TW201227803A - Epitaxial structure with etch stop layer and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

201227803 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種半導體基板，特別是指一種具蝕 刻停止層的磊晶結構及其製造方法。 【先前技術】 在製作光電元件時所選用適合作為磊晶的基板，往往 卻有例如傳熱能力不佳或無導電能力等缺點，因此為了同 時兼顧光電元件磊晶層結構的磊晶品質，在製造磊晶層結 構的過程中，常見的一道製程是將該基板移除剝離，以利 蟲晶層結構的性能提昇。 為了讓該基板容易自該磊晶層結構上移除剝離，通常 於該基板與遙晶層結構間形成一犧牲層，透過蚀刻移除該 犧牲層’達到容易地自該蟲晶層結構上移除剝離該基板的 功效。 —但是，在蝕刻移除該犧牲層時，容易過度蝕刻至該光 電兀件站晶層結構，經常會損及該光電元件蟲晶層結構， 而造成光電元件品質下降。 【發明内容】 因此’本發明之㈣，即在提供一種可以保護磊晶結 構的具钱刻4亭止層的蟲晶結構的製造方法。 因此’本發明之目# ’即在提供一種可以保護磊晶結 構的具蝕刻停止層的磊晶結構。 入於疋，本發明具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法， 、下步驟.首先，於一第一基板上成長一圖樣化犧牲 201227803 層，該第-基板部分面積露出，未受該圖樣化犧牲層遮蓋 ，接著’於該第-基板部分露出面積與圖樣化犧牲層上， 側向蟲晶成長-暫時蟲晶層，而後，於該暫時蟲晶層上成 長-㈣停止層，再來’於該钱刻停止層上成長一蟲晶結 構層。 於是，本發明具蝕刻停止層的磊晶結構，包含：一第 -基板、-圖樣化犧牲層、晶層、一姓刻停止層 ’及-蟲晶結構層。該圖樣化犧牲層成長於該第一基板上 ，該第-基板部分面積露出，未受該圖樣化犧牲層遮蓋， 該暫時蟲晶層側向蟲晶成長於該第一基板部分露出面積與 圖樣化犧牲層上’祕刻停止層成長於該暫時蟲晶層上， 該遙晶結構層成長於該蝕刻停止層上。 本發明之功效在於透過該飯刻停止層形成於該蟲晶結 構層的下方’因此’後續在㈣移除該圖樣化犧牲層、該 暫時磊晶層時，不至過度蝕刻該磊晶結構層，進而維持： 電元件品質。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可 的呈現。 參閱圖卜本發明具似彳停止層的遙晶結構及其製造方 法之較佳實施例包含以下步驟： 配合參閱圖 圖樣化犧牲層 ，步驟ίο中，於一第一基板2上成長 該第一基板2如矽基板、藍寶石基板 201227803

Ai2〇3，sapphire)、碳化石夕基板、钟化鎵等，該第一基板2 部分面積露出’未受該圖樣化犧牲層3遮蓋，在本較佳實 施例中’該圖樣化犧牲| 3為氧化物’在本較佳實施例令 為氧化矽（Si02)。 配合參閱圖3’步驟11中，於該第-基板2部分露出 面積與圖樣化犧牲層3上，側向Μ成長-暫料晶層4, 在本較佳實施例中，該暫時蟲晶層4為氮化鎵（GW)。

