[发明专利]氮化物半导体基板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化物半导体基板及其制造方法。

背景技术

近年来，发光二极管(LED)已经广泛地被应用于各领域。特别是，以氮化镓制成的蓝光LED搭配黄色荧光粉可以获得白光，其不仅在亮度的表现比传统灯管或是灯泡要来得好，其耗电量也比传统灯管或是灯泡要来得低。此外，发光二极管的寿命更比传统灯管或是灯泡要来得长。

目前，在氮化镓半导体发光元件的制作过程中，因氮化镓半导体层与异质基材的间因为晶格常数的差异，使得氮化镓半导体层在外延成长过程之中容易有晶格错位的产生。如此将使得氮化镓半导体发光元件的发光效率受到影响。

另外，传统对于氮化镓半导体层与异质基材的分离方法是采用激光分离法，或是利用蚀刻法来移除氮化镓半导体层与异质基材之间的阻障结构以达到分离的目的。另外，传统另一种使氮化镓半导体层与异质基材的分离方法是利用高温气相蚀刻方式以移除氮化镓半导体层与异质基材之间的界面层。但是，上述各种方法都无法改善氮化镓半导体层在外延成长过程的因晶格错位而造成氮化镓半导体发光元件的发光效率不佳的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化物半导体基板及其制造方法，其可以降低氮化物半导体层在外延成长过程的晶格错位密度及释放晶格不匹配所造成的应力。

为了实现上述目的，本发明提出一种氮化物半导体基板，其包括基材、图案化氮化物半导体、保护层以及氮化物半导体层。图案化氮化物半导体层位于基材上，其中图案化氮化物半导体层包括多个纳米柱结构以及多个块状图案，且纳米柱结构的上表面与块状图案的上表面实质上共平面。保护层披覆在纳米柱结构与块状图案的侧壁上。氮化物半导体层位于图案化氮化物半导体层上，其中氮化物半导体层与图案化氮化物半导体层之间具有多个纳米孔洞。

为了实现上述目的，本发明还提出一种氮化物半导体基板的制作方法，包括在基材上形成氮化物半导体材料。图案化氮化物半导体材料以形成多个纳米柱结构以及多个块状图案。在纳米柱结构以及块状图案的侧壁形成保护层。进行侧向外延成长程序，以于图案化氮化物半导体层上形成氮化物半导体层，其中氮化物半导体层与图案化氮化物半导体层之间具有多个纳米孔洞。

基于上述，本发明在基材上形成具有多个纳米柱结构以及多个块状图案的图案化氮化物半导体层，之后再以侧向外延成长程序于所述图案化氮化物半导体层上形成氮化物半导体层。由于氮化物半导体层是在纳米柱结构以及块状图案上以侧向外延程序成长达到接平(coalesce)而形成，因而可以降低氮化物半导体层在外延成长过程的晶格错位密度及释放晶格不匹配所造成的应力。如此一来，若将所述氮化物半导体层应用于发光元件的制造，便可以提高发光元件的发光效率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A至图1H是根据本发明一实施例的氮化物半导体基板的制造流程剖面示意图；

图2是图1F结构的俯视示意图。

其中，附图标记

100：基材

102：氮化物半导体材料

102a：图案化氮化物半导体层

104：介电层

106：金属层

106a：金属颗粒

108：图案化光阻层

108a：开口图案

110：块状图案

112：纳米柱结构

114：保护层

120：氮化物半导体层

122：纳米孔洞

W1：宽度

W2：间距

W3：纳米柱宽度

T1，T1’：高度

T2、T3：厚度

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

图1A至图1H是根据本发明一实施例的氮化物半导体基板的制造流程剖面示意图。请先参照图1A，首先提供基材100。根据本实施例，基材100为外延基材，其材质可包括硅、碳化硅、氧化铝、蓝宝石、氮化镓、氮化铝或是其它的外延材料。