TWI399871B - 光電元件及其形成方法 - Google Patents
光電元件及其形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI399871B TWI399871B TW098103349A TW98103349A TWI399871B TW I399871 B TWI399871 B TW I399871B TW 098103349 A TW098103349 A TW 098103349A TW 98103349 A TW98103349 A TW 98103349A TW I399871 B TWI399871 B TW I399871B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- conductive layer
- layer
- insulating material
- semiconductor
- semiconductor conductive
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 105
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N methylidyneniobium Chemical compound [Nb]#C UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 190
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 24
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 18
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 6
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- -1 gallium nitride compound Chemical class 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JYMITAMFTJDTAE-UHFFFAOYSA-N aluminum zinc oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Al+3].[Zn+2] JYMITAMFTJDTAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- KYKLWYKWCAYAJY-UHFFFAOYSA-N oxotin;zinc Chemical compound [Zn].[Sn]=O KYKLWYKWCAYAJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N stibanylidynetin;hydrate Chemical compound O.[Sn].[Sb] SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HPXKRIGAFYUDQH-UHFFFAOYSA-N chromium(3+) oxygen(2-) tin(4+) Chemical compound [Sn+4].[O-2].[Cr+3] HPXKRIGAFYUDQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
- H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/10—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本發明主要是揭露一種光電元件，更特別地是一種在光電元件中，在基板上形成多層膜結構以增加光在光電元件中的反射效率。
習知上，發光二極體為由多層膜結構所組成，此多層膜結構包括在n型半導體層與p型半導體層間的發光層。此發光層可為由活性氮化半導體化合物所組成的單層或多層膜結構。施加於發光二極體電極之間的電偏壓產生電子及/或電洞的注入，電子及/或電洞流過n型半導體層與p型半導體層，並穿越發光層，在此發光層中電子/或電洞再結合以產生光。自發光層所生成的光以各方向傳播，且經由每一顯露表面而離開此發光二極體。為有效地達成其發光目的，通常需要引導此光自發光二極體沿預定的發射方向射出。
一般而言，發光二極體的發光效率可由多種參數予以表達，其中之一即為光擷取效率，也就是射出發光二極體的光量與發光二極體產生之光量的比值。實際上，由於經由組成發光二極體之不同層的各種內部吸收之故，射出發光二極體的光量為少於發光二極體產生之光量。為了增加光擷取效率，習知方法之一是在發光二極體的多層膜結構內設置反射層，以沿可用的方向再引導光射出。
