TW201246603A - Solid state lighting devices with reduced dimensions and methods of manufacturing - Google Patents

Description

201246603 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於降低尺寸（例如，厚度）的固態發光 (「SSL」）裝置（例如，具有發光二極體（「LED」）之裝置） 及製造方法。 【先前技術】 SSL裝置可具有用於電接點之不同組態。舉例而言，圖 1A及圖1B為具有橫向接點的ssl裝置10之橫截面圖及平面 圖。如在圖1A中所展示’ SSL裝置1〇包括承載led結構11 之基板12，該LED結構11包含n型氮化鎵（GaN)14、GaN/氮

化姻鎵（InGaN)多量子井（「MqW」）16及!>型GaN 18。SSL

裝置10亦包括在N型GaN 14上之第一接點20及在p型GaN 18上之第二接點22。如在圖iB中所展示，第一接點2〇及第 二接點22可分別包括第一接觸指狀物2〇a、2〇b及第二接觸 指狀物22a、22b。圖2A及圖2B為具有垂直接點的另一ss[ 裝置10’之橫截面圖及平面圖。第一接點2〇包括藉由橫部件 23彼此耦接之複數個傳導指狀物21(出於說明目的而展示 二個）。第二接點22(圖2B)包括反射且傳導之材料（例如， 铭）。 具有垂直接點之SSL裝置常為較佳的’此係由於其較之 於具有橫向接點的彼等裝置具有較高的光提取效率、較好 的熱性質及卓越的電流散佈特性。然而，在圖2A及圖2B 之SSL裝置1(r中，_GaN 14通常具有約4·6帥之大厚度 以將Ν型GaN 14中的位錯密度降低至可接受的位準。亦可 160849.doc 201246603 能需要大厚度以用於實現經㈣型⑽14的足夠電流散佈 及用於在N型GaN 14的表面上粗化及/或形成其他光提取 徵。 經由蟲晶生長來形成_GaN 14之厚層在操作上困難、 耗時且昂貴。舉例而言，相對厚的__ 14可能在蟲晶 製程的冷卻期間經由在“_GaN 14中形成裂縫來釋放 應力。通常，基板12包括邦i}、Mf石⑷⑽、碳化石夕 (SiC)及/或其他「非原生」#料，此係因為具有可使用尺 寸的「原生」材料(例如，GaN或InGaN)難以生產。非原生 材料通常具有不同於_GaN 14的熱膨腸係數（「cte」） 之CTE。此類CTE失可能造成熱應力從而在蟲晶生長期 間導致在基板12中之彎曲及/或在N型GaN 14中之其他晶體 缺陷。 【實施方式】 下文描述SSL裝置、裝配件及製造方法之各種實施例。 如在下文中所使用，術語r SSL裝置」大體上指代具有 LED、雷射二極體（rLD」）及/或除電燈絲、電漿或氣體以 外的其他適宜照明源之裝置。熟習此項技術者亦應理解本 技術可具有額外實施例，且可在不存在下文參考圖3 A至圖 5所描述之實施例的細節中之若干者的情況下實踐本技 術。 圖3 A至圖3H為經歷根據本技術的實施例之製程的SSL裝 置100之示意性橫截面圖。如在圖3A中所展示，在該製程 之初始階段期間，可在具有可選緩衝材料1〇3的基板材料 160849.doc 201246603 102上形成SSL結構U^在所說明之實施例中，SSL結構 包括串列堆疊之第一半導體材料1〇4、作用區ι〇6=第 二半導體材料108。在其他實施例中，SSL結構lu亦可包 括作為絕緣體之氮化矽（Si：；N4)、作為緩衝材料之氮化鋁 (A1N)及/或在S SL結構111中之其他適宜中間材料。 在某些實施例中，基板材料102可包括矽（Si),其至少一 部分具有Si(l 11)晶體定向。在其他實施例中，基板材料 102可包括具有其他晶體定向之矽（例如，Si(1〇 〇))、氮化 鋁鎵（AlGaN)、GaN、碳化矽（SiC)、藍寶石（Al2〇3)、氧化 鋅（Zn〇2)、前述材料之組合及/或其他適宜基板材料。在所 說明之實施例中，基板材料102具有靠近可選緩衝材料1〇3 之大體上平坦表面101。在其他實施例中，基板材料1〇2亦 可包括開口、通道及/或其他表面特徵（未圖示）。 可選緩衝材料103可經選擇以促進在基板材料1〇2上第一 半導體材料104及第二半導體材料1〇8及作用區ι〇6之形 成。在某些實施例中’可選緩衝材料1〇3可包括A1N、

AlGaN、氮化鋅（ZnN)、GaN及/或經組態以允許第一半導 體材料1 04及/或第二半導體材料1 〇8充分潤濕基板材料丨〇2 的表面101之其他適宜材料。在其他實施例中，可省略可 選緩衝材料103，且可在基板材料1〇2上直接形成第一半導 體材料104。 在某些實施例中，第一半導體材料1〇4可包括N型 GaN(例如’用矽（Si)摻雜），且第二半導體材料1〇8可包括p 型GaN(例如，用鎂摻雜卜在其他實施例中，第一半 160849.doc 201246603 導體材料104可包括P型GaN，且第二半導體材料1〇8可包 括N型GaN。在另外實施例中，第一半導體材料1〇4及第二 半導體材料108可個別地包括以下材料中之至少一者：磷 化鋁銦鎵（AlInGaP)、砷化鎵（GaAs)、坤化鋁鎵（AIGaAs)、 蛳砷化鎵（GaAsP)、磷化鎵（瓜）(Gap)、硒化辞（ZnSe)、氮 化硼（BN)、AlGaN及/或其他適宜半導體材料。如隨後更詳 細响述，第一半導體材料丨〇4及/或第二半導體材料1〇8可 具有小厚度（例如，約1 μηι、約i μηι至約2 μιη、約2 μηι至 約3 pm，或其他適宜厚度值）同時維持充分的電流散佈能 力。