TWI288487B - Optoelectronic semiconductor-chip and method to form a contact-structure for the electrical contact of an optoelectronic semiconductor-chip - Google Patents

Optoelectronic semiconductor-chip and method to form a contact-structure for the electrical contact of an optoelectronic semiconductor-chip Download PDF

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Description

1288487 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種光電半導體晶片，其包括：多個半導體 功能區，各功能區配置在載體層上；以及一接觸結構，其 使光電半導體晶片可達成電性上的接觸作用。此外，本發 明亦涉及一種光電半導體晶片（其具有多個配置在載體層上 的半導體功能區）之電性接觸用之接觸結構之形成方法。半 導體晶片較佳是形成發光二極體（LED)-晶片。 【先前技術】 通常，LED-晶片中都期望LED-晶片所產生的光有一種儘 可能高的光總通量。 所產生的光總通量一方面可經由LED-晶片之操作電流 之提高來增大。當然，由於與電流有關的退化（半導體材料 由於操作電流提高而受損）所造成的LED-晶片失效之危險 性亦會提高。此外，所產生的熱損耗通常會隨著操作電流 之增大而提高，熱損耗須藉由昂貴的措施而由LED-晶片排 除，使LED-晶片失效之危險性保持較低。 另一方面，爲了達成一種較高的光總通量，可使LED -晶 片之活性面增大。因此，電流密度和每單位面積所排出的 熱損耗亦可在高的光總通量時保持定値。 較大的活性面一方面可藉由多個組件（外殼中的LED -晶 片）之一種平面式配置來達成。但此種模組之空間需求較 大，而LED -晶片之封裝幣度以及比（specific)光發出量（每 一活性面所產生的光電流）較小。 1288487 爲了使活性面增大，則另外可使LED-晶片之 大。但LED-晶片之面積增大會使” LED-晶片具 程有關的缺陷”之危險性增加。 上述之缺陷會影響LED-晶片之功能或甚至f] 完全不能使用。例如，上述缺陷會使光效益由 能的重組（例如，表面重組）而下降或使LED-晶 短路。無缺陷之半導體層序列（其用來形成光電 之製造由目前之觀點而言至少很昂貴。 【發明內容】 本發明的目的是提供一種光電半導體晶片， 對於傳統式光電半導體晶片之活性面而言可簡 此外，本發明的另一目的是提供一種光電半導 接觸結構之形成方法，其可使具有較大活性面 體晶片之製造更容易。 本發明中上述目的是以具有申請專利範圍第 光電半導體晶片或以具有申請專利範圍第1 1項 方法來達成。 本發明的光電半導體晶片包含：多個半導體 配置在共同的載體層上；以及一種光電半導體 接觸用的接觸結構，其中至少一個半導體功 區，該接觸結構與至少一個半導體功能區導 接，且該接觸結構可與該缺陷區在電性上相隔 陷區在電性上已相隔離的方式而形成。 上述之光電半導體晶片可有利地製造在晶圓: 橫向面積增 有一種與製 吏LED-晶片 於無輻射功 片之活性區 半導體晶片） 其活性面相 單地變大。 體晶片用之 之光電半導 1項特徵之 特徵之形成 功能區，其 晶片之電性 能區是缺陷 電性地相連 離或與該缺 複合物中。 -6- 1288487 所謂晶圓複合物在本發明中是指一種配置在載體層上的 半導體層序列，其用來形成半導體功能區之至少一部份。 ^ 載體層可包含生長基板（其上例如以磊晶方式生長半導體層 序列）或包含一種與半導體層序列之生長基板不同的層，其 上在晶圓複合物的加工過程中配置著半導體層序列。在上 述最後提及的不同於生長基板之載體層上例如可藉由黏 - 合，焊接或晶圓鍵結方法而配置及/或固定著半導體層序列。 所謂缺陷區在本發明中是指一種半導體功能區，其未能 # 滿足一特定的標準（例如，一預設的功能參數）。此處特別是 指一種具有致命缺陷之缺陷區，其若與該接觸結構導電地 相連接時會在操作上造成一種重大的錯誤功能，例如，具 有致命之缺陷之半導體功能區之失效，其大致上是由於活 • 性區-或甚至整個半導體晶片之短路所造成。 . 特別是本發明中的缺陷區在半導體晶片開始操作之前在 電性上可與接觸結構相絕緣，特別是相隔離。