半导体装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种半导体装置，尤其是涉及一种光电半导体装置。


背景技术：

2.光电半导体元件为可将光信号及电信号进行转换的元件，其可运用光子、电子的交互作用，达到吸收能量并激发辐射等机制。其中，属于光电半导体元件的发光二极管(light emitting diode,led)因为具有体积小、用电省、亮度高、色彩饱和度高，可以调变出各种不同的色彩等优点，故常被使用于日常生活中的各种照明灯具、交通警告号志等。
3.然而，为了达到节能省电的需求，如何使光电半导体元件中的发光二极管可具有更好的出光效率，乃为此一业界亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种半导体装置，以解决现有技术存在的问题。
5.为了达到上述目的，本实用新型提供一种半导体装置，其包含一外延结构，包含一第一半导体结构具有一第一部分及一第二部分、一活性结构及一第二半导体结构位于该第二部分上；一第一电极，包含一第一表面位于该第一部分上及一第二表面位于该第二半导体结构上，且该第一表面及该第二表面具有一高度差为4μm至8μm；一第二电极，位于该第二半导体结构上；以及一绝缘结构，位于该第一电极与该第一部分之间。
6.该半导体装置另包含第一接触结构位于该第一电极与该第一部分之间。
7.该绝缘结构具有第一开口，该第一电极填入该第一开口，且该半导体装置还包含第一连结结构，该第一连结结构包含第一空洞对位于该第一开口及第一导电部包覆该第一空洞。
8.该第一连结结构另包含第一绝缘部位于该第一空洞及该第一导电部之间。
9.该绝缘结构具有第二开口，该第二电极填入该第二开口，且该半导体装置具有第二连结结构，该第二连结结构包含第二空洞及第二导电部包覆该第二空洞。
10.该半导体装置另包含第二绝缘部位于该第一连结结构及该第二连结结构之间。
11.该活性结构用以发射光线，该光线具有波长为600nm至1300nm。
12.该外延结构包含al、ga、as、p或in，且不包含n。
13.该半导体装置另包含粘结层及基底，该粘结层位于该外延结构及该基底之间。
14.该基底具有上表面朝向该外延结构，该外延结构具有下表面朝向该基底，该上表面具有第一表面粗糙度，该下表面具有第二表面粗糙度大于该第一表面粗糙度。
15.该第一半导体结构具有第一长度，且该粘结层具有第二长度大于该第一长度。
16.该绝缘结构与该粘结层直接接触。
17.该绝缘结构未与该基底直接接触。
18.该半导体装置另包含第二接触结构位于该第二电极与该第二半导体结构之间且与该第二半导体结构直接接触。
19.该第二接触结构为金属或金属合金。
20.该绝缘结构包含分布式布拉格反射结构。
21.该绝缘结构包含第一绝缘层及第二绝缘层位于该第一绝缘层及该第一电极之间，且该第一绝缘层具有第一厚度、该第二绝缘层具有第二厚度大于该第一厚度。
22.该绝缘结构还包含第三绝缘叠层，该第二绝缘层位于该第一绝缘层及该第三绝缘叠层之间，该第三绝缘叠层包含多个互相交叠的第一副层及第二副层，该第一副层的折射率低于该第二副层的折射率。
23.每一该第一副层的厚度大于相邻的该第二副层的厚度，该第三绝缘叠层另具有厚度反转区，该厚度反转区中的该第一副层的厚度小于相邻的该第二副层的厚度。
24.其中一该第一副层与该第二绝缘层相连接并与该第二绝缘层具有相同的材料。
25.该其中一该第一副层与该第二绝缘层具有不同的特性及组成比例。
26.该半导体装置包含：外延结构，包含第一半导体结构具有第一部分及第二部分、活性结构及第二半导体结构位于该第二部分上；第一电极，包含第一表面位于该第一部分上及第二表面位于该第二半导体结构上；第二电极，位于该第二半导体结构上；以及绝缘结构，位于该第一电极与该第一部分之间且包含绝缘叠层，该绝缘叠层包含多个互相交叠的第一副层及第二副层，该第一副层的折射率低于该第二副层的折射率，且每一该第一副层的厚度大于相邻的该第二副层的厚度，该绝缘叠层具有厚度反转区，该厚度反转区中的该第一副层的厚度小于相邻的该第二副层的厚度。
27.该绝缘结构另包含第一绝缘层及第二绝缘层位于该第一绝缘层及该绝缘叠层之间，且该第一绝缘层具有第一厚度、该第二绝缘层具有第二厚度大于该第一厚度。
28.其中一该第一副层与该第二绝缘层相连接并与该第二绝缘层具有相同材料。
29.该其中一该第一副层与该第二绝缘层具有不同的特性及组成比例。
30.本实用新型的优点在于，本实用新型所提供的半导体装置通过其结构的改进，可具有应用广泛，节能省电，出光效率较佳的技术效果。
