TW201921723A - 半導體裝置 - Google Patents

半導體裝置

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TW201921723A TW107128333A TW107128333A TW201921723A TW 201921723 A TW201921723 A TW 201921723A TW 107128333 A TW107128333 A TW 107128333A TW 107128333 A TW107128333 A TW 107128333A TW 201921723 A TW201921723 A TW 201921723A
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Abstract

實施例揭示一種半導體裝置，其包括：一發光結構，其包括一第一導電半導體層、一第二導電半導體層及一作用層；一第一電極，其電連接至該第一導電半導體層；一第二電極，其電連接至該第二導電半導體層；一第一覆蓋電極，其安置於該第一電極上；及一絕緣層，其安置於該第一電極與該第二電極之間，其中該絕緣層包含安置於該第一導電半導體層與該第一覆蓋電極之間的一第一絕緣部分及安置於該第一覆蓋電極上之一第二絕緣部分，其中該第一覆蓋電極包含安置於該第一絕緣部分之一上表面與該第二絕緣部分之一下表面之間的一第一突起部分。

Description

半導體裝置
本發明係關於一種半導體裝置。
由於包括諸如GaN及AlGaN之化合物的半導體裝置具有帶隙寬且可易於調整及其類似者的能量之許多優點，因此半導體裝置可以不同地用作發光元件、光接收元件、各種二極體及其類似者。
特定而言，使用第III-V族或第II-VI族化合物半導體材料之諸如發光二極體或雷射二極體的發光元件具有的優點在於，由於薄膜生長技術及元件材料的發展，可表示諸如紅色、綠色、藍色及紫外線色彩之各種色彩，可使用螢光材料或藉由混合色彩產生高效率白光，且相較於諸如螢光燈及白熾燈之習知光源，可實現半永久壽命、快速回應時間、安全性及環境友好性。
此外，在使用第III-V族或第II-VI族化合物半導體製造諸如光電偵測器或太陽能電池之光接收元件的狀況下，由於元件材料發展以藉由吸收各種波長範圍中之光來產生光電流，因此可使用範圍介於伽瑪射線範圍至無線電波長範圍之各種波長的光。此外，由於光接收元件具有元件材料之快速回應時間、安全性、環境友好性及易於調整的優點，因此光接收元件亦可易於用於電力控制件、超高頻電路或通信模組。
因此，半導體裝置之應用已擴展至光通信設備之傳輸模組、替代包括於液晶顯示器(LCD)裝置之背光中之冷陰極螢光燈(CCFL)的發光二極體背光、包括可替代螢光燈或白熾燈之白色發光二極體的照明設備、汽車前燈、交通信號燈及用於偵測氣體或火之感測器，及其類似者。此外，半導體裝置之應用可擴展至高頻率應用電路、其他電力控制裝置及通信 模組。
特定而言，經組態以發射在紫外線波長範圍中之光的發光元件可執行固化或滅菌，且因此可用於固化、醫學治療及滅菌。
最近，已積極地執行對紫外線發光元件之研究，但在將紫外線發光元件製成覆晶中存在問題。
本發明係關於一種覆晶型紫外線發光元件。
此外，本發明係關於一種半導體裝置，其中改良了其工作電壓。
此外，本發明係關於一種半導體裝置，其中其光學輸出功率增加。
本發明之目標不限於上文所描述之目標，且可包括可得自下文將描述之目標之解決方案或實施例的目的或效應。
根據本發明之一態樣，提供一種半導體裝置，其包括：一第一導電半導體層；一第二導電半導體層；一作用層，其安置於該第一導電半導體層及一第二半導體層上；一第一電極，其電連接至該第一導電半導體層；一第二電極，其電連接至該第二導電半導體層；一第一襯墊，其電連接至該第一電極；及一第二襯墊，其電連接至該第二電極，其中：該第一襯墊及該第二襯墊安置成在一第一方向上彼此分離；該第一電極包括：一第一連接電極，其經組態以在該第一導電半導體層與該第一襯墊之間在垂直於該第一方向之一第二方向上延伸；及複數個第一分支電極，其經組態以自該第一連接電極朝向該第二襯墊延伸；該第二電極包括：一第二連接電極，其經組態以在該第二導電半導體層與該第二襯墊之間在該第二方向上延伸；及複數個第二分支電極，其經組態以自該第二連接電極朝向該第一襯墊延伸；該第一連接電極在該第一方向上之一寬度小於該第二連接電極在該第一方向上之一寬度；且該第一分支電極在該第二方向上之一寬度小於該第二分支電極在該第二方向上之一寬度。
該第二電極之一總面積可大於該第一電極之總面積。
該第二電極之一總面積對該第一電極之一總面積的一比率 可在1：0.5至1：0.7之一範圍內。
該第一連接電極可環繞該第二電極。
該第二導電半導體層之一最大周長(P11)對該第二導電半導體層之一最大面積(P12)的一比率(P11/P12)可在0.02μm-1至0.05μm-1之一範圍內。
該第一連接電極在該第一方向上之該寬度對該第二連接電極在該第一方向上之該寬度的一比率可在1：1.1至1：1.5之一範圍內。
該第一分支電極在該第二方向上之該寬度對該第二分支電極在該第二方向上之該寬度的一比率可在1：2至1：4之一範圍內。
