CN108767088A - 胶囊化基板、制造方法及具该基板的高能隙元件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一胶囊化基板，包括：一氧化锌基板，具有作用面，是一个纤锌矿晶格结构的氧化锌材料；一复合阻障层，包括：一层第一薄膜层，是一相异于氧化锌的第一材料；一层包覆上述第一薄膜层表面的第二薄膜层，是一相异于氧化锌及上述第一材料的第二材料；依序形成于上述第二薄膜层上的复数累加薄膜层，每一累加薄膜层是异于相邻的累加薄膜层和／或第二薄膜层；及一形成于上述复合阻障层、并对应上述作用面的主动层，该主动层具有一相异于氧化锌的作用材料。本发明透过复合阻障层提供多层材料界面，减少氧化锌基板原子扩散的自由度，达到阻障的效果。

Description

胶囊化基板、制造方法及具该基板的高能隙元件
技术领域
本发明涉及一种基板，尤其是一种胶囊化的氧化锌基板，并涉及其制造方法，以及具该基板的高能隙元件。
背景技术
在发光二极管的元件制造过程中，磊晶对产品的质量有重要的影响。其中对质量的影响甚至包含发光效率、耐久度等。原因在于发光二极管尤其要求构成的晶体激发时电子与电洞彼此配合才可以顺利产生光子。相对地，如果在材料结构或组织上产生缺陷，电子与电洞的相互结合 过程中被缺陷阻碍的可能性就会增加，导致发光效果的劣化。
譬如今日，发光二极管主要的发光材料选用氮化镓(GaN)，通常是以磊晶的方法生长在基板上，而所生产出的氮化镓结晶结构和组织则很大部分受所采用的基板影响。为了增进上述发光二极管的发光效率、耐久度以及其他关于发光二极管质量相关的特性，此技术领域通常在选择 合适基板材料时考量几种条件。
通常，基板的材料希望能尽量减少缺陷密度的单晶材料，才能尽可能避免在磊晶过程中影响发光二极管的晶体质量。依照目前技术， 最常采用的基板材料是单晶的蓝宝石(Sapphire)，主要是考量其化学稳定性好、制造技术成熟等优点；并且由于近年产能增加，蓝宝石基板相对其他替代品，如：氮化铝(AlN)、甚至氮化镓(GaN)基板等，更符合经济要求。
氮化铝和氮化镓的熔点均在摄氏两千度以上，换言之，若想要直接以熔融长晶的方法制作前述两种材料的单晶基板，则不只制造成本更高，也相对会产生更多废热，对环境造成不可避免的污染。不过，蓝宝石基板却也因为其硬度高、化学稳定性好等特性，使之在磊晶制程之后的接续加工中成为潜在困扰，例如，去除蓝宝石基板的研磨法很轻易便可能在误差下伤害发光二极管晶粒。
另一方面，本领域中也有人提出，以一种成本相对前述材料更经济的材料氧化锌(ZnO)作为基板。不过氧化锌今日在技术领域中并不被广泛采用，其中主要的原因包括氧化锌的化学活性高，容易在随后的磊晶过程中扩散、掺杂入发光二极管的晶粒中，造成发光特性不符合预期。另外，氧化锌基板还可能在磊晶过程中，因为晶相转变或材料热膨胀系数不同而产生热应力，造成破裂(Cracking)或剥离(Peeling off)等问题。
2009 年，乔治亚理工学院的 Nola Li 在他的博士论文中提出：直接磊晶在氧化锌基板会因为相转变造成破裂和剥离的问题。为此， Nola Li 在他的实验中，将目标的发光二极管氮化镓晶体和氧化锌基板之间增加了多层的结构做为应力缓冲，如此除了克服前述的破裂和剥离问题， 更增加后续其他加工如退火(Annealing)过程中的弹性。但在其研究中，也反应出无法克服氧化锌原子向上扩散至沉积生长的晶粒中之情形，使得该种结构无法符合实际市场需求。
其中，磊晶制程对生长理想的发光二极管晶粒也有重大影 响。今日最常见的有物理和化学沉积两大类型。物理沉积的薄膜容易形成往垂直方向(z)的晶粒成长，而化学沉积则容易形成薄膜表面上接续发展而使表面不均匀；以上的薄膜形式分别会增加氧化锌原子扩散的自由度及向上磊晶发光二极管晶粒的风险。举例而言，物理沉积产生的柱状晶体之间的边界将成为氧化锌基板扩散的通道。
综上述，如今在本技术领域面对的问题中，除了要求能够有质量更好的基板表面和薄膜表面以外，也要克服可能的基板原子扩散的问题；此外，还要让磊晶完成的发光二极管晶粒适合后续再加工；更甚者，还要能随着市场的潮流，能够允许电子元件体积持续缩小。
发明内容
本发明之一目的在提供一种胶囊化基板、制造方法以及具该基板的高能隙元件，透过复合阻障层提供多层材料界面，减少氧化锌基板原子扩散的自由度，达到阻障的效果。
本发明之另一目的在提供一种胶囊化基板、制造方法以及具该基板的高能隙元件，透过化学结构相对稳定的材料达成氧化锌分子不易扩散的薄膜，减少氧化锌基板原子扩散的自由度，达到阻障的效果。
本发明又一目的在提供一种胶囊化基板、制造方法以及具该基板的高能隙元件，藉由化学结构相对稳定的材料减少可能在复合阻障层之间在磊晶和后续加工过程中累积的应力，使结构更稳定且更适合后续的热处理或其他加工。
本发明再一目的在提供一种胶囊化基板、制造方法以及具该基板的高能隙元件，藉由复合阻障层多层的薄膜结构缓冲氧化锌基板以及复合阻障层之间在磊晶和后续加工过程中累积的各种应力，更适合后续的热处理或其他加工。
本发明又再一目的在提供一种胶囊化基板、制造方法以及具该基板的高能隙元件，藉由氧化锌基板的较佳化学活性，适合后续的热处理或其他加工。
本发明又另一目的在提供一种胶囊化基板、制造方法以及具该基板的高能隙元件，藉由相对经济的氧化锌基板搭配复合阻障层制作方法，提供成本相对经济的基板。