為了改善氮化鎵化合物層的結晶品質，必需解決在藍寶石(sapphire)與做為發光層之氮化鎵化合物層之間的晶格匹配的問題。因此，於習知技術中，如第1A圖或是第1B圖所示，係在基底100與氮化鎵層104之間形成以氮化鋁(AlN)為主之緩衝層(buffer layer)102，且此緩衝層102的結晶結構係以微結晶(microcrystal)或是多結晶(polycrystal)且在非結晶矽的狀態下混合，藉此緩衝層102之結晶結構可以改善在氮化鎵化合物層104之間的晶格不匹配(crystal mismatching)的問題。又。然而，在上述習知技術中，由於光線在發光層中所產生的折射率有所限制，而限制光電元件的發光效率。
鑒於以上的問題，本發明的主要目的在於藉由絕緣材料層所形成多層膜結構於基板上，以減少差排，並且藉由多層膜結構產生反射層和抗反射層，以增加發光效率。
根據上述之目的，本發明提供一種光電元件，其包含：一第一電極；一基板形成在第一電極上；複數個多層膜結構形成在基板上，且複數個多層膜結構係以具有不同折射率之至少兩層絕緣材料層交錯堆疊而成；第一半導體導電層形成在基板上且包覆複數個多層膜結構；發光層形成在第一半導體導電層上；第二半導體導電層形成在發光層上；一透明導電層形成在第二半導體導電層上；以及一第二電極形成在透明導電層上。
本發明還揭露一種光電元件，其包含：一基板；複數個多層膜結構形成在基板上，且複數個多層膜結構係以具有不同折射率之至少兩層絕緣材料層交錯堆疊而成；第一半導體導電層行成在基板上且包覆複數個多層膜結構，且第一半導體導電層具有一第一區域及一第二區域；一發光層，形成在第一半導體導電層之第二區域；第二半導體導電層形成在發光層上；一透明導電層形成在半導體磊晶堆疊結構上；一第一電極設置在第一半導體導電層之第一區域上；以及一第二電極設置在透明導電層上。
本發明在此所探討的方向為一種光電元件及其製作方法。為了能徹底地瞭解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的光電元件之結構及其步驟。顯然地，本發明的實行並未限定此光電元件之技藝者所熟習的特殊細節，然而，對於本發明的較佳實施例，則會詳細描述如下。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，且本發明的範圍不受限定，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此，本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
第2A圖至第2G圖係表示本發明所揭露之光電元件之一實施例之各步驟流程示意圖。首先，請參考第2A圖，係表示在基板上形成複數個多層膜結構之示意圖。在第2A圖中，先提供一基板10，例如以藍寶石(sapphire)所形成之基板10，然後利用一般的半導體製程，在基板10的上表面上先形成一第一絕緣材料層12A，然後再將一第二絕緣材料層12B形成在第一絕緣材料層12A上。在此實施例中，係在緩衝層(未在圖中表示)形成在基板10上之前，先形成多層膜結構12之目的是藉由構成多層膜結構12的絕緣材料層12A、12B，將其以高低折射率的方式交錯堆疊排列而造成反射鏡和抗反射鏡的效果，以提升光線在發光元件(未在圖中表示)內的反射或抗反射效率。因此，在基板10上成長複數個具有幾何圖案的多層膜結構取代習知橫向磊晶所使用的氧化矽單層膜，以增加光線在元件中的反射或抗反射效率，進而提高光電元件的發光效率。
在此要說明的是，在一實施例中，複數個多層膜結構12係由具有不同折射係數之至少兩層絕緣材料層12A、12B交錯堆疊而成，如第2B圖所示。在第2B圖中，n1係為第一絕緣材料層12A之材料的折射係數；n2係為第二絕緣材料層12B之材料的折射係數，n1與n2不相同；a及b分別為兩層絕緣材料層的界面。在第2B圖中，界面a處的反射係數為Ra，其中Ra=(n2-n1)/(n1+n2)；在界面b處的反射係數為Rb，其中Rb=(n1-n2)/(n1+n2)，因此由上述可以得知Ra=-Rb，因此，在界面a與界面b所反射的光波會有180度的相位差。
假設每一層多層膜結構12的厚度都是1/4個波長(λ/4)，在此符號λ為波長，其薄膜厚度分別是折射係數與波長的乘積，因此，第一絕緣材料層12A的薄膜厚度為n1xλ/4；及第二絕緣材料層12B的薄膜厚度為n2xλ/4。所以，由以上可以知，相鄰的兩個界面的反射波又會有額外的180度的相位差。故，將所有的相位差相加，由實驗可以發現相鄰的兩個界面的反射波的波長是相同的，且會有建設性干涉的現象，因此藉由此特性，多層膜結構可以做為鏡子使用。相反的，若是每一層多層膜結構(12A、12B...)的厚度都是1/2個波長，同理，則其每一層多層膜結構(12A、12B...)的薄膜厚度分別是n1xλ/2及n2xλ/2，則相鄰的兩個界面的反射波是完全同相位，因此總相位差為180度，相鄰的兩個界面的反射波會有破壞性干涉現象，因此多層膜結構可以作為抗反射層或是反射層。
