TWI229459B - Radiation-emitting semiconductor-chip and its production method - Google Patents

Description

1229459 五、發明説明（1 ) 本發明涉及一種可發射 個活性層及多個在活性層 爲邊界之側面。 本發明亦涉及此種半導 在基板之表面上方形成一 活性層切割成半導體晶片 由 JP10-326910A 中已^ 片，其具有平截頭棱錐體之 片之活性層位於半導晶片 存在一些結晶層。平行於 形之形式而構成。基面之 光束由半導體晶片中射出 之後以一種角度（其小於蹈 平截頭棱錐體形式之半導 可使光子向外耦合之效率 習知之半導晶片之缺點 之基面及相面對之同樣設 可改變。由於半導體晶片 切面而使熱之傳導較因難 流會受到阻礙，使歐姆電[5| 升。此二個因素造成半導 且互不相同。半導體晶片 此半導體晶片之尋命。此 性層之轉換效率變小。 光束之半導體晶片，其具有一 之範圍中在側面以此活性層 體晶片之製造方法，其中首先 種活性層且然後使此基板及 〇 Ώ 一種發射光束用之半導體晶 :形式。此種習知之半導體晶 之中央區中。在活性層上方 活性層而延伸之基面是以菱 此種特殊之構造可輕易地使 。各光束稍後在數次全反射 ^界角）入射至外表面。由於 體晶片之此種特殊之形式，則 較高。 是：此種介於電極安裝時所用 有電極之上側之間之橫切面 之向著基面而逐漸變小之橫 。此外，流經較小橫切面之電 .在半導體晶片中局部性地上 體晶片之局部性熱負載較高 中這樣所形成之應力會損及 外，由於較大之熱負載，則活 1229459 五、發明説明（2 ) 由先前技藝開始，本發明之目的是提供一種半導體晶 片，其具有較佳之光學射出率且具有相同形式之熱負 載ϋ 本發明之目的以下述方式達成：半導體晶片具有至少 二個平行四邊形之設有銳角之側面。 藉由半導體晶片之棱鏡形之構成（其具有二個傾斜之 平行四邊形型式之側面），則可確保：由活性層所發出之 光束在半導體晶片上之反射次數可較少而離開此半導 體晶片。在基面之方向中離開此活性層之光束入射至 傾斜之側面上之大部份且反射至相面對之側面，光束在 此處以一種較全反射所需之臨界角還小之角度入射。 半導體晶片同時具有相同形式之橫切面，使半導體晶片 上之熱負載是均勻的。因此可有效地防止半導體晶片 中之應力。本發明之半導體晶片因此除了良好之光學 射出性之外亦具有均勻之較小之熱負載。 此外，本發明之目的是提供此種半導體晶片之製造方 法。 本發明之目的以下述方法達成：半導體晶片沿著一種 對該表面成傾斜而延伸之分割面而被切割。 藉由基板沿著傾斜之分割面而被切割，則整個基板幾 乎可用來製成此半導體晶片。可使用傳統之裝置以進 行此種分割方法。相對於一般之製程而言因此不會造 成額外之費用。本發明之方法因此不需巨大之材料損 耗即能以簡易且成本有利之方式來進行。 -4- 1229459 五、發明説明（3 ) 本發明其它有利之形式敘述在申請專利範圍各附屬 項中。 本發明以下將依據附圖來詳述。圖式簡單說明： 第1圖半導體晶片之透視_。 第2圖第1圖之半導體晶片之俯視圖。 第3圖桌1圖之半導體晶片之側視圖。 第4圖在第1圖之半導體晶片中具有一些可能之 光路徑之一種橫切面。 第5圖一種圖解，其顯示該射出率百分比相對於第 1圖之半導體晶片之幾何構造之各種不同之基準角之 關係。 第1圖是一種半導體晶片1 ,其具有基板2。基板2 是棱鏡形且除了基面3及上側4之外又具有多個側面 5 (其形式是傾斜式之平行四邊形）。在基板2之上側4 上施加一種具有活性層之層序列6,其上配置一種圓形 電極7。另一電極（第1圖中未顯示）在基板2之基面3 上。 第2圖是基板2之平行於基面3及上側4之橫切 面。此橫切面就像基面3 一樣以傾斜之平行四邊形（其 具有銳角φ)構成。由第3圖中可知，此側面5亦以傾斜 之平行四邊形（其其有銳角Θ )構成° 基板2以具有平行四邊形側面（其具有銳角）之平行 四面體構成時對光束之射出率是有利的。這依據第4 圖是很明顯的，若在基板2內部觀看一種點形式之光源 1229459 五、發明説明（4 ) 8時。例如，若光束9以角度α (相對於法線）入射至上 側4之表面時，此時角度α大於全反射之角度a 則其 在側4反射。光束9然後以角度α ! = ：[ 80°- θ - α入射至 側面5。入射角α ,較全反射所需之臨界角α c還大。 光束9因此反射至側面5。但此光束9隨後以入射角 α 2 = 0 - α !入射至基面3。在此種情況下，入射角小於 全反射所需之臨界角a c ·光束9因此可由基板2中發 出。由所設定之入射角α !和α 2之關係明顯地可知：0 二9 0°時，光束9在此種入射角之範圍（此時入射之光束9 可由基板2中耦合而出）中不會向內反射。但在基準角 (9 <90°時即完全屬此種情況。由於基板2以平行四面 體構成，其平行四邊形之側面具有銳角，則此種由光源8 所發出之光束對射出率有貢獻之此種立體角會增大，這 樣會改良此種射出率之效率。 由基板2之射出率之提高可以半導體晶片模型用之 一種準確之計算來說明。第5圖是此種計算之結果。 此模型描述一種半導體晶片1，其中製成以氮化鎵（其折 射率是η = 2.5 )爲主之此層序列6。層序列6形成在碳化 矽構成之基板2上，碳化矽之折射率是η = 2.7，吸收係數 α二1 0⑽·1且邊長是0.2 5 ι_ .。層序列6除了活性層外 又包含一種部份透明之接觸層。但電極7以不透光方 式構成。射出之效率由下述情況決定：半導體晶片埋入 一種折射率η= 1 .5之澆注材料中。 如第5圖所示，基板2在垂直方向中傾斜以及因此使 1229459 五、發明説明（5 ) 垂直之基準角Θ變小時會使射出之效率大大地 就垂直之基準角Θ =90°之一種長方六面體而Η 率是25% 。就垂直之基準角之基板 出效率可加倍至5 0 % 。 較小之水平基準角Φ對射出效率同樣有良好； 水平之基準角Φ之影響當然小於垂直之基準角ί 因爲基板2之基面3在吸收時之效率可達5 0% 以一種銀導電黏合劑使半導體晶片1安裝至載 事實上即屬此種情況。反射回基板2中之光束 少。若基面3設計成可反射，則這樣是有利的。 由於垂直之基準角β較小，則經由側面5直接 容易而不會有先前之減弱現象。 若此種以AlInGaN或AlGalnP爲主之層序列 透明之由GaP所構成之視窗層時，則此處所進f 同樣適用。基板2亦可使用其它材料，例如藍雙 化鎵，氮化鋅，鑽石或石灰玻璃以取代碳化矽。 此外，此種基板以側面是傾斜之平行四邊形之 行六面體構成時所具有之優點是：基板2之橫七又 面3至上側4是保持相同的。熱因此可均勻地 列6導出。基板2之歐姆電阻由上側4至基面 同的。基板2上之電壓降因此保持較小且均勻 著。整體而言半導體晶片1之熱負載是均勻的 體晶片1中因此不會產生應力。 此外，活性層及配置在基面3上之電極之間之 提高。 ,射出效 ϊ言，射 之影響。 ? 0 這是 。這在 體上時 因此較 &射出較 6具有 ί之計算 f石，氮 :此種平 丨面由基 由層序 3是相 地分佈 。半導 :電流由 -7- !229459 五、發明説明（6 ) 於基板2之相同形式之橫切面而可無阻礙地流動。半 導體晶片1之特徵是較低之前向電壓。 爲了製半導體晶片1，則基板2首先設有一種層序列 6。此基板2然後藉助於一種具有傾斜式切鋸刀片之切 鋸裝置來對此基板2進行切鋸。在此種切鋸方法中，在 活性面及基板上不會產生損耗。這在基板2製造及層 序列6以高成本生長時是特別有利的。 此外，此種切鋸方法在基板（例如，SiC或Ga As)上製造 傳統之發光二極體時已爲人所知且已被使用，其中只有 切鋸刀片之傾斜度須改變。因此，亦不會產生其它之製 造成本。 此處所製成之半導體晶片特別適合在上述由紫外光 至紅外光之頻譜區域中製成各發光二極體。 1.··半導體晶片 2.. .基板 3 ...基面 4.. .上側 5…側面 6 ...層序列 7 ...電極 8 ...光源 9 ...光束

