[发明专利]半导体光电元件及其制作方法

说明书

技术领域

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

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

依照本发明的实施例，其中，半导体光电元件为发光二极管。

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。

依照本发明的实施例，其中，透明导电层的透光度大于90％。

依照本发明的实施例，其中，半导体光电元件为太阳能电池。

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、氧化铜铝、氧化铜镓、氧化锶铜、氧化铝锌、氧化锌镓以及上述材料的任意组合所组成的族群。

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。

依照本发明的实施例，其中上述金属导线具有宽度小于20μm。

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。

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。

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)。