表面发射型半导体阵列装置的制作方法

专利名称：表面发射型半导体阵列装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及表面发射型半导体阵列装置、模块、光源装置、数据处 理装置、光发送装置、光空间传送装置、以及光空间传送系统。
背景技术：
垂直腔体表面发射型激光二极管(在下文中称为VCSEL)是一种从 半导体基板的表面发射光的激光二极管。与边缘发射型激光二极管相比， VCSEL需要的驱动电流较低。另一优点包括可以进行非破坏性评价， 即晶片级评价；并且可以容易地按二维布置VCSEL。因此，VCSEL已被 用于光数据处理装置、光通信装置或使用光的数据存储装置的光源。图16示意性地示出了现有技术的VCSEL的电极结构。在图16中， 在诸如GaAs的基板10上形成有台(mesa)状或柱状的发光部12、以 及通过分隔沟14而与发光部12隔开的电极焊盘部16。发光部12包括层 叠在基板上的多个半导体层(未示出)，并且在其顶部形成有电极层18。 电极层18在发光部12的顶部形成用于发射激光的窗口 (开口部)20， 并使得可以向发光部12注入电流。发光部12的侧壁、分隔沟14以及电 极焊盘部16覆盖有层间绝缘膜22。形成在层间绝缘膜22上的金属线18a 将电极层18连接到电极焊盘24。金属球26接合到电极焊盘24，并且与 金属球26相连接的接合线28连接到安装构件、引线框等。当在接合金属球26期间向电极焊盘24施加了 一定的压力或振动时， 电极焊盘24或金属线18a可能从层间绝缘膜22脱落。压力或振动还可 能使层间绝缘膜22易于从下面的半导体层松脱。当在接合金属球26期间向电极焊盘24施加了 一定的压力或振动时， 电极焊盘24或金属线18a可能从层间绝缘膜22脱落。压力或振动还可 能使层间绝缘膜22易于从下面的半导体层松脱。己有许多对电极焊盘等
的脱落进行改进的提案。例如，在日本特开平5-283407号公报中，为了 使层间连接孔的开口的上部更宽并呈锥形，在对层间连接孔进行刻蚀期 间添加对光刻胶膜进行刻蚀的工艺，从而可以改进上配线层的台阶覆盖 性，这有助于防止断线。在日本特开2003-179137号公报中，在覆盖半导体基板的层间绝缘 膜中设置宽的连接孔(或划线区域)。然后，按顺序形成TiN/Ti等的粘附 层和W等的导电材料层，以覆盖绝缘膜及其台阶。通过各向异性刻蚀来 对导电材料层进行刻蚀直到露出粘附层，留下导电材料层在绝缘膜的侧 壁上的一部分。然后，通过各向同性锥形刻蚀来降低剩余导电材料层的 台阶的陡度，因此可以改进台阶覆盖性。在日本特开2000-12904号公报中，通过对半导体基板上的层叠半导 体层进行构图，形成LED发光部，并且沿着一行LED发光部按如下方 式形成电极基底部通过宽度很窄的电极基底分隔沟隔开该电极基底部 与LED发光部。然后，涂敷诸如聚酰亚胺的流体源(fluid source)并使 其固化以形成绝缘平坦化层。然后，将p侧电极配线形成为使其从LED 发光部上方延伸经过填充有绝缘平坦化层的分隔沟上方而到达电极基底 部上方。流体源往往聚集在宽度很窄的分隔沟中，使该分隔沟平坦。该 平坦化减小了 p侧电极配线应当克服的台阶，这可以防止p侧电极配线 的台阶断开。发明内容本发明要解决的问题如图17所示，在现有技术的VCSEL阵列的电极结构中，将发光部 12和电极焊盘部16分隔开的分隔沟14的侧壁14a是直线。采用这种简 单形状，接合时的压力或振动容易传播，存在如下问题电极焊盘24(金 属线18a)或层间绝缘膜22可能脱落，尤其在电极焊盘部16的台阶部A 附近可能脱落。此外，在发光部12和电极焊盘部16靠近地布置在基板平面上的情 况下，接合时的压力或振动可能通过覆盖基板表面的层间绝缘层22进行
