專利名稱：光電元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電元件，特別是涉及一種具有第一透明導(dǎo)電氧化層與第二透明 導(dǎo)電氧化層的光電元件。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(light-emitting diode, LED)的發(fā)光原理是利用電子在η型半導(dǎo)體 與P型半導(dǎo)體間移動(dòng)的能量差，以光的形式將能量釋放，這樣的發(fā)光原理有別于白熾燈發(fā) 熱的發(fā)光原理，因此發(fā)光二極管被稱為冷光源。此外，發(fā)光二極管具有耐久性高、壽命長(zhǎng)、輕 巧、耗電量低等優(yōu)點(diǎn)，因此現(xiàn)今的照明市場(chǎng)對(duì)于發(fā)光二極管寄予厚望，將其視為新一代的照 明工具。圖1為已知的光電元件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，已知的發(fā)光元件100，包含有基 板10、位于基板10上的半導(dǎo)體疊層12，以及至少一電極14位于上述半導(dǎo)體疊層12上，其 中上述的半導(dǎo)體疊層12由上而下至少包含第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層120、有源層122，以及第二 導(dǎo)電型半導(dǎo)體層124。于已知的光電元件100中，由于半導(dǎo)體疊層12的表面為平面，加上半導(dǎo)體疊層12 與外部環(huán)境的折射率差異，因此有源層122所發(fā)出的光線容易形成全反射(Total Internal Reflection, TIR)。不僅如此，已知光電元件100于運(yùn)作時(shí)，電流由電極14導(dǎo)入半導(dǎo)體疊層12中，然 而由于大多數(shù)電流是以最小路徑流經(jīng)半導(dǎo)體疊層12，造成半導(dǎo)體疊層12中電流分布不均 勻的情形，亦使光電元件100的發(fā)光效率不佳。此外，上述的光電元件100更可以進(jìn)一步地與有源層元件組合連接以形成光電裝 置(optoelectronic apparatus) 0圖2為已知的光電裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，光電裝 置200包含具有至少一電路202的次載體(sub-mount) 20 ；至少一焊料(solder) 22位于上 述次載體20上，通過(guò)此焊料22將上述光電元件100黏結(jié)固定于次載體20上并使光電元件 100的基板10與次載體20上的電路202形成電連接；以及，電性連接結(jié)構(gòu)24，以電性連接 光電元件100的電極14與次載體20上的電路202 ；其中，上述的次載體20可以是導(dǎo)線架 (lead frame)或大尺寸鑲嵌基底(mounting substrate)，以方便發(fā)光裝置200的電路規(guī)劃 并提高其散熱效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示一種光電元件，包含半導(dǎo)體疊層；第一透明導(dǎo)電氧化層，位于此半導(dǎo)體 疊層上，其中此第一透明導(dǎo)電氧化層具有至少一開口 ；以及第二透明導(dǎo)電氧化層，覆蓋上述 第一透明導(dǎo)電氧化層；此外，上述的第二透明導(dǎo)電氧化層填入第一透明導(dǎo)電氧化層的開口 中并且與半導(dǎo)體疊層相接觸，其中第一透明導(dǎo)電氧化層與第二透明導(dǎo)電氧化層中的任一層 與半導(dǎo)體疊層形成歐姆接觸。本發(fā)明亦揭示一種光電元件，包含半導(dǎo)體疊層、位于半導(dǎo)體疊層上的第一透明導(dǎo)電氧化層，其中第一透明導(dǎo)電氧化層具有至少一開口并與半導(dǎo)體疊層形成歐姆接觸，以及 覆蓋于第一透明導(dǎo)電氧化層的第二透明導(dǎo)電氧化層，其中第二透明氧化層填入上述開口之 中。本發(fā)明更揭示一種光電元件，包含半導(dǎo)體疊層、位于半導(dǎo)體疊層上的第一透明導(dǎo) 電氧化層，其中該第一透明導(dǎo)電氧化層具有至少一開口 ；以及覆蓋上述第一透明導(dǎo)電氧化 層的第二透明導(dǎo)電氧化層，其中第二透明導(dǎo)電氧化層填入上述開口之中并與半導(dǎo)體疊層形 成歐姆接觸。本發(fā)明的主要目的在于提供一種光電元件，包含具有至少一開口的第一透明導(dǎo)電 氧化層，通過(guò)第一透明導(dǎo)電氧化層形成多個(gè)開口的結(jié)構(gòu)，提高光電元件的發(fā)光效率。



