专利名称：固态半导体装置用的外延基板、固态半导体装置及其制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体装置及其制法，特别是指一种固态(solid-state)半导体装置用的外延(epitaxy)基板、固态半导体装置及其制法。
背景技术：
目前常见的固态半导体装置，大致上有发光二极管(light-emitting diode；简称LED)装置、激光二极管(laser diode；简称LD)装置或半导体射频(radio frequency)装置等。一般而言，前述的LED装置、LD装置及半导体射频装置，是由一外延基板及一形成在该外延基板上的半导体元件(例如射频元件，或是含有p-n结(junction)的发光元件)所构成。
举例来说，基本的蓝光或绿光发光二极管结构，是由一蓝宝石(sapphire)基板、一形成于该蓝宝石基板上的缓冲层(bufferlayer)、一形成于该缓冲层上的n型氮化镓(n-type GaN)半导体层、一局部地覆盖该n-type GaN半导体层的发光层(activelayer)、一形成于该发光层的p型氮化镓(p-type GaN)半导体层及两分别形成于该等半导体层上的接触电极层所构成。
影响发光二极管的发光效率值的因素分别有内部量子效率(internal quantum efficiency)及外部(external)量子效率，其中，构成低内部量子效率的主要原因，则是形成于发光层中的错位(dislocation)量。然而，蓝宝石基板与氮化镓两者材料间存在相当大的晶格不匹配(lattice mismatch)的问题，因此，在外延过程中亦同时地构成了大量的贯穿式错位(threading dislocation)。
参阅图1，一种半导体发光元件(中国台湾专利公告案号为561632)，包含一蓝宝石基板10、一形成在该蓝宝石基板10上的n型半导体层11、一形成在该n型半导体层11并可产生一预定波长范围的光源的发光层12，及一形成在该发光层12上的P型半导体层13。
该蓝宝石基板10的一上表面是利用微影(photolithography)设备及反应式离子蚀刻(reactive ion etching；简称RIE)形成有多个呈周期性变化地排列的凹部14。其中，该蓝宝石基板10是使用C面(0001)的蓝宝石基板，且构成该等凹部14的边是大致平行于该n型半导体层11的成长稳定面(stabilized growthsurface；此处所提及的成长稳定面为M面；意即{1100}面)，以使形成在该蓝宝石基板10上的n型半导体层11不产生结晶缺陷(crystal defect)地填满该等凹部14。每一凹部14的深度及尺寸分别是1μm及10μm，并借由每一凹部14的一中心界定出一10μm的间距。
A.Bell、R.Liu、F.A.Ponce、H.Amano、I.Akasaki及D.Cherns等人于Applied Physics Letters，vol.82，No.3，pp.349-351中，揭露一种成长于图案化蓝宝石基板上掺杂镁的氮化铝镓的发光特性及其显微结构。参阅图10，文中说明利用微影及反应式离子蚀刻等黄光制程，沿着一蓝宝石基板的<1120>方向蚀刻，以制得一由多条状沟槽所构成的图案化蓝宝石(patternedsapphire)基板，并于该图案化蓝宝石基板上形成一掺杂镁的氮化铝镓(AlGaN:Mg)外延膜，其中，直接形成于该等条状沟槽之间平台上的外延膜含有大量的贯穿式错位，而悬置于每一条状沟槽处上方的横向外延(epitaxial lateral overgrowth；简称ELOG)膜则构成了一无缺陷区。因此，由该等无缺陷区所取得的阴极萤光影像(cathode luminescence image；简称CL影像)的亮度亦显著地增加。关于前述的贯穿式错位及CL影像，则可见于前述论文中的说明。
