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1、10申请公布号CN104183674A43申请公布日20141203CN104183674A21申请号201310204638222申请日20130528H01L33/0020100171申请人奈米晶光电股份有限公司地址中国台湾台北市松山区南京东路三段248号17楼之2申请人广科精密股份有限公司72发明人李崇华李崇民74专利代理机构北京中原华和知识产权代理有限责任公司11019代理人寿宁张华辉54发明名称半导体基板的制造方法57摘要本发明是有关于一种半导体基板的制造方法，包括有下列步骤提供具有成核成长层的半导体基板、形成微粒子刻蚀掩膜于成核成长层上、刻蚀成核成长层、填入无机凝胶于刻蚀凹槽、移除。
2、微粒子刻蚀掩膜、进行多晶柱成长及横向接合多晶柱，借此形成具有低缺陷平坦接合薄膜的半导体基板。本发明的制造方法是可将成核成长层或多晶柱成长的缺陷限制在多晶柱之间，在多晶柱的顶端水平接合后便可形成具有低缺陷平坦接合薄膜的半导体基板，亦即低缺陷半导体基板。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图5页10申请公布号CN104183674ACN104183674A1/2页21一种半导体基板的制造方法，其特征在于其包括下列步骤提供具有成核成长层的半导体基板，其中该成核成长层是成长于该半导体基板的上表面；形成微粒子刻蚀掩膜于该。
3、成核成长层上，其是将多个微粒子覆盖于该成核成长层上，并微缩上述微粒子以在上述微粒子间形成多个间隙借以形成该微粒子刻蚀掩膜；刻蚀该成核成长层，其是通过该微粒子刻蚀掩膜对该成核成长层进行刻蚀，并在未被该微粒子刻蚀掩膜覆盖的该成核成长层处形成多个刻蚀凹槽；填入无机凝胶于上述刻蚀凹槽；移除该微粒子刻蚀掩膜，其是移除该微粒子刻蚀掩膜以露出其下方的该成核成长层，以使得露出的该成核成长层成为多个多晶成长面；进行多晶柱成长，其是在上述多晶成长面上进行纵向及侧向长晶以成长多个多晶柱；以及横向接合上述多晶柱以形成低缺陷半导体基板，其是继续进行纵向及侧向多晶成长直至上述多晶柱顶端横向接合形成具有平坦接合薄膜的该低缺。
4、陷半导体基板。2根据权利要求1所述的半导体基板的制造方法，其特征在于其中该移除该微粒子刻蚀掩膜的步骤是以氧等离子体或氢氟酸或强碱移除该微粒子刻蚀掩膜。3根据权利要求1所述的半导体基板的制造方法，其特征在于其中上述微粒子是有机物微粒子、无机物微粒子或该有机物微粒子与该无机物微粒子的混合，其中该有机物微粒子的材质为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、三聚氰胺或聚碳酸酯，该无机物微粒子的材质为氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锡或氧化铝。4根据权利要求3所述的半导体基板的制造方法，其特征在于其中微缩上述微粒子是以氧等离子体进行该有机物微粒子的微缩，或以稀氢氟酸或弱碱微刻蚀进行该无机微粒子的微缩。5一种半导。
5、体基板的制造方法，其特征在于其包括下列步骤提供具有成核成长层的半导体基板，其中该成核成长层是成长于该半导体基板的上表面；形成光刻胶刻蚀掩膜于该成核成长层上，其借由在该成核成长层上涂布光刻胶层，并对该光刻胶层进行压印、曝光及显影以形成该光刻胶刻蚀掩膜，且该光刻胶刻蚀掩膜具有多个开口，使部分该成核成长层通过上述开口露出；刻蚀该成核成长层，其是通过上述开口对该成核成长层进行刻蚀，并在上述开口对应位置的该成核成长层形成多个刻蚀凹槽；移除该光刻胶刻蚀掩膜，其是以研磨或化学刻蚀方式移除该光刻胶刻蚀掩膜以露出其下方的该成核成长层，以使得露出的该成核成长层成为多个多晶成长面；填入无机凝胶于上述刻蚀凹槽，且不使。