結果，在與習知裝置相比較時，可以較少缺陷及較低 成本來生產SSL裝置1〇〇。 作用區1〇6可包括單一量子井（「SQW」）、MQW及/或塊 體半導體材料。如在下文中所使用，「塊體半導體材料」 大體上指代具有大於約10奈米且高至約5〇〇奈米的厚度之 單晶粒半導體材料（例如，InGaN) ^在某些實施例中，作 用區 106可包括 InGaN SQW、GaN/InGaN MQW及 塊體材料。在其他實施例中，作用區1〇6可包括磷化鋁鎵 銦（AlGalnP)、氮化鋁鎵銦（A1GaInN)及/或其他適宜材料或 组態。 在某些實施例中，可經由金屬有機化學氣相沈積 (「MOCVD」）、分子束蟲晶（「MBE」）、液相蠢晶 (「LPE」）及/或氫化物氣相磊晶（「HvpE」）來在基板材料 102上形成第一半導體材料1〇4、作用區1〇6、第二半導體 材料108及可選緩衝材料103中之至少一者。在其他實施例 160849.doc 201246603 中’可經由其他適宜磊晶生長技術來形成SSL結構U1之前 述組件及/或其他適宜組件（未圖示）中之至少一者。 圖3B展示將第一遮蔽材料i丨2沈積於第二半導體材料1〇8 之表面108a上且圖案化以形成複數個第一開口 U4之製程 的另一階段。第一開口 114個別地暴露第二半導體材料1〇8 之表面108a的一部分（以假想線來展示）。在一實施例中， 第一遮蔽材料112可包括光阻且可使用光微影及/或其他適 宜技術來將第一遮蔽材料丨12圖案化。在其他實施例中， 第一遮蔽材料112可包括氧化矽（Si〇2)、氮化矽及/或其他 適且的「硬」遮蔽材料’該等材料可藉由沈積及圖案化光 阻（未圖示）及隨後使用濕式蝕刻、乾式蝕刻及/或其他適宜 技術移除第一遮蔽材料112之一部分來圖案化。 如在圖3B中所展示，該製程之另一階段包括經由在第一 遮蔽材料112中之開口 114移除SSL結構ill之—部分及在 SSL結構111中形成一或多個橫向間隔的缺口 116。在圖 中’出於說明目的而展示兩個缺口 116，但SSL結構in可 包括一個、三個、四個或任何其他適宜數目個缺口 116。 用於移除SSL結構111的部分之技術可包括反應性離子姓 刻、濕式姓刻、雷射切除及/或其他適宜的材料移除技 術。 在所說明之實施例中’缺口 116個別地包括三角形橫截 面，其中第一側壁116a及第二側壁116b自第二半導體材料 108之表面l〇8a延伸至第一半導體材料104中而不到達可選 緩衝材料103。第一側壁116a及第二側壁116b個別地包括 160849.doc 201246603 對應於第一半導體材料104之第一部分11 7a、對應於作用 區106之第二部分117b及對應於第二半導體材料ι〇8之第三 邛分11 7c。在其他實施例中，缺口6中之至少一者可向 上延伸至或甚至進入可選緩衝材料1〇3及/或基板材料1〇2 中。在另外實施例中，缺口 116可具有大體上矩形、「扇 形」、梯形、橢圓形及/或其他適宜類型之橫截面，如在圖 6A至圖6D中所展示。 在某些實施例中，該製程可包括至少部分地基於第一半 導體材料104之電流散佈特性例如，電阻）來選擇在鄰近缺 口 116之間的間隔（下文中稱作「間距」p)。舉例而言，若 第一半導體材料104具有因低電阻之高電流散佈能力（例 如，具有高摻雜濃度），則可選擇大間距p(例如，約3〇〇 μη至約500 μιη)β在其他實施例中’第一半導體材料1〇4可 具有因高電阻之低電流散佈能力，丨可選擇小間距ρ(例 如，約100 μΐη至約300 μπι)β在另外實施例中，間距ρ可具 有其他適宜的間隔值。 如在圖3C中所展示，該製程之另一階段可包括將絕緣材 料118沈積於第二半導體材料⑽之表面⑽a上且沈積於缺 口 116之第一側壁i 16a及第二側壁i!补上。絕緣材料i8可 包括氧化石夕、氮化石夕及/或其他適宜的絕緣材料。用於形 成絕緣材料U8之技術可包括熱氧化、化學氣相沈積 (「CVD」）、原子層沈積（「ALD」），及/或其他適宜技 術。在所說明之實施例中，絕緣材料m大體上與缺口 ιι6 之第-側壁116a及第二側壁U6b等形。在其他實施例中， 160849.doc 201246603 絕緣材料118可至少部分地填充缺口 116及/或可具有其他 適宜組態。 如在圖3D中所展示，該製程之另一階段可包括在絕緣材 料118上形成第二遮蔽材料113且圖案化第二遮蔽材料113 以形成複數個第二開口 115。第二遮蔽材料113可與第一遮 蔽材料112(圖3B)大體上相同或不同。在所說明之實施例 中’第二開口 115暴露絕緣材料118之第一部分11 8a及第二 部分118b »第一部分118a在第二半導體材料1〇8上。第二 部分11 8b在個別缺口 116之第二側壁丨丨6b上。在其他實施 例中’第二開口 115亦可暴露絕緣材料1丨8之其他部分。 在形成第二開口 115之後，該製程包括經由反應性離子 姓刻、濕式触刻、雷射切除及/或其他適宜材料移除技術 來穿過第二開口 11 5移除絕緣材料118之第一部分118a及第 二部分118b。在所說明之實施例中，該材料移除操作停止 於第二半導體材料1〇8之表面l〇8a及缺口 116之第二側壁 116b處。在其他實施例中’該材料移除可繼續進行以移除 第二半導體材料108及/或第二側壁U6b之一部分。 