专利名称：于氮化镓上制作氧化锌的方法与其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种于氮化镓上制作氧化锌的方法与其应用，特别是涉及一种利用水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法与应用氧化锌回收基板的方法。
背景技术：
近来，随着氧化锌纳米结构应用范围的增广，因此，氧化锌磊晶层被试着生长于许多不同的基板，例如 Si [4]、6H_SiC[5]、Ni0[6]、indium-tin-oxide (ITO) [7]、diamind[8]、GaN[9-13]等基板。一般来说，在不同的基板上形成氧化锌磊晶层，都是采用氮化镓做为氧化锌磊晶层与基板之间的中介层，而加强氧化锌磊晶层与不同基板之间的附着力。这是因为氮化镓和氧化锌的晶体结构相同，两者晶格常数相当匹配( 1.9%)且热传导系数也相似。一般来说，于氮化镓上制作氧化锌薄膜(或磊晶层)大多都是采取电化学沉积法(electrochemical deposition)、脉冲激光沉积法(pulsed laser deposition)、金属有机化学沉积法(metalorganic chemical vapor deposition)、或分子束嘉晶法(molecularbeam epitaxy)等方法来制作。然而，这些方法不但对于嘉晶环境(或工艺条件)的要求很高，例如高温(超过100°C )、需要金属辅助等，并且在成本上的需求也相当高，因此，亟需要一种对于磊晶环境要求低、简单、以及低成本的方法，可以于氮化镓上生长氧化锌磊晶层。另夕卜，一般制作光学元件或光电元件，例如发光二极管(Light EmittingDiode; LED)，都是在基板上进行制作，并且在完成光学元件(或光电元件)后，将光学元件(或光电元件)由基板剥离，就直接将基板废弃不再使用。这样的方式显然并不符合环保要求且造成浪费，而导致光学元件(或光电元件)的制作成本无法降低，因此，亟需要一种可以在完成光学元件(或光电元件)制作后，可以回收基板再使用的方法，降低光学元件(或光电元件)的制作成本。
发明内容
本发明的一目的为提供一种于氮化镓上制作氧化锌的方法，可以取代成本较高与工艺条件较苛刻的电化学沉积法、脉冲激光沉积法、金属有机化学沉积法、或分子束磊晶法等传统方法，而降低制作氮化镓的困难与降低至制作成本。本发明的另一目的为提供一种应用氧化锌回收基板的方法，可以利用制作氧化锌于基板上，而进行后续的光学元件(光电元件)制作，并于完成光学元件(光电元件)后，回收基板重复使用来制作光学元件(光电元件)，从而降低光学元件(光电元件)的制作成本，并使光学元件(光电元件)的工艺更符合环保需要求。根据本发明的一目的，本发明提供一种于氮化镓上制作氧化锌的方法，其包含下列步骤:⑴提供基板；⑵于该基板上制作氮化镓层；⑶利用水热法制作氧化锌薄膜于该氮化镓层上。根据本发明的另一目的，本发明提供一种应用氧化锌回收基板的方法，其包含下列步骤:(I)提供基板；(2)于该基板上制作氮化镓层；(3)制作氧化锌薄膜于该氮化镓层上；(4)以该氧化锌薄膜为磊晶中心制作半导体晶体或磊晶体该氧化锌薄膜上，而制作光学元件；(5)移除该氧化锌薄膜而将该半导体晶体或磊晶体由该基板上剥离，而回收其上具有该氮化镓层的该基板；以及以回收的基板重复进行步骤(3)_(5)，而重复制作光学元件。因此，本发明提供了一种于氮化镓上制作氧化锌的方法，可以工艺要求低、困难度低、以及低成本的方法取代传统工艺要求高、困难度高、以及高成本的制作方法，并且应用该方法制作氧化锌于基板上，而提供一种应用氧化锌回收基板的方法，使得光学元件(光电元件)工艺中使用的基板，可以一再地被回收而重复使用于制作光学元件(光电元件)，从而降低光学元件(光电元件)的制作成本。综上所述，本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极技术效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合说明书附图，详细说明如下。
图1A至图1E为本发明的一实施例的于氮化镓上制作氧化锌的方法与其应用方法的剖面流程图。主要元件符号说明100基板102氮化镓层104氧化锌薄膜106氮化物半导体晶体或磊晶体108化学溶液110容器
