TWI567893B - 半導體元件之電性接觸結構及半導體元件 - Google Patents

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Description

半導體元件之電性接觸結構及半導體元件 相關申請案之交互參照
本專利申請案主張德國專利申請案第10 2014 107 555.2號的優先權，其揭示內容併入本文作為參考資料。
詳述一種半導體元件之電性接觸結構及一種半導體元件。
特定環境的至少一目標是要詳述一種半導體元件之電性接觸結構，較佳情況是允許它可靠地接觸該半導體元件。特定具體實施例的至少另一目標是要詳述一種包含該電性接觸結構的半導體元件。
用根據獨立專利申請項所述的主題達成這些目標。該等主題的有利具體實施例及開發在附屬項中特徵化，以及也可由以下說明及附圖明白。
根據至少一具體實施例，一種半導體元件 之電性接觸結構包含透明導電接觸層。特別是，該電性接觸結構可設計成能用於電性接觸該半導體元件。特別是，可用該透明導電接觸層實現該電性接觸。
根據另一具體實施例，一種半導體元件包含在半導體層序列之表面上的電性接觸結構。特別是，該半導體元件可包含基板，其上係鋪設該半導體層序列。特別是，配置該電性接觸結構於其上的表面可為該半導體層序列背離該基板的頂面，使得該電性接觸結構構成用於電性接觸該半導體層序列的頂面接觸。因此，該半導體層序列可配置於該基板與該電性接觸結構之間。
描述於此及下文的特徵係同樣可應用於該電性接觸結構以及包含該電性接觸結構的半導體元件。
根據另一具體實施例，該電性接觸結構包含第一金屬接觸層。特別是，該第一金屬接觸層配置於該透明導電接觸層上。
根據另一具體實施例，該電性接觸結構包含完全覆蓋該第一金屬接觸層的第二金屬接觸層。特別是，這意謂從該透明導電接觸層觀看，該第二金屬接觸層配置於該第一金屬接觸層之上，此外在橫向有大於該第一金屬接觸層的寬度。於此及下文，橫向為沿著該透明導電接觸層之主延伸平面的方向。特別是，該第二金屬接觸層至少在一個或所有橫向可突出超過該第一金屬接觸層，使得在該第二金屬接觸層的平面圖中，該第二金屬接觸層至少在一個或所有橫向比該第一金屬接觸層寬。
根據另一具體實施例，該電性接觸結構包含分離層，其係配置於該透明導電接觸層、該第二金屬接觸層之間並使該第二金屬接觸層與該透明導電接觸層分離。於此及下文，兩層用另一層分離的意思是這兩層至少部份因為該分離層而彼此不直接接觸。在描述於此之電性接觸結構的情形下，這特別是意謂該第二金屬接觸層與該透明導電接觸層沒有直接立即以及實體之接觸。特別是，在該透明導電接觸層不被該第一金屬接觸層覆蓋以及若適當的話也不被阻障層覆蓋的區域中以及在該第二金屬接觸層沒有該分離層時會直接接觸該透明導電接觸層的區域中，該分離層可使該第二金屬接觸層與該透明導電接觸層分離。
根據另一具體實施例，該電性接觸結構包含在該第一及該第二金屬接觸層之間的阻障層，該阻障層完全覆蓋該第一金屬接觸層並被該第二金屬接觸層覆蓋，且以完全覆蓋為較佳。特別是，配置於該第一及該第二金屬接觸層之間的阻障層係供用於使該第一及該第二金屬接觸層彼此分離，使得該第一及該第二金屬接觸層彼此不直接或實體接觸。特別是，該阻障層係以可與其直接及實體接觸的方式配置於該第一金屬接觸層上。該第二金屬層係以可與其直接及實體接觸的方式配置於該阻障層上。因此，該阻障層可與該第一金屬層與該第二金屬層兩者直接接觸。
在描述於此之電性接觸結構的情形下，特 別是，該第一金屬接觸層以可與其直接及實體接觸的方式配置於該透明導電接觸層上。此外，特別較佳的是，該分離層係以可與其直接及實體接觸的方式配置於該透明導電接觸層上。換言之，這意謂該第一金屬接觸層與該分離層彼此並排地配置(亦即，在橫向彼此相鄰)於該透明導電接觸層上。在此情形下，該分離層可與該第一金屬接觸層隔開，使得該第一金屬接觸層與該分離層之間在橫向有間隙。在該間隙中，該透明導電接觸層既不被該第一金屬接觸層覆蓋，也不被該分離層覆蓋。在此情形下，該分離層可具有該第一金屬接觸層配置於其中的開口，其中該開口在橫向有大於該第一金屬接觸層的寬度。如果該導電接觸結構包含在該第一及該第二金屬接觸層之間的阻障層，則該阻障層的一部份可配置於該分離層與該第一金屬接觸層之間的間隙中，使得該阻障層的一部份在橫向配置於該第一金屬接觸層與該分離層之間。因此，該阻障層在包圍該第一金屬接觸層的區域中可直接配置於該透明導電接觸層上。
作為其替代例，該分離層也有可能延伸直到該第一金屬接觸層，或是甚至直到該第一金屬接觸層下面，其中在此情形下，該分離層有開口，其中該第一金屬接觸層之一部份係延伸穿過該分離層至該透明導電接觸層。如果該電性接觸結構在該第一及該第二金屬接觸層之間包含阻障層，則在上述情形下，該阻障層可各自有配置於該分離層上的一區域，使得該阻障層可在該分離層之一 部份與該第一金屬接觸層上方延伸。該阻障層因此可部份覆蓋該分離層。在此情形下，該阻障層可直接配置於該分離層的一部份上並且與其實體接觸。
根據另一具體實施例，該電性接觸結構包含透明導電接觸層特別較佳，該第一金屬接觸層係鋪設於其上，其中該第二金屬接觸層係鋪設於該第一金屬接觸層上使得該第一金屬接觸層被該第二金屬接觸層完全覆蓋，以及其中分離層係配置於該透明導電接觸層與該第二金屬接觸層之間並且使該第二金屬接觸層與該透明導電接觸層分離。此外，如果該阻障層配置於該第一及該第二金屬接觸層之間也特別較佳，該阻障層可完全覆蓋該第一金屬接觸層並被該第二金屬接觸層覆蓋。
根據另一具體實施例，在用於製造半導體元件之接觸結構的方法中，該透明導電接觸層鋪設於半導體層序列上。該第一金屬接觸層鋪設於該透明導電接觸層上。此外，該分離層鋪設於該透明導電接觸層上。在此情形下，該分離層的鋪設可在該第一金屬接觸層之前或之後。特別是，該分離層設有該第一金屬接觸層配置於其中的至少一個或複數個開口。如果該第一金屬接觸層在該分離層之前鋪設，則該分離層中的該至少一個或複數個開口在橫向至少有該第一金屬接觸層的對應尺寸。如果該分離層在該第一金屬接觸層之前鋪設，則該第一金屬接觸層也可具有大於該分離層之該等開口的橫向寬度，使得在此情形下，該第一金屬接觸層部份鋪設於該分離層上以及該分 離層在該第一金屬接觸層下面延伸。該分離層的鋪設，例如可用化學氣相沉積(CVD)或物理氣相沉積(PVD)或用原子層沉積(ALD)來進行鋪設。在此情形下，該分離層有可能以被圖案化的方式鋪設，例如用遮罩。此外，該分離層也有可能以不被圖案化的方式以大面積鋪設以及隨後可用適當的圖案化方法(例如光微影方法或雷射剝蝕方法)在該第一金屬接觸層配置或想要配置於其中的區域中移除該分離層。在此情形下，該透明導電接觸層的一部份也有可能在製作該分離層之開口期間被移除，例如在蝕刻方法的背景下，使得該透明導電接觸層在該分離層之開口的區域中可具有小於在其餘分離層下面之區域的厚度。
此外，該第二金屬接觸層係鋪設於該第一金屬接觸層上以及於該分離層之一部份上，使得該第二金屬接觸層完全覆蓋該第一金屬接觸層，以及在該第二金屬接觸層在沒有該分離層時可直接接觸或觸及該透明導電接觸層的區域中，該第二金屬接觸層與該透明導電接觸層係被該分離層分離。該等金屬接觸層可用例如氣相沉積方法鋪設。特別是，該透明導電接觸層可鋪設於半導體層序列的頂面上，其中該頂面為該半導體層序列之一面，其係背離鋪設該半導體層序列於其上的基板。
根據另一具體實施例，該分離層在該第二金屬接觸層下面突出。換言之，這意謂在該電性接觸結構的平面圖中，該分離層有大於該第二金屬接觸層的橫向寬度。並且，該第二金屬接觸層對應地覆蓋該分離層的一部 份。
根據另一具體實施例，該分離層以大面積覆蓋該透明導電層，除了包圍該第一金屬接觸層的區域以外。特別是，這意謂該分離層完全覆蓋該透明導電層，甚至在除了有該第一金屬接觸層及該阻障層(若適當的話)直接配置於該透明導電接觸層上的區域以外之處覆蓋該透明導電層。
根據另一具體實施例，該透明導電接觸層包含導電透明氧化物或氮氧化物或由其構成。此類氧化物也被指定為“透明導電氧化物”，簡稱TCO，以及對應氮氧化物，簡稱TCON。特別是，該TCO或TCON為金屬氧化物或金屬氮氧化物，例如，氧化鋅、氮氧化鋅、氧化錫、氧化鎘、氧化鈦、氧化銦、氧化銦錫(ITO)或氮氧化銦錫。除二元金屬-氧化合物以外，三元金屬-氧化合物，例如，Zn2SnO4或不同透明導電氧化物的混合物也屬於TCO的群組。這同樣相應地應用於透明導電氮氧化物。此外，TCO及TCON不一定要對應至化學計量組合物(stoichiometric composition)而且也可受p型或n型摻雜。特別較佳的是，該透明導電接觸層可包含含銦氧化物或氮氧化物或由其構成，例如銦錫氧化物或銦錫氮氧化物。該透明導電接觸層可具有大於或等於20奈米或大於或等於40奈米以及小於或等於300奈米的厚度。
