[发明专利]基板晶片以及Ⅲ族氮化物半导体元件的制造方法

说明书

本发明公开一种基板晶片以及Ⅲ族氮化物半导体元件的制造方法。其中由一六方晶系单晶材料所构成的基板晶片，且上述六方晶系单晶材料包含一c轴晶面、一a轴晶面、及一m轴方向，包含：一上表面，包含上述c轴晶面构成的一c轴平面；一第一侧边，与上述上表面连接，且自垂直于上述c轴平面方向观之，上述第一侧边实质为一弧线；以及一第二侧边，与上述第一侧边连接，且自垂直于上述c轴平面方向观之，上述第二侧边实质为一直线；其中，上述a轴晶面与上述m轴方向平行；其中，上述第二侧边与上述m轴方向不平行。

技术领域

本发明涉及一种基板晶片以及一种Ⅲ族氮化物半导体元件的制造方法，尤其涉及一种使用此种基板晶片制作的Ⅲ族氮化物半导体元件的制造方法。

背景技术

近十年来III族氮化物半导体材料的研究已经非常广泛。以现今来说，氮化铝(Aluminum Nitride,AlN)、氮化镓(Gallium Nitride,GaN)、氮化铟(Indium Nitride,InN)、或以与其相同元素依适当比例合成的三元或四元合金等都是目前相当热门的材料。

依据其带隙宽度，氮化镓系化合物材料通过有机金属化学气相沉积法(Metalorganic Chemical Vapour Deposition,MOCVD)、分子束外延成长法(MolecularBeam Epitaxy,MBE)、氢化物气相外延法(Hydride Vapour Phase Epitaxy,HVPE)等外延技术，可制作高亮度蓝光及绿光的发光二极管元件(Light Emitting Diode,LED)。此外，也可应用于蓝光、绿光激光二极管(Laser Diode,LD)的制作。若再与III-V族其他氮化物材料以适当比例合成三元或四元合金，其带隙宽度可从1.9eV连续调变到6.4eV，波长涵盖范围还可延伸至紫外光、紫光、蓝光、绿光、红光，甚至红外光。除了上述的LED及LD外，可利用Ⅲ族氮化物半导体材料的物理特性所制作的元件还有太阳能电池元件、光侦测器、及高功率电子元件例如高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)及整流器等。

传统的III族氮化物半导体元件大略的制作工艺步骤如下：首先，先通过外延制作工艺于基板晶片上形成多个III族氮化物半导体外延层后，再依据不同元件需求进行后续不同制作工艺以形成多个III族氮化物半导体单元，例如：形成沟槽、形成绝缘层、形成电极等；接着，在各个III族氮化物半导体单元间，通过蚀刻制作工艺移除部分III族氮化物半导体外延层，以形成分隔各个III族氮化物半导体单元的切割道；最后，再沿着上述的切割道分割基板晶片，以将上述的多个III族氮化物半导体单元分割为多个III族氮化物半导体元件。

分割基板晶片的方式，一般有以下步骤：首先，通过划片机、切块机、激光等，对于欲切断的基板晶片，形成作为破坏的起点的沟或加工变质层。其中，举例来说，通过激光的切割方式为将激光以对物透镜光学系统进行集光，再沿着对于基板晶片所想定的切断预定线，即前述切割道部分，聚焦照射至基板晶片内部，使基板晶片内部聚焦的位置变质形成结晶强度较低的加工变质层，此即所谓的隐形切割法；接着，以接触的方式将前端具有锐角的刀片冲击压入至基板晶片，使基板晶片经由受力而断裂，继而切断基板晶片并分割成多个III族氮化物半导体元件。

然而，使用蓝宝石(Sapphire)等六方晶系单结晶材料作为基板晶片时，即便经由隐形切割法于基板晶片内部先进行加工变质、再以垂直基板晶片表面的方向通过冲击加压的方式劈裂分割III族氮化物半导体元件，仍会产生不可控制的斜裂，造成III族氮化物半导体元件的部分侧面(切断面)，产生倾斜的问题，甚至产生切断面延伸到III族氮化物半导体元件内部，造成III族氮化物半导体元件的损伤。以下将详述之：