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    • 专利摘要:
    根據一實施例，一種用於製造堆疊氮化合物半導體結構的方法包括下列步驟：將第一保護膜形成在基材的第二表面上、將第一氮化合物半導體層形成在該基材的第一表面上、將第二保護膜形成在該第一氮化合物半導體層上、移除該第一保護膜以曝露該基材的該第二表面、將第二氮化合物半導體層形成在該基材的該第二表面上、並移除該第二保護膜以曝露該第二氮化合物半導體層的該第一表面。
    公开号:TW201312796A
    申请号:TW101107491
    申请日:2012-03-06
    公开日:2013-03-16
    发明作者:Kenichiro Kai；Hideto Sugawara
    申请人:Toshiba Kk；
    IPC主号:H01L21-00
    专利说明:
    製造堆疊氮化合物半導體結構之方法及製造氮化合物半導體發光裝置之方法
    描述於本文中的範例實施例通常相關於製造堆疊氮化合物半導體結構之方法及製造氮化合物半導體發光裝置的方法。
    可將不同種類的基材，諸如，藍寶石基材、或矽基材等，使用為成長氮化合物半導體的基材。
    氮化合物半導體的熱膨脹係數與不同種類之各基材的熱膨脹係數不同。因此，翹曲在以不同種類基材上之氮化合物半導體構成的氮化合物半導體結構中產生。
    習知地，下文提及的堆疊氮化合物半導體結構已為人所熟知。在該堆疊氮化合物半導體結構中，將具有主動層之氮化合物半導體層與另一氮化合物半導體層分別設置在該基材的表面及背表面上。
    將此種堆疊氮化合物半導體結構製造如下，以減少翹曲。首先，將氮化合物半導體層形成在基材的背表面上。其次，將具有主動層的氮化合物半導體層形成在基材的表面上。
    在將氮化合物半導體層設置在基材之背表面上的處理步驟中，將處理氣體滲入基材的表面側。另外，將沈積物附著至基材之表面的外周邊部。在仍殘餘沈積物時，晶體缺陷在具有主動層之氮化合物半導體層中產生，使裝置特徵及裝置良率退化。
    因此，在將具有主動層的氮化合物半導體層形成在基材上之前，必需將基材上的沈積物移除而不損及基材的表面。
    然而，氮化合物半導體具有對化學品的強抗性。結果，引發不能將沈積物充份地移除而遺留殘留物的問題。
    特別係當該等不同種類的基材係由矽組成時，由於矽強烈地與鎵反應，甚至引發難以保持基材表面之平坦性的問題。
    考慮再度拋光矽基材的表面。然而，堆疊氮化合物半導體結構在此步驟中具有翹曲。因此，該結構甚至在保持基材表面的平坦性上有困難。
    再者，翹曲與直徑的平方成正比。當在製程中使用具有較大直徑的基材時，可能產生更嚴重的問題。
    根據一實施例，製造堆疊氮化合物半導體結構的方法包括將第一保護膜形成在具有第一熱膨脹係數之基材的第二表面上，將該第二表面組態成與該基材的第一表面相對、將第一氮化合物半導體層形成在該基材的該第一表面上，該第一氮化合物半導體層具有與該第一熱膨脹係數不同的第二熱膨脹係數、將第二保護膜形成在該第一氮化合物半導體層上、移除該第一保護膜以曝露該基材的該第二表面、將第二氮化合物半導體層形成在該基材的該第二表面上，該第二氮化合物半導體層具有與該第二熱膨脹係數幾乎相等的第三熱膨脹係數、並將該第二保護膜移除以曝露該第二氮化合物半導體層的表面。
    在下文中，將參考該等圖式以描述實施例。 (第一實施例)
    藉由使用圖1-圖4A-4C解釋根據第一實施例之製造堆疊氮化合物半導體結構的方法。圖1係顯示根據第一實施例之堆疊氮化合物半導體結構的橫剖面圖。圖2-4係依序顯示根據第一實施例之製造堆疊氮化合物半導體結構的方法之橫剖面圖。
    將根據第一實施例的堆疊氮化合物半導體結構使用為用於氮化合物半導體發光裝置的產品。將氮化合物半導體層形成在不同種類之基材的二表面上，以平衡由形成在二表面上之氮化合物半導體層的熱膨脹係數之間的差所導致的應力。因此，可減少基材的翹曲。
    如圖1所示，在第一實施例的堆疊氮化合物半導體結構10中，基材11具有第一表面11a及與第一表面11a相對的第二表面11b。另外，堆疊氮化合物半導體結構10具有第一熱膨脹係數α1。
    將第一氮化合物半導體層12設置在基材11的第一表面11a上。第一氮化合物半導體層12具有與第一熱膨脹係數α1不同的第二熱膨脹係數α2。將第二氮化合物半導體層13設置在基材11的第二表面11b上。第二氮化合物半導體層13具有幾乎等於第二熱膨脹係數α2的第三熱膨脹係數α3。
    例如，基材11具有約150mm的直徑及約500μm的厚度t1。基材11的第一熱膨脹係數α1約為2.4×10-6/K。
    例如，第一氮化合物半導體層12係以具有約5μm之厚度t2的氮化鎵(GaN)層構成。第一氮化合物半導體層12具有幾乎為3.17×10-6/K的第二熱膨脹係數α2。
    第二氮化合物半導體層13係以GaN層21、n-型GaN包覆層22、MQW層23、p-型GaN包覆層24、以及p-型GaN接觸層25循序構成的堆疊結構。
    由於第二氮化合物半導體層13已為人所熟知，於下文簡單地描述解釋。GaN層21係底單晶層，以成長從n-型GaN包覆層22至p-型GaN接觸層25之層。例如，GaN層21具有相對較厚之3μm的厚度。例如，n-型GaN包覆層22具有約為2μm的厚度。
    將MQW層23與七GaN障壁層及作為多量子井結構的七InGaN量子井層交錯堆疊，且MQW層23的最頂層係以InGaN量子井層構成。各GaN障壁層具有約5nm的厚度且各InGaN量子井層具有約2.5nm的厚度。
    例如，將p-型GaN包覆層24形成為具有約100nm的厚度，例如，將p-型GaN接觸層25形成為具有約10nm的厚度。
    例如，將InGaN量子井層的銦組成比率x(InxGa1-x層，0<x<1)設定成約為0.1，以此種方式，將來自第二氮化合物半導體層13之發射光的尖峰波長設定在450nm。
    第二氮化合物半導體層13具有幾乎為GaN層21及n-型GaN包覆層22佔據之約5.16μm的厚度t3。
    於下文描述製造堆疊氮化合物半導體結構10的方法。首先，在根據第一實施例之製造堆疊氮化合物半導體結構10的方法中，將第一氮化合物半導體層12形成在基材11的第一表面11a上。接著，將第二氮化合物半導體層13形成在第二表面11b上。將處理步驟構成為易於移除附著在與氮化合物半導體層形成於其上的另一表面相對之一表面的沈積物。
    以此種方式，由於形成在第二表面11b側上的沈積物，晶體缺陷在第二氮化合物半導體層13中的產生受到保護。另外，防止由於第一表面上的沈積物所導致的基材11的平坦性退化。因此，防止裝置特徵的退化及裝置良率在裝置製造時的降低。
    如圖2A所示，將具有平面定向(111)±2°的矽基材使用為基材11。例如，藉由CVD將氧化矽膜形成在基材11的第二表面11b上，作為第一保護膜31。
    將第一保護膜31設置成防止沈積物直接附著至第二表面11b及易於將沈積物自基材11移除。將有100-300nm之厚度的緻密膜使用為第一保護膜31為佳。
    如圖2B所示，將基材11反轉。藉由MOCVD(金屬有機氣相沈積)將具有約5μm厚度的第一氮化合物半導體層12設置成基材11的第一表面11a上。
    在處理步驟中，將處理氣體滲入基材11之第二表面11b側中。另外，將沈積物32及粒子33附著至第一保護膜31的外周邊部。沈積物32及粒子33主要係由多晶GaN構成。
    由於以第一保護膜31覆蓋基材11的第二表面11b，沈積物32及粒子33未附著在基材11的第二表面11b上。因此，當將基材11保持在成長溫度時，基材11沒有翹曲。
    圖2C顯示在室溫下的基材11。由於Si及GaN之間的熱膨脹係數的不同，翹曲H1在室溫下的基材11中產生，使得第一氮化合物半導體層12的該側變形為凹陷。
    由於將GaN層設置在矽基材上的方法已為人所熟知，於下文簡單地描述解釋。在作為預處理之藉由有機材料或酸性材料清理矽基材之後，將矽基材安裝在MOCVD設備的反應器中。
    其次，例如，在氫氣體環境中將矽基材加熱至1100℃。以此種方式，矽基材的表面在氣相中受蝕刻，使得將形成在該表面上的天然氧化矽移除。
    例如，藉由將NH3氣體及三甲基鋁(TMA)氣體供應為處理氣體，並將N2氣體及H2氣體的混合氣體供應為載體氣體，將氮化鋁(AlN)緩衝層形成在矽基材上。
    其次，例如，將矽基材的溫度降低至1050℃。例如，藉由將NH3氣體及三甲基鎵(TMG)氣體供應為處理氣體，並將N2氣體及H2氣體的混合氣體供應為載體氣體，將GaN層形成在AlN緩衝層上。
    另外，當停止供應TMG氣體時，持續供應NH3氣體及載體氣體，並使矽基材的溫度自然地降低。另外，將NH3氣體持續地供應至矽基材的溫度降低至500℃。
    如圖3A所示，藉由CVD將氧化矽膜形成在第一氮化合物半導體層12上，作為第二保護膜34。
    將第二保護膜34設置成防止沈積物直接沈積在第一氮化合物半導體層12上。將第二保護膜34的厚度合適地設定成幾乎與第一保護膜31的厚度相同。
    如圖3B所示，在藉由第三保護膜35覆蓋第二保護膜34的表面及側表面之後，將第一保護膜31移除。以此種方式，使基材11的第二表面11b曝露。
    例如，第一保護膜31的移除操作係藉由使用具有氟化氫的化學溶液實行。諸如石蠟的蠟適合作為第三保護膜35。
    在該移除處理中，沈積物32及粒子33並未由化學溶液所蝕刻。另一方面，在沈積物32及粒子33下方的第一保護膜31受側蝕刻，以強迫沈積物32及粒子33從基材漂浮在化學溶液上。
    結果，可將沈積物32及粒子33移除而不損及基材11的第二表面11b。
    如圖3C所示，在藉由有機化學溶液將第三保護膜移除之後，將第二氮化合物半導體層13形成在矽基材的第二表面11b上。
    在該處理步驟中，將處理氣體滲入基材11的第一表面11a側，另外，將沈積物36及粒子37附著至第二保護膜34的外周邊部。沈積物36及粒子37主要係由多晶GaN構成。
    由於以第二保護膜34覆蓋基材11上的第一氮化合物半導體層，沈積物36及粒子37不附著在第一氮化合物半導體層上。因此，當將基材11保持在成長溫度時，基材11不翹曲。
    圖4A顯示基材11在室溫下的狀態。藉由分別將第一氮化合物半導體層及第二氮化合物半導體層形成在矽基材的第一表面及第二表面上，將由矽及GaN之間的熱膨脹係數之差所導致的應力減少，以減少矽基材在室溫下的翹曲。
    由於製造第二氮化合物半導體層13的方法已為人所熟知，於下文簡單地描述解釋。藉由與圖2B所示相同的處理，形成具有3μm厚度的GaN層。
    例如，藉由將作為n-型雜質之源氣體的SiH4氣體加入至處理氣體，形成具有2μm厚度的n-型GaN包覆層22。接著，當停止供應SiH4氣體及TMG氣體時，持續供應NH3氣體，並將基材11的溫度降低至低於1100℃，例如，降低至800℃並保持在800℃。
    例如，藉由將N2氣體使用為載體氣體並將NH3氣體使用為處理氣體，將具有5nm厚度的GaN障壁層形成在n-型GaN包覆層上。另外，藉由將三甲基銦(TMI)氣體加入載體氣體及處理氣體中，形成具有2.5μm的厚度及0.1之銦組成比率的InGaN量子井層。
    藉由間歇地供應三甲基銦氣體，將GaN障壁層的形成及InGaN量子井層的形成重覆七次，以得到MQW層23。
