TWI731163B - 半導體元件 - Google Patents

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TWI731163B
TWI731163B TW106131485A TW106131485A TWI731163B TW I731163 B TWI731163 B TW I731163B TW 106131485 A TW106131485 A TW 106131485A TW 106131485 A TW106131485 A TW 106131485A TW I731163 B TWI731163 B TW I731163B
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張永富
鍾昕展
鄭鴻達
廖文祿
李世昌
呂志強
陳怡名
詹燿寧
蔡均富
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晶元光電股份有限公司
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    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system

Abstract

本揭露內容提供一種半導體元件，包含：半導體疊層，具有表面，且此表面具有第一邊及相對於第一邊的第二邊；及電極結構包含電極墊、第一、第二及第三延伸電極形成於表面上；其中，延伸電極各具有第一部分及第二部分；其中，各第二部分以第一延伸方向朝第一邊或第二邊延伸，第一、第二以及第三延伸電極之各第一部分各別以第二、第三以及第四延伸方向自電極墊延伸；其中，第一、第二、第三沿伸電極之第一部分與第二部分連接，並且依序形成具有第一角度θ1之第一轉角、具有第二角度θ2之第二轉角、具有第三角度θ3之第三轉角，且θ3>θ2>θ1。

Description

半導體元件
本揭露內容係關於一種半導體元件，特別是具有延伸電極的一種半導體元件。
半導體元件包含由Ⅲ-V族元素組成的化合物半導體，例如磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)或氮化鎵(GaN)，半導體元件可以為光電半導體元件如發光二極體(LED)、雷射、光偵測器、太陽能電池或為功率裝置(PowerDevice)。其中，發光二極體的結構包含一p型半導體層、一n型半導體層與一活性層，活性層設於p型半導體層與n型半導體層之間，使得在一外加電場作用下，n型半導體層及p型半導體層所分別提供的電子及電洞在活性層複合，以將電能轉換成光能。如何提升光電半導體元件的光電轉換效率，實為研發人員研發的重點之一。
本揭露內容提供一種半導體元件，包含：一半導體疊層，具有一表面，且此表面具有一第一邊、相對於第一邊的一第二邊及一側邊連接第一邊及第二邊；及一電極結構包含一電極墊形成於表面上，電極結構另包含一第一延伸電極、一第二延伸電極及一第三延伸電極連接於電極墊，第一延伸電極較 第三延伸電極靠近表面之側邊，第二延伸電極位於第一延伸電極及第三延伸電極之間；其中，由俯視觀之，第一延伸電極、第二延伸電極及第三延伸電極各具有一第一部分及一第二部分；其中，各第二部分以一第一延伸方向朝第一邊或第二邊延伸，第一延伸電極、第二延伸電極及第三延伸電極之各第一部分各別以一第二延伸方向、一第三延伸方向以及一第四延伸方向自電極墊延伸；其中，第一延伸電極之第一部分與第一延伸電極之第二部分連接並且形成具有一第一角度θ1之一第一轉角，第二延伸電極之第一部分與第二延伸電極之第二部分連接並且形成具有一第二角度θ2之一第二轉角，第三延伸電極之第一部分與第三延伸電極之第二部分連接並且形成具有一第三角度θ3之一第三轉角，且θ3>θ2>θ1。
100,200,300:半導體元件
1:半導體疊層
11:表面
111:第一半導體層
112:第二半導體層
113:主動結構
12:第一邊
13:第二邊
14:側邊
15:中心
16:角落
2:電極結構
2a:延伸電極組
21:電極墊
22:第一延伸電極
221:第一轉角
222:第一端
22a,23a,24a:第一部分
22b,23b,24b:第二部分
23:第二延伸電極
231:第二轉角
232:第二端
233:交會點
24:第三延伸電極
