TWI521752B - 具有至少部分透明之埋入式接點元件的固態輻射傳感器裝置及其關聯的系統及方法 - Google Patents

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Description

具有至少部分透明之埋入式接點元件的固態輻射傳感器裝置及其關聯的系統及方法
本發明係關於一種固態輻射傳感器裝置及製造固態輻射傳感器裝置之方法。特定而言，本發明係關於一種具有至少部分透明之埋入式接點元件的固態輻射傳感器裝置及其關聯的系統及方法。
在大量現代裝置中，出於背光、一般照明及其他目的使用固態輻射傳感器(SSRT)，例如發光二極體(LED)、有機發光二極體及聚合物發光二極體。圖1係具有橫向配置之習知LED裝置100的部分示意性橫截面視圖。如圖1所示，LED裝置100可包括在LED結構104下之生長基板102，LED結構104具有定位在N-型層108與P-型層110之間之主動區域106。裝置100亦可包括電連接至P-型層110的第一接點112及電連接至N-型層108的第二接點114。如圖1所示，第二接點114僅穿過N-型層108中之小部分延伸。此類型之介於第二接點114與N-型層108之間的有限連接可引起N-型層108內之差電流散佈，特別係當N-型層108包括具有相對低之橫向傳導性的N-型氮化鎵時。差電流散佈可引起未充分利用裝置100中之部分，且可降低裝置100的流明輸出及/或效率。
圖2係具有垂直配置之另一習知LED裝置200的部分示意性橫截面視圖，其可具有相對於圖1之裝置100增強之電流散佈。裝置200包括載體基板202及具有定位在N-型層208與P-型層210之間之主動區域206的LED結構204。在形成LED裝置200期間，N-型層208、主動區域206及P-型層210可依序在類似於圖1所示之生長基板102的生長基板(未顯示)上形成。第一接點212可在P-型層210上形成，且載體基板202可附接至第一接點212。隨後可移除生長基板及例如在N-型層208上以圖案形成第二接點214。隨後可反轉裝置200以產生圖2所示的取向性。如圖2所示，第二接點214延伸穿過N-型層208之顯著部分。此可有利於在N-型層208內之電流散佈，其導致改良之裝置200之流明輸出及/或效率。然而在圖2所示之垂直配置中，第二接點212可不利地干擾來自LED結構204之發射。第二接點212之覆蓋區可減少至例如圖2所示之一系列線，但不能在不犧牲增強之電流散佈下使此配置無意義。
圖3係具有埋入式接點配置之另一習知LED裝置300的部分示意性橫截面視圖，其中第二接點可有助於增強相對於圖1之裝置100之電流散佈同時較圖2之裝置200更少地干擾裝置發射。類似于圖2之裝置200，裝置300可包括載體基板302及具有定位在N-型層308與P-型層310之間之主動區域306的LED結構304。亦類似于圖2之裝置200，裝置300可包括在P-型層310以下之第一接點。如圖3所示，裝置300可包括具有經由第一接點312、P-型層310及主動區域306延伸且部分進入N-型層308中之埋入式接點元件315的第二接點314。介電層316可將第二接點314與第一接點312、P-型層310及主動區域306電隔離。可在多個穿過N-型層308之區域分佈的轉換區域318處，將第二接點314電連接至N-型層308。分佈轉換區域318可增強在N-型層308內之電流散佈。此外，因為第二接點314中之許多係在P-型層310以下，故相比圖2所示之第二接點212干擾來自LED裝置200之LED結構204的發射，第 二接點314可更少地干擾來自LED結構304的發射。
雖然圖3所示之埋入式接點配置在諸多方面係相對於圖1所示之橫向配置及圖2所示之垂直配置改進，但其仍具有顯著缺點。例如諸多現代LED裝置包括定位在來自LED結構之發射路徑中的顏色轉換材料，例如磷光體。顏色轉換材料可吸收LED結構在一定波長範圍內發射的光且發射在不同波長範圍內的光。顏色轉換材料一般在所有方向中(包括背向LED結構)釋放光。背向LED結構所發射之光的反射可為確定裝置之流明輸出及效率的重要因素。此反射之均勻性亦可為重要的，特別是在顯示及投影應用中。習知埋入式接點通常在一定程度上干擾此反射及/或其他與性能相關的反射。例如，圖3所示之轉換區域318可吸收光且在附近場中引起非所需的暗點。出於此原因及/或其他原因，持續需要關於SSRT裝置之創新，例如以提高埋入式接點SSRT裝置的流明輸出、效率及輸出均勻性。
100‧‧‧習知LED裝置
102‧‧‧生長基板
104‧‧‧LED結構
106‧‧‧主動區域
108‧‧‧N-型層
110‧‧‧P-型層
112‧‧‧第一接點
114‧‧‧第二接點
200‧‧‧習知LED裝置
202‧‧‧載體基板
204‧‧‧LED結構
206‧‧‧主動區域
208‧‧‧N-型層