如在圖3E中所展示’在移除絕緣材料i丨8之第一部分 11 8a及第二部分11 8b(圖3D)之後’剩餘之絕緣材料1丨8包 括在第一侧壁U6a上之第一區段120及在缺口 116的第二側 壁116b上之第二區段121。在所說明之實施例中，第一區 •^又120貫質上覆蓋第一側壁且具有實質上與第二半導 體材料108的表面i〇8a共平面之第一末端i2〇a。第二區段 121僅部分地覆蓋第二側壁116b且具有延伸超過第二半導 160849.doc -10· 201246603 體材料108的表面l〇8a之第二末端121a。 結果，在個別缺口 116中的絕緣材料118之第一區段12〇 與第二區段121之間形成間隙123。間隙123暴露第一半導 體材料104之至少一部分。因而，第二區段121不覆蓋第二 側壁116b的第一部分U7a之至少一部分。在其他實施例 中，第一區段120亦可部分地覆蓋第一側壁丨丨以且因而暴 露第一半導體材料104之一部分，如下文參考圖5更詳細論 述。在所說明之實施例中，間隙123不沿著.第二側壁n6b 暴露作用區106，但在另外實施例中，間隙i23亦可暴露至 少在第二側壁116b上的作用區1〇6之一部分。 繼續參看圖3E，該製程之另一階段可包括在第二半導體 材料108之表面1 〇8a上形成一第三遮蔽材料157及圖案化第 三遮蔽材料157以形成複數個第三開口 119。第三開口 119 個別地暴露缺口 116之至少一部分。 如在圖3F中所展示，該製程可包括將傳導材料ι22經由 第三開口 119沈積於缺口 116+ ^傳導材料122可包括銅、 鋁、金、銀及/或其他適宜金屬或金屬合金。用於沈積傳 導材料122之技術可包括CVD、ALD、濺錢、電錄及/或其 他適宜沈積技術。在所說明之實施例中，傳導材料丨22包 括大體上與第二半導體材料108的表面l〇8a共平面之第一 末端122a。傳導材料122亦包括經由間隙123而與第一半導 體材料104直接接觸之第二末端122b。在其他實施例中， 第一末端122a可自第二半導體材料108之表面1〇8a凹陷。 在另外實施例中，第二末端122b可經由間隙123而與第一 160849.doc -11 - 201246603 半導體材料104及作用區106兩者直接接觸。隨後，可 SSL結構111移除第三遮蔽材料157。 如在圖3G中所展示，該製程之另一階段包括在SSL結構 111上形成電極124 ^電極124可包括銅、鋁、金、銀及/或 經由C VD、ALD、濺鍍、電鍍及/或其他適宜沈積技術形 成之另一適宜金屬或金屬合金。在所說明之實施例中，電 極124具有與第一半導體材料1〇8的表面1〇8&直接接觸之第 一表面124a。電極124亦具有大體上與絕緣材料118的第二 區段121之第二末端121a共平面之第二表面12仆。結果， 絕緣材料118之第二 區段121將電極124分離且電隔離成複 數個電極元件125(個別地識別為第一電極元件125a、第二 電極元件125b及第二電極元件125c)。在其他實施例中， 第二表面124b可自第二區段121之第二末端ma凹陷及/或 可具有其他適宜組態。 隨後，可在電極丨24及絕緣材料118上形成鈍化材料 ⑶。鈍化材料126可包括氧化石夕、氮化石夕及/或其他適宜 的非傳導材料。在所說明之實施例中，鈍化材料126包括 靠近SSL結構11丨的周邊區之開口 127。在其他實施例中， 鈍化材料126可包括在SSL結構lu的其他區中之開口 如在圖3G中所展不’該製程進一步包括在肌結構⑴ 上形成-第-結合材料128。第—結合材料128可包括銅、 金/錫合金、錦/錫合金及/或使用CVD、ald、_、電錢 及/或其他適宜技術形成之其他適宜金屬或金屬合金。在 所說明之實施例中，第—結合材料128係經由在鈍化材料 160849.doc •12· 201246603 126中之開口 127而與電極124直接接觸。在其他實施例 中，第一結合材料128可以其他方式電耦接至電極124。 在不受理論約束的情況下，據信當在可選緩衝材料1 〇3 上（或直接在基板材料102上）形成第一半導體材料1〇4時， 第一半導體材料104初始含有靠近表面i〇4a之大量位錯。 隨著磊晶生長繼續進行，位錯聚結及/或以其他方式彼此 組合，從而導致較高品質之晶體形成。因而，藉由自表面 l〇4a移除第一半導體材料1〇4之初始部分，可在第一半導 體材料104中降低位錯之數目（或密度 如在圖3H中所展示，SSL結構ni結合至具有一第二結 合材料131之載體基板130。載體基板13〇可包括陶究基 板、梦基板、金屬合金基板及/或其他適宜類型之載體基 板。第二結合材料131可大體上與第一結合材料128相似或 不同 了息"·由固固結合（solid-solid bonding)、焊接及/或其 他適宜技術來將第一結合材料128與第二結合材料131彼此 結合。隨後，可在第一半導體材料1〇4中形成接點132(例 如，銅接點）。 在所說明之實施例中，兩個缺口 u 6(識別為第一缺口 116'及第二缺口 116”）將SSL結構U1劃分成三個區（個別地 識別為第一區lir、第二區m，，及第三區1U"，）。三個區 111’、111"及111’’’中之每一者在SSL結構ln中形成三個_ 聯耦接之接面，該三個區llr、U1，，及lu"，具有第—半導 體材料104之對應部分（個別地識別為第一半導 104’、1〇4”及1〇4”’）、作用區1〇6之對應部分（個別地識別為 160849.doc •13· 201246603 第一作用元件106·、第二作用元件106"及第三作用元件 106"')及第二半導體材料1〇8之對應部分（個別地識別為第 二半導體元件108·、108'，及108"')。 