半导体生长用模板、基板分离方法及发光元件制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体生长用模板、生长基板分离方法及利用该方法的发光元件制造方法，具体地讲，涉及一种具有能够从生长于半导体生长用模板上的外延层易于分离生长基板的结构的半导体生长用模板、生长基板分离方法及利用该方法的发光元件制造方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管是用于发出通过电子和空穴的再结合而产生的光的无机半导体发光元件，最近应用于显示器、汽车灯、普通照明等各种领域。
[0003]发光元件，特别是，发光二极管可根据电极的形成位置被分类为水平型发光二极管和垂直型发光二极管等。
[0004]水平型发光二极管虽然制造方法比较简单，但是由于为了形成下部半导体层的电极而去除活性层的一部分，因此发光面积减小。此外，由于发生因电极的水平布置而导致的电流密集现象，因此发光二极管的发光效率降低。不仅如此，作为水平型发光二极管的生长基板，最为广泛地使用蓝宝石基板，但是由于蓝宝石基板的导热性低，因此发光二极管的热释放比较困难。因此，发光二极管的结温升高，并且所述发光二极管的内部量子效率降低。
[0005]为了解决如上所述的水平型发光二极管所存在的问题，垂直型发光二极管或者倒装芯片型发光二极管正被开发。
[0006]垂直型发光二极管由于其电极上下布置且分离诸如蓝宝石基板之类的生长基板，因此可解决水平型发光二极管所存在的问题。此外，倒装芯片型发光二极管由于其电极通过金属凸块等来与基座(Submount)直接接触，因此可改善因水平型发光二极管的低放热效率而产生的问题。
[0007]此外，垂直型发光二极管由于其电极上下布置，因此在制造时额外地需要分离生长基板的工序。此外，在倒装芯片型发光二极管中也是，为了提高发光效率而应用分离生长基板的技术。通常，为了分离生长基板，主要使用激光剥离(LLO=Laser Lift-off)技术，最近正在研宄开发化学剥离(CLO:Chemical Lift-off)技术、应力剥离(SLO:stressLift-off)技术等。
[0008]在利用激光剥离来分离生长基板时，因能量强大的激光而有可能在半导体层产生裂缝，在使用与半导体层同种物质的生长基板时(例如，氮化镓半导体层和氮化镓基板)，由于生长基板和半导体层之间的能带隙的差异小，因此难以应用激光剥离方法。对于化学剥离的情形而言，由于在对基板和半导体层之间进行化学蚀刻的过程中工艺的再现性低，因此工艺收益率不确定，此外，由于执行化学刻蚀所需要的时间长而使整个发光二极管制造工艺性下降。
[0009]为了克服上述的激光剥离和化学剥离的缺点，最近在多方面地研宄利用应力剥离来分离基板的技术。在利用应力来分离基板时，应将应力施加于生长基板和外延层之间而使数μπι至数十μ m的外延层从生长基板分离。
[0010]然而，利用应力剥离来分离生长基板的工艺难以应用于当前的批量生产工艺。其原因在于，如上所述，在从生长基板分离外延层时所施加的应力也传递到外延层而导致产生外延层的应变及裂缝。因此，从生长基板分离的外延层的结晶质下降，这直接导致利用所述外延层制造的发光元件的光量下降且可靠性下降。此外，由于难以预测在外延层的哪个部分会发生何种程度的损坏，因此对工艺的可靠性及收益率也产生不利影响。不仅如此，在分离生长基板时所施加的应力也传递到生长基板，因此在分离诸如氮化镓基板之类的脆性高且高价的生长基板时难以应用应力剥离。
[0011]如上所述，为了将应用利用应力剥离使生长基板从外延层分离的工艺来制造发光元件等半导体元件的方法应用于批量生产工艺，需要能够提供高工艺可靠性且收益率的半导体生长用模板及生长基板分离方法。
【发明内容】
[0012]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能够应用应力剥离的半导体生长用模板。
[0013]本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种利用应力剥离从生长在所述半导体生长用模板的外延层分离生长基板的基板分离方法。
[0014]本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种利用所述基板分离方法来从外延层分离生长基板的发光元件制造方法。
[0015]根据本发明的一方面的半导体生长用模板包括:生长基板，包括氮化物基板；种子层，位于所述生长基板上，并且包括一个以上的沟槽；生长防止层，位于所述沟槽的底面，其中，所述沟槽包括上部沟槽及下部沟槽，所述上部沟槽的宽度可小于所述下部沟槽的宽度。
[0016]提供包括沟槽的半导体生长用模板，从而可在所述半导体生长用模板上生长半导体层，并且使分离生长基板的工艺变得容易。
[0017]所述生长基板的上面可被所述沟槽部分暴露。
