CN102024884B - 光电半导体装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电半导体装置。依据本发明一实施例的一种光电半导体装置包括转换部，包括第一侧；电性接点；接触层，位于该转换部与该电性接点之间并具有外边界，其中该接触层中形成有至少连续三个不连续区，该至少连续三个不连续区沿外边界形成，且具有至少一个不相同的要素；其中，电性接点、接触层、及不连续区形成于转换部的第一侧。

Description

光电半导体装置

技术领域

本发明关于一种光电半导体装置，尤其关于一种具有接触层与不连续区的光电半导体装置，以及与不连续区相关的图案布局。

背景技术

已知发光二极管的一种结构包含成长基板、n型半导体层、p型半导体层、与位于此二半导体层间的发光层。用以反射源自于发光层光线的反射层可选择性地形成于此结构中。为提高发光二极管的光学、电学、及力学特性的至少其一，一种经适当选择的材料会用以替代成长基板以作为承载除成长基板外的其他结构的载体，例如：金属或硅可用于取代成长氮化物的蓝宝石基板。成长基板可使用蚀刻、研磨、或激光移除等方式移除。然而，成长基板亦可能被全部或仅部分保留并与载体结合。此外，透光氧化物亦可整合于发光二极管结构中以提升电流分散表现。

本案申请人的第I237903号台湾专利中披露一种高发光效率的发光元件100。如图1所示，发光元件100的结构包含蓝宝石基板110、氮化物缓冲层120、n型氮化物半导体叠层130、氮化物多重量子阱发光层140、p型氮化物半导体叠层150、及氧化物透明导电层160。另外，并在p型氮化物半导体叠层150面向氧化物透明导电层160的表面上形成六角锥孔穴构造1501。六角锥孔穴构造1501的内表面较易与如氧化铟锡(ITO)、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化铟锌、氧化锌铝、与氧化锌锡等的氧化物透明导电层160形成欧姆接触。因此，发光元件100的正向电压得以维持于一个较低的水准，且通过六角锥孔穴构造1501也可提升光摘出效率。

ITO可通过电子束蒸镀法(Electron Beam Evaporation)或溅镀法(Sputtering)形成于六角锥孔穴构造1501、半导体层或其二者之上。不同制造方式所形成的ITO层所表现出的光学、电学特性、或其二者也可能不尽相同，相关文献可参阅本案申请人的第096111705号台湾专利申请案，并援引其为本申请案的一部分。于扫描式电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope；SEM)之下，以电子束蒸镀法形成的ITO颗粒1601并未完全填满六孔锥孔穴1501，而呈现出诸多存在于ITO颗粒间的空隙，如图2所示。此些空隙可能使光线被局限其中无法脱离发光元件，而逐渐被周围的ITO所吸收。或者因此些空隙中所存在具有小于ITO折射系数的介质，如空气，使得进入ITO的光线会在材料边界处遭遇全反射而无法离开ITO层，而逐渐为ITO所吸收。

由C.H.Kuo等于公元2004年在Materials Science and Engineering B所提出”Nitride-based near-ultraviolet LEDs with an ITO transparent contact”一文中曾针对ITO的穿透率(transmittance)与波长间的关系进行研究。其发现当波长约低于420nm时，ITO穿透率有急遽下降的趋势，在350nm时甚至可能低于70％。对于蓝光波段，ITO具有高于80％的穿透率，但是，在近紫外光或紫外光波段的穿透率却不尽理想。

因此，ITO等透明氧化物作为半导体发光元件常用的材料，对于元件的光学与电学表现上仍有许多的改善空间。

发明内容

依据本发明一实施例的一种光电半导体装置包括转换部，包括第一侧；电性接点；接触层，具有外边界；及至少连续三个不连续区，沿外边界形成，且具有至少一个不相同的要素；其中，电性接点、接触层、及不连续区形成于转换部的第一侧。

依据本发明的其他数实施例的光电半导体装置披露如下：

光电半导体装置中的要素包括角度、长度、宽度、深度、与间距其中之一。光电半导体装置中的电性接点包括根部、支部、及端部。光电半导体装置中的电性接点包括一区域用以与外部电路连接。光电半导体装置中的电性接点与不连续区在一投影方向上具有至少一交点。

光电半导体装置还包括电流阻障区，位于不连续区至少其一下方。光电半导体装置中各不连续区在外边界上仅具有一个开口。光电半导体装置中不连续区包括至少一电流阻障区。

依据本发明另一实施例的一种光电半导体装置包括转换部；第一电性接点，靠近转换部；第二电性接点，与第一电性接点构成电流通道的两端；接触层，具有外边界；及多个不连续区，源自外边界，并大体上符合电性接点的外型。

依据本发明的其他数实施例的光电半导体装置披露如下：

光电半导体装置中各个不连续区与相邻最近的电性接点间的间距大体上相同。光电半导体装置中第一电性接点与第二电性接点可分别位于转换部的相对侧。光电半导体装置中的第一电性接点与第二电性接点可位于转换部的同侧。光电半导体装置还包括欧姆接触区，位于接触层、不连续区、或其二者下方。

