[发明专利]半导体元件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种半导体元件，特别是一种可增加有效使用面积的具有六角堆积结晶结构的半导体元件及其制造方法，该方法可提高半导体元件切割的合格率。

目前现有制造发光半导体元件的半导体材料有多种，可外延生长于三氧化二铝或碳化硅衬底上的氮化镓半导体为其中一种，其主要应用在发光二极管(LED)和激光二极管(LD)等光电元件，以及宽能带高温高功率晶体管上。此外，氮化镓半导体蓝光LED和激光二极管可结合目前已有的磷化铝镓铟红色及黄色发光二极管而组成全彩的彩色显示器。而且，因为发光二极管具有低耗能、发光效率佳、不需启动器以及寿命长等优点，因此，未来更可利用发光二极管产生白光做为照明设备而取代传统的日光灯照明。但，目前氮化镓发光二极管在制作中仍存在有多项困难，以致所生产的元件往往效率不高，且因为元件切割合格率低，无法获得改善，造成产量一直无法提高。

目前氮化镓发光二极管的制造过程大致可分为前段、中段及后段包装等三个部分。前段主要以金属有机化合物化学气相淀积法或者分子束外延法在三氧化二铝或碳化硅衬底上生长n型和p型氮化镓薄膜，中段程序则是以光刻技术规划出n型氮化镓区域，接着以乾式蚀刻方法，由表面垂直向下蚀刻至n型氮化镓薄膜，然后，再分别以微影技术规划出n型和p型氮化镓的金属薄膜区域，并在表面镀上薄的金属薄膜，接着，以快速升温退火系统做热处理。最后，元件进入后段程序，做晶粒切割、连接金属线及元件封装。

由于发光二极管的发光功率决定于多个制造程序，除了金属有机化合物化学气相淀积法及p型和n型氮化镓薄膜品质与结构外，还有金属-半导体的欧姆接触特性，以及p型和n型氮化镓的接面或其介面间的主动区面积，因为接面或主动区面积越大，其发光功率即越高，主要又以晶粒切割方式和p-n型氮化镓的接面图形决定p型和n型氮化镓的接面(或主动区)面积。如图1所示，其为以往一种切割晶片(晶体圆片)的方式，也是一般最常见的切割方式，是以90°角对晶片1做正方形切割，故一般所看到的晶粒10大都呈正方形，但是，因为，氮化镓半导体的结晶结构为六角堆积结晶形，若同样以90°切割方式对氮化镓半导体晶片进行切割时，则会因氮化镓半导体的六面堆积结晶特性，使得90°切割的切割线并非顺着氮化镓半导体的六角结晶面边缘划过，而易于切割过程中产生切割线歪斜现象，如图2中所示，其为一实际拍摄的现有90°角切割氮化镓半导体时，所切出晶粒的切割边缘放大1000倍照片，由照片中可以看到该晶粒的切割边缘11凹凸不平，平整度非常差，因此，容易产生如图1中放大部分所示，因为晶粒的切割边缘11歪斜现象使得相邻的元件晶粒10遭受到破坏，以至在晶片切割过程中产生许多晶粒参差不齐，且破损的现象，造成产品合格率往往不佳。因此，为了避免上述情况发生，以能提高合格率，即必需增加切割线的线宽，但这样会使得能够安排在晶片上的元件晶粒数目减少，造成元件晶粒产量无法提高。此外，目前虽已经开发出更精密的晶片切割技术，可将诸如氮化镓这类六角堆积结晶结构的半导体晶片切割得非常平整，但是，由于该种精密切割仪器的造价十分昂贵，即使半导体业者想要使用，但基于生产成本的考虑，也难以被广泛采用。

本发明的主要目的在于提供一种合格率高的具有六角堆积结晶结构的半导体元件及其制造方法，并可增加半导体元件的有效使用面积。

为达到上述目的，本发明采取如下技术措施：

本发明具有六角堆积结晶结构的半导体元件及其制造方法，主要特征是在于针对具有六角堆积结晶结构的半导体晶片衬底，根据其结晶结构，规划出与其结晶面对应的菱形晶粒，使得沿该晶片的结晶面方向对该等菱形晶粒进行菱形切割时，可切出平整度良好的菱形半导体晶粒，而改善半导体元件晶粒的良率及产能，并借由将电极分别设在菱形半导体晶粒的两相对锐角处，可增加半导体元件的有效使用面积，以达到提高半导体元件效能。

本发明采取如下具体结构及步骤：

本发明的半导体元件，包括衬底、形成于衬底上的第一导电型半导体区域、第一电极及第二电极；

具有六角堆积结晶结构，并根据六角堆积结晶面对应切割形成的菱形衬底；

还包括：

形成在第一导电型半导体区域的部分区域上的第二导电型半导体区域；

形成于第一导电型半导体区域的除了上述第二导电型半导体区域外的其他区域上的至少一第一接触区；

形成于第二导电型半导体区域上的至少一第二接触区；

第一电极设于第一接触区上；

第二电极设于第二接触区上；