TWI397114B - Method for manufacturing epitaxial substrate - Google Patents

Description

磊晶基板的製造方法

本發明是有關於一種半導體基板，特別是指一種磊晶基板的製造方法。

在製作光電元件時，所選用的基材往往有傳熱能力不佳等缺點，為了兼顧光電元件的磊晶品質與散熱能力，在製造元件的過程中，常見的一道製程是將該基材移除，例如將藍寶石(sapphire；化學式為Al₂ O₃ )基材剝離後，再貼合高熱傳係數的散熱板，以利光電元件的散熱性能提昇。

一種常見的移除基材方式，是將一第一磊晶膜設置於該基材與一第二磊晶膜間，再利用濕式蝕刻(wet etching)劑將該第一磊晶膜破壞，以移除該基材。但由於該第一磊晶膜結構緻密且完整，造成蝕刻效率過低。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以弱化磊晶膜結構以提高基板移除效率的磊晶基板的製造方法。

於是，本發明磊晶基板的製造方法，包含以下步驟：首先，形成一圖樣化膜層於一基板上，使該基板露出部分預定區域，接著，自該基板露出的部分預定區域側向磊晶，形成一具第一磊晶層，該第一磊晶層的缺陷處具有週期性，然後對應該第一磊晶層的缺陷處形成複數第一凹洞，並利用複數阻擋塊填滿該等第一凹洞，再自該第一磊晶層與該等阻擋塊所共同構成的平面磊晶形成一第二磊晶層，接續地，蝕刻移除該等阻擋塊與該圖樣化膜層，弱化該第一磊晶層的結構，最後，蝕刻移除該第一磊晶膜，以將該基板自該第二磊晶膜剝離。

本發明之功效在於將該等阻擋塊與該圖樣化膜層移除，弱化該第一磊晶層的結構，以利蝕刻移除該第一磊晶膜，有效提高移除效率。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之數個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

本發明磊晶基板的製造方法之第一較佳實施例包含以下步驟：

參閱圖1，首先，於一基板1上形成一圖樣化膜層2，使該基板1露出部分預定區域。該基板1包括一平坦基板面11，於該基板面11上預定區域形成該凸起狀的圖樣化膜層2，剩餘的部分預定區域則不被該圖樣化膜層2遮蔽，用於供後續磊晶用。

值得一提的是，本第一較佳實施例中，選用遮光材料製成該圖樣化膜層2，例如氧化物、氮化物、碳化物、氟化物、光學膜等可以反射或吸收特定波段的材料。

更進一步說明的是，該圖樣化膜層2為規則條狀圖案，該圖樣化膜層2與該基板1露出預定區域的寬度總和範圍在0.02微米至20微米間。

接著，自該基板1的平坦基板面11所露出的部分預定區域側向磊晶，形成一第一磊晶層3，該第一磊晶層3的複數缺陷處31呈週期性，且該等缺陷處31對應形成於未被該圖樣化膜層2覆蓋的基板1上方，如圖1所示意，該呈凸起狀的圖樣化膜層2被包覆於該第一磊晶層3中。

參閱圖2與圖3，披覆一光阻層4於該第一磊晶層3上，利用該圖樣化膜層2作為光罩，透過該圖樣化膜層2朝該光阻層4照光，移除該光阻層4受光照射的區域，使該光阻層4成為圖樣化光阻層4。更進一步說明的是，該光阻層4與該圖樣化膜層2互相錯位，即該光阻層4是將該第一磊晶膜3的該等缺陷處31裸露。

由於本第一實施例是利用該圖樣化膜層2作為該光阻層4的光罩，而非另外利用光罩(圖未示)使該光阻層4圖樣化，因此可以避免對圖的麻煩，直接可將對應於未被該圖樣化膜層2覆蓋的基板1上方的光阻層4照光並移除，使得該第一磊晶層3的該等缺陷處31得以裸露於該圖樣化光阻層4間。

接著，透過該光阻層4，於該第一磊晶層3的缺陷處31蝕刻出複數第一凹洞32，該等第一凹洞32對應位於未被遮光材料覆蓋的基板1上方，在本較佳實施例中，該等第一凹洞32深度未達該圖樣化膜層2處。

參閱圖4與圖5，選擇與該第一磊晶層3移除速率比不同的材料，在本較佳實施例中是選用氧化矽材料，自該等第一凹洞32向上形成一填滿該等第一凹洞32的阻擋層5，並利用化學機械研磨法移除該阻擋層5至該第一磊晶層3平面，形成複數分別填滿該等第一凹洞32的阻擋塊51。且該等阻擋塊51與該圖樣化膜層2形成錯位。

接著，自該第一磊晶層3與該等阻擋塊51所共同構成的平面磊晶形成一第二磊晶層6。

參閱圖6與圖7，選用氫氟酸濕式蝕刻劑移除該等阻擋塊51與該圖樣化膜層2，由於該圖樣化膜層2與該等阻擋塊51皆包覆於該第一磊晶層3中，因此蝕刻移除該圖樣化膜層2與該等阻擋塊51之後，將產生位於該第一磊晶層3內部的複數孔洞33，該等孔洞33弱化該第一磊晶層3的結構強度。

