本發(fā)明涉及一種基板晶片以及一種ⅲ族氮化物半導(dǎo)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(dǎo)體元件的制造方法。

背景技術(shù)：

近十年來iii族氮化物半導(dǎo)體材料的研究已經(jīng)非常廣泛。以現(xiàn)今來說，氮化鋁(aluminumnitride,aln)、氮化鎵(galliumnitride,gan)、氮化銦(indiumnitride,inn)、或以與其相同元素依適當(dāng)比例合成的三元或四元合金等都是目前相當(dāng)熱門的材料。

依據(jù)其帶隙寬度，氮化鎵系化合物材料通過有機金屬化學(xué)氣相沉積法(metalorganicchemicalvapourdeposition,mocvd)、分子束外延成長法(molecularbeamepitaxy,mbe)、氫化物氣相外延法(hydridevapourphaseepitaxy,hvpe)等外延技術(shù)，可制作高亮度藍(lán)光及綠光的發(fā)光二極管元件(lightemittingdiode,led)。此外，也可應(yīng)用于藍(lán)光、綠光激光二極管(laserdiode,ld)的制作。若再與iii-v族其他氮化物材料以適當(dāng)比例合成三元或四元合金，其帶隙寬度可從1.9ev連續(xù)調(diào)變到6.4ev，波長涵蓋范圍還可延伸至紫外光、紫光、藍(lán)光、綠光、紅光，甚至紅外光。除了上述的led及l(fā)d外，可利用ⅲ族氮化物半導(dǎo)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(highelectronmobilitytransistor,hemt)及整流器等。

傳統(tǒng)的iii族氮化物半導(dǎo)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(dǎo)體外延層后，再依據(jù)不同元件需求進行后續(xù)不同制作工藝以形成多個iii族氮化物半導(dǎo)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(dǎo)體單元間，通過蝕刻制作工藝移除部分iii族氮化物半導(dǎo)體外延層，以形成分隔各個iii族氮化物半導(dǎo)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(dǎo)體單元分割為多個iii族氮化物半導(dǎo)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(zhì)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(xué)系統(tǒng)進行集光，再沿著對于基板晶片所想定的切斷預(yù)定線，即前述切割道部分，聚焦照射至基板晶片內(nèi)部，使基板晶片內(nèi)部聚焦的位置變質(zhì)形成結(jié)晶強度較低的加工變質(zhì)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(jīng)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(dǎo)體元件。

然而，使用藍(lán)寶石(sapphire)等六方晶系單結(jié)晶材料作為基板晶片時，即便經(jīng)由隱形切割法于基板晶片內(nèi)部先進行加工變質(zhì)、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(dǎo)體元件，仍會產(chǎn)生不可控制的斜裂，造成iii族氮化物半導(dǎo)體元件的部分側(cè)面(切斷面)，產(chǎn)生傾斜的問題，甚至產(chǎn)生切斷面延伸到iii族氮化物半導(dǎo)體元件內(nèi)部，造成iii族氮化物半導(dǎo)體元件的損傷。以下將詳述之：

圖1表示的是六方晶系單結(jié)晶材料的結(jié)晶方位的圖。在六方晶系結(jié)構(gòu)中，六角柱的底面朝上的面為c軸晶面(0001)，六角柱的六個側(cè)面分別為m軸晶面(1-100)及等價于m軸晶面(1-100)的面(m軸晶面的集合{1-100}，圖未示)，以下皆稱的為m軸晶面。垂直于c軸晶面(0001)的方向為[0001]方向(c軸方向)，垂直于m軸晶面(1-100)的方向為[1-100]方向(m軸方向)。此外，在六角柱結(jié)構(gòu)之中，底面分別標(biāo)示出a1軸、a2軸、a3軸，這三個a軸都垂直于c軸方向；在a1軸及a2軸中，定義出一個包含各坐標(biāo)“1”的點，通過兩點平行于c軸的面為a軸晶面(11-20)。在這邊，以類似的方式，可另外由六角柱的上面(下面)的六角形其他頂點定義出平行于c軸的5個面為等價于a軸晶面(11-20)的面(a軸晶面的集合{11-20}，圖未示)。以下皆稱的為a軸晶面。并且，垂直于a軸晶面(11-20)的方向為[11-20]方向(a軸方向)。