具体实施例方式本发明的一些实施例详细描述如下。然而，除了该详细描述外，本发明还可以广泛地在其他的实施例施行。亦即，本发明的范围不受已提出的实施例的限制，而以本发明提出的权利要求所保护的范围为准。其次，当本发明的实施例图示中的各元件或步骤以单一元件或步骤描述说明时，不应以此作为有限定的认知，即如下的说明未特别强调数目上的限制时本发明的精神与应用范 围可推及多数个元件或结构并存的结构与方法上。再者，在本说明书中，各元件的不同部分并没有完全依照尺寸绘图，某些尺度与其他相关尺度相比或有被夸张或是简化，以提供更清楚的描述以增进对本发明的理解。而本发明所沿用的现有技艺，在此仅做重点式的引用，以助本发明的阐述。图1A至图1D为本发明的于氮化镓上制作氧化锌的方法的一个实施例，其以剖面结构图显示整个工艺与各个工艺步骤。参照图1A，首先，提供基板100，基板100为金属基板、硅基板、石英基板、玻璃基板、蓝宝石基板、或软性塑胶基板。接着，制作氮化镓层102于基板100上。氮化镓层102是以原子层沉积法(atomic layer deposition)、电化学沉积法(electrochemical deposition)、脉冲激光沉积法(pulsed laser deposition)、或金属有机化学沉积法(metalorganic chemical vapor deposition)而制作于基板100上。其中，氮化镓层102可以依照工艺的需求与设计，制作成未掺杂氮化镓、η型氮化镓、或P型氮化镓。接着，以丙酮或甲醇洗净基板100与其上氮化镓层102，再以去离子水洗净吹干基板100与氮化镓层102。然后，参照图1Β，将基板100置入或浸入装有化学溶液108的容器110中，而利用水热法(hydrothermal method)于氮化镓层102上制作氧化锌薄膜。化学溶液108为硝酸锌/六甲基四胺水溶液或任何可以经由化学反应析出氧化锌的混合水溶液，而化学溶液108的浓度在50mM至220mM之间，其可依照工艺需求，例如所需的沉积速率，而采取不同的化学溶液或不同浓度的化学溶液。制作氧化锌薄膜的温度在60°C至90°C之间，其较佳的工艺温度在65°C至75°C之间，而工艺时间在I小时至数10小时之间，例如I小时至24小时，其可以依照不同的工艺条件来决定，例如工艺温度，化学溶液成分与浓度等。然后，参照图1C，等到氧化锌薄膜104已经沉积至一预设厚度后，将基板移出，即完成氧化锌薄膜104的制作。氧化锌薄膜104的厚度(即预设厚度)在0.5微米(μ m)至数10微米(μπι)之间，其可以依照工艺的需求或是后续工艺的需求而选择不同的厚度。在完成氧化锌薄膜104制作后，可以于氧化锌薄膜104上继续进行后续工艺，而制作光学元件(或光电元件)。参照图1D，完成氧化锌薄膜104制作后，以氧化锌薄膜104做为磊晶中心，而于氧化锌薄膜104上制作或生长一或多层氮化物半导体晶体或磊晶体106，以组成光学元件(或光电元件)，例如发光二极管(LED)。氮化物半导体晶体或磊晶体106制作或生长的数量可以依照所欲制作的光学元件(或光电元件)的种类与结构而选择。氮化物半导体晶体或嘉晶体106的制作是以原子层沉积法(atomic layer deposition)、电化学沉积法(electrochemical deposition)、脉冲激光沉积法(pulsed laser deposition)、或金属有机化学沉积法(metalorganic chemical vapor deposition)进行。在图1A至图1D所示的于氮化镓上制作氧化锌的方法中，以低于IOO0C (600C -900C )的工艺温度，在可以经由化学反应析出氧化锌的混合水溶液(例如硝酸锌/六甲基四胺水溶液)中，反应I小时至数10小时等简单的工艺条件与步骤，即可以在氮化镓上制作氧化锌，完全不需要传统制作氧化锌方法中的严苛工艺条件，例如高温(至少要高于100°c )、需要金属辅助等，也不需要为达成这些严苛工艺条件所需要的成本，所以可以简化于氮化镓上制作氧化锌的工艺与降低其制作成本。另外，本发明也提供一种应用氧化锌回收基板的方法，特别是应用前文所说明的于氮化镓上制作氧化锌的方法制作氧化锌而进行回收基板的方法。参照图1A至图1E，其为本发明的应用氧化锌回收基板的方法的一实施例，以剖面结构图显示整个工艺与各个工艺步骤。参照图1A、图1B、图1C以及图1D，以前文所提及图1A至图1D所示的步骤，分别依序于基板100上制作氮化镓层102、于氮化镓层102制作氧化锌薄膜104、于氧化锌薄膜104制作一或多层氮化物半导体晶体或磊晶体106。由于这些步骤与前述于氮化镓上制作氧化锌的方法中的步骤相同，因此，在此不再赘述。然而，值得注意的是，在图1A至图1E所示应用氧化锌回收基板的方法中，虽然以工艺步骤简单、工艺条件(或要求)低、以及成本低廉的水热法于氮化镓层102制作氧化锌薄膜104为一最佳的选择，但是仍然可以依照工艺的需求，而选择以热蒸镀法(thermal evaporation)、化学气相沉积法(chemical vapordeposition)、分子束嘉晶法(molecular beam epitaxy)、或阳极氧化招多孔模板法(AAO)等工艺步骤复杂、工艺条件(或要求)严苛、以及成本较高的传统方法制作，并不局限于水热法。