241:第三轉角
242:第三端
25:第四延伸電極
26:第五延伸電極
27:第六延伸電極
28:中間延伸電極
30:基板
31:導電黏結層
32:反射結構
320:歐姆接觸層
322:阻障層
324:反射黏結層
326:反射層
33:透明導電結構
33a:第一接觸上表面
331:第一透明導電層
332:第二透明導電層
34:窗戶層
35:絕緣層
35a:第二接觸上表面
351:孔隙
36:第二電極結構
θ1:第一角度
θ2:第二角度
θ3:第三角度
θ4:夾角
d1:第一距離
d2:第二距離
d3:第三距離
d4:第四距離
d5:第五距離
A1:虛擬中央線
P:輪廓
L1:第一虛擬連線
L2:第二虛擬連線
D1:第一延伸方向
D2:第二延伸方向
D3:第三延伸方向
D4:第四延伸方向
P1:第一間距
P2:第二間距
W1:第一寬度
W3:第三寬度
W5:第五寬度
W7:第七寬度
第1圖是本揭露內容的第一實施例之半導體元件的俯視示意圖。
第2圖是本揭露內容的第一實施例之半導體元件的剖面示意圖。
第3圖是本揭露內容的第二實施例之半導體元件的俯視示意圖。
第4圖是本揭露內容的第三實施例之半導體元件的俯視示意圖。
請參照第1、2圖所示，此分別為本揭露內容第一實施例的半導體元件之俯視示意圖與剖面示意圖。半導體元件100包含一半導體疊層1及一電極結構2，半導體疊層1具有一表面11，且電極結構2位於表面11上。詳言之，由俯視觀之，半導體疊層1的表面11具有一輪廓P，輪廓P包含一第一邊12、一第二邊 13及一側邊14連接第一邊12及第二邊13，第一邊12與第二邊13相對，電極結構2包含一電極墊21設置於鄰近第一邊12的位置、以及一延伸電極組2a大致由第一邊12朝向第二邊13的方向延伸。延伸電極組2a包含一第一延伸電極22、第二延伸電極23及一第三延伸電極24分別連接於電極墊21。電極結構2電性連接半導體疊層1，且電極墊21係可透過金屬導線或導電黏結層(例如：焊料或導電膠)與一外部電路電性連接，而可用以連接外界電源並將電流引入半導體疊層1，上述延伸電極22、23、24則將由電極墊21引入的電流分散至半導體疊層1的不同區域中。在本實施例中，第一延伸電極22較第三延伸電極24靠近半導體疊層1的輪廓P，第二延伸電極23則位於第一延伸電極22及第三延伸電極24之間，詳言之，即第一延伸電極22較第二與第三延伸電極23、24靠近半導體疊層1的第一邊12及側邊14。此外，第一延伸電極22包含一第一轉角221具有一第一角度θ1，第二延伸電極23包含一第二轉角231具有一第二角度θ2，第三延伸電極24包含一第三轉角241具有一第三角度θ3，其中θ3>θ2>θ1。透過本實施例中的電極結構2設計，可使由電極墊21注入的電流能被均勻地擴散至半導體疊層1中，使半導體元件100較一般半導體元件具有更好的電流散布效率。另外，在本實施例中，第二角度θ2及第三角度θ3為大於90度的鈍角，較佳的，第一角度θ1約為80度~110度，第二角度θ2約為90度~125度，第三角度θ3約為110度~145度。此外，本實施例的第一轉角221到電極墊21的距離大於第二轉角231到電極墊21的距離，且第三轉角241到電極墊21的距離小於第二轉角231到電極墊21的距離。
請續參照第1圖，在本實施例中的第一延伸電極22、第二延伸電極23及第三延伸電極24分別具有一第一端222、一第二端232及一第三端242遠離電極墊21，且第一端222、第二端232及第三端242彼此對齊，但本揭露內容並不以此為限。此外，第一延伸電極22具有一第一部分22a位於電極墊21與第一轉角 221之間，及一第二部分22b位於第一轉角221與第一端222之間；第二延伸電極23具有一第一部分23a位於電極墊21與第二轉角231之間，及一第二部分23b位於第二轉角231與第二端232之間；第三延伸電極24具有一第一部分24a位於電極墊21與第三轉角241之間，及一第二部分24b位於第三轉角241與第三端242之間。如第1圖所示，第一延伸電極22的第二部份22b、第二延伸電極23的第二部分23b及第三延伸電極24的第二部分24b具有大致相同的一第一延伸方向D1，第一延伸方向D1係大致平行於側邊14，且第一延伸方向D1大致與第1圖的Y-軸方向平行。除此之外，在本實施例中，第一延伸電極22的第一部份22a具有一第二延伸方向D2，第二延伸電極23的第一部份23a具有一第三延伸方向D3，第三延伸電極24的第一部份24a具有一第四延伸方向D4，且第二、三、四延伸方向D2、D3、D4大致不互相平行，其中第二延伸方向D2大致與第1圖的X-軸方向平行，且第一延伸方向D1大致與第二延伸方向D2垂直。此外，相鄰的延伸電極22、23、24的第二部分22b、23b、24b具有大致相等的間距，詳言之，第一延伸電極22的第二部分22b與第二延伸電極23的第二部分23b之間具有一第一間距P1，第二延伸電極23的第二部分23b與第三延伸電極24的第二部分24b之間具有一第二間距P2，且P2大致與P1相等，透過上述的等距設計可增加本揭露之半導體元件100電流擴散的均勻性。此外，相鄰的延伸電極22、23、24的第一部分22a、23a、24a的間距係大致不相等，例如一實施例中，至少一相鄰的延伸電極22、23、24的第一部分22a、23a、24a的間距往遠離電極墊21的方向增加或減少，增加或減少的方式可包含以等差方式、等比方式、階梯方式或連續漸變方式，但本揭露內容並不以此為限。
此外，如第1圖所示，由俯視觀之，半導體疊層1的表面11具有一中心15與一角落16，角落16係遠離中心15且鄰近電極墊21，第一轉角221與中心15間的距離較第二轉角231與中心15間的距離大，且第三轉角241較第二轉角231靠近中心15。角落16與中心15之間具有一第一虛擬連線L1，在沿著第一延伸方向D1上，第一延伸電極22的第一轉角221與第一虛擬連線L1之間具有一第一距離d1、第二延伸電極23的第二轉角231與第一虛擬連線L1之間具有一第二距離d2、第三延伸電極24的第三轉角241與虛擬連線L1之間具有一第三距離d3，其中，第二距離d2大於第一距離d1，且較佳地，第三距離d3大於第二距離d2。本實施例的第三距離d3與第二距離d2的比值約為3~6之間，或者約為4.3~5.2，但不以此為限；在一實施例中，第一虛擬連線L1恰通過第一轉角221，第一距離d1大致為零。由俯視觀之，第一實施例的半導體疊層15之表面11具有四個角落，其中角落16為最靠近電極墊21的角落並位於第一邊12及側邊14的交錯處。此外，第二延伸電極23與第一虛擬連線L1具有一交會點233，交會點233與中心15間的距離不小於交會點233至角落16間的距離。本揭露內容中各實施例的半導體疊層1表面11之中心15可以與表面11的幾何中心重合，或是位於靠近幾何中心之處，例如中心15距離表面11的幾何中心約0.5%~8%的第一邊12長度。
如第1圖所示，在第一實施例中，第一延伸電極22的第一端222與中心15之間具有一第二虛擬連線L2，第二虛擬連線L2與第一虛擬連線L1之間具有一夾角θ4，其中較佳地，夾角θ4約小於120度，或者約小於105度，且不小於90度。此外，第一延伸電極22大致由第一邊12朝向第二邊13的方向延伸，且第一延伸電極22的第一部分22a與第一邊12之間具有一最短距離，為一第四距離d4，且第一端222與第二邊13之間具有一最短距離，為一第五距離d5，其中，第 五距離d5小於第四距離d4。在第一實施例中，表面11包含一虛擬中央線A1平行第一延伸方向D1且通過中心15，而延伸電極組2a另包含一第四延伸電極25、一第五延伸電極26及一第六延伸電極27分別連接於電極墊21，其中若以虛擬中央線A1為軸，第四延伸電極25、第五延伸電極26及第六延伸電極27為分別鏡像對稱於第一延伸電極22、第二延伸電極23及第三延伸電極24，但本揭露內容之電極結構2之分布圖案並不以此鏡像對稱為限，例如亦可為非對稱或其他對稱方式。當半導體元件100為一光電半導體元件或發光元件時，表面11為其一出光面，較佳地，由俯視觀之，電極墊21的上表面積與表面11的上表面積具有一百分比不超過5%，或者，上述百分比為1%~3%，以減少電極墊21對半導體疊層1所發射光的遮蔽情形，在第一實施例中，電極墊21的上表面積與表面11的上表面積之間的百分比為1.5%~2.6%。上述之虛擬中央線A1平行第一延伸方向D1且通過中心15，然而，在其他實施例中，虛擬中央線A1亦可以為將半導體疊層1的表面11劃分為兩個具有相等表面積區域的一虛擬線。此外，延伸電極組2a中的延伸電極數量並不限於上述的6個，例如當半導體疊層1具有較大的表面11時，延伸電極組2a可以包含較多數量的延伸電極，以使電流均勻的擴散至半導體疊層1中，在一些實施例中，延伸電極組2a可以包含3~15個延伸電極。