本发明公开了一种供一半导体光电组件磊晶用的半导体结构组合及其制程。本发明的半导体结构组合包含一基板及一半导体材料。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。该凹陷的侧壁提供该半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料中的一第二磊晶晶体往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。
1.一种供一半导体光电组件磊晶用的半导体结构组合，其特征在于，所述半导体结构组合包含：一基板，所述基板具有一上表面以及形成于所述上表面上的一凹陷，其中所述凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点，所述凹陷的一底部提供所述半导体材料往所述第一从优取向成长的一第二成核点，邻接所述凹陷的平坦区域提供所述半导体材料往所述第一从优取向成长的至少一个第三成核点；
所述半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体，所述第一磊晶晶体在所述第一成核点成核并且在一第一制程条件下往所述第一从优取向成长；
所述半导体材料中的一第二磊晶晶体，所述第二磊晶晶体在所述第二成核点成核并且在所述第一制程条件下往所述第一从优取向成长；以及所述半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体，所述第三磊晶晶体在所述第三成核点成核并且在所述第一制程条件下往所述第一从优取向成长；
其中在所述第一制程条件下，所述第二磊晶晶体及所述至少一个第三磊晶晶体的成长抑制所述至少一个第一磊晶晶体成长至所述凹陷的中央。
2.如权利要求1所述的半导体结构组合，其特征在于：所述第二磊晶晶体具有高于所述凹陷的深度的一高度。
3.如权利要求1所述的半导体结构组合，其特征在于：所述基板由选自由硅、玻璃、氮化镓、氮化铝、蓝宝石、尖晶石、碳化硅、砷化镓、三氧化二铝、二氧化锂镓、二氧化锂铝以及四氧化镁二铝所组成的一群组中的其一所形成。
4.如权利要求1所述的半导体结构组合，其特征在于：所述半导体材料一III-V族化合物半导体材料，其中在所述III-V族化合物半导体材料内的一III族化学元素选自由硼、铝、镓以及铟所组成的一群组中的一元素，在所述III-V族化合物半导体材料内的一V族化学元素选自由氮、磷、砷以及锑所组成的一群组中的一元素。
5.如权利要求1所述的半导体结构组合，其特征在于：所述基板一蓝宝石基板，所述蓝宝石基板的所述上表面具有取向为(0001)的一结晶面，所述半导体材料氮化镓，并且所述第一从优取向{0001}GaN。
6.如权利要求5所述的半导体结构组合，其特征在于：进一步包含一氮化镓薄膜，所述氮化镓薄膜在所述至少一个第一磊晶晶体、所述第二磊晶晶体及所述至少一个第三磊晶晶体形成的前覆盖在所述蓝宝石基板的所述上表面上。
7.如权利要求6所述的半导体结构组合，其特征在于：所述氮化镓薄膜具有厚度至少为 的一厚度。
8.如权利要求5所述的半导体结构组合，其特征在于：所述第二磊晶晶体及所述至少一个第三磊晶晶体在一第二制程条件下往一第二从优取向{1120}GaN持续成长以形成一层所述半导体材料覆盖所述基板。
9.如权利要求8所述的半导体结构组合，其特征在于：所述第一制程条件包含一第一制程温度900℃以及一第一制程压力200torrs，并且所述第二制程条件包含一第二制程温度1050℃以及一第二制程压力200torrs。
10.一种制造供一半导体光电组件磊晶用的一半导体结构组合的方法，其特征在于，所述方法包含下列步骤：制备一基板，所述基板具有一上表面以及形成于所述上表面上的一凹陷，其中所述凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点，所述凹陷的一底部提供所述半导体材料往所述第一从优取向成长的一第二成核点，邻接所述凹陷的平坦区域提供所述半导体材料往所述第一从优取向成长的至少一个第三成核点；
在一第一制程条件下，在所述第一成核点成核所述半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体并且往所述第一从优取向成长所述第一磊晶晶体；
在所述第一制程条件下，在所述第二成核点成核所述半导体材料中的一第二磊晶晶体并且往所述第一从优取向成长所述第二磊晶晶体；以及在所述第一制程条件下，在所述第三成核点成核所述半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体并且往所述第一从优取向成长所述第三磊晶晶体；
