專利名稱：具有透明粘結結構的光電元件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光電元件，尤其涉及一種具有透明粘結結構的發(fā)光元件。
背景技術：
光電元件包含許多種類，例如發(fā)光二極管(Light-emitting Diode ;LED)、太陽能 電池(Solar Cell)或光電二極管(Photo diode)等。以LED為例，LED為一種固態(tài)半導體 元件，其至少包含一 P_n結(p-njunction)，此p-n結形成于p型與n型半導體層之間。當 于P-n結上施加一定程度的偏壓時，P型半導體層中的空穴與n型半導體層中的電子會結 合而釋放出光。此光產(chǎn)生的區(qū)域一般又稱為發(fā)光區(qū)(light-emitting region)。LED的主要特征在于尺寸小、發(fā)光效率高、壽命長、反應快速、可靠度高和色度良 好，目前已經(jīng)廣泛使用在電器、汽車、招牌和交通號志上。隨著全彩LED的問世，LED已逐漸 取代傳統(tǒng)的照明設備，如熒光燈和白熱燈泡。由于石化能源短缺，且人們對環(huán)保重要性的認知提高，因此人們近年來不斷地積 極研發(fā)替代能源與再生能源的相關技術，希望可以減少目前人類對于石化能源的依賴程 度，以及使用石化能源時對環(huán)境帶來的影響。在眾多的替代能源與再生能源的技術中，以太 陽能電池(solar cells)最受矚目。主要是因為太陽能電池可直接將太陽能轉換成電能， 且發(fā)電過程中不會產(chǎn)生二氧化碳或氮化物等有害物質，不會對環(huán)境造成污染。上述光電元件可進一步地以基板經(jīng)由焊塊或膠材與基座連接，以形成發(fā)光裝置或 吸光裝置。另外，基座還具有至少一電路，經(jīng)由導電結構，例如金屬線，電連接光電元件的電 極。

發(fā)明內容
依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的制造方法，提供第一半導體疊層，其中第一半導體疊 層至少包含第一有源層；提供支持基板；分別形成第一透明粘結層于支持基板之上與第二 透明粘結層于第一半導體疊層的第一表面之下；平坦化第一透明粘結層與第二透明粘結層 的表面；以活化劑處理第一透明粘結層與第二透明粘結層被平坦化的表面，其中第一透明 粘結層與第二透明粘結層被平坦化的表面被活化劑處理后含有氫氧鍵；提供連接步驟，連 接步驟包含以第一透明粘結層與第二透明粘結層連接第一半導體疊層與支持基板；以及形 成第二電極于第一半導體疊層的第二表面之上。依據(jù)本發(fā)明的第二實施例，還包含第三透明粘結層位于第一半導體疊層的第二表 面之上；第四透明粘結層位于第三透明粘結層之上；以及第二半導體疊層位于第四透明粘 結層之上，第二電極位于第二半導體疊層之上。本發(fā)明的第三實施例與第一實施例相似，差異在于第一電極位于第二半導體層之 上。第一電極與第二電極皆位于支持基板的同一側，為水平式結構。本發(fā)明的第四實施例與第一實施例相似，差異在于第一透明粘結結構僅包含第二 透明粘結層，第一中介層位于第二透明粘結層與支持基板相鄰的表面之間。
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本發(fā)明的第五實施例與第二實施例相似，差異在于第一透明粘結結構僅包含第二 透明粘結層，第一中介層位于第二透明粘結層與支持基板相鄰的表面之間。第二透明粘結 結構僅包含第四透明粘結層，第二中介層位于第四透明粘結層與第一半導體疊層相鄰的表 面之間。


附圖用以促進對本發(fā)明的理解，為本說明書的-式的說明以解釋本發(fā)明的原理。
-部分。附圖的實施例配合實施方

圖1A-1B為依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的制造流程剖面圖。 圖2為依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的剖面圖。 圖3為依據(jù)本發(fā)明的第三實施例的剖面圖。 圖4為依據(jù)本發(fā)明的第四實施例的剖面圖。 圖5為依據(jù)本發(fā)明的第五實施例的剖面圖。
圖6為示意圖，顯示利用本發(fā)明實施例所組成的光源產(chǎn)生裝置的示意圖。 圖7為示意圖，顯示利用本發(fā)明實施例所組成的背光模塊的示意圖。 附圖標記說明
支持基板11
生長基板10 第一半導體疊層12 第一半導體層122 第一有源層124 第一透明粘結層13 氣室:134、164、222、242 第一中介層15 第二透明粘結層的表面 連接部172 導電部19 第三透明粘結層22 第四透明粘結層24 第二有源層262 光源產(chǎn)生裝置6 電源供應系統(tǒng)62
背光模塊:7
第一半導體疊層的第一 第一半導體疊層的第二 第二半導體層126 第一透明粘結層的表面 窗戶層14