光电半导体装置中不连续区中至少其一偏离一总体变化趋势。光电半导体装置中的第一电性接点与第二电性接点至少其一为左右对称。光电半导体装置中的不连续区中至少其二在外边界上具有一共同开口。

依据本发明又一实施例的一种光电半导体装置包括转换部，包括第一侧；电性接点，位于转换部的第一侧；接触层，具有外边界；及多个不连续区，由外边界朝向电性接点，并在一个维度上呈现不规则变化。

依据本发明的其他数实施例的光电半导体装置披露如下：

光电半导体装置中的接触层与不连续区位于电性接点与转换部之间。光电半导体装置中的不连区包括几何、材料、物理特性、及化学特性中至少其一的不连续。光电半导体装置还包括欧姆接触区，位于接触层、不连续区、或其二者下方，并包括凸起空间、凹陷空间、或其二者，此空间的几何形状包括角锥、圆锥、与平头截体中至少其一。

依据本发明一实施例的一种光电半导体装置包括基板，其面积大于或等于45mil×45mil；第一电性接点，包含：第一根部，与二或多个端部电性相连；及第二根部，与第一根部分离，且与二或多个端部电性相连；第二电性接点，包含至少二个根部及数个端部；及转换部，介于基板与第二电性接点之间；其中第一电性接点的任二个相邻端部间至少存在第二电性接点的数个端部之其一。

此外，本发明的实施例亦披露如下：

第一电性接点的第一根部及第二根部彼此相连。

光电半导体装置中的第一电性接点的第一根部及第二根部中至少其一通过至少一支部与多个端部中至少其一电性相连。

光电半导体装置中的第二电性接点还包括支部，具有第一端、第二端、与主干，第一端连接至二根部中至少其一，主干与数个端部中至少其一相连。

光电半导体装置还包括电流阻障区，位于第二电性接点之下。

光电半导体装置还包括平台，第一电性接点形成于平台之上。

光电半导体装置还包括接触层，介于第二电性接点与转换部之间，并包含不连续区。

依据本发明又一实施例的一种电流通道，提供电流通过转换部，包括第一电性接点；及第二电性接点，包含至少二个根部及数个端部；其中第一电性接点包括第一根部，与二或多个端部电性相连；及第二根部，与第一根部分离，且与二或多个端部电性相连；且第一电性接点的任二个相邻端部间至少存在第二电性接点的数个端部之其一。

本发明的实施例亦披露如下：

电流通道中的转换部包含第一面与第二面，第一面电性连接至第一电性接点，第二面电性连接至第二电性接点。

电流通道中的第二电性接点的二个根部彼此相连。

附图说明

图1显示本案申请人的第I237903号台湾专利中所披露的一种高发光效率的发光元件；

图2显示扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope；SEM)下，以电子束蒸镀法形成的ITO颗粒于六孔锥孔穴中的照片；

图3显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的示意图；

图4显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的示意图；

图5(a)-(c)显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的部分结构的示意图；

图6(a)-(c)显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的部分结构的示意图；

图7(a)-(c)显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的部分结构的示意图；

图8(a)-(c)显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的部分结构的示意图；

图9(a)-(b)显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的部分结构的示意图；

图10(a)-(c)显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的部分结构的示意图；

图11(a)-(b)显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的部分结构的俯视图；

图12(a)-(b)显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的部分结构的俯视图；

图13显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的接触层的俯视图；

图14显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的接触层的俯视图；

图15显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的接触层的俯视图；

图16显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的俯视图；

图17显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的俯视图；及

图18显示依据本发明一实施例的光电半导体装置的俯视图。

【主要元件符号说明】

10    光电半导体装置      165    电流阻障区

11    基板                17     第二电性接点

12    过渡层              171    根部

13    第一电性层          172    支部

14    转换部              173    端部

15    第二电性层          18     第一电性接点

151   欧姆接触区          18a    第一电性接点

152   色缘区              18b    第一电性接点

153   平台                181    根部

16    接触层              182    支部

161   不连续区            183    端部

1611  不连续区            100    发光元件

1612  不连续区            110    蓝宝石基板

1613  不连续区            120    氮化物缓冲层

1614  不连续区            130    n型氮化物半导体叠层

1615  不连续区            140    氮化物多重量子阱发光层

1616  不连续区            150    p型氮化物半导体叠层

162   填充质              1501   六角锥孔穴构造

163    外边界      160     氧化物透明导电层

164    开口        1601    ITO颗粒

具体实施方式

以下配合图示说明本发明的实施例。

如图3所示的光电半导体装置10包含一个形成于基板11上的半导体系统。半导体系统包含可以进行或诱发光电能转换的半导体元件、装置、产品、电路、或应用。具体而言，半导体系统包含发光二极管(Light-Emitting Diode；LED)、激光二极管(Laser Diode；LD)、太阳能电池(Solar Cell)、液晶显示器(Liquid Crystal Display)、有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode)中至少其一。于本说明书中“半导体系统”一词并非限制该系统内所有次系统或单元皆以半导体材料制成，其他非半导体材料，例如：金属、氧化物、绝缘体等皆可选择性地整合于此半导体系统之中。

