分离两种材料系统的方法技术方案

本发明专利技术公开一种分离两种材料系统的方法，其步骤包含提供一蓝宝石块材；形成一氮化物系统于蓝宝石块材之上；形成至少二条空通道于蓝宝石块材与氮化物系统之间；蚀刻空通道中至少一内表面；及分离蓝宝石块材与氮化物系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种，尤其关于 一种使用湿蚀刻 方式分离蓝宝石基板的方法。
技术介绍
氮化镓(GaN )系列材料自1970年代初期被用于制造MIS (Metal-Insulator-Semiconductor) 二极管，以及1990年代被用以制造p-n 结构的发光二极管(Light-Emitting Diode; LED)之后，目前已被广泛使用 于蓝光与紫外光频段的光电元件中。氮化镓系列材料以其直接能隙宽、热 稳定性高、与化学稳定性佳著称。然而，氮化镓块材制作不易，导致必须 使用蓝宝石或碳化硅等异质材料作为外延基板以成长氮化镓结构。其中， 又以釆用与氮化物间存有约14%晶格不匹配(lattice mismatch )的蓝宝石基 才反为市场主 流。但是，常见的蓝宝石为电绝缘体，且热导性不佳，为制造垂直导通式 氮化物发光二极管，或为提高发光二极管的散热特性，使用其它种类载体 以替换蓝宝石的技术也应运而生。其中一种分离技术为激光分离法(Laser Lift-off),其使用Nd-YAG激光或准分子(Excimer)激光将氮化镓分解为镓与 氮气而达到分离蓝宝石的目的。然而，激光光束的穿透深度控制不易，常 达到主要外延结构而损及发光品质。相关技术文献可参考美国专利第 6,559,075号与第6,071,795号。
技术实现思路
本专利技术提供数种可用于分离蓝宝石块材与外延结构、或分离二种材料 系统的方法。依本专利技术 一 实施例的分离二种材料系统的方法，包含提供一蓝宝石块 材；形成一氮化物系统于蓝宝石块材之上；形成至少二条空通道于蓝宝石 块材与氮化物系统之间；蚀刻空通道中至少一内表面；及分离蓝宝石块材与氮化物系统。依本专利技术另 一 实施例的分离二种材料系统的方法，包含提供一第 一材料系统；形成多条材料通道或材料图案于第一材料系统之上；形成一第二 材料系统于第 一材料系统与该些材料通道之上；移除该些材料通道或材料 图案以形成空通道或空图案；及对空通道或空图案进行湿蚀刻，直至第一 材料系统与第二材料系统间的接触面积缩小至无法维持一稳固连接。依本专利技术又一实施例的一种分离二种材料系统的方法，包含提供一第 一材料系统；干蚀刻第一材料系统以形成一空通道；形成一第二材料系统 于第一材料系统之上；对空通道进行湿蚀刻；及分离第一材料系统与第二 材料系统。依本专利技术再一实施例的一种分离二种材料系统的方法，包含提供一第 一材料系统；提供一第二材料系统于第一材料系统之上；形成多个空通道 或空图案介于第一材料系统与第二材料系统之间；提供一种蚀刻液，其在 第 一材料系统与第二材料系统间存有约50 10000倍等级的蚀刻速率差异； 使用蚀刻液蚀刻空通道或空图案，直至第一材料系统与第二材料系统间的 接触面积缩小至无法维持一稳固连接。附图说明图1 A 1E说明依据本专利技术 一 实施例的分离蓝宝石基板的方法；图2说明依照本专利技术实施例的数种可能分离型态；图3A与3B说明依据本专利技术一实施例的材料通道的配置；图4说明依据本专利技术另一实施例的分离蓝宝石基板的方法；以及图5 A~5 C说明依据本专利技术又 一 实施例的分离蓝宝石基板的方法。附图标记i兌明10蓝宝石基4反22第二氮化物系统11第一氮化物系统23材谇午通道12第二氮化物系统24第三氮化物系统13材津牛通道30蓝宝石基板14空通道31第一氮化物系统14a内表面32第二氮化物系统14b交点33空通道20 蓝宝石基才反 33a侧内表面21 第一氮化物系统 33b蚀刻面具体实施例方式以下配合附图说明本专利技术的各实施例。本专利技术的一实施例如图1A 1E所示。首先，于一蓝宝石基板10上方 沉积一蚀刻层(未显示)，再利用光刻技术(photolithography)移除蚀刻层 中部分区域以形成具有特定配置图案的材料通道13。