专利名称：半导体发光装置的制作方法
技术领域：
这里描述的实施方式大致涉及半导体发光装置。
背景技术：
在已知的结构中，η侧电极和ρ侧电极被形成在半导体层的一个主表面侧上。因为在这种结构中，电极不干涉光从发光表面的提取，所以电极的结构和布置具有许多灵活性。 因为电极的结构和布置影响电特性和发光效率，所以需要适当的设计。
发明内容
本发明的实施例提供了一种半导体发光装置，其沿发光层表面的电流密度和亮度的变化被减小了。根据一个实施例，半导体发光装置包括半导体层、第一电极、第二电极、第一绝缘层、第一互连层、第二互连层、第一金属柱、第二金属柱，以及第二绝缘层。半导体层包括第一主表面、与第一主表面相反的第二主表面，以及发光层。第一电极被设置于第二主表面上的包括发光层的区域上。第二电极被设置于第二主表面上并且在平面图中至少部分内插到第一电极里面。第一绝缘层被设置于半导体层的第二主表面侧上。第一互连层被设置于第一绝缘层上与半导体层相反的一侧上。第一互连层被设置在形成于第一绝缘层中并且达到第一电极的第一开口内。第一互连层被连接至第一电极。第二互连层被设置于第一绝缘层上与半导体层相反的一侧上。第二互连层被设置在形成于第一绝缘层中并且达到第二电极的第二开口内。第二互连层被连接至第二电极。第一金属柱被设置于第一互连层的与第一电极相反一侧的表面上。第二金属柱被设置于第二互连层的与第二电极相反一侧的表面上。第二绝缘层被设置于第一金属柱的侧面和第二金属柱的侧面之间。根据本发明的实施例，沿发光层表面的电流密度和亮度的变化可以被减小并且可以实现高效发光装置。
图1是实施例的半导体发光装置的示意性剖视图；图2Α和2Β是示意性平面图，示意出被设置于该实施例的半导体发光装置的第二主表面侧上的部件的结构和布置；图3Α至6Β是示意性剖视图，示意出该实施例的半导体发光装置的制造方法；图7Α至7C是示意性平面图，示意出被设置于该实施例的半导体发光装置的第二主表面侧上的部件的结构和布置的另一实例；
图8A至9C是示意性平面图，示意出被设置于该实施例的半导体发光装置的第二主表面侧上的部件的结构和布置的另一实例；图10是另一实施例的半导体发光装置的示意性剖视图；图IlA和IlB是示意性平面图，示意出被设置于该另一实施例的半导体发光装置的第二主表面侧上的部件的结构和布置；以及图12是示意性透视图，示意出其中电极被设置于该实施例的半导体发光装置的半导体层侧面上的实例。
具体实施例方式现在参照附图描述示例性实施例。图示中类似的部件被标记有相同的参考标记。 示意过程的图示示意出晶圆状态下的区域的一部分。图1是实施例的半导体发光装置的示意性剖视图。图2A是示意性平面图，示意出本实施例的半导体发光装置的ρ侧电极16和η侧电极17的结构和布置。图2Β是示意性平面图，示意出本实施例的半导体发光装置的ρ侧互连层21、η侧互连层22、ρ侧金属柱23和η侧金属柱M的结构和布置。本实施例的发光装置包括半导体层15。半导体层15包括第一主表面1 和形成于与第一主表面1 相反的一侧上的第二主表面。电极16和17、互连层21和22、金属柱 23和M以及树脂层18和25设置于第二主表面侧上。光主要从第一主表面1 提取。半导体层15包括第一半导体层11和第二半导体层13。例如，第一半导体层11是 η型GaN层。第一半导体层11用作横向电流路径(lateral current path)。然而，第一半导体层11的导电型不被限制于η型并且导电型可以是ρ型。第二半导体层13包括堆置结构，其中发光层(活性层)12被内插在ρ型层和η型层之间。半导体层15的第二主表面侧被制成凹入和突出结构的形式。朝向第一主表面1 的相反侧突出的突出部分包括发光层12。第一半导体层11被朝向第一主表面1 相对于该突出部分凹入。第一半导体层11被设置于突出部分的侧面和外围上，并且该部分不包括发光层12并且是非发光区域。ρ侧电极16被设置作为第二半导体层13的表面，也就是突出部分的表面，上的第一电极。P侧电极16被设置于包括发光层12的发光区域上。η侧电极17被设置作为第一半导体层11的表面上的第二电极，该第一半导体层11的表面是非发光区域。在一个芯片(半导体层15)上，ρ侧电极16的表面积大于η侧电极17的表面积， 如图2Α所示。设置ρ侧电极16的发光区域具有比设置η侧电极17的非发光区域更大的表面积，并且因此可以提高亮度。