具有形成于器件的基板的空腔内的透镜结构的半导体光发射器件制造技术

本公开涉及具有形成于器件的基板的空腔内的透镜结构的半导体光发射器件。一种半导体光发射器件包括：至少部分透明的基板，排布于基板的第一侧面上的有源半导体结构，以及至少部分地形成于基板的第二侧面上的空腔内的透镜结构。由有源半导体结构产生的光被发射穿过基板和透镜结构。空腔可以包括底表面和多个侧壁，该多个侧壁从该底表面向上延伸到基板的第二侧面的上表面，尽管众多别的空腔形状也是可能的。底表面可以是凸面或凹面。底表面和多个侧壁可以形成球面的一部分，该球面具有与基板的第二侧面的上表面平行的平面。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本公开涉及具有形成于器件的基板的空腔内的透镜结构的半导体光发射器件。一种半导体光发射器件包括：至少部分透明的基板，排布于基板的第一侧面上的有源半导体结构，以及至少部分地形成于基板的第二侧面上的空腔内的透镜结构。由有源半导体结构产生的光被发射穿过基板和透镜结构。空腔可以包括底表面和多个侧壁，该多个侧壁从该底表面向上延伸到基板的第二侧面的上表面，尽管众多别的空腔形状也是可能的。底表面可以是凸面或凹面。底表面和多个侧壁可以形成球面的一部分，该球面具有与基板的第二侧面的上表面平行的平面。【专利说明】具有形成于器件的基板的空腔内的透镜结构的半导体光发射器件
本领域总体上涉及半导体器件，并且更具体地涉及半导体光发射器件。
技术介绍
许多不同类型的半导体光发射器件是本
内所已知的，包括表面发射激光器和发光二极管。这些器件中的一些利用氮化镓(GaN)来形成用于产生光的有源半导体结构。基于GaN的表面发射激光器和激光二极管已日益广泛使用于众多应用中，包括交通信号灯和其他类型的固态照明、室内和室外电子显示器、液晶显示器的背光以及许多其他应用。这些基于GaN的器件具有众多的显著优点，例如，良好的光束特性以及容易批量制造和封装。其他类型的半导体光发射器件提供使用其他半导体材料的类似优点。
技术实现思路
在一种实施例中，半导体光发射器件包括至少部分透明的基板、排布于基板的第一侧面的有源半导体结构，以及至少部分地形成于基板的第二侧面上的空腔内的透镜结构。由有源半导体结构产生的光被发射穿过基板和透镜结构。 仅举例来说，空腔可以包括底表面和多个侧壁，该多个侧壁从该底表面向上延伸到基板的第二侧面的上表面，尽管众多别的空腔形状也是可能的。底表面可以是凸面或凹面。该底表面和该多个侧壁可以形成球面的一部分，该球面具有与基板的第二侧面的上表面平行的平面。 半导体光发射器件可以按表面发射激光器或发光二极管的形式或者其他形式来实现。 一个或多个表面发射激光器、发光二极管或其他半导体光发射器件可以与关联的控制电路一起实现于发光系统、电子显示器或者另一种类型的系统或设备中。作为更具体的实例，多个半导体光发射器件可以按照具有关联的控制电路的阵列的形式来结合，并且被实现于发光系统、电子显示器或者另一种类型的系统或设备中。 本专利技术的其他实施例包括但不限于方法、装置、集成电路和处理设备。 【专利附图】【附图说明】 图1是在一种说明性的实施例中的包括具有形成于基板的空腔内的透镜结构的表面发射激光器的示例性半导体光发射器件的截面图。 图2至图11示出了在图1的表面发射激光器的基板内形成空腔的处理的各个步骤。 图12至图21示出了在说明性的实施例中的针对在表面发射激光器的基板内的透镜结构和空腔的不同可能配置的截面图。 图22示出了在一种说明性的实施例中的具有多个空腔以及形成于其内的透镜结构的晶片的自顶向下的视图。 图23至图26示出了在说明性的实施例中的针对在表面发射激光器的基板内的透镜结构和空腔的不同可能配置的自顶向下的视图。 图27示出了包括表面发射激光器阵列以及关联的控制电路的集成电路。 图28示出了并入了图27的集成电路的处理设备。 【具体实施方式】 本专利技术的实施例在此将结合示例性的表面发射激光器(SEL)来说明，每个表面发射激光器都包括形成于基板的空腔内的至少一个透镜结构。但是，应当理解，本专利技术的实施例能够使用各种各样的另选的类型和配置的半导体光发射器件来实现，包括，例如，发光二极管(LED)。 