此外，材料通道13亦 可选4奪作为横向再成长外延法(epitaxial lateral overgrowth; ELOG)的沖莫板(template )。继而，于材料通道13及蓝宝石基板10上方依序形成第 一氮化 物系统11与第二氮化物系统12。其中，第一氮化物系统11作为第二氮化 物系统12的緩冲层(buffer layer )以降低第二氮化物系统12中的位错密度(dislocation density )。第一氮化物系统11的组成为如u-GaN、 A1N、 AlGaN、 InAlN，或由 A1N、 GaN、及InN所组合的材料。形成第一氮化物系统11的方法可采用 有机金属化学气相沉积法(Metal-organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 或氢化物气相外延法(Hydride Vapour Phase Epitaxy; HVPE )等。日本专利 第2，141，400号、日本专利公开第2004-289095号、与美国专利第5，122，845 号公开的内容与上述制法相关，并皆以引用方式纳入本文。于一实施例中， 第一氮化物系统11包含依序形成于蓝宝石基板10上的A1N层、GaAlN层、 及u-GaN层。于另一具体例中，第一氮化物系统11包含一GaxAl^N(0^x $1)层。第二氮化物系统12中至少包含一发光层以及位于此发光层两侧的p型 氮化物层与n型氮化物层。发光层的结构为如单异质结构(single heterostructure; SH)、双异质结构(double heterostructure; DH)、双侧双异 质结构(double-side double heterostructure ; DDH )、 或多重量子阱 (multi-quantumwell; MQW)。发光层、p型氮化物层、与n型氮化物层的 组成分别为AlxGayInzN (x+y+z=l )。此外，第二氮化物系统12中尚可包含 其他非氮化物、或半导体的材料，如金属、有机化合物、绝缘体、与氧化 物等。于一实施例中， 一个氧化铟锡(indium tin oxide; ITO)层可包含于 本系统中以提升侧向电流的分散效果。再者，第二氮化物系统12的外表面或内表面中亦可以结构化以形成特定的光场或提高光摘出效率，美国专利第5,779,924号、第5,792,698号、及日本专利公开第2003-110136号揭示的 内容与上述技术相关，这些专利亦以引用方式纳入本文。形成第二氮化物 系统12的方法可釆用有机金属化学气相沉积法(Metal-organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD)或氬化物气相外延法(Hydride Vapor Phase Epitaxy; HVPE )等。如图1B所示，使用特定蚀刻液蚀刻材料通道13以形成空通道14。于 一实施例中，材料通道13的材料为二氧化硅(Si02)，蚀刻液为纯度85% 以上熔融状的氢氧化钾(potassium hydroxide; KOH)，蚀刻温度介于170 。C 250。C。根据文献记载，二氧化硅于230。C的氬氧化钾中的蚀刻速率可 达10jum/min以上。此外，二氧化硅与氢氧化钾的可能反应机制可描述如 下Si02+2KOH — K2Si03+H20当材料通道13内的全部或部分材料被蚀刻液移除而暴露出第一氮化物 系统11后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离两种材料系统的方法，包含下列步骤：　提供一蓝宝石块材；　形成一氮化物系统于该蓝宝石块材之上；　形成至少二条空通道于该蓝宝石块材与该氮化物系统之间；　蚀刻该空通道中至少一内表面；及　分离该蓝宝石块材与该氮 化物系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚儒，谢明勋，徐大正，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]