第二透明粘結層16 162第一電極17 第二電極18 第一透明粘結結構20 第二中介層23 第二半導體疊層26 第二透明粘結結構30 光源61 控制元件63 光學元件71
I 1—r | 1_r
表表121 12313具體實施例方式本發(fā)明的實施例會被詳細地描述，并且繪制于附圖中，相同或類似的部分會以相 同的號碼在各附圖以及說明出現(xiàn)。如圖1A和圖1B所示，光電元件的第一實施例包含生長基板10 ；第一半導體疊層 12位于生長基板10之下，其中第一半導體疊層12包含窗戶層14;第二半導體層126位于 窗戶層14與生長基板10之間；第一有源層124位于第二半導體層126與生長基板10之間；以及第一半導體層122位于第一有源層124與生長基板10之間。分別形成第一透明粘 結層13與第二透明粘結層16于支持基板11之上與第一半導體疊層12的第一表面121之 下，此處第一表面121為窗戶層14的一側。再將其上具有第一透明粘結層13的支持基板 11與其下具有第二透明粘結層16的第一半導體疊層12置于反應爐進行連接工藝，通過第 一透明粘結層13與第二透明粘結層16連接第一半導體疊層12與支持基板11。移除生長 基板10后，分別形成第一電極17與第二電極18于支持基板11之下與第一半導體層122 之上。支持基板11用以支撐位于其上的半導體結構，可導電或導熱，其材料可為電絕緣 或導電材料，例如銅(Cu)、鋁(A1)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉬(Pt)、鋅(Zn)、銀(Ag)、 鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、銻(Sb)、 鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(T1)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠(Rh)、鋨 (0s)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鋯(Zr)、 鉬(Mo)、鑭(La)、銅-錫(Cu-Sn)、銅-鋅(Cu-Zn)、銅-鎘(Cu-Cd)、錫-鉛-銻(Sn-Pb-Sb)、 錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni-Sn)、鎳-鈷(Ni_Co)、金合金(Au alloy)、磷化鎵(GaP)、 磷砷化鎵(GaAsP)、砷化鎵(GaAs)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、硒化鋅(ZnSe)、錫化 金(AuSn)、銀化銦(InAg)、金化銦(InAu)、鈹化金(AuBe)、鍺化金(AuGe)、鋅化金(AuZn)、 錫化鉛(PbSn)、銦化鈀(Pdln)、碳化硅(SiC)、藍寶石(Sapphire)、鉆石(Diamond)、玻璃 (Glass)、石英(Quartz)、壓克力(Arcylic)、氧化鋅(ZnO)、磷化銦(InP)、鎵酸鋰(LiGa02)、 鋁酸鋰(LiA102)或氮化鋁(A1N)。第一透明粘結層13與第二透明粘結層16用以連接第一半導體疊層12與支 持基板11，第一透明粘結層13或第二透明粘結層16形成的方法包含例如電子束蒸鍍 (E-Gun)、濺鍍(Sputtering)、旋涂(Spin Coating)、物理氣相沉積法(PVD)、化學氣相沉 積法(CVD)、氣相外延法(VPE)、液相外延法(LPE)、分子束外延法(MBE)、有機金屬化學氣 相沉積法(M0CVD)、有機金屬氣相沉積法(M0VPE)、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD) 或熱蒸鍍，其材料為導電或電絕緣材料，例如包含介電材料、Su8、苯并環(huán)丁烯(BCB)、過氟 環(huán)丁烷(PFCB)、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環(huán)烯烴聚合物(C0C)、 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亞胺 (Polyetherimide)、氟碳聚合物(FluorocarbonPolymer)、硅膠(Silicone)、玻璃(Glass)、 氧化鋁(A1203)、氧化硅(Si02)、氧化鈦(Ti02)、氮化硅(SiNx)、旋涂玻璃(S0G)、四乙基硅 烷(TetraethylOrthosilane ；TE0S)、其它有機粘結材料、氧化銦錫(IT0)、氧化銦(InO)、 氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CT0)、氧化銻錫(AT0)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、砷化鋁鎵 (AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、氧化鋁鋅(AZ0)、氧化鋅錫(ZT0)、砷化鎵(GaAs)或 磷砷化鎵(GaAsP)，第一透明粘結層13與第二透明粘結層16的材料可為相同或相異。