如图2Α中示意的，η侧电极17包括第一部分17a和第二部分17b，在从第二主表面侧看过去的平面视图中，它们被内插到P侧电极16中。在图2A的竖直方向上，第一部分 17a比第二部分17b宽。另外，η侧电极17包括第三部分17c，在从第二主表面侧看过去的平面视图中，第三部分17c包封ρ侧电极16的外围。第三部分17c、第一部分17a和第二部分17b连续地包封P侧电极16，也就是，连续地包封包括发光层12的突出部分(发光区域)。η侧电极17的第一部分17a、第二部分17b和第三部分17c被连接作为一个单元。第一部分17a和第二部分17b在第三部分17c里面突出。ρ侧电极16将从第三部分17c突出的第一部分17a和第二部分17b夹在中间。绝缘层14设置于η侧电极17和ρ侧电极16之间。在具有ρ侧电极16的发光区域(突出部分)和具有η侧电极17的非发光区域之间形成高度(level)差(台阶)。高度差被绝缘层14覆盖。绝缘层14覆盖半导体层15的侧面以及第二主表面的一部分。绝缘层14不覆盖 P侧电极16和η侧电极17。另外，绝缘层18被设置用以覆盖绝缘层14、ρ侧电极16以及 η侧电极17。例如，绝缘层14是二氧化硅。例如，绝缘层18是树脂，例如在精细图案中具有良好的图案加工能力(patternability)的聚酰亚胺。可替代地，二氧化硅可以用作绝缘层18。作为第一互连层的ρ侧互连层21和作为第二互连层的η侧互连层22设置于绝缘层18的与半导体层15相反的一侧的表面18c上。ρ侧互连层21还被设置于形成于绝缘层 18上的第一开口 18a内，以到达ρ侧电极16，并且被连接至ρ侧电极16。η侧互连层22还被设置于形成于绝缘层18上的第二开口 18b内，以到达η侧电极17，并且被连接至η侧电极17。ρ侧金属柱23被设置作为ρ侧互连层21的与ρ侧电极16相反的一侧的表面上的第一金属柱。η侧金属柱M被设置作为η侧互连层22的与η侧电极17相反的一侧的表面
上的第二金属柱。ρ侧金属柱23的外围、η侧金属柱M的外围、ρ侧互连层21以及η侧互连层22，例如，被作为第二绝缘层的树脂层25覆盖。ρ侧金属柱23和η侧金属柱M的安装表面(图 1中的上表面)中的每一个被从树脂层25中暴露出来。第二绝缘层和第一绝缘层(绝缘层 18)可以由相同材料形成。被连接到设置于不包括半导体层15的发光层12的非发光区域上的η侧电极17 上的η侧互连层22，在与η侧电极17相反的一侧的表面积大于η侧电极17 —侧的表面积。 η侧互连层22和η侧金属柱M之间的接触面积大于η侧互连层22和η侧电极17之间的接触面积。P侧互连层21和ρ侧金属柱23之间的接触面积大于ρ侧互连层21和ρ侧金属电极16之间的接触面积。可替代地，ρ侧互连层21和ρ侧金属柱23之间的接触面积可以小于P侧互连层21和ρ侧电极16之间的接触面积。η侧互连层22的一部分在绝缘层18 的表面18c上延伸至与发光层12面对的位置。因此，经由η侧互连层22，由设置于不包括半导体层15的发光层12的那一部分的小面积上的η侧电极17可以形成扩大的引出电极，同时利用更大的发光层12保持高光输
出ο第一半导体层11通过η侧电极17和η侧互连层22电连接至η侧金属柱对。第二半导体层13通过ρ侧电极16和ρ侧互连层21电连接至ρ侧金属柱23。必要时，在ρ侧金属柱23和η侧金属柱M的安装表面中的每一个上形成以腐蚀控制等等为目的表面处理膜(例如，诸如Ni、Au的化学镀膜、预涂焊料等等)。ρ侧金属柱23和η侧金属柱M的安装表面可以，通过球形或凸块形的外部端子， 被焊接到形成于安装板或电路板上的电路上，外部端子例如由焊料或其他金属制成。因此，电力可以被供给到半导体发光装置上。η侧金属柱M和ρ侧金属柱23中每一个的厚度(图1的竖直方向上的厚度)大于包括半导体层15、η侧电极17、ρ侧电极16、绝缘层14和18、η侧互连层22以及ρ侧互连层21的堆置主体的厚度。金属柱23和M的纵横比(厚度与平面尺寸的比)不被限制于1或更大并且该比值可以小于1。金属柱23和M的厚度可以小于其平面尺寸。根据本实施例的结构，通过将η侧金属柱Μ、ρ侧金属柱23和树脂层25制造的很厚可以保持机械强度，即使半导体层15很薄。在安装到安装板上的情况下，η侧金属柱M 和P侧金属柱23可以吸收并减轻通过外部端子而施加到半导体层15上的应力。η侧互连层22、ρ侧互连层21、η侧金属柱M和ρ侧金属柱23的材料可以包括铜、 金、镍、银等。