如圖2a所示，顯示為以形成iii族氮化物發(fā)光二極管元件60為目標(biāo)，在切割裂片前，基板晶片10的上表面20形成有多個iii族氮化物發(fā)光二極管單元40時外延晶片100結(jié)構(gòu)的俯視圖。進行半導(dǎo)體元件制作工藝時，如果使用六方晶系單結(jié)晶材料，例如本實施例中的sapphire作為基板晶片10時，因應(yīng)欲制成元件的特性需求，現(xiàn)有的技術(shù)會采用由c軸晶面((0001)面)構(gòu)成的c軸平面作為基板晶片的上表面20。值得注意的是，在這邊，基于制作工藝能力及后續(xù)外延品質(zhì)的考慮，由c軸晶面構(gòu)成的c軸平面被定義為相對于c軸晶面具有正負(fù)一度以內(nèi)傾斜角(offangle)的平面。此外，自垂直于上表面20的方向(即，垂直于c軸平面方向)觀之，基板晶片10還具有一個顯示基板晶片10結(jié)晶方位的定向側(cè)邊30(orientationflat)。如圖2a中所示，定向側(cè)邊30會平行于基板晶片10的a軸晶面(即，垂直于a軸方向([11-20]方向)或平行于m軸方向([1-100]方向))。亦即，a軸晶面與m軸方向平行。此外，多個矩形的iii族氮化物發(fā)光二極管單元40通過沿著垂直及平行于定向側(cè)邊30而被定義出來的切割道50a、50b被定義出來，彼此相鄰。

接著，當(dāng)依據(jù)前述的分割制作工藝沿著平行于a軸方向([11-20]方向)的切割道50a以及垂直于a軸方向(即，平行于a軸晶面或m軸[1-100]方向)的切割道50b而劈裂基板晶片10后，便可分割出表面形狀為矩形的多個iii族氮化物發(fā)光二極管元件60。圖2b、圖2c、及圖2d分別顯示分割后的iii族氮化物發(fā)光二極管元件60的俯視圖、短邊側(cè)視圖、以及長邊側(cè)視圖。

由圖2b～圖2d我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們從俯視圖觀察時，iii族氮化物發(fā)光二極管元件60包含iii族氮化物半導(dǎo)體外延部分61、第一電極63、以及第二電極65。參考圖2c，當(dāng)我們從短邊側(cè)視圖觀察時，iii族氮化物發(fā)光二極管元件60長邊側(cè)面62’的短邊62”相對應(yīng)于上表面20的法線方向會有傾斜角θ3及θ4(即兩個長邊側(cè)面62’分別相對應(yīng)于垂直上表面20的傾斜角)，在本實施例中傾斜角θ3及θ4為2°以下，即對于基板上表面20而言為幾乎垂直的切斷面。然而，參考圖2d，從長邊側(cè)視圖觀察時，iii族氮化物發(fā)光二極管元件60的長邊側(cè)面62’則約略形成為平行四邊形，即，當(dāng)我們從長邊側(cè)視圖觀察時，iii族氮化物發(fā)光二極管元件60短邊側(cè)面64’的短邊64”相對應(yīng)于上表面20的法線方向會有傾斜角θ1及θ2(即兩個短邊側(cè)面64’分別相對應(yīng)于垂直上表面20的傾斜角)，在本實施例中傾斜角θ1及θ2為5°～8°。也就是說，iii族氮化物發(fā)光二極管元件60的短邊側(cè)面64’相對于上表面20而言傾斜角較大，較為傾斜不垂直于上表面20。當(dāng)傾斜角過大時，可能會造成分割裂片時斷裂的位置超過切割道(50a、50b)甚至到達(dá)iii族氮化物半導(dǎo)體外延部分61，更嚴(yán)重的話，甚至?xí)杏绊慽ii族氮化物發(fā)光二極管元件60制作工藝良率的情況。值得注意的是，本領(lǐng)域具有通常知識的技術(shù)人士應(yīng)當(dāng)可以明白，當(dāng)分割裂片時，兩個長邊與兩個短邊分別與上表面的法線方向夾角不一定會相同，也可以夾有不同的角度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種由一六方晶系單晶材料所構(gòu)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(gòu)成的一c軸平面；一第一側(cè)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(cè)邊實質(zhì)為一弧線，并具有一曲率中心；以及一第二側(cè)邊，與上述第一側(cè)邊連接；其中，上述a軸晶面與上述m軸方向平行；其中，上述第二側(cè)邊與上述曲率中心具有一最短距離構(gòu)成的一線段，而上述線段與上述m軸方向不垂直。

本發(fā)明還提供一種由一六方晶系單晶材料所構(gòu)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(gòu)成的一c軸平面；一第一側(cè)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(cè)邊實質(zhì)為一弧線；以及一第二側(cè)邊，與上述第一側(cè)邊連接，且自垂直于上述c軸平面方向觀之，上述第二側(cè)邊實質(zhì)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(cè)邊與上述m軸方向不平行。

