CN101651090B

CN101651090B - 一种制造第一基板及在制造过程中回收第二基板的方法

Info

Publication number: CN101651090B
Application number: CN2008101470136A
Authority: CN
Inventors: 陈敏璋; 徐文庆; 何思桦
Original assignee: Kunshan Sino Silicon Technology Co Ltd
Current assignee: Kunshan Sino Silicon Technology Co Ltd
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2028-08-12
Also published as: CN101651090A

Abstract

本发明公开了一种制造第一基板及在制造过程中回收第二基板的方法。该第二基板为该第一基板的异质基板。根据本发明制造该第一基板的方法包括：首先制备一第二基板；接着，形成一缓冲层于该第二基板上；之后，形成一半导体材料层于该缓冲层上。该缓冲层辅助该半导体材料层的形成，并且作为一剥离层。最后，该制造方法通过一蚀刻液仅蚀刻该剥离层以使该第二基板脱离该半导体材料层，其中该半导体材料层作为第一基板。

Description

一种制造第一基板及在制造过程中回收第二基板的方法

技术领域

本发明涉及一种制造第一基板及在制造过程中回收第二基板的方法。

背景技术

半导体发光元件(例如，发光二极体)能广泛地使用于多种装置，例如，光学显示装置、交通号志、通讯装置以及照明装置。

到目前为止，半导体发光元件大部份在蓝宝石基板上磊晶制成。蓝宝石基板通过一蓝宝石晶碇切削制成，而该蓝宝石晶碇通过一拉晶制程形成。然而，该拉晶制程不仅费时且耗费许多成本。因此，若用于半导体发光元件的基板能够通过其他高效(例如一磊晶制程等)的制程形成，将能够克服传统上在制造蓝宝石基板时所存在的问题。

另一方面，如上所述，由于半导体发光元件目前主要在蓝宝石基板上形成，长期下来势必造成蓝宝石基板的材料短缺。因此，若能在制造半导体发光元件的过程中回收蓝宝石基板进行再利用，将可以有效地利用蓝宝石基板及节省成本。

于现有技术中，半导体发光元件可以被一雷射光照射，并且半导体发光元件中的一剥离层可以吸收该雷射光的能量而被分解，由此导致基板与半导体发光元件脱离。然而，此种方法需耗费较大的成本，因此在实际应用上非常不利。

因此，本发明的主要目的在于提供一种制造第一基板及于制造该第一基板的过程中回收第二基板的方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种制造第一基板及在制造过程中回收第二基板的方法。

根据本发明的一具体实施例为一种制造第一基板的方法。该方法首先制备第二基板。接着，该方法在第二基板上形成一缓冲层(buffer layer)。之后，该方法在缓冲层上形成一半导体材料层(semiconductor material layer)。该缓冲层辅助该半导体材料层的形成并且作为一剥离层(lift-off layer)。最后，通过一蚀刻液仅蚀刻该剥离层以使该第二基板脱离该半导体材料层，其中该半导体材料层作为该第一基板。

根据本发明的另一具体实施例为一种于制造第一基板的过程中回收第二基板的方法。一缓冲层形成于该第二基板上，一半导体材料层形成于该缓冲层上，该缓冲层辅助该半导体材料层的形成并且作为一剥离层。

该方法以一蚀刻液仅蚀刻该剥离层以使该第二基板脱离该半导体材料层并且进一步回收该第二基板，其中该半导体材料层作为该第一基板。

相比现有技术，根据本发明的制造方法能够通过蚀刻液仅蚀刻该剥离层以使该第二基板和该半导体材料层脱离，其中该第二基板可进一步被回收，并且该半导体材料层作为第一基板以进行一半导体光电元件的制造。有利的，该第二基板的回收可以达到节省成本及原料的目的。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图介绍得到进一步的了解。

附图说明

图1A至图1D是显示了根据本发明的一具体实施例的制造第一基板的方法的截面视图。

图2A及图2B显示了根据本发明的另一具体实施例的一种于制造第一基板的过程中回收第二基板的方法。

具体实施方式

请参阅图1A至图1D，图1A至图1D是显示了根据本发明的一具体实施例的制造第一基板的方法的截面视图。

首先，如图1A所示，该制造方法制备第二基板10。在一具体实施例中，该第二基板10可以是一半导体基板，并且该第二基板10为该第一基板的异质基板(即不同材料的基板)。

