TWI539620B - 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會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後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並未完全填滿六孔錐孔穴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。亦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能量轉換系統，係可進行光能與電能間之轉換，其中能量轉換系統包含一第一接觸區及一第二接觸區；一第一材料區塊，係形成於能量轉換系統之第一接觸區之上，並對於一特定光波長係可穿透；及一第二材料區塊，係形成於能量轉換系統之第二接觸區之上；其中，第一材料區塊與第一接觸區間之電阻係小於第二材料區塊與第二接觸區間之電阻。

上述光電半導體裝之其他諸較佳實施例如下：光電半導體裝置中之第一接觸區包括一六角錐型孔穴。光電半導體裝置中之第一接觸區包括一與第一材料區塊形成歐姆接觸之表面。光電半導體裝置中之第一材料區塊與第二材料區塊形成為一圖案化配置。光電半導體裝置中之第二接觸區包括一絕緣材。

依據本發明另一實施例之一種光電半導體裝置，包括一能量轉換系統，用以進行光能與電能間之轉換，此能量轉換系統具有一第一側；一接觸層，係形成於能量轉換系統之第一側，並包括一外邊界及至少一歐姆接觸區，其中歐姆接觸區與能量轉換系統間可形成歐姆接觸；及二或多個不連續區，係與接觸層相整合而形成至少一圖案於能量轉換系統之上。

上述光電半導體裝之其他諸較佳實施例如下：光電半導體裝置之不連續區包括幾何、材料、物理特性、及化學特性中至少其一之不連續。或者，不連續區係包括一種結構，其在一表面之任一方向上顯現出可辨識之一重複性特徵。此重複性特徵之型態包括定週期、變週期、及準週期(quasiperodicity)中至少其一。或者，不連續區包括一種不規則表面結構。或者，不連續區之尺寸小於或等於一電流分散距離。

光電半導體裝置中之接觸層包括氧化銦錫。

光電半導體裝置中之歐姆接觸區包括至少一凹陷空間，其幾何形狀包括角錐、圓錐、與平頭截體中至少其一。或 者，歐姆接觸區包括至少一斜面與一平面，其中斜面能與能量轉換系統形成較平面為佳之歐姆接觸。或者，斜面能與能量轉換系統形成歐姆接觸，平面不能與能量轉換系統形成歐姆接觸。或者，斜面能與能量轉換系統形成歐姆接觸，平面能與能量轉換系統形成非歐姆接觸或蕭基接觸。

光電半導體裝置中較接近外邊界之歐姆接觸區具有較大之接觸面積。或者，歐姆接觸區形成於能量轉換系統之一外表面上。

光電半導體裝置中之不連續區之至少部分與能量轉換系統間不具有歐姆接觸區。或者，光電半導體裝置中之不連續區中至少其一包括一填充質。

光電半導體裝置中之能量轉換系統包括一過渡層。或者，光電半導體裝置更包括一電性接點接近能量轉換系統，並與接觸層形成電接觸。

10‧‧‧光電半導體裝置

11‧‧‧基板

12‧‧‧過渡層

13‧‧‧第一電性層

163‧‧‧外邊界

164‧‧‧開口

165‧‧‧電流阻障區

17‧‧‧第二電性接點

14‧‧‧轉換部

15‧‧‧第二電性層

151‧‧‧歐姆接觸區

152‧‧‧絕緣區

153‧‧‧平台

16‧‧‧接觸層

161‧‧‧不連續區

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

1616‧‧‧不連續區

162‧‧‧填充質

171‧‧‧根部

172‧‧‧支部

173‧‧‧端部

18‧‧‧第一電性接點

100‧‧‧發光元件

110‧‧‧藍寶石基板

120‧‧‧氮化物緩衝層

130‧‧‧n型氮化物半導體疊層

140‧‧‧氮化物多重量子丼發光層

150‧‧‧p型氮化物半導體疊層

1501‧‧‧六角錐孔穴構造

160‧‧‧氧化物透明導電層

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；及第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。

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 heterostruoture；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、或其組合係為六 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、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17、第二電性接點18、或其二者可藉由穿孔、絕緣材料、或其二者設置於第一電性層、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)、與抗反射(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、絕緣區152、或其二者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，或可允許更多的電流通過。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。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、或其二者之結合。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，該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，接觸層16之上視圖係如分別如第13圖~第15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。

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。

10‧‧‧光電半導體裝置

11‧‧‧基板

12‧‧‧過渡層

13‧‧‧第一電性層

14‧‧‧轉換部

15‧‧‧第二電性層

151‧‧‧歐姆接觸區

16‧‧‧接觸層

161‧‧‧不連續區

17‧‧‧第二電性接點

18‧‧‧第一電性接點

Claims (10)

1. 一種光電半導體裝置，包含：一半導體系統，用以進行光能與電能間的轉換；一接觸層位於該半導體系統的一表面上；一電性接點，位於該接觸層上；以及二或多個不連續區，位於該半導體系統的該表面及該接觸層之間，並被該接觸層環繞且分佈在該電性接點周圍，使來自於該電性接點的電流側向流動至接觸層之外緣。
2. 如權利要求1所述的光電半導體裝置，其中該電性接點包含一根部及一支部。
3. 如權利要求1所述的光電半導體裝置，其中該二或多個不連續區之材料包含絕緣材或相對於該接觸層為非良導體。
4. 如權利要求1所述的光電半導體裝置，其中該接觸層之材料包含透明氧化物。
5. 如權利要求1所述的光電半導體裝置，其中該電性接點與該接觸層相接觸之至少一個表面上具有一規則表面結構、一不規則表面結構、或其二者之組合。
6. 如權利要求1所述的光電半導體裝置，其中該半導體系統上具有一規則表面結構、一不規則表面結構、或其二者之組合。
7. 如權利要求1所述的光電半導體裝置，其中該二或多個不連續區無法與該半導體系統、該接觸層、或其二者形成歐姆接觸。
8. 如權利要求1所述的光電半導體裝置，其中該二或多個不連續區具有不同之長度。
9. 如權利要求1所述的光電半導體裝置，更包含一基板用以承載該半導體系統。
10. 如權利要求1所述的光電半導體裝置，更包含一基板用以成長該半導體系統。