根據本發明之另一態樣，提供一種半導體裝置，其包括：一發光結構，其包括一第一導電半導體層、一第二導電半導體層及一作用層；一第一電極，其電連接至該第一導電半導體層；一第二電極，其電連接至該第二導電半導體層；一第一覆蓋電極，其安置於該第一電極上；及一絕緣層，其安置於該第一電極與該第二電極之間，其中該絕緣層包含安置於該第一導電半導體層與該第一覆蓋電極之間的一第一絕緣部分及安置於該第一覆蓋電極上之一第二絕緣部分，其中該第一覆蓋電極包含安置於該第一絕緣部分之一上表面與該第二絕緣部分之一下表面之間的一第一突起部分。
110‧‧‧基板
111‧‧‧緩衝層
120‧‧‧半導體結構(發光結構)
121‧‧‧第一導電半導體層
121a‧‧‧第一表面
122‧‧‧作用層
122a‧‧‧側表面
123‧‧‧第二導電半導體層
123a‧‧‧第一表面
123b‧‧‧第二表面
151‧‧‧第一電極
151a‧‧‧第一溝槽
151b‧‧‧突起
151-1‧‧‧第一表面
151-2‧‧‧第二表面
152‧‧‧第一覆蓋電極
152-1‧‧‧第一分支電極
152-2‧‧‧第一連接電極
152a‧‧‧第一通孔
152b‧‧‧第二不均勻部分
152c‧‧‧第一不均勻部分
152d‧‧‧第一突起部分
153‧‧‧第一襯墊
153a‧‧‧第二側表面
153b‧‧‧第一側表面
161‧‧‧第二電極
162‧‧‧第二覆蓋電極
162-1‧‧‧第二分支電極
162-2‧‧‧第二連接電極
162a‧‧‧第二通孔
163‧‧‧第二襯墊
163a‧‧‧第三側表面
163b‧‧‧第四側表面
170‧‧‧絕緣層
170-1‧‧‧第一絕緣部分
170-2‧‧‧第二絕緣部分
170-3‧‧‧第三絕緣部分
170-4‧‧‧第四絕緣部分
170-5‧‧‧凹槽
171‧‧‧第一絕緣層
171a‧‧‧第一孔
171b‧‧‧第二孔
172‧‧‧第二絕緣層
d11‧‧‧第一寬度
d12‧‧‧寬度
d2‧‧‧第一間隔區
d21‧‧‧寬度
d22‧‧‧寬度
M1‧‧‧第一區/發光部分
M11‧‧‧第一發光部分
M12‧‧‧第二發光部分
M2‧‧‧第二區/非發光部分
L1‧‧‧距離
L2‧‧‧距離
P11‧‧‧最大周長
P12‧‧‧最大面積
OX1‧‧‧氧化物層
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧寬度
W3‧‧‧寬度
W4‧‧‧寬度
對於一般熟習此項技術者而言，藉由參看隨附圖式詳細描述本發明之例示性實施例，本發明之以上及其他目標、特徵及優點將變得更顯而易見，其中：圖1係說明根據本發明之一個實施例的半導體裝置之橫截面圖；圖2係說明圖1之一部分的放大視圖；圖3係說明根據本發明之一個實施例的半導體裝置之平面圖；圖4係說明根據一個實施例之第一電極及第二電極的配置之視圖；圖5A及圖5B分別係說明經由mesa蝕刻製程形成之發光區的平面圖及橫截面圖；圖6A及圖6B分別係說明形成於半導體結構上之第一絕緣層的平面圖及橫截面圖； 圖7A及圖7B分別係說明第一電極之平面圖及橫截面圖；圖8A及圖8B分別係說明第二電極之平面圖及橫截面圖；圖9A及圖9B分別係說明藉由蝕刻第一電極形成之第一溝槽的平面圖及橫截面圖；圖10A及圖10B分別係說明第一電極及第二電極之平面圖及橫截面圖；圖11A及圖11B分別係說明第二絕緣層之平面圖及橫截面圖；及圖12A及圖12B分別係說明形成於第二絕緣層上之襯墊電極的平面圖及橫截面圖。
本發明之實施例可修改成不同形式或複數個實施例可進行組合，且本發明之範圍不限於下文將描述之實施例。
儘管在特定實施例中給出之描述並未在其他實施例中給出，但該描述可理解為其他實施例之描述，只要未給出相反或不一致描述即可。
舉例而言，當元件A之特徵描述於特定實施例中且元件B之特徵描述於另一實施例中時，本發明之範圍包括組合元件A及B之實施例，甚至在未明顯地描述該實施例時亦如此，只要未給出相反或不一致描述即可。
在實施例之描述中，在任一個元件描述為形成於另一元件上(或下方)之狀況下，此描述包括以下兩者：兩個元件彼此直接接觸地形成之狀況，及兩個元件彼此間接接觸使得一或多個其他元件插入於兩個元件之間的狀況。此外，當在一個元件描述為形成於另一元件上(或下方)之狀況下，此描述可包括一個元件相對於另一元件形成於上側或下側處之狀況。
在下文中，將參看隨附圖式詳細描述本發明之實施例，使得熟習此項技術者可易於執行本發明。
圖1係說明根據本發明之一個實施例的半導體裝置之橫截面圖，圖2係說明圖1之一部分的放大視圖，圖3係說明根據本發明之一個實施例的半導體裝置之平面圖，且圖4係說明根據一個實施例之第一電極及第二電極的配置之視圖。
參看圖1，根據本發明之一個實施例的半導體裝置可包括半導體結構(發光結構)120、安置於半導體結構120上之第一絕緣層171、安置於第一導電半導體層121上之第一電極151、安置於第二導電半導體層123上之第二電極161、安置於第一電極151上之第一覆蓋電極152、安置於第二電極161上之第二覆蓋電極162，及安置於第一覆蓋電極152及第二覆蓋電極162上之第二絕緣層172。