于实际应用中，该第二基板10可以通过蓝宝石(sapphire)、硅(Si)、SiC、GaN、ZnO、ScAlMgO₄、YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、8rCu₂O₂、LiGaO₂、LiAlO₂、GaAs或其他类似基材中的一种材料制成。于此实施例中，该第二基板10可以是一蓝宝石基板10。

接着，如图1B所示，该制造方法在第二基板10上形成一缓冲层12。

于实际应用中，该缓冲层12可以是氧化锌(ZnO)或氧化锌镁(Mg_xZn_1-xO)，其中0＜x≤1。该缓冲层12的厚度可以为10nm至500nm之间。

于实际应用中，该缓冲层12可以由一溅镀制程(sputtering process)、一有机金属化学气相沉积(metalorganic chemical vapor deposition，MOCVD)制程、一原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)制程、一电浆增强原子层沉积(plasma-enhanced ALD)制程或一电浆辅助原子层沉积(plasma-assisted ALD)所形成。

于一具体实施例中，若该缓冲层12由该原子层沉积制程形成，该缓冲层12的形成可以于一温度范围(介于室温至600℃之间的制程温度)下执行。该缓冲层12形成后，可以进一步于一退火温度(介于400℃至1200℃之间的退火温度)下执行退火。

于一具体实施例中，若该缓冲层12由该原子层沉积制程形成，若该缓冲层12系氧化锌的基材，该氧化锌缓冲层12的原料可以由一ZnCl₂先驱物、一ZnMe₂先驱物和一ZnEt₂先驱物中的一种先驱物和一H₂O先驱物、一O₃先驱物、一O₂电浆和一氧自由基中的一种先驱物组成。

于一具体实施例中，若该缓冲层12由该原子层沉积制程形成，若该缓冲层12系氧化锌镁的基材，该氧化锌镁缓冲层12的原料可以由一ZnCl₂先驱物、一ZnMe₂先驱物、一ZnEt₂先驱物、一MgCp₂先驱物和一Mg(thd)₂先驱物中的一种先驱物及一H₂O先驱物、一O₃先驱物、一O₂电浆和一氧自由基中的一种先驱物组成。

以沉积ZnO(氧化锌)缓冲层为例，在一个原子层沉积的周期内的反应步骤可分成四个部分：

1.利用载送气体将H₂O分子导入反应腔体，H₂O分子在进入腔体后会吸附于基材表面，在基材表面形成单层OH基，其曝气时间为0.1秒。

2.通入载送气体将多余未吸附于基材的H₂O分子抽走，其吹气时间为5秒。

3.利用载送气体将ZnEt₂分子导入反应腔体中，与原本吸附在基材表面的单一层OH基在基材上反应形成单一层的ZnO，副产物为有机分子，其曝气时间为0.1秒。

4.通入载送气体，带走多余的ZnEt₂分子以及反应产生的有机分子副产物，其吹气时间为5秒。

其中载送气体可以采用高纯度的氩气或氮气。以上四个步骤称为一个原子层沉积的周期(ALD cycle)。一个原子层沉积的周期可以在基材的全部表面上成长单一原子层厚度的薄膜，此特性称为『自限成膜』(self-limiting)，此特性使得原子层沉积在控制薄膜厚度上，精准度可达一个原子层(one monolayer)。利用控制原子层沉积的周期次数即可精准地控制ZnO缓冲层的厚度。

总结来说，本发明所采用的原子层沉积制程具有以下优点：(1)可在原子等级上控制材料的形成；(2)可更精准地控制薄膜的厚度；(3)可大面积量产；(4)有优异的均匀度(uniformity)；(5)有优异的三维包覆性(conformality)；(6)无孔洞结构；(7)缺陷密度小；以及(8)沉积温度低等制程优点。

然后，如图1C所示，该制造方法形成一半导体材料层14于该缓冲层12上。该缓冲层12辅助该半导体材料层14的形成并且作为一剥离层。在一具体实施例中，该半导体材料层14的厚度可为1μm至500μm之间。