此外，為使半導體元件100在遮蔽光線與電流擴散之間有一較佳的平衡，電極結構2可進一步優化，其中電極結構2的上表面積與半導體疊層1的表面11之上表面積具有一百分比為6%~15%。半導體元件100係透過電極墊21與外界電路相接，例如以金屬打線式接合或倒裝式接合使電極墊21與外部電路之間形成電性連接，另外相同電性的電極墊數量可根據半導體元件100的表面11的大小與電流分佈需要選擇為一個或多個，而較佳地，於本揭露內容的第一實施例，電極結構2中在 表面11僅設有單一電極墊21，如此可進一步防止打線後而橫跨於表面11上的金屬線對半導體疊層1射出的光線造成遮蔽，藉此優化半導體元件100形成封裝體後的光電轉換效率。
請參照第2圖所示，此為本揭露內容第一實施例的半導體元件沿第1圖A-A’線的剖面示意圖。半導體元件100除具有上述半導體疊層1以及電極結構2位於半導體疊層1之上外，在本實施例中還可包括一基板30、一導電黏結層31位於基板30與半導體疊層1之間、一反射結構32位於導電黏結層31與半導體疊層1之間、一透明導電結構33位於反射結構32與半導體疊層1之間、一窗戶層34位於透明導電結構33與半導體疊層1之間、以及一絕緣層35位於透明導電結構33與窗戶層34之間，但本揭露不以此為限，例如在另一實施中半導體元件100除具有基板30、半導體疊層1位於基板30之上、以及電極結構2位於半導體疊層1之上外，可選擇性的包括一個或多個第一實施例中所述的其他元件。半導體元件100另包含一第二電極結構36位於基板30上且遠離半導體疊層1，其中電極結構2及第二電極結構36位於半導體疊層1的相對兩側，且電極結構2與第二電極結構36的電性不同，以形成一垂直型的半導體元件100。第一實施例的半導體元件100之結構僅為例示，並非用以限制，例如在本揭露內容的一些實施例中，電極結構2與第二電極結構36亦可位於半導體疊層1的同一側，以形成一水平式的半導體元件100。
電極結構2與第二電極結構36均可用以連接外部電源並將電流均勻擴散至半導體疊層1中。在第一實施例中，第二電極結構36係形成於基板30的背面的一導電膜層，第二電極結構36的材料可以與電極結構2的材料相同或不同，電極結構2與第二電極結構36的材料可包含金屬材料或透明導電材料，在第 一實施例中，電極結構2與第二電極結構36的材料包含金屬，金屬材料可以包含但不限於如鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、錫(Sn)、金(Au)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、銻(Sb)、鈷(Co)或上述材料之合金等；透明導電材料可以包含但不限於如氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化銦鎢(IWO)、氧化鋅(ZnO)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、氧化銦鋅(IZO)、類鑽碳薄膜(DLC)或石墨烯。
半導體疊層1包含一第一半導體層111、一主動結構113及一第二半導體層112依序形成於第一半導體層111上。第一半導體層111及第二半導體層112分別具有不同之一第一導電性及一第二導電性，以分別提供電子與電洞，或者分別提供電洞與電子；主動結構113可以包含單異質結構(single heterostructure)、雙異質結構(double heterostructure)或多層量子井(multiple quantum wells)。第一半導體層111、第二半導體層112及主動結構113之材料為三五族化合物半導體，例如可以為：GaAs、InGaAs、AlGaAs、AlInGaAs、GaP、InGaP、AlInP、AlGaInP、GaN、InGaN、AlGaN、AlInGaN、AlAsSb、InGaAsP、InGaAsN、AlGaAsP等。在本發明實施例中，若無特別說明，上述化學表示式包含「符合化學劑量之化合物」及「非符合化學劑量之化合物」，其中，「符合化學劑量之化合物」例如為三族元素的總元素劑量與五族元素的總元素劑量相同，反之，「非符合化學劑量之化合物」例如為三族元素的總元素劑量與五族元素的總元素劑量不同。