CN102694113A - 半导体发光器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

根据一个实施例，半导体发光器件包括叠置体、第一和第二电极、第一和第二互连、第一和第二柱以及第一绝缘层。叠置体包括第一和第二半导体层和发光层。第一和第二电极分别连接到第一和第二半导体层。第一和第二互连分别连接到第一和第二电极。第一和第二柱分别连接到第一和第二互连。第一绝缘层设置在所述互连和所述柱上。第一和第二柱具有在第一绝缘层的表面中暴露的第一和第二监视焊盘。第一和第二互连具有在与第一绝缘层的所述表面连接的侧面中暴露的第一和第二键合焊盘。

Description

半导体发光器件及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请基于2011年3月23日递交的日本专利申请No.2011-064909并且要求其优先权。该日本专利申请的全部内容通过引用的形式并入本文。

技术领域

实施例涉及半导体发光器件及其制造方法。

背景技术

使用发出可见光或者白光的半导体发光器件作为用于照明设备、显示设备等设备的光源，并且预期其这样的应用将越发增长。为了增强半导体发光器件的便利性，希望降低它们的尺寸和成本。例如，要求由氮化物半导体制成的蓝光LED(发光二极管)具有一种适合于提高生产率和良率的结构，并且因此还需要制造方法。

发明内容

根据一个实施例，半导体发光器件包括叠置体、第一电极、第二电极、第一互连、第二互连、第一柱、第二柱以及第一绝缘层。叠置体包括第一导电类型的第一半导体层、第二导电类型的第二半导体层以及设置在第一半导体层和第二半导体层之间的发光层，叠置体从第二半导体层侧上的第一主表面发光。第一电极在叠置体的与第一主表面相对的第二主表面侧连接到第一半导体层。第二电极在第二主表面侧连接到第二半导体层。第一互连连接到第一电极。第二互连连接到第二电极。第一柱连接到第一互连。第二柱连接到第二互连；并且第一绝缘层在第二主表面侧设置在第一互连、第二互连、第一柱和第二柱上。第一柱具有在第一绝缘层的与所述第一主表面平行的表面中暴露的第一监视焊盘。第一互连具有在与第一绝缘层的所述表面连接的侧面中暴露的第一键合焊盘。第二柱具有在第一绝缘层的所述表面中暴露的第二监视焊盘。第二互连具有在第一绝缘层的所述侧面中暴露的第二键合焊盘。

附图说明

图1A到图1C是示出根据第一实施例的半导体发光器件的示意图；

图2是示出根据第一实施例的发光模块的示意横截面图；

图3A到图17B是示出根据第一实施例的半导体发光器件的制造工艺的示意图；

图18到图19B是示出根据第二实施例的半导体发光器件的制造工艺的示意图；

图20A和图20B是示出根据第三实施例的半导体发光器件的制造工艺的示意图；

图21A和图21B是示出根据第四实施例的半导体发光器件的制造工艺的示意图；

图22A和图23B是示出根据第五实施例的半导体发光器件的制造工艺的示意图；

图24A和图24B是示出根据第五实施例的变形的半导体发光器件的制造工艺的示意图；

图25A和图25B是示出根据第六实施例的半导体发光器件的示意图；

图26A到图26C是示出根据比较示例的半导体发光器件的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细介绍本发明的实施例。在下面的实施例中，附图中相同的部件用相同的附图标记指示，在适当的地方省略了详细说明，并且将介绍不同的部件。这里，将以第一导电类型为p型而第二导电类型为n型的情形进行说明。第一导电类型为n型而第二导电类型为p型的情形也是可能的。

第一实施例

图1A是示意性示出根据第一实施例的半导体发光器件10a的透视图。

图1B是沿着图1A中线A-A的横截面图。图1C是沿着图1A中线B-B的横截面图。

如图1A所示，半导体发光器件10a具有长方体的外观，包括绝缘树脂层25(第一绝缘层)和透明树脂层27。在绝缘树脂层25的侧面25b中暴露第一键合焊盘23a和第二键合焊盘24a。第一监视焊盘33a和第二监视焊盘34a设置在表面25a上，该表面25a是绝缘树脂层25的与透明树脂层27相对的一个主表面。

如图1B所示，半导体发光器件10a包括叠置体15，其包括p型GaN层12(第一半导体层)、n型GaN层11(第二半导体层)以及发光层13。发光层13设置在p型GaN层12和n型GaN层11之间。叠置体15具有在n型GaN层11侧的第一主表面15a和在其相对侧的第二主表面15b。叠置体15从第一主表面15a侧发光，在那一侧光从发光层发出。

从叠置体15发出的光被传输穿过透明树脂层27，并且被发射到外部。可以在叠置体15和透明树脂层27之间设置透镜26。透镜26收集从叠置体15发出的光，并且改善方向性。此外，透镜26也可以改善发光强度分布并且抑制色度改变。

在叠置体15的第二主表面侧上设置电连接到p型GaN层12的p侧电极16和电连接到n型GaN层11的n侧电极17。p侧电极是第一电极而n侧电极是第二电极。n侧电极17设置在n型GaN层11的通过蚀刻选择性地去除了p型GaN层12和发光层13的表面上。

设置绝缘层18(第二绝缘层)以覆盖其上设置了p侧电极16和n侧电极17的叠置体15。绝缘层18例如由聚酰亚胺制成。在绝缘层18上设置p侧中间电极21和n侧中间电极22，其中p侧中间电极21和n侧中间电极22分别通过形成在绝缘层18中的接触孔18a和18b电连接到p侧电极16和n侧电极17。p侧中间电极21是第一中间电极，而n侧中间电极22是第二中间电极。