210‧‧‧P-型層
212‧‧‧第一接點
214‧‧‧第二接點
300‧‧‧LED裝置
302‧‧‧載體基板
304‧‧‧LED結構
306‧‧‧主動區域
308‧‧‧N-型層
310‧‧‧P-型層
312‧‧‧第一接點
314‧‧‧第二接點
315‧‧‧埋入式接點元件
316‧‧‧介電層
318‧‧‧轉換區域
400‧‧‧固態輻射傳感器裝置
402‧‧‧傳感器結構
404‧‧‧第一接點
406‧‧‧介電質
408‧‧‧第二接點
410‧‧‧載體基板
412‧‧‧第一側面
414‧‧‧第二側面
416‧‧‧主動區域
418‧‧‧第一側面
420‧‧‧第二側面
422‧‧‧第一半導體材料
424‧‧‧第二半導體材料
426‧‧‧埋入式接點元件
428‧‧‧基底部分
500‧‧‧固態輻射傳感器裝置
502‧‧‧顏色轉換組件
504‧‧‧封裝透鏡
506‧‧‧顏色轉換顆粒
508‧‧‧基質
600‧‧‧生長基板
602‧‧‧通孔
604‧‧‧曝露部分
606‧‧‧突出上部
700‧‧‧固態輻射傳感器裝置
702‧‧‧第二接點
704‧‧‧埋入式接點元件
706‧‧‧介電質
708‧‧‧筆直部分
800‧‧‧固態輻射傳感器裝置
802‧‧‧第二接點
804‧‧‧透明層
806‧‧‧基底部分
808‧‧‧埋入式接點元件
810‧‧‧透明部分
812‧‧‧反射部分
814‧‧‧界面位置
1000‧‧‧固態輻射傳感器裝置
1002‧‧‧第二接點
1004‧‧‧埋入式接點元件
1006‧‧‧透明部分
1100‧‧‧系統
1102‧‧‧固態輻射傳感器裝置
1104‧‧‧電源
1106‧‧‧驅動器
1108‧‧‧處理器
1110‧‧‧其他子系統
參照以下圖可更好地理解本發明之諸多態樣。該等圖中的組件不一定按比例繪製。相反，重點在於清楚地說明本發明之原則。
圖1係說明根據先前技術之具有橫向配置之LED裝置的部分示意性橫截面圖。
圖2係說明根據先前技術之具有垂直配置之LED裝置的部分示意性橫截面圖。
圖3係說明根據先前技術之具有埋入式接點配置之LED裝置的部分示意性橫截面圖。
圖4係說明根據本發明之實施例所配置且具有在錐形通孔中含透明部分之埋入式接點的SSRT裝置的部分示意性橫截面圖。
圖5係說明進一步包括顏色轉換組件及封裝透鏡之圖4所示之SSRT裝置的部分示意性橫截面圖。
圖6A至6F係說明用於製造圖4所示之SSRT裝置之方法中之選定階段的部分示意性橫截面圖。
圖7係說明根據本發明之實施例所配置且具有在直孔中含透明部分之埋入式接點的SSRT裝置的部分示意性橫截面圖。
圖8係說明根據本發明之實施例所配置且具有保形透明層之SSRT裝置的部分示意性橫截面圖。
圖9A至9B係說明用於製造圖8所示之SSRT裝置的方法中之選定階段的部分示意性橫截面圖。
圖10係說明根據本發明之實施例所配置且具有在錐形通孔中含保形透明部分的之埋入式接點的SSRT裝置的部分示意性橫截面圖。
圖11係說明合併根據本發明之實施例之SSRT裝置的系統的方塊圖。
以下描述固態輻射傳感器(「SSRT」)裝置及其關聯的系統及方法之若干個實施例的具體細節。術語「SSRT」一般係指包括半導體材料作為主動介質以將電能轉換成在可見光、紫外線、紅外線及/或其他光譜之電磁輻射的固態裝置。例如，SSRT包括固態光發射器，例如LED、雷射二極體等及/或除電燈絲、電漿或氣體以外之其他發射來源。SSRT可交替地包括將電磁輻射轉換至電力的固態裝置。此外，取決於所使用之內容，術語「基板」可係指晶圓級基板或到單一晶粒級基板。相關技術中之一般技術者將認識到以下所描述之製程中的各階段可在晶圓級或晶粒級下進行。相關技術中之一般技術者亦瞭解本發明可具有其他實施例，且本發明可不按照以下參照圖4至11所描述之實施例的若干細節來實施。
為了便於參考，本發明全文中之相同的參考數字係用以標識類似或相似的元件或特徵，但使用相同的參考數字不表示部件係釋為相 同的。事實上，在本文所描述的諸多實例中，相同編號部件在結構及/或功能上係不同的。此外，相同之底紋有時係用以表示橫截面中之組成上可類似的材料，但使用相同底紋不表示該等材料應被釋為相同的。
圖4係說明根據本發明之實施例所配置的SSRT裝置400的部分示意性橫截面圖。SSRT裝置400可包括由載體基板410支撐的傳感器結構402、第一接點404、介電質406及第二接點408。如圖4所示，SSRT裝置400可具有第一側面412及背朝第一側面412的第二側面414。傳感器結構402可包括具有第一側面418及與該第一側面418相對之第二側面420的主動區域416。傳感器結構402可進一步包括在主動區域416之第二側面420處的第一半導體材料422及在主動區域416之第一側面418處的第二半導體材料424。第一接點404可電耦合至第一半導體材料422。第二接點408可包括埋入式接點元件426及在埋入式接點元件426之間延伸之一般為平面的基底部分428。