传播，因而传播到发光部12附近，布线在分隔沟14中的金属线18a或 电极层18可能从层间绝缘膜22脱落。这种事件显著降低VCSEL阵列的 可靠性，是不期望的。本发明旨在改进金属配线、电极焊盘与层间绝缘膜的粘附，并提供 小且高度可靠的表面发射型半导体阵列装置。技术方案本发明的一方面提供了一种表面发射型半导体阵列装置，该表面发射型半导体阵列装置包括基板；多个发光部；电极焊盘部，形成在所 述基板上并通过一分隔沟而与所述多个发光部隔开，并且具有形成在绝 缘膜上的多个电极焊盘；和多个金属配线，用于经过所述分隔沟而将所述多个发光部中的相应发光部连接到对应的电极焊盘，所述分隔沟在所 述基板上形成有波浪形侧壁。如权利要求2所述，所述电极焊盘部的所述绝缘膜延伸到所述分隔沟的侧壁和底面，并且所述多个金属配线被形成为隔着所述绝缘膜而布线在所述分隔沟上。如权利要求3所述，所述分隔沟填充有聚合物树脂。 如权利要求4所述，所述波浪形包括从侧壁凸出的第一曲面以及从所述 侧壁凹进的第二曲面。如权利要求5所述，所述第一曲面和所述第二曲 面至少是椭圆形、正弦波形或弧形的一部分。如权利要求6所述，所述多个发光部沿第一方向排列，并且所述分 隔沟的所述波浪形与所述第一方向相对应地形成。如权利要求7所述， 所述多个发光部沿第一方向按多行排列，并且所述分隔沟的所述波浪形 被设置为与所述多个发光部的各行相对。如权利要求8所述，所述分隔沟被形成为包围所述多个发光部。如 权利要求9所述，所述电极焊盘部在所述绝缘膜下方包括第二绝缘膜， 并且从所述基板到所述电极焊盘的高度大于从所述基板到所述发光部的 高度。如权利要求10所述，所述多个发光部和所述电极焊盘部中的每一 个都包括形成在所述基板上的多个半导体层，并且所述分隔沟是通过对 形成在所述基板上的所述多个半导体层进行刻蚀而形成的。如权利要求11所述，所述多个发光部中的每一个都包括通过对形成
在所述基板上的所述多个半导体层进行刻蚀而形成的柱状结构，并包括 用于发光的开口部，并且，所述多个电极配线分别隔着所述绝缘膜在各 个柱状结构的侧壁上延伸并连接到形成在所述柱状结构的顶部的电极 层。如权利要求12所述，所述柱状结构包括限流层，该限流层由其中周 缘被氧化的氧化区以及被所述氧化区包围的导电区组成。本发明的一方面提供了一种模块，该模块包括在权利要求1中描 述的表面发射型半导体阵列装置；电连接端子，电连接到所述表面发射 型半导体阵列装置；和光学部件，用于注入从所述表面发射型半导体阵列装置发射的光。本发明的一方面提供了一种光源装置，该光源装置包括在权利要 求1中描述的表面发射型半导体阵列装置；和投射单元，用于借助包括 透镜和反射镜中的至少一个的光学部件来投射从所述表面发射型半导体 阵列装置发射的光。本发明的一方面提供了一种数据处理装置，该数据处理装置包括-在权利要求13中描述的模块；和发送单元，用于发送从表面发射型半导 体阵列装置发射的光。本发明的一方面提供了一种光发送装置，该光发 送装置包括在权利要求13中描述的模块；和发送单元，用于发送从表 面发射型半导体阵列装置发射的光。本发明的一方面提供了一种光空间 传送装置，该光空间传送装置包括在权利要求13中描述的模块；和传 送单元，用于对从表面发射型半导体阵列装置发射的光进行空间传送。 本发明的一方面提供了一种光空间传送系统，该光空间传送系统包括 在权利要求13中描述的模块；和传送单元，用于对从表面发射型半导体 阵列装置发射的光进行空间传送。技术效果根据权利要求1，通过将所述分隔沟的侧壁形成为波浪形，与没有 这种结构的现有技术的VCSEL阵列相比，在不增加分隔沟面积的情况 下，所述金属配线在台阶部的接触面积增加并且施加到所述金属配线的 应力被分散或减小。此外，防止了从台阶部引发的金属配线和电极焊盘 的脱落，并且提高了小装置的可靠性。 根据权利要求2，与没有这种结构的现有技术的VCSEL相比，在不增加分隔沟面积的情况下，因为延伸到侧壁和底面的的台阶部中的接触 面积增加，所以防止了台阶部中的绝缘膜的脱落。此外，因为金属配线 自身可以用作散热材料并有助于减小热应力，所以防止了在分隔沟上延 伸的金属配线的脱落，并且改进了其小型装置的可靠性。根据权利要求3，与没有这种结构的现有技术的VCSEL相比，因为 可以分散聚合物树脂的热膨胀或者其收缩而引起的应力，所以避免了由 于温度变化而引起的可靠性降低。