本发明再一目的在提供一种胶囊化基板、制造方法以及具该基板的高能隙元件，藉由复合阻障层的多层薄膜，更精准控制复合阻障层的厚度及扩散现象。
为了达成上述目的，本发明所揭露的一种胶囊化基板，包括：一氧化锌基板，具有至少一作用面，其中该氧化锌基板是一个具有纤锌矿晶格结构的标准晶格结构的氧化锌材料；
一厚度高于 1 奈米并环绕包覆上述氧化锌基板的复合阻障层，包括：一层厚度大于0.1 奈米且直接包覆形成于上述氧化锌基板的第一薄膜层，是一相异于氧化锌的第一材料，并且该第一材料在 纤锌矿晶格结构时，晶格常数介于前述标准晶格结构的 120%至115%间或105%至 95%间；
一层厚度大于 0.1 奈米且直接包覆形成于上述第一薄膜层表面的第二薄膜层，是一相异于氧化锌及上述第一材料的第二材料，且该第二材料会在纤锌矿晶格结构时，晶格常数介于前述标准晶格结构的 120% 至 115%间或105%至 95%间；
依序形成于上述第二薄膜层上的复数累加薄膜层，每一累加薄膜层是异于相邻的累加薄膜层和／或第二薄膜层，且在纤锌矿晶格结构时，晶格常数介于前述标准晶格结构的120%至 115%间或105%至 95%间；
及一形成于上述复合阻障层、并对应至少上述一作用面的主动层，该主动层具有一相异于氧化锌的作用材料，且该作用材料在纤锌矿晶格结构，晶格常数介于前述标准晶格结构的 105%至 95%间。
其中，前述氧化锌基板是一单晶；以及前述氧化锌基板的前述作用面是纤锌矿晶体结构的0001面。
至少前述第一薄膜层的前述第一材料、前述第二薄膜层的前述第二材料以及前述累加薄膜层的材料至少一部分是选自于由铝、硼、钛、 铪、铌、铊及铼的氧化物、氮化物和／或碳化物所组成的群组；且前述主动层的前述作用材料是氮化铝系和／或氮化镓系材料。
前述第一薄膜层、前述第二薄膜层，以及前述累加薄膜层是非晶态结构。
其中前述复合阻 障层的累积厚度是介于 1 至 5000 奈米之间。
其中前述复合阻障层的累积厚度是介于 10 至 1000 奈米之间。
用于制造胶囊化基板，至少一具有一纤锌 矿晶格结构的标准晶格结构的单晶并形成有一作用面的氧化锌基板；及 至少一环绕包覆前述氧化锌基板的复合阻障层，包括：一层厚度大于 0.1 奈米且直接包覆形成于上述氧化锌基板的第一薄膜层，一层厚度大于0.1 且直接包覆形成于上述第一薄膜层表面的第二薄膜层，依序形成于上述 第二薄膜层上的复数累加薄膜层，以及一对应至少上述一作用面形成于 上述复合阻障层的主动层，包括下列步骤：
a)提供一片前述氧化锌基板；
b)至少沉积一层前述薄膜，依序包含下列次步骤：
b1)在前述氧化锌基板上直接沉积一层是一第一材料的前述第一薄膜层包覆前述氧化锌基板，其中该第一材料相异于氧化锌， 且该第一薄膜层在纤锌矿晶格结构时晶格常数介于前述标准 晶格结构的 120%至 115%间或 105%至 95%间；
b2)在前述第一薄膜层上直接沉积一层是一第二材料的第二薄膜层包覆前述第一薄膜层，前述第二材料相异于氧化锌以及前述 第一材料，且该第二材料在纤锌矿晶格结构时晶格常数介于前述标准晶格结构的 120%至 115%间或 105%至 95%间；
b3)在前述第二薄膜层上沉积至少一层累加薄膜层，其中每一累加薄膜层中的材料均相异于相邻累加薄膜层和／或第二薄膜层以及氧化锌，并且在纤锌矿晶格结构时晶格 常数介于前述标准晶格结构的 120%至 115%间或 105% 至 95%间；
c)对应于至少一上述作用面于上述复合阻障层上沉积前述主动层，该主动层是一种相异于上述氧化锌，且该作用材料在纤锌矿晶格结 构，晶格常数介于前述标准晶格结构的105%至 95%间。
上述方法中，步骤 b1)的前述第一薄膜层的前述第一材料、步骤 b2)的前述第二薄膜层的前述第二材料以及步骤b3)的前述累加薄膜层的材料至少一部分是选自于由铝、硼、钛、铪、铌、铊及铼的氧化物、氮化物 和／或碳化物所组成的群组；以及步骤c)的前述主动层的前述作用材料是氮化铝系和／或氮化镓系材料。
具分装后胶囊化基板的高能隙元件，包括： 一分装后胶囊化基板，包括： 一分装后氧化锌基板，具有至少一作用面，以及相对于前述作用面的一背面，以及至少一介于前述作用面以及前述背面之间的分 装面，其中该氧化锌基板是一个具有纤锌矿晶格结构的标准晶格结构的氧化锌材料；
一厚度高于 1 奈米对应形成于上述氧化锌基板的上述作用面的复合 阻障层，包括：
一层厚度大于 0.1 奈米且直接形成于上述作用面的第一薄膜层， 是一相异于氧化锌的第一材料，其中该第一材料相异于氧化 锌，且该第一薄膜层在纤锌矿晶格结构时晶格常数介于前述 标准晶格结构的 120%至 115%间或 105%至 95%间；
一层厚度大于 0.1 奈米且直接形成于上述第一薄膜层表面的第二 薄膜层，是一相异于氧化锌及上述第一材料的第二材料，且 该第二材料在纤锌矿晶格结构时晶格常数介于前述标准晶格 结构的 120%至 115%间或 105%至 95%间；
依序形成于上述第二薄膜层上的复数累加薄膜层，每一累加薄膜 层是异于相邻的累加薄膜层和／或第二薄膜层，并且在纤锌矿晶格结构时晶格常数介于前述标准晶格结构的125%至110%间或 105%至 95%间；
