专利名称：制造半导体光电元件的方法及其制造过程中回收基板的方法
技术领域：
本发明关于 一种制造一 半导体光电元件(semiconductor optoelectronic device)及于制造该半导体光电元件的过程中回收一基板的方法。
背景技术：
现今半导体发光元件(例如，发光二极体)的应用领域已甚为广泛，例如照明以 及遥控领域等，皆见到半导体发光元件被广泛地应用。
请参阅图l。图l显示了传统的半导体发光元件l。半导体发光元件l包含一 基板IO、 一多层结构12、 一第一电极14及一第二电极16。需注意的是，为了使 半导体发光元件1能够运作，该第一电极14形成于该多层结构12的一最顶层上， 该第二电极16形成于部份蚀刻后的该多层结构12上。
然而，由于该第一电极14及该第二电极16并不能设置在同一垂直方向上，所 以一个晶粒的半导体发光元件所需耗费的材料较多。若该基板10于制造半导体发 光元件1的过程中能够与多层结构12的一最底层(例如，氮化镓半导体材料层)脱 离，并且该第二电极16能形成于该最底层的表面上(例如，该第一电极14及该第 二电极16均设置在同一垂直方向上)，原本一个晶粒的半导体发光元件1大致上就 能制造出两个半导体发光元件1。
另外，半导体发光元件l目前大部份在蓝宝石基板10上磊晶制成，长期下来 势必造成蓝宝石基板10的材料短缺。因此，若能于制造该半导体光电元件1的过 程中回收蓝宝石基板10进行再利用，将可以有效地利用蓝宝石基板10及节省成本。
于现有技术中，半导体光电元件l可以被一雷射光照射，并且半导体光电元件 1中的一剥离层(未显示于图1中)可以吸收该雷射光的能量而被分解，造成基板10 与半导体光电元件l脱离。然而，此种方法需耗费较大的成本，因此于实际应用中 是非常不利的。
因此，本发明的主要目的在于提供一种制造一半导体光电元件及于制造该半导 体光电元件的过程中回收一基板的方法，以解决上述问题。
发明内容
4本发明的一目的在于提供一种制造一半导体光电元件及于制造该半导体光电 元件的过程中回收一基板的方法。根据本发明的一具体实施例为一种制造一半导体光电元件的方法。该方法首先 制备一基板(substrate)。接着，该方法形成一缓冲层(buffer layer)于该基板上。 之后，该方法形成一多层结构(multi-layer structure)于该缓冲层上。该多层结 构包含一作用区(active region)。该缓冲层辅助该多层结构的 一最底层 (bottom-most layer)的形成并且作为一剥离层。最后，通过一蚀刻液仅蚀刻该剥 离层以使该基板由该多层结构脱离，其中该多层结构作为该半导体光电元件。根据本发明的另一具体实施例为一种于制造一半导体光电元件的过程中回收 一基板的方法。该半导体光电元件包含该基板、形成于该基板上的一缓冲层以及形 成于该缓冲层上的一多层结构。该多层结构包含一作用区。该缓冲层辅助该多层结 构的一最底层的形成并且作为一剥离层。该方法通过一蚀刻液仅蚀刻该剥离层以使该基板由该多层结构脱离并且进一 步回收该基板。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 该基板由该多层结构脱离，其中该多层结构可进一步被处理并且作为该半导体光电 元件。此外，该基板由该多层结构脱离后，该基板可进一步被回收以达到节省成本 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得到进一步的了解。
图1显示了传统的半导体发光元件。图2A至图2F显示了根据本发明的一具体实施例的制造一半导体光电元件的方 法的截面视图。图3A及图3B显示了根据本发明的另一具体实施例的一种于制造一半导体光电 元件的过程中回收一基板的方法。
具体实施方式
请参阅图2A至图2F，图2A至图2F显示了根据本发明的一具体实施例的制造 一半导体光电元件的方法的截面视图。于此实施例中，该半导体光电元件是以一半 导体发光元件(例如，发光二极体)为例。于实际应用中，该半导体光电元件并不以 该半导体发光元件为限。首先，如图2A所示，该方法制备一基板20。于实际应用中，该基板20可以是蓝宝石(sapphire)、硅(Si)、 SiC、 GaN、 Zn0、缓冲层22于该基板20上。 于实际应用中，该缓冲层22可以是氧化锌(ZnO)或氧化锌镁(MgxZrihO)，其中 0< x《1。该缓冲层22的厚度范围可以从10nm至500nm。于实际应用中，该缓冲层22可以由一溅镀制程(sputtering process)、 一有 机金属化学气相沉禾只(metalorganic chemical vapor deposition, MOCVD)制程、 一原子层沉积(atomic layer d印osition， ALD)制程、 一电浆增强原子层沉积 (plasma-enhanced ALD)制程或一电桨辅助原子层沉积(plasma-assisted ALD)所形 成。于一具体实施例中，若该缓冲层22由该原子层沉积制程形成，该缓冲层22的 形成可以在一介于室温至60(TC的制程温度下执行。该缓冲层22于形成后，可以 进一步于一介于40(TC至12(XTC的退火温度下执行退火。于一具体实施例中，若该缓冲层22由该原子层沉积制程形成，若该缓冲层22 是氧化锌，该氧化锌缓冲层22的原料可以是一ZnCl2先驱物、一ZnMe2先驱物和一 ZnEt2先驱物中的任一种先驱物及一H20先驱物、一03先驱物、一02电浆和一氧自 由基中的任一种先驱物组成。于一具体实施例中，若该缓冲层22由该原子层沉积制程形成，若该缓冲层22 是氧化锌镁，该氧化锌镁缓冲层22的原料可以是一ZnCl2先驱物、一ZnMe2先驱物、 一 ZnEt2先驱物、一 MgCp2先驱物和一 Mg(thd)2先驱物中的任一种先驱物及一 H20 先驱物、一03先驱物、一02电浆和一氧自由基中的任一种先驱物组成。以沉积Zn0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H20分子导入反应腔体，H20分子在进入腔体后会吸附于基 材表面，在基材表面形成单一层0H基，其曝气时间为O. l秒。2. 通入载送气体将多余未吸附于基材的H20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0H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O.l 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Zn0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(l)可在原子等级 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2C所示，该方法形成一多层结构24于该缓冲层22上。该多层结构24包含一作用区，并且该作用区可以是此实施例中的该多层结构 24的一发光区242 (light-emitting region)。该缓冲层22辅助该多层结构24的 一最底层240的形成并且作为一剥离层。于实际应用中，该最底层240可以是氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)或氮化铝 镓(AlGaN)等。于此实施例中，该最底层240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(metalorganic chemical vapor deposition, M0CVD) 制程或一氢化物气相沉积(hydride vapor phase印itaxy， HVPE)制程形成。接着，如图2D所示，该方法可以形成一第一欧姆电极结构26于该多层结构 24上。之后，如图2E所示，通过一蚀刻液，该方法仅蚀刻该剥离层以使该基板20由 该多层结构24脱离。于此实施例中，若该缓冲层22是氧化锌，该蚀刻液可以是一氢氟酸 (hydrofluoric acid)溶液、盐酸溶液及硝酸溶液中的任一种。于实际应用中，该 蚀刻液可以配合该缓冲层22的材料而选定。原则上，该蚀刻液只能够蚀刻作为该 剥离层的该缓冲层22。于一具体实施例中，可于该基板20由该多层结构24脱离后，将该第一欧姆电 极结构26形成于该多层结构24上。换句话说，该第一欧姆电极结构26可以在该 基板20脱离该多层结构24之前或之后形成于该多层结构24上。最后，如图2F所示，该方法可以形成一第二欧姆电极结构28于该多层结构 24的该最底层240(即氮化镓)上。因此，包含该第一欧姆电极结构26及该第二欧 姆电极结构28的该多层结构24即可作为该半导体发光元件。较佳地，由于该第一 欧姆电极结构26及该第二欧姆电极结构28可以在一垂直方向上形成，因此可以大 幅增加制造在蓝宝石基板20上的半导体发光元件的产出数量。请参阅图3A及图3B。图3A及图3B显示了根据本发明的另一具体实施例的一 种于制造一半导体光电元件3的过程中回收一基板30的方法。如图3A所示，该半导体光电元件3包含该基板30、形成于该基板30上的一 缓冲层32以及形成于该缓冲层32上的一多层结构34。该多层结构34包含一作用区342。该缓冲层32辅助该多层结构34的一最底层340的形成并且作为一剥离层。 如图3B所示，该方法是通过一蚀刻液仅蚀刻该剥离层以使该基板30由该多层结构34脱离并且进一步回收该基板30。于实际应用中，该基板30可以继续应用于制造该半导体光电元件3或作为其他用途。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基板由该多层结构脱离，其中该多层结构可进一步被处理并且作为该半导体光电元件。此外，该基板由该多层结构脱离后，该基板可进一步被回收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，是希望能更加清楚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目的加以限制。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目的内。因 此，本发明所申请的专利范围的目的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。8
权利要求
1.一种制造一半导体光电元件的方法，该方法包含下列步骤制备一基板；形成一缓冲层于该基板上；形成一多层结构于该缓冲层上，该多层结构包含一作用区并且该缓冲层辅助该多层结构的最底层的形成，该缓冲层还作为一剥离层；以及通过一蚀刻液仅蚀刻该剥离层以使该基板由该多层结构脱离，其中该多层结构作为该半导体光电元件。
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所形成。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，该最底层由氮化镓、氮化铟镓及氮 化铝镓中的其中一种材料所形成。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，该蚀刻液是一氢氟酸溶液、盐酸溶 液及硝酸溶液中的一种溶液。
5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，该缓冲层由一溅镀制程、 一有机金 属化学气相沉积制程、 一原子层沉积制程、 一电浆增强原子层沉积制程及一电浆辅 助原子层沉积制程中的其中一种制程形成。
6. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，该最底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所形成。
7. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，该缓冲层的厚度范围从10nm至500nm。
8. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，该基板由蓝宝石、硅、SiC、 GaN、 ZnO、 ScAlMgO" YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia) 、 SrCu202、 LiGa02、 LiA102、 GaAs中的其中 一种材料形成。
9. 一种于制造一半导体光电元件的过程中回收一基板的方法，该半导体光电元 件包含该基板、形成于该基板上的一缓冲层以及形成于该缓冲层上的一多层结构， 该多层结构包含一作用区，该缓冲层辅助该多层结构的最底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，仅蚀刻该剥离层以使该基板由该多层结构脱离并且进一步回收 该基板。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，该缓冲层是由氧化锌或氧化锌镁所 形成。
11. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，该最底层由氮化镓、氮化铟镓及 氮化铝镓中的其中一种形成。
12. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，该蚀刻液是一氢氟酸溶液、盐酸溶液及硝酸溶液中的 一种溶液。
13. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，该缓冲层由一溅镀制程、 一有机 金属化学气相沉积制程、 一原子层沉积制程、 一电浆增强原子层沉积制程及一电浆 辅助原子层沉积制程中的其中一种制程形成。
14. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，该最底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所形成。
15. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，该缓冲层的厚度范围从10nm至 500咖。
16. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，该基板是由蓝宝石、硅、SiC、 GaN、 ZnO、 ScAlMg04、 YSZ(Yttria—StabilizedZirconia)、 SrCu202、 LiGa02、 LiAl。2和GaAs 中的其中一种材料形成。
全文摘要
本发明公开了一种制造一半导体光电元件的方法及其制造过程中回收基板的方法。该方法首先制备一基板。接着，该方法形成一缓冲层于该基板上。然后，该方法形成一多层结构于该缓冲层上。该多层结构包含一作用区。该缓冲层辅助该多层结构的最底层的形成并且作为一剥离层。最后，通过一蚀刻液仅蚀刻该剥离层以使该基板由该多层结构脱离，其中该多层结构作为该半导体光电元件。
文档编号H01L33/00GK101651176SQ20081014701
公开日2010年2月17日 申请日期2008年8月12日 优先权日2008年8月12日
发明者何思桦, 徐文庆, 陈敏璋 申请人:昆山中辰硅晶有限公司