[go: up one dir, main page]

TWI396263B - 製造發光裝置的方法與發光裝置結構 - Google Patents

製造發光裝置的方法與發光裝置結構 Download PDF

Info

Publication number
TWI396263B
TWI396263B TW095135603A TW95135603A TWI396263B TW I396263 B TWI396263 B TW I396263B TW 095135603 A TW095135603 A TW 095135603A TW 95135603 A TW95135603 A TW 95135603A TW I396263 B TWI396263 B TW I396263B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
seed layer
substrate
seed
lattice constant
Prior art date
Application number
TW095135603A
Other languages
English (en)
Inventor
可拉米斯 麥可Ｒ
賈諾 納坦Ｆ
愛普勒 約翰
Original Assignee
飛利浦露明光學公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 飛利浦露明光學公司 filed Critical 飛利浦露明光學公司
Application granted granted Critical
Publication of TWI396263B publication Critical patent/TWI396263B/zh

Links

Classifications

    • H10P90/1922—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/183—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate being provided with a buffer layer, e.g. a lattice matching layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01—Manufacture or treatment
    • H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
    • H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
    • H10H20/0133—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials with a substrate not being Group III-V materials
    • H10H20/01335—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials with a substrate not being Group III-V materials the light-emitting regions comprising nitride materials
    • H10P90/1916—
    • H10W10/181—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01—Manufacture or treatment
    • H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
    • H10H20/018—Bonding of wafers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

