[发明专利]制造半导体基底的方法和制造发光装置的方法

说明书

本申请是国际申请日为2010年7月22日、进入中国国家阶段日为2012年2月27日、国家申请号为201080038363.4、发明名称为“制造半导体基底的方法和制造发光装置的方法”的PCT申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种制造半导体基底的方法和一种制造发光装置的方法。更具体地讲，本发明涉及基于使生长基底分离的新技术的一种制造半导体基底的方法和一种制造发光装置的方法。

背景技术

具有氮化镓(GaN)基半导体的的发光二极管(LED)可以用于各种应用，例如，交通信号、液晶面板中的背光等。已知的是，LED的发光效率受晶体缺陷和晶体的位错密度的影响。GaN基半导体晶体可以在诸如蓝宝石等的异质基底上生长。然而，在GaN层和基底之间可能会出现晶格失配或热膨胀系数的差异，这导致高的位错密度或缺陷的增多。

GaN基半导体晶体可以在诸如GaN基底等的异质基底上生长。然而，由于GaN中的高位错率等会导致难以形成GaN熔体和难以制造GaN基底。可通过机械研磨或激光烧蚀来分离为GaN基底而生长的GaN块状晶体。然而，会难以再造实用尺寸的GaN基底。具体地讲，激光烧蚀会需要执行相当长的时间，这提高了GaN基底的成本。

S.Hasegawa、S.Nishida、T.Yamashita、H.Asahi(以下称作“Hasegawa等”)在“Polycrystalline GaN for light emitter and field electron emitter applications(用于光发射器和场电子发射器应用的多晶GaN)”一文中示出并描述了GaN晶体生长(Thin Solid Films 487(2005),第260-267页)，出于所有的目的将该文通过引用全部包含于此，正如在此进行了充分地阐述一样。在Hasegawa等人的文章中，分别利用等离子体辅助分子束外延在石英基底、钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)和铌(Nb)的高熔点金属基底以及硅(Si)基底上生长GaN晶体。

由于制造GaN基底会很困难且成本高，所以通常通过在诸如蓝宝石等的异质基底上生长GaN层来制造诸如LED或激光二极管的半导体装置。然而，如上所述，高位错密度或缺陷密度的增加会降低LED的发光效率。此外，蓝宝石基底的导热率比GaN基底的导热率低，并且蓝宝石基底可能会导致装置的散热性能劣化。因此，LED或激光二极管使用蓝宝石基底会使其工作寿命受到了限制。

为了解决蓝宝石基底的这些问题，已经开发出激光剥离工艺，在该工艺中，在作为生长基底的异质基底上生长GaN层之后，将第二基底附于GaN层，而后通过准分子激光使GaN层从蓝宝石基底和GaN层之间的界面局部分解，从而去除蓝宝石基底。该工艺用来制造适于大尺寸发光二极管(功率芯片)等的垂直型发光装置。

然而，如上所述，利用激光使生长基底分离需要明显延长的处理时间，从而导致发光装置的制造成本增加。此外，由于为了使激光束辐射穿过蓝宝石基底而需要提高蓝宝石基底对激光束的透射率，所以必须对蓝宝石基底的暴露表面进行抛光，导致蓝宝石基底的厚度减小，这是不期望的。

发明内容

技术问题

本发明提供了一种制造半导体基底的方法和一种制造发光装置的方法，这些方法可以在无需利用激光束的情况下去除生长基底。

本发明提供了一种制造半导体基底的方法和一种制造发光装置的方法，这些方法无需对生长基底进行抛光而使生长基底能够重新使用。

本发明提供了一种以低成本在异质基底上制造平坦的且可容易分离的GaN基底的方法。本发明提供了一种利用具有改善的性能或长的工作寿命的GaN基底制造的发光装置，例如，发光二极管(LED)或激光二极管。

本发明提供了一种制造半导体基底的方法和一种制造发光装置的方法，这些方法通过有效地去除会在半导体基底和发光装置的制造过程中产生的反应副产物而具有提高的质量。

本发明提供了一种制造发光装置的方法，在该方法中，在由异质基底形成的生长基底上的半导体层中形成孔隙，从而无需利用激光束而容易地分离生长基底。

本发明提供了一种制造发光装置的方法，该方法可以防止因在半导体层中形成孔隙时会产生的反应副产物对半导体层上的化合物半导体层的晶体质量的劣化。

技术方案