CN1182594C - 半导体器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

制作在封装件中的导电安装板具有安置绝缘安装板的凹陷部分和突出部分。绝缘安装板在其表面上具有安置连线部分的绝缘板。半导体激光器安置在绝缘安装板和导电安装板上，其n侧电极与绝缘安装板接触，p侧电极与导电安装板接触。产生的热通过导电安装板被辐射，并用绝缘安装板防止n侧电极与p侧电极的短路。在变例中，半导体元件的p侧电极固定到导电安装板，n侧电极从导电安装板突出。

Description

半导体器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及到包括排列在安装板上的半导体元件的半导体器件和具有安装板的封装件及其制造方法。
背景技术
目前，在许多工业领域中使用半导体发光器件。这种半导体发光器件通常构造成半导体发光元件包含在封装件中。这种封装件被用来获得发光器件的简单处置和保护，以及有效地发散发光器件工作时在发光器件中产生的热。近年来，对开发高输出半导体发光器件和开发采用由含II族元素和VI族元素的化合物组成的化合物半导体的发射绿光的半导体发光器件，或开发采用由含氮的氮化物和III族元素组成的化合物半导体的发射蓝光的半导体发光器件，有强烈的要求。为了满足这些要求，倾向于提高馈送到发光元件的功率，其结果是从发光器件产生的热量大幅度增加。从这一观点看来，希望利用用来辐射发光元件产生的热的封装件来增强热辐射效应。
图1示出了相关技术的半导体发光器件，其结构中的半导体发光元件2220，通过由绝缘体制成的子安装板2219，排列在由金属制成的导电安装板2213上(见日本专利公开No.Hei8-321655)。这种半导体发光器件的优点是，可以借助于在子安装板2219上提供适当的连线而容易地实现到半导体发光元件的电连接。具体地说，此文件中公开的技术，对于采用由含III族元素的氮化物组成的化合物半导体的制作在绝缘衬底上且p侧电极和n侧电极都制作在发光元件的与绝缘衬底相反一侧上的半导体发光元件的半导体发光器件来说，是特别有效的。由于子安装板2219连接于半导体发光元件2110，故可以利用子安装板2219将p侧电极和n侧电极连接到管脚，从而使连线键合所需的子安装板2219上的面积大。电流可以通过子安装板2219，从连接于图1所示的二个管脚的p侧电极和n侧电极，注入到半导体发光器件中。
图2示出了另一个相关技术的电连接半导体发光器件的方法，此器件包括采用由含III族元素的氮化物组成的化合物半导体的半导体发光元件。参照图2，半导体发光器件的p侧电极连接于左管脚，而其n侧电极通过子安装板2129和导电安装板2121连接于第三管脚(未示出)。用这种电连接，电流能够注入到半导体发光器件中。而且，用来监视半导体发光器件的光输出的光探测器(未示出)排列在导电安装板2121上，其中，光探测器的第一电极与半导体发光器件一起连接于未示出的公共第三管脚，而光探测器的第二电极连接于右管脚。用这一结构，能够用光探测器来监视半导体发光器件的光输出。
然而，上述技术存在问题。由于绝缘体的热导率和电导率都比金属低，故绝缘子安装板2219或2129防止了制作在同一侧上的p侧电极与n侧电极发生短路，但器件的热辐射特性降低了。结果，半导体发光元件的温度上升，器件的长期稳定运行和可靠性从而下降。
这种类型的一种已知的半导体器件被构造成连线部分通过绝缘薄膜被制作在导电板的平坦表面上，且半导体发光元件的p侧电极连接于导电板，而元件的n侧电极连接于连线部分。但这种半导体器件的缺点是，由于连线部分通过绝缘薄膜制作在导电板上，故不可能确保连线与导电板之间足够的绝缘。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够确保高的热辐射作用，同时能够防止电极之间短路的半导体器件和封装件及其制造方法。
为了达到上述目的，根据本发明的第一情况，提供了一种半导体器件，它包括具有安置在上述导电安装板上的凹陷部分和突出部分的导电安装板；安置在上述导电安装板的上述凹陷部分上的绝缘安装板；以及一部分安置在上述导电安装板上，而另一部分安置在上述绝缘安装板上的半导体元件。用这一结构，有可能确保半导体元件的电绝缘并通过导电安装板辐射半导体元件中产生的热，因而抑制半导体元件的温度上升，从而确保器件的长期稳定工作状态。结果，有可能改善半导体器件的可靠性。
在此半导体器件中，第一电极最好排列在部分第一导电类型半导体层的制作有源层的侧上，而第二电极排列在部分第二导电类型半导体层的与有源层相反的侧上；且第一电极还排列在绝缘安装板上，而第二电极排列在导电安装板上。用这种结构，有可能缩短有源层与导电安装板之间的距离，从而通过导电安装板有效地辐射有源层中产生的热。结果，有可能抑制半导体元件的温度上升并防止半导体元件的第一电极与第二电极之间的短路。
在此半导体器件中，半导体元件最好构造成多个发光部分制作在同一个衬底上。用这种结构，有可能通过导电安装板辐射各个有源层中产生的热，从而抑制发光部分之间的热干扰。结果，有可能抑制阈值电流的增加和各个发光部分的发光效率的下降，从而长期确保器件的高质量。
在此半导体器件中，最好在导电安装板的凹陷部分与突出部分之间的位置处制作分离部分。用这种结构，有可能更有效地确保半导体元件的绝缘。
在此半导体器件中，最好以提供突出部分与位置固定部分之间的凹陷部分的方式，在导电安装板上提供位置固定部分。以这种结构，有可能容易且准确地在导电安装板上安置绝缘安装板。
在此半导体器件中，绝缘安装板可以用淀积方法制作在导电安装板的凹陷部分上。用这种结构，有可能以低的成本，容易且准确地安置绝缘安装板。
根据本发明的第二情况，提供了一种封装件，它包括其一个表面上具有凹陷部分和突出部分的导电安装板；以及安置在导电安装板的凹陷部分上的绝缘安装板。用这种结构，有可能由于绝缘安装板的存在而确保半导体元件的电绝缘，并有可能由于导电安装板的存在而确保热辐射特性。
在此封装件中，导电安装板最好具有其上待要安置绝缘安装板的凹陷部分以及其上待要安置半导体元件的突出部分。用这种结构，有可能用安置在凹陷部分上的绝缘安装板来确保半导体元件的电绝缘，并有可能通过导电安装板有效地辐射半导体元件中产生的热。
根据本发明的第三情况，提供了一种制造半导体器件的方法，它包括下列步骤：制作其一个表面上具有凹陷部分和突出部分的导电安装板；制作安置在导电安装板的凹陷部分上的绝缘安装板；制作半导体元件；以及将半导体元件的一部分安置在导电安装板上，而将半导体元件的另一部分安置在绝缘安装板上。用这种结构，有可能容易地制造半导体器件，从而容易地实现本发明的半导体器件。
根据本发明的第四情况，提供了一种制造封装件的方法，它包括下列步骤：制作其一个表面上具有凹陷部分和突出部分的导电安装板；制作安置在导电安装板的凹陷部分上的绝缘安装板。用这种结构，有可能容易地制造封装件，从而容易地实现本发明的封装件。
制造封装件的方法最好包括下列步骤：制作其一个表面上具有其上待要安置绝缘安装板的凹陷部分和其上待要安置半导体元件的突出部分的导电安装板。用这种结构，有可能容易地制造封装件，从而容易地实现本发明的封装件。
根据本发明的第五情况，提供了一种半导体器件，它包括：具有多个层叠的半导体层并具有沿层叠方向制作在同一侧上的第一电极和第二电极的半导体元件；以及用来将半导体元件支持在半导体元件的第一电极和第二电极中的一个被固定于导电安装板的状态下的导电安装板。用这种结构，有可能防止第一电极与第二电极之间的短路，并有可能通过导电安装板有效地辐射半导体元件中产生的热。这使得有可能抑制半导体元件的温度上升，并长期保持器件的稳定工作状态。结果，有可能改善半导体器件的可靠性。
在此半导体器件中，第一电极最好制作在第一导电类型半导体层的第二导电类型半导体层一侧的部分上；而第二电极制作在第二导电类型半导体层的与第一导电类型相反一侧的部分上，且固定于导电安装板。用这种结构，有可能缩短有源层与导电安装板之间的距离，从而通过导电安装板更有效地辐射半导体元件中产生的热。
在此半导体器件中，导电安装板的侧表面最好从安装表面侧到相反侧，向第一电极和第二电极中的一个倾斜。用这种结构，有可能加宽其它电极附近的间距，从而方便其它电极到电源的电连接。
在此半导体器件中，导电安装板最好定位成当导电安装板的安装表面方向向上时，从支持表面的中心向右偏离。用这种结构，有可能将第一电极和第二电极中的一个容易地固定到导电安装板，并根据日本工业标准将另一个电极容易地连接到电源。
在此半导体器件中，支持件最好具有用来以安装表面方向向下地固定导电安装板的固定沟槽。用这种结构，有可能方便其它第一电极和第二电极到电源的电连接。
根据本发明的第六情况，提供了一种封装件，它包括：具有其上待要安置半导体元件的安装表面的导电安装板；以及具有垂直于安装表面的用来以支持表面支持导电安装板的支持件；其中的导电安装板定位成当安装表面方向向上时，从支持表面的中心向右或向左偏离；且导电安装板在支持件沿平行于安装表面和支持表面的方向的中心附近的末端处具有的侧表面，侧表面从安装表面侧到相反的侧，向安装表面的相反的末端倾斜。用这种结构，在同一侧上安装具有第一电极和第二电极的半导体元件的情况下，第一电极和第二电极中的一个能够容易地固定到导电安装板。这使得有可能防止半导体元件的短路，并有可能通过导电安装板有效地辐射半导体元件中产生的热。而且，有可能加宽其它电极附近的间距，从而方便其它电极到电源的电连接。
根据本发明的第七情况，提供了一种制造半导体器件的方法，它包括下列步骤：层叠多个半导体层，并沿层叠方向在同一侧上制作第一电极和第二电极，以形成半导体元件；以及在导电安装板上安置半导体元件，同时在导电安装板上固定第一电极和第二电极中的一个。用这种结构，有可能容易地制造本发明的半导体器件，从而容易地实现本发明的半导体器件。
在上述的制造方法中，半导体元件最好位于下侧，而导电安装板位于上侧，并处于用连线将其它电极连接到管脚的状态。用这种结构，有可能方便连线的电连接，从而方便其它电极到电源的电连接。
附图说明
图1透视图示出了相关技术半导体器件的结构；
图2透视图示出了另一个相关技术半导体发光器件的结构；
图3局部分解透视图示出了根据本发明第一实施例的半导体发光器件的结构；
图4是图3所示半导体发光器件的导电安装板的透视图；
图5是图3所示半导体发光器件的绝缘安装板的透视图；
图6是图3所示半导体发光器件的半导体激光器的局部剖面图；
图7是根据本发明第二实施例的半导体发光器件的一部分的分解透视图；
图8是根据本发明第三实施例的半导体发光器件的一部分的分解透视图；
图9是根据本发明第四实施例的半导体发光器件的一部分的分解透视图；