因此，在本發明的實施例中，第一絕緣材料層12A的折射率高於第二絕緣材料層12B；在另一實施例中，第一絕緣材料層12A的折射率小於第二絕緣材料層12B的折射率。因此，多層膜結構12可以是由具有低折射率之第一絕緣材料層12A與具有高折射率之第二絕緣材料層12B相互交錯堆疊形成；或者是由具有高折射率之第一絕緣材料層12A及具有低折射率之第二絕緣材料層12B相互交錯堆疊形成，如第2B圖所示。又，於另一實施例中，其多層膜結構12是由複數個絕緣材料層121、123、125、127所構成，且依其材料的折射率由下往上堆疊而成，如第2C圖所示。在此，由複數個絕緣材料層121、123、125、127所構成之多層膜結構12之折射率係介於第一半導體導電層32及基板10之折射率之間。
另外，在本發明的實施例中，第一絕緣材料層12A及第二絕緣材料層12B之材料可以選自於下列之族群：氧化矽(SiOx
)、氮化矽(Six
Ny
)、碳化矽(SiC)、氮氧化矽(SiOx
Ny
)、鋅化硒(ZnSe)、氧化鈦(TiO2
)及Ta2
O22
。又，在本發明的實施例中，其基板10的材料可以選自於下列之族群：尖晶石(MgAl2
O4
)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)、氮化鋁(AlN)、磷化鎵(GaP)、矽(Si)、鍺(Ge)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、LAO、LGO及玻璃材料。
接著，以下實施步驟係以具有不同折射率之至少兩層絕緣材料層12A、12B之多層膜結構12來說明。首先，利用半導體製程之技術，例如微影及蝕刻，在第二絕緣材料層12B上形成具有圖案化光阻層(未在圖中表示)，然後依序蝕刻第二絕緣材料層12B及第一絕緣材料層12A，以移除部份第二絕緣材料層12B及第一絕緣材料層12A，並且曝露出基板10之部份上表面，如第2D圖所示。
然後，參考第2E圖，係表示在基板及多層膜結構上形成緩衝層之示意圖。首先，將具有多層膜結構12之基板10置入一MOVPE的反應容器中，之後於此基板10上形成一緩衝層(buffer layer)20，此緩衝層20為多重應力釋放層(multi-strain releasing layer)結構，藉此可以得到品質良好的氮化鎵層。在本實施例中，緩衝層20可以由一化合物層(compound layer)(未在圖中表示)及五族/二族化合物(II-V group compound)層(未在圖中表示)所構成。其中，化合物層主要是以氮化鎵材料為主之含氮化合物層，例如氮化鎵鋁(AlGaN)。
緊接著，請參考第2F圖，係表示在緩衝層上方形成一半導體磊晶堆疊結構之示意圖。在第2F圖中，在緩衝層20的上方形成一半導體磊晶堆疊結構(semiconductor epi-stacked structure)30，其包含：第一半導體導電層32係形成在緩衝層20上、發光層34形成在第一半導體導電層32上及第二半導體導電層36形成在發光層34上。其中，第一半導體導電層32及第二半導體導電層36係由五族/三族(III-V group)材料所構成的化合物半導體導電層，特別是以氮化物為主的半導體層。此外，第一半導體導電層32與第二半導體導電層36的電性相反，例如：當第一半導體導電層32為n型半導體導電層時，則第二半導體導電層36就必須是p型半導體導電層。因此可以很明顯的得知，在形成光電元件的基本結構中，在發光層40的上下形成一個n型之半導體導電層及P型半導體導電層，這使得n型半導體導電層及p型半導體導電層中的電子及電動能夠在施加適當的偏壓之後，能夠被驅動至發光層34中，而產生複合(recombination)後發出光線。因此，如前所述，本發明所揭露之光電元件的磊晶堆疊結構中，並不限定第一半導體導電層32或第二半導體導電層36為n型半導體導電層或是p型半導體導電層，其只要能夠形成光電元件的基本結構皆可。因此，在本發明的實施例中，當第二半導體導電層36為n型半導體導電層時，則第一半導體導電層32就必需是p型半導體導電層，反之亦然。同時，本發明所揭露之光電元件的半導體磊晶堆疊結構30亦可作為發光二極體(LED)、雷射(Laser)、光偵測器(photodetector)或是面射型雷射(VCSEL)等元件的基本半導體磊晶堆疊結構。
接著，同樣參考第2F圖，係在半導體磊晶堆疊結構30上形成一透明導電層40，在此，形成透明導電層40之方式係在半導體磊晶堆疊結構30形成在緩衝層20上之後，將反應容器溫度降低至室溫，然後由反應容器中取出磊晶晶片，並且在半導體磊晶堆疊結構30之第二半導體導電層36的表面上形成一透明導電層40，其厚度約為2500埃，且材料可以選自於下列之族群：Ni/Au、NiO/Au、Ta/Au、TiWN、TiN、氧化銦錫、氧化鉻錫、氧化銻錫、氧化鋅鋁及氧化鋅錫。
