TWI603390B - 選擇性轉移半導體元件的方法 - Google Patents

Description

選擇性轉移半導體元件的方法

本發明係關於一種光電半導體元件的製造方法。

隨著科技日新月異，光電半導體元件在資訊的傳輸以及能量的轉換上有極大的貢獻。以系統的運用為例，例如光纖通訊、光學儲存及軍事系統等，光電半導體元件皆能有所發揮。以能量的轉換方式進行區分，光電半導體元件一般可分為三類：將電能轉換為光的放射，如發光二極體及雷射二極體；將光的訊號轉換為電的信號，如光檢測器；將光的輻射能轉換為電能，如太陽能電池。

在光電半導體元件之中，成長基板扮演著非常重要的角色。形成光電半導體元件所必要的半導體磊晶結構皆成長於基板之上，並透過基板得到支持。因此，選擇一個適合的成長基板，往往成為決定光電半導體元件中元件成長品質的重要因素。

然而，有時一個好的元件成長基板並不一定是一個好的元件承載基板。以發光二極體為例，在習知的紅光元件製程中，為了提昇元件的成長品質，會選擇晶格常數與半導體磊晶結構較為接近但不透明的砷化鎵(GaAs)基板 作為成長基板。然而，對於以發光為操作目的的發光二極體元件而言，於操作過程之中，不透明的成長基板會造成元件的發光效率下降。

為了滿足光電半導體元件對於成長基板與承載基板不同需求條件的要求，基板的轉移技術於是因應而生。亦即，半導體磊晶結構先於成長基板上進行成長，再將成長完成的半導體磊晶結構轉移至承載基板，以方便後續的元件操作進行。在半導體磊晶結構與承載基板結合之後，原有成長基板的移除則成為轉移技術的關鍵之一。

成長基板的移除方式主要包括將原有的成長基板以蝕刻液蝕刻溶解，以物理方式切割磨除，或事先在成長基板與半導體磊晶結構之間生成犧牲層，再藉由蝕刻去除犧牲層的方式將成長基板與半導體分離等。然而，不論是以蝕刻液溶解基板或是以物理性切割方式磨除基板，對原有的成長基板而言，都是一種破壞。成長基板無法再度利用，在強調環保及節能的現代，無疑是一種材料的浪費。然而，若是使用犧牲層結構進行分離，對於光電半導體元件而言，如何進行有效地選擇性轉移，則是目前研究的方向之一。

一半導體裝置，包含一基板具有一第一表面；一半導體元件位於該第一表面上；以及一黏結結構位於該第一表面與該半導體元件之間，與該半導體元件以及該基板直接接觸；其中，該黏結結構包含一黏結層以及一犧牲層，該黏結層與該犧牲層的材質相異。

101‧‧‧黏結基板

3011‧‧‧表面

1011‧‧‧表面

3012‧‧‧表面

1012‧‧‧表面

302‧‧‧轉換單元

102‧‧‧成長基板

303‧‧‧第二半導體層

1022‧‧‧表面

304‧‧‧半導體層

103‧‧‧擷取元件

3031‧‧‧表面

1031‧‧‧支撐結構

31‧‧‧第一半導體磊晶疊層

1032‧‧‧軟性基板

311‧‧‧表面

110‧‧‧孔洞

32‧‧‧第二半導體磊晶疊層

1101‧‧‧壁面

4‧‧‧黏著介質

120‧‧‧孔洞

5‧‧‧支撐結構

2‧‧‧黏著結構

601‧‧‧犧牲層

202‧‧‧黏結層

7‧‧‧雷射光

201‧‧‧犧牲層

t‧‧‧厚度

3‧‧‧半導體磊晶疊層

w‧‧‧間隔寬度

301‧‧‧第一半導體層

第1A圖至第1I圖係分別為依本發明第一實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖；第2A圖至第2H圖係分別為依本發明第二實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖；第3A圖至第3H圖係分別為依本發明第三實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖；第4A圖至第4C圖為依本發明第四實施例之結構示意圖；第5A圖至第5G圖為依本發明第五實施例之結構示意圖；第6A圖至第6H圖為依本發明第六實施例之結構示意圖；第7A圖至第7F圖為依本發明第七實施例之結構示意圖；第8A圖至第8F圖係分別為依本發明第八實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖；第9A圖至第91圖係分別為依本發明第九實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖；第10A圖至第10C圖係分別為依本發明第十實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖；第11A圖至第11B圖係分別為依本發明一實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖。

第一實施例

第1A圖至第1I圖係分別為依本發明第一實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖。請參閱第1A圖以及第1B圖，其中第1A圖為第1B圖中 虛線AA’的剖面圖。根據本發明所揭露的光電半導體元件製程，提供一黏結基板101具有一表面1011，形成一黏著結構2在表面1011上，黏著結構2具有一厚度t，於本實施例中，厚度t的範圍介於1μm到10μm之間，較佳的是介於2μm到6μm之間。黏著結構2包含一黏結層202及一犧牲層201，黏結層202與犧牲層201並列在表面1011上與表面1011相接，如第1B圖所示之黏著結構2的上視圖，黏結層202與犧牲層201各具有特定的形狀。

黏結基板101的材料包含電絕緣基板或導電基板，電絕緣基板的材料包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、氧化二鋁鋰(LiAlO2)或陶瓷基板等；導電基板的材料包含矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)或金屬材料之一種或其組合。在本實施例中，黏結層202的材質與犧牲層201不同，黏結層202的材料包含苯并環丁烯(BCB)；犧牲層201的材料包含有機材料，例如紫外光(UV)解離膠，包含丙烯酸(Acrylic acid)、不飽和聚酯環氧樹脂(Unsaturated polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、氧雜環丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)等；熱塑性塑膠，包含尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(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；或者無機材料，例如金屬包含鈦(Ti)、金(Au)、鈹(Be)、鎢(W)、鋁(Al)、鍺(Ge)或其組合，氧化物包含SiOx，或者氮化物包含SiNx等。