根据权利要求4，与侧壁是简单直线的现有技术的VCSEL阵列相比， 在不增加分隔沟面积的情况下增加了绝缘膜与金属配线在分隔沟的台阶 部中的接触面积，因此，分散或减小了施加于台阶部的应力。根据权利要求5，与现有技术的VCSEL阵列相比，分散或减小了施 加于金属配线的应力。根据权利要求6，与现有技术的VCSEL阵列相比，分散或减小了沿着发光部的排列的金属配线的各自的应力。根据权利要求7，与现有技术的VCSEL阵列相比，分散或减小了从发光部的各行引出的金属配线的各自的应力。根据权利要求8，与现有技术的VCSEL阵列相比，分散或减小了从各个发光部沿径向引出的金属配线的各自的应力，防止了应力和振动从 电极焊盘传播到发光部，并且保持了发光部的可靠性。根据权利要求9，与现有技术的VCSEL阵列相比，当进行到电极焊 盘的接合时，防止了与电极焊盘的毛细接触。根据权利要求10，可以使 用半导体刻蚀工艺来形成与光刻胶图案相对应的分隔沟侧壁。根据权利 要求11，使用半导体刻蚀工艺同时形成多个柱状结构的发光部。根据权利要求12至18，使用高可靠性的表面发射型半导体阵列装 置来提供高可靠性的模块、光源装置、数据处理装置、光发送装置、光 空间传送装置和光空间传送系统。


基于以下附图详细描述本发明的实施例，在附图中-图1是示出了根据本发明的示例的VCSEL阵列的结构的平面图；图2是VCSEL阵列的一个台的剖面图；图3是在形成在VCSEL阵列中的分隔沟中填充有聚酰亚胺的情况的 剖面图；图4A和4B示出了形成在分隔沟的侧壁上的波浪形状； 图5A和5B是示出了根据本发明的示例的VCSEL阵列的其他示例 的平面图；图6是示出了根据本发明的示例的VCSEL阵列的另一示例的剖面图；图7示出了用于驱动VCSEL阵列的电路结构的示例；图8是示出了其中实现有VCSEL阵列的封装的结构的示意图；图9是示出了其中实现有VCSEL阵列的封装的另一结构的示意图；图10示出了使用VCSEL阵列的光源装置的结构的示例；图11是示出了使用图8所示的封装的光发送装置的结构的剖面图；图12示出了空间传送系统的结构；图13是示出了光传送系统的结构的框图；图14示出了光传送装置的外观结构；图15示出了使用图14的光传送装置的视频传送系统；图16是示出了现有技术的VCSEL阵列的示意性结构的剖面图；以及图17是示出了现有技术的VCSEL阵列的示意性结构的平面图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述根据本发明的一方面的VCSEL的示例。 图1是根据本发明的示例的VCSEL的平面图。如图所示，在矩形基 板(芯片MOO的大致中心部分形成有圆柱状或矩形棱柱状(统称为柱状) 的台102。台102是布置成5X2的排列的发光部。围绕台102的外周形 成有具有波浪形侧壁的分隔沟104。优选的是，分隔沟104具有到达基板
或基板上的预定半导体层的深度，并且分隔沟104的波浪形状被形成为 沿与基板水平的方向延伸。被分隔沟104隔开的基板的周围部分是电极焊盘部106。在电极焊盘 部106上，隔着层间绝缘膜形成有多个电极焊盘108。电极焊盘部106是 隔着层间绝缘膜设置有多个电极焊盘108的区域。电极焊盘108是用于 连接例如金属线的配线以与外部电连接的连接部。各个电极焯盘108经 由径向延伸的金属配线110而电连接到对应的台102的p侧电极层134 (见图2)。此外，在引线接合期间，将金属球112 (在图1中，仅对两 个电极焊盘示出了金属球)连接到电极焊盘108。金属球112经由金属线 114而电连接到安装构件、引线框等(未示出)。图2是示出了 VCSEL阵列的一个台的结构的剖面图。如图2所示， 在形成有n侧下电极120的GaAs基板100上，按顺序层叠有n型下部半 导体多层反射镜122、有源区124、 p型AlAs层126、 p型上部半导体多 层反射镜128。在上部多层反射镜128的最顶层中形成有由p型GaAs制 成的接触层130。从上部多层反射镜128到下部多层反射镜122的一部分 形成了圆柱台102。在高温下在蒸汽环境中对台102进行热处理以在台 102的AlAs层126的周围形成氧化区138，从而在AlAs层126中形成还 用作限流层的限光区。