CN105359282B - 选择性转移半导体元件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种选择性分离半导体元件的方法，包含下列步骤：a.提供一基板(101)具有第一表面(1011)及第二表面；b.提供多个半导体外延叠层位于第一表面(1011)上，其中任一多个半导体外延叠层包含第一半导体外延叠层(31)与第二半导体外延叠层(32)，且第二半导体外延叠层(32)与第一半导体外延叠层(31)隔开，其中第一半导体外延叠层(31)与基板(101)之间的粘着力不同于第二半导体外延叠层(32)与基板(101)之间的粘着力；c.自基板(101)选择性地分离第一半导体外延叠层(31)或第二半导体外延叠层(32)。

Description

选择性转移半导体元件的方法
技术领域
本发明涉及一种光电半导体元件的制造方法。
背景技术
随着科技日新月异，光电半导体元件在资讯的传输以及能量的转换上有极大的贡献。以系统的运用为例，例如光纤通讯、光学储存及军事系统等，光电半导体元件皆能有所发挥。以能量的转换方式进行区分，光电半导体元件一般可分为三类：将电能转换为光的放射，如发光二极管及激光二极管；将光的信号转换为电的信号，如光检测器；将光的辐射能转换为电能，如太阳能电池。
在光电半导体元件之中，成长基板扮演着非常重要的角色。形成光电半导体元件所必要的半导体外延结构皆成长于基板之上，并透过基板得到支持。因此，选择一个适合的成长基板，往往成为决定光电半导体元件中元件成长品质的重要因素。
然而，有时一个好的元件成长基板并不一定是一个好的元件承载基板。以发光二极管为例，在已知的红光元件工艺中，为了提升元件的成长品质，会选择晶格常数与半导体外延结构较为接近但不透明的砷化镓(GaAs)基板作为成长基板。然而，对于以发光为操作目的的发光二极管元件而言，在操作过程之中，不透明的成长基板会造成元件的发光效率下降。
为了满足光电半导体元件对于成长基板与承载基板不同需求条件的要求，基板的转移技术于是因应而生。亦即，半导体外延结构先于成长基板上进行成长，再将成长完成的半导体外延结构转移至承载基板，以方便后续的元件操作进行。在半导体外延结构与承载基板结合之后，原有成长基板的移除则成为转移技术的关键之一。
成长基板的移除方式主要包括将原有的成长基板以蚀刻液蚀刻溶解，以物理方式切割磨除，或事先在成长基板与半导体外延结构之间生成牺牲层，再通过蚀刻去除牺牲层的方式将成长基板与半导体分离等。然而，不论是以蚀刻液溶解基板或是以物理性切割方式磨除基板，对原有的成长基板而言，都是一种破坏。成长基板无法再度利用，在强调环保及节能的现代，无疑是一种材料的浪费。然而，若是使用牺牲层结构进行分离，对于光电半导体元件而言，如何进行有效地选择性转移，则是目前研究的方向之一。
发明内容
一种选择性分离半导体元件的方法，包含下列步骤：a.提供一基板具有一第一表面及一第二表面；b.提供多个半导体外延叠层位于该第一表面上，其中该多个半导体外延叠层包含一第一半导体外延叠层与一第二半导体外延叠层，且该第二半导体外延叠层与该第一半导体外延叠层隔开，其中该第一半导体外延叠层与该基板之间的粘着力不同于该第二半导体外延叠层与该基板之间的粘着力；c.自该基板选择性地分离该第一半导体外延叠层或该第二半导体外延叠层。
附图说明
图1A至图1I分别为根据本发明第一实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图；
图2A至图2H分别为根据本发明第二实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图；
图3A至图3H分别为根据本发明第三实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图；
图4A至图4C为根据本发明第四实施例的结构示意图；
图5A至图5G为根据本发明第五实施例的结构示意图；
图6A至图6H为根据本发明第六实施例的结构示意图；
图7A至图7F为根据本发明第七实施例的结构示意图；
图8A至图8F分别为根据本发明第八实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图；
图9A至图9I分别为根据本发明第九实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图；
图10A至图10C分别为根据本发明第十实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图；
图11A至图11B分别为根据本发明一实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图。
具体实施方式
第一实施例
图1A至图1I分别为根据本发明第一实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图。请参阅图1A以及图1B，其中图1A为图1B中虚线AA’的剖面图。根据本发明所披露的光电半导体元件工艺，提供一粘结基板101具有一表面1011，形成一粘着结构2在表面1011上，粘着结构2具有一厚度t，在本实施例中，厚度t的范围介于1μm到10μm之间，优选的是介于2μm到6μm之间。粘着结构2包含一粘结层202及一牺牲层201，粘结层202与牺牲层201并列在表面1011上与表面1011相接，如图1B所示的粘着结构2的俯视图，粘结层202与牺牲层201各具有特定的形状。
粘结基板101的材料包含电绝缘基板或导电基板，电绝缘基板的材料包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、压克力(Acryl)、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、氧化二铝锂(LiAlO2)或陶瓷基板等；导电基板的材料包含硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)或金属材料的一种或其组合。在本实施例中，粘结层202的材料与牺牲层201不同，粘结层202的材料包含苯并环丁烯(BCB)；牺牲层201的材料包含有机材料，例如紫外光(UV)解离胶，包含丙烯酸(Acrylicacid)、不饱和聚酯环氧树脂(Unsaturated polyester)、环氧树脂(Epoxy)、氧杂环丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)等；热塑性塑胶，包含尼龙(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)等；或者无机材料，例如金属包含钛(Ti)、金(Au)、铍(Be)、钨(W)、铝(Al)、锗(Ge)或其组合，氧化物包含SiOx，或者氮化物包含SiNx等。
接续如图1C所示，提供一成长基板102，在成长基板102上具有以外延方式成长的一半导体外延叠层3，接着通过粘着结构2将成长基板102及半导体外延叠层3，以加热、加压的方式粘结至表面1011上与粘结基板101黏合，其中粘结层202与牺牲层201皆与半导体外延叠层3相接。由于粘结层202的材料选择不同于牺牲层201的材料，用以造成半导体外延叠层3与粘结层202之间的粘着力不同于半导体外延叠层3与牺牲层201之间的粘着力，在本实施例中，半导体外延叠层3与粘结层202之间的粘着力大于半导体外延叠层3与牺牲层201之间的粘着力。
