CN106133930B - 半导体单元、半导体器件、发光装置、显示装置和半导体器件制造方法 - Google Patents
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Abstract
半导体单元基板、半导体器件和电镀层。半导体器件包括半导体层和一个或多个电极,一个或多个电极连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料。电镀层粘接基板和电极。
Description
技术领域
当前的技术涉及半导体器件例如发光器件、半导体单元、发光装置、显示装置和制造半导体器件的方法。
背景技术
近年来,作为轻的和薄的显示装置,使用发光二极管(LED)作为显示像素的LED显示器受到注意。LED显示器没有视角相关性,其中对比度或色泽根据视角而改变,并在颜色改变时具有高反应速度的特征。在例如专利文档1(见例如专利文档1)中公开了适合于在这样的LED显示器中使用的发光器件。
专利文档1:日本专利申请公开号2012-182276
发明概述
由本发明解决的问题
附带地,在半导体器件例如发光器件和安装半导体器件的基板之间需要高粘附度。
当前技术的目的是提供半导体单元——其中在半导体器件和基板之间的粘附度增加、半导体器件、包括它们的发光装置、显示装置和制造半导体器件的方法。
用于解决问题的手段
为了实现上面所述的目的,根据当前的技术,提供了包括基板、半导体器件和电镀层的半导体单元。
半导体器件包括半导体层和一个或多个电极,一个或多个电极连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料。
电镀层粘接基板和电极。
包括铂族元素作为主要材料的电极粘接到基板上的电镀层。因此,在电极和电镀层之间的粘附度增加,且其粘接强度可提高。
半导体器件还可包括绝缘层,绝缘层设置成与半导体层接触并包括开口。电极可具有被形成为与绝缘层接触并经由开口连接到半导体层的结构。
作为结果,实现具有相应于绝缘膜的开口的形状的各种形状的电极。
电极可包括从开口的端边缘向外延伸的延伸部分,且电镀层可连接到至少电极的延伸部分。
在这种情况下,在开口内的电极的区可被填充有树脂和腔中的至少一个。
还可在开口内的电极的区中提供电镀层。
作为结果,因为在电极和电镀层之间的粘附面积大,其间的粘附度增加了。
半导体层可包括活性层、第一导电类型层和第二导电类型层。一个或多个电极可包括第一电极,第一电极连接到至少第一导电类型层。
作为结果,具有增加的粘附度和高可靠性的发光单元可被实现为半导体单元。
一个或多个电极还可包括第二电极,第二电极连接到第二导电类型层。
绝缘层可包括面向基板的表面,且电极和电镀层的粘接表面的面积与该表面的面积之比可以是50%或更大和85%或更小。
根据当前的技术,提供了包括半导体层、一个或多个电极和电镀层的半导体器件。
一个或多个电极连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料。
电镀层粘接到电极。
根据当前的技术,提供了包括发光板和驱动发光板的驱动器电路的发光装置。
发光板包括基板、发光器件和电镀层。
发光器件每个包括半导体层和一个或多个电极,一个或多个电极连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料。
电镀层粘接基板和发光器件的电极。
作为结果,可实现具有增加的粘附度和高可靠性的发光板装置。
根据当前的技术,提供了包括发光单元和驱动器电路的显示装置。
发光单元每个包括发光器件作为一个像素并在逐像素基础上包括发光单元,发光器件发射不同波长范围的光。
驱动器电路包括基板、半导体器件和电镀层。
半导体器件包括半导体层和一个或多个电极,一个或多个电极连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料。
电镀层粘接基板和电极。
作为结果,可实现具有增加的粘附度和高可靠性的显示装置。
根据当前的技术,提供了制造半导体单元的方法,其包括暴露电极。电极连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料。
被暴露的电极面向安装基板。
电镀层在电极和安装基板之间形成。
这样的制造方法与制造包括由除了铂族元素以外的主要材料制成的电极的半导体单元的方法比较,使制造工艺和制造成本的减小成为可能。
发明效果
如上所述,根据当前的技术,在基板和半导体器件之间的粘附度增加了。
应注意,本文所述的效果并不一定是限制的,且在本公开中描述的任何效果可产生。
附图的简要说明
图1A是示出发光单元的一般配置的例子的透视图。图1B示出在箭头A-A的方向上图1A的发光单元的横截面配置的例子。
图2A是示出包括在图1A和1B中所示的基板和发光器件的半导体单元的横截面视图。图2B和2C是横截面视图,每个示出根据另一配置例子的半导体单元。
图3A是示出另一发光单元的一般配置的例子的透视图。图3B示出在箭头A-A的方向上图3A的发光单元的横截面配置的例子。
图4示出在图3A和3B中所示的基板和发光器件的横截面配置的例子。
图5A到5C每个示出图4的发光器件的另一配置的横截面。
图6是示意性示出由Cu在铂族元素上电解电镀的原理的图。
图7是示意性示出由Cu在比铂族元素更容易氧化的金属上电解电镀的原理的图。
图8A、8B和8C是示出在三种类型的金属和电镀层之间的粘附度的评估测试的结果的照片。
图9A到9C连续示出形成电镀层的过程。