于本发明的一实施例中，半导体系统最少包含第一电性层13、转换部14、以及第二电性层15。第一电性层13及第二电性层15彼此中至少二个部分的电性、极性或掺杂物相异、或者分别用以提供电子与空穴的材料单层或多层(“多层”指二层或二层以上，以下同。)若第一电性层13及第二电性层15由半导导体材料构成，则其电性选择可以为p型、n型、及i型中至少任意二者的组合。转换部14位于第一电性层13及第二电性层15之间，为电能与光能可能发生转换或被诱发转换的区域。电能转变或诱发光能者如发光二极管、液晶显示器、有机发光二极管；光能转变或诱发电能者如太阳能电池、光电二极管。

以发光二极管而言，转换后光的发光频谱可以通过改变半导体系统中一层或多层的物理或化学配置进行调整。常用的材料如磷化铝镓铟(AlGaInP)系列、氮化铝镓铟(AlGaInN)系列、氧化锌(ZnO)系列等。转换部14的结构如：单异质结构(single heterostructure；SH)、双异质结构(doubleheterostructure；DH)、双侧双异质结构(double-side double heterostructure；DDH)、或多层量子阱(multi-quantum well；MQW)。再者，调整量子阱的对数亦可以改变发光波长。

基板11用以成长或承载半导体系统，适用的材料包含但不限于锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、铟化磷(InP)、蓝宝石(Sapphire)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、铝酸锂(LiAlO₂)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、玻璃、复合材料(Composite)、钻石、CVD钻石、与类钻碳(Diamond-Like Carbon；DLC)等。

基板11与半导体系统之间更可选择性地包含过渡层12。过渡层12介于二种材料系统之间，使基板的材料系统“过渡”至半导体系统的材料系统。对发光二极管的结构而言，一方面，过渡层12例如为缓冲层(Buffer Layer)等用以降低二种材料间晶格不匹配的材料层。另一方面，过渡层12亦可以是用以结合二种材料或二个分离结构的单层、多层或结构，其可选用的材料如：有机材料、无机材料、金属、及半导体等；其可选用的结构如：反射层、导热层、导电层、欧姆接触(ohmic contact)层、抗形变层、应力释放(stressrelease)层、应力调整(stress adjustment)层、接合(bonding)层、波长转换层、及机械固定构造等。

第二电性层15上更可选择性地形成接触层16。接触层16设置于第二电性层15远离转换部14的一侧。具体而言，接触层16可以为光学层、电学层、或其二者的组合。光学层可以改变来自于或进入转换部14的电磁辐射或光线。在此所称的“改变”是指改变电磁辐射或光的至少一种光学特性，前述特性包含但不限于频率、波长、强度、通量、效率、色温、演色性(renderingindex)、光场(light field)、及可视角(angle of view)。电学层可以使得接触层16的任一组相对侧间的电压、电阻、电流、电容中至少其一的数值、密度、分布发生变化或有发生变化的趋势。接触层16的构成材料包含氧化物、导电氧化物、透明氧化物、具有50％或以上穿透率的氧化物、金属、相对透光金属、具有50％或以上穿透率的金属、有机质、无机质、荧光物、磷光物、陶瓷、半导体、掺杂的半导体、及无掺杂的半导体中至少其一。于某些应用中，接触层16的材料为氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化铟锌、氧化锌铝、与氧化锌锡中至少其一。若为相对透光金属，其厚度约为0.005μm～0.6μm，或0.005μm～0.5μm，或0.005μm～0.4μm，或0.005μm～0.3μm，或0.005μm～0.2μm，或0.2μm～0.5μm，或0.3μm～0.5μm，或0.4μm～0.5μm，或0.2μm～0.4μm，或0.2μm～0.3μm。

在某些情况下第二电性层15之上可以形成欧姆接触区151。第二电性层15与接触层16若经由欧姆接触区151直接或间接接触，其间可能形成欧姆接触，或者使得光电半导体装置10的驱动电压(driving voltage)、临限电压(threshold voltage)及正向电压(forward voltage)中至少其一下降。欧姆接触区151的可能型态为凹陷或凸起。凹陷如图3的欧姆接触区151所例示；凸起如图4的欧姆接触区151所例示。凹陷空间的可能几何形状为角锥、圆锥、平头截体、柱体、圆柱、半球形、不规则体或其任意组合。凸起的可能几何形状为角锥、圆锥、平头截体、柱体、圆柱、半球形、不规则体或其任意组合。此外，欧姆接触区151除如图所示般皆由单一或近似的凸起或凹陷所构成，但并未排除其亦可能由凸起与凹陷的组合所构成。于一特定实施例中，凸起、凹陷空间、或其二者为六角锥。接触层16与欧姆接触区151相接触的至少一部分形成欧姆接触。角锥上的斜面所具有的特定晶格方向或表面能态为造成欧姆接触或较低位能障的可能原因之一。另一方面，第二电性层15表面上未形成欧姆接触区151的部分与接触层16间可能会形成较差的欧姆接触、非欧姆接触、或肖特基(Schottky)接触，然而此部分与接触层16间并不排除有形成欧姆接触的可能。欧姆接触区151的可能形成背景以及某些实施方式可参考本案申请人的第I237903号台湾专利，其并援引为本申请案的一部分。

