光学半导体装置及其制造方法
【专利说明】光学半导体装置及其制造方法
[0001]本申请是2011年6月7日提交的申请号为“201110207833.1”、发明名称为“光学半导体装置及其制造方法”的中国发明专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请以2010年6月7日提交的申请号为N0.2010-130526的在先日本专利申请为基础，并要求它的优先权，该日本专利申请的全部内容以引用的方式结合到本文中。
技术领域
[0004]本说明书描述的实施例大体上涉及一种光学半导体装置及其制造方法。
【背景技术】
[0005]不仅发射红、绿、蓝等可见光带，而且发射从红外光到紫外光的宽波长带的各种半导体发光元件被用作小的低能耗发光元件。通过荧光剂和例如蓝色LED(发光二极管)的半导体发光元件的组合，光学半导体装置也已经被开发为发出白光。
[0006]当前用作产品的最为通用的光学半导体装置是半导体发光元件，在该半导体发光元件中，半导体层外延生长在衬底上。换言之，通过在例如GaAs、GaP、蓝宝石等衬底上外延生长半导体层、形成电极，等等，以及随后再划分，从而获得单个的半导体发光元件。接着，通过将由此获得的半导体发光元件安装到引线框、SMD(表面安装装置)型壳体、各种安装衬底等上，进行指定互连，然后用透明树脂密封半导体发光元件，最终完成该光学半导体装置。
【发明内容】
[0007]大体上，根据一个实施例，一种光学半导体装置包括发光层、透明层、第一金属柱、第二金属柱和密封层。所述发光层包括第一主表面、第二主表面、第一电极和第二电极。第二主表面是与第一主表面相对的表面，第一电极和第二电极都形成于第二主表面上。所述透明层设置于第一主表面上，且该透明层是透明的。第一金属柱设置于第一电极上。第二金属柱设置在第二电极上。所述密封层设置于第二主表面上。所述密封层被配置为覆盖所述发光层的侧表面，并密封第一金属柱和第二金属柱，而让第一金属柱的端部和第二金属柱的端部暴露在外。
[0008]大体上，根据另一个实施例，一种光学半导体装置包括发光层、荧光层、第一金属柱、第二金属柱和密封层。所述发光层包括第一主表面、第二主表面、第一电极和第二电极。第二主表面是与第一主表面相对的表面，第一电极和第二电极都形成于第二主表面上。所述荧光层设置于第一主表面上。所述荧光层包括一种荧光剂，该荧光剂被配置为吸收发光层发出的光，并发出不同波长的光。第一金属柱设置于第一电极上。第二金属柱设置在第二电极上。所述密封层设置于第二主表面上。所述密封层被配置为覆盖所述发光层的侧表面，并密封第一金属柱和第二金属柱，而让第一金属柱的端部和第二金属柱的端部暴露在外。
[0009]大体上，根据一个实施例，一种光学半导体装置包括发光层、荧光层、第一金属柱、第二金属柱和密封层。所述发光层包括第一主表面、第二主表面、第一电极和第二电极。第二主表面是与第一主表面相对的表面，第一电极和第二电极都形成于第二主表面上。荧光层设置于第一主表面上。该荧光层包括一种荧光剂，该荧光剂被配置为吸收发光层发出的光，并发出不同波长的光。第一金属柱设置于第一电极上。第二金属柱设置在第二电极上。密封层设置于第二主表面上，且密封层被配置为覆盖发光层的侧表面，并密封第一金属柱和第二金属柱，而让第一金属柱的端部和第二金属柱的端部暴露在外。
[0010]大体上，根据一个实施例，披露了一种用于制造光学半导体装置的方法。该方法可包括通过在包括多个半导体层的半导体堆叠主体的第一主表面侧上形成多组正电极和负电极从而形成发光层。在衬底上外延生长之后，半导体堆叠主体与衬底分离。该方法可包括在发光层的与第一主表面相对的第二主表面上形成透明层。该透明层对发光层发出的光而言是透明的。此外，该方法可包括对每组正电极和负电极实施单个化处理(singulat1n)。
[0011]根据实施例，可以以低成本制造包括具有多种透镜结构的透明层的光学半导体装置。
【附图说明】
[0012]图1A为截面图，示出了根据实施例的光学半导体装置的示意性结构，图1B为平面图，示出了图1A所示的光学半导体装置的下表面；
[0013]图2A和2B为示意图，示出了第一实施例的第二个特定实例；
[0014]图3A和3B为示意图，示出了第一实施例的第三个特定实例；
[0015]图4A和4B为示意图，示出了第一实施例的第四个特定实例；
[0016]图5A和5B为示意图，示出了第一实施例的第五个特定实例；
[0017]图6为截面图，示出了根据第二实施例的光学半导体装置的示意性结构，该图是与图1A对应的截面图；
[0018]图7为截面图，示出了根据第三实施例的光学半导体装置的示意性结构；
[0019]图8为截面图，示出了根据第四实施例的光学半导体装置的示意性结构；
[0020]图9A-9D为截面图，示出了根据第五实施例的光学半导体装置的示意性结构；
[0021]图10A-10D为截面图，示出了根据第六实施例的光学半导体装置的示意性结构；
[0022]图11为截面图，示出了根据第七实施例的光学半导体装置的示意性结构；
[0023]图12A为截面图，示出了根据第八实施例的光学半导体装置的示意性结构，图12B为平面图，示出了图12A所示的光学半导体装置的下表面；
[0024]图13A-13D为工艺的截面图，示出了用于制造第九实施例的光学半导体装置的方法;
