專利名稱：封裝件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到包括排列在安裝板上的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件和具有安裝板的封裝件及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，在許多工業(yè)領(lǐng)域中使用半導(dǎo)體發(fā)光器件。這種半導(dǎo)體發(fā)光器件通常構(gòu)造成半導(dǎo)體發(fā)光元件包含在封裝件中。這種封裝件被用來獲得發(fā)光器件的簡單處置和保護(hù)，以及有效地發(fā)散發(fā)光器件工作時(shí)在發(fā)光器件中產(chǎn)生的熱。近年來，對開發(fā)高輸出半導(dǎo)體發(fā)光器件和開發(fā)采用由含II族元素和VI族元素的化合物組成的化合物半導(dǎo)體的發(fā)射綠光的半導(dǎo)體發(fā)光器件，或開發(fā)采用由含氮的氮化物和III族元素組成的化合物半導(dǎo)體的發(fā)射藍(lán)光的半導(dǎo)體發(fā)光器件，有強(qiáng)烈的要求。為了滿足這些要求，傾向于提高饋送到發(fā)光元件的功率，其結(jié)果是從發(fā)光器件產(chǎn)生的熱量大幅度增加。從這一觀點(diǎn)看來，希望利用用來輻射發(fā)光元件產(chǎn)生的熱的封裝件來增強(qiáng)熱輻射效應(yīng)。
圖1示出了相關(guān)技術(shù)的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其結(jié)構(gòu)中的半導(dǎo)體發(fā)光元件2220，通過由絕緣體制成的子安裝板2219，排列在由金屬制成的導(dǎo)電安裝板2213上(見日本專利公開No.Hei8-321655)。這種半導(dǎo)體發(fā)光器件的優(yōu)點(diǎn)是，可以借助于在子安裝板2219上提供適當(dāng)?shù)倪B線而容易地實(shí)現(xiàn)到半導(dǎo)體發(fā)光元件的電連接。具體地說，此文件中公開的技術(shù)，對于采用由含III族元素的氮化物組成的化合物半導(dǎo)體的制作在絕緣襯底上且p側(cè)電極和n側(cè)電極都制作在發(fā)光元件的與絕緣襯底相反一側(cè)上的半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光器件來說，是特別有效的。由于子安裝板2219連接于半導(dǎo)體發(fā)光元件2110，故可以利用子安裝板2219將p側(cè)電極和n側(cè)電極連接到管腳，從而使連線鍵合所需的子安裝板2219上的面積大。電流可以通過子安裝板2219，從連接于圖1所示的二個(gè)管腳的p側(cè)電極和n側(cè)電極，注入到半導(dǎo)體發(fā)光器件中。
圖2示出了另一個(gè)相關(guān)技術(shù)的電連接半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，此器件包括采用由含III族元素的氮化物組成的化合物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體發(fā)光元件。參照圖2，半導(dǎo)體發(fā)光器件的p側(cè)電極連接于左管腳，而其n側(cè)電極通過子安裝板2129和導(dǎo)電安裝板2121連接于第三管腳(未示出)。用這種電連接，電流能夠注入到半導(dǎo)體發(fā)光器件中。而且，用來監(jiān)視半導(dǎo)體發(fā)光器件的光輸出的光探測器(未示出)排列在導(dǎo)電安裝板2121上，其中，光探測器的第一電極與半導(dǎo)體發(fā)光器件一起連接于未示出的公共第三管腳，而光探測器的第二電極連接于右管腳。用這一結(jié)構(gòu)，能夠用光探測器來監(jiān)視半導(dǎo)體發(fā)光器件的光輸出。
然而，上述技術(shù)存在問題。由于絕緣體的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率都比金屬低，故絕緣子安裝板2219或2129防止了制作在同一側(cè)上的p側(cè)電極與n側(cè)電極發(fā)生短路，但器件的熱輻射特性降低了。結(jié)果，半導(dǎo)體發(fā)光元件的溫度上升，器件的長期穩(wěn)定運(yùn)行和可靠性從而下降。
這種類型的一種已知的半導(dǎo)體器件被構(gòu)造成連線部分通過絕緣薄膜被制作在導(dǎo)電板的平坦表面上，且半導(dǎo)體發(fā)光元件的p側(cè)電極連接于導(dǎo)電板，而元件的n側(cè)電極連接于連線部分。但這種半導(dǎo)體器件的缺點(diǎn)是，由于連線部分通過絕緣薄膜制作在導(dǎo)電板上，故不可能確保連線與導(dǎo)電板之間足夠的絕緣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠確保高的熱輻射作用，同時(shí)能夠防止電極之間短路的半導(dǎo)體器件和封裝件及其制造方法。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一情況，提供了一種半導(dǎo)體器件，它包括具有安置在上述導(dǎo)電安裝板上的凹陷部分和突出部分的導(dǎo)電安裝板；安置在上述導(dǎo)電安裝板的上述凹陷部分上的絕緣安裝板；以及一部分安置在上述導(dǎo)電安裝板上，而另一部分安置在上述絕緣安裝板上的半導(dǎo)體元件。用這一結(jié)構(gòu)，有可能確保半導(dǎo)體元件的電絕緣并通過導(dǎo)電安裝板輻射半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的熱，因而抑制半導(dǎo)體元件的溫度上升，從而確保器件的長期穩(wěn)定工作狀態(tài)。結(jié)果，有可能改善半導(dǎo)體器件的可靠性。
在此半導(dǎo)體器件中，第一電極最好排列在部分第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的制作有源層的側(cè)上，而第二電極排列在部分第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的與有源層相反的側(cè)上；且第一電極還排列在絕緣安裝板上，而第二電極排列在導(dǎo)電安裝板上。用這種結(jié)構(gòu)，有可能縮短有源層與導(dǎo)電安裝板之間的距離，從而通過導(dǎo)電安裝板有效地輻射有源層中產(chǎn)生的熱。結(jié)果，有可能抑制半導(dǎo)體元件的溫度上升并防止半導(dǎo)體元件的第一電極與第二電極之間的短路。
在此半導(dǎo)體器件中，半導(dǎo)體元件最好構(gòu)造成多個(gè)發(fā)光部分制作在同一個(gè)襯底上。用這種結(jié)構(gòu)，有可能通過導(dǎo)電安裝板輻射各個(gè)有源層中產(chǎn)生的熱，從而抑制發(fā)光部分之間的熱干擾。結(jié)果，有可能抑制閾值電流的增加和各個(gè)發(fā)光部分的發(fā)光效率的下降，從而長期確保器件的高質(zhì)量。
在此半導(dǎo)體器件中，最好在導(dǎo)電安裝板的凹陷部分與突出部分之間的位置處制作分離部分。用這種結(jié)構(gòu)，有可能更有效地確保半導(dǎo)體元件的絕緣。
在此半導(dǎo)體器件中，最好以提供突出部分與位置固定部分之間的凹陷部分的方式，在導(dǎo)電安裝板上提供位置固定部分。以這種結(jié)構(gòu)，有可能容易且準(zhǔn)確地在導(dǎo)電安裝板上安置絕緣安裝板。
在此半導(dǎo)體器件中，絕緣安裝板可以用淀積方法制作在導(dǎo)電安裝板的凹陷部分上。用這種結(jié)構(gòu)，有可能以低的成本，容易且準(zhǔn)確地安置絕緣安裝板。
根據(jù)本發(fā)明的第二情況，提供了一種封裝件，它包括其一個(gè)表面上具有凹陷部分和突出部分的導(dǎo)電安裝板；以及安置在導(dǎo)電安裝板的凹陷部分上的絕緣安裝板。用這種結(jié)構(gòu)，有可能由于絕緣安裝板的存在而確保半導(dǎo)體元件的電絕緣，并有可能由于導(dǎo)電安裝板的存在而確保熱輻射特性。
在此封裝件中，導(dǎo)電安裝板最好具有其上待要安置絕緣安裝板的凹陷部分以及其上待要安置半導(dǎo)體元件的突出部分。用這種結(jié)構(gòu)，有可能用安置在凹陷部分上的絕緣安裝板來確保半導(dǎo)體元件的電絕緣，并有可能通過導(dǎo)電安裝板有效地輻射半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的熱。
根據(jù)本發(fā)明的第三情況，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，它包括下列步驟制作其一個(gè)表面上具有凹陷部分和突出部分的導(dǎo)電安裝板；制作安置在導(dǎo)電安裝板的凹陷部分上的絕緣安裝板；制作半導(dǎo)體元件；以及將半導(dǎo)體元件的一部分安置在導(dǎo)電安裝板上，而將半導(dǎo)體元件的另一部分安置在絕緣安裝板上。用這種結(jié)構(gòu)，有可能容易地制造半導(dǎo)體器件，從而容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)本發(fā)明的第四情況，提供了一種制造封裝件的方法，它包括下列步驟制作其一個(gè)表面上具有凹陷部分和突出部分的導(dǎo)電安裝板；制作安置在導(dǎo)電安裝板的凹陷部分上的絕緣安裝板。用這種結(jié)構(gòu)，有可能容易地制造封裝件，從而容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的封裝件。
制造封裝件的方法最好包括下列步驟制作其一個(gè)表面上具有其上待要安置絕緣安裝板的凹陷部分和其上待要安置半導(dǎo)體元件的突出部分的導(dǎo)電安裝板。用這種結(jié)構(gòu)，有可能容易地制造封裝件，從而容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的封裝件。
根據(jù)本發(fā)明的第五情況，提供了一種半導(dǎo)體器件，它包括具有多個(gè)層疊的半導(dǎo)體層并具有沿層疊方向制作在同一側(cè)上的第一電極和第二電極的半導(dǎo)體元件；以及用來將半導(dǎo)體元件支持在半導(dǎo)體元件的第一電極和第二電極中的一個(gè)被固定于導(dǎo)電安裝板的狀態(tài)下的導(dǎo)電安裝板。用這種結(jié)構(gòu)，有可能防止第一電極與第二電極之間的短路，并有可能通過導(dǎo)電安裝板有效地輻射半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的熱。這使得有可能抑制半導(dǎo)體元件的溫度上升，并長期保持器件的穩(wěn)定工作狀態(tài)。結(jié)果，有可能改善半導(dǎo)體器件的可靠性。
在此半導(dǎo)體器件中，第一電極最好制作在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層一側(cè)的部分上；而第二電極制作在第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的與第一導(dǎo)電類型相反一側(cè)的部分上，且固定于導(dǎo)電安裝板。用這種結(jié)構(gòu)，有可能縮短有源層與導(dǎo)電安裝板之間的距離，從而通過導(dǎo)電安裝板更有效地輻射半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的熱。
在此半導(dǎo)體器件中，導(dǎo)電安裝板的側(cè)表面最好從安裝表面?zhèn)鹊较喾磦?cè)，向第一電極和第二電極中的一個(gè)傾斜。用這種結(jié)構(gòu)，有可能加寬其它電極附近的間距，從而方便其它電極到電源的電連接。
在此半導(dǎo)體器件中，導(dǎo)電安裝板最好定位成當(dāng)導(dǎo)電安裝板的安裝表面方向向上時(shí)，從支持表面的中心向右偏離。用這種結(jié)構(gòu)，有可能將第一電極和第二電極中的一個(gè)容易地固定到導(dǎo)電安裝板，并根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將另一個(gè)電極容易地連接到電源。
在此半導(dǎo)體器件中，支持件最好具有用來以安裝表面方向向下地固定導(dǎo)電安裝板的固定溝槽。用這種結(jié)構(gòu)，有可能方便其它第一電極和第二電極到電源的電連接。
根據(jù)本發(fā)明的第六情況，提供了一種封裝件，它包括具有其上待要安置半導(dǎo)體元件的安裝表面的導(dǎo)電安裝板；以及具有垂直于安裝表面的用來以支持表面支持導(dǎo)電安裝板的支持件；其中的導(dǎo)電安裝板定位成當(dāng)安裝表面方向向上時(shí)，從支持表面的中心向右或向左偏離；且導(dǎo)電安裝板在支持件沿平行于安裝表面和支持表面的方向的中心附近的末端處具有的側(cè)表面，側(cè)表面從安裝表面?zhèn)鹊较喾吹膫?cè)，向安裝表面的相反的末端傾斜。用這種結(jié)構(gòu)，在同一側(cè)上安裝具有第一電極和第二電極的半導(dǎo)體元件的情況下，第一電極和第二電極中的一個(gè)能夠容易地固定到導(dǎo)電安裝板。這使得有可能防止半導(dǎo)體元件的短路，并有可能通過導(dǎo)電安裝板有效地輻射半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的熱。而且，有可能加寬其它電極附近的間距，從而方便其它電極到電源的電連接。