此外，Shulij Nakamura、Masayuki Senoh、Shin-ichiNagahama、Naruhito Iwasa及Takao Yamada等日亚化工的研究员于Appl.Phys.Lett.72(2)，211-213中，揭露一种具有成长于横向外延氮化镓基材上的调变掺杂应变层超晶格(modulation-doped strained-layer superlattices)的激光二极管。参阅图2，文中说明于一蓝宝石基板90的C面上依序形成一缓冲层91及一2μm厚的氮化镓膜92后，进一步地借由微影设备于该氮化镓膜92上形成多个厚度为0.1μm的氧化硅膜93，且借相邻的氧化硅膜93构成多个4μm宽的条状窗口94以定义出形成于该氮化镓膜92上的屏蔽(SiO2mask)，最后，依序地于该屏蔽上利用双喷流有机金属化学气相沉积法(two-flow MOCVD)形成一n-GaN层95等以完成后续的元件制程。
日亚化工的研究员利用非晶质(amorphous)屏蔽，致使形成于该等窗口94处的垂直外延膜横向地合并以构成形成于屏蔽上方的横向外延膜，借此达到降低错位密度的目的。
前面所提及的专利前案及论文文献，虽然可以降低于外延过程中形成于外延膜内的贯穿式错位，但，不论是形成图案化的基板亦或是于外延膜上形成图案化的非晶膜，皆须使用到微影设备及制程，因此，无形中亦增加设备成本及时间成本。
此外，前面所提及的专利前案及论文文献的整体揭示内容，在此并入本案作为参考资料。
因此，如何在外延过程中降低错位密度以改善外延膜的光学特性，同时亦可减少制作成本，则是目前研究开发外延相关业者所需克服的一大难题。
发明内容
发明概要当一下方晶体与一位于其上方的外延膜之间具有一高度差时(例如于下方晶体形成凹槽)，将致使贯穿式错位无法由下方晶体延伸的上层外延膜，其可能原因有二一、当凹槽深度达一足够的预定深度时，上层外延膜将由下方晶体的平台处开始沉积并且往两侧延伸出去，以使得凹槽正上方的外延膜构成横向外延机制，致使原本形成于下方晶体内的贯穿式错位无法继续延伸至位于凹槽正上方的横向外延膜区域。
二、上层外延膜亦可能由凹槽处往外横向地成长，造成原本位于下方晶体内的贯穿式错位无法延伸至上层外延膜，且贯穿式错位只被弯曲并限制于凹槽内的外延膜内，因此使得凹槽处外延膜内的错位密度较低。
因此，借由增加下方晶体的凹槽密度，可使得形成于外延膜内的错位密度显著地下降。
此外，当下方晶体经过蚀刻处理并形成多个凹槽时，可减少形成于其上方的第一外延膜内的错位量。若对该第一外延膜进一步地直接施予蚀刻以在该第一外延膜上形成多个凹槽，且于该第一外延膜上继续地形成一第二层外延膜，即可再度减少形成于该第二层外延膜内的错位量。因此，当相互堆栈的外延膜层数越多时，形成最后一层的外延膜内的错位量越少。
由上所述，本发明是于一外延用的板本体上依序形成一缓冲膜及至少一具有一粗化表面的外延膜。该外延膜是借由外延形成于该缓冲膜上，且未经由微影设备而是直接地对该外延膜施予蚀刻以在该外延膜上形成多个凹槽并定义出该粗化表面。由于该外延膜的数目增加可降低形成于上层外延膜内的错位量，因此，亦可于该缓冲膜上形成多个分别具有一粗化表面的外延膜(亦即；重复地施予外延及蚀刻制程)，借以大量地减少形成于外延膜内的错位量并构成本发明的固态半导体装置用的外延基板。此外，于前述的外延基板上继续形成一半导体元件以完成一元件制程，并制得本发明的固态半导体装置。
