半导体光电元件及其制作方法

半导体光电元件及其制作方法
【专利摘要】本发明提供一种半导体光电元件及其制作方法。该半导体光电元件包括操作基板；半导体外延叠层单元，设置于操作基板上；半导体外延叠层单元包括设置于操作基板上，具有第一导电特性的第一半导体材料层，以及设置于第一半导体材料层上，具有第二导电特性的第二半导体材料层；透明导电层，设置于第二半导体材料层上，透明导电层包括第一表面、直接接触部，设置于第一表面上，与第二半导体材料层直接接触、第二表面，实质平行第一表面、直接接触对应部，设置于第二表面相对于直接接触部上；以及第一电极，设置于操作基板上，通过透明导电层与半导体外延叠层电性连结；其中，第一电极与透明导电层通过直接接触部与直接接触对应部之外的区域相互电性连结。
【专利说明】[0001] 本申请是一项分案申请，相应母案的申请号为201010249195. 5,申请日为2010年 8月6日，发明名称为"半导体光电元件及其制作方法"， 申请人:为晶元光电股份有限公司。 半导体光电元件及其制作方法

【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种半导体光电元件及其制作方法，尤其是涉及一种转移设置于承载 操作基板上的半导体光电元件以及此半导体光电元件的制作方法。

【背景技术】
[0003] 随着科技日新月异，半导体光电元件在信息的传输以及能量的转换上有极大的贡 献。以系统的运用为例，例如光纤通讯、光学储存及军事系统等，半导体光电元件皆能有所 发挥。以能量的转换方式进行区分，半导体光电元件一般可分为三类：将电能转换为光的发 射，如发光二极管及激光二极管；将光的信号转换为电的信号，如光检测器；将光的辐射能 转换为电能，如太阳能电池。
[0004] 在半导体光电元件之中，生长基板扮演着非常重要的角色。形成半导体光电元件 所必要的半导体外延结构皆生长于基板之上，并通过基板产生支持的作用。因此，选择一个 适合的生长基板，往往成为决定半导体光电元件中元件生长品质的重要因素。
[0005] 然而，有时一个好的元件生长基板并不一定是一个好的元件承载基板。以发光二 极管为例，在已知的红光元件工艺中，为了提升元件的生长品质，会选择晶格常数与半导体 外延结构较为接近但不透明的GaAs基板作为生长基板。然而，对于以放光为操作目的的发 光二极管元件而言，在操作过程之中，不透明的生长基板却会造成元件的发光效率下降。
[0006] 为了满足半导体光电元件对于生长基板与承载基板不同需求条件的要求，基板的 转移技术于是因应而生。亦即，半导体外延结构先于生长基板上进行生长，再将生长完成的 半导体外延结构转移至承载基板，以方便后续的元件操作进行。在半导体外延结构与承载 基板结合之后，原有生长基板的移除则成为此转移技术的关键之一。
[0007] 已知生长基板的移除方式主要包括将原有的生长基板以蚀刻液蚀刻溶解，以物理 方式切割磨除，或事先在生长基板与半导体外延结构之间生成牺牲层，再通过蚀刻去除牺 牲层的方式将生长基板与半导体分离等。然而，不论是以蚀刻液溶解基板或是以物理性切 割方式磨除基板，对原有的生长基板而言，都是一种破坏。生长基板无法再利用，在强调环 保及节能的现代，无疑是一种材料的浪费。然而，若是使用牺牲层结构进行分离时，对于半 导体光电元件而言，如何进行有效地选择性转移，则是目前研究的方向之一。


【发明内容】

[0008] 为了有效地选择性转移半导体光电元件，本发明提供一种半导体光电元件及其制 作方法，尤其是关于一种转移设置于操作基板上的半导体光电元件以及此半导体光电元件 的制作方法。
[0009] 本发明的实施例提供一种半导体光电元件，包括：操作基板；半导体外延叠层单 元，设置于操作基板上，包括设置于操作基板上，具有第一导电特性的第一半导体材料层、 以及设置于第一半导体材料层上，具有第二导电特性的第二半导体材料层；透明导电层，设 置于第二半导体材料层上，透明导电层包括第一表面、直接接触部，设置于第一表面并与第 二半导体材料层直接接触、第二表面，实质平行第一表面、直接接触对应部，设置于第二表 面相对于直接接触部；以及第一电极，设置于操作基板上，通过透明导电层与半导体外延叠 层单元电性连结；其中，第一电极与透明导电层通过直接接触部与直接接触对应部之外的 区域相互电性连结。