其中，优选铜，因为铜提供良好的热传导性、高耐迁移性以及与绝缘材料极好的粘接性。在绝缘层18上进行图案加工而制造第一开口 18a和第二开口 18b。因此，优选树脂作为绝缘层18，例如在超精细图案上具有极好的图案加工能力的聚酰亚胺。优选使用以低成本形成得很厚并且适于加固η侧金属柱M和ρ侧金属柱23的树脂作为树脂层25。例如，这种树脂层25的实例可以包括环氧树脂、硅树脂、碳氟树脂等。荧光层观被设置于半导体层15的第一主表面1 上。荧光层观能够吸收来自发光层12的光，并且发射波长转换光。因此，可以发射来自发光层12的光和荧光层观的波长转换光的混合光。例如，在发光层12是基于氮化物的情况下，可以获得白光、照明光等，作为来自发光层12的蓝光和来自例如黄色荧光层观的波长转换光的黄光的混合颜色的光。 荧光层观可以具有包括多种类型的荧光材料(例如，红色荧光材料和绿色荧光材料)的结构。从发光层12发射的光主要经过第一半导体层11、第一主表面1 和荧光层28，向外发射。因为电极不是设置于作为发光表面的第一主表面1 上，所以电极不干涉光从发光表面的提取，并且可以获得高亮度。P侧电极16和η侧电极17被设置于与第一主表面 1 相反一侧的第二主表面上。因为P侧电极16和η侧电极17没有被设置于发光表面上， 所以结构和布置具有很大灵活性。在本实施例中，电极被设计用来提高发光效率并且用来获得更高的亮度。也就是说，如图2Α所示，η侧电极17中的第一部分17a和第二部分17b从芯片的外边缘侧延伸至内侧，并且部分17a和17b被内插到ρ侧电极16里面。这样的布置保证了在平面视图中ρ 侧电极16和η侧电极17彼此面对处的分界面的长度更长。因此，可以减小发光层12的电流密度和亮度的表面变化，并且可以提供高效的半导体发光装置。另外，在本实施例中，η侧电极17包括包封ρ侧电极16周围的第三部分17c。因为η侧电极17包封ρ侧电极16的周围，所以可以增加η侧电极17和ρ侧电极16之间的分界面的长度，并且可以获得相对于发光表面无偏置的并且更均勻的电流注入。因此，可以进一步提高效率和亮度。ρ侧电极16和η侧电极17之间的分界面长度的增加还抑制电场的局部集中并提
高可靠性。设置于非发光区域上的η侧电极17的表面积被制成为小于ρ侧电极16的表面积，从而获得更大的发光区域并提高亮度。理想地，η侧电极17被形成为细长形状，以增加如上所述的P侧电极16和η侧电极17之间的分界面长度，同时抑制η侧电极17的表面积的增加。在图2Α所示的设计中，η侧电极17的第二部分17b和第三部分17c被示意性地形成为直线形状，宽度从约几个微米至几十个微米。金属线焊接到宽度狭窄且长度很长的电极上很困难并且可能导致生产率和可靠性降低。然而，在本实施例中，金属线不焊接到电极上。也就是说，连接至η侧电极17上的 η侧互连层22被设置在提供于第二主表面侧上的绝缘层18的表面18c上，以覆盖电极。在图2B所示的布置中，η侧互连层22近似覆盖芯片面积的一半并且在绝缘层18的表面18c 上延伸。换句话说，提供了这样一种结构，其中，η侧电极被从与发光表面相反的一侧引出以更广泛地扩大电极。然后，在η侧互连层22上设置η侧金属柱24。电压被施加通过形成得比直线型η 侧电极17更宽的η侧金属柱对和η侧互连层22。这使得η侧的电阻减小。因为焊接到安装板上的不是η侧电极17而是宽度更宽的η侧金属柱Μ，所以安装可以很容易。η侧金属柱M和ρ侧金属柱23被通过诸如焊料的金属焊接到形成于安装板上的电路上。另外，因为在提供的结构中电极被连接到比金属线焊接的表面积更大的金属表面积(互连层和金属柱)上，所以热辐射率很高。例如，在使用铜或铝作为互连层21和22、金属柱23和M的材料的情况下，可以获得高热辐射率。另外，第二主表面的大部分被由对从发光层12发射的光具有反射作用的金属形成的P侧电极16和η侧电极17覆盖。因此，P侧电极16和η侧电极17还用作反射型材料，可以提高光从第一主表面1 上的提取效率，并且可以提高亮度。例如，在P侧电极16 和η侧电极17的材料包括银(Ag)的情况下，可以获得高反射率。穿透绝缘层18并且到达ρ侧电极16的第一开口 18a可以是至少一个，用于电连接P侧电极16和P侧互连层21。然而，设置于包括发光层12的发光区域上的P侧电极16 产生的热量大于设置于不包括发光层12的非发光区域上的η侧电极17产生的热量。因此，在本实施例中形成有多个第一开口 18a。