舉例而言，化學表示式為AlGaAs即代表包含三族元素鋁(Al)及/或鎵(Ga)，以及包含五族元素砷(As)，其中三族元素(鋁及/或鎵)的總元素劑量可以與五族元素(砷)的總元素劑量相同或相異。另外，若上述由化學表示式表示的各化合物為符合化學劑量之化合物時，AlGaAs即代表AlxGa(1-x)As，其中，0≦x≦1；AlInP代表AlxIn(1-x)P，其中，0≦x≦1；AlGaInP代表 (AlyGa(1-y))1-xInxP，其中，0≦x≦1，0≦y≦1；AlGaN代表AlxGa(1-x)N，其中，0≦x≦1；AlAsSb代表AlAsxSb(1-x)，其中，0≦x≦1；InGaP代表InxGa1-xP，其中，0≦x≦1；InGaAsP代表InxGa1-xAs1-yPy，其中，0≦x≦1,0≦y≦1；InGaAsN代表InxGa1-xAs1-yNy，其中，0≦x≦1，0≦y≦1；AlGaAsP代表AlxGa1-xAs1-yPy，其中，0≦x≦1，0≦y≦1；InGaAs代表InxGa1-xAs，其中，0≦x≦1。當本揭露之半導體元件為一發光元件時，半導體疊層1可以放射一光線，該光線具有一主波長(dominant wavelength)約為200nm~1800nm；在第一實施例中，半導體疊層1可以放射之光線為紅外光，且該光線之主波長約為750nm~1500nm。此外，窗戶層34之導電性可與第一半導體層111之導電性相同，例如同為n型或p型，窗戶層34對於半導體疊層1所發之光為透明，其材料可包含透明導電材料如氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化銦鎢(IWO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、砷化鎵(GaAs)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)或氧化銦鋅(IZO)。
透明導電結構33對於半導體疊層1所發之光為透明，用以增加窗戶層34與反射結構32之間的歐姆接觸以及電流傳導與擴散，在一些實施例中，透明導電結構33還可與反射結構32共同形成全方位反射鏡(Omni-Directional Reflector，ODR)。透明導電結構33的材料可包含透明導電材料如氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化銦鎢(IWO)、氧化鋅(ZnO)、磷化鎵(GaP)、氧化銦鈰(ICO)、氧化銦鎢(IWO)、氧化銦鈦(ITiO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鎵(IGO)、氧化鎵鋁鋅(GAZO)、石墨烯或上述材料之組合。如第2圖所示，在第一實施例中，透明導電結構33具有一第一透明導電層331，位於絕緣層35之下，以及一第二透明導電層332位於半導體疊層1與第一透明導電層331之間。其 中，第一透明導電層331與第二透明導電層332的材料不同。另一實施例中，第一透明導電層331與第二透明導電層332之材料相較至少一組成元素相異，例如第一透明導電層331之材料為氧化銦鋅(IZO)，第二透明導電層332之材料為氧化銦錫(ITO)。第二透明導電層332可與絕緣層35及窗戶層34直接接觸，且覆蓋絕緣層35至少一表面。
如第2圖所示，在第一實施例中，絕緣層35設在相對於半導體疊層1的表面11的另一表面，絕緣層35的材料可以選擇為對於半導體疊層1所發之光之穿透率大於90%，絕緣層35之材料可以選擇包含氧化物絕緣材料或非氧化物絕緣材料，氧化物絕緣材料例如為氧化矽(SiOx)，非氧化物絕緣材料例如為苯并環丁烯(BCB)、環烯烴聚合物(COC)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)或氮化矽(SiNx)。另一實施例中，絕緣層35之材料可包含鹵化物或IIA族及VII族之化合物，例如氟化鈣(CaF2)或氟化鎂(MgF2)。在第一實施例中，絕緣層35之折射率小於窗戶層34與透明導電結構33之折射率，且窗戶層34與絕緣層35間介面之臨界角小於窗戶層34與透明導電結構33間介面的臨界角，使半導體疊層1所發之光射向絕緣層35後，在窗戶層34與絕緣層35之間的介面形成全反射的機率增加，以及在窗戶層34與透明導電結構33之間的介面未形成全反射而進入透明導電結構33之光，因絕緣層35具有低折射率，故在透明導電結構33與絕緣層35之間的介面亦可能產生全反射，因而提升半導體元件100的出光效率，舉例來說，絕緣層35的折射率可以選擇小於1.4，較佳為1.3~1.4。