埋入式接點元件426可在基底部分428與第二半導體材料424之間延伸且可電耦合至第二半導體材料424。埋入式接點元件426可為至少部分透明的。例如，埋入式接點元件426中之部分(如與第二半導體材料424相鄰的部分)可具有傳導性及透明的一級組合物。此部分可為相對較小的，例如小於埋入式接點元件426的約10%，或相對較大的，例如至少埋入式接點元件426的約50%。在一些實施例中，埋入式接點元件426全部為透明的。用於埋入式接點元件426及本文所描述之其他傳導性及透明元件的適宜傳導性及透明材料包括例如氧化銦錫、經摻雜之氧化鋅(例如經鋁摻雜、經鎵摻雜及經銦摻雜之氧化鋅)、傳導性聚合物(例如聚苯胺及聚(3,4-伸乙二氧基噻吩))、碳同素異形體(例如碳奈米管及石墨烯)及其組合。在一些實施例中，埋入式接點元件426包括氧化銦錫、氧化鋅或其組合。
如本文所使用，可將定位在SSRT裝置400之第一側面412上或該處的元件放置在以主動區域416之第一側面418及外部表面為邊界的區域內。可將定位在SSRT裝置400之第二側面414上或該處的元件放置在以主動區域416的第二側面420及相對外部表面為邊界的區域內。當在形成製程的不同階段期間將材料添加至SSRT裝置400或從該處移除時，SSRT裝置400之第一及第二側面412、414的外表面可變化。因此，第一及第二側面412、414的外部邊界可變化。相對地，第一及第二側面412、414的內部邊界不變，即SSRT裝置400的第一側面412始終以主動區域416的第一側面418為內邊界，且SSRT裝置400的第二側面414始終以主動區域416的第二側面420為內邊界。
在習知之埋入式接點SSRT裝置，例如圖3所示的LED裝置300中，埋入式接點元件與半導體材料之間的區域(例如圖3所示的轉換區域318)通常具有相對較低的反射率。此可源於例如習知用以在埋入式接點元件與半導體材料之間形成足夠電連接的步驟。例如，在習知之埋入式接點SSRT裝置中，通常將金屬沉積在埋入式接點通孔中，且隨後在退火步驟中加熱，以在該金屬與半導體材料之間的界面處形成合金。若無一些形式的退火，則可能難以達成至某些半導體材料(例如N-型氮化鎵)之足夠電連接。即使經電連接到半導體材料的接點包括高反射率材料，由退火步驟產生的合金仍通常具有低反射率。由於此及/或其他因素，習知之埋入式接點元件通常會干擾SSRT裝置反射光的能力，例如，來自顏色轉換顆粒的背向散射輻射。如上所討論，此干擾可對多種性能特性(例如流明輸出、效率及輸出均勻性)不利。
再次參考圖4，在根據本發明技術配置的一些實施例中，透明部分、構件或材料可有助於第二接點408與該第二半導體材料424之間的電連接，而不需形成低反射率合金。例如，在一些此等實施例中，直接朝向傳感器結構402的光可穿過第二接點408與第二半導體材料424 之間的電界面至第二接點408的反射部分或臨近埋入式接點元件426的另一個反射元件。顯著百分比的此光可朝向SSRT裝置400的第一側面412反射以例如提高流明輸出、效率及/或輸出均勻性。除了此好處以外或代替其，本發明之實施例可獲得自透明部分、構件部或材料的一或多個其他好處。例如，在習知埋入式接點SSRT裝置，例如圖3所示的LED裝置300中，通常朝向埋入式接點元件的側面表面引導來自主動區域的一些發射。例如，在圖3所示之LED裝置300中，可將來自主動區域306的發射經由介電層316引導至埋入式接點元件315的側表面。作為上述退火步驟的次要結果，此等側表面的反射性被破壞。此外，即使側表面具有高反射性，彼等仍可以破壞輸出均勻性及/或降低效率方式重引導發射。再次參考圖4，在SSRT裝置400中，來自主動區域416的一些發射在很少或無干擾下經由埋入式接點元件426傳輸。因此，可提高SSRT裝置400之性能特性，例如流明輸出、效率及/或輸出均勻性。
圖5係說明SSRT裝置500的部分示意性橫截面圖，其包括圖4所示之SSRT裝置400、顏色轉換組件502及封裝透鏡504。顏色轉換組件502包括分佈在基質508內的顏色轉換顆粒506。顏色轉換顆粒506內之適宜的顏色轉換材料可包括例如，展示螢光的量子點及/或磷光體材料。適宜之磷光體材料的實例尤其包括例如經鈰(III)摻雜之釔鋁石榴石(YAG)、經釹摻雜之YAG、經釹-鉻雙摻雜之YAG、經鉺摻雜之YAG、經鐿摻雜之YAG、經釹-鈰雙摻雜之YAG、經鈥-鉻-銩三重摻雜之YAG、經銩摻雜之YAG、經鉻(Ⅳ)摻雜之YAG、經鏑摻雜之YAG、經釤摻雜之YAG、經铽摻雜之YAG及其組合。基質508及封裝透鏡504可為透明的，且可具有相同或不同的組合物。例如，基質508及/或封裝透鏡504可包括透明環氧樹脂、聚矽氧、聚醯亞胺、丙烯酸樹脂及其組合或其他適宜的材料。如以上所討論，顏色轉換顆粒506可吸收 傳感器結構402在一定的波長範圍內發射的光，且發射在不同波長範圍內的光。顏色轉換粒子506發射之光中的一些可背向傳感器結構402被引導作為背向散射輻射。SSRT裝置500及/或SSRT裝置500周圍之結構中之其他部分亦可產生背向散射輻射。例如，封裝透鏡504可發射相對小量的背向散射輻射。SSRT裝置500也可被併入至反射腔(未顯示)中，其有助於對來自SSRT裝置500的發射賦予定向性，但亦增加背向散射輻射。SSRT裝置500可具有關於來自顏色轉換顆粒506或另一源的背向散射輻射的相對高反射率。例如，SSRT裝置500在埋入式接點元件426處可具有大於約75%，例如大於約80%之來自顏色轉換顆粒之背向散射輻射的平均反射率。
圖6A至6F說明一種根據本發明之實施例製造圖4所示之SSRT裝置400的方法。僅顯示經選定的階段以說明本發明的某些態樣。在圖6A所示的階段，已在生長基板600上形成包括主動區域416及第一及第二半導體材料422、424的傳感器結構402。SSRT裝置400相對圖4中之取向係顛倒的。第一及第二半導體材料422、424可為經摻雜的半導體材料。例如，第一半導體材料422可為P-型半導體材料，例如P-型氮化鎵，且第二半導體材料424可為N-型半導體材料，例如N-型氮化鎵。當在不透明或半透明的生長基板600上形成傳感器結構402且隨後將其附接至載體基板，例如圖4所示的載體基板410時，此配置是合適的。在其他實施例中，可反轉第一及第二半導體材料422、424。第一與第二半導體材料422、424之間的主動區域416可包括單一量子井、多量子井及/或單晶粒半導體材料，例如氮化銦鎵。在其他實施例中，傳感器結構402可包括其他合適的半導體材料，如尤其係砷化鎵、砷化鋁鎵、磷砷化鎵或其組合。可藉由金屬有機化學氣相沉積、分子束外延、液相外延、氫化物氣相外延、其組合或半導體製造技術中已知之其他適宜的形成製程，形成傳感器結構402。
在圖6A所示的階段中，亦已形成第一接點404。第一接點404可在下方的第一半導體材料422之大部分上延伸。在其他實施例中，第一接點404可在第一半導體材料422之更小部分上形成。第一接點404可包括反射性接點材料，例如尤其係鈦、鎳、銀、鋁、金或其組合。如以下所更詳細地討論，在後續處理階段期間，可倒轉傳感器結構402使得第一接點404可背向穿過傳感器結構402朝SSRT裝置400的第一側面412重引導發射，例如光。在其他實施例中，第一接點404可由非反射性材料製成，且SSRT裝置400可包括定位在SSRT裝置400之第二側面414處的分開之反射元件。可使用化學氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積、旋塗、圖案化、其組合或半導體製造技術中已知的其他適宜形成製程形成第一接點404。
如圖6A所示，通孔602可延伸穿過第一接點404、半導體材料422、主動區416及第二半導體材料424之部分。在所說明之實施例中，通孔602顯示呈錐形，其中從由第一接點404所界定之平面至第二半導體材料424所界定之平面的橫截面尺寸變窄。在其他實施例中，通孔602可具有不同的形狀。此外，雖然通孔602係顯示為延伸進入第二半導體材料424之部分，但是在其他實施例中，通孔602可在第二半導體材料424的邊界處或在其附近結束。在一些實施例中，在第一接點404之前形成通孔602及以通孔602附近的圖案形成第一接點404以例如延伸通孔。多種適宜的方法可用以形成通孔602，例如尤其係與微影蝕刻結合進行的濕式、乾式、同向性及異向性蝕刻處理。
圖6B顯示在第一接點404上及在通孔602內形成介電質406之後，製程中的階段。在其他實施例中，可在通孔602內及通孔602外分別形成介電質406之部分。介電質406可電隔離第一接點404與第二接點408(圖4)，且電隔離埋入式接點元件426(圖4)與第一接點404、第一半導體材料422及主動區域416。用於介電質406的適宜介電材料尤其包 括例如二氧化矽、氮化矽及其組合。在通孔602內及通孔602外分別形成介電質406之部分的實施例中，單獨部分可具有不同的組合物。在一些實施例中，通孔602內之介電質406或至少部分介電質406係透明的。可使用化學氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積、旋塗、圖案化、其組合或半導體製造技術中已知之其他適宜的形成製程形成介電質406。
如圖6C所示，可圖案化，例如蝕刻或以其他方式選擇性沉積介電質406以在通孔602的下端處形成第二半導體材料424之曝露部分604。在其他實施例中，可沿著在通孔602之下端處之介電質406之部分蝕刻第二半導體材料424之部分。在另一些實施例中，可以其他方式選擇性地沉積介電質406以使第二半導體材料424之部分曝露。曝露部分604在圖6C中係顯示為平面的，但或者可為三維的。例如，蝕刻(例如移除第二半導體材料424之部分的蝕刻)或選擇性沉積可用以曝露第二半導體材料424之三維部分。在形成或經由後續處理時，亦可粗糙化曝露部分604。增加之尺寸及/或粗糙度可用以例如增加埋入式接點元件426(圖4)中之透明部分與第二半導體材料424之間的接觸面積。在一些實施例中，增加之接觸面積可以減輕隨後沉積之透明材料與第二半導體材料424之間之電連接中的缺陷(若存在)。亦可蝕刻或選擇性地沉積介電質406以使第一接點404之部分曝露，用於最終連接至SSRT裝置400之第二側面414處的導線(未顯示)。
圖6D顯示在通孔602(圖6C)內形成埋入式接點元件426之後，製程之一階段。埋入式接點元件426可包括例如氧化銦錫、經摻雜之氧化鋅(例如經鋁摻雜、經鎵摻雜、經銦摻雜之氧化鋅)、導電性聚合物(例如聚苯胺及聚(3,4-伸乙二氧基噻吩))、碳同素異形體(例如碳奈米管及石墨烯)、其組合或另一適宜的材料。可使用化學氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積、旋塗、圖案化、其組合或半導體製造技術 中已知之其他適宜的形成方法形成埋入式接點元件426。如圖6D所示，埋入式接點元件426最初包括突出上部606。圖6E顯示在例如使用化學機械平面化或半導體製造技術中已知之另一適宜平面化方法移除突出上部606之後，製程之一階段。在一些實施例中，可使用平坦化方法以沿著突出上部606移除介電質406之部分。
圖6F顯示在埋入式接點元件426及介電質406上已形成第二接點408之基底部分428之後，製程之一階段。可例如使用化學氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積、旋塗、圖案化、其組合或半導體製造技術中已知之其他適宜的形成方法形成基底部分428。基底部分428可包括反射性接點材料，例如尤其係鈦、鎳、銀、鋁、金或其組合。因為基底部分428可從第二半導體材料424間隔開，則可根據除了與第二半導體材料424形成足夠電連接之能力外的因素，選擇基底部分428之組合物。例如，基底部分428可包括銀，其具有高反射率，但趨於與至少一些半導體材料(例如N-型氮化鎵)形成不良電連接。在一些實施例中，圖案化，例如蝕刻或以其他方式選擇性地沉積基底部分428以在埋入式接點元件426之間形成互連網路(未示出)。在此等及其他實施例中，基底部分428可至少在埋入式接點元件426處包括反射性材料。類似地，基底部分428可至少在埋入式接點元件426之透明部分處包括反射性材料。此可用以例如有助於光反射穿過埋入式接點元件426之透明材料。在一些實施例中，不在埋入式接點元件426及/或不在埋入式接點元件426之透明部分處的第二接點608之部分不具反射性或不存在，例如已經移除或從未形成。
在圖6F所示的階段之後，可移除生長基板600，且可附接載體基板410(圖4)以形成圖4所示之SSRT裝置400。載體基板410可經配置以有助於從SSRT裝置400之其他部分散熱。在一些實施例中，載體基板410具有類似於傳感器結構402之熱膨脹係數，其可減少分層的可能 性。可例如使用研磨、蝕刻或半導體製造技術中已知之另一適宜的移除方法移除生長基板600。在一些實施例中，可將SSRT裝置400釋放性地附接至臨時支撐，再移除生長基板600。可例如使用購自Brewer Science,Inc.(Rolla,Missouri)之WaferBONDTM HT-10.10製造可釋放之連接。在移除生長基板600之前或之後，可單片化SSRT裝置400，例如，可切割包括SSRT裝置400的晶圓。在SSRT裝置400的第二側面414處可包括第一及第二端子(未顯示)以將導線(未顯示)連接至第一及第二半導體材料422、424。在一些實施例中，SSRT裝置400可被集成電路中，而無需引線接合。
通孔、埋入式接點元件及埋入式接點元件周圍的介電質可具有多種可影響根據本發明之實施例所配置之SSRT裝置之性能及處理的適宜形狀。例如，圖4中顯示之埋入式接點元件426大體上呈錐形，其中由第一接點404所界定之平面至該第二半導體材料424所界定之平面的橫截面尺寸變窄。。此大體上呈錐形的形狀可有助於某些處理步驟，例如沉積圖6B所示的介電質406。例如使用標準沉積技術難以實現材料至筆直通孔的壁上之均勻沉積。然而，一些實施例包括大體上呈筆直的埋入式接點元件。例如，圖7說明具有第二接點702的SSRT裝置700，其包括從由第一接點404至第二半導體材料424所界定之平面上具有大體上呈筆直之側壁的埋入式接點元件704。SSRT裝置700可進一步包括具有在埋入式接點元件704周圍延伸之大體上筆直的部分708的介電質706。埋入式接點元件704可為透明的，且比介電質706之筆直部分708延伸至第二半導體材料424更遠。
對比圖4所示之大體上呈錐形的埋入式接點元件426，圖7所示之大體上呈筆直的埋入式接點元件704在SSRT裝置700內可佔用更小的空間。此可允許更大百分比之SSRT裝置700致力於產生發射(例如光)，而不犧牲第二接點702與第二半導體材料424之間的電連接性或 第二半導體材料424內的電流散佈。此外，埋入式接點元件702與第二半導體材料424之間的界面的三維形狀可有助於增強第二接點702與第二半導體材料424之間的電連接。一種用於形成SSRT裝置700的方法可包括例如使用異向性蝕刻步驟形成大體上呈筆直的通孔，及用介電材料部分或完全填充該等通孔。該方法亦可包括在添加介電材料之後，例如使用另一異向性蝕刻步驟在該等通孔內形成大體上呈筆直的通道。該等通道可較該等通孔更窄且較該等通孔更深入地延伸至第二半導體材料424中。形成該等通道之後，該方法可包括用透明材料部分或完全填充該等通道。其他處理可類似於例如以上參考圖6D至6F所描述者或以下參考圖9B所描述者。
根據本發明技術所配置的一些實施例包括部分透明且部分反射性的埋入式接點元件。此外，可將透明材料合併為層、部分層或其他適宜形式，而非合併成插頭型形式。圖8係說明根據本發明技術之一實施例所配置且具有含大體上連續且等形之透明層804之第二接點802的SSRT裝置800的部分示意性橫截面圖。第二接點802可進一步包括基底部分806及具有透明部分810及反射部分812的埋入式接點元件808，其中透明部分810係介於反射部分812與第二半導體材料424之間。透明部分810可為該透明層804之部分，且該反射部分812可為第二接點802之基底部分806之部分。反射部分812的側表面在圖8中顯示為成角度。此可導致相比於側表面為筆直的情況，更大百分比之光經側表面反射為朝向SSRT裝置800之第一側面412。每次光在SSRT裝置內反射時，就發生一些因吸收所致的能量損耗。引導經反射之光至SSRT裝置800之第一側面412可減少SSRT裝置800內的全內反射且增加其流明輸出及/或效率。
在一些實施例中，可選擇埋入式接點元件之透明部分與反射部分之間之界面的位置以增強SSRT裝置的一或多個性能特性。例如， 圖8中之虛線顯示透明部分810與該等反射部分812之間的界面的替代界面位置814。如果主動區域416被認為界定主動區域平面且第一接點404被認為界定第一接點平面，替代界面位置814係顯示在主動區域平面與第一接點平面之間。將透明部分810與反射部分812之間的界面定位在大體上臨近主動區域平面或大體上介於主動區域平面與第一接點平面之間可增強SSRT裝置800的流明輸出及/或效率。從主動區域416引導向著SSRT裝置800之第一側面412的發射可受到很少或不受干擾地穿過透明部分810。從主動區域416引導離開SSRT裝置800的第一側面412且向著反射部分812的發射可反射回反射部分812之成角度的側面，且至少部分向著SSRT裝置800的第一側面412重定向。以此方式，可減少SSRT裝置800內的全內反射及可增加流明輸出及/或效率。
圖9A至9B說明一種根據本發明之一實施例製造圖8所示之SSRT裝置800的方法。僅顯示選定階段以說明本發明的某些態樣。該製程中之初始階段係與例如以上參考圖6A至6C所描述之彼等類似。在圖9A中所示的階段中，已在介電質406上及通孔602內形成透明層804。透明層804可包括例如氧化銦錫、經摻雜之氧化鋅(例如經鋁摻雜、經鎵摻雜，經銦摻雜之氧化鋅)、傳導性聚合物(例如聚苯胺及聚(3,4-伸乙二氧基噻吩))、碳同素異形體(例如，碳奈米管及石墨烯)、其組合或其他適宜的材料。可使用化學氣相沉積，物理氣相沉積，原子層沉積、旋塗、圖案化、其組合或半導體製造技術中已知之其他適宜的形成方法形成透明層804。
圖9B說明在透明層804上形成基底部分806之後之製程之一階段。可使用化學氣相沉積、物理氣相沉積、原子層沉積、旋塗、圖案化、其組合或半導體製造技術中已知之其他適宜的形成方法形成基底部分806。SSRT裝置800之第二側面414處之基底部分806的側面係顯示為大體上平面，其係由於在形成基底部分806之後進行平面化處理 的結果。基底部分806可包括反射性接點材料，例如尤其係鈦、鎳、銀、鋁、金或其組合。類似於圖4所示之SSRT裝置400之基底部分428，基底部分806係顯示為不直接接觸第二半導體材料424。因此，可根據除了與第二半導體材料424形成足夠電連接之能力之外的其他因素選擇基底部分806的組合物。例如，當第二半導體材料424包括N-型氮化鎵時，基底部分428可包括銀。在一些實施例中，埋入式接點元件808之反射部分812係由基底部分806之其他部分分開形成。例如，基底部分806之部分(其中第一接點404將阻止接收發射)可在單獨步驟中由較反射部分812更低反射性的材料製成。類似地，基底部分806可替代地包括兩個或更多層，例如，與透明層804相鄰的高度反射層(未顯示)及從透明層804分離隔開之較低反射層(未顯示)。高度反射層例如可包括銀。在圖9B所示的階段之後，可進行進一步的處理，例如類似於以上參考圖6F所描述的處理。該處理可包括移除生長基板600及附接載體基板410(圖8)以形成圖8所示的SSRT裝置800。