接續如圖1C所示，提供一成長基板102，在成長基板102上具有以磊晶方式成長的一半導體磊晶疊層3，接著藉由黏著結構2將成長基板102及半導體磊晶疊層3，以加熱、加壓的方式黏結至表面1011上與黏結基板101黏合，其中黏結層202與犧牲層201皆與半導體磊晶疊層3相接。由於黏結層202的材質選擇不同於犧牲層201的材質，用以造成半導體磊晶疊層3與黏結層202之間的黏著 力不同於半導體磊晶疊層3與犧牲層201之間的黏著力，在本實施例中，半導體磊晶疊層3與黏結層202之間的黏著力大於半導體磊晶疊層3與犧牲層201之間的黏著力。

其中，半導體磊晶疊層3包括至少一第一半導體層301具有第一導電型態，一轉換單元302以及一第二半導體層303具有第二導電型態，依序形成於成長基板102之上。第一半導體層301和第二半導體層303可為兩個單層結構或兩個多層結構(多層結構係指兩層或兩層以上)。第一半導體層301和第二半導體層303具有不同的導電型態、電性、極性或依摻雜的元素以提供電子或電洞。當第一半導體層301為p型半導體，第二半導體層303可為相異電性的n型半導體，反之，當第一半導體層301為n型半導體，第二半導體層303可為相異電性的p型半導體。轉換單元302形成在第一半導體層301和第二半導體層303之間，轉換單元302係將光能和電能相互轉換或導致轉換。半導體磊晶疊層3可進一步加工應用於一半導體元件、設備、產品、電路，以進行或導致光能和電能相互轉換。具體而言，半導體磊晶疊層3可進一步加工成為一發光二極體(LED)、一雷射二極體(LD)、一太陽能電池或一液晶顯示器其中之一。以發光二極體為例，可以藉由改變半導體磊晶疊層3裡的其中一層或多層的物理及化學組成，調整發出的光波長。常用的材料為磷化鋁鎵銦(aluminum gallium indium phosphide,AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(aluminum gallium indium nitride,AlGaInN)系列、氧化鋅系列(zinc oxide,ZnO)。轉換單元302可為單異質結構(single heterostructure,SH)，雙異質結構(double heterostructure,DH)，雙側雙異質結(double-side double heterostructure,DDH)，多層量子井(multi-quantum well,MWQ)。具體來說，轉換單元302可為中性、p型或n型電性的半導體。施以電流通過半導體磊晶疊層3時，轉換單元302會發光。當轉換單元302以磷化鋁銦鎵(AlGaInP)為基礎的材 料時，會發出紅、橙、黃光之琥珀色系的光；當以氮化鋁鎵銦(AlGaInN)為基礎的材料時，會發出藍或綠光。

接續如圖1D所示，將成長基板102與半導體磊晶疊層3分離並露出半導體磊晶疊層3之一表面3011。分離成長基板102的方法包括利用光照法，使用雷射光穿透成長基板102照射成長基板102與半導體磊晶疊層3之間的界面，來達到分離半導體磊晶疊層3與成長基板102的目的。另外，也可以利用濕式蝕刻法直接移除成長基板102，或移除成長基板102與半導體磊晶疊層3之間的介面層(未顯示)，進而分離成長基板102與半導體磊晶疊層3。除此之外，還可以於高溫下利用蒸氣蝕刻直接移除成長基板102與半導體磊晶疊層3之間的介面層(未顯示)，達到成長基板102與半導體磊晶疊層3分離之目的。

如圖1E所示，在半導體磊晶疊層3之表面3011上形成一圖形化的黏著介質4對應犧牲層201，其中形成圖形化的黏著介質4的方式包含先形成一整層的黏著介質4在表面3011上，接著利用黃光微影製程或者圖形化蝕刻的方式，形成圖形化的黏著介質4，黃光微影製程及圖形化蝕刻係為一般習知的半導體製程。黏著介質4的材料包含有機材料，例如丙烯酸(Acrylic acid)、不飽和聚酯環氧樹脂(Unsaturated polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、氧雜環丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)、尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(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)、苯并環丁烯(BCB)等；或者無機材料，例如金屬包含鈦(Ti)、金(Au)、鈹(Be)、鎢(W)、鋁(Al)、鍺(Ge)、銅(Cu)或其組合，氧化物包含銦錫氧化物(ITO)、鎘錫氧化物(CTO)、銻氧化錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、及鋅錫氧化物、氧化鋅(ZnO)、氧化矽(SiOx)，或者氮化物包含氮化矽(SiNx)等。

接續如第1F圖所示，圖形化半導體磊晶疊層3及黏著結構2並露出表面1011以形成互相隔開的複數個半導體磊晶疊層，其中複數個半導體磊晶疊 層包含至少一個第一半導體磊晶疊層31及至少一個第二半導體磊晶疊層32，在每一個第一半導體磊晶疊層31上具有黏著介質4，而每一個第二半導體磊晶疊層32的表面3011上則無黏著介質4。圖形化半導體磊晶疊層3及黏著結構2的方法包含乾蝕刻或濕蝕刻，在本實施例中，使用乾蝕刻製程使第一半導體磊晶疊層31及第二半導體磊晶疊層32之間的間隔寬度w盡量縮小，以避免蝕刻過多的半導體磊晶疊層3造成浪費，本實施例的間隔寬度w介於1μm及10μm，較佳的為5μm。

接續如第1G圖所示，提供一擷取元件103藉由加溫、加壓或者利用擷取元件103本身具有之黏性，與黏著介質4黏結。擷取元件103包含導電材料，例如導電基板或印刷電路板，其中導電基板的材料包含矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)或金屬材料之一種或其組合；印刷電路板包含單面印刷電路板、雙面印刷電路板、多層印刷電路板或軟性電路板；或非導電材料，例如包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、氧化二鋁鋰(LiAlO2)、陶瓷基板或發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶等，其中當以發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶形成擷取元件103時，可提供一硬質基板與發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶黏合，用以支撐發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶，以避免發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶沾黏第二半導體磊晶疊層32的表面3011。在另一實施例中，如第11A圖所示，擷取元件103可進一步包含一軟性基板1032及一支撐結構1031，其中軟性基板1032的材料包含聚酯樹脂(polyester resin；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)或聚醯亞胺(polyimide；PI)，支撐結構的材料包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)或壓克力(Acryl)等硬質的基板，用以支撐軟性基板1032。