其中在所述第一制程条件下，所述第二磊晶晶体及所述至少一个第三磊晶晶体的成长抑制所述至少一个第一磊晶晶体成长至所述凹陷的中央。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述第二磊晶晶体具有高于所述凹陷的深度的一高度。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述基板由选自由硅、玻璃、氮化镓、氮化铝、蓝宝石、尖晶石、碳化硅、砷化镓、三氧化二铝、二氧化锂镓、二氧化锂铝以及四氧化镁二铝所组成的一群组中的其一所形成。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述半导体材料一III-V族化合物半导体材料，其中在所述III-V族化合物半导体材料内的一III族化学元素选自由硼、铝、镓以及铟所组成的一群组中的一元素，在所述III-V族化合物半导体材料内的一V族化学元素选自由氮、磷、砷以及锑所组成的一群组中的一元素。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述基板一蓝宝石基板，所述蓝宝石基板的所述上表面具有取向为(0001)的一结晶面，所述半导体材料氮化镓，并且所述第一从优取向{0001}GaN。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于：进一步包含一氮化镓薄膜，所述氮化镓薄膜在所述至少一个第一磊晶晶体、所述第二磊晶晶体及所述至少一个第三磊晶晶体形成的前覆盖在所述蓝宝石基板的所述上表面上。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述氮化镓薄膜具有厚度至少为 的一厚度。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包含下列步骤：
在一第二制程条件下，往一第二从优取向{1120}GaN持续成长所述第二磊晶晶体及所述至少一个第三磊晶晶体以形成一层所述半导体材料覆盖所述基板。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于：所述第一制程条件包含一第一制程温度
900℃以及一第一制程压力200torrs，并且所述第二制程条件包含一第二制程温度1050℃以及一第二制程压力200torrs。
19.一种供一半导体光电组件磊晶用的半导体结构组合，其特征在于，所述半导体结构组合包含：一基板，所述基板具有一上表面以及形成于所述上表面上的一凹陷，其中所述凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点，所述凹陷的一底部提供所述半导体材料往所述第一从优取向成长的一第二成核点，邻接所述凹陷的平坦区域提供所述半导体材料往所述第一从优取向成长的至少一个第三成核点；
所述半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体，所述第一磊晶晶体在所述第一成核点成核并且在一制程条件下往所述第一从优取向成长；
所述半导体材料中的一第二磊晶晶体，所述第二磊晶晶体在所述第二成核点成核并且在所述制程条件下往所述第一从优取向成长；以及所述半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体，所述第三磊晶晶体在所述第三成核点成核并且在所述制程条件下往所述第一从优取向成长；
其中所述至少一个第一磊晶晶体及所述至少一个第三磊晶晶体在所述制程条件下往所述第一从优取向持续成长以形成一层所述半导体材料覆盖所述基板，并且一封闭的孔洞形成于所述凹陷的一顶部。
20.如权利要求19所述的半导体结构组合，其特征在于：所述基板由选自由硅、玻璃、氮化镓、氮化铝、蓝宝石、尖晶石、碳化硅、砷化镓、三氧化二铝、二氧化锂镓、二氧化锂铝以及四氧化镁二铝所组成的一群组中的其一所形成。
21.如权利要求19所述的半导体结构组合，其特征在于：所述半导体材料一III-V族化合物半导体材料，其中在所述III-V族化合物半导体材料内的一III族化学元素选自由硼、铝、镓以及铟所组成的一群组中的一元素，在所述III-V族化合物半导体材料内的一V族化学元素选自由氮、磷、砷以及锑所组成的一群组中的一元素。
22.如权利要求19所述的半导体结构组合，其特征在于：所述基板一蓝宝石基板，所述蓝宝石基板的所述上表面具有取向为(0001)的一结晶面，所述半导体材料氮化镓，并且所述第一从优取向{1120}GaN。
23.如权利要求22所述的半导体结构组合，其特征在于：进一步包含一氮化镓薄膜，所述氮化镓薄膜在所述至少一个第一磊晶晶体、所述第二磊晶晶体及所述至少一个第三磊晶晶体形成的前覆盖在所述蓝宝石基板的所述上表面上。
24.如权利要求23所述的半导体结构组合，其特征在于：所述氮化镓薄膜具有厚度至少为 的一厚度。