配合參閱圖4 ’步驟12中’於該暫時蟲晶層4上成長 儿止層5 4暫時蟲晶層4的敍刻速率大於該姓刻停 止層5 _速率的五倍，且該_停止層5為含結之氮化 物的材料製成，且厚度大於。厕微米，祕刻停止層5.的 蟲晶溫度範圍為5〇〇°C至12〇〇。〇間。 更進-步詳述的是，該蝕刻停止層5鋁含量大於5%， 如氮化鋁、氮化鋁銦鎵等。 值得-提的是，參閱圖10、圖u與圖12，該蟲 也可以還包含-成長於該暫時蟲晶層4上的—複合停止層8 ’該複合停止層8可以位於該暫時蟲晶層4與該钮刻停止 層5間，也可以位於該蝕刻停止層5與一磊晶結構層6間 :或是在前述兩個位置皆成長有該複合停止I 8，且該複合 停止層8為選自含氮或料材料製成，且厚度大於〇咖二 米，該複合停止層8的磊晶溫度範圍為5〇〇t至i2〇〇t>c間 ’該複合停止| 8與㈣刻停止層5共同構成多層膜柄 結構，可以進一步強化避免過度蝕刻的功效。（圖皆未示） 更進—步詳述的是，當該複合停止層8為含氮時，氮 201227803 之原子百分比大於20% ，如氮化鎵、氮化銦鎵等，當該複 合停止層8為含矽時，矽之原子百分比大於3〇% ，如氮化 矽、矽臈等。 配合參閱圖5，步驟13中，於該蝕刻停止層5上成長 該磊晶結構層6，在本較佳實施例中，該磊晶結構層6可以 代表是供後續不同元件磊晶使用的氮化鎵層，或該磊晶結 構層6也可以代表已是光電二極體（LED，Ught diode)等光電元件。 配合參閱圖6，步驟14中，於該磊晶結構層6上接合 一第二基板7，該第二基板7可以是矽基板、含銅基板、鉬 基板、軟性基板等，該第二基板7可以配合不同元件的需 求，例如配合散熱需求，而選擇熱導係數較佳的材料製成 〇 - 配合參閱圖7，步驟15中，通入含氟之化學溶液，如 氫氧酸（HF)、BOE (Buffered oxide etch)等，在本較佳實 施例中為氫氟酸，將該圖樣化犧牲層3濕式蝕刻移除，以 增加後續移除該暫時磊晶層4時，濕式蝕刻劑的反應面積 ，提高該暫時蟲晶層4的移除速率。 配合參閱圖8，步驟16中，由於移除該圖樣化犧牲層 3產生通道，將例如磷酸的蝕刻液通入通道中，以將該暫時 磊晶層4濕式蝕刻移除，此時，由於該蝕刻停止層5位於 s玄遙晶結構層6下方’因此鱗酸飯刻該暫時悬晶層*時， 不會過度蚀刻該磊晶結構層6 ’以確保光電元件品質。 配合參閱圖9，自該磊晶結構層6上移除該蝕刻停止層 201227803 5，並且將該磊晶結構層6與該第一基板2互相分離。可以 採用活性離子關— ICP)，或是感應麵合 電漿蝕刻（inductive coupling plasma etching，RIE)，或是 研磨等方式，皆可達到將該蝕刻停止層5移除，且不破壞 該蟲晶結構層6的功效。 綜上所述，透過該蝕刻停止層5形成於該磊晶結構層6 的下方，因此，後續在蝕刻移除該圖樣化犧牲層3、該暫時 磊晶層4時，不至讓濕式蝕刻劑過度蝕刻該磊晶結構層6， 進而維持光電元件品質，在本較佳實施例中，透過該蝕刻 停止層5，因此磷酸蝕刻該暫時磊晶層4時，不會過度蝕刻 «亥《ε晶結構層6 ’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 範圍及發明說明内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内。 【圖式簡單說明】 圖1是流程圖，說明本發明具蝕刻停止層的磊晶結構 及其製造方法的較佳實施例； 圖2是側視示意圖，說明本較佳實施例中於一第一基 板上成長一圖樣化犧牲層； 圖3疋側視不思圖，說明本較佳實施例中側向磊晶成 長一暫時磊晶層； 圖4是側視示意圖，說明本較佳實施财成長一姓刻 停止層； 201227803 圖5是側視示意圖 結構層； 圖6是側視示意圖 基板； 圓7是側視示意圖 犧牲層移除； 圖8是側視示意圖 層與第一基板互相分離； ，說明本較佳實施例中成長一磊晶 ，說明本較佳實施例中接^ —第二 ’說明本較佳實施例中將該圖樣化 ’說明本較佳實施例中將磊晶結構 圖9是側視示意圖，制本較佳實施射移除該钱刻 停止層； 圖10是侧視示意圖，說明本較佳實施例的一複合停止 層； 圖π是側視示意圖’說明本較佳實施例的該複合停止 層；及 圖12是側視示意圖’說明本較佳實施例的該複合停止 層。 201227803 【主要元件符號說明】 10.…. •…步驟 2 ·‘· .....第 基板 11 •…步驟 3 .....圖樣化犧牲層 12…. …·步驟 4 ···· ……暫時磊晶層 13 ·. •…步驟 5 ..… .....姓刻停止層 14··.♦. …·步驟 6 15…· …·步驟 7 .… •…·第二基板 16.… …·步驟 8 .·.·· .....複合停止層