緊接著，參考第2G圖，係表示在第2F圖結構上形成第一電極及第二電極之示意圖。首先，在透明導電層40上形成一層厚度約為2000um之第二電極60。在本實施例中，第二半導體導電層36為一p型氮化物半導體導電層，因此第二電極60之材料可以由Au/Ge/Ni或Ti/Al或Ti/Au或Ti/Al/Ti/Au或Cr/Au等合金所構成。最後於基板10之下表面上形成第一電極50，此第一電極50之材料可以是Au/Ge/Ni或Ti/Al或Ti/Au或Ti/Al/Ti/Au或Cr/Au合金或是W/Al合金。因此，根據以上所述，即可以得到一個具體的光電元件，在此要說明的是由於第一電極50及第二電極60在光電元件的製程中為一習知技藝，故在本發明中不再進一步的敘述。
於另一實施例中，係利用半導體製程，在透明導電層40上形成一光阻層(未在圖中表示)；接著，利用光學微影製程，例如蝕刻步驟，移除部份透明導電層40以曝露出第二半導體導電層36之部份表面，並且將光阻層剝除；接下來，係將第二電極60形成在曝露出之第二半導體導電層40之表面上並與透明導電層40接觸，如上所述，第二電極60之材料可以由Au/Ge/Ni或Ti/Al或Ti/Au或Ti/Al/Ti/Au或Cr/Au等合金所構成。最後於基板10之下表面上形成第一電極50，此第一電極50之材料可以是Au/Ge/Ni或Ti/Al或Ti/Au或Ti/Al/Ti/Au或Cr/Au合金或是W/Al合金，因此，根據以上所述，即可以得到另一個具體的光電元件，在此要說明的是由於第一電極50及第二電極60在光電元件的製程中為一習知技藝，故在本發明中不再進一步的敘述。
因此，根據以上所述，無論是以具有由下往上依序堆疊之折射率之複數個絕緣材料層121、123、125、127或是具有不同折射率之至少兩層多層膜結構12所構成之光電元件，由於多層膜結構12具有高折射率，因此，在進行封裝時，可以藉由覆晶(flip-chip)方式，係將光電元件上下反轉，且與另一電路板(未在圖中表示)電性連接，以完成一光電元件之封裝結構。
接著，第3A圖至第3C圖係根據本發明所揭露之技術，表示另一具有多層膜結構以提高發光效率之光電元件之各步驟示意圖。在第3A圖中，係表示在基板10上形成多層膜結構12、緩衝層20及半導體磊晶堆疊結構30之示意圖。多層膜結構12、緩衝層20及半導體磊晶堆疊結構30形成在基板10上之步驟以及其多層膜結構12、緩衝層20及半導體磊晶堆疊結構30之材料均與前述相同，故在此不再重覆陳述。
在此要說明的是，於一實施例中，多層膜結構12是由複數個絕緣材料層121、123、125、127所構成，且依其材料的折射率由下往上堆疊而成，如前述第2C圖所示。因此，由複數個絕緣材料層121、123、125、127所構成之多層膜結構12之折射率係介於第一半導體導電層32及基板10之折射率之間。
繼續參考第3B圖，係表示在緩衝層上形成具有第一區域及第二區域之半導體磊晶堆疊結構之示意圖。在第3B圖中，接著，利用半導體製程例如微影製程及蝕刻製程，先在半導體磊晶堆疊結構30的第二半導體導電層36上方形成一圖案化光阻層(未在圖中表示)，然後，依序利用蝕刻製程以移除部份第二半導體導電層36、發光層34及第一半導體導電層32，且曝露出部份第一半導體導電層32之表面，以形成具有第一區域30A(即所曝露出之第一半導體導電層32為第一區域30A)及第二區域30B(即由發光層34及第二半導體導電層36所覆蓋的部份為第二區域30B)之半導體磊晶堆疊結構30。
緊接著，請參考第3C圖係表示在半導體磊晶堆疊結構上形成透明導電層第一電極及第二電極之示意圖。同樣的，在半導體磊晶堆疊結構30之第二區域30B的第二半導體導電層36上形成一透明導電層40。在此，形成透明導電層40之方式係在半導體磊晶堆疊結構30形成在緩衝層20上之後，將反應容器溫度降低至室溫，然後由反應容器中取出磊晶晶片，再在第二半導體導電層36上形成一透明導電層40，其厚度約為2500埃，且材料可以選自於下列之族群：Ni/Au、NiO/Au、Ta/Au、TiWN、TiN、氧化銦錫、氧化鉻錫、氧化銻錫、氧化鋅鋁及氧化鋅錫。
接著，繼續參考第3C圖，係在曝露之第一半導體導電層32的第一區域上30A上形成第一電極50以及在透明導電層40上形成第二電極60，以完成光電元件結構。於另一實施例中，利用半導體製程，在透明導電層40上形成一光阻層(未在圖中表示)；接著，利用光學微影製程，例如蝕刻步驟，移除部份透明導電層40以曝露出第二半導體導電層36之部份表面，並且將光阻層剝除；接下來，係將第二電極60形成在曝露出之第二半導體導電層40之表面上並與該透明導電層40接觸，如上所述，第二電極60之材料可以由Au/Ge/Ni或Ti/Al或Ti/Au或Ti/Al/Ti/Au或Cr/Au等合金所構成。最後，於第一半導體導電層32之第一區域30A之上方形成第一電極50，此第一電極50之材料可以是Au/Ge/Ni或Ti/Al或Ti/Au或Ti/Al/Ti/Au或Cr/Au合金或是W/Al合金，因此，根據以上所述，即可以得到另一個具體的光電元件，在此要說明的是由於第一電極50及第二電極60在光電元件的製程中為一習知技藝，故在本發明中不再進一步的敘述。