25.如权利要求22所述的半导体结构组合，其特征在于：所述制程条件包含一制程温度1050℃以及一制程压力200torrs。
26.一种制造供一半导体光电组件磊晶用的一半导体结构组合的方法，其特征在于，所述方法包含下列步骤：制备一基板，所述基板具有一上表面以及形成于所述上表面上的一凹陷，其中所述凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点，所述凹陷的一底部提供所述半导体材料往所述第一从优取向成长的一第二成核点，邻接所述凹陷的平坦区域提供所述半导体材料往所述第一从优取向成长的至少一个第三成核点；
在一制程条件下，在所述第一成核点成核所述半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体并且往所述第一从优取向成长所述第一磊晶晶体；
在所述制程条件下，在所述第二成核点成核所述半导体材料中的一第二磊晶晶体并且往所述第一从优取向成长所述第二磊晶晶体；以及在所述制程条件下，在所述第三成核点成核所述半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体并且往所述第一从优取向成长所述第三磊晶晶体；
其中所述至少一个第一磊晶晶体及所述至少一个第三磊晶晶体在所述制程条件下往所述第一从优取向持续成长以形成一层所述半导体材料覆盖所述基板，并且一封闭的孔洞形成于所述凹陷的一顶部。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于：所述基板由选自由硅、玻璃、氮化镓、氮化铝、蓝宝石、尖晶石、碳化硅、砷化镓、三氧化二铝、二氧化锂镓、二氧化锂铝以及四氧化镁二铝所组成的一群组中的其一所形成。
28.如权利要求26所述的方法，其特征在于：所述半导体材料一III-V族化合物半导体材料，其中在所述III-V族化合物半导体材料内的一III族化学元素选自由硼、铝、镓以及铟所组成的一群组中的一元素，在所述III-V族化合物半导体材料内的一V族化学元素选自由氮、磷、砷以及锑所组成的一群组中的一元素。
29.如权利要求26所述的方法，其特征在于：所述基板一蓝宝石基板，所述蓝宝石基板的所述上表面具有取向为(0001)的一结晶面，所述半导体材料氮化镓，并且所述第一从优取向{1120}GaN。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于：进一步包含一氮化镓薄膜，所述氮化镓薄膜在所述至少一个第一磊晶晶体、所述第二磊晶晶体及所述至少一个第三磊晶晶体形成的前覆盖在所述蓝宝石基板的所述上表面上。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于：所述氮化镓薄膜具有厚度至少为 的一厚度。
32.如权利要求29所述的方法，其特征在于：所述制程条件包含一制程温度1050℃以及一制程压力200torrs。
33.一种供一半导体光电组件磊晶用的半导体结构组合，其特征在于，所述半导体结构组合包含：一基板，所述基板具有一上表面以及形成于所述上表面上的一凹陷，其中所述凹陷的侧壁提供一半导体材料成长的至少一个第一成核点，所述凹陷的一底部提供所述半导体材料成长的一第二成核点，邻接所述凹陷的平坦区域提供所述半导体材料成长的至少一个第三成核点；
所述半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体，所述第一磊晶晶体形成于所述第一成核点；
所述半导体材料中的一第二磊晶晶体，所述第二磊晶晶体形成于所述第二成核点；以及
所述半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体，所述第三磊晶晶体形成于所述第三成核点；
其中所述至少一个第三磊晶晶体形成一层所述半导体材料以覆盖所述基板，所述至少一个第一磊晶晶体位于所述第二磊晶晶体及所述至少一个第三磊晶晶体之间。
34.如权利要求33所述的半导体结构组合，其特征在于：所述基板由选自由硅、玻璃、氮化镓、氮化铝、蓝宝石、尖晶石、碳化硅、砷化镓、三氧化二铝、二氧化锂镓、二氧化锂铝以及四氧化镁二铝所组成的一群组中的其一所形成。
35.如权利要求33所述的半导体结构组合，其特征在于：所述半导体材料一III-V族化合物半导体材料，其中在所述III-V族化合物半导体材料内的一III族化学元素选自由硼、铝、镓以及铟所组成的一群组中的一元素，在所述III-V族化合物半导体材料内的一V族化学元素选自由氮、磷、砷以及锑所组成的一群组中的一元素。
36.如权利要求33所述的半导体结构组合，其特征在于：所述基板一蓝宝石基板，所述蓝宝石基板的所述上表面具有取向为(0001)的一结晶面，所述半导体材料氮化镓。