在將SSL結構111結合至載體基板130之後，可經由研 磨、剝離、濕式蝕刻及/或其他適宜技術自第一半導體材 料104移除基板材料1〇2及可選緩衝材料103。在一實施例 中，移除基板材料102及可選緩衝材料103可停止於第一半 導體材料104之表面104a處。在其他實施例中，該製程亦 可包括自表面104a移除第一半導體材料1〇4之一部分，此 操作可降低在第一半導體材料1 〇4中的位錯密度位準。 如在圖3H中所展示，在操作期間，可在接點132與電極 124之間施加電壓。作為回應’電流（如由箭頭ι35所指示） 自接點132經由在第一區ill’中的第一半導體元件1〇4，、第 一作用元件106’及第二半導體元件1〇8,流向電極124之第一 電極元件125a。第一作用元件1 〇6'將電流之一部分轉換為 可經由第一半導體材料104提取之光。 在到達第一缺口 116,之後，該電流自第一電極元件125a 經由在第一缺口丨16，中的傳導材料122流向在第二區丨丨丨，，中 之第一半導體元件104"(如由箭頭136所指示）。在SSL結構 ill之第二區m”中，該電流接著自第一半導體材料ι〇4,,經 由作用區106"及第二半導體材料1〇8”流向第二電極元件 12外（如由箭頭137所指示）。第二作用元件1〇6"將電流之另 一部分轉換為可經由第一半導體材料丨〇 4提取之光。 在到達第二缺口 116”之後，該電流接著自第二電極元件 160849.doc •14- 201246603 125b經由傳導材料122流動至在SSL結構ill的第三區111”， 中之第一半導體材料104"·(如由假想箭頭138所指示）。在 SSL結構111之第三區111”'中，該電流接著自第一半導體材 料104·"經由第三作用區106·"及第二半導體材料108"，流向 第三電極元件125c(如由箭頭139所指示），然後到達電極 124。第三作用元件1〇6"'將該電流之一另外部分轉換為可 經由第一半導體材料104提取之光。 結果，如在圖31中所展示，第一半導體元件104'、1〇4" 及1〇4”·’第一作用元件106，、第二作用元件106，，及第三作 用元件106"'及第二半導體元件log'、1〇8"及1〇8"'形成三個 串聯耗接之接面202(個別地識別為第一接面202，、第二接 面202”及第三接面202"，），該三個串聯耦接之接面2〇2分別 對應於在SSL結構111中之第一區11Γ、第二區U1，，及第三 區111”、如在下文中所使用，術語r接面」大體上指代在 具有相反或以其他方式不同的電荷載運特性之至少兩個半 導體晶體區之間的界面空間儘管在圖4中僅展示三個接 面202，但在其他實施例中，SSL裝置1〇〇可包括一個、兩 個或其他適宜數目個接面202 〇大體言之’ SSL裝置ι〇〇可 包括將SSL結構ill劃分成N+1個接面2〇2《n個缺口 ιΐ6(圖 3H)，其中N為正整數。 在不受理論約束的情況下，據信第一 或第二半導體材料108之厚度可為小的， 構111的鄰近區111，、lu"及m"i之間的橫向 半導體材料104及/ 此係因為在SSL結 間隔為小的 因而’第一半導體材料104及/或第 二半導體材料108之小 160849.doc 15 201246603 厚度:足以提供在第—區1U，、第二區⑴"及第三區in" 中之每—者中的充分橫向電流散佈。小厚度對應於低的磊 晶生長時間，i因而可比習知裝置更有效率地且便宜地來 生產SSL裝置1〇〇。 當與習知裝置比較時，SSL結構⑴之實施例可具有改良 的光提取效率。如在細中所展*，除由接點132佔據的 小區域以夕卜，SSL結構⑴不具有佔據第一半導體材料1〇4 的顯著部分之非透明材料(例如，金屬接點圖形因而， 可容易地經由第一半導體材料1〇4來提取在作用區ι〇6中產 生之光。 SSL裝置⑽之實施例亦可在較低功率；肖耗下操作，此係 因為SSL結構U1可在高於習知裝置之㈣下操作。如在圖 4中所展示，SSL結構1U包括複數個串聯搞接之接面2〇2。 若跨越單-接面之電壓降為v。（例如，3伏特），則饥結構 111可在Ν·ν。下操作，其中N為接面之數目。因而，在某些 實施例中，可選擇在SSL結構⑴中的接_之數目以達: 所要之操作電麼（例如，12伏特、24伏特、48伏特或其他 適且電壓值）》據信當輸出電壓處於較高值時，在電源供 應器中的降壓轉換更有效率。舉例而t，當輸出電壓為24 伏特而非12伏特時，電源供應器可更有效率地操作·。結 果，併入有SSL結構111的實施例之發光裝置可藉由在高於 習知裝置之電壓位準下操作而更有效率。 儘管上文參考圖3A至圖3h論述之SSL裝置1〇〇包括施加 電壓至電極124及接點132，但在其他實施例中載體基板 160849.doc -16 - 201246603 130可包括傳導或半導體材料以形成用於SSL裝置1〇〇之電 極，如在圖4中所展示。在另外實施例中，可在移除基板 材料102及可選緩衝材料103之後在第一半導體材料1〇4上 形成表面特徵（例如，粗化、蛾眼（未圖示））。 圖5為根據本技術之實施例的sSL裝置2〇〇之橫截面圖。 SSL裝置200包括大體上與圖3H中的ssl裝置！ 00相似之某 些組件。然而，不同於圖3H中的SSL裝置1〇〇，在SSL裝置 200十’剩餘的絕緣材料11 8之第一區段12〇及第二區段121 僅分別部分地覆蓋第一側壁116a及第二側壁116b。