TWI442600B - 光電半導體晶片 - Google Patents

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Tobias Meyer
Nikolaus Gmeinwieser
Tetsuya Taki
Hans-Juergen Lugauer
Alexander Walter
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Description

光電半導體晶片
本發明係有關於一種具有AlGaN系中間層之光電半導體晶片與其應用。
本發明提供一種具有AlGaN系中間層之光電半導體晶片。此外提供一種AlGaN系中間層之應用。
本發明之一目的在於，提供一種光電半導體晶片，其對於液態化學劑具有高抗滲透性。
本發明之至少一實施樣態中，該光電半導體晶片包含GaN、InGaN、AlGaN與/或InAlGaN系，且尤為磊晶成長的半導體疊層。「系」意謂，此半導體疊層主要具有至少一上述材料或由其組成。這裡不排除，半導體疊層可含相對少量其他物質，尤其是摻雜元素。
本發明之至少一實施樣態中，半導體晶片半導體疊層包含一p型摻雜疊層、一n型摻雜疊層以及一活性區，其位於p型摻雜疊層與n型摻雜疊層間。此處所謂疊層不排除此疊層僅具有物性均勻之單一層。
所謂層意指一區域，其沿垂直半導體疊層成長的方向延展於整個半導體疊層，或半導體疊層之大部分，如超過80%。因此，一層可為半導體疊層中以平面方式成型，朝向垂直於成長的方向之一區域，其具有特定物性，如特定材料組成成分。不同層或區域可由一驟變過渡區在平行方向成長方向上彼此分開。驟變過渡區尤指依製程公差所得層之間或區域之間，關於如材料組成的物性之一過渡區域，與/或至多為晶體結構之五原子單層，尤可為至多兩原子單層。
本發明之至少一實施樣態中，光電半導體晶片設入活性區，用以在半導體晶片運作時產生紫外光、可見光與/或近紅外光光譜區域的電磁輻射。半導體晶片運作時，活性區產生的輻射之主要波長尤可介於包含380nm與550nm之波長。主要波長為活性區產生的輻射中，具有最高的每奈米光譜寬強度之波長。較佳者，由活性區產生且由半導體晶片發射的輻射為非同調輻射。易言之，半導體晶片係設為發光二極體而非雷射二極體或超螢光二極體。
本發明的半導體晶片之至少一實施樣態中，半導體疊層包括Alx Ga1-x N系中間層。此處x大於0且小於1。易言之，此中間層可為GaN系膜層，其中特定比例的Ga晶格位置由Al原子占據。中間層與n型摻雜疊層位於活性區之同一側。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，中間層或中間層之一係為無摻雜。無摻雜尤指摻雜濃度小於5 x1016 /cm3 。中間層可與n型摻雜疊層直接相鄰。易言之，中間層的材料與n型摻雜疊層的n型摻雜材料直接接觸。較佳者，中間層位於半導體疊層內，使中間層不作為半導體疊層在平行成長方向的方向上之包覆面。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，中間層或至少一中間層位於摻雜疊層內且為n型摻雜。所謂中間層位於n型摻雜疊層內，即中間層於兩側與n型摻雜疊層的其他n型摻雜區域相鄰。因此不以中間層形成n型摻雜疊層在平行成長方向的方向上之包覆面。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，中間層之特定化學劑可滲透性小於中間層的相鄰區域或半導體疊層中的鄰層。至少一中間層尤可具有一特定化學劑可滲透性，其相當於整體半導體疊層或全部n型摻雜疊層之最小特定化學劑可滲透性。特定化學劑可滲透性尤指關於膜層的特定幾何厚度與特定時程之可滲透性，本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，相對於具有特別低黏滯性之液體。低黏滯性可謂此液體具有的黏滯性至多為2.5mPas。此處特別指不會分解中間層的液體或化學劑。