TWI649868B

TWI649868B - 具有發光二極體的光電裝置

Info

Publication number: TWI649868B
Application number: TW103145022A
Authority: TW
Inventors: 布維爾克理斯多夫; 多尼爾厄文; 修恭澤維爾; 卡利卡羅婁
Original assignee: 法商艾勒迪亞公司
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2019-02-01
Also published as: TW201624685A

Abstract

本發明係關於一種光電裝置(5)，包括：半導體基板(10)，半導體基板(10)未摻雜或摻雜有第一導電類型；第一摻雜的半導體區域(14)，第一摻雜的半導體區域(14)電連接至該基板，且具有第一導電類型或相反於第一類型的第二導電類型，並且比基板摻雜得更重；第一發光二極體(DEL)的第一組件(A)，第一發光二極體(DEL)的第一組件(A)由第一半導體區域支撐，第一發光二極體包括導線形、圓錐形、或漸細的半導體元件；以及導電部(36)，導電部(36)接觸於第一半導體區域。

Description

具有發光二極體的光電裝置

本發明一般係關於基於半導體材料的光電裝置以及用於製造該光電裝置的方法。本發明更具體地係關於包括由三維元件所形成的發光二極體之光電裝置，三維元件具體地為半導體微導線或奈米導線。

用語「具有發光二極體的光電裝置」指的是能夠將電信號轉換成電磁輻射的裝置，且具體地為專用於電磁輻射(具體地為光)的發射之裝置。能夠形成發光二極體的三維元件的範例為包括半導體材料的微導線或奈米導線，該半導體材料基於的化合物主要包括至少一III族元素與一V族元素(例如，氮化鎵(GaN))(此後稱為III-V族化合物)，或主要包括至少一II族元素與一VI族元素(例如，氧化鋅(ZnO))(此後稱為II-VI族化合物)。

複數個光電裝置的三維元件(具體地為半導體微導線或奈米導線)可形成在基板上，基板之後被鋸切來界定出個別的光電裝置。每一光電裝置然後係配置在封裝中，具體地用於保護三維元件，且該封裝附接至支撐部，例如，印刷電路。

可能想要使電子電路相關於該光電裝置。電子電路例如為用於控制發光二極體的電源之電路、用於保護發光二極體來防止靜電放電之電路、或用於偵測發光二極體的溫度之電路。此種電子電路與光電裝置分開形成，且然後附接至該支撐部並且連接至該封裝。體積由於與光電裝置相關的電子電路會變得顯著。製造包括光電裝置的電子電路的方法因此包括(除了製造光電裝置的步驟之外)不同的電子電路製造步驟與連接電子電路至光電裝置的步驟。這些步驟增加了光電系統的製造成本。

因此，一實施例的一目的為克服前述具有發光二極體(具體地為具有微導線或奈米導線)的光電裝置以及其製造方法的至少部分的缺點。

一實施例的另一目的為減少包括光電裝置的電子系統的體積。

一實施例的另一目的為：針對具有發光二極體的光電裝置，能夠以工業規模以及以低成本來製造。

因此，一實施例提供一種光電裝置，包括：一半導體基板，該半導體基板未摻雜或摻雜有一第一導電類型；一第一摻雜的半導體區域，該第一摻雜的半導體區域電連接至該基板，該第一摻雜的半導體區域為該第一導電類型或相反於該第一類型的一第二導電類型，並且比該基板摻雜得更重；第一發光二極體的一第一組件，該第一發光二極體的該第一組件由該第一半導體區域支撐，該第一發光二極體包括導線形、圓錐形、或漸細的半導體元件；及一導電部，該導電部接觸於該第一半導體區域。

根據一實施例，該第一半導體區域係藉由一或複數個離子佈植步驟而獲得。

根據一實施例，該第一半導體區域係藉由一同質磊晶步驟而獲得。

根據一實施例，該裝置進一步包括一第一電極層，該第一電極層至少部分為透明的，並且覆蓋每一第一發光二極體；以及該裝置進一步包括一第一導電層，該第一導電層覆蓋該等第一發光二極體周圍的該第一電極層。

根據一實施例，該裝置進一步包括至少一絕緣部，該至少一絕緣部沿著該第一半導體區域的至少一橫向邊緣延伸。

根據一實施例，該裝置進一步包括至少一第二摻雜的半導體區域，該至少一第二摻雜的半導體區域的一導電類型相反於該第一半導體區域的該導電類型，且該至少一第二摻雜的半導體區域沿著該第一半導體區域的至少一橫向邊緣延伸。

根據一實施例，該基板為單件式。

根據一實施例，該基板係分成一半導體層，該半導體層包括該第一半導體區域，並且藉由一絕緣層而與該基板的其餘部分分隔。

根據一實施例，該半導體層係選自包括矽、鍺、碳化矽、與III-V族化合物的群組。

根據一實施例，該基板係選自包括矽、鍺、碳化矽、與III-V族化合物的群組。

根據一實施例，該基板為一絕緣材料，例如，氧化矽或氧化鋁。

根據一實施例，該基板的該摻雜劑濃度為小於或等於10¹⁵原子/立方公分，且該第一半導體區域的該摻雜劑濃度的範圍係從5*10¹⁶原子/立方公分至2*10²⁰原子/立方公分。

根據一實施例，該裝置進一步包括至少一電子元件，該至少一電子元件至少部分形成在該基板中。

根據一實施例，該電子元件屬於包括下述的群組：一二極體、一稽納二極體、一突崩二極體、一雙極電晶體、一金氧半導體場效電晶體、一電阻器、一金氧半導體電容、一金屬-絕緣體-金屬電容、一晶閘管、一變容器、一揮發性記憶體、以及一非揮發性記憶體。

根據一實施例，該裝置包括：一第三摻雜的半導體區域，該第三摻雜的半導體區域電連接至該基板，該第三摻雜的半導體區域為該第一導電類型或相反於該第一類型的一第二導電類型，並且比該基板摻雜得更重；發光二極體的一第二組件，該發光二極體的該第二組件由該第三半導體區域支撐，該發光二極體的該第二組件包括導線形、圓錐形、或漸細的半導體元件；及一第二電極層，該第二電極層覆蓋每一第二發光二極體；以及一第二導電層，該第二導電層覆蓋該等第一發光二極體周圍的該第二電極層，該第二電極層或該第二導電層接觸於該第一半導體區域。

根據一實施例，該裝置包括一第四半導體區域，該第四半導體區域電連接至該基板並且遠離該第一半導體區域，該第四半導體區域的導電類型相同於該第一半導體區域的導電類型，並且比該基板摻雜得更重，且該第四半導體區域連接至該等第一發光二極體的一電極。

根據一實施例，該裝置包括一第五半導體區域，該第五半導體區域包括該第四半導體區域。

根據一實施例，該第五半導體區域進一步包括該第一半導體區域。

根據一實施例，該裝置包括：一第六半導體區域，該第六半導體區域電連接至該基板，該第六半導體區域的導電類型相同於該第一半導體區域的導電類型；一第七半導體區域，該第七半導體區域電連接至該基板，該第七半導體區域的導電類型相反於該第一半導體區域的導電類型；一第八半導體區域，該第八半導體區域接觸於該基板並且具有的導電類型係相同於該第六半導體區域的導電類型，該第八半導體區域連接至該第一半導體區域或連接至該第六半導體區域；及一第九半導體區域，該第九半導體區域的導電類型相同於該第七半導體區域的導電類型；且該第九半導體區域延伸於該第六與第八半導體區域之間，並且連接至該第七半導體區域，或者該第九半導體區域延伸於該第一與第八半導體區域之間，該第九半導體區域連接至該第七半導體區域。