根據本發明之實施例的半導體結構120可輸出在紫外線波長帶中之光。舉例而言，半導體結構120可輸出在近紫外線波長帶(UV-A)中之光、遠紫外線波長帶(UV-B)中之光或深紫外線波長帶(UV-C)中之光。波長範圍可藉由半導體結構120中之Al的組成比判定。
舉例而言，UV-A可具有在320nm至390nm之範圍內的峰值波長，UV-B可具有在280nm至320nm之範圍內的峰值波長，且UV-C可具有在100nm至280nm之範圍內的峰值波長。
當半導體結構120發射在紫外線波長帶中之光時，半導體結構120之半導體層可包括Inx1Aly1Ga1-x1-y1N材料(0x11，0<y11，0x1+y11)，該材料包括鋁。此處，Al之組成可表達為Al之原子量對In之原子量、Ga之原子量及Al之原子量的總原子量的比率。舉例而言，當Al之組成係40%時，Ga之組成在Al40Ga60N中可係60%。
此外，當描述實施例時，「組成低或高」之含義可理解為包括半導體層之「組成%(及/或%點)之差」。舉例而言，在第一半導體層之Al的組成係30%且第二半導體層之Al的組成係60%的狀況下，第二半導體層中之Al的組成可表達為比第一半導體層之Al的組成高30%。
基板110可由選自以下各者之材料形成：藍寶石(Al2O3)、SiC、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP及Ge，但不限於此。基板110可係透明基板，紫外線波長帶中之光可透射穿過該透明基板。
緩衝層111可減少基板110與半導體層之間的晶格失配。緩衝層111可由組合第III族及第V族元素之材料形成，或可包括GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN及AlInN中之任一者。在本實施例中，緩衝層111可係AlN，但不限於此。緩衝層111可包括摻雜劑，但不限於此。
第一導電半導體層121可由第III-V族或第II-VI族化合物半導體及其類似者形成，且可摻雜有第一摻雜劑。第一導電半導體層121可選自具有組合物式Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0x11，0<y11，0x1+y11)之半導體材料，例如AlGaN、AlN、InAlGaN及其類似者。此外，第一摻雜劑可係n型摻雜劑，諸如Si、Ge、Sn、Se及Te。在第一摻雜劑係n型摻雜劑之狀況下，摻雜有第一摻雜劑之第一導電半導體層121可係n型半導體層。
作用層122可安置於第一導電半導體層121與第二導電半導體層123之間。作用層122係經由第一導電半導體層121注入之電子(或電洞)與經由第二導電半導體層123注入之電洞(或電子)相會的層。作用層122可在電子與電洞重新組合時轉變至低能量位準，且可產生具有紫外線波長之光。
作用層122可具有單一阱結構、多阱結構、單一量子井結構、多量子井(MQW)結構、量子點結構或量子線結構當中之任一個結構，但不限於此。
作用層122可包括複數個阱層(未圖示)及障壁層(未圖示)。阱層及障壁層可具有組合物式Inx2Aly2Ga1-x2-y2N(0x21，0<y21，0x2+y21)。阱層之Al的組成可根據待發射光之波長而變化。
第二導電半導體層123可形成於作用層122上，且可由第III-V族或第II-VI族化合物半導體或其類似者形成，且第二導電半導體層123可摻雜有第二摻雜劑。
第二導電半導體層123可由具有組合物式Inx5Aly2Ga1-x5-y2N(0x51，0<y21，0x5+y21)之半導體材料或選自AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP及AlGaInP之材料形成。
在第二摻雜劑係諸如Mg、Zn、Ca、Sr及Ba之P型摻雜劑的狀況下，摻雜有第二摻雜劑之第二導電半導體層123可係p型半導體層。
半導體結構120包含：第一區M1，在該第一區中，作用層122及第二導電半導體層123安置於第一導電半導體層121上；及第二區M2，在該第二區中，第一導電半導體層121被曝露。第一區M1可係發光部分且第二區M2可係非發光部分。
第一絕緣層171可插入於第一電極151與第二電極161之間。具體而言，第一絕緣層171可包括第一孔171a，第一電極151安置於其中；及第二孔171b，第二電極161安置於其中。
第一電極151可安置於第一導電半導體層121之第一表面121a上，且第二電極161可安置於第二導電半導體層123之第一表面123a上。
作用層123設置於第一導電半導體層121之第一表面121a與第二導電半導體層123之第二表面123b之間，該第二表面與第二導電半導體層123之第一表面123a相對。
第一電極151及第二電極161可由以下各者當中之至少一者形成：氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鋅錫(IZTO)、氧化銦鋁鋅(IAZO)、氧化銦鎵鋅(IGZO)、氧化銦鎵錫(IGTO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鎵鋅(GZO)、氮化IZO(IZON)、Al-GaZnO(AGZO)、In-Ga ZnO(IGZO)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au、Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Sn、In、Ru、Mg、Zn、Pt、Au及Hf，但不限於此。舉例而言，第一電極151可包括複數個金屬層(例如，Cr/Al/Ni)，且第二電極161可係ITO。