绝缘层18也可以由诸如氧化硅、氮化硅(SiN)、氮化铝(AlN)、氧化铝(AlO)等无机材料制成。这些无机材料具有比例如聚酰亚胺等有机材料更大的导热性，并且增强从叠置体15经由p侧电极16的散热。因此，使用无机材料改善了发光层13中的发光效率。此外，由于与诸如聚酰亚胺等有机材料相比无机材料具有对于热量和从发光层13发出的光的更高的抵抗力，因而可以改善半导体发光器件10a的可靠性。

p侧互连23设置在p侧中间电极21的表面上。p侧互连23经由p侧中间电极21电连接到p侧电极16。n侧互连24设置在n侧中间电极22的表面上。n侧互连24经由n侧中间电极22电连接到n侧电极17。p侧互连23和n侧互连24在与叠置体15的第二主表面15b平行的方向上延伸。p侧互连23是第一互连，而n侧互连24是第二互连。

p侧柱33和n侧柱34分别设置在p侧互连23和n侧互连24上。p侧柱33是第一柱，而n侧柱34是第二柱。

对于p侧中间电极21、n侧中间电极22、p侧互连23、n侧互连24、p侧柱以及n侧柱34的材料可以使用铜、金、镍、银等。在它们之中，优选使用铜以便获得良好的导热性、高抗迁移性以及与绝缘材料良好的附着性。

p侧互连23、n侧互连24、p侧柱33以及n侧柱34由绝缘树脂层25覆盖。例如，可以使用环氧树脂、有机硅树脂、氟树脂等作为绝缘树脂层25的材料。

p侧柱33和n侧柱34在垂直于叠置体15的第二主表面15b的方向上延伸到绝缘树脂层25的表面25a，并且在绝缘树脂层25的表面25a中暴露监视焊盘33a和34b，其是p侧柱33和n侧柱34的端面。

如图1C所示，p侧互连23在与第二主表面15b平行的方向上延伸，并且在侧面25b中被暴露出来。侧面25b几乎垂直地与绝缘树脂层25的表面25a接触。类似地，n侧互连24在与第二主表面15b平行的方向上延伸，并且在其中暴露p侧互连23的侧面25b中被暴露出来。在绝缘树脂层25的侧面25b中暴露p侧互连23和n侧互连24的端面作为键合焊盘23a和24a。

当半导体发光器件10a被键合到安装衬底时，利用例如焊料将键合焊盘23a和24a连接到电源互连。另一方面，例如当检查半导体发光器件10a在晶片状态下的特性时，监视焊盘33a和34b用于接触焊盘。

在将半导体发光器件10a分离成独立的芯片之后，在绝缘树脂层25的侧面25b中暴露键合焊盘23a和24a。由此，键合焊盘23a和24a在晶片状态下没有出现并且被绝缘树脂层25覆盖，并且仅有监视焊盘33a和34a在绝缘树脂层25的表面25a中暴露出来。

在根据本实施例的半导体发光器件10a中，设置监视焊盘33a和34a以允许利用测量探针来检查晶片状态下的特性。即，通过监视焊盘33a和34a将驱动电流提供到叠置体15以检查例如电流电压特性和发光特性。由此，在晶片状态下分拣选出有缺陷的芯片成为了可能，最终提高了制造良率。

图2是示出使用半导体发光器件10a的发光模块的横截面的示意图。半导体发光器件10a安装在安装衬底100上。

例如，半导体发光器件10a被管芯键合到安装衬底100上，其中绝缘树脂层25和透明树脂层27的侧面朝向安装表面103。利用焊料102将在绝缘树脂层25的侧面25b中暴露的键合焊盘23a和24a接合到设置在安装表面103上的焊盘101。在安装表面103上设置布线图案(未示出)，并且经由焊盘101将键合焊盘23a和24a电连接到布线图案。

绝缘树脂层25和透明树脂层27的侧面几乎垂直于叠置体15的第一主表面15a。因此，当绝缘树脂层25的侧面25b和透明树脂层27的侧面朝向安装表面103以进行管芯键合时，第一主表面15a和透明树脂层27的几乎与第一主表面15a平行设置的表面转成横向。即，在安装表面103被放置在水平平面中的情况下，可以利用半导体发光器件10a配置在横向方向上发光的所谓的侧视型发光器件和模块。

这种发光模块适合于其中光施加到光导向板的侧面的液晶显示设备的背光。根据本实施例的半导体发光器件10a具有与叠置体15的尺寸几乎相同的尺寸，由此实现了芯片尺寸的光源，这可以有效地降低液晶显示设备的尺寸。

在半导体发光器件10a被键合到安装衬底100的状态下，p侧互连23、n侧互连24以及绝缘树脂层25吸收焊料102的应力。因此，可以减小施加到叠置体15的应力，并且可以抑制光学输出的退化并且增强器件可靠性。应当注意，可以使用导电胶等代替焊料102用于安装。

接下来，将参照图3A到图17B介绍根据本实施例的半导体发光器件10a的制造方法。附图示出了每个工艺步骤中晶片的一部分。

图3A示出了外延层，其中n型GaN层11、p型GaN层12和发光层13形成在衬底5的主表面上。图3B是对应于图3A的底视图。

在衬底5的主表面上形成n型GaN层11，并且在其上形成发光层13和n型GaN层12。可以使用例如蓝宝石衬底用于衬底5，并且使用MOCVD(金属有机化学气相沉积)在主表面上生长基于GaN的半导体层。可以使用硅衬底用于衬底5。

在n型GaN层11和衬底5之间可以形成例如缓冲层(未示出)。n型GaN层11含有例如硅(Si)作为n型杂质。另一方面，p型GaN层12含有例如镁(Mg)作为p型杂质。发光层13包括由例如GaN和InGaN制成的量子阱，并且发出蓝色、紫色、蓝紫色光等。使用AlGaN用于发光层13也可以发出紫外光。