本发明的目的在于提供一种固态半导体装置用的外延基板。
本发明的另一目的在于提供一种固态半导体装置。
本发明的又一目的在于提供一种固态半导体装置的制法。
本发明的一种固态半导体装置用的外延基板，包含一板本体、一连接于该板本体的缓冲膜，及至少一第一外延膜。该第一外延膜具有一连接于该缓冲膜的第一表面，及一相反于该第一表面且呈一不规则变化的粗糙的第二表面。
此外，本发明的固态半导体装置，包含一如前面所述的外延基板，及一设置于形成有该第一外延膜的外延基板上的一侧的发射单元(emitting unit)。
再者，本发明的固态半导体装置的制法，包含下列步骤(a)提供一板本体；(b)于该板本体上形成一缓冲膜；(c)形成一第一外延膜；(d)对该第一外延膜施予粗化以在该第一外延膜上形成一不规则变化的粗糙表面；及(e)施予一元件制程。
本发明的效果，在于借由省略上光致抗蚀剂(photo resistor；简称PR)、硬化、去光致抗蚀剂或掩膜等黄光微影制程，以简化制作流程及降低时间成本，并利用增加具有粗糙表面的外延膜的数量，大量地降低错位密度，以改善所制得的外延膜及固态半导体装置的光学特性。
发明详细说明
参阅图3，本发明的固态半导体装置用的外延基板2的一较佳实施例，包含一板本体21、一连接于该板本体21的缓冲膜22，及多个相互叠置于该缓冲膜22上的第一外延膜23。
每一第一外延膜23具有一第一表面231，及一相反于该第一表面231且呈一不规则变化的粗糙的第二表面232。其中，位于最下方的第一外延膜23的第一表面231是连接于该缓冲膜22。
较佳地，每一第一外延膜23的第二表面232上是形成有多个呈不规则尺寸变化，且由该第二表面232向该第一表面231方向凹陷的六边形凹槽232’。
较佳地，该外延基板2更包含一形成于最上方的第一外延膜23的第二表面232的第二外延膜24。
较佳地，该第二外延膜24具有一相对该等第一外延膜23远离该板本体21且呈一不规则变化的粗糙表面241。更佳地，该第二外延膜24上具有多个呈不规则尺寸变化且由该第二外延膜24向该板本体21方向凹陷的六边形凹槽241’，借该等六边形凹槽241’定义出该第二外延膜24的粗糙表面241。
值得一提的是，当本发明的固态半导体装置用的外延基板包含一第一外延膜23时亦可实施。
适用于本发明的每一外延膜23、24是由一含有III族及V族元素的半导体化合物所制成。较佳地，每一外延膜23、24是由一含有镓(Ga)及氮(N)的半导体化合物所制成。
较佳地，每一外延膜23、24的一预定厚度是至少大于100nm。更佳地，每一外延膜23、24的预定厚度是介于100nm至10μm之间。
较佳地，该板本体21是由一具有六方晶(hexagonal crystal)结构的材料或一具有钻石立方(diamond cubic；简称D C)结构的材料其中之一所制成。更佳地，该板本体21是由一具有六方晶结构的材料所制成。
适用于本发明的该六方晶结构的材料是一选自于下列所构成的群体蓝宝石(sapphire)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)及碳化硅(SiC)。此外，适用于本发明的该钻石立方结构的材料可以是硅(Si)。
值得一提的是，由于该等相互地层状堆栈的第一外延膜23的数目增加，相对地，最终所构成的贯穿式错位密度亦随着降低，因此，如图4所示，该第二外延膜24的上表面亦可以是一未经过粗化(roughen)处理的平坦面242。
此外，参阅图5，本发明的固态半导体装置的一较佳实施例，包含一如前面所述的外延基板2，及一设置于形成有该等第一外延膜23的外延基板2上的一侧的发射单元3。该外延基板2的相关结构及变化已揭示于前，在此不再多加详述。
