[发明专利]半导体薄膜结构以及其形成方法

权利要求书

1.一种半导体薄膜结构，其特征在于其包括：

蓝宝石基底；

Al₂O₃的无机薄膜，形成在所述蓝宝石基底上，用以直接在所述蓝宝石基底与所述无机薄膜上定义多个空腔，以使各自分离的所述空腔具有受控的形状、大小以及二维配置，其中所述无机薄膜为连续；以及

氮化物半导体薄膜，形成在所述蓝宝石基底上方，

其中借由调整所述空腔的形状、大小以及二维配置中至少一者，以调整施加于所述氮化物半导体薄膜的应力、所述氮化物半导体薄膜的光萃取量以及发光图案中至少一者，且

其中所述无机薄膜的多个部分与所述蓝宝石基底直接接触，且与所述蓝宝石基底直接接触的所述无机薄膜的所述多个部分沿着所述蓝宝石基底的结晶方向结晶化。

2.如权利要求1所述的半导体薄膜结构，其特征在于其中所述氮化物半导体薄膜具有至少两层膜的结构。

3.如权利要求2所述的半导体薄膜结构，其特征在于其还包括另一层无机薄膜，其形成于所述至少两层膜间，用以在所述至少两层膜间定义多个其他空腔，使各自分离的所述其他空腔具有受控的形状、大小以及二维配置。

4.如权利要求1所述的半导体薄膜结构，其特征在于其中所述空腔在所述蓝宝石基底上一致地定义成相同的图案。

5.如权利要求1所述的半导体薄膜结构，其特征在于其中所述空腔在所述蓝宝石基底上局部地定义成不同的图案。

6.一种形成半导体薄膜结构的方法，其特征在于其包括：

在蓝宝石基底上形成牺牲层图案；

在所述牺牲层图案上形成Al₂O₃的无机薄膜；以及

从上方已形成有所述无机薄膜的所述蓝宝石基底移除所述牺牲层图案，以形成直接在所述蓝宝石基底上定义且各自分离的多个空腔，其中所述无机薄膜为连续；以及

在所述蓝宝石基底上方形成氮化物半导体薄膜，

其中借由调整所述空腔的形状、大小以及二维配置中至少一者，以调整施加于所述氮化物半导体薄膜的应力、所述氮化物半导体薄膜的光萃取量以及发光图案中至少一者，且

其中所述无机薄膜的多个部分与所述蓝宝石基底直接接触，且与所述蓝宝石基底直接接触的所述无机薄膜的所述多个部分沿着所述蓝宝石基底的结晶方向结晶化，以及

其中所述空腔为所述牺牲层图案移除后的空间，且所述牺牲层图案由聚合物所形成。

7.如权利要求6所述的形成半导体薄膜结构的方法，其特征在于其中形成所述氮化物半导体薄膜的方法是使用所述蓝宝石基底中不具有所述空腔的部分作为籽晶，经由外延侧向成长法来进行。

8.如权利要求6所述的形成半导体薄膜结构的方法，其特征在于其中形成所述牺牲层图案的方法包括将光刻胶层涂布到所述蓝宝石基底上以及在所述光刻胶层上进行光刻法。

9.如权利要求6所述的形成半导体薄膜结构的方法，其特征在于其中形成所述牺牲层图案的方法包括将用于纳米压印的树脂涂布到所述蓝宝石基底上以及在所述树脂上进行纳米压印法。

10.如权利要求6所述的形成半导体薄膜结构的方法，其特征在于其中形成所述牺牲层图案的方法包括将有机纳米粒子附着到所述蓝宝石基底上以形成所述牺牲层图案。

11.如权利要求6所述的形成半导体薄膜结构的方法，其特征在于其中各所述牺牲层图案的厚度在0.01μm至10μm的范围内；以及各所述牺牲层图案的宽度在0.01μm至10μm的范围内。

12.如权利要求6所述的形成半导体薄膜结构的方法，其特征在于其中形成所述无机薄膜的方法是在所述牺牲层图案不变形的温度下进行。

13.如权利要求6所述的形成半导体薄膜结构的方法，其特征在于其中借由调整所述无机薄膜的组成、强度以及厚度中至少一者，以调整施加于所述氮化物半导体薄膜的应力。

14.如权利要求6所述的形成半导体薄膜结构的方法，其特征在于其中借由调整所述牺牲层图案的形状，以调整所述空腔的形状。

15.如权利要求6所述的形成半导体薄膜结构的方法，其特征在于其还包括借由将所述牺牲层图案回流，以使所述牺牲层图案的形状变形。