其中，半导体外延叠层3包括至少一第一半导体层301具有第一导电型态，一转换单元302以及一第二半导体层303具有第二导电型态，依序形成于成长基板102之上。第一半导体层301和第二半导体层303可为两个单层结构或两个多层结构(多层结构系指两层或两层以上)。第一半导体层301和第二半导体层303具有不同的导电型态、电性、极性或依掺杂的元素以提供电子或空穴。当第一半导体层301为p型半导体，第二半导体层303可为相异电性的n型半导体，反的，当第一半导体层301为n型半导体，第二半导体层303可为相异电性的p型半导体。转换单元302形成在第一半导体层301和第二半导体层303之间，转换单元302系将光能和电能相互转换或导致转换。半导体外延叠层3可进一步加工应用于一半导体元件、设备、产品、电路，以进行或导致光能和电能相互转换。具体而言，半导体外延叠层3可进一步加工成为一发光二极管(LED)、一激光二极管(LD)、一太阳能电池或一液晶显示器其中之一。以发光二极管为例，可以通过改变半导体外延叠层3里的其中一层或多层的物理及化学组成，调整发出的光波长。常用的材料为磷化铝镓铟(aluminum gallium indiumphosphide，AlGaInP)系列、氮化铝镓铟(aluminum gallium indium nitride，AlGaInN)系列、氧化锌系列(zinc oxide，ZnO)。转换单元302可为单异质结构(singleheterostructure，SH)，双异质结构(double heterostructure，DH)，双侧双异质结(double-side double heterostructure，DDH)，多层量子井(multi-quantum well，MWQ)。具体来说，转换单元302可为中性、p型或n型电性的半导体。施以电流通过半导体外延叠层3时，转换单元302会发光。当转换单元302以磷化铝铟镓(AlGaInP)为基础的材料时，会发出红、橙、黄光的琥珀色系的光；当以氮化铝镓铟(AlGaInN)为基础的材料时，会发出蓝或绿光。
接续如图1D所示，将成长基板102与半导体外延叠层3分离并露出半导体外延叠层3的一表面3011。分离成长基板102的方法包括利用光照法，使用激光光穿透成长基板102照射成长基板102与半导体外延叠层3之间的界面，来达到分离半导体外延叠层3与成长基板102的目的。另外，也可以利用湿式蚀刻法直接移除成长基板102，或移除成长基板102与半导体外延叠层3之间的介面层(未显示)，进而分离成长基板102与半导体外延叠层3。除此之外，还可以于高温下利用蒸气蚀刻直接移除成长基板102与半导体外延叠层3之间的介面层(未显示)，达到成长基板102与半导体外延叠层3分离的目的。
如图1E所示，在半导体外延叠层3的表面3011上形成一图形化的粘着介质4对应牺牲层201，其中形成图形化的粘着介质4的方式包含先形成一整层的粘着介质4在表面3011上，接着利用黄光光刻工艺或者图形化蚀刻的方式，形成图形化的粘着介质4，黄光光刻工艺及图形化蚀刻系为一般已知的半导体工艺。粘着介质4的材料包含有机材料，例如丙烯酸(Acrylic acid)、不饱和聚酯环氧树脂(Unsaturated polyester)、环氧树脂(Epoxy)、氧杂环丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)、尼龙(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、苯并环丁烯(BCB)等；或者无机材料，例如金属包含钛(Ti)、金(Au)、铍(Be)、钨(W)、铝(Al)、锗(Ge)、铜(Cu)或其组合，氧化物包含铟锡氧化物(ITO)、镉锡氧化物(CTO)、锑氧化锡、氧化铟锌、氧化锌铝、及锌锡氧化物、氧化锌(ZnO)、氧化硅(SiOx)，或者氮化物包含氮化硅(SiNx)等。
接续如图1F所示，图形化半导体外延叠层3及粘着结构2并露出表面1011以形成互相隔开的多个半导体外延叠层，其中多个半导体外延叠层包含至少一个第一半导体外延叠层31及至少一个第二半导体外延叠层32，在每一个第一半导体外延叠层31上具有粘着介质4，而每一个第二半导体外延叠层32的表面3011上则无粘着介质4。图形化半导体外延叠层3及粘着结构2的方法包含干蚀刻或湿蚀刻，在本实施例中，使用干蚀刻工艺使第一半导体外延叠层31及第二半导体外延叠层32之间之间隔宽度w尽量缩小，以避免蚀刻过多的半导体外延叠层3造成浪费，本实施例之间隔宽度w介于1μm及10μm，优选的为5μm。
接续如图1G所示，提供一撷取元件103通过加温、加压或者利用撷取元件103本身具有的黏性，与粘着介质4粘结。撷取元件103包含导电材料，例如导电基板或印刷电路板，其中导电基板的材料包含硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)或金属材料的一种或其组合；印刷电路板包含单面印刷电路板、双面印刷电路板、多层印刷电路板或软性电路板；或非导电材料，例如包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、压克力(Acryl)、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、氧化二铝锂(LiAlO2)、陶瓷基板或发泡聚苯乙烯(EPS)胶带等，其中当以发泡聚苯乙烯(EPS)胶带形成撷取元件103时，可提供一硬质基板与发泡聚苯乙烯(EPS)胶带粘合，用以支撑发泡聚苯乙烯(EPS)胶带，以避免发泡聚苯乙烯(EPS)胶带沾粘第二半导体外延叠层32的表面3011。在另一实施例中，如图11A所示，撷取元件103可进一步包含一软性基板1032及一支撑结构1031，其中软性基板1032的材料包含聚酯树脂(polyester resin；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)或聚酰亚胺(polyimide；PI)，支撑结构的材料包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)或压克力(Acryl)等硬质的基板，用以支撑软性基板1032。
在另一实施例中，可以先将图形化的粘着介质4形成在撷取元件103上，使用对位粘合的技术，将粘着介质4与第一半导体外延叠层31对齐后，通过加温及加压的方式，使粘着介质4与第一半导体外延叠层31粘结。