特別與其餘半導體疊層相較，例如中間層可對如硝酸之液態化學劑具防透性。較佳者，中間層對蒸氣同樣具防透性。再者，中間層可較佳地防阻例如銀的金屬擴散，或者較之於半導體疊層中其他膜層，金屬無法經擴散或僅減量地穿過中間層。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，其較佳者包含GaN、InGaN、AlGaN與/或InAlGaN系之磊晶成長半導體疊層。半導體疊層包括一p型摻雜疊層、一n型摻雜疊層與一活性區，其為產生電磁輻射而設，且位於p型摻雜疊層與n型摻雜層間。再者，半導體疊層包含至少一Alx Ga1-x N系，無摻雜或n型摻雜的中間層，其中0<x1。較佳者，中間層位於半導體疊層內，且殊化地相對於低黏滯性液體尤具有一特定化學劑可滲透性，其較低於與中間層相鄰的半導體疊層區域或膜層之特定化學劑可滲透性。
藉由使用此種中間層，可有效減低半導體疊層相對於如硝酸的液態化學劑之可滲透性。因此，在製程上可達較高產量與半導體晶片之較高可信度。半導體疊層中，膜層相對於液態化學劑或蒸氣的可滲透性可歸因於例如差排，如在半導體材料中形成通道或孔洞的穿透差排。隙溝可為例如差排線。中間層的AlGaN可積疊於孔洞與/或隙溝中與/或其外圍，因此使隙溝與/或孔洞與/或差排線的核心變小。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，n型摻雜疊層或半導體疊層中與中間層相鄰的膜層具有隙溝與/或孔洞，其斜置延展於中間層之一主要延伸方向。在橫向方向上，即垂直於半導體層成長方向的方向，隙溝與/或孔洞之具有奈米尺度或為米尺度之橫向大小。孔洞與/或隙溝在橫向上的大小可為例如至多25nm，或至多50nm，或至多0.10 μm，或至多0.25μm，或至多0.40 μm。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，中間層封閉至少一部分隙溝與/或孔洞之。易言之，中間層完全覆蓋至少一部分孔洞與/或隙溝。中間層尤可具有凸起，其從活性區開始與/或朝向活性區延展進入隙溝與/或孔洞。較佳者，以與中間層相同的材料形成凸起，部分緊密、直接地與延展於隙溝與/或孔洞之膜層的材料實體接觸。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，孔洞與/或隙溝的直徑與/或跨寬因中間層而變小。亦即至少一部分隙溝與/或孔洞，例如多於80%或多於95%或多於99%的孔洞與/或隙溝，沿成長方向看來，在中間層之後小於中間層之前。這包含孔洞與/或隙溝由中間層完全覆蓋與/或阻塞與/或中斷。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，沿成長方向看來，孔洞與/或隙溝於中間層之後至少部分繼續延展於。易言之，中間層可將孔洞與/或隙溝封閉而阻止液態化學劑穿過，然而不去除作為晶格缺陷處之孔洞與/或隙溝，使隙溝與/或孔洞至少部分存在於中間層兩側。例如，沿成長方向看來，緊鄰中間層之後的孔洞數量至少為緊鄰中間層之前的孔洞數量之50%，或至少為其75%，或至少為其90%，與/或最多為其90%，與/或至多為其95%。至於隙溝或差排線，其可因中間層完全去除，或其數量因而減少至少50%，或減少至少75%，或減少至少90%。
用於光電半導體晶片的半導體疊層，尤用於發光二極體者，可例如於紅寶石基板上磊晶成長。成長時可形成孔洞於成長的半導體材料中。隙溝同樣尤可生成於雷射剝離步驟，其中將已成長的半導體疊層從基板去除。於半導體疊層原先朝向基板的包覆面上，其孔洞與/或隙溝可例如於雷射剝離步驟中，自行露出或經由如濕式侵蝕產生的粗糙化，因此使至少一部分孔洞與/或隙溝抵達半導體疊層之此包覆面。
經由此些露出的孔洞與/或隙溝，在隨後的製程步驟中，液態化學劑可穿過半導體疊層，且尤可侵蝕反射鏡，例如預先設於半導體疊層背向成長基板之一側或設於穿透電極的銀鏡。反射鏡因此受損，導致光產出效率降低。更因隙溝與/或孔洞作為半導體疊層中的缺陷，可進一步降低活性區的輻射產生效率。同樣可因隙溝與/或孔洞造成半導體晶片電流電壓特性中的小電流問題。
