TWI414005B - 磊晶基板、使用該磊晶基板之半導體發光元件及其製程 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種磊晶基板(epitaxial substrate)、使用該磊晶基板之半導體發光元件及其製造方法，並且特別地，本發明是關於一種具有異質奈米級柱體(hetero-nanorod)之磊晶基板、使用該磊晶基板之半導體發光元件及其製造方法。
化合物半導體材料，例如，氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦鎵(AlInGaN)等III-V族化合物，以及碲化镉(CdTe)、氧化鋅(ZnO)及硫化鋅(ZnS)等II-VI族化合物，已被廣泛地檢視適合做為微電子元件的基板材料，包括但不限於電晶體管、場發射器以及光電元件，等。
以氮化鎵為基礎的微電子元件為例，其在製造上一個主要問題在於製造的氮化鎵半導體層須具有低的缺陷密度(defect density)，以確保微電子元件的效能。據了解，缺陷密度的貢獻者之一是氮化鎵層與其上生長的基板之間的晶格不匹配(lattice mismatch)。因此，雖然氮化鎵層已經可以在藍寶石基板(sapphire substrate)上生長，已為眾所周知的，藉由在形成在碳化矽基板上之氮化鋁緩衝層上生長氮化鎵層，可以降低缺陷密度，特別是穿透差排(threading dislocation)的密度。儘管有了這些長足的進步，持續降低缺陷密度仍是研究上想達成的目標。
也為眾所周知的，藉由具有圖案化表面的基板提供利於磊晶的從優取向，控制磊晶條件來達成橫向磊晶(lateral epitaxy)，進而降低缺陷密度或控制缺陷。例如，氮化鎵半導體層藉由橫向磊晶方式形成於具圖案化表面之藍寶石基板上，能控制差排橫向延伸，以降低穿透差排的密度。
然而，製造具有圖案化表面的磊晶基板之先前技術皆須利用黃光微影製程(photolithography process)。顯見地，製造具有圖案化表面的磊晶基板之先前技術其製造成本高、生產速度慢。
因此，本發明之一範疇在於提供一種磊晶基板及其製造方法。特別地，根據本發明之磊晶基板並不具有圖案化表面，但其也具有協助化合物半導體材料橫向磊晶的功效，以成長具良好品質的磊晶層。並且，根據本發明之製造方法具有製造成本低、生產快速的優點。
本發明之另一範疇在於提供一種使用根據本發明之磊晶基板的半導體發光元件及其製造方法，藉此，根據本發明之半導體發光元件具有優異的光電效能。
根據本發明之一較佳具體實施例之磊晶基板，其包含一晶體基板(crystalline substrate)。該晶體基板係由一第一材料所形成並且具有一晶體表面。特別地，多個奈米級柱體係散亂地排列於該晶體基板之該晶體表面上。該多個奈米級柱體係由一第二材料的氧化物所形成，並且該第二材料不同於該第一材料。
根據本發明之一較佳具體實施例之製造一磊晶基板之方法，其首先係製備由一晶體基板。該晶體基板係由一第一材料所形成，並且具有一晶體表面。接著，根據本發明之方法係於該晶體基板之該晶體表面上，沉積由一第二材料所形成之一多晶材料層(ploy-crystalline material layer)。特別地，該第二材料不同於該第一材料。接著，根據本發明之方法係藉由一濕式蝕刻製程，蝕刻該多晶材料層之晶界(grain boundary)，進而獲得該第二材料之多個奈米級柱體。最後，根據本發明之方法係進行一氧化程序，致使由該第二材料形成的多個奈米級柱體轉變為由該第二材料的氧化物形成的多個奈米級柱體，以獲得該磊晶基板。
於實際應用中，形成該晶體基板之第一材料可以是藍寶石(sapphire)、碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)、矽(Si)、ScAlMgO4
、SrCu2
O2
、YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、鋁酸鋰(Lithium Aluminum Oxide,LiAlO2
)、鎵酸鋰(Lithium Gallium Oxide,LiGaO2
)、矽酸鋰(Lithium Silicon Oxide,Li2
SiO3
)、鍺酸鋰(Lithium Germanium Oxide,LiGeO3
)、鋁酸鈉(Sodium Aluminum Oxide,NaAlO2
)、鎵酸鈉(Sodium Gallium Oxide,NaGaO2
)、鍺酸鈉(Sodium Germanium Oxide,Na2
GeO3
)、矽酸鈉(Sodium Silicon Oxide,Na2
SiO3
)、磷酸鋰(Lithium Phosphor Oxide,Li3
PO4
)、砷酸鋰(Lithium Arsenic Oxide,Li3
