TWI832922B - 半導體元件 - Google Patents
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Abstract
一種半導體元件包含一導電層、一半導體疊層、一第一接觸結構、一
中間結構、一第二接觸結構、一第一電極以及一第二電極。半導體疊層位於導電層上且第一接觸結構位於半導體疊層上。中間結構包覆第一接觸結構。第二接觸結構位於導電層和半導體疊層之間。第一電極位於導電層上且與半導體疊層相隔開。第二電極位於中間結構上。
Description
本發明係關於一種半導體元件，尤其是一種包含接觸結構之半導體元件。
半導體元件包括半導體化合物，例如磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)或氧化鋅(ZnO)。半導體元件可以是例如發光元件(LED)、雷射、光電偵測器或太陽能電池的光電半導體元件，或者可以是例如開關或整流器的功率元件。發光元件包括p型半導體結構、n型半導體結構以及在p型半導體結構和n型半導體結構之間的活性結構。發光元件係將電能轉換為光能，其為透過n型半導體結構和p型半導體結構分別提供電子和電洞於活性結構中進行輻射結合而發光。
一種半導體元件包含一導電層、一半導體疊層、一第一接觸結構、一中間結構、一第二接觸結構、一第一電極以及一第二電極。半導體疊層位於導電層上且第一接觸結構位於半導體疊層上。中間結構包覆第一接觸結構。第二接觸結構位於導電層和半導體疊層之間。第一電極位於導電層上且與半導體疊層相隔開。第二電極位於中間結構上。
100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100:半導體元件
1:半導體疊層
10:顯示裝置
11:第一半導體結構
112:第四側面
12:第二半導體結構
13:活性結構
14:電流限制結構
141:第一區域
142:第二區域
111:第一側面
2:導電層
21:表面
211:第一區
212:第二區
3:第一接觸結構
31:第二側面
32:接觸部
321:第一接觸區
322:第二接觸區
33:第五側面
4:中間結構
5:第二接觸結構
511:第一部分
512:第二部分
513:第三部分
52:第三側面
55:金屬結構
61:第一電極
62:第二電極
611:底表面
7:基板
8:犧牲層
81:接合結構
811:橋接層
812:釋放層
813:黏合層
814:釋放停止層
82:鏡面結構
9:反射層
P:保護層
O1:第一開口
O2:第二開口
P1:第一外圍
P2:第二外圍
S:成長基底
W:導線
第1圖為根據本揭露之一實施例的半導體元件之上視圖。
第2圖為沿第1圖中線A-A'的剖面圖。
第3圖為根據本揭露之一實施例的半導體元件之上視圖。
第4圖為沿第3圖中線B-B'的剖面圖。
第5圖為根據本揭露之一實施例的半導體元件之剖面圖。
第6圖為根據本揭露之一實施例的半導體元件之上視圖。
第7圖為沿第6圖中線C-C'的剖面圖。
第8圖為根據本揭露之一實施例的半導體元件之上視圖。
第9A~9C圖為根據本揭露之實施例的半導體元件之上視圖。
第10圖為根據本揭露之一實施例的顯示器裝置之上視圖。
第11A~11C圖為根據本揭露之一實施例的製造流程圖。
第12圖為根據本揭露之一實施例的半導體元件之剖面圖。
第13圖為根據本揭露之一實施例的半導體元件之剖面圖。
第14圖為根據本揭露之一實施例的半導體元件之剖面圖。
第15圖為根據本揭露之一實施例的半導體元件之剖面圖。
以下實施例將伴隨著圖式說明本發明之概念，在圖式或說明中，相似或相同之部分係使用相同之標號，並且在圖式中，元件之形狀、厚度或高度在合理範圍內可擴大或縮小。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。對本發明所作之任何顯而易知之修飾或變更皆不脫離本發明之精神與範圍。
此外，在以下實施例中可以併入其他層/結構或步驟。例如，”在第一層/結構上形成第二層/結構”的描述可以包括第一層/結構直接接觸第二層/結構的實施例，或者包括第一層/結構間接接觸第二層/結構，亦即有其他層/結構存在於第一個層/結構和第二個層/結構之間。此外，第一層/結構和第二層/結構間的空間相對關係可以根據裝置的操作或使用而改變。另一方面，本公開中的不同實施例可以具有重複的數字和/或字母。重複是為了簡化和清楚，而不是為了表示不同實施例之間的關係。
第1圖顯示根據本揭露之一實施例的半導體元件100的上視圖。第2圖是沿第1圖中線A-A'的剖面圖。第1圖僅顯示了一些層，並且每一層均以實線繪製，無論其材料是不透明，透明還是半透明的。
參照第1圖和第2圖，半導體元件100包括一半導體疊層1、一導電層2、位於半導體疊層1上的一第一接觸結構3、包覆第一接觸結構3的一中間層4、位於導電層2和半導體疊層1之間的一第二接觸結構5、一第一電極61和一第二電極62。