製造發光裝置的方法與發光裝置結構
本發明關於半導體發光裝置，例如發光二極體，且更明確地，關於其上可長此類發光裝置的成長基板。
包括發光二極體(LED)、共振腔發光二極體(RCLED)、垂直腔雷射二極體(VCSEL)以及邊緣發射雷射的半導體發光裝置屬於目前可利用之最具效率光源。目前在製造高亮度發光裝置上，能夠橫跨可見光譜操作的重要材料系統包括三五族半導體，尤其是鎵、鋁、銦及氮之二元、三元及四元合金，亦稱之為三族氮化物材料。通常，三族氮化物發光裝置係藉由金屬有機化學汽相沉積(MOCVD)、分子束磊晶(MBE)、或其他磊晶技術在藍寶石、碳化矽、三族氮化物或其他適當的基板上，以磊晶方式來長具有不同組合物與摻雜物濃度之半導體層堆疊來製造。該堆疊經常包括：形成於該基板上，摻雜(例如)Si之一或更多的n型層；形成於該(等)n型層上，一作用區域中之一或更多的發光層；以及形成於該作用區域上，摻雜(例如)Mg之一或更多的p型層。電性接觸係形成於該等n與p型區域上。
由於天然三族氮化物基板通常價格昂貴且不易獲得，故而經常會使三族氮化物裝置長於藍寶石或SiC基板上。此類非三族氮化物基板基於一些理由並非最理想的。
第一，藍寶石與SiC之之晶格常數與長於其上之三族氮化物層之者有所不同，而會使該等三族氮化物裝置層中產生壓受力與結晶缺陷，其可導致低性能與可靠度之問題。
第二，於部分裝置中，最好能夠移除該成長基板，以例如提昇該裝置之光學特性，或獲得與長於該成長基板上之半導體層的電性連接。於藍寶石基板之情況下，該成長基板經常係藉由雷射解離於該藍寶石與該等半導體層間之介面處的三族氮化物材料(一般為GaN)而得以移除。雷射解離在該等半導體層內會產生衝擊波，其可破壞該等半導體或接觸層，並潛在地劣化該裝置性能。可藉由其他技術，例如蝕刻來移除其他基板。
根據本發明之具體實施例，基板係一包括一主體與一接合至該主體之種晶層，而一包括置放於一n型區域與一p型區域間之發光層的半導體結構係長於該種晶層上。於部分具體實施例中，一接合層會將該主體接合至該種晶層。於部分具體實施例中，該種晶層可比用來使該半導體結構之壓受力鬆弛的關鍵厚度薄，使得該半導體結構之壓受力係藉由該種晶層中所形成之位錯，或藉由該種晶層與位於此等層間介面處之接合層間的滑動而得以釋放。於部分具體實施例中，該種晶層之晶格常數與該半導體結構之成核層之晶格常數間的差異小於1%。於部分具體實施例中，該主體之熱膨脹係數為該半導體結構之至少一層之熱膨脹係數的至少90%。於部分具體實施例中，於該種晶層中會形成溝渠，以減輕該半導體結構中的壓受力。於部分具體實施例中，該主體可藉由將該接合層蝕刻掉而與該半導體結構及種晶層分隔開來，其中一蝕刻會優先侵襲該半導體結構上的接合層。
根據本發明之具體實施例，一半導體發光裝置，例如一三族氮化物發光裝置係長於一複合成長基板10上，如同圖1中所說明。基板10包括一主體基板12、一種晶層16與一將主體12接合至種晶16的接合層14。基板10中每一層係由可承受用以長該裝置中之半導體層所需處理條件的材料形成。例如，於一藉由MOCVD所長之三族氮化物裝置的情況中，基板10中的每一層必須能耐受溫度超過1000℃下的H2 環境；於一藉由MBE所長之三族氮化物裝置的情況中，基板10中的每一層必須在真空中能耐受超過600℃的溫度。
主體基板12會對基板10與長於基板10上的半導體裝置層18提供機械支撐。主體基板12之厚度通常係介於3與500微米之間，且經常會比100微米厚。於其中主體基板12會存在於該裝置之部分的具體實施例中，若光係從該裝置穿過主體基板12而擷取出來，則主體基板12便可能至少為部分透明。主體基板12通常不必然為一單晶材料，因為裝置層18並非直接長於主體基板12上。於部分具體實施例中，主體基板12之材料係經選擇而具有一熱膨脹係數(CTE)，其會與裝置層18之CTE與種晶層16之CTE相匹配。任何能夠承受磊晶層18之處理條件的材料便適合本發明之具體實施例，其包括半導體、陶瓷與金屬。可將具有一符合所希望接近裝置層18之CTE的CTE，然卻會在以MOCVD所長三族氮化物層所需之溫度下透過昇華而分解的材料，例如GaAs與一不可穿透覆蓋層，例如沉積於該GaAs主體與種晶層16之間的氮化矽一起使用。列表1說明三族氮化物材料之CTE與一些合適的主體基板材料之CTE：
種晶層16係其上會長裝置層18之層，因此其必須是一種三族氮化物結晶可於其上成核的材料。種晶層16之厚度可介於約50與1 μm之間。於部分具體實施例中，種晶層16會與裝置層18之材料CTE相匹配。種晶層16通常係一與裝置層18理想上接近晶格匹配的單晶材料。其上會成長裝置層18之種晶層16頂部表面的結晶取向經常係該纖維鋅礦結構[0001]c軸。於其中種晶層16會存在於該最終裝置之部分的具體實施例中，若光係從該裝置穿過種晶層16而擷取出來，則種晶層16便可能為透明或薄的。列表2說明一些種晶層材料的晶格常數：
一或更多的接合層14會將主體基板12接合至種晶層16。接合層14之厚度可介於約100與1 μm之間。適當的接合層範例包括：SiOx ，例如SiO2 ；SiNx ，例如Si3 N4 ；HfO2 ；其之混合物；金屬，例如Mo、Ti、TiN、其他合金；以及其他半導體或介電質。由於接合層14會將主體基板12連接至種晶層16，故而形成接合層14之材料會經挑選以在主體12與種晶16間提供良好黏著。於部分具體實施例中，接合層14係一釋放層，其係由能夠以一不會侵害裝置層18之蝕刻進行蝕刻的材料所形成，從而會使裝置層18與種晶層16從基板12釋放出。例如，接合層14可為SiO2 ，其可在不會對三族氮化物裝置層18產生破壞的情況下以HF進行濕式蝕刻。於其中接合層14會存在於該最終裝置之部分的具體實施例中，接合層14較佳地係透明或極薄。於部分具體實施例中，可省略接合層14，而可直接將種晶層16黏著至主體基板12。
裝置層18係以本技術中熟知之成長技術來長的傳統三族氮化物裝置層。鄰接種晶層16之層的組合物可針對其之晶格常數或其他特性，及/或其於種晶層16之材料上成核的能力而加以選擇。
於本發明之部分具體實施例中，種晶層16與接合層14係能夠與主體基板12一起膨脹及收縮的厚層。例如，接合層14與種晶層16二者皆可比100厚。於種晶層16上所長之磊晶層18會因磊晶層18與種晶層16之間的晶格不匹配而產生壓受力，於是為能限制應變，便會選擇能夠與磊晶層18理想地晶格匹配的種晶層組合物。此外，種晶層16與主體基板12之組合物會經挑選而具有接近磊晶層18之CTE的CTE。於部分具體實施例中，該等主體基板與種晶層材料係經挑選而使該主體之CTE為該等裝置層其中至少一者(例如，發光層)之CTE的90%。可能的種晶層/接合層/主體基板組合範例包括：Al2 O3 /氧化物/Al2 O3 或氧化鋁；SiC/氧化物/任何具有合理接近之CTE的主體；ZnO/氧化物/任何具有合理接近之CTE的主體；以及一三族氮化物材料，例如GaN/氧化物/任何具有合理接近之CTE的主體。
若主體基板12之CTE大於磊晶層18之CTE，則磊晶層18在室溫中便會處於壓縮壓受力之下。磊晶層18之壓縮壓受力能長出高Si摻雜之n型層，並能長出一厚的(例如，大於2 μm)磊晶區域18。相反地，若主體基板12之CTE小於磊晶層18之CTE，則磊晶層18在室溫中便會處於拉伸壓受力之下，而使磊晶層18之厚度與其內之摻雜位準因破裂而受到限制。據此，主體基板12之組合物通常會經選擇而具有一大於磊晶層18之CTE的CTE。
於本發明之部分具體實施例中，成長於複合基板10上之磊晶層18中的應變釋放會藉由將種晶層16之厚度限制成小於或大約等於磊晶層18之關鍵厚度(即，磊晶層18會鬆弛且不再發生壓受力的厚度)而產生。例如，就一具有一藍寶石或其他主體基板12與一SiC種晶層16的複合基板而言，種晶層16之厚度可介於50與300之間。
