制造半导体基底的方法和制造发光装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种制造半导体基底的方法和一种制造发光装置的方法。制造半导体基底的方法包括：在基底上形成第一半导体层；在第一半导体层上以预定图案形成金属材料层；在第一半导体层和金属材料层上形成第二半导体层，同时在第一半导体层的位于金属材料层下方的部分中形成孔隙；在形成第二半导体层的同时或者在形成第二半导体层之后，使金属材料与氮的反应副产物蒸发以去除反应副产物。这些方法不使用激光束来分离生长基底，从而降低了半导体基底的制造成本。

【技术实现步骤摘要】
制造半导体基底的方法和制造发光装置的方法本申请是国际申请日为2010年7月22日、进入中国国家阶段日为2012年2月27日、国家申请号为201080038363.4、专利技术名称为“制造半导体基底的方法和制造发光装置的方法”的PCT申请的分案申请。
本专利技术涉及一种制造半导体基底的方法和一种制造发光装置的方法。更具体地讲，本专利技术涉及基于使生长基底分离的新技术的一种制造半导体基底的方法和一种制造发光装置的方法。
技术介绍
具有氮化镓(GaN)基半导体的的发光二极管(LED)可以用于各种应用，例如，交通信号、液晶面板中的背光等。已知的是，LED的发光效率受晶体缺陷和晶体的位错密度的影响。GaN基半导体晶体可以在诸如蓝宝石等的异质基底上生长。然而，在GaN层和基底之间可能会出现晶格失配或热膨胀系数的差异，这导致高的位错密度或缺陷的增多。GaN基半导体晶体可以在诸如GaN基底等的异质基底上生长。然而，由于GaN中的高位错率等会导致难以形成GaN熔体和难以制造GaN基底。可通过机械研磨或激光烧蚀来分离为GaN基底而生长的GaN块状晶体。然而，会难以再造实用尺寸的GaN基底。具体地讲，激光烧蚀会需要执行相当长的时间，这提高了GaN基底的成本。S.Hasegawa、S.Nishida、T.Yamashita、H.Asahi(以下称作“Hasegawa等”)在“PolycrystallineGaNforlightemitterandfieldelectronemitterapplications(用于光发射器和场电子发射器应用的多晶GaN)”一文中示出并描述了GaN晶体生长(ThinSolidFilms487(2005),第260-267页)，出于所有的目的将该文通过引用全部包含于此，正如在此进行了充分地阐述一样。在Hasegawa等人的文章中，分别利用等离子体辅助分子束外延在石英基底、钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)和铌(Nb)的高熔点金属基底以及硅(Si)基底上生长GaN晶体。由于制造GaN基底会很困难且成本高，所以通常通过在诸如蓝宝石等的异质基底上生长GaN层来制造诸如LED或激光二极管的半导体装置。然而，如上所述，高位错密度或缺陷密度的增加会降低LED的发光效率。此外，蓝宝石基底的导热率比GaN基底的导热率低，并且蓝宝石基底可能会导致装置的散热性能劣化。因此，LED或激光二极管使用蓝宝石基底会使其工作寿命受到了限制。为了解决蓝宝石基底的这些问题，已经开发出激光剥离工艺，在该工艺中，在作为生长基底的异质基底上生长GaN层之后，将第二基底附于GaN层，而后通过准分子激光使GaN层从蓝宝石基底和GaN层之间的界面局部分解，从而去除蓝宝石基底。该工艺用来制造适于大尺寸发光二极管(功率芯片)等的垂直型发光装置。然而，如上所述，利用激光使生长基底分离需要明显延长的处理时间，从而导致发光装置的制造成本增加。此外，由于为了使激光束辐射穿过蓝宝石基底而需要提高蓝宝石基底对激光束的透射率，所以必须对蓝宝石基底的暴露表面进行抛光，导致蓝宝石基底的厚度减小，这是不期望的。
技术实现思路
技术问题本专利技术提供了一种制造半导体基底的方法和一种制造发光装置的方法，这些方法可以在无需利用激光束的情况下去除生长基底。本专利技术提供了一种制造半导体基底的方法和一种制造发光装置的方法，这些方法无需对生长基底进行抛光而使生长基底能够重新使用。本专利技术提供了一种以低成本在异质基底上制造平坦的且可容易分离的GaN基底的方法。本专利技术提供了一种利用具有改善的性能或长的工作寿命的GaN基底制造的发光装置，例如，发光二极管(LED)或激光二极管。本专利技术提供了一种制造半导体基底的方法和一种制造发光装置的方法，这些方法通过有效地去除会在半导体基底和发光装置的制造过程中产生的反应副产物而具有提高的质量。本专利技术提供了一种制造发光装置的方法，在该方法中，在由异质基底形成的生长基底上的半导体层中形成孔隙，从而无需利用激光束而容易地分离生长基底。本专利技术提供了一种制造发光装置的方法，该方法可以防止因在半导体层中形成孔隙时会产生的反应副产物对半导体层上的化合物半导体层的晶体质量的劣化。技术方案根据本专利技术的第一方面，提供了一种制造半导体基底的方法。所述方法包括：在基底上形成第一半导体层；在第一半导体层上以预定图案形成金属材料层；在第一半导体层和金属材料层上形成第二半导体层，同时在第一半导体层的位于金属材料层下方的部分中形成孔隙；通过利用化学溶液蚀刻第一半导体层的至少一部分使第一基底从第二半导体层分离。金属材料层可以包括位于第一半导体层上的彼此分隔开恒定距离并且具有恒定宽度的多个条纹状部分，第二半导体层可以具有覆盖金属材料层的厚度。金属材料层可以包括氧化物层。这里，氧化物层可以形成用于第一半导体层的掩模。金属材料层可以以使多个孔通过金属材料层连接到第一半导体层和第二半导体层的厚度形成。金属材料层可以由具有比形成第二半导体层的加热温度高的熔点的金属材料形成。金属材料层可以包括形成用于第一半导体层的掩模的氧化物层，并且可以包括通过其连接到第一半导体层和第二半导体层的多个孔。此外，当通过金属有机化学气相沉积形成第二半导体层时，第一半导体层的位于金属材料层下方的部分与金属材料层和氧反应，并且从所述多个孔蒸发而形成孔隙。金属材料层可以为钽层并且具有在5nm至100nm的范围内的厚度。这里，钽层的表面可以在形成在第一半导体层上之后被钽氧化物覆盖。金属材料层可以包括选自于由Ta、Pt、Ni和Cr组成的组中的至少一种。基底可以为蓝宝石基底或硅基基底。化学溶液可以包括由KOH、NaOH、H2PO4、HCl和H2SO4组成的组中选择的至少一种。这里，利用化学溶液蚀刻第一半导体层可以是湿式蚀刻、光增强化学蚀刻或光电化学蚀刻。根据本专利技术的第二方面，提供了一种制造发光装置的方法。所述方法包括：在第一基底上形成第一半导体层；在第一半导体层上以预定图案形成金属材料层；在第一半导体层和金属材料层上形成第二半导体层，同时在第一半导体层的位于金属材料层下方的部分中形成孔隙；在第二半导体层上形成第一化合物半导体层；在第一化合物半导体层上形成活性层；在活性层上形成第二半导体层；将第二基底附于第二半导体层；通过利用化学溶液蚀刻第一半导体层的至少一部分使第一基底从第二半导体层分离。金属材料层可以包括位于第一半导体层上的彼此分隔开恒定距离并且具有恒定宽度的多个条纹状部分，第二半导体层可以具有覆盖金属材料层的厚度。金属材料层可以包括氧化物层。这里，氧化物层可形成用于第一半导体层的掩模。金属材料层可以以使多个孔通过金属材料层连接到第一半导体层和第二半导体层的厚度形成。金属材料层可以由具有比形成第二半导体层的加热温度高的熔点的金属材料形成。金属材料层可以包括形成用于第一半导体层的掩模的氧化物层，并且可以包括通过其连接到第一半导体层和第二半导体层的多个孔。此外，当通过金属有机化学气相沉积形成第二半导体层时，第一半导体层的位于金属材料层下方的部分与金属材料层和氧反应，并且从所述多个孔蒸发而形成孔隙。金属材料层可以为钽层并且具有在5nm至100nm的范围内的厚度。这里，钽层的表面可以在形成在第一半导体层上之后被钽氧化物覆盖。金属材料层可以包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体基底的方法，所述方法包括：在基底上形成第一半导体层；在第一半导体层上以预定图案形成金属材料层；在第一半导体层和金属材料层上形成第二半导体层，同时在第一半导体层的位于金属材料层下方的部分中形成孔隙；在形成第二半导体层的同时或者在形成第二半导体层之后，使金属材料与氮的反应副产物蒸发以去除反应副产物。