第一 透明粘結層13或第二透明粘結層16可包含多個從屬層(未顯示)，以形成布拉格反射層 (Distributed BraggReflector ；DBR)。此外，第一透明粘結層13或第二透明粘結層16也 可為透明導電層。如圖1B所示，第一透明粘結層13或第二透明粘結層16還包含多個氣室 134與164，多個氣室134與164中至少包含空氣或反應爐內的氣體，例如為氧氣(02)、氮氣 (N2)、氫氣(H2)、氦(He)、氬(Ar)、氙(Xe)、二氧化碳(C02)、甲燒(CH4)、甲硅烷(SiH4)、氧化 亞氮(N20)或氨氣(NH3)。
在連接第一透明粘結層13與第二透明粘結層16之前，先平坦化第一透明粘 結層13或第二透明粘結層16的表面132與162，平坦化的方法例如為化學機械拋光法 (Chemical Mechanical Polishing ;CMP)，第一透明粘結層13或第二透明粘結層16的表面 132與162平坦化后的表面粗糙度小于2納米。再以活化劑處理第一透明粘結層13或第二 透明粘結層16平坦化后的表面132與162，使表面132或162含有氫氧鍵或氫鍵，處理的 時間不少于1分鐘，處理的方式例如為浸泡、涂布或等離子體處理。另一形成具氫氧鍵或氫 鍵表面的方法可例如為將擬形成第一透明粘結層13或第二透明粘結層16的材料的顆粒與 活化劑以重量比約為1比4的比例混合成溶液后再進行攪拌。其中顆粒的直徑小于200納 米，優(yōu)選為小于100納米，更佳為小于10納米。攪拌溶液的時間不少于1小時，優(yōu)選為約3 小時。接著將攪拌后的溶液涂布于支持基板11之上或第一半導體疊層12的第一表面121 之下，以形成第一透明粘結層13或第二透明粘結層16，其中第一透明粘結層13或第二透明 粘結層16的表面132或162含有氫氧鍵或氫鍵?；罨瘎┑奈镔|包含例如硫酸(H2S04)、鹽 酸(HC1)、硝酸(HN03)、醋酸(CH3C00H)、碳酸鉀(K2C03)、硫化鉀(K2S)、磷酸鉀(K3P04)、硝酸 鈉(NaN03)、氨水(NH40H)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(K0H)、氫氣(H2)、氧氣(02)或雙氧水 (H202)。接著以連接步驟連接第一透明粘結層13與第二透明粘結層16的表面132與162 以形成第一透明粘結結構20，此連接步驟所處的環(huán)境溫度約以200°C 700°C為佳，更佳為 300°C 600°C;環(huán)境壓力約為3kg/cm2 25kg/cm2 ；連接步驟所需的時間不少于2小時。在 連接第一透明粘結層13與第二透明粘結層16之后其間會形成第一中介層15與第一透明 粘結層13與第二透明粘結層16的表面相鄰接，以提高第一透明粘結層13與第二透明粘結 層16之間的粘結強度，其中第一中介層15含有氧元素。窗戶層14的折射率與第二半導體層126不同，可造成光線散射以提升光摘出效 率，其材料例如為氧化銦錫(IT0)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CT0)、氧化銻錫 (AT0)、氧化鋁鋅(AZ0)、氧化鋅錫(ZT0)、氧化鋅(ZnO)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、 磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)或磷砷化鎵(GaAsP)，窗戶層14還包含粗糙表面121。第一 半導體疊層12用以產(chǎn)生或吸收光，其材料包含選自鎵(Ga)、鋁(A1)、銦(In)、砷(As)、磷 (P)、氮(N)、鋅(Zn)、硒(Se)、銻(Sb)、鎘(Cd)、締(Te)、汞(Hg)、硫(S)、氫(H)、鎂(Mg)、錫 (Sn)、硼(B)、鉛(Pb)、碳(C)與硅(Si)所構成的群組的一種或多種的物質，其中第一半導 體層122與第二半導體層126的電性相異。第一半導體疊層12可選擇性地包含窗戶層14 ； 若無窗戶層14時，第一表面121位于第二半導體層126的一側，可為粗糙表面。此外，窗戶 層14亦可位于第一半導體層122之上，提升光摘出效率。如圖2所示，第二實施例與第一實施例相似，差異在于第二實施例還包含第三透 明粘結層22位于第一半導體疊層12的第二表面123之上，此處為第一半導體層122的一 側，可為粗糙表面；第四透明粘結層24位于第三透明粘結層22之上；以及第二半導體疊層 26位于第四透明粘結層24之上，其中第二半導體疊層26至少包含第二有源層262。第二 電極18位于第二半導體疊層26之上。第三透明粘結層22與第四透明粘結層24用以連接第一半導體疊層12與第二 半導體疊層26，第三透明粘結層22或第四透明粘結層24形成的方法包含例如電子束 蒸鍍(E-Gun)、濺鍍(Sputtering)、旋涂(Spin Coating)、物理氣相沉積法(PVD)、化學 氣相沉積法(CVD)、氣相外延法(VPE)、液相外延法(LPE)、分子束外延法(MBE)、有機金
9屬化學氣相沉積法(M0CVD)、有機金屬氣相沉積法(M0VPE)、等離子體增強化學氣相沉 積(PECVD)或熱蒸鍍，其材料為導電或電絕緣材料，例如包含介電材料、Su8、苯并環(huán)丁烯 (BCB)、過氟環(huán)丁烷(PFCB)、環(huán)氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環(huán)烯烴聚 合物(C0C)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚 酰亞胺(Polyetherimide)、氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)、硅膠(Silicone)、玻璃 (Glass)、氧化鋁(A1203)、氧化硅(Si02)、氧化鈦(Ti02)、氮化硅(SiNx)、旋涂玻璃(S0G)、四 乙基硅烷(Tetraethyl Orthosilane ;TE0S)、其它有機粘結材料、氧化銦錫(IT0)、氧化銦 (InO)、氧化錫(SnO)、氧化鎘錫(CT0)、氧化銻錫(AT0)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、砷化鋁 鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、氧化鋁鋅(AZ0)、氧化鋅錫(ZT0)、砷化鎵(GaAs) 或磷砷化鎵(GaAsP)，第三透明粘結層22與第四透明粘結層24的材料可為相同或相異。第 三透明粘結層22或第四透明粘結層24可包含多個從屬層(未顯示)，以形成布拉格反射層 (Distributed Bragg Reflector ；DBR)。此外，第三透明粘結層22或第四透明粘結層24也 可為透明導電層。第三透明粘結層22或第四透明粘結層24還包含多個氣室222與242， 多個氣室222與242中包含空氣或反應爐的氣體，例如為氧氣(02)、氮氣(N2)、氫氣(H2)、氦 (He)、氬(Ar)、氙(Xe)、二氧化碳(C02)、甲燒(CH4)、甲硅烷(SiH4)、氧化亞氮(N20)或氨氣 (NH3)。 在連接第三透明粘結層22與第四透明粘結層24之前，先平坦化第三透明粘 結層22或第四透明粘結層24的表面，平坦化的方法例如為化學機械拋光法(Chemical Mechanical Polishing ；CMP)，第三透明粘結層22或第四透明粘結層24的表面平坦化后的 表面粗糙度小于2納米。再以活化劑處理第三透明粘結層22或第四透明粘結層24平坦化 后的表面，使表面含有氫氧鍵或氫鍵，處理的時間不少于1分鐘，處理的方式例如為浸泡、 涂布或等離子體處理。另一形成具氫氧鍵或氫鍵表面的方法可例如為將擬形成第三透明粘 結層22或第四透明粘結層24的材料的顆粒與活化劑以重量比約為1比4的比例混合成溶 液后再進行攪拌。其中顆粒的直徑小于200納米，優(yōu)選為小于100納米，更佳為小于10納 米。攪拌溶液的時間不少于1小時，優(yōu)選為約3小時。接著將攪拌后的溶液涂布于第一半 導體疊層12的第二表面123之上或第二半導體疊層26與第一半導體疊層12相鄰近的表 面之下，以形成第三透明粘結層22或第四透明粘結層24，第三透明粘結層22或第四透明 粘結層24的表面含有氫氧鍵或氫鍵。活化劑的物質例如包含硫酸(H2S04)、鹽酸(HC1)、硝 酸(服03)、醋酸(CH3C00H)、碳酸鉀(K2C03)、硫化鉀(K2S)、磷酸鉀(K3P04)、硝酸鈉_03)、 氨水(NH40H)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(K0H)、氫氣(H2)、氧氣(02)或雙氧水(H202)。接 者以連接步驟連接第三透明粘結層22與第四透明粘結層24的表面以形成第二透明粘結結 構30，此連接步驟所處的環(huán)境溫度約以200°C 700°C為佳，更佳為300°C 600°C ；環(huán)境壓 力約為3kg/cm2 25kg/cm2 ；連接步驟所需的時間不少于2小時。在連接第三透明粘結層 22與第四透明粘結層24之后其間會形成第二中介層23與第三透明粘結層22與第四透明 粘結層24的表面相鄰接，以提高第三透明粘結層22與第四透明粘結層24之間的粘結強 度，其中第二中介層23含有氧元素。第二半導體疊層26用以產(chǎn)生或吸收光，其材料包含選 自鎵(Ga)、鋁(A1)、銦(In)、砷(As)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、硒(Se)、銻(Sb)、鎘(Cd)、碲 (Te)、汞(Hg)、硫⑶、氫(H)、鎂(Mg)、錫(Sn)、硼(B)、鉛(Pb)、碳(C)與硅(Si)所構成的 群組的一種或多種的物質。CN 101877378 A
