TWI415300B

TWI415300B - 半導體晶圓及半導體裝置及製造半導體晶圓及裝置之方法

Info

Publication number: TWI415300B
Application number: TW98144923A
Authority: TW
Inventors: Ping Sit; Shu Yuan
Original assignee: Hk Applied Science & Tech Res
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2013-11-11
Also published as: TW201123522A

Description

半導體晶圓及半導體裝置及製造半導體晶圓及裝置之方法

本發明係關於半導體晶圓及半導體裝置，且更特定而言係關於一種製造半導體晶圓及半導體裝置之方法。

本申請案係在2008年6月2日提出申請之美國專利申請案第12/134,682號之一部分接續案，其揭示內容以引用方式完全併入本文中。

隨後用於半導體裝置製作之半導體晶圓製作係一發展良好之技術領域。存在諸多不同半導體晶圓製作方法，且亦存在用預製作之晶圓製造半導體裝置之諸多已知方法。半導體裝置現在普遍存在於現代技術裝置及設備中。

雖然諸多晶圓及半導體裝置係構建在一矽基板或類似材料上，但某些裝置較佳係構建在一藍寶石基板上，例如基於氮化鎵(GaN)之垂直發光二極體(LED)。在某些已知過程中，使用一雷射剝離(LLO)過程移除該藍寶石基板，從而曝露用於後續蝕刻及移除之各種n-型層，以使得一n-型電極可接觸經輕摻雜之n-型GaN層。

然而，製造基於GaN之垂直LED及其他半導體裝置之已知方法具有限制，此乃因LLO過程在製造可靠、有效LED方面可係不足、具損壞性及低效的。此外，由於對各種GaN層之類似蝕刻選擇性，可難以區分不同層之間的界面。因此，需要一種解決已知方法缺點之製造半導體裝置之方法。

根據本發明之一個實施例，揭示一種半導體晶圓。該半導體包含：一基板；該基板上之複數個陶瓷拋光停止件；生長於該基板上之一個或多個緩衝層；及該一個或多個緩衝層上之一個或多個磊晶層。

根據本發明之另一實施例，揭示一種發光二極體。該發光二極體包含：一基板；生長於該基板上之複數個半導體層，其中該複數個半導體層包含一作用層及複數個陶瓷拋光停止件；及施加至該複數個半導體層中之一者或多者之一個或多個電極。

根據本發明之另一實施例，揭示一種製造一半導體裝置之方法。該製造一半導體裝置之方法包含：提供一基板；在該基板上形成複數個陶瓷拋光停止件；在該基板上生長一個或多個緩衝層；及在該一個或多個緩衝層上生長一個或多個磊晶層。

根據以下詳細說明，本發明之其他實施例對熟悉此項技術者亦將變得顯而易見，其中以圖解說明方式闡述本發明之實施例。將認識到，本發明可具有其他且不同之實施例，且可對其之數個細節作出各種方面之修改，此皆不背離本發明之精神及範疇。

在以下說明中，參照隨附圖式，在隨附圖式中以圖解說明方式顯示本發明之具體實施例。應理解，可使用其他實施例且可在不背離本發明範疇之情況下作出結構性及其他改變。此外，各種實施例及來自各種實施例中之每一者之態樣可以任何合適組合形式使用。因此，應將圖式及詳細說明視為本質上為圖解說明性而非限制性。

一般而言，本發明係關於半導體晶圓、半導體裝置及製造半導體晶圓及裝置之方法。本發明之實施例適合與基板替換一起使用，其中藉由半導體晶圓或半導體裝置之組成來促進對基板之移除且施加一新的第二基板。圖1至6一般而言係關於製造一半導體晶圓之方法。圖7至13一般而言係關於使用參照圖1至6所闡述之半導體晶圓來製造半導體裝置之方法。圖14A至22C一般而言係關於半導體晶圓之一第二實施例及製造一半導體晶圓及半導體裝置之一方法。該第二實施例包含可用於(舉例而言)位錯降低、在磊晶橫向過生長期間降低堆疊錯誤且達成經改良內部量子效率之一光增強層。在本發明之實施例中，拋光停止件包含陶瓷材料且該等拋光停止件可用作光增強層。

參照各圖所顯示及闡述之實施例可用於LED之製作中，且具體而言用於基於GaN之垂直LED之製作中。然而，將瞭解，所闡述之方法並不限於任何具體工程應用且可根據本發明之實施例製造任何合適半導體裝置，例如LED、雷射二極體、電晶體及其他功率裝置、獨立式半導體材料之生長及製作以及其他合適應用。

