[发明专利]供半导体光电组件磊晶用的半导体结构组合及其制程

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体结构组合(semiconductor structure combination)，特别涉及一种用于半导体光电组件(semiconductor optoelectronic device)的半导体结构组合。

背景技术

现今半导体发光组件(例如，发光二极管)的应用领域已甚为广泛，例如照明以及遥控领域等，都可以见到半导体发光组件被广泛地应用。为了让半导体发光组件尽可能地确保较高的功能可靠性以及较低的能源消耗，因此对于半导体发光组件都须要求其本身的外部量子效率(external quantumefficiency)。

理论上，一半导体发光组件的外部量子效率与其本身的内部量子效率(internal quantum efficiency)有关。所谓的内部量子效率由材料特性及质量所决定。若半导体发光组件的内部缺陷(例如，差排)密度变大，将会降低半导体发光组件的内部量子效率及光取出效率。

为提升半导体发光组件的外部量子效率，具有图案化表面的蓝宝石基板已被揭露并用于制造半导体发光组件。图案化表面可用以散射由半导体发光组件射出的光线以降低全反射，进一步提升半导体发光组件的外部量子效率。

虽然半导体材料层(例如，氮化镓)可通过不错的横向磊晶方式形成于图案化表面的蓝宝石基板上，但是半导体材料层在图案化表面的蓝宝石基板上磊晶后仍会产生不少内部的缺陷(例如，贯穿式差排)，并且直接影响到半导体发光组件的光电特性。因此，在图案化表面的蓝宝石基板上磊晶的半导体材料层，其质量仍有改善的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于半导体光电组件的半导体结构组合及其制造方法，以解决上述问题。

本发明提供的半导体结构组合包含一基板(substrate)、一半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体、该半导体材料中的一第二磊晶晶体以及该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷(recess)。

该凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。

该第一磊晶晶体在该第一成核点成核并且在一第一制程条件下往该第一从优取向成长。该第二磊晶晶体在该第二成核点成核并且在该第一制程条件下往该第一从优取向成长。该第三磊晶晶体在该第三成核点成核并且在该第一制程条件下往该第一从优取向成长。在该第一制程条件下，该第二磊晶晶体及该至少一个第三磊晶晶体的成长抑制该至少一个第一磊晶晶体的成长。

本发明还提供一种制造一半导体结构组合的方法。

首先，该方法制备一基板。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。该凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。

接着，在一第一制程条件下，该方法在该第一成核点成核该半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体并且往该第一从优取向成长该第一磊晶晶体。

然后，在该第一制程条件下，该方法在该第二成核点成核该半导体材料中的一第二磊晶晶体并且往该第一从优取向成长该第二磊晶晶体。

最后，在该第一制程条件下，该方法在该第三成核点成核该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体并且往该第一从优取向成长该第三磊晶晶体。特别地，在该第一制程条件下，该第二磊晶晶体及该至少一个第三磊晶晶体的成长抑制该至少一个第一磊晶晶体的成长。

本发明还提供一种半导体结构组合。该半导体结构组合包含一基板、一半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体、该半导体材料中的一第二磊晶晶体以及该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。

该凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。

该第一磊晶晶体在该第一成核点成核并且在一制程条件下往该第一从优取向成长。该第二磊晶晶体在该第二成核点成核并且在该制程条件下往该第一从优取向成长。该第三磊晶晶体在该第三成核点成核并且在该制程条件下往该第一从优取向成长。