37.如权利要求36所述的半导体结构组合，其特征在于：进一步包含一氮化镓薄膜，所述氮化镓薄膜在所述至少一个第一磊晶晶体、所述第二磊晶晶体及所述至少一个第三磊晶晶体形成的前覆盖在所述蓝宝石基板的所述上表面上。
38.如权利要求37所述的半导体结构组合，其特征在于：所述氮化镓薄膜具有厚度至少为 的一厚度。
供半导体光电组件磊晶用的半导体结构组合及其制程
技术领域
[0001] 本发明涉及一种半导体结构组合(semiconductor structure combination)，特别涉及一种用于半导体光电组件(semiconductor optoelectronic device)的半导体结构组合。
背景技术
[0002] 现今半导体发光组件(例如，发光二极管)的应用领域已甚为广泛，例如照明以及遥控领域等，都可以见到半导体发光组件被广泛地应用。为了让半导体发光组件尽可能地确保较高的功能可靠性以及较低的能源消耗，因此对于半导体发光组件都须要求其本身的外部量子效率(external quantumefficiency)。
[0003] 理论上，一半导体发光组件的外部量子效率与其本身的内部量子效率(internal quantum efficiency)有关。所谓的内部量子效率由材料特性及质量所决定。若半导体发光组件的内部缺陷(例如，差排)密度变大，将会降低半导体发光组件的内部量子效率及光取出效率。
[0004] 为提升半导体发光组件的外部量子效率，具有图案化表面的蓝宝石基板已被揭露并用于制造半导体发光组件。图案化表面可用以散射由半导体发光组件射出的光线以降低全反射，进一步提升半导体发光组件的外部量子效率。
[0005] 虽然半导体材料层(例如，氮化镓)可通过不错的横向磊晶方式形成于图案化表面的蓝宝石基板上，但是半导体材料层在图案化表面的蓝宝石基板上磊晶后仍会产生不少内部的缺陷(例如，贯穿式差排)，并且直接影响到半导体发光组件的光电特性。因此，在图案化表面的蓝宝石基板上磊晶的半导体材料层，其质量仍有改善的空间。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种用于半导体光电组件的半导体结构组合及其制造方法，以解决上述问题。
[0007] 本发明提供的半导体结构组合包含一基板(substrate)、一半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体、该半导体材料中的一第二磊晶晶体以及该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷(recess)。
[0008] 该凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。
[0009] 该第一磊晶晶体在该第一成核点成核并且在一第一制程条件下往该第一从优取向成长。该第二磊晶晶体在该第二成核点成核并且在该第一制程条件下往该第一从优取向成长。该第三磊晶晶体在该第三成核点成核并且在该第一制程条件下往该第一从优取向成长。在该第一制程条件下，该第二磊晶晶体及该至少一个第三磊晶晶体的成长抑制该至少一个第一磊晶晶体的成长。
[0010] 本发明还提供一种制造一半导体结构组合的方法。
[0011] 首先，该方法制备一基板。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。该凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。
[0012] 接着，在一第一制程条件下，该方法在该第一成核点成核该半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体并且往该第一从优取向成长该第一磊晶晶体。
[0013] 然后，在该第一制程条件下，该方法在该第二成核点成核该半导体材料中的一第二磊晶晶体并且往该第一从优取向成长该第二磊晶晶体。
[0014] 最后，在该第一制程条件下，该方法在该第三成核点成核该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体并且往该第一从优取向成长该第三磊晶晶体。特别地，在该第一制程条件下，该第二磊晶晶体及该至少一个第三磊晶晶体的成长抑制该至少一个第一磊晶晶体的成长。
[0015] 本发明还提供一种半导体结构组合。该半导体结构组合包含一基板、一半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体、该半导体材料中的一第二磊晶晶体以及该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。