於是，缺陷 區在半導體晶片開始操作時可有利地不會與接觸結構形成 β 導電性的連接。因此，由於缺陷區（特別是具有致命之缺陷 者）所造成的半導體晶片之重大錯誤功能即可被防止。 可對應於LED-晶片-或光二極體晶片之結構來形成半導 、 體功能區，其用來產生輻射或接收輻射。各別之半導體功 . 能區之尺寸較佳是對應於傳統式習知之能可靠地操作-及/ 或能以高的件數有效地在高效益下製成的晶片之尺寸。 各功能參數在本發明中例如可以是半導體功能區中所產 生的輻射-或光電流之發射波長（尖峰-或主要波長），或所產 1288487 生的輻射之輻射功率，或半導體功能區之效率（例如，內部 量子效率或外部量子效率）。 ^ 在輻射接收用的半導體功能區中，例如半導體功能區相 對於入射的輻射具有最大敏感度時的波長或光電流之強度 都可考慮成上述之功能參數。 其它對光電半導體晶片能顯示出特徵的各種特性或數値 ' (例如，前向偏壓）亦可考慮成一種功能參數。 若半導體功能區之功能參數與一預設的額定値的偏差値 • 大於一事先已決定的極限値時，則該半導體功能區將列屬 於缺陷區。 半導體晶片之活性面較佳是由活性區之橫向尺寸來決 定，該活性區配置在半導體功能區中且用來產生-或接收該 ‘ 光電半導體晶片之輻射。 . 須適當地選取半導體功能區或活性區的橫向尺寸，使半 導體功能區中事先發現的缺陷（特別是橫向缺陷）之機率是 在可容許的小的範圍中。此種機率依據材料系統（其是半導 B 體功能區的主要成份）及/或半導體晶片製造時的流程而改 變。一種10%之機率（較佳是5%，特別是1%或更小）就上述 槪念而言可視爲”小（不大）”。 . 上述之光電半導體晶片可具有活性面’其面積是1平方 . 毫米，較佳是10平方毫米，特別是1平方厘米或更大。10 平方毫米（含）至1平方厘米（含）之活性面已顯示特別有利。 由於活性面分佈在多個半導體功能區上且缺陷區可適當地 與接觸結構相隔開，則由於半導體功能區中一種橫向缺陷 1288487 所造成之光電半導體晶片失效的機率可有利地下降。 产 上述形式的接觸結構可有利地使本發明中具有較大的活 ^ 性面（其用來產生輻射或接收輻射）之光電半導體晶片之製 造更容易，此時各缺陷區（特別是具有橫向缺陷者）可與接觸 結構相隔開。半導體晶片由於缺陷區中錯誤功能所造成的 失效或功能受限的危險性可有利地下降。 ^ 半導體功能區較佳是至少一部份藉由磊晶而製作-及/或 以相同方式形成在一種共同的生長基板上。 B 在本發明之一較佳的形式中，半導體功能區或活性區包 含至少一種III-V-半導體材料，其大致是一種由材料系統 InxGay Al 1 .x-yP, InxGay A11 .x.yN 或 InxGay A1! ·x_y As，其中 OSx^l，OSySl且 x + yS 1 所構成的材料。此處 - InxGayAlmP例如特別適合用於紅外線至黃色光譜區之輻 . 射，InxGayAlmN特別適合用於綠色至紫外線光譜區之輻 射。III-V-半導體材料（特別是如上所述者）之特徵是有利之 高的內部量子效率。 t 在本發明的另一有利的形式中，至少在半導體功能區之 一部份和載體層之間配置一種鏡面層。藉由活性區中所產 生的輻射-或入射至半導體晶片上的輻射之反射，則該鏡面 - 層可有利地使載體層中的吸收率下降或使光電半導體晶片 . 之效率提高。該鏡面層例如可包含一種布拉格·鏡面及/或一 種金屬。 布拉格-鏡面可有利地例如以磊晶方式而與半導體層序 列一起製作在晶圓複合物中。 -9- 1288487 含有金屬的鏡面層較佳是在半導體層序列在晶圓複合物 中製成之後施加-或配置在半導體層序列上。此種配置可藉 由濺鍍或蒸鍍來製成。適當的金屬例如可爲Au，Al，Ag，Pt 或具有上述這些材料中至少一種之合金。 例如，金（Au)之特徵是在紅色光譜區中一種有利的高的 反射性，鋁和銀在紫外線-和藍色光譜區中亦可具有高的反 • 射性。 依據本發明的另一有利的形式，配置在第一載體層上之 ® 半導體層序列上的鏡面層（特別是含有金屬的鏡面層）施加 在半導體層序列之遠離第一載體層之此側上。第一載體層 較佳是包含半導體層序列之生長基板。在施加該鏡面層之 後，由第一載體層和半導體層序列所構成的複合物由鏡面 - 層此側而配置在第二載體層上。該複合物例如可藉由焊 • 接，黏合或晶圓鍵結方法而固定在第二載體層上。半導體 層序列之第一載體層因此可由半導體層序列剝離。例如， 一種雷射促進之方法（例如，雷射燒蝕方法），機械方法（例 t 如，硏磨）或蝕刻方法等適合用來進行該剝離過程。 在半導體層序列之生長基板剝蝕後所製成的光電半導體 晶片通常亦稱爲薄膜晶片。此種已製成之用來產生輻射的 • 半導體晶片（其特別是具有一種含有金屬的鏡面層）之特徵 . 