專利名稱：發(fā)光元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明揭示一種光電元件的制造方法，特別涉及一種光電元件的電極制 造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體材料日漸廣泛地應(yīng)用于發(fā)光二極管(Light-emitting Diode, LED)、激光二極管(Laser Diode, LD)與太陽能電池(Photovoltaic Cell)等光電 元件(PhotoelectricDevice)上，為了降低生產(chǎn)成本，簡化現(xiàn)今工藝步驟以提高 生產(chǎn)效率已成為相關(guān)業(yè)界亟欲解決的問題之一。圖1A至圖1G為已知的光電元件制造流程結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1A所示， 首先提供一基板10，其中基板10為一導(dǎo)電基板；接著如圖1B所示，形成 一半導(dǎo)體疊層12于基板10上，其中此半導(dǎo)體疊層12由上而下至少包含一 第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層120、 一有源層122，以及一第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層124; 再如圖1C所示，利用蒸鍍技術(shù)于發(fā)光疊層12上形成一金屬層14;接著， 如圖1D所示，在金屬層14上形成一光阻(photoresist)16;隨后如圖1E所示， 利用光線透過光掩才莫18 ^f吏部分光阻16產(chǎn)生反應(yīng)，^5l留下一部分的光阻16， 于金屬層14上；接著，如圖1F所示，蝕刻未覆蓋光阻16的金屬層14，以 形成一第一電極20;最后，再如圖1G所示，移除光阻16,并且再利用蒸鍍 于基板10下形成一第二電極22,以獲得一光電元件100。由上述已知的光電元件制造方法可以得知，已知光電元件中電極大小與 電極位置通過光掩模18上光掩?？?80的大小與位置來定義。然而， 一般 于上述利用蒸鍍技術(shù)形成金屬層的步驟僅能采用 一種金屬材料，金屬材料的 選擇亦受限于蒸鍍技術(shù)本身。不僅如此，形成金屬層后還需要進(jìn)一步地利用 曝光、顯影、蝕刻以及去光阻的技術(shù)以移除部分金屬層以形成一電極，增加 了光電元件工藝工序與制造成本。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的為提供一光電元件制造方法，包含利用印刷技術(shù)在一半導(dǎo) 體疊層上形成一金屬膠，再提供一能量使此金屬膠形成一金屬電極的步驟， 其中此金屬電極與半導(dǎo)體疊層形成歐姆接觸。本發(fā)明的另一目的在于利用印刷技術(shù)形成金屬電極，以減少光電元件的 制造工序與成本。本發(fā)明的再一目的在于利用印刷技術(shù)形成金屬電極，以增加金屬電極材 料的選擇，由此增加光電元件產(chǎn)品的多樣性。下面通過具體實(shí)施例配合所附的圖示詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的 目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。


圖1A至圖1G為已知的光電元件制造流程結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2A至圖2E為本發(fā)明一實(shí)施例制造流程結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)放大剖面圖。 圖4A至圖4C為本發(fā)明另一實(shí)施例制造流程結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5A至圖5D為本發(fā)明又一實(shí)施例制造流程結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6A至圖6F為本發(fā)明再一實(shí)施例制造流程結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明 10 基板120 第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 124 第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 16、 16' 光阻 180 光掩才莫孔 22 第二電極 24、 44、 70 基板 260、 460 第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 262、 462 有源層 28、 34、 38j屬膠 32、 36、 42 電極 48、 74 第一金屬膠12 半導(dǎo)體疊層122~有源層14 金屬層18 光掩模20 第一電極100~光電元件26、 46、 72 半導(dǎo)體疊層264、 464 第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層 30、 35、 40、 52 能量 200、 300、 400、 500 光電元件 50、 78 第二金屬膠54、 76 第一電極60~網(wǎng)版602 網(wǎng)孑L722 第一p型半導(dǎo)體層 722， 第二p型半導(dǎo)體層 724， 第二pn結(jié) 82 能量56、 80 第二電極 62~刮刀720 第一n型半導(dǎo)體層 720， 第二n型半導(dǎo)體層 724 第一 pn結(jié) 726 隧穿結(jié)結(jié)構(gòu) 84 抗反射層具體實(shí)施方式
本發(fā)明揭示一種利用印刷技術(shù)于半導(dǎo)體疊層上形成一與半導(dǎo)體疊層形 成歐姆接觸電極的技術(shù)；此外，本發(fā)明所揭示的技術(shù)可廣泛地應(yīng)用于發(fā)光二 極管(Light-emitting Diode， LED)、激光二極管(Laser Diode， LD)以及太陽能電 池(Photovoltaic Cell)等不同的光電元件的制造流程上；為了使本發(fā)明的敘述 更加詳盡與完備，以下配合圖示加以說明。圖2A至圖2E為本發(fā)明一實(shí)施例的制造流程結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2A所示，首先提供一基板24,并且在基板24上形成一半導(dǎo)體疊 層26，在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體疊層26由上而下至少包含一第一導(dǎo)電型半導(dǎo) 體層260、 一有源層262以及一第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層264，其中半導(dǎo)體疊層 26的材料可選自如氮化鎵(GaN)系列、磷化鋁鎵銦(AlGalnP)系列或砷化鎵 (GaAs)系列的材料。再如圖2B所示，利用印刷技術(shù)形成一金屬膠28于半導(dǎo)體疊層26上； 在本實(shí)施例中，采用網(wǎng)版印刷(screen print)技術(shù)，首先提供一網(wǎng)版60,利用 一刮刀62將金屬膠28由網(wǎng)孔602印刷于半導(dǎo)體疊層26上，通過控制網(wǎng)版 60中網(wǎng)版厚度T以及網(wǎng)孔602的大小，來定義金屬膠28覆蓋半導(dǎo)體疊層26 的面積以及金屬膠28的厚度。上述的金屬膠28中包含有金屬微粒與溶劑，其中金屬微粒的材料選自 金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、錫(Sn)、鋁(A1)、鈹(Be)、 鍺(Ge)、釔(Pd)、鈦(Ti)和鉑(Pt)及其合金所構(gòu)成組的至少一材料，且金屬微 粒的大小介于1 nm至1000 nm之間，優(yōu)選為小于100nm。此外， 一實(shí)施 例中，金屬膠28中的溶劑為有機(jī)溶劑。接著，如圖2C所示，提供一能量30于金屬膠28上，在一實(shí)施例中，所提供的能量30為一熱能，可提升金屬膠28的溫度，當(dāng)溫度到達(dá)攝氏100 度至1200度時(shí)，由于金屬膠28中有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)較低，會(huì)率先蒸發(fā)離開金 屬膠28,所殘留的金屬微粒會(huì)于高溫的環(huán)境中燒結(jié)形成一多孔隙的金屬塊， 以形成一電極32。圖3為本發(fā)明實(shí)施例30000倍放大的截面圖；如圖3所示， 金屬膠于高溫?zé)Y(jié)后所形成的電極32與半導(dǎo)體疊層26緊密結(jié)合并與半導(dǎo)體 疊26層形成歐姆4妾觸(Ohmic contact)。此外，若基板24為硅(Silicon)、碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、砷化鎵 (GaAs)、磷化鎵(GaP)或鍺(Ge)等材料的導(dǎo)電基板，便可如圖2D所示，再次 利用印刷技術(shù)于基板24下形成另一金屬膠34;最后，如圖2E所示，提供 一能量35加熱金屬膠，以形成另一電極36;通過上述制造步驟以獲得一光 電元件200。