因為在磊晶成長中，例如所謂MOVPE製程，Al原子在晶體表面上具有比Ga原子小的可動性，AlGaN膜層可比純GaN膜層於成長時更具有使表面形態平坦化的效果。因此，AlGaN膜層明顯地比GaN膜層不易生成切面，使GaN晶體中既有的孔洞、隙溝與/或通道可經由如此的AlGaN膜層封閉或縮小。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，中間層或中間層之一具有摻雜濃度介於包含2x1018 /cm3 與5x1019 /cm3 ，較佳者，具有摻雜濃度介於包含4x1018 /cm3 與3x1019 /cm3 ，尤為介於包含6x1018 /cm3 與2x1019 /cm3 。摻雜可採用例如Si原子。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，Ga的晶格位置被Al原子佔據者佔比例x，其值介於包含0.03與0.2或介於包含0.03與0.5，較佳者，介於包含0.07與0.13，例如約0.1。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，中間層具有的厚度介於包含5nm與250nm或介於包含15nm與200nm，尤其介於包含25nm與100nm。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，中間層，中間層之恰好一層或中間層之至少一層係為一未中斷之連續膜層。易言之，在垂直成長方向的方向上，未刻意形成中間層的開口或裂口。因此，中間層在整個半導體疊層上延展於垂直成長方向的方向，無刻意產生的中斷。中間層為未中斷的連續層，不排除在半導體疊層的晶體晶格中，如隙溝與/或孔洞的缺陷形成中間層中非刻意產生的小開口。易言之，可能並非所有隙溝與/或孔洞均由中間層封閉。然而較佳者中不出現如此非刻意產生的小開口。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，至少一電性穿透電極穿過活性區與/或中間層，尤恰為半導體疊層中形成的兩個中間層之一。此處，供電給半導體晶片之所有電性電極可僅形成於活性區之一側。易言之，半導體晶片因此可形成所謂的覆晶式晶片。
尤其在此實施樣態中，從半導體疊層的外包覆面到大約在穿透電極的反射鏡距離相當小，例如約為2μm。在如此小的距離下，特別可能的是半導體疊層中隙溝與/或孔洞從外包覆面抵達反射鏡，尤其若半導體疊層藉由雷射剝離步驟從基板分離，以及若半導體疊層在鄰外包覆面上產生粗糙化。亦即，特別對於具有穿透電極之較薄的半導體疊層，可利用至少一中間層大大提高產量。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，AlGaN系中間層於兩側鄰接不具有Al含量或不具有顯著的Al含量之GaN層。較佳者，GaN層中至少一層具有比中間層高的摻雜濃度且作為例如電流擴展層。GaN層中其他層可具有比中間層低至少二倍的摻雜濃度。
本發明的光電半導體晶片之至少一實施樣態中，其包含恰為一或恰為二之中間層。此處較佳者，半導體疊層中無其他層具有與中間層相當的材料組成。中間層尤非所謂超晶格的組成部分。
此外，本發明提供一種AlGaN系、無摻雜或n型摻雜的中間層的應用，係應用於AlGaN、InGaN、AlInGaN與/或GaN系半導體疊層中，作為通道、隙溝與/或孔洞之封阻層。中間層可形成如上述實施組態範例之一或多者。關於光電半導體晶片揭露的技術特徵因此可為中間層的應用之特徵，反之亦然。
以下以根據實施例的圖式進一步說明上述光電半導體晶片。相同符號在個別圖式中表示相同元件。然而未按實際比例呈現，為方便理解可將個別元件放大。
第1圖表示光電半導體晶片100之一實施例。其中半導體晶片100尤可為一發光二極體，運作時發射非同調輻射。
在成長基板11上，磊晶成長形成半導體疊層1。半導體疊層1為GaN、InGaN、AlGaN與/或InAlGaN系。半導體疊層1的總厚度可例如介於包含1.0μm與10μm，尤可介於包含1.5μm與7.0μm，尤可為約5μm至6μm。