除连续的单层或多层外，接触层16可以为不连续或具有图案的单层或多层。相关专利可参阅本案申请人的第096111705号台湾专利申请案，并援引其为本申请案的一部分。“不连续”是指几何、材料、物理性质、及化学性质中至少其一的不连续。几何不连续是指长度、厚度、深度、宽度、周期、外部形状、及内部结构至少其一的不连续。材料不连续是指密度、组成、浓度、及制造方式至少其一的不连续。物理性质不连续是指电学、光学、热力、及力学性质中至少其一的不连续。化学性质不连续是指掺杂物、活性、酸性、及碱性中至少其一的不连续。如图3及图4中所示，接触层16上形成有不连续区161。若为材料不连续，不连续区161中的材料可能无法与第二电性层15、欧姆接触区151或其二者形成欧姆接触。不连续区161的光学性质亦可能与接触层16相异。光学性质如穿透率、折射率、与反射率。通过选择适当的不连续区161材料可以提高离开或进入转换部14的能量流或光强度。例如，不连续区161为空气缺口，来自于转换部14的光线可以经由此空气缺口在不被接触层16吸收之下离开光电半导体装置10。若第一电性层13、转换部14、及第二电性层15至少其一上形成有规则图形结构、不规则图形结构、粗糙化结构、光子晶体、或其任何组合亦可能提高由不连续区161进出的能量流或光强度。如图3与图4所示，若与不连续区161相接触的第二电性层15的材料具有较大的折射率，欧姆接触区151可能破坏光线在此折射率界面处的全反射而提高不连续区161的光摘出。

若光电半导体装置10如图3或图4所示的结构，于第二电性层15或接触层16之上可选择性地形成第二电性接点17，于第一电性层13上可以选择性地形成第一电性接点18。电性接点为单层或多层的结构，并为光电半导体装置10与外部线路电性相连的界面。电性接点可以通过接线(wiring)与外部线路相连，或直接固着于外部线路之上。

此外，电性接点亦可设置于光电半导体装置10的其他侧。例如，第一电性接点18可设置于第一电性层13、过渡层12、或基板11之下，或设置于第一电性层13、过渡层12、及基板11中至少其一的侧面。换言之，第一电性接点18与第二电性接点17分别位于彼此相对或垂直的表面上。于又一实施例中，第二电性接点17可设置于第二电性层的侧面。于再一实施例中，第一电性接点18、第二电性接点17、或其二者可通过穿孔、绝缘材料、或其二者等方式设置于第一电性层13、过渡层12、或基板11的侧或表面。

以下介绍电性接点、欧姆接触区与不连续区的数种实施例。图示中虽以第二电性层15与第二电性接点17为例，但并不排除以下实施例亦可以适用于第一电性层13与第一电性接点18，或其他种类的光电半导体装置。

如图5所示，接触层16形成于第二电性层15之上，第二电性接点17形成于接触层16之上，不连续区161分布于第二电性接点17的周围。其分布方式当以使来自于电性接点17的电流尽可能地侧向流动至接触层16的外缘，或使得电性接点17下方与接触层16外缘间的电流密度差值百分比小于60％、50％、40％、30％、20％、或10％。例如，电性接点下方的电流密度为x A/cm²，接触层16外缘的电流密度为y A/cm²，其电流密度差值百分比为|x-y|/(x与y中较大者)％。

第5(a)图披露二种不连续区161的型态，此二种型态可以并存或独自存在。第二电性接点17右侧的接触层16未与不连续区161重叠；第二电性接点17左侧的接触层16则与不连续区161重叠，且接触层16与第二电性层15间存在有第三种物质或结构。具体而言，不连续区161或第三种物质或结构例如空气、氧化物等绝缘材，或相对于接触层为非良导体，或布拉格反射镜(Bragg reflector)、抗反射(anti-reflection)层。此外，第三种物质的折射系数可以介于第二电性层15与接触层16之间。第二电性接点17下方的接触层16、第二电性层15、转换部14、第一电性层13、过渡层12、及基板11中至少其一更可以选择性地形成绝缘区152以使来自于第二电性接点17的电流向外分散。然而，图示中绝缘区152的位置仅为例示，非用以限制本发明的实施方式。第二电性接点17下方的接触层16与绝缘区152中至少其一的尺寸约等于或略大于第二电性接点17的尺寸，其中，第二电性接点17下方的接触层16尺寸指位于第二电性接点17周围或下方的接触层16为不连续区161所包围的最小虚拟圆的直径。如第5(b)图所示，第二电性接点17埋入接触层16的中。如第5(c)图所示，第二电性接点17埋入接触层16之中，且电性接点17与接触层16相接触的任一表面上形成为规则表面结构、不规则表面结构、或其二者以增加电性接点17与接触层16间的接触面积。例如，电性接点17与接触层16间的接触面171形成为粗糙面以增加彼此间的接触面积。较大的接触面积或可增加电性接点17的结构稳固性，或可允许更多的电流通过。