[0016] 该凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。
[0017] 该第一磊晶晶体在该第一成核点成核并且在一制程条件下往该第一从优取向成长。该第二磊晶晶体在该第二成核点成核并且在该制程条件下往该第一从优取向成长。该第三磊晶晶体在该第三成核点成核并且在该制程条件下往该第一从优取向成长。
[0018] 在该制程条件下，该至少一个第一磊晶晶体的成长抑制该第二磊晶晶体的成长。该至少一个第一磊晶晶体及该至少一个第三磊晶晶体在该制程条件下往该第一从优取向持续成长以形成一层该半导体材料覆盖该基板，并且一封闭的孔洞形成于该凹陷的一顶部。
[0019] 本发明还提供一种制造一半导体结构组合的方法。
[0020] 首先，该方法制备一基板。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。该凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。
[0021] 接着，在一制程条件下，该方法在该第一成核点成核该半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体并且往该第一从优取向成长该第一磊晶晶体。
[0022] 然后，在该制程条件下，该方法在该第二成核点成核该半导体材料中的一第二磊晶晶体并且往该第一从优取向成长该第二磊晶晶体。
[0023] 最后，在该制程条件下，该方法在该第三成核点成核该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体并且往该第一从优取向成长该第三磊晶晶体。
[0024] 在该制程条件下，该至少一个第一磊晶晶体的成长抑制该第二磊晶晶体的成长。该至少一个第一磊晶晶体及该至少一个第三磊晶晶体在该制程条件下往该第一从优取向持续成长以形成一层该半导体材料覆盖该基板，并且一封闭的孔洞形成于该凹陷的一顶部。
[0025] 本发明还提供一种半导体结构组合。该半导体结构组合包含一基板、一半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体、该半导体材料中的一第二磊晶晶体以及该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。
[0026] 该凹陷的侧壁提供该半导体材料成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料成长的至少一个第三成核点。
[0027] 该第一磊晶晶体形成于该第一成核点。该第二磊晶晶体形成于该第二成核点。该第三磊晶晶体形成于该第三成核点。该至少一个第三磊晶晶体形成一层该半导体材料以覆盖该基板，并且该至少一个第一磊晶晶体位于该第二磊晶晶体及该至少一个第三磊晶晶体之间。
[0028] 相较于现有技术，本发明提供半导体结构组合能够降低其内部的缺陷密度，并且该半导体结构组合可以应用于制造半导体光电组件，借以提升半导体光电组件的光电特性。
附图说明
[0029] 为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下面将结合附图对本发明的较佳实施例详细说明：
[0030] 图1是本发明一较佳实施例的供一半导体光电组件磊晶用的半导体结构组合的SEM剖面视图；
[0031] 图2是本发明另一较佳实施例的供一半导体光电组件磊晶用的半导体结构组合的SEM剖面视图；
[0032] 图3A及图3B是本发明一较佳实施例的半导体结构组合的TEM剖面视图；
[0033] 图3C是本发明另一较佳实施例的半导体结构组合的TEM剖面视图；
[0034] 图3D是在上表面非凹陷的基板上成长的半导体结构组合的TEM剖面视图；
[0035] 图4A是以本发明一较佳实施例的半导体结构组合所制成的半导体发光组件；
[0036] 图4B是以本发明另一较佳实施例的半导体结构组合所制成的半导体发光组件；以及
[0037] 图4C是在上表面非凹陷的基板上成长的半导体发光组件。
具体实施方式
[0038] 请参阅图1，图1是本发明一较佳实施例的供一半导体光电组件磊晶用的半导体结构组合1的SEM剖面视图。
[0039] 该半导体结构组合1包含一基板10、一半导体材料12中的至少一个第一磊晶晶体A、该半导体材料12中的一第二磊晶晶体B以及该半导体材料12中的至少一个第三磊晶晶体C。该基板10具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。
[0040] 在实际应用中，该基板10可以是硅(Si)、玻璃(SiO2)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、蓝宝石(sapphire)、尖晶石(spinnel)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、三氧化二铝(Al2O3)、二氧化锂镓(LiGaO2)、二氧化锂铝(LiAlO2)或四氧化镁二铝(MgAl2O4)。
[0041] 该凹陷的侧壁100提供该半导体材料12往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部102提供该半导体材料12往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域104提供该半导体材料12往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。
[0042] 在实际应用中，该半导体材料12可以是一III-V族化合物半导体材料12。其中该III-V族化合物半导体材料12内的一III族化学元素可以是硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)或铟(In)等元素。该III-V族化合物半导体材料12内的一V族化学元素可以是氮(N)、磷(P)、砷(As)或锑(Sb)等元素。
[0043] 在此实施例中，该基板10可以是一蓝宝石基板10，并且该蓝宝石基板10的该上表面具有取向为{0001}的一结晶面。此外，该半导体材料12可以是氮化镓，并且该第一从优取向可以是{0001}GaN。
[0044] 在实际应用中，该半导体结构组合1进一步包含一氮化镓薄膜。该氮化镓薄膜在该至少一个第一磊晶晶体A、该第二磊晶晶体B及该至少一个第三磊晶晶体C形成的前覆盖在该蓝宝石基板10的该上表面上。在一较佳实施例中，该氮化镓薄膜可以具有厚度至少为的一厚度。
[0045] 该第一磊晶晶体A在该第一成核点成核并且在一第一制程条件下往该第一从优取向成长。在一较佳实施例中，该第一制程条件可以包含一第一制程温度900℃以及一第一制程压力200torrs。
[0046] 该第二磊晶晶体B在该第二成核点成核并且在该第一制程条件下往该第一从优取向成长。该第三磊晶晶体C在该第三成核点成核并且在该第一制程条件下往该第一从优取向成长。
[0047] 特别地，在该第一制程条件下，该第二磊晶晶体B及该至少一个第三磊晶晶体C的成长抑制该至少一个第一磊晶晶体A的成长。在此实施例中，该第二磊晶晶体B可以具有高于该凹陷的深度的一高度。
[0048] 之后，该第二磊晶晶体B及该至少一个第三磊晶晶体C在一第二制程条件下往一第二从优取向持续成长以形成一层该半导体材料12覆盖该基板10。在此实施例中，该第二从优取向可以是{1120}GaN。在一较佳实施例中，该第二制程条件可以包含一第二制程温度1050℃以及一第二制程压力200torrs。
[0049] 本发明的另一较佳实施例为一种制造供一半导体光电组件磊晶用的一半导体结构组合1的方法。
[0050] 请再参阅图1。首先，该方法制备一基板10。该基板10具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。该凹陷的侧壁100提供一半导体材料12往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部102提供该半导体材料12往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域104提供该半导体材料12往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。
[0051] 在此较佳实施例中，该基板10可以是一蓝宝石基板10，并且该蓝宝石基板10的该上表面具有取向为{0001}的一结晶面。该半导体材料12可以是氮化镓，并且该第一从优取向可以是{0001}GaN。
[0052] 接着，在一第一制程条件下，该方法在该第一成核点成核该半导体材料12中的至少一个第一磊晶晶体A并且往该第一从优取向成长该第一磊晶晶体A。在一较佳实施例中，该第一制程条件可以包含一第一制程温度900℃以及一第一制程压力200torrs。
[0053] 然后，在该第一制程条件下，该方法在该第二成核点成核该半导体材料12中的一第二磊晶晶体B并且往该第一从优取向成长该第二磊晶晶体B。
[0054] 之后，在该第一制程条件下，该方法在该第三成核点成核该半导体材料12中的至少一个第三磊晶晶体C并且往该第一从优取向成长该第三磊晶晶体C。特别地，在该第一制程条件下，该第二磊晶晶体B及该至少一个第三磊晶晶体C的成长抑制该至少一个第一磊晶晶体A的成长。