成長基板11上直接設有無摻雜的GaN層15。此無摻雜層15具有厚度例如介於包含300nm與400nm。於無摻雜層15背向成長基板11之一側產生一n型摻雜的部分層17，其為半導體疊層1中n型摻雜疊層4之一部分。亦可僅有膜層15、17其中之一。
成長基板11背向n型摻雜疊層4之一側設有一活性區3，隨後為一p型摻雜疊層2。介於n型摻雜疊層4與p型摻雜疊層2間的活性區2尤可具有至少一任意維度的量子井結構，較佳者，具有複數個量子井結構。運作時活性區可產生例如紫外光輻射、藍或綠光。
n型摻雜疊層4包括一中間層5。中間層5位於n型摻雜疊層4內，其介於部分層17與n型摻雜的電流擴展層7間，同時亦為n型摻雜疊層4的一部分。易言之，中間層與成長基板11或活性區3間不具有直接接觸。無摻雜層15與/或部分層17之最小厚度可據此至少設定，使成長基板11大致被膜層15、17之至少一層完全覆蓋，且使膜層15、17背向成長基板11之一側大致平坦。
較佳者，中間層5的厚度T介於包含15nm與500nm，尤可介於包含25nm與150nm。中間層5為AlGaN系，相較於純GaN，其中鋁原子佔據鎵的晶格位置的比例可為包含3%至20%，尤可為約10%。此實施例之較佳者，中間層摻雜濃度可介於包含4x1018 /cm3 與5x1019 /cm3 ，特別是介於包含6 x1018 /cm3 與2x1019 /cm3 。摻雜元素可為例如矽。中間層5為完整、全面的膜層。易言之，中間層5中無刻意產生的開口或裂口。
半導體疊層1中緩衝層6係以部分層17、中間層5與電流擴展層7形成，因此包含n型摻雜疊層4。緩衝層6的厚度為例如介於包含300nm與6μm，較佳者介於包含500 nm與1.8μm。較佳者，緩衝層6的厚度超過第1圖實施例中僅以單一膜層形成之p型摻雜疊層2的厚度之至少10倍或至少20倍。
第2圖實施例中本發明之半導體晶片100為第1圖中半導體晶片100之伸組態。p型摻雜疊層2背向活性區3之一側20設有一p型電極層12p。p型電極層12p尤可以一個或複數個金屬膜層形成，且可作為或包含活性區3產生輻射的反射鏡16。p型電極層12p背向活性區3之一側設有載體9，提供半導體晶片100力學承載。載體9的厚度較佳者介於包含40μm與600μm。藉由載體9，可以例如所謂Pick-and-Place之取放程序處理半導體晶片100。
n型摻雜疊層4中部分層17背向活性區3之一側40設有粗化面8，例如藉由侵蝕。粗化面8未達至中間層5。經由形成粗化面8，可如第1圖完全去除無摻雜層15。藉由粗化面8，可提升半導體晶片100的輻射輸出效率。較佳者，粗化面8的平均粗糙度介於包含0.4μm與4.0μm，尤可介於包含0.5μm與1.5μm。再者，於形成粗化面8之一側40可設一n型電極12n。n型電極12n尤可以一個或複數個金屬層與/或由透明導電氧化物形成。n型電極12n尤可為所謂Bond-Pad之銲墊。如第2圖，電流通過中間層5，因此中間層5必須導電，即尤可為n型摻雜。
如第2圖的半導體晶片100可從第1圖中半導體晶片100如下產生：成長半導體疊層100於成長基板11上之後，設置p型電極12p，隨後於p型電極12p上設置載體9。隨後，尤可藉由雷射剝離步驟(Laser-Lift-Off)，從半導體疊層1與載體9上去除成長基板11。此處分離n型摻雜疊層4接近成長基板11之一薄層區域，尤可為無摻雜層15的一部分。從半導體疊層1去除成長基板11後，尤可藉侵蝕在n型摻雜疊層4之一側40的部分層17形成粗化面8。
如第3圖實施例之半導體晶片100，n型電極12n與p型電極12p位於活性區3的同一側。其實現尤可從n型電極12n起，經過p型摻雜疊層2與經過活性區3直到n型疊層4，形成一穿透電極10。穿透電極10可由一種或複數種金屬形成。穿透電極10可形成介於載體9與p型電極12p的n型電極12n以及n型摻雜疊層4的電流擴展層7之間的直接電性連接。