在基於GaN之LED之製作中，具體而言，移除基底藍寶石基板且用一新基板取代該基底藍寶石基板具有以下優點：例如，經改良熱管理、通過在新曝露表面上之表面紋理化達成之增強光抽取及電流分佈之更高均勻性。根據本發明之實施例，一般而言，藉由用於半導體裝置之製作(例如，LED之製造)中之使用拋光停止件之一機械薄化方法(例如，碾磨、研磨、拋光及/或化學機械拋光)來執行對藍寶石基板之移除。根據本發明之實施例，在晶圓生長或晶圓製作階段期間提供拋光停止件，藉此提供較高良率及經改良裝置效能。

通篇說明中使用之前綴「u-」表示未經摻雜或經輕摻雜，「p-」表示p-型或正性，且「n-」表示n-型或負性。

現在參照各圖，圖1係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止件之形成之一剖視圖。提供一基板100。在該基板上形成拋光停止件102。可使用任一合適方法形成該等拋光停止件。根據稱作一減法方法之一個實例性方法，將一硬材料層施加至基板100之整個表面。然後，在該硬材料層中形成一圖案，從而移除該硬材料層之不需要部分且僅留下所需要之拋光停止件102。根據稱作加法方法之另一實例性方法，跨越基板100之表面形成一遮罩圖案，從而留下孔或溝槽或其他所需要形狀之開口。然後，跨越基板100沈積一硬材料且將該硬材料沈積至該等開口中。然後，移除該遮罩圖案，從而沿基板100之表面留下拋光停止件102。可使用已知光阻劑過程進行遮罩之施加及移除。根據一個實施例，拋光停止件102形成於基板100上。然而，根據另一實施例，拋光停止件102形成於半導體晶圓之其他層上。

一個實例性基板係由藍寶石形成，其非常適合於垂直LED製作過程。本發明之實施例可尤其適合與型III-V、非矽材料一起使用。在型III-V材料中，磊晶生長過程在稍後形成於半導體晶圓上之裝置之構造及操作中可係重要的。然而，本發明之應用未必應限於此等材料，且可根據本發明之實施例使用任何其他合適基板材料。

硬材料係任一合適硬材料。在一個實例性實施例中，該硬材料在用於晶圓或裝置中之所有材料中係最硬的。該硬材料可係金剛石膜或類金剛石碳(DLC)膜。用作拋光停止件102之其他合適硬材料可係(舉例而言)金剛石、類金剛石碳(DLC)、氮化鈦(TiNx)、鈦鎢(TiWx)合金、過渡金屬氮化物或其他合適材料。拋光停止件之大小可係正在製作之晶圓之特定應用所要求之任何寬度及高度。此外，用於闡述拋光停止件102之術語「硬(hard)」並不意指限於給定實例或限於任何具體硬度或軟度等級，而可係適合完成所闡述方法之任一類型之材料。

圖2係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示磊晶層之生長之一剖視圖。在以拋光停止件102形式將硬材料施加至基板100之後，在基板100上生長一個或多個磊晶層104、106。在圖2中所示之所圖解說明之實施例中，在基板100上生長一緩衝層104，例如一u-GaN層。雖然顯示僅一個磊晶層106生長於緩衝層104上，但此層意欲表示可根據特定應用要求生長之任一數目之任何合適半導體材料層。類似地，雖然顯示僅一個緩衝層104，但此層意欲表示所要求之一個或多個緩衝層。用於磊晶生長之一個實例性組態(其可用於產生GaN LED)包含生長於藍寶石基板100上之一未經摻雜或經輕摻雜之u-GaN層，繼之以一個或多個經高度摻雜之n-型GaN(n-GaN)層、具有多個量子井(MQW)結構之一作用層及一p-型GaN(p-GaN)層。然而，所圖解說明之實例並不意欲將本發明限定為任何特定數目或排序之不同磊晶層。

一般而言，可能難以知曉u-Gan層之厚度，且亦難以明確地知曉u-GaN與剩餘層(例如，n-型層)之間的界面或接面。因此，在已知製作方法中做此之能力據證係困難的、成本高的及/或不可能的。因此，本發明之實施例亦提供對u-GaN層之明確移除，從而以所要求程度之明確性知曉應在何處停止藍寶石基板移除。

圖3係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止件在一磊晶層上之形成之一剖視圖。在圖3中所示之所圖解說明之實施例中，在基板100上生長一個或多個第一緩衝層104。然後，在第一緩衝層104中之一者上形成拋光停止件102。可在拋光停止件102上生長另外一個或多個緩衝層105。然後，可在第二緩衝層105上生長一個或多個磊晶層106。如參照圖2類似地闡述，雖然顯示僅一個層106生長於第二緩衝層105上，但此層意欲表示根據特定應用要求可生長之任一數目之任何合適半導體材料層。

