复合式基板及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种复合式基板及其制造方法，其中该复合式基板包括一基板及一氮化铝层。基板的上表面包括多个纳米图案化凹陷，这些纳米图案化凹陷彼此分离。氮化铝层配置于基板的上表面上，其中氮化铝层的膜厚小于3.5微米，且氮化铝层的缺陷密度小于或等于5×10

【技术实现步骤摘要】
复合式基板及其制造方法
本专利技术涉及一种基板，且特别是涉及一种复合式基板。
技术介绍
在发光二极管的外延制作工艺中，若欲在基板上成长N型及P型三五族半导体层以及量子阱层等半导体层，则需要解决基板(例如蓝宝石基板(sapphiresubstrate))与上述半导体层的晶格常数有差异的问题。晶格常数的差异会导致外延缺陷，进而影响了发光二极管的发光效率。为了解决上述晶格常数差异的问题，一般会在成长上述半导体层之前，先形成晶格常数差异较小的缓冲层。另一方面，为了提升发光二极管的量子效率图案化蓝宝石基板(patternedsapphiresubstrate,PSS)被发层出来，以通过基板上的凸出图案的光散射来提升光取出率。此时，若采用氮化铝层来作为缓冲层，则由于铝原子的活性高及且表面迁移率(surfacemobility)低，导致氮化铝层的差排密度高、缝合厚度高、表面粗糙或龟裂等问题。
技术实现思路
本专利技术的一实施例提出一种复合式基板，包括一基板及一氮化铝层。基板的上表面包括多个纳米图案化凹陷，这些纳米图案化凹陷彼此分离。氮化铝层配置于基板的上表面上，其中氮化铝层的膜厚小于3.5微米，且氮化铝层的缺陷密度小于或等于5×109/cm2。本专利技术的一实施例提出一种复合式基板的制造方法，包括：制备一基板，基板的上表面包括多个纳米图案化凹陷，这些纳米图案化凹陷彼此分离；在基板的上表面上形成一第一氮化铝层；在第一氮化铝层上形成一平坦化层；逐渐移除平坦化层的材料，其中当逐渐移除平坦化层的材料至平坦化层的底部时，也会同时逐渐移除了部分的第一氮化铝层，以使第一氮化铝层平坦化；以及在已平坦化的第一氮化铝层上形成一第二氮化铝层，其中第二氮化铝层的背对基板的上表面的方均根粗糙度小于3纳米。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。附图说明图1A及图2至图5为本专利技术的一实施例的复合式基板的制作流程的剖面示意图；图1B为图1A中的基板的上视示意图；图6A是关于图5的复合式基板的三种不同样品在第二氮化铝层成长后的(002)X射线回摆曲线图；图6B是关于图5的复合式基板的三种不同样品在第二氮化铝层成长后的(102)X射线回摆曲线图；图7是关于复合式基板的三种不同样品在第二氮化铝层成长后的拉曼光谱图；图8是关于图7的复合式基板的三种不同样品在第二氮化铝层成长后的(102)X射线回摆曲线半高宽对翘曲度图；图9是本专利技术的另一实施例的复合式基板的剖面示意图。符号说明100、100a：复合式基板110、110a：基板112、112a、142：上表面113：交界线114：纳米图案化凹陷120、121：第一氮化铝层130：平坦化层140：第二氮化铝层150：氮化铝层H：深度T1、T2、T3：膜厚W：宽度具体实施方式图1A及图2至图5为本专利技术的一实施例的复合式基板的制作流程的剖面示意图，而图1B为图1A中的基板的上视示意图。本实施例的复合式基板的制造方法包括下列步骤。首先，参照图1A与图1B，制备一基板110，基板110的上表面112包括多个纳米图案化凹陷114，这些纳米图案化凹陷114彼此分离。在本实施例中，基板110例如为蓝宝石基板，这些纳米图案化凹陷114的深度H是落在150纳米至1.5微米的范围内，较佳是100纳米至1微米，更佳是200纳米至500纳米。且这些纳米图案化凹陷的宽度W是落在200纳米至1.5微米的范围内，较佳是300纳米至800纳米，更佳是400纳米至600纳米。在本实施例中，这些纳米图案化凹陷114的形成方法例如是将尚未加工的蓝宝石基板的上表面以湿蚀刻的方式制作出这些纳米图案化凹陷114，因此蚀刻液会顺着多个不同的晶面蚀刻蓝宝石基板，并在相邻两晶面之间产生晶面的交界线113。在本实施例中，纳米图案化凹陷114的多个晶面呈现倒角锥形(例如是三个晶面呈现倒三角锥形)，而多条(例如至少三条，本实施例中是以三条为例)交界线113交会于倒三角锥形的最底部的顶点。在本实施例中，纳米图案化凹陷114的侧壁呈倒角锥形，且纳米图案化凹陷114的底部呈尖端状。然而，在其他实施例中，这些纳米图案化凹陷114的形成方法也可以是干式蚀刻，则此方法所形成的纳米图案化凹陷114就没有上述的交界线113。在本实施例中，这些纳米图案化凹陷114在基板110的上表面112上呈周期性排列。然而，在其他实施例中，这些纳米图案化凹陷114也可以呈不规则排列。接着，参照图2，在基板110的上表面112上形成一第一氮化铝层120。第一氮化铝层120的形成方法可以是金属有机化学气相沉积法(metalorganicchemicalvapordeposition,MOCVD)、溅镀(sputtering)或氢化物气相外延法(hydridevaporphaseepitaxy,HVPE)。在本实施例中，第一氮化铝层120的膜厚T1大于纳米图案化凹陷114的深度H。然后，再参照图3，在第一氮化铝层120上形成一平坦化层130，平坦化层130在覆盖第一氮化铝层120后，平坦化层130的上表面会较第一氮化铝层120的上表面平坦。在本实施例中，平坦化层130的材料例如是旋涂式玻璃。然而，在其他实施例中，平坦化层130的材料也可以是聚合物。之后，参照图4，逐渐移除平坦化层130的材料，其中当逐渐移除平坦化层130的材料至平坦化层130的底部时，也会同时逐渐移除了部分的第一氮化铝层120，以使第一氮化铝层120平坦化，而形成上表面较为平坦的第一氮化铝层121。在本实施例中，逐渐移除平坦化层130的材料的方法为干蚀刻，例如是感应耦合等离子体(inductivelycoupledplasma,ICP)蚀刻法，而蚀刻条件可以经选择，而使对平坦化层130的蚀刻速率实质上相同于对第一氮化铝层121的蚀刻速率，如此当将所有的平坦化层130的材料蚀刻完毕后，此时部分的第一氮化铝层120便会被蚀刻到，以使平坦化层130的上表面形貌转移至第一氮化铝层121的上表面，而形成较为平坦的第一氮化铝层121。然而，在其他实施例中，逐渐移除平坦化层130的材料的方法也可以是机械研磨(mechanicalpolishing)。此外，在逐渐移除平坦化层130的材料之后，可对已平坦化的第一氮化铝层121作退火(annealing)处理，例如是进行1500℃以上的高温退火处理。高温退火处理可引发第一氮化铝层121的再结晶，大幅降低第一氮化铝层121膜内的差排密度。此后，请参照图5，在已平坦化的第一氮化铝层121上形成一第二氮化铝层140，例如是利用金属有机气相沉积法来形成第二氮化铝层140。由于第二氮化铝层140是在已平坦化的第一氮化铝层121上形成，因此第二氮化铝层140的背对基板110的上表面142的方均根粗糙度(rootmeansquareroug本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合式基板，其特征在于，该复合式基板包括：/n基板，其上表面包括多个纳米图案化凹陷，该多个纳米图案化凹陷彼此分离；以及/n氮化铝层，配置于该基板的该上表面上，其中该氮化铝层的膜厚小于3.5微米，且该氮化铝层的缺陷密度小于或等于5×10