图10透视图示出了制造图9所示半导体发光器件的一个步骤；
图11透视图示出了图10所示步骤之后的制造步骤；
图12透视图示出了图11所示步骤之后的制造步骤；
图13局部分解透视图示出了根据本发明第五实施例的半导体发光器件的整个结构；
图14局部剖面图示出了图13所示半导体发光器件的半导体激光器；
图15是根据本发明第六实施例的半导体发光器件的一部分的分解透视图；
图16透视图示出了本发明的半导体器件的一个变例；
图17透视图示出了本发明的半导体器件的另一个变例；
图18局部分解透视图示出了根据本发明一个实施例的半导体发光器件的结构；
图19是图18所示半导体发光器件的半导体激光器的局部剖面图；
图20是图18所示半导体发光器件的封装件的一部分的局部分解透视图；
图21正面图示出了导电安装板与半导体激光器之间的位置关系；
图22透视图示出了制造图18所示半导体发光器件的一个步骤；
图23透视图示出了图22所示步骤之后的制造步骤；
图24透视图示出了图23所示步骤之后的制造步骤；
图25正面图示出了图18所示半导体器件的比较例的结构。
具体实施方式
下面参照附图来详细描述本发明的实施例。应该指出的是，在下列各个实施例中，将与半导体器件同时描述组合有本发明的半导体器件的封装件。
(第一实施例)
图3示出了作为根据本发明第一实施例的半导体器件和封装件10的半导体发光器件的整个结构。此半导体发光器件包括作为封装件10中的半导体元件的半导体激光器20。封装件10具有盘状支持件11和中空圆筒形盖体12。盖体12的一个端侧是开放的，而其另一个端侧封闭。开放侧上的盖体12的端部与支持件11的一个表面接触。封闭侧上的盖体12的端部配备有用来将包含在封装件10中的半导体激光器20发射的激光束引出到封装件10外部的引出窗口12a。盖体12由诸如铜(Cu)或铁(Fe)基金属之类的金属制成，而引出窗口12a由例如玻璃或塑料的能够使半导体激光器20发射的激光束透过的材料制成。
在盖体12内部，在支持件11的一个表面上，制作其上待要安装半导体激光器20的导电安装板13。导电安装板13被用来将半导体激光器20电连接到电源(未示出)，并用来辐射半导体激光器20中产生的热。导电安装板13和支持件11由诸如铜或铁基金属之类的金属整体铸造而成，其表面上制作由焊料材料制成的厚度为5微米的焊料膜。焊料材料的具体例子包括锡(Sn)、铅(Pb)、锡铅合金、金(Au)锡合金、铟(In)锡合金、以及铟铅。
如图4放大所示，导电安装板13在其上待要安装半导体激光器20的表面上，具有凹陷部分13a和突出部分13b。这些凹陷部分13a和突出部分13b平行于支持件11的表面。各个凹陷部分13a和突出部分13b的尺寸被设定成沿平行于支持件11表面方向的宽度为0.8mm，而沿垂直于支持件11表面方向的深度为1mm。凹陷部分13a和突出部分13b的安装表面之间的高度差被设定为300微米。此外，导电安装板13沿垂直于导电安装板13方向的厚度，可以根据盖体12的尺寸适当地确定，但最好使其尽可能大，以便提高热辐射作用。
绝缘安装板14被安装在导电安装板13的凹陷部分13a上。如图5放大所示，绝缘安装板14具有由诸如氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)或碳化硅(SiC)之类的绝缘材料制成的绝缘板14a。在绝缘板14a的导电安装板13侧的表面上，制作粘合层14b，并用来将绝缘安装板14固定于导电安装板13。借助于将厚度为100nm的钛(Ti)层、厚度为200nm的铂(Pt)层和厚度为500nm的金(Au)层按此顺序层叠在绝缘板14a上，来制作粘合层14b。在绝缘板14a的与导电安装板13相反的表面上，制作连线部分14c。借助于将厚度为100nm的钛层、厚度为200nm的铂层和厚度为500nm的金层按此顺序层叠在绝缘板14a上，来制作连线部分14c。
在连线部分14c的与绝缘板层14a相反的部分表面上，制作由焊料材料制成的焊料粘合层14d。此焊料粘合层14d被用来粘合性地键合到半导体激光器20。焊料粘合层14d的厚度最好设定为4微米或更大，以便确保焊料粘合层14d的足够粘合强度。制作焊料粘合层14d的材料与制作导电安装板13的焊料膜的材料可以相同，但此焊料材料最好选择成具有比制作导电安装板13的焊料膜的焊料材料更低的熔点。其理由是，如在稍后对制造方法进行的描述中所明了的那样，在粘合性地彼此键合导电安装板13、绝缘安装板14、半导体激光器20的情况下，绝缘安装板14的热导率低于导电安装板13。上述焊料材料的焊接温度按下列顺序降低：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，若导电安装板13表面上的焊料膜由Sn制成，则绝缘安装板14的焊料粘合层14d最好由Sn-Pb合金制成。
绝缘安装板14的尺寸被设定成沿平行于支持件11表面的方向的宽度各为0.8mm，而沿垂直于支持件11表面的方向的深度为1mm。绝缘安装板14沿垂直于绝缘安装板14的安装表面的方向的厚度，最好设定成等于或大于导电安装板13的凹陷部分13a与突出部分13b的安装表面之间的高度差。此处，由于凹陷部分13a与突出部分13b的安装表面之间的高度差被设定为300微米，故绝缘安装板14的厚度最好设定为300微米或更大。为了确保绝缘安装板14对导电安装板13的绝缘，绝缘安装板14的厚度最好设定为500微米或更大。
如图3所示，支持件11配备有一对从盖体12内部延伸到外部的管脚15和16。每个管脚15和16由诸如铜或铁基金属的金属制成，且其表面涂敷有金制成的薄膜。由玻璃制成的绝缘环15a和16a分别被插入在支持件11与管脚15和16之间，以便使支持件11与管脚15和16电隔离。亦即，导电安装板13与管脚15和16电隔离。由厚度为20微米的金制成的连线17的一端，被连接于管脚15，而连线17的另一端被连接到用来将管脚15电连接到连线部分14c的绝缘安装板14的连线部分14c。支持件11还配备有电连接到支持件11和导电安装板二者的管脚18。
如图6所示，借助于将缓冲层22a、背面层22b、掩模层23、涂层生长层24、作为第一导电类型半导体层的n型半导体层25、有源层26、作为第二导电类型半导体层的p型半导体层27，按此顺序相继层叠在衬底21的一对相反的表面中的一个表面上，来制作半导体激光器20。衬底21由沿层叠方向的厚度(以下简称为“厚度”)为300微米的蓝宝石制成，而缓冲层22a被制作在衬底21的C面上。
厚度为30nm的缓冲层22a由不掺杂的GaN制成。厚度为2微米的背面层22b由不掺杂的GaN晶体制成。厚度为0.1微米的掩模层23由氮化硅(SiO2)制成。掩模层23具有沿垂直于图6纸面的方向延伸的多个条形窗口23a以及各形成在二个相邻窗口之间的多个条形掩模部分23b。涂层生长层24在掩模层23上横向生长，从而截断来自背面层的位错的贯穿。厚度为10微米的涂层生长层24由不掺杂的GaN制成。
借助于将n侧接触层25a、n型包层25b和第一波导层25c，按此顺序层叠在涂层生长层24上，来制作n型半导体层25。厚度为3微米的n侧接触层25a，由掺有硅(Si)之类的n型杂质的n型GaN制成。厚度为1微米的n型包层25b，由掺有硅之类的n型杂质的n型混晶Al0.1Ga0.9N制成。厚度为0.1微米的第一波导层25c，由掺有硅之类的n型杂质的n型GaN制成。
有源层26由不掺杂的混晶InGaN制成，并具有多量子阱结构，包括由混晶In0.15Ga0.85N制成的厚度为3nm的阱层和由混晶In0.02Ga0.98N制成的厚度为4nm的势垒层。有源层26起发光层的作用。例如，在激光振荡时，发射波长被设定为大约405nm。
借助于将防退化层27a、第二波导层27b、p型包层27c和p侧接触层27d，按此顺序层叠在有源层26上，来制作p型半导体层27。厚度为20nm的防退化层27a，由掺有镁(Mg)之类的p型杂质的p型混晶Al0.2Ga0.8N制成。厚度为0.1微米的第二波导层27b，由掺有镁之类的p型杂质的p型GaN制成。厚度为0.8微米的p型包层27c，由掺有镁之类的p型杂质的p型混晶Al0.1Ga0.9N制成。厚度为0.5微米的p侧接触层27d，由掺有镁之类的杂质的p型混晶GaN制成。
作为第一电极的n侧电极28a，制作在n侧接触层25a的沿层叠方向的有源层26侧的表面上。借助于将钛层、铝(Al)层和金层，按此顺序层叠在n侧接触层25a上，并加热使这些金属合金化，从而电连接到n侧接触层25a，来制作n侧电极28a。在p侧接触层27d的沿层叠方向与有源层26相反的表面上，制作作为第二电极的p侧电极28b。借助于将镍(Ni)层和金层，按此顺序层叠在p侧接触层27d上，并加热使这些金属合金化，从而电连接到p侧接触层27d，来制作p侧电极28b。p侧电极28b被制作成沿垂直于图6纸面的方向延伸的条形，以约束电流，使对应于p侧电极28b的有源层26的区域成为发光区。
半导体激光器20在p侧电极28b沿长度方向的二端处具有一对反射膜29(图6中只示出了一个)。借助于交替层叠氮化硅膜和氧化锆(ZrO)膜，来制作各个反射膜29。一个反射膜29的反射率被设定为低值，而另一个反射膜29(未示出)的反射率被设定为高值，使有源层26产生的光在一对反射膜29之间来回反射而被放大，并作为激光束从一个反射膜29发射。亦即，p侧电极28b的长度方向成为谐振腔的取向。
如图3所示，半导体激光器20在封装件10中被安置成n侧电极28a与绝缘安装板14的焊料粘合层14d接触，而p侧电极28b与导电安装板13的突出部分13b接触。更具体地说，n侧电极28a通过绝缘安装板14的连线部分14c和连线17，被管脚15连接到电源(未示出)，而p侧电极28b通过导电安装板13，被管脚18电连接到电源(未示出)。p侧电极28b之所以与导电安装板13连接的原因是，起主要发热源作用的有源层26被安置在p侧电极28b与衬底21之间。亦即，借助于缩短有源层26与具有高的热辐射特性的导电安装板13之间的距离，有可能获得高的热辐射效果。
根据下列步骤来制造具有上述结构的半导体器件和封装件10：
首先，如下制作半导体激光器20：制备具有多个半导体激光器制作区的由蓝宝石制成的衬底21。用MOCVD(金属有机化学汽相淀积)方法，使由不掺杂的GaN制成的缓冲层22a和由不掺杂的GaN制成的背面层22b，相继生长在衬底21的一个表面(C面)上。用CVD(化学汽相淀积)方法，在背面层22b上选择性地制作具有多个条形掩模部分23b的由二氧化硅制成的掩模层23。用MOCVD方法，使由不掺杂的GaN制成的涂层生长层24在掩模层23上横向生长。