在另一實施例中，可以先將圖形化的黏著介質4形成在擷取元件103上，使用對位黏合的技術，將黏著介質4與第一半導體磊晶疊層31對齊後，藉由加溫及加壓的方式，使黏著介質4與第一半導體磊晶疊層31黏結。

接續如第1H圖所示，若犧牲層201與第一半導體磊晶疊層31的黏著力小於黏著介質4與第一半導體磊晶疊層31的黏著力的時候，可直接分別施以反方向的力量於擷取元件103及黏結基板101，使第一半導體磊晶疊層31與犧牲層201分離而不會傷害到第一半導體磊晶疊層31的結構，例如當犧牲層201的材質為紫外光(UV)解離材料包含丙烯酸(Acrylic acid)、不飽和聚酯環氧樹脂(Unsaturated polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、氧雜環丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)等，使用紫外光(UV)照射犧牲層201可使犧牲層201的黏著力降低或消失，再分別施以反方向的力量於擷取元件103及黏結基板101，使得第一半導體磊晶疊層31與犧牲層201分離；或者，當犧牲層201的材質為熱塑性塑膠包含尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(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，加熱犧牲層201可使犧牲層201之間的黏著力降低或消失，再分別施以反方向的力量於擷取元件103及黏結基板101，使得第一半導體磊晶疊層31與犧牲層201分離；或者當黏著介質4係為苯并環丁烯(BCB)等具有高黏著力的材料構成，犧牲層201的材質係為黏著力較低的材料所構成時，可不需將犧牲層201施以光照射或者加熱等方式進行改質，直接分別施以反方向的力量於擷取元件103及黏結基板101，使得第一半導體磊晶疊層31與犧牲層201分離，其中黏著力較低的材料包含金屬材料，例如鈦(Ti)、鋁(Al)、鈦鎢合金(TiW)等、氧化物，例如氧化矽(SiOx)、或者氮化物，例如氮化矽(SiNx)。

此外，如第1I圖所示，當犧牲層201的材質為金屬材料，例如鈦(Ti)、鋁(Al)、鈦鎢(TiW)、銀(Ag)等，或者含矽的材料，例如氧化矽(SiOx)、氮 化矽(SiNx)或者多晶矽(poly-Si)等材料，可使用濕蝕刻或者蒸氣蝕刻的方式，移除犧牲層201，再分別施以反方向的力量於擷取元件103及黏結基板101，使得第一半導體磊晶疊層31與犧牲層201分離，本實施例中，濕蝕刻使用的蝕刻液包含氫氟酸，蒸氣蝕刻使用的化學材料包含氟化氫(HF)蒸氣。

在另一實施例中，如前述擷取元件103包含一軟性基板1032及一支撐結構1031，當第一半導體磊晶疊層31與犧牲層201分離後，接續如第11B圖所示，可將軟性基板1032與支撐結構1031分離，進一步製作成軟性顯示器。

第二實施例

第2A圖至第2H圖係分別為依本發明第二實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖。如第2A圖所示，本實施例與前述第一實施例的差異在於黏著結構2的結構不同。本實施例中，犧牲層201位於黏結基板101的表面1011與黏結層202之間。後續的製程如第2B圖至第2H圖所示，皆與前述第一實施相同，其中，經由本實施例所揭露之製程所形成的每一個第一半導體磊晶疊層31的表面311上，都有黏結層202。

第三實施例

第3A圖至第3H圖係分別為依本發明第三實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖。如第3A圖所示，本實施例中，先將犧牲層201與黏結層202分別形成在半導體磊晶疊層3的表面311及黏結基板101的表面1011上，接續如第3B圖所示，藉由黏結層202及犧牲層201，以加熱、加壓的方式將半導體磊晶疊層3與黏結基板101黏合，由於黏結層202的材料包含苯并環丁烯(BCB)，在上述黏合過程中犧牲層201會將犧牲層201與黏結基板101之間的黏結層202材料推開，使得犧牲層201與黏結基板101之間的黏結層202厚度小於半導體磊晶疊層3與黏結基板101之間的黏結層202厚度，以形成圖中黏著結構2。本實施例與前述第一實施例的差異在於黏著結構2的結構不同，犧牲層201位於黏結層202之 上，不與黏結基板101的表面1011相接。後續的製程如第3B圖至第3H圖所示，皆與前述第一實施相同。

第四實施例

第4A圖至第4C圖為依本發明第四實施例之結構示意圖。如第4A圖所示，本實施例與前述第三實施例的差異在於每一個第一半導體磊晶疊層31的表面311，都與圖形化的犧牲層201及黏結層202相接。或者，如第4B圖所示，本實施例與前述第一實施例的差異在於每一個第一半導體磊晶疊層31的表面311，都與圖形化的犧牲層201及黏結層202相接。或者，如第4C圖所示，本實施例與前述第﹁二實施例的差異在於每一個第一半導體磊晶疊層31所對應的圖形化的犧牲層201被黏結層202所覆蓋，並且與黏結基板101黏結。

