TWI404233B - 光電元件及其製造方法 - Google Patents

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光電元件及其製造方法
本發明係關於一光電元件，尤其關於一種具有複合基板的光電元件。
光電元件包含許多種類，例如發光二極體(Light-emitting Diode；LED)、太陽能電池(Solar Cell)和光電二極體(Photo diode)等。以LED為例，LED係一種固態半導體元件，其至少包含一p-n接面(p-n junction)，此p-n接面係形成於p型與n型半導體層之間。當於p-n接面上施加一定程度之偏壓時，p型半導體層中之電洞與n型半導體層中之電子會結合而釋放出光。此光產生之區域一般又稱為發光區(light-emitting region)。
LED的主要特徵在於尺寸小、發光效率高、壽命長、反應快速、可靠度高和色度良好，目前已經廣泛使用在電器、汽車、招牌和交通號誌上。隨著全彩LED的問世，LED已逐漸取代傳統的照明設備，如螢光燈和白熱燈泡。
上述光電元件可進一步地以基板經由焊塊或膠材與一基座連接，以形成一發光裝置或一吸光裝置。此外，基座更具有至少一電路，可經由一導電結構，例如金屬線，電連接發光裝置或吸光裝置之電極。
依據本發明之第一實施例，一光電元件包含一複合基板，包含一具有一空腔之電絕緣基板、一中介層與一導電基板；一黏結層，包含一導電區與一電絕緣區；一第一電流擴散層；一第一半導體疊層，包含一第一半導體層、一第一活性層與一第二半導體層；一電流阻擋層；一第二電流擴散層；以及一第一電極。
依據本發明之第二實施例，此光電元件更包含一窗戶層。
依據本發明之第三實施例，此光電元件之電流阻擋層位於第一電流擴散層與窗戶層之間。
依據本發明之第四實施例，此光電元件之第一活性層包含一高能隙區。
依據本發明之第五實施例，此光電元件更包含一第二反射層；一第二半導體疊層；以及一第三電流擴散層。
依據本發明之第六實施例，此光電元件更包含一第二電極。
依據本發明之第七實施例，此光電元件之電流阻擋層位於第一電流擴散層與窗戶層之間。
依據本發明之第八實施例，此光電元件之第一活性層更包括一高能隙區。
本發明之實施例會被詳細地描述，並且繪製於圖示中，相同或類似的部分會以相同或相似的號碼在各圖示以及說明出現。
第1A-1G圖係第一實施例之製造流程剖面圖，其中第1A-1C圖係如第1G圖所示之一光電元件所包含之複合基板10之製造流程剖面圖。如第1C圖所示，複合基板10具有一電絕緣基板102、一導電基板106與一中介層104形成於電絕緣基板102與導電基板106之間。如第1A圖所示，提供具有一空腔101之電絕緣基板102，空腔101形成於電絕緣基板102之中，係移除部分電絕緣基板102而由其裸露之內壁環繞形成之一空間。形成空腔101之方法包含蝕刻或雷射剝除法。如第1B圖所示，一中介層104形成於電絕緣基板102之下及空腔101與電絕緣基板102之間，中介層104包含一吸附層105位於電絕緣基板102之下以及空腔101與電絕緣基板102之間，以及一第一反射層103位於電絕緣基板102與吸附層105之間。如第1C圖所示，導電基板106形成於中介層104之下以形成複合基板10，其中導電基板106之一部分位於空腔101之中。接著，如第1D-1E圖所示，一黏結層12形成於複合基板10之上，其中黏結層12包含一導電區122，位於導電基板106之上，可與導電基板106形成電連接；以及一電絕緣區124位於電絕緣基板102之上，環繞且鄰接於導電區122，可與電絕緣基板102直接接觸，鄰接係指與導電區122之側邊直接接觸。一第一電流擴散層14形成於黏結層12之上。如第1F-1G圖所示，一第一半導體疊層16形成於第一電流擴散層14之上，其中第一半導體疊層16包含一第一半導體層162，位於第一電流擴散層14之上；一第一活性層164位於第一半導體層162之上；以及一第二半導體層166位於發光層164之上。一電流阻擋層13形成於第一半導體疊層16之上，其中電流阻擋層13位於導電區122所在位置向上延伸之處；一第二電流擴散層15形成於第一半導體疊層16與電流阻擋層13之上，且覆蓋電流阻擋層13；以及一第一電極17形成於第二電流擴散層15之上，其中第一電極17位於導電區122所在位置向上延伸之處，導電區122之上表面126之面積較佳地係不大於第一電極17之下表面172之面積。