一形成于上述复合阻障层、并对应至少上述一作用面的主动层，该主动层具有一相异于氧化锌的作用材料，且该作用材料在纤锌矿晶格结构，晶格常数介于前述标准晶格结构的105%至95%间；
以及至少一对应前述作用面形成于前述主动层上的高能隙元件本体。
其中，至少前述第一薄膜层的前述第一材料、前述第二薄膜层的前述第二材料以及前述累加薄膜层的材料至少一部分是选自于由铝、硼、钛、 铪、铌、铊及铼的氧化物、氮化物和／或碳化物所组成的群组；且前述主动层的前述作用材料是氮化铝系和／或氮化镓系材料。
采用上述方案后，藉由本发明的复合阻障层，搭配化学结构相对稳定材料以可以阻障氧化锌基板的分子，使得氧化锌分子不易扩散或掺杂进入其他层；并以复合阻障层和化学活性较佳的氧化锌基板让后续的热处理和其他加工更方便；并且采用氧化锌材料作为基板，搭配适当厚度的复合阻障层加工，可以保有氧化锌基板成本相对经济的优点；尤其氧化锌基板的瑕疵密度低，可以降低衍生于其上的各薄膜层瑕疵密度，使得最终生成的高能隙元件瑕疵密度降低；最后，更因为本发明所揭露的技术，可以更定量化地控制各薄膜层厚度，使得复合阻障层可以精准地控制氧化锌的向上扩 散程度，进一步提供未来应用的弹性。
附图说明
图 1 为本发明第一较佳实施例的部分示意图，用于说明本实施例中的氧化锌基板；
图 2 为图 1 实施例的剖面以及部分放大示意图，用于说明本实施例中胶囊化基板结构；
图 3 为图 1 实施例的步骤流程图，用于说明本实施例中制造胶囊化基板的方法；
图 4 为本发明第二较佳实施例的部分透视及部分放大示意图，用于说明本实施例中胶囊化基板结构；
图 5 为图 4 实施例的步骤流程图，用于说明本实施例中制造胶囊化基板的方法；
图 6 为本发明第三较佳实施例的立体示意图，用于说明一种胶囊化基板与高能隙元件结合的状态；
图 7 为图 6 实施例的立体示意图，用于说明具胶囊化基板的高能隙元件之结构；
图 8 为图 6 实施例的剖面示意图，用于说明具胶囊化基板的高能隙元件之结构；
图 9为本发明第四较佳实施例的部分透视及部分放大示意图，用于说明本实施例中胶囊化基板结构。
标号说明
1、1´、1"、10…胶囊化基板 33" …分装后胶囊化基板
11、11´、110…氧化锌基板 331" …分装后氧化锌基板
111、111´、111"…作用面 113" …背面
115" …分装面 13、13´、13"、130…复合阻障层
131、131´、131"…第一薄膜层 133、133´、133"…第二薄膜层
135、135´、135"…累加薄膜层 15、15´、15"、150…主动层
2、2´…制造胶囊化基板的方法
3´ …具有分装后胶囊化基板的高能隙元件
31´ …高能隙元件本体
91、931、933、935、95…第一实施例步骤
91´、931´、933´、935´、95´ …第二实施例步骤。
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之较佳实施例的详细说明中，将可清楚呈现；此外，在各实施例中，相同之元件将以相似之标号表示。
本发明的第一较佳实施例请一参考图 1 至图 3，是一种准备 用于生长高能隙电子元件的胶囊化基板 1 以及制造胶囊化基板的方法 2，首先依步骤 91 提供一片例如晶圆层级的氧化锌基板 11，在本例中是取纤锌矿 (Wurtzite)排列的氧化锌晶体，在本发明定义为标准晶格结构，定义含有晶 格常数 a、b=a 以及 c。并且是透过一般常见的晶元制程形成氧化锌单晶晶 棒，再沿(0001)面切片所制成的薄片状氧化锌基板 11。如图 1 所示，氧化锌 基板 11 的(0001)面以及()，为两平坦表面，其中(0001)面是预备为延续氧化锌基板晶体特性继续向上加工的作用面 111。
并且，如图 2 所示，在上述氧化锌基板 11 的外表面，也就是包含上述(0001)、()面以及外侧缘等面，包覆沉积形成有一层例如约10 奈米厚的复合阻障层 13，此处的复合阻障层 13 是由多层的薄膜结构形成，例释为包含：一层厚度约 1 奈米且直接包覆上述氧化锌基板 11 的第一薄膜层 131，一层厚度约 1 奈米形成于第一薄膜层表面的第二薄膜层 133，以及八层依序形成于第二薄膜层上的累加薄膜层 135；其中，除了第一薄膜层 131 是用分子束磊晶(MBE)以外，其他一共九层的上述薄膜层均是用原子 层沉积(ALD)形成。当然，如熟知本技术领域之人士所能轻易理解，氧化锌基板 11 若是以掺杂有其他元素，并以氧化锌为基础的基板替代纯度高于99%的氧化锌单晶并不直接影响上述氧化锌基板性质。
于本例，于步骤 931 沉积例释为氮化镓(GaN)的第一薄膜层131，因为氮化镓材料当在纤锌矿结晶状态时，晶格常数相较于本发明的标准晶格结构之间不匹配度(Misfit)小于 5%，因此适合与氧化锌基板结合生长；接着，步骤 933 时，在第一薄膜层 131 上以原子层沉积形成有第二薄膜层 133，于本例例释为氮化铝(AlN)，氮化铝的纤锌矿晶格常数相较于标准晶格结构的差异对应 a 与 c 方向分别在 2 至-0.05%以内，依据公式计算：不匹配度=(氮化铝的晶格常数–氧化锌的晶格常数)／氧化锌的晶格常数，亦即分别有约 5%至-5%的不匹配度。以上，若换算成晶格常数相对于标准 晶体结构的晶格常数比率，则分别为105%至 95%。