第五實施例

第5A圖至第5G圖為依本發明第五實施例之結構示意圖。如第5A圖所示，根據本發明所揭露的光電半導體元件製程，提供一黏結基板101具有一表面1011，形成一黏著結構2在表面1011上，黏著結構2具有一厚度t，厚度t的範圍介於1μm到10μm之間，較佳的是介於2μm到6μm之間。黏結基板101的材料包含電絕緣基板或導電基板，電絕緣基板的材料包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、氧化二鋁鋰(LiAlO2)或陶瓷基板等；導電基板的材料包含矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)或金屬材料之一種或其組合。黏著結構2的材料包含有機材料，例如丙烯酸(Acrylic acid)、不飽和聚酯環氧樹脂(Unsaturated polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、氧雜環丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)、尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(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)、苯并環丁烯(BCB)等；或者無機材料，例如金屬包含鈦(Ti)、金 (Au)、鈹(Be)、鎢(W)、鋁(Al)、鍺(Ge)、銅(Cu)或其組合，氧化物包含銦錫氧化物(ITO)、鎘錫氧化物(CTO)、銻氧化錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、及鋅錫氧化物、氧化鋅(ZnO)、氧化矽(SiOx)，或者氮化物包含氮化矽(SiNx)等。提供一成長基板102，在成長基板102上具有以磊晶方式成長的一半導體磊晶疊層3，接著藉由黏著結構2將成長基板102及半導體磊晶疊層3黏結至表面1011上與黏結基板101黏合。其中，半導體磊晶疊層3包括至少一第一半導體層301具有第一導電型態，一轉換單元302以及一第二半導體層303具有第二導電型態，依序形成於成長基板102之上。第一半導體層301和第二半導體層303可為兩個單層結構或兩個多層結構(多層結構係指兩層或兩層以上)。第一半導體層301和第二半導體層303具有不同的導電型態、電性、極性或依摻雜的元素以提供電子或電洞。當第一半導體層301為p型半導體，第二半導體層303可為相異電性的n型半導體，反之，當第一半導體層301為n型半導體，第二半導體層303可為相異電性的p型半導體。轉換單元302形成在第一半導體層301和第二半導體層303之間，轉換單元302係將光能和電能相互轉換或導致轉換。半導體磊晶疊層3可進一步加工應用於一半導體元件、設備、產品、電路，以進行或導致光能和電能相互轉換。具體而言，半導體磊晶疊層3可進一步加工成為一發光二極體(LED)、一雷射二極體(LD)、一太陽能電池或一液晶顯示器其中之一。以發光二極體為例，可以藉由改變半導體磊晶疊層3裡的其中一層或多層的物理及化學組成，調整發出的光波長。常用的材料為磷化鋁鎵銦(aluminum gallium indium phosphide,AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(aluminum gallium indium nitride,AlGaInN)系列、氧化鋅系列(zinc oxide,ZnO)。轉換單元302可為單異質結構(single heterostructure,SH)，雙異質結構(double heterostructure,DH)，雙側雙異質結(double-side double heterostructure,DDH)，多層量子井(multi-quantum well,MWQ)。具體來說，轉換單元302可為中性、p型或n型電性的半導體。施以電流通過半導體磊晶疊層3時，轉換單元302 會發光。當轉換單元302以磷化鋁銦鎵(AlGaInP)為基礎的材料時，會發出紅、橙、黃光之琥珀色系的光；當以氮化鋁鎵銦(AlGaInN)為基礎的材料時，會發出藍或綠光。

在另一實施例中，黏著結構2可先形成在半導體磊晶疊層3的表面3012上，接著藉由黏著結構2將成長基板102及半導體磊晶疊層3黏結至黏結基板101的表面1011上與黏結基板101黏合。

接續如圖5B所示，將成長基板102與半導體磊晶疊層3分離並露出半導體磊晶疊層3之一表面3011。分離成長基板102的方法包括利用光照法，使用雷射光穿透成長基板102照射成長基板102與半導體磊晶疊層3之間的界面，來達到分離半導體磊晶疊層3與成長基板102的目的。另外，也可以利用濕式蝕刻法直接移除成長基板102，或移除成長基板102與半導體磊晶疊層3之間的介面層(未顯示)，進而分離成長基板102與半導體磊晶疊層3。除此之外，還可以於高溫下利用蒸氣蝕刻直接移除成長基板102與半導體磊晶疊層3之間的介面層(未顯示)，達到成長基板102與半導體磊晶疊層3分離之目的。

接續如圖5C所示，在半導體磊晶疊層3之表面3011上形成一圖形化的黏著介質4，其中形成圖形化的黏著介質4的方式包含先形成一整層的黏著介質4在表面3011上，接著利用黃光微影製程或者圖形化蝕刻的方式，形成圖形化的黏著介質4，黃光微影製程及圖形化蝕刻係為一般習知的半導體製程。黏著介質4的材料包含有機材料，例如丙烯酸(Acrylic acid)、不飽和聚酯環氧樹脂(Unsaturated polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、氧雜環丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)、尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(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)、苯并環丁烯(BCB)等；或者無機材料，例如金屬包含鈦(Ti)、金(Au)、鈹(Be)、鎢(W)、鋁(Al)、鍺(Ge)、銅(Cu)或其組合，氧化物包含銦錫氧化物(ITO)、鎘錫氧化物(CTO)、銻氧 化錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、及鋅錫氧化物、氧化鋅(ZnO)、氧化矽(SiOx)，或者氮化物包含氮化矽(SiNx)等。

接續如第5D圖所示，圖形化半導體磊晶疊層3及黏著結構2以露出表面1011，形成互相隔開的複數個半導體磊晶疊層，其中複數個半導體磊晶疊層包含至少一個第一半導體磊晶疊層31及至少一個第二半導體磊晶疊層32，本實施例中，如第5E圖所示第5D圖之上視圖，第一半導體磊晶疊層31的面積較第二半導體磊晶疊層32的面積小，且在每一個第一半導體磊晶疊層31上具有黏著介質4，而每一個第二半導體磊晶疊層31的表面3011上則無黏著介質4。圖形化半導體磊晶疊層3及黏著結構2的方法可包含乾蝕刻或濕蝕刻，在本實施例中使用屬於乾蝕刻的ICP蝕刻方式圖形化半導體磊晶疊層3及黏著結構2，使第一半導體磊晶疊層31及第二半導體磊晶疊層32之間的間隔寬度w盡量縮小，以避免蝕刻過多的半導體磊晶疊層3造成浪費，本實施例的間隔寬度w介於1μm及10μm，較佳的為5μm。

接續如第5F圖所示，提供一擷取元件103藉由加溫、加壓或者利用擷取元件103本身具有之黏性，與黏著介質4黏結。擷取元件103包含導電材料，例如導電基板或印刷電路板，其中導電基板的材料包含矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)或金屬材料之一種或其組合；印刷電路板包含單面印刷電路板、雙面印刷電路板、多層印刷電路板或軟性電路板；或非導電材料，例如包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、氧化二鋁鋰(LiAlO2)、陶瓷基板或發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶等，其中當以發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶形成擷取元件103時，可提供一硬質基板與發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶黏合，用以支撐發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶，以避免發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶沾黏第二半導體磊晶疊層32的表面3011。