较佳地，该发射单元3具有一形成在该外延基板2上的外延体31及两分别形成在该外延体31上的接触电极32。
较佳地，该外延体31由该外延基板2向远离该外延基板2的方向依序具有一形成于该外延基板2上的第一型半导体层311、一局部地覆盖该第一型半导体层311的发光层312及一形成于该发光层312上的第二型半导体层313，该等接触电极32分别形成于该第一及第二型半导体层311、313上。
较佳地，该第一型半导体层311是一n型半导体层，该第二型半导体层313是一p型半导体层。
适用于本发明的该外延体31，是由一含有III族及V族元素的半导体化合物所制成。较佳地，该外延体31是由一含有镓及氮的半导体化合物所制成。
值得一提的是，在此是利用一可产生一特定频率范围的平面导通式发光二极管说明该发射单元3，因此，在配合本发明的该外延基板2的使用条件下，适用于本发明的该发射单元3亦可以是一垂直导通式发光二极管、一激光二极管或是一射频元件(图未示)。
参阅图6，前面所提及的固态半导体装置的制法，包含下列步骤(a)提供一板本体；(b)于该板本体上形成一缓冲膜；(c)形成一第一外延膜；(d)对该第一外延膜施予粗化以在该第一外延膜上形成一不规则变化的粗糙表面；及(e)施予一元件制程。
较佳地，该步骤(d)的粗化是未配合使用微影设备，并直接地借由一湿式蚀刻(wet etching)所构成，以在该第一外延膜上形成多个呈不规则尺寸变化的六边形凹槽，并借该等六边形凹槽定义出该第一外延膜的粗糙表面。
较佳地，于该步骤(d)及该步骤(e)之间更包含多个步骤(d’)，每一步骤(d’)是依序由该步骤(c)及该步骤(d)所构成，借以形成多个具有多个呈不规则尺寸变化的六边形凹槽的第一外延膜。更佳地，于最后一次该步骤(d’)及该步骤(e)之间更包含一步骤(d”)，该步骤(d”)是形成一第二外延膜。在一具体实施例中，于该步骤(d”)及该步骤(e)之间更包含一步骤(e’)，该步骤(e’)是对该第二外延膜施予粗化，借以使该第二外延膜上形成有多个呈不规则尺寸变化的六边形凹槽，并制得如图3中的该外延基板2。
如同前面图4的说明，因此，该步骤(e’)是可选择性地被实施。此外，构成该外延基板2的各个构件所使用的材质及相关条件亦与前揭说明相同，因此，于此不再多加详述。
较佳地，该湿式蚀刻是使用一含有磷酸(H3PO4)的蚀刻剂或一含有氢氧化钾(KOH)的蚀刻剂其中之一进行粗化。在一具体实施例中，该湿式蚀刻是使用一含有磷酸的蚀刻剂进行粗化。
较佳地，该步骤(e)的元件制程包含下列步骤(A)形成一第一型半导体层；(B)于该第一型半导体层上形成一发光层；(C)于该发光层上形成一第二型半导体层；(D)局部地裸露出该第一型半导体层；及(E)分别于该第一及第二半导体层上形成一接触电极。
较佳地，该第一型半导体层是一n型半导体层，该第二型半导体层是一p型半导体层。
较佳地，由该步骤(A)(B)及(C)的半导体层及发光层构成一外延体，该外延体是由一含有III族及V族元素的半导体化合物所制成。更佳地，该外延体是由一含有镓及氮的半导体化合物所制成。
本发明的固态半导体装置用的外延基板、固态半导体装置及其制法，具有制程简化、形成于外延膜的错位密度低、内部量子效率高及增加外部量子效率等特点，所以确实能达到本发明的目的。
图1是一侧视示意图，说明中国台湾专利公告案号为561632号的一种半导体发光元件；图2是一侧视示意图，说明一种具有成长于横向外延氮化镓基材上的调变掺杂应变层超晶格的激光二极管；图3是一局部剖视示意图，说明本发明固态半导体装置用的外延基板的一较佳实施例；图4是一侧视示意图，说明本发明的固态半导体装置用的外延基板的另一可实施态样；