接续如图1H所示，若牺牲层201与第一半导体外延叠层31的粘着力小于粘着介质4与第一半导体外延叠层31的粘着力的时候，可直接分别施以反方向的力量于撷取元件103及粘结基板101，使第一半导体外延叠层31与牺牲层201分离而不会伤害到第一半导体外延叠层31的结构，例如当牺牲层201的材料为紫外光(UV)解离材料包含丙烯酸(Acrylicacid)、不饱和聚酯环氧树脂(Unsaturated polyester)、环氧树脂(Epoxy)、氧杂环丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)等，使用紫外光(UV)照射牺牲层201可使牺牲层201的粘着力降低或消失，再分别施以反方向的力量于撷取元件103及粘结基板101，使得第一半导体外延叠层31与牺牲层201分离；或者，当牺牲层201的材料为热塑性塑胶包含尼龙(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)等，加热牺牲层201可使牺牲层201之间的粘着力降低或消失，再分别施以反方向的力量于撷取元件103及粘结基板101，使得第一半导体外延叠层31与牺牲层201分离；或者当粘着介质4系为苯并环丁烯(BCB)等具有高粘着力的材料构成，牺牲层201的材料系为粘着力较低的材料所构成时，可不需将牺牲层201施以光照射或者加热等方式进行改质，直接分别施以反方向的力量于撷取元件103及粘结基板101，使得第一半导体外延叠层31与牺牲层201分离，其中粘着力较低的材料包含金属材料，例如钛(Ti)、铝(Al)、钛钨合金(TiW)等、氧化物，例如氧化硅(SiOx)、或者氮化物，例如氮化硅(SiNx)。
此外，如图1I所示，当牺牲层201的材料为金属材料，例如钛(Ti)、铝(Al)、钛钨(TiW)、银(Ag)等，或者含硅的材料，例如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或者多晶硅(poly-Si)等材料，可使用湿蚀刻或者蒸气蚀刻的方式，移除牺牲层201，再分别施以反方向的力量于撷取元件103及粘结基板101，使得第一半导体外延叠层31与牺牲层201分离，本实施例中，湿蚀刻使用的蚀刻液包含氢氟酸，蒸气蚀刻使用的化学材料包含氟化氢(HF)蒸气。
在另一实施例中，如前述撷取元件103包含一软性基板1032及一支撑结构1031，当第一半导体外延叠层31与牺牲层201分离后，接续如图11B所示，可将软性基板1032与支撑结构1031分离，进一步制作成软性显示器。
第二实施例
图2A至图2H分别为根据本发明第二实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图。如图2A所示，本实施例与前述第一实施例的差异在于粘着结构2的结构不同。本实施例中，牺牲层201位于粘结基板101的表面1011与粘结层202之间。后续的工艺如图2B至图2H所示，皆与前述第一实施相同，其中，经由本实施例所披露的工艺所形成的每一个第一半导体外延叠层31的表面311上，都有粘结层202。
第三实施例
图3A至图3H分别为根据本发明第三实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图。如图3A所示，本实施例中，先将牺牲层201与粘结层202分别形成在半导体外延叠层3的表面311及粘结基板101的表面1011上，接续如图3B所示，通过粘结层202及牺牲层201，以加热、加压的方式将半导体外延叠层3与粘结基板101粘合，由于粘结层202的材料包含苯并环丁烯(BCB)，在上述粘合过程中牺牲层201会将牺牲层201与粘结基板101之间的粘结层202材料推开，使得牺牲层201与粘结基板101之间的粘结层202厚度小于半导体外延叠层3与粘结基板101之间的粘结层202厚度，以形成图中粘着结构2。本实施例与前述第一实施例的差异在于粘着结构2的结构不同，牺牲层201位于粘结层202之上，不与粘结基板101的表面1011相接。后续的工艺如图3B至图3H所示，皆与前述第一实施相同。
第四实施例
图4A至图4C为根据本发明第四实施例的结构示意图。如图4A所示，本实施例与前述第三实施例的差异在于每一个第一半导体外延叠层31的表面311，都与图形化的牺牲层201及粘结层202相接。或者，如图4B所示，本实施例与前述第一实施例的差异在于每一个第一半导体外延叠层31的表面311，都与图形化的牺牲层201及粘结层202相接。或者，如图4C所示，本实施例与前述第-二实施例的差异在于每一个第一半导体外延叠层31所对应的图形化的牺牲层201被粘结层202所覆盖，并且与粘结基板101粘结。
第五实施例
图5A至图5G为根据本发明第五实施例的结构示意图。如图5A所示，根据本发明所披露的光电半导体元件工艺，提供一粘结基板101具有一表面1011，形成一粘着结构2在表面1011上，粘着结构2具有一厚度t，厚度t的范围介于1μm到10μm之间，优选的是介于2μm到6μm之间。粘结基板101的材料包含电绝缘基板或导电基板，电绝缘基板的材料包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、压克力(Acryl)、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、氧化二铝锂(LiAlO2)或陶瓷基板等；导电基板的材料包含硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)或金属材料的一种或其组合。粘着结构2的材料包含有机材料，例如丙烯酸(Acrylic acid)、不饱和聚酯环氧树脂(Unsaturated polyester)、环氧树脂(Epoxy)、氧杂环丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinylether)、尼龙(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、苯并环丁烯(BCB)等；或者无机材料，例如金属包含钛(Ti)、金(Au)、铍(Be)、钨(W)、铝(Al)、锗(Ge)、铜(Cu)或其组合，氧化物包含铟锡氧化物(ITO)、镉锡氧化物(CTO)、锑氧化锡、氧化铟锌、氧化锌铝、及锌锡氧化物、氧化锌(ZnO)、氧化硅(SiOx)，或者氮化物包含氮化硅(SiNx)等。提供一成长基板102，在成长基板102上具有以外延方式成长的一半导体外延叠层3，接着通过粘着结构2将成长基板102及半导体外延叠层3粘结至表面1011上与粘结基板101黏合。其中，半导体外延叠层3包括至少一第一半导体层301具有第一导电型态，一转换单元302以及一第二半导体层303具有第二导电型态，依序形成于成长基板102之上。第一半导体层301和第二半导体层303可为两个单层结构或两个多层结构(多层结构是指两层或两层以上)。第一半导体层301和第二半导体层303具有不同的导电型态、电性、极性或依掺杂的元素以提供电子或空穴。当第一半导体层301为p型半导体，第二半导体层303可为相异电性的n型半导体，反的，当第一半导体层301为n型半导体，第二半导体层303可为相异电性的p型半导体。转换单元302形成在第一半导体层301和第二半导体层303之间，转换单元302系将光能和电能相互转换或导致转换。半导体外延叠层3可进一步加工应用于一半导体元件、设备、产品、电路，以进行或导致光能和电能相互转换。具体而言，半导体外延叠层3可进一步加工成为一发光二极管(LED)、一激光二极管(LD)、一太阳能电池或一液晶显示器其中之一。以发光二极管为例，可以通过改变半导体外延叠层3里的其中一层或多层的物理及化学组成，调整发出的光波长。常用的材料为磷化铝镓铟(aluminum gallium indium phosphide，AlGaInP)系列、氮化铝镓铟(aluminumgallium indium nitride，AlGaInN)系列、氧化锌系列(zinc oxide，ZnO)。转换单元302可为单异质结构(single heterostructure，SH)，双异质结构(double heterostructure，DH)，双侧双异质结(double-side double heterostructure，DDH)，多层量子井(multi-quantum well，MWQ)。具体来说，转换单元302可为中性、p型或n型电性的半导体。施以电流通过半导体外延叠层3时，转换单元302会发光。当转换单元302以磷化铝铟镓(AlGaInP)为基础的材料时，会发出红、橙、黄光的琥珀色系的光；当以氮化铝镓铟(AlGaInN)为基础的材料时，会发出蓝或绿光。