6、该无机凝胶覆盖上述多晶成长面；进行多晶柱成长，其是在上述多晶成长面上进行纵向及侧向长晶以成长多个多晶柱；以及横向接合上述多晶柱以形成低缺陷半导体基板，其是继续进行纵向及侧向多晶成长直至上述多晶柱顶端横向接合形成具有平坦接合薄膜的该低缺陷半导体基板。6根据权利要求5所述的半导体基板的制造方法，其特征在于其中该移除该光刻胶刻权利要求书CN104183674A2/2页3蚀掩膜的步骤是以研磨或化学刻蚀方式移除该光刻胶刻蚀掩膜。7根据权利要求1或5所述的半导体基板的制造方法，其特征在于其中该半导体基板是蓝宝石基板、硅基板或碳化硅基板。8根据权利要求1或5所述的半导体基板的制造方法，其特征在于其中该成核成。
7、长层的材质是包括氮化镓、氮化铝、氮化铟、氮化铟镓、氮化铝镓或氮化铟镓铝。9根据权利要求1或5所述的半导体基板的制造方法，其特征在于其中该无机凝胶的材质是选自氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锡、氧化铝及其混合物所组成的混合凝胶。权利要求书CN104183674A1/5页4半导体基板的制造方法技术领域0001本发明涉及一种半导体基板的制造方法，特别是涉及一种具有低缺陷平坦接合薄膜的半导体基板的制造方法。背景技术0002现有习知的技术中，经常借由添加不同浓度的添加剂使多晶柱进行横向长晶EPITAXYLATERALOVERGROWTH来制造半导体基板上的薄膜。添加剂能使每根多晶柱独立且垂直向上渐进。
8、加宽宽度，由于特定浓度的添加剂只会使多晶柱横向加宽至某一极限便不再加宽，因此可利用不同浓度梯度的添加剂来控制多晶柱的宽度。连续进行多次添加剂浓度调整后，相邻多晶柱会开始发生接合而在多晶柱顶端形成薄膜。0003但现有习知的半导体基板上的薄膜的成长，多晶柱的垂直生长对于添加剂浓度相当敏感，在以添加剂浓度来控制多晶柱宽度的同时，容易发生多晶柱高度因而参差不齐的现象，而在多晶柱上方的薄膜表面形成多个区域的凸块缺陷，凸块缺陷的高度可以达到约2545微米，且凸块缺陷范围可以达到5微米12微米。0004薄膜表面产生的不平整的表面与半导体材料晶格差排的累积，会造成薄膜结构脆弱易碎，且应用于LED制造时，该现象。
9、的发生会降低整体LED多晶结构内部的量子效率与电子、空穴复合的机率，进而降低LED的整体光输出效率LIGHTOUTPUTEFFICIENCY。0005因此，如何制造出具有低缺陷平坦接合薄膜的半导体基板，就变成为今日半导体及LED产业，研发及制造的重要发展课题。0006有鉴于上述现有的半导体基板的制造方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的半导体基板的制造方法，能够改进一般现有的半导体基板的制造方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。发明内容。
10、0007本发明的目的在于，克服现有的半导体基板的制造方法存在的缺陷，而提供一种新的半导体基板的制造方法，其包括下列步骤提供具有成核成长层的半导体基板、形成微粒子刻蚀掩膜于成核成长层上、刻蚀成核成长层、填入无机凝胶于刻蚀凹槽、移除微粒子刻蚀掩膜、进行多晶柱成长及横向接合多晶柱，借以形成低缺陷半导体基板。本发明的制造方法可将成核成长层或多晶柱成长的缺陷限制在多晶柱之间，在多晶柱的顶端水平接合后便可形成具有低缺陷平坦接合薄膜的半导体基板。0008本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提供的一种半导体基板的制造方法，其包括下列步骤提供具有成核成长层的半导体基板，其中成核成长。
11、层是成长于半导体基板的上表面；形成微粒子刻蚀掩膜于成核成长层上，其是将多个微粒子覆盖于成核成长层上，并微缩上述微粒子以在上述微粒子间形成多个间隙借以说明书CN104183674A2/5页5形成微粒子刻蚀掩膜；刻蚀该成核成长层，其是通过微粒子刻蚀掩膜对成核成长层进行刻蚀，并在未被微粒子刻蚀掩膜覆盖的成核成长层处形成多个刻蚀凹槽；填入无机凝胶于上述刻蚀凹槽；移除微粒子刻蚀掩膜，其是移除微粒子刻蚀掩膜以露出其下方的成核成长层，以使得露出的成核成长层成为多个多晶成长面；进行多晶柱成长，其是在上述多晶成长面上进行纵向及侧向长晶以成长多个多晶柱；以及横向接合上述多晶柱以形成低缺陷半导体基板，其是继续进行纵。