    接著，當停止供應TMI氣體時，持續供應TMG氣體及SiH4氣體，以形成具有5nm厚度之未摻雜的GaN蓋層。
    另外，當停止供應TMG氣體時，持續供應SiH4氣體，並將基材11的溫度加熱至超過800℃，例如，至1030℃並保持在1030℃。
    例如，藉由將NH3氣體及TMG氣體供應為處理氣體，將雙環戊二烯鎂(Cp2Mg)供應為摻雜氣體，並將N2氣體及H2氣體之混合氣體供應為載體氣體，將具有1×1020cm-3之鎂濃度及約100nm的厚度之p-型GaN包覆層24形成在MQW層23上。
    其次，增加Cp2Mg氣體以在p-型GaN包覆層24上形成具有1×1021CM-3的鎂濃度及約10nm之厚度的p-型GaN接觸層25。
    當停止供應NH3氣體及Cp2Mg氣體時，持續供應NH3氣體及載體氣體，並使矽基材11的溫度自然地降低。將NH3氣體持續地供應至矽基材11的溫度降低至500℃。
    以此種方式，將第二氮化合物半導體層13形成在基材11的第二表面11b上，並將p-型GaN接觸層25構成為第二氮化合物半導體層13的表面。
    如圖4B所示，移除第二保護膜34以曝露第一氮化合物半導體層12。以與移除第一保護膜相同的方法，藉由使用具有氟化氫的化學溶液將第二保護膜34移除。
    在該移除處理中，沈積物36及粒子37並未由化學溶液所蝕刻。另一方面，在沈積物36及粒子37下方的第二保護膜34受側處理，以強迫沈積物36及粒子37從基材漂浮在化學溶液上。
    結果，沈積物36及粒子37可隨第二保護膜34同時移除，而不損及矽基材的第一表面11a。
    以此種方式，製造如圖1所示之在其中將第一氮化合物半導體層12形成在基材11的第一表面11a上並將第二氮化合物半導體層13形成在基材11之第二表面11b上的堆疊氮化合物半導體結構10。
    由於將由該矽基材的第一表面側及第二表面側之間的熱膨脹係數之差所導致的應力平衡，可降低該矽基材在室溫下的翹曲。 (比較範例)
    其次，參考圖式描述根據比較範例之製造堆疊氮化合物半導體結構的方法。圖5A-5C及圖6A-6C係顯示根據比較範例之製造堆疊氮化合物半導體結構的方法之橫剖面圖。
    形成第一保護膜31及第二保護膜34的處理步驟並未包括在根據比較範例之製造堆疊氮化合物半導體結構的方法中。
    如圖5所示，以與圖2相同的處理，將第一氮化合物半導體層12形成在基材11的第一表面11a上。
    在處理步驟中，將處理氣體滲入基材11之第二表面11b側中。另外，將沈積物32及粒子33附著至基材11的之第二表面11b的外周邊部。因此，當將基材11保持在成長溫度時，在此階段中的基材11不翹曲。
    另一方面，Si強烈地與處理氣體中的Ga反應。因此，Si與多晶GaN以外的Ga之間的反應產品包括在沈積物32中。
    圖5B顯示在室溫下的基材11。由於Si及GaN之間的熱膨脹係數的不同，翹曲H2在室溫下的基材11中產生，使得第一氮化合物半導體層12的該側變形為凹陷。翹曲H2幾乎等於圖2C所示的翹曲H1。
    如圖5C所示，例如，藉由具有氟化氫及硝酸的化學溶液蝕刻基材11的第二表面11b。
    在該移除處理中，沈積物32及粒子33並未由化學溶液所蝕刻。另一方面，在沈積物32及粒子33下方的Si受側蝕刻，以強迫沈積物32及粒子33從基材漂浮在化學溶液上。
    另一方面，將Si及Ga之間的反應產品包括在沈積物32中。因此，未將沈積物32充份地移除，使得殘留物41產生。當持續蝕刻基材11時，將殘留物41下方的基材11凹槽化，在基材11中產生凹陷及凸起。因此，難以保持基材11的平坦性。
    結果，不損及基材11的第二表面11b而將沈積物32及粒子33移除變得困難。
    為確保平坦性，可能藉由化學機械研磨(CMP)再度拋光基材11的第二表面11b。然而，基材11在此步驟中具有翹曲，因此，基材11可能在拋光時受損。