叠置体15的第一主表面15a是n型GaN层11的与衬底5接触的表面。p型GaN层12的表面是叠置体15的第二主表面15b。

随后，如图4A和作为图4A的底视图的图4B所示，形成沟槽以穿透外延层并且在切割区域d1和d2中到达衬底5。例如，利用未示出的抗蚀剂掩膜和RIE(反应离子蚀刻)法来蚀刻外延层以形成沟槽。在衬底5上以例如网格状形成切割区域d1和d2。利用在切割区域d1和d2中形成的沟槽将外延层分离成半导体发光器件10a中包括的独立的单元(叠置体15)。

或者，可以在选择性蚀刻p型GaN层12之后或者在形成电极之后进行将外延层分离成叠置体15的工艺。

随后，如图5A和作为图5A的底视图的图5B所示，使用RIE法选择性地去除p型GaN层12和发光层13的一部分，并且在第二主表面15b侧暴露n型GaN层11的一部分。例如，在叠置体15的表面上形成抗蚀剂掩膜(未示出)以蚀刻p型GaN层12和发光层。

如图5B所示，沿着切割区域d2设置叠置体15，使得在所设置的方向上交替地并且反转地形成n型GaN层11的暴露表面11a。换言之，布置暴露表面11a以便彼此面对，从而夹置切割区域d1。n型GaN层11的暴露表面的布置不限于本示例，并且沿着切割区域d2可以将暴露表面形成在叠置体的同一侧。

随后，如图6A和作为图6A的底视图的图6B所示，在第二主表面15b侧上形成p侧电极16和n侧电极17。如图6B所示，在沿切割区域d2的方向上形成p侧电极16和n侧电极17，使得p侧电极16和n侧电极17的布置是交替反转的。在p型GaN层12的表面上形成p侧电极16。可以在p型GaN层12的表面上设置的透明电极上形成p侧电极16。利用例如钛(Ti)和铝(Al)的叠置膜在n型GaN层11的暴露表面11a上形成n侧电极17。

通过例如溅射、气相沉积等形成p侧电极16和n侧电极17。p侧电极16和n侧电极17可以以此顺序形成，反之亦然。使用相同材料同时形成p侧电极16和n侧电极17也是可能的。

优选地，p侧电极16具有反射从发光层13发出的光的特性。p侧电极16包括例如银、银合金、铝、铝合金等。p侧电极16也可以包括金属保护膜以抑制硫化和氧化。

在p侧电极16和n侧电极17之间并且在发光层13的端面(侧面)上可以形成钝化膜。例如，利用CVD(化学气相沉积)形成氮化硅膜或氧化硅膜作为钝化膜。如果需要的话，可以进行激活退火以便在p侧电极16和n侧电极17以及叠置体15之间形成欧姆接触。

随后，如图7A所示，在利用绝缘层18覆盖衬底5的主表面上暴露的所有部分之后，通过利用例如湿法蚀刻在绝缘层18中选择性地形成接触孔18a和18b。接触孔18a与p侧电极16连通，而接触孔18b与n侧电极17连通。

例如可以使用诸如光敏聚酰亚胺和苯并环丁烯等有机材料用于绝缘层18。在这种情况下，可以通过利用光刻直接对绝缘层18进行暴露和显影来对绝缘层18进行构图。或者，可以使用诸如氮化硅膜或者氧化硅膜等无机膜用于绝缘层18。在使用无机膜的情况下，在对设置在其上的抗蚀剂进行构图之后，可以通过蚀刻形成期望的形状。

随后，如图7B所示，在绝缘层18的与叠置体15相对的表面18c上形成籽晶金属19。在接触孔18a的内壁和底部以及接触孔18b的内壁和底部也形成籽晶金属19。

通过例如溅射形成籽晶金属19。籽晶金属19例如包括从绝缘层18侧依次叠置的钛(Ti)和铜(Cu)的叠置膜。

随后，如图7C所示，在籽晶金属19上选择性地形成抗蚀剂掩膜41，并且通过抗蚀剂掩膜41进行电解铜(Cu)镀覆。镀覆电流流经籽晶金属19，并且在籽晶金属19的表面上形成Cu膜。

由此，如图8A和作为图8A的底视图的图8B所示，在绝缘层18的表面18c上选择性地形成p侧中间电极21和n侧中间电极22。p侧中间电极21和n侧中间电极22由上述镀覆中同时形成的Cu膜制成。

p侧中间电极21也在接触孔18a的内部形成并且通过籽晶金属19电连接到p侧电极16。n侧中间电极22也在接触孔18b的内部形成，并且通过籽晶金属19电连接到n侧电极17。

这里，切割区域d2形成为在沿着p侧中间电极21的侧面21a和n侧中间电极22的侧面22a的方向上(图8B中的横向方向)延伸。在切割成独立器件之后，如图1A和图1B所示，在绝缘树脂层25的侧面25b中暴露侧面21a和22a。

图8B中交替长和短的虚线e1和e2表示由切割刀具的两个边缘所切的边界。图8B中所示的侧面21a和侧面22a被形成为使得侧面21a和侧面22a位于切割区域d2中越过线e1和e2。在下面的解释中，交替长和短的虚线e1将被称为边缘线e1，而交替长和短的虚线e2将被称为边缘线e2。

在侧面21a和侧面22a之间p侧中间电极21的角落处形成凹口21b。由此，可以增加切割之后从绝缘树脂层25暴露的侧面21a和侧面22a之间的距离，并且可以避免安装过程中焊料引起的电短路。

另一方面，除凹口21b之外p侧中间电极21和n侧中间电极22之间的距离可以被制作得接近加工中的极限。即，在不限制绝缘树脂层25的侧面25b中暴露的键合焊盘23a和24a之间的距离的情况下，可以增加p侧中间电极21的面积。因此，通过增加p侧中间电极21和p侧电极16之间的接触面积可以减小电流密度，并且还可以改善散热。例如，可以通过多个接触孔18a将p侧中间电极21连接到p侧电极16。

根据实施例，如图8B所示，侧面21a和侧面22a被布置为在沿着延伸方向的切割区域d2的一侧不超出太多，并且均匀设置在切割区域d2的两侧上。因此，可以在对切割区域d2进行切割时利用切割刀具的两侧来相等地切割侧面21a和侧面22a。因此，可以使切割刀具两个边缘中切割金属的负荷均匀。即，可以抑制切割刀具的堵塞或者损伤，以便延长切割刀具的寿命。

在图8B中示出的示例中，在切割区域d2延伸的方向上交替地设置边缘线e1侧上的侧面21a和22a和边缘线e2侧上的侧面21a和22a。然而，实施例不限于这种布局。优选地，侧面21a和侧面22a被布置得在边缘线e1和边缘线e2的一侧上不超出太多。

图9A是示出其中用于镀覆p侧中间电极21和n侧中间电极22的抗蚀剂掩膜41被去除的状态的横截面图。可以利用例如有机溶剂或者氧等离子体来去除抗蚀剂掩膜41。

随后，如图9B所示，在中间电极上形成用于镀覆互连的抗蚀剂掩膜42。将抗蚀剂掩膜42形成为比上述抗蚀剂掩膜41厚。也可以将抗蚀剂掩膜42形成为在抗蚀剂掩膜41之上。

如图10A和作为图10A的底视图的图10B所示，利用电解铜镀覆形成p侧互连23和n侧互连24。例如，利用抗蚀剂掩膜42选择性地镀覆Cu膜。而且在这种情况下，镀覆电流流经籽晶金属19，并且在p侧中间电极21和n侧中间电极22上形成Cu膜。

即，在抗蚀剂掩膜42中的开口42a的内部并且在p侧中间电极21上形成p侧互连23。在抗蚀剂掩膜42中的开口42b的内部并且在n侧中间电极22上形成n侧互连24。例如利用电解铜镀覆同时形成p侧互连23和n侧互连24。

p侧互连23和n侧互连24延伸到切割区域d2中超出边缘线e1和边缘线e2两者，以便形成键合焊盘23a和键合焊盘24a，其是切割之后在绝缘树脂层25的侧面25b中暴露的p侧互连23和n侧互连24的端面。

如图10B所示，p侧互连23和n侧互连24的突出部分均匀地设置在沿着切割区域d2延伸的方向的两侧，在切割区域d2的一侧不超出太多。在对切割区域d2进行切割时利用切割刀具的两个边缘均匀地切割p侧互连23和n侧互连24。因此，可以使切割刀具两个边缘中切割金属的负荷均匀，从而抑制切割刀具的堵塞或者损伤，以便延长切割刀具的寿命。

应当注意的是，在图10B所示的示例中，沿着切割区域d2延伸的方向交替地布置在边缘线e1侧突出的p侧互连23和n侧互连24以及在边缘线e2侧突出的p侧互连23和n侧互连24。然而，实施例不限于这种布局。即，p侧互连23和n侧互连24的突出部分被设置为在边缘线e1和边缘线e2的一侧上不超出太多就足够了。

以这种宽度形成p侧互连23和n侧互连24之间的距离，使得在绝缘树脂层25的侧面25b中暴露的键合焊盘23a和24a在安装过程中不会被焊料102短路。

随后，如图11A所示，例如利用溶剂或者氧等离子体去除抗蚀剂掩膜42。然后，如图11B所示，在互连上形成抗蚀剂掩膜45以镀覆p侧柱33和n侧柱34。可以将抗蚀剂掩膜45形成为在抗蚀剂掩膜42之上。

随后，如图12A和作为图12A的底视图的图12B所示，利用电解铜镀覆形成p侧柱33和n侧柱34。即，通过利用抗蚀剂掩膜45选择性镀覆在p侧互连23和n侧互连24上的开口45a和45b中形成Cu膜。

如图12B所示，以不同的形状形成作为p侧柱33和n侧柱34的端面的监视焊盘33a和34b。因此，可以区分绝缘树脂层25的表面25a中暴露的p侧互连23和n侧互连24的端面。换言之，可以区分半导体发光器件的阳极和阴极。这里，也可以在监视焊盘33a的尺寸和监视焊盘34a的尺寸被制作成彼此不同而不是具有不同的形状的情况下，将半导体发光器件的阳极和阴极彼此区分。

随后，例如利用溶剂或者氧等离子体去除抗蚀剂掩膜45。图13A和作为图13A的底视图的图13B示出了其中抗蚀剂掩膜45被去除的状态。

如图13A所示，将p侧柱33和n侧柱34形成在p侧互连23和n侧互连24的表面上并且将其设置在p侧中间电极21和n侧中间电极22的相对侧上。如图13B所示，当从叠置体15的第二主表面15b的平面观察时，p侧柱33形成在p侧互连23的内部，并且n侧柱34形成在n侧互连24的内部。

如上所述，将p侧互连23形成为小于p侧中间电极21。由此，如图13B所示，形成p侧中间电极21，以便从p侧互连23侧延伸到n侧互连24侧，除了凹口21b。

随后，如图14A所示，在p侧互连23、n侧互连24、以及p侧中间电极21的从p侧互连23侧延伸的部分之间通过湿法蚀刻去除籽晶金属19的暴露部分。由此，使p侧中间电极21和n侧中间电极22彼此电隔离。

随后，如图14B所示，形成绝缘树脂层25以覆盖p侧互连23、n侧互连24以及在之间暴露的绝缘层18的表面。绝缘树脂层25包含例如炭黑以提供对从发光层13发出的光的光屏蔽特性。绝缘树脂层25可以包含氧化钛粉末等以反射从发光层13发出的光。

随后，如图15A所示，去除衬底5。可以通过利用例如激光剥离方法去除衬底5。例如，从衬底5的与叠置体15相对的背面朝着n型GaN层11施加激光束。激光束对于衬底5具有透明性，并且在n型GaN层11中被吸收。在衬底5和n型GaN层11之间的界面中，靠近界面的n型GaN层11吸收激光束的能量并且被分解成Ga和N。分解反应将衬底5与n型GaN层11分离。

多次施加激光束，并且以预定顺序照射整个晶片上的每个预定区域。由此，从叠置体15的第一主表面15a去除衬底5，从而提高了光抽取效率。

或者，当使用硅衬底用于衬底5时，可以使用湿法蚀刻去除衬底5。

通过设置在第二主表面15b侧上的绝缘树脂层25来支撑从衬底5分离的叠置体15。通过铜镀覆将p侧互连23和n侧互连24形成得足够厚，并且利用绝缘树脂层25填充p侧互连23和n侧互连24之间的间隙。由此，可以确保去除衬底5之后晶片的机械强度。

绝缘树脂层25以及中间电极和互连的金属比衬底5软。因此，当去除衬底5时，绝缘树脂层25可以吸收晶体生长过程中叠置体15中储存的内部应力。因此，可以避免晶体损坏，例如在叠置体15中产生裂痕。

随后，在从叠置体15的第一主表面15a去除衬底之后，对叠置体15的第一主表面15a进行清洁。例如，利用盐酸等去除第一主表面15a上残留的镓(Ga)。

利用例如KOH(氢氧化钾)水溶液、TMAH(四甲基氢氧化铵)等进一步蚀刻第一主表面15a。由此，如图15B所示，由于依赖于晶面取向的蚀刻速率的差异，因此在第一主表面15a上形成凸起和凹陷。或者，例如可以通过利用抗蚀剂掩膜进行构图从而在第一主表面15a上形成凸起和凹陷。在第一主表面15a上形成的凸起和凹陷提高了从叠置体15的光抽取效率。

随后，如图16A所示，在第一主表面15a上并且在相邻的叠置体15之间暴露的绝缘层18上形成透明树脂层27。利用诸如印刷、灌注、模制或者压印模制等方法，通过提供例如具有分散在其中的荧光颗粒的液体透明树脂并且将其热固在第一主表面15a上来形成透明树脂层27。例如使用对从发光层13发出的光和从荧光颗粒发出的光透明的材料，例如有机硅树脂、丙烯酸树脂、液体玻璃等，用于透明树脂。

在第一主表面15a和透明树脂层27之间可以形成透镜26。例如可以使用对从发光层13发出的光透明的材料，例如有机硅树脂、丙烯酸树脂或者玻璃，用于透镜26。或者，例如可以通过利用灰度掩膜(grayscale mask)进行蚀刻或者通过压印(imprinting)来形成透镜26。

应当注意的是，其中透镜26未设置在第一主表面15a和透明树脂层27之间的这种结构也是可能的。

随后，如图16B所示，绝缘树脂层25的与透明树脂层27相对的主表面被研磨得更薄。在研磨之后，在绝缘树脂层25的表面25a中暴露监视焊盘33a和34a，其是p侧柱33和n侧柱34的端面。

随后，如图17A和图17B所示，通过沿着形成为网格的切割区域d1和d2切割透明树脂层27、绝缘层18和绝缘树脂层25，将晶片切割成独立的半导体发光器件10a。例如，可以利用切割刀具或者激光束来切割透明树脂层27、绝缘层18以及绝缘树脂层25。

在切割工艺中切割p侧互连23和n侧互连24的超出边缘线e1和e2的突出部分。由此，在绝缘树脂层25的侧面中暴露键合焊盘23a和24a。

类似地，在切割工艺中还切割p侧中间电极21和n侧中间电极22的进入切割区域d2的突出部分。因此，在绝缘树脂层25的侧面25b中同样暴露p侧中间电极21的侧面21a和n侧中间电极22的侧面22a(参见图1A)。

在切割之前已经去除了衬底5，并且在切割区域d1和d2中不存在叠置体15。由此，可以防止在切割工艺中损伤叠置体15。在管芯分离之后，在半导体发光器件10a中获得这样的结构，其中叠置体15的端部(侧面)被绝缘层18覆盖并保护。

应当注意的是，分离成管芯的半导体发光器件10a可以是包括单个叠置体15的单个芯片结构，或者可以是包括多个叠置体15的多芯片结构。

当完成晶片处理并且分离成管芯之后，以覆盖有树脂并且在树脂中暴露键合焊盘的形式完成了半导体发光器件10a。由此，不必进行用于互连并且封装独立芯片的工艺，由此显著减小了生产成本。即，在分离的管芯中已经完成了对芯片的互连和封装。因此，可以提高生产率，并且最终有助于降低价格。

在根据本实施例的半导体发光器件10a中，在绝缘树脂层25的表面25a中暴露监视焊盘33a和34a。因此，例如可以通过将探针端子与切割之后独立半导体发光器件10a的监视焊盘33a和34a进行接触来测量特性。由此，可以在多个半导体发光器件10a中只挑选出符合规格的芯片，并且可以在随后工艺中提高良率。