圖4係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示光子結構在一磊晶層中之形成之一剖視圖。圖4中所圖解說明之實例性實施例類似於圖2，其具有一基板100、施加至基板100之拋光停止件102、一個或多個緩衝層104及生長於一個或多個緩衝層104上之一個或多個磊晶層106。將光改變材料108添加至一個或多個緩衝層104。在製作LED之情況下，光改變材料108可係用於增強光抽取之光散射元件。舉例而言，可藉由蝕刻或藉由將材料添加至層(例如，二氧化矽(SiO₂ )或氮化矽(SiN))來添加光子晶體結構。該等光子結構亦可係一真空或在材料層內之預定位置處不包含材料。

圖5係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示與一蝕刻停止層組合之拋光停止件之形成之一剖視圖。圖5中所圖解說明之實例性實施例類似於圖2，其具有一基板100、施加至基板100之拋光停止件102、一個或多個緩衝層104、105及生長於一個或多個緩衝層104、105上之一個或多個磊晶層106。另外，在一個或多個緩衝層104中或之間生長一蝕刻停止層103。蝕刻停止層103在稍後蝕刻過程期間可係有利的。在一個實施例中，將使用高度選擇性濕式蝕刻，然而亦可使用熟習此項技術者已知之乾式蝕刻及其他合適蝕刻方法。一個或多個停止層可用於移除基板100之後之後續過程。舉例而言，蝕刻過程可終止在停止層103處。該停止層亦可用作一洩漏減小層，例如在稍後使用晶圓製造電晶體等時。

根據一個實施例，停止層103係具有Al_x In_y Ga_(1-x-y) N性質之一AlInGaN層。在一個實施例中，x小於或等於約0.35。在另一實施例中，x小於或等於約0.4。在另一實施例中，x可係在0.2至0.5之一範圍中。在一個實施例中，y小於或等於約0.1。在另一實施例中，y小於或等於約0.2或在0.05至0.25之一範圍中。然而，可使用其他合適值以及其他範圍之x及y值。根據另一實施例，停止層103可係具有Al_x Ga_(1-x) N層性質之一經高度摻雜之AlGaN層。AlGaN層之一個可能厚度可小於0.2μm。在另一實施例中，AlGaN層之厚度可等於約0.2μm。在一個實施例中，該層厚度應足夠薄以用於n摻雜至AlN層中。若將一較厚之Al_x Ga_(1-x) N層用作停止層，則Al莫耳分數應小於約0.35以便更容易將Si摻雜至AlGaN層中。

該停止層提供高蝕刻選擇性。一種高蝕刻選擇性方法使用光電化學(PEC)濕式蝕刻，其係一高帶隙相依蝕刻選擇性。PEC蝕刻係電子電洞對之光生作用，其增強一電化學反應中之氧化及還原反應。根據本發明之一實施例，停止層103亦可包括一AlN/GaN超晶格結構。該超晶格停止層包括一GaN層及一AlN層，其共同形成一AlN/GaN超晶格(~30A°/30A°)停止層。該超晶格結構係由毗鄰之AlN及GaN層形成。該超晶格結構可包括任一所需要數目之AlN與GaN對。

圖6係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止層之形成之一剖視圖。圖6中所圖解說明之實例性實施例類似於圖2，其具有一基板100、施加至基板100之拋光停止件102、一個或多個緩衝層104、105及生長於一個或多個緩衝層104、105上之一個或多個磊晶層106。另外，將一拋光停止層110添加至拋光停止件102中之每一者。拋光停止層110可降低拋光停止件102與緩衝層104之間的應力或晶格不匹配。拋光停止層110亦可用於磊晶橫向過生長之位錯降低。

根據一個實施例，拋光停止件102中之每一者係由第一材料製造，且該等拋光停止層中之每一者係由一第二材料製造，該兩種材料之間的差異提供優點。根據另一實施例，拋光停止層可完全包圍且覆蓋拋光停止件，以使得該拋光停止件之任何部分皆不接觸毗鄰於拋光停止件102之包圍層。

現在參照圖7至13，參照照圖1至6所闡述之半導體晶圓可進一步用於製造半導體裝置。

圖7係根據本發明之一實施例之一半導體裝置150之顯示拋光停止件之形成之一剖視圖。圖7中所圖解說明之實例性實施例除其他層之外亦包含圖2中所示之組件。半導體裝置150包含一基板200、施加至基板200之拋光停止件202、生長於基板200上之一個或多個緩衝層204及生長於一個或多個緩衝層204上之一個或多個磊晶層206。另外，在製作半導體裝置期間，可使用一積層或層壓過程或任何其他合適製作過程將額外層添加至一個或多個磊晶層206。在所圖解說明之實施例中，半導體裝置150包含一個或多個金屬層220、222。一個或多個金屬層220、222可係特定應用所要求之任何此等材料，例如歐姆觸點、反射鏡、鍍覆種子層、接合材料、應力之緩衝層或其他金屬層。