參看圖2，第一電極151可包括面向第一導電半導體層121之第一表面121a的第一表面151-1及與第一導電半導體層121之第一表面121a相對的第二表面151-2。第一電極151可包括安置於其第二表面151-2上之第一溝槽151a。
不同於一般的可見光發光元件，在紫外線發光元件之狀況下，有必要在高溫下對電極進行熱處理以用於歐姆接觸。舉例而言，第一電極151及/或第二電極161可在約600至900℃之溫度下被熱處理，且在此製程中，氧化物層(OX1)可形成於第一電極151之第二表面151-2上。然而，由於氧化物層可充當電阻層，因此工作電壓可增加。
因此，根據實施例之第一電極151的氧化物層OX1可藉由在第一電極之一個表面中形成第一溝槽151a來移除。在此製程中，可形成環繞第一溝槽151a之突起151b。
突起151b自第一電極151之第二表面151-2在遠離第一導電半導體層121之第一表面121a的方向上延伸。因此，上面安置有第一溝槽151a之第二表面151-2低於上面安置有突起151b之151-2。突起151b可經配置以環繞第一溝槽151a，但不限於此。突起151b可包括環繞第一溝槽151a之環形狀。
在蝕刻整個第一電極151之狀況下，可蝕刻圍繞第一電極151之第一絕緣層171且可出現其間之短路。因此，在實施例中，可藉由僅蝕刻第一電極151之一部分來防止蝕刻第一絕緣層171。因此，保留根據實施例之第一電極151的邊緣區以形成突起151b。
必要時，亦可藉由調整遮罩之厚度來相對輕微地蝕刻第一電極151之突起151b。在此狀況下，亦可移除保留在突起151b及第一電極151之側表面上的氧化物層之一部分。
第一覆蓋電極152可形成於第一電極151上。第一電極可包括安置於第一溝槽內部之第一不均勻部分152c。第一覆蓋電極152可覆蓋第一電極151之側表面。在此狀況下，由於第一覆蓋電極152與第一電極151之接觸面積增加，因此工作電壓可進一步減小。
第一絕緣層171設置於第一半導體層121之第一表面121a、第二半導體層123之第一表面123a及作用層122之側表面122a上。
第一覆蓋電極152可包括安置於第一絕緣層171與第一電極151之側向邊緣之間的空間區d2上的第二不均勻部分152b。第二不均勻部分152b可與第一導電半導體層121直接接觸。因此，電流注入效率可提高。空間區d2之寬度可在約1μm至10μm之範圍內，但不限於此。第一覆蓋電極152延伸至第一電極151之第一溝槽151a中，且延伸至第一絕緣層171與第一電極151之側向邊緣之間的空間區d2中。
第一覆蓋電極152可延伸至第一絕緣層171上方之一部分。第一覆蓋電極152在第一導電半導體之厚度方向上與第一絕緣層171重疊。因此，由於第一覆蓋電極152之總面積增加，因此工作電壓可減小。
返回參看圖1，第二覆蓋電極162可安置於第二電極161上。第二覆蓋電極162可覆蓋至第二電極161之側表面，但不限於此。舉例而 言，第二覆蓋電極162亦可僅安置於第二電極161上。
第一覆蓋電極152及第二覆蓋電極162可由以下各者當中之至少一者形成：Ni/Al/Au、Ni/IrOx/Au、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Sn、In、Ru、Mg、Zn、Pt、Au及Hf，但並不特定地限於此。然而，第一覆蓋電極152及第二覆蓋電極162之曝露於外部的最外層可包括金(Au)。金(Au)可防止腐蝕電極，改良電導率且因此允許第一覆蓋電極152及第二覆蓋電極162易於電連接至襯墊。
第二絕緣層172可安置於第一覆蓋電極152、第二覆蓋電極162及第一絕緣層171上。第二絕緣層172可包括第一開口，第一覆蓋電極152經由其曝露；及第二開口，第二覆蓋電極162經由其曝露。第一開口包括第一通孔152a且第二開口包括第二通孔162a。
第一絕緣層171及第二絕緣層172可由選自由以下各者組成之群的至少一者形成：SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、TiO2、AlN及其類似者。在形成第二絕緣層172之製程中，可移除第一絕緣層171與第二絕緣層172之間的邊界之一部分。
第一襯墊153可安置於第一覆蓋電極152上，且第二襯墊163可安置於第二覆蓋電極162上。第一襯墊153與第二襯墊163可經共晶結合，但不限於此。
根據實施例，由於第二絕緣層172在第一電極151與第二電極161之間的區中安置於第一絕緣層171上。因此，可防止濕氣及污染物滲透半導體結構120。第一絕緣層171及第二絕緣層172可在高溫生長製程期間形成一個絕緣層170。絕緣層170可包括在第一電極151與第二電極152之間的區中的凹槽170-5。