是一種對應於藍伯德（Lambertic)-輻射器之至少近似於正弦 形式的發射特性。此種薄膜晶片可很近似於藍伯德 (Lambertic)表面輻射器且因此可特別良好地使用在汽車頭 燈中。 -10- 1288487 此外，一薄膜晶片之特徵特別是以下各點： -半導體層序列或半導體功能區所具有的厚度是在20微 ' 米的範圍中或更小，特別是在1 〇微米的範圍中，及/或 -在薄膜晶片是用來產生輻射時，半導體層序列或半導 體功能區包含至少一種半導體層，其至少一面包含一混合 ^ 結構，該混合結構在理想情況下可使光在較佳是以磊晶製 ’ 成的半導體層序列中形成一種近似於遍壢（ergodic)之分 佈，即，光的分佈形式具有一種儘可能遍壢之隨機雜散特 # 性。 薄膜-LED晶片之基本原理例如已描述在I. Schnitzer et al ·，Appl · Phy s · Lett. 63 (16)，18. October 1 993， 2 174-2 1 76中，其已揭示的內容於此明確地作爲參考。 、 在本發明的另一較佳的形式中，半導體晶片的半導體功 . 能區可在並聯電路中操作。 在本發明的一種光電半導體晶片（其具有多個配置在共 同的載體層上之半導體功能區）之電性接觸用之接觸結構之 ® 形成方法中，首先製備一種配置在載體層上的半導體層序 列，然後對該半導體層序列進行結構化，以形成多個半導 體功能區。然後對各個半導體功能區之至少一部份來測試 • 其功能或測試一預設的功能參數且確定各個半導體功能區 • 之缺陷區，以及形成一種配置在半導體功能區之面對載體 層之此側上的接觸結構使半導體功能區可被接觸，且使該 接觸結構在電性上與各缺陷區相隔離。 上述方法可使晶圓複合物中無缺陷-，有功能-或滿足一 -11- 1288487 預設之功能參數的半導體功能區容易地被接觸。功能參數 較佳是上述仍可繼續列舉的功能參數之一。 ^ 特別是在上述方法中在開始操作之前（β卩，在藉由接觸結 構對該半導體晶片作電性接觸之前或藉由接觸結構使電流 施加至半導體晶片之前）須形成該接觸結構，使缺陷區在電 性上與接觸結構相絕緣，特別是相隔離。因此，較佳是在 - 半導體功能區測試之後針對接觸結構之功能或一預設的功 能參數而相對應地形成該接觸結構。 # 本發明的方法特別是可用來形成本發明中上述形式的光 電半導體晶片用的接觸結構。如上所述-以及以下將提及的 有關半導體晶片之特徵因此亦涉及本發明的方法且反之亦 然。 * 在本發明之一種較佳的形式中，半導體層序列由半導體 . 層序列之遠離該載體層之此側而被結構化成多個半導體功 能區。此種結構化在進行時例如可藉由光罩-和蝕刻過程（大 致上是一種微影術）而與濕式-或乾式化學蝕刻過程相組合。 _ 在另一較佳的形式中，半導體晶片之半導體功能區互相 隔開。特別是半導體功能區可藉由中間區而在空間中互相 隔開。在半導體層序列結構化成多個半導體功能區時，較 • 佳是形成各中間區，使各中間區向內到達載體層上或載體 . 層中。各個半導體功能區可有利地不會經由半導體層序列 之一種元件（例如，一各別的半導體層，其被多個半導體功 能區所共用）而造成（特別是直接的）連接。各個半導體功能 區可有利地藉由中間區而在空間上完全相隔開。 -12- 1288487 在半導體功能區針對其功能或一預設的功能參數而進行 測試時，較佳是半導體功能區之至少這些區域（其具有致命 w 之缺陷且在光電半導體晶片操作時不應與該接觸結構導電 性地相連接）須被辨認成缺陷區。 在對各個半導體功能區進行測試之後，接觸結構配置在 ' 半導體功能區之面對載體層之此側上且較佳是與功能參數 歸列成仍具有功能的這些半導體功能區導電性地相連接。 須特別地形成該接觸結構，使具有致命缺陷（特別是會使活 # 性區短路者）之全部的缺陷區在電性上都與該接觸結構相隔 離或相絕緣。
在本發明的一較佳的形式中，一種接觸材料依據接觸結 構而結構化地配置在半導體功能區之面對載體層的此側 上，使各缺陷區都與該接觸結構相絕緣。這例如可藉由一 種剝離（Lift-Off)過程在使用一適當的光罩結構下來達成， 其中該光罩結構大致上是一種光阻層，其適當地曝光且顯 影。該光罩結構例如可藉由相關區域之覆蓋或遮蔽來防止 該接觸材料導電性地與缺陷區相連接。 在另一較佳的形式中，該接觸材料在配置在半導體功能 區之面對載體層的此側上之後依據接觸結構而被結構化。 在另一有利的形式中，接觸材料依據粗接觸結構而結構化 地配置在半導體功能區之面對載體層的此側上且各缺陷區 在該接觸結構配置完成之後大致上是藉由雷射促進之方法 而適當地與接觸結構相隔開。 