台102的底部、侧面以及顶部的一部分覆盖有层间绝缘膜132。在台 102的顶部，在层间绝缘膜132中形成有接触孔，p侧电极层134从该孔 欧姆接触到接触层130。在p侧电极层134的中心部分形成有用于发射激光的圆形开口 136。可以通过交替地层叠多个周期的例如Al。,Ga。,As和Al。.3Ga。,AS来形成 n型下部半导体多层反射镜122，各层的厚度为X/4 (其中，人是激光波 长，nr是介质的光折射率)。有源区124例如可以包括非掺杂下部 Al。jGa。,间隔体层、非掺杂量子阱有源层、以及非掺杂上Al。5G^As间隔 体层。可以通过交替地层叠多个周期的例如Al。.9GaQ,As和Ala3Ga。 7As来形成 p型上部半导体多层反射镜128，各层的厚度为在介质中的波长的1/4。 在上部半导体多层反射镜128的最底层中包括低抗性p型AlAs层126。 在上部半导体多层反射镜128的最顶层中，例如可以层叠载流子浓度为lxl019cm-3的p型GaAs接触层130。 p侧电极层134例如可以由Au形成； 而n侧电极层120例如可以由Au/Ge形成。层间绝缘膜132例如可以由 SiNx形成。通过对层叠在基板100上的多个半导体层进行刻蚀，形成按5X2排 列的台102，同时形成分隔沟104。各个台102彼此隔开，并且与电极焊 盘部106物理隔开且电绝缘。电极焊盘部106与台102具有相同的半导 体层叠结构，并且在该结构的最上部形成有层间绝缘膜132。在层间绝缘 膜132上的预定位置处，形成有多个矩形电极焊盘108。各个电极焊盘 108经由金属配线IIO而连接到对应的台102的p侧电极层134。层间绝 缘膜132覆盖分隔沟的侧壁和底面，并且通过分隔沟的台阶部(见图16) 而连接到电极焊盘部106的层间绝缘膜。金属配线110沿着分隔沟104 的底面和侧面延伸，经过分隔沟104的台阶部而到达电极焊盘108。可以 在对电极层进行构图的工艺中同时形成金属配线110、 p侧电极层134和 电极焊盘108。在根据该示例的VCSEL阵列中，各个金属配线110是从用作发光部 的台102径向引出的，因此使分隔沟104的侧壁在其整个周缘为波浪形。 通过将分隔沟104的侧壁形成为波浪形，与其中该形状为简单直线或曲 线的现有技术的VCSEL阵列相比，分隔沟104的侧壁上的半导体层与层 间绝缘膜132之间的接触面积增加，并且层间绝缘膜132与金属配线110 之间的接触面积增加。因此，朝向分隔沟104的台阶部或电极焊盘部106 的角部方向的应力F(见图l)被分散或减小，因此改进了层间绝缘膜132 与下面的半导体层之间的附着性以及层间绝缘层132与金属配线110之 间的附着性。此外，可以防止由于在接合期间施加到电极焊盘部106上 的应力或振动而引起的在电极焊盘部106的角部附近的电极焊盘108、金 属配线110和层间绝缘膜132的脱落。此外，已经公知这种应力不仅可能由于诸如接合的工艺因素而产 生，而且可能由于例如高温或高湿环境的环境因素而产生。这可能是主 要由于以下原因而引起的事件温度变化所引起的热收縮、热膨胀、或
者材料吸湿而引起的膨胀。即使在这种情况下，侧壁呈波浪形的分隔沟 104也可以有助于类似的应力分散，并且防止层间绝缘膜132或金属配线 110脱落。当将VCSEL阵列最终封装在树脂、罐等的封装中时，可以用聚酰亚 胺等的聚合物树脂140来填充分隔沟104的内部。如图3所示，为了减 小金属配线110 (其配线部分沿着深沟的底部或侧壁而布线)的应力，可 以通过填充一种聚合物树脂的聚酰亚胺140来进行平坦化。在该方法中， 可能要考虑聚酰亚胺自身的热收縮、热膨胀、或者由于吸湿而引起的膨 胀；然而，根据本该示例的分隔沟104的波浪形侧壁减少了聚酰亚胺树 脂140的应力。接着，将示出形成在分隔沟的侧壁上的波浪形状的示例性方面。可 以根据目的或用途，按需要改变分隔沟的形状或排列、台的排列以及台 的数量。在上述示例中，按5X2的排列来布置台；然而，当然也可以是 除此之外的其他排列。