附图说明
31.图1为本实用新型一实施例的半导体装置的剖面示意图。
32.图2为本实用新型一实施例的半导体元件的上视示意图。
33.图3为本实用新型一实施例的半导体装置的剖面示意图。
34.图4为本实用新型一实施例的半导体装置的剖面示意图。
35.图5为本实用新型一实施例的半导体装置的部分剖面放大示意图。
36.图6为本实用新型一实施例的发光模块的上视图。
37.图7为本实用新型一实施例的感测模块的部分剖面结构示意图。
38.符号说明
39.100,100',100”半导体元件
40.1000,2000,3000半导体装置
41.1半导体单元
42.10外延结构
43.10a下表面
44.11第一半导体结构
45.111第一部分
46.111a第三表面
47.112第二部分
48.12活性结构
49.12a第四表面
50.13第二半导体结构
51.131第一部位
52.132第二部位
53.133第三部位
54.20第一电极
55.201第一表面
56.202第二表面
57.30第二电极
58.40绝缘结构
59.401第一绝缘层
60.402第二绝缘层
61.403第三绝缘叠层
62.403’厚度反转区
63.403a1～403an第一副层
64.403b1～403b(n-1)第二副层
65.40a第一开口
66.40b第二开口
67.50基底
68.51上表面
69.60粘着层
70.70第一接触结构
71.71第一接触部
72.72第一延伸部
73.721第一端部
74.80第二接触结构
75.81第二接触部
76.82第二延伸部
77.821第二端部
78.91,91’,91”第一连结结构
79.911,911’,911”第一空洞
80.912,912’,912”第一导电部
81.913,913’,913”第一绝缘部
82.92,92’,92”第二连结结构
83.921,921”第二空洞
84.922,922’,922”第二导电部
85.923,923’,923”第二绝缘部
86.93第三绝缘部
87.931第三空洞
88.932第三导电部
89.94,94’第四绝缘部
90.941第四空洞
91.942第四导电部
92.95第五绝缘部
93.951第五空洞
94.952第五导电部
95.4000发光模块
96.26反射墙
97.110,210,324载板
98.1101,2101第一电极垫
99.1102,2102第二电极垫
100.5000感测模块
101.320承载体
102.311第一半导体元件
103.331第二半导体元件
104.321第一挡墙
105.322第二挡墙
106.323第三挡墙
107.325第一空间
108.326第二空间
109.d最小垂直距离
110.l1第一长度
111.l2第二长度
112.d1第一部位宽度
113.d2第二部位宽度
114.d3第三部位宽度
115.d凹口面积
116.g高度差
117.t厚度
118.e边缘
119.a1,a2,a3宽度
具体实施方式
120.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属本实用新型保护的范围。
121.在未特别说明的情况下，通式ingap代表in
x0
ga
1-x0
p，其中0《x0《1；通式alinp代表al
x1
in
1-x1
p，其中0《x1《1；通式algainp代表al
x2
ga
x3
in
1-x2-x3
p，其中0《x2《1且0《x3《1；通式ingaasp代表in
x4
ga
1-x4
as
x5
p
1-x5
，其中0《x4《1，0《x5《1；通式algainas代表al
x6
ga
x7
in
1-x6-x7
as，其中0《x6《1，0《x7《1；通式inganas代表in
x8
ga
1-x8nx9
as
1-x9
，其中0《x8《1，0《x9《1；通式ingaas代表in
x10
ga
1-x10
as，其中0《x10《1；通式algaas代表al
x11
ga
1-x11
as，其中0《x11《1。可依不同目的调整各元素的含量，例如但不限于调整能隙大小，或是当半导体装置为一发光装置时，可由此调整发光元件的主波长(domainwavelength)或峰值波长(peakwavelength)。