因此，根據以上所述，在基板10上形成多層膜結構12之目的是藉由構成多層膜結構12的絕緣材料層12A、12B交錯堆疊之結構具有反射或抗反射的特性，使得絕緣材料層12A、12B做為反射鏡或抗反射鍍層，可以提升光線在光電元件(如第2E圖所第3C圖所示之結構)內的反射或是抗反射效率。因此，在基板10上成長複數個具有幾何圖案的多層膜結構取代習知橫向磊晶所使用的氧化矽單層膜，以增加光線在元件中的反射或是抗反射效率，進而提高光電元件的發光效率。
在此，無論是以具有由下往上依序堆疊之折射率之複數個絕緣材料層121、123、125、127或是具有不同折射率之至少兩層多層膜結構12所構成之光電元件，因多層膜結構12具有高折射率，因此，在進行封裝時，可以藉由覆晶(flip-chip)方式，係將光電元件上下反轉，且與另一電路板(未在圖中表示)電性連接，以完成一光電元件之封裝結構。
10、100．．．基板
12．．．多層膜結構
12A．．．第一絕緣材料層
12B．．．第二絕緣材料層
20、102．．．緩衝層
30．．．半導體磊晶堆疊結構
32．．．第一半導體導電層
30A．．．第一區域
30B．．．第二區域
34．．．發光層
36．．．第二半導體導電層
40．．．透明導電層
50．．．第一電極
60．．．第二電極
104．．．氮化鎵層
121~127．．．絕緣材料層
第1A圖及第1B圖係根據習知技術，表示光電元件之結構之示意圖；
第2A圖至第2G圖係根據本發明所揭露之技術，表示具有多層膜結構之光電元件之實施例之各步驟流程圖；及
第3A圖至第3C圖係根據本發明所揭露之技術，表示具有多層膜結構之光電元件之各步驟之另一實施例之各步驟流程圖。
10．．．基板
12．．．多層膜結構
12A．．．第一絕緣材料層
12B．．．第二絕緣材料層
20．．．緩衝層
30．．．半導體磊晶堆疊結構
32．．．第一半導體導電層
34．．．發光層
36．．．第二半導體導電層
40．．．透明導電層
50．．．第一電極
60．．．第二電極
Claims (11)
- 一種光電元件，包含：一基板；複數個多層膜結構，配置於該基板上且彼此分離，其中每一該多層膜結構由至少二絕緣材料層所組成，該至少二絕緣材料層之折射率係由最下層之絕緣材料層連續地往最上層之絕緣材料層遞連續地遞增；一緩衝層，配置於該些多層膜結構上，以使該些多層膜結構配置於該緩衝層與該基板之間，其中該緩衝層是由半導體材料所形成；一第一半導體導電層，該第一半導體導電層形成在該緩衝層，其中該緩衝層配置於該些多層膜結構與該第一半導體導電層之間；一發光層，該發光層形成在該第一半導體導電層上；及一第二半導體導電層，該第二半導體導電層形成在該發光層上；及一透明導電層，該透明導電層形成在該第二半導體導電層上。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件，更包含一第一電極形成在該基板之一下表面，其中該基板位於該些多層膜結構與該第一電極之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件，更包含一第一電極，配置於該第一半導體導電層之部分的一表面上。
- 如申請專利範圍第3項所述之光電元件，其中每一該多層膜結構是由折射率不同之該至少二絕緣材料層所形成。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件，其中每一該多層膜結構之該至少二絕緣材料層的折射率介於該第一半導體導電層 及該基板之折射率之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件，其中該透明導電層係曝露出部份該第二半導體導電層之一表面。
- 如申請專利範圍第6項所述之光電元件，更包含一第二電極形成在該第二半導體導電層之曝露之該表面上且與該透明導電層接觸。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件，更包含一第二電極形成在該透明導電層上，且該透明導電層配置於該第二電極與該第二半導體導電層之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之光電元件，其中每一該多層膜結構之該至少二絕緣材料層的材料選自於由：氧化矽(SiOx )、氮化矽(Six Ny )、碳化矽(SiC)、氮氧化矽(SiOx Ny )、鋅化硒(ZnSe)、氧化鈦(TiO2 )及Ta2 O22 所組成之族群之中。
- 一種光電元件，包含：一基板；複數個多層膜結構，配置於該基板上且彼此分離，其中每一該多層膜結構由至少二絕緣材料層所組成，該至少二絕緣材料層之折射率由最下層之絕緣材料層連續地往最上層之絕緣材料層遞增；一第一半導體導電層，配置於該基板上以覆蓋該些多層膜結構，其中每一該多層膜結構之至少二絕緣材料層的折射率介於該第一半導體導電層與該基板的折射率之間；一發光層，配置於該第一半導體導電層上；及一第二半導體導電層，該第二半導體導電層配置於該發光層上；及一透明導電層，該透明導電層形成在該第二半導體導電層上。