值得一提的是，該第一磊晶層3的厚度大於該圖樣化膜層2厚度，該圖樣化膜層2厚度範圍為0.01微米至5微米。更佳地，該圖樣化膜層2厚度範圍為0.1微米至3微米。

參閱圖7、圖8與圖9，利用濕式蝕刻劑通入該等孔洞33中，將該第一磊晶層3蝕刻移除，將該基板1自該第二磊晶層6上剝離。

參閱圖10與圖11本發明磊晶基板的製造方法的第二較佳實施例與該第一較佳實施例的實施步驟大致相同，不同之處在於該第二較佳實施例中，是利用差排選擇性蝕刻自該第一磊晶層3向下進行缺陷選擇性蝕刻，將該第一磊晶層3的缺陷處31蝕刻出該等第一凹洞32。

參閱圖10，於該基板1上依序形成該圖樣化膜層2與第一磊晶層3，該呈凸起狀的圖樣化膜層2被包覆於該第一磊晶層3中。

參閱圖11，利用差排選擇性蝕刻自該第一磊晶層3向下進行缺陷選擇性蝕刻，將該第一磊晶層3的缺陷處31蝕刻出該等第一凹洞32。

參閱圖12與圖13，將該等阻擋塊51填於該等第一凹洞32中，接著，自該第一磊晶層3與該等阻擋塊51所共同構成的平面磊晶形成該第二磊晶層6。

參閱圖14與圖15，選用濕式蝕刻劑移除該等阻擋塊51與該圖樣化膜層2，由於該圖樣化膜層2與該等阻擋塊51皆包覆於該第一磊晶層3中，因此蝕刻移除該圖樣化膜層2與該等阻擋塊51之後，將產生位於該第一磊晶層3內部的該等孔洞33，該等孔洞33弱化該第一磊晶層3的結構強度。

參閱圖15、圖16與圖17，利用濕式蝕刻劑通入該等孔洞33中，將該第一磊晶層3蝕刻移除，將該基板1自該第二磊晶層6上剝離。

參閱圖18與圖19，本發明磊晶基板的製造方法的第三較佳實施例與該第一較佳實施例的實施步驟大致相同，不同之處在於該第三較佳實施例中，該等第一凹洞32的深度是深至該圖樣化膜層2處，即該等第一凹洞32的深度加上該圖樣化膜層2的厚度等於該第一磊晶層3的厚度，因此該第一磊晶層3的結構內被該圖樣化膜層2與該等阻擋塊51所佔據的比例提高，因此結構強度更弱，在移除該第一磊晶層3時僅需一次濕式蝕刻即可完成，即蝕刻該等阻擋塊51與弱化該第一磊晶層3可在同一次濕式蝕刻中完成，簡化整體流程，而該第一磊晶層3連接於該第二磊晶層6的部分，則依後續步驟移除或保留於該第二磊晶層6，該第一磊晶層3若保留可作為該第二磊晶層6的粗化表面以提高出光率，若不需粗化表面則可在後續製程中移除。

綜上所述，由於該圖樣化膜層2與該等阻擋塊51皆包覆於該第一磊晶層3中，因此蝕刻移除該圖樣化膜層2與該等阻擋塊51之後，將產生弱化該第一磊晶層3結構強度的孔洞33，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．基板