AsO4
)、釩酸鋰(Lithium Vanadium Oxide,Li3
VO4
)、Li2
MgGeO4
(Lithium Magnesium Germanium Oxide)、Li2
ZnGeO4
(Lithium Zinc Germanium Oxide)、Li2
CdGeO4
(Lithium Cadmium Germanium Oxide)、Li2
MgSiO4
(Lithium Magnesium Silicon Oxide)、Li2
ZnSiO4
(Lithium Zinc Silicon Oxide)、Li2
CdSiO4
(Lithium Cadmium Silicon Oxide)、Na2
MgGeO4
(Sodium Magnesium Germanium Oxide)、Na2
ZnGeO4
(Sodium Zinc Germanium Oxide)、Na2
ZnSiO4
(Sodium Zinc Silicon Oxide)，或其他商用供磊晶用之材料。
於實際應用中，形成該多晶材料層之第二材料可以是鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CdSe)、碲化鎘(CdTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(ZnSe)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)、矽(Si)或金屬/矽化物(metal/silicide)，當中金屬可以是鋁(Al)、鎳(Ni)、鐵(Fe)等，矽化物可以是矽化鋁(SiAl)、矽化鋅(SiZn)、矽化鎳(SiNi)等。
於一具體實施例中，該磊晶基板之表面其平均表面粗糙度Ra值範圍從0.1 nm至100 nm。
於一具體實施例中，該磊晶基板之表面其平均峰谷高度Rz值範圍從9 nm至999 nm。
於一具體實施例中，該多晶材料層可以藉由一低壓化學氣相沉積製程(low pressure chemical vapor deposition,LPCVD)、一電漿輔助化學氣相沉積製程(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)、一濺鍍製程(sputtering)或一熱蒸鍍製程(thermal deposition)沉積於該晶體基板之該晶體表面上。
於一具體實施例中，該多晶材料層具有範圍從20 nm至2000 nm之厚度。
根據本發明之一較佳具體實施例之半導體發光元件，其包含一晶體基板、多個奈米級柱體以及由多層半導體材料層所構成之一發光結構。該晶體基板係由一第一材料所形成，並且具有一晶體表面。該多個奈米級柱體係由一第二材料的氧化物所形成，並且散亂地排列於該晶體基板之該晶體表面上。特別地，該第二材料不同於該第一材料。該發光結構係形成於該晶體表面及該多個奈米級柱體上。該多層半導體材料層之一最底層半導體材料層係一化合物半導體材料磊晶層。該多個奈米級柱體有助於該化合物半導體材料的磊晶程序。
根據本發明之一較佳具體實施例之製造一半導體發光元件之方法，其首先係製備由一晶體基板。該晶體基板係由一第一材料所形成，並且具有一晶體表面。接著，根據本發明之方法係於該晶體基板之該晶體表面上，沉積由一第二材料所形成之一多晶材料層。特別地，該第二材料不同於該第一材料。接著，根據本發明之方法係藉由一濕式蝕刻製程，蝕刻該多晶材料層之晶界，進而獲得該第二材料之多個奈米級柱體。接著，根據本發明之方法係進行一氧化程序，致使由該第二材料形成的多個奈米級柱體轉變為由該第二材料的氧化物形成的多個奈米級柱體。最後，根據本發明之方法係形成多層半導體材料層於該晶體表面及該多個奈米級柱體上，以構成一發光結構。該多層半導體材料層之一最底層半導體材料層係一化合物半導體材料磊晶層。該多個奈米級柱體有助於該化合物半導體材料的磊晶程序。
與先前技術不同處，根據本發明之磊晶基板其上具有異質奈米級柱體，且為非圖案化的表面，並且有助於化合物半導體材料在其上成長品質良好的磊晶層。並且，根據本發明之磊晶基板的製造方法具有製造成本低、生產快速的優點。根據本發明之半導體發光元件也具有優異的光電效能。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
請參閱圖一，圖一係以截面視圖示意地繪示根據本發明之一較佳具體實施例之一磊晶基板1。該磊晶基板1可以供一化合物半導體材料磊晶之用，例如，氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化鋁銦鎵等III-V族化合物，或碲化镉、氧化鋅、硫化鋅等II-VI族化合物。
如圖一所示，根據本發明之磊晶基板1包含一晶體基板10。該晶體基板10具有一晶體表面102。