第6(a)～第6(c)图披露另一种电性接点的配置型态，其中不连续区161的配置或实施方式请参考图5的相关说明。第二电性接点17直接形成于第二电性层15之上，换言之，在电性接点17与第二电性层15间没有接触层16。电性接点17与接触层16、第二电性层15、或其二者相接触的任一表面上形成为规则表面结构、不规则表面结构、或其二者的组合以增加电性接点17与其他部分间的接触面积。较大的接触面积或可增加电性接点17的结构稳固性，或可容许更多的电流通过。第二电性接点17下方更可以形成绝缘区152。绝缘区152约等于或略大于第二电性接点17的尺寸。

图7披露依据本发明的另一种实施例的光电半导体装置。于本实施例中，不连续区161中包含填充质162以填充一或多个欧姆接触区151中的至少部分空间。通过调整欧姆接触区151中填充质162分布的图案可以改变来自于或进入转换部14的电磁辐射或光线的光学特性、电学特性、或其二者。填充质162如绝缘材、金属、半导体、掺杂的半导体、波长转换物质中至少的一。绝缘材如氧化物、惰性气体、空气等。波长转换物质如荧光体、磷光体、染料、半导体等。填充质162的折射率亦可以介于其上下物质之间。填充质162若是颗粒，其尺寸应以能够填入欧姆接触区151或小于欧姆接触区151的宽度、深度、或其二者为佳。第7(a)图中，与电性接点17下方的接触层16相接的欧姆接触区151中皆填入填充质162。第7(b)图中，与电性接点17下方的接触层16相接的部分欧姆接触区151中亦填入填充质162，然其他部分的欧姆接触区151中并未无填充质162存在。如图所示，接触层16的外缘部分延伸入欧姆接触区151之中。第7(c)图中，不连续区161(虚线处)中包含与接触层16相同的物质，但还包含填充质162。

如图8所示，电性接点17的至少一部分埋入第二电性层15之中。于(a)图中，不连续区161下方可选择性形成欧姆接触区151、规则表面结构(未显示)、不规则表面结构(未显示)、或其组合。于(b)图中，不连续区161下方不存在欧姆接触区151。若欧姆接触区151藉外延成长法形成于第二电性层15之上，可以在不连续区161内的欧姆接触区151中填入填充质162以使其平坦化(未显示)。若欧姆接触区151通过湿蚀刻法、干蚀刻法、或其二混合者形成于第二电性层15之上，可以使用蚀刻掩模覆盖预计形成不连续区161的部分以避免第二电性层15表面被蚀刻。于(c)图中，电性接点17与接触层16、第二电性层15、或其二者相接触的任一表面上形成为规则表面结构、不规则表面结构、或其二者的组合以增加电性接点17与其他部分间的接触面积。

如图9所示，电性接点17的至少一部分埋入第二电性层15的中，且不连续区161下方亦不存在欧姆接触区151。于一实施例中，接触层16先覆盖于形成有欧姆接触区151的第二电性层15的上表面后，再依照预定图案移除接触层16的部分区域直到该些区域内的欧姆接触区151几乎被移除。如此，形成不连续区161与移除欧姆接触区151结合于同一系列的工艺步骤的中。于另一实施例中，如(b)图所示，不连续区161的任一内表面上可以形成规则表面结构、不规则表面结构、或其二者的组合。电性接点17与接触层16、第二电性层15、或其二者相接触的任一表面上形成为规则表面结构、不规则表面结构、或其二者以增加电性接点17与其他部分间的接触面积。

如图10所示，欧姆接触区151以不同尺寸形成于第二电性层15之上，欧姆接触区151的型态可以参考前述的说明。于特定状况下，欧姆接触区151的内表面或外表面的条件决定接触层16与第二电性层15间欧姆接触的质与量。例如，较大范围的表面可以提供较多的面积以形成欧姆接触。(a)图中，欧姆接触区151的宽度与深度由电性接点17向外逐渐扩大。(b)图中，电性接点17下与特定位置处的欧姆接触区151中填入填充质162，填充质162的相关事项可参阅前述的说明与图示。(c)图中，电性接点17下方并未形成欧姆接触区151。在此，“尺寸”包含但不限于长度、宽度、深度、高度、厚度、半径、角度、曲度、间距、面积、体积。

以上图示仅为各个实施例的示意，非用以限制表面结构的形成位置、数量、或型态。“规则表面结构”是指一种结构，其在一表面的任一方向上可辨识出重复性特征，此重复性特征的型态可为定周期、变周期、准周期(quasiperodicity)、或其组合。“不规则表面结构”是指一种结构，其在一表面的任一方向上无法辨识出重复性特征，此结构或可称为“随机粗糙表面”。