在另一实施例中，粘着结构2可先形成在半导体外延叠层3的表面3012上，接着通过粘着结构2将成长基板102及半导体外延叠层3粘结至粘结基板101的表面1011上与粘结基板101黏合。
接续如图5B所示，将成长基板102与半导体外延叠层3分离并露出半导体外延叠层3的一表面3011。分离成长基板102的方法包括利用光照法，使用激光光穿透成长基板102照射成长基板102与半导体外延叠层3之间的界面，来达到分离半导体外延叠层3与成长基板102的目的。另外，也可以利用湿式蚀刻法直接移除成长基板102，或移除成长基板102与半导体外延叠层3之间的介面层(未显示)，进而分离成长基板102与半导体外延叠层3。除此之外，还可以于高温下利用蒸气蚀刻直接移除成长基板102与半导体外延叠层3之间的介面层(未显示)，达到成长基板102与半导体外延叠层3分离的目的。
接续如图5C所示，在半导体外延叠层3的表面3011上形成一图形化的粘着介质4，其中形成图形化的粘着介质4的方式包含先形成一整层的粘着介质4在表面3011上，接着利用黄光光刻工艺或者图形化蚀刻的方式，形成图形化的粘着介质4，黄光光刻工艺及图形化蚀刻系为一般已知的半导体工艺。粘着介质4的材料包含有机材料，例如丙烯酸(Acrylicacid)、不饱和聚酯环氧树脂(Unsaturated polyester)、环氧树脂(Epoxy)、氧杂环丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)、尼龙(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、苯并环丁烯(BCB)等；或者无机材料，例如金属包含钛(Ti)、金(Au)、铍(Be)、钨(W)、铝(Al)、锗(Ge)、铜(Cu)或其组合，氧化物包含铟锡氧化物(ITO)、镉锡氧化物(CTO)、锑氧化锡、氧化铟锌、氧化锌铝、及锌锡氧化物、氧化锌(ZnO)、氧化硅(SiOx)，或者氮化物包含氮化硅(SiNx)等。
接续如图5D所示，图形化半导体外延叠层3及粘着结构2以露出表面1011，形成互相隔开的多个半导体外延叠层，其中多个半导体外延叠层包含至少一个第一半导体外延叠层31及至少一个第二半导体外延叠层32，本实施例中，如图5E所示图5D的俯视图，第一半导体外延叠层31的面积较第二半导体外延叠层32的面积小，且在每一个第一半导体外延叠层31上具有粘着介质4，而每一个第二半导体外延叠层31的表面3011上则无粘着介质4。图形化半导体外延叠层3及粘着结构2的方法可包含干蚀刻或湿蚀刻，在本实施例中使用属于干蚀刻的ICP蚀刻方式图形化半导体外延叠层3及粘着结构2，使第一半导体外延叠层31及第二半导体外延叠层32之间之间隔宽度w尽量缩小，以避免蚀刻过多的半导体外延叠层3造成浪费，本实施例之间隔宽度w介于1μm及10μm，优选的为5μm。
接续如图5F所示，提供一撷取元件103通过加温、加压或者利用撷取元件103本身具有的粘性，与粘着介质4粘结。撷取元件103包含导电材料，例如导电基板或印刷电路板，其中导电基板的材料包含硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)或金属材料的一种或其组合；印刷电路板包含单面印刷电路板、双面印刷电路板、多层印刷电路板或软性电路板；或非导电材料，例如包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、压克力(Acryl)、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、氧化二铝锂(LiAlO2)、陶瓷基板或发泡聚苯乙烯(EPS)胶带等，其中当以发泡聚苯乙烯(EPS)胶带形成撷取元件103时，可提供一硬质基板与发泡聚苯乙烯(EPS)胶带粘合，用以支撑发泡聚苯乙烯(EPS)胶带，以避免发泡聚苯乙烯(EPS)胶带沾粘第二半导体外延叠层32的表面3011。
在另一实施例中，如图11A所示，撷取元件103可进一步包含一软性基板1032及一支撑结构1031，其中软性基板1032的材料包含聚酯树脂(polyester resin；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)或聚酰亚胺(polyimide；PI)，支撑结构1031的材料包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)或压克力(Acryl)等硬质的基板，用以支撑软性基板1032。
在另一实施例中，可以先将图形化的粘着介质4形成在撷取元件103上，使用对位粘合的技术，将粘着介质4与第一半导体外延叠层31对齐后，通过加温及加压的方式，使粘着介质4与第一半导体外延叠层31粘结，以形成如图5F所示的结构。
接续如图5G所示，使用湿蚀刻工艺或蒸气蚀刻工艺蚀刻粘着结构2，并控制湿蚀刻工艺或蒸气蚀刻工艺的时间，使第一半导体外延叠层31与粘结基板101完全分离，而第二半导体外延叠层32与粘结基板101之间留下部分的粘着结构2以支撑第二半导体外延叠层32。
在另一实施例中，如前述撷取元件103包含一软性基板1032及一支撑结构1031，当第一半导体外延叠层31与牺牲层201分离后，接续如图11B所示，可将软性基板1032与支撑结构1031分离，进一步制作成软性显示器。
第六实施例
图6A至图6H为根据本发明第六实施例的结构示意图。如图6A所示，根据本发明所披露的光电半导体元件工艺，提供一粘结基板101具有一表面1011及一表面1012对应表面1011，粘结基板101具有至少一孔洞110从表面1011穿透到表面1012，粘结基板101的俯视图如图6B所示，其中图6A为图6B中虚线CC’的剖面图。粘结基板101的材料包含电绝缘基板或导电基板，电绝缘基板的材料包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、压克力(Acryl)、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、氧化二铝锂(LiAlO2)或陶瓷基板等；导电基板的材料包含硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)或金属材料的一种或其组合。