122.本实用新型的半导体装置例如是发光装置(例如：发光二极管(light-emittingdiode)、激光二极管(laserdiode))、吸光装置(例如：光电二极管(photo-detector))或不发光装置。本实用新型的半导体装置包含的各层组成及掺质(dopant)可用任何适合的方式分析而得，例如二次离子质谱仪(secondaryionmassspectrometer，sims)，而各层的厚度都可用任何适合的方式分析而得，例如穿透式电子显微镜(transmissionelectronmicroscopy，tem)或是扫描式电子显微镜(scanningelectronmicroscope，sem)等。
123.所属领域中具通常知识者应理解，可以在以下所说明各实施例的基础上添加其他构件。举例来说，在未特别说明的情况下，「第一层(或结构)位于第二层(或结构)上」的类似描述可包含第一层(或结构)与第二层(或结构)直接接触的实施例，也可包含第一层(或结构)与第二层(或结构)之间具有其他结构而彼此未直接接触的实施例。另外，应理解各层(或结构)的上下位置关系等可能因由不同方位观察而有所改变。
124.此外，在本实用新型中，一层或结构「实质上由m所组成」之叙述表示上述层或结构的主要组成为m，但并不排除上述层或结构包含掺质或不可避免的杂质(impurities)。
125.图1为本实用新型一实施例的半导体装置1000的剖面示意图。半导体装置1000包含半导体元件100，载板110及连结构件9位于半导体元件100及载板110之间。
126.半导体元件100包含一外延结构10、一第一电极20、一第二电极30及一绝缘结构40。第一电极20与第二电极30位于外延结构10上，绝缘结构40位于第一电极20及外延结构10之间及第二电极30及外延结构10之间。半导体元件100可选择性地包含一基底50及一粘结层60位于基底50与外延结构10之间。
127.外延结构10包含一第一半导体结构11具有一第一部分111及一第二部分112、一活性结构12位于第二部分112上、及一第二半导体结构13位于活性结构12上。换言之，第二部分112依序被活性结构12及第二半导体结构13覆盖且第一部分111上未具有任何活性结构12及第二半导体结构13。在本实施例中，于第一部分111上可选择性地设有一第一接触结构70，且于第二半导体结构13上可选择性地设有一第二接触结构80，第一接触结构70与第二接触结构80相分离。第一接触结构70及第二接触结构80的设置有助于降低半导体元件100的正向电压(vf)，由此提升半导体元件100的电性表现。
128.绝缘结构40覆盖第一部分111及第二部分112，且绝缘结构40包含一第一开口40a位于第一部分111上、及一第二开口40b位于第二部分112上。绝缘结构40进一步覆盖第一接触层70及第二接触层80，且第一开口40a 暴露部分的第一接触层70，第二开口40b暴露部分的第二接触层80。第二电极30位于第二半导体结构13上，且填入第二开口40b中与第二接触层80 接触。一部分的第一电极20位于第一部分111上，且填入第一开口40a中与第一接触层70连接，另一部分的第一电极20跨到第二半导体结构13上，且位于第二部分112上。绝缘结构40位于第一电极20与第二部分112之间。
129.在本实施例中，第二半导体结构13的厚度为1μm至2.5μm，第二半导体结构13及第一部分111之间的垂直距离为2μm至3.5μm。详言之，第一部分111具有一第三表面111a，第二半导体结构13具有一第四表面13a，第三表面111a及第四表面13a之间具有一最小垂直距离d为2μm至3.5μm。在本实施例中，第一电极20具有一第一表面201位于第一部分111上且对位于第一开口40a、及一第二表面202位于第二部分112上。第一表面201 及第二表面202之间具有一高度差g介于4μm至8μm之间，以使半导体元件100具有良好的效率及可靠性。换言之，高度差g为一部分第二半导体结构13以及绝缘结构40的厚度总和，当高度差g小于4μm，绝缘结构40 的厚度t可能会小于1.5μm，因此可能不足以提供完整的保护、绝缘及/或反射效果；当高度差g大于8μm，则半导体元件100后续接合至一载板110 后，可能产生电性失效的风险。于本实施例中，绝缘结构40的厚度t为2μm 至5μm。
130.半导体元件100通过连结构件9结合至载板110。连结构件9包含第一连结结构91及第二连结结构92，第一连结结构91与第一电极20连接并形成电连接。在本实施例中，第一连结结构91包含一第一空洞911、一第一导电部912及一第一绝缘部913，第一导电部912包覆第一空洞911或第一空洞911埋入于第一导电部912中。第一绝缘部913位于第一导电部912及第一空洞911之间，换言之，第一导电部912包覆第一绝缘部913或第一绝缘部913埋入于第一导电部912中，第一绝缘部913包覆第一空洞911或第一空洞911埋入于第一绝缘部913中。在一实施例中，第一空洞911及第一绝缘部913对位于第一开口40a。第一空洞911可以为真空或填充有气体(例如：氮气或空气)。
131.第二连结结构92与第二电极30连接并形成电连接。在本实施例中，第二连结结构92包含一第二空洞921、一第二导电部922及一第二绝缘部923，第二导电部922包覆第二空洞921或第二空洞921埋入于第二导电部922中。第二绝缘部923位于第二导电部922及第二空洞921之间，换言之，第二导电部922包覆第二绝缘部923或第二绝缘部923埋入于第二导电部922中，第二绝缘部923包覆第二空洞921或第二空洞921埋入于第二绝缘部923中。通过具有上述特征的第一连结结构91及/或第二连结结构92，使半导体元件 100在连接至载板110后，可具有较高的可靠性及良率。在另一实施例中，第一连结结构91另包含一第一混合层(图未示)位于第一空洞911及第一绝缘层913之间，第一混合层的成分不同于第一绝缘层913；第二连结结构92 另包含一第二混合层(图未示)位于第二空洞921及第二绝缘层923之间，第二混合层的成分不同于第二绝缘层923。例如：第一混合层及/或第二混合层可包含金属或非金属的混和物或化合物，金属包含金、铂、锡、钛、镍、镓、铝等元素，非金属包含碳、氧、磷、硅等元素。
132.为了提升外延结构10与载板110的结合强度，连结构件9选择性地具有一第三绝缘部93在第一连结结构91及第二连结结构92之间。详言之，载板110具有一第一电极垫1101及
一第二电极垫1102面向外延结构10，第三绝缘部93位于第一电极垫1101、第二电极垫1102、第一电极20、第二电极30、第一连结结构91、第二连结结构92及绝缘结构40之间。半导体元件100选择性地包含一第四绝缘部94及一第五绝缘部95。第四绝缘部94 位于第一连结结构91的外侧，使第一连结结构91位于第三绝缘部93及第四绝缘部94之间；第五绝缘部95位于第二连结结构92的外侧，使第二连结结构92位于第四绝缘部94及第五绝缘部95之间。第四绝缘部94及第五绝缘部95有助于保护第一连结结构91及第二连结结构92，免于受到外界的导电物质污染而产生非预期的电性失效。进一步，第四绝缘部94及第五绝缘部95可增加半导体元件100与载板110之间的粘固力。
133.基底50具有一上表面51，上表面51为一平坦表面，未具有任何特意形成的粗化结构或图形化结构存在于上表面51，特别是上表面51未包含特意形成的规则性图形化结构。在本实施例中，上表面51具有一第一表面粗糙度。外延结构10具有一下表面10a远离第一电极20及第二电极30，粘结层 60用以结合外延结构10与基底50，且粘结层60位于基底50的上表面51 及外延结构10的下表面10a之间。外延结构10的下表面10a具有一粗化结构或图形化结构，下表面10a具有一第二表面粗糙度大于第一表面粗糙度。在本实施例中，由于外延结构10为成长于另一成长基板上，而后经由晶片接合技术将外延结构通过粘结层60固定于基底50上，外延结构10的下表面10a如具有较大的粗糙度有助于增加与基底50结合后的机械强度且可增加出光向效率。由于基底50并非外延结构10的成长基板，不需要经由额外制作工艺形成图形化结构于上表面51，且对基底50的规格要求相对不高，进而可以达到节省制作工艺成本的功效。
134.如半导体元件100为发光元件时，粘结层60及基底50对活性结构12 发出的光线为透明(例如：粘结层60及基底50对活性结构112发出的光穿透度大于85％)，因此，光线可以朝基底50的方向射出半导体元件100。
135.图2为本实用新型一实施例的半导体元件100的上视示意图。为清楚表示与说明，此图仅绘制部分的膜层。如图1、图2所示，第一半导体结构11 具有一第一长度l1，粘结层60具有一第二长度l2大于第一长度l1，且粘结层60延伸突出第一半导体结构11的边缘e。绝缘结构40与粘结层60互相接触，且因粘结层60位于基底50上，一部分的粘结层60位于绝缘结构 40及基底50之间，绝缘结构40未与基底50直接接触。由上视观之，第二半导体结构13具有一第一部位131具有一第一部位宽度d1、一第二部位132 具有一第二部位宽度d2及一第三部位133具有一第三部位宽度d3，且第二部位132位于第一部位131及第三部位133之间。第二半导体结构13的宽度由第一部位131往第三部位133的方向递减或递增，宽度减少或增加的方式可以为连续式或分段式。在本实施例中，第一部位宽度d1小于第二部位宽度d2，且第三部位宽度d3大于第二部位宽度d2。第一电极20覆盖于第一部位131上、第二电极30覆盖于第三部位133上，且一部分的第二部位 132并未被第一电极20及第二电极30覆盖。在本实施例中，第二半导体结构13被第一电极20覆盖的面积占第一电极20面积的48％至60％。详言之，由上视观之，第一电极20的面积为a1，第二半导体结构13被第一电极20 覆盖的面积为a2，则若则通过第一电极20与第一电极垫1101结合的稳固性可能不高，进而降低半导体装置1000 的生产良率；若则会影响第
一电极20及第二电极30之间的距离，进而增加后续制作工艺短路的机率。
136.由上视观之，第一半导体结构11大致呈现矩形且具有四个角落c，第一接触结构70包含一第一接触部71及一第一延伸部72连接于第一接触部 71，第一接触部71的宽度a1大于第一延伸部72的宽度a2，第一延伸部72 由第一接触部71往第二电极30的方向延伸，且具有一第一端部721远离第一接触部71，第一端部721与第二电极30未互相重叠。
137.第二接触结构80包含一第二接触部81及一第二延伸部82连接于第二接触部82，且第二接触部81的宽度a3大于第二延伸部82的宽度a4，第二延伸部82由第二接触部81往第一电极20的方向延伸，且具有一第二端部 821远离第二接触部81并延伸至第一接触部71(即：第二端部821与第一接触部71在如图2所示的y方向上重叠)。参考图1和图2，一部分的第二延伸部82位于第一电极20下方，且为了维持电性正常连接，绝缘结构40位于第一电极20下方的第二延伸部82与第一电极20之间。
138.由上视观之，第一接触部71相邻于第一部位131，第二接触部81位于第三部位133。第一电极20覆盖于第一部位131上，第二电极30覆盖于第三部位133上。绝缘结构40的第一开口40a对位于第一接触部71，且第二开口40b对位于第二接触部82，电流通过第一接触部71、第二接触部81分别注入第一接触结构70及第二接触结构81中，具有较大宽度的第一接触部 71、第二接触部81得以承受较高的电流密度而不致烧毁，并由此增进半导体元件100的耐久性。
139.在本实施例中，第一延伸部72及第二延伸部82各具有均匀的宽度a2、 a4，且第一延伸部72的宽度a2大于第二延伸部82的宽度a4。在其他实施例中，第一延伸部72的宽度a2由第一接触部71往第一端部721的方向递增或递减，及/或第二延伸部82的宽度a4由第二接触部81往第二端部821 的方向递增或递减。上述宽度a1、a2、a3、a4、第一部分宽度d1、第二部分宽度d2、第三部分宽度d3的方向为平行半导体元件100的一边，例如平行图2所示的x方向。
140.图3为本实用新型一实施例的半导体装置2000的剖面示意图。半导体装置2000包含半导体元件100，载板111及一第一连结构件9’。本实施例的半导体装置2000大致与图1的半导体装置1000具有相似的构件及构件的连接关系，差异在于本实施例中的连结构件9’。详言之，连结构件9’包含一第一连结结构91’位于第一电极垫1101及第一电极20之间且电连接于第一电极垫1101及第一电极20，第一连结结构91’包含一第一空洞911’及一第一导电部912’，第一导电部912’包覆第一空洞911’或第一空洞911’埋入于第一导电部912’中，且于本实施例中，第一连结结构91’不具有绝缘部。连结构件9’包含一第二连结结构92’位于第二电极垫1102及第二电极30之间且电连接于第二电极垫1102及第二电极30，第二连结结构92’包含一第二导电部 922’及一第二绝缘部923’，第二导电部922’包覆第二绝缘部923’或第二绝缘部923’埋入于第二导电部922’中，且于本实施例中，第二连结结构92’不具有空洞。简言之，本实施例的半导体装置2000展示了不同的连结构件9’，即第一连结结构91’仅包含第一导电部912’及第一空洞911’，第二连结结构 92’仅包含第二导电部922’及第二绝缘部923’。在其他实施例中，连结构件中的第一连结结构仅包含第一导电部及第一绝缘部被第一导电部包覆，且不具有空洞，第二连结结构仅包含第二导电部及第二空洞被第二导电部包覆，且不具有绝缘部。
141.图4为本实用新型一实施例的半导体装置3000的剖面示意图。半导体装置3000包
含半导体元件100，载板111及一连结构件9”。本实施例的半导体装置3000大致与图3的半导体装置2000具有相似的构件及构件的连接关系，差异在于连结构件9”。连结构件9”包含第一连结结构91”及第二连结结构92”。