随后再进行步骤 935，本例中在第二薄膜层 133 上共沉积形 成有八层累加薄膜层 135，依据氮化铝／氮化硼的规则重复排列，以致本例八层累加薄膜层 135 形成相互交错的结构，其中氮化硼在形成纤锌矿结构 时的晶格常数相对于标准晶体结构约为 119%-120%。经研究发现，由于此种晶格常数比例，是呈简单整数比例的 5/4，其中存在简单的最小公倍数， 使得氮化硼可以稳定结合生长于氧化锌表面。并且，复合阻障层 13 中的个别薄膜层，包括：第一薄膜层 131、第二薄膜层 133 以及八层累加薄膜层135，在本例均是一种非晶态结构(Amorphous Structure)。
本例中以共十层的材料共同形成复合阻障层 13，藉此在朝向氧化锌扩散梯度之方向增加界面数量与密度，以更多材料界面增加氧化锌向外扩散的阻碍；同时，本例中的非晶态结构由于存在较少可供替换的空缺(Vacancy)，相对地创造更冗长复杂的扩散途径，更减少氧化锌扩散的可能渠道，阻碍氧化锌轻易向外活动或反应。此外，本发明复合阻障层形成氧化锌基板与外界环境的完整隔绝，相对也防止外界环境中的其他物质与化学活性高的氧化锌基板进行反应。
藉由本发明复合阻障层 13 的多层结构，并且选用匹配的材料作为缓冲(Buffering)，除阻绝氧化锌的掺杂外，更可以协助分散材料界面间累积的应力，也因此，本发明胶囊化基板 1 相较之下更不易发生前述研究报告中的剥离(Peeling off)或破裂(Cracking)等问题。如此，依照本发明所揭露的胶囊化基板制造方法，不仅是复合阻障层13 可以均匀稳定地结合生成于氧化锌基板 11 上，甚至在进行其他后续加工过程时，仍然可以保持良 好的结合关系，有效提升产品的产出良率。
当然，如本领域技术人士所能轻易理解，上述薄膜层的材料排列和厚度等数值的些微调整，并不偏离本发明之实质。本发明的较佳实施例，虽以氮化镓(GaN)作为第一薄膜层，并且以氮化硼(BN)作为扩散的复合阻障层，不过，此熟悉此技术领域的人士可以轻易以耐火金属(如：铝、 硼、钛、铪、铌、铊及铼)的氧化物、氮化物或者碳化物，如碳化钛等，作为替换，此外也可一并考虑匹配程度作为选用材料的标准。
简言之，本发明的复合阻障层 13 一方面可以防止氧化锌扩散，另外一方面可以作为材料中应力缓冲。再者，以非晶态结构形成本发明的复合阻障层 13 相较朝单方向成晶生长形成的薄膜结构（如：朝 z 方向生长的柱状晶体结构）更可能更均匀致密进而配合原有基板作用面上原本呈现的优点，如：氧化锌作为基板上的作用面与常用于主动层的材料（例：氮化镓）之间的晶格常数相较蓝宝石为单晶基板更加匹配等。进一步，在部分研究中亦指出扩散可能具有正面的功效，本发明藉此更精准控制复合阻障层 13 厚度及扩散的浓度和数量。
最后再依照步骤 95，在复合阻障层 13 上以化学气相沉积 (VPD)方式形成主动层 15，使用的材料是铝群聚(Al-rich)的氮化铝镓材料 (AlGaN)，掺杂有铝的氮化镓系材料中部分铝的混合可以透过调整混和比例激发出介于可见光至紫外光之间的光子；此外，更可能再搭配氮化硼材料作为 p-n 接面中 p 型半导体。此外，熟知本技术领域人士所能轻易知悉，持积的方法除了上述的原子束磊晶、原子层沉积、化学气相沉积以外，如物理气相沉积等方式，均能依据需求简单替换，其中，以原子束磊晶以及原子层沉积有减少沉积的薄膜层厚度至最少约 0.1 奈米的空间，如此一来以十层结构而言可以累积在 1 奈米的厚度之内，然而若是为了确保沉积包覆的完整性，各薄膜层也可以选择沉积至约 1 奈米。
本发明的第二较佳实施例请一并参考图 4 及图 5，是一种预备用于生长发光二极管电子元件的胶囊化基板 1´以及制造胶囊化基板的方 法 2´。为了叙述明确简洁，本实施例中与第一较佳实施例相同的部分不另赘述，就不同部分加以详细解释。于本例，循步骤91´预先准备有一氧化锌基板 11´。本例中的氧化锌基板 11´可以购买自已经预备好的 13吋纤锌矿氧化锌晶元产品，其中氧化锌基板上应准备有一平坦表面作为作用面 111´，于本例中此作用面是(0001)；不过，本技术领域人士可以轻易知悉，依据中村修二教授提出，可以如()等非极性代替常用的(0001)极性作用面，提升发光二极管效果，亦不偏离本发明范围。
随后，在氧化锌基板 11´上更沉积完全包覆氧化锌基板 11´ 表面的复合阻障层13´。如图 4 所示，于本例复合阻障层 13´总共约 5000 奈米厚；不过，为节省加工的时间和金钱成本，也可以仅沉积 1000 奈米的厚度，同样足以达成本发明目的而不影响发明实质。其中，复合阻障层 13´ 包含一层第一薄膜层 131´、一层第二薄膜层 133´，以及 246层累加薄膜层135´；第一薄膜层 131´和第二薄膜层 133´分别依步骤 931´以及 933´为40 奈米厚的原子层，沉积生长于氧化锌基板 11´上，其余复数累加薄膜层 135´ 每层 20奈米厚均是以分子数磊晶依次生长；共 248 层。当然，本领域技术者可以轻易知悉，薄膜层的厚度可以简单依据需要调整，给予个别薄膜不同的厚度，不影响本发明实质。
其中，对应氧化锌基板 11´上作用面(0001)生长的第一薄膜 层 131´是氮化镓材料，相对应的氮化镓晶格常数与上标准晶格结构的对应晶格常数差异可以小至 1.8%。接着，第二薄膜层 133´是氮化铟镓(InGaN) 与第一薄膜层 131´共同分散在制程中产生累积于复合阻障层 13´薄膜层相互结合以及第一薄膜层 131´与氧化锌基板 11´之间累积的应力。