依據本發明的另一有利的形式，在載體層和接觸結構之 -13- 1288487 間配置一種隔離結構。該隔離結構例如是一種隔離材料之 形式且較佳是配置在各別的半導體功能區之間的中間區之 ^ 區域中。此種隔離結構可使接觸結構在電性上與一配置在 載體層之與半導體功能區相面對的此側上之對立接觸結構 相隔開。該對立接觸結構例如以對立接觸層之形式而配置 ^ 在載體層上。 - 在本發明的另一有利的形式中，在半導體晶片操作時半 導體功能區至少一部份可經由接觸結構和該對立接觸結構 φ 而並聯或相連接。 本發明的其它特徵，較佳之形式，優點和適用性以下將 依據圖式中的實施例來描述。 【實施方式】 - 相同形式和相同作用的元件在各圖式中設有相同的參考 . 符號。 第1圖是本發明中一種光電半導體晶片之接觸用之接觸 結構之形成方法的一種實施例之依據第1A至1G圖在不同 P 的時點所示的中間步驟和各種不同的外觀圖。 首先，依據第1A圖所示的切面圖，製備一種在晶圓複合 物中配置在第一載體層1上之半導體層序列2,其具有用來 - 產生輻射或接收輻射的活性區3。 . 半導體層序列（特別是活性區）較佳是以III-V-半導體材 料（例如，InxGayAlnyP)爲主且在本例中用來形成LED-晶 片。弟一載體層1例如是半導體層序列之生長基板且可由 GaAs構成。 -14- 1288487 依據本發明另一較佳形式，活性區3包含一種pn-接面， 一種單一-或多重異質結構（可爲一種雙重異質結構）。異質 " 結構（特別是雙重異質結構）之特徵是有利之高的量子效率。 然後，在半導體層序列2之遠離第一載體層1之第一主 面4上（較佳是以整面方式）施加一種鏡面層5。該鏡面層例 如含有金屬（例如，金）且可藉由濺鍍或蒸鑛而施加在半導體 ' 層序列上。這顯示在第1B圖中。金之特徵是在紅色光譜區 中具有高的反射性且對InxGayAll_x_yP具有良好的電性接觸 馨性。 然後，具有鏡面層5，半導體層序列2和第一載體層1 之晶圓複合物由半導體層序列之第一主面4所屬之此側較 佳是藉由一種連接層6而配置-及/或固定在第二載體層7 ^ 上。該連接層例如包含一焊接層或一以晶圓鍵結方法而形 . 成的層。 第二載體層7例如包含Ga As且可依據本發明之另一有利 的形式而受到摻雜以提高其導電性。第二載體層較佳是對 1 應於半導體層序列之最接近載體層之區域之導電型式而受 到摻雜。 然後，第一載體層1例如可藉由硏磨，蝕刻或雷射燒飩 - 方法而由半導體層序列剝除。這樣所形成的結構例如顯示 . 在第1C圖中。 在下一步驟中，半導體層序列2由第二主面8所屬之此 側而被結構化，以在空間中形成多個由中間區9而（較佳是 完全）互相隔開之半導體功能區1〇。各中間區9較佳是向內 -15- 1288487 延伸至第二載體層7中。此種結構化例如可藉由微影術和 蝕刻過程的組合來進行。因此，較佳是由半導體層序列2 ^ 之第二主面8所屬之此側來施加一種光阻層且藉由已結構 化的曝光作用和隨後的顯影以對應於所期望的中間區之結 構而被結構化。然後，該光罩結構藉由濕式-或乾式化學蝕 - 刻而轉移至半導體層序列中且情況需要時亦轉移至第二載 * 體層7中。然後，可去除仍殘留著的光阻。 第1 D圖中顯示依據一種切面以進行上述之結構化之後 # 的晶圓複合物。具有活性區3和鏡面層5之相同形式的多 個半導體功能區10藉由連接層6而配置在第二載體層7 上，第二載體層7較佳是在機械上可使半導體功能區穩定。 所示的半導體功能區1 0之一具有一致命的缺陷1 1，其例 •如由磊晶過程所造成且在操作時會使該缺陷區1 2之活性區 . 3短路。 較佳是選取半導體功能區之橫向尺寸，使上述缺陷在半 導體功能區中發生的機率較低。在傳統式以InxGayAh-^yP I►爲主之半導體層序列中，典型上半導體層序列之橫向尺寸 中每一平方厘米大約會發生10個致命缺陷，因此適當的方 式是使半導體功能區具有一種較小的橫向尺寸。例如，在 - 俯視圖中半導體功能區可以邊長300微米（較佳是200微米 . 或更小）之長方形或正方形半導體功能區來構成。在切面圖 中各中間區可具有20微米（較佳是10微米或更小）的橫向尺 寸。 然後，依據一預設的功能參數及/或致命缺陷來對各個半 -16-