絕緣層170可包括安置於第一導電半導體層121與第一覆蓋電極152之間的第一絕緣部分170-1及安置於第一覆蓋電極152之上表面上的第二絕緣部分170-2。第一覆蓋電極152可包括安置於第一絕緣部分170-1之上表面與第二絕緣部分170-2之下表面之間的第一突起部分152d。
第一絕緣部分170-1可延伸至第一覆蓋電極152之內部。因此，可防止濕氣及污染物滲透半導體結構120。當第一絕緣部分170-1與第 一覆蓋電極152彼此分離時，第一導電半導體層121可在第一絕緣部分170-1與第一覆蓋電極152之間被曝露且可被氧化。
第二絕緣部分170-2可安置於第一覆蓋電極152之側表面及上表面上，且可在第一覆蓋電極152與第一襯墊153之間延伸。因此，可防止濕氣及污染物滲透半導體結構120。
根據實施例，第一絕緣層171、第一覆蓋電極152及第二絕緣層172可經組態以防止濕氣及污染物滲透。
第一絕緣部分170-1在豎直方向上與第一覆蓋電極152重疊之第一寬度d11可大於第一間隔區d2之寬度。因此，可提高防止濕氣滲透之效應。
第二絕緣部分170-2在豎直方向上與第一覆蓋電極152重疊之寬度d12可大於第一絕緣部分170-1與第一覆蓋電極152重疊之第一寬度d11。此時，第二絕緣部分170-2可在豎直方向上與第一電極151重疊。因此，此可有效地防止濕氣滲透。
絕緣層170包括安置於第二導電半導體層123與第二覆蓋電極162之間的第三絕緣部分170-3，及安置於第二覆蓋電極162之上表面上的第四絕緣部分170-4。
第三絕緣部分170-3可延伸至第二覆蓋電極162之內部。因此，有可能防止濕氣及污染物滲透第二導電性半導體層123。當第三絕緣部分170-3與第二覆蓋電極162彼此分離時，第二導電半導體層123在第三絕緣部分170-3與第二覆蓋電極162之間被曝露，使得第二導電半導體層123可被氧化。
第四絕緣部分170-4可安置於第二覆蓋電極162之側表面及上表面上，且可在第二覆蓋電極162與第二襯墊163之間延伸。因此，可防止濕氣及污染物滲透半導體結構120。
第四絕緣部分170-4在豎直方向上與第二覆蓋電極162重疊之寬度d22可大於第三絕緣部分170-3與第二覆蓋電極162重疊之寬度d21。
第二覆蓋電極162可延伸至第三絕緣部分170-3與第二電 極161之側表面之間的第二間隔區中，且可與第二導電型半導體層123接觸。因此，可改良電流注入效率。第二間隔區之寬度可為約1μm至約10μm，但不限於此。
參看圖3及圖4，半導體結構120可包括經蝕刻以自其突出之發光部分M1。發光部分M1可包括作用層122及第二導電半導體層123。
此處，發光部分M1之最大周長P11對最大面積P12的比率P11/P12可在0.02μm-1至0.05μm-1之範圍內。此處，發光部分M1之最大周長及最大面積可與第二導電半導體層(或作用層)之最大周長及最大面積相同。
當比率P11/P12係0.02或大於0.02時，由於發光部分之周長比其面積增加得多，因此光學輸出功率可增加。舉例而言，由於光自其側表面發射之可能性增加，因此光學輸出功率可增加。此外，可防止如下問題：因為在比率P11/P12係0.05或小於0.05之狀況下，發光部分之周長相較於其面積過多地增加，所以光學輸出功率減小。舉例而言，在發光部分之周長在其相同區域中過多地增加的狀況下，可連續地安置極窄發光部分。然而，在此狀況下，由於安置於發光部分上之電極亦可能極窄，因此其電阻可增加。因此，工作電壓可增加。
發光部分M1可包括複數個第一發光部分M11，其中複數個發光部分在第二方向上彼此間隔開；及一第二發光部分M12，其在第二方向上延伸且連接至複數個第一發光部分之末端以實現發光部分M1之周長對面積的適當比率。
第二覆蓋電極162可具有對應於發光部分M1之形狀。此外，第一電極可按環繞第二電極之形狀安置。
第一襯墊153及第二襯墊163可安置於平坦表面上以在第一方向上彼此間隔開。第一方向(第一平面方向)可係X方向，且第二方向(第二平面方向)可係Y方向。第一方向及第二方向可彼此垂直，但不限於此。
第一襯墊153可經由第二絕緣層之第一通孔152a電連接至第一覆蓋電極152，且第二襯墊163可經由第二絕緣層之第二通孔162a電 連接至第二覆蓋電極162。第一通孔152a可係沿第一覆蓋電極152之形狀形成的一個孔，且第二通孔162a可包括複數個通孔。然而，孔之數目及形狀不限於此。
參看圖4，第二覆蓋電極162可包括在第二導電半導體層123與第二襯墊163之間在第二方向(Y方向)上延伸的第二連接電極162-2，及在第一方向(X方向)上自第二連接電極162-2朝向第一襯墊153延伸的複數個第二分支電極162-1。
第一覆蓋電極152可包括在第一導電半導體層121與第一襯墊153之間在第二方向上延伸的第一連接電極152-2，及自第一連接電極152-2朝向第二襯墊163延伸之複數個第一分支電極152-1。第一通孔152a包括對應於第一連接電極152-2及第一分支電極152-1之形狀。
第一連接電極152-2可安置成沿半導體結構120之邊緣延伸以環繞第二覆蓋電極162。因此，當電流被施加至其時，電流可均勻地分佈至第一導電半導體層121。