透明導電結構33具有一第一接觸上表面33a與窗戶層34接觸，絕緣層35具有一第二接觸上表面35a與窗戶層34接觸，第一接觸上表面33a與第二接觸上表面35a大致位於同一水平面。在一實施例中，第一接觸上表面33a的表面積相對於第一接觸上表面33a和第二接觸上表面35a之表面積總和之百分比約為10%~50%，如此可使半導體元件100具有較佳之發光效率。另一實施例中，第二接觸上表面35a可為一粗糙表面，以散射半導 體疊層1所發之光而提升半導體元件100之出光效率。絕緣層35可具有圖案化分佈，例如絕緣層35的分布由俯視觀之可以呈現具規則性或非規則性，藉此可增進半導體元件100電流的擴散。第一實施例的絕緣層35是大致對應於延伸電極組2a，一方面使電流在半導體疊層1中均勻擴散，另一方面可以透過全反射將延伸電極組2a下方的光取出。在一實施例中，絕緣層35之厚度小於透明導電結構33之一半厚度；另一實施例中，絕緣層35之厚度小於透明導電結構33之1/5厚度，如此可避免或減少透明導電結構33形成後的表面平坦化製程破壞絕緣層35之結構。在第一實施例中，絕緣層35至少一表面被透明導電結構33覆蓋，如此可增加透明導電結構33的接合面積，而強化絕緣層35與窗戶層34之間的接合，提升結構的機械強度。在第一實施例中，絕緣層35更包含複數個孔隙351穿過絕緣層35，其中透明導電結構33填入複數個孔隙351中，與窗戶層34形成歐姆接觸。
在第一實施例中，反射結構32可用以反射來自半導體疊層1之光，以增加半導體元件100的光取出效率。反射結構32的材料可包含但不限於金屬材料，例如：銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)、鉛(Pb)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鎢(W)或上述材料之合金等。如第2圖所示，本實施例中，反射結構32包含一反射層326、一反射黏結層324位於反射層326之下、一阻障層322位於反射黏結層324之下、以及一歐姆接觸層320位於阻障層322之下。反射層326可反射來自半導體疊層1之光；反射黏結層324可用以連接反射層326與阻障層322；阻障層322可用以防止導電黏結層31之材料於製程中擴散至反射層326而破壞反射層326的結構，藉此維持反射層326的反射率；歐姆接觸層320與下方導電黏結層31形成歐姆接觸。導電黏結層31可將連接基板20連接至反射結構32，且可具有複數個從屬層(未顯示)。導電黏結層31之材料可包含透明導電材料或金屬材料，透明導電材料包含但不限於氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鋅錫(ZTO)、氧化鎵鋅 (GZO)、氧化鋅(ZnO)、磷化鎵(GaP)、氧化銦鈰(ICO)、氧化銦鎢(IWO)、氧化銦鈦(ITiO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鎵(IGO)、氧化鎵鋁鋅(GAZO)、石墨烯或上述材料之組合。金屬材料包含但不限於銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)、鉛(Pb)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鎢(W)或上述材料之合金等。
基板30可用以支持位於其上之半導體疊層1與其它層或結構，其可為透明、導電、半導體或絕緣。半導體疊層1可以透過有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)或氫化物氣相磊晶法(HVPE)等磊晶方法成長於基板30或另一成長基板上，若是在成長基板上生成的半導體疊層1則可藉由基板轉移技術，將半導體疊層1接合至基板30並可選擇性地移除成長基板或予以保留。在第一實施例中，半導體疊層1係生長於成長基板後，再透過基板轉移技術，透過導電黏結層31接合於基板30。