圖8係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示一內建觸點之形成之一剖視圖。圖8中所圖解說明之實例性實施例類似於圖7中所示之實例性實施例，半導體裝置150具有一基板200、施加至基板100之拋光停止件202、生長於該基板上之一個或多個緩衝層204、生長於一個或多個緩衝層204上之一個或多個導電層205、生長於一個或多個導電層205上之一個或多個磊晶層206及添加至一個或多個磊晶層206之一個或多個金屬層220、222。半導體裝置150進一步包含延伸至一個或多個導電層205中之一內建n-型觸點224。n-型觸點224可由絕緣材料226包圍以防止或減少與其他半導體裝置層之接觸。

圖9係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示一新基板之形成之一剖視圖。圖9中所圖解說明之實例性實施例類似於圖7中所示之實例性實施例，半導體裝置150具有一基板200、施加至基板200之拋光停止件202、生長於基板200上之一個或多個緩衝層204、生長於一個或多個緩衝層204上之一個或多個磊晶層206及添加至一個或多個磊晶層206之一個或多個金屬層220、222。半導體裝置150進一步包含接合或鍍覆至一個或多個金屬層220、222之一第二基板230。舉例而言，該第二基板可由任一合適材料形成，例如，銅或適合作為一半導體裝置基板之其他材料。

圖10係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示經圖案化鍍覆層之一剖視圖。圖10中所圖解說明之實例性實施例類似於圖9中所示之實例性實施例，半導體裝置150具有一基板200、施加至基板200之拋光停止件202、生長於基板200上之一個或多個緩衝層204、生長於一個或多個緩衝層204上之一個或多個磊晶層206、添加至一個或多個磊晶層206之一個或多個金屬層220、222及接合或鍍覆至一個或多個金屬層220、222之一第二基板230。在所圖解說明之實施例中，第二基板230之經圖案化鍍覆層232可在將半導體裝置150分離成個別單獨組件時促進切片及應力釋放。在一個實施例中，使用一光阻劑過程形成經圖案化鍍覆層232。

圖11係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示基板移除之一剖視圖。圖11中所圖解說明之實例性實施例類似於圖9中所示之實例性實施例，半導體裝置150具有形成於施加至基板200之一個或多個緩衝層204中之拋光停止件202(圖9及10)、生長於一個或多個緩衝層204上之一個或多個磊晶層206、添加至一個或多個磊晶層206之一個或多個金屬層220、222及接合或鍍覆至一個或多個金屬層220、222之第二基板230。當與圖9及10相比時，在圖11之所圖解說明之實施例中已移除基板200。在一個實施例中，藉由一機械薄化過程移除基板200，該過程一般而言可包含作為該過程之部分之對表面之碾磨、研磨、拋光或化學機械拋光。可使用其他移除方法。然而，結合本發明之實施例使用一機械薄化方法提供增加之速度及準確性優點。如圖11中所圖解說明，藉由機械薄化過程之移除在拋光停止件202之端處停止。由於拋光停止件202係由一硬材料形成，因此可明確且精確地在該等拋光停止件之位置處停止機械薄化，從而留下剩餘層。此外，通過使用拋光停止件202，可將剩餘表面之平坦性控制在所要求限制內。

圖12係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示實例性半導體裝置表面變化之一剖視圖。圖12中所圖解說明之實例性實施例類似於圖11中所示之實例性實施例，半導體裝置150具有形成於施加至基板200之一個或多個緩衝層204中之拋光停止件202(圖9及10)、生長於一個或多個緩衝層204上之一個或多個磊晶層206、添加至一個或多個磊晶層206之一個或多個金屬層220、222及接合或鍍覆至一個或多個金屬層220、222之第二基板230。在一蝕刻過程期間已移除緩衝層204之至少一部分，藉此曝露拋光停止件202之至少部分。出於圖解說明之目的已在半導體裝置150上顯示複數個不同LED特徵。舉例而言，圖12中顯示的係表面紋理化240、鈍化242及歐姆觸點或接合墊244、一微透鏡246及一透明接觸層248。另外，經圖案化鍍覆層232形成於第二基板230及一個或多個金屬層220、222中以在將半導體裝置150分離成個別單獨組件時促進切片及應力釋放。

圖13係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示一內建觸點之形成之一剖視圖。圖13中所圖解說明之實例性實施例類似於圖12中所示之實例性實施例，其進一步包含延伸至一個或多個導電層205中之一內建n-型觸點224。n-型觸點224可由絕緣材料226包圍以防止或減少與其他半導體層之接觸。

現在參照圖14A至21，其顯示且圖解說明一半導體晶圓及製造一半導體之一方法。除非另外闡述，否則參照圖14A至21顯示及圖解說明之半導體晶圓之實施例及製造該半導體晶圓之方法類似於參照圖1至13所闡述之實施例及方法。