如图4A所示，形成在分隔沟的侧壁上的波浪形状 包括从与分隔沟的侧壁150近似平行的虚拟直线K凸出的凸曲面152; 和从虚线K凹入的凹曲面154。在图4A所示的波浪形状中，凸曲面152 和凹曲面154连续地连接；然而，如图4B所示，凸曲面152和凹曲面 54可以部分不连续地连接，在他们之间可包括直线区156。然而，在这 种情况下，不应将金属配线HO布线在直线区156。凸曲面152和凹曲面154可以是椭圆形、正弦波形、弧形中的任一 种或其一部分、或者是这些形状的组合。具有这种形状，可以均匀地减 小在分隔沟104的台阶部中的层间绝缘膜132或金属配线110的应力。 此外，可以根据台102的数量、间距和排列以及金属配线的厚度、布线 方向等，按需要选择凸曲面152和凹曲面154的大小、数量、排列。例如，如图5A所示，在按5X2的排列来布置台102的情况下，将 分隔沟160形成为符合排列方向的长形。当台102的数量增加时，金属 配线110的数量也增加，并且金属配线110之间的间距变窄，因此可以 使分隔沟160的侧壁的波浪形状更细。在图5A中，与图1所示的分隔沟 104的侧壁的情况相比，形成在分隔沟160的侧壁上的凸曲面和凹曲面的 数量增加，并且其间的间距减小。如图5B所示，在台102的数量更少并且在台102的两侧引出电极配线的情况下，可以将分隔沟162上方和下 方的侧壁162a形成为直线，而仅将左方和右方的侧壁形成为波浪形状。在台102形成为两列的情况下，可以将分隔沟的与各列相对的侧壁 形成为波浪形状；然而，在台102形成为一列并且仅从该列的一侧引出 电极配线的情况下，可以仅将分隔沟的在这一侧的侧壁形成为波浪形状。 这种波浪形状优选地为沿相对于基板的水平方向的波浪形状。原本为了注入电流而设置的金属配线的导热率高于半导体材料、基 于硅的无机绝缘膜等的导热率。因此，金属配线自身可以用作散热材料 并有助于减小热应力，并且预防性地消除膜脱落的因素。现在将描述VCSEL阵列的台与电极焊盘部之间的高度关系。图6 示出了例示VCSEL阵列的另一结构的剖面图。电极焊盘106和台102具 有如上所述的层叠在基板上的相同半导体层。然而，在电极焊盘部106 上的层间绝缘膜132上添加了较厚的层间绝缘膜170。换言之，在电极焊 盘108与半导体层之间插入有层间绝缘膜170、 132。这样，通过在电极 焊盘108与半导体层之间形成较厚的层间绝缘膜170，在层间绝缘膜132、 170中可以吸收掉在接合期间施加的应力和振动，并且可以减少应力或振 动传播到分隔沟104的台阶部或台102。可以通过在形成层间绝缘膜132 之后对台102进行掩模处理，从而选择性地在电极焊盘部106上形成层 间绝缘膜170。使电极焊盘部106的高度H2高于台102的高度H1。通过实现HKH2 这一关系，可以防止如下事件当移动在接合时提供金线的毛细管或者 用于夹住芯片的模具夹(die collect)等时，这种工具的尖端无意地接触 作为发光部的台102。图7示出了用于驱动多点型CSEL阵列的电路结构。激光二极管驱 动器(LDD) 200响应于输入的驱动控制信号向形成在基板上的多个台 102提供驱动信号210。将驱动信号210提供给图l所示的电极焊盘部106 中的各个电极焊盘108。通过该信号，同时驱动多个台102，并且通过台 顶部的开口 136沿相对于基板垂直的方向同时发射多个激光。即，将LDD
200的驱动信号210转换成光信号，并且例如注入光纤。可以将根据该示例的VCSEL阵列封装在陶瓷封装、罐封装、树脂封 装等中，并将其用作通过向从该封装向外露出的引线端子提供上述的驱 动信号210而发射激光的半导体层装置。图8是示出了其中实现有VCSEL阵列的封装(模块)的结构的剖面 图。在封装300中，其上形成有VCSEL阵列的芯片310通过导电粘附剂 320固定在盘形金属座(stem) 330上。电连接端子340和342插入形成 在座330中的通孔(未示出)。 一个电连接端子340电连接到形成在芯片 310的背面上的n侧电极，另一电连接端子342通过接合引线等电连接到 形成在芯片310的正面上的p侧电极。电连接端子例如可以是导电引线 端子。