接续如图7C所示，提供一成长基板102，在成长基板102上具有以外延方式成长的一半导体外延叠层3，接着通过一粘着结构2将半导体外延叠层3粘结至粘结基板101的表面1011上与粘结基板101黏合，孔洞110露出部分的粘着结构2。在本实施例中，粘着结构2可先形成在半导体外延叠层3的表面3012上，接着通过粘着结构2将成长基板102及半导体外延叠层3粘结至粘结基板101的表面1011上与粘结基板101黏合。
粘着结构2具有一厚度t，厚度t的范围介于1μm到10μm之间，优选的是介于2μm到6μm之间。粘着结构2的材料包含有机材料，例如丙烯酸(Acrylic acid)、不饱和聚酯环氧树脂(Unsaturated polyester)、环氧树脂(Epoxy)、氧杂环丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinylether)、尼龙(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、苯并环丁烯(BCB)等；或者无机材料，例如金属包含钛(Ti)、金(Au)、铍(Be)、钨(W)、铝(Al)、锗(Ge)、铜(Cu)或其组合，氧化物包含铟锡氧化物(ITO)、镉锡氧化物(CTO)、锑氧化锡、氧化铟锌、氧化锌铝、及锌锡氧化物、氧化锌(ZnO)、氧化硅(SiOx)，或者氮化物包含氮化硅(SiNx)等。半导体外延叠层3包括至少一第一半导体层301具有第一导电型态，一转换单元302以及一第二半导体层303具有第二导电型态，依序形成于成长基板102之上。第一半导体层301和第二半导体层303可为两个单层结构或两个多层结构(多层结构系指两层或两层以上)。第一半导体层301和第二半导体层303具有不同的导电型态、电性、极性或依掺杂的元素以提供电子或空穴。当第一半导体层301为p型半导体，第二半导体层303可为相异电性的n型半导体，反的，当第一半导体层301为n型半导体，第二半导体层303可为相异电性的p型半导体。转换单元302形成在第一半导体层301和第二半导体层303之间，转换单元302系将光能和电能相互转换或导致转换。半导体外延叠层3可进一步加工应用于一半导体元件、设备、产品、电路，以进行或导致光能和电能相互转换。具体而言，半导体外延叠层3可进一步加工成为一发光二极管(LED)、一激光二极管(LD)、一太阳能电池或一液晶显示器其中之一。以发光二极管为例，可以通过改变半导体外延叠层3里的其中一层或多层的物理及化学组成，调整发出的光波长。常用的材料为磷化铝镓铟(aluminum gallium indium phosphide，AlGaInP)系列、氮化铝镓铟(aluminumgallium indium nitride，AlGaInN)系列、氧化锌系列(zinc oxide，ZnO)。转换单元302可为单异质结构(single heterostructure，SH)，双异质结构(double heterostructure，DH)，双侧双异质结(double-side double heterostructure，DDH)，多层量子井(multi-quantum well，MWQ)。具体来说，转换单元302可为中性、p型或n型电性的半导体。施以电流通过半导体外延叠层3时，转换单元302会发光。当转换单元302以磷化铝铟镓(AlGaInP)为基础的材料时，会发出红、橙、黄光的琥珀色系的光；当以氮化铝镓铟(AlGaInN)为基础的材料时，会发出蓝或绿光。
接续如图6D所示，将成长基板102与半导体外延叠层3分离并露出半导体外延叠层3的表面3011，以及形成一支撑结构5于粘结基板101的表面1012上、孔洞110的壁面1101上、以及从孔洞110显露出的部分粘着结构2上。其中，分离成长基板102的方法可包含前述第一实施例中所描述的方法。支撑结构5的材料包含有机材料，例如紫外光(UV)解离胶，像是丙烯酸(Acrylic acid)、不饱和聚酯环氧树脂(Unsaturated polyester)、环氧树脂(Epoxy)、氧杂环丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)等；热塑性塑胶，像是尼龙(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)等；或者无机材料，例如金属包含钛(Ti)、金(Au)、铍(Be)、钨(W)、铝(Al)、锗(Ge)或其组合，氧化物包含氧化硅(SiOx)，或者氮化物包含氮化硅(SiNx)等。
接续如图6E所示，在半导体外延叠层3的表面3011上形成一图形化的粘着介质4对应孔洞110，其中形成图形化的粘着介质4的方式包含先形成一整层的粘着介质4在表面3011上，接着利用黄光光刻工艺或者图形化蚀刻的方式，形成图形化的粘着介质4，黄光光刻工艺及图形化蚀刻系为一般已知的半导体工艺。粘着介质4的材料包含有机材料，例如丙烯酸(Acrylic acid)、不饱和聚酯环氧树脂(Unsaturated polyester)、环氧树脂(Epoxy)、氧杂环丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)、尼龙(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)等；或者无机材料，例如金属包含钛(Ti)、金(Au)、铍(Be)、钨(W)、铝(Al)、锗(Ge)、铜(Cu)或其组合，氧化物包含铟锡氧化物(ITO)、镉锡氧化物(CTO)、锑氧化锡、氧化铟锌、氧化锌铝、及锌锡氧化物、氧化锌(ZnO)、氧化硅(SiOx)，或者氮化物包含氮化硅(SiNx)等。
接续如图6F所示，图形化半导体外延叠层3及粘着结构2并露出表面1011以形成互相隔开的多个半导体外延叠层，其中多个半导体外延叠层包含至少一个第一半导体外延叠层31及至少一个第二半导体外延叠层32，在每一个第一半导体外延叠层31上具有粘着介质4，而每一个第二半导体外延叠层32的表面3011上则无粘着介质4，其中，第一半导体外延叠层31在孔洞110上，因此第一半导体外延叠层31与粘结基板101之间的粘着力小于第二半导体外延叠层32与粘结基板101之间的粘着力。图形化半导体外延叠层3及粘着结构2的方法包含干蚀刻或湿蚀刻，在本实施例中使用干蚀刻制成使第一半导体外延叠层31及第二半导体外延叠层32之间之间隔宽度w尽量缩小，以避免蚀刻过多的半导体外延叠层3造成浪费，本实施例之间隔宽度w介于1μm及10μm，优选的为5μm。
接续如图6G所示提供一撷取元件103通过加温、加压或者利用撷取元件103本身具有的粘性，与粘着介质4粘结。撷取元件103包含导电材料，例如导电基板或印刷电路板，其中导电基板的材料包含硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)或金属材料的一种或其组合；印刷电路板包含单面印刷电路板、双面印刷电路板、多层印刷电路板或软性电路板；或非导电材料，例如包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、压克力(Acryl)、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、氧化二铝锂(LiAlO2)、陶瓷基板或发泡聚苯乙烯(EPS)胶带等，其中当以发泡聚苯乙烯(EPS)胶带形成撷取元件103时，可提供一硬质基板与发泡聚苯乙烯(EPS)胶带粘合，用以支撑发泡聚苯乙烯(EPS)胶带，以避免发泡聚苯乙烯(EPS)胶带沾粘第二半导体外延叠层32的表面3011。