電絕緣基板102用以支撐位於其上之半導體結構，其材料可為能隙較高之電絕緣材料，例如藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化鋅(ZnO)或氮化鋁(AlN)。第一反射層103可為具有高反射率之材料，例如銅(Cu)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(Tl)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、鋨(Os)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鑭(La)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)或金合金(Au alloy)等，以反射外來或第一活性層164產生之光線。吸附層105可用以協助電鍍材料的附著力及沉積，可為具有導電性之材料，例如銅(Cu)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(Tl)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、鋨(Os)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鑭(La)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)或金合金(Au alloy)等。導電基板106可支撐電絕緣基板102與其上之半導體結構，以及幫助導熱或導電，材料包含銅(Cu)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(Tl)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、鋨(Os)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鑭(La)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、錫化金(AuSn)、銀化銦(InAg)、金化銦(InAu)、鈹化金(AuBe)、鍺化金(AuGe)、鋅化金(AuZn)、錫化鉛(PbSn)或銦化鈀(PdIn)。導電基板106的形成方法包括電鍍法。此外，複合基板10之材料也可包括銅(Cu)、鋁(Al)、金屬、複合材料、金屬基複合材料(Metal Matrix Composite；MMC)、陶瓷基複合材料(Ceramic Matrix Composite；CMC)、矽(Si)、磷化碘(IP)、硒化鋅(ZnSe)、氮化鋁(AlN)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)、磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)、硒化鋅(ZnSe)、氧化鋅(ZnO)、磷化銦(InP)、鎵酸鋰(LiGaO2 )或鋁酸鋰(LiAlO2 )。
導電區122為可導電及接合之材料，例如銦(In)、錫(Sn)、鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、銅(Cu)、鎳(Ni)、錫化金(AuSn)、銀化銦(InAg)、金化銦(InAu)、鈹化金(AuBe)、鍺化金(AuGe)、鋅化金(AuZn)、錫化鉛(PbSn)或銦化鈀(PdIn)，用以傳導電流以及接合複合基板10與位於其上之半導體結構。電絕緣區124為能隙較高之可電絕緣及接合之材料，例如介電材料、Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )、氧化鈦(TiO2 )、氮化矽(SiNx )、旋塗玻璃(SOG)、四乙基矽烷(Tetraethyl orthosilane；TEOS)或其他有機黏結材料，用以改變電流路徑以及接合複合基板10與位於其上之半導體結構。第一電流擴散層14與第二電流擴散層15可為具有低側向電阻之材料，使電流較易側向擴散，包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鋅(ZnO)、砷鎵化鋁(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵砷(GaAsP)、銦(In)、錫(Sn)、鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、銅(Cu)、鎳(Ni)、銀化銦(InAg)、金化銦(InAu)、鈹化金(AuBe)、鍺化金(AuGe)、鋅化金(AuZn)、錫化鉛(PbSn)、銦化鈀(PdIn)或錫化金(AuSn)，其結構可為單層或疊層結構。第一半導體疊層16之第一活性層164能吸收或產生光線，第一半導體層162與第二半導體層166的電性相異，材料包括一種或一種以上之物質選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、砷(As)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)，硒(Se)、銻(Sb)、鎘(Cd)、鍗(Te)、汞(Hg)、硫(S)、氫(H)、鎂(Mg)、錫(Sn)、硼(B)、鉛(Pb)、碳(C)與矽(Si)所構成之群組。第二半導體層166可選擇性地包含一粗糙之上表面，位於第二電流擴散層15之下。電流阻擋層13可為高電阻材料，例如介電材料、Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )、氧化鈦(TiO2 )、氮化矽(SiNx )、旋塗玻璃(SOG)、四乙基矽烷(Tetraethyl Orthosilane；TEOS)或其他有機材料等，以改變光電元件之電流路徑。