第一連接電極152-2在第一方向上之寬度W3可小於第二連接電極162-2在第一方向上之寬度W4。第一連接電極152-2在第一方向上之寬度對第二連接電極162-2在第一方向上之寬度的比率W3：W4可在1：1.1至1：1.5之範圍內。在寬度比率W3：W4係1：1.1或大於1：1.1之狀況下，由於第二覆蓋電極162之面積增加，因此電洞注入效率可增加，且在寬度比率係1：1.5或小於1：1.5之狀況下，由於確保了第一連接電極152-2之面積，因此電子注入效率可提高。
第一分支電極152-1可插入於鄰近的第二分支電極162-1之間。此處，第一分支電極152-1在第二方向上之寬度W2可小於第二分支電極162-1在第二方向上之寬度W1。第一分支電極152-1在第二方向上之寬度W2對第二分支電極162-1在第二方向上之寬度W1的比率W2：W1可在1：2至1：4之範圍內。在寬度比率W2：W1係1：2或大於1：2之狀況下，由於第二覆蓋電極162之面積增加，因此電洞注入效率可提高。此外，在寬度比率係1：4或小於1：4之狀況下，由於可確保第一覆蓋電極152之面積，因此電子注入效率可提高。
第二覆蓋電極162之面積可大於第一覆蓋電極152之面積。第二覆蓋電極162之總面積R1對第一覆蓋電極152之總面積R2的比率R2：R1可在1：0.5至1：0.7之範圍內。在面積比率係1：0.5或大於1：0.5之狀況下，由於確保了第一覆蓋電極152之面積，因此電子注入效率可提高，且第一覆蓋電極152可安置成環繞第二覆蓋電極162。因此，電流分佈效率亦可提高。
在面積比率係1：0.7或小於1：0.7之狀況下，由於確保了第二覆蓋電極162之面積，因此電洞注入效率及光學輸出功率可提高。
第一分支電極152-1之末端可插入於第二襯墊163與第一導電半導體層121之間，且第二分支電極162-1之末端可插入於第一襯墊153與第二導電半導體層123之間。亦即，第一分支電極152-1可在第一導電半導體層121之厚度方向上與第二襯墊163重疊，且第二分支電極162-1可在第一導電半導體層121之厚度方向上與第一襯墊153重疊。
第一襯墊153可包括在第二方向上平行之第一側表面153b及第二側表面153a，且第二襯墊163可包括平行於第二方向且鄰近於第二側表面153a之第三側表面163a及平行於第三側表面163a之第四側表面163b。
此處，自第一分支電極152-1之末端至第二襯墊163之第四側表面163b的在第一方向上之距離L1可大於自第二分支電極162-1之末端至第一襯墊153之第一側表面153b的在第一方向上之距離L2。第二分支電極162-1與第一襯墊153之重疊面積可大於第一分支電極152-1與第二襯墊163之重疊面積。
圖5至圖12係展示根據本發明之一個實施例的半導體裝置之製造方法的平面圖及橫截面圖。
參看圖5A及圖5B，緩衝層111及包括第一導電半導體層121、作用層122及第二導電半導體層123之半導體結構120可安置於基板110上。
根據實施例，半導體結構120可包括經蝕刻使得第一導電半導體層121被曝露之非發光部分M2，及相較於非發光部分M2突出之發光 部分M1。發光部分M1可包括作用層122及第二導電半導體層123。
此處，發光部分M1之最大周長P11對發光部分之最大面積P12的比率P11/P12可在0.02μm-1至0.05μm-1之範圍內。在條件滿足之狀況下，由於相同面積之周長增加，因此光學輸出功率可增加。
發光部分M1可包括複數個第一發光部分M11，其中複數個發光部分在第二方向(Y方向)上彼此間隔開；及第二發光部分M12，其在第二方向(Y方向)上延伸且連接複數個第一發光部分之末端以實現周長與面積的適當比率。
參看圖6A及圖6B，第一絕緣層171可形成於半導體結構120上，且第一孔171a及第二孔171b可形成。第一絕緣層171可由選自由以下各者組成之群的至少一者形成：SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、TiO2、AlN及其類似者。
參看圖7A及圖7B，第一電極151可形成於曝露之第一導電半導體層121上。第一電極151之厚度可大於第一絕緣層171之厚度。接著，如圖8A及圖8B中所說明，第二電極161可形成於第二導電半導體層123上。
形成第一電極151及第二電極161之方法可使用形成一般歐姆電極之方法而無改變。第一電極151可由以下各者當中之至少一者形成：ITO、IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATO、GZO、IZON、AGZO、IGZO、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au、Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Sn、In、Ru、Mg、Zn、Pt、Au及Hf，但不限於此。舉例而言，第一電極151可包括複數個層(例如，Cr/Al/Ni)且第二電極161可包括ITO，但第一電極151及第二電極161不限於此。