在另一实施例中，如图11A所示，撷取元件103可进一步包含一软性基板1032及一支撑结构1031，其中软性基板1032的材料包含聚酯树脂(polyester resin；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)或聚酰亚胺(polyimide；PI)，支撑结构的材料包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)或压克力(Acryl)等硬质的基板，用以支撑软性基板1032。
在另一实施例中，可以先将图形化的粘着介质4形成在撷取元件103上，使用对位粘合的技术，将粘着介质4与第一半导体外延叠层31对齐后，通过加温及加压的方式，使粘着介质4与第一半导体外延叠层31粘结。
接续如图6H所示，当支撑结构5的材料为金属材料，例如钛(Ti)、铝(Al)、钛钨(TiW)、银(Ag)等，或者含硅的材料，例如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或者多晶硅(poly-Si)等材料，可使用湿蚀刻或者蒸气蚀刻的方式，移除支撑结构5，再分别施以反方向的力量于撷取元件103及粘结基板101，使得第一半导体外延叠层31与牺牲层201分离，本实施例中，湿蚀刻使用的蚀刻液包含氢氟酸，蒸气蚀刻使用的化学材料包含氟化氢(HF)蒸气。若支撑结构5的材料为紫外光(UV)解离材料，像是丙烯酸(Acrylic acid)、不饱和聚酯环氧树脂(Unsaturated polyester)、环氧树脂(Epoxy)、氧杂环丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinylether)等，使用紫外光(UV)照射支撑结构5可使支撑结构5与粘着结构2之间的粘着力降低或消失，再分别施以反方向的力量于撷取元件103及粘结基板101，使得第一半导体外延叠层31与支撑结构5分离；若支撑结构5的材料为热塑性塑胶，像是尼龙(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)等，加热支撑结构5可使支撑结构5与粘着结构2之间的粘着力降低或消失，再分别施以反方向的力量于撷取元件103及黏结基板101，使得第一半导体外延叠层31与支撑结构5分离。
在另一实施例中，如前述撷取元件103包含一软性基板1032及一支撑结构1031，当第一半导体外延叠层31与牺牲层201分离后，接续如图11B所示，可将软性基板1032与支撑结构1031分离，进一步制作成软性显示器。
第七实施例
图7A至图7F分别为根据本发明第七实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图。本实施例与前述第二实施例的差异在于粘结基板101具有多个孔洞120对应每一个第一半导体外延叠层31，使第一半导体外延叠层31与粘结基板101之间的粘着力比第二实施例中第一半导体外延叠层31与粘结基板101之间的粘着力还低，以增加使用机械力分离第一半导体外延叠层31与粘结基板101的成功机率；或者，利用湿蚀刻或蒸气蚀刻去除牺牲层201时，蚀刻液包含氢氟酸或者蒸气蚀刻使用的化学材料包含氟化氢(HF)蒸气，可经由多个孔洞120蚀刻牺牲层201，以减少蚀刻所需的时间。
第八实施例
图8A至图8F分别为根据本发明第八实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图。本实施例与前述第七实施例的差异在粘着结构2不包含牺牲层，在粘结基板101具有多个孔洞120对应每一个第一半导体外延叠层31，使第一半导体外延叠层31与粘结基板101之间的粘着力比第二半导体外延叠层32与粘结基板101之间的粘着力还低，使用机械力即可分离第一半导体外延叠层31与粘结基板101。
第九实施例
图9A至图9I分别为根据本发明第九实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图。参阅图9A，提供一成长基板102具有一表面1021用以后续成长半导体叠层，构成成长基板102的材料包含但不限于锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)、蓝宝石(sapphire)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、氧化二铝锂(LiAlO2)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)的一种或其组合。在成长基板102的表面1021上形成一图形化的牺牲层601，牺牲层601的材料包含半导体材料，例如砷化铝(AlAs)或氮化铝(AlN)，或者氧化物，例如氧化硅(SiOx)，其中，若图形化的牺牲层601的材料为砷化铝(AlAs)或氮化铝(AlN)，形成的方式包含以有机金属化学气相沉积(MOCVD)的方法成长后，再以图形化蚀刻的方式形成；若图形化的牺牲层601的材料为氧化硅(SiOx)，形成的方式包含以物理气相沉积法(PVD)或化学气相沉积法(CVD)的方式形成在成长基板102上，再施以图形化蚀刻的方式形成。
接续如图9B所示，在成长基板102的表面1021上形成一半导体层304并覆盖图形化的牺牲层601，其中半导体层304的材料有别于牺牲层601。半导体层304可包含一过渡层(未显示)或一窗口层(未显示)。所述的过渡层可当作一缓冲层介于成长基板102及窗口层之间，或介于成长基板102及后续形成的半导体外延叠层3。在发光二极管的结构中，所述的过渡层系为了减少二层材料间的晶格不匹配。另一方面，所述的过渡层可以为单层、多层、二种材料的结合或二分开的结构，其中所述的过渡层的材料可为有机金属、无机金属或半导体中的任一种。所述的过渡层也可作为反射层、热传导层、电传导层、欧姆接触层、抗形变层、应力释放层、应力调整层、接合层、波长转换层或固定结构等。所述的窗口层系为一厚度较大的半导体层，可提升半导体外延叠层3的出光效率，以及增加电流横向散布的效果，其材料系包含至少一元素选自于铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、砷(As)、磷(P)及氮(N)所构成的群组，或为其组合，例如为GaN或AlGaInP的半导体化合物。