由于分别作为p侧柱33和n侧柱34的端面的监视焊盘33a和34a的形状彼此不同，因此例如可以从监视焊盘33a和34a中自动识别将要与正探针接触的监视焊盘以及将要与负探针接触的监视焊盘。还可以通过自动识别监视焊盘33a和34a的形状来区分侧面的取向，并且可以在半导体发光器件10a的安装工艺中将其中暴露键合焊盘23a和24a的侧面25b朝向安装衬底100放置。

例如，如图17B所示，在切割区域d2延伸的方向上的每个半导体发光器件10a处，监视焊盘33a和34a的设置是反转的。在这种情况下，监视焊盘33a和34a的不同形状对于将侧面25b与其它面进行区分是有效的。

当从叠置体15的第二主表面15b侧观察时，监视焊盘33a和34a的面积分别比p侧互连23和n侧互连24的面积窄。在每个互连的内部设置监视焊盘33a和34a。由此，经由表面25a和25b之间的角落处的绝缘树脂层25将键合焊盘23a和24a与监视焊盘33a和34a分离。

例如，在根据图26A和图26B所示的比较示例的半导体发光器件10c中，未设置p侧柱33和n侧柱34，并且在绝缘树脂层25的表面25a和侧面25b中暴露p侧互连23和n侧互连24的端面。当从第二主表面15b侧观察时，在绝缘树脂层25的表面25a中暴露的监视焊盘23b和24b的面积与p侧互连23和n侧互连24的面积相同。因此，如图26B所示，在绝缘树脂层25的表面25a和侧面25b之间的角落处，监视焊盘23b连接到键合焊盘23a并且监视焊盘24b连接到键合焊盘24b。

图26C是示出键合在安装衬底100上的半导体发光器件10c的横截面图。由于键合焊盘23a连接到监视焊盘23b，并且键合焊盘24a连接到监视焊盘24b，因此如图26C所示，用于安装半导体发光器件10c而提供的焊料102不仅与键合焊盘23a接触而且在监视焊盘23b侧向上爬升。在这种情况下，焊料102的收缩有时使发光面27a向上倾斜，从而导致发光方向的偏移。

相反，在根据本实施例的半导体发光器件10a中，经由绝缘树脂层25使键合焊盘23a和24a与监视焊盘33a和34a分离。由此，可以防止焊料102向上爬升，并且可以抑制安装之后发光方向的偏移。

第二实施例

接下来，根据第二实施例，将参照图18、图19A和图19B介绍半导体发光器件10a的制造方法。

图18是示出在半导体发光器件10a的制造工艺中晶片的横截面的示意图。在p侧中间电极21和n侧中间电极22的表面上形成p侧互连43和n侧互连44之后，去除形成在绝缘层18的表面上的一部分籽晶金属19以使p侧中间电极21和n侧中间电极22彼此电隔离。如图18所示，例如利用切割刀具51研磨在p侧互连43和n侧互连44的中间电极的相对侧上的表面，以便形成p侧柱43b和n侧柱44b。

图19A是示出晶片的横截面的示意图，而图19B是图19A的底视图。在p侧互连43和n侧互连44的表面上形成p侧柱43b和n侧柱44b。

如图19B所示，以不同的形状形成p侧柱43b的端面43a和n侧柱44b的端面44a。例如，可以以具有彼此不同宽度的四边形来处理端面43a和44b。

在本实施例中示出的半导体发光器件10a中，沿着切割区域d2在叠置体15的同一侧上形成n型GaN层11的暴露表面11a。沿着切割区域d2交替形成p侧互连43和n侧互连44。由此，如图19B所示，在p侧互连43和n侧互连44之间暴露的p侧中间电极21的一部分也沿着相同的方向从p侧互连43侧延伸到切割区域d2。

在切割区域d1延伸的方向上在同一侧的端部处形成p侧中间电极21的凹口21b。形成p侧互连43和n侧互连44以便在切割区域d2中延伸超过边缘线e2。

随后，类似于图14B，设置绝缘树脂层25以覆盖p侧互连43、n侧互连44以及绝缘层18的表面。通过与上述第一实施例相同的制造工艺形成半导体发光器件10a。

在根据本实施例的制造方法中，通过利用切割刀具进行研磨来形成p侧柱43b和n侧柱44b，从而可以简化制造工艺并且降低成本。

第三实施例

图20A和图20B是示出根据第三实施例的半导体发光器件10b的制造工艺的横截面图。

在图20A所示的半导体发光器件10b的制造工艺中，在第一主表面15a侧上留下厚度减小的衬底5。例如，利用研磨机对位于叠置体15的相对侧上的衬底5的主表面进行研磨以减小衬底5的厚度。

随后，如图20B所示，利用切割刀具对切割区域d1和切割区域d2(未示出)进行切割，从而将半导体发光器件10b分离成管芯。可以切开衬底5，其中利用切割刀具从绝缘树脂层25侧对切割区域d1和d2进行半切割，然后施加激光束以将其完全切割成管芯。或者，可以通过施加激光束来切割衬底5的所有部分。

衬底5例如是蓝宝石衬底，并且对从氮化物半导体发光层13发出的光透明。在这种情况下，在第一主表面15a侧上不具有包含荧光体的层，并且仅有从发光层13发出的光被发射到外部。包含荧光颗粒的透明树脂层也可以形成在位于叠置体15的相对侧上的衬底5的主表面上。

在根据本实施例的半导体发光器件10b中，衬底5保留，从而可以提供具有改善的机械强度的高度可靠的结构。

第四实施例

图21A和图21B是示出根据第四实施例的半导体发光器件的制造工艺的横截面图。图21A是示出处于与图7A中所示的相同工艺中的晶片的横截面的示意图。图21B是示出处于与图16B中所示的相同工艺中的晶片的横截面的示意图。