第一電極17可為金屬材料，例如銅(Cu)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(Tl)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、鋨(Os)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鑭(La)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)或金合金(Au alloy)等，以接受外來的電壓。
如第1G圖所示，第一電極17與電流阻擋層13皆位於導電區122之上方，較佳為導電區122所在位置向上延伸之處。其中電流阻擋層13之上表面132面積較佳地係不小於第一電極17之下表面172或導電區122之上表面126之面積，且不大於第二電流擴散層15之下表面152之面積。導電基板106包含一與導電區122直接接觸之接觸表面107，其中接觸表面107、電流阻擋層13、導電區122與第一電極17可具有相同或相異圖案之圖案化結構。導電區122可為一單一導電區，例如黏結層12中唯一以導電材料形成之一塊區域，位於第一電極17所在位置之向下延伸之處或下方，並與接觸表面107直接接觸。
由於導電基板106為熱導率高之材料，可增加光電元件的熱傳導速率，提升光電元件的可靠度與發光效率。此外，藉由導電區122與導電基板106的電連接，使得光電元件的電流可以垂直導通；再配合能隙較高的電絕緣區124與電絕緣基板102，可避免吸光。電流阻擋層13位於第一電極17所在位置向下延伸之處或下方，使電流流向沒有電流阻擋層13覆蓋的區域，避免第一半導體疊層16位於第一電極17下方的區域產生光線，降低第一電極17吸光的機率。
第2A圖所示為一第二實施例之結構剖面圖，第二實施例與第一實施例相似，包含一複合基板20，其中複合基板20包含一電絕緣基板202、一中介層204與一導電基板206；一黏結層22，包含一導電區222與一電絕緣區224；一第一電流擴散層24；一第一半導體疊層26，包含一第一半導體層262、一第一活性層264與一第二半導體層266；一電流阻擋層23；一第二電流擴散層25；以及一第一電極27。第二實施例與第一實施例差異在於第二實施例更包含一窗戶層21，位於第一半導體疊層26與第一電流擴散層24之間。因為窗戶層21的折射率與第一半導體疊層26不同，可造成光線散射以提升光摘出效率。窗戶層21之材料包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鋅(ZnO)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)或磷砷化鎵(GaAsP)。此外，窗戶層21可選擇性地包含一粗糙之下表面，位於窗戶層21與第一電流擴散層24之介面。第2B圖所示為一第三實施例之結構剖面圖，第三實施例與第二實施例相似，差異在於電流阻擋層23位於第一電流擴散層24與窗戶層21之間，且被窗戶層21覆蓋。導電基板206包含一與導電區222直接接觸之接觸表面207，其中接觸表面207、電流阻擋層23、導電區222與第一電極27可具有相同或相異圖案之圖案化結構。
如第3圖所示，一第四實施例與第二實施例相似，包含一複合基板30，其中複合基板30包含一電絕緣基板302、一中介層304與一導電基板306；一黏結層32，包含一導電區322與一電絕緣區324；一第一電流擴散層34；一第一半導體疊層36，包含一第一半導體層362、一第一活性層364與一第二半導體層366；一第二電流擴散層35；以及一第一電極37。差異在於第四實施例中沒有電流阻擋層，而第一活性層364包含一高能隙區368，係一高電阻區域，可改變光電元件內的電流路徑。高能隙區368位於第一電極37所在位置之向下延伸之處或下方，使電流流向高能隙區368以外的區域，避免高能隙區368產生光線，以降低第一電極17吸光的機率。導電基板306包含一與導電區322直接接觸之接觸表面307，其中接觸表面307、導電區322、高能隙區368與第一電極37可具有相同或相異圖案的圖案化結構。
高能隙區368的形成方法包含以雷射直接加熱第一活性層364的特定區域，於改變特定區域的組成後形成高能隙區368。或是以雷射加熱第二半導體層366，熱再傳導至第一活性層364的特定區域以改變其組成。高能隙區368位於第一電極37所在位置之向下延伸之處或下方。
如第4圖所示，一第五實施例與第四實施例相似，包含一複合基板40，其中複合基板40包含一電絕緣基板402、一中介層404與一導電基板406；一黏結層42，包含一導電區422與一電絕緣區424；一第一電流擴散層44；一第一半導體疊層46，包含一第一半導體層462、一第一活性層464與一第二半導體層466；一第二電流擴散層45；以及一第一電極47。差異在於第五實施例不具有高能隙區，但更包含一第二反射層43，位於複合基板40與黏結層42之間；一第二半導體疊層49，至少包含一第二活性層(未顯示)，位於第二反射層43與黏結層42之間；以及一第三電流擴散層48，位於第二半導體疊層49與黏結層42之間。導電基板406包含一與第二反射層43直接接觸之接觸表面407，其中接觸表面407、導電區422與第一電極47可具有相同或相異圖案之圖案化結構。