根據另一具體實施例，該第一金屬接觸層包含鋁或由其構成。鋁可特別適用於接觸由含銦氧化物或 氮氧化物構成的透明導電接觸層，因為鋁與該透明導電接觸層之間的材料不會發生可能損害該第一金屬接觸層與該透明導電接觸層之間之電性接觸的不合意反應。此外，該第一金屬接觸層也可用多層方式(multilayered fashion)實作，其中在此情形下，至少一層包含鋁或由其構成特別較佳。該第一金屬接觸層可具有大於或等於20奈米或大於或等於50奈米或大於或等於100奈米以及小於或等於200奈米的厚度。
根據另一具體實施例，該第二金屬接觸層包含金或由其構成。藉此，可用對於敏感性低環境的物質(特別是，氣體，可能因例如氧化而損壞其他材料)來區別該第二金屬接觸層。此外，該第二金屬接觸層由金構成的部份可實作成為焊墊，使得外部可電性接觸該電性接觸結構。該第二金屬接觸層可具有大於或等於1微米以及小於或等於4微米的厚度。此外，該第二金屬接觸層也可用多層方式實作，以及在此情形下，包含含有金或由其構成的至少一層特別較佳。例如，包含鈦及/或鎳或由其構成的覆蓋層可出現於金層上。該覆蓋層可具有大於或等於1奈米以及小於或等於10奈米的厚度為較佳。
描述於此的電性接觸結構係基於特別考量到與TCO或TCON(例如，ITO)直接接觸的金可能導致金與TCO或TCON之組份的反應，以及在提及實施例中，金與來自TCO或TCON之銦的反應。此一反應可能導致TCO或TCON的導電係數減少並從而增加與此一接觸結構電性 接觸之半導體元件的工作電壓。同樣，在一些實施例中，形式為金與銦之反應產物的“粉化物”在金屬結構邊緣可觀察到。描述於此的電性接觸結構，包含使該第二金屬接觸層與該透明導電接觸層分離的該分離層，使得有可能防止該第二金屬接觸層(亦即，形成該第二金屬接觸層的金為較佳)與形成該透明導電接觸層的TCO或TCON直接接觸，使得在描述於此的電性接觸結構的情形下，不會發生上述缺點。
根據另一具體實施例，該阻障層包含選自下列中之一種或複數種材料：Ti、Pt、W、Ni、以及包含彼等的化合物。特別較佳的是，該阻障層可包含由Ti、Pt、TiW、TiWN、W及/或Ni構成的一個或複數個層或由其構成。
根據另一具體實施例，該分離層透明。特別是，在該分離層以大面積覆蓋該半導體元件之該半導體層序列的頂面以及該半導體元件實作成為發光或光偵測半導體元件的情形下，在沒有第一及第二金屬接觸層的區域中，通過該透明分離層以及該透明導電接觸層，光線可從該半導體元件射出或輻射進入該半導體元件的該半導體層序列。
根據另一具體實施例，該分離層包含介電材料(亦即，不導電材料)或由其組成。特別是，該分離層可包含無機材料或由其組成。特別是，該無機材料可包含氧化物、氮化物或氮氧化物或由其組成。特別是，該無機 材料可選自下列中之一或多種材料：氧化鋁、氧化鋅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鉿、氧化鑭、氧化鉭、氧化鈮、氮化矽、二氧化矽、氮氧化矽。特別是，該分離層可包含由一或多種上述無機材料構成的一個或複數個層或由其構成，由二氧化矽構成的至少一層特別較佳。該分離層可具有大於或等於1奈米、大於或等於5奈米、大於或等於10奈米、大於或等於40奈米、大於或等於50奈米、大於或等於100奈米、或大於或等於200奈米的厚度。此外，該分離層可具有小於等於1微米、小於等於500奈米、或小於等於300奈米的厚度。如果該分離層包含複數個層，則對於旨在穿過該分離層的波長而言，該分離層最好不實作成為布拉格反射鏡(Bragg mirror)。在發光半導體元件的情形下，特別是，它們是在該半導體層序列中產生之光線的波長，而在光偵測半導體元件的情形下，特別是，它們是旨在該半導體層序列中被偵測之光線的波長。
根據另一具體實施例，該半導體層序列直接鋪設於該基板，有磊晶生長該半導體層序列於其上的生長基板特別較佳。在此情形下，該半導體層序列與該生長基板最好整個面積相互接觸。該基板可為藍寶石基板。在此情形下，該基板在面向該半導體層序列的一面有可能具有圖案。在藍寶石基板的情形下，該基板隨後可實作成為所謂圖案化藍寶石基板(PSS)。此外，該基板可包含例如SiC或Si、GaAs、GaN、InGaAlP、Ge或由其構成，其中這也可具有上述圖案。