n型電極12n以及穿透電極10與活性區3、p型摻雜疊層2以及p型電極12p分隔，係藉由如氧化矽或氮化矽的透明材料形成的絕緣層13。此實施例中，p型電極12p亦可作為運作時活性區3產生且經粗化面8從半導體晶片100輸出的輻射之反射鏡16a。
較佳者，穿透電極10朝向粗化面8之一側可設另一反射鏡16b，例如銀反射鏡。與圖式所示不同者，反射鏡16b亦可部分或完全延展於絕緣層13與穿透電極10之間。
此實施例中，活性區3之供電並非經由中間層5。因此中間層5亦可為無摻雜，並具有較高Al含量介於包含5%與50%，或亦可為AlN系，或由AlN組成。
第4圖的實施例中，半導體晶片100的半導體疊層1具有兩中間層5。介於兩中間層5設有高n型摻雜的電流擴展層7。電流擴展層7為例如GaN系，不為如中間層5之AlGaN系，且具有高摻雜濃度，較佳者，至少5x1018 /cm3 。較佳者，電流擴展層7與兩中間層5直接相鄰。第4圖中半導體晶片100的其他設置大致如同第1圖實施例。
第5圖的半導體晶片100係第4圖中半導體晶片100的延伸組態，類似於第1、2圖。因為電流從n型電極12n到p型電極12p經過兩中間層5，中間層5係設成具有摻雜且呈導電性。
第6圖實施例的半導體晶片100中，穿透電極10穿過中間層5b，相對地中間層5a為一未中斷、完整的膜層，如第1至5圖之中間層5。穿透電極10直接電性連接n型電極12n與電流擴展層7。此實施例中，被穿透電極10穿過的中間層5b可用於偵測侵蝕完成，以取出穿透電極10。因為電流不經由中間層5a，中間層5a可為具摻雜亦或無摻雜。
如同所有其他實施例，中間層5、5a、5b以及電流擴展層7、無摻雜層15與/或部分層17形成緩衝層6之一部分。
第7A、7B圖中發光二極體晶片不具有中間層。在成長基板11上成長半導體疊層1時，隙溝與/或孔洞14可形成於無摻雜層15或如第7圖由單一膜層形成的n型摻雜疊層4與成長基板11間的界面，亦或在成長或雷射剝離步驟時形成於半導體疊層1中，請比較第7A圖。從半導體疊層1脫附成長基板11時，例如經由雷射剝離步驟，使一部分隙溝與/或孔洞14裸露出，見第7B圖。
一部分隙溝與/或孔洞14從n型摻雜疊層4之一側40達至p型電極12p。經由此些孔洞與/或隙溝14，可於隨後的製程步驟中，例如為了在n型摻雜疊層4產生粗糙面，可使液態的化學劑如硝酸或氫氧化鉀溶液經半導體疊層1達至p型電極12p，即完全穿透半導體疊層1。
藉由化學劑，可使較佳地作成反射鏡16、16a之p型電極12p受侵蝕或損傷，因此降低p型電極12p的反射率，因而可降低來自半導體晶片的輻射之發射效率。如第3、6圖所示，由於反射鏡16b與粗化面8間距離很小，損傷穿透電極10上反射鏡16b的風險甚至更高。
第8圖實施例的半導體晶片100具有中間層5，係於成長基板11從半導體疊層1脫離後的情況。與圖式不同者，亦可僅有膜層15、17其中之一。第8圖中半導體疊層1亦具有隙溝與/或孔洞14，其從n型摻雜疊層4之一側40達至p型電極12p，且經例如雷射剝離步驟於朝向脫附的成長基板11之一側40裸露出。
然而第8圖中，從該側40達至活性區3之所有或至少一部分隙溝14與/或孔洞14係被中間層5覆蓋與封閉。在成長半導體疊層或中間層5時，將形成中間層5的凸起50其離開活性區3延展朝向成長基板11。凸起50係以與中間層5相同的材料形成。因此凸起50如插頭狀延展於至少一部分隙溝與/或孔洞14，且直接連接隙溝與/或孔洞14之至少一部分橫向包覆面，於垂直半導體疊層1成長方向的方向上。同樣地，亦可使至少一部分隙溝與/或孔洞14完全被凸起50的材料填滿。
因此，中間層5可使用作為隙溝與/或孔洞14的封塞或封阻層。其實現尤可以AlGaN取代GaN形成中間層5與凸起50。鋁原子在磊晶成長時於表面上具有比鎵原子小的能動性。因此，可達成封閉與部分填充隙溝與/或孔洞14。
雖然在之後的半導體疊層磊晶成長可形成其他隙溝與/或孔洞14，其例如從n型摻雜疊層背向成長基板11之一側40達至p型電極12p，然而如第3、6圖所示，沒有隙溝與/或孔洞14穿透連接在膜層15、17背向活性區3之一側直到p型電極12p，或直到位於穿透電極10之反射鏡16b。於後續製程步驟中，尤其是使用具有較低黏滯性化學劑的製程步驟，因此不會損傷反射鏡16、16a、16b或穿透電極10或電極12n、12p的其他材料，例如Al、WN與/或Ti。如第3、6圖實施例中特別呈顯，當粗化面8或半導體疊層1的外包覆面與反射鏡16、16a、16b間距離特別小時，由中間層5產生的封塞隙溝與/或孔洞14的效果尤其重要。