根據一實施例，該裝置包括一第十與一第十一半導體區域係連接至彼此，並且具有相反的導電類型，且該第十與第十一半導體區域兩者藉由沿著該第一半導體區域的至少一橫向邊緣延伸的至少一絕緣或半導體部分而分隔於該第一半導體區域。

5‧‧‧光電裝置

10‧‧‧半導體基板

12‧‧‧表面

14‧‧‧摻雜區域

14₁、14₂‧‧‧重摻雜區域

16‧‧‧種子墊

20‧‧‧導線

22‧‧‧下部

24‧‧‧上部

26‧‧‧絕緣層

28‧‧‧殼部

30、30₁、30₂‧‧‧層(電極)

32、32₂‧‧‧導電層

34、34₁‧‧‧開口

36、36₂‧‧‧導電材料墊

38‧‧‧封裝層

40‧‧‧光電裝置

44‧‧‧半導體層

46‧‧‧支撐部

48‧‧‧絕緣層

50‧‧‧光電裝置

52‧‧‧絕緣區域

54‧‧‧光電裝置

60‧‧‧光電裝置

66‧‧‧輕摻雜部分

70‧‧‧光電裝置

72‧‧‧重摻雜區域

74‧‧‧光電裝置

76‧‧‧絕緣區域

78‧‧‧光電裝置

82‧‧‧光電裝置

90、91‧‧‧保護電路

92‧‧‧稽納二極體

93、94‧‧‧稽納二極體

95‧‧‧光電裝置

96‧‧‧重摻雜區域

97‧‧‧輕摻雜部分

98‧‧‧重摻雜區域

99‧‧‧開口

100‧‧‧開口

101‧‧‧導電墊

102‧‧‧光電裝置

103‧‧‧重摻雜區域

104‧‧‧輕摻雜部分

105‧‧‧開口

106‧‧‧光電裝置

107‧‧‧摻雜區域

110‧‧‧電路

112‧‧‧偵測元件

114‧‧‧電路

116‧‧‧光電裝置

118‧‧‧P型重摻雜區域

120‧‧‧輕摻雜部分

122‧‧‧N型摻雜區域

124‧‧‧開口

126‧‧‧開口

128‧‧‧導電線跡

130‧‧‧導電線跡

150‧‧‧光電裝置

152‧‧‧第一N型摻雜區域

154‧‧‧第二N型摻雜區域

156‧‧‧重摻雜N型區域

158‧‧‧重摻雜P型區域

160‧‧‧P型摻雜區域

162‧‧‧N型摻雜嵌埋區域

164、166‧‧‧開口

168、169‧‧‧導電線跡

170‧‧‧光電裝置

171‧‧‧摻雜區域

172‧‧‧摻雜區域

173‧‧‧光電裝置

174‧‧‧溝槽

178‧‧‧溝槽

180‧‧‧部分

182‧‧‧絕緣區段

A、A1、A2‧‧‧組件

DEL、DEL₁、DEL₂‧‧‧發光二極體

H₁、H₂、H₃‧‧‧高度

I‧‧‧電流

U‧‧‧電壓

V1、V2‧‧‧電壓源

前述與其他特徵以及優點將在以下的具體實施例的非限制性描述中結合所附圖式來詳細討論，其中：第1圖至第4圖為光電裝置的實施例的部分簡化橫剖面視圖，光電裝置具有微導線或奈米導線製造於半導體基板上；第5圖至第9圖為光電裝置的實施例的部分簡化橫剖面視圖，光電裝置包括串聯連接的發光二極體的兩個組件；第10圖與第11圖繪示保護發光二極體免於靜電放電的電路的範例；第12圖、第13圖、與第14圖為光電裝置的實施例的部分簡化橫剖面視圖，光電裝置包括保護電路，保護電路基於一或兩個稽納二極體；第15圖繪示溫度測量電路的範例；第16圖為具有微導線或奈米導線的光電裝置的實施例的部分簡化橫剖面視圖，光電裝置另外包括溫度偵測二極體；第17圖、第18圖、與第19圖為光電裝置的部分簡化頂視圖，繪示發光二極體與溫度偵測二極體的配置；第20圖與第21圖為具有微導線或奈米導線的光電裝置的實施例的部分簡化橫剖面視圖，光電裝置另外包括雙極電晶體；第22圖為具有微導線或奈米導線的光電裝置的實施例的部分簡化橫剖面視圖，在鋸切基板之前，微導線或奈米導線形成於基板晶圓上；及第23圖為第22圖的光電裝置的部分簡化頂視圖。

為了清楚起見，相同的元件已在各種圖式中用相同的元件符號來表示，且另外，如同電子電路的圖式的通常情況，各種圖式並未依尺寸繪製。另外，僅繪示且將敘述有助於瞭解本揭示案的那些元件。

在以下的敘述中，除非另有指出，用語「實質上」、「大約」以及「級數」是表示「在10%以內」。此外，「主要由一材料形成的化合物」或「基於一材料的化合物」是表示該化合物包括大於或等於95%的該材料之比例，此比例較佳地大於99%。

本敘述係關於具有三維元件的光電裝置，三維元件例如為微導線、奈米導線、錐形元件或漸細的元件。在下面的敘述中，實施例係針對具有微導線或奈米導線的光電裝置來敘述。但是，這些實施例可針對微導線或奈米導線以外的三維元件來實施，例如，金字塔形的三維元件。

用語「微導線」或「奈米導線」指的是沿著較佳的方向具有伸長形狀之三維結構，該較佳的方向具有至少兩個維度係稱為次要維度，範圍從5nm至2.5μm，較佳地從50nm至2.5μm，第三維度係稱為主要維度，至少等於最大的次要維度的1倍，較佳地至少5倍，且還更較佳地至少10倍。在某些實施例中，次要維度可小於或等於大約1μm，較佳地範圍從100nm至1μm，更較佳地從100nm至300nm。在某些實施例中，每一微導線或奈米導線的高度可大於或等於500nm，較佳地範圍從1μm至50μm。

在以下的敘述中，用語「導線」用來表示「微導線或奈米導線」。較佳地，該導線的平均線(運行通過直的部分的重心、在垂直於該導線的較佳方向的平面中)實質上為直線的，並且以下稱為該導線的「軸」。

根據一實施例，為了製造光電裝置，使用半導體基板(未摻雜或輕摻雜有第一導電類型)，且發光二極體形成於相反於第一類型之第二導電類型的重摻雜區域上，並且從基板的上表面延伸於基板中。該基板例如對應於積體電路製造處理中傳統上使用的未摻雜或輕摻雜單晶矽基板。

發光二極體的基部由重摻雜區域偏壓，重摻雜區域接觸於所有的發光二極體。重摻雜區域相對地電性絕緣於基板的其餘部分。其他電子元件可然後形成於此基板的頂部上或內部，以與發光二極體整合的方式。額外的電子元件可對應於pn二極體、稽納二極體、突崩二極體、金氧半導體場效電晶體(也稱為MOS電晶體)、雙極電晶體、電阻器、金氧半導體電容(也稱為MOS電容)、金屬-絕緣體-金屬電容(也稱為MIM電容)、晶閘管、變容器、揮發性記憶體(例如，動態隨機存取記憶體，所謂的DRAM)、非揮發性記憶體(例如，快閃記憶體)。

第1圖為光電裝置5的實施例的部分簡化橫剖面視圖，光電裝置5形成自例如先前所述的導線並且能夠發射電磁輻射。

第1圖繪示一結構，從底部至頂部包括：半導體基板10，半導體基板10未摻雜或輕摻雜有第一導電類型，半導體基板10包括上表面12，較佳地至少在發光二極體的位準處為平坦的；摻雜區域14，摻雜區域14為第一導電類型或相反於第一類型的第二導電類型，比基板10摻雜得更重，且從表面12延伸在基板10中，並且作為第一電極的作用；種子墊16，種子墊16促進導線的生長並且配置在接觸於區域14的表面12上；高度H₁的導線20(繪示五條導線)，每一導線20接觸於一個種子墊16，每一導線20包括高度H₂的下部22係接觸於種子墊16，以及高度H₃的上部24係接續於下部22；絕緣層26，絕緣層26延伸於基板10的表面12上與每一導線20的下部22的橫向側上；殼部28，殼部28包括堆疊的半導體層，堆疊的半導體層覆蓋每一上部24；層30，層30形成覆蓋每一殼部28的第二電極並且進一步延伸在絕緣層26上；導電層32，導電層32覆蓋導線20之間的電極層30，且並未延伸於導線20上；開口34，開口34在絕緣層26中並且曝露區域14；導電材料墊36，導電材料墊36延伸於開口34中以及開口34周圍的絕緣層26上，墊36接觸於開口34中的區域14；及封裝層38，封裝層38覆蓋整個結構，且具體地為電極30。

光電裝置5可另包括一層磷(未圖示)，設置在封裝層38上或混入封裝層38中。

由每一導線20、相關的種子墊16、與殼部28所形成的組件形成發光二極體DEL。二極體DEL的基部對應於種子墊16。殼部28具體地包括活性層，活性層為發光二極體DEL所傳送的大部分電磁輻射所發射自的層。發光二極體 DEL並聯連接並且形成發光二極體的組件A。組件A可包括數個發光二極體DEL至一千個發光二極體。

在本實施例中，半導體基板10對應於單件式結構。半導體基板10例如為由下述製成的基板：矽、鍺、碳化矽、III-V族化合物(例如，GaN或GaAs)、或ZnO基板。較佳地，基板10為單晶矽基板。

基板10為未摻雜或輕摻雜有摻雜劑濃度小於或等於5 *10¹⁶原子/立方公分，較佳地實質上等於10¹⁵原子/立方公分。基板10具有的厚度範圍從275μm至1.5mm，較佳地為725μm。

在矽基板10的實例中，P型摻雜劑的範例為硼(B) 或銦(In)，且N型摻雜劑的範例為磷(P)、砷(As)、或銻(Sb)。較佳地，基板10為P型硼摻雜的。

矽基板10的表面12可為(100)表面。

區域14為重摻雜區域。較佳地，區域14的導電類型相反於基板10的導電類型。作為一範例，第1圖繪示輕摻雜P型基板10與重摻雜N型區域14。區域14的摻雜劑濃度的範圍從5*10¹⁶原子/立方公分至2*10²⁰原子/立方公分，較佳地從3*10¹⁷原子/立方公分至5*10¹⁸原子/立方公分。區域14的厚度範圍從150nm至數微米，較佳地從150nm至1μm，更較佳地從150nm至400nm。

種子墊16(也稱為種子島)由促進導線20生長的材料製成。可提供處理，以保護種子墊的橫向側以及未被種子墊覆蓋的基板部分的表面，以防止導線生長於種子墊的橫向側上以及未被種子墊覆蓋的基板部分的表面上。該處理可包括形成介電質區域於種子墊的橫向側上並且延伸於基板的內部及/或頂部上，且針對每一對墊，連接該對墊的一者至該對墊的另一者，而沒有導線生長於介電質區域上。作為變化例，可用覆蓋基板10的表面12且延伸於區域14上的種子層來取代種子墊16。介電質區域可然後形成在種子層之上，以防止導線生長於非所欲的區域中。

作為一範例，形成種子墊16的材料可為氮化物、碳化物、或來自週期表元素的IV、V或VI行的過渡金屬的硼化物、或這些化合物的組合。作為一範例，種子墊16可由下述製成：氮化鋁(AlN)、硼(B)、氮化硼(BN)、鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鉿(Hf)、氮化鉿(HfN)、鈮(Nb)、氮化鈮(NbN)、鋯(Zr)、鋯硼酸(ZrB₂)、氮化鋯(ZrN)、碳化矽(SiC)、氮碳化鉭(TaCN)、Mg_xN_y形式的氮化鎂(其中x大約等於3，且y大約等於2，例如，氮化鎂為Mg₃N₂的形式或氮化鎂鎵(MgGaN))、鎢(W)、氮化鎢(WN)、或者其組合。

種子墊16可摻雜有相同於區域14的導電類型。

絕緣層26可由介電質材料製成，例如氧化矽 (SiO₂)、氮化矽(Si_xN_y，其中x大約等於3，且y大約等於4，例如，Si₃N₄)、氮氧化矽(SiO_xN_y，其中x可大約等於1/2，且y可大約等於1，例如，Si₂ON₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鉿(HfO₂)、或鑽石。作為一範例，絕緣層26的厚度範圍從5nm至800nm，例如，大約等於30nm。

導線20至少部分由至少一半導體材料形成。半導體材料可為矽、鍺、碳化矽、III-V族化合物、II-VI族化合物、或這些化合物的組合。

導線20可至少部分由主要包括III-V族化合物(例如，III-N化合物)的半導體材料形成。III族元素的範例包括鎵(Ga)、銦(In)或鋁(Al)。III-N化合物的範例為GaN、AlN、InN、InGaN、AlGaN、或AlInGaN。其他V族元素也可使用，例如，磷或砷。通常，III-V族化合物中的元素可用不同的莫耳分數組合。

導線20可至少部分由主要包括II-VI族化合物的半導體材料形成。II族元素的範例包括IIA族元素(具體地為鈹(Be)與鎂(Mg))與IIB族元素(具體地為鋅(Zn)與鎘(Cd))。VI族元素的範例包括VIA族元素(具體地為氧(O)與碲(Te))。II-VI族化合物的範例為ZnO、ZnMgO、CdZnO、或CdZnMgO。通常，II-VI族化合物中的元素可用不同的莫耳分數組合。

導線20可包括摻雜劑。作為一範例，針對III-V族化合物，摻雜劑可選自包括下述的群組：II族P型摻雜劑(例如，鎂(Mg)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、或汞(Hg))、IV族P型摻雜劑(例如，碳(C))、或IV族N型摻雜劑(例如，矽(Si)、鍺(Ge)、硒(Se)、硫(S)、鋱(Tb)、或錫(Sn))。

導線20的橫剖面可具有不同的形狀，像是例如，橢圓形、圓形、或多邊形，具體地為三角形、矩形、方形或六邊形。因此應瞭解到，相關於導線或沉積於導線上的層的橫剖面所提及的用語「直徑」指的是相關於此橫剖面中的目標結構的表面積的量，對應於例如具有相同於該導線橫剖面的表面積之圓盤的直徑。每一導線20的平均直徑的範圍可從50nm至2.5μm。每一導線20的高度H₁的範圍可從250nm至50μm。每一導線20可具有沿著實質上垂直於表面12的軸之伸長的半導體結構。每一導線20可具有大體上圓柱形的形狀。兩條導線20的軸可距離0.5μm至10μm，且較佳地，1.5μm至4μm。作為一範例，導線20可規則地分佈，具體地以六邊形的網路。

作為一範例，每一導線20的下部22主要由III-N化合物(例如，氮化鎵)形成，具有相同於區域14的摻雜類型，例如N型，例如利用矽來摻雜。下部22沿著高度H₂延伸，高度H₂可為從100nm至25μm的範圍。

作為一範例，每一導線20的上部24至少部分由 III-N化合物製成，例如GaN。上部24可為N型摻雜，可能比下部22摻雜得較輕，或者不刻意摻雜。上部24沿著高度H₃延伸，高度H₃可為從100nm至25μm的範圍。

殼部28可包括堆疊的複數個層，具體地包括：- 活性層，活性層覆蓋相關導線20的上部24；- 中間層，中間層具有相反於覆蓋活性層的下部22的導電類型之導電類型；及- 結合層，結合層覆蓋中間層且被電極30覆蓋。

活性層為發光二極體DEL所傳送的大部分輻射所發射自的層。根據一範例，活性層可包括限制機構，例如多個量子井。例如，由各自具有厚度為5nm至20nm(例如，8nm)與1nm至10nm(例如，2.5nm)的GaN與InGaN層之交替所形成。GaN層可摻雜有例如N或P型。根據另一範例，活性層可包括單一InGaN層，例如，具有大於10nm的厚度。

中間層(例如，P型摻雜的)可對應於半導體層或堆疊的半導體層，並且促成形成P-N或P-I-N接面，活性層係包括於中間的P型層與P-N或P-I-N接面的上部N型部分24之間。

結合層可對應於半導體層或堆疊的半導體層，並且促成形成中間層與電極30之間的歐姆接觸。作為一範例，結合層可非常重摻雜有相反於每一導線20的下部22的類型之類型，直到半導體層的變質，例如，P型摻雜的濃度大於或等於10²⁰原子/立方公分。

半導體層的堆疊可包括由三元合金形成的電子阻障層，例如，由接觸於活性層與中間層的氮化鋁銦(AlInN)或氮化鋁鎵(AlGaN)製成，以提供活性層中的電載子的良好分佈。

電極30能夠偏壓每一導線20的活性層，並且使發光二極體DEL發出的電磁輻射通過。形成電極30的材料可為透明且導電的材料，例如氧化銦錫(ITO)、鋁摻雜的氧化鋅、或石墨烯。作為一範例，電極層30具有的厚度範圍從5nm至200nm，較佳地從20nm至50nm。

導電層32較佳地對應於金屬層，例如，鋁、銀、銅、或鋅。作為一範例，導電層32具有的厚度範圍從20nm至1000nm，較佳地從100nm至200nm。

封裝層38由至少部分透明的絕緣材料製成。封裝層 38的最大厚度為從250nm至50μm的範圍，使得封裝層38完全覆蓋發光二極體DEL的頂部處的電極30。封裝層38可由至少部分透明的無機材料製成。根據一範例，封裝層38由矽樹脂製成。根據另一範例，該無機材料係選自包括下述的群組：矽氧化物，SiO_x類型(其中x為0與2之間的實數)，或SiO_yN_z(其中y為0與2之間的實數，且z為0與1之間)，以及鋁的氧化物，例如，Al₂O₃。封裝層38可由至少部分透明的有機材料製成。作為一範例，封裝層38為環氧聚合物。

藉由連接電極30至第一參考電壓源V1且藉由連接墊36至第二參考電壓源V2，可獲得組件A的每一發光二極體DEL的偏壓。作為一範例，在N型摻雜的導線的實例中，第一電壓可大於該第二電壓，且電源V2可對應於接地。

較佳地，複數個具有發光二極體的光電裝置同時形成在半導體基板晶圓上。發光二極體的數量根據光電裝置而不同。光電裝置藉由晶片鋸切步驟而分離。有利地，它是微電子中的電路製造方法中目前使用的矽晶圓，具體地為基於金氧場效電晶體或MOS電晶體。

促成獲得光電裝置5的製造方法的實施例包括以下步驟：

(1)形成區域14。區域14可藉由在基板10中的一或多於一個的摻雜劑佈植或藉由在最初的支撐部上選擇性地磊晶重摻雜材料而獲得。

(2)在基板10的表面12上形成種子墊16。

種子墊16可如此獲得：藉由沉積種子層於表面12上，且藉由蝕刻種子層的部分直至基板10的表面12來界定出種子墊。種子墊可藉由下述方法來沉積：例如化學氣相沉積(CVD)或金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)，也熟知為金屬有機氣相磊晶(MOVPE,metal-organic vapor phase epitaxy)。但是，可使用的方法例如分子束磊晶(MBE,molecular-beam epitaxy)、氣源MBE(GSMBE,gas-source MBE)、金屬-有機MBE(MOMBE,metal-organic MBE)、電漿輔助MBE(PAMBE,plasma-assisted MBE)、原子層磊晶(ALE)、氫化物氣相磊晶(HVPE,hydride vapor phase epitaxy)、以及原子層沉積法(ALD,atomic layer deposition)。另外，可使用的方法例如蒸發或反應性陰極濺射。

當種子墊16由氮化鋁製成時，種子墊16可實質上有紋理的，並且具有較佳的偏壓。墊16的紋理可藉由在種子層的沉積之後執行額外的處理而獲得。該處理例如為氨流動(NH₃)之下的退火。

(3)保護基板10的表面12未被種子墊16覆蓋的部分，以避免在這些部分上後續生長導線。這可藉氮化步驟來獲得，氮化步驟導致在基板10的表面處、種子墊16之間形成氮化矽區域(例如，SiN或Si₃N₄)。這也可如此獲得：藉由遮蔽種子墊16之間的基板10的步驟(包括沉積一層例如SiO₂或SiN或Si₃N₄介電質)，且然後在光微影步驟之後蝕刻此層至種子墊16的外面。在此實例中，遮罩層可延伸超過種子墊16。當藉由遮蔽基板10的步驟來實行保護步驟(3)時，可避免種子層蝕刻步驟。種子墊16然後形成為均勻的連續層，具有其表面在導線穿過的位準處為自由的。

(4)沿著高度H₂生長每一導線26的下部22。每一導線26從下面的種子墊16的頂部生長。

導線26可藉由CVD、MOCVD、MBE、GSMBE、 PAMBE、ALE、HVPE、ALD類型的處理來生長。另外，可使用電化學處理，例如，化學浴沉積(CBD,chemical bath deposition)、水熱處理、液體氣溶膠熱解(liquid aerosol pyrolysis)、或電極沉積。

作為一範例，導線的生長方法可包括將III族元素的先驅物與V族元素的先驅物注入至反應器中。III族元素的先驅物的範例為三甲基鎵(TMGa)、三乙基鎵(TEGa)、三甲基銦(TMIn)、或三甲基鋁(TMAl)。V族元素的先驅物的範例為氨(NH₃)、磷酸三丁酯(TBP)、胂(AsH₃)、或偏二甲肼(UDMH)。

根據本發明的一實施例，在III-V族化合物的導線的生長的第一階段中，除了III-V族化合物的先驅物之外，過量添加額外元素的先驅物。額外元素可為矽(Si)。矽的先驅物的範例為矽烷(SiH₄)。

先驅物氣體之中矽烷的存在會導致GaN化合物內矽的合併。因此獲得較低N型摻雜的部分22。這進一步轉化為形成氮化矽層(未圖示)，氮化矽層覆蓋高度H₂的部分22 的周邊，除了頂部之外，因為部分22生長於此。

(5)在下部22的頂部上生長每一導線20的高度 H₃的上部24。針對上部24的生長，作為一範例，維持先前所述的MOCVD反應器的操作狀況，但是事實上，反應器中的矽烷流動係降低的，例如，降低大於或等於10的因子，或停止。即使當矽烷流動停止時，上部24可為N型摻雜的，因為源自相鄰不活性部分的摻雜劑在此活性部分中的擴散或者因為GaN的殘留摻雜。

(6)針對每一導線20，藉由磊晶來形成形成殼部 28的該等層。假設存在有氮化矽層覆蓋下部22的周邊，形成殼部28的層的沉積僅發生在未被氮化矽層覆蓋之導線20的上部24上。

(7)形成絕緣層26，例如，藉由順應式沉積絕緣層於步驟(6)所獲得的整個結構之上並且蝕刻此層以曝露每一導線20的殼部28。在先前敘述的實施例中，絕緣層26不覆蓋殼部28。作為一變化例，絕緣層26可覆蓋殼部28的部分。另外，絕緣層26可在殼部28之前形成。

(8)形成電極30，例如，藉由順應式沉積。

(9)形成導電層32，例如，藉由物理氣相沉積(PVD)於步驟(8)所獲得的整個結構之上，或例如藉由蒸發或藉由陰極濺鍍且蝕刻此層以曝露每一導線20；

(10)形成封裝層38。當封裝層38由矽樹脂製成時，封裝層38可藉由旋塗沉積法、藉由噴墨印刷法、或藉由絲網印刷法來沉積。當封裝層38為氧化物時，可藉由CVD 來沉積封裝層38；及

(11)鋸切基板10，以分離光電裝置。

在前述的實施例中，區域14係形成於導線20之前。作為一變化例，區域14可形成於導線20之後，具體地藉由佈植。

第2圖根據另一實施例，為光電裝置40的部分簡化橫剖面視圖。光電裝置40包括第1圖所示的光電裝置5的所有元件，其中不同處在於單件式基板10對應於多層的絕緣體上矽或SOI(silicon-on-insulator)類型。基板10包括一層44半導體材料係藉由絕緣層48而分隔於支撐部46。表面12對應於半導體層44的上表面。

半導體層44可由與基板10相同的材料製成。具體地，半導體層44為輕摻雜的。作為一範例，半導體層44的厚度範圍從10nm至1μm。絕緣層48對應於例如氧化物或氮化物。作為一範例，絕緣層48的厚度範圍從10nm至300nm。支撐部46可為半導體或絕緣材料。當支撐部46對應於絕緣材料時，絕緣層48與支撐部46可混合。

區域14從表面12延伸在半導體層44中，例如，在半導體層44的整個厚度之上。光電裝置40具有優於光電裝置5的優點係抑制從區域14至支撐部46的洩漏電流。

第3圖根據另一實施例，為光電裝置50的部分簡化橫剖面視圖。光電裝置50包括第1圖所示的光電裝置5的所有元件，且進一步包括絕緣區域52，絕緣區域52至少部分延伸在基板10中並且至少部分圍繞重摻雜區域14。雖然這並未圖示在第3圖中，絕緣區域52可進一步從表面12突伸。

每一絕緣區域52可延伸在基板10中、從表面12向下至60nm至800nm範圍的深度，較佳地為150nm。作為一範例，絕緣區域52由氧化矽或氮化矽製成。絕緣區域52可藉由淺溝槽絕緣類型(STI,shallow-trench insulation)溝槽形成方法來形成。光電裝置50具有優於光電裝置5的優點係抑制來自區域14的橫向洩漏電流。

第4圖為光電裝置54的部分簡化橫剖面視圖，光電裝置54包括第2圖所示的光電裝置40的絕緣層48與第3圖所示的光電裝置50的絕緣區域52兩者。光電裝置54具有優於光電裝置5的優點係抑制來自區域14的橫向洩漏電流且抑制從區域14至支撐部46的洩漏電流。

發光二極體DEL的基部藉由重摻雜區域14來偏壓，重摻雜區域14電性絕緣於基板10的其餘部分。複數個重摻雜區域因此可形成在基板中，此種重摻雜區域係相關於發光二極體的不同組件。

第5圖為光電裝置60的橫剖面視圖，光電裝置60 包括發光二極體DEL的兩個組件A1、A2。發光二極體的每一組件A1、A2可具有相同於第1圖所示的結構。在第5圖中，指數「1」已經加入至相關於組件A1的元件的元件符號，且指數「2」已經加入至相關於組件A2的元件的元件符號。具體地，每一組件A1、A2的發光二極體的基部係接觸於重摻雜區域14。相關於發光二極體的組件A1之重摻雜區域14₁係藉由基板10的輕摻雜部分66而分隔於相關於發光二極體的組件A2之重摻雜區域14₂。較佳地，分隔兩個相鄰的重摻雜區域14₁、14₂的最小距離係大於2μm，較佳地為2μm至10μm的範圍。

在本實施例中，發光二極體的組件A1係串聯連接於發光二極體的組件A2。針對此目的，發光二極體DEL₂的組件A2的導電層32₂與電極30₂延伸直至開口34₁，以形成組件A1的接觸墊36₁，並且接觸於組件A1的重摻雜區域14₁。

發光二極體的組件A1的電極30₁連接至第一參考電壓源V1，且發光二極體的組件A2的接觸墊36₂連接至第二參考電壓源V2。

第5圖繪示光電裝置60，光電裝置60包括配置成串聯的發光二極體的兩個組件A1、A2。串聯連接的發光二極體的組件的數量可較大。光電裝置60可包括串聯連接的發光二極體的2個至多於100個組件。串聯連接的發光二極體的組件的結合可促成增加施加至發光二極體的組件的電源電壓的最大振幅，該最大振幅等於來源V1與V2所傳送的第一與第二參考電壓之間的差。作為一範例，電源電壓可具有最大振幅係大於或等於6V，例如，大約12V、24V、48V、110V、或240V。