142.第一连结结构91”包含第一空洞911”、第一导电部912”以及第一绝缘部913”，第一导电部912”包覆第一空洞911”及第一绝缘部913”、或第一空洞911”及第一绝缘部913”埋入于第一导电部912”中。在本实施例中，第一绝缘部913”的数量为数个，且第一空洞911”未被第一绝缘部913”包覆，多个第一绝缘部913”散布在第一导电部912”中且彼此未相连。第二连结结构92”包含第二空洞921”、第二导电部922”以及第二绝缘部923”，第二导电部922”包覆第二空洞921”及第二绝缘部923”、或第二空洞921”及第二绝缘部923”埋入于第二导电部922”中。在本实施例中，第二绝缘部923”的数量为数个，其中一个第二绝缘部923”包覆第二空洞921”且位于第二空洞921”及第二导电部922”之间，其余第二绝缘部923”则散布在第二导电部 922”中且彼此未相连。
143.连结构件9”还包含第三绝缘部93”、第四绝缘部94”及第五绝缘部 95”。第三绝缘部93”中具有第三导电部932及/或第三空洞931，第三孔洞 931及/或第三导电部932被第三绝缘部93”包覆，故第三导电部932未与第一电极垫1101、第二电极垫1102、第一电极20、第二电极30、第一导电部 912”或第二导电部922”互相连接，以避免半导体装置3000产生漏电路径或电性失效之情形。相似地，第四绝缘部94”中具有第四空洞941及/或第四导电部942，第四孔洞941及/或第四导电部942被第四绝缘部94”包覆，故第四导电部942未与第一电极垫1101、第一电极20、第一导电部912互相连接，以避免半导体装置3000产生漏电路径或电性失效的情形；第五绝缘部 95”中具有第五空洞951及/或第五导电部952，第五孔洞951及/或第五导电部952被第五绝缘部95”包覆，故第五导电部952未与第二电极垫1102、第二电极30、第二导电部921互相连接，以避免半导体装置3000产生漏电路径或电性失效的情形。
144.第一半导体结构11与第二半导体结构13可具有相异的导电型态。例如，第一半导体结构11为n型，第二半导体结构13为p型；或者，第一半导体结构11为p型，第二半导体结构13为n型。由此，第一半导体结构11与第二半导体结构13可分别提供电子与电洞或电洞与电子。第一半导体结构 11具有一第一掺质，第二半导体结构13具有一第二掺质，使第一半导体结构11及第二半导体结构13具有不同的导电性。第一掺质及第二掺质可以分别为碳(c)、锌(zn)、硅(si)、锗(ge)、锡(sn)、硒(se)、镁(mg)或碲(te)。在本实施例中，第一半导体结构11为p型，且第一掺质为镁(mg)或碳(c)，第二半导体结构13为n型，且第一掺质为碲(te)或硅(si)，且第一半导体结构 11及第二半导体结构13的掺杂浓度约为5
×
10
17
/cm3至1
×
10
20
/cm3。
145.第一半导体结构11、第二半导体结构13及活性结构12可分别包含三五族半导体材料。上述三五族半导体材料可包含al、ga、as、p或in。在一实施例中，第一半导体结构11、第二半导体结构13及活性结构12不包含n。具体来说，上述三五族半导体材料可为二元化合物半导体(如gaas或gap)、三元化合物半导体(如ingaas、algaas、ingap或alinp)或四元化合物半导体(如algainas、algainp、ingaasp、ingaasn或algaasp)。于一实施例，第一活性区13实质上由三元化合物半导体(如ingaas、algaas、ingap或 alinp)或四元化合物半导体(如algainas、algainp、ingaasp或algaasp) 所组成。
146.半导体元件100可包含双异质结构(double heterostructure，dh)、双侧双异质结
构(double-side double heterostructure，ddh)或多重量子阱(multiplequantum wells，mqw)结构。根据一实施例，当半导体元件100为发光元件时，活性结构12可由第二半导体结构13朝第一半导体结构11的方向发出一光线。所述光线包含可见光或不可见光。半导体元件100所发出的光线波长决定于活性结构12的材料。活性结构12的材料可包含ga、as或/且p，例如ingaas、algaasp、gaasp、ingaasp、algaas、algainas、ingap或 algainp。举例来说：活性结构12可以发射出峰值波长为700至1700nm的红外光、峰值波长为610nm至700nm的红光、或是峰值波长为530nm至 600nm的黄光。于本实施例中，活性结构12发出峰值波长为600nm至1300 nm的光。