根據至少一具體實施例，該透明導電接觸層至少在數處與該半導體層序列直接接觸。亦即，該透明導電接觸層在數處接觸該半導體層序列。
特別較佳的是，該透明導電接觸層可完全覆蓋該半導體層序列，除了該半導體層序列之頂面與該半導體層序列之側面鄰接的邊緣區域以外。此外，該透明導電接觸層可完全覆蓋該半導體層序列，除了該邊緣區域以及配置於該半導體層序列上用於使該半導體元件與外部電性接觸的區域以外。換言之，在此情形下，沒有透明導電接觸層配置於該焊墊與該半導體層序列之間，在此區域中，它有該焊墊配置於其中的開口。
根據另一具體實施例，該透明導電接觸層在數處或整個面積直接鋪設至該半導體層序列之p型摻雜層(例如，p型摻雜GaN層)的主面。例如由氧化矽或氮化矽構成的電絕緣層也有可能位在該透明導電接觸層與該半導體層序列之間的幾個地方。特別是，實作成為電阻隔層的該電絕緣層可在該透明導電接觸層與該半導體層序列之間配置於該第一及該第二金屬接觸層下面。該阻隔層最好被該透明導電接觸層完全覆蓋以及被後者及該半導體層序列圍封。
根據另一具體實施例，該半導體層序列包含複數個半導體層與至少一個主動區域。該主動區域可包含例如形式為發光或光偵測半導體層的光電主動區域或由其構成。在此情形下，該半導體元件特別實作成為發光或 光偵測半導體元件，例如發光二極體晶片、雷射二極體晶片或光二極體晶片。在此情形下，特別是，該半導體元件可設計成可用於產生或偵測在近紫外線、可見光及/或紅外線光譜範圍中的電磁輻射。較佳地，該半導體元件設計成可放射或偵測波長範圍在340奈米至820奈米(含)之間或在380奈米與780奈米(含)之間的光線。此外，該半導體元件也可為沒有光電性質的一些其他電子晶片。
根據另一具體實施例，該半導體元件實作成為無機半導體元件，特別是半導體晶片。例如，在此情形下，該半導體晶片可實作成為發光二極體晶片或光二極體晶片。在此情形下，該半導體層序列可基於III-V族化合物半導體材料為較佳。該半導體材料例如為氮化物化合物半導體材料，例如AlxIn1-x-yGayN，或磷化物化合物半導體材料，例如AlxIn1-x-yGayP，或者砷化物化合物半導體材料，例如AlxIn1-x-yGayAs，其中0≦x≦1，0≦y≦1，以及x+y≦1在各種情形下成立。該半導體層序列在此可包含摻雜物及其他組份。不過，即使可部份被少量其他物質取代及/或補充，但為了簡化說明，只指明該半導體層序列之晶格的主要組份，亦即Al、As、Ga、In、N或P。較佳地，該半導體層序列基於AlInGaN以及包含至少一n型摻雜層與至少一p型摻雜層，其中有一主動區域位於這兩層之間。
此外，該半導體元件也可實作成為太陽能電池，例如基於矽的太陽能電池。
此外，該半導體元件也有可能實作成為有 機半導體元件，特別是由有機半導體層形成之半導體層序列的光電主動有機半導體元件。在此情形下，該半導體元件可特別實作成為有機發光二極體或者是有機光二極體或有機太陽能電池。
根據另一具體實施例，該透明導電接觸層形成一電流散佈層(current spreading layer)。饋入第二金屬接觸層從而也進入第一金屬接觸層及該透明導電接觸層用於該半導體元件之操作的電流可通過該透明導電接觸層以大面積地饋入該半導體層序列，使得有可能儘可能面積均勻地供電給該半導體層序列的主動區域。
根據另一具體實施例，該電性接觸結構包含焊墊及/或用於電流散佈的一個或複數個傳導網狀物(conduction web)或形成該等結構。特別是，例如，該第一及該第二金屬接觸層可形成在該透明導電接觸層上方延伸用於電流散佈的一個或複數個傳導網狀物。該第二金屬接觸層的一部份也可形成焊墊。
根據另一具體實施例，該半導體元件有鄰接該頂面的側面，其中該分離層至少部份在該等側面上方延伸從而至少部份到達該等側面上方。結果，如上述包含介電材料或由其構成特別較佳的該分離層可當作該半導體元件之該等側面的鈍化層。作為它的替代例，該分離層也有可能只配置於該半導體層序列之該頂面上，例如也只於該透明導電接觸層上。在此情形下，如果除了覆蓋該等側面之至少一部份與在該頂面上之分離層之至少一部份的分 離層以外，該半導體元件包含鈍化層可能有利。該鈍化層也可完全覆蓋該半導體元件的頂面，除了在該半導體層序列之頂面上的焊墊以外，特別是，除焊墊以外的整個電性接觸結構。該鈍化層可包含用於該分離層的一種或複數種上述材料。
1‧‧‧透明導電接觸層
2‧‧‧第一金屬接觸層
3‧‧‧第二金屬接觸層
4‧‧‧分離層
5‧‧‧阻障層
9‧‧‧區域
10‧‧‧電性接觸結構
11‧‧‧焊墊
12‧‧‧傳導網狀物
20‧‧‧基板
21‧‧‧半導體層序列
22‧‧‧n型摻雜半導體層
23‧‧‧光電主動半導體層
24‧‧‧p型摻雜半導體層
30‧‧‧鈍化層
100‧‧‧半導體元件
由以下結合附圖所描述的示範具體實施例可明白其他的優點、有利具體實施例及發展。
第1A圖根據一示範具體實施例圖示半導體元件之電性接觸結構。
第1B圖根據另一示範具體實施例圖示半導體元件之電性接觸結構。
第2圖根據另一示範具體實施例圖示半導體元件之電性接觸結構。
第3A圖及第3B圖根據另一示範具體實施例圖示包含電性接觸結構的半導體元件，以及
第4圖及第5圖根據其他示範具體實施例圖示包含電性接觸結構的半導體元件。
在該等示範具體實施例及圖式中，類型相同或作用一樣的元件在各個情形下可用相同元件符號表示。圖示元件及它們之間的尺寸關係不應視為按照真實的比例繪製；反而，可能以誇大方式圖示個別元件(例如，層、 元件部件、元件及區域)的尺寸以便於更好地圖解說明及/或提供更好的了解。
第1A圖圖示半導體元件之電性接觸結構10的示範具體實施例。電性接觸結構10可配置於例如半導體元件的半導體層序列上，其中該半導體元件或該半導體層序列用虛線簡示。
電性接觸結構10包含透明導電接觸層1，例如它可直接鋪設於半導體元件之半導體層序列上。透明導電接觸層1包含透明導電氧化物或氮氧化物。特別是，在圖示示範具體實施例中，透明導電接觸層1包含含銦氧化物或氮氧化物，特別是銦錫氧化物或銦錫氮氧化物。透明導電接觸層1首先用作可經由電性接觸結構10饋入半導體元件之電流的電流散佈。為此目的，電性接觸結構10係大面積鋪設於半導體元件之半導體層序列上方為較佳。此外，在光電半導體元件(特別是，發光或光偵測半導體元件)的情形下，透明導電接觸層1可經裝設及設計成半導體元件所產生或半導體元件所偵測到的光線可穿過透明導電接觸層1，透明導電接觸層1具有大於或等於20奈米以及小於或等於300奈米的厚度。
第一金屬接觸層2係鋪設於透明導電接觸層1上。特別是，第一金屬接觸層2可包含鋁或由鋁構成。第一金屬接觸層2具有大於或等於20奈米以及小於或等於200奈米的厚度而且直接鋪設於透明導電接觸層1上，這意謂與透明導電接觸層1直接實體及電性接觸。第二金屬 接觸層3配置於第一金屬接觸層2上以及完全覆蓋第一金屬接觸層2。為此目的，第二金屬接觸層3在橫向(為沿著透明導電接觸層1之主延伸平面的方向)有比第一金屬接觸層2大的寬度，使得第二金屬接觸層3橫向突出超過第一金屬接觸層2。第二金屬接觸層3包含金或由金構成以及具有大於或等於1微米以及小於或等於4微米的厚度。儘管第一金屬接觸層2用於透明導電接觸層1的電性連接，然而第二金屬接觸層3可形成例如電性接觸結構10朝向外部的末端以及例如至少一部份也當作電性接觸結構10之外部電性連接的焊墊。如以上在發明內容中所述，第一金屬接觸層2及/或第二金屬接觸層3，也可用多層方式實作作為圖示於本示範具體實施例之個別單層具體實施例的替代物。
此外，分離層4配置於透明導電接觸層1、第二金屬接觸層3之間以及使第二金屬接觸層3與透明導電接觸層1分離。特別是，分離層4可防止第二金屬接觸層3與透明導電接觸層1(在第二金屬接觸層3若沒有分離層4及描述於下文之阻障層5之情形下會直接壓在透明導電接觸層1上而與其接觸的區域中)之間的直接接觸。特別是，在圖示示範具體實施例所述之材料的情形下，亦即用於第二金屬接觸層3的金與用於透明導電接觸層1的含銦TCO或TCON，層1及3如果發生直接接觸，則金與透明導電接觸層之成分(特別是，銦)之間可能發生反應。這可能導致透明導電接觸層1的導電係數減少，以及在金屬結 構邊緣產生形式為金與銦之反應產物的“粉化物”。由於分離層4，可避免此類不合意效應。
分離層4具有大於或等於1奈米以及小於或等於300奈米的厚度，其中特別在第二金屬接觸層3下面的分離層4的厚度足以在透明導電接觸層1與第二金屬接觸層3之間形成無孔阻障層。
此外，在圖示示範具體實施例中，進一步配置阻障層5於第一及第二金屬接觸層2、3之間，該阻障層完全覆蓋第一金屬接觸層2並且接著被第二金屬接觸層3覆蓋。特別是，在圖示示範具體實施例中，阻障層5被第二金屬接觸層3完全覆蓋。作為如圖示被第二金屬接觸層3完全覆蓋之阻障層5的替代例，阻障層5與第二金屬接觸層3例如也可一起朝邊緣以很薄的方式向外擴展。可用阻障層5實現金屬接觸層2、3的分離，藉此可防止第一及第二金屬接觸層2、3之間的材料擴散。阻障層5包含一個或複數個層，例如包含Ti、Pt、W、Ni、TiW或TiWN或由其構成。
分離層4實作成透明層，特別是，使得，如以上在說明透明導電接觸層1時所述，光線在沒有金屬層2、3的區域可穿過電性接觸結構10。特別是，分離層4包含可特別選自氧化物、氮化物或氮氧化物的介電材料。特別較佳的是，分離層4由二氧化矽構成。作為它的替代例，以上在發明內容中提到的其他材料也有可能。
由第1A圖可見，分離層4在第二金屬接觸 層3下面突出以及最好覆蓋在沒有第一金屬層2和沒有阻障層5(若適當的話)之區域的透明導電接觸層1。
透明導電接觸層1與配置於其上的其他導電層(亦即，圖示示範具體實施例的金屬接觸層2、3及阻障層5)之間的電性接觸在對應至分離層4之開口的區域9中實現。在圖示示範具體實施例中，分離層4之開口的橫向寬度大於第一金屬接觸層2的橫向寬度，使得同樣存在於圖示示範具體實施例中的阻障層5朝橫向配置於第一金屬接觸層2與分離層4之間，而且在第一金屬接觸層2旁的區域中與透明導電接觸層1直接接觸。進一步配置阻障層5於分離層4的一部份上。
此外，分離層4的開口以及沒有分離層4的區域9可具有對應至第一金屬接觸層2之橫向寬度的橫向寬度，使得，在此情形下，分離層4會延伸遠到第一金屬接觸層2。此外，分離層4也有可能延伸到第一金屬接觸層2下面。
為了製作電性接觸結構10，鋪設透明導電接觸層1至待接觸表面，亦即，例如半導體元件之半導體層序列的表面，例如用濺鍍或氣相沉積。分離層4例如用ALD、CVD或PVD鋪設至透明導電接觸層1，其中可以被圖案化的方式進行大面積的鋪設，其中在此第二個情形下，分離層4的圖案化係隨後發生以便暴露有第一金屬接觸層2配置於其中的區域9。第一金屬接觸層2、第二金屬接觸層3、以及阻障層5(若適當的話)可用例如氣相沉積鋪 設。
在區域9中，透明導電接觸層1的厚度也可小於在分離層4下面的鄰接區域，如第1B圖所示。例如，藉由被用來形成開口的蝕刻方法，在產生形成分離層4中之區域9的開口期間，可形成較小的厚度，也用該蝕刻方法蝕刻透明導電接觸層1的一部份。
第2圖圖示電性接觸結構10的另一示範具體實施例，相較於前一個示範具體實施例，其係包含不是只由一層組成而是包含可包含相同或不同材料之複數個層的分離層4，如以上在發明內容中所述。例如，分離層4上可包含二氧化矽層及氮化矽層或由彼等構成。此外，特別是，分離層4上例如可包含用ALD鋪設的氧化鋁或氧化鉭層與及在其上的二氧化矽層，或由彼等構成。
例如，在發光半導體元件的情形下，對於在有接觸結構10形成於其上之半導體層序列中產生的波長而言，多層式分離層4特別不實作成為布拉格反射鏡。在包含接觸結構10之發光半導體元件的情形下，如果折射率由半導體層序列向分離層4中面向周遭的最外層逐層遞減則更加有利。在通過接觸結構10來耦合由半導體層序列輸出進入周遭的光線時，折射率的階梯式減少使得有可能減少光學損失。
第3A圖及第3B圖的截面示意圖及平面圖圖示包含電性接觸結構10的半導體元件100，它可根據上述示範具體實施例之其中一者實作。半導體元件100包含 基板20，其上係配置半導體層序列21。電性接觸結構10鋪設於半導體層序列21背離基板20的頂面上。純粹舉例說明，在圖示示範具體實施例中的半導體元件100係實作成為無機發光半導體晶片或光偵測半導體晶片，亦即，例如成為發光二極體晶片或光二極體晶片。作為它的替代例，該半導體元件例如也可實作成為無機太陽能電池、有機發光二極體、有機光二極體、或有機太陽能電池。
基板20例如可為有半導體層序列21磊晶生長於其上的成長基板。例如，基板20可包含藍寶石或由藍寶石構成。與圖示示例相比，基板20面向半導體層序列21的頂面也有可能設有圖案。在此情形下，基板20可為所謂的“圖案化藍寶石基板”(PSS)。作為它的替代例，基板20例如也可包含SiC或Si或在發明內容中提及的一些其他材料，或由彼等構成。