具體而言，基板30的材料可包含但並不限於透明絕緣材料如藍寶石(Sapphire)、鑽石(Diamond)、玻璃(Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Acryl)、環氧樹脂(Epoxy)、氮化鋁(AlN)、或者可以包含但不限於透明導電氧化物(TCO)如氧化鋅(ZnO)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鎵(Ga2O3)、鎵酸鋰(LiGaO2)、鋁酸鋰(LiAlO2)或鋁酸鎂(MgAl2O4)等，或者可以包含但不限於半導體材料如碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)、硒化鋅(ZnSe)或磷化銦(InP)、或者可以包含但不限於金屬材料如鋁(Al)、銅(Cu)、鉬(Mo)或鎢(W)等元素或上述元素的組合。
請參照第3圖所示，此為本揭露內容第二實施例的半導體元件200的俯視示意圖，其中第二實施例之半導體元件200的各構件與構件間的連接關係與第一實施例大致相同或相似。在第二實施例中，電極結構2另包含一中間延伸電極28連接於電極墊21，由俯視觀之，中間延伸電極28較第三延伸電極24遠離半導體疊層1的輪廓P的側邊14，且中間延伸電極28位於第三延伸電極24與第六延伸電極27之間。詳言之，中間延伸電極28係大致平行於表面11的虛擬中央線 A1，或者，中間延伸電極28大致與虛擬中央線A1重合，且自連接電極墊21之處沿著第一延伸方向D1朝向第二邊13延伸。在本實施例中，中間延伸電極28的形狀與第一、二、三延伸電極22、23、24不同或不相似，例如：中間延伸電極28不具有轉角。第二實施例的中間延伸電極28的數量為一個，但在一些實施例中，中間延伸電極28的數量亦可以為多個，如此可增加對電流的散布能力，在此並不多加限制。
請參照第4圖所示，此為本揭露內容第三實施例的俯視示意圖，其中第三實施例之半導體元件300的各構件與構件間的連接關係與第二實施例大致相同或相似。在第三實施例中，半導體元件300的第一延伸電極22具有變化的寬度，意即第一延伸電極22的寬度非均一，其中第一延伸電極22的第一部分22a具有一平均寬度，第二部分22b具有另一平均寬度不同於第一部分22a的平均寬度，且第一部分22a的平均寬度大於第二部分22b的平均寬度。詳言之，第一延伸電極22的第一部份22a的寬度為第一寬度W1，第二部分22b的寬度則朝向第一端222的方向漸窄，且第一端222具有一第二寬度小於第一寬度W1，藉由第一延伸電極22在靠近電極墊21的部分具有較寬的寬度，在遠離電極墊21的部分具有較窄的寬度，可使電極結構2在高電流密度操作下(例如電流密度大於LA/mm2)能具有快速均勻擴散電流的能力，亦可減少遮光而在遮蔽光線與電流散布之間取得平衡。相似地，第二延伸電極23的第一部份23a的寬度為第三寬度W3，第二部分23b的寬度係朝向第二端232的方向漸窄，且第二端232具有一第四寬度小於第三寬度W3；第三延伸電極24的第一部份24a的寬度為第五寬度W5，第二部分24b的寬度係朝向第三端242的方向漸窄，且第三端242具有一第六寬度小於第五寬度W5。本實施例的第一寬度W1、第三寬度W3與第五寬度W5大致相同，且第二寬度、第四寬度及第六寬度係大致相同，但本揭露內容並不以此為限。在另一實施例中，第一寬度W1大於第三寬度W3，且第三寬度W3大於第五寬度W5。 此外，在又一實施例中，中間延伸電極28連接於電極墊21的一端具有一第七寬度W7，且在靠近第二邊13的一端具有一第八寬度小於第七寬度W7，其中，第一、三、五寬度W1、W3、W5均大於第七寬度W7，或者在另一實施例中，第一、三、五寬度W1、W3、W5與第七寬度W7相同。在第三實施例中，第一寬度W1與第二寬度的比值為1.5~8，較佳為2~6，以達到較好的電流分散能力，進而增進半導體元件300的可靠性及使用壽命。上述實施例的第一寬度W1、第三寬度W3及第五寬度W5分別為第一部分22a、23a、25a的平均寬度，但在其他實施例中，寬度W1、W3、W5亦可以為第一部分22a、23a、25a的最大寬度或最小寬度。
此外，在一實施例中，由俯視觀之，電極墊21的特徵長度較於延伸電極22~27的寬度大，且電極墊21的特徵長度較佳的為延伸電極22~27的平均寬度之1.5倍以上，其中，特徵長度指的是一元件的輪廓之任意兩點的最長距離，舉例而言，輪廓為圓形的元件之特徵長度為直徑，輪廓為方形的元件之特徵長度為對角線。