1288487 導體功能區之功能進行測試。 因此，在本發明的一較佳的形式中，在第二載體 " 遠離半導體功能區之此側上配置一種較佳是整面施 體層上的對立接觸層13且由半導體功能區所屬之此 多個接觸點1 4。經由各接觸點1 4和該對立接觸層 各個半導體功能區例如以晶圓測試器來測試半導體 * 的功能或功能參數。半導體功能區之電性接觸因此 各接觸點14和該對立接觸層13來達成，該對立接 Φ 經由第二載體層7，連接層6和鏡面層5而與活性區 相連接。 依據本發明的另一較佳形式，亦可與上述電性測 不同的方式而以光學方式來測試半導體功能區之功 如，雷射可激發一種半導體功能區以達成”光致發3 評估再發射的電致發光輻射之強度，於是可有利地 缺陷區。 此外，爲了測試上的目的，在反射中或情況需要 在傳輸中在適當選取之鏡面層中或以薄型方式形成 層中或無鏡面層時觀查一適當的雷射束在半導體功 的吸收率。此時可有利地至少辨認出致命的缺陷區 上述之以光學方式來進行的測試方法由於不需接 可使製造上的費用減少。 依據第1 D圖在已結構化的晶圓複合物中在缺陷1 別是具有致命缺陷者）被確認時或被確認之後，晶圓 中缺陷區的位置可儲存在晶圓圖中，以便在稍後的 罾7之 加在載 側設置 .3可對 功能區 是經由 鼯層13 導電地 試方法 能。例 厂’且可 決定各 時亦可 的鏡面 能區中 觸點而 :12(特 複合物 步驟中 -17- 1288487 可供使用。 在測試過程之前或之後，較佳是在各半導體功能區1 0之 ' 間的中間區9中配置一隔離結構。 該隔離結構較佳是包含一種塡料1 6且特別是包含一種鈍 化層1 5，其例如含有氮化矽，氧化矽或氧化氮化矽（例如， SiNx，SiOx或SiON; X是一種値，較佳是一種整數，其在 • 1 ‘ X ^ 4之範圍中）或由上述化合物所構成。純化層1 5可提 高對各半導體功能區之保護作用及/或以電性絕緣的方式而 _ 形成。 純化層較佳是可透過輻射，且可使半導體功能區1 0至少 一部份被改變形式及/或直接鄰接於半導體功能區1 0而配 置著。鈍化層例如可整面地藉由濺鑛，CVD- (Chemical - Vapor Deposition)或PECVD-方法施加而成且隨後被結構 - 化，使半導體功能區在電性上可被接觸，或該鈍化層可相 對應地被結構化之後才形成，其中情況需要時同樣可考慮 上述方法與適當之光罩的組合以便以結構化方式來施加該 • 鈍化層。 塡料16(其例如含有BCB (Benzo-Cyclo-Butene))較佳是 .以電性絕緣方式而形成及/或至少一部份在垂直方向中塡入 - 中間區9中。特別是該塡料至少在施加期間是可塑性的及/ _ 或可藉由旋轉塗佈施加而成。此外’該塡料較佳是在施加 完成之後硬化或在施加完成之後較佳是在對各半導體功能 區無損害的溫度中及時硬化。 在本發明的一較佳之形式中’塡料1 6須塡入中間區9 -18- 1288487 π 中，使由第1Ε圖所示結構之表面1 7所屬之此側形成一平 、坦的表面。至少須配置該塡料1 6，則由於第1 Ε圖所示結構 ^ 之由塡料所造成的已平坦化的外形而使事後由表面1 7施加 一種接觸結構時變成更容易。外形平坦化可使隨後所施加 的接觸材料之機械上的負載減小且因此亦可使半導體晶片-或各別的半導體功能區失效的危險性減小。 * 在與第1D，1Ε圖不同之情況下，中間區9之各邊界亦可 具有一種與圖式之長方形，正方形不同的形式。例如，中 ^ 間區之橫向尺寸在切面圖中可在載體層之方向中逐漸變 細，其大致上是一種梯形的橫切面。於是，鈍化層1 5之施 加因此更容易。半導體功能區可以相對應的平台形式（其較 佳是具有一種與中間區之橫切面互補之橫切面（例如，梯形）) - 而配置在第二載體層上。 ~ 然後，由第1Ε圖所示結構之表面17所屬之此側而配置 一接觸結構1 8，使缺陷區1 2在電性上與該接觸結構1 8相 隔開，無缺陷的半導體功能區1 0則經由接觸點14而導電 性地與接觸結構相連接。缺陷區的位置可由晶圓圖得知。 接觸結構1 8例如可藉由施加導電性的接觸材料（例如， 一種金屬，其可爲Au，Al，Ag，Pt，Ni，Ti，Pd，或含有上述 - 材料中至少一種的合金）至該隔離結構上而製成。這例如可 . 藉由傳統式剝離過程以一種適當形成的光罩來進行。 爲了形成一種至例如由材料系統InxGayAl^x-yP所構成 的P-導電式半導體材料之有利的接觸區，則AuZn特別適用 於此目的。形成一種至由材料系統InxGayAl^x-yP所構成的 -19- 1288487 η-導電式半導體材料之有利的接觸區時，則AuGe特別適合。 該接觸材料可以已結構化的方式由表面1 7之此側施加而 " 成，使缺陷區1 2在電性上與接觸結構1 8相隔開，或在施 加該接觸材料之後使該接觸材料相對應地被結構化。 . 上述第一種情況中，剝離過程中所使用的光罩材料（例 如，光阻）須被結構化，使”該缺陷區1 2經由事後所施加的 * 接觸材料而被接觸”的現象不會發生。可在施加該接觸材料 期間藉由相關區域以光罩材料來遮蔽或覆蓋以防止該缺陷 # 區被接觸。因此，首先可以一種光阻（例如，負光阻）作爲光 罩材料以進行曝光，使全部之半導體功能區（包括某些可能 的缺陷區）都可被接觸。