根據(jù)本發(fā)明的第七情況，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，它包括下列步驟層疊多個(gè)半導(dǎo)體層，并沿層疊方向在同一側(cè)上制作第一電極和第二電極，以形成半導(dǎo)體元件；以及在導(dǎo)電安裝板上安置半導(dǎo)體元件，同時(shí)在導(dǎo)電安裝板上固定第一電極和第二電極中的一個(gè)。用這種結(jié)構(gòu)，有可能容易地制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，從而容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。
在上述的制造方法中，半導(dǎo)體元件最好位于下側(cè)，而導(dǎo)電安裝板位于上側(cè)，并處于用連線將其它電極連接到管腳的狀態(tài)。用這種結(jié)構(gòu)，有可能方便連線的電連接，從而方便其它電極到電源的電連接。


圖1透視圖示出了相關(guān)技術(shù)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)；圖2透視圖示出了另一個(gè)相關(guān)技術(shù)半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)；圖3局部分解透視圖示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)；圖4是圖3所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的導(dǎo)電安裝板的透視圖；圖5是圖3所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的絕緣安裝板的透視圖；圖6是圖3所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的半導(dǎo)體激光器的局部剖面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的一部分的分解透視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的一部分的分解透視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的一部分的分解透視圖；圖10透視圖示出了制造圖9所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)步驟；圖11透視圖示出了圖10所示步驟之后的制造步驟；圖12透視圖示出了圖11所示步驟之后的制造步驟；圖13局部分解透視圖示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的整個(gè)結(jié)構(gòu)；圖14局部剖面圖示出了圖13所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的半導(dǎo)體激光器；
圖15是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的一部分的分解透視圖；圖16透視圖示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)變例；圖17透視圖示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的另一個(gè)變例；圖18局部分解透視圖示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)；圖19是圖18所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的半導(dǎo)體激光器的局部剖面圖；圖20是圖18所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的封裝件的一部分的局部分解透視圖；圖21正面圖示出了導(dǎo)電安裝板與半導(dǎo)體激光器之間的位置關(guān)系；圖22透視圖示出了制造圖18所示半導(dǎo)體發(fā)光器件的一個(gè)步驟；圖23透視圖示出了圖22所示步驟之后的制造步驟；圖24透視圖示出了圖23所示步驟之后的制造步驟；圖25正面圖示出了圖18所示半導(dǎo)體器件的比較例的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)該指出的是，在下列各個(gè)實(shí)施例中，將與半導(dǎo)體器件同時(shí)描述組合有本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的封裝件。
(第一實(shí)施例)圖3示出了作為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和封裝件10的半導(dǎo)體發(fā)光器件的整個(gè)結(jié)構(gòu)。此半導(dǎo)體發(fā)光器件包括作為封裝件10中的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體激光器20。封裝件10具有盤狀支持件11和中空圓筒形蓋體12。蓋體12的一個(gè)端側(cè)是開放的，而其另一個(gè)端側(cè)封閉。開放側(cè)上的蓋體12的端部與支持件11的一個(gè)表面接觸。封閉側(cè)上的蓋體12的端部配備有用來將包含在封裝件10中的半導(dǎo)體激光器20發(fā)射的激光束引出到封裝件10外部的引出窗口12a。蓋體12由諸如銅(Cu)或鐵(Fe)基金屬之類的金屬制成，而引出窗口12a由例如玻璃或塑料的能夠使半導(dǎo)體激光器20發(fā)射的激光束透過的材料制成。
在蓋體12內(nèi)部，在支持件11的一個(gè)表面上，制作其上待要安裝半導(dǎo)體激光器20的導(dǎo)電安裝板13。導(dǎo)電安裝板13被用來將半導(dǎo)體激光器20電連接到電源(未示出)，并用來輻射半導(dǎo)體激光器20中產(chǎn)生的熱。導(dǎo)電安裝板13和支持件11由諸如銅或鐵基金屬之類的金屬整體鑄造而成，其表面上制作由焊料材料制成的厚度為5微米的焊料膜。焊料材料的具體例子包括錫(Sn)、鉛(Pb)、錫鉛合金、金(Au)錫合金、銦(In)錫合金、以及銦鉛。
如圖4放大所示，導(dǎo)電安裝板13在其上待要安裝半導(dǎo)體激光器20的表面上，具有凹陷部分13a和突出部分13b。這些凹陷部分13a和突出部分13b平行于支持件11的表面。各個(gè)凹陷部分13a和突出部分13b的尺寸被設(shè)定成沿平行于支持件11表面方向的寬度為0.8mm，而沿垂直于支持件11表面方向的深度為1mm。凹陷部分13a和突出部分13b的安裝表面之間的高度差被設(shè)定為300微米。此外，導(dǎo)電安裝板13沿垂直于導(dǎo)電安裝板13方向的厚度，可以根據(jù)蓋體12的尺寸適當(dāng)?shù)卮_定，但最好使其盡可能大，以便提高熱輻射作用。
絕緣安裝板14被安裝在導(dǎo)電安裝板13的凹陷部分13a上。如圖5放大所示，絕緣安裝板14具有由諸如氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)或碳化硅(SiC)之類的絕緣材料制成的絕緣板14a。在絕緣板14a的導(dǎo)電安裝板13側(cè)的表面上，制作粘合層14b，并用來將絕緣安裝板14固定于導(dǎo)電安裝板13。借助于將厚度為100nm的鈦(Ti)層、厚度為200nm的鉑(Pt)層和厚度為500nm的金(Au)層按此順序?qū)盈B在絕緣板14a上，來制作粘合層14b。在絕緣板14a的與導(dǎo)電安裝板13相反的表面上，制作連線部分14c。借助于將厚度為100nm的鈦層、厚度為200nm的鉑層和厚度為500nm的金層按此順序?qū)盈B在絕緣板14a上，來制作連線部分14c。
在連線部分14c的與絕緣板層14a相反的部分表面上，制作由焊料材料制成的焊料粘合層14d。此焊料粘合層14d被用來粘合性地鍵合到半導(dǎo)體激光器20。焊料粘合層14d的厚度最好設(shè)定為4微米或更大，以便確保焊料粘合層14d的足夠粘合強(qiáng)度。制作焊料粘合層14d的材料與制作導(dǎo)電安裝板13的焊料膜的材料可以相同，但此焊料材料最好選擇成具有比制作導(dǎo)電安裝板13的焊料膜的焊料材料更低的熔點(diǎn)。其理由是，如在稍后對制造方法進(jìn)行的描述中所明了的那樣，在粘合性地彼此鍵合導(dǎo)電安裝板13、絕緣安裝板14、半導(dǎo)體激光器20的情況下，絕緣安裝板14的熱導(dǎo)率低于導(dǎo)電安裝板13。上述焊料材料的焊接溫度按下列順序降低In-Sn合金(例如重量比52％的In和48％的Sn)、In-Pb合金(例如重量比75％的In和25％的Pb)、Sn-Pb合金(例如重量比50％的Sn和50％的Pb)、Sn、Au-Sn合金(例如重量比80％的Au和20％的Sn)、Pb。例如，若導(dǎo)電安裝板13表面上的焊料膜由Sn制成，則絕緣安裝板14的焊料粘合層14d最好由Sn-Pb合金制成。
絕緣安裝板14的尺寸被設(shè)定成沿平行于支持件11表面的方向的寬度各為0.8mm，而沿垂直于支持件11表面的方向的深度為1mm。絕緣安裝板14沿垂直于絕緣安裝板14的安裝表面的方向的厚度，最好設(shè)定成等于或大于導(dǎo)電安裝板13的凹陷部分13a與突出部分13b的安裝表面之間的高度差。此處，由于凹陷部分13a與突出部分13b的安裝表面之間的高度差被設(shè)定為300微米，故絕緣安裝板14的厚度最好設(shè)定為300微米或更大。為了確保絕緣安裝板14對導(dǎo)電安裝板13的絕緣，絕緣安裝板14的厚度最好設(shè)定為500微米或更大。
如圖3所示，支持件11配備有一對從蓋體12內(nèi)部延伸到外部的管腳15和16。每個(gè)管腳15和16由諸如銅或鐵基金屬的金屬制成，且其表面涂敷有金制成的薄膜。由玻璃制成的絕緣環(huán)15a和16a分別被插入在支持件11與管腳15和16之間，以便使支持件11與管腳15和16電隔離。亦即，導(dǎo)電安裝板13與管腳15和16電隔離。由厚度為20微米的金制成的連線17的一端，被連接于管腳15，而連線17的另一端被連接到用來將管腳15電連接到連線部分14c的絕緣安裝板14的連線部分14c。支持件11還配備有電連接到支持件11和導(dǎo)電安裝板二者的管腳18。
如圖6所示，借助于將緩沖層22a、背面層22b、掩模層23、涂層生長層24、作為第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的n型半導(dǎo)體層25、有源層26、作為第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的p型半導(dǎo)體層27，按此順序相繼層疊在襯底21的一對相反的表面中的一個(gè)表面上，來制作半導(dǎo)體激光器20。襯底21由沿層疊方向的厚度(以下簡稱為“厚度”)為300微米的藍(lán)寶石制成，而緩沖層22a被制作在襯底21的C面上。
厚度為30nm的緩沖層22a由不摻雜的GaN制成。厚度為2微米的背面層22b由不摻雜的GaN晶體制成。厚度為0.1微米的掩模層23由氮化硅(SiO2)制成。掩模層23具有沿垂直于圖6紙面的方向延伸的多個(gè)條形窗口23a以及各形成在二個(gè)相鄰窗口之間的多個(gè)條形掩模部分23b。涂層生長層24在掩模層23上橫向生長，從而截?cái)鄟碜员趁鎸拥奈诲e(cuò)的貫穿。厚度為10微米的涂層生長層24由不摻雜的GaN制成。
借助于將n側(cè)接觸層25a、n型包層25b和第一波導(dǎo)層25c，按此順序?qū)盈B在涂層生長層24上，來制作n型半導(dǎo)體層25。厚度為3微米的n側(cè)接觸層25a，由摻有硅(Si)之類的n型雜質(zhì)的n型GaN制成。厚度為1微米的n型包層25b，由摻有硅之類的n型雜質(zhì)的n型混晶Al0.1Ga0.9N制成。厚度為0.1微米的第一波導(dǎo)層25c，由摻有硅之類的n型雜質(zhì)的n型GaN制成。
有源層26由不摻雜的混晶InGaN制成，并具有多量子阱結(jié)構(gòu)，包括由混晶In0.15Ga0.85N制成的厚度為3nm的阱層和由混晶In0.02Ga0.98N制成的厚度為4nm的勢壘層。有源層26起發(fā)光層的作用。例如，在激光振蕩時(shí)，發(fā)射波長被設(shè)定為大約405nm。
借助于將防退化層27a、第二波導(dǎo)層27b、p型包層27c和p側(cè)接觸層27d，按此順序?qū)盈B在有源層26上，來制作p型半導(dǎo)體層27。厚度為20nm的防退化層27a，由摻有鎂(Mg)之類的p型雜質(zhì)的p型混晶Al0.2Ga0.8N制成。厚度為0.1微米的第二波導(dǎo)層27b，由摻有鎂之類的p型雜質(zhì)的p型GaN制成。厚度為0.8微米的p型包層27c，由摻有鎂之類的p型雜質(zhì)的p型混晶Al0.1Ga0.9N制成。厚度為0.5微米的p側(cè)接觸層27d，由摻有鎂之類的雜質(zhì)的p型混晶GaN制成。