結果， 傳導材料122經由第一側壁U6a及第二側壁1161^兩者而與 第一半導體材料104直接接觸。 圖6A至圖6D為根據本技術之實施例的具有不同缺口橫 截面之SSL裝置300的橫截面圖。除在SSL裝置300中的缺 口 Π 6具有分別在圖6A至圖6D中之大體上矩形、「扇形」、 梯形及橢圓形橫截面以外，SSL裝置300包括大體上與在圖 3H中的SSL裝置1 〇〇相似之某些組件。在另外實施例中， 缺口 116亦可包括其他適宜橫截面形狀。 自前文内容應瞭解本文已出於說明之目的描述了本技術 之特定實施例’但可在不偏離本發明之情況下做出各種修 改。此外，可將一實施例中之許多元件與其他實施例組 合’作為該等其他實施例中的元件的補充或替代。因此， 除受所附申請專利範圍限制以外，本發明不受其他限制。 【圖式簡單說明】 圖1A為根據先前技術之SSL.裝置的示意性橫截面圖。 I60849.doc •17- 201246603 圖1B為在圖ία中的SSL裝置之示意性平面圖。 圖2A為根據先前技術之另一 SSL裝置的示意性橫截面 圖0 圖2B為在圖2A中的SSL裝置之示意性平面圖。 圖3 A至圖3H為經歷根據本技術的實施例之製程的SSL裝 置之橫截面圖。 圖31為由根據本技術的實施例之製程形成的SSL裝置之 不意性電路圖。 圖4為根據本技術之額外實施例的sSL裝置之橫截面圖。 圖5為根據本技術之實施例的SSL裝置之橫截面圖。 圖6A至圖6D為根據本技術之實施例的具有不同缺口橫 截面之S S L裝置的橫截面圖。 【主要元件符號說明】 10 SSL裝置 10, SSL裝置 11 LED結構 12 基板 14 N型 GaN 16 GaN/InGaN 多量子井（MQW) 18 P型 GaN 20 第一接點 20a 第一接觸指狀物 20b 第一接觸指狀物 21 傳導指狀物 160849.doc • 18- 201246603 22 22a 22b 23 100 101 102 103 104 104, 104" 104'" 104a 106 106, 106" 106'" 108 108a 108' 108" 108丨丨, 111 111' 第二接點 第二接觸指狀物 第二接觸指狀物 橫部件 SSL裝置 基板材料之表面 基板材料 可選缓衝材料 第一半導體材料 第一半導體元件 第一半導體元件 第一半導體元件 第一半導體材料之表面 作用區 第一作用元件 第二作用元件 第三作用元件 第二半導體材料 第二半導體材料之表面 第二半導體元件 第二半導體元件 第二半導體元件 SSL結構 第一區 160849.doc -19- 201246603 111" 第二區 111”， 第三區 112 第一遮蔽材料 113 第二遮蔽材料 114 第一開口 115 第二開口 116 缺口 116a 第一側壁 116b 第二側壁 116' 缺口 116" 缺口 117a 側壁之第一部分 117b 側壁之第二部分 117c 側壁之第三部分 118 絕緣材料 118a 絕緣材料之第一部分 118b 絕緣材料之第二部分 119 第三開口 120 絕緣材料之第一區段 120a 第一末端 121 絕緣材料之第二區段 121a 第二末端 122 傳導材料 122a 第一末端 160849.doc -20- 201246603 122b 第二末端 123 間隙 124 電極 124a 電極之第一表面 124b 電極之第二表面 125a 第一電極元件 125b 第二電極元件 125c 第三電極元件 126 鈍化材料 127 開口 128 第一結合材料 130 載體基板 131 第二結合材料 132 接點 135 箭頭 136 箭頭 137 箭頭 138 箭頭 139 箭頭 157 第三遮蔽材料 200 SSL裝置 202， 第一接面 202" 第二接面 202'" 第三接面 300 SSL裝置 160849.doc -21 ·

Claims (1)

1. 201246603 七、申請專利範圍： 1' 種固態發光（SSL)裝置，其包含： —第一半導體材料； 第二半導體材料，其與該第一半導體材料間隔開·， 一作用區’其位在該第一半導體材料與該第二半導體 材料之間； 一缺口，其在該第一半導體材料、該作用區及該第二 半導體材料中； 絕緣材料’其在該缺口中，覆蓋該第二半導體村料 及該作用區且暴露該第一半導體材料之一部分；及 一傳導材料，其在該缺口中且鄰近該絕緣材料，該傳 導材料係與該第一半導體材料直接接觸。 2·如請求項1之ssl裝置，其中： 該第一半導體材料包括N型氮化鎵（GaN)材料； 該第二半導體材料包括P塑GaN材料； «亥作用區包括GaN/氮化銦鎵（lnGaN)多量子井； °玄缺口具有二角形橫截面，其中一第一側壁及一第二 側'^自°亥帛—半導體材料之一表面延伸至該第一半導體 材料中； 該絕緣材料包括一實質上覆蓋該第一側壁之第一絕緣 部分及-部分地覆蓋該第二側壁之第二部分； 該第-絕緣部分具有_與一第二表面對置之第一表 面； 該第一絕緣部分之$盆 * ^ , 这第一表面大體上與該第二半導體 160849.doc 201246603 材料之該表面共平面； 該第一絕緣部分之該第二表面靠近該第一半 料； 該第一絕緣部分具有一與一 端； 導體材 與一第二末端對置之第一末 第二半導體 該第二絕緣部分之該第一末端延伸超過該 材料之該表面； 該第二絕緣部分之該第二末端朝該第一半導體材料延 伸； 該絕緣材料包括-在該第一絕緣部分與該第二絕緣部 分之間的間隙，該間隙暴露該第一半導體材料之靠近該 第二側壁的一部分； '亥傳導材料經由在該第一絕緣部分與該第二絕緣部分 之間的該間隙與該第一半導體材料直接接觸❶ 3. 