[0018]所述生长防止层的厚度的大小可小于所述下部沟槽的高度。
[0019]所述生长防止层可包含SiNx。
[0020]所述下部沟槽的宽度可以是约4 ym至12 μπι。
[0021]根据本发明的另一方面的基板分离方法包括如下步骤:在生长基板上形成具有掩膜部及开口部并且包含生长防止层及位于所述生长防止层上的蚀刻层的掩膜图案，所述生长基板包括氮化物基板；形成从所述开口部的下面生长而部分地覆盖所述掩膜部的上面的种子层；至少部分地去除所述掩膜图案来形成一个以上的沟槽，以使所述生长防止层至少部分地残留在所述沟槽的下面之上；形成将所述种子层作为种子而生长的外延层，并且将所述沟槽的至少一部分形成为空洞；从所述外延层分离所述生长基板。
[0022]据此，可最小化在生长基板分离过程中可能发生的外延层和生长基板的损坏。
[0023]所述种子层可包括填充所述开口部的下部种子层及位于所述下部种子层上且部分地覆盖所述开口部的上面的上部种子层，所述沟槽可包括上部沟槽及下部沟槽。
[0024]所述生长基板分离方法还可包括如下步骤:在部分地去除所述掩膜图案之后，部分地蚀刻因去除所述掩膜图案而被暴露的所述上部种子层的下表面。
[0025]所述种子层可包括η型GaN，所述上部种子层的下表面可具有N面(Ν-face)。
[0026]部分地蚀刻所述上部种子层的下表面的步骤可包括如下步骤:利用包含NaOH及KOH中的至少一个的蚀刻溶液来蚀刻所述上部种子层的下表面。
[0027]进而，被部分地蚀刻的所述上部种子层的下表面可具有粗糙的表面。
[0028]所述外延层可伴随着水平生长及垂直生长而从所述上部种子层生长，所述外延层可生长为覆盖所述沟槽的上部。
[0029]所述空洞可包括位于其上部的凹坑，并且，在形成所述外延层的同时，所述上部沟槽的一部分可被形成为所述凹坑。
[0030]进而，至少部分地去除所述掩膜图案的步骤可包括如下步骤:去除所述蚀刻层而使所述生长防止层被至少部分地暴露。
[0031]所述蚀刻层可包含SiN2，所述生长防止层可包含SiNx。
[0032]此外，至少部分地去除所述掩膜图案的步骤可包括如下步骤:利用包含BOE的蚀刻溶液来去除所述蚀刻层。
[0033]在几个实施例中，分离所述生长基板的步骤可包括如下步骤:对所述生长基板与所述外延层之间施加应力。
[0034]所述生长基板可从所述下部种子层的下面周围区域被分离。
[0035]根据本发明的另一方面的发光元件制造方法可包括所述基板分离方法，所述外延层可包括:第一导电型半导体层；位于所述第一导电型半导体层上的第二导电型半导体层；位于所述第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间的活性层。
[0036]所述发光元件制造方法还可包括如下步骤:在从所述外延层分离所述生长基板之前，在所述外延层上形成支撑基板。
[0037]从所述生长基板分离而被暴露的所述外延层的下表面可包含凹凸图案，并且所述凹凸图案可具有与所述空洞和种子层的形态对应的形态的轮廓。
[0038]所述发光元件制造方法还可包括如下步骤:部分地去除所述外延层的下表面而使所述凹凸图案的弯曲变得平缓；在所述外延层的下表面形成粗糙的表面。
[0039]根据本发明，提供一种能够在生长外延层之后通过应用应力剥离来容易地分离生长基板的半导体生长用模板。
[0040]此外，由于可在生长于所述半导体生长用模板上的外延层与生长基板之间形成相对大的空洞，因此利用应力剥离来分离生长基板会变得容易，此时可最小化在外延层和生长基板发生的损坏。
[0041]进而，可提供一种利用所述基板分离方法从外延层分离生长基板的发光元件制造方法，从而可使制造出的发光元件的品质变得优异，并且可提高可靠性。
【附图说明】
[0042]图1至图11是用于说明根据本发明的实施例的半导体生长用模板、基板分离方法及发光元件制造方法的剖面图。
[0043]图12至图16是用于说明根据本发明的另一个实施例的半导体生长用模板、基板分离方法及发光元件制造方法的剖面图。
【具体实施方式】
[0044]以下，参照附图详细说明本发明的实施例。下面将介绍的实施例是为了能够将本发明的构思充分地传递给本发明所属的技术领域的普通技术人员而作为示例提供的。因此，本发明并不局限于以下说明的实施例，可以具体地实现为其他形态。并且，在附图中，为了便于示出，构成要素的宽度、长度、厚度等有可能被夸张地表现。此外，当记载为一个构成要素位于另一构成要素的“上部”或者“上”时，各个部分可位于另一部分的“紧上部”或“紧上方”，或者在各个构成要素和其他构成要素之间还可以存在其他的构成要素。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成要素。
[0045]图1至图11是用于说明根据本发明的实施例的半导体生长用模板、基板分离方法及发光元件制造方法的剖面图。
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