在另一實施例中，如第11A圖所示，擷取元件103可進一步包含一軟性基板1032及一支撐結構1031，其中軟性基板1032的材料包含聚酯樹脂(polyester resin；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)或聚醯亞胺(polyimide；PI)，支撐結構1031的材料包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)或壓克力(Acryl)等硬質的基板，用以支撐軟性基板1032。

在另一實施例中，可以先將圖形化的黏著介質4形成在擷取元件103上，使用對位黏合的技術，將黏著介質4與第一半導體磊晶疊層31對齊後，藉由加溫及加壓的方式，使黏著介質4與第一半導體磊晶疊層31黏結，以形成如第5F圖所示之結構。

接續如第5G圖所示，使用濕蝕刻製程或蒸氣蝕刻製程蝕刻黏著結構2，並控制濕蝕刻製程或蒸氣蝕刻製程的時間，使第一半導體磊晶疊層31與黏結基板101完全分離，而第二半導體磊晶疊層32與黏結基板101之間留下部分的黏著結構2以支撐第二半導體磊晶疊層32。

在另一實施例中，如前述擷取元件103包含一軟性基板1032及一支撐結構1031，當第一半導體磊晶疊層31與犧牲層201分離後，接續如第11B圖所示，可將軟性基板1032與支撐結構1031分離，進一步製作成軟性顯示器。

第六實施例

第6A圖至第6H圖為依本發明第六實施例之結構示意圖。如第6A圖所示，根據本發明所揭露的光電半導體元件製程，提供一黏結基板101具有一表面1011及一表面1012對應表面1011，黏結基板101具有至少一孔洞110從表面1011穿透到表面1012，黏結基板101的上視圖如第6B圖所示，其中第6A圖為第6B圖中虛線CC’的剖面圖。黏結基板101的材料包含電絕緣基板或導電基板，電絕緣基板的材料包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、 壓克力(Acryl)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、氧化二鋁鋰(LiAlO2)或陶瓷基板等；導電基板的材料包含矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)或金屬材料之一種或其組合。

接續如第7C圖所示，提供一成長基板102，在成長基板102上具有以磊晶方式成長的一半導體磊晶疊層3，接著藉由一黏著結構2將半導體磊晶疊層3黏結至黏結基板101的表面1011上與黏結基板101黏合，孔洞110露出部分的黏著結構2。在本實施例中，黏著結構2可先形成在半導體磊晶疊層3的表面3012上，接著藉由黏著結構2將成長基板102及半導體磊晶疊層3黏結至黏結基板101的表面1011上與黏結基板101黏合。

黏著結構2具有一厚度t，厚度t的範圍介於1μm到10μm之間，較佳的是介於2μm到6μm之間。黏著結構2的材料包含有機材料，例如丙烯酸(Acrylic acid)、不飽和聚酯環氧樹脂(Unsaturated polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、氧雜環丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)、尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(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)、苯并環丁烯(BCB)等；或者無機材料，例如金屬包含鈦(Ti)、金(Au)、鈹(Be)、鎢(W)、鋁(Al)、鍺(Ge)、銅(Cu)或其組合，氧化物包含銦錫氧化物(ITO)、鎘錫氧化物(CTO)、銻氧化錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、及鋅錫氧化物、氧化鋅(ZnO)、氧化矽(SiOx)，或者氮化物包含氮化矽(SiNx)等。半導體磊晶疊層3包括至少一第一半導體層301具有第一導電型態，一轉換單元302以及一第二半導體層303具有第二導電型態，依序形成於成長基板102之上。第一半導體層301和第二半導體層303可為兩個單層結構或兩個多層結構(多層結構係指兩層或兩層以上)。第一半導體層301和第二半導體層303具有不同的導電型態、電性、極性或依摻雜的元素以提供電子或電洞。當第一半導體層301為p型半導體，第二半導體層303可為相異電性的n型半導體，反之，當第一半導體層301為n型半 導體，第二半導體層303可為相異電性的p型半導體。轉換單元302形成在第一半導體層301和第二半導體層303之間，轉換單元302係將光能和電能相互轉換或導致轉換。半導體磊晶疊層3可進一步加工應用於一半導體元件、設備、產品、電路，以進行或導致光能和電能相互轉換。具體而言，半導體磊晶疊層3可進一步加工成為一發光二極體(LED)、一雷射二極體(LD)、一太陽能電池或一液晶顯示器其中之一。以發光二極體為例，可以藉由改變半導體磊晶疊層3裡的其中一層或多層的物理及化學組成，調整發出的光波長。常用的材料為磷化鋁鎵銦(aluminum gallium indium phosphide,AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(aluminum gallium indium nitride,AlGaInN)系列、氧化鋅系列(zinc oxide,ZnO)。轉換單元302可為單異質結構(single heterostructure,SH)，雙異質結構(double heterostructure,DH)，雙側雙異質結(double-side double heterostructure,DDH)，多層量子井(multi-quantum well,MWQ)。具體來說，轉換單元302可為中性、p型或n型電性的半導體。施以電流通過半導體磊晶疊層3時，轉換單元302會發光。當轉換單元302以磷化鋁銦鎵(AlGaInP)為基礎的材料時，會發出紅、橙、黃光之琥珀色系的光；當以氮化鋁鎵銦(AlGaInN)為基礎的材料時，會發出藍或綠光。

接續如圖6D所示，將成長基板102與半導體磊晶疊層3分離並露出半導體磊晶疊層3之表面3011，以及形成一支撐結構5於黏結基板101的表面1012上、孔洞110的壁面1101上、以及從孔洞110顯露出的部分黏著結構2上。其中，分離成長基板102的方法可包含前述第一實施例中所描述之方法。支撐結構5的材料包含有機材料，例如紫外光(UV)解離膠，像是丙烯酸(Acrylic acid)、不飽和聚酯環氧樹脂(Unsaturated polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、氧雜環丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)等；熱塑性塑膠，像是尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(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；或者無機材料，例如金屬包含鈦(Ti)、金(Au)、鈹(Be)、鎢(W)、鋁(Al)、鍺(Ge)或其組合，氧化物包含氧化矽(SiOx)，或者氮化物包含氮化矽(SiNx)等。