然後，光阻適當地對應於缺陷區的 配置例如藉由掃描式電子顯微鏡（電子束曝光）以進行再曝 - 光。在負光阻的情況中，在顯影之後在已曝光-及再曝光的 - 區域中會殘留著光阻材料。已再曝光的區域可有利地使”各 缺陷區經由顯影後所形成的光罩而與接觸結構導電性地相 連接”之現象不會發生。 B 上述第二種情況中，接觸材料例如首先以一種粗結構（其 基本上是導電性地與全部之半導體功能區（有缺陷或無缺陷 者）相連接）之形式而施加在表面17上且在施加完成之後例 • 如藉由雷射促進之方法而被結構化。 . 上述情況已顯示在第1 F圖的切面圖中。藉由雷射以切割 該接觸結構1 8，使一種隔離間隙1 9可將缺陷區1 2由接觸 材料分開。接觸結構因此可在該區域中藉由缺陷區或隔離 結構而被隔開。 -20- 1288487 上述情況依據晶圓複合物之一部份之俯視圖已顯示在第 1 G圖中。由此可辨認：具有功能的各個半導體功能區經由
• 接觸點14而與接觸結構1 8導電地相連接，該接觸結構1 8 具有一顯示於第1 G圖中的主線1 8 1以及由主線分支出來的 接至各別之半導體功能區之導線182。第1F圖對應於第1G * 圖中沿著線A-A所形成的切面。 * 晶圓複合物中可對全部已結構化的半導體功能區形成一 接觸結構，其具體的實施形式亦與第1G圖所示者不同。依 # 據光電半導體晶片所期望的活性面，晶圓複合物可劃分成 部份晶圓，以形成一個-或多個具有可刻度之較大活性面之 光電半導體晶片，其中在操作時由於各個半導體功能區之 一個中存在的缺陷所造成之半導體晶片失效之危險性至少 - 可大大地下降。 ^ 晶圓之劃分例如可藉由切鋸，雷射切割或水射束切割來 進行。 已製成的上述光電半導體晶片之各別的半導體功能區可 0 經由對立接觸層1 3和接觸結構1 8而在並聯電路中操作。 由於會造成短路之致命缺陷所造成的半導體晶片全部失效 之危險性藉由適當地形成該接觸結.構而至少可大大地下 - 降。 . 利用上述之光電半導體晶片，則在材料系統
InxGayAlhx-yP中在大約4 mmx4 mm之活性面中可達成一 種大約1000流明之光總通量。在半導體層序列之200微米 X200微米大的橫向面中一種致命缺陷的缺陷機率例如是 -21- 1288487 1 %時，在一種連續（而未劃分成各半導體功能區）之4 mmx4 mm之活性面中一種會造成致命之缺陷之機率大於98%。活 " 性面劃分成半導體功能區時可有利地使半導體晶片的失效 機率下降且可使具有可簡易地放大之活性面之光電半導體 晶片之製造更容易。
* 第2圖是本發明的光電半導體晶片之一種實施例之第2A • 圖中由上方所看到的俯視圖和第2B圖之沿著第2A圖中之 線B-B所形成的切面圖。 # 例如，半導體晶片可依據第1圖中所示的方法而製成。 半導體功能區10在一種對應於正方形柵格之網目中配置 在載體層7上。在各別的半導體功能區之間由中間區9構 成的連續式網格中配置一種塡料16(例如，BCB)，其使第 “ 2B圖中的結構之外形平坦化，使接觸結構18之施加更容 . 易。各個半導體功能區和載體層7之間配置一鏡面層5。本 實施例不同於第1 G圖所示的結構，本實施例中接觸結構以 列的方式在第2A圖之水平方向中配置在中間區9中。但亦 Φ 可與本圖式不同而在垂直的中間區中設置一接觸結構或設 置一種接觸材料，以形成主線1 8 1之交叉式柵格形式的配 置。半導體功能區亦可與多條導線1 82導電性地相連接， . 該多條導線1 82例如可以是一種由水平延伸的主線開始之 _ 導線和一種由垂直延伸之主線開始之導線。 缺陷區1 2藉由隔離間隙1 9而在電性上與該接觸結構1 8 相隔開。 本實施例中原則上一種具有功能的無缺陷之半導體功能 -22- 1288487 區可經由該隔離間隙1 9而與接觸結構1 8相隔開。依據本 發明之一較佳之形式，由於由接觸結構所隔開的半導體功 * 能區之數目大於已存在的缺陷區的數目’則光電半導體晶 片之功能參數在製造時可達成一種較狹窄之分佈。由接觸 結構所隔開的半導體功能區的總數目較佳是大於缺陷區的 ^ 平均數目。 " 在本發明之一較佳的形式中，光電半導體晶片之半導體 功能區之一種固定之百分比（較佳是5%，特別是3%或更小） # 由接觸結構所隔開。該百分比適當的方式是大於缺陷區的 典型之相對頻繁度。因此，例如100個半導體功能區中可 以有5個由接觸結構所隔開。 其它具有功能的半導體功能區經由導線1 82而與接觸結 - 構相1 8連接。半導體晶片之接觸作用是經由對立接觸層1 3 - 和接觸結構來達成，其中缺陷區1 2在半導體晶片操作時在 電性上是與接觸結構相絕緣。 