更具體地，半導體疊層1包括一第一半導體結構11、一第二半導體結構12和位於第一半導體結構11和第二半導體結構12之間的一活性結構13。第一半導體結構11、一第二半導體結構12及活性結構13可為單層或多層。第一半導體結構11和第二半導體結構12分別具有第一導電類型以及第二導電類型以提供電子和電洞或電洞和電子。第一導電類型不同於第二導電類型。活性結構13可以包括多個量子井，或者半導體疊層1可以是單異質結構或雙異質結構。第一半導體結構11、第二半導體結構12和活性結構13可包含Ⅲ-V族化合物半導體，例如可以GaAs、InGaAs、AlGaAs、AlGaInAs、GaP、InGaP、AlInP、AlGaInP、GaN、
InGaN、AlGaN、AlGaInN、AlAsSb、InGaAsP、InGaAsN或AlGaAsP。在本揭露內容之實施例中，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系列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代表Alx1Ga(1-x1)As，其中，0<x1<1；AlInP代表Alx2In(1-x2)P，其中，0<x2<1；AlGaInP代表(Aly1Ga(1-y1)1-x3Inx3P，其中，0<x3<1，0<y1<1；AlGaInAs代表(Aly2Ga(1-y2))1-x4Inx4As，其中，0≦x4≦1，0≦y2≦1；AlGaN代表Alx5Ga(1-x5)N，其中，0<x5<1；AlAsSb代表AlAsx6Sb(1-x6)，其中，0≦x6≦1；InGaP代表Inx7Ga(1-x7)P，其中，0<x7<1；InGaAsP代表Inx8Ga1-x8As1-y3Py3，其中，0≦x8≦1，0≦y3≦1；InGaAsN代表Inx8Ga1-x8As1-y4Ny4，其中，0<x9<1，0<y4<1；AlGaAsP代表Alx10Ga1-x10As1-y5Py5，其中，0<x10<1，0<y5<1InGaAs代表Inx11Ga(1-x11)As，其中，0<x11<1；InGaN代表Inx12Ga(1-x12)N，其中，0<x12<1；AlGaInN代表(Aly6Ga(1-y6)1-x13Inx13P，其中，0<x13<1，0<y6<1。
當半導體元件100是發光元件時，半導體疊層1可以發射具有峰值波長(peak wavelength)大約200nm~1800nm的光。具體地，半導體疊層1可以發射峰值波長在700nm至1600nm之間的紅外光、峰值波長在610nm至650nm之間的紅光、峰值波長在550nm至570nm之間的黃光、峰值波長在400nm至490nm之
間的藍光或深藍光、峰值波長在490nm至550nm之間的綠光或峰值波長在400nm至250nm之間的UV光。
參照第1圖和第2圖，第一接觸結構3和第二接觸結構5位於半導體疊層1的相對側。第一接觸結構3位於靠近第一半導體結構11的一側且第二接觸結構5位於靠近第二半導體結構12的一側。第一接觸結構3和第二接觸結構5可為單層或多層。在本實施例中，第一接觸結構3直接接觸第一半導體結構11且第二接觸結構5直接接觸第二半導體結構12。
第一接觸結構3位於半導體疊層1的一中間區域上，並提供較低的電阻路徑以供電流流過。此外，第一接觸結構3未位於半導體疊層1的一外圍區域上，以避免電流流經外圍區域，因此在外圍區域的非輻射複合效應可被減少，進而提高半導體元件100的發光效率。具體地，第一半導體結構11包括一第一外圍P1且第一接觸結構3包括一第二外圍P2。第一外圍P1圍繞第二外圍P2。第一半導體結構11具有一第一側面111且第一接觸結構3具有一第二側面31，第二側面31與第一側面111相隔一2μm~50μm的第一距離D1(例如：10μm、20μm，30μm、40μm)。
如第1圖和第2圖所示，第一接觸結構3包括彼此分開的複數個接觸部32，以促進電流擴散。每一接觸部32包括一第一接觸區321和覆蓋第一接觸區321的一第二接觸區322。如第9C圖所示，在另一實施例中，從半導體元件100的上視圖視之，第一接觸結構3為環狀。第一接觸區321包括半導體材料，例如AlGaAs、GaAs或GaP。第二接觸區322包括金屬或金屬合金，例如Au、Ge、Be、GeAu或BeAu。在一些實施例中，第二接觸區322可以可選擇性地被移除，以減少半導體疊層1發射的光被其所吸收。當未具有第二接觸區322時，第一距離D1
為第一側面111與第一接觸區321的一側面之間的距離。如第1圖所示，從半導體裝置100的上視圖視之，半導體疊層1包括一第一面積且第一接觸結構3包括一第二面積。第二面積小於第一面積且第二面積與第一面積的比值為0.01~0.85(例如：0.1、0.5、0.75)。
第二接觸結構5位於導電層2和半導體疊層1之間。詳言之，第二接觸結構5直接接觸第二半導體結構12和導電層2。第二接觸結構5包括一第一部分511、一第二部分512和一第三部分513。第二部分512和第三部分513係從第一部分511延伸並橫向(X方向)超過第一側面111。換句話說，第一半導體結構11包括一第一寬度W1以及第二接觸結構5包括一第二寬度W2，第二寬度W2大於第一寬度W1。第二接觸結構5包括半導體材料，例如AlGaAs、GaAs或GaP。
半導體疊層1覆蓋第一部分511，第一電極61覆蓋第二部分512，且第三部分513係由半導體疊層1和第一電極61中所暴露。換句話說，半導體疊層1僅位在第一部分511上而不位在第二部分512和第三部分513上。第一電極61僅位在第二部分512上而不位在第一部分511和第三部分513上。
導電層2位在第二接觸結構5下方且具有面對半導體疊層1的一表面21。表面21包括一第一區211和一第二區212。半導體疊層1於垂直方向上與第一區211重疊且電極612於垂直方向上與第二部分512重疊。半導體疊層1與第一電極61相隔開。換句話說，半導體疊層1設置在第一區211且不位於第二區212。第一電極上61設置在第二區212且不位於第一區211。導電層2具有一第三寬度W3大於第一半導體結構11的第一寬度W1。第三寬度W3實質上等於第二接觸結構5的第二寬度W2。在本實施例中，表面21直接接觸第二接觸結構5。
導電層2可以是透明、半透明或不透明。導電層2的電阻率低於第二接觸結構5的電阻率，因此導電層2可以促進電流橫向分佈。為了有效地使電流擴散，導電層2的電阻率低於10-3Ω-cm(例如5×10-5Ω-cm或5×10-4Ω-cm)。
導電層2包括導電氧化物、金屬或金屬合金。在本實施例中，導電層2為透明以允許半導體疊層1發射的光可以穿透。導電氧化物包括氧化鋅(ZnO)、銦錫氧化物(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)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鎢銦(IWO)、氧化鎵(Ga2O3)、氧化鋰鎵(LiGaO2)、氧化鋁鋰(LiAlO2)、鋁氧化鎂(MgAl2O4)或以上材料的組合。金屬可以是銦(In)或金(Au)。金屬合金包括上述金屬之合金。在本實施例中，導電層2為ITO且第二接觸結構5為GaP，導電層2電阻率低於第二接觸結構5的電阻率。
在本實施例中，中間結構4位於第一半導體結構11上且包覆第一接觸結構3。中間結構4電連接第一接觸結構3和第二電極62。具體地，第一接觸結構3包括多個表面，且至少兩個表面被中間結構4所覆蓋。在一些實施例中，半導體元件100更包括反射層9位在中間結構4上，且中間結構4位於第一接觸結構3和反射層9之間。
在製造半導體元件100時，為了減少第一接觸結構3與半導體疊層1之間的接觸電阻，會進行一退火步驟。中間結構4可以保護反射層9在退火步驟中不受來自第一接觸結構3中的元素或離子所污染。因此，在退火處理後，反射層9仍可保持其反射率。中間結構4為導電且包括氧化物材料或半導體材料。氧化物材料包括導電氧化物，其可參考前面段落。半導體材料包括砷化鋁鎵
(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)或磷化鎵(GaP)。在一個實施例中，中間結構4具有與導電層2相同的材料，例如，兩者均為ITO或IZO。
反射層9可反射半導體疊層1所產生的光以朝向導電層2，進而提高半導體元件100的光取出效率。反射層9對於從活性結構13發射的光具有大於80%的反射率。反射層9包括金屬，例如金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)或其合金。在本實施例中，反射層9覆蓋中間結構4的整個上表面。此外，反射層9覆蓋第一接觸結構3。換句話說，在半導體元件100的上視圖中，反射層9的面積大於第一接觸結構3的面積。由半導體元件100的剖面圖視之，反射層9具有一第四寬度W4及一面積。第四寬度W4實質上與第一半導體結構11的第一寬度W1相同。由半導體元件100的上視圖視之，反射層9之面積實質上等於第一半導體結構11的面積。
第一電極61直接接觸第二接觸結構5並且具有面對導電層2的一底表面611。第一電極61通過第二接觸結構5和導電層2與半導體疊層1形成電連接。第二電極62設置在中間結構4上，且反射層9位於第二電極62和中間結構4之間。第二電極62覆蓋反射層9的整個上表面並且覆蓋第一接觸結構3。第一電極61和第二電極62位於第二接觸結構5(或導電層2)的同一側以形成一水平式的半導體元件100。此外，可通過第一電極61和第二電極62以將半導體元件100覆晶(flip-chip)固定於一載體(圖未示)，例如PCB、具有TFT開關的透明載板或柔性載板。
由於從活性結構13產生的光會被反射層9反射而朝著導電層2且第一接觸結構3提供電流路徑以限制電流流經半導體疊層1的中間區域，因此第二電極62可以被設計為具有盡可能大的面積，以提高當半導體元件100固定於載體
上時的可靠性。在一實施例中，在上視圖中，第二電極62的面積為反射層9(或第一半導體結構11)面積的50~100%。
第一電極61和第二電極62的材料可以是金屬、金屬合金或透明導電材料。金屬包括鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、錫(Sn)、金(Au)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、銻(Sb)或鈷(Co)。金屬合金包括上述金屬之合金。透明導電材料包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、銻氧化錫(ATO)、鋁氧化鋅(AZO)、氧化鋅鋅(ZTO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化鎢銦(IWO)、氧化鋅(ZnO)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、鎵磷化砷(GaAsP)、類金剛石碳(DLC)或石墨烯。
半導體元件100可選擇性地包括一接合結構81位於導電層2下方的。接合結構81可為透明且包括導電材料，其可參考前面段落。
半導體元件100可選擇性地包括一保護層P覆蓋半導體疊層1。在本實施例中，保護層P覆蓋第一電極61、第二電極62、反射層9、中間結構4、半導體疊層1、第二接觸結構5和導電層2。保護層P包括暴露第一電極61一部分的一第一開口O1和暴露第二電極62一部分的一第二開口O2。保護層P可以用於保護半導體疊層1不受外部污染物的損害。保護層P為非導電且包括有機材料或無機材料。有機材料包括Su8、苯並環丁烯(BCB)、全氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亞胺或碳氟聚合物。無機材料包括矽樹脂、玻璃、氧化鋁(Al2O3)、氮化矽(SiNx)、氧化矽(SiOx)、氧化鈦(TiOx)或氟化鎂(MgFx)。
第3圖顯示根據本揭露之一實施例的半導體元件200的上視圖。第4圖是沿第3圖中線B-B'的剖面圖。半導體元件200具有與半導體元件100類似的結構。
在本實施例中，第二接觸結構5設置在第一區211上，並且其第二寬度W2小於導電層2的第三寬度W3。此外，第二寬度W2等於第一寬度W1。第二接觸結構5包括與第一側面111齊平的第三側面52。導電層2橫向延伸超過第三側面52。
半導體元件200可選擇性地包括一金屬結構55位於第二區212且位於第一電極61和導電層2之間。金屬結構55與第二接觸結構5相隔開。金屬結構55可以包括單層或多層(Ti/Pt/Cr)。
參照第3~4圖，半導體疊層1包括第一面積且第一接觸結構3包括小於第一面積的第二面積。從半導體元件的上視圖觀之，第二面積小於第一面積且第二面積與第一面積的比值為0.01~0.85(例如：0.1、0.5、0.75)。第二接觸結構5直接接觸並覆蓋導電層2的第一區211。導電層2的第二區212沒有被第二接觸結構5所覆蓋。
第5圖顯示根據本揭露之一實施例的半導體元件300的剖面圖。半導體元件300具有與半導體元件200類似的結構。在本實施例中，第二接觸結構5被埋入導電層2中且位於與第一接觸結構3相對應的位置處。更具體地，第二接觸結構5的至少兩個表面被導電層2所覆蓋。第二接觸結構5具有第三側面52，且第三側面52與第一側面111相隔開一第二距離D2。在一個實施例中，第二距離D2為2μm~50μm，且可為10μm、20μm、30μm、40μm、50μm。第二距離D2可等於或大於第一距離D1。換句話說，第一接觸結構3具有一第五寬度W5大於或等於第
二接觸結構5的第二寬度W2。此外，第二寬度W2小於第一寬度W1。由於第一接觸結構3和第二接觸結構5，電流可以被限制在半導體層疊1的中間區域且防止流向半導體層疊1的外圍區域，因此，降低了非輻射複合效果且進一步提高發光效率。
第6圖顯示根據本揭露之一實施例的半導體元件400的上視圖。第7圖是沿第6圖中線C-C'的剖面圖。半導體元件400具有與半導體元件100類似的結構。
在本實施例中，半導體元件400更包括在半導體疊層1和接合結構81之間的鏡面結構82，用以反射光以朝向第二電極62。鏡面結構82包括銅(Cu)、鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)或其合金。
第1圖至第5圖所示的半導體元件定義為底部發射型半導體元件，其表示光是朝著導電層2或接合結構81之一側而離開半導體元件。半導體元件400定義為頂部發射型半導體元件，其表示光是朝著導電層2之相反側(例如第二電極62)而離開半導體元件。第1圖至第5圖中的反射層9於半導體元件400中可選擇性地被移除。
參照第6圖和第7圖，第一半導體結構11包括第一側面111和與第一側面111相對的一第四側面112。由於半導體元件400是頂部發射型半導體元件，為了減少光被第二電極62所遮蔽，第二電極62係設置以靠近第四側面112且第一接觸結構3係設置以靠近第一側面111。第二電極62在垂直方向(Y方向)上不與第一接觸結構3重疊。在一實施例中，第二電極62可具有一部分在垂直方向(Y方向)上與第一接觸結構3重疊。從半導體元件400的上視圖來看，第二電極62包
括一第三面積，並且第一半導體結構11包括一第一面積，並且第三面積與第一面積的比值在0.01至1之間(例如：0.04、0.1、0.3、0.5)。
此外，第一接觸結構3包括一第二側面31和與第二側面31相對的一第五側面33。如第7圖所示，第二側面31和第五側面33被中間結構4所覆蓋。第三距離D3定義為第四側面112和第五側面33之間的距離。第三距離D3可為2μm~50μm。第三距離D3等於或大於第一距離D1。
第8圖顯示根據本揭露之一實施例的半導體元件500之上視圖。半導體元件500具有與半導體元件400類似的結構。在本實施例中，半導體元件500具有第一接觸結構3，第一接觸結構3包括複數個彼此平行的接觸部32。
第9A圖顯示根據本揭露之一實施例的半導體元件600的上視圖。半導體元件600具有與半導體元件100類似的結構。在本實施例中，第二電極62與第一接觸結構3重疊並且第二電極62大致位於半導體疊層1的中間區域。更具體地，第二電極62包括彼此分開的兩電極部621且第一接觸結構3包括兩個接觸部32。兩電極部621分別形成在兩個接觸部32上。在本實施例中，第二電極62的形狀為矩形。
第9B圖顯示根據本揭露之一個實施例的半導體元件700的上視圖。半導體元件700具有與半導體元件600類似的結構。在本實施例中，第二電極62的數量為一個，且第二電極62形成在兩個接觸部32上並與兩個接觸部32重疊。由上視圖視之，第二電極62包括一特徵長度L，特徵長度L小於30μm且大於5μm(例如10μm、15μm、20μm)。特徵長度L是指第二電極62的周圍上任兩點之間的最長距離，例如，圓形的特徵長度L是指其直徑(如圖9B所示)，矩形的特徵長度L(如圖9A所示)是指其對角線長度。如第9A~9B圖所示，第二電極62的
第三面積與半導體結構11的第一面積之比值在0.01至1之間(例如：0.04、0.1、0.3、0.5)。在一實施例中，第二電極62包含能使光穿透的透明導電材料。
第9C圖顯示根據本揭露之一個實施例的半導體元件800的上視圖。半導體元件800具有與半導體元件600類似的結構。在本實施例中，第一接觸結構3為環狀。
第10圖顯示本揭露之一個實施例的一顯示裝置10的上視圖。顯示裝置10包括一載板90以及發射不同顏色的光的複數個半導體元件固定於載板90上。在本實施例中，顯示裝置10中的一部分半導體元件發射紅光，一部分半導體元件發射綠光，而其餘的半導體元件發射藍光。發射紅光、綠光或是藍光之半導體元件中，其中之一或是全部可包含上述實施例的半導體元件(第10圖以半導體元件100為例)。顯示裝置10更包括導線W，用以電連接此些半導體元件。在本實施例中，半導體元件係為並聯連接。導線W的材料可以是透明導電材料，以防止由半導體疊層1(參考第1圖)發射的光被導線W遮擋。
第11A-11C圖顯示第4圖之半導體元件200的製造流程圖。半導體元件200的有些結構並未顯示於第11A-11C圖中。
參照第11A圖，在成長基底S上依順設置第一半導體結構11、活性結構13、第二半導體結構12、第二接觸結構5和金屬結構55。
參照第11B圖，導電層2、接合結構81、犧牲層8和基板7連接至金屬結構55和第二接觸結構5。之後，移除成長基底S。
參照第11C圖，進行一移除步驟，藉由濕式刻蝕或乾式刻蝕以移除第一半導體結構11、活性結構13、第二半導體結構12和第二接觸結構5的一部分，以暴露出金屬結構55和部分的導電層2。金屬結構55可用作為一蝕刻停止層，以
避免在蝕刻過程中過度蝕刻的情形。對於使用於蝕刻過程中的蝕刻劑，金屬結構55具有比第二接觸結構5低的蝕刻速率。
最後，參考第4圖，形成第一接觸結構3、中間結構4、反射層9、第一電極61和第二電極62。一部分的導電層2和一部分的接合結構81可以選擇性地被移除，以利後續的轉移製程。
在一實施例中，金屬結構55可於第11C圖步驟後，再形成於導電層2上，藉此，可避免第11B圖的步驟中，因金屬結構55與導電層2不同材料之熱膨脹係數差異所造成的裂縫。
在一實施例中，在將半導體元件200轉移至或固定於一裝置(例如顯示器或可穿戴裝置)的一載體上後，可藉由乾式蝕刻、濕式蝕刻或雷射剝離(laser lift-off)移除犧牲層8和基板7以縮小半導體元件的尺寸。當通過雷射剝離法進行移除步驟時，基板7需要是透明的，以使雷射光可穿透其中以移除犧牲層8。犧牲層8包括半導體材料。在本實施例中，基板7是藍寶石且犧牲層8是GaN或GaP。
如第12圖所示，在被轉移至或固定於載體上前，半導體元件200’可用作為一中間產品。基板7和犧牲層8係保留以作支撐且於運送過程中有助於搬運處理。
第13圖顯示根據本揭露之一個實施例的的半導體元件900的剖面圖。半導體元件900具有與半導體元件400類似的結構。在本實施例中，接合結構81還包括橋接層811、釋放層812和黏合層813。橋接層811位於鏡面結構82和釋放層812之間且橋接層811能夠連接至一固定元件(圖未示)以支撐半導體疊層1。因此，可以在後續的轉移步驟中，半導體疊層1可藉由一外力而被拾取。在轉移
步驟前，釋放層812之一部分係被移除。更具體地，在移除一部分釋放層812後，半導體疊層1係從基板7中懸空以利後續的轉移步驟。可以藉由氣體乾式法蝕刻或濕式蝕刻來移除釋放層812。黏合層813係用於將基板7黏合到接合結構81。接合結構81更可包含一釋放停止層814，位於釋放層812和黏合層813之間。在移除釋放層812的一部分的步驟及轉移步驟中，釋放停止層814可避免過蝕以保護基板7及黏合層813免受損害，因此，基板7可以在轉移過程之後再利用。在本實施例中，釋放停止層814的材料包括金屬(例如Ti)或氧化物(例如SiO2)，且釋放停止層814的厚度為2k~5kÅ。
橋接層811的材料包括氧化物材料或氮化物材料。氧化物材料包括氧化鋅(ZnO)，氧化銦錫(ITO)，氧化銦(InO)，氧化錫(SnO)，氧化鎘錫(CTO)，氧化銻錫(ATO)，鋁氧化鋅(AZO)，氧化鋅錫(ZTO)，摻雜鎵的氧化鋅(GZO)，氧化銦鋅(IZO)，摻雜鎢的氧化銦(IWO)，氧化鋁(AlxO)，氧化矽(SiOx)，氧化銦鈰(ICO)，銦氧化鈦(InTiO)，氧化銦鎵(IGO)或鎵鋁鋅氧化物(GAZO)。氮化物材料包括氮化矽(SiNx)或氮化鋁(AlNx)。橋接層811的厚度為5kÅ至10kÅ(例如：6kÅ、7kÅ、8kÅ)。在一實施例中，橋接層811為SiO2。
釋放層812的材料不同於半導體疊層1、橋接層811、黏合層813和基板7的材料，用於防止半導體疊層1、橋接層811、黏合層813和基板7在移除釋放層812的過程中不被損壞。在一實施例中，釋放層812的材料可以是矽(Si)或氧化鋅(ZnO)。釋放層812的厚度為1μm~10μm，例如2μm、4μm、6μm、8μm。
黏合層813的材料包括有機材料或無機材料。有機材料可以是苯並環丁烯(BCB)、環烯烴共聚物(COC)、碳氟聚合物、聚酰亞胺(PI)或全氟
環丁基(PFCB)。無機材料包括氧化物、氮化物、金屬或金屬合金。氧化物包括氧化鋅(ZnO)、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)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鎢銦(IWO)、氧化鋁(AlxO)、氧化矽(SiOx)、氧化銦鈰(ICO)、氧化銦鈦(InTiO)、銦鎵氧化物(IGO)或鎵鋁鋅氧化物(GAZO)。氮化物可以是氮化矽(SiNx)或氮化鋁(AlNx)。金屬可以是銦(In)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鎢(W)、銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)、鉛(Pb)或鎳(Ni)。金屬合金為上述金屬之合金。在本實施例中，黏合層813為單層或多層的透明結構，且具有一厚度在1μm和10μm之間。在本實施例中，黏合層813為Al2O3層和SiO2層。
第13圖所示的半導體元件900的接合結構81可以進一步參考台灣專利申請號107130027。
第14圖顯示根據本揭露之一個實施例的半導體元件1000的剖面圖。半導體元件1000為底部發射型半導體元件，且第15圖所示的半導體元件1100為頂部發射型半導體元件。底部發射型半導體元件和頂部發射型半導體元件的相關描述可以參考前述段落。在第14圖和第15圖中出現的相同名稱，其相關描述可參考前述段落。
參照第14~15圖，每一半導體元件1000、1100的半導體疊層1進一步包括電流限制結構14。電流限制結構14包括第一區域141及圍繞第一區域141的第二區域142。第一區域141位於中間區域且第二區域142位於外圍區域。第一區域141的導電率高於第二區域142的導電率，藉此電流可以被限制在第一區域141中且防止流入第二區域142，進而降低了非輻射複合效應。
電流限制結構14可以設置在活性結構13和第一半導體結構11之間，如第14~15圖所示。在另一實施例中，電流限制結構14可以位於活性結構13和第二半導體結構12之間。電流限制結構14可以藉由氧化方式或離子佈植方式所形成。
在第14圖中，對一結構進行一氧化處理以將其一部分改變為氧化物，而其他部分則保持未氧化狀態且維持與該結構相同的材料。非氧化部分則為第一區域141且氧化部分則為第二區域142。第一區域141包括AlAs或AlGaAs，第二區域142包括Al2O3。
選擇性地，電流限制結構14可藉由沉積和蝕刻製程所形成。參照第15圖，一絕緣層形成在活性結構13上且進行一蝕刻製程以移除中間區域。接著，第一半導體結構11形成於絕緣層上並且填入中間區域內。填入於中間區域中的第一半導體結構11的則為第一區域141，且未移除之絕緣層則為第二區域142。絕緣層可以是氧化矽(SiO2)或氟化鎂(MgF2)。
以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以此限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
100:半導體元件
1:半導體疊層
11:第一半導體結構
12:第二半導體結構
13:活性結構
111:第一側面
2:導電層
21:表面
211:第一區
212:第二區
3:第一接觸結構
31:第二側面
32:接觸部
321:第一接觸區
322:第二接觸區
4:中間結構
5:第二接觸結構
511:第一部分
512:第二部分
513:第三部分
61:第一電極
62:第二電極
611:底表面
81:接合結構
9:反射層
P:保護層
O1:第一開口
O2:第二開口
Claims (10)
- 一種半導體元件，包含：一導電層；一半導體疊層，位於該導電層上且包含一第一半導體結構，該第一半導體結構具有一第一側面；一第一接觸結構，位於該半導體疊層上且電連接該半導體疊層並具有一第二側面；一中間結構，覆蓋該第一接觸結構；一第一電極，位於該導電層上且與該半導體疊層相隔開；以及一第二電極，位於該中間結構上；其中，該第二側面與第一側面相隔一2μm~50μm的第一距離。
- 如請求項1所述之半導體元件，更包含一反射層，位於該中間結構和該第二電極之間。
- 如請求項2所述之半導體元件，其中，於一上視圖中，該第二電極具有一面積為該反射層面積的50~100%。
- 如請求項1所述之半導體元件，更包含一第二接觸結構，位於該導電層和該半導體疊層之間。
- 如請求項4所述之半導體元件，其中，該第二接觸結構具有一第三側面，該第三側面與該第一側面相隔一2μm~50μm的第二距離。
- 如請求項1所述之半導體元件，其中，該第一接觸結構包含複數個彼此分離的接觸部。
- 如請求項6所述之半導體元件，其中，每一該接觸部包含一第一接觸區及一覆蓋該第一接觸區的第二接觸區。
- 如請求項1所述之半導體元件，其中，該中間結構與該導電層具有相同的材料。
- 一種顯示裝置，包含一載板；以及複數個半導體元件，固定於該載板；其中，該複數個半導體元件之其中之一為如請求項1所述之半導體元件。
- 如請求項9所述之顯示裝置，其中，該複數個半導體元件彼此為並聯連接。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020130327A1 (en) * | 2001-03-19 | 2002-09-19 | Bor-Jen Wu | Light emitting diodes with spreading and improving light emitting area |
| TW200703724A (en) * | 2005-06-02 | 2007-01-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Luminescence diode chip with a contact structure |
| US20150144984A1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-05-28 | Epistar Corporation | Semiconductor light-emitting device |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6091083A (en) * | 1997-06-02 | 2000-07-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Gallium nitride type compound semiconductor light-emitting device having buffer layer with non-flat surface |
| TWI249148B (en) | 2004-04-13 | 2006-02-11 | Epistar Corp | Light-emitting device array having binding layer |
| US7440666B2 (en) * | 2004-02-25 | 2008-10-21 | Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Buried heterostucture device having integrated waveguide grating fabricated by single step MOCVD |
| EP1792375B1 (en) * | 2004-09-23 | 2015-05-20 | Seminex Corporation | High-power infrared semiconductor diode light emitting device |
| TWI243492B (en) | 2004-11-03 | 2005-11-11 | Epistar Corp | Light-emitting diodes |
| TWI246777B (en) * | 2004-12-13 | 2006-01-01 | Jaw-Juinn Horng | Photo detector package |