在根据本实施例的半导体发光器件的制造工艺中，如图21A所示，在绝缘层18上形成接触孔18a和18b的同时在切割区域d1和d2中形成开口53。以与第一实施例的工艺类似的方式实施随后的工艺。

图21B示出了其中在叠置体15的第二主表面15b侧上形成绝缘树脂层25并且之后在绝缘树脂层25中暴露监视焊盘33a和34a的状态。绝缘树脂层25也填充在切割区域d1中设置的开口53的内部中。

例如，可以利用对从发光层13发出的光透明的聚酰亚胺或者无机材料形成绝缘层18。由于这种透明性，有时光从半导体发光器件10a的侧面中暴露的绝缘层18的端面漏出(参见图1B和图1C)。

相反，在根据本实施例的半导体发光器件中，绝缘树脂层25覆盖绝缘层18的端面。具有光屏蔽特性的绝缘树脂层25填充开口53，由此使得能够抑制光从侧面泄露。或者，反射光发射的树脂可以填充开口53，或者可以在开口53的内表面上形成反射膜。

利用绝缘树脂层25覆盖绝缘层18抑制了侧面处的湿气吸收，由此改善了器件可靠性。此外，切割区域d1和d2中简化的层结构使得切割更容易并且抑制了在利用切割刀具的切割工艺中切割面的损伤。

第五实施例

图22A、图22B、图23A和图23B是示出根据第五实施例的半导体发光器件的制造工艺的横截面图。图22A和图22B是部分示出处于与图8A和图8B相同的工艺中的晶片的横截面和底面的示意图。图23A和图23B是部分示出处于与图10A和图10B相同的工艺中的晶片的横截面和底面的示意图。

如图22A所示，在绝缘层18的表面18c上选择性地形成p侧中间电极61和n侧中间电极62。与p侧中间电极21和n侧中间电极22类似，利用籽晶金属19作为导电层通过例如电解铜镀覆同时形成p侧中间电极61和n侧中间电极62。

如图22B所示，根据本实施例，p侧中间电极61和n侧中间电极62的侧面不突出到切割区域d2中超过边缘线e1和e2。这一点与图8A和图8B所示的制造工艺不同。因此，不通过切割刀具来切割p侧中间电极61和n侧中间电极62的端部，并且在绝缘树脂层25的侧面25b中不暴露其端面。

如图23A所示，在p侧中间电极61和n侧中间电极62上形成p侧互连63和n侧互连64。例如，使用抗蚀剂掩膜42以选择性地形成Cu膜。而且在这种情况下，镀覆电流流经籽晶金属19以形成Cu膜。应当注意的是，可以在形成p侧中间电极61和n侧中间电极62之后形成第二籽晶金属，并且镀覆电流可以流经第二籽晶金属。

在本实施例中，将p侧互连63的侧面63a和n侧中间电极64的侧面64a形成为突出到切割区域d2中超出边缘线e1和e2。由此，利用切割刀具切割p侧中间电极61和n侧中间电极62的端部，并且其每一个端面在绝缘树脂层25的侧面25b中暴露出来作为键合焊盘的一部分。

图24A和图24B是示出根据第五实施例的变形的半导体发光器件10d的横截面图。图24A是示出处于图22A和图22B中所示的制造工艺中的晶片的示意性平面图。图24B是示意性示出半导体发光器件10d的透视图。

根据本实施例，如图24A所示，p侧互连73的侧面73a和n侧互连74的侧面74a分别突出到切割区域d2中超过边缘线e1和e2。p侧互连73的侧面73b和n侧互连74的侧面74b突出到切割区域d1中超过边缘线e3和边缘线e4。

由此，除了p侧互连73的侧面73a和n侧互连74的侧面74a之外，还利用切割刀具切割侧面73b和74b。因此，如图24B所示，在半导体发光器件10d中，在绝缘树脂层25的侧面25b中暴露键合焊盘73a和74a，并且在两侧连接到侧面25b的侧面25c中暴露p侧互连73的端面73b和n侧互连74的端面74b。

例如，在安装衬底上安装半导体发光器件10d时，如图2所示，键合焊盘73a和74a朝向表面103。焊料102不仅将键合焊盘73a和74a连接到焊盘101，而且在侧面25c中暴露的p侧互连73的端面73b和n侧互连74的端面74b上向上爬升。因此，通过识别焊料102是否在端面73b和端面74b上向上爬升，可以确定半导体发光器件10d和安装衬底100之间连接的符合度。

此外，在半导体发光器件10d中，发光方向并不像图26C中示出的那样偏移，这是因为焊料102在绝缘树脂层25的连接到键合表面(侧面25b)的两个侧面25c上向上爬升。

第六实施例

图25A和25B是示出根据第六实施例的半导体发光器件10e的示意性横截面图。图25A是对应于沿图1A的线A-A截取的横截面的横截面图。图25B是对应于沿图1A的线B-B截取的横截面的横截面图。

除了图1B和1C所示的结构之外，半导体发光器件10e还包括覆盖p型GaN层12、n型GaN层11和发光层13的钝化膜83。钝化膜83例如由氧化硅或氮化硅制成，并且减小了p型GaN层12和n型GaN层11之间的泄露电流。钝化膜83还保护每一层的表面并且提高器件可靠性。在选择性地去除p型GaN层12和发光层13以便暴露第二主表面15b侧上的n型GaN层11的一部分之后，在图5所示的步骤中在每一层上形成钝化膜83。随后，在钝化膜83中开接触窗之后，利用例如剥离方法形成p侧电极16和n侧电极17。之后，通过图7之后示出的步骤完成半导体发光器件10e。