因此，ρ侧互连层21和ρ侧电极16被通过多个第一开口 18a连接，每个第一开口 18a被用ρ侧互连层21的一部分填满。因而，确保了从P侧电极16到ρ侧互连层21的多条热路径，可以增强热辐射性，并且可以提高可靠性和寿命ο连接η侧电极17和η侧互连层22的第二开口 1 可以只有一个，因为η侧电极 17产生的热量小于ρ侧电极16产生的热量。因此，ρ侧电极16和ρ侧互连层21通过第一开口 18a的连接面积大于η侧电极17和η侧互连层22通过第二开口 18b的连接面积。η 侧电极17和η侧互连层22可以通过多个第二开口 1 连接。相比于设置η侧电极17的那一部分，设置ρ侧电极16的发光区域更多地突出至互连层侧。因此，彼此面对的P侧电极16和P侧互连层21之间的距离小于彼此面对的η侧电极17和η侧互连层22之间的距离。换句话说，从绝缘层18的表面18c开始延伸而到达 P侧电极16的第一开口 18a的深度小于从绝缘层18的表面18c开始延伸而到达η侧电极 17的第二开口 18b的深度。因此，经由第一开口 18a的ρ侧的热路径比经由第二开口 18b 的η侧的热路径短并且具有高热辐射率。
如上所述，η侧电极17被形成为细长的直线型形状。考虑到光刻造成的η侧电极 17和第二开口 18b的不匹配，在本实施例中，在η侧电极17上设置了比直线型第二部分17b 和第三部分17c宽的第一部分17a。例如，第一部分17a被形成为方形，每一个侧边几十个微米长。第二开口 18b形成于第一部分17a上，并且η侧互连层22被连接至第一部分17a。 因此，η侧互连层22可以可靠地连接至η侧电极17。现在将参照图3Α至图6Β描述本实施例的半导体发光装置的制造方法。如图3Α中所示，第一半导体层11被形成于基板10的主表面上，包括发光层12的第二半导体层13形成于第一半导体层11上。例如，在半导体层15 (第一半导体层11、发光层12和第二半导体层13)由氮化物半导体制成的情况下，半导体层15可以例如通过在蓝宝石基板上形成晶体而形成。然后，如图;3Β中所示，例如使用保护层(resist)作为掩膜通过反应性离子刻蚀 (RIE)而形成分离沟槽9，以穿透半导体层15并到达基板10，保护层在图中没有示出。例如，在基板10上分离沟槽9被形成为晶格结构以使分开的半导体层15数目翻倍。例如，使用图中没有示出的保护层通过RIE去除包括发光层12的第二半导体层13 的一部分，从而暴露第一半导体层11的一部分。因此，发光区域被形成在半导体层15的第二主表面侧上，并且从基板10看去其被相对定位在较高水平上，非发光区域被形成于半导体层15的第二主表面侧上，并且与发光区域相比其被定位在基板10上的较低水平。发光区域包括发光层12，而非发光区域不包括发光层12。用绝缘层14覆盖基板的主表面、半导体层15的侧面以及第二主表面，如图4A所示。然后，选择性地去除绝缘层14，ρ侧电极16即形成在发光区域的表面(第二半导体层 13的表面)上，并且η侧电极17被形成在非发光区域的表面(第一半导体层11的表面) 上。P侧电极16和η侧电极17中任一个可以在另一个之前形成，或者ρ侧电极16和η侧电极17可以由相同材料同时形成。然后，用绝缘层18覆盖基板10的所有暴露部分，如图4Β所示。绝缘层18被充填到分离沟槽9里面。之后，例如通过湿蚀刻在绝缘层18上形成图案，以在绝缘层18上形成第一开口 18a和第二开口 18b，如图5A中所示。形成多个第一开口 18a，并且每个第一开口 18a到达 P侧电极16。第二开口 18b到达η侧电极17。第二开口 18b距绝缘层18的表面18c的深度大于第一开口 18a。然后，在绝缘层18的表面18c上并且在第一开口 18a和第二开口 18b的内表面上形成连续的籽晶金属19(在图5A中用虚线表示)，并且在籽晶金属19上选择性地形成图中未示出的电镀保护层之后，利用籽晶金属19作为电流路径进行镀Cu操作。因此，如图5B中所示，在绝缘层18的表面18c上选择性地形成ρ侧互连层21和 η侧互连层22。ρ侧互连层21也被形成在第一开口 18a中，以被连接至ρ侧电极16。η侧互连层22也被形成在第二开口 18b中，以被连接至η侧电极17。ρ侧互连层21和η侧互连层22被由铜材料通过电镀同时形成，或者ρ侧互连层21和η侧互连层23不必须同时形成。P侧互连层21和η侧互连层22中的任一个可以在另一个之前形成。