在長磊晶層18的期間，由於層18之厚度會增加超過一薄的種晶層之厚度，故而磊晶層18內之壓受力負擔便會因成長於晶格不匹配之種晶層16上而從層18轉移至種晶層16。一旦層18之厚度超過鬆弛的關鍵點，則層18內壓受力的釋放便會藉由該種晶層16內所形成之位錯，與藉由相容接合層14與種晶層16間之滑動而產生，且並非藉由穿過磊晶層18向上傳遞之位錯而產生。當該壓受力負擔藉由於該種晶層中形成位錯而從磊晶層18轉移至種晶層16時，該種晶層之晶格常數便會偏離鬆弛時之種晶層之晶格常數，同時並獨立成接近或等於該等磊晶層之晶格常數之晶格常數。因此，磊晶層18便為大部分不具有位錯的高品質層。例如，裝置層18中的穿透位錯濃度可侷限於小於109 cm－ 2 ；較佳地侷限於小於108 cm－ 2 ；較佳地侷限於小於107 cm－ 2 ；以及較佳地侷限於小於106 cm－ 2 。
如同上文中所說明，鄰接種晶層16之三族氮化物層的組合物通常係針對其在種晶層16材料上成核的能力而加以選擇。就上述關於此具體實施例(其中一SiC種晶層16係附著至一藍寶石主體基板12)的範例而言，長於種晶層16之上的三族氮化物層可為AlN，其會妥善地於SiC上成核，並具有合理接近SiC之晶格常數的晶格常數。磊晶層18之組合物在整個層18的厚度中可因三族氮化物層之任意組合的組合物漸變或超晶格而有所變化。例如，一極薄的AlN層可直接沉積於一SiC種晶層16上，然後可添加GaN以形成減少AlN組合物的AlGaN，直到該AlN組合物達到0%並得到GaN為止。該組合物可在隨後藉由添加與提升InN之組合物而從GaN改變成InGaN，直到達成所需要之InGaN組合物為止。
隨著種晶層之厚度在此具體實施例中的減少，種晶層16、主體基板12與磊晶層18之CTE之間的匹配，以及種晶層16與磊晶層18之晶格常數之間的匹配遂變得較不重要，因為一薄的種晶層較能夠膨脹、形成位錯或在具有能釋放磊晶層18之應變之接合層14的介面處滑動。
於部分具體實施例中，種晶層16與成長於該種晶層上之第一磊晶層18的材料係經挑選而使種晶層16之晶格常數與成長於該種晶層上之第一磊晶層(稱為成核層)之晶格常數間的差異小於1%。例如，一GaN或InGaN成核層可成長於一包括一ZnO種晶層16的複合成長基板上，該ZnO種晶層16係藉由一氧化物接合層而接合至任何具有合理接近該ZnO種晶之CTE之CTE的主體基板。該ZnO之晶格常數為3.24。該成核層之晶格常數取決於該成核層之InN組合物，而可能會介於(例如)3.21與3.27之間。例如，一In0 . 0 9 Ga0 . 9 1 N成核層具有大約3.21的晶格常數，而一In0 . 1 6 Ga0 . 8 4 N成核層則具有大約3.24的晶格常數。由於ZnO在以MOCVD來長InGaN之所需溫度下可能會解離，故而於一具有一ZnO種晶層之複合基板上所長的第一三族氮化物層可以例如MBE的低溫技術來進行成長。或者是，可在一SiC種晶層(其具有3.08之晶格常數)上成長一AlN成核層(其具有3.11之晶格常數)。
限制該種晶層與該成核層之晶格常數間的差異可使該裝置中壓受力的量降低，並潛在地減少該裝置之磊晶層18中所形成的位錯數目。於一些裝置中，磊晶層18之晶格常數，例如該成核層之晶格常數可大於種晶層16之晶格常數，故而該等磊晶層係處於壓縮壓受力的情況下，而非拉伸應變。
於部分具體實施例中，該主體基板材料係經挑選而具有能使該種晶層之晶格常數在加熱之情況下伸展一所需量的CTE，以能更加接近地與磊晶層18之晶格常數相匹配。主體基板12可經挑選使其之CTE於該三族氮化物層18的成長溫度中會在種晶層16內產生拉伸壓受力。因此，種晶層16之晶格常數便會藉由該拉伸壓受力而膨脹，以較佳地匹配高InN組合物(例如，In0 . 1 5 Ga0 . 8 5 N)之晶格常數，其為磊晶層18之發光層發出可見光所必須。膨脹的種晶層晶格常數可能發生於一複合基板，其在一藍寶石主體基板12上具有一SiC種晶層16，或在一多晶SiC主體基板12上具有一GaN種晶層16。在由主體基板12將拉伸壓受力施加至種晶層16的情況中，該種晶層16愈薄，則該種晶層16便愈能夠承受該拉伸壓受力，而不會破裂。一般而言，最好能夠將種晶層16之晶格常數與該成核層之晶格常數之間的差異限制成小於約1%，尤其是在希望該種晶層之經伸展之晶格常數能夠與該成核層之晶格常數相匹配的情況中。
於該主體基板材料係經選擇而伸展該種晶層之晶格常數的具體實施例之其中一項範例中，一AlN成核層(其具有約5 x 10－ 6 ℃－ 1 之CTE與3.11之晶格常數)係成長於一具有一SiC種晶層16(其具有約4×10－ 6 ℃－ 1 之CTE與3.08之晶格常數)的基板上。主體基板12可具有至少10×10－ 6 ℃－ 1 之CTE。若主體基板12具有至少15×10－ 6 ℃－ 1 之CTE，則隨著環境溫度上升至一適合長磊晶層18的溫度(例如，約1000℃)，主體基板12的膨脹將使得SiC種晶層16之晶格常數能夠膨脹以匹配所長AlN成核層的晶格常數。由於在種晶層16與該成核層之間沒有任何的晶格常數不匹配，故而該AlN成核層便可在無位錯或具有極低濃度之位錯的情況下成長。一具有至少15×10－ 6 ℃－ 1 之CTE的合適主體基板材料之其中一項範例係Haynes合金214(UNS # N07214)，其係一種含75% Ni、16% Cr、4.5 % Al與3% Fe具有18.6×10－ 6 ℃－ 1 之CTE以及1355℃之熔點的合金。於另一範例中，一具有達50%之AlN的AlGaN成核層係成長於一具有一AlN種晶層16的基板上。於另一範例中，一InGaN成核層係成長於一具有一GaN種晶層16的基板上。可在裝置晶圓上形成溝渠，以在成長之後將該晶圓冷卻至室溫時能避免位錯的形成，同時種晶層16之晶格常數會再次收縮。此等溝渠於下文中係參考圖9而加以說明。
於部分具體實施例中，使磊晶層18中進一步的壓受力釋放發生，可藉由將該等種晶層形成如接合層14上之條紋或格柵，而非如一單一連續層。或者是，可將種晶層形成如一單一連續層，然後移除適當地方(例如，藉由形成溝渠)，進而提供壓受力釋放。圖9係一具有一複合基板之裝置的斷面圖，該複合基板包括形成如條紋之種晶層16。一單一連續種晶層16可透過接合層14而附著至主體基板12，然後藉由傳統微影技術來移除該種晶層之部分以形成條紋而圖案化。每一種晶層條紋之邊緣可藉由將磊晶層18內之位錯集中在種晶層條紋邊緣處而提供額外的壓受力釋放。種晶層16、接合層14與該成核層之組合物可經選擇而使該成核層材料會優先於種晶層16上，而非於由種晶層16之部分間空間所曝露出的接合層14之部分上成核。
於一發光裝置之晶圓上，圖9所說明之種晶層16中的溝渠可以一單一裝置寬度(例如，數百微米或毫米)之等級而加以分隔開來。可分割具有一圖案化種晶層之形成於一複合基板上的裝置晶圓，使得該種晶層部分之邊緣不會位於個別裝置之發光層的下面，因為集中於該等種晶層之邊緣處的位錯可導致效能或可靠度不佳的問題。或者是，可在一單一裝置之寬度(例如，以數微米或數十微米之等級加以分隔開來)內形成多溝渠。於此等基板上之成長條件可經挑選而使於種晶層16(或一稍後之磊晶層)上所形成之成核層會聚結於種晶層16中所形成之溝渠上，使得該晶圓上之裝置的發光層會形成一因種晶層16中之溝渠而不中斷的連續層。