接着，参照图1E，在完成氮化物半导体晶体或磊晶体106制作而组成光学元件(或光电元件)后，以酸性溶液对蚀刻氧化锌薄膜104进行蚀刻，而将氧化锌薄膜104移除，使得制作于氧化锌薄膜104上的氮化物半导体晶体或磊晶体106，与基板100或氮化镓层102分离，而由其上剥离。换言之，即将氧化锌薄膜104完全蚀刻，而使得制作于氧化锌薄膜104上的光学元件，由基板100 (或氮化镓层102)上剥离。用以蚀刻除氧化锌薄膜104的酸性溶液为盐酸、醋酸、硫酸、硝酸、或这些酸性溶液的混合溶液。酸性溶液的浓度可以依照工艺需求而选择不同的浓度，例如依照需要的蚀刻速率、蚀刻时间等选择不同的浓度。最后，将基板100回收而再使用。由于此时基板100上已经制作有氮化镓层102，因此，可以直接重复图1B至图1E所示的步骤，分别依序将于基板100上制作氮化镓层102、于氮化镓层102制作氧化锌薄膜104、于氧化锌薄膜104制作一或多层氮化物半导体晶体或磊晶体106、以及移除氧化锌薄膜104，而重复地回收基板100并于其上制作光学元件(或光电元件)，直到基板100不堪使用为止。如此一来，在基板未磨损或是破损到一定程度之前，都可以重复回收并再使用于光学元件(或光电元件)的制作。由于基板不再使用过一次后即废弃，所以有助于光学元件(或光电元件)的制作成本的大幅降低，并且也更符合环保的要求。有鉴于上述实施例，本发明提供一种于氮化镓上制作氧化锌的方法，利用步骤简单、工艺条件(或要求)低、以及成本低廉的水热法取代成本较高与工艺条件较苛刻的电化学沉积法、脉冲激光沉积法、金属有机化学沉积法、或分子束磊晶法等传统方法，于氮化镓上制作氧化锌，而降低制作氮化镓的困难与降低至制作成本，从而简化工艺与降低工艺要求和制作成本。更进一步，本发明应用于氮化镓上制作氧化锌的方法，而提出一种回收基板的方法，可以不断地回收基板重新进行光学元件(或光电元件)的制作，而有助于光学元件(或光电元件)的制作成本的大幅缩减。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种利用水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法，其特征在于包含: 步骤1、提供基板； 步骤2、于该基板上制作氮化镓层；以及 步骤3、利用水热法制作氧化锌薄膜于该氮化镓层上。
2.按权利要求1所述的利用水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法，其特征在于，其中更包含元件制作步骤，其以该氧化锌薄膜为磊晶中心而制作半导体晶体或磊晶体。
3.按权利要求1所述的利用水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法，其特征在于，其中该基板为金属基板、硅基板、石英基板、玻璃基板、蓝宝石基板、或软性塑胶基板。
4.按权利要求1所述的利用水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法，其特征在于，其中该氮化镓层为未掺杂、η型、或P型。
5.按权利要求1所述的利用水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法，其特征在于，其中步骤2是以原子层沉积法、电化学沉积法、脉冲激光沉积法或金属有机化学沉积法制作该氮化镓层。
6.按权利要求1所述的利用水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法，其特征在于，其中步骤3是以硝酸锌/六甲基四胺水溶液或可以经由化学反应析出氧化锌的混合水溶液做为化学溶液，而于该氮化镓层上沉积该氧化锌薄膜。
7.按权利要求6所述的利用水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法，其特征在于，其中该化学溶液的浓度在50mM至220mM之间。
8.按权利要求1所述的利用 水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法，其特征在于，其中步骤3是在60°C至90°C之间进行。
9.按权利要求1所述的利用水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法，其特征在于，其中步骤3的工艺时间在I小时至数10小时之间。