接續如第6E圖所示，在半導體磊晶疊層3之表面3011上形成一圖形化的黏著介質4對應孔洞110，其中形成圖形化的黏著介質4的方式包含先形成一整層的黏著介質4在表面3011上，接著利用黃光微影製程或者圖形化蝕刻的方式，形成圖形化的黏著介質4，黃光微影製程及圖形化蝕刻係為一般習知的半導體製程。黏著介質4的材料包含有機材料，例如丙烯酸(Acrylic acid)、不飽和聚酯環氧樹脂(Unsaturated polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、氧雜環丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)、尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(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；或者無機材料，例如金屬包含鈦(Ti)、金(Au)、鈹(Be)、鎢(W)、鋁(Al)、鍺(Ge)、銅(Cu)或其組合，氧化物包含銦錫氧化物(ITO)、鎘錫氧化物(CTO)、銻氧化錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、及鋅錫氧化物、氧化鋅(ZnO)、氧化矽(SiOx)，或者氮化物包含氮化矽(SiNx)等。

接續如第6F圖所示，圖形化半導體磊晶疊層3及黏著結構2並露出表面1011以形成互相隔開的複數個半導體磊晶疊層，其中複數個半導體磊晶疊層包含至少一個第一半導體磊晶疊層31及至少一個第二半導體磊晶疊層32，在每一個第一半導體磊晶疊層31上具有黏著介質4，而每一個第二半導體磊晶疊層32的表面3011上則無黏著介質4，其中，第一半導體磊晶疊層31在孔洞110上，因此第一半導體磊晶疊層31與黏結基板101之間的黏著力小於第二半導體磊晶疊層32與黏結基板101之間的黏著力。圖形化半導體磊晶疊層3及黏著結構2的方法包含乾蝕刻或濕蝕刻，在本實施例中使用乾蝕刻製成使第一半導體磊晶疊層31及第二半導體磊晶疊層32之間的間隔寬度w盡量縮小，以避免蝕刻過多的半導 體磊晶疊層3造成浪費，本實施例的間隔寬度w介於1μm及10μm，較佳的為5μm。

接續如第6G圖所示提供一擷取元件103藉由加溫、加壓或者利用擷取元件103本身具有之黏性，與黏著介質4黏結。擷取元件103包含導電材料，例如導電基板或印刷電路板，其中導電基板的材料包含矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnQ)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)或金屬材料之一種或其組合；印刷電路板包含單面印刷電路板、雙面印刷電路板、多層印刷電路板或軟性電路板；或非導電材料，例如包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、氧化二鋁鋰(LiAlO2)、陶瓷基板或發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶等，其中當以發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶形成擷取元件103時，可提供一硬質基板與發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶黏合，用以支撐發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶，以避免發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶沾黏第二半導體磊晶疊層32的表面3011。

在另一實施例中，如第11A圖所示，擷取元件103可進一步包含一軟性基板1032及一支撐結構1031，其中軟性基板1032的材料包含聚酯樹脂(polyester resin；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)或聚醯亞胺(polyimide；PI)，支撐結構的材料包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)或壓克力(Acryl)等硬質的基板，用以支撐軟性基板1032。

在另一實施例中，可以先將圖形化的黏著介質4形成在擷取元件103上，使用對位黏合的技術，將黏著介質4與第一半導體磊晶疊層31對齊後，藉由加溫及加壓的方式，使黏著介質4與第一半導體磊晶疊層31黏結。

接續如第6H圖所示，當支撐結構5的材質為金屬材料，例如鈦(Ti)、鋁(Al)、鈦鎢(TiW)、銀(Ag)等，或者含矽的材料，例如氧化矽(SiOx)、氮 化矽(SiNx)或者多晶矽(poly-Si)等材料，可使用濕蝕刻或者蒸氣蝕刻的方式，移除支撐結構5，再分別施以反方向的力量於擷取元件103及黏結基板101，使得第一半導體磊晶疊層31與犧牲層201分離，本實施例中，濕蝕刻使用的蝕刻液包含氫氟酸，蒸氣蝕刻使用的化學材料包含氟化氫(HF)蒸氣。若支撐結構5的材質為紫外光(UV)解離材料，像是丙烯酸(Acrylic acid)、不飽和聚酯環氧樹脂(Unsaturated polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、氧雜環丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)等，使用紫外光(UV)照射支撐結構5可使支撐結構5與黏著結構2之間的黏著力降低或消失，再分別施以反方向的力量於擷取元件103及黏結基板101，使得第一半導體磊晶疊層31與支撐結構5分離；若支撐結構5的材質為熱塑性塑膠，像是尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(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，加熱支撐結構5可使支撐結構5與黏著結構2之間的黏著力降低或消失，再分別施以反方向的力量於擷取元件103及黏結基板101，使得第一半導體磊晶疊層31與支撐結構5分離。

在另一實施例中，如前述擷取元件103包含一軟性基板1032及一支撐結構1031，當第一半導體磊晶疊層31與犧牲層201分離後，接續如第11B圖所示，可將軟性基板1032與支撐結構1031分離，進一步製作成軟性顯示器。

第七實施例

第7A圖至第7F圖係分別為依本發明第七實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖。本實施例與前述第二實施例的差異在於黏結基板101具有複數個孔洞120對應每一個第一半導體磊晶疊層31，使第一半導體磊晶疊層31與黏結基板101之間的黏著力比第二實施例中第一半導體磊晶疊層31與黏結基板101之間的黏著力還低，以增加使用機械力分離第一半導體磊晶疊層31與黏結基板101的成功機率；或者，利用濕蝕刻或蒸氣蝕刻去除犧牲層201時，蝕刻液 包含氫氟酸或者蒸氣蝕刻使用的化學材料包含氟化氫(HF)蒸氣，可經由複數個孔洞120蝕刻犧牲層201，以減少蝕刻所需的時間。