【技术特征摘要】
20190830 TW 108131160;20190131 US 62/799,7171.一种复合式基板，其特征在于，该复合式基板包括：
基板，其上表面包括多个纳米图案化凹陷，该多个纳米图案化凹陷彼此分离；以及
氮化铝层，配置于该基板的该上表面上，其中该氮化铝层的膜厚小于3.5微米，且该氮化铝层的缺陷密度小于或等于5×109/cm2。


2.如权利要求1所述的复合式基板，其中该氮化铝层的背对该基板的上表面的方均根粗糙度小于3纳米。


3.如权利要求1所述的复合式基板，其中该氮化铝层的(002)X射线回摆曲线的半高宽小于150角秒。


4.如权利要求1所述的复合式基板，其中且该氮化铝层的(102)X射线回摆曲线的半高宽小于350角秒。


5.如权利要求1所述的复合式基板，其中该多个纳米图案化凹陷的深度是落在150纳米至1.5微米的范围内。


6.如权利要求1所述的复合式基板，其中该多个纳米图案化凹陷的宽度是落在200纳米至1.5微米的范围内。


7.如权利要求1所述的复合式基板，其中该多个纳米图案化凹陷在该基板的该上表面上呈周期性排列。


8.如权利要求1所述的复合式基板，其中该氮化铝层中具有多个孔洞，每一孔洞在平行于该基板的横向与垂直于该基板的纵向的至少一方向上的尺寸小于50纳米。


9.如权利要求1所述的复合式基板，其中该氮化铝层包括第一氮化铝层以及位于该第一氮化铝层上的第二氮化铝层，且该第二氮化铝层中掺杂有硅。


10.如权利要求9所述的复合式基板，其中该第二氮化铝层中的硅的掺杂浓度大于2×1017/cm3并且小于5×1019/cm3。


11.如权利要求1所述的复合式基板，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄嘉彦，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71