图5是一侧视示意图，说明本发明的固态半导体装置的一较佳实施例；图6是一流程图，说明本发明的固态半导体装置的制法；图7是一成长机制示意图，说明一图12的TEM形貌图的外延机制；图8是一曲线图，说明本发明的外延膜的室温PL特性；图9是一曲线图，说明凹槽尺寸的变化与错位密度的关系。
图10是说明沿着一蓝宝石基板的<1120>方向蚀刻，以制得一由多个条状沟槽所构成的图案化蓝宝石基板，并于该图案化蓝宝石基板上形成一掺杂镁的氮化铝镓(AlGaN:Mg)外延膜。
图11是SEM表面形貌图，显示外延膜上形成有多个六边形凹槽。
图12是TEM形貌图，显示贯穿式错位是由下层外延膜的蚀刻凹槽区域两侧延伸至上层外延膜，而位于蚀刻凹槽区域上方的上层外延膜则借由横向外延成长以构成一无错位区。
具体实施例方式
参阅图3及图5，在本发明的一具体实施例中，该发固态半导体装置包含一外延基板2及一形成于该外延基板2上的发射单元3。
该外延基板2具有一板本体21、一连接于该板本体21的缓冲膜22、一形成于该缓冲层22上并具有多个尺寸呈不规则变化的六边形凹槽241’的第二外延膜24，及多个被夹置于该第二外延膜24及该缓冲膜22之间并具有多个尺寸呈不规则变化的六边形凹槽232’的第一外延膜23。在该具体实施例中，该板本体21是由具有六方晶结构的蓝宝石所制成，该等外延膜23、24是由氮化镓(GaN)所构成。
在该具体实施例的发射单元3中，该第一型半导体层311是由一n-GaN所构成、该发光层312是由一含有Ga及N的半导体化合物所构成的多层量子阱(multi-quantum well；简称MQW)、该第二型半导体层313是由一p-GaN所构成。前述的MQW n型及p型半导体层为熟知发光二极管领域者所皆知，因此，在此不再多加详述。以下简单地说明该具体实施例的固态半导体装置的制作方法。
首先，于一蓝宝石基板上外延成长出一厚度约为2μm的第一GaN外延膜，并利用一由浓度为85％的H3PO4及浓度约为95％至97％的硫酸(H2SO4)所构成的蚀刻剂对该第一GaN外延膜施予粗化，以在该第一GaN外延膜上形成多个尺寸不一的六边形凹槽。借由循环多次前述的外延及粗化后，于最远离该蓝宝石基板的外延膜定义出一第二GaN外延膜，并借以构成该具体实施例的固态半导体用的外延基板。在该具体实施例中，H3PO4/H2SO4＝3。
进一步地，于该第二GaN外延膜上依序形成一n-GaN半导体层、一由一含有Ga及N的半导体化合物所构成的MQW、一p-GaN半导体层。最后，分别于该n-GaN半导体层及该p-GaN半导体层上形成一接触电极，以完成该具体实施例的固态半导体装置的制法。
参阅图11的扫描式电子显微镜(scanning electronmicroscope；简称SEM)表面形貌图，图中显示GaN外延膜表面经过粗化后留下多个尺寸介于1μm至3μm之间的六边形凹槽。
此外，亦参阅图12的穿透式电子显微镜(transmissionelectron microscope；简称TEM)形貌图，图中显示出贯穿式错位是由下层外延膜的蚀刻凹槽区域两侧延伸至上层外延膜，而位于蚀刻凹槽区域上方的上层外延膜则借由横向外延成长以构成一无错位区。
以下配合参阅图7，说明图12的TEM形貌图的外延机制。图7是由一粗化氮化镓外延膜4及一氮化镓再外延膜5所构成，其中，该粗化氮化镓外延膜4上形成有一蚀刻凹槽区41，位于该粗化凹槽区41两侧的错位由该蚀刻氮化镓外延膜4延伸至上层的再外延氮化镓膜5，而位于该蚀刻凹槽区41上方的氮化镓再外延膜5，则是以横向外延(ELOG)的机制构成一无错位区51。