第二反射層43可為具有高反射率之材料，例如銅(Cu)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(Tl)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、鋨(Os)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鑭(La)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)或金合金(Au alloy)等，以反射第一活性層464或第二活性層所產生或外來之光線。第二半導體疊層49能產生或吸收光線，可選擇性地包含一粗糙之上表面，其材料包括一種或一種以上之物質選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、砷(As)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)，硒(Se)、銻(Sb)、鎘(Cd)、鍗(Te)、汞(Hg)、硫(S)、氫(H)、鎂(Mg)、錫(Sn)、硼(B)、鉛(Pb)、碳(C)與矽(Si)所構成之群組。第三電流擴散層48可為具有低側向電阻之材料，使電流較易側向擴散，材料包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鋅(ZnO)、砷鎵化鋁(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷化砷鎵(GaAsP)、銦(In)、錫(Sn)、鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、銅(Cu)、鎳(Ni)、銀化銦(InAg)、金化銦(InAu)、鈹化金(AuBe)、鍺化金(AuGe)、鋅化金(AuZn)、錫化鉛(PbSn)、銦化鈀(PdIn)或錫化金(AuSn)，其結構可為單層或疊層結構。由於第一半導體疊層46與第二半導體疊層49也能吸收光線，可應用於光感測器或太陽能電池。
如第5A圖所示，一第六實施例與第二實施例相似，包含一複合基板50，其中複合基板50一電絕緣基板502、一中介層504與一導電基板506；一黏結層52，包含一導電區522與一電絕緣區524；一第一電流擴散層54；一窗戶層51；一第一半導體疊層56，包含一第一半導體層562、一第一活性層564與一第二半導體層566；一電流阻擋層53；一第二電流擴散層55；以及一第一電極57。差異在於第六實施例更包含一第二電極58位於第一半導體層562之上，經由一通孔59下向延伸連接至第一電流擴散層54，以及導電區522位與導電基板506形成電連接。第一電極57與第二電極58皆位於複合基板50之同一側，形成一水平式光電元件。此外，導電區522、電流阻擋層53與第一電極57具有相同或相異圖案的圖案化結構。如第5B圖所示，第七實施例與第六實施例相似，差異在於電流阻擋層53位於第一電流擴散層54與窗戶層51之間，且被窗戶層51覆蓋。如第5C圖所示，第八實施例與第六實施例相似，差異在於光電元件沒有電流阻擋層53，但第一活性層564更包括一高能隙區568位於第一電極57所在位置之向下延伸之處或下方。導電區522、高能隙區568與第一電極57具有相同或相異圖案的圖案化結構。上述圖案化結構可為一連續圖案，例如一圓形具有至少一個突出部。
第6圖係繪示出一光源產生裝置示意圖，一光源產生裝置6包含切割本發明任一實施例中之一晶圓光電結構所產生之晶粒。光源產生裝置6可以是一照明裝置，例如路燈、車燈、或室內照明光源，也可以是交通號誌、或一平面顯示器中背光模組的一背光光源。光源產生裝置6包含前述光電元件組成之一光源61；一電源供應系統62以供應光源61一電流；以及一控制元件63，用以控制電源供應系統62。
第7圖係繪示出一背光模組剖面示意圖，一背光模組7包含前述實施例中的光源產生裝置6，以及一光學元件71。光學元件71可將由光源產生裝置6發出的光加以處理，以應用於平面顯示器，例如散射光源產生裝置6發出的光。
惟上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟於此項技藝之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化。因此本發明之權利保護範圍如後述之申請專利範圍所列。
10、20、30、40、50．．．複合基板
101．．．空腔
102、202、302、402、502．．．電絕緣基板
103．．．第一反射層
104、204、304、404、504．．．中介層
105．．．吸附層
