[發明專利]基板晶片以及Ⅲ族氮化物半導體元件的制造方法

有效

• 申請號: 201710180536.X
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN107305920B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 陳凱欣;黃信雄;李宛蓉;陳佩佳;戴永信
• 申請（專利權）人: 晶元光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/32
• 分類號: H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發明公開一種基板晶片以及Ⅲ族氮化物半導體元件的制造方法。其中由一六方晶系單晶材料所構成的基板晶片，且上述六方晶系單晶材料包含一c軸晶面、一a軸晶面、及一m軸方向，包含：一上表面，包含上述c軸晶面構成的一c軸平面；一第一側邊，與上述上表面連接，且自垂直于上述c軸平面方向觀之，上述第一側邊實質為一弧線；以及一第二側邊，與上述第一側邊連接，且自垂直于上述c軸平面方向觀之，上述第二側邊實質為一直線；其中，上述a軸晶面與上述m軸方向平行；其中，上述第二側邊與上述m軸方向不平行。

技術領域

本發明涉及一種基板晶片以及一種Ⅲ族氮化物半導體元件的制造方法，尤其涉及一種使用此種基板晶片制作的Ⅲ族氮化物半導體元件的制造方法。

背景技術

近十年來III族氮化物半導體材料的研究已經非常廣泛。以現今來說，氮化鋁(Aluminum Nitride,AlN)、氮化鎵(Gallium Nitride,GaN)、氮化銦(Indium Nitride,InN)、或以與其相同元素依適當比例合成的三元或四元合金等都是目前相當熱門的材料。

依據其帶隙寬度，氮化鎵系化合物材料通過有機金屬化學氣相沉積法(Metalorganic Chemical Vapour Deposition,MOCVD)、分子束外延成長法(MolecularBeam Epitaxy,MBE)、氫化物氣相外延法(Hydride Vapour Phase Epitaxy,HVPE)等外延技術，可制作高亮度藍光及綠光的發光二極管元件(Light Emitting Diode,LED)。此外，也可應用于藍光、綠光激光二極管(Laser Diode,LD)的制作。若再與III-V族其他氮化物材料以適當比例合成三元或四元合金，其帶隙寬度可從1.9eV連續調變到6.4eV，波長涵蓋范圍還可延伸至紫外光、紫光、藍光、綠光、紅光，甚至紅外光。除了上述的LED及LD外，可利用Ⅲ族氮化物半導體材料的物理特性所制作的元件還有太陽能電池元件、光偵測器、及高功率電子元件例如高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)及整流器等。

傳統的III族氮化物半導體元件大略的制作工藝步驟如下：首先，先通過外延制作工藝于基板晶片上形成多個III族氮化物半導體外延層后，再依據不同元件需求進行后續不同制作工藝以形成多個III族氮化物半導體單元，例如：形成溝槽、形成絕緣層、形成電極等；接著，在各個III族氮化物半導體單元間，通過蝕刻制作工藝移除部分III族氮化物半導體外延層，以形成分隔各個III族氮化物半導體單元的切割道；最后，再沿著上述的切割道分割基板晶片，以將上述的多個III族氮化物半導體單元分割為多個III族氮化物半導體元件。

分割基板晶片的方式，一般有以下步驟：首先，通過劃片機、切塊機、激光等，對于欲切斷的基板晶片，形成作為破壞的起點的溝或加工變質層。其中，舉例來說，通過激光的切割方式為將激光以對物透鏡光學系統進行集光，再沿著對于基板晶片所想定的切斷預定線，即前述切割道部分，聚焦照射至基板晶片內部，使基板晶片內部聚焦的位置變質形成結晶強度較低的加工變質層，此即所謂的隱形切割法；接著，以接觸的方式將前端具有銳角的刀片沖擊壓入至基板晶片，使基板晶片經由受力而斷裂，繼而切斷基板晶片并分割成多個III族氮化物半導體元件。

然而，使用藍寶石(Sapphire)等六方晶系單結晶材料作為基板晶片時，即便經由隱形切割法于基板晶片內部先進行加工變質、再以垂直基板晶片表面的方向通過沖擊加壓的方式劈裂分割III族氮化物半導體元件，仍會產生不可控制的斜裂，造成III族氮化物半導體元件的部分側面(切斷面)，產生傾斜的問題，甚至產生切斷面延伸到III族氮化物半導體元件內部，造成III族氮化物半導體元件的損傷。以下將詳述之：