【技术特征摘要】
2009.08.26 KR 10-2009-0079436;2009.08.26 KR 10-2001.一种制造半导体基底的方法，所述方法包括：在基底上形成第一半导体层；在第一半导体层上以预定图案形成金属材料层；在第一半导体层和金属材料层上形成第二半导体层，同时在第一半导体层的位于金属材料层下方的部分中形成孔隙；在形成第二半导体层的同时或者在形成第二半导体层之后，使金属材料层与第一半导体层中的氮的反应副产物蒸发以去除反应副产物。2.如权利要求1所述的方法，其中，金属材料层为钽层，反应副产物包含Ta和N。3.如权利要求2所述的方法，其中，第二半导体层为氮化镓基化合物半导体并且通过金属有机化学气相沉积形成，通过调整第二半导体层的生长温度、生长压力、生长速度和Ga源的流量来使反应副产物蒸发。4.如权利要求3所述的方法，其中，Ga源为三甲基镓，三甲基镓的流量低于87μmol/min。5.如权利要求1所述的方法，其中，在第二半导体层的生长停止之后或者在完成第二半导体层的生长之后，通过将基底保持在使反应副产物蒸发的温度下来执行使反应副产物蒸发的步骤。6.如权利要求1所述的方法，其中，在第二半导体层的生长停止之后或者在完成第二半导体层的生长之后，通过将基底周围的压力降低至使反应副产物蒸发的压力来执行使反应副产物蒸发的步骤。7.如权利要求1所述的方法，其中，金属材料层由具有比形成第二半导体层的加热温度高的熔点的金属材料形成。8.如权利要求1所述的方法，其中，金属材料层包括形成用于第一半导体层的掩模的氧化物层，并且形成穿过金属材料层的多个孔，其中，第一半导体层和第二半导体层通过金属材料层结合，其中，利用金属有机化学气相沉积技术形成第二半导体层，其中，形成在金属材料层的一部分的下方的第一半导体层与金属材料层和氧反应，并且第一半导体层通过所述多个孔蒸发而形成孔隙。9.如权利要求1所述的方法，其中，基底为蓝宝石基底或硅基底。10.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：利用形成在第一半导体层中的孔隙来分离基底，从而制造由第一半导体层和第二半导体层形成的半导体基底。11.一种制造发光装置的方法，所述方法包括：在基底上形成第一半导体层；在第一半导体层上以预定...

【专利技术属性】
技术研发人员：金彰渊，酒井士郎，金华睦，李俊熙，文秀荣，金京完，
申请(专利权)人：首尔伟傲世有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR