光半导体装置以及光半导体装置的制造方法制造方法及图纸

光半导体装置(10)包括：具有在上表面(31)开口的凹部(34)的封装基板(30)；收纳在凹部(34)的发光元件(20)；配置为覆盖凹部(34)的开口的窗部件(40)；以及对封装基板(30)与窗部件(40)之间进行密封的密封结构(50)。密封结构(50)构成为：具有框状地设置在封装基板(30)的上表面(32)的第一金属层(51)；框状地设置在窗部件(40)的内表面(44)的第二金属层(52)；以及设置在第一金属层(51)与第二金属层(52)之间的金属接合部(53)，第一金属层(51)和第二金属层(52)的一个的整体位于设置有第一金属层(51)和第二金属层(52)的另一个的区域内。

Manufacturing methods of optical semiconductor devices and optical semiconductor devices

The optical semiconductor device (10) includes: a package substrate (30) having a recess (34) with an opening on the upper surface (31); a light emitting element (20) contained in the recess (34); a window component (40) configured to cover the opening of the recess (34); and a sealing structure (50) for sealing between the package substrate (30) and the window component (40). The sealing structure (50) consists of: a first metal layer (51) which is framed on the upper surface (32) of the package substrate (30); a second metal layer (52) which is framed on the inner surface (44) of the window component (40); and a metal joint (53) between the first metal layer (51) and the second metal layer (52); and an integral body of the first metal layer (51) and the second metal layer (52) which is provided with the first metal layer (51) and the second metal layer (52). In another area of the metal layer (51) and the second metal layer (52).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光半导体装置以及光半导体装置的制造方法
本专利技术涉及光半导体装置，尤其涉及具有光半导体元件的光半导体装置。
技术介绍
近年来，输出蓝色光的二极管或激光二极管等半导体发光元件被实用化，并且输出波长更短的深紫外光的发光元件的开发正在被推进。因深紫外光具有较高的杀菌能力，所以能够输出深紫外光的半导体发光元件作为在医疗或食品加工现场的无水银的杀菌用光源而受到瞩目。另外，无论输出波长如何，发光强度更高的半导体发光元件的开发正在被推进。发光元件收纳在用于保护元件免受外部环境影响的封装内。例如，通过将安装有发光元件的基板与配置在该基板上的玻璃盖共晶接合来密封发光元件。这时，选定线膨胀系数尽可能接近的材料作为基板和玻璃盖的材料(例如，参照专利文献1)。[在先技术文献][专利文献]专利文献1：日本特开2012-69977号公报
技术实现思路
[专利技术要解决的课题]收纳发光元件的封装的窗部件优选为发光波长的透过率高的材料，但根据发光元件的发光波长可供选择的窗部件的材料有限。其结果，可能难以使共晶接合的封装基板与窗部件的热膨胀系数接近。即使在封装基板和窗部件使用热膨胀系数不同的材料的情况下，也希望能够得到可靠性高的密封结构。本专利技术是鉴于以上课题而完成的，其示例性的目的之一在于提供一种提高具有光半导体元件的光半导体装置的可靠性的技术。[用于解决技术课题的技术方案]本专利技术的一种方案的光半导体装置，包括：具有上表面开口的凹部的封装基板；收纳在凹部中的光半导体元件；配置为覆盖凹部开口的窗部件；以及密封封装基板与窗部件之间的密封结构。密封结构构成为具有：框状地设置在封装基板的上表面的第一金属层；框状地设置在窗部件的内表面的第二金属层；以及设置在第一金属层与第二金属层之间的金属接合部，第一金属层和第二金属层的一个的整体位于设置有第一金属层和第二金属层的另一个的区域内。根据本方案，因构成为相对较宽广的金属层的区域内设有相对较狭窄的另一金属层的整体，所以与一金属层和另一金属层错位配置的情况相比，双方金属层的重叠范围较大。由此，能够扩大双方金属层重叠接合的范围而提高密封性。另外，通过扩大双方金属层的重叠范围，能够缩小金属接合部沿任意一金属层形成为薄片状(薄くフィレット状)的范围。由此，能够防止起因于热膨胀系数差的应力集中在薄片处造成窗部件发生破碎或缺口。密封结构也可以构成为第二金属层的整体位于设置有第一金属层的区域内。密封结构也可以构成为金属接合部位于夹着第二金属层的两侧。第一金属层的外形尺寸比第二金属层的外形尺寸大，第一金属层的内尺寸比第二金属层的内尺寸小，第一金属层与第二金属层的内尺寸差比第一金属层与第二金属层的外形尺寸差大。第一金属层的外形尺寸与内尺寸的差也可以为第二金属层的外形尺寸与内尺寸的差的2倍以上。窗部件也可以由热膨胀系数比封装基板小的材料构成。光半导体元件为发出深紫外光的发光元件，窗部件由石英玻璃构成，金属接合部也可以包含金锡合金(AuSn)。本专利技术的其他方案为光半导体装置的制造方法。该方法包括：封装基板的上表面具有开口的凹部，在上表面设置有框状的第一金属层的封装基板的凹部中收纳光半导体元件的步骤，将内表面设置有框状的第二金属层的窗部件配置为覆盖凹部开口的步骤，以及加热配置在第一金属层与第二金属层之间的金属接合材料而密封封装基板与窗部件之间的步骤。配置步骤包含使第一金属层和第二金属层的一个整体位于配置有第一金属层和第二金属层的另一个的区域内而进行对位(位置合わせ)的步骤。根据本方案，由于为使相对较宽广的金属层区的域内设有相对较狭窄的另一金属层的整体而对位，所以与一金属层与另一金属层错位配置的情况相比，双方金属层重叠的范围扩大。由此，能够扩大双方金属层重叠接合的范围而提高密封性。另外，通过扩大双方金属层的重叠范围，能够缩小金属接合部沿任意一个金属层形成为薄片状的范围。由此，能够防止起因于热膨胀系数差的应力集中在薄片处造成窗部件发生破碎或缺口。密封步骤也可以包含一边在封装基板与窗部件之间施加负荷一边加热金属接合材料的步骤。密封步骤也可以包含在金属接合材料加热后一边在封装基板与窗部件之间施加负荷一边冷却金属接合材料的步骤。金属接合材料，也可以为具有与第一金属层或第二金属层对应的框形状的金锡合金(AuSn)的金属板。金属接合材料的厚度可为10μm以上50μm以下。专利技术效果根据本专利技术，能够提高包括光半导体元件的光半导体装置的可靠性。附图说明图1是概略地表示实施方式的发光装置的截面图。图2是概略地表示图1的发光装置的俯视图。图3是表示实施方式的发光装置的制造方法的流程图。图4是概略地表示发光装置的制造工序的截面图。图5是概略地表示比较例的发光装置的密封结构的截面图。图6是概略地表示实施方式的发光装置的密封结构的截面图。图7是概略地表示变形例的发光装置的截面图。具体实施方式以下，参照附图详细说明本专利技术的实施方式。在说明中对相同的要素标注相同的符号，适当省略重复的说明。为帮助理解说明，各附图中的各构成要素的尺寸比未必与实际装置的尺寸比一致。图1是概略地示出实施方式的发光装置10的截面图，图2是概略地示出图1的发光装置10的俯视图。发光装置10包括：发光元件20、封装基板30、窗部件40、以及密封结构50。发光装置10为具有作为光半导体元件的发光元件20的光半导体装置。发光元件20为构成为发出中心波长λ约在360nm以下的“深紫外光”的LED(LightEmittingDiode：发光二极管)芯片。为输出上述波长的深紫外光，发光元件20由禁带宽度约为3.4eV以上的氮化铝镓(AlGaN)系半导体材料构成。在本实施方式中尤其示出发出中心波长λ约为240nm～350nm的深紫外光的情形。发光元件20具有：半导体层叠结构22，光出射面24，第一元件电极26以及第二元件电极27。半导体层叠结构22包括：层叠在作为光出射面24的基板上的模板层(テンプレート層)，n型包覆层、有源层、以及p型包覆层等。在发光元件20构成为输出深紫外光的情况下，作为光出射面24的基板使用蓝宝石(Al2O3)基板，作为半导体层叠结构22的模板层使用氮化铝(AlN)层。另外，半导体层叠结构22的包覆层和有源层由AlGaN系半导体材料构成。第一元件电极26和第二元件电极27为用于向半导体层叠结构22的有源层提供载流子的电极，分别为阳极电极或阴极电极。第一元件电极26和第二元件电极27设置在光出射面24的相反侧。第一元件电极26安装在基板30的第一内侧电极36上，第二元件电极27安装在基板30的第二内侧电极37上。封装基板30为具有上表面31和下表面32的矩形部件。封装基板30为包含氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)等的陶瓷基板，并且是所谓的高温共烧陶瓷多层基板(HTCC、HighTemperatureCo-firedCeramic)。封装基板30的上表面31上设置有用于收纳发光元件20的凹部34。凹部34的底面上设置有用于安装发光元件20的第一内侧电极36和第二内侧电极37。封装基板30的下表面32上设置有用于将发光装置10安装在外部基板等的第一外侧电极38和第二外侧电极39。窗部件40为设置为覆盖凹部34的开口的板状保护部件。窗部件40由透过发光元件20输出的紫外光的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光半导体装置，其特征在于，包括：封装基板，其具有向上表面开口的凹部，光半导体元件，其收纳在上述凹部中，窗部件，其配置为覆盖上述凹部的开口，以及密封结构，其对上述封装基板与上述窗部件之间进行密封；上述密封结构被构成为具有：框状地设置在上述封装基板的上表面的第一金属层，框状地设置在上述窗部件的内表面的第二金属层，以及设置在上述第一金属层与上述第二金属层之间的金属接合部；上述第一金属层和上述第二金属层的一者的整体位于设置有上述第一金属层和上述第二金属层的另一者的区域内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.01 JP 2016-1712301.一种光半导体装置，其特征在于，包括：封装基板，其具有向上表面开口的凹部，光半导体元件，其收纳在上述凹部中，窗部件，其配置为覆盖上述凹部的开口，以及密封结构，其对上述封装基板与上述窗部件之间进行密封；上述密封结构被构成为具有：框状地设置在上述封装基板的上表面的第一金属层，框状地设置在上述窗部件的内表面的第二金属层，以及设置在上述第一金属层与上述第二金属层之间的金属接合部；上述第一金属层和上述第二金属层的一者的整体位于设置有上述第一金属层和上述第二金属层的另一者的区域内。2.如权利要求1所述的光半导体装置，其特征在于，上述密封结构被构成为：上述第二金属层的整体位于设置有上述第一金属层的区域内。3.如权利要求2所述的光半导体装置，其特征在于，上述密封结构被构成为：上述金属接合部位于夹着上述第二金属层的两侧。4.如权利要求2或者3所述的光半导体装置，其特征在于，上述第一金属层的外形尺寸比上述第二金属层的外形尺寸大，上述第一金属层的内尺寸比上述第二金属层的内尺寸小，上述第一金属层与上述第二金属层的内尺寸差比上述第一金属层和上述第二金属层的外形尺寸差大。5.如权利要求2至4的任意一项所述的光半导体装置，其特征在于，上述第一金属层的外形尺寸与内尺寸的差为上述第二金属层的外形尺寸与内尺寸的差的2倍以上。6.如权利要求1至5的任意一项所述的光半导体装置，其特征在于，上述窗部件由热膨...

【专利技术属性】
技术研发人员：一仓启慈，石黒永孝，浦健太，
申请(专利权)人：日机装株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP