TWI517444B - 光電半導體裝置 - Google Patents

Description

光電半導體裝置

本發明係關於一種光電半導體裝置，尤其關於一種具有接觸層與不連續區之光電半導體裝置，以及與不連續區相關之圖案佈局。

習知發光二極體之一種結構係包含成長基板、n型半導體層、p型半導體層、與位於此二半導體層間之發光層。用以反射源自於發光層光線之反射層可選擇性地形成於此結構中。為提高發光二極體之光學、電學、及力學特性之至少其一，一種經適當選擇之材料會用以替代成長基板以作為承載除成長基板外之其他結構之載體，例如：金屬或矽可用於取代成長氮化物之藍寶石基板。成長基板可使用蝕刻、研磨、或雷射移除等方式移除。然而，成長基板亦可能被全部或僅部分保留並與載體結合。此外，透光氧化物亦可整合於發光二極體結構中以提升電流分散表現。

本案申請人之第I237903號台灣專利中揭露一種高發光效率之發光元件100。如第1圖所示，發光元件100之結構包含藍寶石基板110、氮化物緩衝層120、n型氮化物半導體疊層130、氮化物多重量子井發光層140、p型氮化物半導體疊層150、及氧化物透明導電層160。另外，並在p型氮化物半導體疊層150面向氧化物透明導電層160之表面上形成六角錐孔穴構造1501。六角錐孔穴構造1501之內表面較易與如氧化銦錫(ITO)、氧化鎘錫、氧化銻錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、與氧化鋅錫等之氧化物透明導電層160形成歐姆接觸。因此，發光元件100之順向電壓得以維持於一個較低的水準，且藉由六角錐孔穴構造1501也可提升光摘出效率。

ITO可藉由電子束蒸鍍法(Electron Beam Evaporation)或濺鍍法(Sputtering)形成於六角錐孔穴構造1501、半導體層或其二者之上。 不同製造方式所形成之ITO層所表現出之光學、電學特性、或其二者也可能不盡相同，相關文獻可參閱本案申請人之第096111705號台灣專利申請案，並援引其為本申請案之一部份。於掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope；SEM)之下，以電子束蒸鍍法形成之ITO顆粒1601並未完全填滿六角錐孔穴構造1501，而呈現出諸多存在於ITO顆粒間之空隙，如第2圖所示。此些空隙可能使光線被侷限其中無法脫離發光元件，而逐漸被周圍之ITO所吸收。或者因此些空隙中所存在具有小於ITO折射係數之介質，如空氣，使得進入ITO之光線會在材料邊界處遭遇全反射而無法離開ITO層，而逐漸為ITO所吸收。

由C.H.Kuo等於西元2004年在Materials Science and Engineering B所提出”Nitride-based near-ultraviolet LEDs with an ITO transparent contact”一文中曾針對ITO之穿透率(transmittance)與波長間之關係進行研究。其發現當波長約低於420nm時，ITO穿透率有急遽下降的趨勢，在350nm時甚至可能低於70%。對於藍光波段，ITO具有高於80%的穿透率，但是，在近紫外光或紫外光波段的穿透率卻不盡理想。

由是，ITO等透明氧化物作為半導體發光元件常用之材料，對於元件之光學與電學表現上仍有許多的改善空間。

依據本發明一實施例之一種光電半導體裝置包括一轉換部，包括一第一側；一電性接點；一接觸層，具有一外邊界；及至少連續三個不連續區，係沿外邊界形成，且具有至少一個不相同之要素；其中，電性接點、接觸層、及不連續區係形成於轉換部之第一側。

依據本發明之其他數實施例之光電半導體裝置揭露如下：

光電半導體裝置中之要素包括角度、長度、寬度、深度、與間距其中之一。光電半導體裝置中之電性接點包括一根部、一支部、及一端部。光電半導體裝置中之電性接點包括一區域用以與一外部電路連接。光電半導體裝置中之電性接點與不連續區在一投影方向上具有至少一交點。

光電半導體裝置更包括一電流阻障區，位於不連續區至少其 一下方。光電半導體裝置中各不連續區在外邊界上僅具有一個開口。光電半導體裝置中不連續區包括至少一電流阻障區。

依據本發明另一實施例之一種光電半導體裝置包括一轉換部；一第一電性接點，係靠近轉換部；一第二電性接點，係與第一電性接點構成一電流通道之兩端；一接觸層，具有一外邊界；及複數個不連續區，係源自外邊界，並大體上符合電性接點之外型。

依據本發明之其他數實施例之光電半導體裝置揭露如下：

光電半導體裝置中各個不連續區與相鄰最近之電性接點間之間距大體上相同。光電半導體裝置中第一電性接點與第二電性接點可分別位於轉換部之相對側。光電半導體裝置中之第一電性接點與第二電性接點可位於轉換部之同側。光電半導體裝置更包括一歐姆接觸區，位於接觸層、不連續區、或其二者下方。

光電半導體裝置中不連續區中至少其一偏離一總體變化趨勢。光電半導體裝置中之第一電性接點與第二電性接點至少其一為左右對稱。光電半導體裝置中之不連續區中至少其二在外邊界上具有一共同開口。

依據本發明又一實施例之一種光電半導體裝置包括一轉換部，包括一第一側；一電性接點，位於轉換部之第一側；一接觸層，具有一外邊界；及複數個不連續區，係由外邊界朝向電性接點，並在一個維度上呈現不規則變化。

依據本發明之其他數實施例之光電半導體裝置揭露如下：

光電半導體裝置中之接觸層與不連續區位於電性接點與轉換部之間。光電半導體裝置中之不連區包括幾何、材料、物理特性、及化學特性中至少其一之不連續。光電半導體裝置更包括一歐姆接觸區，位於接觸層、不連續區、或其二者下方，並包括一凸起空間、凹陷空間、或其二者，此空間之幾何形狀係包括角錐、圓錐、與平頭截體中至少其一。

依據本發明一實施例之一種光電半導體裝置包括一基板，其面積係大於或等於45mil×45mil；一第一電性接點，包含：一第一根部，係與二或多個端部電性相連；及一第二根部，係與第一根部分離，且與二或多個端部電性相連；一第二電性接點，包含至少二個根部及數個端部；及 一轉換部，係介於基板與第二電性接點之間；其中第一電性接點之任二個相鄰端部間係至少存在第二電性接點之數個端部之其一。

此外，本發明之實施例亦揭露如下：

第一電性接點之第一根部及第二根部係彼此相連。

光電半導體裝置中之第一電性接點之第一根部及第二根部中至少其一係藉由至少一支部與多個端部中至少其一電性相連。

光電半導體裝置中之第二電性接點更包括一支部，係具有一第一端、一第二端、與一主幹，第一端係連接至二根部中至少其一，主幹係與數個端部中至少其一相連。

光電半導體裝置更包括一電流阻障區，係位於第二電性接點之下。

光電半導體裝置更包括一平台，第一電性接點係形成於平台之上。

光電半導體裝置更包括一接觸層，係介於第二電性接點與轉換部之間，並包含一不連續區。

依據本發明又一實施例之一種電流通道，係提供電流通過一轉換部，包括一第一電性接點；及一第二電性接點，包含至少二個根部及數個端部；其中第一電性接點包括一第一根部，係與二或多個端部電性相連；及一第二根部，係與第一根部分離，且與二或多個端部電性相連；且第一電性接點之任二個相鄰端部間係至少存在第二電性接點之數個端部之其一。

本發明之實施例亦揭露如下：

電流通道中之轉換部係包含一第一面與一第二面，第一面係電性連接至第一電性接點，第二面係電性連接至第二電性接點。

電流通道中之第二電性接點之二個根部係彼此相連。

10‧‧‧光電半導體裝置

165‧‧‧電流阻障區

11‧‧‧基板

17‧‧‧第二電性接點

12‧‧‧過渡層

171‧‧‧根部

13‧‧‧第一電性層

172‧‧‧支部

14‧‧‧轉換部

173‧‧‧端部

15‧‧‧第二電性層

18‧‧‧第一電性接點

151‧‧‧歐姆接觸區

18a‧‧‧第一電性接點

152‧‧‧絕緣區

18b‧‧‧第一電性接點

153‧‧‧平台

181‧‧‧根部

16‧‧‧接觸層

182‧‧‧支部

161‧‧‧不連續區

183‧‧‧端部

1611‧‧‧不連續區

100‧‧‧發光元件

1612‧‧‧不連續區

110‧‧‧藍寶石基板

1613‧‧‧不連續區

120‧‧‧氮化物緩衝層

1614‧‧‧不連續區

130‧‧‧n型氮化物半導體疊層

1615‧‧‧不連續區

140‧‧‧氮化物多重量子丼發光層

1616‧‧‧不連續區

150‧‧‧p型氮化物半導體疊層

162‧‧‧填充質

1501‧‧‧六角錐孔穴構造

163‧‧‧外邊界

160‧‧‧氧化物透明導電層

164‧‧‧開口

1601‧‧‧ITO顆粒

第1圖係顯示本案申請人之第I237903號台灣專利中所揭露之一種高發光效率之發光元件； 第2圖係顯示掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope；SEM)下，以電子束蒸鍍法形成之ITO顆粒於六孔錐孔穴中之照片；第3圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之示意圖；第4圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之示意圖；第5圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之部分結構之示意圖；第6圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之部分結構之示意圖；第7圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之部分結構之示意圖；第8圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之部分結構之示意圖；第9圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之部分結構之示意圖；第10圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之部分結構之示意圖；第11圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之部分結構之上視圖；第12圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之部分結構之上視圖；第13圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之接觸層之上視圖；第14圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之接觸層之上視圖；第15圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之接觸層之上視圖；第16圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之上視圖；第17圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之上視圖；及第18圖係顯示依據本發明一實施例之光電半導體裝置之上視圖。

以下配合圖式說明本發明之實施例。

如第3圖所示之光電半導體裝置10包含一個形成於基板11上之半導體系統。半導體系統係包含可以進行或誘發光電能轉換之半導體元件、裝置、產品、電路、或應用。具體而言，半導體系統係包含發光二極體(Light-Emitting Diode；LED)、雷射二極體(Laser Diode；LD)、太陽能電池(Solar Cell)、液晶顯示器(Liquid Crystal Display)、有機發光二極 體(Organic Light-Emitting Diode)中至少其一。於本說明書中「半導體系統」一詞並非限制該系統內所有次系統或單元皆以半導體材料製成，其他非半導體材料，例如：金屬、氧化物、絕緣體等皆可選擇性地整合於此半導體系統之中。

於本發明之一實施例中，半導體系統最少包含一第一電性層13、一轉換部14、以及一第二電性層15。第一電性層13及一第二電性層15係彼此中至少二個部分之電性、極性或摻雜物相異、或者係分別用以提供電子與電洞之材料單層或多層(「多層」係指二層或二層以上，以下同。)若第一電性層13及一第二電性層15係由半導導體材料構成，則其電性選擇可以為p型、n型、及i型中至少任意二者之組合。轉換部14係位於第一電性層13及第二電性層15之間，為電能與光能可能發生轉換或被誘發轉換之區域。電能轉變或誘發光能者係如發光二極體、液晶顯示器、有機發光二極體；光能轉變或誘發電能者係如太陽能電池、光電二極體。

以發光二極體而言，轉換後光之發光頻譜可以藉由改變半導體系統中一層或多層之物理或化學配置進行調整。常用之材料係如磷化鋁鎵銦(AlGaInP)系列、氮化鋁鎵銦(AlGaInN)系列、氧化鋅(ZnO)系列等。轉換部14之結構係如：單異質結構(single heterostructure；SH)、雙異質結構(double heterostructure；DH)、雙側雙異質結構(double-side double heterostructure；DDH)、或多層量子井(multi-quantum well；MQW)。再者，調整量子井之對數亦可以改變發光波長。

基板11係用以成長或承載半導體系統，適用之材料係包含但不限於鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、銦化磷(InP)、藍寶石(Sapphire)、碳化矽(SiC)、矽(Si)、鋁酸鋰(LiAlO₂)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、玻璃、複合材料(Composite)、鑽石、CVD鑽石、與類鑽碳(Diamond-Like Carbon；DLC)等。

基板11與半導體系統之間更可選擇性地包含一過渡層12。過渡層12係介於二種材料系統之間，使基板之材料系統”過渡”至半導體系統之材料系統。對發光二極體之結構而言，一方面，過渡層12係例如緩衝層(Buffer Layer)等用以降低二種材料間晶格不匹配之材料層。另一方面， 過渡層12亦可以是用以結合二種材料或二個分離結構之單層、多層或結構，其可選用之材料係如：有機材料、無機材料、金屬、及半導體等；其可選用之結構係如：反射層、導熱層、導電層、歐姆接觸(ohmic contact)層、抗形變層、應力釋放(stress release)層、應力調整(stress adjustment)層、接合(bonding)層、波長轉換層、及機械固定構造等。

第二電性層15上更可選擇性地形成一接觸層16。接觸層16係設置於第二電性層15遠離轉換部14之一側。具體而言，接觸層16可以為光學層、電學層、或其二者之組合。光學層係可以改變來自於或進入轉換部14的電磁輻射或光線。在此所稱之「改變」係指改變電磁輻射或光之至少一種光學特性，前述特性係包含但不限於頻率、波長、強度、通量、效率、色溫、演色性(rendering index)、光場(light field)、及可視角(angle of view)。電學層係可以使得接觸層16之任一組相對側間之電壓、電阻、電流、電容中至少其一之數值、密度、分布發生變化或有發生變化之趨勢。接觸層16之構成材料係包含氧化物、導電氧化物、透明氧化物、具有50%或以上穿透率之氧化物、金屬、相對透光金屬、具有50%或以上穿透率之金屬、有機質、無機質、螢光物、磷光物、陶瓷、半導體、摻雜之半導體、及無摻雜之半導體中至少其一。於某些應用中，接觸層16之材料係為氧化銦錫、氧化鎘錫、氧化銻錫、氧化銦鋅、氧化鋅鋁、與氧化鋅錫中至少其一。若為相對透光金屬，其厚度係約為0.005μm~0.6μm，或0.005μm~0.5μm，或0.005μm~0.4μm，或0.005μm~0.3μm，或0.005μm~0.2μm，或0.2μm~0.5μm，或0.3μm~0.5μm，或0.4μm~0.5μm，或0.2μm~0.4μm，或0.2μm~0.3μm。

在某些情況下第二電性層15之上可以形成歐姆接觸區151。第二電性層15與接觸層16若經由歐姆接觸區151直接或間接接觸，其間可能形成歐姆接觸，或者使得光電半導體裝置10之驅動電壓(driving voltage)、臨限電壓(threshold voltage)及正向電壓(forward voltage)中至少其一下降。歐姆接觸區151之可能型態為凹陷或凸起。凹陷係如第3圖之歐姆接觸區151所例示；凸起係如第4圖之歐姆接觸區151所例示。凹陷空間之可能幾何形狀為角錐、圓錐、平頭截體、柱體、圓柱、半球形、 不規則體或其任意組合。凸起之可能幾何形狀為角錐、圓錐、平頭截體、柱體、圓柱、半球形、不規則體或其任意組合。此外，歐姆接觸區151除如圖所示般係皆由單一或近似之凸起或凹陷所構成，但並未排除其亦可能由凸起與凹陷之組合所構成。於一特定實施例中，凸起、凹陷空間、或其二者係為六角錐。接觸層16與歐姆接觸區151相接觸之至少一部分係形成歐姆接觸。角錐上之斜面所具有之特定晶格方向或表面能態為造成歐姆接觸或較低位能障之可能原因之一。另一方面，第二電性層15表面上未形成歐姆接觸區151之部分與接觸層16間可能會形成較差之歐姆接觸、非歐姆接觸、或蕭基(Schottky)接觸，然而此部份與接觸層16間並不排除有形成歐姆接觸之可能。歐姆接觸區151之可能形成背景以及某些實施方式可參考本案申請人之第I237903號台灣專利，其並援引為本申請案之一部份。

除連續之單層或多層外，接觸層16可以為不連續或具有圖案之單層或多層。相關專利可參閱本案申請人之第096111705號台灣專利申請案，並援引其為本申請案之一部份。「不連續」係指幾何、材料、物理性質、及化學性質中至少其一之不連續。幾何不連續係指長度、厚度、深度、寬度、週期、外部形狀、及內部結構至少其一之不連續。材料不連續係指密度、組成、濃度、及製造方式至少其一之不連續。物理性質不連續係指電學、光學、熱力、及力學性質中至少其一之不連續。化學性質不連續係指摻雜物、活性、酸性、及鹼性中至少其一之不連續。如第3圖及第4圖中所示，接觸層16上形成有不連續區161。若為材料不連續，不連續區161中之材料可能無法與第二電性層15、歐姆接觸區151或其二者形成歐姆接觸。不連續區161之光學性質亦可能與接觸層16相異。光學性質係如穿透率、折射率、與反射率。藉由選擇適當的不連續區161材料可以提高離開或進入轉換部14之能量流或光強度。例如，不連續區161係為空氣缺口，來自於轉換部14之光線可以經由此空氣缺口在不被接觸層16吸收之下離開光電半導體裝置10。若第一電性層13、轉換部14、及第二電性層15至少其一上形成有規則圖形結構、不規則圖形結構、粗糙化結構、光子晶體、或其任何組合亦可能提高由不連續區161進出之能量流或光強度。如第3圖與第4圖所示，若與不連續區161相接觸之第二電性層15之材料具有較大之 折射率，歐姆接觸區151可能破壞光線在此折射率介面處之全反射而提高不連續區161之光摘出。

若光電半導體裝置10係如第3圖或第4圖所示之結構，於第二電性層15或接觸層16之上可選擇性地形成一第二電性接點17，於第一電性層13上可以選擇性地形成一第一電性接點18。電性接點係單層或多層之結構，並為光電半導體裝置10與外部線路電性相連之介面。電性接點可以藉由接線(wiring)與外部線路相連，或直接固著於外部線路之上。

此外，電性接點亦可設置於光電半導體裝置10之其他側。例如，第一電性接點18可設置於第一電性層13、過渡層12、或基板11之下，或設置於第一電性層13、過渡層12、及基板11中至少其一之側面。換言之，第一電性接點18與第二電性接點17係分別位於彼此相對或垂直之表面上。於又一實施例中，第二電性接點17可設置於第二電性層之側面。於再一實施例中，第一電性接點18、第二電性接點17、或其二者可藉由穿孔、絕緣材料、或其二者等方式設置於第一電性層13、過渡層12、或基板11之側或表面。

以下介紹電性接點、歐姆接觸區與不連續區之數種實施例。圖式中雖以第二電性層15與第二電性接點17為例，但並不排除以下實施例亦可以適用於第一電性層13與第一電性接點18，或其他種類之光電半導體裝置。

如第5圖所示，接觸層16形成於第二電性層15之上，第二電性接點17形成於接觸層16之上，不連續區161分布於第二電性接點17之周圍。其分布方式當以使來自於電性接點17之電流儘可能地側向流動至接觸層16之外緣，或使得電性接點17下方與接觸層16外緣間之電流密度差值百分比小於60%、50%、40%、30%、20%、或10%。例如，電性接點下方之電流密度為x A/cm²，接觸層16外緣之電流密度為y A/cm²，其電流密度差值百分比為| x-y |/(x與y中較大者)%。