第6圖根據另一實施例，為光電裝置70的橫剖面視圖。光電裝置70包括第5圖所示的光電裝置60的所有元件，並且另外包括重摻雜區域72，重摻雜區域72從表面12延伸在基板10中並且配置於相關於組件A1的重摻雜區域14₁與相關於組件A2的重摻雜區域14₂之間。重摻雜區域72具有相反於重摻雜區域14₁、14₂的導電類型之導電類型。區域72的摻雜劑濃度的範圍從5*10¹⁶原子/立方公分至2*10²⁰原子/立方公分，較佳地從3*10¹⁷原子/立方公分至5*10¹⁸原子/立方公分。區域72可促成改良區域14₁、14₂之間的電性絕緣。

第7圖根據另一實施例，為光電裝置74的橫剖面視圖。光電裝置74包括第6圖所示的光電裝置72的所有元件，其中不同處在於重摻雜區域72被絕緣區域76所取代，絕緣區域76相同於前述的絕緣區域52。

第8圖根據另一實施例，為光電裝置78的橫剖面視圖。光電裝置78包括光電裝置72的所有元件，其中不同處在於基板10具有前述的SOI類型結構。作為一變化例，重摻雜的P型區域72可為不存在，區域14藉由半導體層44的輕摻雜部分而分隔。

第9圖根據另一實施例，為光電裝置82的橫剖面視圖。光電裝置82包括光電裝置78的所有元件，其中不同處在於重摻雜區域72被前述的絕緣區域76所取代。

除了一個或複數個發光二極體之外，光電裝置可包括額外的電子元件，具體地為二極體、稽納二極體、突崩二極體、MOS電晶體及/或雙極電晶體、電阻器、金氧半導體電容(也稱為MOS電容)、金屬-絕緣體-金屬電容(也稱為MIM電容)、晶閘管、變容器、揮發性記憶體(例如，動態隨機存取記憶體，所謂的DRAM)、非揮發性記憶體(例如，快閃記憶體)。

根據一實施例，整合至具有發光二極體形成於其上之基板10的額外的電子元件係用於形成保護發光二極體免於靜電放電(ESD)的電路。

第10圖與第11圖繪示保護發光二極體DEL1免於靜電放電的電路90、91的範例。發光二極體DEL1可對應於並聯組裝的發光二極體的組件，如同第1圖所示。發光二極體DEL1可對應於串聯連接的發光二極體的組件，如同第5圖至第9圖所示。保護電路90、91組裝並聯於發光二極體DEL1的端子。保護電路90、91提供當過電壓施加橫越發光二極體DEL1時電流的特有路徑。在第10圖中，保護電路90包括稽納二極體92，稽納二極體92具有其陽極連接至發光二極體DEL1的陰極且具有其陰極連接至發光二極體DEL1的陽極。在第11圖中，保護電路91包括兩個稽納二極體93、94係頭對尾地組裝，稽納二極體93、94的陽極連接至彼此，如同第11圖所示，或者，作為一變化例，稽納二極體的陰極係連接至彼此。作為一變化例，保護電路90、91可包括突崩的一個或多於一個的二極體。

第12圖繪示光電裝置95，光電裝置95包括發光二極體的組件A，例如如同第1圖所示的，且進一步包括保護電路90，例如如同第10圖所示的。光電裝置95包括導電類型相反於區域14的導電類型之重摻雜區域96，且重摻雜區域96藉由基板10的輕摻雜部分97而分隔於區域14。區域96從表面12延伸於基板10中。光電裝置95包括與區域14相同導電類型的重摻雜區域98，且重摻雜區域98從表面12延伸於區域96中。區域96比區域98延伸更深入基板10。

開口99設置於絕緣層26中，以曝露區域98的一部分。電極30與導電層32延伸直至開口99，以通過開口99接觸於重摻雜區域98。開口100設置於絕緣層26中，以曝露區域96的一部分。導電墊101設置成通過開口100而接觸於重摻雜區域96。導電墊101藉由導電元件(未圖示)而連接至導電墊36。N型區域98與P型區域96一起形成保護電路90的稽納二極體。

第13圖繪示光電裝置102，光電裝置102包括發光二極體的組件A，例如如同第1圖所示的，且進一步包括保護電路91，例如如同第11圖所示的。光電裝置102包括導電類型相同於區域14的導電類型之重摻雜區域103，且重摻雜區域103藉由基板10的輕摻雜部分104而分隔於區域14。區域103從表面12延伸至基板10中。開口105設置於絕緣層26中，以曝露區域103的一部分。電極30與導電層32延伸直至開口105，以通過開口105接觸於重摻雜區域103。區域14與103例如藉由相同的離子佈植步驟或相同的磊晶步驟而形成。N型區域14與103與P型基板10一起形成保護電路91的稽納二極體。

第14圖繪示光電裝置106，光電裝置106包括第13 圖所示的光電裝置102的所有元件，且另外包括導電類型相反於區域14的導電類型之摻雜區域107，摻雜區域107從表面12延伸，並且比基板10摻雜得更重。區域103與14延伸於區域107中。區域107比區域14與103延伸更深入基板10中。N型區域14與103與P型區域一起形成保護電路91的稽納二極體。

在前述的實施例中，一或複數個區域14、96、98、 103、107可藉由下述而獲得：藉由摻雜劑佈植至基板10中的一或複數個步驟，或藉由選擇性磊晶摻雜的材料於最初的支撐部上之生長。在區域14、96、98、103、107係藉由摻雜劑佈植至基板10中的一或複數個步驟而獲得的實例中，可在形成導線20之前或之後形成區域14、96、98、103、107。

根據一實施例，整合至具有發光二極體形成於其上的基板10之額外的電子元件係用於至少部分形成用於偵測發光二極體的溫度之電路。

第15圖示意繪示溫度偵測電路的操作原理。電路 110包括電子偵測元件112與用於測量橫越元件112的電壓U及/或流經元件112的電流I之電路114。偵測元件112的操作特性根據溫度而改變，使得當溫度在偵測元件112的附近時，用於恆定電流I的電壓U或用於恆定電壓U的電流I改變。偵測元件112可包括至少一二極體或至少一雙極電晶體，該雙極電晶體具有其基極與其射極(或集極)共同連接。

根據一實施例，至少偵測元件112係整合至發光二極體的組件A的附近中的基板10。測量電路114可藉由分離於光電裝置的電子電路來形成，或者可完全或部分地整合至基板10。偵測元件112位於發光二極體附近(具體地，為小於數百微米，通常為數十微米)時，測量電路114所測量的溫度代表發光二極體的活性層的位準處的實際溫度。當偵測元件112屬於不同於光電裝置的電路時，這不會發生。實際上，偵測元件112後來位於離發光二極體數百微米處。