- 如申請專利範圍第10項所述之光電元件，其中每一該多層膜結構是由折射率不同之該至少二絕緣材料層所形成。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW098103349A TWI399871B (zh) | 2009-02-03 | 2009-02-03 | 光電元件及其形成方法 |
| US12/408,795 US8362505B2 (en) | 2009-02-03 | 2009-03-23 | Optical device and the forming method thereof |
| US13/752,350 US20130140581A1 (en) | 2009-02-03 | 2013-01-28 | Optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW098103349A TWI399871B (zh) | 2009-02-03 | 2009-02-03 | 光電元件及其形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201031013A TW201031013A (en) | 2010-08-16 |
| TWI399871B true TWI399871B (zh) | 2013-06-21 |
Family
ID=42396952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW098103349A TWI399871B (zh) | 2009-02-03 | 2009-02-03 | 光電元件及其形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US8362505B2 (zh) |
| TW (1) | TWI399871B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101937960B (zh) * | 2010-08-20 | 2012-08-22 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 一种垂直结构AlGaInP发光二极管及其制造方法 |
| KR20130137295A (ko) * | 2012-06-07 | 2013-12-17 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 및 발광 소자 패키지 |
| KR102135092B1 (ko) | 2013-06-03 | 2020-07-17 | 엘지전자 주식회사 | 영상표시장치의 동작 방법 |
| CN104201270B (zh) * | 2014-09-24 | 2017-07-28 | 杭州士兰明芯科技有限公司 | Led衬底结构及其制作方法 |
| CN113224187A (zh) * | 2020-01-21 | 2021-08-06 | 济南晶正电子科技有限公司 | 复合薄膜及其制造方法 |
| CN113223943B (zh) * | 2020-01-21 | 2023-03-24 | 济南晶正电子科技有限公司 | 压电薄膜复合基板及其制备方法 |
| CN113534336B (zh) * | 2020-04-20 | 2023-07-11 | 济南晶正电子科技有限公司 | 一种复合薄膜结构及其制备方法，及电子元器件 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6563141B1 (en) * | 1998-04-14 | 2003-05-13 | Btg International Limited | Optical devices |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6818328B2 (en) * | 2003-02-20 | 2004-11-16 | Fuji Electric Co., Ltd. | Color conversion filter substrate, color conversion type multicolor organic EL display having the color conversion filter substrate, and methods of manufacturing these |
| TWI300277B (en) * | 2006-06-16 | 2008-08-21 | Uni Light Touchtek Corp | Method for manufacturing gallium nitride light emitting diode devices |