106、206、306、406、506．．．導電基板
107、207、307、407．．．接觸表面
12、22、32、42、52．．．黏結層
122、222、322、422、522．．．導電區
124、224、324、424、524．．．電絕緣區
126．．．導電區之上表面
13、23、53．．．電流阻擋層
132．．．電流阻擋層之上表面
14、24、34、44、54．．．第一電流擴散層
15、25、35、45、55．．．第二電流擴散層
152．．．第二電流擴散層之下表面
16、26、36、46、56．．．第一半導體疊層
162、262、362、462、562．．．第一半導體層
164、264、364、464、564．．．第一活性層
166、266、366、466、566．．．第二半導體層
17、27、37、47、57．．．第一電極
172．．．第一電極之下表面
21、31、51．．．窗戶層
368、568．．．高能隙區
43．．．第二反射層
48．．．第三電流擴散層
49．．．第二半導體疊層
58．．．第二電極
59．．．通孔
6．．．光源產生裝置
61．．．光源
62．．．電源供應系統
63．．．控制元件
7．．．背光模組
71．．．光學元件
圖示用以促進對本發明之理解，係本說明書之一部分。圖示之實施例配合實施方式之說明以解釋本發明之原理。
第1A-1G圖係依據本發明之第一實施例之製造流程剖面圖。
第2A圖係依據本發明之第二實施例之剖面圖。
第2B圖係依據本發明之第三實施例之剖面圖。
第3圖係依據本發明之第四實施例之剖面圖。
第4圖係依據本發明之第五實施例之剖面圖。
第5A圖係依據本發明之第六實施例之剖面圖。
第5B圖係依據本發明之第七實施例之剖面圖。
第5C圖係依據本發明之第八實施例之剖面圖。
第6圖係為示意圖，顯示利用本發明實施例所組成之一光源產生裝置之示意圖。
第7圖係為示意圖，顯示利用本發明實施例所組成之一背光模組之示意圖。
10．．．複合基板
102．．．電絕緣基板
104．．．中介層
106．．．導電基板
107．．．接觸表面
12．．．黏結層
122．．．導電區
124．．．電絕緣區
126．．．導電區之上表面
13．．．電流阻擋層
132．．．電流阻擋層之上表面
14．．．第一電流擴散層
15．．．第二電流擴散層
152．．．第二電流擴散層之下表面
16．．．第一半導體疊層
162．．．第一半導體層
164．．．發光層
166．．．第二半導體層
17．．．第一電極
172．．．第一電極之下表面

Claims (45)

  1. 一種光電元件，包含：一複合基板，包含：一電絕緣基板，包含一空腔；以及一導電基板，位於該電絕緣基板之下與該空腔之中，包含一接觸表面；一黏結層，位於該複合基板之上，包含：一導電區，位於該接觸表面之上；以及一電絕緣區，其中該電絕緣區鄰接於該導電區；一第一半導體疊層，位於該黏結層之上，至少包含一第一活性層；以及一第一電極，位於該第一半導體疊層之上，其中該導電區位於該第一電極所在位置之向下延伸之處。
  2. 如請求項1所述之光電元件，其中該複合基板之材料包含一種或一種以上之物質選自銅(Cu)、鋁(Al)、金屬、複合材料、金屬基複合材料(Metal Matrix Composite；MMC)、陶瓷基複合材料(Ceramic Matrix Composite；CMC)、矽(Si)、磷化碘(IP)、硒化鋅(ZnSe)、氮化鋁(AlN)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)、磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)、硒化鋅(ZnSe)、氧化鋅(ZnO)、磷化銦(InP)、鎵酸鋰(LiGaO2 )與鋁酸鋰(LiAlO2 )所構成之群組。
  3. 如請求項1所述之光電元件，其中該導電基板之材料包含一種或一種以上之物質選自銅(Cu)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(Tl)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、鋨(Os)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鑭(La)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)、金合金(Au alloy)、銀化銦(InAg)、金化銦(InAu)、鈹化金(AuBe)、鍺化金(AuGe)、鋅化金(AuZn)、錫化鉛(PbSn)、銦化鈀(PdIn)與錫化金(AuSn)所構成之群組，該電絕緣基板之材料包含一種或一種以上之物質選自電絕緣材料、藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、氧化鋅(ZnO)與氮化鋁(AlN)所構成之群組。
  4. 如請求項所1述之光電元件，其中該複合基板更包含一中介層，位於該導電基板與該電絕緣基板之間。