在座330上，固定有用于容纳芯片310的矩形中空盖350，并且在 盖350的中心幵口处固定有球形透镜360。将球形透镜360的光轴定位为 与芯片310的大致中心一致。当在电连接端子340和342之间施加正向 电压时，从芯片310的各个台发射激光。可以将芯片310与球形透镜360 之间的距离调节为使得球形透镜360包含在来自芯片310的激光的辐射 角度e内。此外，在盖中，可以包含感光元件以用于监视VCSEL的发射 状态。图9示出了优选地用于稍后描述的空间传送系统的另一封装结构。 在图9所示的封装302中，在盖350的中央开口处固定有平窗盖(玻璃) 362来代替球形透镜360。将平窗盖(玻璃)362的中心定位为与芯片310 的大致中心一致。可以将芯片310与平窗盖(玻璃)362之间的距离调节 为使得平窗盖(玻璃)362的开口直径等于或大于来自芯片310的激光的辐射角度e。图10示出了将VCSEL阵列用作光源的示例。光源装置370包括 封装300 (302)，其中如图8或图9所示地实现有VCSEL阵列；准直透 镜372，其接收从封装300发射的多束激光；多角镜374，其以特定速度 旋转，并且按特定发散角反射来自准直透镜372的光线；fe透镜376，其 接收来自多角镜374的激光并将其投射在反射镜378上;线形反射镜378; 和光敏鼓380，其基于来自反射镜378的反射光形成潜像。这样，可以将 VCSEL阵列用于诸如复印机或打印机的光数据处理装置的光源，所述光 数据处理装置配备有将来自VCSEL阵列的激光聚集在光敏鼓上的光学 系统、和对聚集在光敏鼓上的激光进行扫描的机构。图11是示出了将图8所示的封装或模块应用于光发送装置的结构的 剖面图。光发送装置400包括固定于座330的圆柱形外壳410、与外壳 410—体地形成在其端面上的套筒(sleeve) 420、保持在套筒420的开口 422中的套圈(ferrule) 430、以及由套圈430保持的光纤440。在沿座330 的周向形成的凸缘332中固定外壳410的端部。套圈430准确地定位在 套筒420的开口 422中，并且光纤440的光轴与球形透镜360的光轴对 齐。光纤440的芯保持在套圈430的通孔432中。球形透镜360会聚从芯片310的表面发射的激光。将会聚的光注入 光纤40的芯并发送。虽然在以上示例中使用球形透镜360，但是也可以 使用诸如双凸透镜或平凸透镜的其他透镜。此外，光发送装置400可以 包括用于向引线340和342施加电信号的驱动电路。此外，光发送装置 400可以具有通过光纤440接收光信号的接收功能。图12示出了在空间传送系统中使用图9所示的封装的结构。空间传 送系统500包括封装300、集光透镜510、漫射板520、以及反射镜530。 由集光透镜510会聚的光穿过反射透镜530的开口 532被漫射板520反 射。该反射光朝向反射镜530反射。反射镜530将该反射光向预定方向 反射以进行光传送。图13示出了将VCSEL用作光源的光传送系统的示例性结构。光传 送系统600包括光源610，其包含形成有VCSEL阵列的芯片310;光 学系统620，例如用于会聚从光源610发射的激光；光接收器630，用于 接收从光学系统620输出的激光；和控制器640，用于控制对光源610的 驱动。控制器640将用于驱动VCSEL的驱动脉冲信号提供给光源610。 从光源610发射的光透过光学系统620，通过光纤或者用于空间传送的反 射镜而到达光接收器630。光接收器630例如通过光检测器对接收的光进 行检测。光接收器630能够通过控制信号650来对控制器640的操作(例 如，光传送的开始定时)进行控制。现在参照图14，示出了用于光传送系统的光传送装置的总体结构。光传送装置700包括壳体710、光信号发送/接收连接器720、光发射/ 光接收元件730、电信号线缆连接器740、电力输入部750、表示工作正 常的LED 760、表示异常的LED770、以及DVI连接器780。在该装置内 部包含发送电路板/接收电路板。参照图15，示出了使用光传送装置700的视频传送系统。