147.于本实施例中，外延结构的各层材料的晶系为立方晶系(cubic)，且属闪锌矿结构(zincblende structure)。在一实施例中，外延结构的各层中不存在有极性(polarization)，即各层的极化向量实质上为零。
148.基底50包含导电或绝缘材料。导电材料例如砷化镓(gaas)、磷化铟 (inp)、碳化硅(sic)、磷化镓(gap)、氧化锌(zno)、氮化镓(gan)、氮化铝(aln)、锗(ge)或硅(si)。绝缘材料例如蓝宝石(sapphire)。在本实施例中，基底50为一接合基板而非成长基板，其通过粘结层60而与外延结构10相接合，如图 1、图3、图4所示。
149.第一电极2以及第二电极3用于与外部电源电性连接。第一电极2以及第二电极3的材料可相同或不同，例如分别包含金属氧化物、金属或合金。金属氧化物可列举如氧化铟锡(ito)、氧化铟(ino)、氧化锡(sno)、氧化镉锡 (cto)、氧化锑锡(ato)、氧化铝锌(azo)、氧化锌锡(zto)、氧化镓锌(gzo)、氧化锌(zno)、磷化镓(gap)、氧化铟铈(ico)、氧化铟钨(iwo)、氧化铟钛(itio)、氧化铟锌(izo)、氧化铟镓(igo)、氧化镓铝锌(gazo)或上述材料之组合。金属可列举如锗(ge)、铍(be)、锌(zn)、金(au)、铂(pt)、钛(ti)、铝 (al)、镍(ni)、锡(sn)或铜(cu)等。合金可包含选自由上述金属所组成的群组中的至少两者，例如锗金镍(geauni)、铍金(beau)、锗金(geau)或锌金(znau) 等。
150.粘结层60连接基底50与外延结构10。在一实施例中，粘结层60可为单层或多层(未绘示)。粘结层60的材料可包含透明绝缘材料，透明绝缘材料包含但不限于氧化钛(tio2)、氧化铌(nb2o5)、氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)、氮化硅(sin)、bcb等。
151.在本实施例中，绝缘结构40可为单层、双层或多层结构，例如：绝缘结构40包含分散式布拉格反射结构。此外，绝缘结构40的材料可以包含介电材料，例如：氧化硅、氮化硅、氧化铌、氧化钛或其组合。在一实施例中，绝缘结构40包含多氧化硅层及多氧化钛层交叠形成的分散式布拉格反射结构。
152.图5为本实用新型一实施例的半导体元件100的部分放大剖面示意图，绝缘结构40包含一第一绝缘层401、一第二绝缘层402位于第一绝缘层401 上、及一第三绝缘叠层403位于第二绝缘层401上，第一绝缘层401具有第一厚度t1、第二绝缘层402具有一第二厚度t2大于第一厚度t1，且第一绝缘层401与第二半导体结构13的粘着力大于第二绝缘层402与第二半导体结构13的粘着力，由此使绝缘结构40与外延结构10结合后可以具有良好的机械强度。举例来说，第一绝缘层401的材料为氮化硅，第二绝缘层402 的材料为氧化硅。第三绝缘叠层403包含多个互相交叠的第一副层403a及第二副层403b，第一副层403a及第二副层403b为具有不同折射率的材料，且第一副层403a的折射率低于第二副层403b的折射率，例如：第一副层403a 的材料为氧化硅(折射率为1.5)、第二副层403b的材料为氧化钛(折射率
为 2.2)。每一第一副层403a及每一第二副层403b的厚度小于第一厚度t1及第二厚度t2。在本实施例中，第一副层403a的厚度大于相邻的第二副层403b 的厚度，然而，为了提升第三绝缘叠层403对外延结构10发出的光线的反射率，第三绝缘叠层403具有一厚度反转区403’，即：第三绝缘叠层403中的其中一第一副层403a(n-3)的厚度小于相邻的第二副层403b(n-3)的厚度，厚度反转区403’较靠近第一电极20，详言之，厚度反转区403’与第二半导体结构13之间具有第一距离d1，且厚度反转区403’与第一电极20之间具有第二距离d2小于第一距离d1。