可理解的是，本發明所列舉之各實施例僅用以說明本發明，並非用以限制本發明之範圍。任何人對本發明所作顯而易見的修飾或變更皆不脫離本發明之精神與範圍。不同實施例中相同或相似的構件，或者不同實施例中具相同標號的構件皆具有相同的物理或化學特性。此外，本發明中上述之實施例在適當的情況下，是可互相組合或替換，而非僅限於所描述之特定實施例。在一實施例中詳細描述之特定構件與其他構件的連接關係亦可以應用於其他實施例中，且均落於如後所述之本發明之權利保護範圍的範疇中。
100:半導體元件
1:半導體疊層
11:表面
12:第一邊
13:第二邊
14:側邊
15:中心
16:角落
2:電極結構
2a:延伸電極組
21:電極墊
22:第一延伸電極
221:第一轉角
222:第一端
22a,23a,24a:第一部分
22b,23b,24b:第二部分
23:第二延伸電極
231:第二轉角
232:第二端
233:交會點
24:第三延伸電極
241:第三轉角
242:第三端
25:第四延伸電極
26:第五延伸電極
27:第六延伸電極
θ1:第一角度
θ2:第二角度
θ3:第三角度
θ4:夾角
d1:第一距離
d2:第二距離
d3:第三距離
d4:第四距離
d5:第五距離
A1:虛擬中央線
P:輪廓
L1:第一虛擬連線
L2:第二虛擬連線
P1:第一間距
P2:第二間距
D1:第一延伸方向
D2:第二延伸方向
D3:第三延伸方向
D4:第四延伸方向

Claims (10)

  1. 一種半導體元件，包含：一半導體疊層，具有一表面，且該表面具有一第一邊、相對於該第一邊之一第二邊及一側邊連接該第一邊及該第二邊；及一電極結構，包含一電極墊形成於該表面上，該電極結構另包含一第一延伸電極、一第二延伸電極及一第三延伸電極連接於該電極墊，該第一延伸電極較該第三延伸電極靠近該表面之該側邊，該第二延伸電極位於該第一延伸電極及該第三延伸電極之間；其中，由俯視觀之，該第一延伸電極、該第二延伸電極及該第三延伸電極各具有一第一部分及一第二部分；其中，各該第二部分以一第一延伸方向朝該第一邊或第二邊延伸，該第一延伸電極、該第二延伸電極及該第三延伸電極之各該第一部分各別以一第二延伸方向、一第三延伸方向以及一第四延伸方向自該電極墊延伸；其中，該第一延伸電極之該第一部分與該第一延伸電極之該第二部分連接並且形成具有一第一角度θ1之一第一轉角，該第二延伸電極之該第一部分與該第二延伸電極之該第二部分連接並且形成具有一第二角度θ2之一第二轉角，該第三延伸電極之該第一部分與該第三延伸電極之該第二部分連接並且形成具有一第三角度θ3之一第三轉角，且θ3>θ2>θ1。
  2. 如請求項1所述的半導體元件，其中，由俯視觀之，該表面具有一中心及一角落鄰近該電極墊，該中心與該角落之間具有一第一虛擬連線，該第一轉角與該第一虛擬連線之間具有一第一距離，該第二轉角與該第一虛擬連線之間具有一第二距離，該第二距離大於該第一距離。
  3. 如請求項1所述的半導體元件，其中，該第二角度θ2與該第三角度θ3均為鈍角。
  4. 如請求項1所述的半導體元件，其中，由俯視觀之，該第一延伸電極具有一第一端遠離該電極墊，該表面具有一中心及一角落鄰近該電極墊，該中心與該角落之間具有一第一虛擬連線，且該中心與該第一端之間具有一第二虛擬連線，該第一虛擬連線與該第二虛擬連線的夾角小於120度。
  5. 如請求項1所述的半導體元件，其中，該電極結構另包含一中間延伸電極連接於該電極墊，且該表面包含一虛擬中央線將該表面劃分為兩個區域，由俯視觀之，該中間延伸電極大致平行於該表面的該虛擬中央線。
  6. 如請求項1所述的半導體元件，更包含一絕緣層設置於該半導體疊層相對於該表面的另一表面，且該絕緣層之位置大致對應於該電極結構的該些延伸電極。
  7. 如請求項1所述的半導體元件，其中，該第一延伸方向大致平行於該側邊。
  8. 如請求項4所述的半導體元件，其中，該第二邊較該第一邊遠離該電極墊，該第一邊與該第一延伸電極之該第一部分的最短距離大於該第二邊至該第一端的最短距離。
  9. 如請求項1所述的半導體元件，其中，該第一延伸電極具有變化的寬度。
  10. 如請求項1或9所述的半導體元件，其中，該第一延伸電極之該第一部分的平均寬度與該第一延伸電極之該第二部分的平均寬度不同。
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