12、向及侧向多晶成长直至上述多晶柱顶端横向接合形成具有平坦接合薄膜的该低缺陷半导体基板。0009本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。0010前述的半导体基板的制造方法，其中该移除该微粒子刻蚀掩膜的步骤是以氧等离子体或氢氟酸或强碱移除该微粒子刻蚀掩膜。0011前述的半导体基板的制造方法，其中上述微粒子是有机物微粒子、无机物微粒子或该有机物微粒子与该无机物微粒子的混合，其中该有机物微粒子的材质为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、三聚氰胺或聚碳酸酯，该无机物微粒子的材质为氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锡或氧化铝。0012前述的半导体基板的制造方法，其中微缩上述微粒子是以氧等离子体。
13、进行该有机物微粒子的微缩，或以稀氢氟酸或弱碱微刻蚀进行该无机微粒子的微缩。0013本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提供的一种半导体基板的制造方法，其包括下列步骤提供具有成核成长层的半导体基板，其中成核成长层是成长于半导体基板的上表面；形成光刻胶刻蚀掩膜于该成核成长层上，其借由在成核成长层上涂布光刻胶层，并对光刻胶层进行压印、曝光及显影以形成光刻胶刻蚀掩膜，且光刻胶刻蚀掩膜具有多个开口，使部分成核成长层通过上述开口露出；刻蚀该成核成长层，其是通过上述开口对成核成长层进行刻蚀，并在上述开口对应位置的成核成长层形成多个刻蚀凹槽；移除该光刻胶刻蚀掩膜，其是以研磨或化学刻。
14、蚀方式移除光刻胶刻蚀掩膜以露出其下方的成核成长层，以使得露出的成核成长层成为多个多晶成长面；填入无机凝胶于上述刻蚀凹槽，且不使该无机凝胶覆盖上述多晶成长面；进行多晶柱成长，其是在上述多晶成长面上进行纵向及侧向长晶以成长多个多晶柱；以及横向接合上述多晶柱以形成低缺陷半导体基板，其是继续进行纵向及侧向多晶成长直至上述多晶柱顶端横向接合形成具有平坦接合薄膜的低缺陷半导体基板。0014前述的半导体基板的制造方法，其中该移除该光刻胶刻蚀掩膜的步骤是以研磨或化学刻蚀方式移除该光刻胶刻蚀掩膜。0015前述的半导体基板的制造方法，其中该半导体基板是蓝宝石基板、硅基板或碳化硅基板。0016前述的半导体基板的制造。
15、方法，其中该成核成长层的材质是包括氮化镓、氮化铝、氮化铟、氮化铟镓、氮化铝镓或氮化铟镓铝。0017前述的半导体基板的制造方法，其中该无机凝胶的材质是选自氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锡、氧化铝及其混合物所组成的混合凝胶。0018借由本发明的实施，至少可以达到下列进步功效00191、本发明的制造方法可将成核成长层或多晶柱成长的缺陷限制在多晶柱之间，在多晶柱的顶端水平接合后便可形成具有低缺陷平坦接合薄膜的半导体基板，亦即低缺陷半说明书CN104183674A3/5页6导体基板；00202、制造出低缺陷半导体基板，可提高之后形成于其上的LED多晶结构内部的量子效率，使LED的光输出效率增加；及。
16、00213、相邻多晶柱之间的间隙大幅减少了入射至多晶柱的光线的全反射现象，并且增加了入射光的散射角度，从而提高了发光元件整体的光输出效率。0022上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明0023图1是本发明实施例的一种半导体基板的制造方法流程图。0024图2是本发明实施例的一种微粒子覆盖于成核成长层剖视图。0025图3是本发明实施例的一种微缩微粒子并产生间隙剖视图。0026图4A是本发明实施例的一种刻蚀成核成长层并形成刻蚀。