第5(a)圖揭露二種不連續區161之型態，此二種型態可以併存或獨自存在。第二電性接點17右側之接觸層16未與不連續區161重疊；第二電性接點17左側之接觸層16則與不連續區161重疊，且接觸層16與第二電性層15間存在有第三種物質或結構。具體而言，不連續區 161或第三種物質或結構係例如空氣、氧化物等絕緣材，或相對於接觸層為非良導體，或布拉格反射鏡(Bragg reflector)、抗反射(anti-reflection)層。此外，第三種物質之折射係數可以介於第二電性層15與接觸層16之間。第二電性接點17下方之接觸層16、第二電性層15、轉換部14、第一電性層13、過渡層12、及基板11中至少其一更可以選擇性地形成一絕緣區152以使來自於第二電性接點17之電流向外分散。然而，圖式中絕緣區152之位置僅為例示，非用以限制本發明之實施方式。第二電性接點17下方之接觸層16與絕緣區152中至少其一之尺寸係約等於或略大於第二電性接點17之尺寸，其中，第二電性接點17下方之接觸層16尺寸係指位於第二電性接點17周圍或下方之接觸層16為不連續區161所包圍之最小虛擬圓之直徑。如第5(b)圖所示，第二電性接點17係埋入接觸層16之中。如第5(c)圖所示，第二電性接點17係埋入接觸層16之中，且電性接點17與接觸層16相接觸之任一表面上係形成為規則表面結構、不規則表面結構、或其二者以增加電性接點17與接觸層16間之接觸面積。例如，電性接點17與接觸層16間之接觸面171係形成為粗糙面以增加彼此間之接觸面積。較大之接觸面積或可增加電性接點17之結構穩固性，或可允許更多的電流通過。

第6(a)~第6(c)圖揭露另一種電性接點之配置型態，其中不連續區161之配置或實施方式請參考第5圖之相關說明。第二電性接點17係直接形成於第二電性層15之上，換言之，在電性接點17與第二電性層15間沒有接觸層16。電性接點17與接觸層16、第二電性層15、或其二者相接觸之任一表面上係形成為規則表面結構、不規則表面結構、或其二者之組合以增加電性接點17與其他部分間之接觸面積。較大之接觸面積或可增加電性接點17之結構穩固性，或可容許更多的電流通過。第二電性接點17下方更可以形成絕緣區152。絕緣區152係約等於或略大於第二電性接點17之尺寸。

第7圖係揭露依據本發明之另一種實施例之光電半導體裝置。於本實施例中，不連續區161中包含填充質162以填充一或多個歐姆接觸區151中之至少部分空間。藉由調整歐姆接觸區151中填充質162分 佈之圖案可以改變來自於或進入轉換部14的電磁輻射或光線之光學特性、電學特性、或其二者。填充質162係如絕緣材、金屬、半導體、摻雜之半導體、波長轉換物質中至少之一。絕緣材係如氧化物、惰性氣體、空氣等。波長轉換物質係如螢光體、磷光體、染料、半導體等。填充質162之折射率亦可以介於其上下物質之間。填充質162若係顆粒，其尺寸應以能夠填入歐姆接觸區151或小於歐姆接觸區151之寬度、深度、或其二者為佳。第7(a)圖中，與電性接點17下方之接觸層16相接之歐姆接觸區151中皆填入填充質162。第7(b)圖中，與電性接點17下方之接觸層16相接之部分歐姆接觸區151中亦填入填充質162，然其他部分之歐姆接觸區151中並未無填充質162存在。如圖所示，接觸層16之外緣部份係延伸入歐姆接觸區151之中。第7(c)圖中，不連續區161(虛線處)中係包含與接觸層16相同之物質，但更包含填充質162。

如第8圖所示，電性接點17之至少一部分係埋入第二電性層15之中。於(a)圖中，不連續區161下方可選擇性形成歐姆接觸區151、規則表面結構(未顯示)、不規則表面結構(未顯示)、或其組合。於(b)圖中，不連續區161下方不存在歐姆接觸區151。若歐姆接觸區151係藉磊晶成長法形成於第二電性層15之上，可以在不連續區161內之歐姆接觸區151中填入填充質162以使其平坦化(未顯示)。若歐姆接觸區151係藉由濕蝕刻法、乾蝕刻法、或其二混合者形成於第二電性層15之上，可以使用蝕刻遮罩覆蓋預計形成不連續區161之部分以避免第二電性層15表面被蝕刻。於(c)圖中，電性接點17與接觸層16、第二電性層15、或其二者相接觸之任一表面上係形成為規則表面結構、不規則表面結構、或其二者之組合以增加電性接點17與其他部分間之接觸面積。

如第9圖所示，電性接點17之至少一部分係埋入第二電性層15之中，且不連續區161下方亦不存在歐姆接觸區151。於一實施例中，接觸層16係先覆蓋於形成有歐姆接觸區151之第二電性層15之上表面後，再依照預定圖案移除接觸層16之部分區域直到該些區域內之歐姆接觸區151幾乎被移除。如此，形成不連續區161與移除歐姆接觸區151結合於同一系列之製程步驟之中。於另一實施例中，如(b)圖所示，不連續區161 之任一內表面上可以形成規則表面結構、不規則表面結構、或其二者之組合。電性接點17與接觸層16、第二電性層15、或其二者相接觸之任一表面上係形成為規則表面結構、不規則表面結構、或其二者以增加電性接點17與其他部分間之接觸面積。