半導體層序列21包含半導體層22、23、24，它們可為n型摻雜半導體層22、p型摻雜半導體層24、以及在其間形式為光電主動半導體層23的主動區域。半導體層序列21例如可基於在發明內容中提及的化合物半導體材料系統之其中一者。例如，半導體層序列21可基於AlInGaN。在圖示示範具體實施例中，半導體層23可特別實作成為發光半導體層或光偵測半導體層。作為圖示構造的替代例，半導體層序列21也可包含其他及/或不同的半導體層。此外，半導體層序列21可包含有不同機能的不同主動區域，使得半導體元件100也可實作成為非光電主動 半導體元件。
在圖示示範具體實施例中，電性接觸結構10，亦即，特別是透明導電接觸層1，直接鋪設於半導體層24上，亦即於p型摻雜半導體層24上。作為它的替代例，半導體層序列21的構造也可反過來，使得電性接觸結構10被鋪設於n型摻雜半導體層上。半導體元件100包含用於電性接觸基板側半導體層的另一電性接觸，為求圖示清楚，該另一電性接觸未圖示於此或後續的示範具體實施例。
此外，在圖示示範具體實施例中為n型摻雜層並且配置於光電主動層23下面的半導體層22也有可能透過描述於此的接觸結構10而被接觸。為此目的，半導體層序列21例如可具有用蝕刻方法產生的開口，該開口延伸穿過半導體層23及24直到或進入半導體層22。然後，接觸結構10可鋪設於在半導體層22中被該開口暴露之區域的頂面(其係背離基板20)上。
此外，如在第3B圖中利用虛線表示的透明導電接觸層1係有可能覆蓋從而與半導體層序列21的整個頂面電性接觸，除了半導體層序列21之頂面的暴露邊緣區域以外。此外，例如由二氧化矽及/或氮化矽構成用作電阻隔層的電絕緣層也有可能配置於在透明導電接觸層1與半導體層序列21之間的金屬接觸層2、3下面，使得電流不能進入在此區域的半導體層序列21中。結果，可達成的是，特別是在發光半導體元件的情形下，電流在只被透明 層(亦即，特別是透明導電接觸層1及分離層4)覆蓋的區域進入發光層23為較佳，以及也可從半導體元件100的上述區域露出光線。
此外，如第3B圖所示，電性接觸結構10有焊墊11與複數個傳導網狀物12用於電流散佈。這些由金屬接觸層2、3和阻障層5(若適當的話)形成，它們以圖示中被圖案化的方式鋪設於透明導電接觸層1上。為此目的，根據鋪設於其上之金屬接觸層2、3的結構，分離層4有一個或複數個開口。此外，焊墊11也有可能只由一金層組成，亦即只有第二金屬接觸層4，以及在焊墊11的區域中沒有透明導電接觸層1。在焊墊11下面，透明導電接觸層1因此可具有開口，在該開口中係配置焊墊11。焊墊11及傳導網狀物12的圖示結構係純粹舉例說明而且不應被理解為限制。特別是，圖示結構也可具有其他幾何。特別是，傳導網狀物12可具有大於或等於2微米以及小於或等於25微米的寬度。特別是，傳導網狀物12也可具有大於或等於3微米以及小於或等於12微米的寬度。
第4圖圖示實作成為半導體晶片的半導體元件100之另一示範具體實施例，其中電性接觸結構10具有由金屬接觸層2、3及阻障層5組成之兩個區域(實作成為傳導網狀物12)在圖示截面示意圖中係純粹舉例說明。在第4圖的示範具體實施例中，分離層4以大面積配置於透明導電接觸層1上，除了以上在說明第1A圖時提及的區域9以外。
此外，半導體元件100包含鈍化層30，該鈍化層在電性接觸結構10之上以及在該另一頂面之上以及也在半導體層序列21中鄰接該頂面的側面上面，該鈍化層因此至少也部份覆蓋半導體層序列21的側面，特別是有主動區域的區域。在圖示示範具體實施例中，半導體層序列21的側面由台面邊緣(mesa edge)形成。在圖示示範具體實施例中，鈍化層30以大面積鋪設於電性接觸結構10上以及完全覆蓋後者，除了焊墊(在此未圖示)以外。作為它的替代例，鈍化層30也有可能只覆蓋分離層4的一部份，例如在半導體層序列21之頂面的邊緣區域附近，該邊緣區域不被透明導電接觸層1及分離層4以及半導體層序列21的側面覆蓋。
鈍化層30可包含例如氧化物、氮化物或氮氧化物，例如以上在發明內容中提及用於分離層的材料之其中一者。
第5圖圖示實作成為半導體晶片之半導體元件100的另一示範具體實施例，其中，相較於前一個示範具體實施例，分離層4延伸超出透明導電接觸層1，特別是至少部份在鄰接半導體層序列21之頂面的側面上方延伸。在此情形下，分離層4可同時當作半導體層序列21的鈍化層，藉此有可能不需要額外的鈍化層，例如第4圖的鈍化層30。特別是，電性接觸結構10的第二金屬接觸層3可暴露以及不被任何鈍化層覆蓋。
用附圖描述的示範具體實施例及特徵也可 根據其他示範具體實施例來相互組合，即使該等組合並未明確描述。此外，圖示於附圖的示範具體實施例可具有根據發明內容中之描述的其他或替代特徵。
本發明不被基於該等示範具體實施例的描述限制於該等示範具體實施例。反而，本發明涵蓋任何新穎特徵以及任何特徵組合，尤其是包括申請專利範圍的任何特徵組合，即使此一特徵或此一組合本身未明確具體說明於申請專利範圍或示範具體實施例。
1‧‧‧透明導電接觸層
2‧‧‧第一金屬接觸層
3‧‧‧第二金屬接觸層
4‧‧‧分離層
5‧‧‧阻障層
9‧‧‧區域
10‧‧‧電性接觸結構

Claims (13)

  1. 一種用於半導體元件(100)的電性接觸結構(10)，包含：透明導電接觸層(1)，其上係鋪設第一金屬接觸層(2)，第二金屬接觸層(3)，其係完全覆蓋該第一金屬接觸層(2)，以及分離層(4)，其係配置於該透明導電接觸層(1)與該第二金屬接觸層(3)之間並使該第二金屬接觸層(3)與該透明導電接觸層(1)分離，其中，該分離層(4)在該第二金屬接觸層(3)下面突出，其中，阻障層(5)配置於該第一及該第二金屬接觸層(2，3)之間，該阻障層完全覆蓋該第一金屬接觸層(2)以及被該第二金屬接觸層(3)覆蓋，其中，該阻障層(5)部份覆蓋該分離層(4)，其中，該阻障層(5)在包圍該第一金屬接觸層(2)的區域中直接配置於該透明導電接觸層(1)上，其中，該分離層(4)與該第一金屬接觸層(2)隔開。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之接觸結構(10)，其中，該分離層(4)係透明且包含介電材料。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之接觸結構(10)，其中，該分離層(4)包含複數個層。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之接觸結構(10)，其中，該分離層(4)包含氧化物、氮化物或氮氧化物。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之接觸結構(10)，其中，該分離層(4)以大面積覆蓋該透明導電接觸層(1)，除了包圍該第一金屬接觸層(2)的區域以外。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之接觸結構(10)，其中，該透明導電接觸層(1)包含透明導電氧化物或氮氧化物。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之接觸結構(10)，其中，該透明導電接觸層(1)包含含銦氧化物或氮氧化物。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之接觸結構(10)，其中，該第一金屬接觸層(2)包含鋁，以及該第二金屬接觸層(3)包含金。
  9. 一種半導體元件(100)，包含：基板(20)，其上係鋪設半導體層序列(21)，如申請專利範圍第1至8項任一項所述之電性接觸結構(10)，其位於該半導體層序列(21)背離該基板(20)的頂面上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之半導體元件(100)，其中，該電性接觸結構(10)包含或形成焊墊(11)及/或用於電流散佈之一個或複數個傳導網狀物(12)。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之半導體元件(100)，其中，該半導體層序列(21)包含光電主動區域。
  12. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之半導體元件(100)，其中，該半導體元件(100)有鄰接該頂面的側面， 以及該分離層(4)至少部份在該等側面上方延伸。
  13. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之半導體元件(100)，其中，該分離層(4)只配置於該半導體層序列(21)之該頂面上，該半導體元件(100)有鄰接該頂面的側面，以及鈍化層(30)至少部份覆蓋該等側面以及該分離層(4)在該頂面上的至少一部份。
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