圖14A係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止件之形成之一剖視圖。提供一基板1400。在該基板上形成拋光停止件1402。可使用任一合適方法形成拋光停止件1402。根據稱作一減法方法之一個實例性方法，將一硬材料層施加至基板1400之整個表面。然後，在該硬材料層中形成一圖案，從而移除該硬材料層之不需要部分且僅留下所需要之拋光停止件1402。舉例而言，可使用反應性離子蝕刻(RIE)來形成硬材料之圖案。亦可藉由化學氣相沈積或物理氣相沈積形成拋光停止件。根據稱作加法方法之另一實例性方法，跨越基板100之表面形成一遮罩圖案，從而留下孔或溝槽或其他所需要形狀之開口。然後，以奈米結構形式跨越基板1400沈積或在基板1400上生長硬材料。在另一實施例中，使用一凹入方法，可製造完全穿過該硬材料之孔且用一半導體材料填充該等孔。因此，該半導體材料可由位於該硬材料之兩側上之其他半導體材料或組件接觸。根據一個實施例，拋光停止件1402形成於基板1400上。然而，根據另一實施例，拋光停止件1402形成於該半導體晶圓之其他層上。根據一個實施例，該等拋光停止件可形成於一經圖案化基板上，如圖14B中所顯示及闡述。

參照圖14A至22C使用之硬材料包含陶瓷材料或基於陶瓷之材料。在一個實施例中，陶瓷係氮化硼或基於氮化硼之材料。然而，根據另一實施例，可使用其他陶瓷材料，例如TiSiN或TiAlN。根據一個實施例，可使用過渡金屬氮化物材料。根據一個實施例，該硬材料之摩擦係數低於原始基板及該基板上之半導體層之摩擦係數。可使用任何合適形式之氮化硼，例如立方晶氮化硼、三元系氮化硼、碳化氮化硼(CBN)、鍺三元系氮化硼(GeBN)、氟氮化硼(BFN)、氮氧化硼(BNO)、氮化硼纖維、氮化硼奈米網、氮化硼奈米結構(舉例而言，包含奈米管、奈米線、奈米錐及奈米角)或含氮化硼之複合物。在一個實施例中，陶瓷材料對於由形成於根據本發明之實施例之半導體晶圓中之一作用層發射之光係透明的，該陶瓷材料具有低於毗鄰於該陶瓷材料之半導體層之折射指數之一折射指數。因此，使用具有低於該作用區域之一折射指數之一硬材料可減少被反射光量。

根據一個實施例，該陶瓷材料係在一高壓力環境中或一高溫度環境中或高壓力及高溫度兩者之一環境中生長。可使用以下技術執行形成陶瓷材料(例如，奈米管)：(a)電弧放電技術，在一惰性氛圍或N₂ 或NH₃ 中對HfB₂ /Ta-BN電極(含硼)進行電弧處理；(b)在一高溫度(例如，1200℃)下在一惰性氛圍中對與奈米大小之Ni及Co粉末混合之氮化硼(BN)粉末進行雷射剝蝕；(c)取代反應，例如CNT，其中在高溫度(例如，1500℃)下在N₂ 下使用一CNT模板B₂ O₃ 粉末形成BN奈米管；(d)在>1000℃之一高溫度下化學氣相沈積前驅物(例如，B₄ N₃ O₂ H、B₃ N₃ H₆ )+催化劑(例如，NiB或Ni₂ B粉末)；或(e)在NH₃ 氣體中使用元素B球磨，繼之以在N₂ 或Ar下在一高溫度(例如，1000℃至1200℃)下進行熱退火。

可將硬材料拋光停止件圖案化或使其以任一合適圖案或形狀生長。舉例而言，每一拋光停止件可具有一圓形、矩形、三角形剖面或係圓錐形。該等拋光停止件可以任何圖案分佈在半導體晶圓上，例如任一合適柵格圖案之一柵格。可根據特定應用最佳化拋光停止件之一圖案之大小、寬度及間距。根據一個實施例，該等拋光停止件可由多個層之一堆疊組成，該多個層堆疊中之至少一個層包含基於氮化硼之材料。

根據一個實例性實施例，藉由乾式蝕刻(例如，氫氣體下之輔助RIE)來進行對硬材料(例如，氮化硼奈米錐或奈米柱)之蝕刻。此蝕刻方法將涉及藉由高能量離子碰撞之物理蝕刻及藉由反應性氫原子/離子之化學蝕刻兩者。化學蝕刻中所涉及之反應可係：N(表面)+xH(g)→NHx(g)；B(表面)+xH(g)→BHx(g)。使用一金屬蝕刻遮罩(例如，Ti、Al或Au)來誘發優先RIE。根據一個實施例，可藉由在經圖案化遮罩上沈積且然後剝離該遮罩來達成硬材料圖案化。