    再者，翹曲比例於直徑的平方。當在製程中使用具有較大直徑的基材時，可能產生更嚴重的問題。
    如圖6A所示，將基材11反轉。以與圖3C所示相同的處理，將第二氮化合物半導體層13設置在基材11的第二表面11b上。
    在該沈積處理中，由於基材11之第二表面11b上的殘留物41導致晶體缺陷產生在第二氮化合物半導體層13中。當第二氮化合物半導體層13變得更厚時，白混濁在第二氮化合物半導體層13的表面上產生，使表面形態惡化。
    當將氮化合物半導體發光裝置設置在第二氮化合物半導體層13中時，裝置特徵及裝置良率退化。
    在處理步驟中，將處理氣體滲入基材11的第一表面11a側中。另外，將沈積物36及粒子37附著至第一氮化合物半導體層12的外周邊部。沈積物36及粒子37主要係由多晶GaN構成。
    沈積物36係由與基材11之第一表面11a上的沈積物32相同的GaN組成，且並未充分地移除而使基材11的平坦性退化。
    為確保平坦性，可能藉由CMP拋光氮化合物半導體層12。如下文提及的，將基材11的翹曲減少，可拋光氮化合物半導體層12。然而，處理步驟的增加係問題。
    圖6B顯示基材11在室溫下的狀態。藉由分別將第一氮化合物半導體層及第二氮化合物半導體層形成在矽基材的第一表面及第二表面上，將由矽及GaN之間的熱膨脹係數之差所導致的應力減少，以減少矽基材在室溫下的翹曲。
    如上文提及的，難以將由處理氣體滲入背表面所產生的沈積物32充份地移除。因此，不能得到如圖1所示的堆疊氮化合物半導體結構10。
    其次，描述在堆疊氮化合物半導體結構中製造氮化合物半導體發光裝置的方法。圖7係顯示構成在根據第一實施例的堆疊氮化合物半導體結構中之氮化合物半導體發光裝置的橫剖面圖。
    如圖7所示，在氮化合物半導體發光裝置50中將從p-型GaN接觸層25至n-型GaN包覆層22的第二氮化合物半導體層13之一側的部位移除。例如，該部位的移除係藉由將氯氣體使用為蝕刻氣體的各向異性反應離子蝕刻(RIE)實施。
    將第一電極設置在p-型GaN接觸層25的該部位上。將第二電極設置在曝露之n-型GaN包覆層22的部位上。
    藉由濺鍍將Al膜形成在p-型GaN接觸層25上。藉由光微影將Al膜型樣化，以設置第一電極51。藉由濺鍍將Ti/Pt/Au堆疊膜形成在n-型GaN包覆層22上。藉由光微影將Ti/Pt/Au堆疊膜型樣化，以設置第二電極52。
    當氮化合物半導體發光裝置50的高度等於t1、t2、以及t3之和時，將基材11之厚度t1初步調整成與目標值符合係可取的。另外，可拋光連同第一氮化合物半導體層12的基材11以薄化。在第一電極及第二電極形成之後的拋光處理係最後處理，使得拋光處理不受翹曲影響。
    如上文提及的，根據第一實施例之製造堆疊氮化合物半導體結構10的方法包括形成第一保護膜31及第二保護膜34。
    結果，可在移除第一保護膜31的同時將在形成第一氮化合物半導體層12時附著在第一保護膜31上的沈積物32移除。
    另外，可在移除第二保護膜34的同時將在形成第二氮化合物半導體層13時附著在第二保護膜34上的沈積物36移除。
    因此，當將氮化合物半導體層形成在基材的二表面上時，可得到製造已輕易地移除沈積物之堆疊氮化合物半導體結構的方法。
    描述基材為矽的情形，然而，可使用其他不同基材。可使用具有約5.3×10-6/K之熱膨脹係數的藍寶石(Al2O3)、具有約4.68×10-6/K之熱膨脹係數的碳化矽(SiC)、或具有約3.9×10-6/K之熱膨脹係數的氧化鋅(ZnO)等。
    描述第一保護膜31及第二保護膜34係由氧化矽組成的情形。然而，並未受限於上述情形，可使用相同類型的膜。可將氮化矽選擇為第一保護膜31及第二保護膜34的材料。