Claims (1)

1. 201227803 七、申請專利範圍： 1 · 一種具蝕刻停止層的磊晶結構的製造方法，包含以下步 驟： (A) 於一第一基板上成長一圖樣化犧牲層，該第 一基板部分面積露出，未受該圖樣化犧牲層遮蓋； (B) 於該第一基板部分露出面積與圖樣化犧牲層 上，側向磊晶成長一暫時磊晶層； (C) 於該暫&遙晶層上成.長一触刻停止層丨及 (D) 於該敍刻停止層上成長一磊晶結構層。 2.根據申請專利範圍第！項所述之具㈣停止層的屋晶結 構的製造方法’步驟（A)中，該圖樣化犧牲層為氧化 物，該磊晶結構的製造方法還包含一實施於步驟（D )

   大於5%的氮化物。 後的步驟（E )， ’於該磊晶結構層上接合一第二基板。

   率大於s亥钮刻停止層银刻速率的五倍。

   氮化物的材料製成。

   構的製造方法，還包含一實施於步驟（E) 姓刻停止層的磊晶結 隊（E)後的步驟（F 10 201227803 )通入3氟之化學溶液將該圖樣化犧牲層移除。 7. :=專利範圍第6項所述之具靖止層的編 、方法’還包含-實施於步驟（F)後的步驟（G )’通入_液將該暫料晶層移除。 8. 根據申請專利範圍第！馆&、+. 項所述之具蝕刻停止層的磊晶結 構的製造方法，步驟fp、 "’ A ()中，還包含一位於該钱刻停 止層與暫時磊晶層、 蕊日曰結構層其中一者間的複合停止 層。 9. =據中請專利範圍第8項所述之具#刻停止層的蟲晶結 構的製造方法’步驟（c)中’該複合停止層為選自含 氮或石夕的材料製成。 1 〇.根據申請專利範圍筮Q TS & i 圍第9項所述之具蝕刻停止層的磊晶結 構的製造方法，步驟、+ 驟（c)中，該複合停止層的氮含量 大於20% 。 根據U利圍第9項所述之具触刻停止層的轰晶結 構的製造方法’步驟（c)中，該複合停止層的石夕含量 大於30% 。 12. —種具蝕刻停止層的磊晶結構，包含： 一第一基板； 一圖樣化犧牲層，成長於該第—基板上，該第一基 板部分面積露出’未受該圖樣化犧牲層遮蓋； 暫時磊曰曰層’側向磊晶成長於該第一基板部分露 出面積與圖樣化犧牲層上； 蝕刻彳T止層，成長於該暫時磊晶層上；及 201227803 —磊晶結構層，成長於該蝕刻停止層上。 13. 根據申請專利範圍第12項所述…刻停止層的蟲晶結 構’其中’該圖樣化犧牲層為氧切，該暫㈣晶層為 氮化鎵。 14. 根據巾請專㈣圍第12項所述之具_停止層的蟲晶結 冓其中，該蝕刻停止層為含鋁之氮化物的材料製成。 =據巾請專利範圍第14項所述之錢刻停止層的蟲晶結 冓，其中，該蝕刻停止層為鋁含量大於5%的氮化物。 6.根據中請專利範圍第12項所述之具㈣停止層的遙晶結 構還包含一位於該蝕刻停止層與暫時磊晶層、磊晶結 構層其中一者間的複合停止層。. ° 17·根據巾請專利範gj第16項所述之具㈣停止層的蠢晶結 構，其中，該複合停止層為選自含氮或矽的材料製成。 18. 根據申請專利範圍第17項所述之錢刻停止層的蠢晶結 構其中’該複合停止層的氮含量大於20% 。 19. 根據中請專利範圍第17項所述之錢刻停止層的蟲晶結 構’其中’該複合停止層的矽含量大於3〇% 。 12