视频传送 系统800使用图14所示的光传送装置来将在视频信号产生器810处产生 的视频信号传送到诸如液晶显示器的图像显示器820。更具体地说，视频 传送系统800包括视频信号产生器810、图像显示器820、用于DVI 的电缆830、发送模块840、接收模块850、用于视频信号传送的连接器 860、光纤870、用于控制信号传送的电缆连接器880、电源适配器890、 以及用于DVI的电缆900。在上述视频传送系统中，分别通过经电缆830和900的电信号来进 行视频信号产生器810与发送模块840之间的传送以及接收模块850与 图像显示器820之间的传送。然而，也可以通过光信号来进行这些传送。 例如，可以使用其中包含电/光转换器电路和光/电转换器电路的信号传送 线缆来代替电缆830和900的使用。对示例的以上描述是出于例示和说明的目的而提供的，其并非旨在 限制本发明的范围。应当理解，在满足本发明的结构要求的本发明的范 围内，可以由其他方法来实现本发明。根据本发明的表面发射型半导体阵列装置可以应用于可以一维或二 维地排列在基板上的诸如LED或激光二极管的发光装置，并且可以用于 光通信或光存储的光源。
权利要求
1、一种表面发射型半导体阵列装置，该表面发射型半导体阵列装置包括基板；多个发光部；电极焊盘部，形成在所述基板上并通过一分隔沟而与所述多个发光部隔开，并且具有形成在一绝缘膜上的多个电极焊盘；以及多个金属配线，用于经过所述分隔沟将所述多个发光部中的相应发光部连接到对应的电极焊盘，其中，所述分隔沟在所述基板上形成有波浪形的侧壁。
2、 根据权利要求1所述的表面发射型半导体阵列装置，其中，所述 电极焊盘部的所述绝缘膜延伸到所述分隔沟的侧壁和底面，并且，所述 多个金属配线被形成为隔着所述绝缘膜而布线在所述分隔沟上。
3、 根据权利要求1所述的表面发射型半导体阵列装置，其中，所述 分隔沟填充有聚合物树脂。
4、 根据权利要求1所述的表面发射型半导体阵列装置，其中，所述 波浪形包括从侧壁凸出的第一曲面以及从所述侧壁凹入的第二曲面。
5、 根据权利要求4所述的表面发射型半导体阵列装置，其中，所述 第一曲面和所述第二曲面至少是椭圆形、正弦波形或弧形的一部分。
6、 根据权利要求1所述的表面发射型半导体阵列装置，其中，所述 多个发光部沿第一方向排列，并且，所述分隔沟的所述波浪形与所述第 一方向对应地形成。
7、 根据权利要求1所述的表面发射型半导体阵列装置，其中，所述 多个发光部沿第一方向排列为多行，并且所述分隔沟的所述波浪形被布 置为与所述多个发光部的各行相对。
8、 根据权利要求1所述的表面发射型半导体阵列装置，其中，所述 分隔沟被形成为包围所述多个发光部。
9、 根据权利要求1所述的表面发射型半导体阵列装置，其中，所述 电极焊盘部在所述绝缘膜的下方包括第二绝缘膜，并且从所述基板到所 述电极焊盘的高度大于从所述基板到所述发光部的高度。
10、 根据权利要求1所述的表面发射型半导体阵列装置，其中，所 述多个发光部和所述电极焊盘部中的每一个都包括形成在所述基板上的 多个半导体层，并且所述分隔沟是通过对形成在所述基板上的所述多个 半导体层进行刻蚀而形成的。
11、 根据权利要求1所述的表面发射型半导体阵列装置，其中，所 述多个发光部中的每一个都包括通过对形成在所述基板上的所述多个半 导体层进行刻蚀而形成的柱状结构，并包括用于发光的开口部，并且， 所述多个电极配线分别隔着所述绝缘膜在各个柱状结构的侧壁上延伸， 并连接到形成在所述柱状结构的顶部的电极层。
12、 根据权利要求ll所述的表面发射型半导体阵列装置，其中，所 述柱状结构包括限流层，该限流层由其中周缘被氧化的氧化区以及被所 述氧化区包围的导电区组成。
13、 一种模块，该模块包括表面发射型半导体阵列装置；电连接端子，电连接到所述表面发射型半导体阵列装置；以及 光学部件，用于注入从所述表面发射型半导体阵列装置发射的光， 所述表面发射型半导体阵列装置包括基板；多个发光部；电极焊 盘部，其形成在所述基板上并通过一分隔沟而与所述多个发光部隔开， 并且具有形成在一绝缘膜上的多个电极焊盘；以及多个金属配线，用于 经过所述分隔沟将所述多个发光部中的相应发光部连接到对应的电极焊 盘，其中，所述分隔沟在所述基板上形成有波浪形的侧壁。