153.在本实施例中，与第二绝缘层402相连接的第一副层403a1的材料可以与第二绝缘层402的材料相同，例如但不限于氧化硅。然而，第二绝缘层402 及第一副层403a1是采用不同的方式形成，第二绝缘层402及第一副层403a1 的形成方式例如采用等离子体化学气相沉积(pecvd)、化镀、溅镀或蒸镀等方法，故，第二绝缘层402及第一副层403a1可以具有不同的特性及组成比例，例如不同的致密性、不同的组成比(如:硅氧组成比，si/o)、不同折射率等。在此实施例中，第一副层403a1具有一第三厚度例如为800a至3000a，第二绝缘层402具有一第二厚度t2例如为5000a至12000a。在一实施例中，第二绝缘层402的致密性大于第一副层403a1的致密性或/且第二绝缘层 402的硅氧组成比小于第一副层403a1的硅氧组成比，例如：第二绝缘层402 的硅原子含量为55at％、氧原子含量为45at％，硅氧组成比为1.2；第一副层403a1的硅原子含量为45at％、氧原子含量为55at％，硅氧组成比为0.8。通过第二绝缘层402及第一副层403a1的特性，可以达到释放绝缘结构40 的应力、增加出光效率及提升半导体元件的可靠度等功效。
154.第一接触结构70位于第一电极20与第一部分111之间，第二接触结构 80位于第二电极30与第二半导体结构13之间，且第一电极20通过第一开口40a与第一接触结构70直接接触，第二电极30通过第二开口40b与第二接触结构80直接接触。第一接触结构70及第二接触结构80包含金属或合金，且由于本实施例的半导体元件100是由基底50的方向出光，不须考虑第一接触结构70及第二接触结构80是否会有遮光的问题，因此，若第一接触结构70及第二接触结构80为电阻值较低的金属或合金，半导体元件100 的光电特性表现将较优越。
155.请参照图6，为本实用新型一实施例的发光模块4000的上视图，发光模块4000包含多个如图1所示的半导体元件100。详言之，发光模块包含多个半导体单元1，各半导体单元1包含三个半导体元件100、100’、100”分别发射一第一光、一第二光及一第三光，且第一光、第二光及第三光混合形成白光，其中，第一光例如为红光、第二光例如为绿光且第三光例如为蓝光。在本实用新型的一实施例，多个半导体装置1具有一共同载板210，且排列成二维矩阵。发光模块4000可包含反射墙26设于相邻的多个半导体单元1 之间，各半导体单元1的反射墙26所围设的凹口形状可以如本实施例为圆形，或可视显示需求调整为方形或长条型等其他形状，反射墙26所围设的单一凹口具有一凹口面积d，且凹口面积较佳介于1～20mm2。发光模块4000 可以进一步地应用于显示装置，例如电视荧幕、手机荧幕、电脑荧幕、笔电荧幕、广告牌或运动看板等。发光模块4000包括数个半导体单元1做为像素的阵列，半导体单元1中的半导体元件的数目、颜色及排列方式，与半导体单元1彼此间的间距都会影响使用者观看时的视觉特性，举例而言：使用越小尺寸的半导体单元1的显示装置，在相同的单位面积下，相较于大尺寸的半导体单元1能够容纳数量较多的半导体单元1，使发光模块具有越大的解析度。
156.图7为本实用新型一实施例的感测模块5000的部分剖面结构示意图，感测模块5000包含一承载体320、第一半导体元件311及第二半导体元件 331。第一半导体元件311及/或第二半导体元件331可以为上述图1所示的半导体元件100。承载体320包含第一挡墙321、第二挡墙322、第三挡墙323、载板324、一第一空间325及第二空间326，第一半导体元件311位于第一挡墙321与第二挡墙322之间的第一空间325中，第二半导体元件331 位于第二挡墙322与第三挡墙323之间的第二空间326中。第一半导体元件 311及/或第二半导体元件331可以为如图1的水平式晶片。第一半导体元件 311及第二半导体元件331位于载板324上，并与载板324上的电路连接结构(图未示)形成电性连接。在本实施中，第一半导体元件311为一发光元件，第二半导体元件331为一光接收元件，且感测模块300可置于穿戴装置 (例如；手表、耳机)中，第一半导体元件311发出的光线穿过皮肤并照射身体细胞以及血液，再通过第二半导体元件331吸收从身体细胞以及血液散射/反射回来的光，根据此反射、散射光的变化，用以检测人体的生理信号，例如：心率、血糖、血压、血氧浓度等。
157.具体来说，本实用新型的外延结构、半导体元件、发光模块、感测模块可应用于照明、医疗、显示、通讯、感测、电源系统等领域的产品，例如灯具、监视器、手机、平板电脑、车用仪表板、电视、电脑、穿戴装置(如手表、手环、项链等)、交通号志、户外显示器、医疗器材等。
158.虽然结合以上实施例已公开了本实用新型，然而其并非用以限定本实用新型，所属技术领域中具有通常知识者应理解，在不脱离本实用新型的精神和范围内可作些许的修饰或变更，故本实用新型的保护范围应当以所附的权利要求所界定的为准。此外，上述实施例内容在适当的情况下可互相组合或替换，而非仅限于所描述的特定实施例。举例而言，在一实施例中所揭露特定构件的相关参数或特定构件与其他构件的连接关系也可应用于其他实施例中，且均落于本实用新型的权利保护范围。