在輻射發射-或接收用的半導體組件中，本發明的光電半 β 導體晶片可配置在殼體中。半導體晶片較佳是配置在殼體 的凹口中。凹口之壁可設有一種增強反射用的材料，其例 如含有一種金屬。 - 此外’半導體晶片至少一部份可由具保護性的封罩材 • 料，例如，反應性樹脂（例如，丙烯酸樹脂或環氧樹脂），砂 酮樹脂或含有矽的樹脂，所圍繞或由封罩材料來達成改型 作用，該封罩材料較佳是配置在凹口中。接觸結構或對立 接觸層較佳是與外部之終端導電性地相連接，可由殼體外 -23- 1288487 側經由外部之終端而與半導體晶片相接觸。此外，上述之 半導體組件較佳是以可表面安裝組件（SMD)的方式而形成。 ^ 若該半導體組件係用來產生混合彩色光（例如，白色 光），則例如一種電致發光轉換材料可配置於半導體晶片之 後，該電致發光轉換材料使半導體晶片所產生的輻射之一 部份轉換成較佳是較長波長的輻射。 * 就白色光之上述之產生方式而言，半導體晶片較佳是以
InxGayAlmN爲主且例如產生藍色輻射，其與封罩中一種 • 例如含磷之轉換材料之再發射的黃色輻射相混合而成爲白 色光。鏡面層5例如包含銀且生長基板或載體層包含SiC， GaN或藍寶石。 此外，混合彩色（特別是白色）光可藉由具有對應於基本 - 彩色紅，綠和藍之波長之光作適當的混合而產生。較佳是 - 至少一種基本彩色（特別是全部三種基本彩色）係經由本發 明的光電半導體晶片而產生，其中該半導體晶片在操作時 發出相對應之波長的輻射。 β 此處須指出：本發明不只涉及一種具有金屬鏡面層的半 導體晶片。反之，本發明亦包含一種無鏡面層或具有布拉 格鏡面之半導體晶片。在第1圖所對應的方法中，該配置 - 因此可省略第二載體層。 . 此外，本發明中藉由一種適當改變的方法在情況需要時 亦可使半導體晶片之半導體功能區達成一種串聯-或串聯/ 並聯之形式。該對立接觸層情況需要時可相對應地被結構 化。 -24-

Claims (1)

1288487 和年β月M日修(裏)正本 第94 113699號「光電半導體晶片及光電半導體晶片之電性 接觸用之接觸結構之形成方法」專利案 (2007年4月修正） 十、申請專利範圍： 1· 一種光電半導體晶片，包括：多個半導體功能區（10)，其 配置在共同的載體層（1，7)上；以及一作爲光電半導體晶 片之電性接觸用之接觸結構（1 8)，其特徵爲：至少一個半 導體功能區是缺陷區（1 2)，該接觸結構導電性地與至少一 個半導體功能區相連接且該接觸結構在電性上可與缺陷 區相隔開地形成或在電性上已與缺陷區相隔開而形成。 2·如申請專利範圍第1項之光電半導體晶片，其中載體層（1) 包含半導體層序列（2)之生長基板且半導體層序列是用來 形成半導體功能區（10)。 3·如申請專利範圍第1項之光電半導體晶片，其中載體層（7) 是與半導體層序列（2)之生長基板不同，半導體層序列是 用來形成半導體功能區（10)。 4.如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體晶片 ，其中至少在半導體功能區（10)之一部份和載體層（1，7) 之間配置一鏡面層（5)。 5·如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體晶片 ，其中半導體功能區（10)包含一種活性區（3)，其用來產 生輻射或接收輻射。 6.如申請專利範圍第4項之光電半導體晶片，其中半導體 功能區（10)包含一種活性區（3)，其用來產生輻射或接收 1288487 輸射。 7·如申請專利範圍第1項之光電半導體晶片，其中半^_體 晶片之活性面之大小是1平方毫米，10平方毫米，1 ζρ 方厘米或更大。 8·如申請專利範圍第1項之光電半導體晶片，其中在^^ 層（1，7)和接觸結構（18)之間配置一種隔離結構（1 5 , ι6) ，其使接觸結構在電性上與一配置在載體層（1，7)之與φ 導體功能區（1 〇)相面對的此側上之對立接觸結構（丨3 )相 隔離。 9·如申請專利範圍第8項之光電半導體晶片，其中各個半 導體功能區（10)在光電半導體晶片操作時至少一部份經 由接觸結構（18)和該對立接觸結構（13)而並聯。 10·如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體晶片 ，其中半導體晶片，特別是半導體功能區（10)或活性區（3) ，包含III-V-半導體材料，例如，IrixGayAlmP， InxGayAli-x.yN 或 InxGay A1 i _x-y As，其中 OSxSl， Ogygl 且 x + ygl。 