图1以SEL100的形式不出了的不例性半导体光发射器件。SEL100包括排布于蓝宝石基板104的第一侧面上的有源半导体结构102。 有源半导体结构102在本实施例中说明性地包括GaN的SEL结构，但是众多别的半导体材料和配置能够用于其他实施例中。GaN的SEL结构可以外延生长或者另外地使用众所周知的技术形成于蓝宝石基板上。 蓝宝石基板104对于由有源半导体结构102产生的一个或多个波长的光是基本上透明的，并且是在此更一般地称为“至少部分透明的基板”的基板的实例。这样的基板对于包含由有源半导体结构102产生的光的典型波长的特定波长范围可以是基本上透明的。在其他实施例中可以使用适合于使用蚀刻或其他处理操作在其内形成空腔的众多不同类型的基板。因此，蓝宝石基板的使用并不是必需的。 蓝宝石基板104的第二侧面在本实施例中具有形成于其内的空腔。透镜结构106在图1中形成于空腔内。如图所示的蓝宝石基板104的第一侧面及第二侧面对应于基板的相应的下主表面和上主表面，并且还可以称为基板的相应的正侧面和背侧面，尽管本文所使用的术语“侧面”意在被宽泛地理解以便包含与有源半导体结构102和透镜结构106相关的其他基板布局。 如同下文将更详细地讨论的，空腔可以是多种不同的形状和配置，并且透镜结构106可以是各种透镜类型之一或者它们的组合。透镜结构可以是直径小于I毫米且小至几μ m的微透镜。在特定的实施例中使用的透镜结构的尺寸可以部分地基于蓝宝石基板104和/或有源半导体结构102的尺寸来选择。 SEL 100还包括被配置用于支撑有源半导体结构102及其关联的基板104的底座(submount) 108。底座108的上表面的一部分位于有源半导体结构102的有源区带之下。有源半导体结构102、基板104和底座108的这种布局是SEL的倒装芯片配置的实例。尽管这样的倒装芯片配置能够提供增强的热管理以及光发射的光学耦合，但是其他类型及布局的半导体光发射器件封装也能够使用。 光在SEL 100中经由有源半导体结构102的有源区带来生成，尽管在其他实施例中可以使用众多别的光生成布局。由有源半导体结构102产生的光的至少一部分穿过基板104从基板的第一侧面发射到基板的第二侧面，穿过透镜结构106。在图1中的透镜结构106包括平凸柱面透镜。但是，如同下文将详细描述的，众多别的透镜类型也可以使用。 如上所述，底座108支撑有源半导体结构102和基板104。多个接触部110和116被形成于底座108的上表面上，用于经由焊料凸块112和118耦接至在有源半导体结构102的下表面上的相应的接触部114和120。 更特别地，在本实施例中，形成于底座108的上表面上的接触部包括经由相应的焊料凸块112-1和112-2耦接至有源半导体结构102的相应η-接触部114-1和114-2的第一底座接触部110-1及第二底座接触部110-2，以及经由焊料凸块118耦接至有源半导体结构102的P-接触部120的第三接触部116。P-接触部120与有源半导体结构的反射体一起集成地形成或者另外地形成为与其关联的。 以上所提到的反射体一般地被排布用于反射在有源区带内产生的光使其远离有源半导体结构102的下表面并朝向基板104返回。 此外，SEL 100只是示例性的，并且可以使用其他类型的SEL结构，或者更一般地可以使用半导体光发射器件。例如，如同前面所指出的，在图1中用作有源半导体结构的SEL结构在其他实施例中能够以其他类型的半导体激光器结构以及LED结构来代替。 透镜结构106可以形成于通过蚀刻穿过在形成于基板1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体光发射器件，包括：至少部分透明的基板；排布于所述基板的第一侧面上的有源半导体结构；以及至少部分地形成于所述基板的第二侧面上的空腔内的透镜结构；其中由所述有源半导体结构产生的光被发射穿过所述基板和所述透镜结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·弗罗因德，
申请(专利权)人：LSI公司，
类型：发明
国别省市：美国;US