η侧互连层22的与η侧电极17相反的一侧的表面被形成于绝缘层18的表面18c 上，其具有衬垫的形状，以使其面积大于连接到η侧电极17的那一侧的面积。类似地，ρ侧互连层21的与ρ侧电极16相反的一侧的表面被形成于绝缘层18的表面18c上，其具有衬垫的形状，以使其面积大于连接到P侧电极16的那一侧的面积。随后，在绝缘层18上选择性地形成另一电镀保护层(图中未示出)，用于形成金属柱，并且利用如上所述的籽晶金属19作为电流路径进行镀Cu操作。因此，如图6A中所示，在ρ侧互连层21上形成ρ侧金属柱23，并且在η侧互连层 22上形成η侧金属柱24。ρ侧金属柱23和η侧金属柱M被例如由铜材料通过电镀同时形成，或者P侧金属柱23和η侧金属柱M不必须同时形成。ρ侧金属柱23和η侧金属柱24 中的任一个可以在另一个之前形成。完成此电镀之后，ρ侧互连层21、η侧互连层22、ρ侧金属柱23和η侧金属柱M 被用作掩膜湿蚀刻暴露于绝缘层18的表面18c上的籽晶金属19。因此，ρ侧互连层21和 η侧互连层22经由籽晶金属19的电连接被分开。然后，如图6Β中所示，在绝缘层18上形成树脂层25。树脂层25覆盖ρ侧互连层 21、η侧互连层22、ρ侧金属柱23和η侧金属柱24。树脂层25被充填到ρ侧金属柱23的侧面和η侧金属柱M的侧面之间的部分里面，并且被充填到ρ侧互连层21和η侧互连层 22之间的部分里面。随后，抛光树脂层25的表面以从树脂层25中暴露出ρ侧金属柱23和η侧金属柱 24的上表面(与绝缘层18相反一侧的表面)。可替代地，在形成如下所述的荧光层观之后，可以抛光树脂层25的表面以暴露出ρ侧金属柱23和η侧金属柱M的上表面的每一个。随后，除去基板10。例如通过激光剥离(laser lift-off)除去基板10。特别地， 激光从基板10的背后朝向第一半导体层11照射。基板10是可为激光透射的，并且激光具有第一半导体层11吸收区域内的波长。当激光到达基板10和第一半导体层11之间的分界面时，邻近该分界面的第一半导体层11吸收激光的能量并分解。例如，在第一半导体层11是金属氮化物(例如，GaN)的情况下，第一半导体层11分解为镓(Ga)和氮气。通过分解反应在基板10和第一半导体层 11之间形成微缝隙，使基板10和第一半导体层11分离。在整个晶圆上方对每个设置区域多次进行激光照射，并且去除基板10。基板10被从第一主表面1 上去除，并且光提取效率可以被提高。去除基板10后，清洗第一主表面15a，并且如果需要使第一主表面1 变粗糙，以提高光提取效率。随后，在半导体层15的第一主表面1 上形成荧光层28 (如图1所示)。例如，通过涂覆液体树脂(可透射发光层12的发射光和荧光颗粒)而形成荧光层观，其中，荧光颗粒通过旋涂而混合然后进行热硬化。在形成荧光层观之后，沿分离沟槽9进行切割以形成单体(singulate)。切割时， 基板10已经被去除，在分离沟槽9中，不存在半导体层15而是被充填的树脂绝缘层18，所以切割很容易并且可以提高生产率。另外，可以避免在切割过程中损坏半导体层15。另外， 形成单体之后获得了这样一种结构，其中半导体层15的侧面被绝缘层18覆盖并保护。形成单体的半导体发光装置可以具有包括一个半导体层(芯片)15的单一芯片结构或包括多个半导体层(芯片)15的多芯片结构。因为上述过程在切割之前全部在晶圆状态下进行，所以不必须重新连接电极和封装每一个形成单体的半导体发光装置，并且可以大大降低生产成本。在单体状态下，重新连接电极和封装已经完成了。并且，可以在晶圆级进行检查。因此，可以提高生产率。因此， 成本降低很容易。芯片的平面形状并不限制于矩形形状。如图7A至7C所示可以使用方形形状。ρ 侧金属柱23和η侧金属柱M的结构并不限制于圆柱结构。可以使用棱柱结构、具有椭圆形部分的柱形结构等。在平面图中靠近ρ侧电极16和η侧电极17之间的分界面的部分中电流密度相对较高，并且远离它们之间的分界面电流密度降低。因此，在芯片面积(发光区域的面积)非常大的情况下，形成多个被伸长至P侧电极16并且被内插到P侧电极16里面的第二部分 17b是有利的，如图7A所示。因此，可以在ρ侧电极16延伸的发光表面上无偏置地形成η侧电极17和ρ侧电极16之间的分界面，并且更均勻的电流注入到发光层成为可能，因此，即使芯片面积非常大，也可以提高效率和亮度。图7Β示意出ρ侧互连层21和η侧互连层22的平面布置的另一特殊实例。在图 7Β中，η侧互连层22被形成为例如矩形形状，并且ρ侧互连层21被形成用以包封平面视图中的三个侧面。