[0010] 依照本发明的实施例，半导体外延叠层单元还包括发光层，设置于第一半导体材 料层与第二半导体材料层之间。
[0011] 依照本发明的实施例，其中，半导体光电元件为发光二极管。
[0012] 依照本发明的实施例，还包括第二电极，设置于操作基板与半导体外延叠层单元 之间或操作基板相对于半导体外延叠层单元的相反侧。
[0013] 依照本发明的实施例，其中，透明导电层的透光度大于90%。
[0014] 依照本发明的实施例，其中，半导体光电元件为太阳能电池。
[0015] 依照本发明的实施例，其中，透明导电层材料选自于由氧化铟锡、氧化镉锡、氧化 锌、氧化铟、氧化锡、氧化铜错、氧化铜镓、氧化银铜、氧化错锌、氧化锌镓以及上述材料的任 意组合所组成的族群。
[0016] 依照本发明的实施例，还包括多个金属导线，自第一电极延伸至透明导电层的直 接接触对应部。
[0017] 依照本发明的实施例，其中上述金属导线具有宽度小于20 μ m。
[0018] 依照本发明的实施例，其中第一电极与上述金属导线为不同材料。
[0019] 依照本发明的实施例，其中第一电极的材料是由钛、铝、金、铬、镍、锗或上述材料 的任意合金所构成的单层或多层金属结构。
[0020] 依照本发明的实施例，其中操作基板还具有粗糙表面朝向半导体外延叠层单元， 粗糙表面包括至少一突起（Protrusion)和/或至少一凹洞（Cavity)。
[0021] 本发明的另一实施例提供一种半导体光电元件的制作方法，包括提供生长基板； 形成牺牲层于生长基板上；形成半导体外延叠层于牺牲层上；分隔半导体外延叠层为多个 半导体外延叠层单元并裸露出半导体外延叠层单元下的牺牲层；形成图案化光致抗蚀剂， 覆盖部分半导体外延叠层单元及部分裸露的牺牲层；移除未被图案化光致抗蚀剂覆盖的牺 牲层；提供转移结构，将下方牺牲层被移除的半导体外延叠层单元转移至转移结构上；提 供操作基板，具有多个电极区域与多个外延区域，电极区域与外延区域以特定距离相隔；转 移转移结构上的半导体外延叠层单元至操作基板的外延区域上；以及形成多个第一电极于 操作基板的电极区域上，第一电极并与被转移的半导体外延叠层单元电性连结。
[0022] 依照本发明的另一实施例，其中生长基板的材料选自于由蓝宝石（A1A)、硅 (Si)、碳化硅（SiC)、氮化镓（GaN)以及砷化镓（GaAs)所组成的族群。
[0023] 依照本发明的另一实施例，其中生长基板的材料选自于由PCB基板及FR4基板所 组成的族群。
[0024] 依照本发明的另一实施例，其中转移结构主要是由有机高分子材料所组成。
[0025] 依照本发明的另一实施例，还包括形成粘着层于操作基板与半导体外延叠层单元 之间，粘着层的材料选自于有机高分子材料、金属材料以及金属合金所组成的族群。
[0026] 依照本发明的另一实施例，其中半导体外延叠层单元为发光二极管外延叠层区域 和/或太阳能电池外延叠层区域。
[0027] 依照本发明的另一实施例，还包括粗糙化操作基板的表面，使表面包括至少一突 起和/或至少一凹洞。
[0028] 依照本发明的另一实施例，其中操作基板的材料选自于由蓝宝石（A1A)、硅 (Si)、碳化硅（SiC)、氮化铝（A1N)、氮化镓（GaN)以及砷化镓（GaAs)所组成的族群。
[0029] 依照本发明的另一实施例，还包括形成至少一个第二电极于半导体外延叠层单元 与操作基板之间或操作基板相对于半导体外延叠层单元的相反侧。
[0030] 依照本发明的另一实施例，其中转移结构具有转移表面，表面具有粘着性和/或 对应于下方牺牲层被移除的半导体外延叠层单元的至少一突起。