图11及图12显示光电半导体装置部分区域的俯视图。于图11中，不连续区161的图案为圆形，并可配置如(a)图的常规阵列，或如(b)图的交错阵列。符号P1表示圆形的间距，符号D1表示圆形直径。于图12中，不连续区161的图案为正方形，并可配置如(a)图的常规阵列，或如(b)图的交错阵列。符号P2表示正方形的间距，符号D2表示正方形的边长。然而不连续区161的形状并不限于此，其他如矩形、菱形、平行四边形、椭圆形、三角形、五角形、六角形、梯形、或不规则形亦可以为本发明所采纳。

表1

表1为数个实验结果的汇整。实验采用台湾晶元光电公司所生产的45mil×45mil蓝光管芯，其结构近似图3的光电半导体装置10，其上并再加工形成如图11(a)、图11(b)、与图12(a)的不连续区与接触层，即圆形常规阵列、圆形交错阵列、与正方形常规阵列。接触层16的材料为电子束蒸镀的氧化铟锡，其颗粒尺寸约为50nm～80nm，折射率约为2。D1、D2、P1、及P2的单位为μm。Vf为正向电压。面积比为不连续区的总面积与接触层面积的百分比。如表1所示，当可发现为获取亮度增加与降低Vf，不连续区的面积必须适当控制。此外，不连续区在接触层中的密度亦为一个控制参数。由X.Guo等人于Applied Physics Letters，Vol.78，No.21，p.3337所提的论文中曾提供计算发光二极管的二个电极间电流分散距离(Ls)的方法，此文献并援引为本申请案的一部分。以上述文献的估算作为假设，不连续区的尺寸若落于电流分散距离的尺度内，电流可通过流经第二电性区跨越一个不连续区后再流入接触层之中。由此，电流可在接触层中传递较远的距离。

本发明的另数个实施例中，光电半导体装置10或接触层16的俯视图分别如图13～图18所示。标号153表示平台。然各图中的图案、数量、比例仅为例示，非用以限制本发明的实施方式，其他依照本文所述的准则、原理、原则、指引、或其他教示皆可合理地应用于本发明之中。

于第13图中，第二电性接点17包含根部171、支部172、及端部173，其共同构成电流网路，导引电流朝向预定的方向。根部171为支部172与端部173外观上的发源处，并通常为外型上的显著点，可作为工艺或检测过程中的基准点，亦常做为与外部电路连接之处。端部173为网路末端部分，即未再有其他分支。支部172介于根部171与端部173之间。任二部彼此电性相连，或者选择性地实体上彼此相连。例如，任二部间可通过外部导线、接触层16、不连续区161、中间材料、或下方区彼此电性相连，其中，“中间材料”是指形成于相邻二部间隙中的材料，此中间材料或由与至少一部相异的材料形成，或形成于其他工艺步骤的中；下方区是指位于三部中任一部下方可以作为电流通道的电性层或电性区，例如第二电性层15或高掺杂区。

于一实施例中，第二电性接点17可仅包含根部171与端部173。于他实施例中，各个根部171、支部172、及端部173可使用相同或不同的方式与下方材料相连接，连接方式可参考前述诸实施例与图示的描述。此外，各部下方可选择性地形成电流阻障(current blocking)区，以造成电流向下方材料流动的障碍，或调整电流朝向下方流动的形态。电流阻障区通过于目标部下方形成绝缘或不良导电材料以达成上述功效。图示中，根部171、支部172、及端部173的数量、形状、与布局仅为例示，非用以限制本发明。例如，第二电性接点17可包括二或多个根部171，根部171间可选择性形成支部172、端部173、或其二者。一个根部171外可围绕二或多个支部172或端部173。一个支部172上可分支出二或多个端部173。

不连续区161自接触层16的外边界163向内形成，且此些不连续区161并未穿越接触层16，亦即，各个不连续区161在外边界163上仅有一个开口164。且二或多个的不连续区161可共用一开口164，如虚线区所示。由俯视图观之，不连续区161可与第二电性接点17相交(未显示)或不相交。当与第二电性接点17相交的不连续区161由绝缘或不良导电材料构成，此相交的不连续区161可与前述的电流阻障区165相整合，如第14图斜线(hatch)处所示。图示中电流阻障区165的位置与大小仅为例示，非用以限制本发明的实施。

于一实施例中，沿着外边界163上任意或部分范围中连续至少三个不连续区161的角度、长度、宽度、深度、与间距中至少一个要素不相同。如图13所示，不连续区1611、1612、与1613具有相同的角度、长度、与宽度，但其间距并不相同，换言之，在不考虑深度之下，此区中不连续区161的配置呈现一维度的不规则变化。此不规则变化包括局部或全体的不规则变化，例如，位于两规则变化区之间的不规则变化区。“规则变化”是指等比变化或等差变化。又如不连续区1614、1615、与1616具有不同的角度、长度、宽度、与间距。

