导体组件层2剥离。
而可以为本领域技术人士理解的是，凹凸结构1a用于减少半导体组件层2与成长基板1间的接触面积，因此凹凸结构1a可在形成半导体组件层2之后与晶圆接合之前的任一步骤形成。而凹凸结构1a也不限于图3与图4所示规则排列的凹凸结构，只要是可以减少半导体组件层2与成长基板1间的接触面积的凹凸结构皆可达到本发明的效果，例如：线状凹凸结构或点状凹凸结构。
然而，形成上述凹凸结构的方法不限于上述实施例所提供的流程。请继续参考图5至图10，其中图5系本发明形成上述凹凸结构之另一较佳实施方式的流程图，而图6至图10系相对应之结构图，兹说明图6步骤如下。
步骤S21：提供一成长基板1，如前一较佳实施例所述，该成长基板1较佳为一氧化铝(Al2O3)材质、一蓝宝石(Sapphire)材质、一碳化硅(SiC)材质或一硅(Si)材质其中之一。
步骤S22：如图6所示，在成长基板1的上表面形成介电阻挡层4，并以曝光、显影与蚀刻的方式使该介电阻挡层4形成线状介电阻挡层4a而裸露出成长基板1的上表面的一区域。接着以湿式蚀刻方式蚀刻该区域以形成凹凸结构1a，如图7b所示，而图7a为其对应之俯视图。
除此之外，亦可用曝光、显影与蚀刻的方式使该介电阻挡层4形成点状介电阻挡层4b，而裸露出该上表面的一区域。接着以蚀刻方式蚀刻该区域以形成凹凸结构1a(如图8b所示，而图8a为其对应之俯视图。)。凹凸结构1a完成后之侧视图如图9所示，其中介电阻挡层4a/4b较佳为采用二氧化硅材质，而该湿式蚀刻方式较佳系使用一氟化氢(HF)溶液。
步骤S23：接着再以湿式蚀刻的方式去除介电阻挡层4a/4b，形成如图10所示之凹凸结构1a。
本发明所形成之凹凸结构，可以是任意排列方式的凹凸结构不限于上述实施例所示规则排列的凹凸结构，只要是在半导体组件层2与成长基板1间形成凹凸结构或在成长基板1上形成不平整表面，使半导体组件层2与成长基板1间的接触面积减少，皆可达到本发明的效果。
总结而言，本案实为一难得一见，值得珍惜的难得发明，惟以上所述者，仅为本发明之最佳实施例而已，当不能以之限定本发明所实施之范围。即大凡依本发明申请专利范围所作之均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖之范围内，谨请贵审查委员明鉴，并祈惠准，是所至祷。

Claims (15)

1.一种半导体之制程方法，包含下列步骤：
提供一成长基板；
形成一凹凸结构于该成长基板上；
形成一半导体组件层于该凹凸结构上；以及
改变该成长基板与该半导体组件层的温度。
2.如权利要求1所述的制程方法，其特征在于，改变该成长基板与该半导体组件层的温度更包括一步骤：加热该成长基板与该半导体组件层，并施加一压力使该半导体组件层接合至一接合基板。
3.如权利要求2所述的制程方法，其特征在于，该接合基板的材质系选自由一铜材质、一铝材质、一硅材质、一钻石材质、一铜合金材质、一铝合金材质及其组合所组成的群组其中之一。
4.如权利要求1所述的制程方法，其特征在于，该半导体组件层是一氮化物材质，而该成长基板系选自由一氧化铝材质、一蓝宝石(Sapphire)材质、一碳化硅(SiC)材质及一硅(Si)材质所组成的群组其中之一。
5.如权利要求1所述的制程方法，其特征在于，在该成长基板形成该凹凸结构是透过一化学湿式蚀刻或一干式蚀刻来图形化该成长基板而形成该凹凸结构。
6.如权利要求5所述的制程方法，其特征在于，该化学湿式蚀刻系使用一氢氧化钾(KOH)溶液进行蚀刻。
7.如权利要求1所述的制程方法，其特征在于，在该成长基板上形成该半导体组件层之前更包括以下步骤：
在该成长基板的一上表面形成一介电阻挡层；以及
以曝光、显影与蚀刻的方式使该介电阻挡层裸露出该上表面的一区域。
8.如权利要求7所述的制程方法，其特征在于，在该半导体基板上形成该凹凸结构之前更包括以下步骤：
以一湿式蚀刻方式蚀刻该区域以形成该凹凸结构。
9.如权利要求8所述的制程方法，其特征在于，该湿式蚀刻方式系使用一氟化氢(HF)溶液。
10.如权利要求7所述的制程方法，其特征在于，该介电阻挡层系一二氧化硅材质。
11.一种半导体制程方法，包含下列步骤：
提供一具有一上表面之成长基板；
形成一具有一下表面之半导体组件层于该成长基板上；
减少该上表面与该下表面间的一接触面积；以及
加热该成长基板与该半导体组件层。
12.一种半导体制程方法，包含下列步骤：
提供一具有一第一表面之成长基板；
提供一具有一第二表面之半导体组件层，其中该第二表面与该第一表面接触；以及
加热该第一成长基板与该半导体组件层，以使该第一表面与该第二表面处于一分离状态。
13.一种半导体制程方法，包含下列步骤：
提供一具有一第一表面之成长基板；
提供一具有一第二表面之半导体组件层，其中该第二表面与该第一表面接触；以及
使该第一表面与该第二表面至少两者之一全部处于一受热状态而得以相互分离。
14.一种半导体制程方法，包含下列步骤：
提供一具有一第一表面之成长基板；
提供一具有一第二表面之半导体组件层，其中该第二表面与该第一表面接触；以及
使该第一表面形成一不平整表面，以减少该第一表面与该第二表面之一接触面积。
15.一种半导体制程用之一成长基板，用以成长一半导体组件层，包含：
一成长基板本体；以及
一不平整表面，形成于该成长基板本体上，以减少该半导体组件层与该不平整表面之一接触面积。
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