如第10圖所示，歐姆接觸區151係以不同尺寸形成於第二電性層15之上，歐姆接觸區151之型態可以參考前述之說明。於特定狀況下，歐姆接觸區151之內表面或外表面之條件決定接觸層16與第二電性層15間歐姆接觸之質與量。例如，較大範圍之表面可以提供較多的面積以形成歐姆接觸。(a)圖中，歐姆接觸區151之寬度與深度係由電性接點17向外逐漸擴大。(b)圖中，電性接點17下與特定位置處之歐姆接觸區151中係填入填充質162，填充質162之相關事項可參閱前述之說明與圖式。(c)圖中，電性接點17下方並未形成歐姆接觸區151。在此，「尺寸」包含但不限於長度、寬度、深度、高度、厚度、半徑、角度、曲度、間距、面積、體積。

以上圖式僅為各個實施例之示意，非用以限制表面結構之形成位置、數量、或型態。「規則表面結構」係指一種結構，其在一表面之任一方向上可辨識出重複性特徵，此重複性特徵之型態可為定週期、變週期、準週期(quasiperodicity)、或其組合。「不規則表面結構」係指一種結構，其在一表面之任一方向上無法辨識出重複性特徵，此結構或可稱為「隨機粗糙表面」。

第11圖及第12圖係顯示光電半導體裝置部分區域之上視圖。於第11圖中，不連續區161之圖案係為圓形，並可配置如(a)圖之常規陣列，或如(b)圖之交錯陣列。符號P1表示圓形之間距，符號D1表示圓形直徑。於第12圖中，不連續區161之圖案係為正方形，並可配置如(a)圖之常規陣列，或如(b)圖之交錯陣列。符號P2表示正方形之間距，符號D2表示正方形之邊長。然而不連續區161之形狀並不限於此，其他如矩形、菱形、平行四邊形、橢圓形、三角形、五角形、六角形、梯形、或不規則形亦可以為本發明所採納。

表1係數個實驗結果之彙整。實驗係採用台灣晶元光電公司 所生產之45mil×45mil藍光晶粒，其結構係近似第3圖之光電半導體裝置10，其上並再加工形成如第11(a)圖、第11(b)圖、與第12(a)圖之不連續區與接觸層，即圓形常規陣列、圓形交錯陣列、與正方形常規陣列。接觸層16之材料係電子束蒸鍍之氧化銦錫，其顆粒尺寸約為50 nm~80nm，折射率約為2。D1、D2、P1、及P2之單位係為μm。Vf係正向電壓。面積比係不連續區之總面積與接觸層面積之百分比。如表1所示，吾人當可發現為獲取亮度增加與降低Vf，不連續區之面積必須適當控制。此外，不連續區在接觸層中之密度亦為一個控制參數。由X.Guo等人於Applied Physics Letters,Vol.78,No.21,p.3337所提之論文中曾提供計算發光二極體之二個電極間電流分散距離(Ls)之方法，此文獻並援引為本申請案之一部分。以上述文獻之估算作為假設，不連續區之尺寸若落於電流分散距離之尺度內，電流可藉由流經第二電性區跨越一個不連續區後再流入接觸層之中。藉此，電流可在接觸層中傳遞較遠的距離。

本發明之另數個實施例中，光電半導體裝置10或接觸層16之上視圖係如分別如第13圖~第18圖所示。標號153表示一平台。然各 圖中之圖案、數量、比例僅為例示，非用以限制本發明之實施方式，其他依照本文所述之準則、原理、原則、指引、或其他教示皆可合理地應用於本發明之中。

於第13圖中，第二電性接點17包含根部171、支部172、及端部173，其共同構成一電流網路，導引電流朝向預定的方向。根部171係支部172與端部173外觀上之發源處，並通常係外型上之顯著點，可作為製程或檢測過程中之基準點，亦常做為與外部電路連接之處。端部173係網路末端部分，即未再有其他分支。支部172係介於根部171與端部173之間。任二部係彼此電性相連，或者選擇性地實體上彼此相連。例如，任二部間可藉由外部導線、接觸層16、不連續區161、中間材料、或下方區彼此電性相連，其中，「中間材料」係指形成於相鄰二部間隙中之材料，此中間材料或由與至少一部相異之材料形成，或形成於其他製程步驟之中；下方區係指位於三部中任一部下方可以作為電流通道之電性層或電性區，例如第二電性層15或高摻雜區。

於一實施例中，第二電性接點17可僅包含根部171與端部173。於他實施例中，各個根部171、支部172、及端部173可使用相同或不同的方式與下方材料相連接，連接方式可參考前述諸實施例與圖式之描述。此外，各部下方可選擇性地形成電流阻障(current blocking)區，以造成電流向下方材料流動的障礙，或調整電流朝向下方流動的形態。電流阻障區係藉由於目標部下方形成絕緣或不良導電材料以達成上述功效。圖式中，根部171、支部172、及端部173的數量、形狀、與佈局僅為例示，非用以限制本發明。例如，第二電性接點17可包括二或多個根部171，根部171間可選擇性形成支部172、端部173、或其二者。一個根部171外可圍繞二或多個支部172或端部173。一個支部172上可分支出二或多個端部173。