17、凹槽剖视图。0027图4B是本发明实施例的一种将无机凝胶填入刻蚀凹槽剖视图。0028图5是本发明实施例的一种露出多晶成长面剖视图。0029图6是本发明实施例的一种多晶柱向上成长剖视图。0030图7是本发明实施例的一种多晶柱横向成长剖视图。0031图8是本发明实施例的一种多晶柱横向成长后再向上成长剖视图。0032图9是本发明实施例的一种多晶柱顶端横向接合剖视图。0033图10是本发明实施例的另一种半导体基板的制造方法流程图。0034图11是本发明实施例的一种形成光刻胶刻蚀掩膜剖视图。0035图12是本发明实施例的一种形成刻蚀凹槽剖视图。0036图13是本发明实施例的一种刻蚀凹槽填入无机凝胶剖视图。
18、。0037【主要元件符号说明】0038100低缺陷半导体基板10半导体基板003920成核成长层21多晶成长面004030微粒子31微粒子刻蚀掩膜004132间隙40刻蚀凹槽004250无机凝胶60多晶柱004370平坦接合薄膜80光刻胶刻蚀掩膜004481开口具体实施方式0045为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的半导体基板的制造方法其具体实施方式、步骤、特征及其功效，详细说明如后。0046如图1所示，本实施例的一种半导体基板的制造方法S100包括下列步骤提供具有成核成长层的半导体基板步骤S10；形成微粒子刻蚀掩膜于成核成。
19、长层上步骤说明书CN104183674A4/5页7S20；刻蚀该成核成长层步骤S30；填入无机凝胶于上述刻蚀凹槽步骤S40；移除该微粒子刻蚀掩膜步骤S50；进行多晶柱成长步骤S60；及横向接合上述多晶柱以形成低缺陷半导体基板步骤S70。0047如图1至图13所示，提供具有成核成长层的半导体基板步骤S10，其中成核成长层20是成长于半导体基板10的上表面，且半导体基板10可以为蓝宝石基板、硅SI基板或碳化硅SIC基板，成核成长层20的材质可以包括氮化镓GAN、氮化铝ALN、氮化铟INN、氮化铟镓INGAN、氮化铝镓ALGAN或氮化铟镓铝ALINGAN。0048如图1至图3所示，形成微粒子刻蚀掩膜。
20、于成核成长层上步骤S20，其是将多个微粒子30覆盖于成核成长层20之上，并微缩微粒子30，以在上述微粒子30间形成多个间隙32，借以形成微粒子刻蚀掩膜31。0049所述的微粒子30可以是有机物微粒子或无机物微粒子，又或者是有机物微粒子及无机物微粒子的混合物，其中有机物微粒子的材质可以为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯POLYMETHYLMETHACRYLATE，PMMA、三聚氰胺、聚碳酸酯POLYCARBONATE，PC等有机物，无机物微粒子的材质可以为氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锡、氧化铝等无机物。0050如图2及图3所示，在微粒子30覆盖于成核成长层20上之后，需要对微粒子30进行微缩，。
21、当微粒子30是有机物微粒子时，可使用氧等离子体进行有机物微粒子的微缩，而当微粒子30是无机物微粒子时，则可使用稀氢氟酸或弱碱微刻蚀进行无机微粒子的微缩。如图3所示的微粒子刻蚀掩膜31即为经微缩后，微粒子30间产生间隙32所形成。0051如图1、图3及图4A所示，刻蚀该成核成长层步骤S30，其是通过微粒子刻蚀掩膜31对成核成长层20进行刻蚀，并在未被微粒子刻蚀掩膜31覆盖，亦即间隙32下方的成核成长层20处形成多个刻蚀凹槽40。0052如图1及图4B所示，填入无机凝胶于上述刻蚀凹槽步骤S40，其是以无机凝胶50填入刻蚀凹槽40，例如可使无机凝胶50填满每一个刻蚀凹槽40，并使无机凝胶50的上表面。