Claims (1)

1229459 -— 六、申請專利範圍 第90 1 1 6 1 06號「可發射光束之半導體晶片及其製造方法 」專利案 (92年4丨月修正） 六、申請專利範圍： 1. 一種可發射光束之半導體晶片，其具有一個活性層及 多個在活性層（6 )之範圍中在側面以此活性層（6 )爲 邊界之側面（5)，其特徵爲：此半導體晶片具有至少四 個傾斜式平行四邊形之側面（5 )(其形成銳角）。 2. 如申請專利範圍第1項之可發射光束之半導體晶片， λ中此半導體晶片具有至少四個傾斜式平行六邊形 之側面（5 )(其形成銳角）。 3. 如申請專利範圍第1或2項之可發射光束之半導體 晶片，其中此活性層（6 )配置在基板（2 )上。 4. 如申請專利範圍第3項之可發射光束之半導體晶片， 其中此活性層（6 )之光束一部份在基板（2 )上之方向 中發射。 5. 如申請專利範圍第1或2項之可發射光束之半導體 晶片，其中各平行四邊形之側面（5 )中之銳角Θ小於 80。。 6. 如申請專利範圍第3項之可發射光束之半導體晶片， 其中各平行四邊形之側面（5 )中之銳角0小於80°。 7. 如申請專利範圍第4項之可發射光束之半導體晶片， 其中各平行四邊形之側面（5 )中之銳角Θ小於8(Γ。 1229459 六、申請專利範圍 8_如申請專利範圍第1或2項之可發射光束之半導體 晶片，其中此基板（2 )以藍寶石，氮化鎵，氮化矽，氧化 鋅，鑽石或石英玻璃爲主而製成。 9. 如申請專利範圍第3項之可發射光束之半導體晶片， 其中此基板（2 )以藍寶石，氮化鎵，氮化矽，氧化鋅，鑽 石或石英玻璃爲主而製成。 10. 如申請專利範圍第4項之可發射光束之半導體晶片， 其中此基板（2 )以藍寶石，氮化鎵，氮化矽，氧化鋅，鑽 石或石英玻璃爲主而製成。 11· 一種可發射光束之半導體晶片之製造方法，首先在基 板（2 )之表面上形成一種活性層（6 )，然後此基板（2 ) 與活性層（6 ) —起切鋸成半導體晶片，其特徵爲：此半 導體晶片沿著一種傾斜於表面而延伸之分割面（5 )而 切割。 12.如申請專利範圍第1 1項之方法，其中使用一種具有 傾斜式切鋸刀片之切鋸裝置來切割此半導體晶片。