然而，使用合適嵌入材料，例如基板上之基於氮化硼之材料，可不僅改良磊晶層中之位錯密度及堆疊錯誤以達成更好的內部量子效率，而且假定該嵌入材料具有高硬度等級則該嵌入材料亦可在基板移除過程中充當一拋光停止件。此外，藉助合適地調整基於氮化硼之材料，當與GaN(n~2.5)及空氣(n~1)相比時，其介於中間之折射指數(n~1.7至2.1)亦可有助於散射及/或增強光抽取。

考量n-GaN層中之微柱結構，在微柱InGaN/Cu LED樣本之350mA下之光輸出功率與習用InGaN/Cu LED之光輸出功率相比可改良39%。此改良係因在微柱表面處散射發射光所致之光子逸出概率增加而產生。藉由進一步最佳化微柱間距，可達成更好的光抽取效率。

圖14B係根據本發明之另一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止件之形成之一剖視圖。在圖14B之所圖解說明之實施例中，使拋光停止件1402生長至基板1400中或生長於基板1400之表面下方。在生長過程期間，將孔或凹穴製造至基板1400中，且用於形成拋光停止件1402之材料至少部分位於該等孔或凹穴中。

圖14C係根據本發明之另一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止件之形成之一剖視圖。根據一個實施例，拋光停止件1402中之每一者係由第一材料製造，且拋光停止件1402中之每一者包含由一第二材料製造之一保形層或覆蓋層1403。兩種材料之間的差異可提供一優點。在圖14C中所圖解說明之實施例中，拋光停止層完全包圍且覆蓋該拋光停止件，以使得該拋光停止件之任何部分皆不接觸毗鄰於拋光停止件1402之包圍層。然而，該保形層亦可覆蓋拋光停止件1402之一部分，例如拋光停止件1402之頂部。舉例而言，保形層1403可包含SiO₂ 或SiNx或一種或多種此等材料之多個層，或由其組成。在另一實施例中，保形層1403提供與參照圖6所圖解說明及闡述之拋光停止層110類似之一功能。

圖15係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示磊晶層之生長之一剖視圖。在以拋光停止件形式將硬材料施加至基板1400之後，在基板1400上生長一個或多個磊晶層1404、1406。在圖15中所示之所圖解說明之實施例中，在基板1400上生長緩衝層1404，例如一u-GaN層或GaN包覆層。雖然顯示僅一個磊晶層1406生長於緩衝層1404上，但此層意欲表示根據特定應用要求可生長之任一數目之任何合適半導體材料層。用於磊晶生長之一個實例性組態(其可用於產生GaN LED)包含生長於藍寶石基板1400上之一未經摻雜或經輕摻雜之u-GaN層1404，繼之以一個或多個經高度摻雜之n-型GaN(n-GaN)層、具有多個量子井(MQW)結構之一作用層及一p-型GaN(p-GaN)層。然而，所圖解說明之實例不意欲將本發明限定為任何特定數目或排序之不同磊晶層。

圖16係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止件在一磊晶層上之形成之一剖視圖。在圖16中所示之所圖解說明之實施例中，在基板1400上生長一個或多個第一緩衝層1404。然後，在第一緩衝層1404中之一者上形成拋光停止件1402。可在拋光停止件1402上生長另外一個或多個緩衝層1405。然後，可在第二緩衝層1405上生長一個或多個磊晶層1406。如參照圖15類似地闡述，雖然顯示僅一個層1406生長於第二緩衝層1405上，但此層1406意欲表示根據特定應用要求可生長之任一數目之任何合適半導體材料層。

圖17係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示與一蝕刻停止層1403組合之拋光停止件之形成之一剖視圖。圖17中所圖解說明之實例性實施例類似於圖15，其具有一基板1400、施加至基板1400之拋光停止件1402、一個或多個緩衝層1404、1405及生長於一個或多個緩衝層1404、1405上之一個或多個磊晶層1406。另外，在一個或多個緩衝層1404、1405中或之間生長一蝕刻停止層1403。蝕刻停止層1403在稍後蝕刻過程期間可係有利的。在一個實施例中，將使用高度選擇性濕式蝕刻，然而亦可使用熟習此項技術者已知之乾式蝕刻及其他合適蝕刻方法。一個或多個停止層可用於移除基板1400之後之後續過程。舉例而言，可在停止層1403處終止蝕刻過程。該停止層亦可用作一洩漏減小層，例如在稍後使用晶圓製造電晶體等時。

