[发明专利]具有非矩形基板的半导体光电器件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种半导体光电器件，具有切割成非矩形形状的基板。本发明尤其涉及一种半导体器件，具有侧壁表面位于同一晶面族的平行四边形或三角形基板。本发明还涉及这种光电器件的制造方法

半导体光电器件，例如发光二极管、激光管以及光探测器，经常有生长于单晶基板上的若干外延晶体化合物半导体层组成。单晶基板的选择主要取决于结晶学的考虑，例如外延晶体化合物半导体层与单晶基板的晶体结构与晶格常数。一般而言，与外延化合物半导体层同属于相同结晶系的单晶基板可使外延化合物半导体层容易且迅速成长于其上。再者，单晶半导体基板的晶格常数必须尽可能接近外延化合物半导体层的晶格常数，藉以防止在外延晶体化合物半导体层中发生伸张或压缩应力。

近年来，氮化镓(GaN)型化合物半导体材料已经吸引了许多研究的兴趣，因为其具有产生蓝色、绿色、或蓝绿色光的能力。在GaN型化合物半导体材料的所有应用可能中，发出蓝光的GaN型发光二极管已经是现在商业上可获得的产品。基于前述结晶学的考虑，GaN型发光二极管经常形成在蓝宝石(Al₂O₃)基板上或碳化硅(SiC)基板上，该两种基板都属于六方晶系。

图1先生作为GaN型发光二极管的基板使用的蓝宝石或碳化硅晶片10的顶视图。经过适当的半导体工业，众多的GaN型发光二极管(未图示)一起制作在晶片10上。在现有技术中，这种GaN型发光二极管排列成为被称为“晶粒”的矩形元件11阵列，二其便于尺寸为毫米级或更小。为了获得封装用的独立的GaN型发光二极管，故藉由使用例如装配有钻石刀的刮片器(scribe)的切割工具，沿着晶粒边缘12切割或割裂六方晶系晶片10。

不幸的是，晶系晶粒切割工艺，即切割晶片成为矩形晶粒的工艺，无法在晶片10上产生平顺且干净的切口，因为由蓝宝石或碳化硅所形成的晶片10并非立方晶系的晶体。另一方面，切割工具上的磨损与损坏因矩形晶粒切割工艺而加速。结果，矩形晶粒切割工艺至少有三个缺点。首先，既然切割工具的消耗大，所以工艺制造成本变高。其次，制造程序必须中断，以便用新的切割工具替换旧的切割工具，导致制造工艺时间增加。最后，矩形晶粒切割工艺的成品率因晶粒碎裂而受到抑制。

本发明的目的是提供一种半导体光电器件，具有沿着一晶片的相同晶面族切割出的非矩形基板以提高工艺效率和成品率。

本发明的另一目的是提供一种半导体光电器件的制造方法，其制造成本低，工艺效率提高。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种半导体光电器件，包括：一基板，具有一主表面与环绕该主表面的多个侧壁，该主表面是一多边形表面，其所有内角都选自由60度与120度所组成的群族中的一角度，并且该多个侧壁表面中的每一个位于相同的晶面族；以及一层状半导体结构，形成于该基板的该主表面上。

本发明还提供一种半导体光电器件的制造方法，包括下列步骤：准备一具有一主表面的晶片；在该主表面上形成一层状半导体结构；以及沿着相同的晶面族切割该晶片，成为至少一多边形基板，使得该至少一多边形基板中的每一个的内角都选自由60度与120度所组成的族群中的一角度。

晶片例如为蓝宝石、碳化硅或磷化镓，发光器件例如为发光二极管。

既然所有晶粒边缘都沿着晶片的结晶平面延伸，故切割工具平顺且干净地经晶片分隔成晶粒。

因而，在根据本发明的晶粒切割工艺中，切割工具可轻易地产生平顺且干净的切口。切割工具的磨损与损坏也降低。既然晶片的碎裂被有效地避免，故根据本发明的晶粒切割工艺的成品率增加。

下面结合附图来描述本发明的优选实施例。附图中：

图1是显示现有技术中的半导体光电器件在晶片上的排列的顶视图；

图2A-2C分别显示六方晶系的(0001)、(1120)、与(1010)；

图3A-3C依次显示发光二极管的制造步骤的剖面图；

图4显示本发明的平行四边形晶粒在晶片上的排列与方位顶视图；及