不連續區161係自接觸層16之外邊界163向內形成，且此些不連續區161並未穿越接觸層16，亦即，各個不連續區161在外邊界163上僅有一個開口164。且二或多個之不連續區161可共用一開口164，如虛線區所示。由上視圖觀之，不連續區161可與第二電性接點17相交(未顯 示)或不相交。當與第二電性接點17相交之不連續區161係由絕緣或不良導電材料構成，此相交之不連續區161可與前述之電流阻障區165相整合，如第14圖斜線(hatch)處所示。圖式中電流阻障區165之位置與大小僅為例示，非用以限制本發明之實施。

於一實施例中，沿著外邊界163上任意或部分範圍中連續至少三個不連續區161之角度、長度、寬度、深度、與間距中至少一個要素係不相同。如第13圖所示，不連續區1611、1612、與1613具有相同之角度、長度、與寬度，但其間距並不相同，換言之，在不考慮深度之下，此區中不連續區161之配置係呈現一維度之不規則變化。此不規則變化包括局部或全體之不規則變化，例如，位於兩規則變化區之間的不規則變化區。「規則變化」係指等比變化或等差變化。又如不連續區1614、1615、與1616具有不同之角度、長度、寬度、與間距。

於第13與第14圖中，第二電性接點17係左右對稱(bilateral symmetry)。第15圖中，第二電性接點17係非對稱(asymmetry)。第13圖~第15圖中第一電性接點18係左右對稱，但並不限於此，換言之，第一電性接點18亦可為非對稱。於一實施例中，不連續區之總體變化趨勢係符合第二電性接點17之外型，但並不排除少數不連續區161會偏離該變化趨勢。如圍繞根部171或端部173之二個較長不連續區161中仍間或有長度較短者。於另一實施例中，至少部分不連續區161與第二電性接點17間之間隔係約維持於定值或穩定區間內，例如，排列於支部172兩側之各個不連續區161與支部172間之間距即大致相同，亦即間距之大小係落於合理之製程公差範圍內。

第16圖所示之光電半導體裝置10之上視圖揭示一第一電性接點18a、一第一電性接點18b、及一第二電性接點17。第一電性接點18a及18b係形成於平台153之上，並分別包含一根部181、及二個端部183，且各個根部181係分別接近平台153之一個角落。第二電性接點17係形成於接觸層16之上，並包含二個彼此相鄰之根部171、及數個端部173，其中，二個端部173係與根部171直接相連；其餘端部173則係個別連接至三個支部172。第一電性接點18a與18b係物理分離，且又分別與第二電性 接點17相叉合。具體而言，第一電性接點18a及18b之各個端部183係形成在平台153之上，並朝向第二電性接點17之根部171延伸，且係介入第二電性接點17之支部172-端部173、支部172-支部172、或端部173-端部173之中。然而，圖示中之數量僅為例示，非用以限制本發明。

第一電性接點18a與18b之物理分離使得電性接點之配置更加彈性。例如：第一電性接點18a與18b可以設置於不同水平之平台153之上、第一電性接點18a與18b可以設置於不同之座向、以及二個電性接點間不需要用以連接之支部172、端部173、或其二者。若根部171、支部172、及端部173中至少其一係使用會遮蔽或耗損進入或離開光電半導體裝置10光能之材料，減少此種材料的使用應可以提高光電半導體裝置10的運作效能。此外，圖示中之第一電性接點18a及18b雖係以左右對稱(bilateral symmetry)之形式與第二電性接點17於一電流通道中形成互動，但是，本發明並不以此為限。第一電性接點18a及18b亦可以形成為輻射對稱(radial symmetry)或非對稱之形式。

第一電性接點18與第二電性接點17之整體或局部圖樣或係人工編造、或係師法自然生物或現象，諸如：植物葉脈、昆蟲翅脈等、或係具象化一數學函數，諸如：碎型(fractal)。圖示中之第一電性接點18a與18b雖僅分別包括端部183，但本發明並不以此為限，亦即，第一電性接點18a與18b中至少其一也可以包含支部(未顯示)。於一實施例中，不同電性接點之相鄰二部間相隔較大之距離或面積時，藉由合理增加支部、端部、或其二者之數量可以提高電流分散之均勻性。然而，電性接點形成之電流網路若過度密集亦可能降低有效進出光電半導體裝置10之光能量。

各個支部或端部可以自根部呈等間距、非等間距、等角、或非等角型態向外放射。端部可以自支部呈等間距、非等間距、或交錯型態向外放射。各個支部與端部之幾何外型係可以為直線、曲線、或其組合。曲線之種類至少包含雙曲線、拋物線、橢圓線、圓形線、冪級數曲線、及螺旋線中至少其一。

如第16圖所示，第一電性接點18a與18b之所有端部183數量係少於第二電性接點17之端部173(直接連接至根部171)與支部172 (介於根部171與端部173之間)之數量和，然而，本發明並不以此為限。換言之，第一電性接點18a與18b主要叉合部分之數量可以多於或等於第二電性接點17主要叉合部分之數量。再者，第一電性接點18a主要叉合部分之數量亦可以多於、等於、或少於第一電性接點18b主要叉合部分之數量。