現在參照圖18至21，參照照圖14至17所闡述之半導體晶圓可進一步用於製造半導體裝置。

圖18係根據本發明之一實施例之一半導體裝置1850之顯示拋光停止件之形成之一剖視圖。圖18中所圖解說明之實例性實施例除其他層之外亦包含圖2中所示之組件。半導體裝置1850包含一基板1400、施加至基板1400之拋光停止件1402、生長於基板1400上之一個或多個緩衝層1404及生長於一個或多個緩衝層1404上之一個或多個磊晶層1406。另外，在製作半導體裝置期間，可使用一積層或層壓過程或任何其他合適製作過程將額外層添加至一個或多個磊晶層1406。在所圖解說明之實施例中，半導體裝置1850包含一個或多個金屬層1420、1422。一個或多個金屬層1420、1422可係特定應用所要求之任何此等材料，例如歐姆觸點、反射鏡、鍍覆種子層、接合材料、應力之緩衝層或其他金屬層。可將一個或多個金屬層1420、1422圖案化且其不需要彼此完全接觸。

圖19係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示一新基板之形成之一剖視圖。圖19中所圖解說明之實例性實施例類似於圖18中所示之實例性實施例，半導體裝置1850具有一基板1400、施加至基板1400之拋光停止件1402、生長於基板1400上之一個或多個緩衝層1404、生長於一個或多個緩衝層1404上之一個或多個磊晶層1406及添加至一個或多個磊晶層1406之一個或多個金屬層1420、1422。半導體裝置1850進一步包含接合或鍍覆至一個或多個金屬層1420、1422之一第二基板1430。舉例而言，第二基板1430可由任一合適材料形成，例如銅或適合作為一半導體裝置基板之其他材料。

圖20係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示基板移除之一剖視圖。圖20中所圖解說明之實例性實施例類似於圖19中所示之實例性實施例，半導體裝置1850具有形成於施加至基板1400之一個或多個緩衝層1404中之拋光停止件1402(圖19)、生長於一個或多個緩衝層1404上之一個或多個磊晶層1406、添加至一個或多個磊晶層1406之一個或多個金屬層1420、1422及接合或鍍覆至一個或多個金屬層1420、1422之第二基板1430。當與圖9相比時，在圖20之所圖解說明之實施例中已移除基板1400。在一個實施例中，藉由一機械薄化過程移除基板1400，該過程一般而言可包含作為該過程之部分之對表面之碾磨、研磨、拋光或化學機械拋光。可使用其他移除方法。然而，結合本發明之實施例使用一機械薄化方法提供增加之速度、準確性及通量優點。如圖20中所圖解說明，藉由機械薄化過程進行之移除在拋光停止件1402之端處停止。由於拋光停止件1402係由一硬材料形成，因此可明確且精確地在該等拋光停止件位置處停止機械薄化，從而留下剩餘層。此外，通過使用拋光停止件1402，可將剩餘表面之平坦性控制在所要求限制內。

圖21係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之一剖視圖。圖21中所圖解說明之實例性實施例類似於圖20中所示之實例性實施例，半導體裝置1850具有形成於施加至基板1400之一個或多個緩衝層1404中之拋光停止件1402(圖19)、生長於一個或多個緩衝層1404上之一個或多個磊晶層1406、添加至一個或多個磊晶層1406之一個或多個金屬層1420、1422及接合或鍍覆至一個或多個金屬層1420、1422之第二基板1430。在一蝕刻過程期間已移除緩衝層1404之至少一部分，藉此曝露拋光停止件1402之至少部分。另外，在第二基板1430及一個或多個金屬層1420、1422中形成一非導電隔離層1432以在將半導體裝置1850分離成個別單獨組件時促進切片及應力釋放。

圖22A係根據本發明之一實例性實施例之一垂直LED結構2200。垂直LED結構2200包含一替換基板2202、一p-金屬2204、一p-GaN層2206、一多量子井層2208、一n-GaN層2210、拋光停止件2214及形成於n-GaN層2210或n-GaN層2210及拋光停止件2214上之一電極2216。

圖22B係根據本發明之一實施例之一垂直LED結構2300。在圖22B中，垂直LED結構2300之GaN緩衝層2212已被蝕刻以使得電極2216可直接接觸n-GaN層2210。剩下拋光停止件2214及拋光停止件2214下方之GaN緩衝層之部分。類似地，可根據特定實施方案之要求蝕刻任何合適層。

圖22C係根據本發明之一實施例之一垂直LED結構2400。圖22C中所示之垂直LED結構類似於圖22B中所示之垂直LED結構。然而，在圖22C中所示之垂直LED結構2400中，當與圖22B相比時，電極2216附近之拋光停止件2214亦已被移除。因此，根據特定應用之要求，拋光停止件2214可保留於LED結構上或被移除。

圖23係根據本發明之另一實例性實施例之一倒裝晶片LED結構。倒裝晶片LED結構2500被組態為一倒裝晶片LED，其包含一藍寶石基板2302、一p-金屬層2322、一p-GaN層2306、一多量子井層2308、一n-GaN層2310、一GaN緩衝層2312、一拋光停止層2314及形成於n-GaN層2310上之一n-電極2324。LED結構2300焊接至一基台2326。

在一習用半導體晶圓中，當應用一機械薄化方法時，若待拋光之平面非常大，則層厚度之變化對於有用之實際應用而言可能太大。根據本發明之實施例，拋光停止件之包含用於有效地減小該平面之大小以使得該厚度中之變化減小，即使該平面之總體大小較大。因此，可藉由控制該等拋光停止件之大小及/或其之間的距離來獲得一可接受變化範圍。雖然將拋光停止件大體顯示為正方形或矩形，但根據本發明之實施例之拋光停止件可係任一形狀，例如線、點、圓形、三角形或矩形，且可位於平面上之任何合適位置中。

雖然已參照所圖解說明之實施例特定顯示並闡述了本發明，但熟悉此項技術者將理解，在不背離本發明之精神及範疇之情況下可在形式及細節上作出改變。舉例而言，雖然圖14A至23之實施例中所圖解說明之半導體裝置併入有施加至藍寶石基板之拋光停止件，但該等半導體裝置之其他實施例可併入有施加至該半導體裝置之一磊晶層之拋光停止件，如以上參照圖3及16所闡述。因此，以上說明意欲提供本發明之實例性實施例，且本發明之範疇不受所提供之具體實例限制。

100．．．基板

102．．．拋光停止件

103．．．蝕刻停止層

104．．．磊晶層/第一緩衝層

105．．．第二緩衝層

106．．．磊晶層

108．．．光改變材料

110．．．拋光停止層

150．．．半導體裝置

200．．．基板

202．．．拋光停止件

204．．．緩衝層

205．．．導電層

206．．．磊晶層

220．．．金屬層

222．．．金屬層

224．．．內建n-型觸點

226．．．絕緣材料

230．．．第二基板

232．．．經圖案化鍍覆層

240．．．表面紋理化

242．．．鈍化

244．．．接合墊

246．．．微透鏡

248．．．透明接觸層

1400．．．基板

1402．．．拋光停止件

1403．．．保形層/覆蓋層/蝕刻停止層

1404．．．磊晶層/第一緩衝層/u-GaN層

1405．．．第二緩衝層

1406．．．磊晶層

1420．．．金屬層

1422．．．金屬層

1430．．．第二基板

1432．．．非導電隔離層

1850．．．半導體裝置

2200．．．垂直LED結構

2202．．．替換基板

2204．．．p-金屬

2206．．．p-GaN層

2208．．．多量子井層

2210．．．n-GaN層

2212．．．GaN緩衝層

2214．．．拋光停止件

2216．．．電極

2300．．．垂直LED結構

2302．．．藍寶石基板

2306．．．p-GaN層

2308．．．多量子井層

2310．．．n-GaN層

2312．．．GaN緩衝層

2314．．．拋光停止層

2322．．．p-金屬層

2324．．．n-電極

2326．．．基台

2400．．．垂直LED結構

2500．．．倒裝晶片LED結構

圖1係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止件之形成之一剖視圖；

圖2係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示磊晶層之生長之一剖視圖；

圖3係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止件在一磊晶層上之形成之一剖視圖；

圖4係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示光子結構在一磊晶層中之形成之一剖視圖；

圖5係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示與一蝕刻停止層組合之拋光停止件之形成之一剖視圖；

圖6係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止層之形成之一剖視圖；

圖7係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示拋光停止件之形成之一剖視圖；

圖8係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示一內建觸點之形成之一剖視圖；

圖9係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示一新基板之形成之一剖視圖；

圖10係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示經圖案化鍍覆層之一剖視圖；

圖11係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示基板移除之一剖視圖；

圖12係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示實例性半導體裝置表面變化之一剖視圖；

圖13係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示一內建觸點之形成之一剖視圖；

圖14A係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止件之形成之一剖視圖；

圖14B係根據本發明之另一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止件之形成之一剖視圖；

圖14C係根據本發明之另一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止件之形成之一剖視圖；

圖15係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示磊晶層之生長之一剖視圖；

圖16係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示拋光停止件在一磊晶層上之形成之一剖視圖；

圖17係根據本發明之一實施例之一半導體晶圓之顯示與一蝕刻停止層組合之拋光停止件之形成之一剖視圖；

圖18係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示拋光停止件之形成之一剖視圖；

圖19係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示一新基板之形成之一剖視圖；

圖20係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示基板移除之一剖視圖；

圖21係根據本發明之一實施例之一半導體裝置之顯示實例性半導體裝置表面變化之一剖視圖；

圖22A係根據本發明之一實施例之一垂直LED結構；

圖22B係根據本發明之一實施例之一垂直LED結構；

圖22C係根據本發明之一實施例之一垂直LED結構；及

圖23係根據本發明之另一實施例之一倒裝晶片LED結構。