一些於上文之具體實施例與範例中所說明之複合基板可如圖4至6中所說明一般地形成。圖4至6說明在可獲得該種晶層之整體材料時形成一複合基板；例如具有SiC、Al2 O3 、ZnO之種晶層，以及可能還有一些例如AlN之三族氮化物層的基板。如圖4中所說明，接合層14係藉由一對該接合層與該主體基板材料合適之傳統技術而形成於一主體基板12上。例如，一SiO2 接合層14可藉由(例如)一例如化學汽相沉積之沉積技術而沉積於一Al2 O3 主體基板12上。於部分具體實施例中，接合層14可在沉積之後以一能使接合層14變平坦之技術進行處理，例如機械拋光。
種晶層材料16A之厚晶圓隨後係接合至接合層14之曝露表面，如同圖5中所說明。種晶層材料晶圓16A必須平坦以對接合層14形成一強接合。主體基板12與晶圓16A會在升高的溫度與壓力下進行接合。
超過種晶層16之所需厚度的種晶層材料16A部分隨後係由一適合種晶層16之組合物的技術60加以移除，如同圖6中所說明。例如，Al2 O3 種晶層材料可藉研磨加以移除，而SiC種晶層材料可藉蝕刻加以移除。所產生之結構係上述複合基板10。
圖4、7與8說明一種用以形成上述複合基板的替代性方法。如同於上述參考圖4至6之方法中一般，一接合層14首先會形成於主體基板12上，隨後若需要讓接合層14變平坦則進行處理，如同圖4中所說明。
不同的是，種晶層材料16B之晶圓會植入70一例如為氫、氘或氦之材料72，以於一與該最終複合基板中之種晶層16所需厚度相對應的深度72處形成一氣泡層。種晶層材料晶圓16B可為一單一材料，例如Al2 O3 ，或其可包括不同材料，例如一磊晶成長於一Al2 O3 晶圓上或接合至一主體基板的三族氮化物層，如下文所述一般。
晶圓16B係接合至接合層14，使得植入氫的晶圓16B之側係接合至接合層14。如同上文參考圖5之所述，接合層14之曝露表面與晶圓16B之表面二者皆必須夠平坦，進而能在升高的溫度與壓力下形成一強接合。所產生之結構係說明於圖8。圖8之接合結構隨後係經加熱而在一惰性氣體環境中例如達一大於約500℃的溫度，這樣的加熱會使植入於晶圓16B中的氣泡層膨脹，同時會使晶圓16B之薄種晶層部分在植入氣泡層72之厚度位置剝離剩餘的晶圓16B，並產生如上所述的最終複合基板10。
於上文包括尚無法以整體材料獲得之材料的種晶層具體實施例與範例中，該種晶層(例如)在如GaN、AlGaN、InGaN、InN與AlN之三族氮化物種晶層的情況中必須以一例如為MOCVD或MBE之磊晶技術長於一例如為藍寶石之合適成長基板上而加以個別地製備。於一成長基板上成長適當厚度之種晶層材料後，該種晶層可附著至一適當主體，並可以一適合該成長基板之技術移除該成長基板。
於部分具體實施例中，例如三族氮化物種晶層材料，該種晶層係於該成長基板上進行壓受力成長。當該種晶層16係連接至主體基板12並從該成長基板釋放出時，若種晶層16與主體基板12之間的連接係相容的(例如，一相容接合層14)，則種晶層16便可至少部分鬆弛。因此，儘管該種晶層係成長為一壓受力層，但仍可挑選該組合物，而在該種晶層從該成長基板釋放出並鬆弛之後，使該種晶層之晶格常數合理接近或匹配長於該種晶層上之磊晶層18的晶格常數。
例如，當一三族氮化物裝置係以傳統方式長於Al2 O3 上時，於該基板上所成長之第一層通常係一具有約3.19之晶格常數的GaN緩衝層。該GaN緩衝層會針對長於該緩衝層上之所有裝置層(包括經常為InGaN之發光層)設定該晶格常數。由於鬆弛、獨立InGaN具有一比GaN大的晶格常數，故而該發光層在長於一GaN緩衝層之上時係應變的。相反地，於本發明之具體實施例中，一InGaN種晶層可受應變而長於一傳統基板上，隨後會接合至一主體，並從該成長基板釋放出，使得該InGaN種晶層會至少部分鬆弛。在鬆弛之後，該InGaN種晶層會具有一比GaN大的晶格常數。由於如此，該InGaN種晶層之晶格常數便比GaN更接近匹配與該InGaN發光層相同組合物之鬆弛獨立層之晶格常數。成長於該InGaN種晶層上，包括該InGaN發光層之裝置層將會複製該InGaN種晶層之晶格常數。據此，一具有一鬆弛InGaN種晶層晶格常數的InGaN發光層便會比一具有一GaN緩衝層晶格常數的InGaN發光層應變程度輕。該發光層之應變之減輕可提升該裝置的效能。
例如，一以傳統方式成長於藍寶石上之GaN緩衝層可具有3.189的晶格常數。一會發出藍色光之InGaN層可具有In0 . 1 2 Ga0 . 8 8 N之組合物(具有3.23之獨立晶格常數的組合物)。該發光層中之應變係該發光層之實際晶格常數(就長於一傳統GaN緩衝層上之層而言為3.189)與一相同組合物之獨立層之晶格常數間的差，於是壓受力便可表示成(af r e e s t a n d i n g －aa c t u a l )/af r e e s t a n d i n g 。在一傳統In0 . 1 2 Ga0 . 8 8 N層的情況中，該壓受力係(3.23－3.189)/3.23，約為1.23%。若一相同組合物之發光層係與一InGaN種晶層一起成長於一複合基板上，則便可減輕或消除該壓受力，因為該InGaN種晶層之晶格常數愈大會使該發光層之實際晶格常數愈大。於本發明之部分具體實施例中，可將於一發光介於430與480 nm間之裝置之發光層中的壓受力減輕至小於1%，且更佳地會小於0.5%。一會發出青綠色光之InGaN層可具有In0 . 1 6 Ga0 . 8 4 N之組合物(一在長於傳統GaN緩衝層上時會具有約1.7%之壓受力的組合物)。於本發明之部分具體實施例中，可將於一發光介於480與520 nm間之裝置之發光層中的壓受力減輕至小於1.5%，且更佳地會小於1%。一會發出綠色光之InGaN層可具有In0 . 2 Ga0 . 8 N之組合物(一具有3.26之獨立晶格常數，並在成長於傳統GaN緩衝層上時會產生約2.1%之壓受力的組合物)。於本發明之部分具體實施例中，可將於一發光介於520與560 nm間之裝置之發光層中的壓受力減輕至小於2%，且更佳地會小於1.5%。
三族氮化物種晶層材料可能需要額外的接合步驟，以形成一具有就所需取向之三族氮化物種晶層的複合基板。於藍寶石或SiC成長基板上所長之三族氮化物層一般會長成c平面纖維鋅礦結構。此類纖維鋅礦結構之三族氮化物結構會具有一鎵面與一氮面。三族氮化物會優先長於該成長層之頂部表面係該鎵面，而長於該底部表面(鄰接該成長基板之表面)則係該氮面。以傳統方式單純地使種晶層材料長於藍寶石或SiC上，然後將該種晶層材料連接至一主體，同時並移除該成長基板將會使具有該氮面之一三族氮化物種晶層之複合基板曝露。如上之所述，三族氮化物會優先長於該鎵面上(即，在該鎵面作為該頂部表面的情況下)，因此長於該氮面上便可使該結晶中產生不希望的缺陷，或由於該結晶取向會從一以該氮面作為該頂部表面之取向轉換成一以該鎵面作為該頂部表面之取向而導致材料品質變低。
欲形成一以該鎵面作為該頂部表面之具有一三族氮化物種晶層的複合基板，可以傳統方式使種晶層材料長於一成長基板上，然後接合至任何合適的第一主體基板，然後從該成長基板分離出，使得該種晶層材料係透過該鎵面而接合至該第一主體基板，並藉由移除該成長基板而使該氮面曝露出來。該種晶層之氮面隨後會接合至一第二主體基板10(根據本發明具體實施例之複合基板的主體基板)。在接合至該第二主體基板後，會以一適合該成長基板之技術移除該第一主體基板。於該最終複合基板中，該種晶層材料16之氮面會透過選擇性接合層14而接合至主體基板12(第二主體基板)，使得三族氮化物種晶層16之鎵面會曝露出來，以供成長磊晶層18。