如請求項1之SSL裝置，其中： S亥缺口具有一側壁，該側壁自該第二半導體材料之一 表面延伸至該第一半導體材料中；且 该絕緣材料部分地覆蓋該側壁，其中穿過該絕緣材料 暴露該第一半導體材料之一部分。 4. 如請求項1之SSL裝置，其中： 該缺口具有一側壁，該側壁自該第二半導體材料之— 表面延伸至該第一半導體材料中； 该侧壁包括一對應於該第一半導體材料之第一部分、 一對應於該作用區之第二部分及一對應於該第二半導體 160849.doc 201246603 材料之第三部分；且 該絕緣材料實質上地覆蓋該側壁之該第二部分及該第 二部分且至少不完全覆蓋該側壁之該第一部分。 5.如請求項1之SSL裝置，其中： 該缺口具有一側壁，該側壁自該第二半導體材料之一 表面延伸至該第一半導體材料中； 該側壁包括一對應於該第一半導體材料之第一部分、 一對應於該作用區之第二部分及―對應於該第二半導體 材料之第三部分； 一該絕緣材料實質上地覆蓋該側壁之該第二部分及該第 二部分且至少不完全覆蓋該側壁之該第—部分；且 該傳導材料係在該側壁之該第一部分處與該第一半導 體材料直接接觸。 6.如請求項1之SSL裝置，其中： 該缺口具有三角形橫截面，其中一第—侧壁及一第: 側壁自該第二半導體妇·斗注 主 千等肢材枓之一表面延伸至該第一半導骨 材料中；且 s亥絕緣材料包括一實質上霜箸 復盍3亥第一側壁之第一絕緣 部分及-部分地覆蓋該第二側壁之第二部分。

   如請求項1之SSL裝置，其中： 二半導體材料之一 該缺口具有一側壁，該侧壁自該第 表面延伸至該第一半導體材料中； 其中穿過該絕緣材料 該絕緣材料部分地覆蓋該側壁， 暴露該第一半導體材料之一部分； 160849.doc 201246603 該絕緣材料具有一與一第二末端對置之第一末端； 緣村料之該第一末端延伸超過該第二半導體材料 之該表面；且 緣材料之該第二末端朝該第一半導體材料延伸。 8.如請求項〗之SSL裝置，其中 該缺口且女 ., 有一側壁，該側壁自該第二半導體材料之一 表面延伸至該第一半導體材料中；且 該絕緣材料部分地覆蓋該側壁，其中穿過該絕緣材料 暴露該第—半導體材料之一部分； 孩絕緣材料具有一與一第二末端對置之第一末端； 該絕緣材料之該第一末端延伸超過該第二半導體材料 之該表面； 邑緣材料之泫第二末端朝該第一半導體材料延伸；且 該SSL裝置另外包括在該第二半導體材料之該表面上 的-第-電極元件及一第二電極元件，該絕緣材料之該 第一末端將該第-電極元件與該第二電極元件電隔離。 9.如請求項1之SSL裝置，其中： 該缺口具有一侧壁’該側壁自該第二半導體材料之一 表面延伸至該第一半導體材料中； 該絕緣材料具有一與一第二末端對置之第一末端； 該絕緣材料之該第一末端延伸超過該第二半導體材料 之該表面； 該絕緣材料之該第二末端朝該第一半導體材料延伸’且 該SSL裝置另外包括·· 160849.doc -4- 201246603 在該第二半導體材料之該表面上的一第一電極元件 及一第二電極元件，該絕緣材料之該第一末端將該第 一電極元件與該第二電極元件電隔離；及 一在該第一半導體材料中之接點，其與該第一電極 疋件對置且與該第二電極元件橫向間隔開。 1 〇.如請求項1之SSL裝置，其中： 該缺口具有一側壁，該側壁自該第二半導體材料之— 表面延伸至該第一半導體材料中； 該側壁包括一對應於該第一半導體材料之第一部分、 一對應於該作用區之第二部分及一對應於該第二半導體 材料之第三部分； 該絕緣材料實質上地覆蓋該側壁之該第二部分及該第 二部分且至少不完全覆蓋該側壁之該第一部分； 該絕緣材料具有一與一第二末端對置之第一末端； 該傳導材料係與該側壁之該第一部分直接接觸； 該絕緣材料之該第一末端延伸超過該第二半導體材料 之該表面； 該絕緣材料之該第二末端朝該第一半導體材料延伸；且 該SSL裝置另外包括： 在該第二半導體材料之該表面上的一第一電極元件 及一第二電極元件，該絕緣材料之該第一末端將該第 一电極元件與§亥第一電極元件電隔離；及 一在S亥第一半導體材料令之接點，其與該第一電極 元件對置且與該第二電極元件橫向間隔開。 160849.doc •5- 201246603 11. 一種固態發光（SSL)裝置，其包含： 一 SSL結構，其具有一第一區及一與該第一區橫向間 隔開之第二區； S 一絕緣材料，其位在該第一區與該第二區之間，該絕 緣材料將該第一區與該第二區電隔離；及 -傳導材料，其位在該第—區與該第：區之間且鄰近 該絕緣材料，該傳導材料將該第—區與該第：區串 耦接。 12. 如請求項11之SSL裝置，其中： ”玄SSL結構之該第—區及該第：區個別地包括一第一 半導體元件、-第二半導體元件及-在該第-半導體元 件與該第二半導體元件之間的作用元件；且 ，該第—區及該第二區之該第_半導體元件及/或該第二 半導體元件具有小於約2 μηι之厚度。 13. 如請求項UiSSL裝置，其中： 該SSL結構之該第一區及該第二區個別地包括一第一 半導體元件、n導體元件及—在該第—半導體元 件與該第二半導體元件之間的作用元件； :第：區之該第—半導體元件、該作用元件及該第二 半導體元件形成一第一電路徑； 該第二區之該第—半導體元件 主道-- 导 # s亥作用元件及該第二 半導體元件形成一第二電路徑；且 該傳導材料將該第一電路徑 接。 /、"玄第二電路徑串聯電耦 160849.doc 201246603 14.