  5. 如請求項所4述之光電元件，其中該中介層之材料包含一種或一種以上之物質選自銅(Cu)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(Tl)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、鋨(Os)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、鑭(La)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni-Co)與金合金(Au alloy)所構成之群組。
  6. 如請求項4所述之光電元件，其中該中介層包含：一第一反射層，位於該電絕緣基板與該導電基板之間；以及一吸附層，位於該第一反射層與該導電基板之間。
  7. 如請求項1所述之光電元件，其中該導電區之材料包含一種或一種以上之物質選自銦(In)、錫(Sn)、鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、銅(Cu)、鎳(Ni)、銀化銦(InAg)、金化銦(InAu)、鈹化金(AuBe)、鍺化金(AuGe)、鋅化金(AuZn)、錫化鉛(PbSn)、銦化鈀(PdIn)與錫化金(AuSn)所構成之群組。
  8. 如請求項1所述之光電元件，其中該電絕緣區之材料包含一種或一種以上之物質選自介電材料、Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化矽(SiO2 )、氧化鈦(TiO2 )、氮化矽(SiNx )、旋塗玻璃(SOG)、四乙基矽烷(Tetraethyl Orthosilane；TEOS)與其他有機黏結材料所構成之群組。
  9. 如請求項1所述之光電元件，其中該第一半導體疊層之材料包含一種或一種以上之物質選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、砷(As)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)，硒(Se)、銻(Sb)、鎘(Cd)、鍗(Te)、汞(Hg)、硫(S)、氫(H)、鎂(Mg)、錫(Sn)、硼(B)、鉛(Pb)、碳(C)與矽(Si)所構成之群組。
  10. 如請求項1所述之光電元件，其中該第一活性層包含一高能隙區，位於該第一電極所在位置向下延伸之處。
  11. 如請求項10所述之光電元件，其中該高能隙區、該導電區與該第一電極包含相同圖案之圖案化結構。
  12. 如請求項1所述之光電元件，更包含一第一電流擴散層，位於該黏結層與該第一半導體疊層之間。
  13. 如請求項12所述之光電元件，更包含一窗戶層，位於該第一電流擴散層與該第一半導體疊層之間。
  14. 如請求項13所述之光電元件，其中該窗戶層之材料包含一種或一種以上之物質選自磷化鎵(GaP)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、砷化鋁鎵(AlGaAs)與氮化鎵(GaN)所構成之群組。
  15. 如請求項13所述之光電元件，其中該窗戶層包含一粗糙之下表面。
  16. 如請求項13所述之光電元件，更包含一電流阻擋層，位於該第一電流擴散層與該窗戶層之間，且位於該導電區所在位置之上方。
  17. 如請求項1所述之光電元件，更包含一第二電流擴散層，位於該第一半導體疊層與該第一電極之間。
  18. 如請求項17所述之光電元件，更包含一電流阻擋層，位於該第二電流擴散層與該第一半導體疊層之間，且位於該第一電極所在位置之向下延伸之處。
  19. 如請求項16或18所述之光電元件，其中該電流阻擋層之材料包含一種或一種以上之物質選自介電材料、Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸二乙酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)、氧化鋁(Al2 O3 )、氮化矽(SiNx )、氧化矽(SiO2 )、四乙基矽烷(TEOS)、旋塗玻璃(SOG)與氧化鈦(TiO2 )所構成之群組。
  20. 如請求項16或18所述之光電元件，其中該電流阻擋層之上表面之面積不小於該第一電極之下表面或該導電區之上表面之面積，且不大於該窗戶層或該第二電流擴散層之面積。
  21. 如請求項16或18所述之光電元件，其中該電流阻擋層、該接觸表面、該導電區與該第一電極包含相同圖案之圖案化結構。
  22. 如請求項1所述之光電元件，其中該導電區與該第一電極包含相同圖案之圖案化結構。
  23. 如請求項1所述之光電元件更包含一第二半導體疊層，位於該複合基板與該黏結層之間，該第二半導體疊層至少包含一第二活性層。
  24. 如請求項23所述之光電元件，其中該第二半導體疊層之材料包含一種或一種以上之物質選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、砷(As)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)，硒(Se)、銻(Sb)、鎘(Cd)、鍗(Te)、汞(Hg)、硫(S)、氫(H)、鎂(Mg)、錫(Sn)、硼(B)、鉛(Pb)、碳(C)與矽(Si)所構成之群組。