例如，一GaN緩衝層係以傳統方式成長於一藍寶石基板上，接著並成長一InGaN層，其將形成複合基板的種晶層。該InGaN層係在有或無一接合層的情況下接合至一第一主體基板。該藍寶石成長基板係藉由對鄰接該藍寶石之GaN緩衝層進行雷射熔化而移除，然後因移除該藍寶石而曝露出的剩餘GaN緩衝層會藉由蝕刻而移除，並產生一接合至一第一主體基板的InGaN層。該InGaN層可植入一材料，例如氫、氘或氦，以於一與該最終複合基板中之種晶層所需厚度相對應的深度處形成一氣泡層，如同上文參考圖7之所述。該InGaN層可選擇性加以處理，以形成一就接合而言夠平坦的表面。該InGaN層隨後會在有或無一接合層之情況下接合至一第二主體基板，並且會在該最終複合基板中形成該主體。隨後會如上所述一般加熱該第一主體基板、InGaN層與第二主體基板，並使植入該InGaN層中的氣泡層膨脹，同時該InGaN層之薄種晶層部分會剝離剩餘的InGaN層與該第一主體基板，遂產生如上所述具有一接合至一主體基板之InGaN種晶層的最終複合基板。
作為將該種晶層材料接合兩次，先至一第一主體基板然後至一第二主體基板，以將該種晶層材料之結晶取向翻轉兩次的替代，可使該種晶層材料長於一氮面朝上的成長基板上。當該氮面種晶層材料係如上之所述連接至主體基板12時，種晶層16之鎵面會曝露出來，以用來長磊晶層18。可藉由，例如汽相磊晶或MOCVD來長氮面薄膜，如同在"Morphological and structure characteristics of homoepitaxial GaN grown by metalorganic chemical vapour deposition (MOCVD)"、Journal of Crystal Growth 204(1999)419－428與"Playing with Polarity"、Phys.Stat.Sol.(b)228、No.2、505－512(2001)中所做較詳細之說明，其二者皆以提及方式併入本文。
於部分具體實施例中，該種晶層材料係成長為m平面或a平面材料，而非如上所述一般的c平面材料。
可將一長於根據上述具體實施例其中任一者之複合基板10上的三族氮化物裝置處理成一如圖1至3中所說明之薄膜裝置。如上之所述，裝置層18係長於一複合基板10上。該等裝置層隨後會接合至一新的主體基板，然後可移除複合基板10的全部或一部分。圖1說明於複合基板10上所長的裝置層。裝置層18通常會包括一長於基板10上的n型區域，其可包括例如為緩衝層或成核層的選擇性製備層，以及經設計以在移除複合基板10之後使得釋放複合基板10或薄化該等磊晶層變容易的選擇性釋放層。於該n型區域上，通常會成長一或更多的發光層，其上接著並成長一p型區域。可處理裝置層18之頂部表面，以藉由例如粗糙化形成一例如為光子結晶之結構，而提升來自該最終裝置之光擷取。
如圖2中所說明，一或更多的金屬層20(例如，包括歐姆接觸層、反射層、阻障層與接合層)係沉積於裝置層18之頂部表面上。該等裝置層隨後會經由金屬層20之曝露表面而接合至一主體基板22。一或更多的接合層(通常為金屬)可作為該等磊晶裝置層18與主體基板22間之熱壓縮或共熔接合的相容材料。適當的接合層金屬範例包括金與銀。主體基板22在移除複合成長基板10之後會提供對該等磊晶層的機械支撐，並且會提供對裝置層18之其中一表面的電性接點。主體基板22通常係經選擇而為導電性(即，小於約0.1 Ωcm)；為熱傳導性；具有一與該等磊晶層之材料相匹配的CTE；以及足夠平坦(即，具有的均方根糙度小於約10 nm)來形成強晶圓接合。合適的材料(例如)包括金屬，如Cu、Mo、Cu/Mo與Cu/W；具有金屬接點之半導體，如具有歐姆接點之Si與具有歐姆接點之GaAs，該等歐姆接點(例如)包括Pd、Ge、Ti、Au、Ni、Ag其中一者或一者以上；以及陶瓷，如AlN、壓縮鑽石或藉由化學汽相沉積所成長之鑽石層。
裝置層18可在一晶圓規模上接合至主體基板22，使得裝置的整體晶圓係接合至主體之晶圓，然後會在接合之後切割該等個別裝置。或者是，可將裝置之晶圓切割成個別裝置，然後每一裝置會在一晶粒規模上接合至主體基板22，如同於2004年10月28日所建檔之美國申請序號第10/977,294號，"Package－Integrated Thin－Film LED"中所做較詳細之說明，同時其係以提及之方式併入本文。
主體基板22與磊晶層18係在升高的溫度與壓力中壓在一起，以於主體基板22與金屬層20間之介面處形成一堅固的接合(例如，一於該介面處之金屬接合層間所形成之堅固金屬接合)。接合的溫度與壓力範圍係由所產生之接合強度限制在較低部分上，而由主體基板結構、金屬化與該磊晶結構之穩定性限制在較高部分上。例如，高溫及/或高壓可導致該等磊晶層的分解、金屬接點的剝離、阻障擴散的失敗或在該等磊晶層中組合物材料遭排氣。對接合而言過當的溫度範圍，例如係室溫至約500℃。對接合而言適當的壓力範圍，例如係無施加任何壓力至約500 psi。
隨後可移除複合基板10之全部或一部分，如同圖3中所說明。例如，可藉由在一會侵襲接合層14之蝕刻中蝕刻該裝置而移除複合基板10之主體基板12。因此遂移除主體基板12與接合層14，並留下種晶層16與接合至第二主體基板22的裝置層18。亦可藉由，例如蝕刻、碾磨、研磨或其之組合而移除種晶層16。例如，一siC種晶層可經蝕刻而去除，而一Al2 O3 種晶層則可經研磨而去除。於部分具體實施例中，種晶層16或整個複合基板10會存在於該最終裝置的部分。
若如圖3中所說明之裝置一般移除整個複合基板10，則便可薄化剩餘的裝置層18，以例如移除該等裝置層中最接近種晶層16且材料品質低的部分。該等磊晶層可藉由，例如化學機械拋光、傳統乾式蝕刻或光電化學蝕刻(PEC)而進行薄化。該等磊晶層的頂部表面可加以紋理化或粗糙化，進而使擷取得之光的量能夠提升。一接點26(經常是一n接點)係，例如在一環或一格柵中，形成於層18之曝露表面上。於該接點下之裝置層可植入(例如)氫，以避免從該接點下之發光區域部分發光。可將例如為磷光體之波長轉換層及/或例如為雙色鏡或偏光器之次要光學元件施加至該發光表面上，如同本技術中所習知的一般。
或者是，如圖10中所說明，可移除圖1中所顯示之裝置的磊晶層18之一部分，使得包夾該發光區域之該n型區域與該p型區域二者之部分皆會曝露在該裝置的同一側上。電性接點26與28係形成於此等曝露部分上。若電性接點26與28為反射性，則可將該結構以接點側朝下的方式安裝於一座24上，使得光會穿過種晶層16而擷取出來，如同圖10中所說明。可移除複合基板的全部或部分，並例如留下附著至磊晶層18的種晶層16，如同圖10中所說明。若電性接點26及/或28為透明，則可將該裝置以接點側朝上的方式安裝，使得光會穿過接點26與28而擷取出來(圖10中未顯示出)。
本發明既經詳細說明，熟悉本技術人士便應明白，依所給的本揭示內容，可不脫離本文中所說明之本發明概念的精神來對本發明進行修改。因此並不希望本發明之範疇限於所解釋及說明的特定具體實施例。
10．．．複合成長基板
12．．．主體基板
14．．．接合層
16．．．種晶層
16A．．．種晶層材料晶圓
16B．．．種晶層材料晶圓
18．．．半導體裝置層
20．．．金屬層
22．．．主體基板
24．．．座
26．．．電性接點
28．．．電性接點
72．．．氣泡層
圖1說明成長於一包括一主體基板、一接合層與一種晶層之複合成長基板上的三族氮化物半導體結構。
圖2說明接合至一第二主體基板的圖1結構。
圖3說明移除該種晶層、該接合層與該第一主體基板之後，且在該等磊晶層之曝露表面上形成一接點之後的圖2結構。
圖4說明一主體基板與接合層。
圖5說明接合至一種晶層材料之厚晶圓的圖4結構。
圖6說明為產生一所需厚度之種晶層而移除一種晶層材料厚晶圓之一部分後的複合基板。
圖7說明於一種晶層材料厚晶圓中植入一氣泡層。
圖8說明接合至圖4結構的圖7結構。
圖9說明具有包括一圖案化種晶層之複合基板的裝置。
圖10說明一成長於複合基板之種晶層上的覆晶裝置。
16．．．種晶層
18．．．半導體裝置層
24．．．座
26．．．電性接點
28．．．電性接點