    將第一電極51及第二電極52組態至第二氮化合物半導體層13側的情形描述為氮化合物半導體發光裝置。然而，可使用將第二電極組態至第一氮化合物半導體層12側的情形。圖8顯示在其中將第二電極組態至第一氮化合物半導體層側的氮化合物半導體發光裝置60。
    如圖8所示，在氮化合物半導體發光裝置60中，將第一電極61設置在第一氮化合物半導體層12的部位上。將第二電極62設置在全部的第一氮化合物半導體層12上。
    另外，如圖9所示，在拋光第一氮化合物半導體層12及基材11之後，可能將第二電極72形成在基材11的曝露表面上。在此種處理中，由於基材11的表面係平坦的，將第二電極72整體地形成在該表面上。因此，電極形狀係簡單的，翹曲較不在裝置上受影響。另外，將第一電極71形成在p-型GaN接觸層25的部位上。
    由於將第二電極62設置在第一氮化合物半導體層12側上的優點，氮化合物半導體發光裝置60的尺寸可小於氮化合物半導體發光裝置50的尺寸。
    藉由在第二氮化合物半導體層及GaN層21中摻雜作為n-型雜質的Si，使第二氮化合物半導體層13的電阻及GaN層21之電阻儘可能地低係必要的。基材11由具有儘可能低之電阻的n-型Si組成係可取的。 (第二實施例)
    藉由使用圖10A-10C描述根據第二實施例之製造堆疊氮化合物半導體結構的方法。
    雖然該描述用於下述實施例，顯示於圖式各處的相同部位將以與第一實施例中的相同參考數字標記。第二實施例與第一實施例的不同在於第一保護膜及第二保護膜係由不同材料組成。
    如圖10A所示，將作為第二保護膜71的氮化矽膜形成在第一半導體層12上。例如，該氮化矽膜係藉由電漿CVD形成。可取地形成作為底膜的薄氧化矽膜，以改善氮化矽膜的黏著性。
    如圖10B所示，例如，藉由具有氟化氫的化學溶液移除作為第一保護膜31的氧化矽膜。在該移除處理中，由於未蝕刻作為第二保護膜71的氮化矽膜，如圖3B所示的第三保護膜35係不必要的。
    如圖10C所示，藉由包括磷酸及硝酸的混合化學溶液在，例如，180℃的溫度移除作為第二保護膜71的氮化矽膜。
    如上文提及的，第二實施例具有如下的優點。由於第二保護膜71係由氮化矽組成，當將第一保護膜31移除時，覆蓋第二保護膜71係不必要的。
    描述第二保護膜係由氮化矽組成的情形，然而，並未受限於上述情形。可使用非晶體矽膜、或氧化鋁膜等。該非晶體矽膜係指多晶膜、非晶矽膜、或混合有該等二膜的膜。
    移除第一保護膜的化學溶液可能具有對第二保護膜的選擇性，且移除第二保護膜的化學溶液可能具有對GaN的選擇性。
    另外，第一保護膜及第二保護膜可彼此交換，使得第二保護膜可由氧化矽組成。
    當已然描述特定實施例時，此等實施例僅已藉由例示方式呈現，且未企圖限制本發明的範圍。實際上，本文描述的新奇實施例可能以各種其他形式體現；此外，可能無須脫離本發明的精神而以本文描述之該等實施例的形式產生各種省略、替代、及改變。隨附之申請專利範圍及彼等的等效範圍意圖涵蓋落在本發明之範圍及精神內的此種形式或修改。
    10‧‧‧堆疊氮化合物半導體結構
    11‧‧‧基材
    11a‧‧‧第一表面
    11b‧‧‧第二表面
    12‧‧‧第一氮化合物半導體層
    13‧‧‧第二氮化合物半導體層
    21‧‧‧GaN層
    22‧‧‧n-型GaN包覆層
    23‧‧‧MQW層
    24‧‧‧p-型GaN包覆層
    25‧‧‧p-型GaN接觸層
    31‧‧‧第一保護膜
    32、36‧‧‧沈積物
    33、37‧‧‧粒子
    34‧‧‧第二保護膜
    35‧‧‧第三保護膜
    41‧‧‧殘留物
    50、60‧‧‧氮化合物半導體發光裝置
    51、61、71‧‧‧第一電極