P侧互连层21的表面积大于η侧互连层22的表面积。因此，产生的热量大于η侧产生的热量的P侧的热辐射表面更大，并且可以增强P侧的热辐射率。在ρ侧互连层21上，设置有多个ρ侧金属柱23。因此，确保了经由ρ侧金属柱23 的更多热路径，并且可以更加提高热辐射率。另外，通过该多个P侧金属柱23，强度可以更尚ο如图7C中所示，理所当然地设计了其中安装表面在ρ侧互连层21和η侧互连层 22之间几乎平分的布置。如图7Β中所示，其中ρ侧互连层21大于η侧互连层22的布置并不被限制于图7Α 所示的电极设计，并且可适用于图2Α所示的电极设计，另外可适用于在下面将要描述的图 8Α至9C和图IlA所示的电极设计。因为ρ侧互连层21和η侧互连层22设置于覆盖电极 16和17的绝缘层18的表面18c上，所以可以独立于电极16和17的结构和布置而自由设计结构和布置。图8A至9C示意出ρ侧电极16和η侧电极17的平面布置的其他特殊实例。在图8Α中，η侧电极17以细长的形状在ρ侧电极16的纵向方向上延伸。η侧电极17从ρ侧电极16的长度方向的端部开始延伸超过ρ侧电极16长度方向长度的一半。在图8Β中，ρ侧电极16被在ρ侧电极16的纵向方向上延伸的η侧电极17沿宽度方向分开。在图8C中，η侧电极17在ρ侧电极16的宽度方向上延伸。图9Α和9Β示意出设置有多个细长的η侧电极17 (在本实例中示出为两个)的特殊实例。在图9Α中，ρ侧电极16被形成为鸡冠形状，η侧电极17内插到其里面。在图9Β 中，P侧电极16被形成为Z字形，内插有η侧电极17。多个η侧电极17并不限制于相互平行，或者可以不平行。η侧电极17并不限制于平行于P侧电极16的长度方向或者宽度方向，或者可以制成渐缩形。多个η侧电极17可以相互交叉，如图9C所示。在图9C中，η侧电极17中的两个交叉成直角，但可以倾斜地交叉。在图8A至9C的特殊实例的每一个中，η侧电极17被内插到ρ侧电极16里面。因此，在平面图中P侧电极16和η侧电极17彼此面对处的分界面的长度可以增加。因而，可以减小沿发光层12的表面的电流密度和亮度的变化，并且可以实现高效发光装置。图10是另一实施例的半导体发光装置的示意性剖视图。图IlA是示意性平面图，示意出图10所示的结构中的ρ侧电极16和η侧电极17 的结构和布置。图IlB是示意性平面图，示意出图10所示的结构中的ρ侧互连层21、η侧互连层 22、ρ侧金属柱23和η侧金属柱M的结构和布置。在平面图中，直线型连续形成的η侧电极17包封P侧电极16的周围。因此，可以保证P侧电极16和η侧电极17之间的分界面的长度，并且相对于发光表面无偏置的并且更均勻的电流注入变得可能。因此，可以进一步提高效率和亮度。P侧电极16和η侧电极 17之间的分界面的长度的增加导致抑制电场的局部集中并且提高可靠性。例如，P侧电极16被形成为以矩形形状或方形形状在发光区域上延伸。在本实施例中，因为本布置中的η侧电极17不突出到ρ侧电极16侧，所以可以增加ρ侧电极16的表面积。因此，发光区域可以被增大并且亮度可以被提高。如图12中所示，除第二主表面之外，η侧电极17可以形成在第一半导体层11的侧面上。形成于第一半导体层11的侧面上的η侧电极17连续地包封第一半导体层11的侧面。因为η侧电极17也形成于侧面上，所以可以增加η侧电极17的表面积。电场的
局部集中可以被抑制，并且可以提高可靠性。η侧电极17由对从发光层12发射的光具有光屏蔽性能的金属制成。因此，提供了这样一种结构，其中，第一半导体层11的侧面被光屏蔽膜覆盖。因此，可以防止光从侧面泄漏，并且可以抑制不均勻的颜色。另外，形成η侧电极17的金属对从发光层12发射的光具有反射作用。因此，可以增加从第一半导体11的侧面上反射的以及从第一主表面1 侧提取的光量，并且可以提高亮度。在下面示意出的红色荧光层、黄色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层可以用作荧光层28。红色荧光层可以包含例如CaAlSiN3 = Eu的氮化物基荧光物或SiAlON基荧光物。在使用SiAlON基荧光物的情况下，可以使用(M1^xRx)alAlSiblOclNdl 组成分子式(1)其中，M是除Si和Al之外的至少一种金属元素，并且对于M可能理想地是选自Ca 和Sr中的至少一种，R是发光中心元素(light emission center element)，并且对于R可能理想地是Eu，并且x、al、bl、cl*dl满足下述关系0<x彡1，0. 