然后，用MOCVD方法，在涂层生长层24上相继生长由n型GaN制成的n侧接触层25a、由n型Al0.1Ga0.9N(混晶)制成的n型包层25b、由n型GaN制成的第一波导层25c、由不掺杂的GaInN(混晶)制成的有源层26、由p型Al0.2Ga0.8N(混晶)制成的防退化层27a、由p型GaN制成的第二波导层27b、由p型Al0.1Ga0.9N(混晶)制成的p型包层27c、和由p型GaN制成的p侧接触层27d。
在按从n侧接触层25a到p侧接触层27d的顺序生长各个层之后，用光刻方法，按相当于n侧电极12的制作位置的顺序，选择性地清除p侧接触层27d、p型包层27c、第二波导层27b、防退化层27a、有源层26、第一波导层25c和n型包层25b，以便暴露n侧接触层25a。然后在n侧接触层25a上选择性地制作n侧电极28b。在制作n侧电极28a之后，在p侧接触层27d上选择性地制作p侧电极28b。然后用加热方法使n侧电极28a和p侧电极28b合金化。
在制作n侧电极28a和p侧电极28b之后，沿垂直于p侧电极28b的长度方向的方向，将衬底21分割成各具有相当于各个半导体激光器制作区长度的特定长度的一些部分。用例如电子束蒸发工艺，在被分割部分的一对侧表面上，制作一对反射膜29。然后，沿平行于p侧电极28b的长度方向的方向，将衬底21分割成各具有相当于各个半导体激光器制作区宽度的特定宽度的一些部分，以形成半导体激光器20。
之后，整体铸造支持件11和具有凹陷部分13a和突出部分13b的导电安装板13，并在支持件11和导电安装板13的表面上汽相淀积焊料膜。分立制作的管脚15、16和18被安装到支持件11。然后，分立制作绝缘板14a，并在绝缘板14a的一个表面上汽相淀积粘合层14b，再在绝缘板14a的另一表面上相继汽相淀积连线部分14c和焊料粘合层14d，以便制作绝缘安装板14。在制作绝缘安装板14之后，与支持件11成一整体的导电安装板13被置于加热装置(未示出)中，而绝缘安装板14被安装在导电安装板13的凹陷部分13a上，并使半导体激光器20的p侧电极28b与导电安装板13的突出部分13b接触，而半导体激光器20的n侧电极28a与绝缘安装板14的焊料粘合层14d接触。
导电安装板13在5-20秒钟内被加热到高达240-300℃的温度范围，并被加热装置(未示出)保持在此温度下10-60秒钟。用这一热处理，导电安装板13的焊料膜被熔化，从而粘合性地将导电安装板13键合到绝缘安装板14，并粘合性地将导电安装板13键合到半导体激光器20的p侧电极28b，同时，绝缘安装板14的焊料粘合层14d被熔化，从而粘合性地将绝缘安装板14键合到半导体激光器20的n侧电极28a。
此时，借助于将绝缘安装板14的焊料粘合层14d的焊料材料的熔点设定成低于导电安装板13的焊料膜的焊料材料的熔点，能够按需要熔化二种焊料材料而不必过多地提高加热温度。为了防止焊料材料被氧化，最好在氮气(N2)气氛、氢气(H2)气氛或它们的混合气体气氛中执行加热。为了防止绝缘安装板14和半导体激光器20的位置由于焊料材料的表面张力而偏离，也可以例如用在其上施加负载的方法将半导体激光器20向下推。
然后布置连线17，以便将绝缘安装板14的连线部分14c连接到管脚15。之后，在干燥的氮气氛中，分立制作的盖体12被安置在支持件11上，从而完成图3所示半导体发光器件及其封装件的制造。
下面描述这样得到的半导体发光器件和封装件10的功能。
在半导体发光器件中，当特定的电压通过封装件10的管脚15和18施加在半导体激光器20的n侧电极28a与p侧电极28b之间时，电流被注入到有源层26中，从而由于电子与正空穴的复合而引起光发射。此光在一对反射膜29之间来回反射而被放大，并作为激光束从一个反射膜29发射。从半导体激光器20这样发射的激光束，通过封装件10的引出窗口12a，从封装件10向外引出。
此时，在半导体激光器20中，主要在有源层26处出现发热。在本实施例中，由于为了缩短有源层26与导电安装板13之间的距离而将导电安装板13直接连接于p侧电极28b，故有源层26中产生的热通过导电安装板13被有效地辐射。结果，半导体激光器20的温度上升被抑制，致使半导体激光器20能够长期稳定地工作。
而且，在本实施例中，由于绝缘安装板14被安置在导电安装板13的凹陷部分13a上，且n侧电极28a被电连接于绝缘安装板14的连线部分14c，故确保了导电安装板13与连线部分14c之间的绝缘，从而防止了n侧电极28a与p侧电极28b之间的短路。
用这种方法，根据本实施例的半导体发光器件，由于p侧电极28b被直接连接于导电安装板13，故能够缩短有源层26与导电安装板13之间的距离，因而能够通过导电安装板13有效地辐射有源层26中产生的热。结果，有可能抑制半导体激光器20的温度上升并长期稳定地运行半导体激光器20，从而改善半导体发光器件的可靠性。
同样由于绝缘安装板14被安置在导电安装板13的凹陷部分13a上，且n侧电极28a被连接于绝缘安装板14的连线部分14c，故有可能确保导电安装板13与连线部分14c之间的绝缘，从而防止半导体激光器20的n侧电极28a与p侧电极28b之间的短路。
根据本实施例中的封装件10，由于凹陷部分13a和突出部分13b被制作在导电安装板13上，且绝缘安装板14被安置在凹陷部分13a上，故借助于将半导体激光器20的n侧电极28a安置在制作于绝缘安装板14上的连线部分上并将p侧电极28b安置在导电安装板13上，有可能防止半导体激光器20的n侧电极28a与p侧电极28b之间的短路。并有可能通过导电安装板13有效地辐射半导体激光器20的有源层26中产生的热。
(第二实施例)
图7示出了根据本发明第二实施例的半导体发光器件的一部分和封装件的一部分。本实施例中的半导体发光器件和封装件，除了在导电安装板33上制作分离部分33c之外，具有与第一实施例相同的结构和功能。而且可以用与第一实施例相同的方法来制造。因此，在本实施例中，用与第一实施例相同的参考号来表示与第一实施例对应的元件，且略去其详细的解释。
分离部分33c被制作在形成于导电安装板33的安装表面上的凹陷部分13a和突出部分13b之间，使之具有凹陷部分13a和突出部分13b的高度之间的某一中值高度。分离部分33c被用来使导电安装板33与绝缘安装板14之间保持一定间隙而分离，从而防止半导体激光器20的n侧电极28a与p侧电极28b之间的短路。
用这种方法，根据本实施例，由于分离部分33c被制作在导电安装板33的凹陷部分13a与突出部分13b之间，故不仅有可能获得与第一实施例相同的效果，而且有可能更有效地防止半导体激光器20的n侧电极28a与p侧电极28b之间的短路。
(第三实施例)
图8示出了根据本发明第三实施例的半导体发光器件的一部分和封装件的一部分。本实施例中的半导体发光器件和封装件，除了在导电安装板43上制作位置固定部分43d之外，具有与第二实施例相同的结构和与第一实施例相同的功能，而且可以用与第一实施例相同的方法来制造。因此，用与第一和第二实施例相同的参考号来表示与第一和第二实施例对应的元件，且略去其详细的解释。
在导电安装板43的安装表面上，制作位置固定部分43d，使之在突出部分13b与位置固定部分43d之间提供一个凹陷部分13a。位置固定部分43d从凹陷部分13a向上突出，并将绝缘安装板14保持在分离部分33c与位置固定部分43d之间，以防止绝缘安装板14的位置在将绝缘安装板14焊接到导电安装板13时发生偏离。
用这种方法，根据本实施例，由于位置固定部分43d被制作在导电安装板33上，使之在突出部分13b与位置固定部分43d之间提供一个凹陷部分13a，故不仅有可能获得与第一实施例得到的相同的效果，而且有可能将绝缘安装板14容易且准确地安置在导电安装板43上。
(第四实施例)
图9示出了根据本发明第四实施例的半导体发光器件的一部分和封装件的一部分。本实施例中的半导体发光器件和封装件，除了导电安装板53和绝缘安装板54的结构不同于第一实施例之外，具有与第一实施例相同的结构和功能。因此，用与第一实施例相同的参考号来表示对应于第一实施例的元件，且略去其详细的解释。
导电安装板53与支持件11，由诸如铜或铁基金属的金属整体铸造。在导电安装板53与支持件11的表面上，制作由金或镍(Ni)之类的金属制成的薄膜。然后，在突出部分13b的表面上，制作如第一实施例所述的由焊料材料制成的焊料粘合层53e。焊料粘合层53e被用来将半导体激光器20的p侧电极28b粘合性地键合到突出部分13b。导电安装板53的其它结构与第一实施例所述的导电安装板13的结构相同。
绝缘安装板54具有由用淀积方法制作在导电安装板53的凹陷部分13a上的二氧化硅制成的绝缘板54a。在绝缘板54a的与导电安装板53相反的侧上，制作连线部分54c。借助于将厚度为50nm的钛层和厚度为500nm的金层，按此顺序层叠在绝缘板54a上，来制作连线部分54c。在与绝缘板54a相反的侧上的部分连线部分54c上，制作由与用来制作焊料粘合层53e的材料相同的焊料材料制成的焊料粘合层54d。焊料粘合层54d被用来将半导体激光器20的n侧电极28a粘合性地键合到连线部分54c。用来制作焊料粘合层54d的焊料材料可以不同于用来制作焊料粘合层53e的材料，然而，为了在稍后要描述的制造方法中在同一个步骤中，与焊料粘合层53e一起制作焊料粘合层54d，用来制作焊料粘合层54d的焊料材料最好与用来制作焊料粘合层53e的材料相同。焊料粘合层54d的厚度被设定为与第一实施例中的焊料粘合层14d的厚度相同。绝缘安装板54的尺寸被设定为与第一实施例中的绝缘安装板14相同。
具有上述结构的半导体发光器件和封装件在下面的步骤中制造。
首先，用与第一实施例相同的方法制作半导体激光器20。然后，整体铸造支持件11和导电安装板53，并用电镀方法，在支持件11和导电安装板53的表面上，制作由诸如金的金属制成的薄膜。
对支持件11和导电安装板53进行清洗，并如图10所示，将制作有对应于导电安装板53的凹陷部分13a的窗口61a的模具61置于导电安装板53上，使窗口61a对准凹陷部分13a。此时，可能希望窗口61a的一侧位于导电安装板53的凹陷部分13a与突出部分13b之间的边界处。之后，用电子束蒸发工艺，在200℃下，二氧化硅被从上汽相淀积到模具61上，从而在图10中的阴影部分形成绝缘板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，则绝缘安装板54的尺寸变得更小，从而使得不可能防止半导体激光器20的n侧电极28a与p侧电极28b之间的短路。此处，窗口61a沿平行于支持件11的方向的宽度被设定为0.8mm，而窗口61a沿垂直于支持件11的方向的深度被设定为1.1mm。