[0031] 本发明的又一实施例提供一种发光二极管兀件结构，包括操作基板，具有表面，包 括多个第一外延区域以及多个第二外延区域；多个第一发光二极管外延叠层单元设置于第 一外延区域上，可放射第一主放射波长，其中任一第一发光二极管外延叠层单元平行操作 基板的表面的第一边，且第一边的延长线具有实质相互平行的第一延长方向；多个第二发 光二极管外延叠层单元设置于第二外延区域上，可放射第二主放射波长，其中任一第二发 光二极管外延叠层单元具有相对应于第一边的第二边，且第二边的延长线具有实质相互平 行的第二延长方向；以及第一方向，平行操作基板的表面，其中，第一延长方向与第一方向 具有夹角^，第二延长方向与第一方向具有夹角 0 2,且θι不等于θ 2。
[0032] 依照本发明的又一实施例，其中第一主放射波长介于600nm至650nm之间。
[0033] 依照本发明的又一实施例，其中第一主放射波长介于510nm至550nm之间。
[0034] 依照本发明的又一实施例，其中第一主放射波长介于390nm至440nm之间。
[0035] 依照本发明的又一实施例，其中第一主放射波长不等于第二主放射波长。
[0036] 依照本发明的又一实施例，其中任一第一发光二极管外延叠层单元及任一第二发 光二极管外延叠层单元还包括半导体外延叠层，设置于操作基板的表面上，半导体外延叠 层包括设置于操作基板的表面上，具有第一导电特性的第一半导体材料层；设置于第一半 导体材料层上，具有第二导电特性的第二半导体材料层；以及发光层，设置于第一半导体材 料层与第二半导体材料层之间。
[0037] 依照本发明的又一实施例，其中任一第一发光二极管外延叠层单元和/或任一第 二发光二极管外延叠层单元还包括第一电极，设置于半导体外延叠层单元相对应于操作基 板的相反侧、半导体外延叠层单元与操作基板的表面之间、或操作基板相对于半导体外延 叠层单元的相反侧。

【专利附图】

【附图说明】
[0038] 图1A为示意图，显示半导体光电元件制作方法第一步骤的侧视示意图；
[0039] 图1B为示意图，显示半导体光电元件制作方法第一步骤的俯视示意图；
[0040] 图1C为示意图，显示依俯视图1B的C-C'线段切割的侧视示意图；
[0041] 图2为示意图，显示多彩显示装置俯视示意图；
[0042] 图3A为示意图，显示半导体光电元件制作方法第二步骤的俯视示意图；
[0043] 图3B为示意图，显示依俯视图3A的B-B'线段切割的第二步骤侧视示意图；
[0044] 图3C为示意图，显示半导体光电元件制作方法的第三步骤部分侧视示意图； [0045] 图4A为示意图，显示半导体光电元件制作方法的第四步骤部分侧视示意图；
[0046] 图4B为示意图，显示半导体光电元件制作方法的第四步骤的选择性步骤侧视示 意图；
[0047] 图4C为示意图，显示半导体光电元件制作方法的第四步骤的选择性步骤侧视示 意图；
[0048] 图4D为示意图，显示半导体光电元件制作方法的第四步骤的选择性步骤侧视示 意图；
[0049] 图4E为示意图，显示半导体光电元件制作方法的第四步骤的选择性步骤侧视示 意图；
[0050] 图5A为示意图，显示半导体光电元件制作方法第五步骤的俯视示意图；
[0051] 图5B为示意图，显示依俯视图5A的B-B'线段切割的第五步骤侧视示意图；
[0052] 图6为示意图，显示半导体光电元件制作方法第六步骤的俯视示意图；
[0053] 图7A为示意图，显示依本发明另一实施例所示的半导体光电元件结构侧视示意 图；
[0054] 图7B为示意图，显示依侧视图7A的半导体外延叠层单元4部分的侧视示意图；
[0055] 图7C为示意图，显示依侧视图7A的半导体外延叠层单元4与透明导电层16部分 的立体示意图；
[0056] 图8为示意图，显示依本发明另一实施例所示的半导体光电元件结构侧视示意 图；
[0057] 图9A为示意图，显示依本发明另一实施例所示的发光二极管元件结构侧视示意 图；
[0058] 图9B为示意图，显示依侧视图9A的半导体外延叠层单元部分的侧视示意图；
[0059] 图10为示意图，显示依本发明另一实施例所示的发光二极管元件结构侧视示意 图。
[0060] 附图标记说明