[0055] 最后，在一第二制程条件下，该方法往一第二从优取向持续成长该第二磊晶晶体B及该至少一个第三磊晶晶体C以形成一层该半导体材料12覆盖该基板10。在此较佳实施例中，该第二从优取向可以是{1120}GaN。在一较佳实施例中，该第二制程条件可以包含一第二制程温度1050℃以及一第二制程压力200torrs。
[0056] 请参阅图2，图2是本发明另一较佳实施例的供一半导体光电组件磊晶用的半导体结构组合2的SEM剖面视图。
[0057] 如图2所示，该半导体结构组合2包含一基板20、一半导体材料22中的至少一个第一磊晶晶体D、该半导体材料22中的一第二磊晶晶体E以及该半导体材料22中的至少一个第三磊晶晶体F。该基板20具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。
[0058] 该凹陷的侧壁200提供一半导体材料22往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部202提供该半导体材料22往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域204提供该半导体材料22往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。
[0059] 在此较佳实施例中，该基板20可以是一蓝宝石基板20，并且该蓝宝石基板20的该上表面具有取向为{0001}的一结晶面。该半导体材料22可以是氮化镓，并且该第一从优取向可以是{1120}GaN。
[0060] 该第一磊晶晶体D在该第一成核点成核并且在一制程条件下往该第一从优取向成长。在一较佳实施例中，该制程条件可以包含一制程温度1050℃以及一制程压力200torrs。
[0061] 该第二磊晶晶体E在该第二成核点成核并且在该制程条件下往该第一从优取向成长。该第三磊晶晶体F在该第三成核点成核并且在该制程条件下往该第一从优取向成长。
[0062] 该至少一个第一磊晶晶体D及该至少一个第三磊晶晶体F在该制程条件下往该第一从优取向持续成长以形成一层该半导体材料22覆盖该基板20，并且一封闭的孔洞220形成于该凹陷的一顶部。
[0063] 本发明的另一较佳实施例为一种制造供一半导体光电组件磊晶用的一半导体结构组合2的方法。
[0064] 请再参阅图2。首先，该方法制备一基板20。该基板20具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。该凹陷的侧壁200提供一半导体材料22往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部202提供该半导体材料22往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域204提供该半导体材料22往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。
[0065] 在此较佳实施例中，该基板20可以是一蓝宝石基板20，并且该蓝宝石基板20的该上表面具有取向为{0001}的一结晶面。该半导体材料22可以是氮化镓，并且该第一从优取向可以是{1120}GaN。
[0066] 接着，在一制程条件下，该方法在该第一成核点成核该半导体材料22中的至少一个第一磊晶晶体D并且往该第一从优取向成长该第一磊晶晶体D。在一较佳实施例中，该制程条件可以包含一制程温度1050℃以及一制程压力200torrs。
[0067] 然后，在该制程条件下，该方法在该第二成核点成核该半导体材料22中的一第二磊晶晶体E并且往该第一从优取向成长该第二磊晶晶体E。
[0068] 最后，在该制程条件下，该方法在该第三成核点成核该半导体材料22中的至少一个第三磊晶晶体F并且往该第一从优取向成长该第三磊晶晶体F。
[0069] 该至少一个第一磊晶晶体D及该至少一个第三磊晶晶体F在该制程条件下往该第一从优取向持续成长以形成一层该半导体材料22覆盖该基板20，并且一封闭的孔洞220形成于该凹陷的一顶部。
[0070] 本发明的另一较佳实施例为一种供一半导体光电组件磊晶用的半导体结构组合(未图示)。该半导体结构组合包含一基板、一半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体、该半导体材料中的一第二磊晶晶体以及该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。
[0071] 该凹陷的侧壁提供该半导体材料成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料成长的至少一个第三成核点。
[0072] 该第一磊晶晶体形成于该第一成核点。该第二磊晶晶体形成于该第二成核点。该第三磊晶晶体形成于该第三成核点。该至少一个第三磊晶晶体形成一层该半导体材料以覆盖该基板，并且该至少一个第一磊晶晶体位于该第二磊晶晶体及该至少一个第三磊晶晶体之间。