特別地，多個奈米級柱體126係散亂地排列於該晶體基板10之該晶體表面102上。該多個奈米級柱體126係由一第二材料的氧化物所形成，並且該第二材料不同於該第一材料。須注意的是，根據本發明之磊晶基板1之表面為奈米尺度高低不平且非圖案化的表面。並且，由該第二材料之氧化物所形成的多個奈米級柱體126晶格常數已非固定，可視為非晶材質(amorphous)。
於實際應用中，形成該晶體基板10之第一材料可以是藍寶石(sapphire)、碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)、矽(Si)、ScAlMgO4
、SrCu2
O2
、YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、鋁酸鋰(Lithium Aluminum Oxide,LiAlO2
)、鎵酸鋰(Lithium Gallium Oxide,LiGaO2
)、矽酸鋰(Lithium Silicon Oxide,Li2
SiO3
)、鍺酸鋰(Lithium Germanium Oxide,LiGeO3
)、鋁酸鈉(Sodium Aluminum Oxide,NaAlO2
)、鎵酸鈉(Sodium Gallium Oxide,NaGaO2
)、鍺酸鈉(Sodium Germanium Oxide,Na2
GeO3
)、矽酸鈉(Sodium Silicon Oxide,Na2
SiO3
)、磷酸鋰(Lithium Phosphor Oxide,Li3
PO4
)、砷酸鋰(Lithium Arsenic Oxide,Li3
AsO4
)、釩酸鋰(Lithium Vanadium Oxide,Li3
VO4
)、Li2
MgGeO4
(Lithium Magnesium Germanium Oxide)、Li2
ZnGeO4
(Lithium Zinc Germanium Oxide)、Li2
CdGeO4
(Lithium Cadmium Germanium Oxide)、Li2
MgSiO4
(Lithium Magnesium Silicon Oxide)、Li2
ZnSiO4
(Lithium Zinc Silicon Oxide)、Li2
CdSiO4
(Lithium Cadmium Silicon Oxide)、Na2
MgGeO4
(Sodium Magnesium Germanium Oxide)、Na2
ZnGeO4
(Sodium Zinc Germanium Oxide)、Na2
ZnSiO4
(Sodium Zinc Silicon Oxide)，或其他商用供磊晶用之材料。
於實際應用中，形成該第二材料可以是鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CdSe)、碲化鎘(CdTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(ZnSe)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)、矽(Si)或金屬/矽化物(metal/silicide)，當中金屬可以是鋁(Al)、鎳(Ni)、鐵(Fe)等，矽化物可以是矽化鋁(SiAl)、矽化鋅(SiZn)、矽化鎳(SiNi)等。
於一具體實施例中，根據本發明之磊晶基板1之表面其平均表面粗糙度Ra值範圍從0.1 nm至100nm。
於一具體實施例中，根據本發明之磊晶基板1之表面其平均峰谷高度Rz值範圍從9 nm至999 nm。
請參閱圖二A至圖二C以及圖一，該等圖式係以截面視圖示意地繪示根據本發明之一較佳具體實施例之製造如圖一所示之磊晶基板1的方法。
如圖二A所示，首先，根據本發明之方法係製備一晶體基板10。該晶體基板10係由一第一材料所形成，並且具有一晶體表面102。
接著，根據本發明之方法係於該晶體基板10之該晶體表面102上，沉積由一第二材料所形成之一多晶材料層12，如圖二B所示。同樣示於圖二B，該多晶材料層12具有晶界122。特別地，該第二材料不同於該第一材料。關於第一材料及第二材料的成份，已詳述於上文中，在此不再贅述。
接著，根據本發明之方法係藉由一濕式蝕刻製程，蝕刻該多晶材料層12之晶界122，進而獲得該第二材料之多個奈米級柱體124。該多晶材料層12經蝕刻後的截面示意圖請見圖二C。
最後，根據本發明之方法係進行一氧化程序，致使由該第二材料形成的多該奈米級柱體124轉變為由該第二材料的化物形成的多個奈米級柱體126，即獲得如圖一所示之磊晶基板1。例如，圖二C所示的結構置於氧氣爐氛並在1100℃下，即進行氧化程序，進而讓由該第二材料形成的多該奈米級柱體124轉變為由該第二材料的氧化物形成的多個奈米級柱體126。