参阅图8，说明由第二外延膜取得的室温光激发光(photoluminescence；简称PL)特性。横坐标代表(Average EtchPit Diameter)蚀刻凹槽的尺寸(亦即；借由调配不同H3PO4/H2SO4比值所取得的凹槽尺寸)，随着凹槽尺寸越大，PL的近能隙边缘(near bandedge；简称B E)发光信号的半高宽(fullwidth at half maximum；简称FWHM)越小，且近能隙边缘发光信号强度对黄光(YL)信号强度比值(IBE/IYL)越大。因此，凹槽尺寸越大，外延膜的光学特性越好。
参阅图9，横坐标表示凹槽的平均直径(Average Etch PitDiameter)，纵坐标表示氮化镓膜上的凹槽密度(EDP Counts ofthe Overgrown GaN Films)。说明凹槽尺寸的变化与错位密度(etch pit density；简称EPD)间的关系。图9显示，EPD值是随着凹槽尺寸增加而下降，且当凹槽尺寸约3.0μm时，EPD值已降至4.0×106cm-2以下。
利用本发明的制法以构成具有该外延基板2及该发射单元3的固态半导体装置，由于形成于每一外延膜23、24内部的错位密度大量地减少，因此，使得本发明的固态半导体装置的内部量子效率增加。此外，亦可借由粗化的外延膜以增加由本发明的固态半导体装置所产生的特定波段的反射(reflection)现象，借以提高其外部量子效率。
归纳上述，本发明的固态半导体装置用的外延基板、固态半导体装置及其制法，具有制程简化、形成于外延膜的错位密度低、内部量子效率高及增加外部量子效率等特点，所以确实能达到本发明的目的。
权利要求
1.一种固态半导体装置用的外延基板，其特征在于其包含一板本体；一连接于该板本体的缓冲膜；及至少一第一外延膜，具有一连接于该缓冲膜的第一表面及一相反于该第一表面且呈一不规则变化的粗糙的第二表面。
2.如权利要求1所述的固态半导体装置用的外延基板，其特征在于该第一外延膜的第二表面上是形成有多个呈不规则尺寸变化且由该第二表面向该第一表面方向凹陷的六边形凹槽。
3.如权利要求2所述的固态半导体装置用的外延基板，其特征在于更包含一形成于该第一外延膜的第二表面的第二外延膜。
4.如权利要求3所述的固态半导体装置用的外延基板，其特征在于该第二外延膜具有一相对该第一外延膜远离该板本体且呈一不规则变化的粗糙表面。
5.如权利要求4所述的固态半导体装置用的外延基板，其特征在于该第二外延膜上具有多个呈不规则尺寸变化且由该第二外延膜向该板本体方向凹陷的六边形凹槽，借该六边形凹槽定义出该第二外延膜的粗糙表面。
6.如权利要求5所述的固态半导体装置用的外延基板，其特征在于包含多个相互堆栈且被夹置于该缓冲膜及该第二外延膜之间的第一外延膜。
7.如权利要求6所述的固态半导体装置用的外延基板，其特征在于每一外延膜是由一含有III族及V族元素的半导体化合物所制成。
8.如权利要求7所述的固态半导体装置用的外延基板，其特征在于每一外延膜是由一含有镓及氮的半导体化合物所制成。
9.如权利要求6所述的固态半导体装置用的外延基板，其特征在于每一外延膜的一预定厚度是至少大于100nm。
10.如权利要求9所述的固态半导体装置用的外延基板，其特征在于每一外延膜的预定厚度是介于100nm至10μm之间。
11.如权利要求1所述的固态半导体装置用的外延基板，其特征在于该板本体是由一具有六方晶结构的材料或一具有钻石立方结构的材料其中之一所制成。
12.如权利要求11所述的固态半导体装置用的外延基板，其特征在于该板本体是由一具有六方晶结构的材料所制成。