圖4A至圖4C為本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4A所示，若基 板24為如藍(lán)寶石(sapphire)、玻璃、鉆石(diamond)等絕緣基板，可將圖2C 所示結(jié)構(gòu)中的基板24以蝕刻、機(jī)械研磨或激光剝除(Laser Lift-off)法移除； 接著，如圖4B所示，利用印刷技術(shù)在半導(dǎo)體疊層26原先與基板24接觸的 下表面形成另一金屬膠38;最后再如圖4C圖所示，提供一能量40使金屬 膠38形成另一電極42;由此獲得另一光電元件300。圖5A至圖5D為本發(fā)明又一實(shí)施例的制造流程結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖5A所示，提供一基板44,并且在基板44上形成一半導(dǎo)體疊層46， 其中半導(dǎo)體疊層46由上而下至少包含一第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層460、一有源層 462,以及一第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層464。此外，在本實(shí)施例中，上述基板44 為一絕緣基板。隨后，如圖5B所示，利用光刻蝕刻技術(shù)蝕刻部分半導(dǎo)體疊層46上表面， 直至棵露部分第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層464為止；接著，再如圖5C所示，利用 印刷技術(shù)，分別形成一第一金屬膠48與一第二金屬膠50于第一導(dǎo)電型半導(dǎo) 體層460上表面與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層464棵露的表面。最后，再如圖5D所示，提供一能量52以提高上述第一金屬膠48與第 二金屬膠50的溫度，使第一金屬膠48與第二金屬膠50分別于高溫環(huán)境中 燒結(jié)形成第 一電極54與第二電極56,以形成一光電元件400。圖6A至圖6F為本發(fā)明再一實(shí)施例制造流程示意圖，如圖6A所示提供 一材料為鍺(Ge)的基板70，在基板上形成一半導(dǎo)體疊層72，其中此半導(dǎo)體疊層72的材料包含一種或一種以上的物質(zhì)，該物質(zhì)選自4家(Ga)、鋁(A1)、銦 (In)、砷(As)、磷(P)、氮(N)以及硅(Si)所構(gòu)成組，諸如砷化鎵(GaAs)系列、 磷化鋁鎵銦(AlGalnP)系列、氮化鎵(GaN)系列、磷化鎵銦(GalnP)系列、磷化 銦(InP)、砷磷化銦鎵(InGaAsP)系列、砷化鋁鎵(AlGaAs)系列、砷化鋁鎵銦 (AlGalnAs)系列、氮砷化銦鎵(InGaNAs)系列、氮化銦鎵(InGaN)系列或硅(Si) 等材料，且此半導(dǎo)體疊層72包含至少一由第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層與第二導(dǎo)電 型半導(dǎo)體層堆疊而成的pn結(jié)，在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體疊層72由上而下包含 一第一n型半導(dǎo)體層720、第一p型半導(dǎo)體層722、第二n型半導(dǎo)體層720' 以及第二 p型半導(dǎo)體層722，堆疊而成，以形成第一 pn結(jié)724與第二 pn結(jié) 724，，其中第一 p型半導(dǎo)體層722與第二 n型半導(dǎo)體層722，間還包含一隧穿 結(jié)纟吉構(gòu)(tunnel junction structure)726;接著，如圖6B所示，利用印刷技術(shù)形 成一金屬膠74于半導(dǎo)體疊層72上；在本實(shí)施例中，印刷技術(shù)采用網(wǎng)版印刷 技術(shù)，首先提供一網(wǎng)版60，利用一刮刀62將第一金屬膠74由網(wǎng)孔602印刷 于半導(dǎo)體疊層72上。隨后，如圖6C所示，提供一能量82以提高上述第一金屬膠74的溫度， 使第一金屬膠74于高溫環(huán)境中燒結(jié)形成第一電極76;最后再如第6D圖所 示，再次利用印刷技術(shù)于基板70下形成第二金屬膠78，隨后，再如第6E 圖所示，高溫?zé)Y(jié)上述第二金屬膠78形成第二電極80,以獲得一光電元件 500。此外，在本實(shí)施例中，如圖6F所示，還包含形成一抗反射層84于半導(dǎo) 體疊層72上的步驟，用以提高光線進(jìn)入半導(dǎo)體疊層72的機(jī)率。