接续如图9C所示，在半导体层304上继续形成半导体外延叠层3，其中，半导体外延叠层3包括至少一第一半导体层301具有第一导电型态，一转换单元302以及一第二半导体层303具有第二导电型态，依序形成于成长基板102之上。第一半导体层301和第二半导体层303可为两个单层结构或两个多层结构(多层结构系指两层或两层以上)。第一半导体层301和第二半导体层303具有不同的导电型态、电性、极性或依掺杂的元素以提供电子或空穴。当第一半导体层301为p型半导体，第二半导体层303可为相异电性的n型半导体，反的，当第一半导体层301为n型半导体，第二半导体层303可为相异电性的p型半导体。转换单元302形成在第一半导体层301和第二半导体层303之间，转换单元302系将光能和电能相互转换或导致转换。半导体外延叠层3可进一步加工应用于一半导体元件、设备、产品、电路，以进行或导致光能和电能相互转换。具体而言，半导体外延叠层3可进一步加工成为一发光二极管(LED)、一激光二极管(LD)、一太阳能电池或一液晶显示器其中之一。以发光二极管为例，可以通过改变半导体外延叠层3里的其中一层或多层的物理及化学组成，调整发出的光波长。常用的材料为磷化铝镓铟(aluminum gallium indium phosphide，AlGaInP)系列、氮化铝镓铟(aluminum gallium indium nitride，AlGaInN)系列、氧化锌系列(zinc oxide，ZnO)。转换单元302可为单异质结构(single heterostructure，SH)，双异质结构(doubleheterostructure，DH)，双侧双异质结(double-side double heterostructure，DDH)，多层量子井(multi-quantum well，MWQ)。具体来说，转换单元302可为中性、p型或n型电性的半导体。施以电流通过半导体外延叠层3时，转换单元302会发光。当转换单元302以磷化铝铟镓(AlGaInP)为基础的材料时，会发出红、橙、黄光的琥珀色系的光；当以氮化铝镓铟(AlGaInN)为基础的材料时，会发出蓝或绿光。
接续如图9D所示，在半导体外延叠层3的表面3011上形成一图形化的粘着介质4对应图形化的牺牲层601，其中形成图形化的粘着介质4的方式包含先形成一整层的粘着介质4在表面3011上，接着利用黄光光刻工艺或者图形化蚀刻的方式，形成图形化的粘着介质4，黄光光刻工艺及图形化蚀刻系为一般已知的半导体工艺。粘着介质4的材料包含有机材料，例如丙烯酸(Acrylic acid)、不饱和聚酯环氧树脂(Unsaturated polyester)、环氧树脂(Epoxy)、氧杂环丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)、尼龙(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、苯并环丁烯(BCB)等；或者无机材料，例如金属包含钛(Ti)、金(Au)、铍(Be)、钨(W)、铝(Al)、锗(Ge)、铜(Cu)或其组合，氧化物包含铟锡氧化物(ITO)、镉锡氧化物(CTO)、锑氧化锡、氧化铟锌、氧化锌铝、及锌锡氧化物、氧化锌(ZnO)、氧化硅(SiOx)，或者氮化物包含氮化硅(SiNx)等。
接续如图9E所示，图形化半导体外延叠层3及半导体层304并露出成长基板102的表面1021以形成互相隔开的多个半导体外延叠层，其中多个半导体外延叠层包含至少一个第一半导体外延叠层31及至少一个第二半导体外延叠层32，在每一个第一半导体外延叠层31上具有粘着介质4，而每一个第二半导体外延叠层32的表面3011上则无粘着介质4。图形化半导体外延叠层3及粘着结构2的方法包含干蚀刻或湿蚀刻，在本实施例中使用干蚀刻制成使第一半导体外延叠层31及第二半导体外延叠层32之间之间隔宽度w尽量缩小，以避免蚀刻过多的半导体外延叠层3造成浪费，本实施例之间隔宽度w介于1μm及10μm，优选的为5μm。在本实施例中，由于第一半导体外延叠层31与成长基板102之间具有牺牲层601，而第二半导体外延叠层32系直接成长在成长基板102上，因此控制半导体层304外延工艺的参数条件，或利用牺牲层601材料与半导体层304材料性质的差异，例如牺牲层601的材料为氧化物，使半导体层304与牺牲层601之间的附着力小于半导体层304与成长基板102之间的附着力，进而使得半导体层304与成长基板102之间的粘着力于半导体层304与成长基板102之间的粘着力。
接续如图9F所示，所示提供一撷取元件103通过加温、加压或者利用撷取元件103本身具有的粘性，与粘着介质4粘结。撷取元件103包含导电材料，例如导电基板或印刷电路板，其中导电基板的材料包含硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)或金属材料的一种或其组合；印刷电路板包含单面印刷电路板、双面印刷电路板、多层印刷电路板或软性电路板；或非导电材料，例如包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、压克力(Acryl)、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、氧化二铝锂(LiAlO2)、陶瓷基板或发泡聚苯乙烯(EPS)胶带等。
在另一实施例中，如图11A所示，撷取元件103可进一步包含一软性基板1032及一支撑结构1031，其中软性基板1032的材料包含聚酯树脂(polyester resin；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)或聚酰亚胺(polyimide；PI)，支撑结构的材料包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)或压克力(Acryl)等硬质的基板，用以支撑软性基板1032。
在另一实施例中，可以先将图形化的粘着介质4形成在撷取元件103上，使用对位粘合的技术，将粘着介质4与第一半导体外延叠层31对齐后，通过加温及加压的方式，使粘着介质4与第一半导体外延叠层31粘结。
接续如图9G所示，若牺牲层601为氧化物(SiOx)或者砷化铝(AlAs)，可使用湿蚀刻或者蒸气蚀刻的方式，移除牺牲层601，再分别施以反方向的力量于撷取元件103及成长基板102，使得第一半导体外延叠层31与牺牲层601分离，本实施例中，湿蚀刻使用的蚀刻液包含氢氟酸，蒸气蚀刻使用的化学材料包含氟化氢(HF)蒸气。或者如图9H及图9I所示，当牺牲层601的材料为非半导体材料，例如氧化物(SiOx)时，控制半导体层304外延工艺中横向外延阶段的温度与压力，例如控制温度介于1000℃与1100℃之间及压力介于400mbr与600mbar之间，在半导体层304与牺牲层601之间形成一孔隙602，使半导体层304与牺牲层601之间的接触面积减少，此时即可施以反方向的力量于撷取元件103及成长基板102，直接分离第一半导体外延叠层31与牺牲层601。
在另一实施例中，如图11A所示，撷取元件103可进一步包含一软性基板1032及一支撑结构1031，其中软性基板1032的材料包含聚酯树脂(polyester resin；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)或聚酰亚胺(polyimide；PI)，支撑结构的材料包含蓝宝石(Sapphire)、钻石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)或压克力(Acryl)等硬质的基板，用以支撑软性基板1032。
第十实施例