6<al<0. 95，2<bl < 3. 9,0. 25 < cl < 0. 45 以及 4 < dl < 5. 7。通过使用组成分子式⑴的SiAlON基荧光物，可以改进波长转换效率的温度特征，并且可以进一步提高高电流密度区域中的效率。黄色荧光层可以包含例如(Sr，Ca, Ba)2Si04:Eu的硅酸盐(silicate)基荧光物。绿色荧光层可以包含例如(Ba，Ca, Mg) 10(P04)6 · Cl2: Eu的卤磷酸盐(halophosphate)基荧光物或SiAlON基荧光物。在使用SiAlON基荧光物的情况下，可以使用(M1^xRx)a2AlSib2Oc2Nd2 组成分子式 O)其中，M是除Si和Al之外的至少一种金属元素，并且对于M可能理想地是选自 Ca和Sr中的至少一种，R是发光中心元素，并且对于R可能理想地是Eu，并且X、a2、b2、c2 和 d2 满足下述关系0 < χ 彡 1，0. 93 < a2 < 1. 3，4. 0 < b2 < 5. 8，0. 6 < c2 < 1 以及 6 < d2 < 11。通过使用组成分子式(2)的SiAlON基荧光物，可以改进波长转换效率的温度特征，并且可以进一步提高高电流密度区域中的效率。蓝色荧光层可以包含例如BaMgAlltlO17 = Eu的氧化物基荧光物。虽然已经描述了一些实施例，但这些实施例只是通过示例形式呈现，并且不意于限制本发明的范围。相反，这里描述的新颖实施例可以体现为多种其他形式；此外，在不偏离本发明的精神的情况下可以对这里描述的实施例的形式进行各种省略、替代和修改。附属的权利要求和它们的等效替代意于覆盖落入本发明的范围和精神内的这些形式或修改。
权利要求
1.一种半导体发光装置，包括半导体层，其包括第一主表面、与所述第一主表面相反的第二主表面，以及发光层； 第一电极，其被设置于所述第二主表面上的包括所述发光层的区域上。 第二电极，其被设置于所述第二主表面上并且在平面图中至少部分内插到所述第一电极里面；第一绝缘层，其被设置于所述半导体层的所述第二主表面侧上； 第一互连层，其被设置于所述第一绝缘层的与所述半导体层相反的一侧上，所述第一互连层被设置在形成于所述第一绝缘层中并且达到所述第一电极的第一开口内，并且所述第一互连层被连接至所述第一电极；第二互连层，其被设置于所述第一绝缘层的与所述半导体层相反的一侧上，所述第二互连层被设置在形成于所述第一绝缘层中并且达到所述第二电极的第二开口内，并且所述第二互连层被连接至所述第二电极；第一金属柱，其被设置于所述第一互连层的与所述第一电极相反一侧的表面上； 第二金属柱，其被设置于所述第二互连层的与所述第二电极相反一侧的表面上；以及第二绝缘层，其被设置于所述第一金属柱的侧面和所述第二金属柱的侧面之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电极的表面积大于所述第二电极的表面积。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二电极被进一步设置为在平面图中包封所述第一电极的外围。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述第二电极包括相对宽阔部分和狭窄部分；所述第二开口被设置用于到达所述宽阔部分；以及所述第二互连层被连接至所述宽阔部分。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一开口的数目大于所述第二开口的数目；以及所述第一互连层和所述第一电极之间的连接面积大于所述第二互连层和所述第二电极之间的连接面积。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一绝缘层上的所述第一互连层的表面积大于所述第一绝缘层上的所述第二互连层的表面积