第9圖顯示半導體晶片100於其他實施例中的截面與對應的俯視圖，其俯視具有例如為打線導線而設的電極區域18之輻射通過面。半導體晶片100可分別具有複數個截面圖中未示的穿透電極10與反射鏡16b，請比較第3、6圖。穿透電極10與反射鏡16b分別從p型導電疊層2起達至厚度約1.1μm的電流擴展層7。
如第9A圖所示，中間層5厚度約為60nm，如第9B圖的厚度則約為30 nm。n型摻雜層17的厚度分別約為1.3μm。如第9C圖所示，電流擴展層7介於厚度分別約為30nm之兩中間層5a、5b間。因此，電流擴展層7背向活性區3之一側分別具有至少一中間層5、5a、5b。在俯視輻射通過面的對應俯視圖中可見，反射鏡16b未顯示降低的反射率，因此未受損。尤可使多於50%或多於80%的輻射經輻射通過面離開半導體晶片100。
第10A與10B圖的發光二極體晶片中，中間層5分別介於電流擴展層7與活性區3間。因此在反射鏡16b與輻射通過面間不存在中間層。因此反射鏡16b可能在產生粗化面時，於輻射通過面接觸液態化學劑且因而受損，反映於可見的暗沉顏色與反射鏡16b因此較低的反射率。
半導體晶片100在此實施例中，具有中間層5的半導體疊層1僅簡化表示與截面圖中，尤其未顯示電極。經由中間層5，孔洞與/或隙溝14於半導體疊層1中直徑變小，或於中間層5的區域完全被中間層5的材料覆蓋或填塞。
沿半導體疊層成長方向視之，孔洞與/或隙溝14在中間層5之前大於在中間層5之後。此外，隙溝與/或孔洞14延伸的方向可經中間層5改變。因此，可對於液態化學劑與/或對於蒸氣與/或金屬擴散封塞孔洞與/或隙溝14。
然而孔洞與/或隙溝14通過中間層5不限於半導體疊層的晶體晶格，而可沿半導體疊層1的成長方向延續朝向中間層5。易言之，隙溝與/或孔洞14的數量經中間層5不會或不會顯著地變小。忽略中間層14兩側大約不變的隙溝與/或孔洞14數量，孔洞與/或隙溝14因中間層5的材料對於化學劑仍為無法穿透。
本發明不受限於上述藉由實施例的說明。本發明實應包含每一新特徵以及特徵的每一組合，尤其包括申請專利範圍中的特徵之每一組合，即使此特徵或組合為直接明敘於申請專利範圍或實施例。
此專利申請案主張依據德國專利申請案10 2009 060 749.8之優先權，其揭露內容於此引述含入。
1．．．半導體疊層
2．．．p型摻雜疊層
3．．．活性區
4．．．n型摻雜疊層
5、5a、5b．．．中間層
6．．．緩衝層
7．．．n型摻雜電流擴展層
8．．．粗化面
9．．．載體
10．．．穿透電極
11．．．成長基板
12p．．．p型電極層
12n．．．n型電極
13．．．絕緣層
14．．．隙溝與/或孔洞
15．．．無摻雜層
16、16a、16b．．．反射鏡
17．．．部分層
18．．．電極區域
20．．．p型摻雜疊層之一側
40．．．n型摻雜疊層之一側
50．．．凸起
100．．．光電半導體晶片
G．．．總厚度
T．．．中間層的厚度
第1至6、8、9與11圖示意表現光電半導體晶片實施例的截面；
第7與10圖示意表現發光二極體晶片的截面。
1．．．半導體疊層
2．．．p型摻雜疊層
3．．．活性區
4．．．n型摻雜疊層
5．．．中間層
6．．．緩衝層
7．．．n型摻雜電流擴展層
11．．．成長基板
15．．．無摻雜層
17．．．部分層
20．．．p型摻雜疊層之一側
40．．．n型摻雜疊層之一側
100．．．光電半導體晶片
G．．．總厚度
T．．．中間層的厚度

Claims (13)