在制作绝缘板54a之后，如图11所示，将制作有对应于绝缘衬底54a的窗口62a的模具62置于导电安装板53上，使窗口62a与绝缘板54a对准。然后，将钛、铂和金相继从上汽相淀积到模具62上，从而在如图11所示的阴影部分形成连线部分54c。此外，窗口62a的尺寸最好小于模具61的窗口61a的尺寸，以便防止半导体激光器20的n侧电极28a与p侧电极28b之间的短路。此处，窗口62a的宽度被设定为0.7mm，而其深度被设定为1.0mm。换言之，模具62的窗口62a位于模具61的窗口61a的内部。
在制作连线部分54c之后，如图12所示，制作有对应于连线部分54c的窗口63a和制作有对应于导电安装板53的突出部分13b的窗口63b的模具63，被置于导电安装板53上，使窗口63a与连线部分54c对准，且窗口63b与突出部分13b对准。然后，用汽相淀积工艺，将焊料材料从上汽相淀积到模具63上，从而在如图12所示的阴影部分形成焊料粘合层54d和焊料粘合层53e。此外，窗口63a的尺寸最好小于模具61的窗口61a的尺寸，以便防止半导体激光器20的n侧电极28a与p侧电极28b之间的短路。此处，窗口63a的宽度被设定为0.35mm，而其深度被设定为1.0mm。换言之，模具63的窗口63a位于模具61的窗口61a的内部。窗口63b的尺寸被设定成宽度为0.8mm，而深度为1.0mm。
在制作焊料粘合层53e和54d之后，分立制作的管脚15、16和18被安置到支持件11。然后，以与第一实施例所述相同的方法，将半导体激光器20安置到导电安装板53和绝缘安装板54上。之后，像第一实施例那样，布置连线17，以便将连线部分54c连接到其间的管脚15，然后将分立制作的盖体12置于支持件11上。用这种方法，获得了图9所示的半导体发光器件和封装件。
用这种方法，根据本实施例，由于用汽相淀积方法将绝缘安装板54制作在导电安装板53的凹陷部分13a上，故不仅有可能获得与第一实施例相同的效果，而且有可能以低的成本容易地制作绝缘安装板54。
(第五实施例)
图13示出了根据本发明第五实施例的半导体发光器件和封装件70的整个结构。本实施例中的半导体发光器件和封装件70，除了半导体激光器80的结构不同于第一实施例所述的结构，以及导电安装板73和绝缘安装板74的相应结构不同于第一实施例的结构之外，具有与第一实施例所述相同的结构。在本实施例中，用与第一实施例相同的参考号来表示与第一实施例对应的元件，且略去其详细的解释。
如图14放大所示，半导体激光器80在同一个衬底81的一个表面上具有多个(此实施例中是二个)沿垂直于谐振腔取向的方向排列的发光部分80a和80b。应该指出的是，谐振腔沿垂直于图14的纸面的方向取向。厚度约为100微米的衬底81由半绝缘GaAs制成。发光部分80a和80b被制作在衬底81的(100)面上。
借助于将缓冲层82、作为第一导电类型半导体层的n型半导体层83、有源层84、和作为第二导电类型半导体层的p型半导体层85，按此顺序相继层叠在衬底81上，来制作具有相同结构的各个发光部分80a和80b。厚度为50nm的缓冲层82，由掺有诸如硅(Si)或硒(Se)之类的n型杂质的n型GaAs制成。
借助于将n型包层83a和第一波导层83b，按此顺序层叠在缓冲层82上，来制作n型半导体层83。厚度为1.0微米的n型包层83a，由掺有诸如硅或硒之类的n型杂质的n型混晶Al0.40Ga0.60As制成。厚度为10nm的第一波导层83b，由掺有诸如硅或硒之类的n型杂质的n型混晶Al0.17Ga0.83As制成。
由不掺杂的混晶AlGaAs制成的有源层84，具有由厚度为10nm的由Al0.07Ga0.93As制成的阱层和厚度为5nm的由Al0.17Ga0.83As制成的势垒层构成的多量子阱结构。各个发光部分80a和80b中的有源层84用做发光层，分别发射波长约为790nm的光。
借助于将第二波导层85a、p型包层85b和帽层85c，按此顺序相继层叠在有源层84上，来制作p型半导体层85。厚度为10nm的第二波导层85a，由掺有诸如锌(Zn)之类的p型杂质的p型混晶Al0.17Ga0.83As制成。厚度为1.0微米的p型包层85b，由掺有诸如锌之类的p型杂质的p型混晶Al0.40Ga0.60As制成。厚度为50nm的帽层85c，由掺有诸如锌之类的p型杂质的p型GaAs制成。
沿谐振腔取向延伸的电流阻挡层86被沿层叠方向插入p型包层85b部分的二侧。更具体地说，部分p型包层85b沿层叠方向具有窄的沿垂直于谐振腔取向的方向的宽度，以便约束电流。厚度为700nm的各个电流阻挡层86，由掺有诸如硅或硒之类的n型杂质的n型GaAs制成。
各个发光部分80a和80b，在部分n型包层83a的沿层叠方向制作有源层84的一侧上，具有作为第一电极的n侧电极87a。借助于将金锗(Ge)合金层、镍层和金层，按此顺序相继层叠在n型包层83a上，并加热使这些层合金化，来制作n侧电极87a。n侧电极87a被电连接到n型包层83a。
各个发光部分80a和80b，在部分帽层85c的与有源层84相反的侧上，具有作为第二电极的p侧电极87b。借助于将钛层、铂(Pt)层和金层，按此顺序相继层叠在帽层85c上，并加热使这些层合金化，来制作p侧电极87b。p侧电极87b被电连接到帽层85c。
n侧电极87a和p侧电极87b之所以制作在沿层叠方向的同一侧上的理由是，缩短各个电极与有源层84之间的距离，以便增强各个发光部分80a和80b的响应。而且，在发光部分80a和80b中，二个p侧电极87b彼此相邻，而二个n侧电极87a安置成其间提供二个p侧电极87b。
各个发光部分80a和80b，在沿谐振腔取向的端部处，具有一对反射膜88(图14中只示出了一个)。反射率低的一个反射膜88，由氧化铝(Al2O3)制成。借助于交替层叠氧化铝层和非晶硅层而制作反射率高的另一个反射膜(未示出)。从有源层84产生的光在一对反射膜88之间来回反射而被放大，并作为激光束从一个反射膜88发射。
如图13所示，封装件70的导电安装板73在其安装表面上具有一对凹陷部分73a和制作在其间的一个突出部分73b。这一对凹陷部分73a对应于半导体激光器80的n侧电极87a制作，而突出部分73b对应于半导体激光器80的p侧电极87b制作。各个凹陷部分73a的尺寸被设定成宽度为0.2mm而深度为1mm，而突出部分73b的尺寸被设定成宽度为0.4mm而深度为1mm。凹陷部分73a和突出部分73b的安装表面之间的高度差为300微米。各个凹陷部分73a的尺寸可以彼此不同，但为了减少待要安装在凹陷部分73a上的绝缘安装板74的种类数目，从而改善生产率，二者最好完全相同。导电安装板73的其它结构与第一实施例中的导电安装板13相同。
封装件70的绝缘安装板74被安置在导电安装板73的各对凹陷部分73a上。虽然未示出，但如第一实施例中的绝缘安装板14那样，绝缘安装板74也具有由绝缘材料制成的绝缘板、制作在绝缘板的导电安装板74侧表面上的粘合层、制作在绝缘板的与导电安装板73相反的表面上的连线部分、以及制作在部分连线部分的与绝缘板相反的表面上的焊料粘合层。绝缘安装板74的结构与第一实施例中的绝缘安装板14相同。绝缘安装板74的尺寸被设定成宽度为0.2mm而深度为1mm。绝缘安装板74的厚度与第一实施例中的绝缘安装板14相同。
一个绝缘安装板74的连线部分利用连线17连接到管脚15，而其它绝缘安装板74的连线部分利用连线77连接到管脚16。半导体激光器80被安置成n侧电极87a与绝缘安装板74的焊料粘合层接触，而p侧电极87b与导电安装板73的突出部分73b接触。亦即，发光部分80a的n侧电极87a，利用制作在绝缘安装板74上的连线部分和连线77，从管脚16被连接到电源(未示出)，而发光部分80b的n侧电极87a，利用制作在绝缘安装板74上的连线部分和连线17，从管脚15被连接到电源(未示出)。另一方面，发光部分80a的p侧电极87b，利用导电安装板73，从管脚18被连接到电源(未示出)。
在此实施例中，由于像第一实施例那样，包括衬底81与p侧电极87b之间的有源层84的p侧电极87b与导电安装板73接触，故有可能通过导电安装板73有效地辐射各个有源层84产生的热。
在下列步骤中制造具有上述结构的半导体发光器件和封装件70：
首先，如下制造半导体激光器80：制备具有多个半导体激光器制作区的由半绝缘GaAs制成的衬底81。用MOCVD方法，在衬底81的表面(100面)上，相继生长由n型GaAs制成的缓冲层82、由n型混晶Al0.40Ga0.60As制成的n型包层83a、由n型混晶Al0.17Ga0.83As制成的第一波导层83b、由不掺杂的混晶AlGaAs制成的有源层84、由p型混晶Al0.17Ga0.83As制成的第二波导层85a、由p型混晶Al0.40Ga0.60As制成的部分p型包层85b。
用MOCVD方法，在p型包层85b上选择性地生长由n型GaAs制成的电流阻挡层86。在选择性地生长电流阻挡层86之后，用MOCVD方法，在电流阻挡层86和p型包层85b上，相继生长其余的由p型混晶Al0.40Ga0.60As制成的p型包层85b和由p型GaAs制成的帽层85c。
在制作直到帽层85c的各个层之后，用光刻方法，按对应于发光部分80a和80b的制作位置的顺序，选择性地清除电流阻挡层86、p型包层85b、第二波导层85a、有源层84、第一波导层83b、n型包层83a、和缓冲层82，从而彼此分离各个发光部分80a和80b。
在彼此分离各个发光部分80a和80b之后，用光刻方法，按对应于发光部分80a和80b中的n侧电极87a的制作位置的顺序，选择性地清除帽层85c、电流阻挡层86、p型包层85b、第二波导层85a、有源层84、第一波导层83b、和部分n型包层83a，从而暴露发光部分80a和80b中的n型包层83a。然后，在各个n型包层83a上选择性地制作n侧电极87a，再在各个帽层85c上选择性地制作p侧电极87b。之后，用加热的方法，对发光部分80a和80b中的各个n侧电极87a和p侧电极87b进行合金化。
制作n侧电极87a和p侧电极87b之后，衬底81沿垂直于谐振腔取向的方向，被分割成各具有对应于各个半导体激光器制作区长度的特定长度的部分。用CVD方法，在被分割部分的一对侧表面上制作一对反射膜88。然后，各个部分的衬底81沿平行于谐振腔取向的方向，被分割成各具有对应于各个半导体激光器制作区宽度的特定宽度的部分。用这种方法，获得了半导体激光器80。
接着，如第一实施例，整体铸造支持件11和导电安装板73，并在支持件11和导电安装板73的表面上汽相淀积焊料膜。分立制作的管脚15、16和18被安置在支持件11上。随后，如第一实施例，分立制作绝缘安装板74。
在制作绝缘安装板74之后，如第一实施例，绝缘安装板74被安装在各个导电安装板73的凹陷部分73a上，并使半导体激光器80的各个p侧电极87b与导电安装板73的突出部分73b接触，而各个n侧电极87a与各个绝缘安装板74的焊料粘合层接触。用加热装置(未示出)对此装配件进行加热，使导电安装板73的焊料膜熔化，以便将各个绝缘安装板74粘合性地键合到导电安装板73，并将半导体激光器80的各个p侧电极87b粘合性地键合到导电安装板73。此外，各个绝缘安装板74的焊料粘合层被熔化，从而将半导体激光器80的各个n侧电极87a粘合性地键合到各个绝缘安装板74。
之后，布置连线17，以便将一个绝缘安装板74的连线部分连接到管脚15，并布置连线77，以便将另一个绝缘安装板74的连线部分连接到管脚16。在连接连线17和77之后，如第一实施例，分立制作的盖体12被安置到支持件11。用这种方法，制作了图13所示的半导体发光器件和封装件70。
下面描述这样制作的半导体发光器件和封装件70的功能。
在半导体发光器件中，当特定的电压通过封装件70的管脚15、16和18施加在半导体激光器80的n侧电极87a与相关的p侧电极87b之间时，电流被注入到半导体激光器80的相关的有源层84中，从而由于电子与正空穴的复合而引起光发射。这样产生的光在一对反射膜88之间来回反射而被放大，并作为激光束从一个反射膜88发射。从半导体激光器80这样发射的激光束，通过封装件70的引出窗口12a，从封装件70向外引出。
此时，在半导体激光器80中，主要在各个发光部分80a和80b的有源层84处出现发热。在本实施例中，由于各个p侧电极87b被直接连接于导电安装板73，从而缩短了各个有源层84与导电安装板73之间的距离，故各个有源层84中产生的热通过导电安装板73被有效地辐射。因此，有可能抑制半导体激光器80的各个发光部分80a和80b之间的热干扰，从而抑制阈值电流的增大，并抑制发光效率的下降。
在本实施例中，由于绝缘安装板74被安置在导电安装板73的各个凹陷部分73a上，且各个n侧电极87a被电连接于制作在绝缘安装板74上的连线部分，故有可能确保导电安装板73与连线部分之间的电绝缘，从而防止n侧电极87a与p侧电极87b之间的短路。此外，有可能确保二个制作在绝缘安装板74上的连线部分之间的电绝缘，并确保发光部分80a和80b的独立驱动。
用这种方法，根据本实施例的半导体发光器件，由于各个p侧电极87b被直接连接于导电安装板73，故能够缩短各个有源层84与导电安装板73之间的距离，从而通过导电安装板73有效地辐射有源层84中产生的热。结果，有可能抑制发光部分80a和80b之间的热干扰。亦即，有可能抑制阈值电流的增大和发光效率的下降，从而长期保持器件的高质量。
同样由于绝缘安装板74被安置在导电安装板73的各个凹陷部分73a上，且各个n侧电极87a被连接于制作在绝缘安装板74上的连线部分，故有可能确保各个连线部分与导电安装板73之间的电绝缘，从而防止半导体激光器80的各个n侧电极87a与相关的p侧电极87b之间的短路。而且，有可能确保发光部分80a和80b的各个连线部分之间的电绝缘，从而确保发光部分80a和80b的独立驱动。
根据本实施例中的封装件70，由于二个凹陷部分73a和突出部分73b被制作在导电安装板73上，且绝缘安装板74被安置在各个凹陷部分73a上，故借助于将n侧电极87a安置在制作于绝缘安装板74上的连线部分上，并将相关的p侧电极87b安置在导电安装板73上，有可能防止半导体激光器80的各个n侧电极87a与相关的p侧电极87b之间的短路。并有可能确保制作在发光部分80a和80b中的二个n侧电极87a之间的电绝缘，从而确保发光部分80a和80b的独立驱动。而且，有可能通过导电安装板13有效地辐射半导体激光器80的各个有源层中产生的热。
虽然没有详细描述，但本实施例中的半导体发光器件可以构造成将与第二实施例相同的分离部分制作在导电安装板73上。此外，与第三实施例相同的位置固定部分可以制作在导电安装板73上；且如第四实施例那样，可以用淀积方法，将绝缘安装板74制作在导电安装板73的各个凹陷部分73a上。
(第六实施例)
图15示出了根据本发明第六实施例的半导体发光器件的一部分和封装件的一部分。本实施例中的半导体发光器件和封装件，除了半导体激光器100具有三个或更多个发光部分100a，且导电安装板93和绝缘安装板94的结构相应地不同于第五实施例之外，具有与第五实施例相同的结构和功能，而且能够用与第五实施例所述相同的方法加以制造。因此，在本实施例中，用与第五实施例相同的参考号来表示与第五实施例对应的元件，且略去其详细的解释。
在本实施例中，半导体激光器100具有5个结构相同的发光部分100a。在这些发光部分100a中，n侧电极与p侧电极制作成交替地排列。半导体激光器100的其它结构与第五实施例中的半导体激光器80相同。
导电安装板93在其安装表面上具有5个突出部分93b和制作成U形围绕各个突出部分93b的凹陷部分93a。凹陷部分93a对应于半导体激光器100的n侧电极制作，而突出部分93b对应于半导体激光器100的p侧电极制作。导电安装板93的其它结构与第五实施例所述的导电安装板73相同。
安置在导电安装板93的凹陷部分93a上的绝缘安装板94，具有由绝缘材料制成的绝缘板94a，并制作成对应于导电安装板93的凹陷部分93a的梳状。在绝缘板94a的导电安装板94侧的表面上，满铺制作粘合层94b。彼此独立的对应于半导体激光器100的n侧电极制作的连线部分94c，被制作在绝缘安装板94a的与导电安装板93相反的表面上。焊料粘合层94d被制作在各个连线部分94c的与绝缘安装板94a相反的部分表面上。用来制作绝缘板94a、粘合层94b、各个连线部分94c、和各个焊料粘合层94d的材料，与第五实施例所用的相同。绝缘安装板94的厚度与第五实施例的相同。
半导体激光器100被安置成各个n侧电极与绝缘安装板94的相关焊料粘合层94d接触，而各个p侧电极与导电安装板73的相关突出部分73b接触。虽然未示出，但绝缘安装板94的各个连线部分94c连接于不同的管脚。亦即，根据本实施例，甚至具有三个或更多个发光部分100a的半导体激光器，也能够表现与第五实施例相同的效果。
虽然没有详细描述，但本实施例中的半导体发光器件可以构造成将与第二实施例相同的分离部分制作在导电安装板93上；与第三实施例相同的位置固定部分可以制作在导电安装板93上；且如第四实施例那样，可以用淀积方法，将绝缘安装板94制作在导电安装板93的凹陷部分93a上。
虽然已经描述了本发明的几个实施例，但本发明不局限于此，而且可以理解，可以作出各种各样的改变而不超越本发明的构思或范围。例如，虽然各个导电安装板13、33、43、53、73、93是由金属制成的，但也可以由金属之外的导电材料制成。
在第一、第二、第三、第五和第六实施例的每一个中，各个绝缘安装板14、74和94由诸如氮化铝、氮化硼或碳化硅之类的绝缘材料制成，但也可以由诸如二氧化硅、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、非晶硅、氧化锆(ZrO)、或氧化钛(TiO)之类的不同的绝缘材料制成。
在第四实施例中，绝缘安装板54由二氧化硅制成，但也可以由诸如氮化铝、氮化硼、碳化硅、氮化硅、氧化铝、非晶硅、氧化锆、或氧化钛之类的不同的绝缘材料制成。
在各个实施例中，导电安装板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，但如图16和17所示，导电安装板113和123的凹陷部分113a和123a以及突出部分113b和123b也可以各构造成具有一个或更多个凹陷和一个或更多个突出。然而，为了提高热辐射效果，导电安装板与绝缘安装板之间的各个接触区以及导电安装板与半导体元件之间的接触区可以做大。
在各个实施例中，第一导电类型半导体层被看作n型半导体层25或83，而第二导电类型半导体层被看作p型半导体层27或85，但第一导电类型半导体层也可以被看作p型半导体层，而第二导电类型半导体层被看作n型半导体层。但在n型半导体层的结晶性优越于p型半导体层的情况下，例如在由含氮的氮化物与III族元素组成的化合物半导体的情况下，为了适当地获得所希望的半导体发光元件，可能希望在衬底上相继生长n型半导体层、有源层和p型半导体层。
在第一到第四实施例的每一个中，示范性地描述了由用来制作半导体激光器20的各个n型半导体层25、有源层26、p型半导体层27之类的由III族元素基氮化物组成的化合物半导体，然而，根据本发明，也可以用由含氮(N)和至少一种选自镓(Ga)、铝(Al)、硼(B)和铟(In)的III族元素的不同的III族元素基氮化物组成的适当的化合物半导体来代替。
而且，在第一到第四实施例的每一个中，半导体激光器20的各个n型半导体层25、有源层26、p型半导体层27之类，由III族元素基氮化物组成的化合物半导体制成，然而，根据本发明，上述的层可以由不同的半导体制成。但应该指出的是，本发明对于其中半导体元件构造成第一电极和第二电极沿层叠方向位于同一侧上的半导体发光器件特别有效，更具体地说，其中的半导体元件使第一导电类型半导体层、有源层和第二导电类型半导体层相继层叠，且第一电极位于第一导电类型半导体层的制作有源层的侧上，而第二电极位于第二导电类型半导体层的与有源层相反的侧上。
而且，在第五到第六实施例的每一个中，示范性地描述了用来制作各个发光部分80a、80b和100a的各个n型半导体层83、有源层84、p型半导体层85之类的半导体，然而，根据本发明，也可以用不同的半导体，例如II-V族化合物半导体或II-VI族化合物半导体来代替。
在各个实施例中，示范性地描述了半导体激光器的结构，但本发明不局限于此。例如，本发明的半导体激光器可以构造成不提供防退化层27a；各个第一波导层25c和83b以及第二波导层27b和85a可以由不掺杂的半导体制成；或以不同于实施例中所述的方法来实现电流约束。
在各个实施例中，半导体器件被构造成包括半导体激光器的半导体发光器件，但本发明也可以应用于包括诸如发光二极管之类的不同的发光元件的半导体发光器件，还可以应用于包括半导体发光器件之外的半导体元件的半导体器件。
作为变通，在各个实施例中，用MOCVD方法制作各个半导体激光器20、80和100的各个第一导电类型半导体层、有源层、第二导电类型半导体层之类，但也可以用不同的汽相生长工艺来制作，例如用MBE工艺或卤化物汽相生长工艺，也称为混合汽相生长工艺，其中的卤素有助于源材料的输运或反应。
(第七实施例)
图18示出了作为根据本发明一个实施例的半导体器件的半导体发光器件的整个结构。此半导体发光器件包括作为半导体元件的半导体激光器210和包含此半导体激光器210的封装件220。