須注意的是，根據本發明之磊晶基板1之表面為奈米尺度高低不平且非圖案化的表面。
於一具體實施例中，該多晶材料層12可以藉由一低壓化學氣相沉積製程(low pressure chemical vapor deposition,LPCVD)、一電漿輔助化學氣相沉積製程(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)、一濺鍍製程(sputtering)或一熱蒸鍍製程(thermal deposition)沉積於該晶體基板10之該晶體表面102上。
實務上，根據本發明之磊晶基板1之表面之Ra值及Rz值的控制，可以藉由控制該多晶材料層12之厚度與晶粒尺寸以及蝕刻條件來達成。
於一具體實施例中，該多晶材料層12具有範圍從20nm至2000nm之厚度。
於一案例中，以藍寶石為基板，可做為蝕刻該多晶材料層12之晶界122的蝕刻液的種類及其成份列舉於圖三。圖三列出Secco、Sirtl、Wright以及Seiter四種蝕刻液。此外，由於圖三中所列舉的蝕刻液並不會對藍寶石基板等侵蝕，因此，該等蝕刻液可以蝕刻該多晶材料層12之晶界122至藍寶石基板10的晶體表面102露出。
與先前技術不同之處，根據本發明之磊晶基板1之表面為奈米尺度高低不平且非圖案化的表面。更特別的是，根據本發明之磊晶基板1的表面具有異質奈米級柱體。須強調的是，與先前技術之具有圖案化表面的磊晶基板相同地，根據本發明之磊晶基板1一樣具有協助化合物半導體材料橫向磊晶的功效。
請參閱圖四，圖四係以截面視圖示意地繪示根據本發明之一較佳具體實施例之半導體發光元件2，其包含一晶體基板10、多個奈米級柱體126以及由多層半導體材料層20所構成之一發光結構。該晶體基板10係由一第一材料所形成，並且具有一晶體表面102。該多個奈米級柱體126係由一第二材料的氧化物所形成，並且散亂地排列於該晶體基板10之該晶體表面102上。特別地，該第二材料不同於該第一材料。關於第一材料及第二材料的成份，已詳述於上文中，在此不再贅述。
該發光結構係形成於該晶體表面102及該多個奈米級柱體126上。圖四所繪示之多層半導體材料層20各層之材料可係以一發光二極體為範例。該多層半導體材料層20之一最底層半導體材料層202係一化合物半導體材料磊晶層。該多個奈米級柱體126有助於該化合物半導體材料的磊晶程序，也就是說，該多個奈米級柱體126有助於該化合物半導體材料藉由橫向磊晶方式形成於該晶體基板10之晶體表面102上，能控制差排橫向延伸，以降低穿透差排的密度。
請再參閱圖一、圖二A至圖二C以及圖四，根據本發明之一較佳具體實施例之製造如圖四所示之半導體發光元件2之方法，其首先係製備由一晶體基板10，如圖二A所示。該晶體基板10係由一第一材料所形成，並且具有一晶體表面102。
接著，根據本發明之方法係於該晶體基板10之該晶體表面102上，沉積由一第二材料所形成之一多晶材料層12，如圖二B所示。同樣示於圖二B，該多晶材料層12具有晶界122。特別地，該第二材料不同於該第一材料。
接著，根據本發明之方法係藉由一濕式蝕刻製程，蝕刻該多晶材料層12之晶界122，進而獲得該第二材料之多個奈米級柱體124。該多晶材料層12經蝕刻後的截面示意圖請見圖二C。
接著，根據本發明之方法係進行一氧化程序，致使由該第二材料形成的多個奈米級柱體124轉變為由該第二材料的化物形成的多個奈米級柱體126，即獲得如圖一所示之磊晶基板1。最後，根據本發明之方法係形成多層半導體材料層20於該晶體表面102及該多個奈米級柱體126上，以構成一發光結構，即完成如圖四所示之半導體發光元件2。
特別地，該多層半導體材料層20之一最底層半導體材料層202係一化合物半導體材料磊晶層。該多個奈米級柱體126有助於該化合物半導體材料的磊晶程序。
須強調的是，與先前技術不同之處，根據本發明之磊晶基板製造方法無須黃光微影製程，也無導入複雜製程。顯見地，根據本發明之製造方法具有製造成本低、生產快速的優點。更特別的是，根據本發明之磊晶基板的表面具有異質奈米級柱體。利用根據本發明之磊晶基板製造的半導體發光元件也具有優異的光電效能。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
1．．．磊晶基板
10．．．晶體基板
102．．．晶體基板的晶體表面
12．．．多晶材料層
122．．．多晶材料之晶界
2．．．半導體發光元件
124．．．第二材料形成的奈米級柱體
126．．．第二材料的氧化物形成的奈米級柱體
20．．．多層半導體材料層
202．．．最底層半導體材料層
圖一係示意地繪示根據本發明之一較佳具體實施例之磊晶基板。
圖二A至圖二C係示意地繪示根據本發明之一較佳具體實施例之製造如圖一所示之磊晶基板的方法。
圖三係列舉可做為蝕刻圖二B中多晶材料層之晶界的蝕刻液之種類及其成份。
圖四係示意地繪示根據本發明之一較佳具體實施例之半導體發光元件。