| TWI349381B (en) * | 2007-08-03 | 2011-09-21 | Chi Mei Lighting Tech Corp | Light-emitting diode and manufacturing method thereof |
| TWI370558B (en) * | 2007-11-07 | 2012-08-11 | Ind Tech Res Inst | Light emitting diode and process for fabricating the same |
-
2009
- 2009-02-03 TW TW098103349A patent/TWI399871B/zh active
- 2009-03-23 US US12/408,795 patent/US8362505B2/en active Active
-
2013
- 2013-01-28 US US13/752,350 patent/US20130140581A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6563141B1 (en) * | 1998-04-14 | 2003-05-13 | Btg International Limited | Optical devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8362505B2 (en) | 2013-01-29 |
| US20100193810A1 (en) | 2010-08-05 |
| US20130140581A1 (en) | 2013-06-06 |
| TW201031013A (en) | 2010-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10749075B2 (en) | Semiconductor light-emitting device | |
| KR102427642B1 (ko) | 반도체 발광소자 | |
| KR102450150B1 (ko) | 반도체 발광소자 | |
| TWI399871B (zh) | 光電元件及其形成方法 | |
| CN110085715A (zh) | 半导体发光器件 | |
| JP2007134415A (ja) | 窒化物半導体発光素子及び窒化物半導体発光素子製造方法 | |
| US8390007B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method of fabricating semiconductor light emitting device | |
| KR102443027B1 (ko) | 반도체 발광소자 | |
| JP2010199247A (ja) | 発光装置 | |
| US11894491B2 (en) | Semiconductor light-emitting device | |
| JP2012028773A (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP2011176093A (ja) | 発光素子用基板および発光素子 | |
| TW202029533A (zh) | 發光元件及其製造方法 | |
| US20230317888A1 (en) | Light emitting device and light emitting apparatus having the same | |
| TW202029529A (zh) | 發光元件及其製造方法 | |
| JP2010171341A (ja) | 半導体発光素子 | |
| US20230317879A1 (en) | Ultraviolet light-emitting device | |
| KR101499954B1 (ko) | 수직구조 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및제조방법 | |
| TWI398017B (zh) | 光電元件及其製作方法 | |
| US20210336090A1 (en) | Light-emitting device and manufacturing method thereof | |
| TW202141814A (zh) | 發光元件及其製造方法 | |
| CN101840975A (zh) | 光电元件及其形成方法 | |
| US20120181570A1 (en) | Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof | |
| TWI497763B (zh) | 水平式發光二極體元件及其製造方法 | |
| US11888091B2 (en) | Semiconductor light emitting device and light emitting device package |