    52、62、72‧‧‧第二電極
    H1、H2‧‧‧翹曲
    t1、t2、t3‧‧‧厚度
    α1‧‧‧第一熱膨脹係數
    α2‧‧‧第二熱膨脹係數
    α3‧‧‧第三熱膨脹係數
    圖1係顯示根據第一實施例之堆疊氮化合物半導體結構的橫剖面圖；圖2A-2C係依序顯示根據第一實施例之製造堆疊氮化合物半導體結構的方法之橫剖面圖；圖3A-3C係依序顯示根據第一實施例之製造堆疊氮化合物半導體結構的方法之橫剖面圖；圖4A-4B係依序顯示根據第一實施例之製造堆疊氮化合物半導體結構的方法之橫剖面圖；圖5A-5C係依序顯示根據比較範例之製造堆疊氮化合物半導體結構的方法之橫剖面圖；圖6A-6B係依序顯示根據比較範例之製造堆疊氮化合物半導體結構的方法之橫剖面圖；圖7係顯示構成在根據第一實施例的堆疊氮化合物半導體結構中之氮化合物半導體發光裝置的橫剖面圖；圖8係顯示構成在根據第一實施例的堆疊氮化合物半導體結構中之氮化合物半導體發光裝置的橫剖面圖；圖9係顯示構成在根據第一實施例的堆疊氮化合物半導體結構中之氮化合物半導體發光裝置的橫剖面圖；圖10A-10C係依序顯示根據第二實施例之製造堆疊氮化合物半導體結構的方法之主製程的橫剖面圖。
    10‧‧‧堆疊氮化合物半導體結構
    11‧‧‧基材
    11a‧‧‧第一表面
    11b‧‧‧第二表面
    12‧‧‧第一氮化合物半導體層
    13‧‧‧第二氮化合物半導體層
    21‧‧‧GaN層
    22‧‧‧n-型GaN包覆層
    23‧‧‧MQW層
    24‧‧‧p-型GaN包覆層
    25‧‧‧p-型GaN接觸層
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] 一種用於製造堆疊氮化合物半導體結構的方法，包含：將第一保護膜形成在具有第一熱膨脹係數之基材的第二表面上，將該第二表面組態成與該基材的第一表面相對；將第一氮化合物半導體層形成在該基材的該第一表面上，該第一氮化合物半導體層具有與該第一熱膨脹係數不同的第二熱膨脹係數；將第二保護膜形成在該第一氮化合物半導體層上；移除該第一保護膜以曝露該基材的該第二表面，將第二氮化合物半導體層形成在該基材的該第二表面上，該第二氮化合物半導體層具有與該第二熱膨脹係數幾乎相等的第三熱膨脹係數；且將該第二保護膜移除以曝露該第二氮化合物半導體層的表面。
    [2] 如申請專利範圍第1項之方法，其中在形成該第一氮化合物半導體層時，將第一沈積物質形成在該第一保護膜上，並在移除該第一保護膜時，將該第一沈積物質與該第一保護膜同時移除。
    [3] 如申請專利範圍第1項之方法，其中在形成該第二氮化合物半導體層時，將第二沈積物質形成在該第二保護膜上，並在移除該第二保護膜時，將該第二沈積物質與該第二保護膜同時移除。
    [4] 如申請專利範圍第1項之方法，其中藉由各向同性蝕刻實施該第一保護膜及該第二保護膜的移除。
    [5] 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一保護膜係由與該第二保護膜相同的材料組成，且當以第三保護膜覆蓋該第二保護膜的同時，藉由第一化學溶液實施該第一保護膜的移除。
    [6] 如申請專利範圍第5項之方法，其中該第一保護膜及該第二保護膜二者均係由氧化矽組成。
    [7] 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一保護膜係由與該第二保護膜不同的材料組成，並藉由具有對該第二保護膜之選擇性的第二化學溶劑實施該第一保護膜的移除。
    [8] 如申請專利範圍第7項之方法，其中該第一保護膜係由氧化矽組成且該第二保護膜係由氮化矽組成。
    [9] 如申請專利範圍第1項之方法，其中該基材係由選自矽、藍寶石、碳化矽、及氧化鋅之至少一者的材料組成。