本發(fā)明還提供一種iii族氮化物半導(dǎo)體元件的制作方法，包含提供一個上述的基板晶片；形成多個iii族氮化物半導(dǎo)體單元于上述基板晶片上；以及分割上述多個iii族氮化物半導(dǎo)體單元以形成多個iii族氮化物半導(dǎo)體元件。

附圖說明

圖1為六方晶系單晶材料的結(jié)晶方位的圖；

圖2a為現(xiàn)有iii族氮化物發(fā)光二極管外延晶片的俯視圖；

圖2b為使用現(xiàn)有外延晶片分割裂片的iii族氮化物發(fā)光二極管元件的俯視圖；

圖2c為使用現(xiàn)有外延晶片分割裂片的iii族氮化物發(fā)光二極管元件的短邊側(cè)視圖；

圖2d為使用現(xiàn)有外延晶片分割裂片的iii族氮化物發(fā)光二極管元件的長邊側(cè)視圖；

圖3a為本發(fā)明一實施例的一種iii族氮化物發(fā)光二極管外延晶片的俯視圖；

圖3b為本發(fā)明一實施例的一種iii族氮化物發(fā)光二極管外延晶片的側(cè)視圖；

圖3c為本發(fā)明一實施例的一種iii族氮化物發(fā)光二極管外延晶片的局部放大圖；

圖3d為本發(fā)明一實施例的一種iii族氮化物半導(dǎo)體基板晶片的俯視圖；

圖4a～圖4c為本發(fā)明一實施例的一外延晶片，經(jīng)由激光加工形成改質(zhì)結(jié)構(gòu)于外延晶片內(nèi)部的方法的側(cè)面透視圖；

圖5a為使用本發(fā)明一實施例的外延晶片分割裂片的iii族氮化物發(fā)光二極管元件的俯視圖；

圖5b為使用本發(fā)明一實施例的外延晶片分割裂片的iii族氮化物發(fā)光二極管元件的短邊側(cè)視圖；

圖5c為使用本發(fā)明一實施例的外延晶片分割裂片的iii族氮化物發(fā)光二極管元件的長邊側(cè)視圖；

圖6為改變定向側(cè)邊與a軸晶面的夾角α與相對應(yīng)切割裂片后iii族氮化物發(fā)光二極管元件側(cè)邊與上表面法線方向傾斜角θ1～θ4的關(guān)系圖；

圖7a為本發(fā)明一實施例的一種具有凸部結(jié)構(gòu)的基板晶片的俯視圖；

圖7b～圖7d為三種不同實施樣態(tài)凸部結(jié)構(gòu)350、450、550的基板晶片局部側(cè)視圖。

符號說明

10、110、110’、210、310、410、510：基板晶片

15：黏接薄片

16：金屬環(huán)

20、120、220、320、420、520：上表面

23、24：改質(zhì)結(jié)構(gòu)

30：定向側(cè)邊

40、140：iii族氮化物發(fā)光二極管單元

44：光學(xué)系統(tǒng)

45：激光

50a、50b、150a、150b：切割道

52：吸附臺

60、160：iii族氮化物發(fā)光二極管元件

61、161：iii族氮化物半導(dǎo)體外延部分

62’、162’：長邊側(cè)面

62”、64”、162”、164”：短邊

63：第一電極

64’、164’：短邊側(cè)面65：第二電極

100、200：外延晶片

110b：背表面

113a：n型電極

113b：p型電極

125、125’：第一側(cè)邊

130、130’、230：第二側(cè)邊

132：n型層

133：發(fā)光層

134：p型層

135：iii族氮化物半導(dǎo)體外延層

136：透明導(dǎo)電層

150b’：切斷預(yù)定面

250、350、450、550：凸部結(jié)構(gòu)

351、352、451、452、551、552：側(cè)邊

353：頂邊

453、553：頂端

(0001)：c軸晶面

[0001]：c軸方向

(1-100)：m軸晶面

[1-100]：m軸方向

(11-20)：a軸晶面

[11-20]：a軸方向

a1、a2、a3：a軸

θ1、θ2、θ3、θ4：傾斜角

α、α’、α”：夾角

d1、d2：距離

l、l’：線段

r、r’：曲率中心

h：想象的正六邊形

g：幾何中心點

s：想象的側(cè)邊

具體實施方式

參考圖3a～圖3c顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的一具有多個iii族氮化物發(fā)光二極管單元的外延晶片；圖3d顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的一種iii族氮化物半導(dǎo)體基板晶片的俯視圖；圖4a～圖4c顯示依據(jù)本發(fā)明一實施例的經(jīng)由激光加工于外延晶片內(nèi)部形成改質(zhì)結(jié)構(gòu)的流程；圖5a～圖5c顯示本發(fā)明一實施例的外延晶片分割裂片的iii族氮化物發(fā)光二極管元件視圖。

圖3a為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一具有多個iii族氮化物發(fā)光二極管單元140的外延晶片200結(jié)構(gòu)的俯視圖。在本實施例中，基板晶片110是由藍(lán)寶石(sapphire)構(gòu)成。如前所述，六方晶系單晶材料本身便具有多個c軸晶面、多個a軸晶面、以及與a軸晶面平行的m軸方向。由俯視圖觀之，基板晶片110的上表面120是一個以c軸晶面所構(gòu)成的c軸平面。此外，基板晶片110還包含與上表面120相連接的弧狀的第一側(cè)邊125、以及與上表面120和第一側(cè)邊125連接的第二側(cè)邊130。在本發(fā)明中，c軸平面實質(zhì)上為由c軸晶面所構(gòu)成，但相對于c軸晶面具有正負(fù)一度以內(nèi)傾斜角(offangle)的平面仍包含在c軸平面范圍內(nèi)，在本發(fā)明的一實施例中，此傾斜角為0.2度。在本實施例中，第一側(cè)邊125以及第二側(cè)邊130定義出上表面120?；寰?10還包含一第一側(cè)面及一第二側(cè)面(圖未示)分別垂直并與上表面120相連接于第一側(cè)邊125及第二側(cè)邊130。在這邊，第二側(cè)邊130實質(zhì)是一條直線，同時也是用以作為后續(xù)制作工藝的定向側(cè)邊，在本實施例中，第二側(cè)邊130與m軸方向([1-100]方向)夾有夾角α。換句話說，當(dāng)包含第二側(cè)邊130的第二側(cè)面與上表面120垂直時，第二側(cè)面也會與a軸晶面夾有一個夾角α。在本實施例中，夾角α＝15°。也就是說，如圖3a所示，第二側(cè)邊130與m軸方向([1-100]方向)的夾角為15度。值得注意的是，本領(lǐng)域具有通常知識的技術(shù)人士應(yīng)當(dāng)可以明白，在基板晶片110上，作為定向的結(jié)構(gòu)并不局限為一個直線的側(cè)邊。如圖3d所示，基板晶片110’除了弧狀的第一側(cè)邊125’之外，還可以由弧狀的第二側(cè)邊130’構(gòu)成定向溝槽(notch)。此時，不論是直線的第二側(cè)邊130或是弧狀的第二側(cè)邊130’，都可以找到一個與第一側(cè)邊125(或125’)的曲率中心r’(或r)的最短距離的線段l’(或l)。參考圖3d，當(dāng)我們在定向時，依據(jù)本發(fā)明的精神，最短距離的線段l的延伸方向便會以與m軸方向([1-100]方向)夾有夾角α’的方式設(shè)置，其中，夾角α’不等于90°。也就是說，線段l的方向與m軸方向不垂直。如圖3d所示，在本實施例中，夾角α’＝45°。同理，參考圖3a，在本實施例中，我們也可以找到第二側(cè)邊130與第一側(cè)邊125的曲率中心r’的最短距離構(gòu)成的線段l’。并且，線段l’與m軸方向([1-100]方向)夾有一夾角α”，在本實施例中，夾角α”＝90°-α。在圖3a中，當(dāng)夾角α等于15°時，夾角α”等于75°。

外延晶片200形成的詳細(xì)制作工藝步驟如下所示：首先，如圖3b所示，在基板晶片110上形成由多個外延層所構(gòu)成的iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135。形成iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135的方式，例如可通過緩沖層(略圖示)，和形成于緩沖層上的基底層(略圖示)為基底，而后再形成具有良好結(jié)晶性的iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135為佳，但并不以此為限。在此，后續(xù)僅作為代表例而舉出形成iii族氮化物發(fā)光二極管元件160所需要的iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135作為實施例。上述的緩沖層可以由例如氮化鋁(aln)、氮化鎵(gan)等iii族氮化物半導(dǎo)體材料的單結(jié)晶及/或柱狀結(jié)晶的集合體所組成，可用以緩和基板晶片110與iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135之間晶格常數(shù)的不同。形成緩沖層的方式例如可以使用有機金屬氣相沉積法(mocvd法)、氫化物氣相外延法(hvpe法)、分子束外延成長法(mbe法)、物理氣象沉積法(pvd法)等方法，但并不以此為限。物理氣象沉積法包含濺鍍法。此外，緩沖層上的基底層例如也可以由iii族氮化物半導(dǎo)體材料所構(gòu)成，而基底層的材料可與緩沖層相同或不同。為了因應(yīng)需求，基底層可以摻雜si，ge及sn等的n型不純物，但亦可為未摻雜的iii族氮化物半導(dǎo)體材料，而摻雜條件的調(diào)整是以不影響后續(xù)外延品質(zhì)及其結(jié)晶性為目的。

如側(cè)視圖圖3b所示，iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135包含有與n型電極113a接觸的n型層132、發(fā)光層133、和與p型電極113b接觸的p型層134。n型層132通常可以由n型接觸層(圖未示)與n型包覆層(圖未示)所構(gòu)成，或者也可以由n型接觸層單獨構(gòu)成。n型接觸層的材料例如為alxga1-xn(0≤x＜1、理想為0≤x≤0.5、更佳為0≤x≤0.1)，而為了與n型電極113a間維持良好的電性接觸，n型接觸層一般可以摻雜n型不純物，常用的n型不純物例如可以是si、ge、或sn等。此外，當(dāng)在n型接觸層與發(fā)光層133之間另外設(shè)置n型包覆層時，n型包覆層例如可由algan，gan，gainn等材料構(gòu)成，n型包覆層的組成成分帶隙可大于發(fā)光層133的組成成分帶隙。

發(fā)光層133例如可以是由單一量子阱構(gòu)造或多重量子阱構(gòu)造所構(gòu)成。單一量子阱構(gòu)造例如可以使用ga1-yinyn(0＜y＜0.4)或者使用所構(gòu)成的iii族氮化物半導(dǎo)體層。另外，當(dāng)發(fā)光層133是多重量子阱構(gòu)造時，例如可以使用前述ga1-yinyn作為阱層，并使用較阱層能帶隙為大的alzinqga1-z-qn(0≤z＜0.3，0≤q＜0.1)作為障壁層。而阱層及障壁層可以經(jīng)由設(shè)計例如為摻雜或未摻雜不純物皆可。發(fā)光層133發(fā)出光線的顏色包含綠色、藍(lán)色、以及通過增加al含量使其產(chǎn)生紫光或紫外光。

p型層134通常可以由p型包覆層(圖未示)及p型接觸層(圖未示)加以構(gòu)成，也可以是由p型接觸層兼具p型包覆層所單獨構(gòu)成。p型包覆層一般是由較發(fā)光層133帶隙為大的成分所組成，例如可以是由alxga1-xn(0＜x≤0.4)所構(gòu)成，但并無特別加以限定。p型接觸層為了達(dá)到與p型電極113b間維持良好電性接觸，一般會摻雜p型不純物，例如可以有1×10¹⁸/cm³～1×10²¹/cm³的摻雜濃度，較佳則可含有5×10¹⁹/cm³～5×10²⁰/cm³的摻雜濃度。摻雜濃度的調(diào)整，以達(dá)到良好的電性接觸的維持、龜裂發(fā)生的防止、良好的結(jié)晶性的維持為目標(biāo)。在這邊，p型不純物例如可以是mg，但并無特別加以限定。

將前述iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135形成于基板晶片110上的方式，可使用例如機金屬氣相沉積法(mocvd法)、氫化物氣相外延法(hvpe法)、分子束外延成長法(mbe法)、物理氣象沉積法(pvd法)等方法。在本實施例中，使用mocvd法成長iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135時，可以使用氫(h2)或氮(n2)作為載氣(carriergas)、iii族原料的ga源例如可以使用三甲基鎵(tmg)或三乙基鎵(teg)、iii族原料的al源例如可以使用三甲基鋁(tma)或三乙基鋁(tea)、iii族原料的in源例如可以使用三甲基銦(tmi)或三乙基銦(tei)、v族原料的n源例如可以使用氨(nh3)，聯(lián)胺(n2h4)等。另外，作為不純物摻雜，n型不純物例如可以使用甲硅烷(sih4)或二硅烷(si2h6)作為si不純物的原料、例如可以使用有機鍺作為ge不純物的原料，p型不純物例如可以使用二茂基鎂(cp2mg)或雙乙基環(huán)戊二烯基鎂((etcp)2mg)作為mg不純物的原料。

在iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135形成后，于iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135的p型層134上特定的位置，還可以選擇性地使用光刻技術(shù)及剝離技術(shù)形成透光性的透明導(dǎo)電層136。透明導(dǎo)電層136的材料，例如可以使用選自金屬或金屬氧化物材料；金屬包含au、ni或其合金；金屬氧化物材料包含nio、ito(in2o3-sno2)、azo(zno-al2o3)、izo(in2o3-zno)、或gzo(zno-geo2)等的至少一種材料，但并不以此為限。如圖3b所示，最后，再于透明導(dǎo)電層136上特定的位置，通過光刻技術(shù)形成p型電極113b，而p型電極113b的材料例如可以使用au、al、ni、cu或其合金，但并不以此為限。

形成p型電極113b之前或之后，可通過光刻技術(shù)及反應(yīng)性離子蝕刻技術(shù)，蝕刻去除部分iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135，以形成多條彼此間相互平行的切割道150a與多條彼此間相互平行的切割道150b，而切割道150a與切割道150b之間則彼此相互垂直，并通過切割道150a及切割道150b定義出彼此相鄰的iii族氮化物發(fā)光二極管單元140的區(qū)域。在這邊，形成切割道150a及150b的技術(shù)還可以使用激光法、鉆石刀切割法…等現(xiàn)有的手段，主要是以除去部分iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135為目標(biāo)，并不以這邊所舉出實施方式為限。除此之外，形成切割道150a及150b的同時，還可以通過光刻技術(shù)及反應(yīng)性離子蝕刻技術(shù)，一并移除剩余的iii族氮化物半導(dǎo)體外延層135內(nèi)特定位置的部分外延層(p型層134及發(fā)光層133)，使得n型層132裸露出來。最后，在露出的n型層132上通過光刻技術(shù)形成n型電極113a，便完成后如圖3b所示的側(cè)視圖結(jié)構(gòu)。n型電極113a的材料例如可以使用ti，或au等金屬材料或其合金的各種組成，并不以實施例為限。前述形成切割道150a，150b以及蝕刻特定位置的部分外延層露出n型電極113a的位置的先后順序可以調(diào)整。

圖3c顯示為俯視圖圖3a的局部放大圖，如圖中所示，將外延晶片200分隔成多個iii族氮化物發(fā)光二極管單元140的切割道150a及150b是以分別垂直與平行于第二側(cè)邊130的方向設(shè)置，也就是設(shè)置為分別與基板晶片110的a軸晶面方向(即m軸方向([1-100]方向，兩者平行))夾15度角的方向垂直或平行。通過前述分割裂片的方式，后續(xù)便可以將本實施例中具有多個iii族氮化物發(fā)光二極管單元140的外延晶片200分割為多個iii族氮化物發(fā)光二極管元件160。

在本實施例中，分割裂片基板晶片110的方法是經(jīng)由前述經(jīng)過激光的照射進行隱形切割法而形成，其詳細(xì)制作工藝方法如下所述：如圖4a與圖4b所示，圖中顯示為平行于其中一條切割道150b方向(即切斷預(yù)定面150b’)的外延晶片200側(cè)面透視圖。首先，如圖4a所示，外延晶片200將形成有多個iii族氮化物發(fā)光二極管單元140以及切割道150a的一側(cè)加以貼合于外圍以金屬環(huán)16固定的黏接薄片15上。接著，整個結(jié)構(gòu)再設(shè)置于吸附臺52上。以下，將對于外延晶片200設(shè)置于吸附臺52之后的激光加工制作工藝加以說明。激光45從外延晶片200背表面110b的方向入射，經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)44聚焦集光于相對應(yīng)切割道150b并于與基板晶片110背表面110b距離d1的位置形成改質(zhì)結(jié)構(gòu)23。接著，如圖4b所示，經(jīng)由脈沖振蕩，激光45沿著相對應(yīng)于切割道150b的延伸方向并持續(xù)以與基板晶片110背表面110b距離d1的位置以聚焦集光的方式重復(fù)形成多個基板內(nèi)的改質(zhì)結(jié)構(gòu)23。激光45的脈沖振蕩頻率數(shù)例如為15,000hz～300,000hz、吸附臺52的移動速度例如為100mm/sec～500mm/sec，而激光的輸出例如為1.5μj～5.0μj的范圍。此外，除了前述的結(jié)構(gòu)外，也可以如圖4c所示，在基板晶片110平行于其中一條切割道150b方向(即想定的切斷預(yù)定面150b’內(nèi))，從基板晶片110背表面110b側(cè)距離第2個距離d2的位置作為激光45的集光點，沿著切割道150b的方向再形成多個改質(zhì)結(jié)構(gòu)24。即，在基板晶片110想定的切斷預(yù)定面150b’內(nèi)，形成兩段的改質(zhì)結(jié)構(gòu)23與改質(zhì)結(jié)構(gòu)24。前述改質(zhì)結(jié)構(gòu)23及改質(zhì)結(jié)構(gòu)24形成的先后順序可以調(diào)整，在另一實施例中，可以通過多焦點激光，在基板晶片110內(nèi)同時形成改質(zhì)結(jié)構(gòu)23及改質(zhì)結(jié)構(gòu)24。改質(zhì)結(jié)構(gòu)23及改質(zhì)結(jié)構(gòu)24是經(jīng)由集光強的激光45經(jīng)由集光聚焦而形成龜裂或熔融的結(jié)構(gòu)，相較于未照射激光45的范圍，改質(zhì)結(jié)構(gòu)23、24的機械強度較低。重復(fù)上述步驟，在形成切割道150b方向的多個改質(zhì)結(jié)構(gòu)23、24之后，可以再沿著切割道150a的方向形成多個改質(zhì)結(jié)構(gòu)23,24(圖未示)。因此，在進行激光加工工程后，便可再于外延晶片200相反側(cè)，即外延晶片200上表面相對應(yīng)于激光改質(zhì)的位置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110內(nèi)部，使基板晶片110經(jīng)由受力而沿著切割道150a、150b的方向斷裂。采用此種切割方式，便可以切斷基板晶片110并將外延晶片200上多個iii族氮化物發(fā)光二極管單元140分割成多個iii族氮化物發(fā)光二極管元件160。在另一實施例中，在進行激光加工工程后，亦可于外延晶片200背表面110b側(cè)相對應(yīng)于激光改質(zhì)的位置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110內(nèi)部，使基板晶片110經(jīng)由受力而沿著切割道150a、150b的方向斷裂。

圖5a～圖5c說明依據(jù)本實施例分割裂片制成的iii族氮化物發(fā)光二極管元件160的圖。圖5a、圖5b、及圖5c分別顯示iii族氮化物發(fā)光二極管元件160的俯視圖、短邊側(cè)視圖、以及長邊側(cè)視圖。

以垂直于基板晶片110的上表面120方向為基準(zhǔn)，如圖5b所示，從iii族氮化物發(fā)光二極管元件160的短邊側(cè)視圖觀察，可以發(fā)現(xiàn)iii族氮化物發(fā)光二極管元件160長邊側(cè)面162’的短邊162”相對應(yīng)于上表面120的法線方向會有傾斜角θ3及θ4(即長邊側(cè)面162’相對應(yīng)于垂直上表面120的傾斜角)；同樣的，如圖5c所示，iii族氮化物發(fā)光二極管元件160短邊側(cè)面164’的短邊164”相對應(yīng)于上表面120的法線方向會有傾斜角θ1及θ2(即短邊側(cè)面164’相對應(yīng)于垂直上表面120的傾斜角)。根據(jù)本實施例所呈現(xiàn)的結(jié)果，自垂直于上表面120的方向觀之，當(dāng)iii族氮化物發(fā)光二極管元件160的長邊162與基板晶片110的m軸方向([1-100]方向)夾15度角時(即，iii族氮化物發(fā)光二極管元件160的短邊164與基板晶片110的a軸方向([11-20]方向)夾15度角時)，于分割裂片時，短邊側(cè)面164’的傾斜角θ1及θ2以及長邊側(cè)面162’的傾斜角θ3及θ4皆為2°以下，即對于基板晶片110的上表面120而言，iii族氮化物發(fā)光二極管元件160的短邊側(cè)面164’及長邊側(cè)面162’皆為近似垂直的切斷面。如此一來，通過本發(fā)明精神所提到的實施例，前述于裂片時斷裂的位置超過切割道(150a及150b)甚至到達(dá)iii族氮化物半導(dǎo)體外延部分161的情況便不會發(fā)生，也可以使元件整體的制作工藝良率穩(wěn)定。