图19示出了半导体激光器210的局部剖面结构。借助于通过缓冲层212a、背面层212b、掩模层213和涂层生长层214，在衬底211的一对相反的表面中的一个表面上相继层叠多个半导体层，来制作半导体激光器210。此多个半导体层由按下列顺序层叠在衬底211上的作为第一导电类型半导体层的n型半导体层215、有源层216、作为第二导电类型半导体层的p型半导体层217组成。衬底211由沿层叠方向的厚度(以下简称为“厚度”)为300微米的蓝宝石制成，而缓冲层212a制作在衬底211的C面上。
厚度为30nm的缓冲层212a，由不掺杂的GaN制成。厚度为2微米的背面层212b，由不掺杂的GaN晶体制成。厚度为0.1微米的掩模层213，由二氧化硅(SiO2)制成。掩模层213具有多个沿垂直于图19的纸面的方向延伸的条形窗口213a，以及多个各形成在相邻二个窗口213a之间的条形掩模部分213b。涂层生长层214在掩模层213上横向生长，从而截断来自背面层212b的位错的贯穿。厚度为10微米的涂层生长层214，由不掺杂的GaN制成。
借助于将n侧接触层215a、n型包层215b和第一波导层215c，按此顺序层叠在涂层生长层214上，来制作n型半导体层215。厚度为3微米的n侧接触层215a，由掺有硅(Si)之类的n型杂质的n型GaN制成。厚度为1微米的n型包层215b，由掺有硅之类的n型杂质的n型混晶Al0.1Ga0.9N制成。厚度为0.1微米的第一波导层215c，由掺有硅之类的n型杂质的n型GaN制成。
有源层216由不掺杂的混晶InGaN制成，并具有包括厚度为3nm的由混晶In0.15Ga0.85N制成的阱层和厚度为7nm的由混晶In0.02Ga0.98N制成的势垒层的多量子阱结构。有源层216起发光层的作用。例如，在激光器振荡时，发射波长被设定为大约405nm。
借助于将防退化层217a、第二波导层217b、p型包层217c和p侧接触层217d，按此顺序层叠在有源层216上，来制作p型半导体层217。厚度为20nm的防退化层217a，由掺有镁(Mg)之类的p型杂质的p型混晶Al0.2Ga0.8N制成。厚度为0.1微米的第二波导层217b，由掺有镁之类的p型杂质的p型GaN制成。厚度为0.8微米的p型包层217c，由掺有镁之类的p型杂质的p型混晶Al0.1Ga0.9N制成。厚度为0.1微米的p侧接触层217d，由掺有镁之类的p型杂质的p型混晶GaN制成。
作为第一电极的n侧电极218a制作在n侧接触层215a的沿层叠方向的p型半导体层217的表面上。由二氧化硅制成的绝缘层218b，制作在p侧接触层217d的沿层叠方向与n型半导体层215相反的侧上，而作为第二电极的p侧电极218c，通过制作在绝缘层218b中的窗口，制作在p侧接触层217d上。亦即，在半导体激光器210中，n侧电极218a和p侧电极218c制作在沿层叠方向的同一侧上。
借助于将钛(Ti)层、铝(Al)层、铂(Pt)层和金(Au)层，按此顺序层叠在n侧接触层215a上，并用加热的方法对这些金属进行合金化，使之电连接到n侧接触层215a，来制作n侧电极218a。借助于将镍(Ni)层、铂层和金层，按此顺序层叠在p侧接触层217d上，并用加热的方法对这些金属进行合金化，使之电连接到p侧接触层217d，来制作p侧电极218c。p侧电极218c被制作成沿垂直于图19的纸面的方向延伸的条形，以便约束电流，而对应于p侧电极218c的有源层216的区域成为发光区。
半导体激光器210在沿长度方向的p侧电极218c的二端处具有一对反射膜219(图19中只示出了一个)。借助于交替层叠二氧化硅膜和氧化锆(ZrO2)膜，来制作各个反射膜219。一个反射膜219的反射率被设定为低值，而另一个反射膜(未示出)的反射率被设定为高值，使有源层216产生的光在一对反射膜219之间来回反射而被放大，并作为激光束从一个反射膜219发射。亦即，p侧电极218c的长度方向成为谐振腔取向。
图20是部分封装件220的分解图。封装件220包括用来支持半导体激光器210并辐射半导体激光器210中产生的热的导电安装板221；以及制作成圆环形用来以支持表面222a支持导电安装板221的支持件222。
导电安装板221具有其上待要安置半导体激光器210的安装表面221a。安装表面221a垂直于支持表面222a。如图18所示，在半导体激光器210的n侧电极218a和p侧电极218c之中，p侧电极218c(包括绝缘层218b)被固定在安装表面221a上。具体地说，导电安装板221将半导体激光器210支持成n侧电极218a沿平行于安装表面221a和支持表面222a的方向从导电安装板221突出。之所以使p侧电极218c与导电安装板221接触的理由是，作为主要发热源的有源层216位于p侧电极218c与衬底211之间。亦即，借助于缩短有源层216与具有高的热辐射作用的导电221之间的距离，有可能通过导电安装板221有效地辐射有源层216中产生的热。
当导电安装板221的安装表面221a处于沿水平方向延伸亦即方向向上时，导电安装板221从支持件222的支持表面222a的中心向右向下偏离。其原因是，即使半导体激光器210被安置在导电安装板221上，使n侧电极218a从其中突出，半导体激光器210也位于支持件222的中心部分。导电安装板221在靠近支持件222的中心的端部处，沿平行于安装表面221a和支持表面222a的方向具有侧表面221b。亦即，导电安装板221在其上半导体激光器210的n侧电极218a突出的侧上具有侧表面221b。此侧表面221b从安装表面221a侧到相反侧向安装表面221a的相反的末端，亦即向p侧电极218c侧倾斜。如在制造步骤的描述中可见，其理由是为了容易将连线227连接到半导体激光器210的n侧电极218a。
如图21所示，为了将半导体激光器210的有源层216的发光区置于支持件222的中心，当安装表面221a方向向上时，可能希望安装表面221a在侧表面221b侧的末端，从支持件222的中心垂直线I向左突出。而且，安装表面221a在侧表面221b侧上的末端与n侧电极218a的与侧表面221b相反的末端之间的宽度“w”，依赖于稍后描述的在制造步骤中用来连接连线227的毛细管(未示出)的尺寸而受到限制。此处，当安装表面221a方向向上时，支持件222的中心垂直线I与安装表面221a的侧表面221b侧上的末端之间的距离“t”被设定为大约50微米，而上述宽度“w”被设定为大约300微米。
如图20所示，支持件222的一对相反的侧表面中的一个被看作支持件表面222a。支持件222的外围表面具有多个固定沟槽222b、22c、22d和22e。在稍后描述的制造步骤中，固定沟槽222b被用来以安装表面221a方向向上地固定导电安装板221。固定沟槽222c被用来以安装表面221a方向向上地固定导电安装板221。固定沟槽222d和222e被用来安置封装件220。
导电安装板221和支持件222由铜(Cu)之类的金属整体铸造，并在导电安装板221和支持件222的表面上制作由镍制成的薄膜。在导电安装板221的安装表面221a上，制作厚度为4-6微米的由焊料材料制成的焊料膜(未示出)。焊料材料的具体例子包括锡(Sn)、铅(Pb)、锡铅合金、金锡合金、铟(In)锡合金和铟铅合金。
盘状元件223被安装在支持件222的内部周边表面上。在盘状元件223的一对侧表面的与安装有导电安装板221相反的一侧表面上，制作管脚224。管脚224被电连接到电源(未示出)，还被电连接到导电安装板221。具体地说，用管脚224经由导电安装板221，将半导体激光器210的p侧电极218c电连接到电源(未示出)。此外，盘状元件223与管脚224由诸如铁(Fe)基金属之类的金属整体铸造。盘状元件223之所以与支持件222分隔的理由是为了方便在导电安装板221的安装表面221a上制作焊料膜，从而改进生产率。
待要电连接到电源(未示出)的一对管脚225和226，在盘状元件223上被制作成从其一个侧表面到另一个侧表面穿过盘状元件223。管脚225和226中的每一个由铜之类的金属制成，在其表面上制作由金制成的薄膜。由玻璃制成的绝缘环225a和226a分别被插入在盘状元件223与管脚225和226之间，以便使盘状元件223与管脚225和226电绝缘。换言之，导电安装板221与管脚225和226电绝缘。
由金制成的厚度为30微米的连线227的一端连接于管脚225，而连线227的另一端连接于半导体激光器210的n侧电极218a。亦即，用管脚225，通过连线227，将n侧电极218a电连接到电源(未示出)。
如图18所示，用来覆盖半导体激光器210和导电安装板221的中空圆筒形盖体228，被安装在支持件222的支持表面222a上。盖体228被用来防止半导体激光器210被周围气氛沾污和氧化，并防止焊料在导电安装板221的安装表面221a上发生须状生长。盖体228由诸如铜或铁基金属之类的金属制成。盖体228的一个端部开放并与支持件222的支持表面222a接触，而盖体228的另一个端部封闭并具有用来将从包含在盖体228中的半导体激光器210发射的激光束从封装件220向外引出的引出窗口228a。引出窗口228a由能够使半导体激光器210发射的激光束透过的材料，例如玻璃或塑料制成。此外，为了防止其特性退化和出现散射光，最好在引出窗口228a上制作用来防止半导体激光器210发射的激光束发生反射的防反射膜。
根据下列步骤来制造具有上述结构的半导体器件：
首先，如下制作半导体激光器210：制备具有多个半导体激光器制作区的由蓝宝石制成的衬底211。用MOCVD(金属有机化学汽相淀积)方法，在衬底211的一个表面(C面)上，相继生长由不掺杂的GaN制成的缓冲层212a和由不掺杂的GaN制成的背面层212b。然后，用电子束蒸发工艺，在背面层212b上制作二氧化硅层，并用光刻方法进行图形化，以便选择性地形成具有多个条形掩模部分13b的掩模层213。用MOCVD方法，在掩模层213上，从窗口13a沿横向选择性地生长由不掺杂的GaN制成的涂层生长层214。
然后，用MOCVD方法，在涂层生长层214上相继生长由n型GaN制成的n侧接触层215a、由n型Al0.1Ga0.9N(混晶)制成的n型包层215b、由n型GaN制成的第一波导层215c、由不掺杂的GaInN(混晶)制成的有源层216、由p型Al0.2Ga0.8N(混晶)制成的防退化层217a、由p型GaN制成的第二波导层217b、由p型Al0.1Ga0.9N(混晶)制成的p型包层217c、以及由p型GaN制成的p侧接触层217d。