于图13与图14中，第二电性接点17左右对称(bilateral symmetry)。图15中，第二电性接点17非对称(asymmetry)。图13～图15中第一电性接点18为左右对称，但并不限于此，换言之，第一电性接点18亦可为非对称。于一实施例中，不连续区的总体变化趋势符合第二电性接点17的外型，但并不排除少数不连续区161会偏离该变化趋势。如围绕根部171或端部173的二个较长不连续区161中仍间或有长度较短者。于另一实施例中，至少部分不连续区161与第二电性接点17间的间隔约维持于定值或稳定区间内，例如，排列于支部172两侧的各个不连续区161与支部172间的间距即大致相同，亦即间距的大小落于合理的工艺公差范围内。

图16所示的光电半导体装置10的俯视图揭示第一电性接点18a、第一电性接点18b、及第二电性接点17。第一电性接点18a及18b形成于平台153之上，并分别包含根部181、及二个端部183，且各个根部181分别接近平台153的一个角落。第二电性接点17形成于接触层16之上，并包含二个彼此相邻的根部171、及数个端部173，其中，二个端部173与根部171直接相连；其余端部173则个别连接至三个支部172。第一电性接点18a与18b物理分离，且又分别与第二电性接点17相叉合。具体而言，第一电性接点18a及18b的各个端部183形成在平台153之上，并朝向第二电性接点17的根部171延伸，且介入第二电性接点17的支部172-端部173、支部172-支部172、或端部173-端部173之中。然而，图示中的数量仅为例示，非用以限制本发明。

第一电性接点18a与18b的物理分离使得电性接点的配置更加弹性。例如：第一电性接点18a与18b可以设置于不同水平的平台153之上、第一电性接点18a与18b可以设置于不同的座向、以及二个电性接点间不需要用以连接的支部172、端部173、或其二者。若根部171、支部172、及端部173中至少其一使用会遮蔽或耗损进入或离开光电半导体装置10光能的材料，减少此种材料的使用应可以提高光电半导体装置10的运作效能。此外，图示中的第一电性接点18a及18b虽以左右对称(bilateral symmetry)的形式与第二电性接点17于一电流通道中形成互动，但是，本发明并不以此为限。第一电性接点18a及18b亦可以形成为辐射对称(radial symmetry)或非对称的形式。

第一电性接点18与第二电性接点17的整体或局部图样或是人工编造、或是师法自然生物或现象，诸如：植物叶脉、昆虫翅脉等、或是具象化一数学函数，诸如：碎型(fractal)。图示中的第一电性接点18a与18b虽仅分别包括端部183，但本发明并不以此为限，亦即，第一电性接点18a与18b中至少其一也可以包含支部(未显示)。于一实施例中，不同电性接点的相邻二部间相隔较大的距离或面积时，通过合理增加支部、端部、或其二者的数量可以提高电流分散的均匀性。然而，电性接点形成的电流网路若过度密集亦可能降低有效进出光电半导体装置10的光能量。

各个支部或端部可以自根部呈等间距、非等间距、等角、或非等角型态向外放射。端部可以自支部呈等间距、非等间距、或交错型态向外放射。各个支部与端部的几何外型可以为直线、曲线、或其组合。曲线的种类至少包含双曲线、抛物线、椭圆线、圆形线、幂级数曲线、及螺旋线中至少其一。

如第16图所示，第一电性接点18a与18b的所有端部183数量少于第二电性接点17的端部173(直接连接至根部171)与支部172(介于根部171与端部173之间)的数量和，然而，本发明并不以此为限。换言之，第一电性接点18a与18b主要叉合部分的数量可以多于或等于第二电性接点17主要叉合部分的数量。再者，第一电性接点18a主要叉合部分的数量亦可以多于、等于、或少于第一电性接点18b主要叉合部分的数量。

根部、支部、及端部的高度、宽度、或其二者可以设定为定值、渐变、或随机。例如：根部、支部、与端部等高、根部最宽，支部次的，端部最细。再者，第一电性接点18a、18b、与第二电性接点17中任二者的尺寸规格可以相同、相异、或部分相同。于一实施例中，如第16图所示的电性接点形成于一45mil×45mil或更大的发光二极管管芯之上，其中，根部、支部、与端部的高度均为2μm，第一电性接点18a与18b的支部182与端部183的宽度分别为9μm与7μm，第二电性接点17的端部宽度为9μm。

图示中，第二电性接点17的下方还形成电流阻障区165(虚线)以造成电流向下方材料流动的障碍，或调整电流流动的形态。电流阻障区165通过于目标部(如第16图中的第二电性接点17)下方形成绝缘或不良导电材料以达成上述功效。电流阻障区165的尺寸以稍大于上方电性接点尤佳，但本发明并不以此为限。但是，尺寸不当的电流阻障区165可能过分提高光电半导体装置10的操作电压。例如，前段所述的45mil×45mil发光二极管的电流阻障区165由自第二电性接点17外扩7μm缩小为5μm，其正向电压(forwardvoltage)可以下降0.02伏特。此外，电流阻障区165可以选择形成于电性接点下方任一单层、多层、或不连续层的中。若电流阻障区165形成于多层的中，各层中的电流阻障区165的图样、尺寸则不以相同为必要。