圖10係一說明根據本發明之一實施例所配置的SSRT裝置1000的部分示意性橫截面圖，且其具有包括帶透明部分1006之埋入式接點元件1004之第二接點1002。對比圖8所示的SSRT裝置800，透明部分1006不在連續透明層內。一種製造SSRT裝置1000的方法可包括平面化圖9A所示的SSRT裝置800以將在通孔(圖9A)外的透明層804(圖9A)之部分移除，隨後形成基底部分806。在一些實施例中，反射部分812具有與基底部分806之其他部分不同的組合物，且形成SSRT裝置1000可包括在圖9A所示的SSRT裝置800上形成反射部分812，且隨後平面化反射材料及透明材料以曝露介電質406。然後可在單獨步驟中形成基底部分806的平面部分。該平面部件可具有反射率小於反射部分812之組合物的組合物。
可將以上參照圖4至10所描述之經封裝之SSRT裝置中的任一者併 入無數更大及/或更複雜的系統中的任一者中，其代表性實例係圖11示意性所示的系統1100。系統1100可包括SSRT裝置1102、電源1104、驅動器1106、處理器1108及/或其他子系統或組件1110。系統1100可進行多種功能中之任一者，例如背光、一般照明、發電、感測及/或其他功能。因此，系統1100可包括(但不限於)手持式裝置(例如蜂窩或移動電話、平板電腦、數字閱讀器及數字音頻播放器)、雷射器、光伏電池、遙控器、電腦及電氣用具(例如冰箱)。系統1100的組件可被安置在單一單元，或例如經由通信網路分佈在多個互連的單元上。系統1100的組件亦可包括本地及/或遠程記憶體存儲裝置，及多種適宜之電腦可讀媒體中的任一者。
上述描述為完全理解及授權描述本發明之實施例提供諸多具體細節。未詳細顯示或描述常與此等結構及系統關聯的熟知之結構及系統以及方法，以避免不必要地模糊本發明之多種實施例的描述。此外，相關技術中一般技術者將瞭解可在無本文所描述之若干細節下實施其他實施例。
除非本文明確地另有說明，否則本發明全文中之單數術語「一」、「一個」及「該」包括複數個指示物。類似地，除非本文清楚地另有說明，否則字「或」欲包括「及」。本文可使用方向性術語，諸如「上」、「下」、「前」、「後」、「垂直」及「水平」以表現及闡明多種元件之間的關係。應瞭解，此等術語不表示絕對定向。本文引用之「一個實施例」、「一實施例」或類似的公式化意指與該實施例有關描述的特定特徵、結構、操作或特性係包括於本發明之至少一個實施例中。因此，本文出現的此等短語或公式化不需全部係指相同實施例。此外，可以任何合適的方式在一或多個實施例中組合多種特定特徵、結構、操作或特性。
從上述可瞭解，出於說明之目的本文已描述本發明之具體實施 例，但在不脫離本本發明之情況下可作出多種改良。例如，圖4至10所示之SSRT裝置400、500、700、800、1000中之每一者包括兩個互連的埋入式接點元件。在相關技術中一般技術者應瞭解，所說明之埋入式接點元件僅為代表性且根據本發明所配置的SSRT裝置可包括任何適宜數量之埋入式接點元件。例如，其他埋入式接點元件可存在於圖4至10所示之埋入式接點元件的左及/或右側，且所說明之埋入式接點元件可來自埋入式接點元件之更大許多之陣列中的單列。在其他實施例中，可將特定實施例之內容中所描述之本發明的某些態樣組合或除去。例如，可將圖5所示之SSRT裝置500中的顏色轉換組件502及封裝透鏡504與圖7、8及10所示之SSRT裝置700、800、1000組合。此外，雖然在彼等實施例的內容中已描述與本發明之某些實施例關聯的優點，但其他實施例亦可展示此等優點，且並非所有實施例都必定需要展示此等優點以落入本發明之範疇內。因此，本發明及其關聯的技術可包含本文未明確顯示或描述的其他實施例。
400‧‧‧固態輻射傳感器裝置
402‧‧‧傳感器結構
404‧‧‧第一接點
406‧‧‧介電質
408‧‧‧第二接點
410‧‧‧載體基板
412‧‧‧第一側面
414‧‧‧第二側面
416‧‧‧主動區域
418‧‧‧第一側面
420‧‧‧第二側面
422‧‧‧第一半導體材料
424‧‧‧第二半導體材料
426‧‧‧埋入式接點元件
428‧‧‧基底部分

Claims (26)

  1. 一種固態輻射傳感器裝置，其包括：輻射傳感器，其包括第一半導體材料、第二半導體材料及介於該第一半導體材料與該第二半導體材料之間之主動區域；電耦合至該第一半導體材料的第一接點；延伸穿過該第一接點、該第一半導體材料及該主動區域的通孔；及第二接點，其包括該通孔中的導電透明材料，及透過該透明材料電耦合至該第二半導體材料的導電反射材料。