1 1 ·如申請專利範圍第4項之光電半導體晶片，其中半導體 晶片，特別是半導體功能區（10)或活性區（3)，包含III-V-半導體材料，例如，InxGayAlbX-yP，InxGayAlnyN 或 InxGayAli-x-yAs，其中 OS 1，0$ 1 且 x + y$ 1。 12.如申請專利範圍第5項之光電半導體晶片，其中半導體 晶片’特別是半導體功能區（10)或活性區（3)，包含III-V — 半導體材料，例如，InxGayAlmP，InxGayAlbX.yN 或 -2 - 1288487 InxGayAli-x-yAs，其中 1，1 且 x + yS 1。 1 3 .如申請專利範圍第6項之光電半導體晶片，其中半導體 晶片，特別是半導體功能區（10)或活性區（3)，包含III-V-半導體材料，例如，InxGayAlmP，InxGayAlnyN或 InxGayAh-x-yAs，其中 1，1 且 x + yS 1。 1 4.如申請專利範圍第7至9項中任一項之光電半導體晶片 ，其中半導體晶片，特別是半導體功能區（10)或活性區（3) ，包含 III-V-半導體材料，例如，InxGayAlnyP， InxGayAl 1 _x-yN 或 InxGayA11-x_yAs，其中 OS xS 1， OSygl 且 X + y$l。 1 5 .如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體晶片 ，其中半導體晶片製作在晶圓複合物中。 16.—種光電半導體晶片之電性接觸用之接觸結構之形成方 法，半導體晶片具有多個配置在共同載體層（1，7)上之半 導體功能區（10)，其特徵爲= a) 製備一種配置在載體層（1，7)上的半導體層序列（2)， b) 對該半導體層序列進行結構化’以形成多個半導體功能 區（10)， c) 對各半導體功能區之至少一部份測試其功能或測試一 預設之功能參數且確定半導體功能區之缺陷區（1 2)，以 及 d) 形成一種配置在半導體功能區之與載體層（1，7)相面對 之此側上的接觸結構（1 8)，其用來對各個半導體功能區 (1 0)作電性接觸，使該接觸結構在電性上與缺陷區相隔 1288487 開。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之形成方法，其中一種接觸材料 依據接觸結構（1 8)而被結構化地配置在半導體功能區之 面對載體層（1，7)之此側上。 18.如申請專利範圍第16項之形成方法，其中一種接觸材料 在配置在半導體功能區之面對載體層（1，7)之此側上之後 依據接觸結構（1 8 )而被結構化。 1 9·如申請專利範圍第1 6至1 8項中任一項之形成方法，其 中載體層（1)包含半導體層序列（2)之生長基板。 20.如申請專利範圍第16至18項中任一項之形成方法，其 中載體層（7)是與半導體層序列之生長基板不同。 2 1 ·如申請專利範圍第1 6至1 8項中任一項之形成方法，其 中半導體功能區（1〇)包含一活性區（3)，其用來產生輻射 或接收輻射。 22·如申請專利範圍第16至18項中任一項之形成方法，其 中在載體層（1，7)和接觸結構（18)之間配置一種隔離結構 (15，16)，其使接觸結構（18)在電性上與一配置在載體層 (1，7)之與半導體功能區（1〇)相面對的此側上之對立接觸 結構（13)相隔離。 23 ·如申請專利範圍第1 6至1 8項中任一項之形成方法，其 中半導體晶片，特別是半導體功能區（10)或活性區（3)， 包含 nI-V-半導體材料，例如，InxGayAll_x-yP， InxGayAli-x-yN 或 InxGayAl i-x-yAs，其中 0 S x $ 1， 且 x + ySi〇 _4- ,1288487 y| •如申請專利範圍第21項之形成方法，其中半導體晶片， 特別是半導體功能區（1〇)或活性區（3)，包含半導體 材料，例如，InxGayAh+yP， InxGayAlix_yN 或 InxGayAli_x_yAs，其中 〇‘ 1，〇$ 1 且 χ + yg 1。 25 ·如申請專利範圍第22項之形成方法，其中半導體晶片， 特別是半導體功能區（1〇)或活性區（3)，包含III-V-半導體 材料，例如，InxGayAlupyP， inxGay A1 i _Χ·ΥΝ 或 InxGayAli-x_yAs，其中 OSxS 1，1 且 χ + yg 1。 I 26.如申請專利範圍第16至18項中任一項之形成方法，其 中本方法在晶圓複合物中進行。
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