半導體結構與製作方法

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

100133159

專利證號

I 487006

專利獲證名稱

半導體結構與製作方法

專利所屬機關 (申請機關)

國立清華大學

獲證日期

2015/06/01

技術說明

以氮化鎵為基的裝置，特別是發光二極體(LEDs)，對能源效益以及環境保護具有強大的推動力。近來，發光二極體係製造於氮化鎵磊晶層之上，特別著重於c-plane藍寶石基板，但其受限於量子斯塔克效應(quantum–confined stark effect, QCSE)，會造成量子井(quantum well)內電子和電洞的波函數分離以及造成發光效率的減少；另一方面，惟晶格不匹配(lattice mismatch)以及熱膨脹係數的關係，非極性氮化鎵經由X光搖擺曲線(X-ray rocking curve, XRC)測量，其結晶品質往往超過500角秒(arcsec)。 本發明係關於一種半導體結構與製造方法，特別是關於一種m-plane氮化鎵磊晶層的結構與製造方法。半導體結構包含有一c-plane藍寶石基板、一奈米結構以及一m-plane氮化鎵磊晶層。其製程為：1. 製備一c-plane藍寶石基板；2. 於c-plane藍寶石基板上形成一奈米結構；3. 於c-plane藍寶石基板之奈米結構上形成一m-plane氮化鎵磊晶層。奈米結構形成於c-plane藍寶石基板上，m-plane氮化鎵磊晶層形成於c-plane藍寶石基板之奈米結構上；其中，奈米結構係完全覆蓋c-plane藍寶石基板表面、並具有n-plane表面之鋸齒狀結構，而結構之間距介於50奈米至350奈米之間。本發明所提供之半導體結構其X光搖擺曲線的半峰全幅值(full width at half maximum, FWHM)為316角秒(arcsec)。此外，此半導體結構之方均根(root- mean square, rms)表面粗糙度是0.3奈米，亦滿足於今日方均根表面粗糙度須小於±0.5奈米的製造需求。 The invention discloses a semiconductor structure. The semiconductor structure comprises a c-plane sapphire substrate, a nano-structure, and a m-plane GaN epilayer. The nano-structure is formed on the c-plane sapphire substrate. The m-plane GaN epilayer is formed on the nano-structure formed on the c-plane sapphire substrate. Additionally, the full width at half maximum of the X-ray rocking curve of the m-plane GaN epilayer is 316 arcsec according to the present invention. Furthermore, root-mean square surface roughness of the m-plane GaN epilayer is 0.3 nm which satisfies the current manufacture requirements of less than ±0.5 nm in root-mean square surface roughness.

備註

本會(收文號1120045669)同意該校112年7月13日清智財字第1129005239號函申請終止維護專利(國立清華大學)

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