參看圖9A及圖9B，可對第一電極151執行蝕刻操作。可在800℃之溫度下執行熱製程，以達成第一電極151及/或第二電極161之歐姆特性。根據實施例，由於不同於一般的可見光發光元件，第一電極151之Al的組成增加，因此熱製程之溫度可提高。在此製程中，氧化物層可形成於第一電極151之上表面上。因此，第一電極151之上表面的氧化物層 可經蝕刻以改良第一電極151與覆蓋電極之間的電連接。在此製程中，可形成第一溝槽151a及突起151b。
參看圖10A及圖10B，第一覆蓋電極152可安置於第一電極151上。
第二覆蓋電極162可安置於第二電極161上。第一覆蓋電極152可覆蓋至第二電極161之側表面。
第一覆蓋電極152及第二覆蓋電極162可由以下各者當中之至少一者形成：Ni/Al/Au、Ni/IrOx/Au、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Sn、In、Ru、Mg、Zn、Pt、Au及Hf，但不限於此。然而，第一覆蓋電極152及第二覆蓋電極162之曝露於外部的最外層可包括Au。
參看圖11A及圖11B，第二絕緣層172可安置於第一覆蓋電極152、第二覆蓋電極162及第一絕緣層171上。第二絕緣層172可包括第一通孔152a，第一覆蓋電極152經由其曝露；及第二通孔162a，第二覆蓋電極162經由其曝露。
參看圖12A及圖12B，第一襯墊153可經由第一通孔152a電連接至第一覆蓋電極152。此外，第二襯墊163可經由第二通孔162a電連接至第二覆蓋電極162。
半導體裝置可應用於各種光源。舉例而言，光源可包括滅菌器、固化裝置、照明裝置、顯示裝置及車輛燈。亦即，半導體裝置可安置於外殼中且可應用於經組態以發射光之各種電子裝置。
滅菌器可包括根據實施例之半導體裝置以對所要區域進行滅菌。滅菌器可應用於諸如淨水器、空調器及致冷器之家用電器，但未必限於此。亦即，滅菌器可應用於需要滅菌之各種產品(例如，醫療裝置)。
舉例而言，淨水器可包括根據實施例之滅菌器以對循環水進行滅菌。滅菌器可安置於水進行循環所經由之噴嘴或出口處且發射紫外光。此處，滅菌器可包括防水結構。
固化裝置可包括根據實施例之半導體裝置且固化各種液體。液體包括涵蓋各種材料之最廣泛概念，該等材料在紫外光被發射至其上時固化。舉例而言，固化裝置可固化各種樹脂。另外，固化裝置亦可應用於固 化美容產品，諸如指甲修飾物(manicure)。
照明裝置可包括：光源模組，其包括基板及實施例之半導體裝置；散熱片，其經組態以耗散光源模組之熱量；及電源，其經組態以處理或轉換自外部接收之電信號且將電信號供應至電源模組。此外，照明裝置可包括燈、前燈、街燈及其類似者。
顯示裝置可包括底蓋、反射器、發光模組、光導板、光學薄片、顯示面板、影像信號輸出電路及彩色濾光片。底蓋、反射器、發光模組、光導板及光學薄片可包括於背光單元中。
反射器可安置於底蓋上，且發光模組可發射光。光導板可安置於反射器前方以向前導引光，且光學薄片可藉由稜鏡薄片形成並可安置於光導板前方。顯示面板可安置於光學薄片前方，影像信號輸出電路可將影像信號供應至顯示面板，且彩色濾光片可安置於顯示面板前方。
當半導體裝置用作顯示裝置之背光單元時，半導體裝置可用作側光式背光單元(edge type backlight unit)或直下式背光單元(direct type backlight unit)。
除上文所描述之發光二極體外，半導體裝置亦可係雷射二極體。
雷射二極體可包括第一導電半導體層、作用層及第二導電半導體層，其類似於發光元件，具有上文所描述之結構。此外，雷射二極體利用電致發光現象，其中在P型第一導電半導體與n型第二導電半導體結合且電流被供應至其上時發射光，但發光元件與雷射二極體之間在所發射光之方向性及相位上具有差異。亦即，在雷射二極體中，可使用被稱作受激發射之現象及相長干涉現象以相同相位且在相同方向上發射具有一個特定波長之光(單色光束)，且因為此等特性，雷射二極體可用於光通信設備、醫療設備、半導體處理設備及其類似者。
光接收元件之實例可係光電偵測器，其係經組態以偵測光且將光之強度轉換成電信號之一種換能器。光接收元件可係光電池(矽、硒)、光學輸出元件(硫化鎘或硒化鎘)、光電二極體(例如，具有在可見盲光譜區或真實盲光譜區中之峰值波長的光電二極體)、光電晶體、光電倍增管、 光電管(真空、充氣及密封)、紅外線(IR)偵測器及其類似者，但實施例不限於此。
此外，可一般使用具有優良光學轉換效率之直接帶隙半導體來製造諸如光電偵測器之半導體裝置。替代地，光電偵測器可具有各種結構且可一般包括使用p-n接面之pin型光電偵測器、使用肖特基(Schottky)接面之肖特基型光電偵測器，及金屬-半導體-金屬(MSM)型光電偵測器。
光電二極體可包括第一導電半導體層、作用層及第二導電半導體層，其類似於發光元件，具有上文所描述之結構，且形成有p-n接面或pin結構。藉由將反向偏壓或零偏壓施加至光電二極體上來操作光電二極體，且當朝向光電二極體發射光時，電子及電洞產生於光電二極體中且電流流動。此處，電流量可與朝向光電二極體發射之光的強度成比例。
光伏打電池或太陽能電池係一種類型之光電二極體且可將光轉換成電流。太陽能電池可包括第一導電半導體層、作用層及第二導電半導體層，其類似於發光元件，具有上文所描述之結構。