如請求項11之SSL裝置，其中： 該SSL結構之該第一區及該第二區個別地包括一第一 半導體元件、一第二半導體元件及一在該第一半導體元 件與該第二半導體元件之間的作用元件； 該第一區及該第二區之該第一半導體元件及/或該第二 半導體元件具有小於約2 μιη之厚度； 該第一區包括一接點及一第一電極元件； 該接點係在該第一區之該第一半導體元件中； 該第一電極元件係鄰近該第一區之該第二半導體元 件； 該第二區包括一與該第一電極元件橫向間隔開之第二 電極元件； s亥SSL結構另外包括一直接在該第一區與該第二區之 間的缺口； 该絕緣材料係至少部分地位於該缺口中； 該絕緣材料包括一第一絕緣部分及一第二絕緣部分； 該第-絕緣部分係鄰近該第一區且將該第一區之該第 -半導體元件、該作用元件及該第二半導體元件與 導材料電隔離； 該第二絕緣部分係鄰近該第二區且將該第二區之該作 用兀件及该第二半導體元件與該傳導材料電隔離； 該第二絕緣部分亦將該第一電極元件與該第二電極元 該傳導材料係在該缺 口中且在該第一絕緣部分與該 第 160849.doc 201246603 二絕緣部分之間，·且 電極元件至該第二區之該 該傳導材料形成一自該第 苐一半導體元件的電路徑。 15.如請求項11之SSL裝置，其中· 该第一區包括—接點'一 元件； 肖该接點間隔開之第-電極 該第一區包括—與今筮―带上 離之第二電極元件元件橫向間隔開且電隔 =導材料形成—自該第一電極元件經由該第二區且 至°亥第一電極元件之電路徑。 。 16.如請求項u之SSL裝置，其中： 該第一區包括一接點及一蛊 元件； 亥接點間隔開之第一電極 該第二區包括一與該第一 離之第二電極元件；且 電極元件橫向間隔開且電隔 δ亥傳導材料係直接在該第—電極元件與該第二區之間 且將該第一電極元件電連接至該第二區。 17.如請求項11之SSL裝置，其中： 该SSL結構之該第一區及該第二區個別地包括一第一 半導體元件、一帛二|導體元件及一在該帛-半導體元 件與該第二半導體元件之間的作用元件； "玄第區包括一在该第一半導體元件中之接點及一鄰 近該第一區的該第二半導體元件之第一電極元件； 5玄第一區包括一鄰近该第二區的該第二半導體元件之 160849.doc 201246603 第一電極元件；且 該傳導材料將該第一區之該第-電極元件電連接至該 第二區之該第一半導體元件。 18·如請求項UiSSL裝置，其中： 該SSL結構之該第一區及該第二區個別地包括一第一 半導體元u二半導體㈣及-在㈣-半導體元 件與該第二半導體元件之間的作用元件； 該第一區包括一鄰近該第一區的該第二半導體元件之 第一電極元件； ▲該第二區包括一第二電極元件’該第二電極元件鄰近 該第二區之該第三半導體元件且與該帛—區的該第一電 極元件橫向間隔開；且 該絕緣材料將該第-電極元件與該第二電極元件電隔 離。 19.如請求項η之SSL裝置，其中： 該SSL結構之該第一區及該第二區個別地包括〆第一 半導體元件第二半導體元件及—在該第—半導體元 件與該第二半導體元件之間的作用元件； 該第一1包括一鄰近該第一區的該第二半導體元件之 第一電極元件； 該第二區包括一第二電極元件，該第二電極元件鄰近 該第二區之該第二半導體元件且與肖第一區的該第，電 極元件橫向間隔開； .該絕緣材料將該第一電極元件與該第二電極元件電隔 160849.doc -9- 201246603 離；且 該傳導材料將該第一區 第一電極元件經由該第一 區之該第一半導體元件、 第一 件電連接$兮货 "亥作用几件及該第二半導體元 件電連接至该第二區之該第二電極元件。 20· —種固態發光（SSL)裝置，其包含： 一 SSL結構，其具有一第一 乐 區及—與該第一區橫向間 隔開之第二區； 识门間 該第—區包括-第-電極元件； 該第二區包括一盘辞楚 ^ n °°的該第—電極元件橫向間 h開之第二電極元件；及 一絕緣材料，其在該第—電極元件與該第二電極元件 之間且將該第-電極元件與該第二電極元件電隔離。 21.如凊求項2〇之SSL裝置，其中： β亥S S L結構之該第一區及 _ 及忑弟一區個別地包括一第一 半導體元件、一第-主道脚- 導體疋件及-在該第-半導體元 牛，、μ第一半導體元件之間的作用元件；且 5亥SSL裝置另外包括一蔣琴笛 - ^枯將該第一電極元件電連接至該 第一區的言亥第一料體元件之傳導材料。 22.如請求項2〇之SSL裝置，其中·· 該SSL結構之該第—區及該第二區個別地包括一第一 半導體元件、一第二半導體元件及一在該第一半導體元 件與該第二半導體元件之間的作用元件； 該第一電極元件係與該第一區之該第二半導體元件接 觸； 160849.doc 201246603 該第二電極元件係與該第二區之該第二半導體 觸；且 ，邊絕緣材料延伸超過該第一區及該第二區之該等第二 半導體7L件且係直接在該第一電極元件貞該第二電極元 件之間。 23. —種形成固態發光（SSL)裝置之方法，其包含： 在一基板材料上形成一 SSL結構，該SSL結構具有一靠 近該基板材料之第導體材料、一與該第-半導體材 料間隔開之第二半導體材料及一在該第一半導體材料與 該第二半導體材料之間的作用區； 在該SSL結構中形成一缺口，該缺口自該第二半導體 材料經由s亥作用區且延伸至該第一半導體材料中； 用一絕緣材料使該缺口絕緣，該絕緣材料暴露該第一 半導體材料之一部分；及 在該缺口中且鄰近該絕緣材料安置一傳導材料，該傳 導材料係與該第一半導體材料電接觸。 24. 