  1. 一種光電半導體晶片(100)，其具有GaN、InGaN、AlGaN與/或InAlGaN系磊晶成長之一半導體疊層(1)，其包括：-一p型摻雜疊層(2)；-一n型摻雜疊層(4)；-一活性區(3)，係為產生一電磁輻射而設，且位於該p型摻雜疊層(2)與該n型摻雜疊層(4)之間；以及-一個或多個Alx Ga1-x N系之中間層(5)，其中0<x1，其與n型摻雜疊層(4)位於活性區(3)之同一側，該活性區(3)被一個電性穿透電極(10)穿過；以及其中符合下列至少一種情況：-該中間層(5)具有凸起(50)，其延展於該半導體疊層(1)的中間層(5)之一鄰層(4、7、15、17)中的隙溝與/或孔洞(14)，其中，凸起(50)至少部分地直接接觸隙溝與/或孔洞(14)之包覆面，且至少一部分或全部隙溝與/或孔洞(14)完全被中間層(5)覆蓋；與/或-隙溝與/或孔洞(14)之一大小經中間層(5)沿半導體疊層(1)之一成長方向變小，其中，至少一部分隙溝與/或孔洞(14)延展於中間層(5)兩側。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光電半導體晶片(100)，其中該中間層(5)對於液體之一特定化學劑可滲透性低於半導體疊層(1)的中間層(5)之鄰層(4、7、15、17)，與/或其中此中間層(5)對於液態的化學劑具防透性。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之光電半導體晶片(100)，其中該中間層(5)或該些中間層(5)之一者的摻雜濃度介於包含4 x1018 /cm3 與5x1019 /cm3 之間，且一摻雜元素為Si。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之光電半導體晶片(100)，其中該中間層(5)或該些或中間層(5)之一者係為無摻雜。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之光電半導體晶片(100)，其中符合0.03x0.5，且其包含恰為一個或恰為二個中間層(5)。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之光電半導體晶片(100)，其中一該中間層(5)或該些中間層(5)之一者具有介於包含15nm與250nm之一厚度(T)。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之光電半導體晶片(100)，其中該中間層(5)或該些一中間層(5)之至少一者為一未中斷的連續層。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之光電半導體晶片(100)，其中包括兩個中間層(5)，n型摻雜疊層(4)中，GaN系且摻雜濃度至少為5x1018 /cm3 之一n型摻雜電流擴展層(7)設於該兩個中間層(5)之間，且直接與該兩個中間層(5)相鄰。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之光電半導體晶片(100)，其中半導體疊層(1)背向活性區(3)之一側(40)，與 n型摻雜疊層(4)在活性區(3)之同一側，具有一粗化面(8)，其平均粗糙度介於包含0.4μm與4.0μm。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所述之光電半導體晶片(100)，其中該活性區(3)被多個電性穿透電極(10)穿過。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之光電半導體晶片(100)，其中電性穿透電極(10)穿過一中間層(5)，且另一中間層(5)係為不中斷且連續。
  12. 如申請專利範圍第1或2項所述之光電半導體晶片(100)，其中該半導體疊層(1)之一總厚度(G)介於包含1.0μm與10.0μm。
  13. 如申請專利範圍第1或2項所述之光電半導體晶片(100)，其中供電於該光電半導體晶片(100)的所有電性電極(12)均設於p型摻雜疊層(2)相對於該活性區(3)之一背向側(20)。
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