[0061] 1:生长基板；
[0062] 2 :牺牲层；
[0063] 2' ：牺牲层侧壁；
[0064] 3 :半导体外延叠层；
[0065] 4 :半导体外延叠层单元；
[0066] 4' ：第一半导体外延叠层单元；
[0067] 4" :第二半导体外延叠层单元；
[0068] 5 :图案化光致抗蚀剂层；
[0069] 6、6":转移结构；
[0070] 6' ：转移表面；
[0071] 7:操作基板；
[0072] 7":操作基板表面；
[0073] 8 :电极区域；
[0074] 9 :外延区域；
[0075] 10 :粘着层；
[0076] 11:第一电极；
[0077] 12 :金属导线；
[0078] 13 :第一半导体材料层；
[0079] 14 :第二半导体材料层；
[0080] 15 :发光层；
[0081] 16:透明导电层；
[0082] 16' ：第一表面；
[0083] 16"：第二表面；
[0084] 17 :绝缘层；
[0085] 18 :直接接触部；
[0086] 18' ：直接接触对应部；
[0087] 19 :第一外延区域；
[0088] 20、30 :半导体光电元件；
[0089] 21 :第二外延区域；
[0090] 22 :第一发光二极管外延叠层单元；
[0091] 23 :第二发光二极管外延叠层单元；
[0092] 24:第一方向；
[0093] 25、27 :第一边；
[0094] 26 :第一延长方向；
[0095] 28:第二延长方向；
[0096] 40、50 :发光二极管结构；
[0097] 61 :转移表面的突起；
[0098] 62:转移表面的突起；
[0099] 71 :操作基板的下表面；
[0100] 101 :红光半导体外延叠层单元；
[0101] 102 :绿光半导体外延叠层单元；
[0102] 103 :蓝光半导体外延叠层单元。

【具体实施方式】
[0103] 请参照图1，图1为依据本发明实施例的半导体光电元件的制作方法。首先，根据 侧视图1A，先提供生长基板1，并形成牺牲层2于生长基板1之上，再形成半导体外延叠层 3于牺牲层2之上。其中，生长基板1的材料例如可选自于由蓝宝石（A1 203)、硅（Si)、碳化 硅（SiC)、氮化镓（GaN)以及砷化镓（GaAs)所组成的族群，而牺牲层2的材料例如可为砷化 铝（AlAs)、铝化镓砷（AlGaAs)、以及氧化锌（ZnO)，而半导体外延叠层3例如可以为发光二 极管外延叠层和/或太阳能电池外延叠层。接着，请分别同时参照俯视图1B及侧视图1C， 以已知的制作方式，例如为干蚀刻、湿蚀刻或激光切割等方式分隔半导体外延叠层为多个 半导体外延叠层单元4。分隔后，如图1C所示，裸露出多个半导体外延叠层单元4下的牺牲 层2的侧壁2'。同样地，半导体外延叠层单元4例如可以为发光二极管外延叠层区域和/ 或太阳能电池外延叠层区域。
[0104] 以上述的方式于生长基板1上形成多个半导体外延叠层单元4的结构之后，半导 体外延叠层单元4将依据后续工艺或应用需求选择性地将半导体外延叠层单元转移至操 作基板上。以图2为例，显示分别由红光半导体外延叠层单元101、绿光半导体外延叠层单 元102、以及蓝光半导体外延叠层单元103所组成的多彩显示装置。为配合此多彩显示装 置，当生长基板上的多个半导体外延叠层单元4放射红光波长时，依据多彩显示装置上红 光半导体外延叠层单元101的配置，半导体外延叠层单元4将交错地由生长基板1上被选 择性地转移至操作基板，即多彩显示装置上。
[0105] 转移的工艺如接下来图3A至3C所述，需要被转移的第二半导体外延叠层单元4" 和不需要转移的第一半导体外延叠层单元4'透过不同的光致抗蚀剂覆盖方式依后续的步 骤达到可进行选择性转移的效果。为了选择性地转移特定部分的半导体外延叠层单元4,如 俯视图3A及俯视图3A中B-B'线段的侧视图3B所示，以图案化的光致抗蚀剂层5覆盖部 分半导体外延叠层单元4 :对于无须转移的第一半导体外延叠层单元4'，以完全覆盖的方 式包覆住包含半导体外延叠层的表面以及其下裸露的牺牲层侧壁2' ；对于需要被转移的第 二半导体外延叠层单元4"，则覆盖部分达到简单固定的效果，并裸露出牺牲层侧壁2'。然 后，使用已知的蚀刻技术，例如湿蚀刻，利用蚀刻液经由裸露出的牺牲层侧壁2'去除第二半 导体外延叠层单元4"之下的牺牲层2。在此步骤之后，部分半导体外延叠层单元4下方的 牺牲层2被选择性地移除，如侧视图3C所示，图中表示俯视图3A中线段B-B'经由移除步 骤后部分牺牲层2被移除的结果。