在按从n侧接触层215a到p侧接触层217d的顺序生长各层之后，可能希望按需要在氮(N2)气氛中于800-900℃的温度范围内进行加热以激活载流子。然后，用电子束蒸发方法，在p侧接触层217d上制作由二氧化硅制成的绝缘层218b。接着，用光刻和RIE(反应离子刻蚀)方法，按对应于n侧电极218a的制作位置的顺序，选择性地清除绝缘层218b、p侧接触层217d、p型包层217c、第二波导层217b、防退化层217a、有源层216、第一波导层215c、和n型包层215b，以暴露n侧接触层215a。
在暴露n侧接触层215a之后，用剥离和电子束蒸发方法，在n侧接触层215a上，选择性地制作n侧电极218a。在制作n侧接触层215a之后，用光刻方法，对应于p侧电极218c的制作位置，选择性地清除绝缘层218b。然后，用剥离和电子束蒸发方法，在p侧接触层217d上，选择性地制作p侧电极218c。用加热的方法使各个n侧电极218a和p侧电极218c合金化。
在热处理之后，进行研磨以减薄衬底211。然后，沿垂直于p侧电极218c的长度方向的方向，将衬底211分割成各具有对应于各个半导体激光器制作区的长度的特定长度的各部分。用电子束蒸发方法，在被分割的部分的一对侧表面上制作一对反射膜219。然后，沿平行于p侧电极218c的长度方向的方向，将衬底211分割成具有对应于各个半导体激光器制作区的宽度的特定宽度的各部分，从而形成半导体激光器210。
之后，导电安装板221和支持件222被整体铸造，并在导电安装板221和支持件222的表面上，用电镀方法制作由镍制成的薄膜。接着，如图22所示，将支持件222和导电安装板221插入固定夹具231的安装孔231a中，使安装表面221a方向向上。此时，支持件222的固定沟槽222c被密合在固定夹具231的固定突出231b周围，致使支持件222和导电安装板221被固定在固定夹具231上。具有对应于安装表面221a的窗口232a的模具232，被置于导电安装板221上，并用电阻加热式汽相淀积装置，在安装表面221a上汽相淀积由锡制成的焊料膜。
另一方面，整体铸造盘状元件223和管脚224，并制备管脚225和226。管脚225和226分别通过绝缘环225a和226a，被安装到盘状元件223。如图23所示，这样制备的盘状元件223被安装到支持件222。然后安置半导体激光器210，使n侧电极218a沿平行于安装表面221a和支持表面222a的方向从导电安装板221突出，而p侧电极218c和绝缘层218b与安装表面221a接触。亦即，在n侧电极218a和p侧电极218c中，只有p侧电极218c与绝缘层218b一起，接触到安装表面221a。
然后，在235℃或更高的温度下，对这样制备的组装件加热10-30秒钟，以便熔化焊料膜，从而利用焊接方法将p侧电极218c和绝缘层218b固定在导电安装板221上。为了防止焊料材料被氧化，焊接加热最好在含氮气、氢气(H2)或它们的混合气体的气氛中进行。例如，在使用锡作为焊料材料的情况下，可能希望使用混合比为N2∶H2＝16∶1的含氮气和氢气的混合气体。也可能希望一般保持混合气体处于流动状态。而且，最好例如借助于在其上施加负载，将半导体激光器210向下推，以防止由熔化的焊料材料的表面张力造成的半导体激光器210的位置偏离。
在半导体激光器210被安装在导电安装板221上之后，如图24所示，支持件222被插入在固定夹具233的安装孔233a中，使安装表面221a方向向下。亦即，半导体激光器210被置于下侧，而导电安装板221被置于上侧。此时，支持件222的固定沟槽222b密合在固定夹具233的固定突出233b周围，致使支持件222被固定在固定夹具233上。此时，半导体激光器210的衬底211侧被固定夹具233的上表面233c支持。
在100℃的温度下，对支持件211进行加热，并用毛细管234将半导体激光器210的n侧电极218a连接到具有连线227的管脚225。在本实施例中，导电安装板221的侧表面221b从安装表面221a侧到相反的侧，向安装表面221a的相反的末端倾斜，靠近n侧电极218a的间距因而加宽，致使毛细管234能够容易地移动到更靠近n侧电极218a。在连接连线227之后，分立制作的盖体228在干燥氮气气氛中被安装到支持件222。用这种方法，获得了图18所示的半导体发光器件。
下面描述这样获得的半导体发光器件的功能。
在半导体发光器件中，当特定的电压通过封装件220的管脚225和224施加在半导体激光器210的n侧电极218a与p侧电极218b之间时，电流被注入到有源层216中，从而由于电子与正空穴的复合而引起光发射。此光在一对反射膜219之间来回反射而被放大，并作为激光束从一个反射膜219发射。从半导体激光器210这样发射的激光束，通过封装件220的引出窗口228a，从封装件220向外引出。
此时，在半导体激光器220中，主要在有源层216处出现发热。在本实施例中，由于为了缩短了有源层216与导电安装板221之间的距离，p侧电极218c被直接连接于导电安装板221，故有源层216中产生的热通过导电安装板221被有效地辐射。结果，半导体激光器210的温度上升被抑制，致使半导体激光器210能够长期稳定地运行。
而且，在本实施例中，由于半导体激光器210的p侧电极218c被固定到导电安装板221，而半导体激光器210的n侧电极218a从导电安装板221突出，故有可能防止n侧电极218a与p侧电极218c之间的短路。
用这种方法，根据本实施例中的半导体发光器件，由于p侧电极218c被固定到导电安装板221，而n侧电极218a从导电安装板221突出，故有可能防止n侧电极218a与p侧电极218c之间的短路，并通过导电安装板221有效地辐射半导体激光器210中产生的热。因而有可能抑制半导体激光器210的温度上升，并长期保持器件的稳定运行状态，从而改善器件的可靠性。
特别是，由于p侧电极218c被固定到导电安装板221，故有可能缩短有源层216与导电安装板221之间的距离，从而有效地辐射有源层216中产生的热。
由于导电安装板221的侧表面221b从安装表面221a侧到相反的侧，向p侧电极218c侧倾斜，故有可能加宽靠近n侧电极218a处的间距，从而容易将连线连接到n侧电极218a。这使得有可能方便n侧电极218a到电源的连接。
由于导电安装板221定位成从支持表面222a的中心向右偏离且安装表面221a方向向上，故有可能容易地将p侧电极218c固定到导电安装板221，使n侧电极218a沿平行于安装表面221a和支持表面222a的方向从导电安装板221突出，并有可能将半导体激光器210置于支持件222的中心部分。
由于支持件222具有用来使安装表面221a方向向下地固定导电安装板221的固定沟槽222b，故有可能在连线连接在n侧电极218a与管脚225之间时，将n侧电极218a和管脚225固定在固定夹具233上。因此，有可能方便连线227的连接，从而方便n侧电极218a到电源的电连接。
根据本实施例中的制造半导体发光器件的方法，由于半导体激光器210被制作，然后p侧电极218c被固定到导电安装板221，使n侧电极218a从导电安装板221突出，故有可能容易地制造本实施例的半导体发光器件。而且，由于半导体激光器210位于下侧而导电安装板221位于上侧，并使n侧电极218a被连线227连接到管脚224，故有可能方便连线227的连接，从而方便n侧电极218a到电源的电连接。
为了证实本实施例中的半导体发光器件的热辐射效应，进行了下面的比较实验。首先，制备图18所示的根据本实施例的半导体发光器件，并制备图25所示的半导体发光器件作为比较例。在此比较例中，与本实施例中所述相同的半导体激光器210通过由氮化铝(AlN)制成的子安装板2229被安装在导电安装板2221上。P侧电极218c被连接于安置在子安装板2229上的连线部分2229a，而连线部分2229a通过连线2227a被连接于导电安装板2221。n侧电极218a被连接于安置在子安装板2229上的连线部分2229b，而连线部分2227b通过连线2227b被连接于管脚2225。
将各个半导体发光器件置于保持在20℃的恒温器(未示出)中并加以驱动。在此驱动状态下，观察半导体激光器210和导电安装板221与2221的温度变化。此外，使300mA的直流电流在各个半导体激光器210中流动。此时，各个半导体激光器210的运行电压约为8V。用固定在各个半导体激光器210的衬底211和导电安装板221(或2221)上的热偶测量温度。
结果发现，在施加电压大约10秒钟之后，各个半导体发光器件的温度稳定下来。在本实施例中的半导体发光器件中，半导体激光器210的温度为30℃，而导电安装板221的温度为24℃。亦即，半导体激光器210的温度被升高了10℃，而导电安装板221的温度被升高了4℃。相反，在比较例中的半导体发光器件中，半导体激光器210的温度为35℃，而导电安装板2221的温度为25℃。亦即，半导体激光器210的温度被升高了15℃，而导电安装板2221的温度被升高了5℃。结果发现，本实施例中的半导体发光器件表现出高的热辐射效应，能够有效地抑制半导体激光器210的温度上升。
虽然已经描述了本发明的实施例，但本发明不局限于此，应该理解的是，可以作出各种各样的改变而不超越本发明的构思与范围。例如，虽然导电安装板221的整个侧表面221b在实施例中被倾斜，但也可以仅仅倾斜部分侧表面221b。
在实施例中，导电安装板221被定位成当安装表面221a方向向上时从支持表面222a的中心向右偏离，但也可以定位成向左偏离。亦即，导电安装板221可以向右或向左偏离，使n侧电极218a和p侧电极218c中的一个能够固定于其上。然而，在根据日本工业标准将n侧电极218a或p侧电极218c连接于管脚225的情况下，可能希望导电安装板221偏离到与管脚225相反的右侧上，以便容易连接电极与管脚225之间的连线。
在实施例中，导电安装板221由金属制成，但也可以由金属以外的导电材料制成。
在实施例中，p侧电极218c被固定到导电安装板221，而n侧电极218a从导电安装板221突出，但也可以n侧电极218a被固定到导电安装板221，而p侧电极218c从导电安装板221突出。
在实施例中，第一导电类型半导体层被看作n型半导体层215，而第二导电类型半导体层被看作p型半导体层217，但也可以第一导电类型半导体层被看作p型半导体层，而第二导电类型半导体层被看作n型半导体层。然而，在n型半导体层的结晶性优越于p型半导体层的情况下，例如，在由含氮的氮化物和III族元素组成的化合物半导体的情况下，为了获得所需的半导体发光元件，可能希望在衬底上相继生长n型半导体层、有源层和p型半导体层。
在实施例中，示范性地描述了用来制作半导体激光器210的各个n型半导体层215、有源层216、p型半导体层217之类的由III族元素基氮化物组成的化合物半导体，但根据本发明，可以代之以由含氮(N)和至少一种选自镓(Ga)、铝(Al)、硼(B)和铟(In)的III族元素的不同的III族元素基氮化物组成的适当的化合物半导体。
而且，在实施例中，半导体激光器210的各个n型半导体层215、有源层216、p型半导体层217之类，由III族元素基氮化物组成的化合物半导体制成，但根据本发明，上述的层也可以由不同的半导体制成。然而，应该指出的是，本发明对于半导体元件被构造成第一电极和第二电极被置于沿层叠方向的同一侧上的半导体发光器件特别有效。
在实施例中，示范性地描述了半导体激光器210的结构，但本发明不局限于此。例如，本发明的半导体激光器可以构造成不提供防退化层217a；各个第一波导层215c和第二波导层217b由不掺杂的半导体制成；或以不同于实施例所述的方法来执行电流约束。
在实施例中，半导体器件被构造成包括半导体激光器210的半导体发光器件，但本发明也适用于包括诸如发光二极管之类的不同的半导体发光元件的半导体发光器件，而且适用于包括半导体发光器件之外的半导体元件的半导体器件。
作为变通，在实施例中，用MOCVD方法制作半导体激光器210的各个第一导电类型半导体层215、有源层216、第二导电类型半导体层217等，但也可以用诸如MBE工艺或也称为混合汽相生长工艺的其中卤素有助于源材料的输运或反应的卤化物汽相生长工艺来制作。

Claims (35)

1.一种半导体器件，它包含：
导电安装板，在所述导电安装板的一个表面上安置有凹陷部分和突出部分；
安置在所述导电安装板的凹陷部分上的绝缘安装板；以及
半导体元件，一部分安置在所述导电安装板上并且另一部分安置在所述绝缘安装板上。
2.根据权利要求1的半导体器件，其中所述绝缘安装板包含与所述导电安装板可靠地绝缘的连线部分。
3.根据权利要求2的半导体器件，其中所述半导体元件包含电连接于所述绝缘安装板的所述连线部分的第一电极，以及电连接于所述导电安装板的第二电极。
4.根据权利要求3的半导体器件，其中所述半导体元件包含按顺序层叠的第一导电类型半导体层、有源层、和第二导电类型半导体层，其中所述第一电极电连接于所述第一导电类型半导体层，所述第二电极电连接于所述第二导电类型半导体层。
5.根据权利要求4的半导体器件，其中所述半导体元件在所述第一导电类型半导体层的制作有所述有源层一侧的部分上，具有所述第一电极，并在所述第二导电类型半导体层的与所述有源层相反一侧的部分上，具有所述第二电极。
6.根据权利要求5的半导体器件，其中所述第一导电类型半导体层是n型半导体层，而所述第二导电类型半导体层是p型半导体层，且所述第一电极是n侧电极，而所述第二电极是p侧电极。
7.根据权利要求4的半导体器件，其中所述第一导电类型半导体层、所述有源层、和所述第二导电类型半导体层均由含氮和至少一种选自镓、铝、硼和铟的III族元素的氮化物组成的化合物半导体制成。
8.根据权利要求1的半导体器件，其中所述半导体元件包含多个安置在同一个衬底上的各具有第一导电类型半导体层、有源层、和第二导电类型半导体层的发光部分。
9.根据权利要求8的半导体器件，其中所述绝缘安装板具有多个与所述导电安装板绝缘的连线部分；
所述半导体元件，在各个发光部分中，在所述第一导电类型半导体层的制作有所述有源层一侧的部分上，具有第一电极，并在所述第二导电类型半导体层的与所述有源层相反一侧的部分上，具有第二电极；且
各个发光部分中的所述第一电极电连接于所述绝缘安装板的所述多个连线部分的相关的一个，而各个发光部分中的所述第二电极电连接于所述导电安装板。
10.根据权利要求1的半导体器件，其中所述导电安装板在所述一个表面上具有用来使所述绝缘安装板与所述导电安装板之间保持间隙而分离开来的分离部分，所述分离部分安置在凹陷部分与突出部分之间。
11.根据权利要求1的半导体器件，其中所述导电安装板在所述一个表面上具有用来防止所述绝缘安装板发生位置偏离的突出位置固定部分，所述位置固定部分安置成在所述突出部分与所述位置固定部分之间提供所述凹陷部分。
12.根据权利要求1的半导体器件，其中所述绝缘安装板用淀积方法制作在所述导电安装板的凹陷部分上。
13.一种半导体器件的制造方法，它包含下列步骤：
制作在其一个表面上具有凹陷部分和突出部分的导电安装板；
制作安置在所述导电安装板的凹陷部分上的绝缘安装板；
制作半导体元件；以及
将所述半导体元件的一部分安置在导电安装板上，并将所述半导体元件的另一部分安置在所述绝缘安装板上。
14.根据权利要求13的半导体器件的制造方法，其中所述制作半导体元件的步骤包含将第一导电类型半导体层、有源层、第二导电类型半导体层相继层叠在衬底上；在所述第一导电类型半导体层的制作有所述有源层一侧的部分上，制作第一电极；以及在所述第二导电类型半导体层的与所述有源层相反的所述一侧的部分上，制作第二电极，从而形成所述半导体元件的步骤；且
所述安置半导体元件的步骤包含在所述导电安装板上安置所述第二电极，并在所述绝缘安装板上安置所述第一电极的步骤。
15.根据权利要求14的半导体器件的制造方法，其中所述第一导电类型半导体层由n型半导体层制成，而所述第二导电类型半导体层由p型半导体层制成。
16.根据权利要求14的半导体器件的制造方法，其中所述第一导电类型半导体层、所述有源层、和所述第二导电类型半导体层均由含氮和至少一种选自镓、铝、硼和铟的III族元素的氮化物组成的化合物半导体制成。
17.根据权利要求13的半导体器件的制造方法，其中所述制作半导体元件的步骤包含制作多个各具有相继层叠在同一个衬底上的第一导电类型半导体层、有源层、和第二导电类型半导体层的发光部分，并在所述第一导电类型半导体层的制作有所述有源层一侧的部分上制作第一电极而在所述第二导电类型半导体层的与所述有源层相反一侧的部分上制作第二电极，从而形成所述半导体元件的步骤；且
所述安置所述半导体元件的步骤包含在所述导电安装板上安置所述第二电极，并在所述绝缘安装板上安置所述第一电极的步骤。
18.根据权利要求13的半导体器件的制造方法，还包含在所述导电安装板的凹陷部分与突出部分之间制作分离部分，使所述绝缘安装板与所述导电安装板之间保持间隙而分离开来的步骤。
19.根据权利要求13的半导体器件的制造方法，还包含在所述导电安装板的一个表面上，制作用来防止所述绝缘安装板发生位置偏离的突出位置固定部分，使之在突出部分与所述位置固定部分之间提供凹陷部分的步骤。
20.根据权利要求13的半导体器件的制造方法，其中所述制作绝缘安装板的步骤包含用淀积方法，在所述导电安装板的凹陷部分上制作所述绝缘安装板的步骤。
21.一种半导体器件，它包含：
具有多个层叠的半导体层并具有沿层叠方向制作在同一侧上的第一电极和第二电极的半导体元件；以及
导电安装板，用来支持所述半导体元件使所述半导体元件的所述第一电极和所述第二电极中的一个固定于所述导电安装板。
22.根据权利要求21的半导体器件，其中所述半导体元件具有作为半导体层的相继层叠的第一导电类型半导体层、有源层、和第二导电类型半导体层；且
所述第一电极制作在所述第一导电类型半导体层的制作有所述第二导电类型半导体层一侧的部分上，而所述第二电极制作在所述第二导电类型半导体层的与所述第一导电类型半导体层相反一侧的部分上，所述第二电极被固定在所述导电安装板上。
23.根据权利要求22的半导体器件，其中所述第一导电类型半导体层是n型半导体层，而所述第二导电类型半导体层是p型半导体层，且
所述第一电极是n侧电极，而所述第二电极是p侧电极。
24.根据权利要求22的半导体器件，其中所述第一导电类型半导体层、所述有源层、和所述第二导电类型半导体层均由含氮和至少一种选自镓、铝、硼和铟的III族元素的氮化物组成的化合物半导体制成。
25.根据权利要求21的半导体器件，其中所述导电安装板具有其上待要安置所述半导体元件的安装表面；且
所述半导体元件在所述导电安装板上被安置成所述第一电极和所述第二电极中的一个被固定在所述导电安装板的所述安装表面上，而另一个电极沿平行于所述安装表面的方向从所述导电安装板突出。
26.根据权利要求25的半导体器件，其中所述导电安装板在所述半导体元件的所述第一电极和第二电极中另一个突出的一侧上，具有侧表面；且
所述侧表面从所述安装表面侧到相反一侧，向所述第一电极和所述第二电极中的一个倾斜。
27.根据权利要求21的半导体器件，还包含与所述导电安装板电绝缘的管脚；
其中所述半导体元件的所述第一电极和第二电极中的另一个，通过连线电连接于所述管脚。
28.根据权利要求21的半导体器件，还包含具有其上待要支持所述导电安装板的支持表面的支持件；
其中所述导电安装板具有其上待要安置所述半导体元件的安装表面，所述安装表面垂直于所述支持表面；且
当所述安装表面方向向上时，所述导电安装板定位在从支持表面的中心偏向右的位置。
29.根据权利要求21的半导体器件，还包含具有其上待要支持所述导电安装板的支持表面的支持件；
其中所述导电安装板具有其上待要安置所述半导体元件的安装表面，所述安装表面垂直于所述支持表面；且
所述支持件具有用来以所述安装表面方向向下地固定所述导电安装板的固定沟槽。
30.一种半导体器件的制造方法，它包含下列步骤：
层叠多个半导体层，同时沿层叠方向在同一侧上提供第一电极和第二电极，以形成半导体元件；以及
在所述导电安装板上安置所述半导体元件，同时将所述第一电极和所述第二电极中的一个固定在所述导电安装板上。
31.根据权利要求30的半导体器件的制造方法，其中所述制作半导体元件的步骤包含下列步骤：
相继层叠第一导电类型半导体层、有源层、和第二导电类型半导体层；以及
在所述第一导电类型半导体层的制作有所述第二导电类型半导体层一侧的部分上，制作第一电极，并在所述第二导电类型半导体层的与所述第一导电类型半导体层相反一侧的部分上，制作第二电极。
32.根据权利要求31的半导体器件的制造方法，其中所述第一导电类型半导体层是n型半导体层，而所述第二导电类型半导体层是p型半导体层。
33.根据权利要求31的半导体器件的制造方法，其中所述第一导电类型半导体层、所述有源层、和所述第二导电类型半导体层均由含氮和至少一种选自镓、铝、硼和铟的III族元素的氮化物组成的化合物半导体制成。
34.根据权利要求30的半导体器件的制造方法，还包含下列步骤：
将所述半导体元件的所述第一电极和所述第二电极中的一个固定到所述导电安装板的所述安装表面；以及
使另一个电极能够沿平行于所述安装表面的方向从所述导电安装板突出。
35.根据权利要求30的半导体器件的制造方法，还包含下列步骤：
将其上已经安装了所述半导体元件的所述导电安装板安置成所述半导体元件位于下侧，而所述导电安装板位于上侧；以及
用连线将所述第一电极和所述第二电极中的另一个连接到与所述导电安装板电绝缘的管脚。
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