Claims (20)

  1. 一種用以製造發光裝置的方法，其包括：提供一基板，其包括：一主體；以及一包含InGaN之種晶層，其接合至該主體；以及於該種晶層上成長一半導體結構，該半導體結構包括：一三族氮化物發光層，其位於一n型區域與一p型區域之間，其中在成長該半導體結構時該種晶層係接合至該主體。
  2. 如請求項1之方法，其中該基板進一步包括一接合層，其置於該主體與該種晶層之間。
  3. 如請求項2之方法，其中該接合層包括矽之一氧化物與矽之一氮化物的其中一者。
  4. 如請求項1之方法，其中該主體之熱膨脹係數係該半導體結構其中一層之熱膨脹係數的至少90%。
  5. 如請求項1之方法，其中於該種晶層中形成複數個溝渠，其中該等溝渠延伸至穿過該種晶層的全部厚度。
  6. 如請求項5之方法，其中該等複數個溝渠係分隔介於1微米與50微米之間。
  7. 如請求項5之方法，其中該等複數個溝渠係分隔介於50微米與2毫米之間。
  8. 如請求項5之方法，其中該基板進一步包括一接合層，其置於該主體與該種晶層之間。
  9. 如請求項8之方法，其中該等溝渠會穿過該種晶層而延 伸至該接合層。
  10. 如請求項5之方法，其中該等溝渠會穿過該種晶層而延伸至該主體。
  11. 如請求項5之方法，其中具有與該種晶層相同之一組合物(composition)的一鬆弛、獨立層之一晶格常數與該半導體結構之最靠近該種晶層的一部分之一晶格常數間之差異係1%或更小。
  12. 如請求項5之方法，其中該種晶層之熱膨脹係數與該主體之熱膨脹係數間的差異會導致該種晶層之一晶格常數在該半導體結構的一部分之一成長溫度中能夠提昇，使得在一成長溫度中，該種晶層之一晶格常數與該半導體結構的該部分之一晶格常數間之差異係1%或更小。
  13. 如請求項1之方法，其中：該半導體結構進一步包含一成核層，其直接成長於該種晶層上；且該種晶層之一晶格常數與該成核層之一晶格常數間的差異係1%或更小。
  14. 如請求項13之方法，其中該成核層為InGaN。
  15. 一種發光裝置結構，其包含：一主體基板；一InGaN種晶層；及一接合層，其位於該InGaN種晶層與該主體基板之間，其中該InGaN種晶層包含一三族氮化物材料可成核於 其上的表面。
  16. 如請求項15之結構，其中該接合層為SiO2 。
  17. 如請求項15之結構，其中該主體係藍寶石。
  18. 如請求項15之結構，其中該主體係Si、SiC、AlN、GaAs、金屬與Y3 Al5 O12 的其中一者。
  19. 一種用以製造發光裝置的方法，其包含：提供一基板，其包含：一主體；及一InGaN種晶層，其接合至該主體；且於該種晶層上成長出一半導體結構，該半導體結構包括一三族氮化物發光層，其位於一n型區域與一p型區域之間，其中在成長出該半導體結構時該種晶層係接合至該主體；其中：一與該三族氮化物發光層為同樣組合物的獨立層(free standing layer)，具有一晶格常數afreestanding ；該三族氮化物發光層具有一晶格常數aactual ；且(|afreestanding -aactual |)/afreestanding 係小於1%。
  20. 如請求項19之方法，其中該基板進一步包含複數個形成於該種晶層中的溝渠。
TW095135603A 2005-09-27 2006-09-26 製造發光裝置的方法與發光裝置結構 TWI396263B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/237,164 US8334155B2 (en) 2005-09-27 2005-09-27 Substrate for growing a III-V light emitting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TWI396263B true TWI396263B (zh) 2013-05-11