第16圖繪示光電裝置116，光電裝置116包括第1 圖所示的發光二極體的組件A，且另外包括溫度偵測元件112。光電裝置116另外包括P型重摻雜區域118，P型重摻雜區域118比基板10摻雜得更重，並且藉由基板10的輕摻雜部分120而分隔於區域14。光電裝置116另外包括N型摻雜區域122，N型摻雜區域122從表面12延伸至P型區域118中。區域118與122形成PN接面，PN接面形成溫度偵測二極體。開口124設置在絕緣層26中，以曝露區域118的一部分，且開口126設置在絕緣層26中，以曝露區域122的一部分。導電線跡128通過開口124而接觸於區域118，且導電線跡130通過開口126而接觸於區域122。作為一變化例，區域118可為N型摻雜。在此實例中，區域122為P型摻雜。溫度偵測元件112可藉由先前相關於第6圖至第9圖所述的一種絕緣結構來絕緣於發光二極體的組件A。

第17圖至第19圖繪示光電裝置116的簡化頂部視圖，其中具有發光二極體的組件A形成於其上之區域14的輪廓已用短虛線來繪示，且其中具有偵測元件112形成於其上之區域118的輪廓已用連續線來繪示。

在第17圖中，偵測元件112沿著發光二極體的組件A的邊緣而配置。在第18圖中，偵測元件112係配置於發光二極體的組件A的全部周圍。測量電路114測量的信號然後有利地促成決定發光二極體的組件A的周邊處的平均溫度。在第19圖中，發光二極體的組件A係配置於偵測元件112的周圍。溫度感測器可例如用於調節流經發光二極體的電流，以避免劣化其特性。

根據一實施例，整合至具有發光二極體形成於其上之基板10的額外的電子元件係用於至少部分形成用於控制發光二極體的電路。

作為一範例，控制電路可包括A.C./D.C.電流轉換器，A.C./D.C.電流轉換器接收A.C.電壓(例如對應於電源的A.C.電壓)，且傳送D.C.電壓，該D.C.電壓可例如施加於電極30與區域14之間。作為一範例，控制電路可包括電壓整流器、開關、或電流調節器，電流調節器可包括例如運算放大器。

作為一範例，控制電路為用於傳送用於供電發光二極體的電流或電壓脈衝之電路。這可促成降低相同的平均功耗之下發光二極體中的熱效應。例如，藉由使用脈衝寬度調變器(PWM)，決定脈衝的頻率與持續時間，使得觀察者因為視覺暫留而察覺到連續的光信號。

作為一範例，控制電路可包括熱保護模組，熱保護模組例如藉由溫度測量電路而形成，溫度測量電路例如為先前相關於第15圖至第19圖所述的，溫度測量電路相關於PWM電路，PWM電路傳送其持續時間係根據所測量的溫度而調變之電壓或電流脈衝，例如藉由使用可實施運算放大器的回授迴路來調變。作為一範例，當測得的溫度超過預定值時，例如125℃，電信號的脈衝的持續時間可降低。熱保護電路例如藉由溫度測量電路而形成，溫度測量電路例如為先前相關於第15圖至第19圖所述的，溫度測量電路相關於開關，當測得的溫度超過預定值時，例如130℃，該開關促成切斷該電信號。熱保護電路例如藉由溫度測量電路而形成，溫度測量電路例如為先前相關於第15圖至第19圖所述的，溫度測量電路相關於電流調節器，電流調節器傳送具有強度係根據該溫度測量的電流。

用於形成控制電路的所有或部分電子元件可形成於具有發光二極體形成於其上的相同基板10上。這些電子元件具體地可包括雙極電晶體。

第20圖繪示光電裝置150的橫剖面視圖，光電裝置 150包括例如第1圖所示的發光二極體的組件A，其中不同處在於區域14包括第一N型摻雜區域152(延伸自表面12)以及第二N型摻雜區域154，第二N型摻雜區域154比區域152更輕摻雜且比基板10更重摻雜，且第二N型摻雜區域154延伸於區域152之下。光電裝置150另外包括重摻雜N型區域156(從表面12延伸至基板10中)以及重摻雜P型區域158(從表面12延伸至基板10中)。P型摻雜區域160延伸於區域156與158之下並且連接這些區域。區域160比區域158更輕摻雜且比基板10更重摻雜。N型摻雜嵌埋區域162延伸於區域160與區域154之下並且連接這兩個區域。開口164設置於絕緣層26中，以曝露區域158的一部分，且開口166設置於絕緣層26中，以曝露區域156的一部分。導電線跡168通過開口164而接觸於區域158，且導電線跡169通過開口166而接觸於區域156。

區域156形成雙極電晶體的射極或集極，且區域158 形成雙極電晶體的基極。區域162形成雙極電晶體的集極或射極，並且在本實施例中連接至發光二極體DEL的陰極。

第21圖繪示光電裝置170的橫剖面視圖，光電裝置 170包括第20圖所示的光電裝置150的所有元件，其中不同處在於區域160與154係利用摻雜區域171與摻雜區域172來取代，摻雜區域171的導電類型相同於區域162，且摻雜區域171延伸於區域156與區域162之間，摻雜區域172的導電類型相同於區域158，且摻雜區域172延伸於區域158、14與162之間。

區域156形成雙極電晶體的射極或集極，且區域158 形成雙極電晶體的基極。區域14形成雙極電晶體的集極或射極，並且在本實施例中連接至發光二極體DEL的陰極。

在第20圖所示的光電裝置150中，雙極電晶體的 PN接面實質上位於區域156與158之下，而在第21圖所示的光電裝置170中，雙極電晶體的PN接面主要位於區域14之下。

第22圖與第23圖分別為具有導線的光電裝置173 的實施例的橫剖面與頂視圖。

光電裝置173包括在其周邊處的兩個溝槽174，溝槽174填充有絕緣材料並且從表面12延伸橫越基板10的厚度的一部分。作為一範例，每一溝槽具有的寬度大於1μm，例如，大約2μm。兩個溝槽174之間的距離大於5μm，例如，大約6μm。溝槽174提供光電裝置173的橫向電性絕緣。

如同第23圖所示，額外的溝槽178從外部周邊溝槽 174突伸直至光電裝置173的橫向邊緣。在鋸切之後，基板10的一部分180維持在每一光電裝置170、172的周邊處。溝槽178促成將周邊部分180分成複數個絕緣區段182。這促成減少在導電元件將接觸於這些區段的情況下的短路風險。

已經敘述本發明的具體實施例。各種變更與修改將發生於本領域中熟習技藝者。此外，雖然在前述實施例中，每一導線20包括不活性部分22，在導線接觸於一個種子墊16的基礎下，不活性部分22可不存在。

此外，雖然實施例已經針對殼部28覆蓋相關導線 20的頂部與導線20的橫向側的一部分之光電裝置來敘述，可僅提供殼部於導線20的頂部處。

上面已經敘述具有不同變化的各種實施例。應注意，本領域中熟習技藝者可結合這些各種實施例與變化例的各種元件，而未顯現任何發明性步驟。具體地，包括重摻雜區域152與較不重摻雜區域154之第20圖所示的區域14的結構可用於其他實施例，具體地係相關於第1圖至第9圖、第12圖至第14圖、與第16圖所述的。

