[发明专利]三族氮化合物半导体发光组件的制造方法及其结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种三族氮化合物半导体发光组件的制造方法及其结构，特别涉及一种用于生长发光二极管发光结构的制造方法及其结构。

背景技术

目前以氮化镓或第三族氮化物为发光材料的发光二极管常利用蓝宝石作为基板，主要是蓝宝石与第三族氮化物的晶格常数不匹配程度较低(一般仍需要缓冲层以改善晶格常数的不匹配)。但是以蓝宝石为基板也有许多缺点，例如：绝缘性很大，如此会使得第三族氮化物的发光二极管不容易制作出垂直组件的结构。因此，一直不断研发利用其它材料(如碳化硅)来作为基板，以改善上述缺点的技术。而碳化硅因其传导性可以作为导体基板，并且碳化硅与第三族氮化物发光层的晶格不匹配率较小，因此可以利用氮化镓、氮化铝镓等缓冲层使第三族氮化物外延于碳化硅基板上，且碳化硅具高稳定性，而使得碳化硅日渐重要。虽然利用氮化镓、氮化铝镓等缓冲层使得第三族氮化物能外延于碳化硅基板上，但是第三族氮化物与碳化硅的晶格匹配率仍然比氮化铝与碳化硅的晶格匹配率来的低。因此当氮化镓、氮化铝镓外延缓冲层形成于硅化碳基板上，仍很容易于之后的外延层中造成缺陷，且碳化硅基板的成本较高。

图1A～1B为美国第US 6,071,795号专利的基板分离示意图。先于一蓝宝石基板11上依序形成一分离区12及一氮化硅层13，然后将接合层14涂布于氮化硅层13的表面。利用接合层14的粘着特性，再将一硅基板15与前述蓝宝石基板11的迭层结构相互粘合。利用一激光束16穿透过蓝宝石基板11表面以照射分离区12，从而使得分离区12的材料分解(decomposition)。再清除分解后残留的分离区12的材料，就能得到硅基板15及氮化硅层13的组合体。但由于硅基板15和氮化硅层13的间有不导电的接合层14，因此仍无法作为垂直组件的基础结构。而且接合层14若涂布或材料选用不佳会影响粘合结果，甚至造成薄膜的氮化硅层13产生缺陷。

图2为美国第US 6,740,604号专利的基板分离示意图。本现有技术与图1A～1B中的现有技术相似。第一半导体层21及第二半导体层22也利用激光束23照射界面，从而使第二半导体层22于接口处产生分解，最后可以将第一半导体层21自第二半导体层22上分离。该第二半导体层22可以是形成于一基板上的膜层，即以一基板取代第一半导体层21，再将该二者分离。

图3为美国第US 6,746,889号专利的基板分离前的示意图。先于一基板31上生长数个外延层，其包含一第一型导体区32、一发光PN接面区33及一第二型导体区34。自第二型导体区34方向切割该数个外延层的切割道36，如此就于基板31上形成多个分离的发光二极管晶粒35。再将第二型导体区34与一次固定物(submount)31粘合。以类似前述现有技术，同样以激光穿透基板31表面，而使得基板31和第一型导体区32分离。分离的发光二极管晶粒35可以自次固定物31上取下，从而进行封装工艺。很明显，切割该数个外延层后，各发光二极管晶粒35粘合于固定物31时容易因外力而彼此推挤，所以容易晶崩(die crack)造成损坏。

图4为美国第US 6,617,261号专利的基板分离示意图。先于一蓝宝石基板41形成氮化镓层42，再以蚀刻工艺于氮化镓层42形成多个沟槽44。然后以粘胶将一硅基板43粘合于该具沟槽44的氮化镓层42表面，并以紫外线准分子激光45发出的激光束46照射蓝宝石基板41。激光束46穿过透明的蓝宝石基板41，进一步接触及分解氮化镓层42，如此就能得到一具有氮化镓层42的硅基板43。然而该氮化镓层42分解处尚需以盐酸处理残余的镓，及修补该表面才能进行后续的外延工艺。

前述现有技术几乎都是采用高能量的激光来分离基板或发光二极管组件，然此类方式处理速度慢，且需要昂贵的设备来执行。综上所述，市场上亟需要一种确保质量稳定及可量产的基板分离技术，能改善上述现有技术的各种缺点。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种三族氮化合物半导体发光组件的制造方法及其结构，可采用不导电的原始基板为外延的基础，并进一步移除该原始基板而形成一垂直导通结构的三族氮化合物半导体发光组件。

本发明的另一目的为提供一种三族氮化合物半导体发光组件的制造方法及其结构，其使用现有的工艺及设备，因此能降低制造的成本。