[0106] 透过此种方式，当生长基板上所有的半导体外延叠层单元4皆被移除后，原有的 生长基板由于并未遭受破坏，将可透过一般的清洗过程后，再度回收使用。
[0107] 除此之外，亦可以使用湿氧蚀刻的方式，通过加入高温高湿的氧气，氧化牺牲层2 材料，使牺牲层2材料本身体积膨胀，减少牺牲层2与半导体外延叠层单元4彼此间的粘着 性（图未示），并可使半导体外延叠层单元4与牺牲层2主动分离。待两者相互分离后，再 以蚀刻液去除材留在半导体外延叠层单元4表面的部分被氧化的牺牲层2。
[0108] 为了有效地选择性转移下方牺牲层2被移除的部分半导体外延叠层单元，即第二 半导体外延叠层单元4"，使用转移结构6进行转移程序。转移结构6的材料主要是由有机 高分子材料所组成，例如为发泡胶或PI胶带（tape)。转移结构6具有朝向半导体外延叠层 单元4的转移表面6'，其中转移表面6'可为具有粘着性的表面或包括至少一个与须转移的 第二半导体外延叠层单元4"相对应的突起61。透过转移表面6'的粘着力或通过累积在转 移表面突起61与第二半导体外延叠层单元4"表面之间的电荷所产生的静电吸引力，可选 择性地对第二半导体外延叠层单元4"进行吸附作用，而将第二半导体外延叠层单元4"转 移至转移结构6上，如图4A所示。
[0109] 此外，被转移至转移结构6的第二半导体外延叠层4"上仍然附着有部分图案化光 致抗蚀剂层5。因此，为了去除图案化光致抗蚀剂层5或依结构设计需求需要将第二半导体 外延叠层单元4"上下倒置地设置于操作基板上时，可以选择性地进行二次转移技术。艮P， 如图4B至4D所示，当第二半导体外延叠层单元4"被转移至转移结构6后，原先覆盖在部 分第二半导体外延叠层单元4"上表面的图案化光致抗蚀剂层5仍附着在第二半导体外延 叠层单元4"与转移结构6未被移除。此时，可先将转移结构6上的第二半导体外延叠层单 元4"转移至第二转移结构6"，以光致抗蚀剂去除液去除仍附着于第二半导体外延叠层单 元4"的图案化光致抗蚀剂层5后，再进行二次转移将第二转移结构6"上的第二半导体外 延叠层单元4"转移至操作基板7上。相似地，第二转移结构6"的材料主要是由有机高分 子材料所组成，例如为发泡胶或PI胶带。第二转移结构6"具有朝向转移的半导体外延叠 层单元4"的转移表面，其中转移表面可为具有粘着性的表面或包括至少一个与须转移的第 二半导体外延叠层单元4"相对应的突起62。透过第二转移结构6"表面的粘着力或累积在 转移表面的突起62与第二半导体外延叠层单元4"表面之间的电荷所产生的静电吸引力， 选择性地对第二半导体外延叠层单元4"再次进行吸附作用，将第二半导体外延叠层单元 4"转移至第二转移结构6"上。
[0110] 最后，如图4E所示，再将第二半导体外延单元4"由第二转移结构6"转移至操作 基板7上。当然，若只进行一次转移步骤时，第二半导体外延单元4"亦可以相似的方式直 接由转移结构6转移至操作基板7上。
[0111] 如图5A所示，操作基板7上具有多个电极区域8及多个外延区域9,其中，电极 区域8与外延区域9以一定的距离相隔，而操作基板7的材料可例如为蓝宝石（A1 203)、硅 (Si)、碳化硅（SiC)、氮化镓（GaN)、砷化镓（GaAs)或氮化铝（A1N)。或者，操作基板7为PCB 基板或FR4基板。FR4基板为玻璃布基板，是由玻璃布浸以环氧酚醛树脂等材料经高温高压 热压而成的板状层压制品。将置于转移结构6(或是第二转移结构6"）上的多个第二半导 体外延叠层单元4"转移至操作基板7上，其方式例如为形成粘着层10于操作基板7与第 二半导体外延叠层单元4"之间，通过加热的方式对操作基板7与第二半导体外延叠层单元 4"进行粘着。