22、和成核成长层20的上表面共平面，其中无机凝胶50是可以为氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锡或氧化铝所形成，或前述各材料以任意比例任意组合的混合物所形成。0053如图1及图5所示，移除微粒子刻蚀掩膜步骤S50，其是以氧等离子体、氢氟酸或强碱移除微粒子刻蚀掩膜31以露出其下方的成核成长层20，使得露出的成核成长层20的表面成为多个多晶成长面21。其中，当微粒子刻蚀掩膜31为有机物微粒子所构成时，可以使用氧等离子体移除；而当微粒子刻蚀掩膜31为无机物微粒子所构成时，可以使用氢氟酸或强碱移除。0054如图1及图6至图8所示，进行多晶柱成长步骤S60，其是在多晶成长面21上进行纵向及侧向长晶以成长多。
23、个多晶柱60。多晶柱60是在多晶成长面21上同时进行纵向及侧向长晶，而刻蚀凹槽40处因为已填入了无机凝胶50，所以多晶柱60不会成长于刻蚀凹槽40内。0055如图1及图9所示，横向接合上述多晶柱以形成低缺陷半导体基板步骤S70，其是继续进行纵向及侧向多晶成长，直至上述多晶柱60顶端横向接合形成具有平坦接合薄膜70的半导体基板10，亦即为低缺陷半导体基板100。0056如图10所示，本实施例的另一种半导体基板的制造方法S200，其包括下列步骤提供具有成核成长层的半导体基板步骤S10；形成光刻胶刻蚀掩膜于成核成长层上步说明书CN104183674A5/5页8骤S20；刻蚀该成核成长层步骤S30；移。
24、除该光刻胶刻蚀掩膜步骤S40；填入无机凝胶于上述刻蚀凹槽步骤S50；进行多晶柱成长步骤S60；及横向接合上述多晶柱以形成低缺陷半导体基板步骤S70。0057如图10所示，其中提供具有成核成长层的半导体基板步骤S10，已叙述如上，在此不再赘述。0058如图10及图11所示，形成光刻胶刻蚀掩膜于成核成长层上步骤S20，其是借由在成核成长层20上涂布光刻胶层，并对光刻胶层进行压印、曝光及显影以形成光刻胶刻蚀掩膜80，且光刻胶刻蚀掩膜80具有多个开口81，使部分成核成长层20可通过开口81裸露出。0059如图10至图12所示，刻蚀该成核成长层步骤S30，其是通过光刻胶刻蚀掩膜80的开口81对成核成长层。
25、20进行刻蚀，并在上述开口81对应位置的成核成长层20表面形成多个刻蚀凹槽40。0060同样如图10至图12所示，移除该光刻胶刻蚀掩膜步骤S40，其是以研磨或化学刻蚀方式移除光刻胶刻蚀掩膜80，并露出其下方的成核成长层20，以使得露出的成核成长层20的表面成为多个多晶成长面21。0061如图10及图13所示，填入无机凝胶于上述刻蚀凹槽步骤S50，是将无机凝胶50填入刻蚀凹槽40，且不使无机凝胶50覆盖多晶成长面21，其中无机凝胶50的材质已叙述如上，在此亦不再多加叙述。0062如图10所示的进行多晶柱成长步骤S60及横向接合上述多晶柱以形成低缺陷半导体基板步骤S70，亦是与前述内容及图6至图9。
26、所示相同。0063综上所述，本实施例所述的半导体基板的制造方法S100或S200所制造出的低缺陷半导体基板100，其相邻多晶柱60之间的间隙可以大幅减少入射至多晶柱60的光线的全反射现象，并且增加入射光线的散射角度，从而提高发光元件整体的光输出效率，可以应用于发光二极管的基板，提高发光二极管多晶结构内部的量子效率，使发光二极管的整体光输出效率增加。0064以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。说明书CN104183674A1/5页9图1图2说明书附图CN104183674A2/5页10图3图4A图4B图5说明书附图CN104183674A103/5页11图6图7图8说明书附图CN104183674A114/5页12图9图10说明书附图CN104183674A125/5页13图11图12图13说明书附图CN104183674A13。