13.如权利要求12所述的固态半导体装置用的外延基板，其特征在于该六方晶结构的材料是一选自于下列所构成的群体蓝宝石、氮化镓、氮化铝、氮化铝镓及碳化硅。
14.一种固态半导体装置，其特征在于其包含一外延基板，所述外延基板包括一板本体；一连接于该板本体的缓冲膜；及至少一第一外延膜，具有一连接于该缓冲膜的第一表面及一相反于该第一表面且呈一不规则变化的粗糙的第二表面；及一设置于形成有该第一外延膜的外延基板上的一侧的发射单元。
15.如权利要求14所述的固态半导体装置，其特征在于该第一外延膜的第二表面上是形成有多个呈不规则尺寸变化且由该第二表面向该第一表面方向凹陷的六边形凹槽。
16.如权利要求15所述的固态半导体装置，其特征在于该外延基板更具有一被夹置于该第一外延膜及该发射单元之间的第二外延膜。
17.如权利要求16所述的固态半导体装置，其特征在于该第二外延膜具有一连接该发射单元且呈一不规则变化的粗糙表面。
18.如权利要求17所述的固态半导体装置，其特征在于该第二外延膜上具有多个呈不规则尺寸变化且由该第二外延膜向该板本体方向凹陷的六边形凹槽，借该六边形凹槽定义出该第二外延膜的粗糙表面。
19.如权利要求18所述的固态半导体装置，其特征在于该外延基板具有多个相互堆栈且被夹置于该缓冲膜及该第二外延膜之间的第一外延膜。
20.如权利要求19所述的固态半导体装置，其特征在于每一外延膜是由一含有III族及V族元素的半导体化合物所制成。
21.如权利要求20所述的固态半导体装置，其特征在于每一外延膜是由一含有镓及氮的半导体化合物所制成。
22.如权利要求19所述的固态半导体装置，其特征在于每一外延膜的一预定厚度是至少大于100nm。
23.如权利要求22所述的固态半导体装置，其特征在于每一外延膜的预定厚度是介于100nm至10μm之间。
24.如权利要求14所述的固态半导体装置，其特征在于该板本体是由一具有六方晶结构的材料或一具有钻石立方结构的材料其中之一所制成。
25.如权利要求24所述的固态半导体装置，其特征在于该板本体是由一具有六方晶结构的材料所制成。
26.如权利要求25所述的固态半导体装置，其特征在于该六方晶结构的材料是一选自于下列所构成的群体蓝宝石、氮化镓、氮化铝、氮化铝镓及碳化硅。
27.如权利要求14所述的固态半导体装置，其特征在于该发射单元具有一形成在该外延基板上的外延体及两分别形成在该外延体上的接触电极。
28.如权利要求27所述的固态半导体装置，其特征在于该外延体由该外延基板向远离该外延基板的方向依序具有一形成于该外延基板的第一型半导体层、一局部地覆盖该第一型半导体层的发光层及一形成于该发光层的第二型半导体层，该接触电极分别形成于该第一及第二型半导体层上。
29.如权利要求28所述的固态半导体装置，其特征在于该第一型半导体层是一n型半导体层，该第二型半导体层是一p型半导体层。
30.如权利要求27所述的固态半导体装置，其特征在于该外延体是由一含有III族及V族元素的半导体化合物所制成。
31.如权利要求30所述的固态半导体装置，其特征在于该外延体是由一含有镓及氮的半导体化合物所制成。
32.一种固态半导体装置的制法，其特征在于其包含下列步骤步骤一提供一板本体；步骤二于该板本体上形成一缓冲膜；步骤三形成一第一外延膜；步骤四对该第一外延膜施予粗化以在该第一外延膜上形成一不规则变化的粗糙表面；及步骤五施予一元件制程。
33.如权利要求32所述的固态半导体装置的制法，其特征在于该步骤四的粗化是借由一湿式蚀刻所构成，以在该第一外延膜上形成多个呈不规则尺寸变化的六边形凹槽，并借该六边形凹槽定义出该第一外延膜的粗糙表面。