作為第一電極的n側(cè)電極28a，制作在n側(cè)接觸層25a的沿層疊方向的有源層26側(cè)的表面上。借助于將鈦層、鋁(Al)層和金層，按此順序?qū)盈B在n側(cè)接觸層25a上，并加熱使這些金屬合金化，從而電連接到n側(cè)接觸層25a，來制作n側(cè)電極28a。在p側(cè)接觸層27d的沿層疊方向與有源層26相反的表面上，制作作為第二電極的p側(cè)電極28b。借助于將鎳(Ni)層和金層，按此順序?qū)盈B在p側(cè)接觸層27d上，并加熱使這些金屬合金化，從而電連接到p側(cè)接觸層27d，來制作p側(cè)電極28b。p側(cè)電極28b被制作成沿垂直于圖6紙面的方向延伸的條形，以約束電流，使對應(yīng)于p側(cè)電極28b的有源層26的區(qū)域成為發(fā)光區(qū)。
半導(dǎo)體激光器20在p側(cè)電極28b沿長度方向的二端處具有一對反射膜29(圖6中只示出了一個(gè))。借助于交替層疊氮化硅膜和氧化鋯(ZrO)膜，來制作各個(gè)反射膜29。一個(gè)反射膜29的反射率被設(shè)定為低值，而另一個(gè)反射膜29(未示出)的反射率被設(shè)定為高值，使有源層26產(chǎn)生的光在一對反射膜29之間來回反射而被放大，并作為激光束從一個(gè)反射膜29發(fā)射。亦即，p側(cè)電極28b的長度方向成為諧振腔的取向。
如圖3所示，半導(dǎo)體激光器20在封裝件10中被安置成n側(cè)電極28a與絕緣安裝板14的焊料粘合層14d接觸，而p側(cè)電極28b與導(dǎo)電安裝板13的突出部分13b接觸。更具體地說，n側(cè)電極28a通過絕緣安裝板14的連線部分14c和連線17，被管腳15連接到電源(未示出)，而p側(cè)電極28b通過導(dǎo)電安裝板13，被管腳18電連接到電源(未示出)。p側(cè)電極28b之所以與導(dǎo)電安裝板13連接的原因是，起主要發(fā)熱源作用的有源層26被安置在p側(cè)電極28b與襯底21之間。亦即，借助于縮短有源層26與具有高的熱輻射特性的導(dǎo)電安裝板13之間的距離，有可能獲得高的熱輻射效果。
根據(jù)下列步驟來制造具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件和封裝件10首先，如下制作半導(dǎo)體激光器20制備具有多個(gè)半導(dǎo)體激光器制作區(qū)的由藍(lán)寶石制成的襯底21。用MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積)方法，使由不摻雜的GaN制成的緩沖層22a和由不摻雜的GaN制成的背面層22b，相繼生長在襯底21的一個(gè)表面(C面)上。用CVD(化學(xué)汽相淀積)方法，在背面層22b上選擇性地制作具有多個(gè)條形掩模部分23b的由二氧化硅制成的掩模層23。用MOCVD方法，使由不摻雜的GaN制成的涂層生長層24在掩模層23上橫向生長。
然后，用MOCVD方法，在涂層生長層24上相繼生長由n型GaN制成的n側(cè)接觸層25a、由n型Al0.1Ga0.9N(混晶)制成的n型包層25b、由n型GaN制成的第一波導(dǎo)層25c、由不摻雜的GaInN(混晶)制成的有源層26、由p型Al0.2Ga0.8N(混晶)制成的防退化層27a、由p型GaN制成的第二波導(dǎo)層27b、由p型Al0.1Ga0.9N(混晶)制成的p型包層27c、和由p型GaN制成的p側(cè)接觸層27d。
在按從n側(cè)接觸層25a到p側(cè)接觸層27d的順序生長各個(gè)層之后，用光刻方法，按相當(dāng)于n側(cè)電極12的制作位置的順序，選擇性地清除p側(cè)接觸層27d、p型包層27c、第二波導(dǎo)層27b、防退化層27a、有源層26、第一波導(dǎo)層25c和n型包層25b，以便暴露n側(cè)接觸層25a。然后在n側(cè)接觸層25a上選擇性地制作n側(cè)電極28b。在制作n側(cè)電極28a之后，在p側(cè)接觸層27d上選擇性地制作p側(cè)電極28b。然后用加熱方法使n側(cè)電極28a和p側(cè)電極28b合金化。
在制作n側(cè)電極28a和p側(cè)電極28b之后，沿垂直于p側(cè)電極28b的長度方向的方向，將襯底21分割成各具有相當(dāng)于各個(gè)半導(dǎo)體激光器制作區(qū)長度的特定長度的一些部分。用例如電子束蒸發(fā)工藝，在被分割部分的一對側(cè)表面上，制作一對反射膜29。然后，沿平行于p側(cè)電極28b的長度方向的方向，將襯底21分割成各具有相當(dāng)于各個(gè)半導(dǎo)體激光器制作區(qū)寬度的特定寬度的一些部分，以形成半導(dǎo)體激光器20。
之后，整體鑄造支持件11和具有凹陷部分13a和突出部分13b的導(dǎo)電安裝板13，并在支持件11和導(dǎo)電安裝板13的表面上汽相淀積焊料膜。分立制作的管腳15、16和18被安裝到支持件11。然后，分立制作絕緣板14a，并在絕緣板14a的一個(gè)表面上汽相淀積粘合層14b，再在絕緣板14a的另一表面上相繼汽相淀積連線部分14c和焊料粘合層14d，以便制作絕緣安裝板14。在制作絕緣安裝板14之后，與支持件11成一整體的導(dǎo)電安裝板13被置于加熱裝置(未示出)中，而絕緣安裝板14被安裝在導(dǎo)電安裝板13的凹陷部分13a上，并使半導(dǎo)體激光器20的p側(cè)電極28b與導(dǎo)電安裝板13的突出部分13b接觸，而半導(dǎo)體激光器20的n側(cè)電極28a與絕緣安裝板14的焊料粘合層14d接觸。
導(dǎo)電安裝板13在5-20秒鐘內(nèi)被加熱到高達(dá)240-300℃的溫度范圍，并被加熱裝置(未示出)保持在此溫度下10-60秒鐘。用這一熱處理，導(dǎo)電安裝板13的焊料膜被熔化，從而粘合性地將導(dǎo)電安裝板13鍵合到絕緣安裝板14，并粘合性地將導(dǎo)電安裝板13鍵合到半導(dǎo)體激光器20的p側(cè)電極28b，同時(shí)，絕緣安裝板14的焊料粘合層14d被熔化，從而粘合性地將絕緣安裝板14鍵合到半導(dǎo)體激光器20的n側(cè)電極28a。
此時(shí)，借助于將絕緣安裝板14的焊料粘合層14d的焊料材料的熔點(diǎn)設(shè)定成低于導(dǎo)電安裝板13的焊料膜的焊料材料的熔點(diǎn)，能夠按需要熔化二種焊料材料而不必過多地提高加熱溫度。為了防止焊料材料被氧化，最好在氮?dú)?N2)氣氛、氫氣(H2)氣氛或它們的混合氣體氣氛中執(zhí)行加熱。為了防止絕緣安裝板14和半導(dǎo)體激光器20的位置由于焊料材料的表面張力而偏離，也可以例如用在其上施加負(fù)載的方法將半導(dǎo)體激光器20向下推。
然后布置連線17，以便將絕緣安裝板14的連線部分14c連接到管腳15。之后，在干燥的氮?dú)夥罩校至⒅谱鞯纳w體12被安置在支持件11上，從而完成圖3所示半導(dǎo)體發(fā)光器件及其封裝件的制造。
下面描述這樣得到的半導(dǎo)體發(fā)光器件和封裝件10的功能。
在半導(dǎo)體發(fā)光器件中，當(dāng)特定的電壓通過封裝件10的管腳15和18施加在半導(dǎo)體激光器20的n側(cè)電極28a與p側(cè)電極28b之間時(shí)，電流被注入到有源層26中，從而由于電子與正空穴的復(fù)合而引起光發(fā)射。此光在一對反射膜29之間來回反射而被放大，并作為激光束從一個(gè)反射膜29發(fā)射。從半導(dǎo)體激光器20這樣發(fā)射的激光束，通過封裝件10的引出窗口12a，從封裝件10向外引出。
此時(shí)，在半導(dǎo)體激光器20中，主要在有源層26處出現(xiàn)發(fā)熱。在本實(shí)施例中，由于為了縮短有源層26與導(dǎo)電安裝板13之間的距離而將導(dǎo)電安裝板13直接連接于p側(cè)電極28b，故有源層26中產(chǎn)生的熱通過導(dǎo)電安裝板13被有效地輻射。結(jié)果，半導(dǎo)體激光器20的溫度上升被抑制，致使半導(dǎo)體激光器20能夠長期穩(wěn)定地工作。
而且，在本實(shí)施例中，由于絕緣安裝板14被安置在導(dǎo)電安裝板13的凹陷部分13a上，且n側(cè)電極28a被電連接于絕緣安裝板14的連線部分14c，故確保了導(dǎo)電安裝板13與連線部分14c之間的絕緣，從而防止了n側(cè)電極28a與p側(cè)電極28b之間的短路。
用這種方法，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件，由于p側(cè)電極28b被直接連接于導(dǎo)電安裝板13，故能夠縮短有源層26與導(dǎo)電安裝板13之間的距離，因而能夠通過導(dǎo)電安裝板13有效地輻射有源層26中產(chǎn)生的熱。結(jié)果，有可能抑制半導(dǎo)體激光器20的溫度上升并長期穩(wěn)定地運(yùn)行半導(dǎo)體激光器20，從而改善半導(dǎo)體發(fā)光器件的可靠性。
同樣由于絕緣安裝板14被安置在導(dǎo)電安裝板13的凹陷部分13a上，且n側(cè)電極28a被連接于絕緣安裝板14的連線部分14c，故有可能確保導(dǎo)電安裝板13與連線部分14c之間的絕緣，從而防止半導(dǎo)體激光器20的n側(cè)電極28a與p側(cè)電極28b之間的短路。
根據(jù)本實(shí)施例中的封裝件10，由于凹陷部分13a和突出部分13b被制作在導(dǎo)電安裝板13上，且絕緣安裝板14被安置在凹陷部分13a上，故借助于將半導(dǎo)體激光器20的n側(cè)電極28a安置在制作于絕緣安裝板14上的連線部分上并將p側(cè)電極28b安置在導(dǎo)電安裝板13上，有可能防止半導(dǎo)體激光器20的n側(cè)電極28a與p側(cè)電極28b之間的短路。并有可能通過導(dǎo)電安裝板13有效地輻射半導(dǎo)體激光器20的有源層26中產(chǎn)生的熱。
(第二實(shí)施例)圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的一部分和封裝件的一部分。本實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件和封裝件，除了在導(dǎo)電安裝板33上制作分離部分33c之外，具有與第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)和功能。而且可以用與第一實(shí)施例相同的方法來制造。因此，在本實(shí)施例中，用與第一實(shí)施例相同的參考號來表示與第一實(shí)施例對應(yīng)的元件，且略去其詳細(xì)的解釋。
分離部分33c被制作在形成于導(dǎo)電安裝板33的安裝表面上的凹陷部分13a和突出部分13b之間，使之具有凹陷部分13a和突出部分13b的高度之間的某一中值高度。分離部分33c被用來使導(dǎo)電安裝板33與絕緣安裝板14之間保持一定間隙而分離，從而防止半導(dǎo)體激光器20的n側(cè)電極28a與p側(cè)電極28b之間的短路。
用這種方法，根據(jù)本實(shí)施例，由于分離部分33c被制作在導(dǎo)電安裝板33的凹陷部分13a與突出部分13b之間，故不僅有可能獲得與第一實(shí)施例相同的效果，而且有可能更有效地防止半導(dǎo)體激光器20的n側(cè)電極28a與p側(cè)電極28b之間的短路。
(第三實(shí)施例)圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的一部分和封裝件的一部分。本實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件和封裝件，除了在導(dǎo)電安裝板43上制作位置固定部分43d之外，具有與第二實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)和與第一實(shí)施例相同的功能，而且可以用與第一實(shí)施例相同的方法來制造。因此，用與第一和第二實(shí)施例相同的參考號來表示與第一和第二實(shí)施例對應(yīng)的元件，且略去其詳細(xì)的解釋。
在導(dǎo)電安裝板43的安裝表面上，制作位置固定部分43d，使之在突出部分13b與位置固定部分43d之間提供一個(gè)凹陷部分13a。位置固定部分43d從凹陷部分13a向上突出，并將絕緣安裝板14保持在分離部分33c與位置固定部分43d之間，以防止絕緣安裝板14的位置在將絕緣安裝板14焊接到導(dǎo)電安裝板13時(shí)發(fā)生偏離。
用這種方法，根據(jù)本實(shí)施例，由于位置固定部分43d被制作在導(dǎo)電安裝板33上，使之在突出部分13b與位置固定部分43d之間提供一個(gè)凹陷部分13a，故不僅有可能獲得與第一實(shí)施例得到的相同的效果，而且有可能將絕緣安裝板14容易且準(zhǔn)確地安置在導(dǎo)電安裝板43上。
(第四實(shí)施例)圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的一部分和封裝件的一部分。本實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件和封裝件，除了導(dǎo)電安裝板53和絕緣安裝板54的結(jié)構(gòu)不同于第一實(shí)施例之外，具有與第一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)和功能。因此，用與第一實(shí)施例相同的參考號來表示對應(yīng)于第一實(shí)施例的元件，且略去其詳細(xì)的解釋。