图10A至图10C分别为根据本发明第十实施例的工艺方法于各步骤的对应结构示意图。如图10A至图10C所示，第十实施例与前述第九实施例差异在于粘着介质4位于第二半导体外延叠层32上，而第一半导体外延叠层31露出表面3011。如图10C所示，当半导体层304的材料为氮化镓(GaN)，牺牲层601的材料为氮化铝(AlN)，且成长基板102为透明基板时，可使用一激光光7从成长基板102的另一表面1022射入用以照射半导体层304及牺牲层601，其中激光光7的能量大于氮化镓(GaN)的能隙且小于氮化铝(AlN)的能隙，用以分离每一个第二半导体外延叠层32中的半导体层304与成长基板102，接着再施以反方向的力量于撷取元件103及成长基板102，分离第二半导体外延叠层32与牺牲层601。

Claims (43)

1.一种选择性分离半导体元件的方法，包含下列步骤：
a.提供一基板具有第一表面及第二表面；
b.提供多个半导体外延叠层位于该第一表面上，其中任一该多个半导体外延叠层包含第一半导体外延叠层与第二半导体外延叠层，且该第二半导体外延叠层与该第一半导体外延叠层隔开，其中该第一半导体外延叠层与该基板之间的粘着力不同于该第二半导体外延叠层与该基板之间的粘着力；
c.自该基板选择性地分离该第一半导体外延叠层或该第二半导体外延叠层。
2.如权利要求1的选择性分离半导体元件的方法，其中该b步骤包含提供粘着结构以粘着该多个半导体外延叠层至该第一表面上。
3.如权利要求2的选择性分离半导体元件的方法，其中该c步骤包含施加一能量至该粘着结构，以降低该粘着结构的粘着力。
4.如权利要求3的选择性分离半导体元件的方法，该能量包含紫外光、激光光或加热。
5.如权利要求2的选择性分离半导体元件的方法，其中，该c步骤还包含移除该粘着结构。
6.如权利要求5的选择性分离半导体元件的方法，其中，移除该粘着结构包含使用蒸气蚀刻移除该粘着结构。
7.如权利要求6的选择性分离半导体元件的方法，其中使用蒸气蚀刻移除该粘着结构的方法包含使用氟化氢(HF)气体蚀刻该粘着结构。
8.如权利要求2的选择性分离半导体元件的方法，其中该粘着结构包含苯并环丁烯(benzocyclobutene；BCB)。
9.如权利要求2的选择性分离半导体元件的方法，其中该粘着结构包含粘结层以及牺牲层，其中该牺牲层对应形成于该第一半导体外延叠层上，且该牺牲层与该粘结层的材料相异。
10.如权利要求9的选择性分离半导体元件的方法，其中该粘结层形成于该牺牲层及该第一半导体外延叠层之间，且该牺牲层与该第一表面相接。
11.如权利要求9的选择性分离半导体元件的方法，其中该牺牲层形成于该粘结层及该第一半导体外延叠层之间，且该牺牲层与该第一半导体外延叠层相接。
12.如权利要求9的选择性分离半导体元件的方法，其中该牺牲层与该第一表面及该第一半导体外延叠层相接。
13.如权利要求9的选择性分离半导体元件的方法，其中该牺牲层包含金属或氧化物。
14.如权利要求9的选择性分离半导体元件的方法，其中该牺牲层的厚度不大于10μm且不小于
15.如权利要求2的选择性分离半导体元件的方法，还包含提供撷取元件与该第一半导体外延叠层粘结，通过该撷取元件将该第一半导体外延叠层与该基板分离。
16.如权利要求15的选择性分离半导体元件的方法，其中该撷取元件包含发泡胶带。
17.如权利要求15的选择性分离半导体元件的方法，其中在该第一半导体外延叠层与该撷取元件之间具有粘着介质。
18.如权利要求17的选择性分离半导体元件的方法，其中该撷取元件与该第二半导体外延叠层以一间隙隔开。
19.如权利要求17的选择性分离半导体元件的方法，其中该粘着介质包含导电材料。
20.如权利要求15的选择性分离半导体元件的方法，其中该撷取元件包含导电基板或印刷电路板。
21.如权利要求15的选择性分离半导体元件的方法，其中该撷取元件包含支撑结构及软性基板，该软性基板位于该支撑结构上。
22.如权利要求21的选择性分离半导体元件的方法，其中在该c步骤之后还包含分离该软性基板自该支撑结构。
23.如权利要求21的选择性分离半导体元件的方法，其中该软性基板包含聚酯树脂(polyester resin；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)或聚酰亚胺(polyimide；PI)。
24.如权利要求2的选择性分离半导体元件的方法，其中该b步骤包含生长该半导体外延叠层于成长基板上；以该粘着结构将该半导体外延叠层粘结至该第一表面上；移除该成长基板；以及图案化该半导体外延叠层及该粘着结构形成该多个半导体外延叠层。
25.如权利要求24的选择性分离半导体元件的方法，其中图案化该半导体外延叠层的方法包含湿蚀刻或干蚀刻。
26.如权利要求2的选择性分离半导体元件的方法，其中该基板具有孔洞对应该第一半导体外延叠层，其中该孔洞从该第一表面穿透到该第二表面。
27.如权利要求26的选择性分离半导体元件的方法，其中该b步骤包含形成支撑结构覆盖该基板的第二表面、该孔洞的壁面、及该粘着结构。
28.如权利要求27的选择性分离半导体元件的方法，其中该支撑结构的材料包含金属、氧化物或氮化物。
29.如权利要求2的选择性分离半导体元件的方法，其中该基板具有多个孔洞对应该第一半导体外延叠层，其中该多个孔洞从该第一表面穿透到该第二表面。
30.如权利要求1的选择性分离半导体元件的方法，其中该第一半导体外延叠层的面积小于该第二半导体外延叠层的面积。
31.如权利要求5的选择性分离半导体元件的方法，其中该c步骤包含控制移除该粘着结构的时间，使该第二半导体外延叠层与该基板之间保留一部分的该粘着结构，以及使该第一半导体外延叠层与该基板之间的该粘着结构完全去除。
32.如权利要求31的选择性分离半导体元件的方法，其中去除该粘着结构的方法包含湿蚀刻或蒸气蚀刻。
33.如权利要求1的选择性分离半导体元件的方法，其中该b步骤包含形成牺牲层在该第一表面上，生长一半导体外延叠层在该第一表面上并包覆该牺牲层，图形化该半导体外延叠层形成第一半导体外延叠层及第二半导体外延叠层，其中该牺牲层位于该第一半导体外延叠层及该第一表面之间。
34.如权利要求33的选择性分离半导体元件的方法，其中该牺牲层包含III-V族材料。
35.权利要求34的选择性分离半导体元件的方法，其中该c步骤包含以湿蚀刻的方式去除该牺牲层。
36.如权利要求33的选择性分离半导体元件的方法，其中该牺牲层包含氧化物。
37.如权利要求36的选择性分离半导体元件的方法，其中还包含以湿蚀刻或蒸气蚀刻的方式去除该牺牲层。
38.如权利要求37的选择性分离半导体元件的方法，其中以湿蚀刻的方式去除该牺牲层的步骤包含以氢氟酸(HF)去除该牺牲层。
39.如权利要求37的选择性分离半导体元件的方法，其中以蒸汽蚀刻的方式去除该牺牲层的步骤包含以氟化氢(HF)气体去除该牺牲层。
40.如权利要求33的选择性分离半导体元件的方法，其中在该b步骤的生长该半导体外延叠层在该第一表面上并包覆该牺牲层之后，该半导体外延叠层与该牺牲层之间具有孔隙。
41.如权利要求40的选择性分离半导体元件的方法，其中该c步骤包含以机械力将该第一半导体外延叠层与该基板分离。
42.如权利要求33的选择性分离半导体元件的方法，其中该牺牲层的能隙大于该半导体外延叠层的能隙。
43.如权利要求42的选择性分离半导体元件的方法，其中该步骤包含提供激光光，其中该激光光的能量大于该半导体外延叠层的能隙且小于该牺牲层的能隙。
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