[0025]图14A-14D为工艺的截面图，示出了用于制造第九实施例的光学半导体装置的方法;
[0026]图15A-1?为工艺的截面图，示出了用于制造第九实施例的光学半导体装置的方法;
[0027]图16A-16C为工艺的截面图，示出了用于制造第十实施例的光学半导体装置的方法的一部分；
[0028]图17A-17C为工艺的截面图，示出了用于制造第十一实施例的光学半导体装置的方法的一部分；
[0029]图18A-18D为工艺的截面图，示出了用于制造第十二实施例的光学半导体装置的方法的一部分；
[0030]图19A-19D为工艺的截面图，示出了用于制造第十三实施例的光学半导体装置的方法的一部分；
[0031]图20A-20D为工艺的截面图，示出了用于制造第十四实施例的光学半导体装置的方法的一部分。
【具体实施方式】
[0032]在下文中将参照附图对多个实施例进行描述。
[0033]附图是示意性的或概念上的，并且各部分的厚度和宽度之间的关系，各部分之间尺寸的比例关系等并不必然与它们的实际值相同。而且，即使对相同的部件，各个附图中示出的尺寸和比例也可能不同。
[0034]在本申请的说明书和附图中，与针对以上附图所描述的那些部件类似的部件用相同的附图标记表示，且适当地略去了详细描述。
[0035]第一实施例
[0036]现在将参照附图1A和IB描述第一实施例。
[0037]图1A为截面图，示出了根据实施例的光学半导体装置的示意性结构。图1B为平面图，示出了图1A中所示的光学半导体装置的下表面。
[0038]根据如图1A和IB所不的实施例的光学半导体装置包括具有第一主表面Ml和第二主表面M2的发光层2、设置于第一主表面Ml上的接合层3、设置于接合层3上的透明层5、设置在发光层2的第二主表面M2的第一区域内的反射层6、设置在第二主表面M2的第二区域内的第一电极7a、设置在反射层6上的多个第二电极7b、设置在第一电极7a上的第一金属柱8a、设置在第二电极7b上的多个第二金属柱Sb、设置在发光层2的第二主表面M2上并避开每个金属柱8a和Sb的绝缘层9、设置在绝缘层9上以密封每个金属柱8a和Sb的密封层10、设置于第一金属柱8a的端部上的第一金属层Ila以及设置于第二金属柱Sb的端部上的多个第二金属层lib。
[0039]发光层2包括半导体堆叠主体，该半导体堆叠主体具有第一半导体层2a、表面积比第一半导体层2a小的第二半导体层2b以及夹在第一半导体层2a和第二半导体层2b之间的活性层2c。第一半导体层2a是例如η型半导体层的第一包覆层。第二半导体层2b是例如P型半导体层的第二包覆层。然而，这些层的导电类型可以是任意的。也就是说，第一半导体层2a也可以是P型，第二半导体层2b也可以是η型。
[0040]第一半导体层2a、第二半导体层2b和活性层2c可包括各种化合物半导体，例如InGaAlAs基化合物半导体、InGaAlP基化合物半导体以及InGaAlN基化合物半导体，等等。
[0041]例如，通过使用GaAlAs作为活性层2c的材料，可以获得红外光或红光的发射。通过使用InGaAlP作为活性层2c的材料，可以获得橙、黄、绿等光的发射。通过使用InGaAlN基化合物半导体作为活性层2c的材料，可以获得绿光、蓝光的发射或紫外线。
[0042]第一半导体层2a、第二半导体层2b和活性层2c均不限于是单层。例如，活性层2c可具有量子阱层和势皇层组合的多层结构。类似地，第一半导体层2a和第二半导体层2b也可以具有多个半导体层组合而成的多层结构。
[0043]如果使用InGaAlN基化合物半导体，那么第一半导体层2a是例如包括GaN的η型包覆层。第二半导体层2b是例如包括GaN的P型包覆层。活性层2c包括例如由InGaN制成的量子阱层和由AlGaN制成的、与量子阱层堆叠的势皇层。因此，活性层2c可具有例如单个量子阱结构或多个量子阱结构。
[0044]例如，通过在例如GaAs、GaP、蓝宝石等未示出的衬底上，顺序沉淀用于形成第一半导体层2a的晶体、用于形成活性层2c的晶体以及用于形成第二半导体层2b的晶体，然后在指定区域顺序去除活性层2c和第二半导体层2b，从而形成发光层2。所述未示出的衬底也从发光层2被去除。发光层2的厚度例如约为5微米。
[0045]第一主表面Ml是第一半导体层2a的上表面(参见图1A和1B)。第二主表面M2是第一半导体层2a的下表面(参见图1A和1B)和第二半导体层2b的下表面(参见图1A和1B);它们之间在水平(level)上有区别。也就是说，包括第一半导体层2a、第二半导体层2b和活性层2c的半导体堆叠主体具有第一主表面Ml和位于第一主表面Ml相对侧的第二主表面M2。第一电极7a和第二电极7b设置在半导体堆叠主体的第二主表面M2上。
[0046]如图1B所示，第一半导体层2a的平面结构是例如具有550微米边长(参见图1B中的虚线)的正方形。第二半导体层2b形成在第一半导体层2a的下表面(参见图1A和1B)除去第一半导体层2a的拐角区域(具有150微米边长的正方形)的区域中，活性层2c插置在第一半导体层2a和第二半导体层2b之间。活性层2c具有与第二半导体层2b相同的结构，且具有大致相同的表面积。
[0047]接合层3由例如硅树脂形成。接合层3的厚度例如不超过I微米。接合层3将发光层2的第一半导体层2a的第一主表面Ml粘到透明层5上。硅树脂为例如具有约1.