  2. 如請求項1之固態輻射傳感器裝置，其中該輻射傳感器係發光二極體。
  3. 如請求項1之固態輻射傳感器裝置，其進一步包括在該通孔中的透明介電質，該透明介電質介於該透明材料及該第一接點之間、該透明材料及該第一半導體材料及該透明材料之間及該主動區域之間。
  4. 如請求項1之固態輻射傳感器裝置，其中該透明材料包括氧化銦錫、氧化鋅或其組合。
  5. 一種發光二極體裝置，其包括：發光二極體，其包括第一半導體材料、第二半導體材料及介於該第一半導體材料與該第二半導體材料之間之發光區域；電耦合至該第一半導體材料的第一接點；延伸穿過該第一接點、該第一半導體材料及該發光區域的通孔；及 電耦合至該第二半導體材料的第二接點，該第二接點包括在該通孔內的埋入式接點元件，其中該埋入式接點元件具有與該第二半導體材料直接相鄰之導電透明材料。
  6. 如請求項5之發光二極體裝置，其中該第二接點進一步包括與透明材料直接相鄰的導電反射材料。
  7. 一種固態輻射傳感器裝置，其包括：輻射傳感器，其包括第一半導體材料、第二半導體材料及介於該第一半導體材料與該第二半導體材料之間之主動區域；第一接點，其電耦合至該第一半導體材料；及第二接點，其電耦合至該第二半導體材料，其中該第二接點包括與該第二半導體材料間隔開的反射基底，及於該第二半導體材料及該反射基底間延伸的複數個透明埋入式接點元件。
  8. 如請求項7之固態輻射傳感器裝置，其中該輻射傳感器為發光二極體。
  9. 如請求項7之固態輻射傳感器裝置，其中該第一接點界定一平面，及該等埋入式接點元件具有從該平面至該第二半導體材料的大體上筆直的側壁。
  10. 如請求項7之固態輻射傳感器裝置，其中該第二接點包括含該等埋入式接點元件之大體上連續、傳導性、透明之層。
  11. 如請求項7之固態輻射傳感器裝置，其中該等埋入式接點元件包括氧化銦錫、氧化鋅或其組合。
  12. 如請求項7之固態輻射傳感器裝置，其中該等埋入式接點元件包括含導電性透明材料及該第二半導體材料之透明合金。
  13. 如請求項7之固態輻射傳感器裝置，其中該等埋入式接點元件在 向著該第二半導體材料的方向上係向內呈錐形。
  14. 如請求項7之固態輻射傳感器裝置，其中該第二半導體材料包括N-型氮化鎵，且該反射基底包括銀。
  15. 一種發光二極體裝置，其包括：發光二極體，其包括第一半導體材料、第二半導體材料及介於該第一半導體材料與該第二半導體材料之間之主動區域；電耦合至該第一半導體材料的第一接點；第二接點，其包括複數個電耦合至該第二半導體材料之透明埋入式接點元件；及包括透明基質及在該基質內的顏色轉換顆粒的光學組件，其中該等顏色轉換顆粒係經配置以在第一波長範圍下吸收來自該發光二極體的輻射及在不同於該第一波長範圍之第二波長範圍下發射輻射，由該等顏色轉換顆粒所發射的輻射包括背向散射輻射，且該發光二極體裝置在該等埋入式接點元件處具有大於約75%之來自該等顏色轉換顆粒之背向散射輻射的平均反射率。
  16. 如請求項15之發光二極體裝置，其中該發光二極體裝置在該等埋入式接點元件處具有大於約80%之來自該等顏色轉換顆粒之背向散射輻射的平均反射率。
  17. 如請求項15之發光二極體裝置，其中個別的埋入式接點元件包括含傳導性透明材料及該第二半導體材料的透明合金。
  18. 如請求項17之發光二極體裝置，其中該傳導性透明材料包括氧化銦錫、氧化鋅或其組合。
  19. 一種製造固態輻射傳感器裝置之方法，其包括：在第一半導體材料與第二半導體材料之間形成具有主動區域的輻射傳感器；形成電耦合至該第一半導體材料的第一接點； 形成延伸穿過該第一接點、該第一半導體材料及該主動區域的通孔；及在電耦合至該第二半導體材料的通孔內形成透明構件。
  20. 如請求項19之方法，其進一步包括在形成該透明構件之前，於該通孔內形成透明介電質，及移除該通孔內之該透明介電質之一部分以曝露該第二半導體材料。
  21. 如請求項19之方法，其進一步包括形成電耦合至該透明構件的反射構件。
  22. 如請求項21之方法，其中形成該透明構件包括使透明材料及該第二半導體材料退火以形成透明合金，然後再形成該反射構件。
  23. 如請求項21之方法，其中形成該透明構件包括形成透明層及平面化該透明層，然後再形成該反射構件。
  24. 如請求項21之方法，其中形成該反射構件包括在該反射構件與該透明構件之間形成界面，該界面一般鄰接由該主動區域界定之平面或一般係介於由該主動區域定義的平面與由該第一接點界定的平面之間。
  25. 如請求項21之方法，其中形成該反射構件包括形成在向著該第二半導體材料的方向上向內呈錐形的反射構件。
  26. 如請求項21之方法，其中形成該第一接點包括用N-型氮化鎵形成該第一接點及形成該反射構件包括用銀形成該反射構件。
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