[0073] 请参阅图3A。图3A是本发明一较佳实施例的半导体结构组合1的TEM剖面视图。
[0074] 如图3A所示，该基板10的凹陷的周围上方发生差排弯曲，并且差排弯曲终止在具有与由凹陷的侧壁100成长的晶体不同取向的晶体与由侧壁100成长的晶体的交接处，但其凹陷的中心部分仍有部分差排向上延伸至表面。
[0075] 请参阅图3B。图3B是本发明一较佳实施例的半导体结构组合1的TEM剖面视图。
[0076] 如图3B所示，由于半导体结构组合1采用两种制程条件的成长方式，在第一制程条件下在900℃成长，由于成长温度较低，因此有许多的差排产体发光组件的光电特性。因此，在图案化表面的蓝宝石基板上磊晶的半导体材料层，其质量仍有改善的空间。
发明内容
[0077] 本发明的目的是提供一种用于半导体光电组件的半导体结构组合及其制造方法，以解决上述问题。
[0078] 本发明提供的半导体结构组合包含一基板(substrate)、一半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体、该半导体材料中的一第二磊晶晶体以及该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷(recess)。
[0079] 该凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。
[0080] 该第一磊晶晶体在该第一成核点成核并且在一第一制程条件下往该第一从优取向成长。该第二磊晶晶体在该第二成核点成核并且在该第一制程条件下往该第一从优取向成长。该第三磊晶晶体在该第三成核点成核并且在该第一制程条件下往该第一从优取向成长。在该第一制程条件下，该第二磊晶晶体及该至少一个第三磊晶晶体的成长抑制该至少一个第一磊晶晶体成长至所述凹陷的中央。
[0081] 本发明还提供一种制造一半导体结构组合的方法。
[0082] 首先，该方法制备一基板。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。该凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。
[0083] 接着，在一第一制程条件下，该方法在该第一成核点成核该半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体并且往该第一从优取向成长该第一磊晶晶体。
[0084] 然后，在该第一制程条件下，该方法在该第二成核点成核该半导体材料中的一第二磊晶晶体并且往该第一从优取向成长该第二磊晶晶体。
[0085] 最后，在该第一制程条件下，该方法在该第三成核点成核该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体并且往该第一从优取向成长该第三磊晶晶体。特别地，在该第一制程条件下，该第二磊晶晶体及该至少一个第三磊晶晶体的成长抑制该至少一个第一磊晶晶体成长至所述凹陷的中央。
[0086] 本发明还提供一种半导体结构组合。该半导体结构组合包含一基板、一半导体材料中的至少一个第一磊晶晶体、该半导体材料中的一第二磊晶晶体以及该半导体材料中的至少一个第三磊晶晶体。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。
[0087] 该凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料往该第一从优取向成长的一第二成核点。邻接该凹陷的平坦区域提供该半导体材料往该第一从优取向成长的至少一个第三成核点。
[0088] 该第一磊晶晶体在该第一成核点成核并且在一制程条件下往该第一从优取向成长。该第二磊晶晶体在该第二成核点成核并且在该制程条件下往该第一从优取向成长。该第三磊晶晶体在该第三成核点成核并且在该制程条件下往该第一从优取向成长。
[0089] 在该制程条件下，该至少一个第一磊晶晶体的成长抑制该第二磊晶晶体的成长。该至少一个第一磊晶晶体及该至少一个第三磊晶晶体在该制程条件下往该第一从优取向持续成长以形成一层该半导体材料覆盖该基板，并且一封闭的孔洞形成于该凹陷的一顶部。
[0090] 本发明还提供一种制造一半导体结构组合的方法。
[0091] 首先，该方法制备一基板。该基板具有一上表面以及形成于该上表面上的一凹陷。该凹陷的侧壁提供一半导体材料往一第一从优取向成长的至少一个第一成核点。该凹陷的一底部提供该半导体材料往该第一从优取向成长的体光电组件的光电特性。
[0092] 以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