如請求項23之方法，其中： 形成該SSL結構包括經由磊晶生長形成該第一半導體 材料、該作用區及該第二半導體材料，該第—半導體材 料具有小於約2 μπι之厚度； 在s玄SSL結構中形成該缺口包括形成一具有一側壁之 缺口，該側壁自該第二半導體材料經由該作用區且延伸 至該第一半導體材料中； 使該缺口絕緣包括： 160849.doc • 11 - 201246603 在該缺口之該側壁上沈積該絕緣材料，該絕緣材料 大體上與該側壁等形；及 自該側壁部分地移除該絕緣材料，藉此形成一暴露 該第一半導體材料的該部分之間隙； 女置》亥傳導材料包括在該絕緣材料之該間隙中安置該 傳導材料；且 該方法另外包括在該第二半導體材料及該傳導材料上 形成一電極，該電極具有由該絕緣材料分離之第一電極 元件及第二電極元件。 2 5.如請求項2 3之方法，其中： 在該SSL結構中形成該缺口包括形成具有一側壁之該 缺口 β玄側壁自该第二半導體材料經由該作用區且延伸 至該第一半導體材料中； 使該缺口絕緣包括： 在該缺口之該側壁上沈積該絕緣材料；及 自該側壁部分地移除該絕緣材料，藉此形成一暴露 該第一半導體材料的該部分之間隙； 26. 如請求項23之方法，其中： 在该SSL結構中形成該缺口包括形成具有一側壁之該 缺口，該側壁自該第二半導體材料經由該作用區且延伸 至該第一半導體材料中；且 使該缺口絕緣包括用不覆蓋該第一半導體材料的至少 邛分之该絕緣材料來使該缺口絕緣。 27. 如請求項23之方法，其中： 160849.doc -12- 201246603 在該SSL結構中形成該缺口包括形成具有—側壁之該 缺口 ’該側壁自該第二半導體材料經由該作用區且延^ 至該第一半導體材料中；且 使该缺口絕緣包括用具有一與一第二末端對置的第一 末端之該絕緣材料來使該缺口絕緣，該第一末端不覆蓋 該第-半導體材料之至少-部分且該第二末端延伸超過 該第二半導體材料。 28. 如請求項23之方法，其中： 在該SSL結構中形成該缺口包括形成具有—側壁之該 缺口，該側壁自該第二半導體材料經由該作用區且延伸 至該第一半導體材料中； 使該缺口絕緣包括用具有一與一第二末端對置的第一 末Μ之δ玄絕緣材料來使該缺口絕緣； 該第一末端不覆蓋該第一半導體材料之至少一部分； 該第二末端延伸超過該第二半導體材料；且 該絕緣材料將該作用區及該第二半導體材料與在該缺 口中的該傳導材料電隔離。 29. 如請求項23之方法，其中： 在该SSL結構中形成該缺口包括形成具有一面向一第 二側壁的第一側壁之該缺口，該第一側壁及該第二側壁 句自°玄第—半導體材料經由該作用區且延伸至該第一半 導體材料中； 使該缺口絕緣包括用該絕緣材料來使該第一側壁及該 第二側壁絕緣；· ]60849.doc -13- 201246603 該絕緣㈣H在該第―側壁上之第―絕緣部分及 一在該第二側壁上之第二絕緣部分； 該第一絕緣部分實質上地覆蓋該第一側壁，·且 該第二絕緣部分部分地覆蓋該第二側壁，藉此在該絕 緣材料中形成-暴露該第—半導體材料的該部分之間 隙0 3 0.如請求項23之方法，其中： 在該SSL結構令形成該缺口包括形成具有一面向一第 一側壁的第側壁之該缺口，該第一側壁及該第二側壁 均自該第一 f導體材料經由該作用區且延伸至該第一半 導體材料中； 使該缺卩，絕緣包括用該絕緣材料來使該第—側壁及該 第二側壁絕緣； 該絕緣材料具有一在該第一側壁上之第一絕緣部分及 一在該第二側壁上之第二絕緣部分； 該第一絕緣部分實質上地覆蓋該第一侧壁； 該第二絕緣部分部分地覆蓋該第二側壁，藉此在該絕 緣材料中形成一暴露該第一半導體材料的該部分之間 隙；且 安置該傳導材料包括在該第一絕緣部分與該第二絕緣 部分之間及在該間隙中安置該傳導材料。 3 ^ 一種操作具有一 SSL結構的固態發光（SSL)裝置之方法， J SSL結構具有一第一區及一與該第一區橫向間隔開之 第一區，該第一區及該第二區個別地具有一第一半導體 160849.doc 201246603 70件、一與該第一半導體元件間隔開之第二半導體元件 及一在該第一半導體元件與該第二半導體元件之間的作 用元件，該第一區具有一接點及一第一電極元件，該第 一區具有一與該第一電極元件電隔離之第二電極元件， 該方法包含： 使電流自該接點經由該第一區之該第一半導體元件、 該作用元件及該第二半導體元件流至該第一電極元件； 使泫電流自該第一電極元件傳導至該第二區之該第一 半導體元件；及 使該電流自該第二區之該第一半導體元件經由該第二 區之該作用元件及該第二半導體元件流至該第二電極元 件。 32_如請求項31之方法，其中傳導該電流包括： 使該電流自該第一電極元件經由在該SSL結構的該第 一區與該第二區之間的一缺口中的一傳導材料傳導至該 第二區之該第一半導體元件；及 該傳導材料係與該SSL結構的該第一區及該第二區之 該等作用元件及該等第二半導體元件電隔離。 33.如請求項31之方法，其中： 使該電流自該接點流動包括使該電流在第一方向中自 該接點經由該第一區之該第一半導體元件、該作用元件 及該第二半導體元件流至該第一電極元件；且 傳導該電流包括使該電流在大體上與該第一方向相反 的第二方向中自該第一電極元件傳導至該第二區之該第 160849.doc -15- 201246603 一半導體元件。 34.如請求項31之方法，其中： 使該電流自該接點流動包括使該電流在第一方向中流 動； 傳導該電流包括在大體上與該第一方向相反的第二方 向中傳導該電流；且 使該電流自該第一半導體元件流動包括使該電流在大 體上與該第二方向相反之第三方向中流動。 160849.doc -16-