導(dǎo)電安裝板53與支持件11，由諸如銅或鐵基金屬的金屬整體鑄造。在導(dǎo)電安裝板53與支持件11的表面上，制作由金或鎳(Ni)之類的金屬制成的薄膜。然后，在突出部分13b的表面上，制作如第一實(shí)施例所述的由焊料材料制成的焊料粘合層53e。焊料粘合層53e被用來將半導(dǎo)體激光器20的p側(cè)電極28b粘合性地鍵合到突出部分13b。導(dǎo)電安裝板53的其它結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例所述的導(dǎo)電安裝板13的結(jié)構(gòu)相同。
絕緣安裝板54具有由用淀積方法制作在導(dǎo)電安裝板53的凹陷部分13a上的二氧化硅制成的絕緣板54a。在絕緣板54a的與導(dǎo)電安裝板53相反的側(cè)上，制作連線部分54c。借助于將厚度為50nm的鈦層和厚度為500nm的金層，按此順序?qū)盈B在絕緣板54a上，來制作連線部分54c。在與絕緣板54a相反的側(cè)上的部分連線部分54c上，制作由與用來制作焊料粘合層53e的材料相同的焊料材料制成的焊料粘合層54d。焊料粘合層54d被用來將半導(dǎo)體激光器20的n側(cè)電極28a粘合性地鍵合到連線部分54c。用來制作焊料粘合層54d的焊料材料可以不同于用來制作焊料粘合層53e的材料，然而，為了在稍后要描述的制造方法中在同一個(gè)步驟中，與焊料粘合層53e一起制作焊料粘合層54d，用來制作焊料粘合層54d的焊料材料最好與用來制作焊料粘合層53e的材料相同。焊料粘合層54d的厚度被設(shè)定為與第一實(shí)施例中的焊料粘合層14d的厚度相同。絕緣安裝板54的尺寸被設(shè)定為與第一實(shí)施例中的絕緣安裝板14相同。
具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光器件和封裝件在下面的步驟中制造。
首先，用與第一實(shí)施例相同的方法制作半導(dǎo)體激光器20。然后，整體鑄造支持件11和導(dǎo)電安裝板53，并用電鍍方法，在支持件11和導(dǎo)電安裝板53的表面上，制作由諸如金的金屬制成的薄膜。
對支持件11和導(dǎo)電安裝板53進(jìn)行清洗，并如圖10所示，將制作有對應(yīng)于導(dǎo)電安裝板53的凹陷部分13a的窗口61a的模具61置于導(dǎo)電安裝板53上，使窗口61a對準(zhǔn)凹陷部分13a。此時(shí)，可能希望窗口61a的一側(cè)位于導(dǎo)電安裝板53的凹陷部分13a與突出部分13b之間的邊界處。之后，用電子束蒸發(fā)工藝，在200℃下，二氧化硅被從上汽相淀積到模具61上，從而在圖10中的陰影部分形成絕緣板54a。此外，模具61的窗口61a的尺寸最好大于凹陷部分13a的尺寸。其理由是，若窗口61a的尺寸小于凹陷部分13a的尺寸，則絕緣安裝板54的尺寸變得更小，從而使得不可能防止半導(dǎo)體激光器20的n側(cè)電極28a與p側(cè)電極28b之間的短路。此處，窗口61a沿平行于支持件11的方向的寬度被設(shè)定為0.8mm，而窗口61a沿垂直于支持件11的方向的深度被設(shè)定為1.1mm。
在制作絕緣板54a之后，如圖11所示，將制作有對應(yīng)于絕緣襯底54a的窗口62a的模具62置于導(dǎo)電安裝板53上，使窗口62a與絕緣板54a對準(zhǔn)。然后，將鈦、鉑和金相繼從上汽相淀積到模具62上，從而在如圖11所示的陰影部分形成連線部分54c。此外，窗口62a的尺寸最好小于模具61的窗口61a的尺寸，以便防止半導(dǎo)體激光器20的n側(cè)電極28a與p側(cè)電極28b之間的短路。此處，窗口62a的寬度被設(shè)定為0.7mm，而其深度被設(shè)定為1.0mm。換言之，模具62的窗口62a位于模具61的窗口61a的內(nèi)部。
在制作連線部分54c之后，如圖12所示，制作有對應(yīng)于連線部分54c的窗口63a和制作有對應(yīng)于導(dǎo)電安裝板53的突出部分13b的窗口63b的模具63，被置于導(dǎo)電安裝板53上，使窗口63a與連線部分54c對準(zhǔn)，且窗口63b與突出部分13b對準(zhǔn)。然后，用汽相淀積工藝，將焊料材料從上汽相淀積到模具63上，從而在如圖12所示的陰影部分形成焊料粘合層54d和焊料粘合層53e。此外，窗口63a的尺寸最好小于模具61的窗口61a的尺寸，以便防止半導(dǎo)體激光器20的n側(cè)電極28a與p側(cè)電極28b之間的短路。此處，窗口63a的寬度被設(shè)定為0.35mm，而其深度被設(shè)定為1.0mm。換言之，模具63的窗口63a位于模具61的窗口61a的內(nèi)部。窗口63b的尺寸被設(shè)定成寬度為0.8mm，而深度為1.0mm。
在制作焊料粘合層53e和54d之后，分立制作的管腳15、16和18被安置到支持件11。然后，以與第一實(shí)施例所述相同的方法，將半導(dǎo)體激光器20安置到導(dǎo)電安裝板53和絕緣安裝板54上。之后，像第一實(shí)施例那樣，布置連線17，以便將連線部分54c連接到其間的管腳15，然后將分立制作的蓋體12置于支持件11上。用這種方法，獲得了圖9所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件和封裝件。
用這種方法，根據(jù)本實(shí)施例，由于用汽相淀積方法將絕緣安裝板54制作在導(dǎo)電安裝板53的凹陷部分13a上，故不僅有可能獲得與第一實(shí)施例相同的效果，而且有可能以低的成本容易地制作絕緣安裝板54。
(第五實(shí)施例)圖13示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件和封裝件70的整個(gè)結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件和封裝件70，除了半導(dǎo)體激光器80的結(jié)構(gòu)不同于第一實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)，以及導(dǎo)電安裝板73和絕緣安裝板74的相應(yīng)結(jié)構(gòu)不同于第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)之外，具有與第一實(shí)施例所述相同的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，用與第一實(shí)施例相同的參考號來表示與第一實(shí)施例對應(yīng)的元件，且略去其詳細(xì)的解釋。
如圖14放大所示，半導(dǎo)體激光器80在同一個(gè)襯底81的一個(gè)表面上具有多個(gè)(此實(shí)施例中是二個(gè))沿垂直于諧振腔取向的方向排列的發(fā)光部分80a和80b。應(yīng)該指出的是，諧振腔沿垂直于圖14的紙面的方向取向。厚度約為100微米的襯底81由半絕緣GaAs制成。發(fā)光部分80a和80b被制作在襯底81的(100)面上。
借助于將緩沖層82、作為第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的n型半導(dǎo)體層83、有源層84、和作為第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的p型半導(dǎo)體層85，按此順序相繼層疊在襯底81上，來制作具有相同結(jié)構(gòu)的各個(gè)發(fā)光部分80a和80b。厚度為50nm的緩沖層82，由摻有諸如硅(Si)或硒(Se)之類的n型雜質(zhì)的n型GaAs制成。
借助于將n型包層83a和第一波導(dǎo)層83b，按此順序?qū)盈B在緩沖層82上，來制作n型半導(dǎo)體層83。厚度為1.0微米的n型包層83a，由摻有諸如硅或硒之類的n型雜質(zhì)的n型混晶Al0.40Ga0.60As制成。厚度為10nm的第一波導(dǎo)層83b，由摻有諸如硅或硒之類的n型雜質(zhì)的n型混晶Al0.17Ga0.83As制成。
由不摻雜的混晶AlGaAs制成的有源層84，具有由厚度為10nm的由Al0.07Ga0.93As制成的阱層和厚度為5nm的由Al0.17Ga0.83As制成的勢壘層構(gòu)成的多量子阱結(jié)構(gòu)。各個(gè)發(fā)光部分80a和80b中的有源層84用做發(fā)光層，分別發(fā)射波長約為790nm的光。
借助于將第二波導(dǎo)層85a、p型包層85b和帽層85c，按此順序相繼層疊在有源層84上，來制作p型半導(dǎo)體層85。厚度為10nm的第二波導(dǎo)層85a，由摻有諸如鋅(Zn)之類的p型雜質(zhì)的p型混晶Al0.17Ga0.83As制成。厚度為1.0微米的p型包層85b，由摻有諸如鋅之類的p型雜質(zhì)的p型混晶Al0.40Ga0.60As制成。厚度為50nm的帽層85c，由摻有諸如鋅之類的p型雜質(zhì)的p型GaAs制成。
沿諧振腔取向延伸的電流阻擋層86被沿層疊方向插入p型包層85b部分的二側(cè)。更具體地說，部分p型包層85b沿層疊方向具有窄的沿垂直于諧振腔取向的方向的寬度，以便約束電流。厚度為700nm的各個(gè)電流阻擋層86，由摻有諸如硅或硒之類的n型雜質(zhì)的n型GaAs制成。
各個(gè)發(fā)光部分80a和80b，在部分n型包層83a的沿層疊方向制作有源層84的一側(cè)上，具有作為第一電極的n側(cè)電極87a。借助于將金鍺(Ge)合金層、鎳層和金層，按此順序相繼層疊在n型包層83a上，并加熱使這些層合金化，來制作n側(cè)電極87a。n側(cè)電極87a被電連接到n型包層83a。
各個(gè)發(fā)光部分80a和80b，在部分帽層85c的與有源層84相反的側(cè)上，具有作為第二電極的p側(cè)電極87b。借助于將鈦層、鉑(Pt)層和金層，按此順序相繼層疊在帽層85c上，并加熱使這些層合金化，來制作p側(cè)電極87b。p側(cè)電極87b被電連接到帽層85c。
n側(cè)電極87a和p側(cè)電極87b之所以制作在沿層疊方向的同一側(cè)上的理由是，縮短各個(gè)電極與有源層84之間的距離，以便增強(qiáng)各個(gè)發(fā)光部分80a和80b的響應(yīng)。而且，在發(fā)光部分80a和80b中，二個(gè)p側(cè)電極87b彼此相鄰，而二個(gè)n側(cè)電極87a安置成其間提供二個(gè)p側(cè)電極87b。
各個(gè)發(fā)光部分80a和80b，在沿諧振腔取向的端部處，具有一對反射膜88(圖14中只示出了一個(gè))。反射率低的一個(gè)反射膜88，由氧化鋁(Al2O3)制成。借助于交替層疊氧化鋁層和非晶硅層而制作反射率高的另一個(gè)反射膜(未示出)。從有源層84產(chǎn)生的光在一對反射膜88之間來回反射而被放大，并作為激光束從一個(gè)反射膜88發(fā)射。
如圖13所示，封裝件70的導(dǎo)電安裝板73在其安裝表面上具有一對凹陷部分73a和制作在其間的一個(gè)突出部分73b。這一對凹陷部分73a對應(yīng)于半導(dǎo)體激光器80的n側(cè)電極87a制作，而突出部分73b對應(yīng)于半導(dǎo)體激光器80的p側(cè)電極87b制作。各個(gè)凹陷部分73a的尺寸被設(shè)定成寬度為0.2mm而深度為1mm，而突出部分73b的尺寸被設(shè)定成寬度為0.4mm而深度為1mm。凹陷部分73a和突出部分73b的安裝表面之間的高度差為300微米。各個(gè)凹陷部分73a的尺寸可以彼此不同，但為了減少待要安裝在凹陷部分73a上的絕緣安裝板74的種類數(shù)目，從而改善生產(chǎn)率，二者最好完全相同。導(dǎo)電安裝板73的其它結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的導(dǎo)電安裝板13相同。
封裝件70的絕緣安裝板74被安置在導(dǎo)電安裝板73的各對凹陷部分73a上。雖然未示出，但如第一實(shí)施例中的絕緣安裝板14那樣，絕緣安裝板74也具有由絕緣材料制成的絕緣板、制作在絕緣板的導(dǎo)電安裝板74側(cè)表面上的粘合層、制作在絕緣板的與導(dǎo)電安裝板73相反的表面上的連線部分、以及制作在部分連線部分的與絕緣板相反的表面上的焊料粘合層。絕緣安裝板74的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的絕緣安裝板14相同。絕緣安裝板74的尺寸被設(shè)定成寬度為0.2mm而深度為1mm。絕緣安裝板74的厚度與第一實(shí)施例中的絕緣安裝板14相同。
一個(gè)絕緣安裝板74的連線部分利用連線17連接到管腳15，而其它絕緣安裝板74的連線部分利用連線77連接到管腳16。半導(dǎo)體激光器80被安置成n側(cè)電極87a與絕緣安裝板74的焊料粘合層接觸，而p側(cè)電極87b與導(dǎo)電安裝板73的突出部分73b接觸。亦即，發(fā)光部分80a的n側(cè)電極87a，利用制作在絕緣安裝板74上的連線部分和連線77，從管腳16被連接到電源(未示出)，而發(fā)光部分80b的n側(cè)電極87a，利用制作在絕緣安裝板74上的連線部分和連線17，從管腳15被連接到電源(未示出)。另一方面，發(fā)光部分80a的p側(cè)電極87b，利用導(dǎo)電安裝板73，從管腳18被連接到電源(未示出)。
在此實(shí)施例中，由于像第一實(shí)施例那樣，包括襯底81與p側(cè)電極87b之間的有源層84的p側(cè)電極87b與導(dǎo)電安裝板73接觸，故有可能通過導(dǎo)電安裝板73有效地輻射各個(gè)有源層84產(chǎn)生的熱。
在下列步驟中制造具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光器件和封裝件70首先，如下制造半導(dǎo)體激光器80制備具有多個(gè)半導(dǎo)體激光器制作區(qū)的由半絕緣GaAs制成的襯底81。用MOCVD方法，在襯底81的表面(100面)上，相繼生長由n型GaAs制成的緩沖層82、由n型混晶Al0.40Ga0.60As制成的n型包層83a、由n型混晶Al0.17Ga0.83As制成的第一波導(dǎo)層83b、由不摻雜的混晶AlGaAs制成的有源層84、由p型混晶Al0.17Ga0.83As制成的第二波導(dǎo)層85a、由p型混晶Al0.40Ga0.60As制成的部分p型包層85b。
用MOCVD方法，在p型包層85b上選擇性地生長由n型GaAs制成的電流阻擋層86。在選擇性地生長電流阻擋層86之后，用MOCVD方法，在電流阻擋層86和p型包層85b上，相繼生長其余的由p型混晶Al0.40Ga0.60As制成的p型包層85b和由p型GaAs制成的帽層85c。
在制作直到帽層85c的各個(gè)層之后，用光刻方法，按對應(yīng)于發(fā)光部分80a和80b的制作位置的順序，選擇性地清除電流阻擋層86、p型包層85b、第二波導(dǎo)層85a、有源層84、第一波導(dǎo)層83b、n型包層83a、和緩沖層82，從而彼此分離各個(gè)發(fā)光部分80a和80b。
在彼此分離各個(gè)發(fā)光部分80a和80b之后，用光刻方法，按對應(yīng)于發(fā)光部分80a和80b中的n側(cè)電極87a的制作位置的順序，選擇性地清除帽層85c、電流阻擋層86、p型包層85b、第二波導(dǎo)層85a、有源層84、第一波導(dǎo)層83b、和部分n型包層83a，從而暴露發(fā)光部分80a和80b中的n型包層83a。然后，在各個(gè)n型包層83a上選擇性地制作n側(cè)電極87a，再在各個(gè)帽層85c上選擇性地制作p側(cè)電極87b。之后，用加熱的方法，對發(fā)光部分80a和80b中的各個(gè)n側(cè)電極87a和p側(cè)電極87b進(jìn)行合金化。
制作n側(cè)電極87a和p側(cè)電極87b之后，襯底81沿垂直于諧振腔取向的方向，被分割成各具有對應(yīng)于各個(gè)半導(dǎo)體激光器制作區(qū)長度的特定長度的部分。用CVD方法，在被分割部分的一對側(cè)表面上制作一對反射膜88。然后，各個(gè)部分的襯底81沿平行于諧振腔取向的方向，被分割成各具有對應(yīng)于各個(gè)半導(dǎo)體激光器制作區(qū)寬度的特定寬度的部分。用這種方法，獲得了半導(dǎo)體激光器80。
接著，如第一實(shí)施例，整體鑄造支持件11和導(dǎo)電安裝板73，并在支持件11和導(dǎo)電安裝板73的表面上汽相淀積焊料膜。分立制作的管腳15、16和18被安置在支持件11上。隨后，如第一實(shí)施例，分立制作絕緣安裝板74。
在制作絕緣安裝板74之后，如第一實(shí)施例，絕緣安裝板74被安裝在各個(gè)導(dǎo)電安裝板73的凹陷部分73a上，并使半導(dǎo)體激光器80的各個(gè)p側(cè)電極87b與導(dǎo)電安裝板73的突出部分73b接觸，而各個(gè)n側(cè)電極87a與各個(gè)絕緣安裝板74的焊料粘合層接觸。用加熱裝置(未示出)對此裝配件進(jìn)行加熱，使導(dǎo)電安裝板73的焊料膜熔化，以便將各個(gè)絕緣安裝板74粘合性地鍵合到導(dǎo)電安裝板73，并將半導(dǎo)體激光器80的各個(gè)p側(cè)電極87b粘合性地鍵合到導(dǎo)電安裝板73。此外，各個(gè)絕緣安裝板74的焊料粘合層被熔化，從而將半導(dǎo)體激光器80的各個(gè)n側(cè)電極87a粘合性地鍵合到各個(gè)絕緣安裝板74。
之后，布置連線17，以便將一個(gè)絕緣安裝板74的連線部分連接到管腳15，并布置連線77，以便將另一個(gè)絕緣安裝板74的連線部分連接到管腳16。在連接連線17和77之后，如第一實(shí)施例，分立制作的蓋體12被安置到支持件11。用這種方法，制作了圖13所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件和封裝件70。
下面描述這樣制作的半導(dǎo)體發(fā)光器件和封裝件70的功能。
在半導(dǎo)體發(fā)光器件中，當(dāng)特定的電壓通過封裝件70的管腳15、16和18施加在半導(dǎo)體激光器80的n側(cè)電極87a與相關(guān)的p側(cè)電極87b之間時(shí)，電流被注入到半導(dǎo)體激光器80的相關(guān)的有源層84中，從而由于電子與正空穴的復(fù)合而引起光發(fā)射。這樣產(chǎn)生的光在一對反射膜88之間來回反射而被放大，并作為激光束從一個(gè)反射膜88發(fā)射。從半導(dǎo)體激光器80這樣發(fā)射的激光束，通過封裝件70的引出窗口12a，從封裝件70向外引出。
此時(shí)，在半導(dǎo)體激光器80中，主要在各個(gè)發(fā)光部分80a和80b的有源層84處出現(xiàn)發(fā)熱。在本實(shí)施例中，由于各個(gè)p側(cè)電極87b被直接連接于導(dǎo)電安裝板73，從而縮短了各個(gè)有源層84與導(dǎo)電安裝板73之間的距離，故各個(gè)有源層84中產(chǎn)生的熱通過導(dǎo)電安裝板73被有效地輻射。因此，有可能抑制半導(dǎo)體激光器80的各個(gè)發(fā)光部分80a和80b之間的熱干擾，從而抑制閾值電流的增大，并抑制發(fā)光效率的下降。
在本實(shí)施例中，由于絕緣安裝板74被安置在導(dǎo)電安裝板73的各個(gè)凹陷部分73a上，且各個(gè)n側(cè)電極87a被電連接于制作在絕緣安裝板74上的連線部分，故有可能確保導(dǎo)電安裝板73與連線部分之間的電絕緣，從而防止n側(cè)電極87a與p側(cè)電極87b之間的短路。此外，有可能確保二個(gè)制作在絕緣安裝板74上的連線部分之間的電絕緣，并確保發(fā)光部分80a和80b的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。
用這種方法，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件，由于各個(gè)p側(cè)電極87b被直接連接于導(dǎo)電安裝板73，故能夠縮短各個(gè)有源層84與導(dǎo)電安裝板73之間的距離，從而通過導(dǎo)電安裝板73有效地輻射有源層84中產(chǎn)生的熱。結(jié)果，有可能抑制發(fā)光部分80a和80b之間的熱干擾。亦即，有可能抑制閾值電流的增大和發(fā)光效率的下降，從而長期保持器件的高質(zhì)量。
同樣由于絕緣安裝板74被安置在導(dǎo)電安裝板73的各個(gè)凹陷部分73a上，且各個(gè)n側(cè)電極87a被連接于制作在絕緣安裝板74上的連線部分，故有可能確保各個(gè)連線部分與導(dǎo)電安裝板73之間的電絕緣，從而防止半導(dǎo)體激光器80的各個(gè)n側(cè)電極87a與相關(guān)的p側(cè)電極87b之間的短路。而且，有可能確保發(fā)光部分80a和80b的各個(gè)連線部分之間的電絕緣，從而確保發(fā)光部分80a和80b的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)本實(shí)施例中的封裝件70，由于二個(gè)凹陷部分73a和突出部分73b被制作在導(dǎo)電安裝板73上，且絕緣安裝板74被安置在各個(gè)凹陷部分73a上，故借助于將n側(cè)電極87a安置在制作于絕緣安裝板74上的連線部分上，并將相關(guān)的p側(cè)電極87b安置在導(dǎo)電安裝板73上，有可能防止半導(dǎo)體激光器80的各個(gè)n側(cè)電極87a與相關(guān)的p側(cè)電極87b之間的短路。并有可能確保制作在發(fā)光部分80a和80b中的二個(gè)n側(cè)電極87a之間的電絕緣，從而確保發(fā)光部分80a和80b的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。而且，有可能通過導(dǎo)電安裝板13有效地輻射半導(dǎo)體激光器80的各個(gè)有源層中產(chǎn)生的熱。
雖然沒有詳細(xì)描述，但本實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件可以構(gòu)造成將與第二實(shí)施例相同的分離部分制作在導(dǎo)電安裝板73上。此外，與第三實(shí)施例相同的位置固定部分可以制作在導(dǎo)電安裝板73上；且如第四實(shí)施例那樣，可以用淀積方法，將絕緣安裝板74制作在導(dǎo)電安裝板73的各個(gè)凹陷部分73a上。
(第六實(shí)施例)圖15示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的一部分和封裝件的一部分。本實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件和封裝件，除了半導(dǎo)體激光器100具有三個(gè)或更多個(gè)發(fā)光部分100a，且導(dǎo)電安裝板93和絕緣安裝板94的結(jié)構(gòu)相應(yīng)地不同于第五實(shí)施例之外，具有與第五實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)和功能，而且能夠用與第五實(shí)施例所述相同的方法加以制造。因此，在本實(shí)施例中，用與第五實(shí)施例相同的參考號來表示與第五實(shí)施例對應(yīng)的元件，且略去其詳細(xì)的解釋。
在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體激光器100具有5個(gè)結(jié)構(gòu)相同的發(fā)光部分100a。在這些發(fā)光部分100a中，n側(cè)電極與p側(cè)電極制作成交替地排列。半導(dǎo)體激光器100的其它結(jié)構(gòu)與第五實(shí)施例中的半導(dǎo)體激光器80相同。
導(dǎo)電安裝板93在其安裝表面上具有5個(gè)突出部分93b和制作成U形圍繞各個(gè)突出部分93b的凹陷部分93a。凹陷部分93a對應(yīng)于半導(dǎo)體激光器100的n側(cè)電極制作，而突出部分93b對應(yīng)于半導(dǎo)體激光器100的p側(cè)電極制作。導(dǎo)電安裝板93的其它結(jié)構(gòu)與第五實(shí)施例所述的導(dǎo)電安裝板73相同。
安置在導(dǎo)電安裝板93的凹陷部分93a上的絕緣安裝板94，具有由絕緣材料制成的絕緣板94a，并制作成對應(yīng)于導(dǎo)電安裝板93的凹陷部分93a的梳狀。在絕緣板94a的導(dǎo)電安裝板94側(cè)的表面上，滿鋪制作粘合層94b。彼此獨(dú)立的對應(yīng)于半導(dǎo)體激光器100的n側(cè)電極制作的連線部分94c，被制作在絕緣安裝板94a的與導(dǎo)電安裝板93相反的表面上。焊料粘合層94d被制作在各個(gè)連線部分94c的與絕緣安裝板94a相反的部分表面上。用來制作絕緣板94a、粘合層94b、各個(gè)連線部分94c、和各個(gè)焊料粘合層94d的材料，與第五實(shí)施例所用的相同。絕緣安裝板94的厚度與第五實(shí)施例的相同。
半導(dǎo)體激光器100被安置成各個(gè)n側(cè)電極與絕緣安裝板94的相關(guān)焊料粘合層94d接觸，而各個(gè)p側(cè)電極與導(dǎo)電安裝板73的相關(guān)突出部分73b接觸。雖然未示出，但絕緣安裝板94的各個(gè)連線部分94c連接于不同的管腳。亦即，根據(jù)本實(shí)施例，甚至具有三個(gè)或更多個(gè)發(fā)光部分100a的半導(dǎo)體激光器，也能夠表現(xiàn)與第五實(shí)施例相同的效果。
雖然沒有詳細(xì)描述，但本實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件可以構(gòu)造成將與第二實(shí)施例相同的分離部分制作在導(dǎo)電安裝板93上；與第三實(shí)施例相同的位置固定部分可以制作在導(dǎo)電安裝板93上；且如第四實(shí)施例那樣，可以用淀積方法，將絕緣安裝板94制作在導(dǎo)電安裝板93的凹陷部分93a上。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但本發(fā)明不局限于此，而且可以理解，可以作出各種各樣的改變而不超越本發(fā)明的構(gòu)思或范圍。例如，雖然各個(gè)導(dǎo)電安裝板13、33、43、53、73、93是由金屬制成的，但也可以由金屬之外的導(dǎo)電材料制成。
在第一、第二、第三、第五和第六實(shí)施例的每一個(gè)中，各個(gè)絕緣安裝板14、74和94由諸如氮化鋁、氮化硼或碳化硅之類的絕緣材料制成，但也可以由諸如二氧化硅、氮化硅(Si3N4)、氧化鋁(Al2O3)、非晶硅、氧化鋯(ZrO)、或氧化鈦(TiO)之類的不同的絕緣材料制成。
在第四實(shí)施例中，絕緣安裝板54由二氧化硅制成，但也可以由諸如氮化鋁、氮化硼、碳化硅、氮化硅、氧化鋁、非晶硅、氧化鋯、或氧化鈦之類的不同的絕緣材料制成。
在各個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電安裝板13、33、43、53、73和93的凹陷部分13a、73a和93a以及突出部分13b、73b和93b都被整平了，但如圖16和17所示，導(dǎo)電安裝板113和123的凹陷部分113a和123a以及突出部分113b和123b也可以各構(gòu)造成具有一個(gè)或更多個(gè)凹陷和一個(gè)或更多個(gè)突出。然而，為了提高熱輻射效果，導(dǎo)電安裝板與絕緣安裝板之間的各個(gè)接觸區(qū)以及導(dǎo)電安裝板與半導(dǎo)體元件之間的接觸區(qū)可以做大。
在各個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層被看作n型半導(dǎo)體層25或83，而第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層被看作p型半導(dǎo)體層27或85，但第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層也可以被看作p型半導(dǎo)體層，而第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層被看作n型半導(dǎo)體層。但在n型半導(dǎo)體層的結(jié)晶性優(yōu)越于p型半導(dǎo)體層的情況下，例如在由含氮的氮化物與III族元素組成的化合物半導(dǎo)體的情況下，為了適當(dāng)?shù)孬@得所希望的半導(dǎo)體發(fā)光元件，可能希望在襯底上相繼生長n型半導(dǎo)體層、有源層和p型半導(dǎo)體層。
在第一到第四實(shí)施例的每一個(gè)中，示范性地描述了由用來制作半導(dǎo)體激光器20的各個(gè)n型半導(dǎo)體層25、有源層26、p型半導(dǎo)體層27之類的由III族元素基氮化物組成的化合物半導(dǎo)體，然而，根據(jù)本發(fā)明，也可以用由含氮(N)和至少一種選自鎵(Ga)、鋁(Al)、硼(B)和銦(In)的III族元素的不同的III族元素基氮化物組成的適當(dāng)?shù)幕衔锇雽?dǎo)體來代替。
而且，在第一到第四實(shí)施例的每一個(gè)中，半導(dǎo)體激光器20的各個(gè)n型半導(dǎo)體層25、有源層26、p型半導(dǎo)體層27之類，由III族元素基氮化物組成的化合物半導(dǎo)體制成，然而，根據(jù)本發(fā)明，上述的層可以由不同的半導(dǎo)體制成。但應(yīng)該指出的是，本發(fā)明對于其中半導(dǎo)體元件構(gòu)造成第一電極和第二電極沿層疊方向位于同一側(cè)上的半導(dǎo)體發(fā)光器件特別有效，更具體地說，其中的半導(dǎo)體元件使第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、有源層和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層相繼層疊，且第一電極位于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的制作有源層的側(cè)上，而第二電極位于第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的與有源層相反的側(cè)上。
而且，在第五到第六實(shí)施例的每一個(gè)中，示范性地描述了用來制作各個(gè)發(fā)光部分80a、80b和100a的各個(gè)n型半導(dǎo)體層83、有源層84、p型半導(dǎo)體層85之類的半導(dǎo)體，然而，根據(jù)本發(fā)明，也可以用不同的半導(dǎo)體，例如II-V族化合物半導(dǎo)體或II-VI族化合物半導(dǎo)體來代替。
在各個(gè)實(shí)施例中，示范性地描述了半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明不局限于此。例如，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器可以構(gòu)造成不提供防退化層27a；各個(gè)第一波導(dǎo)層25c和83b以及第二波導(dǎo)層27b和85a可以由不摻雜的半導(dǎo)體制成；或以不同于實(shí)施例中所述的方法來實(shí)現(xiàn)電流約束。
在各個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件被構(gòu)造成包括半導(dǎo)體激光器的半導(dǎo)體發(fā)光器件，但本發(fā)明也可以應(yīng)用于包括諸如發(fā)光二極管之類的不同的發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光器件，還可以應(yīng)用于包括半導(dǎo)體發(fā)光器件之外的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件。
作為變通，在各個(gè)實(shí)施例中，用MOCVD方法制作各個(gè)半導(dǎo)體激光器20、80和100的各個(gè)第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、有源層、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之類，但也可以用不同的汽相生長工藝來制作，例如用MBE工藝或鹵化物汽相生長工藝，也稱為混合汽相生長工藝，其中的鹵素有助于源材料的輸運(yùn)或反應(yīng)。
(第七實(shí)施例)圖18示出了作為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體發(fā)光器件的整個(gè)結(jié)構(gòu)。此半導(dǎo)體發(fā)光器件包括作為半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體激光器210和包含此半導(dǎo)體激光器210的封裝件220。
圖19示出了半導(dǎo)體激光器210的局部剖面結(jié)構(gòu)。借助于通過緩沖層212a、背面層212b、掩模層213和涂層生長層214，在襯底211的一對相反的表面中的一個(gè)表面上相繼層疊多個(gè)半導(dǎo)體層，來制作半導(dǎo)體激光器210。此多個(gè)半導(dǎo)體層由按下列順序?qū)盈B在襯底211上的作為第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的n型半導(dǎo)體層215、有源層216、作為第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的p型半導(dǎo)體層217組成。襯底211由沿層疊方向的厚度(以下簡稱為“厚度”)為300微米的藍(lán)寶石制成，而緩沖層212a制作在襯底211的C面上。
厚度為30nm的緩沖層212a，由不摻雜的GaN制成。厚度為2微米的背面層212b，由不摻雜的GaN晶體制成。厚度為0.1微米的掩模層213，由二氧化硅(SiO2)制成。掩模層213具有多個(gè)沿垂直于圖19的紙面的方向延伸的條形窗口213a，以及多個(gè)各形成在相鄰二個(gè)窗口213a之間的條形掩模部分213b。涂層生長層214在掩模層213上橫向生長，從而截?cái)鄟碜员趁鎸?12b的位錯(cuò)的貫穿。厚度為10微米的涂層生長層214，由不摻雜的GaN制成。
借助于將n側(cè)接觸層215a、n型包層215b和第一波導(dǎo)層215c，按此順序?qū)盈B在涂層生長層214上，來制作n型半導(dǎo)體層215。厚度為3微米的n側(cè)接觸層215a，由摻有硅(Si)之類的n型雜質(zhì)的n型GaN制成。厚度為1微米的n型包層215b，由摻有硅之類的n型雜質(zhì)的n型混晶Al0.1Ga0.9N制成。厚度為0.1微米的第一波導(dǎo)層215c，由摻有硅之類的n型雜質(zhì)的n型GaN制成。
有源層216由不摻雜的混晶InGaN制成，并具有包括厚度為3nm的由混晶In0.15Ga0.85N制成的阱層和厚度為7nm的由混晶In0.02Ga0.98N制成的勢壘層的多量子阱結(jié)構(gòu)。有源層216起發(fā)光層的作用。例如，在激光器振蕩時(shí)，發(fā)射波長被設(shè)定為大約405nm。
借助于將防退化層217a、第二波導(dǎo)層217b、p型包層217c和p側(cè)接觸層217d，按此順序?qū)盈B在有源層216上，來制作p型半導(dǎo)體層217。厚度為20nm的防退化層217a，由摻有鎂(Mg)之類的p型雜質(zhì)的p型混晶Al0.2Ga0.8N制成。厚度為0.1微米的第二波導(dǎo)層217b，由摻有鎂之類的p型雜質(zhì)的p型GaN制成。厚度為0.8微米的p型包層217c，由摻有鎂之類的p型雜質(zhì)的p型混晶Al0.1Ga0.9N制成。厚度為0.1微米的p側(cè)接觸層217d，由摻有鎂之類的p型雜質(zhì)的p型混晶GaN制成。
作為第一電極的n側(cè)電極218a制作在n側(cè)接觸層215a的沿層疊方向的p型半導(dǎo)體層217的表面上。由二氧化硅制成的絕緣層218b，制作在p側(cè)接觸層217d的沿層疊方向與n型半導(dǎo)體層215相反的側(cè)上，而作為第二電極的p側(cè)電極218c，通過制作在絕緣層218b中的窗口，制作在p側(cè)接觸層217d上。亦即，在半導(dǎo)體激光器210中，n側(cè)電極218a和p側(cè)電極218c制作在沿層疊方向的同一側(cè)上。
借助于將鈦(Ti)層、鋁(Al)層、鉑(Pt)層和金(Au)層，按此順序?qū)盈B在n側(cè)接觸層215a上，并用加熱的方法對這些金屬進(jìn)行合金化，使之電連接到n側(cè)接觸層215a，來制作n側(cè)電極218a。借助于將鎳(Ni)層、鉑層和金層，按此順序?qū)盈B在p側(cè)接觸層217d上，并用加熱的方法對這些金屬進(jìn)行合金化，使之電連接到p側(cè)接觸層217d，來制作p側(cè)電極218c。p側(cè)電極218c被制作成沿垂直于圖19的紙面的方向延伸的條形，以便約束電流，而對應(yīng)于p側(cè)電極218c的有源層216的區(qū)域成為發(fā)光區(qū)。
半導(dǎo)體激光器210在沿長度方向的p側(cè)電極218c的二端處具有一對反射膜219(圖19中只示出了一個(gè))。借助于交替層疊二氧化硅膜和氧化鋯(ZrO2)膜，來制作各個(gè)反射膜219。一個(gè)反射膜219的反射率被設(shè)定為低值，而另一個(gè)反射膜(未示出)的反射率被設(shè)定為高值，使有源層216產(chǎn)生的光在一對反射膜219之間來回反射而被放大，并作為激光束從一個(gè)反射膜219發(fā)射。亦即，p側(cè)電極218c的長度方向成為諧振腔取向。
圖20是部分封裝件220的分解圖。封裝件220包括用來支持半導(dǎo)體激光器210并輻射半導(dǎo)體激光器210中產(chǎn)生的熱的導(dǎo)電安裝板221；以及制作成圓環(huán)形用來以支持表面222a支持導(dǎo)電安裝板221的支持件222。
導(dǎo)電安裝板221具有其上待要安置半導(dǎo)體激光器210的安裝表面221a。安裝表面221a垂直于支持表面222a。如圖18所示，在半導(dǎo)體激光器210的n側(cè)電極218a和p側(cè)電極218c之中，p側(cè)電極218c(包括絕緣層218b)被固定在安裝表面221a上。具體地說，導(dǎo)電安裝板221將半導(dǎo)體激光器210支持成n側(cè)電極218a沿平行于安裝表面221a和支持表面222a的方向從導(dǎo)電安裝板221突出。之所以使p側(cè)電極218c與導(dǎo)電安裝板221接觸的理由是，作為主要發(fā)熱源的有源層216位于p側(cè)電極218c與襯底211之間。亦即，借助于縮短有源層216與具有高的熱輻射作用的導(dǎo)電221之間的距離，有可能通過導(dǎo)電安裝板221有效地輻射有源層216中產(chǎn)生的熱。
當(dāng)導(dǎo)電安裝板221的安裝表面221a處于沿水平方向延伸亦即方向向上時(shí)，導(dǎo)電安裝板221從支持件222的支持表面222a的中心向右向下偏離。其原因是，即使半導(dǎo)體激光器210被安置在導(dǎo)電安裝板221上，使n側(cè)電極218a從其中突出，半導(dǎo)體激光器210也位于支持件222的中心部分。導(dǎo)電安裝板221在靠近支持件222的中心的端部處，沿平行于安裝表面221a和支持表面222a的方向具有側(cè)表面221b。亦即，導(dǎo)電安裝板221在其上半導(dǎo)體激光器210的n側(cè)電極218a突出的側(cè)上具有側(cè)表面221b。此側(cè)表面221b從安裝表面221a側(cè)到相反側(cè)向安裝表面221a的相反的末端，亦即向p側(cè)電極218c側(cè)傾斜。如在制造步驟的描述中可見，其理由是為了容易將連線227連接到半導(dǎo)體激光器210的n側(cè)電極218a。
如圖21所示，為了將半導(dǎo)體激光器210的有源層216的發(fā)光區(qū)置于支持件222的中心，當(dāng)安裝表面221a方向向上時(shí)，可能希望安裝表面221a在側(cè)表面221b側(cè)的末端，從支持件222的中心垂直線I向左突出。而且，安裝表面221a在側(cè)表面221b側(cè)上的末端與n側(cè)電極218a的與側(cè)表面221b相反的末端之間的寬度“w”，依賴于稍后描述的在制造步驟中用來連接連線227的毛細(xì)管(未示出)的尺寸而受到限制。此處，當(dāng)安裝表面221a方向向上時(shí)，支持件222的中心垂直線I與安裝表面221a的側(cè)表面221b側(cè)上的末端之間的距離“t”被設(shè)定為大約50微米，而上述寬度“w”被設(shè)定為大約300微米。