此外，光電二極體可用作利用使用p-n接面之一般二極體之整流特性的電子電路之整流器，且亦可應用於諸如振盪電路之超高頻電路。
此外，上文所描述之半導體裝置可能未必由半導體材料形成，且在一些狀況下亦可進一步包括金屬材料。舉例而言，諸如光接收元件之半導體裝置可由Ag、Al、Au、In、Ga、N、Zn、Se、P或As當中之至少一者形成，且可由摻雜有P型或n型摻雜劑之半導體材料或本質半導體材料形成。
根據實施例，可製造具有覆晶類型之紫外線發光元件。
此外，紫外線發光元件之工作電壓可降低。
本發明之有用優點及效應不限於上文所描述之內容，且可經由描述本發明之以上詳細實施例的過程來更容易地理解。
雖然上文已描述本發明之實施例，但描述僅係一個實例，且本發明不限於此，且熟習此項技術者應理解，上文未說明之各種修改及應用可在本發明實施例之範圍內。舉例而言，可修改特定地展示於實施例中之組件。此外，與修改及應用相關之差異將被解釋為包括於如由隨附申請專利範 圍所界定之本發明之範圍內。

Claims (20)

  1. 一種半導體裝置，其包含：一發光結構，其包括一第一導電半導體層、一第二導電半導體層及一作用層；一第一電極，其電連接至該第一導電半導體層；一第二電極，其電連接至該第二導電半導體層；一第一覆蓋電極，其安置於該第一電極上；及一絕緣層，其安置於該第一電極與該第二電極之間，其中該絕緣層包含安置於該第一導電半導體層與該第一覆蓋電極之間的一第一絕緣部分及安置於該第一覆蓋電極上之一第二絕緣部分，其中該第一覆蓋電極包含安置於該第一絕緣部分之一上表面與該第二絕緣部分之一下表面之間的一第一突起部分。
  2. 如請求項1之半導體裝置，其中該第一絕緣部分與該第一覆蓋電極間隔開，且一第一空間區安置於該第一絕緣部分與該第一電極之間。
  3. 如請求項2之半導體裝置，其中該第一絕緣部分在一豎直方向上與該第一覆蓋電極重疊之一寬度大於該第一空間區之一寬度。
  4. 如請求項2之半導體裝置，其中該第一覆蓋電極包含延伸至該第一空間區且接觸至該第一導電半導體層之一第二不均勻部分。
  5. 如請求項1之半導體裝置，其中該第二絕緣部分在一豎直方向上與該第一覆蓋電極重疊之一寬度大於該第一絕緣部分在一豎直方向上與該第一覆蓋電極重疊之一寬度，其中該第二絕緣部分在該豎直方向上與該第一電極重疊。
  6. 如請求項1之半導體裝置，其中該絕緣層包含安置於該第一電極與該第二電極之間的一第一絕緣層及安置於該第一絕緣層上之一第二絕緣層。
  7. 如請求項1之半導體裝置，其進一步包含安置於該第二電極上之一第二覆蓋電極，其中該絕緣層包含安置於該第二導電半導體層與該第二覆蓋電極之間的一第三絕緣部分及安置於該第二蓋罩電極上之一第四絕緣部分。
  8. 如請求項7之半導體裝置，其進一步包含安置於該第三絕緣部分與該第 二電極之間的一第二空間區，其中該第二覆蓋電極延伸至該第二空間區且接觸至該第二導電半導體層。
  9. 如請求項1之半導體裝置，其中該第一電極包含安置於其一上表面上之一溝槽。
  10. 如請求項1之半導體裝置，其中該第一覆蓋電極包含安置於第一溝槽中之一第一不均勻部分。
  11. 如請求項7之半導體裝置，其中該發光結構包含一第一區，在該第一區中，該作用層及該第二導電半導體層安置於該第一導電半導體層上；及一第二區，在該第二區中，該第一導電半導體層被曝露，其中該絕緣層安置於該第一導電半導體層之一上表面、該作用層之一側表面、第二導電半導體層之一側表面及該第二導電半導體層之一上表面上。
  12. 如請求項11之半導體裝置，其中該絕緣層包含安置於該第一電極與該第二電極之間的一凹槽。
  13. 如請求項7之半導體裝置，其進一步包含：一基板，該發光結構安置於其上，一第一襯墊，其安置於該第一覆蓋電極上，及一第二襯墊，其安置於該第二覆蓋電極上。
  14. 如請求項13之半導體裝置，其中該第一襯墊延伸至該第二絕緣部分之一上表面，且該第二襯墊延伸至該第四絕緣部分之一上表面。
  15. 如請求項11之半導體裝置，其中該第一區包含具有一第一末端部分及一第二末端部分之複數個第一發光部分，及連接至該複數個第一發光部分之該等第一末端部分的一第二發光部分。
  16. 如請求項15之半導體裝置，其中該第一區之一最大周長(P11)對該第一區之一最大面積(P12)的一比率(P11/P12)在0.02μm -1至0.05μm -1之一範圍內。
  17. 如請求項15之半導體裝置，其中該第二覆蓋電極包含安置於該第一區上之複數個第二分支電極，及連接該複數個第二分支電極之一第二連接 電極。
  18. 如請求項17之半導體裝置，其中該第一覆蓋電極包含安置於該複數個第二分支電極之間的複數個第一分支電極，及連接該複數個第一分支電極之一第一連接電極。
  19. 如請求項17之半導體裝置，其中該絕緣層包含一第一通孔，該第一覆蓋電極經由其曝露；及複數個第二通孔，該第二覆蓋電極經由其曝露，其中該第一通孔包括對應於一第一覆蓋電極之一形狀的一形狀。
  20. 如請求項1之半導體裝置，其中該作用層發射在一紫外線波長範圍內之光。
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