11．．．基板面

2．．．圖樣化膜層

3．．．第一磊晶膜

31．．．缺陷處

32．．．第一凹洞

33．．．孔洞

4．．．光阻層

5．．．阻擋層

51．．．阻擋塊

6．．．第二磊晶膜

圖1是側視示意圖，說明本發明磊晶基板的製造方法的第一較佳實施例，於一基板依序形成一圖樣化膜層及一第一磊晶膜；

圖2是延續圖1的側視示意圖，說明於該第一磊晶膜上形成一光阻層並透過該圖樣化膜層將光阻層圖樣化；

圖3是延續圖2的側視示意圖，說明將該第一磊晶膜蝕刻出複數第一凹洞；

圖4是延續圖3的側視示意圖，說明將一阻擋層填滿於該等第一凹洞中；

圖5是延續圖4的側視示意圖，說明將該阻擋層研磨至該第一磊晶磨表面露出，並成長一第二磊晶膜；

圖6是延續圖5的側視示意圖，說明利用濕式蝕刻移除該圖樣化膜層與複數阻擋塊；

圖7是延續圖6的側視示意圖，說明移除該圖樣化膜層與阻擋塊，弱化該第一磊晶膜的結構；

圖8是延續圖7的側視示意圖，說明將結構弱化的第一磊晶磨蝕刻移除，分離該基板與該第二磊晶膜；

圖9是延續圖8的側視示意圖，說明本第一較佳實施例中的該第二磊晶膜；

圖10是側視示意圖，說明本發明磊晶基板的製造方法的第二較佳實施例；

圖11是接續圖10的側視示意圖，說明利用選擇性蝕刻將該第一磊晶膜蝕刻出該等第一凹洞；

圖12是接續圖11的側視示意圖，說明該等阻擋塊填滿於該等第一凹洞中；

圖13是接續圖12的側視示意圖，說明自該第一磊晶膜與該等阻擋塊磊晶成長該第二磊晶膜；

圖14是接續圖13的側視示意圖，說明利用濕式蝕刻移除該圖樣化膜層與該等阻擋塊；

圖15是接續圖14的側視示意圖，說明移除該圖樣化膜層與阻擋塊，弱化該第一磊晶膜的結構；

圖16是接續圖15的側視示意圖，說明將結構弱化的第一磊晶磨蝕刻移除，分離該基板與該第二磊晶膜；

圖17是接續圖16的側視示意圖，說明本第二較佳實施例中的該第二磊晶膜；

圖18是側視示意圖，說明本發明磊晶基板的製造方法的第三較佳實施例；及

圖19是接續圖18的側視示意圖，說明第三較佳實施例進行濕式蝕刻。

1．．．基板

2．．．圖樣化膜層

3．．．第一磊晶膜

32．．．第一凹洞

51．．．阻擋塊

6．．．第二磊晶膜

Claims (16)

1. 一種磊晶基板的製造方法，包含：(a)　形成一圖樣化膜層於一基板上，使該基板露出部分預定區域；(b)　自該基板露出的部分預定區域側向磊晶，形成一第一磊晶層，該第一磊晶層的缺陷處具有週期性；(c)　對應該第一磊晶層的缺陷處形成複數第一凹洞；(d)　利用複數阻擋塊填滿該等第一凹洞；(e)　自該第一磊晶層與該等阻擋塊所共同構成的平面磊晶形成一第二磊晶層；(f)　蝕刻移除該等阻擋塊與該圖樣化膜層，弱化該第一磊晶層的結構；及(g)　蝕刻移除該第一磊晶膜，以將該基板自該第二磊晶膜剝離。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之磊晶基板的製造方法，該步驟(a)中，該基板包括一平坦基板面，於該基板面上預定區域形成凸起狀的圖樣化膜層，該步驟(b)中，該第一磊晶層的該等缺陷處對應形成於未被圖樣化膜層覆蓋的基板上方。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之磊晶基板的製造方法，該步驟(a)中，選擇遮光材料形成該圖樣化膜層。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之磊晶基板的製造方法，該步驟(c)中，披覆一光阻層於該第一磊晶層上，並透過該圖樣化膜層朝該光阻層照光，使該光阻層成為圖樣化光阻層，再利用該光阻層蝕刻出該等第一凹洞。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之磊晶基板的製造方法，該步驟(c)中，利用該圖樣化膜層作為光罩以將該光阻層圖樣化，並移除該光阻層受光照射的區域，以形成圖樣化光阻層。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之磊晶基板的製造方法，該步驟(c)中，該等第一凹洞對應位於未被遮光材料覆蓋的基板上方，該步驟(d)中，該等阻擋塊與該圖樣化膜層形成錯位。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之磊晶基板的製造方法，該步驟(c)中，利用差排選擇性蝕刻自該第一磊晶層向下進行缺陷選擇性蝕刻，將該第一磊晶層的缺陷處蝕刻出該等第一凹洞。
8. 依據申請專利範圍第1項或第7項所述之磊晶基板的製造方法，該步驟(d)中，選擇與該第一磊晶層移除速率比不同的材料，形成該等分別填滿該等第一凹洞的阻擋塊。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之磊晶基板的製造方法，該步驟(d)中，選擇與該第一磊晶層移除速率比不同的材料，自該等第一凹洞向上形成一填滿該等第一凹洞的阻擋層，並利用化學機械研磨法移除該阻擋層至該第一磊晶層平面，形成該等分別填滿該等第一凹洞的阻擋塊。
10. 依據申請專利範圍第1項所述之磊晶基板的製造方法，該步驟(f)中，利用濕式蝕刻劑將該圖樣化膜層與該等阻擋塊移除，產生位於該第一磊晶層內部的複數孔洞，該等孔洞弱化該第一磊晶層的結構強度。
11. 依據申請專利範圍第1項所述之磊晶基板的製造方法，該步驟(g)中，利用濕式蝕刻劑通入該等孔洞中，將該第一磊晶層蝕刻移除，將該基板自該第二磊晶層上剝離。
12. 依據申請專利範圍第1項述之磊晶基板的製造方法，其中，該第一磊晶層的厚度大於該圖樣化膜層厚度，該圖樣化膜層厚度範圍為0.01微米至5微米。
13. 依據申請專利範圍第12項述之磊晶基板的製造方法，其中，該圖樣化膜層厚度範圍為0.1微米至3微米。
14. 依據申請專利範圍第1項述之磊晶基板的製造方法，其中，該圖樣化膜層為規則條狀圖案，該圖樣化膜層與該基板露出預定區域的寬度總和範圍在0.02微米至20微米間。
15. 依據申請專利範圍第1項或第7項所述之磊晶基板的製造方法，該步驟(c)中，該等第一凹洞深度未達該圖樣化膜層處。
16. 依據申請專利範圍第1項或第7項所述之磊晶基板的製造方法，該步驟(c)中，該等第一凹洞深度達該圖樣化膜層處。