Family

ID=37730686

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW095135603A TWI396263B (zh) 2005-09-27 2006-09-26 製造發光裝置的方法與發光裝置結構
TW101149138A TWI538110B (zh) 2005-09-27 2006-09-26 製造發光裝置的方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101149138A TWI538110B (zh) 2005-09-27 2006-09-26 製造發光裝置的方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8334155B2 (zh)
EP (1) EP1932186B1 (zh)
JP (2) JP5441298B2 (zh)
CN (1) CN101273472B (zh)
TW (2) TWI396263B (zh)
WO (1) WO2007036865A1 (zh)

Families Citing this family (105)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2894990B1 (fr) * 2005-12-21 2008-02-22 Soitec Silicon On Insulator Procede de fabrication de substrats, notamment pour l'optique,l'electronique ou l'optoelectronique et substrat obtenu selon ledit procede
US7018909B2 (en) * 2003-02-28 2006-03-28 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies S.A. Forming structures that include a relaxed or pseudo-relaxed layer on a substrate
US9011598B2 (en) * 2004-06-03 2015-04-21 Soitec Method for making a composite substrate and composite substrate according to the method
DE112005003841B4 (de) 2004-12-14 2016-03-03 Seoul Viosys Co., Ltd. Licht emittierendes Bauelement mit einer Mehrzahl Licht emittierender Zellen
EP1864339A4 (en) 2005-03-11 2010-12-29 Seoul Semiconductor Co Ltd LED CAPSULATION WITH A GROUP IN A SERIES OF SWITCHED LUMINAIRES
CN100372137C (zh) * 2005-05-27 2008-02-27 晶能光电（江西）有限公司 具有上下电极结构的铟镓铝氮发光器件及其制造方法
KR20080030020A (ko) * 2005-06-17 2008-04-03 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 광전자 어플리캐이션을 위한 (Ａｌ,Ｇａ,Ｉｎ)Ｎ 및 ＺｎＯ직접 웨이퍼-접착 구조 및 그 제조방법
US20070069225A1 (en) * 2005-09-27 2007-03-29 Lumileds Lighting U.S., Llc III-V light emitting device
EP1938119A2 (en) 2005-10-11 2008-07-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Mr rf antenna with integrated electronics
US7885306B2 (en) * 2006-06-30 2011-02-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Edge-emitting semiconductor laser chip
JP2010512662A (ja) 2006-12-11 2010-04-22 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 透明発光ダイオード
JP5056272B2 (ja) * 2007-08-28 2012-10-24 住友電気工業株式会社 窒化ガリウム系半導体面発光素子、および窒化ガリウム系半導体面発光素子を作製する方法
FR2920589B1 (fr) * 2007-09-04 2010-12-03 Soitec Silicon On Insulator "procede d'obtention d'un substrat hybride comprenant au moins une couche d'un materiau nitrure"
FR2931293B1 (fr) 2008-05-15 2010-09-03 Soitec Silicon On Insulator Procede de fabrication d'une heterostructure support d'epitaxie et heterostructure correspondante
US9048169B2 (en) * 2008-05-23 2015-06-02 Soitec Formation of substantially pit free indium gallium nitride
EP2151856A1 (en) * 2008-08-06 2010-02-10 S.O.I. TEC Silicon Relaxation of strained layers
TWI457984B (zh) 2008-08-06 2014-10-21 Ｓ Ｏ Ｉ Ｔｅｃ絕緣層上矽科技公司 應變層的鬆弛方法
EP2151852B1 (en) 2008-08-06 2020-01-15 Soitec Relaxation and transfer of strained layers
EP2151861A1 (en) 2008-08-06 2010-02-10 S.O.I. TEC Silicon Passivation of etched semiconductor structures
EP2159836B1 (en) * 2008-08-25 2017-05-31 Soitec Stiffening layers for the relaxation of strained layers
WO2010024987A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies Methods of fabricating semiconductor structures or devices using layers of semiconductor material having selected or controlled lattice parameters
US8431419B2 (en) * 2008-08-28 2013-04-30 Soitec UV absorption based monitor and control of chloride gas stream
US9117944B2 (en) * 2008-09-24 2015-08-25 Koninklijke Philips N.V. Semiconductor light emitting devices grown on composite substrates
US8486771B2 (en) * 2008-09-24 2013-07-16 Soitec Methods of forming relaxed layers of semiconductor materials, semiconductor structures, devices and engineered substrates including same
JP5441094B2 (ja) * 2008-10-01 2014-03-12 国立大学法人京都工芸繊維大学 半導体基板の製造方法および半導体基板
US8637383B2 (en) 2010-12-23 2014-01-28 Soitec Strain relaxation using metal materials and related structures
EP2345060B1 (en) 2008-10-30 2013-12-04 Soitec Methods of forming layers of semiconductor material having reduced lattice strain and engineered substrates including same
US8679942B2 (en) 2008-11-26 2014-03-25 Soitec Strain engineered composite semiconductor substrates and methods of forming same
JP2012513113A (ja) * 2008-12-19 2012-06-07 ソイテック 歪み処理複合半導体基板及びそれを形成する方法
WO2010085754A1 (en) * 2009-01-23 2010-07-29 Lumenz Inc. Semiconductor devices having dopant diffusion barriers
US20100187568A1 (en) * 2009-01-28 2010-07-29 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies, S.A. Epitaxial methods and structures for forming semiconductor materials
US7875984B2 (en) 2009-03-04 2011-01-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Complaint bonding structures for semiconductor devices
US8202741B2 (en) 2009-03-04 2012-06-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of bonding a semiconductor device using a compliant bonding structure
US8247886B1 (en) 2009-03-09 2012-08-21 Soraa, Inc. Polarization direction of optical devices using selected spatial configurations
FR2943174B1 (fr) 2009-03-12 2011-04-15 Soitec Silicon On Insulator Adaptation du parametre de maille d'une couche de materiau contraint
WO2010146865A1 (ja) * 2009-06-19 2010-12-23 住友化学株式会社 発光デバイスおよび発光デバイスの製造方法
US8183577B2 (en) 2009-06-30 2012-05-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Controlling pit formation in a III-nitride device
US9000466B1 (en) 2010-08-23 2015-04-07 Soraa, Inc. Methods and devices for light extraction from a group III-nitride volumetric LED using surface and sidewall roughening
US8580593B2 (en) 2009-09-10 2013-11-12 Micron Technology, Inc. Epitaxial formation structures and associated methods of manufacturing solid state lighting devices
US9583678B2 (en) 2009-09-18 2017-02-28 Soraa, Inc. High-performance LED fabrication
DE102009047881B4 (de) * 2009-09-30 2022-03-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung einer epitaktisch hergestellten Schichtstruktur
JP6028280B2 (ja) * 2009-11-18 2016-11-16 ソイテックＳｏｉｔｅｃ 半導体構造又は半導体素子を製造する方法
US8581229B2 (en) 2009-11-23 2013-11-12 Koninklijke Philips N.V. III-V light emitting device with thin n-type region
EP2330697A1 (en) * 2009-12-07 2011-06-08 S.O.I.Tec Silicon on Insulator Technologies Semiconductor device having an InGaN layer
TWI414088B (zh) * 2009-12-16 2013-11-01 晶元光電股份有限公司 發光元件及其製造方法
WO2011073886A1 (en) 2009-12-18 2011-06-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Substrate for a semiconductor light emitting device
US8105852B2 (en) 2010-01-15 2012-01-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of forming a composite substrate and growing a III-V light emitting device over the composite substrate
US8203153B2 (en) * 2010-01-15 2012-06-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. III-V light emitting device including a light extracting structure
US10147850B1 (en) 2010-02-03 2018-12-04 Soraa, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US20110205049A1 (en) * 2010-02-22 2011-08-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Adaptive lighting system with iii-nitride light emitting devices
US9705028B2 (en) * 2010-02-26 2017-07-11 Micron Technology, Inc. Light emitting diodes with N-polarity and associated methods of manufacturing
US8290014B2 (en) * 2010-03-11 2012-10-16 Junesand Carl Active photonic device
US8269235B2 (en) 2010-04-26 2012-09-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting system including collimators aligned with light emitting segments
US8154052B2 (en) 2010-05-06 2012-04-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light emitting device grown on wavelength converting substrate
US8536022B2 (en) 2010-05-19 2013-09-17 Koninklijke Philips N.V. Method of growing composite substrate using a relaxed strained layer
US9450143B2 (en) 2010-06-18 2016-09-20 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing triangular or diamond-shaped configuration for optical devices
US9070851B2 (en) 2010-09-24 2015-06-30 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Wafer-level light emitting diode package and method of fabricating the same
CN103180972A (zh) * 2010-11-02 2013-06-26 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有提高的提取效率的发光装置
KR20130111577A (ko) * 2010-11-02 2013-10-10 코닌클리케 필립스 엔.브이. Ⅲ족 질화물 발광 소자
CN103180495A (zh) * 2010-11-02 2013-06-26 皇家飞利浦电子股份有限公司 形成复合衬底的方法
EP2636075A1 (en) * 2010-11-02 2013-09-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Iii-nitride layer grown on a substrate
JP2012124473A (ja) 2010-11-15 2012-06-28 Ngk Insulators Ltd 複合基板及び複合基板の製造方法
TWI458129B (zh) * 2010-12-21 2014-10-21 隆達電子股份有限公司 發光二極體晶片結構及其製造方法
KR101761858B1 (ko) * 2010-12-28 2017-07-27 서울반도체 주식회사 질화물계 반도체 소자의 기판 분리 방법
US8786053B2 (en) 2011-01-24 2014-07-22 Soraa, Inc. Gallium-nitride-on-handle substrate materials and devices and method of manufacture
FR2972292B1 (fr) * 2011-03-01 2013-03-01 Soitec Silicon On Insulator Support métallique pour le transfert de couche et procédés pour former ce support
US8436363B2 (en) * 2011-02-03 2013-05-07 Soitec Metallic carrier for layer transfer and methods for forming the same
US9082948B2 (en) 2011-02-03 2015-07-14 Soitec Methods of fabricating semiconductor structures using thermal spray processes, and semiconductor structures fabricated using such methods
JP2012178548A (ja) * 2011-02-03 2012-09-13 Soytec 層移転用金属キャリア及びその形成方法
US9142412B2 (en) 2011-02-03 2015-09-22 Soitec Semiconductor devices including substrate layers and overlying semiconductor layers having closely matching coefficients of thermal expansion, and related methods
WO2012128378A1 (ja) * 2011-03-18 2012-09-27 日本碍子株式会社 Iii属金属窒化物の製造方法およびこれに用いる種結晶基板
DE102011077542B4 (de) 2011-06-15 2020-06-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer halbleiterkörper und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterkörpers
JP2012106906A (ja) * 2011-08-11 2012-06-07 Sumitomo Electric Ind Ltd ＧａＮ系膜の製造方法
JP2012106907A (ja) * 2011-08-11 2012-06-07 Sumitomo Electric Ind Ltd ＧａＮ系膜の製造方法
US8686431B2 (en) 2011-08-22 2014-04-01 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing trilateral configuration for optical devices
JP5857573B2 (ja) * 2011-09-16 2016-02-10 富士通株式会社 化合物半導体装置の製造方法
EP2765226A4 (en) * 2011-10-07 2015-06-17 Sumitomo Electric Industries METHOD FOR PRODUCING A GAN FILM AND COMPOSITE COMPOSITE THEREOF
US8758510B2 (en) * 2011-12-28 2014-06-24 Sicrystal Aktiengesellschaft Production method for an SiC volume monocrystal with a non-homogeneous lattice plane course and a monocrystalline SiC substrate with a non-homogeneous lattice plane course
TWI506817B (zh) * 2012-01-10 2015-11-01 Soitec Silicon On Insulator 用於層轉移之金屬載體及其形成方法
FR2985852B1 (fr) * 2012-01-16 2014-11-28 Soitec Silicon On Insulator Dispositifs a semi-conducteurs qui comprennent des couches de substrats et des couches semi-conductrices superposees dessus et ayant des coefficients de dilatation thermiques proches, et procedes connexes
US8916483B2 (en) 2012-03-09 2014-12-23 Soitec Methods of forming semiconductor structures including III-V semiconductor material using substrates comprising molybdenum
CN103305908A (zh) * 2012-03-14 2013-09-18 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种用于GaN生长的复合衬底
JP5997258B2 (ja) * 2012-03-28 2016-09-28 株式会社豊田中央研究所 オフ角を備えているシリコン単結晶とｉｉｉ族窒化物単結晶の積層基板と、その製造方法
JP5929434B2 (ja) * 2012-04-03 2016-06-08 住友電気工業株式会社 ＡｌＮ系膜の製造方法およびそれに用いられる複合基板
US9281359B2 (en) * 2012-08-20 2016-03-08 Infineon Technologies Ag Semiconductor device comprising contact trenches
CN108281378B (zh) * 2012-10-12 2022-06-24 住友电气工业株式会社 Iii族氮化物复合衬底、半导体器件及它们的制造方法
US9978904B2 (en) * 2012-10-16 2018-05-22 Soraa, Inc. Indium gallium nitride light emitting devices
US9761763B2 (en) 2012-12-21 2017-09-12 Soraa, Inc. Dense-luminescent-materials-coated violet LEDs
EP2946410A4 (en) * 2013-01-16 2016-08-03 Qmat Inc METHOD FOR PRODUCING OPTOELECTRONIC DEVICES
KR102104062B1 (ko) * 2013-10-31 2020-04-23 삼성전자 주식회사 기판 구조체, 이를 포함한 ｃｍｏｓ 소자 및 ｃｍｏｓ 소자 제조 방법
US9419189B1 (en) 2013-11-04 2016-08-16 Soraa, Inc. Small LED source with high brightness and high efficiency
US10852492B1 (en) 2014-10-29 2020-12-01 Acacia Communications, Inc. Techniques to combine two integrated photonic substrates
CN105045436A (zh) * 2015-09-15 2015-11-11 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及其制备方法、显示装置
CN205944139U (zh) 2016-03-30 2017-02-08 首尔伟傲世有限公司 紫外线发光二极管封装件以及包含此的发光二极管模块
DE102016124646A1 (de) 2016-12-16 2018-06-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
CN107170861A (zh) * 2017-06-02 2017-09-15 王荣华 一种led氮化镓衬底及其制备方法
JP7075840B2 (ja) 2018-07-09 2022-05-26 パナソニックホールディングス株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光ダイオード、およびその製造方法
CN110600435A (zh) * 2019-09-05 2019-12-20 方天琦 多层复合基板结构及其制备方法
CN110600436A (zh) * 2019-09-05 2019-12-20 方天琦 多层复合基板结构及其制备方法
US11361964B2 (en) * 2020-05-14 2022-06-14 The Boeing Company Fabricating a silicon carbide and nitride structures on a carrier substrate
CN111865257B (zh) * 2020-07-02 2021-10-19 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种声波谐振器及其制备方法
WO2022120825A1 (zh) * 2020-12-11 2022-06-16 华为技术有限公司 外延衬底及其制备方法、半导体晶圆
CN116121721B (zh) * 2023-04-14 2023-06-23 松诺盟科技有限公司 一种纳米应变薄膜、轮辐力传感器及其制备方法
WO2025090231A1 (en) * 2023-10-24 2025-05-01 Applied Materials, Inc. Engineering epi stacks for extreme wafer thinning
US12454768B1 (en) * 2024-11-08 2025-10-28 Wolfspeed, Inc. Hybrid seed structure for crystal growth system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6194742B1 (en) * 1998-06-05 2001-02-27 Lumileds Lighting, U.S., Llc Strain engineered and impurity controlled III-V nitride semiconductor films and optoelectronic devices
US6316785B1 (en) * 1998-10-15 2001-11-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Nitride-compound semiconductor device
US6362496B1 (en) * 1997-12-02 2002-03-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor light emitting device having a GaN-based semiconductor layer, method for producing the same and method for forming a GaN-based semiconductor layer
US6372609B1 (en) * 1998-10-16 2002-04-16 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method of Fabricating SOI wafer by hydrogen ION delamination method and SOI wafer fabricated by the method
US6380108B1 (en) * 1999-12-21 2002-04-30 North Carolina State University Pendeoepitaxial methods of fabricating gallium nitride semiconductor layers on weak posts, and gallium nitride semiconductor structures fabricated thereby