如圖3所示，第三實施例與第一實施例相似，差異在于第一電極17位于第二半導 體層126之上。第一電極17與第二電極18皆位于支持基板11的同一側，為水平式結構。 此外，第一電極17可選擇性地包含連接部172，連接第一電極17與導電部19。導電部19 位于窗戶層14與第二透明粘結層16之間，用以傳導電流。連接部172或導電部19的材料 可為一種或多種的物質包含銅(Cu)、鋁(A1)、銦(In)、錫(Sn)、金(Au)、鉬(Pt)、鋅(Zn)、 銀(Ag)、鈦(Ti)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鎘(Cd)、鈷(Co)、錳(Mn)、 銻(Sb)、鉍(Bi)、鎵(Ga)、鉈(T1)、砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、釙(Po)、銥(Ir)、錸(Re)、銠 (Rh)、鋨(0s)、鎢(W)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、 鋯(Zr)、鉬(Mo)、鑭(La)、銅-錫(Cu_Sn)、銅-鋅(Cu_Zn)、銅-鎘(Cu_Cd)、錫-鉛-銻 (Sn-Pb-Sb)、錫-鉛-鋅(Sn-Pb-Zn)、鎳-錫(Ni_Sn)、鎳-鈷(Ni_Co)、金合金(Au alloy), 磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)、硒化鋅(ZnSe)、錫化金(AuSn)、銀化銦(InAg)、金化銦 (InAu)、鈹化金(AuBe)、鍺化金(AuGe)、鋅化金(AuZn)、錫化鉛(PbSn)或銦化鈀(Pdln)。此 外，第一電極17亦可位于窗戶層14之上。如圖4所示，第四實施例與第一實施例相似，差異在于第一透明粘結結構20僅包 含第二透明粘結層16，以及第一中介層15位于第二透明粘結層16與支持基板11相鄰接的 表面之間。在連接支持基板11與第二透明粘結層16之前，先平坦化支持基板11與第二透 明粘結層16相鄰接的表面或第二透明粘結層16的表面162，平坦化的方法例如為化學機械 拋光法(ChemicalMechanical Polishing ；CMP)，平坦化后的支持基板11與第二透明粘結 層16相鄰接的表面或第二透明粘結層16的表面162的表面粗糙度小于2納米。再以活化 劑處理平坦化后的支持基板11與第二透明粘結層16相鄰接的表面或第二透明粘結層16 的表面162，使支持基板11與第二透明粘結層16相鄰接的表面或表面162含有氫氧鍵或氫 鍵，處理的時間不少于1分鐘，處理的方式例如為浸泡、涂布或等離子體處理。另一形成具 氫氧鍵或氫鍵表面的方法可例如為將擬形成第二透明粘結層16的材料的顆粒與活化劑以 重量比約為1比4的比例混合成溶液后再進行攪拌。其中顆粒的直徑小于200納米，優(yōu)選為 小于100納米，更佳為小于10納米。攪拌溶液的時間不少于1小時，優(yōu)選為約3小時。接 著將攪拌后的溶液于涂布第一表面121之下，以形成第二透明粘結層16，第二透明粘結層 16的表面162含有氫氧鍵或氫鍵?；罨瘎┑奈镔|例如包含硫酸(H2S04)、鹽酸(HC1)、硝酸 (HN03)、醋酸(CH3C00H)、碳酸鉀(K2C03)、硫化鉀(K2S)、磷酸鉀(K3P04)、硝酸鈉(NaN03)、氨水 (NH40H)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(K0H)、氫氣(H2)、氧氣(02)或雙氧水(H202)。接者以 連接步驟連接支持基板11與第二透明粘結層16，此連接步驟所處的環(huán)境溫度約以200°C 700°C為佳，更佳為300°C 600°C ；環(huán)境壓力約為3kg/cm2 25kg/cm2 ；連接步驟所需的時 間不少于2小時。如圖5所示，第五實施例與第二實施例相似，差異在于第一透明粘結結構20僅 包含第二透明粘結層16，以及第一中介層15位于第二透明粘結層16與支持基板11相 鄰接的表面之間，與第二透明粘結結構30僅包含第四透明粘結層24，以及第二中介層23 位于第四透明粘結層24與第一半導體疊層12相鄰接的表面之間。在連接第一半導體疊 層12與第四透明粘結層24之前，先平坦化第一半導體疊層12的第二表面123或第四透 明粘結層24與第一半導體疊層12相鄰接的表面，平坦化的方法例如為化學機械拋光法 (ChemicalMechanical Polishing ；CMP)，平坦化后的第二表面123或第四透明粘結層24與
11第一半導體疊層12相鄰接的表面粗糙度小于2納米。再以活化劑處理平坦化后的第二表 面123或第四透明粘結層24與第一半導體疊層12相鄰接的表面，使第二表面123或第四 透明粘結層24與第一半導體疊層12相鄰接的表面含有氫氧鍵或氫鍵，處理的時間不少于 1分鐘，處理的方式例如為浸泡、涂布或等離子體處理。另一形成具氫氧鍵或氫鍵表面的方 法可例如為將擬形成第四透明粘結層24的材料的顆粒與活化劑以重量比約為1比4的比 例混合成溶液后再進行攪拌。其中顆粒的直徑小于200納米，優(yōu)選為小于100納米，更佳為 小于10納米。攪拌溶液的時間不少于1小時，優(yōu)選為約3小時。接著將攪拌后的溶液涂 布于第二半導體疊層26與第一半導體疊層12相鄰近的表面之上，以形成第四透明粘結層 24，第四透明粘結層24的表面含有氫氧鍵或氫鍵?；罨瘎┑奈镔|例如包含硫酸(H2S04)、鹽 酸(HC1)、硝酸(HN03)、醋酸(CH3C00H)、碳酸鉀(K2C03)、硫化鉀(K2S)、磷酸鉀(K3P04)、硝酸 鈉(NaN03)、氨水(NH40H)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(K0H)、氫氣(H2)、氧氣(02)或雙氧水 (H202)。接著以連接步驟連接第四透明粘結層24與第一半導體疊層12，此連接步驟所處的 環(huán)境溫度約以200°C 700°C為佳，更佳為300°C 600°C ；環(huán)境壓力約為3kg/cm2 25kg/ cm2 ；連接步驟所需的時間不少于2小時。圖6繪示出光源產(chǎn)生裝置示意圖，光源產(chǎn)生裝置6包含切割本發(fā)明任一實施例中 的晶片光電結構所產(chǎn)生的晶粒。光源產(chǎn)生裝置6可以是照明裝置，例如路燈、車燈、或室內 照明光源，也可以是交通號志、或平面顯示器中背光模塊的背光光源。光源產(chǎn)生裝置6包含 前述光電元件組成的光源61、電源供應系統(tǒng)62以供應光源61電流、以及控制元件63，用以 控制電源供應系統(tǒng)62。圖7繪示出背光模塊剖面示意圖，背光模塊7包含前述實施例中的光源產(chǎn)生裝置 6，以及光學元件71。光學元件71可將由光源產(chǎn)生裝置6發(fā)出的光加以處理，以應用于平面 顯示器，例如散射光源產(chǎn)生裝置6發(fā)出的光。惟上述實施例僅為例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任 何本領域技術人員均可在不違背本發(fā)明的技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修 改及變化。因此本發(fā)明的權利保護范圍如所述的權利要求所列。
權利要求
一種具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，包含提供第一半導體疊層具有第一表面與第二表面，其中該第一半導體疊層至少包含第一有源層；提供支持基板；形成第一透明粘結結構于該第一半導體疊層的該第一表面之下，其中該第一透明粘結結構的表面含有氫氧鍵或氫鍵；以及提供第一連接步驟，該第一連接步驟包含以該第一透明粘結結構連接該第一半導體疊層與該支持基板。
2.如權利要求1所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，其中該第一透明粘 結結構包含第一透明粘結層，形成于該第一半導體疊層與該支持基板之間；以及第二透明粘結層，形成于該第一透明粘結層與該第一半導體疊層之間，其中該第一透明粘結層及該第二透明粘結層二者至少其一的表面含有氫氧鍵或氫鍵。
3.如權利要求1所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，在提供該第一連接 步驟之后，還包含提供第二半導體疊層，其中該第二半導體疊層至少包含第二有源層； 形成第二透明粘結結構于該第二半導體疊層之下，其中該第二透明粘結結構的表面含 有氫氧鍵或氫鍵；以及提供第二連接步驟，該第二連接步驟包含以該第二透明粘結結構連接該第一半導體疊 層與該第二半導體疊層。
4.如權利要求3所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，其中該第二透明粘 結結構包含第三透明粘結層，形成于該第一半導體疊層與該第二半導體疊層之間；以及 第四透明粘結層，形成于該第三透明粘結層與該第二半導體疊層之間， 其中該第三透明粘結層及該第四透明粘結層二者至少其一的表面含有氫氧鍵或氫鍵。
5.如權利要求1、2、3或4所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，其中形 成該第一透明粘結結構、該第二透明粘結結構、該第一透明粘結層、該第二透明粘結層、該 第三透明粘結層或該第四透明粘結層的方法包含選自電子束蒸鍍、濺鍍法、旋涂、物理氣相 沉積法、化學氣相沉積法、氣相外延法、液相外延法、分子束外延法、有機金屬化學氣相沉積 法、有機金屬氣相沉積法、等離子體增強化學氣相沉積與熱蒸鍍所構成的群組的一種或多 種的方法。
6.如權利要求4所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，在提供該第二連接 步驟之前，還包含平坦化該第三透明粘結層或該第四透明粘結層的表面；以及 以活化劑處理該第三透明粘結層或該第四透明粘結層被平坦化的表面。
7.如權利要求2所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，在提供該第一連接 步驟之前，還包含平坦化該第一透明粘結層或該第二透明粘結層的表面；以及 以活化劑處理該第一透明粘結層或該第二透明粘結層被平坦化的表面。
8.如權利要求6或7所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，其中平坦化該 第一透明粘結層、該第二透明粘結層、該第三透明粘結層或該第四透明粘結層的表面的方 法包含化學機械拋光法。
9.如權利要求6或7所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，其中以該活化 劑處理該第一透明粘結層、該第二透明粘結層、該第三透明粘結層或該第四透明粘結層被 平坦化的表面的方式包含選自浸泡、涂布與等離子體處理所構成的群組的一種或多種的方 法。
10.如權利要求6或7所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，其中以該活化 劑處理該第一透明粘結層、該第二透明粘結層、該第三透明粘結層或該第四透明粘結層被 平坦化的表面所需的時間不少于1分鐘。
11.如權利要求1、2、3或4所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，其中該第 一連接步驟或該第二連接步驟包含選自所需的環(huán)境溫度介于200°C 700°C、所需的環(huán)境 壓力介于3kg/cm2 25kg/cm2與所需的時間不少于2小時所構成的群組的一種或多種的 操作條件。
12.如權利要求4所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，其中制造該第三 透明粘結層或該第四透明粘結層的方法包含提供該第三透明粘結層或該第四透明粘結層的材料的顆粒；混合活化劑與該顆粒以形成溶液；以及提供該溶液于該第二表面之上或該第二半導體疊層之下，以形成該第三透明粘結層或 該第四透明粘結層。
13.如權利要求2所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，其中制造該第一 透明粘結層或該第二透明粘結層的方法包含提供該第一透明粘結層或該第二透明粘結層的材料的顆粒；混合活化劑與該顆粒以形成溶液；以及提供該溶液于該支持基板之上或該第一表面之下，以形成該第一透明粘結層或該第二 透明粘結層。
14.如權利要求12或13所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，其中該顆粒 的直徑小于200納米。
15.如權利要求12或13所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，其中該溶液 的該活化劑與該顆粒的重量比為1比4。
16.如權利要求12或13所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，在混合該活 化劑與該顆粒以形成該溶液之后，還包含攪拌該溶液，其中攪拌該溶液的時間不少于1小 時。
17.如權利要求6、7、12或13所述的具有透明粘結結構的光電元件的制造方法，其中該 活化劑包含選自硫酸、鹽酸、硝酸、醋酸、碳酸鉀、硫化鉀、磷酸鉀、硝酸鈉、氨水、氫氧化鈉、 氫氧化鉀、氫氣、氧氣與雙氧水所構成的群組的一種或多種的物質。
18.一種具有透明粘結結構的光電元件，包含支持基板；第一透明粘結結構，位于該支持基板之上；以及第一半導體疊層，位于該第一透明粘結結構之上，至少包含第一有源層； 其中該第一透明粘結結構的表面含有氫氧鍵或氫鍵。
19.如權利要求18所述的具有透明粘結結構的光電元件，其中該第一透明粘結結構包含第一透明粘結層，位于該第一半導體疊層與該支持基板之間；以及第二透明粘結層，位于該第一透明粘結層與該第一半導體疊層之間，其中該第一透明粘結層及該第二透明粘結層二者中至少其一的表面含有氫氧鍵或氫鍵。
20.如權利要求19所述的具有透明粘結結構的光電元件，還包含具有氧元素的第一中 介層，位于該第一透明粘結層與該第二透明粘結層相鄰接的表面之間。
21.如權利要求19所述的具有透明粘結結構的光電元件，其中該第一透明粘結層與該 第二透明粘結層相鄰接的表面中至少其一的表面粗糙度小于2納米。