因为加热的作用，同时可使第二半导体外延叠层单元4"与转移结构6(6"） 之间的吸附力下降（转移表面6'的粘着性因加热而降低），再加上粘着层10对第二半导体 外延叠层单元4"与操作基板7的吸附力，可以将第二半导体外延叠层单元4"自转移结构 6(6"）上转移至操作基板7。其中，粘着层10的材料可以为有机高分子材料、金属材料或金 属合金材料。此外，为了增加元件的出光效率或其他目的，还可以选择性地在操作基板7的 表面7"进行粗糙化，使表面7"包括至少一突起（图未示）和/或至少一凹洞（图未示）。 如图5A中B-B'线段侧视图5B所示，选择性地转移部分第二半导体外延叠层单元4"于操 作基板7的外延区域9上，并与电极区域8以特定距离相隔。
[0112] 最后，如图6所示，在操作基板7的电极区域8形成第一电极11，第一电极11并通 过自其本体延伸的金属导线12或透过其他导电介质，例如为氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、 氧化铟、氧化锡、氧化铜铝、氧化铜镓、氧化锶铜、氧化铝锌、氧化锌镓或上述材料的任意组 合等的透明导电材料与转移并设置在相对应外延区域9的第二半导体外延叠层单元4"各 自电性连结。
[0113] 此外，为达到元件导电的目的，制作步骤中还可包括形成第二电极（图未示）于第 二半导体外延叠层单元4"与操作基板7之间或操作基板7相对于第二半导体外延叠层单 元4"的相反侧。
[0114] 请参照图7A及图8,显示为依据本发明精神上述的制作方式所制作的单一半导体 光电元件20及半导体光电元件30的侧视图。半导体光电元件20及30例如可以为太阳能 电池或发光二极管。
[0115] 如图7A至图7C所示，半导体光电元件20包含操作基板7,半导体外延叠层单元4 设置于操作基板7之上。接着，放大半导体外延叠层单元4如图7B所示，半导体外延叠层 单元4包含设置于操作基板7之上，具有第一导电特性的第一半导体材料层13,例如为p型 半导体材料层，以及设置于第一半导体材料层13之上，具有第二导电特性的第二半导体材 料层14,例如为η型半导体材料层。当半导体光电元件20及30为发光二极管元件时，半导 体外延叠层单元4则又可包含发光层15,设置于第一半导体材料层13与第二半导体材料层 14之间。
[0116] 参考图7Α，在半导体光电元件20之中还包含透明导电层16,设置于操作基板7之 上。透明导电层16包含第一表面16'以及大致平行第一表面的第二表面16"。在第一表面 16'上，第二半导体材料层14与透明导电层16有部分直接接触，定义为一个直接接触部18。 在第二表面16"相对于第一表面16'直接接触部的位置则称为直接接触对应部18'，放大 如图7C所示。请注意，图7C中为清楚表示透明导电层16与半导体外延叠层单元4中第二 半导体材料层14两者接触的相对位置，故稍微分隔两者，但两者实质上为相互接触。其中， 透明导电层16的材料可为氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化铜铝、氧化铜 镓、氧化锶铜、氧化铝锌、氧化锌镓或上述材料的任意组合。为了增加元件出光或吸光的效 率，在优选的情况下，覆盖于半导体外延叠层单元4之上的透明导电层16透光效率应大于 90%。
[0117] 继续参考图7Α，为达成元件与外界的电性连结，在本实施例之中，在操作基板7之 上，还包含有一个第一电极11设置在透明导电层16上直接接触部18与直接接触对应部 18'之外的区域，通过透明导电层16与半导体外延叠层单元4进行电性连结。透过这样的 设计，由于半导体外延叠层单元4上方覆盖的为透明的材料，半导体光电元件20不论是出 光或吸光的效率都可以获得大幅的提升。值得注意的是，为了增加元件结构的稳固与效率， 在半导体外延叠层单元4的部分表面还可以选择性的以绝缘材料层17进行保护，绝缘材料 可例如以为常见的氧化硅或氮化硅材料。此外，如上述制作方法中所述，在本结构中，半导 体外延叠层单元4与操作基板7之间还可选择性的设置一层粘着层10以达到相互粘着的 效果。
[0118] 接着参照图8,图8为根据本发明精神所制作的另一半导体光电元件30。在此实 施例中，与前一实施例相似的结构则不再赘述。不同的是，本实施例中，半导体光电元件30 上的第一电极11还包括多个金属导线12自第一电极延伸至直接接触对应部18'，通过金 属较低的电阻值特性增加元件的导电效率，其俯视图可以一并参照图6。其中，第一电极11 的材料可以由钛、铝、金、铬、镍、锗或上述的任意合金所构成的单层或多层金属结构，金属 导线12优选为具有宽度小于20 μ m，而金属导线12亦可以选择性地与第一电极11由不同 材料所制成。
[0119] 此外，为达到元件导电的目的，结构中还可包括形成第二电极（图未示）于半导体 外延叠层单元4与操作基板7之间或操作基板7相对于半导体外延叠层单元4的相反侧， 即操作基板的下表面71。为了增加元件的出光效率或其他目的，在操作基板7的表面亦可 以包括有至少一突起（图未示）和/或至少一凹洞（图未示）的粗糙化结构。
[0120] 图9A所示为依据本发明精神所制作的一种发光二极管结构40。在结构40中，包括 操作基板7,操作基板7具有表面7"，表面上包括多个第一外延区域19与多个第二外延区 域21。每一个外延区域中，皆包括一个上述的半导体光电元件（在此为发光二极管元件）。 也就是说，在每一个外延区域上，皆包括一个发光二极管外延叠层单元。值得注意的是，在 第一外延区域19上所包括的是放射第一主放射波长的第一发光二极管外延叠层单元22， 在本实施例中第一主放射波长为放射红光，波长介于600nm至650nm之间。当然，根据不同 的需求，第一主放射波长或可以为绿光，波长介于510nm至550nm之间，或可以为蓝光，波长 介于390nm至440nm之间；而在第二外延区域21上所包括的是放射第二主放射波长的第二 发光二极管外延叠层单元23,在本实施例中第二主放射波长为放射绿光，波长介于510nm 至550nm之间。由实施例中可知，第一主放射波长可不等于第二主放射波长。
[0121] 通过上述实施例所介绍的半导体光电元件的制作方式，即使在单一操作基板上包 含有两种（如本结构40)或以上不同的外延叠层单元（在此为具有不同主放射波长的发光 二极管外延叠层单元），可以容易地依据需求经过一次的转移，即可选择性自生长基板上转 移多个生长于单一相同生长基板上不同位置但可放射相同主放射波长的发光二极管外延 叠层单元至操作基板上。因此，以图9A的结构40为例，仅需要两次的转移动作，即第一次 自生长红光发光二极管元件的生长基板转移红光外延叠层单元，第二次自生长绿光发光二 极管元件的生长基板转移绿光外延叠层单元，即可完成操作基板上所有外延叠层单元设置 的初步结构，而不需以人工选取或机器手臂夹取等方式一单元一单元地转移，可缩短工艺 的时间。
[0122] 同样的，请参考图9B，在发光二极管结构40之中，每一个发光二极管外延叠层单 元22及23分别包含具有第一导电特性的第一半导体材料层13,例如为p型半导体材料层， 设置于第一半导体材料层13之上，具有第二导电特性的第二半导体材料层14,例如为η型 半导体材料层，以及发光层15,设置于第一半导体材料层13与第二半导体材料层14之间。
[0123] 此外，如同上述的实施例所述，为达到元件导电的目的，在结构40中，每一个第一 发光二极管外延叠层单元22和/或第二发光二极管外延叠层单元23还可包括一个第一电 极（图未示）设置于半导体外延叠层单元相对于操作基板7的相反侧，在本实施例，即为设 置在半导体外延叠层单元之上；或是设置于半导体外延叠层单元与操作基板7的表面7"之 间；或是操作基板7相对于半导体外延叠层单元的相反侧，即操作基板的下表面。为了增加 元件的出光效率或其他目的，在操作基板7的表面亦可以包括有至少一突起（图未示）和 /或至少一凹洞（图未示）的粗糙化结构。