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69233314T2 (de) * 1991-10-11 2005-03-24 Canon K.K. Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Produkten
JP3325380B2 (ja) * 1994-03-09 2002-09-17 株式会社東芝 半導体発光素子およびその製造方法
JP2839077B2 (ja) * 1995-06-15 1998-12-16 日本電気株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JPH09116225A (ja) * 1995-10-20 1997-05-02 Hitachi Ltd 半導体発光素子
JP3409958B2 (ja) * 1995-12-15 2003-05-26 株式会社東芝 半導体発光素子
JPH09219540A (ja) * 1996-02-07 1997-08-19 Rikagaku Kenkyusho ＧａＮ薄膜の形成方法
US5880491A (en) * 1997-01-31 1999-03-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force SiC/111-V-nitride heterostructures on SiC/SiO2 /Si for optoelectronic devices
WO2000004615A1 (fr) * 1998-07-14 2000-01-27 Fujitsu Limited Laser a semiconducteurs, dispositif a semiconducteurs, et procede de fabrication correspondant
US6878563B2 (en) * 2000-04-26 2005-04-12 Osram Gmbh Radiation-emitting semiconductor element and method for producing the same
FR2817394B1 (fr) * 2000-11-27 2003-10-31 Soitec Silicon On Insulator Procede de fabrication d'un substrat notamment pour l'optique, l'electronique ou l'optoelectronique et substrat obtenu par ce procede
FR2840731B3 (fr) 2002-06-11 2004-07-30 Soitec Silicon On Insulator Procede de fabrication d'un substrat comportant une couche utile en materiau semi-conducteur monocristallin de proprietes ameliorees
JP3453558B2 (ja) * 2000-12-25 2003-10-06 松下電器産業株式会社 窒化物半導体素子
US6489636B1 (en) * 2001-03-29 2002-12-03 Lumileds Lighting U.S., Llc Indium gallium nitride smoothing structures for III-nitride devices
US6635904B2 (en) * 2001-03-29 2003-10-21 Lumileds Lighting U.S., Llc Indium gallium nitride smoothing structures for III-nitride devices
JP3782328B2 (ja) * 2001-08-31 2006-06-07 独立行政法人科学技術振興機構 半導体装置
US20030064535A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-03 Kub Francis J. Method of manufacturing a semiconductor device having a thin GaN material directly bonded to an optimized substrate
US6890785B2 (en) * 2002-02-27 2005-05-10 Sony Corporation Nitride semiconductor, semiconductor device, and manufacturing methods for the same
JP4422473B2 (ja) * 2003-01-20 2010-02-24 パナソニック株式会社 Ｉｉｉ族窒化物基板の製造方法
JP2004247563A (ja) * 2003-02-14 2004-09-02 Sony Corp 半導体素子
US7179670B2 (en) * 2004-03-05 2007-02-20 Gelcore, Llc Flip-chip light emitting diode device without sub-mount
KR100568299B1 (ko) * 2004-03-31 2006-04-05 삼성전기주식회사 질화갈륨계 반도체 발광소자
US7417220B2 (en) * 2004-09-09 2008-08-26 Toyoda Gosei Co., Ltd. Solid state device and light-emitting element
US7256483B2 (en) * 2004-10-28 2007-08-14 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Package-integrated thin film LED
KR100674829B1 (ko) * 2004-10-29 2007-01-25 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 장치 및 그 제조 방법
US7125734B2 (en) * 2005-03-09 2006-10-24 Gelcore, Llc Increased light extraction from a nitride LED
KR100616686B1 (ko) * 2005-06-10 2006-08-28 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 장치의 제조 방법
US20070069225A1 (en) * 2005-09-27 2007-03-29 Lumileds Lighting U.S., Llc III-V light emitting device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6362496B1 (en) * 1997-12-02 2002-03-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor light emitting device having a GaN-based semiconductor layer, method for producing the same and method for forming a GaN-based semiconductor layer
US6194742B1 (en) * 1998-06-05 2001-02-27 Lumileds Lighting, U.S., Llc Strain engineered and impurity controlled III-V nitride semiconductor films and optoelectronic devices
US6316785B1 (en) * 1998-10-15 2001-11-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Nitride-compound semiconductor device
US6372609B1 (en) * 1998-10-16 2002-04-16 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Method of Fabricating SOI wafer by hydrogen ION delamination method and SOI wafer fabricated by the method
US6380108B1 (en) * 1999-12-21 2002-04-30 North Carolina State University Pendeoepitaxial methods of fabricating gallium nitride semiconductor layers on weak posts, and gallium nitride semiconductor structures fabricated thereby

Also Published As

Publication number Publication date
TW201320252A (zh) 2013-05-16
JP2012199578A (ja) 2012-10-18
US20070072324A1 (en) 2007-03-29
US8288186B2 (en) 2012-10-16
EP1932186A1 (en) 2008-06-18
US20110027975A1 (en) 2011-02-03
JP2007096331A (ja) 2007-04-12
US8334155B2 (en) 2012-12-18
TWI538110B (zh) 2016-06-11
JP5441298B2 (ja) 2014-03-12
CN101273472B (zh) 2011-04-20
EP1932186B1 (en) 2017-08-02
CN101273472A (zh) 2008-09-24
JP5734239B2 (ja) 2015-06-17
WO2007036865A1 (en) 2007-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI396263B (zh) 製造發光裝置的方法與發光裝置結構
TWI434428B (zh) 發光結構
US9117944B2 (en) Semiconductor light emitting devices grown on composite substrates
JP6307547B2 (ja) 光抽出構造を含む半導体発光装置及び方法