在实际应用中，该半导体材料层14可以是氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)或氮化铝镓(AlGaN)等中的一种材料制成。于此实施例中，该半导体材料层14可以是氮化镓(GaN)，并且该氮化镓可以由一有机金属化学气相沉积(metalorganicchemical vapor deposition，MOCVD)制程或一氢化物气相沉积(hydride vaporphase epitaxy，HVPE)制程所形成。

之后，如图1D所示，通过一蚀刻液仅蚀刻该剥离层以使该第二基板10由该半导体材料层14脱离。

在此实施例中，若该缓冲层12系氧化锌，该蚀刻液可以是氢氟酸(hydrofluoric acid)溶液、盐酸溶液、硝酸溶液或磷酸溶液。于实际应用中，该蚀刻液可以对应该缓冲层12的材料进行选定。原则上，该蚀刻液只能够蚀刻作为该剥离层的缓冲层12。

请参阅图2A及图2B。图2A及图2B显示了根据本发明的另一具体实施例的一种于制造第一基板的过程中回收第二基板20的方法。

如图2A所示，一缓冲层22形成于该第二基板20上，一半导体材料层24形成于该缓冲层22上。该缓冲层22辅助该半导体材料层24的形成并且作为一剥离层。

如图2B所示，该回收方法通过一蚀刻液仅蚀刻该剥离层以使该第二基板20脱离该半导体材料层24并且进一步回收该第二基板20，其中该半导体材料层24作为该第一基板。

相比现有技术，根据本发明的制造方法能够通过该蚀刻液仅蚀刻该剥离层以使该第二基板由该半导体材料层脱离，其中该第二基板可进一步被回收，并且该半导体材料层作为该第一基板以进行一半导体光电元件的制造。有利的，该第二基板的回收可以达到节省成本及原料的目的。

通过以上优选实施例的详述，希望能更加清楚地描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的优选实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims

1.一种制造第一基板的方法，该方法包含下列步骤：

制备一第二基板；

通过一原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)制程形成一缓冲层于该第二基板上；

形成一半导体材料层于该缓冲层上，该缓冲层辅助该半导体材料层的形成并且该缓冲层作为一剥离层；以及

通过一蚀刻液仅蚀刻该剥离层并使该半导体材料层、该第二基板保持完整，以使该第二基板脱离该半导体材料层，其中该半导体材料层作为该第一基板。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该缓冲层由氧化锌或氧化锌镁形成。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该半导体材料层由氮化镓、氮化铟镓和氮化铝镓中的其中一种材料形成。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该蚀刻液为氢氟酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液和磷酸溶液中的一种溶液。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该半导体材料层通过一有机金属化学气相沉积制程或一氢化物气相沉积制程形成。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该半导体材料层的厚度在1μm至500μm之间。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该缓冲层的厚度在10nm至500nm之间。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该第二基板由蓝宝石、硅、SiC、GaN、ZnO、ScAlMgO₄、YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、SrCu₂O₂、LiGaO₂、LiAlO₂和GaAs中的其中一种材料形成。

9.一种在制造第一基板的过程中回收第二基板的方法，一缓冲层通过一原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)制程形成于该第二基板上，一半导体材料层形成于该缓冲层上，该缓冲层辅助该半导体材料层的形成并且作为一剥离层，该方法包含下列步骤：

通过一蚀刻液仅蚀刻该剥离层并使该半导体材料层、该第二基板保持完整，以使该第二基板脱离该半导体材料层并且进一步回收该第二基板，其中该半导体材料层作为该第一基板。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该缓冲层由氧化锌或氧化锌镁形成。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该半导体材料层由氮化镓、氮化铟镓和氮化铝镓中的其中一种材料形成。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该蚀刻液为氢氟酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液和磷酸溶液中的一种溶液。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该半导体材料层由一有机金属化学气相沉积制程或一氢化物气相沉积制程形成。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该半导体材料层的厚度在1μm至500μm之间。

15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该缓冲层的厚度在10nm至500nm之间。

16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该第二基板由蓝宝石、硅、SiC、GaN、ZnO、ScAlMgO₄、YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia)、SrCu₂O₂、LiGaO₂、LiAlO₂、GaAs中的其中一种材料形成。