Claims

一種光電裝置(5)，包括：一半導體矽基板(10)，該半導體矽基板(10)未摻雜或摻雜有一第一導電類型；一第一經摻雜半導體矽區域(14；14₁、14₂)，該第一經摻雜半導體矽區域(14；14₁、14₂)電連接至該基板，並且延伸於該基板的內部或該基板的頂部上而接觸於該基板，該第一經摻雜半導體矽區域(14；14₁、14₂)為該第一導電類型或相反於該第一導電類型的一第二導電類型，並且比該基板摻雜得更重；複數個種子墊(16)或一種子層，該複數個種子墊(16)或該種子層接觸於該第一經摻雜半導體矽區域；具有一第一組複數個發光二極體(DEL；DEL₁、DEL₂)的一第一組件(A；A1、A2)，該第一組複數個發光二極體(DEL；DEL₁、DEL₂)的該第一組件(A；A1、A2)由該第一經摻雜半導體矽區域支撐，該第一組複數個發光二極體包括半導體元件，該等半導體元件主要由一III-V族化合物製成，該等半導體元件具有導線形、圓錐形、或漸細的形狀，且該等半導體元件接觸於該複數個種子墊或該種子層；及一導電部(36；36₁、36₂)，該導電部(36；36₁、36₂)接觸於該第一經摻雜半導體矽區域。
如請求項1所述之光電裝置，其中該第一經摻雜半導體矽區域(14；14₁、14₂)係藉由一或複數個離子佈植步驟而獲得。
如請求項1所述之光電裝置，其中該第一經摻雜半導體矽區域(14；14₁、14₂)係藉由一同質磊晶步驟而獲得。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，該光電裝置進一步包括一第一電極層(30)，該第一電極層(30)至少部分為透明的，並且覆蓋該第一組複數個發光二極體(DEL)之每一者；以及該光電裝置進一步包括一第一導電層(32；32₁、32₂)，該第一導電層(32；32₁、32₂)覆蓋該第一組複數個發光二極體周圍的該第一電極層。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，該光電裝置進一步包括至少一絕緣部(52；76)，該至少一絕緣部(52；76)沿著該第一經摻雜半導體矽區域(14；14₁、14₂)的至少一橫向邊緣延伸。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，進一步包括至少一第二經摻雜半導體區域(72)，該至少一第二經摻雜半導體區域(72)的一導電類型相反於該第一經摻雜半導體矽區域(14)的該導電類型，且該至少一第二經摻雜半導體區域(72)沿著該第一經摻雜半導體矽區域(14)的至少一橫向邊緣延伸。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，其中該基板(10)為單件式。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，其中該基板(10)係分成一半導體層(44)，該半導體層(44)包括該第一經摻雜半導體矽區域(14)，並且藉由一絕緣層(48)而與該基板的其餘部分分隔。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，其中該基板(10)的該摻雜劑濃度為小於或等於10¹⁵原子/立方公分，且該第一經摻雜半導體矽區域(14)的該摻雜劑濃度的範圍係從5*10¹⁶至2*10²⁰原子/立方公分。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，進一步包括至少一電子元件(92；112)，該至少一電子元件(92；112)至少部分形成在該基板(10)中。
如請求項10所述之光電裝置，其中該電子元件(92；112)屬於包括下述的該群組：一二極體、一稽納二極體、突崩二極體、一雙極電晶體、一金氧半導體場效電晶體、一電阻器、一金氧半導體電容、一金屬-絕緣體-金屬電容、一晶閘管、一變容器、一揮發性記憶體、以及一非揮發性記憶體。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，包括：一第三經摻雜半導體區域(14₂)，該第三經摻雜半導體區域(14₂)電連接至該基板(10)，該第三經摻雜半導體區域(14₂)為該第一導電類型或相反於該第一類型的一第二導電類型，並且比該基板摻雜得更重；一第二組複數個發光二極體(DEL₂)的一第二組件(A2)，該第二組複數個發光二極體(DEL₂)的該第二組件(A2)由該第三經摻雜半導體區域支撐，該第二組複數個發光二極體的該第二組件包括導線形、圓錐形、或漸細的半導體元件；一第二電極層(30₂)，該第二電極層(30₂)覆蓋該第二組複數個發光二極體之每一者；以及一第二導電層(32₂)，該第二導電層(32₂)覆蓋該第二組複數個發光二極體周圍的該第二電極層，該第二電極層接觸於該第一經摻雜半導體矽區域。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，包括一第四半導體區域(98；103)，該第四半導體區域(98；103)電連接至該基板(10)並且遠離該第一經摻雜半導體矽區域，該第四半導體區域(98；103)的導電類型相同於該第一經摻雜半導體矽區域(14)的導電類型，並且比該基板(10)摻雜得更重，且該第四半導體區域(98；103)連接至該第一組複數個發光二極體(DEL)的一電極(30)。
如請求項13所述之光電裝置，包括一第五半導體區域 (96；107)，該第五半導體區域(96；107)包括該第四半導體區域(98)。
如請求項14所述之光電裝置，其中該第五半導體區域(107)進一步包括該第一經摻雜半導體矽區域(14)。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，包括：一第六半導體區域(156)，該第六半導體區域(156)電連接至該基板(10)，該第六半導體區域(156)的導電類型相同於該第一經摻雜半導體矽區域(14)的導電類型；一第七半導體區域(158)，該第七半導體區域(158)電連接至該基板(10)，該第七半導體區域(158)的導電類型相反於該第一經摻雜半導體矽區域(14)的導電類型；一第八半導體區域(162)，該第八半導體區域(162)接觸於該基板(10)並且具有的導電類型係相同於該第六半導體區域的導電類型，該第八半導體區域(162)連接至該第一經摻雜半導體矽區域或連接至該第六半導體區域；及一第九半導體區域(160；172)，該第九半導體區域(160；172)的導電類型相同於該第七半導體區域的導電類型。
如請求項16所述之光電裝置，其中該第九半導體區域延伸於該第六與第八半導體區域之間，並且連接至該第七半導體區域。
如請求項16所述之光電裝置，其中該第九半導體區域延伸於該第一與第八半導體區域之間，該第九半導體區域連接至該第七半導體區域。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，包括一第十與一第十一半導體區域(118、122)係連接至彼此，並且具有相反的導電類型，且該第十與第十一半導體區域(118、122)兩者藉由沿著該第一經摻雜半導體矽區域(14)的至少一橫向邊緣延伸的至少一絕緣(52；76)或半導體(120)部分而分隔於該第一經摻雜半導體矽區域(14)。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，其中該等種子墊(16)或該種子層係由下述製成：氮化鋁(AlN)、硼(B)、氮化硼(BN)、鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鉿(Hf)、氮化鉿(HfN)、鈮(Nb)、氮化鈮(NbN)、鋯(Zr)、鋯硼酸(ZrB₂)、氮化鋯(ZrN)、碳化矽(SiC)、氮碳化鉭(TaCN)、Mg_xN_y形式的氮化鎂(其中x大約等於3，且y大約等於2，例如，氮化鎂為Mg₃N₂的形式或氮化鎂鎵(MgGaN))、鎢(W)、氮化鎢(WN)、或者這些材料的一組合。
如請求項1至3之任一項所述之光電裝置，其中該複數個種子墊(16)或該種子層係由下述製成：氮化物、碳化物、或來自週期表元素的IV、V或VI行的過渡金屬的一硼化物、或這些化合物的一組合。