或者，当钝化膜83由与绝缘层18相同的材料制成时，钝化膜83可以用作绝缘层18。

在说明书中，术语“氮化物半导体”包括III-V族化合物半导体B_xIn_yAl_zGa_1-x-y-zN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤x+y+z≤1)，并且对于V族元素而言，还包括混合晶体，其除了N(氮)之外还包含磷(P)、砷(As)等。术语“氮化物半导体”包括那些含有添加来控制各种物理特性(例如导电类型)的各种元素的氮化物半导体，或者包括那些进一步含有被无意添加的各种元素的氮化物半导体。

虽然已经介绍了特定的实施例，但是这些实施例仅仅通过举例说明的方式给出，并且并不是想要限制本发明的范围。实际上，可以以各种其它形式来体现本文介绍的新颖实施例；此外，在不脱离本发明精神的情况下可以对本文介绍的实施例的形式进行各种删除、替换和变化。所附的权利要求书及其等价物旨在用于覆盖落入本发明的范围和精神之内的这些形式或者修改。

Claims (20)

1.一种半导体发光器件，包括：

叠置体，其包括第一导电类型的第一半导体层、第二导电类型的第二半导体层以及设置在所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的发光层，所述叠置体从第二半导体层侧上的第一主表面发光；

第一电极，其在所述叠置体的与所述第一主表面相对的第二主表面侧连接到所述第一半导体层；

第二电极，其在所述第二主表面侧连接到所述第二半导体层；

第一互连，其连接到所述第一电极；

第二互连，其连接到所述第二电极；

第一柱，其连接到所述第一互连；

第二柱，其连接到所述第二互连；以及

第一绝缘层，其在所述第二主表面侧设置在所述第一互连、所述第二互连、所述第一柱和所述第二柱上，

所述第一柱具有在所述第一绝缘层的与所述第一主表面平行的表面中暴露的第一监视焊盘，

所述第一互连具有在与所述第一绝缘层的所述表面连接的侧面中暴露的第一键合焊盘，

所述第二柱具有在所述第一绝缘层的所述表面中暴露的第二监视焊盘，

所述第二互连具有在所述第一绝缘层的所述侧面中暴露的第二键合焊盘。

2.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一监视焊盘和所述第二监视焊盘在形状和尺寸中的至少一项上彼此不同。

3.根据权利要求2所述的器件，其中所述第一监视焊盘设置在所述第一互连的边界之内，并且所述第二监视焊盘设置在所述第二互连的边界之内。

4.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一监视焊盘和所述第一键合焊盘经由所述第一绝缘层彼此分离；并且所述第二监视焊盘和所述第二键合焊盘经由所述第一绝缘层彼此分离。

5.根据权利要求1所述的器件，还包括设置在所述第一主表面上的透明树脂层。

6.根据权利要求5所述的器件，还包括设置在所述叠置体和所述透明树脂之间的透镜。

7.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一绝缘层包括环氧树脂、有机硅树脂和氟树脂中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的器件，其中所述第一绝缘层具有抵抗从所述发光层发出的光的光屏蔽特性。

9.根据权利要求7所述的器件，其中所述第一绝缘层包括反射从所述发光层发出的光的组件。

10.根据权利要求1所述的器件，还包括第二绝缘膜，所述第二绝缘膜设置在所述叠置体和所述第一绝缘膜之间并且覆盖所述叠置体、所述第一电极和所述第二电极。

11.根据权利要求10所述的器件，

其中所述第一互连通过设置在所述第二绝缘膜上的接触孔电连接到所述第一电极；并且

所述第二互连通过设置在所述第二绝缘膜上的接触孔电连接到所述第二电极。

12.根据权利要求10所述的器件，其中所述第二绝缘膜由聚酰亚胺或者无机材料制成。

13.根据权利要求1所述的器件，还包括设置所述第一主表面上的蓝宝石衬底。

14.根据权利要求1所述的器件，其中所述绝缘层、所述第一互连和所述第二互连比所述蓝宝石衬底软。

15.一种用于半导体发光器件的制造方法，所述半导体发光器件具有叠置体，所述叠置体包括第一导电类型的第一半导体层、第二导电类型的第二半导体层以及设置在所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的发光层，所述叠置体从第二半导体层侧上的第一主表面发光，所述方法包括：

在所述叠置体的与所述第一主表面相对的第二主表面侧上形成通过第一电极连接到所述第一半导体层的第一互连以及通过第二电极连接到所述第二半导体层的第二互连；

形成在所述第一互连的边界之内的第一柱以及在所述第二互连的边界之内的第二柱；

形成覆盖所述第一互连、所述第二互连、所述第一柱和所述第二柱的第一绝缘层；以及

抛光或者研磨所述第一绝缘层的表面并且在所述第一绝缘层的所述表面中暴露所述第一柱和所述第二柱。

16.根据权利要求15所述的方法，其中利用镀覆选择性地形成所述第一柱和所述第二柱。

17.根据权利要求15所述的方法，其中通过研磨所述第一互连和所述第二互连的表面来形成所述第一柱和所述第二柱。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一电极和所述第二电极的布置在沿着切割区域设置的多个所述叠置体中是交替反转的。

19.根据权利要求15所述的方法，还包括：

形成电连接到所述第一电极的第一中间电极和电连接到所述第二电极的第二中间电极，

其中在所述第一中间电极上形成所述第一互连，并且在所述第二中间电极上形成所述第二互连；并且

在所述第一中间电极和所述第二中间电极彼此面对的一侧上的所述第一中间电极的角落处形成凹口。

20.根据权利要求15所述的方法，还包括：

通过在所述第一绝缘层的所述表面中暴露的所述第一柱和所述第二柱将功率供应到所述叠置体来检查特性。

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