用于分离外延层与生长基板的方法及使用其的半导体器件技术

本发明专利技术涉及一种用于将外延层与生长基板分离的方法，并涉及一种使用该方法的半导体器件。根据本发明专利技术，提供了包括支撑基底和设置在支撑基底上的多个半导体层的半导体器件，其中，半导体层的最上层的表面具有不均匀的粗糙度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分离外延层与生长基板的方法及使用其的半导体器件
本专利技术涉及一种用于将外延层与生长基板分离的方法，以及使用该方法的半导体器件。
技术介绍
发光二极管通常是指p型半导体和n型半导体被结合的PN结二极管。在发光二极管(LED)中，当对彼此结合的p型和n型半导体施加电压时，p型半导体的空穴向n型半导体迁移，n型半导体的电子向p型半导体迁移，从而电子和空穴迁移进入PN结中。移动进入PN结中的电子在从导带降至价带的同时与空穴结合。接着，根据导带和价带之间的能隙以光的形式释放能量。这样的发光二极管是能够发光的半导体器件并具有诸如环保、低电压、长寿命、廉价等的各种优点。尽管这样的发光二极管已经通常在指示灯中或者用于显示数字或其他简单的信息，但随着工业技术(具体地，信息显示技术和半导体技术)的发展，发光二极管最近已经在诸如显示器、车辆的前照灯、投影仪等的许多不同的应用中使用。然而，由于难以制造用于生长发光二极管的半导体层的同质基板，因此在具有相似晶体结构的生长基板上通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)等来生长半导体层。作为生长基板，通常使用具有六方晶系的蓝宝石基板。然而，蓝宝石是电的绝缘体且限制将要在其上形成的发光二极管的结构。因此，已经做出了各种研究来开发用于通过在蓝宝石基板或相似生长基板上生长用于半导体层的外延层，并分离生长基板来制造垂直型发光二极管的技术。为了分离生长基板，可通过研磨来去除基板。然而，通过研磨去除生长基板(即，蓝宝石基板)不利地耗费大量时间和成本。因此，激光剥离(LLO)法、应力剥离(SLO)法或化学剥离(CLO)法通常被用作将外延层与生长基板分离的方法。在LLO法中，在生长基板上生长外延层，将结合基板与外延层结合，并发射激光穿过蓝宝石基板，从而将外延层与生长基板分离。在SLO法中，在生长基板的一个表面上形成凹凸图案，用绝缘膜仅对生长基板的部分区域进行钝化，而使得外延层可仅生长在生长基板的其他区域上，且外延层被厚厚地生长然后被冷却，由此使得外延层通过表面应力来分离。在CLO法中，在生长基板的一个表面上以预定图案沉积易受化学影响的材料，接着生长外延层，并通过电化学地或化学地将易受化学影响的材料从生长基板去除来分离外延层。在分离生长基板的这些方法中，LLO法存在外延层的性能会因激光束产生的热量而劣化的问题，SLO法或CLO法不仅存在由于在生长外延层之前执行用于处理生长基板的表面的分离工艺而使工艺复杂化的问题，而且由于实践中耗费大量时间来分离外延层而存在批量生产方面的问题。此外，由于外延层必须足够厚地生长以被分离，因此不易应用SLO法。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于提供一种用于容易地将外延层与生长基板分离而不影响外延层的方法。本专利技术的另一目的在于提供一种使用将外延层与生长基板分离的该方法制造的半导体器件。技术方案本专利技术的实施例提供一种用于将外延层与生长基板分离的方法，以及使用该方法的半导体器件。根据本专利技术的一方面，一种半导体器件包括：支撑基板；以及多个半导体层，形成在支撑基板上，其中，多个半导体层的最上层的表面具有不均匀的粗糙度。根据本专利技术的另一方面，一种将生长基板与外延层分离的方法包括：准备生长基板；在生长基板的一个表面上形成包括多个凸部和多个凹部的凹凸图案；在凹凸图案的凸部上外延地生长牺牲层；通过对牺牲层执行电化学蚀刻(ECE)来形成多个细孔；在牺牲层上外延地生长多个半导体层；将支撑基板附着到半导体层；以及分离生长基板，其中，在牺牲层上外延地生长多个半导体层之后，通过合并牺牲层内的细孔或使其生长来形成多个空隙。根据本专利技术的又一方面，一种将生长基板与外延层分离的方法包括：准备生长基板；在生长基板的一个表面上形成包括多个凸部和多个凹部的凹凸图案；在凹凸图案的凸部上外延地生长牺牲层；在牺牲层上形成掩模图案，使得能够与凹凸图案的凹部对应地形成开口区域；从通过开口区域暴露的牺牲层在掩模图案上外延地生长多个半导体层；通过将用于蚀刻牺牲层的蚀刻液注入凹凸图案的凹部中，来蚀刻牺牲层的通过凹部暴露的至少一部分和半导体层的形成在掩模图案的开口区域中的部分；以及将半导体层与生长基板分离。根据本专利技术的再一方面，一种将生长基板与外延层分离的方法包括：准备生长基板；在生长基板的一个表面上生长牺牲层；在牺牲层内形成多个细孔；由多个细孔形成多个空洞；以及使用多个空洞分离生长基板。有益效果根据本专利技术，提供了一种容易将外延层与生长基板分离而不影响外延层的方法。另外，提供了一种使用将外延层与生长基板分离的该方法制造的半导体器件。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的半导体器件的概念图。图2是根据本专利技术的另一实施例的半导体器件的概念图。图3至图9是示出根据本专利技术的一个实施例的制造半导体器件的方法的剖视图。