如前所述，本發(fā)明所揭示的電極形成方法利用印刷技術(shù)于半導(dǎo)體疊層上 形成金屬膠，再提供一能量使金屬膠形成金屬電極；由于網(wǎng)版印刷技術(shù)能輕 易地控制所印刷金屬膠的面積與厚度，由此可以改善已知蒸鍍金屬層耗費(fèi)時(shí) 間的問題，并且同時(shí)簡化已知光電元件制造流程中利用光刻蝕刻技術(shù)定義電 極大小與位置的工序，有效地降低了光電元件的制造成本。以上所述的實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在于使本 領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以之限定本發(fā)明 的權(quán)利要求，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的等同變化或修飾，仍應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種光電元件制造方法，其步驟包含提供一半導(dǎo)體疊層；以印刷技術(shù)形成一第一金屬膠于該半導(dǎo)體疊層上；以及提供一能量，使該第一金屬膠形成一第一電極，其中該第一電極與該半導(dǎo)體疊層間形成歐姆接觸。
2、 如權(quán)利要求1所述的光電元件制造方法，其步驟還包含 以印刷技術(shù)形成一第二金屬膠于該半導(dǎo)體疊層之下；以及 提供一能量，使該第二金屬膠形成一第二電極，其中該第二電極與該半導(dǎo)體疊層形成歐姆接觸。
3、 如權(quán)利要求2所述的光電元件制造方法，還包含提供一基板于該第 二電極與該半導(dǎo)體疊層間。
4、 如權(quán)利要求1所述的光電元件制造方法，其步驟還包含 蝕刻部分該半導(dǎo)體疊層的表面；以印刷技術(shù)形成一第二金屬膠于該半導(dǎo)體疊層的蝕刻表面；以及 提供一能量，使該第二金屬膠形成一第二電極，其中該第二電極與該半 導(dǎo)體疊層的蝕刻表面形成歐姆接觸。
5、 如權(quán)利要求1所述的光電元件制造方法，其中該半導(dǎo)體疊層包含一 種或一種以上的物質(zhì)，該物質(zhì)選自鎵、鉛、銦、砷、磷、氮以及硅構(gòu)成的組。
6、 如權(quán)利要求1所述的光電元件制造方法，其中該半導(dǎo)體疊層由上而 下至少包含一第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、一有源層，以及一第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層。
7、 如權(quán)利要求1所述的光電元件制造方法，其中該半導(dǎo)體疊層包含至 少一由一第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層與一第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層堆疊而成的一pn結(jié)。
8、 如權(quán)利要求7所述的光電元件制造方法，其中該半導(dǎo)體疊層還包含 至少一隧穿結(jié)結(jié)構(gòu)。
9、 如權(quán)利要求2所述的光電元件制造方法，該第一金屬膠與該第二金 屬膠至少包含金屬微粒與溶劑，其中該金屬微粒選自金、銀、銅、鉬、鎳、 鋅、錫、鋁、鈹、鍺、4巴、鈦和鉑及其合金所構(gòu)成組的至少一材料。
10、 如權(quán)利要求4所述的光電元件，該第二金屬膠至少包含金屬微粒與 溶劑，其中該金屬微粒選自金、銀、銅、鉬、鎳、鋅、錫、鋁、鈹、鍺、釔、鈦和鉑及其合金所構(gòu)成組的至少 一材料。
11、 如權(quán)利要求1所述的光電元件制造方法，還包含形成一抗反射層于 該半導(dǎo)體疊層上的步驟。
12、 如權(quán)利要求3所述的光電元件制造方法，其中該基板的材料可以是 硅、碳化硅、氧化鋅、砷化鎵、磷化鎵、鍺等導(dǎo)電材料或藍(lán)寶石、玻璃、鉆石等絕緣材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光電元件制造方法，其步驟包含提供一半導(dǎo)體疊層；在半導(dǎo)體疊層上，利用印刷技術(shù)形成至少一金屬膠；以及提供一能量加熱上述金屬膠，使金屬膠形成一金屬電極，其中上述金屬電極與半導(dǎo)體疊層形成歐姆接觸。根據(jù)本發(fā)明，有效地降低了光電元件的制造成本。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101645475SQ20081012983
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者周理評(píng), 楊于錚, 楊宇智, 秦玉玲, 郭政達(dá), 陳緯守 申請(qǐng)人:晶元光電股份有限公司