22.如權利要求18所述的具有透明粘結結構的光電元件，其中該第一半導體疊層還包含第二半導體層，位于該第一透明粘結結構與該第一有源層之間； 第一半導體層，位于該第一有源層之上；以及窗戶層，位于該第一透明粘結結構與該第二半導體層之間或位于該第一半導體層之上。
23.如權利要求22所述的具有透明粘結結構的光電元件，還包含導電部，位于該窗戶 層與該第一透明粘結結構之間。
24.如權利要求18所述的具有透明粘結結構的光電元件，還包含 第二透明粘結結構，位于該第一半導體疊層之上；以及第二半導體疊層，位于該第二透明粘結結構之上，至少包含第二有源層， 其中該第一半導體疊層與該第二透明粘結結構相鄰接的表面中至少其一的表面粗糙 度小于2納米，該第一半導體疊層與該第二透明粘結結構相鄰接的表面中至少其一含有氫 氧鍵或氫鍵。
25.如權利要求24所述的具有透明粘結結構的光電元件，其中該第二透明粘結結構包含第三透明粘結層，形成于該第一半導體疊層與該第二半導體疊層之間以及 第四透明粘結層，形成于該第三透明粘結層與該第二半導體疊層之間， 其中該第三透明粘結層及該第四透明粘結層二者中至少其一的表面含有氫氧鍵或氫 鍵，該第三透明粘結層與該第四透明粘結層相鄰接的表面中至少其一的表面粗糙度小于2 納米。
26.如權利要求25所述的具有透明粘結結構的光電元件，還包含具有氧元素的第二中 介層，位于該第三透明粘結層與該第四透明粘結層相鄰接的表面之間。
27.如權利要求25所述的具有透明粘結結構的光電元件，其中該第一透明粘結層、該 第二透明粘結層、該第三透明粘結層或該第四透明粘結層包含多個氣室。
28.如權利要求27所述的具有透明粘結結構的光電元件，其中該多個氣室包含選自氧 氣、氮氣、氫氣、氦、氬、氙、二氧化碳、甲烷、甲硅烷、氧化亞氮與氨氣所構成的群組的一種或
29.如權利要求18、19、24或25所述的具有透明粘結結構的光電元件，其中該第一透 明粘結結構、該第二透明粘結結構、該第一透明粘結層、該第二透明粘結層、該第三透明粘 結層或該第四透明粘結層的材料包含選自介電材料、Su8、苯并環(huán)丁烯、過氟環(huán)丁烷、環(huán)氧樹 脂、丙烯酸樹脂、環(huán)烯烴聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚醚 酰亞胺、氟碳聚合物、硅膠、玻璃、氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、氮化硅、旋涂玻璃、四乙基硅烷、 其它有機粘結材料、氧化銦錫、氧化銦、氧化錫、氧化鎘錫、氧化銻錫、氧化鋅、氧化鎂、砷化 鋁鎵、氮化鎵、磷化鎵、氧化鋁鋅、氧化鋅錫、砷化鎵與磷砷化鎵所構成的群組的一種或多種 的物質。
30.如權利要求18、19、24或25所述的具有透明粘結結構的光電元件，其中該第一透明 粘結結構、該第二透明粘結結構、該第一透明粘結層、該第二透明粘結層、該第三透明粘結 層或該第四透明粘結層包含多個從屬層。
31.如權利要求18、19、24或25所述的具有透明粘結結構的光電元件，其中該第一透明 粘結結構、該第二透明粘結結構、該第一透明粘結層、該第二透明粘結層、該第三透明粘結 層或該第四透明粘結層包含布拉格反射層。
32.如權利要求18或24所述的具有透明粘結結構的光電元件，其中該第一半導體疊層 或該第二半導體疊層的材料包含選自鎵、鋁、銦、砷、磷、氮、鋅、硒、銻、鎘、碲、汞、硫、氫、鎂、 錫、硼、鉛、碳與硅所構成的群組的一種或多種的物質。
33.如權利要求24所述的具有透明粘結結構的光電元件，還包含具有氧元素的第二中 介層，位于該第一半導體疊層與該第二透明粘結結構相鄰接的表面之間。
34.如權利要求18所述的具有透明粘結結構的光電元件還包含第一電極與第二電極， 位于該第一半導體疊層之上。
35.如權利要求18所述的具有透明粘結結構的光電元件，其中該第一透明粘結結構與 該支持基板相鄰接的表面中至少其一的表面粗糙度小于2納米。
36.如權利要求18所述的具有透明粘結結構的光電元件，還包含具有氧元素的第一中 介層，位于該支持基板與該第一透明粘結結構相鄰接的表面之間。
37.如權利要求18所述的具有透明粘結結構的光電元件，其中該第一半導體疊層包含 粗糙表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有透明粘結結構的光電元件及其制造方法。具有透明粘結結構的光電元件，包含支持基板；第一透明粘結層，位于支持基板之上；第二透明粘結層，位于第一透明粘結層之上；以及第一半導體疊層，位于第二透明粘結層之上，至少包含第一有源層；其中第一透明粘結層與第二透明粘結層相鄰接的表面被活化劑處理后含有氫氧鍵。
文檔編號H01L31/18GK101877378SQ20091013220
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月28日 優(yōu)先權日2009年4月28日
發(fā)明者姚久琳, 楊雅蘭, 蘇英陽 申請人:晶元光電股份有限公司