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述第一互连层上设置有多个所述第一金属柱。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述半导体层包括不具有所述发光层的非发光区域；以及发光区域，其被设置为相对于所述非发光区域更为突出，并且所述发光区域具有所述发光层；所述第一电极被设置于所述发光区域的表面上，并且所述第二电极被设置于所述非发光区域的表面上。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在平面图中所述半导体层具有矩形形状，所述第二电极的内插部分在纵向方向上延伸。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二互连层和所述第二金属柱之间的接触面积大于所述第二互连层和所述第二电极之间的接触面积。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一互连层和所述第一金属柱之间的接触面积大于第一互连层和所述第一电极之间的接触面积。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二互连层的一部分延伸至所述第一绝缘层上的面对所述发光层的位置。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二互连层在与所述第二电极相反的一侧的表面积大于所述第二互连层在连接所述第二电极一侧的表面积。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一金属柱和所述第二金属柱中每一个的厚度比包括所述半导体层、所述第一电极、所述第二电极以及所述第一绝缘层的堆置主体的厚度厚。
15.一种半导体发光装置，包括半导体层，其包括第一主表面、与所述第一主表面相反的第二主表面，以及发光层； 第一电极，其被设置于所述第二主表面上的包括所述发光层的区域上。 第二电极，其被设置于第二主表面上，并且在平面图中所述第二电极包封所述第一电极；第一绝缘层，其被设置于所述半导体层的所述第二主表面侧上； 第一互连层，其被设置于所述第一绝缘层的与所述半导体层相反的一侧上，所述第一互连层被设置在形成于所述第一绝缘层中并且达到所述第一电极的第一开口内，并且所述第一互连层被连接至所述第一电极；第二互连层，其被设置于所述第一绝缘层的与所述半导体层相反的一侧上，所述第二互连层被设置在形成于所述第一绝缘层中并且达到所述第二电极的第二开口内，并且所述第二互连层被连接至所述第二电极；第一金属柱，其被设置于所述第一互连层的与所述第一电极相反一侧的表面上； 第二金属柱，其被设置于所述第二互连层的与所述第二电极相反一侧的表面上；以及第二绝缘层，其被设置于所述第一金属柱的侧面和所述第二金属柱的侧面之间。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一电极的表面积大于所述第二电极的表面积。
17.根据权利要求15所述的装置，其特征在于， 所述第一开口的数目大于所述第二开口的数目；以及所述第一互连层和所述第一电极之间的连接面积大于所述第二互连层和所述第二电极之间的连接面积。
18.根据权利要求15所述的装置，其特征在于， 所述半导体层包括不具有所述发光层的非发光区域；以及发光区域，其被设置为相对于所述非发光区域更为突出，并且所述发光区域具有所述发光层；所述第一电极被设置于所述发光区域的表面上，并且所述第二电极被设置于所述非发光区域的表面上。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述发光层的平面面积大于所述非发光层的平面面积。
20.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第二互连层在与所述第二电极相反的一侧的表面积大于所述第二互连层在连接所述第二电极一侧的表面积。
全文摘要
根据一个实施例，半导体发光装置包括半导体层、第一电极、第二电极、第一绝缘层、第一互连层、第二互连层、第一金属柱、第二金属柱，以及第二绝缘层。半导体层包括第一主表面、与第一主表面相反的第二主表面，以及发光层。第一电极被设置于第二主表面上的包括发光层的区域上。第二电极被设置于第二主表面上并且在平面图中至少部分内插到第一电极里面。
文档编号H01L33/38GK102270722SQ20111007061
公开日2011年12月7日 申请日期2011年3月17日 优先权日2010年6月7日
发明者小岛章弘, 杉崎吉昭, 猪塚幸, 秋元阳介 申请人:株式会社东芝