圖3為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，光電元件300包含半導(dǎo)體疊層 30，其中半導(dǎo)體疊層30具有第一主要表面302與第二主要表面304 ；第一透明導(dǎo)電氧化層 32，位于上述第一主要表面302或第二主要表面304上；于本實(shí)施例中，第一透明導(dǎo)電氧化 層32位于第一主要表面302上；以及第二透明導(dǎo)電氧化層34，覆蓋上述第一透明導(dǎo)電氧化 層32，并形成實(shí)質(zhì)平行于第一主要表面302或第二主要表面304的平面，其中，上述的第一 透明導(dǎo)電氧化層32上更具有多個(gè)開口 320，而第二透明導(dǎo)電氧化層34填入第一透明導(dǎo)電氧 化層32的多個(gè)開口 320中，并與半導(dǎo)體疊層30相接觸，其中第一透明導(dǎo)電氧化層32與第 二透明導(dǎo)電氧化層34中的任一層與半導(dǎo)體疊層30形成歐姆接觸。于本實(shí)施例的光電元件 300中，第一透明導(dǎo)電氧化層32與半導(dǎo)體疊層30形成歐姆接觸而產(chǎn)生電性連接，而第二透 明導(dǎo)電氧化層34與半導(dǎo)體疊層30接觸部分則未形成歐姆接觸，形成例如肖特基接觸。此外，上述的光電元件300還包含位于半導(dǎo)體疊層30第二主要表面304下的基板 36，以及位于第二透明導(dǎo)電氧化層34上的電極38，其中上述電極38的位置對(duì)應(yīng)于第一透明 導(dǎo)電層32的開口 320位置。上述的半導(dǎo)體疊層30由上而下可至少包含第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層306、有源層308， 以及第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層310 ；此外，上述的半導(dǎo)體疊層30的材料選自于III-V族的材料， 例如含鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、氮(N)、磷(P)或砷(As)的半導(dǎo)體材料，諸如氮化鎵(GaN) 系列、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)系列或砷化鎵(GaAs)系列材料；而第一透明導(dǎo)電氧化層32與 第二透明導(dǎo)電氧化層34的材料系包含至少一種材料選自氧化銦錫(ΙΤ0)、氧化銦(InO)、 氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ΑΤΟ)、氧化銻鋅(AZO)與氧化鋅(ZnO)所構(gòu)成的 群組，其中第一透明導(dǎo)電氧化層32的結(jié)晶粒度尺寸(grain size)、或折射率(Refractive Index)與第二透明導(dǎo)電氧化層34相異；第一透明導(dǎo)電氧化層32與第二透明導(dǎo)電氧化層34 具有相異的組成材料，或具有相同的組成材料(composing materials)但其組成比例相異。 第一透明導(dǎo)電氧化層32與第二透明導(dǎo)電氧化層34間亦可形成歐姆接觸以增進(jìn)電流分散效果。此外，上述的第一透明導(dǎo)電氧化層32具有多個(gè)開口 320，而填入多個(gè)開口 320并覆 蓋第一透明導(dǎo)電氧化層32的第二透明導(dǎo)電氧化層34的上表面除了可以實(shí)質(zhì)平行于第一主 要表面302或第二主要表面304的平面外，亦可以是粗化表面(圖未示)以降低光電元件 300發(fā)出的光線發(fā)生全反射的機(jī)率，提高光電元件300的光摘出效率。不僅如此，由于本實(shí)施例的光電元件300中，第一透明導(dǎo)電氧化層32與半導(dǎo)體疊 層30形成歐姆接觸而產(chǎn)生電性連接，而第二透明導(dǎo)電氧化層34與半導(dǎo)體疊層30接觸部分 則未形成歐姆接觸，而形成例如肖特基接觸。當(dāng)電流通入光電元件300時(shí)，經(jīng)由電極38導(dǎo) 入第二透明導(dǎo)電氧化層34，然而因?yàn)榈诙该鲗?dǎo)電氧化層34與半導(dǎo)體疊層30接觸部分并 未形成歐姆接觸，而第一透明導(dǎo)電氧化層32與半導(dǎo)體疊層30接觸部分形成歐姆接觸，故流 經(jīng)第二透明導(dǎo)電氧化層34的電流會(huì)通過(guò)第一透明導(dǎo)電層32導(dǎo)入半導(dǎo)體疊層30中。若光 電元件300中的電極38位置對(duì)應(yīng)第一透明導(dǎo)電氧化層32的開口 320位置，便可進(jìn)一步達(dá) 成電流擴(kuò)散的效果，進(jìn)而提升光電元件300的發(fā)光效率。圖4A至4D圖為上述光電元件300的制造流程結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4A所示，首先提 供基板36，并且于基板36上以有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(MOCVD)或液相外延(Liquid Phase Epitaxy, LPE)等方法形成半導(dǎo)體疊層30，其中上述半導(dǎo)體疊層30由上而下至少包含第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層306、有源層308，以及第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層310 ；接著，如圖4B所示，利用 電子束蒸鍍(e-beam vapor deposition)或減身寸(sputtering deposition)等技術(shù)于半導(dǎo) 體疊層30的上表面形成第一透明導(dǎo)電氧化層32，并且利用光刻蝕刻技術(shù)于第一透明導(dǎo)電 氧化層32上形成裸露半導(dǎo)體疊層30的多個(gè)開口 320，其中上述的第一透明導(dǎo)電氧化層32 與半導(dǎo)體疊層30的結(jié)形成歐姆接觸；接著，再如圖4C所示，再次利用電子束蒸鍍或?yàn)R射等 技術(shù)于第一透明導(dǎo)電氧化層32上形成第二透明導(dǎo)電氧化層34，其中上述的第二透明導(dǎo)電 氧化層34覆蓋第一透明氧化導(dǎo)電層32并填入第一透明導(dǎo)電氧化層32的多個(gè)開口 320且 與半導(dǎo)體疊層接觸，此外可透過(guò)調(diào)整形成第二透明導(dǎo)電氧化層34的形成方法或工藝條件， 諸如控制氣體種類或流量、反應(yīng)器溫度或壓力、退火(anneal)溫度或時(shí)間等方法使第二透 明導(dǎo)電氧化層34與半導(dǎo)體疊層30間不形成歐姆接觸，于本實(shí)施例中將第二透明導(dǎo)電氧化 層34置于氮?dú)獬渥愕沫h(huán)境進(jìn)行局部激光退火使第二透明導(dǎo)電氧化層34達(dá)到與半導(dǎo)體疊層 30不形成歐姆接觸的特性；最后，如圖4D所示，利用蝕刻技術(shù)使第二透明導(dǎo)電氧化層34的 上表面形成粗化結(jié)構(gòu)，并且于第二透明導(dǎo)電氧化層34上形成電極38，其中電極38的位置相 對(duì)于第一透明導(dǎo)電氧化層32的開口位置320，由此形成上述的光電元件300。圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，光電元件500至少包含半導(dǎo) 體疊層50、位于半導(dǎo)體疊層50下表面的第一透明導(dǎo)電氧化層52，以及位于第一透明導(dǎo)電氧 化層52下的第二透明導(dǎo)電氧化層54 ；其中半導(dǎo)體疊層50由上而下包含至少第一導(dǎo)電型半 導(dǎo)體層502、有源層504，以及第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層506，而第一透明氧化導(dǎo)電層52具有多個(gè) 開口 520，上述第二透明導(dǎo)電氧化層54填充入上述開口 520中并與半導(dǎo)體疊層50接觸，且 第一透明氧化導(dǎo)電層52與半導(dǎo)體疊層50接觸的結(jié)未形成歐姆接觸，而形成例如肖特基接 觸，而第二透明導(dǎo)電氧化層54與半導(dǎo)體疊層50接觸的結(jié)形成歐姆接觸。上述的半導(dǎo)體疊層50的材料選自含鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、氮(N)、磷⑵或砷 (As)的半導(dǎo)體材料，諸如氮化鎵(GaN)系列、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)系列或砷化鎵(GaAs) 系列材料；而第一透明導(dǎo)電氧化層52與第二透明導(dǎo)電氧化層54的材料為選自氧化銦錫 (ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CTO)、氧化銻錫(ATO)、氧化銻鋅(AZO)與氧 化鋅(ZnO)所構(gòu)成的群組的一種或多種材料，其中第一透明導(dǎo)電氧化層52的結(jié)晶粒度尺 寸(grain size)或折射率(Refractive Index)與第二透明導(dǎo)電氧化層54相異；第一透 明導(dǎo)電氧化層52與第二透明導(dǎo)電氧化層54具有相異的組成材料，或具有相同的組成材料 (composing materials)但其組成比例相異。第一透明導(dǎo)電氧化層52與第二透明導(dǎo)電氧化 層54間亦可形成歐姆接觸以增進(jìn)電流分散效果。