34.如权利要求33所述的固态半导体装置的制法，其特征在于于该步骤四及该步骤五之间更包含多个步骤六，每一步骤六是依序由该步骤三及该步骤四所构成，借以形成多个具有多个呈不规则尺寸变化的六边形凹槽的第一外延膜。
35.如权利要求34所述的固态半导体装置的制法，其特征在于于最后一次该步骤六及该步骤五之间更包含一步骤七，该步骤七是形成一第二外延膜。
36.如权利要求35所述的固态半导体装置的制法，其特征在于于该步骤七及该步骤五之间更包含一步骤八，该步骤八是对该第二外延膜施予粗化，借以使该第二外延膜上形成有多个呈不规则尺寸变化的六边形凹槽。
37.如权利要求33所述的固态半导体装置的制法，其特征在于该湿式蚀刻是使用一含有磷酸的蚀刻剂或一含有氢氧化钾的蚀刻剂其中之一进行粗化。
38.如权利要求37所述的固态半导体装置的制法，其特征在于该湿式蚀刻是使用一含有磷酸的蚀刻剂进行粗化。
39.如权利要求35所述的固态半导体装置的制法，其特征在于每一外延膜是由一含有III族及V族元素的半导体化合物所制成。
40.如权利要求39所述的固态半导体装置的制法，其特征在于每一外延膜是由一含有镓及氮的半导体化合物所制成。
41.如权利要求35所述的固态半导体装置的制法，其特征在于每一外延膜的一预定厚度是至少大于100nm。
42.如权利要求41所述的固态半导体装置的制法，其特征在于每一外延膜的预定厚度是介于100nm至10μm之间。
43.如权利要求32所述的固态半导体装置的制法，其特征在于该步骤一的板本体是由一具有六方晶结构的材料或一具有钻石立方结构的材料其中一者所制成。
44.如权利要求43所述的固态半导体装置的制法，其特征在于该步骤一的板本体是由一具有六方晶结构的材料所制成。
45.如权利要求44所述的固态半导体装置的制法，其特征在于该六方晶结构的材料是一选自于下列所构成的群体蓝宝石、氮化镓、氮化铝、氮化铝镓及碳化硅。
46.如权利要求32所述的固态半导体装置的制法，其特征在于该步骤五的元件制程包含下列步骤步骤1形成一第一型半导体层；步骤2于该第一型半导体层上形成一发光层；步骤3于该发光层上形成一第二型半导体层；步骤4局部地裸露出该第一型半导体层；及步骤5分别于该第一及第二半导体层上形成一接触电极。
47.如权利要求46所述的固态半导体装置的制法，其特征在于该第一型半导体层是一n型半导体层，该第二型半导体层是一p型半导体层。
48.如权利要求47所述的固态半导体装置的制法，其特征在于由该步骤1、步骤2及步骤3的半导体层及发光层构成一外延体，该外延体是由一含有III族及V族元素的半导体化合物所制成。
49.如权利要求48所述的固态半导体装置的制法，其特征在于该外延体是由一含有镓及氮的半导体化合物所制成。
全文摘要
本发明涉及一种固态半导体装置用的外延基板、固态半导体装置及其制法，所述固态半导体装置用的外延基板，包含一板本体、一连接于该板本体的缓冲膜，及至少一具有一连接于该缓冲膜的第一表面及一相反于该第一表面且呈一不规则变化的粗糙的第二表面的第一外延膜；本发明亦提供一种固态半导体装置，包含一如前述的外延基板，及一设置于形成有该第一外延膜的外延基板上的一侧的发射单元；此外，本发明亦提供一种如前述的固态半导体装置的制法。本发明可简化制作流程及降低时间成本，并利用增加具有粗糙表面的外延膜的数量，大量地降低错位密度，以改善所制得的外延膜及固态半导体装置的光学特性。
文档编号H01S5/00GK1797712SQ20041010353
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月29日 优先权日2004年12月29日
发明者龚志荣, 蔡雨利, 林泰源 申请人:龚志荣