| TWI344196B (en) * | 2006-11-15 | 2011-06-21 | Ind Tech Res Inst | Melting temperature adjustable metal thermal interface materials and use thereof |
| US9012948B2 (en) | 2010-10-04 | 2015-04-21 | Epistar Corporation | Light-emitting element having a plurality of contact parts |
| US8592847B2 (en) | 2011-04-15 | 2013-11-26 | Epistar Corporation | Light-emitting device |
| KR101568624B1 (ko) * | 2011-09-30 | 2015-11-11 | 소코 가가쿠 가부시키가이샤 | 질화물 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
| US9488618B2 (en) * | 2013-11-05 | 2016-11-08 | Siemens Energy, Inc. | Generator retaining ring and other component thermal degradation evaluation by eddy current non-destructive examination |
| TWI604633B (zh) * | 2013-11-05 | 2017-11-01 | 晶元光電股份有限公司 | 發光元件 |
| TWI632692B (zh) | 2013-11-18 | 2018-08-11 | 晶元光電股份有限公司 | 半導體發光元件 |
| TWI583019B (zh) * | 2015-02-17 | 2017-05-11 | 新世紀光電股份有限公司 | Light emitting diode and manufacturing method thereof |
| US9472719B2 (en) * | 2015-02-18 | 2016-10-18 | Epistar Corporation | Light-emitting diode |
| US9331239B1 (en) * | 2015-07-07 | 2016-05-03 | Epistar Corporation | Light-emitting device |
| TWI674681B (zh) * | 2015-07-22 | 2019-10-11 | 新世紀光電股份有限公司 | 發光二極體元件及超晶格層 |
| JP6729079B2 (ja) * | 2016-06-30 | 2020-07-22 | 富士ゼロックス株式会社 | 発光部品及び発光装置 |
| TWI759289B (zh) * | 2017-03-21 | 2022-04-01 | 晶元光電股份有限公司 | 發光元件 |
| US10535799B2 (en) | 2017-05-09 | 2020-01-14 | Epistar Corporation | Semiconductor device |
-
2019
- 2019-06-04 TW TW108119308A patent/TWI821302B/zh active
- 2019-08-28 TW TW108130803A patent/TWI784193B/zh active
- 2019-11-11 TW TW108140812A patent/TWI832922B/zh active
- 2019-11-11 US US16/680,207 patent/US11121285B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020130327A1 (en) * | 2001-03-19 | 2002-09-19 | Bor-Jen Wu | Light emitting diodes with spreading and improving light emitting area |
| TW200703724A (en) * | 2005-06-02 | 2007-01-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Luminescence diode chip with a contact structure |
| US20150144984A1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-05-28 | Epistar Corporation | Semiconductor light-emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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