第八實施例

第8A圖至第8F圖係分別為依本發明第八實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖。本實施例與前述第七實施例的差異在黏著結構2不包含犧牲層，於黏結基板101具有複數個孔洞120對應每一個第一半導體磊晶疊層31，使第一半導體磊晶疊層31與黏結基板101之間的黏著力比第二半導體磊晶疊層32與黏結基板101之間的黏著力還低，使用機械力即可分離第一半導體磊晶疊層31與黏結基板101。

第九實施例

第9A圖至第9I圖係分別為依本發明第九實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖。參閱第9A圖，提供一成長基板102具有一表面1021用以後續成長半導體疊層，構成成長基板102的材料包含但不限於鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、磷化鎵(GaP)、藍寶石(sapphire)、碳化矽(SiC)、矽(Si)、氧化二鋁鋰(LiAlO2)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)之一種或其組合。在成長基板102的表面1021上形成一圖形化的犧牲層601，犧牲層601的材料包含半導體材料，例如砷化鋁(AlAs)或氮化鋁(AlN)，或者氧化物，例如氧化矽(SiOx)，其中，若圖形化的犧牲層601的材料為砷化鋁(AlAs)或氮化鋁(AlN)，形成的方式包含以有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)的方法成長後，再以圖形化蝕刻的方式形成；若圖形化的犧牲層601的材料為氧化矽(SiOx)，形成的方式包含以物理氣相沈積法(PVD)或化學氣相沈積法(CVD)的方式形成在成長基板102上，再施以圖形化蝕刻的方式形成。

接續如第9B圖所示，在成長基板102的表面1021上形成一半導體層304並覆蓋圖形化的犧牲層601，其中半導體層304的材料有別於犧牲層601。 半導體層304可包含一過渡層(未顯示)或一窗口層(未顯示)。所述之過渡層可當作一緩衝層介於成長基板102及窗口層之間，或介於成長基板102及後續形成的半導體磊晶疊層3。在發光二極體的結構中，所述之過渡層係為了減少二層材料間的晶格不匹配。另一方面，所述之過渡層可以為單層、多層、二種材料的結合或二分開的結構，其中所述之過渡層的材料可為有機金屬、無機金屬或半導體中的任一種。所述之過渡層也可作為反射層、熱傳導層、電傳導層、歐姆接觸層、抗形變層、應力釋放層、應力調整層、接合層、波長轉換層或固定結構等。所述之窗口層係為一厚度較大的半導體層，可提升半導體磊晶疊層3的出光效率，以及增加電流橫向散佈的效果，其材料係包含至少一元素選自於鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、砷(As)、磷(P)及氮(N)所構成之群組，或為其組合，例如為GaN或AlGaInP之半導體化合物。

接續如第9C圖所示，在半導體層304上繼續形成半導體磊晶疊層3，其中，半導體磊晶疊層3包括至少一第一半導體層301具有第一導電型態，一轉換單元302以及一第二半導體層303具有第二導電型態，依序形成於成長基板102之上。第一半導體層301和第二半導體層303可為兩個單層結構或兩個多層結構(多層結構係指兩層或兩層以上)。第一半導體層301和第二半導體層303具有不同的導電型態、電性、極性或依摻雜的元素以提供電子或電洞。當第一半導體層301為p型半導體，第二半導體層303可為相異電性的n型半導體，反之，當第一半導體層301為n型半導體，第二半導體層303可為相異電性的p型半導體。轉換單元302形成在第一半導體層301和第二半導體層303之間，轉換單元302係將光能和電能相互轉換或導致轉換。半導體磊晶疊層3可進一步加工應用於一半導體元件、設備、產品、電路，以進行或導致光能和電能相互轉換。具體而言，半導體磊晶疊層3可進一步加工成為一發光二極體(LED)、一雷射二極體(LD)、一太陽能電池或一液晶顯示器其中之一。以發光二極體為例，可以藉由改變半 導體磊晶疊層3裡的其中一層或多層的物理及化學組成，調整發出的光波長。常用的材料為磷化鋁鎵銦(aluminum gallium indium phosphide,AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(aluminum gallium indium nitride,AlGaInN)系列、氧化鋅系列(zinc oxide,ZnO)。轉換單元302可為單異質結構(single heterostructure,SH)，雙異質結構(double heterostructure,DH)，雙側雙異質結(double-side double heterostructure,DDH)，多層量子井(multi-quantum well,MWQ)。具體來說，轉換單元302可為中性、p型或n型電性的半導體。施以電流通過半導體磊晶疊層3時，轉換單元302會發光。當轉換單元302以磷化鋁銦鎵(AlGaInP)為基礎的材料時，會發出紅、橙、黃光之琥珀色系的光；當以氮化鋁鎵銦(AlGaInN)為基礎的材料時，會發出藍或綠光。

接續如第9D圖所示，在半導體磊晶疊層3之表面3011上形成一圖形化的黏著介質4對應圖形化的犧牲層601，其中形成圖形化的黏著介質4的方式包含先形成一整層的黏著介質4在表面3011上，接著利用黃光微影製程或者圖形化蝕刻的方式，形成圖形化的黏著介質4，黃光微影製程及圖形化蝕刻係為一般習知的半導體製程。黏著介質4的材料包含有機材料，例如丙烯酸(Acrylic acid)、不飽和聚酯環氧樹脂(Unsaturated polyester)、環氧樹脂(Epoxy)、氧雜環丁烷(Oxetane)、乙烯醚(Vinyl ether)、尼龍(Nylon)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(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)、苯并環丁烯(BCB)等；或者無機材料，例如金屬包含鈦(Ti)、金(Au)、鈹(Be)、鎢(W)、鋁(Al)、鍺(Ge)、銅(Cu)或其組合，氧化物包含銦錫氧化物(ITO)、鎘錫氧化物(CTO)、銻氧化錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、及鋅錫氧化物、氧化鋅(ZnO)、氧化矽(SiOx)，或者氮化物包含氮化矽(SiNx)等。