如圖20所示，支持件222的一對相反的側(cè)表面中的一個(gè)被看作支持件表面222a。支持件222的外圍表面具有多個(gè)固定溝槽222b、22c、22d和22e。在稍后描述的制造步驟中，固定溝槽222b被用來以安裝表面221a方向向上地固定導(dǎo)電安裝板221。固定溝槽222c被用來以安裝表面221a方向向上地固定導(dǎo)電安裝板221。固定溝槽222d和222e被用來安置封裝件220。
導(dǎo)電安裝板221和支持件222由銅(Cu)之類的金屬整體鑄造，并在導(dǎo)電安裝板221和支持件222的表面上制作由鎳制成的薄膜。在導(dǎo)電安裝板221的安裝表面221a上，制作厚度為4-6微米的由焊料材料制成的焊料膜(未示出)。焊料材料的具體例子包括錫(Sn)、鉛(Pb)、錫鉛合金、金錫合金、銦(In)錫合金和銦鉛合金。
盤狀元件223被安裝在支持件222的內(nèi)部周邊表面上。在盤狀元件223的一對側(cè)表面的與安裝有導(dǎo)電安裝板221相反的一側(cè)表面上，制作管腳224。管腳224被電連接到電源(未示出)，還被電連接到導(dǎo)電安裝板221。具體地說，用管腳224經(jīng)由導(dǎo)電安裝板221，將半導(dǎo)體激光器210的p側(cè)電極218c電連接到電源(未示出)。此外，盤狀元件223與管腳224由諸如鐵(Fe)基金屬之類的金屬整體鑄造。盤狀元件223之所以與支持件222分隔的理由是為了方便在導(dǎo)電安裝板221的安裝表面221a上制作焊料膜，從而改進(jìn)生產(chǎn)率。
待要電連接到電源(未示出)的一對管腳225和226，在盤狀元件223上被制作成從其一個(gè)側(cè)表面到另一個(gè)側(cè)表面穿過盤狀元件223。管腳225和226中的每一個(gè)由銅之類的金屬制成，在其表面上制作由金制成的薄膜。由玻璃制成的絕緣環(huán)225a和226a分別被插入在盤狀元件223與管腳225和226之間，以便使盤狀元件223與管腳225和226電絕緣。換言之，導(dǎo)電安裝板221與管腳225和226電絕緣。
由金制成的厚度為30微米的連線227的一端連接于管腳225，而連線227的另一端連接于半導(dǎo)體激光器210的n側(cè)電極218a。亦即，用管腳225，通過連線227，將n側(cè)電極218a電連接到電源(未示出)。
如圖18所示，用來覆蓋半導(dǎo)體激光器210和導(dǎo)電安裝板221的中空圓筒形蓋體228，被安裝在支持件222的支持表面222a上。蓋體228被用來防止半導(dǎo)體激光器210被周圍氣氛沾污和氧化，并防止焊料在導(dǎo)電安裝板221的安裝表面221a上發(fā)生須狀生長。蓋體228由諸如銅或鐵基金屬之類的金屬制成。蓋體228的一個(gè)端部開放并與支持件222的支持表面222a接觸，而蓋體228的另一個(gè)端部封閉并具有用來將從包含在蓋體228中的半導(dǎo)體激光器210發(fā)射的激光束從封裝件220向外引出的引出窗口228a。引出窗口228a由能夠使半導(dǎo)體激光器210發(fā)射的激光束透過的材料，例如玻璃或塑料制成。此外，為了防止其特性退化和出現(xiàn)散射光，最好在引出窗口228a上制作用來防止半導(dǎo)體激光器210發(fā)射的激光束發(fā)生反射的防反射膜。
根據(jù)下列步驟來制造具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件首先，如下制作半導(dǎo)體激光器210制備具有多個(gè)半導(dǎo)體激光器制作區(qū)的由藍(lán)寶石制成的襯底211。用MOCVD(金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積)方法，在襯底211的一個(gè)表面(C面)上，相繼生長由不摻雜的GaN制成的緩沖層212a和由不摻雜的GaN制成的背面層212b。然后，用電子束蒸發(fā)工藝，在背面層212b上制作二氧化硅層，并用光刻方法進(jìn)行圖形化，以便選擇性地形成具有多個(gè)條形掩模部分13b的掩模層213。用MOCVD方法，在掩模層213上，從窗口13a沿橫向選擇性地生長由不摻雜的GaN制成的涂層生長層214。
然后，用MOCVD方法，在涂層生長層214上相繼生長由n型GaN制成的n側(cè)接觸層215a、由n型Al0.1Ga0.9N(混晶)制成的n型包層215b、由n型GaN制成的第一波導(dǎo)層215c、由不摻雜的GaInN(混晶)制成的有源層216、由p型Al0.2Ga0.8N(混晶)制成的防退化層217a、由p型GaN制成的第二波導(dǎo)層217b、由p型Al0.1Ga0.9N(混晶)制成的p型包層217c、以及由p型GaN制成的p側(cè)接觸層217d。
在按從n側(cè)接觸層215a到p側(cè)接觸層217d的順序生長各層之后，可能希望按需要在氮(N2)氣氛中于800-900℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱以激活載流子。然后，用電子束蒸發(fā)方法，在p側(cè)接觸層217d上制作由二氧化硅制成的絕緣層218b。接著，用光刻和RIE(反應(yīng)離子刻蝕)方法，按對應(yīng)于n側(cè)電極218a的制作位置的順序，選擇性地清除絕緣層218b、p側(cè)接觸層217d、p型包層217c、第二波導(dǎo)層217b、防退化層217a、有源層216、第一波導(dǎo)層215c、和n型包層215b，以暴露n側(cè)接觸層215a。
在暴露n側(cè)接觸層215a之后，用剝離和電子束蒸發(fā)方法，在n側(cè)接觸層215a上，選擇性地制作n側(cè)電極218a。在制作n側(cè)接觸層215a之后，用光刻方法，對應(yīng)于p側(cè)電極218c的制作位置，選擇性地清除絕緣層218b。然后，用剝離和電子束蒸發(fā)方法，在p側(cè)接觸層217d上，選擇性地制作p側(cè)電極218c。用加熱的方法使各個(gè)n側(cè)電極218a和p側(cè)電極218c合金化。
在熱處理之后，進(jìn)行研磨以減薄襯底211。然后，沿垂直于p側(cè)電極218c的長度方向的方向，將襯底211分割成各具有對應(yīng)于各個(gè)半導(dǎo)體激光器制作區(qū)的長度的特定長度的各部分。用電子束蒸發(fā)方法，在被分割的部分的一對側(cè)表面上制作一對反射膜219。然后，沿平行于p側(cè)電極218c的長度方向的方向，將襯底211分割成具有對應(yīng)于各個(gè)半導(dǎo)體激光器制作區(qū)的寬度的特定寬度的各部分，從而形成半導(dǎo)體激光器210。
之后，導(dǎo)電安裝板221和支持件222被整體鑄造，并在導(dǎo)電安裝板221和支持件222的表面上，用電鍍方法制作由鎳制成的薄膜。接著，如圖22所示，將支持件222和導(dǎo)電安裝板221插入固定夾具231的安裝孔231a中，使安裝表面221a方向向上。此時(shí)，支持件222的固定溝槽222c被密合在固定夾具231的固定突出231b周圍，致使支持件222和導(dǎo)電安裝板221被固定在固定夾具231上。具有對應(yīng)于安裝表面221a的窗口232a的模具232，被置于導(dǎo)電安裝板221上，并用電阻加熱式汽相淀積裝置，在安裝表面221a上汽相淀積由錫制成的焊料膜。
另一方面，整體鑄造盤狀元件223和管腳224，并制備管腳225和226。管腳225和226分別通過絕緣環(huán)225a和226a，被安裝到盤狀元件223。如圖23所示，這樣制備的盤狀元件223被安裝到支持件222。然后安置半導(dǎo)體激光器210，使n側(cè)電極218a沿平行于安裝表面221a和支持表面222a的方向從導(dǎo)電安裝板221突出，而p側(cè)電極218c和絕緣層218b與安裝表面221a接觸。亦即，在n側(cè)電極218a和p側(cè)電極218c中，只有p側(cè)電極218c與絕緣層218b一起，接觸到安裝表面221a。
然后，在235℃或更高的溫度下，對這樣制備的組裝件加熱10-30秒鐘，以便熔化焊料膜，從而利用焊接方法將p側(cè)電極218c和絕緣層218b固定在導(dǎo)電安裝板221上。為了防止焊料材料被氧化，焊接加熱最好在含氮?dú)?、氫?H2)或它們的混合氣體的氣氛中進(jìn)行。例如，在使用錫作為焊料材料的情況下，可能希望使用混合比為N2∶H2＝16∶1的含氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w。也可能希望一般保持混合氣體處于流動(dòng)狀態(tài)。而且，最好例如借助于在其上施加負(fù)載，將半導(dǎo)體激光器210向下推，以防止由熔化的焊料材料的表面張力造成的半導(dǎo)體激光器210的位置偏離。
在半導(dǎo)體激光器210被安裝在導(dǎo)電安裝板221上之后，如圖24所示，支持件222被插入在固定夾具233的安裝孔233a中，使安裝表面221a方向向下。亦即，半導(dǎo)體激光器210被置于下側(cè)，而導(dǎo)電安裝板221被置于上側(cè)。此時(shí)，支持件222的固定溝槽222b密合在固定夾具233的固定突出233b周圍，致使支持件222被固定在固定夾具233上。此時(shí)，半導(dǎo)體激光器210的襯底211側(cè)被固定夾具233的上表面233c支持。
在100℃的溫度下，對支持件211進(jìn)行加熱，并用毛細(xì)管234將半導(dǎo)體激光器210的n側(cè)電極218a連接到具有連線227的管腳225。在本實(shí)施例中，導(dǎo)電安裝板221的側(cè)表面221b從安裝表面221a側(cè)到相反的側(cè)，向安裝表面221a的相反的末端傾斜，靠近n側(cè)電極218a的間距因而加寬，致使毛細(xì)管234能夠容易地移動(dòng)到更靠近n側(cè)電極218a。在連接連線227之后，分立制作的蓋體228在干燥氮?dú)鈿夥罩斜话惭b到支持件222。用這種方法，獲得了圖18所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
下面描述這樣獲得的半導(dǎo)體發(fā)光器件的功能。
在半導(dǎo)體發(fā)光器件中，當(dāng)特定的電壓通過封裝件220的管腳225和224施加在半導(dǎo)體激光器210的n側(cè)電極218a與p側(cè)電極218b之間時(shí)，電流被注入到有源層216中，從而由于電子與正空穴的復(fù)合而引起光發(fā)射。此光在一對反射膜219之間來回反射而被放大，并作為激光束從一個(gè)反射膜219發(fā)射。從半導(dǎo)體激光器210這樣發(fā)射的激光束，通過封裝件220的引出窗口228a，從封裝件220向外引出。
此時(shí)，在半導(dǎo)體激光器220中，主要在有源層216處出現(xiàn)發(fā)熱。在本實(shí)施例中，由于為了縮短了有源層216與導(dǎo)電安裝板221之間的距離，p側(cè)電極218c被直接連接于導(dǎo)電安裝板221，故有源層216中產(chǎn)生的熱通過導(dǎo)電安裝板221被有效地輻射。結(jié)果，半導(dǎo)體激光器210的溫度上升被抑制，致使半導(dǎo)體激光器210能夠長期穩(wěn)定地運(yùn)行。
而且，在本實(shí)施例中，由于半導(dǎo)體激光器210的p側(cè)電極218c被固定到導(dǎo)電安裝板221，而半導(dǎo)體激光器210的n側(cè)電極218a從導(dǎo)電安裝板221突出，故有可能防止n側(cè)電極218a與p側(cè)電極218c之間的短路。
用這種方法，根據(jù)本實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件，由于p側(cè)電極218c被固定到導(dǎo)電安裝板221，而n側(cè)電極218a從導(dǎo)電安裝板221突出，故有可能防止n側(cè)電極218a與p側(cè)電極218c之間的短路，并通過導(dǎo)電安裝板221有效地輻射半導(dǎo)體激光器210中產(chǎn)生的熱。因而有可能抑制半導(dǎo)體激光器210的溫度上升，并長期保持器件的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，從而改善器件的可靠性。
特別是，由于p側(cè)電極218c被固定到導(dǎo)電安裝板221，故有可能縮短有源層216與導(dǎo)電安裝板221之間的距離，從而有效地輻射有源層216中產(chǎn)生的熱。
由于導(dǎo)電安裝板221的側(cè)表面221b從安裝表面221a側(cè)到相反的側(cè)，向p側(cè)電極218c側(cè)傾斜，故有可能加寬靠近n側(cè)電極218a處的間距，從而容易將連線連接到n側(cè)電極218a。這使得有可能方便n側(cè)電極218a到電源的連接。
由于導(dǎo)電安裝板221定位成從支持表面222a的中心向右偏離且安裝表面221a方向向上，故有可能容易地將p側(cè)電極218c固定到導(dǎo)電安裝板221，使n側(cè)電極218a沿平行于安裝表面221a和支持表面222a的方向從導(dǎo)電安裝板221突出，并有可能將半導(dǎo)體激光器210置于支持件222的中心部分。