在第二薄膜层 133´上再接续以步骤 935´藉由分子束磊晶方式沉积 246 层累加薄膜层 135´。本例中，累加薄膜层 135´至少包含有：氧化铝、氮化硼、二氧化钛，以不规则排列在第二薄膜层133´表面上逐序堆叠，各累加薄膜层 135´之间以及累加薄膜层 135´与第二薄膜层 133´之间彼此为不同的材料，藉此创造多层材料之间的界面，一方面阻挡氧化锌向外扩散，一方面藉此垫高(Ramping up)材料中可以承受的应力程度。
此时，氧化铝对应氧化锌基板的标准晶格结构差距在 115% 以上至 120%以内。此外，在累加薄膜层 135´中的氮化硼具有相对标准晶格结构约 119%-120%的差异，并在接近120%时越产生简单比例的最小公倍数匹配效应。因此，本发明存在一晶格常数介于 115%至120%之间的匹配区间。当然，本发明中的晶格常数并不只可以纤锌矿结构中相对应的方向去 对应标准晶格结构中的相对应方向（比如：用第一薄膜层的晶格常数 a 对应标准晶格结构中晶格常数 a），也可以选用比例相似的平面来对应标准晶格结构，例如在本例中还可以选择在不同方向平面上（不限是纤锌矿(0001) 面）但是晶格常数以及比例均相似于氧化锌(0001)平面者，也可能匹配作为 第一薄膜层。
另外，氮化硼除了作为累加薄膜层，只要第一薄膜层 131´、 第二薄膜层 133´以及与第二薄膜层 133´相邻的累加薄膜层 135´之间是不同的材料，本技术领域通常知识者可轻易知道氮化硼亦可作为第一薄膜层131´或第二薄膜层 133´的材料。甚至，有研究指出氮化硼作为二极管 p 型 接触层的潜力。
最后，主动层 15´材料于本例例释为氮化铝，可用于作为产生紫外光的二极管材料，经由步骤 95´沉积至复合阻障层 13´上并对应于氧化锌基板 11´的作用面 111´，如图5 所示并不需要包覆复合阻障层。因为主动层材料为氮化镓系和／或氮化铝系材料，因此，同本例第一薄膜层 131´，相对于标准晶格结构的相异程度，也就是相对标准晶格结构的比值应介于105%至 95%之间。此外，本例中的胶囊化基板 1´在经过前述制造胶囊化基板的方法 2´后，可以再经退火借以释放胶囊化基板 1´中储存的应力，同时更稳定胶囊化基板 1´的整体结构；而且因为本发明中复合阻障层 13´的多层结构，胶囊化基板 1´也较不会因为在退火过程中可能经过相转变而产生剥离或破裂的问题。
本发明的第三较佳实施例，请参考图 6 及图 7 所示，是一种具有分装后胶囊化基板的高能隙元件 3"，于本例，高能隙元件本体 31"是一种发光二极管（LED），而分装方式例释为一种切割方法。为节省叙述篇幅，本实施例中与第一实施例相同之处便不另赘述，针对不同之处做详细 解释。
在发光二极管等半导体元件完成于胶囊化基板 1"表面制造后，基板会经过分装，于本例经过切割的分装后胶囊化基板 33"，如图 6所示。在经过分装后单独一个完整的高能隙元件会分别含有原有基板经分装的一部份；亦即，一个具分装后胶囊化基板的高能隙元件 3"会含有至少一个高能隙元件本体 31"，本例中是一种发光二极管，以及相结合的分装后胶囊化基板 33"。于本例，分装后胶囊化基板 33"同样是以单晶并且作用面111"为(0001)的纤锌矿氧化锌为基板，经过本例的切割后成为本例中的分装后氧化锌基板331"，在作用面 111"以及相对于作用面 111"的背面 113"之间形成有分装面 115"。
再者因为经过分装，本发明直接在对应分装后氧化锌基板331"的作用面 111"上形成有复合阻障层 13"，请一并参照图 8，包含：以氮化硼为材料的第一薄膜层 131"、选以氮化镓材料的第二薄膜层 133"以及99 层累加薄膜层 135"。由第一薄膜层 131"直接形成于作用面 111"上，第二薄膜层 133"以及其他累加薄膜层 135"依序对应作用面 111"相上堆栈。 其中，99 层（图未示）累加薄膜层 135"分别为 50 层氮化硼以及 49 层氮化镓材料；而且，包含前述第一薄膜层 131"、第二薄膜层 133"以及前述 99 层累加薄膜层 135"均是 50 奈米厚。同样为 50 奈米厚选用氮化镓系(GaN Based)材料的主动层 15"对应氧化锌基板的作用面 111"形成于最上层的累 加薄膜层 135"上。本领域技术知识者可知，氮化镓系材料包括如：氮化铟 镓、氮化铝镓，等等。
并且，在作用层111"上形成有发光二极管的高能隙元件本体 31"。当然，熟知本技术领域人士所能轻易知悉，高能隙元件本体31"也可以跟其他二极管或是其他种类的电子元件、甚至微电子元件等简单替换。藉由本发明的复合阻障层13"，防止了分装后氧化锌基板331"中氧化锌向上依照浓度梯度方向扩散至上层的主动层15"甚至高能隙元件本体31"；同时，复合阻障层 13"也分散材料内部制造过程中产生的任何应力， 更能够稳定在其主动层 15"上制造上相对稳定的高能隙元件本体 391"；当然，氧化锌材料成本也相较经济，在相对经济的加工成本内，提供成本结 构更具市场竞争力的高能隙元件。