根部、支部、及端部的高度、寬度、或其二者可以設定為定值、漸變、或隨機。例如：根部、支部、與端部等高、根部最寬，支部次之，端部最細。再者，第一電性接點18a、18b、與第二電性接點17中任二者之尺寸規格可以相同、相異、或部分相同。於一實施例中，如第16圖所示之電性接點係形成於一45mil×45mil或更大之發光二極體晶粒之上，其中，根部、支部、與端部之高度均為2μm，第二電性接點17之支部172與端部173的寬度分別為9μm與7μm，第一電性接點18a與18b之端部寬度為9μm。

圖示中，第二電性接點17之下方更形成電流阻障區165(虛線)以造成電流向下方材料流動的障礙，或調整電流流動的形態。電流阻障區165係藉由於目標部(如第16圖中之第二電性接點17)下方形成絕緣或不良導電材料以達成上述功效。電流阻障區165之尺寸以稍大於上方電性接點尤佳，但本發明並不以此為限。但是，尺寸不當之電流阻障區165可能過分提高光電半導體裝置10之操作電壓。例如，前段所述之45mil×45mil發光二極體之電流阻障區165由自第二電性接點17外擴7μm縮小為5μm，其順向電壓(forward voltage)可以下降0.02伏特。此外，電流阻障區165可以選擇形成於電性接點下方任一單層、多層、或不連續層之中。若電流阻障區165係形成於多層之中，各層中之電流阻障區165之圖樣、尺寸則不以相同為必要。

如第17圖所示，依據本發明另一實施例之光電半導體裝置10包括第一電性接點18a與18b、及第二電性接點17。第一電性接點18a及18b係分別包含一根部181、及二個端部183。第二電性接點17係包含二個彼此相鄰之根部171、六個支部172、及數個分別由相應支部172向外延伸之端部173。詳言之，支部172包含一主幹174、一第一端175、及一 第二端176。第一端175係連接至根部171。第二端176係選擇性地為一開放端。端部173係連接至主幹174。其中，位於圖示中間部位之二個支部172於視覺上係有部分區域相連。除此以外，各部分之解說可以參考第16圖之說明。

如第18圖所示，依據本發明再一實施例之光電半導體裝置10包括第一電性接點18a與18b、及第二電性接點17。第一電性接點18a及18b係形成於平台153之上，並分別包含一根部181、及二個端部183，且各個根部181係分別遠離平台153之一個角落。第二電性接點17係形成於接觸層16之上，並包含二個彼此相鄰之根部171及六個支部172。其中，位於圖示中間部位之二個支部172於視覺上係有部分區域相連。接觸層16並形成離散隨機分布(discrete random distribution)之不連續區161。關於不連續區161之其他實施例請參考前述說明。除此以外，各部分之解說可以參考第16圖之說明。

以上各圖式與說明雖僅分別對應特定實施例，然而，各個實施例中所說明或揭露之元件、實施方式、設計準則、及技術原理除在彼此顯相衝突、矛盾、或難以共同實施之外，吾人當可依其所需任意參照、交換、搭配、協調、或合併。

雖然本發明已說明如上，然其並非用以限制本發明之範圍、實施順序、或使用之材料與製程方法。對於本發明所作之各種修飾與變更，皆不脫本發明之精神與範圍。

15‧‧‧第二電性層

153‧‧‧平台

16‧‧‧接觸層

161‧‧‧不連續區

1616‧‧‧不連續區

163‧‧‧外邊界

164‧‧‧開口

17‧‧‧第二電性接點

1611‧‧‧不連續區

1612‧‧‧不連續區

1613‧‧‧不連續區

1614‧‧‧不連續區

1615‧‧‧不連續區

171‧‧‧根部

172‧‧‧支部

173‧‧‧端部

18‧‧‧第一電性接點

Claims (10)

1. 一種光電半導體裝置，包含：一轉換部；二個第一電性接點形成於該轉換部上，分別包含一第一根部及複數個第一端部，其中該二個第一電性接點係物理性分離；以及一第二電性接點包含二個彼此相鄰的第二根部及複數個第二端部。
2. 如請求項1所述之光電半導體裝置，該二個第一電性接點分別接近該轉換部的角落。
3. 如請求項1所述之光電半導體裝置，其中該二個第一電性接點係左右對稱。
4. 如請求項1所述之光電半導體裝置，其中該二個第一電性接點包含的該複數個第一端部的數量少於該第二電性接點包含的該複數個第二端部的數量。
5. 如請求項1所述之光電半導體裝置，還包含介於該第二根部及該複數個第二端部之間的第二支部，其中該複數個第二端部由該第二支部向外延伸。
6. 如請求項1所述之光電半導體裝置，其中該複數個第一端部及該複數個第二端部相叉合。
7. 如請求項1所述之光電半導體裝置，其中該複數個第一端部自該第一根部呈等間距、非等間距、等角、或非等角型態向外放射。
8. 如請求項1所述之光電半導體裝置，其中該複數個第二端部自該第一根部呈等間距、非等間距、等角、或非等角型態向外放射。
9. 如請求項1所述之光電半導體裝置，其中該複數個第一端部或該複數個第二端部包含漸變寬度。
10. 如請求項1所述之光電半導體裝置，還包含一電流阻障區形成於該第二電性接點下方。