如第17图所示，依据本发明另一实施例的光电半导体装置10包括第一电性接点18a与18b、及第二电性接点17。第一电性接点18a及18b分别包含根部181、及二个端部183。第二电性接点17包含二个彼此相邻的根部171、六个支部172、及数个分别由相应支部172向外延伸的端部173。详言之，支部172包含一主干174、一第一端175、及一第二端176。第一端175连接至根部171。第二端176选择性地为一开放端。端部173连接至主干174。其中，位于图示中间部位的二个支部172于视觉上有部分区域相连。除此以外，各部分的解说可以参考图16的说明。

如图18所示，依据本发明再一实施例的光电半导体装置10包括第一电性接点18a与18b、及第二电性接点17。第一电性接点18a及18b形成于平台153之上，并分别包含根部181、及二个端部183，且各个根部181分别远离平台153的一个角落。第二电性接点17形成于接触层16之上，并包含二个彼此相邻的根部171及六个支部172。其中，位于图示中间部位的二个支部172于视觉上有部分区域相连。接触层16并形成离散随机分布(discreterandom distribution)的不连续区161。关于不连续区161的其他实施例请参考前述说明。除此以外，各部分的解说可以参考图16的说明。

以上各图示与说明虽仅分别对应特定实施例，然而，各个实施例中所说明或披露的元件、实施方式、设计准则、及技术原理除在彼此显相冲突、矛盾、或难以共同实施的外，本领域的技术人员当可依其所需任意参照、交换、搭配、协调、或合并。

虽然本发明已说明如上，然其并非用以限制本发明的范围、实施顺序、或使用的材料与工艺方法。对于本发明所作的各种修饰与变更，皆不脱本发明的精神与范围。

Claims (17)

1.一种光电半导体装置，包含：

转换部，包含第一侧；

电性接点；

接触层，位于该转换部与该电性接点之间并具有外边界，其中该接触层中形成有至少连续三个不连续区，

该至少连续三个不连续区沿该外边界形成，且具有至少一个不相同的要素；

其中，该电性接点、该接触层、及该不连续区形成于该转换部的该第一侧，该要素包含角度、长度、宽度、深度、与间距其中之一。

2.如权利要求1所述的光电半导体装置，其中该电性接点包含根部、支部、及端部。

3.如权利要求1所述的光电半导体装置，其中该电性接点包含一区域用以与外部电路连接。

4.如权利要求1所述的光电半导体装置，其中该电性接点与该不连续区在一投影方向上具有至少一交点。

5.如权利要求1所述的光电半导体装置，还包含：

电流阻障区，位于该不连续区至少其一下方。

6.如权利要求1所述的光电半导体装置，其中各该不连续区在该外边界上仅具有一个开口。

7.如权利要求1所述的光电半导体装置，其中该不连续区包含至少一电流阻障区。

8.一种光电半导体装置，包含：

转换部；

第一电性接点，靠近该转换部；

第二电性接点，与该第一电性接点构成电流通道的两端；

接触层，位于该转换部与该第二电性接点之间并具有外边界，其中该接触层中形成有多个不连续区，

该多个不连续区源自该外边界，并且该多个不连续区的总体变化趋势大体上符合该第二电性接点的外型。

9.如权利要求8所述的光电半导体装置，其中各个该不连续区与相邻最近的该第二电性接点间的间距大体上相同。

10.如权利要求8所述的光电半导体装置，其中该第一电性接点与该第二电性接点分别位于该转换部的相对侧。

11.如权利要求8所述的光电半导体装置，其中该第一电性接点与该第二电性接点位于该转换部的同侧。

12.如权利要求8所述的光电半导体装置，还包含：

欧姆接触区，位于该接触层、该不连续区、或其二者下方。

13.如权利要求8所述的光电半导体装置，其中该不连续区中至少其一偏离总体变化趋势。

14.如权利要求8所述的光电半导体装置，其中该第一电性接点与该第二电性接点至少其一为左右对称。

15.如权利要求8所述的光电半导体装置，其中该不连续区中至少其二在该外边界上具有一共同开口。

16.一种光电半导体装置，包含：

转换部，包含第一侧；

电性接点，位于该转换部的该第一侧；

接触层，位于该转换部与该电性接点之间并具有外边界，其中该接触层中形成有多个不连续区，

该多个不连续区由该外边界朝向该电性接点，并在一个维度上呈现不规则变化，

该不连续区包含几何、材料、物理特性、及化学特性中至少其一的不连续。

17.如权利要求16所述的光电半导体装置，还包含：

欧姆接触区，位于该接触层、该不连续区、或其二者下方，并包含凸起空间、凹陷空间、或其二者，该空间的几何形状包含角锥、圆锥、与平头截体中至少其一。

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