  25. 如請求項23所述之光電元件更包含一第二反射層，位於該複合基板與該第二半導體疊層之間。
  26. 如請求項23所述之光電元件更包含一第三電流擴散層，位於該黏結層與該第二半導體疊層之間。
  27. 如請求項12、17或26所述之光電元件，其中該第一電流擴散層、該第二電流擴散層或該第三電流擴散層之材料包含一種或一種以上之物質選自氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋅鋁(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鋅(ZnO)、砷鎵化鋁(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵砷(GaAsP)、銦(In)、錫(Sn)、鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、銅(Cu)、鎳(Ni)、銀化銦(InAg)、金化銦(InAu)、鈹化金(AuBe)、鍺化金(AuGe)、鋅化金(AuZn)、錫化鉛(PbSn)、銦化鈀(PdIn)與錫化金(AuSn)所構成之群組。
  28. 如請求項1或23所述之光電元件，其中該第二半導體疊層或該第一半導體疊層包含至少一粗糙之上表面。
  29. 如請求項1所述之光電元件，其中該第一半導體疊層更包含：一第一半導體層，位於該黏結層與該第一活性層之間；以及一第二半導體層，位於該第一活性層與該第一電極之間。
  30. 如請求項29所述之光電元件，其中該第二半導體層包含一粗糙之上表面。
  31. 一光電元件，包含：一複合基板，包含：一電絕緣基板；以及一導電基板，位於該電絕緣基板之下與該電絕緣基板之中，包含一接觸表面；一黏結層，位於該複合基板之上，包含：一導電區，位於該接觸表面之上並與該接觸表面形成電連接；以及一電絕緣區，其中該電絕緣區鄰接於該導電區且位於該電絕緣基板之上方；一第一半導體疊層，位於該黏結層之上，至少包含一第一活性層，該第一活性層包含一高能隙區，位於該導電區所在位置向上延伸之處；以及一第一電極，位於該第一半導體疊層之上，其中該導電區位於該第一電極所在位置之向下延伸之處。
  32. 如請求項31所述之光電元件，其中該複合基板更包含一中介層，位於該導電基板與該電絕緣基板之間。
  33. 如請求項32所述之光電元件，其中該中介層包含：一第一反射層，位於該電絕緣基板與該導電基板之間；以及一吸附層，位於該第一反射層與該導電基板之間。
  34. 如請求項31所述之光電元件更包含一窗戶層，位於該黏結層與該第一半導體疊層之間。
  35. 如請求項34所述之光電元件，其中該窗戶層包含一粗糙之下表面。
  36. 如請求項31述之光電元件，其中該高能隙區、該接觸表面、該導電區與該第一電極包含相同圖案之圖案化結構。
  37. 如請求項31所述之光電元件，其中該第一半導體疊層包含一粗糙之上表面。
  38. 一光電元件，包含：一複合基板；一黏結層，位於該複合基板之上，包含：一導電區，位於該複合基板之上；以及一電絕緣區，其中該電絕緣區鄰接於該導電區，且位於該複合基板之上；一第一半導體疊層，位於該黏結層之上，至少包含一第一活性層；以及一第一電極與一第二電極，位於該第一半導體疊層之上，其中該第一電極位於該導電區所在位置之向上延伸之處。
  39. 如請求項38所述之光電元件，其中該第一電極與該導電區包含相同圖案之圖案化結構。
  40. 如請求項38所述之光電元件，其中該複合基板包含：一電絕緣基板；以及一導電基板，位於該電絕緣基板之下與該電絕緣基板之中。
  41. 如請求項38所述之光電元件，更包含：一第一電流擴散層，位於該第一半導體疊層與該黏結層之間；一第二電流擴散層，位於該第一半導體疊層與該第一電極之間；以及一窗戶層，位於該第一半導體疊層與該第一電流擴散層之間。
  42. 一光電元件，包含：一複合基板；一黏結層，包含：一導電區，位於該複合基板之上；以及一電絕緣區，其中該電絕緣區鄰接於該導電區，且位於該複合基板之上；一第一半導體疊層，位於該複合基板之上，至少包含一第一活性層，該第一活性層包含一高能隙區；以及一第一電極，位於該第一半導體疊層之上，其中該第一電極位於該高能隙區所在位置之向上延伸之處。
  43. 如請求項42所述之光電元件，其中該導電區、該第一電極和該高能隙區包含相同圖案之圖案化結構。
  44. 一種光源產生裝置，包含：一光源包含至少一如請求項1~43其中之一所述之光電元件；一電源供應系統，供應該光源一電流；以及一控制元件，控制該電流。
  45. 一種背光模組，包含：至少一光源產生裝置，該光源產生裝置包含至少一如請求項1~43項其中之一所述之光電元件；以及一光學元件，處理該光源產生裝置所發之光。
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