10.按权利要求1所述的利用水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法，其特征在于，其中该氧化锌薄膜的厚度在0.5微米至数10微米之间。
11.按权利要求1所述的利用水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法，其特征在于，其中更包含洗净步骤，在步骤3之前实施，其包含: 以丙酮或甲醇洗净已制作有氮化镓层于其上的基板；以及 以去尚子水洗净吹干该基板。
12.一种应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，包含: 步骤1、提供基板； 步骤2、于该基板上制作氮化镓层； 步骤3、制作氧化锌薄膜于该氮化镓层上； 步骤4、以该氧化锌薄膜为磊晶中心制作半导体晶体或磊晶体该氧化锌薄膜上，而制作光学兀件； 步骤5、移除该氧化锌薄膜而将该半导体晶体或磊晶体由该基板上剥离，而回收其上具有该氮化镓层的该基板；以及 步骤6、以回收的基板重复进行步骤3-5，而重复制作光学元件。
13.按权利要求12所述的应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，其中该基板为金属基板、硅基板、石英基板、玻璃基板、蓝宝石基板、或软性塑胶基板。
14.按权利要求12所述的应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，其中该氮化镓层为未掺杂、η型、或P型。
15.按权利要求12所述的应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，其中步骤2是以原子层沉积法、电化学沉积法、脉冲激光沉积法、或金属有机化学沉积法制作该氮化镓层。
16.按权利要求1所述的应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，其中更包含洗净步骤，于步骤3之前实施，其包含: 以丙酮或甲醇洗净已制作有氮化镓层于其上的基板；以及 以去尚子水洗净吹干该基板。
17.按权利要求12所述的应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，其中该步骤3是以水热法、热蒸镀法、化学气相沉积法、分子束磊晶法或阳极氧化铝多孔模板法AAO制作该氧化锌薄膜。
18.按权利要求12所述的应用氧化锌回收基板的方法，其中该步骤3是以硝酸锌/六甲基四胺水溶液或可以经由化学反应析出氧化锌的混合水溶液做为化学溶液，而以水热法于该氮化镓层上沉积该氧化锌薄膜。
19.按权利要求18所述的应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，其中该化学溶液的浓度在50mM至220mM之间。
20.按权利要求18所述的应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，其中步骤3是在60°C至90°C之间进行。
21.按权利要求18所述的应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，其中步骤3的工艺时间在I小时至数10小时之间。
22.按权利要求12所述的应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，其中该氧化锌薄膜的厚度在0.5微米至数10微米之间。
23.按权利要求12所述的应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，其中步骤4是以原子层沉积法、电化学沉积法、脉冲激光沉积法、或金属有机化学沉积法制作半导体晶体或磊晶体该氧化锌薄膜上。
24.按权利要求12所述的应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，其中步骤5是以酸性溶液蚀刻该氧化锌薄膜而将其移除。
25.按权利要求24所述的应用氧化锌回收基板的方法，其特征在于，其中酸性溶液为盐酸、醋酸、硫酸、硝酸、或其混合溶液。
全文摘要
本发明是有关于一种于氮化镓上制作氧化锌的方法与其应用，特别是有关一种利用水热法于氮化镓上制作氧化锌的方法与应用氧化锌回收基板的方法。该方法包括提供基板；于该基板上制作氮化镓层；以及利用水热法制作氧化锌薄膜于该氮化镓层上。
文档编号H01L21/02GK103094071SQ201210424069
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月30日 优先权日2011年10月31日
发明者林清富, 古竣伟 申请人:林清富