接續如第9E圖所示，圖形化半導體磊晶疊層3及半導體層304並露出成長基板102的表面1021以形成互相隔開的複數個半導體磊晶疊層，其中複數 個半導體磊晶疊層包含至少一個第一半導體磊晶疊層31及至少一個第二半導體磊晶疊層32，在每一個第一半導體磊晶疊層31上具有黏著介質4，而每一個第二半導體磊晶疊層32的表面3011上則無黏著介質4。圖形化半導體磊晶疊層3及黏著結構2的方法包含乾蝕刻或濕蝕刻，在本實施例中使用乾蝕刻製成使第一半導體磊晶疊層31及第二半導體磊晶疊層32之間的間隔寬度w盡量縮小，以避免蝕刻過多的半導體磊晶疊層3造成浪費，本實施例的間隔寬度w介於1μm及10μm，較佳的為5μm。在本實施例中，由於第一半導體磊晶疊層31與成長基板102之間具有犧牲層601，而第二半導體磊晶疊層32係直接成長在成長基板102上，因此控制半導體層304磊晶製程的參數條件，或利用犧牲層601材料與半導體層304材料性質的差異，例如犧牲層601的材料為氧化物，使半導體層304與犧牲層601之間的附著力小於半導體層304與成長基板102之間的附著力。

接續如第9F圖所示，所示提供一擷取元件103藉由加溫、加壓或者利用擷取元件103本身具有之黏性，與黏著介質4黏結。擷取元件103包含導電材料，例如導電基板或印刷電路板，其中導電基板的材料包含矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)或金屬材料之一種或其組合；印刷電路板包含單面印刷電路板、雙面印刷電路板、多層印刷電路板或軟性電路板；或非導電材料，例如包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、氧化二鋁鋰(LiAlO2)、陶瓷基板或發泡聚苯乙烯(EPS)膠帶等。

在另一實施例中，如第11A圖所示，擷取元件103可進一步包含一軟性基板1032及一支撐結構1031，其中軟性基板1032的材料包含聚酯樹脂(polyester resin；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)或聚醯亞胺(polyimide；PI)，支撐結構的材料包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、 玻璃(Glass)、石英(Quartz)或壓克力(Acryl)等硬質的基板，用以支撐軟性基板1032。

在另一實施例中，可以先將圖形化的黏著介質4形成在擷取元件103上，使用對位黏合的技術，將黏著介質4與第一半導體磊晶疊層31對齊後，藉由加溫及加壓的方式，使黏著介質4與第一半導體磊晶疊層31黏結。

接續如第9G圖所示，若犧牲層601為氧化物(SiOx)或者砷化鋁(AlAs)，可使用濕蝕刻或者蒸氣蝕刻的方式，移除犧牲層601，再分別施以反方向的力量於擷取元件103及成長基板102，使得第一半導體磊晶疊層31與犧牲層601分離，本實施例中，濕蝕刻使用的蝕刻液包含氫氟酸，蒸氣蝕刻使用的化學材料包含氟化氫(HF)蒸氣。或者如第9H圖及第9I圖所示，當犧牲層601的材料為非半導體材料，例如氧化物(SiOx)時，控制半導體層304磊晶製程中橫向磊晶階段的溫度與壓力，例如控制溫度介於1000℃與1100℃之間及壓力介於400mbr與600mbar之間，在半導體層304與犧牲層601之間形成一孔隙602，使半導體層304與犧牲層601之間的接觸面積減少，此時即可施以反方向的力量於擷取元件103及成長基板102，直接分離第一半導體磊晶疊層31與犧牲層601。

在另一實施例中，如第11A圖所示，擷取元件103可進一步包含一軟性基板1032及一支撐結構1031，其中軟性基板1032的材料包含聚酯樹脂(polyester resin；PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)或聚醯亞胺(polyimide；PI)，支撐結構的材料包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)或壓克力(Acryl)等硬質的基板，用以支撐軟性基板1032。

第十實施例

第10A圖至第10C圖係分別為依本發明第十實施例之製程方法於各步驟之對應結構示意圖。如第10A圖至第10C圖所示，第十實施例與前述第九 實施例差異在於黏著介質4位於第二半導體磊晶疊層32上，而第一半導體磊晶疊層31露出表面3011。如第10C圖所示，當半導體層304的材料為氮化鎵(GaN)，犧牲層601的材料為氮化鋁(AlN)，且成長基板102為透明基板時，可使用一雷射光7從成長基板102的另一表面1022射入用以照射半導體層304及犧牲層601，其中雷射光7的能量大於氮化鎵(GaN)的能隙且小於氮化鋁(AlN)的能隙，用以分離每一個第二半導體磊晶疊層32中的半導體層304與成長基板102，接著再施以反方向的力量於擷取元件103及成長基板102，分離第二半導體磊晶疊層32與成長基板102。

101‧‧‧黏結基板

103‧‧‧擷取元件

201‧‧‧犧牲層

202‧‧‧黏結層

31‧‧‧第一半導體磊晶疊層

32‧‧‧第二半導體磊晶疊層

4‧‧‧黏著介質

Claims (10)

1. 一半導體裝置，包含：一基板具有一第一表面；一半導體元件位於該第一表面上，該半導體元件具有一表面相對於該第一表面；以及一黏結結構位於該第一表面與該表面之間，與該半導體元件以及該基板直接接觸；其中，該黏結結構包含一黏結層以及一犧牲層，該黏結層與該犧牲層的材質相異，其中該表面與該黏結層及該犧牲層相接。
2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中該黏結層與該半導體元件之間的黏著力大於該犧牲層與該半導體元件之間的黏著力。
3. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中該黏結結構具有一厚度介於1μm到10μm之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中該犧牲層位於該表面與該黏結層之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中該黏結層僅與該表面的中央部位黏著。
6. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中該黏結層的材料包含苯并環丁烯(BCB)。
7. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中該犧牲層的材料包含氧化物(SiOx)或氮化物(SiNx)。
8. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中位於該第一表面與該半導體元件之間的該黏結結構具有一厚度介於2μm到6μm之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中該犧牲層的厚度不大於10μm且不小於1000A。
10. 如申請專利範圍第1項所述的半導體裝置，其中該基板的材料包含藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、氧化二鋁鋰(LiAlO2)或陶瓷基板或矽(Si)。