1．．．磊晶基板
10．．．晶體基板
102．．．晶體基板的晶體表面
126．．．第二材料的氧化物形成的奈米級柱體
Claims (10)
- 一種製造一磊晶基板之方法，包含下列步驟：製備一晶體基板，該晶體基板係由一第一材料所形成並且具有一晶體表面；於該晶體基板之該晶體表面上，沉積由一第二材料所形成之一多晶材料層，該第二材料不同於該第一材料；藉由一濕式蝕刻製程，蝕刻該多晶材料層之晶界進而獲得該第二材料之多個奈米級柱體；以及進行一氧化程序，致使由該第二材料形成的多個奈米級柱體轉變為由該第二材料的氧化物形成的多個奈米級柱體，以獲得該磊晶基板。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一材料係選自由藍寶石(sapphire)、碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)、矽(Si)、ScAlMgO4 、SrCu2 O2 、YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、鋁酸鋰(Lithium Aluminum Oxide,LiAlO2 )、鎵酸鋰(Lithium Gallium Oxide,LiGaO2 )、矽酸鋰(Lithium Silicon Oxide,Li2 SiO3 )、鍺酸鋰(Lithium Germanium Oxide,LiGeO3 )、鋁酸鈉(Sodium Aluminum Oxide,NaAlO2 )、鎵酸鈉(Sodium Gallium Oxide,NaGaO2 )、鍺酸鈉(Sodium Germanium Oxide,Na2 GeO3 )、矽酸鈉(Sodium Silicon Oxide,Na2 SiO3 )、磷酸鋰(Lithium Phosphor Oxide,Li3 PO4 )、砷酸鋰(Lithium Arsenic Oxide,Li3 AsO4 )、釩酸鋰(Lithium Vanadium Oxide,Li3 VO4 )、Li2 MgGeO4 (Lithium Magnesium Germanium Oxide)、Li2 ZnGeO4 (Lithium Zinc Germanium Oxide)、Li2 CdGeO4 (Lithium Cadmium Germanium Oxide)、Li2 MgSiO4 (Lithium Magnesium Silicon Oxide)、Li2 ZnSiO4 (Lithium Zinc Silicon Oxide)、Li2 CdSiO4 (Lithium Cadmium Silicon Oxide)、Na2 MgGeO4 (Sodium Magnesium Germanium Oxide)、Na2 ZnGeO4 (Sodium Zinc Germanium Oxide)以及Na2 ZnSiO4 (Sodium Zinc Silicon Oxide)所組成之一群組中之其一，該第二材料層係選自由矽(Si)、鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CdSe)、碲化鎘(CdTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(ZnSe)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)以及金屬/矽化物(metal/silicide)所組成之一群組中之其一。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該磊晶基板之表面其平均表面粗糙度Ra值範圍從0.1 nm至100 nm，該磊晶基板之表面其平均峰谷高度Rz值範圍從9 nm至999 nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該多晶材料層係藉由選自由一低壓化學氣相沉積製程、一電漿輔助化學氣相沉積製程、一濺鍍製程以及一熱蒸鍍製程沉積於該晶體基板之該晶體表面上，並且該多晶材料層具有範圍從20nm至2000nm之厚度。
- 一種磊晶基板，包含：一晶體基板，該晶體基板係由一第一材料所形成並且具有一晶體表面；以及多個未對齊的奈米級柱體，該多個奈米級柱體具有不固定的晶格常數，並且係由一第二材料的氧化物所形成並且散亂地排列於該晶體基板之該晶體表面上，該第二材料不同於該第一材料。