本发明的第四较佳实施例，请参考图9 所示，是一种准备用于生长高能隙电子元件的胶囊化基板 10，在氧化锌基板 110 的外表面包覆沉积形成有一层例如约0.5至1000奈米厚的单层阻障层 130，此处的单层阻障层 130可如上述实施例中的阻障层薄膜结构形成，在此不做赘述，在单层阻障层 130 上以化学气相沉积 (VPD)方式形成主动层 150。藉由本发明的单层阻障层130，防止了分装后氧化锌基板110中氧化锌向上扩散至上层的主动层150甚至高能隙元件本体（图中未出）；同时，单层阻障层 130也分散材料内部制造过程中产生的任何应力， 更能够稳定在其主动层 150上制造上相对稳定的高能隙元件本体；当然，氧化锌材料成本也相较经济，在相对经济的加工成本内，提供成本结 构更具市场竞争力的高能隙元件。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施之范围，凡是依本发明申请专利范围及发明说明书内容所作 之简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖之范围内。

Claims (10)

1.胶囊化基板，包括：一氧化锌基板，具有至少一作用面，其中该氧化锌基板是一个具有纤锌矿晶格结构的标准晶格结构的氧化锌材料；
一厚度高于 1 奈米并环绕包覆上述氧化锌基板的复合阻障层，包括： 一层厚度大于0.1 奈米且直接包覆形成于上述氧化锌基板的第一薄膜层，是一相异于氧化锌的第一材料，并且该第一材料在纤锌矿晶格结构时，晶格常数介于前述标准晶格结构的120%至115%间或 105%至 95%间；
一层厚度大于 0.1 奈米且直接包覆形成于上述第一薄膜层表面的第二薄膜层，是一相异于氧化锌及上述第一材料的第二材料，且 该第二材料会在纤锌矿晶格结构时，晶格常数介于前述标准晶 格结构的 120%至 115%间或 105%至 95%间；
依序形成于上述第二薄膜层上的复数累加薄膜层，每一累加薄膜层是异于相邻的累加薄膜层和／或第二薄膜层，且在纤锌矿晶格结构时，晶格常数介于前述标准晶格结构的120%至 115%间或105%至 95%间；及 一形成于上述复合阻障层、并对应至少上述一作用面的主动层，该主动层具有一相异于氧化锌的作用材料，且该作用材料在纤锌矿晶 格结构，晶格常数介于前述标准晶格结构的 105%至 95%间。
2.如权利要求 1所述的胶囊化基板，其特征在于：前述氧化锌基板是一单晶；以及前述氧化锌基板的前述作用面是纤锌矿晶体结构的0001面。
3.如权利要求 1所述的胶囊化基板，其特征在于：至少前述第一薄膜层的前述第一材料、前述第二薄膜层的前述第二材料以及前述累加薄膜层的材料至少一部分是选自于由铝、硼、钛、 铪、铌、铊及铼的氧化物、氮化物和／或碳化物所组成的群组；且前述主动层的前述作用材料是氮化铝系和／或氮化镓系材料。
4.如权利要求 1所述的胶囊化基板，其特征在于：前述第一薄膜层、前述第二薄膜层，以及前述累加薄膜层是非晶态结构。
5.如权利要求 1、2、3 或 4 所述的胶囊化基板，其特征在于：其中前述复合阻 障层的累积厚度是介于 1 至 5000 奈米之间。
6.如权利要求 5所述的胶囊化基板，其特征在于：其中前述复合阻障层的累积厚度是介于 10 至 1000 奈米之间。
7.制造胶囊化基板的方法，其特征在于：用于制造胶囊化基板，至少一具有一纤锌 矿晶格结构的标准晶格结构的单晶并形成有一作用面的氧化锌基板；及至少一环绕包覆前述氧化锌基板的复合阻障层，包括：一层厚度大于 0.1 奈米且直接包覆形成于上述氧化锌基板的第一薄膜层，一层厚度大于 0.1 且直接包覆形成于上述第一薄膜层表面的第二薄膜层，依序形成于上述 第二薄膜层上的复数累加薄膜层，以及一对应至少上述一作用面形成于 上述复合阻障层的主动层，包括下列步骤：
a)提供一片前述氧化锌基板；
b)至少沉积一层前述薄膜，依序包含下列次步骤：
b1)在前述氧化锌基板上直接沉积一层是一第一材料的前述第一薄膜层包覆前述氧化锌基板，其中该第一材料相异于氧化锌， 且该第一薄膜层在纤锌矿晶格结构时晶格常数介于前述标准 晶格结构的 120%至 115%间或 105%至 95%间；
b2)在前述第一薄膜层上直接沉积一层是一第二材料的第二薄膜层包覆前述第一薄膜层，前述第二材料相异于氧化锌以及前述 第一材料，且该第二材料在纤锌矿晶格结构时晶格常数介于前述标准晶格结构的 120%至 115%间或 105%至 95%间；
b3)在前述第二薄膜层上沉积至少一层累加薄膜层，其中每一累加薄膜层中的材料均相异于相邻累加薄膜层和／或第二薄膜层以及氧化锌，并且在纤锌矿晶格结构时晶格 常数介于前述标准晶格结构的 120%至 115%间或 105% 至 95%间；
c)对应于至少一上述作用面于上述复合阻障层上沉积前述主动层，该主动层是一种相异于上述氧化锌，且该作用材料在纤锌矿晶格结 构，晶格常数介于前述标准晶格结构的105%至 95%间。
8.如权利要求 7所述的制造胶囊化基板的方法，其特征在于：
步骤 b1)的前述第一薄膜层的前述第一材料、步骤 b2)的前述第二薄膜层的前述第二材料以及步骤b3)的前述累加薄膜层的材料至少一部分是选自于由铝、硼、钛、铪、铌、铊及铼的氧化物、氮化物 和／或碳化物所组成的群组；以及步骤c)的前述主动层的前述作用材料是氮化铝系和／或氮化镓系材料。