[0124] 值得注意的是，每一次进行转移工艺的时候，操作基板7与转移结构6 (6"）之间会 有产生对位误差的可能性。因此，进行选择性转移工艺的发光二极管结构将可能发生如图 10的情况。以发光二极管结构50为例，定义第一方向24平行操作基板7的表面7"，由于 放射第一主放射波长的第一发光二极管外延叠层单元22是在同一次转移工艺中一起转移 到操作基板7上，因此，会产生转移结构本身的角度偏移间接影响附着在转移结构上所有 的第一发光二极管外延叠层单元22 -起产生相同的对位角度偏移的情况。相同地，放射第 二主放射波长的第二发光二极管外延叠层单元23是在同一次转移工艺中一起转移到操作 基板7上，因此，也会有一起产生相同的对位角度偏移的情况。以其中一个第一发光二极管 外延叠层单元22为例，具有任一一个平行于操作基板7表面7"的第一边25。对每一个第 一发光二极管外延叠层单元22的第一边25作延长线，会发现所有的延长线会具有实质平 行的第一延长方向26。相同地，以其中任一个第二发光二极管外延叠层单元23为例，会具 有一个相对应于第一发光二极管外延叠层单元22平行于操作基板7表面7"的第一边27。 对每一个第二发光二极管外延叠层单元23的第一边27作延长线，会发现所有的延长线具 有实质平行的第二延长方向28。由于两次转移所产生的对位角度偏移不尽相同，因此，以原 本定义的第一方向24为基准，第一延长方向26与第一方向24会产生夹角Θ i，而第二延长 方向28与第一方向24会产生另一夹角θ2，而且不等于θ2。本实施例中，约等于 70度而θ 2约等于90度。
[0125] 通过以上的说明，可了解本发明所揭示的一种半导体光电元件的转移制作方法除 了完整地保留半导体光电元件的生长基板，可以重复使用之外，并且可以以具有选择性地 方式单次转移多个半导体光电元件单元于操作基板上，简化工艺。这种方式，对于发展中的 多色发光元件或是多色显示器的制作，具有节省成本以及缩短工艺时间的良好功效。
[0126] 本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何 人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。
【权利要求】
1. 一种半导体光电元件的制作方法，包括： 提供一第一基板； 形成一牺牲层于该第一基板上； 提供多个半导体外延叠层单元在该牺牲层上，并裸露出部分的该牺牲层； 形成一图案化层，覆盖于该些半导体外延叠层单元上并裸露部分的该牺牲层； 移除该裸露的牺牲层；以及 转移第一部分的该些半导体外延叠层单元至一第二基板上。
2. 如权利要求1所述的制作方法，其中转移该第一部分的该些半导体外延叠层单元至 该第二基板上使得第二部分的该些半导体外延叠层单元留于该第一基板上。
3. 如权利要求2所述的制作方法，其中该图案化层完全覆盖于该第二部分的该些半导 体外延叠层单元上。
4. 如权利要求1所述的制作方法，其中该图案化层局部覆盖于该第一部分的该些半导 体外延叠层单元上。
5. 如权利要求1所述的制作方法，其中该图案化层包含光阻材料。
6. 如权利要求1所述的制作方法，其中该第二基板具有突起相对应于该第一部分的该 些半导体外延叠层单元。
7. 如权利要求1所述的制作方法，还包括形成多个第一电极电性连结于该些半导体外 延叠层单元。
8. 如权利要求7所述的制作方法，其中该些半导体外延叠层单元与该些第一电极隔开 一距离。
9. 如权利要求1所述的制作方法，还包括形成一粘着层接合该第二基板与该第一部分 的该些半导体外延叠层单元。
10. 如权利要求1所述的制作方法，还包括二次转移该第一部分的该些半导体外延叠 层单元至一第三基板上。
【文档编号】H01L31/18GK104091862SQ201410319735
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2010年8月6日 优先权日:2010年8月6日
【发明者】王心盈, 陈怡名, 徐子杰, 陈吉兴, 张湘苓 申请人:晶元光电股份有限公司