- 如申請專利範圍第5項所述之磊晶基板，其中該第一材料係選自由藍寶石(sapphire)、碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)、矽(Si)、ScAlMgO4 、SrCu2 O2 、YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、鋁酸鋰(Lithium Aluminum Oxide,LiAlO2 )、鎵酸鋰(Lithium Gallium Oxide,LiGaO2 )、矽酸鋰(Lithium Silicon Oxide,Li2 SiO3 )、鍺酸鋰(Lithium Germanium Oxide,LiGeO3 )、鋁酸鈉(Sodium Aluminum Oxide,NaAlO2 )、鎵酸鈉(Sodium Gallium Oxide,NaGaO2 )、鍺酸鈉(Sodium Germanium Oxide,Na2 GeO3 )、矽酸鈉(Sodium Silicon Oxide,Na2 SiO3 )、磷酸鋰(Lithium Phosphor Oxide,Li3 PO4 )、砷酸鋰(Lithium Arsenic Oxide,Li3 AsO4 )、釩酸鋰(Lithium Vanadium Oxide,Li3 VO4 )、Li2 MgGeO4 (Lithium Magnesium Germanium Oxide)、Li2 ZnGeO4 (Lithium Zinc Germanium Oxide)、Li2 CdGeO4 (Lithium Cadmium Germanium Oxide)、Li2 MgSiO4 (Lithium Magnesium Silicon Oxide)、Li2 ZnSiO4 (Lithium Zinc Silicon Oxide)、Li2 CdSiO4 (Lithium Cadmium Silicon Oxide)、Na2 MgGeO4 (Sodium Magnesium Germanium Oxide)、Na2 ZnGeO4 (Sodium Zinc Germanium Oxide)以及Na2 ZnSiO4 (Sodium Zinc Silicon Oxide)所組成之一群組中之其一，該第二材料層係選自由矽(Si)、鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CdSe)、碲化鎘(CdTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(ZnSe)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)以及金屬/矽化物(metal/silicide)所組成之一群組中之其一。
- 如申請專利範圍第5項所述之磊晶基板，其中該磊晶基板之表面其平均表面粗糙度Ra值範圍從0.1 mm至100 nm，該磊晶基板之表面其平均峰谷高度Rz值範圍從9 nm至999 nm。
- 一種半導體發光元件，包含：一晶體基板，該晶體基板係由一第一材料所形成並且具有一晶體表面；多個奈米級柱體，該多個奈米級柱體係由一第二材料的氧化物所形成並且散亂地排列於該晶體基板之該晶體表面上，該第二材料不同於該第一材料；以及 由多層半導體材料層所構成之一發光結構，該發光結構係形成於該晶體表面及該多個奈米級柱體上，其中該多層半導體材料層之一最底層半導體材料層係一化合物半導體材料磊晶層，該多個奈米級柱體有助於該化合物半導體材料的磊晶程序。
- 如申請專利範圍第7項所述之半導體發光元件，其中該第一材料係選自由藍寶石(sapphire)、碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)、矽(Si)、ScAlMgO4 、SrCu2 O2 、YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、鋁酸鋰(Lithium Aluminum Oxide,LiAlO2 )、鎵酸鋰(Lithium Gallium Oxide,LiGaO2 )、矽酸鋰(Lithium Silicon Oxide,Li2 SiO3 )、鍺酸鋰(Lithium Germanium Oxide,LiGeO3 )、鋁酸鈉(Sodium Aluminum Oxide,NaAlO2 )、鎵酸鈉(Sodium Gallium Oxide,NaGaO2 )、鍺酸鈉(Sodium Germanium Oxide,Na2 GeO3 )、矽酸鈉(Sodium Silicon Oxide,Na2 SiO3 )、磷酸鋰(Lithium Phosphor Oxide,Li3 PO4 )、砷酸鋰(Lithium Arsenic Oxide,Li3 AsO4 )、釩酸鋰(Lithium Vanadium Oxide,Li3 VO4 )、Li2 MgGeO4 (Lithium Magnesium Germanium Oxide)、Li2 ZnGeO4 (Lithium Zinc Germanium Oxide)、Li2 CdGeO4 (Lithium Cadmium Germanium Oxide)、Li2 MgSiO4 (Lithium Magnesium Silicon Oxide)、Li2 ZnSiO4 (Lithium Zinc Silicon Oxide)、Li2 CdSiO4 (Lithium Cadmium Silicon Oxide)、Na2 MgGeO4 (Sodium Magnesium Germanium Oxide)、Na2 ZnGeO4 (Sodium Zinc Germanium Oxide)以及Na2 ZnSiO4 (Sodium Zinc Silicon Oxide)所組成之一群組中之其一，該第二材料層係選自由矽(Si)、鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CdSe)、碲化鎘(CdTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鋅(ZnSe)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)以及金屬/矽化物(metal/silicide)所組成之一群組中之其一。
- 一種製造一半導體發光元件之方法，包含下列步驟：製備一晶體基板，該晶體基板係由一第一材料所形成並且具有一晶體表面，其中該第一材料係選自由藍寶石(sapphire)、碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)、氧化鋅(ZnO)、矽(Si)、ScAlMgO4 、SrCu2 O2 、YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、鋁酸鋰(Lithium Aluminum Oxide,LiAlO2 )、鎵酸鋰(Lithium Gallium Oxide,LiGaO2 )、矽酸鋰(Lithium Silicon Oxide,Li2 SiO3 )、鍺酸鋰(Lithium Germanium Oxide,LiGeO3 )、鋁酸鈉(Sodium Aluminum Oxide,NaAlO2 )、鎵酸鈉(Sodium Gallium Oxide,NaGaO2 )、鍺酸鈉(Sodium Germanium Oxide,Na2 GeO3 )、矽酸鈉(Sodium Silicon Oxide,Na2 SiO3 )、磷酸鋰(Lithium Phosphor Oxide,Li3 PO4 )、砷酸鋰(Lithium Arsenic Oxide,Li3 AsO4 )、釩酸鋰(Lithium Vanadium Oxide,Li3 VO4 )、Li2 MgGeO4 (Lithium Magnesium Germanium Oxide)、Li2 ZnGeO4 (Lithium Zinc Germanium Oxide)、Li2 CdGeO4 (Lithium Cadmium Germanium Oxide)、Li2 MgSiO4 (Lithium Magnesium Silicon Oxide)、Li2 ZnSiO4 (Lithium Zinc Silicon Oxide)、Li2 CdSiO4 (Lithium Cadmium Silicon Oxide)、Na2 MgGeO4 (Sodium Magnesium Germanium Oxide)、Na2 ZnGeO4 (Sodium Zinc Germanium Oxide)以及Na2 ZnSiO4 (Sodium Zinc Silicon Oxide)所組成之一群組中之其一；於該晶體基板之該晶體表面上，沉積由一第二材料所形成之一多晶材料層，該第二材料不同於該第一材料，其中該第二材料層係選自由矽(Si)、鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鎘(CdSe)、碲化鎘(CdTe)、硫化鎘 (CdS)、硒化鋅(ZnSe)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)以及金屬/矽化物(metal/silicide)所組成之一群組中之其一；藉由一濕式蝕刻製程，蝕刻該多晶材料層之晶界進而獲得該第二材料之多個奈米級柱體；進行一氧化程序，致使由該第二材料形成的多個奈米級柱體轉變為該第二材料的氧化物形成的多個奈米級柱體；以及形成多層半導體材料層於該晶體表面及該多個奈米級柱體上，以構成一發光結構，其中該多層半導體材料層之一最底層半導體材料層係一化合物半導體材料磊晶層，該多個奈米級柱體有助於該化合物半導體材料的磊晶程序。
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