图10至图12是示出根据本专利技术的另一实施例的制造半导体器件的方法的剖视图。图13是示出根据本专利技术的又一实施例的制造半导体器件的方法的剖视图。图14是示出根据本专利技术的再一实施例的制造半导体器件的方法的剖视图。图15至图16是示出根据本专利技术的再一实施例的制造半导体器件的方法的剖视图。图17是根据本专利技术的再一实施例的半导体器件的概念图。图18至图24是示出制造图17的半导体器件的方法的剖视图。图25是示出根据本专利技术的再一实施例的制造半导体器件的方法的剖视图。图26至图32是示出根据本专利技术的再一实施例的将生长基板与氮化物半导体层分离的方法的剖视图。图33是包括氮化物半导体层的发光二极管的一个示例的剖视图，其中，通过根据本专利技术的再一实施例将生长基板与氮化物半导体层分离的方法来分离氮化物半导体层。图34是电化学蚀刻(ECE)的概念图。图35和图36是示出通过ECE工艺形成的细孔的示例的剖视图。图37至图38是包括氮化物半导体层的发光二极管的另一示例的透视图和剖视图，其中，通过根据本专利技术的再一实施例将生长基板与氮化物半导体层分离的方法来分离氮化物半导体层。图39至图46是示出根据本专利技术的再一实施例的将生长基板与氮化物半导体层分离的方法的剖视图。图47是包括氮化物半导体层的发光二极管的一个示例的剖视图，其中，通过根据本专利技术的再一实施例将生长基板与氮化物半导体层分离的方法来分离氮化物半导体层。图48是形成在生长基板一个表面上的条纹图案的示例的概念图。图49至图51是示出包括氮化物半导体层的发光二极管的另一示例的透视图和剖视图，其中，通过根据本专利技术的再一实施例将生长基板与氮化物半导体层分离的方法来分离氮化物半导体层。图52是示出根据本专利技术的再一实施例的将生长基板与氮化物半导体层分离的方法的剖视图。图53至图58是示出根据本专利技术的再一实施例的将生长基板与氮化物半导体层分离的方法的剖视图。图59是包括氮化物半导体层的发光二极管的一个示例的剖视图，其中，通过根据本专利技术的再一实施例将生长基板与氮化物半导体层分离的方法来分离氮化物半导体层。图60至图62是示出包括半导体层的发光二极管的另一示例的透视图和剖视图，其中，通过根据本专利技术的再一实施例将生长基板与氮化物半导体层分离的方法来分离半导体层。具体实施方式现在将参照附图来描述本专利技术的示例性实施例。图1是根据本专利技术的一个实施例的半导体器件的概念图。参照图1，根据本专利技术的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：支撑基板；以及多个半导体层，形成在支撑基板上，其中，多个半导体层中的最上层的表面具有不均匀的粗糙度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.19 KR 10-2012-0027561;2012.04.03 KR 10-2011.一种将生长基板与外延层分离的方法，包括如下步骤：准备生长基板；在生长基板的一个表面上形成包括多个凸部和多个凹部的凹凸图案；在凹凸图案的凸部上外延地生长牺牲层；通过对牺牲层执行电化学蚀刻来形成多个细孔；在牺牲层上外延地生长多个半导体层；将支撑基板附着到半导体层；以及分离生长基板，其中，在牺牲层上外延地生长多个半导体层之后，通过合并牺牲层内的细孔或使其生长来形成多个空隙。2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在外延地生长牺牲层之前，在凹凸图案的凹部上形成生长控制层。3.如权利要求1所述的方法，其中，凹部包括其横截面具有窄底边和宽顶边的梯形槽。4.如权利要求1所述的方法，其中，凹部具有V形横截面。5.如权利要求1所述的方法，其中，外延地生长牺牲层的步骤包括从每个凸部外延地生长牺牲层。6.如权利要求1所述的方法，其中，分离生长基板的步骤包括对牺牲层施加应力。7.如权利要求1所述的方法，其中，分离生长基板的步骤包括将用于蚀刻牺牲层的蚀刻液注入凹凸图案的凹部中。8.一种将生长基板与外延层分离的方法，包括如下步骤：准备生长基板；在生长基板的一个表面上形成包括多个凸部和多个凹部的凹凸图案；在凹凸图案的凸部上外延地生长牺牲层；在牺牲层上形成掩模图案，使得能够与凹凸图案的凹部对应地形成开口区域；从通过开口区域暴露的牺牲层在掩模图案上外延地生长多个半导体层；通过将用于蚀刻牺牲层的蚀刻液注入凹凸图案的凹部中，来蚀刻牺牲层的通过凹部暴露的至少一部分和半导体层的形成在掩模图案的开口区域中的部分；以及将半导体层与生长基板分离。9.如权利要求8所述的方法，所述方法还包括：在外延地生长牺牲层之前，在凹凸图案的凹部上形成生长控制层。10.如权利要求8所述的方法，所述方法还包括：在分离半导体层的步骤之前，将支撑基板附着到半导体层。11.如权利要求8所述的方法，其中，将半导体层与生长基板分离的步骤包括：通过将用于蚀刻掩模图案的蚀刻液注入凹凸图案的凹部中来蚀刻掩模图案。12.如权利要求8所述的方法，其中，凹部包括其横截面具有窄底边和宽顶边的梯形槽。13.如权利要求8所述的方法，其中，凹部具有V形横截面。14.如权利要求8所述的方法，其中，外延地生长牺牲层的步骤包...

【专利技术属性】
技术研发人员：许政勋，崔周源，李忠敏，辛秀珍，南基范，韩釉大，李阿兰澈，
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