9.具分装后胶囊化基板的高能隙元件，其特征在于：包括： 一分装后胶囊化基板，包括： 一分装后氧化锌基板，具有至少一作用面，以及相对于前述作用面的一背面，以及至少一介于前述作用面以及前述背面之间的分 装面，其中该氧化锌基板是一个具有纤锌矿晶格结构的标准晶格结构的氧化锌材料；
一厚度高于 1 奈米对应形成于上述氧化锌基板的上述作用面的复合 阻障层，包括：
一层厚度大于 0.1 奈米且直接形成于上述作用面的第一薄膜层， 是一相异于氧化锌的第一材料，其中该第一材料相异于氧化 锌，且该第一薄膜层在纤锌矿晶格结构时晶格常数介于前述 标准晶格结构的 120%至 115%间或 105%至 95%间；
一层厚度大于 0.1 奈米且直接形成于上述第一薄膜层表面的第二 薄膜层，是一相异于氧化锌及上述第一材料的第二材料，且 该第二材料在纤锌矿晶格结构时晶格常数介于前述标准晶格 结构的 120%至 115%间或 105%至 95%间；
依序形成于上述第二薄膜层上的复数累加薄膜层，每一累加薄膜 层是异于相邻的累加薄膜层和／或第二薄膜层，并且在纤锌矿晶格结构时晶格常数介于前述标准晶格结构的125%至110%间或 105%至 95%间；
一形成于上述复合阻障层、并对应至少上述一作用面的主动层，该主动层具有一相异于氧化锌的作用材料，且该作用材料在纤锌矿晶格结构，晶格常数介于前述标准晶格结构的105%至95%间；
以及至少一对应前述作用面形成于前述主动层上的高能隙元件本体。
10.如申权利要求 9所述的具分装后胶囊化基板的高能隙元件，其特征在于：至少前述第一薄膜层的前述第一材料、前述第二薄膜层的前述第二材
料以及前述累加薄膜层的材料至少一部分是选自于由铝、硼、钛、 铪、铌、铊及铼的氧化物、氮化物和／或碳化物所组成的群组；且前述主动层的前述作用材料是氮化铝系和／或氮化镓系材料。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110943066A (zh) * 2018-09-21 2020-03-31 联华电子股份有限公司 具有高电阻晶片的半导体结构及高电阻晶片的接合方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060170013A1 (en) * 2004-01-06 2006-08-03 Stanley Electric Co., Ltd. ZnO group epitaxial semiconductor device and its manufacture
CN101384756A (zh) * 2006-03-01 2009-03-11 三菱瓦斯化学株式会社 采用液相生长法的ZnO单晶的制造方法
US20090087940A1 (en) * 2005-05-27 2009-04-02 Showa Shell Sekiyu K.K. Method of Successive High-Resistance Buffer Layer/Window Layer (Transparent Conductive Film) Formation for CIS Based Thin-Film Solar Cell and Apparatus for Successive Film Formation for Practicing the Method of Successive Film Formation
WO2009041631A1 (ja) * 2007-09-27 2009-04-02 Rohm Co., Ltd. ＺｎＯ系半導体及びＺｎＯ系半導体素子
US20090256148A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Gwangju Institute Of Science And Technology Zinc oxide light emitting diode
CN100555687C (zh) * 2005-09-06 2009-10-28 西铁城东北株式会社 半导体发光元件及其制造方法
US20100295039A1 (en) * 2009-05-25 2010-11-25 Stanley Electric Co., Ltd. Method for growing zinc-oxide-based semiconductor device and method for manufacturing semiconductor light emitting device
TW201236202A (en) * 2011-02-28 2012-09-01 Semimaterials Co Ltd Nitride based light emitting device with excellent crystallinity and brightness and method of manufacturing the same
TW201236192A (en) * 2011-02-28 2012-09-01 Semimaterials Co Ltd Nitride based light emitting device using wurtzite powder and method of manufacturing the same
CN103137801A (zh) * 2011-12-02 2013-06-05 泰谷光电科技股份有限公司 在钻石基板上形成的磊晶层结构及其制造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6624441B2 (en) * 2002-02-07 2003-09-23 Eagle-Picher Technologies, Llc Homoepitaxial layers of p-type zinc oxide and the fabrication thereof
JP3749498B2 (ja) * 2002-03-26 2006-03-01 スタンレー電気株式会社 結晶成長用基板およびＺｎＯ系化合物半導体デバイス
JP4988179B2 (ja) * 2005-09-22 2012-08-01 ローム株式会社 酸化亜鉛系化合物半導体素子
WO2007060931A1 (ja) * 2005-11-22 2007-05-31 Rohm Co., Ltd. 窒化物半導体素子
JP5493119B2 (ja) * 2009-03-11 2014-05-14 スタンレー電気株式会社 酸化亜鉛系半導体素子の製造方法
JP5355221B2 (ja) * 2009-05-25 2013-11-27 スタンレー電気株式会社 酸化亜鉛系半導体の成長方法及び半導体発光素子の製造方法
US8546797B2 (en) * 2009-10-20 2013-10-01 Stanley Electric Co., Ltd. Zinc oxide based compound semiconductor device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060170013A1 (en) * 2004-01-06 2006-08-03 Stanley Electric Co., Ltd. ZnO group epitaxial semiconductor device and its manufacture
US20090087940A1 (en) * 2005-05-27 2009-04-02 Showa Shell Sekiyu K.K. Method of Successive High-Resistance Buffer Layer/Window Layer (Transparent Conductive Film) Formation for CIS Based Thin-Film Solar Cell and Apparatus for Successive Film Formation for Practicing the Method of Successive Film Formation
CN100555687C (zh) * 2005-09-06 2009-10-28 西铁城东北株式会社 半导体发光元件及其制造方法
CN101384756A (zh) * 2006-03-01 2009-03-11 三菱瓦斯化学株式会社 采用液相生长法的ZnO单晶的制造方法
WO2009041631A1 (ja) * 2007-09-27 2009-04-02 Rohm Co., Ltd. ＺｎＯ系半導体及びＺｎＯ系半導体素子
US20090256148A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Gwangju Institute Of Science And Technology Zinc oxide light emitting diode
US20100295039A1 (en) * 2009-05-25 2010-11-25 Stanley Electric Co., Ltd. Method for growing zinc-oxide-based semiconductor device and method for manufacturing semiconductor light emitting device
TW201236202A (en) * 2011-02-28 2012-09-01 Semimaterials Co Ltd Nitride based light emitting device with excellent crystallinity and brightness and method of manufacturing the same
TW201236192A (en) * 2011-02-28 2012-09-01 Semimaterials Co Ltd Nitride based light emitting device using wurtzite powder and method of manufacturing the same
CN103137801A (zh) * 2011-12-02 2013-06-05 泰谷光电科技股份有限公司 在钻石基板上形成的磊晶层结构及其制造方法

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