此外，上述的光電元件500還包含位于第二透明導(dǎo)電氧化層54下的導(dǎo)電黏結(jié)層 56、位于導(dǎo)電黏結(jié)層56下的基板58、以及位于半導(dǎo)體疊層50上的電極60，其中電極60的 形成位置對(duì)應(yīng)于第一透明導(dǎo)電氧化層52的形成位置。由于第一透明導(dǎo)電氧化層52與半導(dǎo) 體疊層50之間未形成歐姆接觸，因此當(dāng)電流由電極60流入半導(dǎo)體疊層50后會(huì)通過(guò)填入開 口 520的第二透明氧化導(dǎo)電層54流至導(dǎo)電黏結(jié)層56及基板58。由于電極60的形成位置 對(duì)應(yīng)于第一透明導(dǎo)電氧化層52的形成位置，因此大部分的電流不會(huì)直接流經(jīng)電極60下方 的有源層504，由此達(dá)到電流擴(kuò)散的效果。以上所述的實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使本領(lǐng)域技術(shù)人 員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以的限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光電元件，至少包含半導(dǎo)體疊層，具有第一表面及第二表面；第一透明導(dǎo)電氧化層，位于該半導(dǎo)體疊層的第一表面上，其中該第一透明導(dǎo)電氧化層具有至少一開口；以及第二透明導(dǎo)電氧化層，填入該開口中并覆蓋該第一透明導(dǎo)電氧化層，其中該第一透明導(dǎo)電氧化層與該第二透明導(dǎo)電氧化層中的任一層與該半導(dǎo)體疊層形成歐姆接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該第一透明導(dǎo)電氧化層與該第二透明導(dǎo)電氧化 層包含相同的組成材料以及相異的折射率。
3.如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該第一透明導(dǎo)電氧化層與該第二透明導(dǎo)電氧化 層包含相同的組成材料以及相異的結(jié)晶粒度尺寸。
4.如權(quán)利要求1所述的光電元件，還包含電極，位于該半導(dǎo)體疊層的第二表面上，其中 該電極位置對(duì)應(yīng)該第一透明導(dǎo)電氧化層的形成位置。
5.如權(quán)利要求1所述的光電元件，還包含電極，位于該第二透明導(dǎo)電氧化層上，其中該 電極位置對(duì)應(yīng)該第一透明導(dǎo)電氧化層的開口位置。
6.如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該第一透明導(dǎo)電氧化層與該半導(dǎo)體疊層形成歐 姆接觸，且該第二透明導(dǎo)電氧化層與該半導(dǎo)體疊層的結(jié)形成肖特基接觸。
7.如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該第一透明導(dǎo)電氧化層與該半導(dǎo)體疊層形成肖 特基接觸，且該第二透明導(dǎo)電氧化層與該半導(dǎo)體疊層的結(jié)形成歐姆接觸。
8.如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該第一透明導(dǎo)電氧化層與該第二透明導(dǎo)電氧化 層形成歐姆接觸。
9.如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該第二透明導(dǎo)電氧化層的上表面為粗化表面。
10.如權(quán)利要求1所述的光電元件，其中該第一透明導(dǎo)電氧化層與該第二透明導(dǎo)電氧 化層的材料包含選自氧化銦錫、氧化銦、氧化錫、氧化鎘錫、氧化銻錫、氧化銻鋅與氧化鋅所 構(gòu)成的群組的一種或多種材料。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種光電元件，包含半導(dǎo)體疊層；第一透明導(dǎo)電氧化層位于此半導(dǎo)體疊層上，其中此第一透明導(dǎo)電氧化層具有至少一開口；以及第二透明導(dǎo)電氧化層，覆蓋上述第一透明導(dǎo)電氧化層；此外，上述的第二透明導(dǎo)電氧化層填入第一透明導(dǎo)電氧化層的開口中并且與半導(dǎo)體疊層相接觸，其中第一透明導(dǎo)電氧化層與第二透明導(dǎo)電氧化層中的任一層與半導(dǎo)體疊層形成歐姆接觸。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101931034SQ20091014621
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者姚久琳, 林錦源, 王健源, 謝明勛 申請(qǐng)人:晶元光電股份有限公司