圖6顯示本發(fā)明的實施例中，在夾角α為不同角度下切割裂片的結(jié)果。參照圖6，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)調(diào)整基板晶片110第二側(cè)邊130與m軸方向([1-100]方向)間具有不同夾角α?xí)r，可以縮小切割裂片后iii族氮化物發(fā)光二極管元件160的長邊側(cè)面162’及短邊側(cè)面164’相對應(yīng)于上表面120法線方向的傾斜角(θ1～θ4，在本實施例中，傾斜角為2°以下，進一步由此達(dá)到理想的元件制作工藝良率。由圖6實施例可知，夾角α＝15°及45°時可得到較小的傾斜角。在這兩個情況下，傾斜角θ1～θ4可低于1°。此外，根據(jù)實驗得知(圖未示)，在較佳的情況下，當(dāng)夾角α被控制在5°～20°或40°～50°時，傾斜角θ1～θ4也可以達(dá)到2°以下需求。

在制作iii族氮化物發(fā)光二極管元件時，除了可以應(yīng)用依據(jù)本發(fā)明精神所制作的基板晶片外，為了增加元件的整體出光效率，還可以在基板晶片的上表面以蝕刻的方式形成多個規(guī)則排列的凸部結(jié)構(gòu)。

如圖7a所示，顯示為依據(jù)本發(fā)明精神所示一實施例的基板晶片210俯視圖。在本實施例中，基板晶片210第二側(cè)邊230與m軸方向([1-100]方向)間的夾角α為45°。自垂直基板晶片210的上表面220方向(以本實施例為例，上表面220是由c軸晶面構(gòu)成的一c軸平面)觀之，基板晶片210的上表面220有多個彼此間等間距并呈現(xiàn)規(guī)則交錯排列的凸部結(jié)構(gòu)250。從俯視圖觀看，由于sapphire構(gòu)成的基板晶片210是透明的，于是我們所看到的凸部結(jié)構(gòu)250便會有一個與基板上表面相接觸的外輪廓圖案，在本實施例中，外輪廓圖案為圓形。值得注意的是，本領(lǐng)域具有通常知識的技術(shù)人士應(yīng)當(dāng)可以明白，外輪廓圖案并不以圓形為限，例如也可以是方形，正多邊形，橢圓形等形狀。在本實施例中，我們會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們將其中六個凸部結(jié)構(gòu)250的各幾何中心點g(在本實施例中為圓心)連接起來時，由于凸部結(jié)構(gòu)250彼此間為等間距且規(guī)則的排列，因此會連結(jié)構(gòu)成一個想象的正六邊形h，具有六個側(cè)邊s。此外，由于多個凸部結(jié)構(gòu)250后續(xù)是要相對應(yīng)于iii族氮化物發(fā)光二極管單元而配置，因此會以平行于a軸晶面(即m軸方向([1-100]方向))排列。于是，不論是在如圖3a所示的實施例之中(夾角α為45°)或是在依據(jù)我們發(fā)明精神所作的優(yōu)選實施方式中(即，夾角α為5°～20°或40°～50°)，想象的正六邊形h的六個想象的側(cè)邊s皆不會與第二側(cè)邊230平行或垂直。

如圖7b～圖7d所示，舉出三種含有不同實施樣態(tài)凸部結(jié)構(gòu)350、450、550的基板晶片局部側(cè)視圖。如圖7b所示，凸部結(jié)構(gòu)350凸設(shè)于基板晶片310的上表面320之上。本領(lǐng)域具有通常知識的技術(shù)人士應(yīng)當(dāng)可以明白，依據(jù)后續(xù)制作工藝的需求，上表面320同樣可以是由c軸晶面構(gòu)成的一c軸平面，但并不以此為限。此外，在本圖中，凸部結(jié)構(gòu)350的側(cè)視圖為梯形，具有兩個傾斜的側(cè)邊351、352以及近似平坦的頂邊353。在不同的實施例之中，如圖7c所示，凸部結(jié)構(gòu)450凸設(shè)于基板晶片410的上表面420之上。凸部結(jié)構(gòu)450的側(cè)視圖例如可以是具有兩個外凸弧狀側(cè)邊451、452以及頂端453的帳篷狀，又或者，如圖7d所示，凸部結(jié)構(gòu)550凸設(shè)于基板晶片510的上表面520之上。凸部結(jié)構(gòu)550的側(cè)視圖例如也可以是具有兩個直線側(cè)邊551、552及頂端553的三角形，但并不以此為限。

通過本發(fā)明精神的實施方式，在分割裂片iii族氮化物半導(dǎo)體元件時，在有效抑制元件側(cè)邊傾斜斷裂的同時，可以有效提高元件制作工藝的制作工藝良率。有著在制造、利用iii族氮化物半導(dǎo)體元件的產(chǎn)業(yè)利用性。以上所述的實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點，其目的在使熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，不能以之限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍內(nèi)。