14、 一种光源装置，该光源装置包括 表面发射型半导体阵列装置；以及投射单元，用于借助包括透镜和反射镜中的至少一个的光学部件来 投射从所述表面发射型半导体阵列装置发射的光，所述表面发射型半导体阵列装置包括基板；多个发光部；电极焊 盘部，其形成在所述基板上并通过一分隔沟而与所述多个发光部隔开， 并且具有形成在一绝缘膜上的多个电极焊盘；以及多个金属配线，用于 经过所述分隔沟将所述多个发光部中的相应发光部连接到对应的电极焊盘，其中，所述分隔沟在所述基板上形成有波浪形的侧壁。
15、 一种数据处理装置，该数据处理装置包括 模块；和发送单元，用于发送从表面发射型半导体阵列装置发射的光， 所述模块包括所述表面发射型半导体阵列装置；电连接端子，电 连接到所述表面发射型半导体阵列装置；以及光学部件，用于注入从所 述表面发射型半导体阵列装置发射的光，所述表面发射型半导体阵列装置包括基板；多个发光部；电极焊 盘部，其形成在所述基板上并通过一分隔沟而与所述多个发光部隔开， 并且具有形成在一绝缘膜上的多个电极焊盘；以及多个金属配线，用于 经过所述分隔沟将所述多个发光部中的相应发光部连接到对应的电极焊 盘，其中，所述分隔沟在所述基板上形成有波浪形的侧壁。
16、 一种光发送装置，该光发送装置包括-模块；和发送单元，用于发送从表面发射型半导体阵列装置发射的光， 所述模块包括所述表面发射型半导体阵列装置；电连接端子，电 连接到所述表面发射型半导体阵列装置；以及光学部件，用于注入从所 述表面发射型半导体阵列装置发射的光，所述表面发射型半导体阵列装置包括基板；多个发光部；电极焊 盘部，其形成在所述基板上并通过一分隔沟而与所述多个发光部隔开， 并且具有形成在一绝缘膜上的多个电极焊盘；以及多个金属配线，用于 经过所述分隔沟将所述多个发光部中的相应发光部连接到对应的电极焊 盘，其中，所述分隔沟在所述基板上形成有波浪形的侧壁。
17、 一种光空间传送装置，该光空间传送装置包括 模块；和传送单元，用于对从表面发射型半导体阵列装置发射的光进行空间 传送，所述模块包括所述表面发射型半导体阵列装置；电连接端子，电 连接到所述表面发射型半导体阵列装置；以及光学部件，用于注入从所 述表面发射型半导体阵列装置发射的光，所述表面发射型半导体阵列装置包括基板；多个发光部；电极焊 盘部，其形成在所述基板上并通过一分隔沟而与所述多个发光部隔开， 并且具有形成在一绝缘膜上的多个电极焊盘；以及多个金属配线，用于 经过所述分隔沟将所述多个发光部中的相应发光部连接到对应的电极焊 ，其中，所述分隔沟在所述基板上形成有波浪形的侧壁。
18、 一种光空间传送系统，该光空间传送系统包括 模块；和传送单元，用于对从表面发射型半导体阵列装置发射的光进行空间 传送，所述模块包括所述表面发射型半导体阵列装置；电连接端子，电 连接到所述表面发射型半导体阵列装置；以及光学部件，用于注入从所 述表面发射型半导体阵列装置发射的光，所述表面发射型半导体阵列装置包括基板；多个发光部；电极焊 盘部，其形成在所述基板上并通过一分隔沟而与所述多个发光部隔开， 并且具有形成在一绝缘膜上的多个电极焊盘；以及多个金属配线，用于 经过所述分隔沟将所述多个发光部中的相应发光部连接到对应的电极焊 盘，其中，所述分隔沟在所述基板上形成有波浪形的侧壁。
全文摘要
本发明提供表面发射型半导体阵列装置。该表面发射型半导体阵列装置包括基板；多个发光部；电极焊盘部，其形成在所述基板上并通过一分隔沟而与所述多个发光部隔开，并且具有形成在一绝缘膜上的多个电极焊盘；以及多个金属配线，用于经过所述分隔沟将所述多个发光部中的相应发光部连接到对应的电极焊盘，其中，所述分隔沟在所述基板上形成有波浪形的侧壁。
文档编号H01S5/00GK101154792SQ20071010773
公开日2008年4月2日 申请日期2007年4月28日 优先权日2006年9月28日
发明者井上晃孝, 宫本育昌, 植木伸明, 樱井淳 申请人:富士施乐株式会社