发明名称 固态半导体装置用之磊晶基板、固态半导体装置及其制作方法
摘要 本发明提供一种固态半导体装置用之磊晶基板,包含:一板本体、一连接于该板本体的缓冲膜,及至少一具有一连接于该缓冲膜的第一表面及一相反于该第一表面且呈一不规则变化之粗糙的第二表面的第一磊晶膜。本发明亦提供一种固态半导体装置,包含:一如前述之磊晶基板,及一设置于形成有该第一磊晶膜的磊晶基板上的一侧之发射单元。此外,本发明亦提供一种制作如前述的固态半导体装置的方法。
申请公布号 TWI242898 申请公布日期 2005.11.01
申请号 TW093134276 申请日期 2004.11.10
申请人 龚志荣 发明人 龚志荣;蔡雨利;林泰源
分类号 H01L33/00 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种固态半导体装置用之磊晶基板,包含:一板本体;一连接于该板本体的缓冲膜;及至少一第一磊晶膜,具有一连接于该缓冲膜的第一表面及一相反于该第一表面且呈一不规则变化之粗糙的第二表面。2.依据申请专利范围第1项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,其中,该第一磊晶膜的第二表面上是形成有复数呈不规则尺寸变化且由该第二表面向该第一表面方向凹陷的六边形凹槽。3.依据申请专利范围第2项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,更包含一形成于该第一磊晶膜之第二表面的第二磊晶膜。4.依据申请专利范围第3项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,其中,该第二磊晶膜具有一相对该第一磊晶膜远离该板本体且呈一不规则变化之粗糙表面。5.依据申请专利范围第4项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,其中,该第二磊晶膜上具有复数呈不规则尺寸变化且由该第二磊晶膜向该板本体方向凹陷的六边形凹槽,藉该等六边形凹槽定义出该第二磊晶膜的粗糙表面。6.依据申请专利范围第5项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,包含复数相互堆叠且被夹置于该缓冲膜及该第二磊晶膜之间的第一磊晶膜。7.依据申请专利范围第6项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,其中,每一磊晶膜是由一含有III族及V族元素之半导体化合物所制成。8.依据申请专利范围第7项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,其中,每一磊晶膜是由一含有镓及氮之半导体化合物所制成。9.依据申请专利范围第6项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,其中,每一磊晶膜的一预定厚度是至少大于100nm。10.依据申请专利范围第9项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,其中,每一磊晶膜的预定厚度是介于100nm至10m之间。11.依据申请专利范围第1项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,其中,该板本体是由一具有六方晶结构之材料或一具有钻石立方结构之材料其中一者所制成。12.依据申请专利范围第11项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,其中,该板本体是由一具有六方晶结构之材料所制成。13.依据申请专利范围第12项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,其中,该六方晶结构之材料是一选自于下列所构成之群体:蓝宝石、氮化镓、氮化铝、氮化铝镓及碳化矽。14.一种固态半导体装置,包含:一如申请专利范围第1项所述之磊晶基板;及一设置于形成有该第一磊晶膜的磊晶基板上的一侧之发射单元。15.依据申请专利范围第14项所述之固态半导体装置,其中,该第一磊晶膜的第二表面上是形成有复数呈不规则尺寸变化且由该第二表面向该第一表面方向凹陷的六边形凹槽。16.依据申请专利范围第15项所述之固态半导体装置,其中,该磊晶基板更具有一被夹置于该第一磊晶膜及该发射单元之间的第二磊晶膜。17.依据申请专利范围第16项所述之固态半导体装置,其中,该第二磊晶膜具有一连接该发射单元且呈一不规则变化之粗糙表面。18.依据申请专利范围第17项所述之固态半导体装置,其中,该第二磊晶膜上具有复数呈不规则尺寸变化且由该第二磊晶膜向该板本体方向凹陷的六边形凹槽,藉该等六边形凹槽定义出该第二磊晶膜的粗糙表面。19.依据申请专利范围第18项所述之固态半导体装置,其中,该磊晶基板具有复数相互堆叠且被夹置于该缓冲膜及该第二磊晶膜之间的第一磊晶膜。20.依据申请专利范围第19项所述之固态半导体装置,其中,每一磊晶膜是由一含有III族及V族元素之半导体化合物所制成。21.依据申请专利范围第20项所述之固态半导体装置,其中,每一磊晶膜是由一含有镓及氮之半导体化合物所制成。22.依据申请专利范围第19项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,其中,每一磊晶膜的一预定厚度是至少大于100nm。23.依据申请专利范围第22项所述之固态半导体装置用之磊晶基板,其中,每一磊晶膜的预定厚度是介于100nm至10m之间。24.依据申请专利范围第14项所述之固态半导体装置,其中,该板本体是由一具有六方晶结构之材料或一具有钻石立方结构之材料其中一者所制成。25.依据申请专利范围第24项所述之固态半导体装置,其中,该板本体是由一具有六方晶结构之材料所制成。26.依据申请专利范围第25项所述之固态半导体装置,其中,该六方晶结构之材料是一选自于下列所构成之群体:蓝宝石、氮化镓、氮化铝、氮化铝镓及碳化矽。27.依据申请专利范围第14项所述之固态半导体装置,其中,该发射单元具有一形成在该磊晶基板上的磊晶体及两分别形成在该磊晶体上的接触电极。28.依据申请专利范围第27项所述之固态半导体装置,其中,该磊晶体由该磊晶基板向远离该磊晶基板的方向依序具有一形成于该磊晶基板的第一型半导体层、一局部地覆盖该第一型半导体层的发光层及一形成于该发光层的第二型半导体层,该等接触电极分别形成于该第一及第二型半导体层上。29.依据申请专利范围第28项所述之固态半导体装置,其中,该第一型半导体层是一n型半导体层,该第二型半专体层是一p型半导体层。30.依据申请专利范围第27项所述之固态半导体装置,其中,该磊晶体是由一含有III族及V族元素之半导体化合物所制成。31.依据申请专利范围第30项所述之固态半导体装置,其中,该磊晶体是由一含有镓及氮之半导体化合物所制成。32.一种制作固态半导体装置的方法,包含下列步骤:(a)提供一板本体;(b)于该板本体上形成一缓冲膜;(c)形成一第一磊晶膜;(d)对该第一磊晶膜施予粗化以在该第一磊晶膜上形成一不规则变化之粗糙表面;及(e)施予一半导体元件制程。33.依据申请专利范围第32项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,该步骤(d)的租化是藉由一湿式蚀刻所构成,以在该第一磊晶膜上形成复数呈不规则尺寸变化的六边形凹槽,并藉该等六边形凹槽定义出该第一磊晶膜的粗糙表面。34.依据申请专利范围第33项所述之制作固态半导体装置的方法,于该步骤(d)及该步骤(e)之间更包含复数步骤(d'),每一步骤(d')是依序由该步骤(c)及该步骤(d)所构成,藉以形成复数具有复数呈不规则尺寸变化的六边形凹槽的第一磊晶膜。35.依据申请专利范围第34项所述之制作固态半导体装置的方法,于最后一次该步骤(d')及该步骤(e)之间更包含一步骤(d"),该步骤(d")是形成一第二磊晶膜。36.依据申请专利范围第35项所述之制作固态半导体装置的方法,于该步骤(d")及该步骤(e)之间更包含一步骤(e'),该步骤(e')是对该第二磊晶膜施予粗化,藉以使该第二磊晶膜上形成有复数呈不规则尺寸变化的六边形凹槽。37.依据申请专利范围第33项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,该湿式蚀刻是使用一含有磷酸的蚀刻剂或一含有氢氧化钾的蚀刻剂其中一者进行粗化。38.依据申请专利范围第37项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,该湿式蚀刻是使用一含有磷酸的蚀刻剂进行粗化。39.依据申请专利范围第35项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,每一磊晶膜是由一含有III族及V族元素之半导体化合物所制成。40.依据申请专利范围第39项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,每一磊晶膜是由一含有镓及氮之半导体化合物所制成。41.依据申请专利范围第35项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,每一磊晶膜的一预定厚度是至少大于100nm。42.依据申请专利范围第41项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,每一磊晶膜的预定厚度是介于100nm至10m之间。43.依据申请专利范围第32项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,该步骤(a)的板本体是由一具有六方晶结构之材料或一具有钻石立方结构之材料其中一者所制成。44.依据申请专利范围第43项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,该步骤(a)的板本体是由一具有六方晶结构之材料所制成。45.依据申请专利范围第44项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,该六方晶结构之材料是一选自于下列所构成之群体:蓝宝石、氮化镓、氮化铝、氮化铝镓及碳化矽。46.依据申请专利范围第32项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,该步骤(e)的半导体元件制程包含下列步骤:(A)形成一第一型半导体层;(B)于该第一型半导体层上形成一发光层;(C)于该发光层上形成一第二型半导体层;(D)局部地裸露出该第一型半导体层;及(E)分别于该第一及第二半导体层上形成一接触电极。47.依据申请专利范围第46项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,该第一型半导体层是一n型半导体层,该第二型半导体层是一p型半导体层。48.依据申请专利范围第47项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,由该步骤(A)(B)及(C)的半导体层及发光层构成一磊晶体,该磊晶体是由一含有III族及V族元素之半导体化合物所制成。49.依据申请专利范围第48项所述之制作固态半导体装置的方法,其中,该磊晶体是由一含有镓及氮之半导体化合物所制成。图式简单说明:图1是一侧视示意图,说明中国台湾专利公告案号为561632号的一种半导体发光元件;图2是一侧视示意图,说明一种具有成长于横向磊晶氮化镓基材上的调变掺杂应变层超晶格的雷射二极体;图3是一局部剖视示意图,说明本发明固态半导体装置用之磊晶基板的一较佳实施例;图4是一侧视示意图,说明本发明之固态半导体装置用之磊晶基板的另一可实施态样;图5是一侧视示意图,说明本发明之固态半导体装置之一较佳实施例;图6是一流程图,说明本发明之制作固态半导体装置的方法;图7是一成长机制示意图,说明一附件三之TEM形貌图的磊晶机制;图8是一曲线图,说明本发明之磊晶膜的室温PL特性;及图9是一曲线图,说明凹槽尺寸的变化与差排密度之关系。
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