由于支持件222具有用來使安裝表面221a方向向下地固定導(dǎo)電安裝板221的固定溝槽222b，故有可能在連線連接在n側(cè)電極218a與管腳225之間時(shí)，將n側(cè)電極218a和管腳225固定在固定夾具233上。因此，有可能方便連線227的連接，從而方便n側(cè)電極218a到電源的電連接。
根據(jù)本實(shí)施例中的制造半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，由于半導(dǎo)體激光器210被制作，然后p側(cè)電極218c被固定到導(dǎo)電安裝板221，使n側(cè)電極218a從導(dǎo)電安裝板221突出，故有可能容易地制造本實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件。而且，由于半導(dǎo)體激光器210位于下側(cè)而導(dǎo)電安裝板221位于上側(cè)，并使n側(cè)電極218a被連線227連接到管腳224，故有可能方便連線227的連接，從而方便n側(cè)電極218a到電源的電連接。
為了證實(shí)本實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件的熱輻射效應(yīng)，進(jìn)行了下面的比較實(shí)驗(yàn)。首先，制備圖18所示的根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件，并制備圖25所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件作為比較例。在此比較例中，與本實(shí)施例中所述相同的半導(dǎo)體激光器210通過由氮化鋁(AlN)制成的子安裝板2229被安裝在導(dǎo)電安裝板2221上。P側(cè)電極218c被連接于安置在子安裝板2229上的連線部分2229a，而連線部分2229a通過連線2227a被連接于導(dǎo)電安裝板2221。n側(cè)電極218a被連接于安置在子安裝板2229上的連線部分2229b，而連線部分2227b通過連線2227b被連接于管腳2225。
將各個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光器件置于保持在20℃的恒溫器(未示出)中并加以驅(qū)動(dòng)。在此驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，觀察半導(dǎo)體激光器210和導(dǎo)電安裝板221與2221的溫度變化。此外，使300mA的直流電流在各個(gè)半導(dǎo)體激光器210中流動(dòng)。此時(shí)，各個(gè)半導(dǎo)體激光器210的運(yùn)行電壓約為8V。用固定在各個(gè)半導(dǎo)體激光器210的襯底211和導(dǎo)電安裝板221(或2221)上的熱偶測量溫度。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在施加電壓大約10秒鐘之后，各個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光器件的溫度穩(wěn)定下來。在本實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件中，半導(dǎo)體激光器210的溫度為30℃，而導(dǎo)電安裝板221的溫度為24℃。亦即，半導(dǎo)體激光器210的溫度被升高了10℃，而導(dǎo)電安裝板221的溫度被升高了4℃。相反，在比較例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件中，半導(dǎo)體激光器210的溫度為35℃，而導(dǎo)電安裝板2221的溫度為25℃。亦即，半導(dǎo)體激光器210的溫度被升高了15℃，而導(dǎo)電安裝板2221的溫度被升高了5℃。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施例中的半導(dǎo)體發(fā)光器件表現(xiàn)出高的熱輻射效應(yīng)，能夠有效地抑制半導(dǎo)體激光器210的溫度上升。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明不局限于此，應(yīng)該理解的是，可以作出各種各樣的改變而不超越本發(fā)明的構(gòu)思與范圍。例如，雖然導(dǎo)電安裝板221的整個(gè)側(cè)表面221b在實(shí)施例中被傾斜，但也可以僅僅傾斜部分側(cè)表面221b。
在實(shí)施例中，導(dǎo)電安裝板221被定位成當(dāng)安裝表面221a方向向上時(shí)從支持表面222a的中心向右偏離，但也可以定位成向左偏離。亦即，導(dǎo)電安裝板221可以向右或向左偏離，使n側(cè)電極218a和p側(cè)電極218c中的一個(gè)能夠固定于其上。然而，在根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將n側(cè)電極218a或p側(cè)電極218c連接于管腳225的情況下，可能希望導(dǎo)電安裝板221偏離到與管腳225相反的右側(cè)上，以便容易連接電極與管腳225之間的連線。
在實(shí)施例中，導(dǎo)電安裝板221由金屬制成，但也可以由金屬以外的導(dǎo)電材料制成。
在實(shí)施例中，p側(cè)電極218c被固定到導(dǎo)電安裝板221，而n側(cè)電極218a從導(dǎo)電安裝板221突出，但也可以n側(cè)電極218a被固定到導(dǎo)電安裝板221，而p側(cè)電極218c從導(dǎo)電安裝板221突出。
在實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層被看作n型半導(dǎo)體層215，而第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層被看作p型半導(dǎo)體層217，但也可以第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層被看作p型半導(dǎo)體層，而第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層被看作n型半導(dǎo)體層。然而，在n型半導(dǎo)體層的結(jié)晶性優(yōu)越于p型半導(dǎo)體層的情況下，例如，在由含氮的氮化物和III族元素組成的化合物半導(dǎo)體的情況下，為了獲得所需的半導(dǎo)體發(fā)光元件，可能希望在襯底上相繼生長n型半導(dǎo)體層、有源層和p型半導(dǎo)體層。
在實(shí)施例中，示范性地描述了用來制作半導(dǎo)體激光器210的各個(gè)n型半導(dǎo)體層215、有源層216、p型半導(dǎo)體層217之類的由III族元素基氮化物組成的化合物半導(dǎo)體，但根據(jù)本發(fā)明，可以代之以由含氮(N)和至少一種選自鎵(Ga)、鋁(Al)、硼(B)和銦(In)的III族元素的不同的III族元素基氮化物組成的適當(dāng)?shù)幕衔锇雽?dǎo)體。
而且，在實(shí)施例中，半導(dǎo)體激光器210的各個(gè)n型半導(dǎo)體層215、有源層216、p型半導(dǎo)體層217之類，由III族元素基氮化物組成的化合物半導(dǎo)體制成，但根據(jù)本發(fā)明，上述的層也可以由不同的半導(dǎo)體制成。然而，應(yīng)該指出的是，本發(fā)明對于半導(dǎo)體元件被構(gòu)造成第一電極和第二電極被置于沿層疊方向的同一側(cè)上的半導(dǎo)體發(fā)光器件特別有效。
在實(shí)施例中，示范性地描述了半導(dǎo)體激光器210的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明不局限于此。例如，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器可以構(gòu)造成不提供防退化層217a；各個(gè)第一波導(dǎo)層215c和第二波導(dǎo)層217b由不摻雜的半導(dǎo)體制成；或以不同于實(shí)施例所述的方法來執(zhí)行電流約束。
在實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件被構(gòu)造成包括半導(dǎo)體激光器210的半導(dǎo)體發(fā)光器件，但本發(fā)明也適用于包括諸如發(fā)光二極管之類的不同的半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光器件，而且適用于包括半導(dǎo)體發(fā)光器件之外的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體器件。
作為變通，在實(shí)施例中，用MOCVD方法制作半導(dǎo)體激光器210的各個(gè)第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層215、有源層216、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層217等，但也可以用諸如MBE工藝或也稱為混合汽相生長工藝的其中鹵素有助于源材料的輸運(yùn)或反應(yīng)的鹵化物汽相生長工藝來制作。
權(quán)利要求
1.一種封裝件，它包含在其一個(gè)表面上具有凹陷部分和突出部分的導(dǎo)電安裝板；以及安置在所述導(dǎo)電安裝板的凹陷部分上的絕緣安裝板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的封裝件，其中所述絕緣安裝板包含與所述導(dǎo)電安裝板可靠地絕緣的連線部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的封裝件，其中所述導(dǎo)電安裝板在所述一個(gè)表面上具有用來使所述絕緣安裝板與所述導(dǎo)電安裝板之間保持間隙而分離開來的分離部分，所述分離部分安置在凹陷部分與突出部分之間。
4.一種封裝件，它包含在其一個(gè)表面上具有其上待要安置絕緣安裝板的凹陷部分和其上待要安置半導(dǎo)體元件的突出部分的導(dǎo)電安裝板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的封裝件，其中所述導(dǎo)電安裝板在凹陷部分與突出部分之間具有用來使安置在凹陷部分上的所述絕緣安裝板與所述導(dǎo)電安裝板之間保持間隙而分離開來的分離部分。
6.一種封裝件的制造方法，它包含下列步驟制作在其一個(gè)表面上具有凹陷部分和突出部分的導(dǎo)電安裝板；以及制作安裝在所述導(dǎo)電安裝板的凹陷部分上的絕緣安裝板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的封裝件的制造方法，還包含在所述導(dǎo)電安裝板的凹陷部分與突出部分之間制作用來使所述絕緣安裝板與所述導(dǎo)電安裝板之間保持間隙而分離開來的分離部分的步驟。
8.一種封裝件的制造方法，它包含以下步驟制作其一個(gè)表面上具有其上待要安置絕緣安裝板的凹陷部分和其上待要安置半導(dǎo)體元件的突出部分的導(dǎo)電安裝板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的封裝件的制造方法，還包含在所述導(dǎo)電安裝板的凹陷部分與突出部分之間，制作用來使所述安置在凹陷部分上的絕緣安裝板與所述導(dǎo)電安裝板之間保持間隙而分離開來的分離部分的步驟。
10.一種封裝件，它包含具有其上待要安置半導(dǎo)體元件的安裝表面的導(dǎo)電安裝板；以及具有垂直于所述安裝表面的支持表面的支持件，用來以所述支持表面支持所述導(dǎo)電安裝板；其中所述導(dǎo)電安裝板定位成當(dāng)所述安裝表面方向向上時(shí)，從所述支持表面的中心向右或向左偏離；且所述導(dǎo)電安裝板在末端處，沿平行于所述安裝表面和所述支持表面的方向，朝向所述支持件的中心具有側(cè)表面，且所述側(cè)表面從所述安裝表面?zhèn)鹊较喾匆粋?cè)，沿所述安裝表面的相反的末端傾斜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的封裝件，其中所述導(dǎo)電安裝板定位成當(dāng)所述安裝表面方向向上時(shí)，從所述支持表面的中心向右偏離。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的封裝件，其中所述支持件具有用來以所述安裝表面方向向下的方式固定所述導(dǎo)電安裝板的固定溝槽。
全文摘要
制作在封裝件中的導(dǎo)電安裝板具有安置絕緣安裝板的凹陷部分和突出部分。絕緣安裝板在其表面上具有安置連線部分的絕緣板。半導(dǎo)體激光器安置在絕緣安裝板和導(dǎo)電安裝板上，其n側(cè)電極與絕緣安裝板接觸，p側(cè)電極與導(dǎo)電安裝板接觸。產(chǎn)生的熱通過導(dǎo)電安裝板被輻射，并用絕緣安裝板防止n側(cè)電極與p側(cè)電極的短路。在變例中，半導(dǎo)體元件的p側(cè)電極固定到導(dǎo)電安裝板，n側(cè)電極從導(dǎo)電安裝板突出。
文檔編號H01S5/02GK1607661SQ20041008692
公開日2005年4月20日 申請日期1999年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月4日
發(fā)明者吉田浩, 東條剛, 小澤正文 申請人:索尼株式會社