    [10] 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二氮化合物半導體層係以依序堆疊之GaN層、第一GaN包覆層、MQW層、第二GaN包覆層、以及GaN接觸層構成。
    [11] 如申請專利範圍第10項之方法，其中該MQW層替代地以GaN障壁層及InGaN量子井層構成，且該MQW層的最上層係該InGaN量子井層。
    [12] 一種用於製造氮化合物發光半導體裝置的方法，包含：將第一保護膜形成在具有第一熱膨脹係數之基材的第二表面上，將該第二表面組態成與該基材的第一表面相對；將第一氮化合物半導體層形成在該基材的該第一表面上，該第一氮化合物半導體層具有與該第一熱膨脹係數不同的第二熱膨脹係數；將第二保護膜形成在該第一氮化合物半導體層上；移除該第一保護膜以曝露該基材的該第二表面；形成以在該基材的該第二表面上依序堆疊之GaN層、第一GaN包覆層、MQW層、第二GaN包覆層、以及GaN接觸層構成的第二氮化合物半導體層，該第二氮化合物半導體層具有與該第二熱膨脹係數幾乎相等的第三熱膨脹係數；將該第二保護膜移除以曝露該第二氮化合物半導體層的表面；將該第二氮化合物半導體層從該GaN接觸層至該GaN包覆層的部分移除，以曝露該GaN包覆層的表面；將第一電極形成在該GaN接觸層上；且將第二電極形成在該第一包覆層上。
    [13] 如申請專利範圍第12項之方法，其中在形成該第一氮化合物半導體層時，將第一沈積物質形成在該第一保護膜上，並在移除該第一保護膜時，將該第一沈積物質與該第一保護膜同時移除。
    [14] 如申請專利範圍第12項之方法，其中在形成該第二氮化合物半導體層時，將第二沈積物質形成在該第二保護膜上，並在移除該第二保護膜時，將該第二沈積物質與該第二保護膜同時移除。
    [15] 如申請專利範圍第12項之方法，其中該第一保護膜係由與該第二保護膜相同的材料組成，且當以第三保護膜覆蓋該第二保護膜的同時，藉由第一化學溶液實施該第一保護膜的移除。
    [16] 一種用於製造氮化合物發光半導體裝置的方法，包含：將第一保護膜形成在具有第一熱膨脹係數之基材的第二表面上，將該第二表面組態成與該基材的第一表面相對；將第一氮化合物半導體層形成在該基材的該第一表面上，該第一氮化合物半導體層具有與該第一熱膨脹係數不同的第二熱膨脹係數；將第二保護膜形成在該第一氮化合物半導體層上；移除該第一保護膜以曝露該基材的該第二表面；形成以在該基材的該第二表面上依序堆疊之GaN層、第一GaN包覆層、MQW層、第二GaN包覆層、以及GaN接觸層構成的第二氮化合物半導體層，該第二氮化合物半導體層具有與該第二熱膨脹係數幾乎相等的第三熱膨脹係數；將該第二保護膜移除以曝露該第二氮化合物半導體層的表面；將第一電極形成在該GaN接觸層上；且將第二電極形成在該基材之該第二表面上方。
    [17] 如申請專利範圍第16項之方法，其中在形成該第一氮化合物半導體層時，將第一沈積物質形成在該第一保護膜上，並在移除該第一保護膜時，將該第一沈積物質與該第一保護膜同時移除。
    [18] 如申請專利範圍第16項之方法，其中在形成該第二氮化合物半導體層時，將第二沈積物質形成在該第二保護膜上，並在移除該第二保護膜時，將該第二沈積物質與該第二保護膜同時移除。
    [19] 如申請專利範圍第16項之方法，其中該第二氮化合物半導體層係以依序堆疊之GaN層、第一GaN包覆層、MQW層、第二GaN包覆層、以及GaN接觸層構成。
    [20] 如申請專利範圍第16項之方法，其中在形成該第一電極之後並在形成該第二電極之前，拋光該第一氮化合物半導體層及該基材。
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