图10A到10C是分别示出在图5A到5C中所示的发光器件的下表面侧的平面图。
图11是示出在单侧电极型发光器件或类似器件的尺寸(水平轴)和粘接面积比(垂直轴)之间的关系的曲线图。
图12A是示出在图2A中所示的双侧电极型发光器件的下表面侧的平面图。图12B是示出在图2B或2C中所示的双侧电极型发光器件的下表面侧的平面图。
图13是示出在双侧电极型发光器件或类似器件的尺寸(水平轴)和粘接面积比(垂直轴)之间的关系的曲线图。
图14A到14F连续示出例如制造包括单侧电极型发光器件的半导体单元的过程。
图15A到15G连续示出根据比较例子的制造半导体单元的过程。
图16是根据一个实施方式的显示装置的示意性透视图。
图17示出在透明基板侧上的安装基板的表面中的相应于显示区的区的布局的例子。
用于实现本发明的模式
在下文中,将参考附图当前技术的实施方式。
在接下来的描述中,当提到附图时,可使用术语例如“向上、向下、左侧、右侧、垂直和水平”,以便指示器件和装置的方向或位置,但它们仅仅用于描述的目的。换句话说,那些术语为了理解的容易而被频繁地使用,且可以不与在器件和装置实际被制造或使用的情况下的方向或位置重合。
1.发光单元的配置例子1
1)发光单元的配置
图1A是示出发光单元1的一般配置的例子的透视图。图1B示出在箭头A-A的方向上图1A的发光单元1的横截面配置的例子。发光单元1作为显示装置的显示像素是适当地可应用的,显示装置是所谓的LED显示器。发光单元1是小封装,其中用薄树脂覆盖发光器件。
如图1A所示,发光单元1包括三个发光器件10,其为半导体器件。每个发光器件10是固态发光器件,其从其顶表面发射在预定波长范围内的光且具体地是LED芯片。在这个说明书中,LED芯片指从用于晶体生长的晶圆切割的一个切口,且没有被覆盖有模制树脂等的封装类型。
LED芯片具有例如5μm或更大和100mm或更小的尺寸。LED芯片的平面形状实质上是例如正方形。LED芯片是以薄片选择的形式。LED芯片的高宽比(高度/宽度)是0.1或更大和小于1,例如但不限于此且可以是0.001或更大和小于10。
发光期间10布置在发光单元1内,且如图1A所示,例如以预定的间隔布置在发光器件10之间。在那时,发光单元1具有例如在发光器件10被排列的方向上延伸的细长形状。在两个相邻发光器件10之间的间隙等于或大于例如每个发光器件10的尺寸。应注意,根据情况,上面所述的间隙可以比每个发光器件10的尺寸窄。
发光器件10发射在相应的不同波长范围内的光。例如,如图1A所示,三个发光器件10由发射在绿色区中的光的发光器件10G、发射在红色区中的光的发光器件10R和发射在蓝色区中的光的发光器件10B构成。
应注意,发光器件10R、10G和10B的位置不限于在附图中所示的那些。在下文中,假定发光器件10R、10G和10B布置在上面例示的位置处,可描述其它组成元件的位置关系。
2)发光器件的配置
图2A是示出包括基板60和安装在基板60上的发光器件10的半导体单元100的横截面视图。每个发光器件10包括半导体层,其中第一导电类型层11、活性层12和第二导电类型层13例如以规定顺序从底部被层压。半导体层可包括不同于那些上述层的层。
在发光器件10G和10B中,第一导电类型层11、活性层12和第二导电类型层13每个由例如基于氮化镓的化合物半导体例如基于InGaN的半导体构成。另一方面,在发光器件10R中,第一导电类型层11、活性层12和第二导电类型层13每个由例如基于磷的化合物半导体例如基于AlGaInP的半导体构成。
第二电极15设置第二导电类型层13的顶表面(即光提取表面S2)上。第二电极15例如由在发光器件10G和10B中的Ti/Pt/Au制成。第二电极15例如由在发光器件10R中的AuGe(金和锗的合金)/Ni/Au制成。第二电极15与第二导电类型层13接触并且也连接到第二导电类型层13以产生欧姆接触。
第一电极14设置在第一导电类型层11的下表面上。第一电极14的一部分连接到第一导电类型层11以产生欧姆接触。在下文中,第一导电类型层11的下表面、即半导体层的下表面S3为了描述的目的被描述为“半导体层下表面”。第一电极14是金属电极。第一电极14包括铂族元素作为主要材料。铂族元素的例子包括Pt、Pd、Ir、Rh、Ru和Os。第一电极14可由那些元素中的至少两种的合金制成。
当第一电极14由单个元素制成,其主要材料正是那个元素。此外,当第一电极14由多种元素制成、即由合金制成时,其主要材料是在那些元素中具有最高密度(wt%或vol%)的元素。当第一电极14由合金制成时,包括在50%或更大的密度的铂族元素是合乎需要的。
第一电极14和/或第二电极15可由单个电极构成或可由物理地分离的电极构成。
第一电极14和第二电极15由例如气相沉积、溅射或电镀(电解电镀或非电解电镀)形成。
半导体器件的侧表面(在下文中,为了描述的目的而被描述为“半导体层侧表面”)S1由第一导电类型层11、活性层12和第二导电类型层13的侧表面构成。例如,如图2所示,半导体层侧表面S1是与层压方向交叉的倾斜表面。具体地,半导体层侧表面S1是倾斜表面,使得发光器件10的横截面具有倒置梯形形状(倒置台面结构形状)。以这样的方式,半导体层侧表面S1是锥形的,且因此在前方方向上的光提取效率可提高。应注意,半导体层侧表面S1可以是例如沿着层压方向的表面,即实质上平行于层压方向的表面。
例如,如图2A所示,每个发光器件10包括层压主体,其包括第一绝缘层16、金属层17和第二绝缘层18。金属层17布置在第一绝缘层16和第二绝缘层18之间。
层压主体是由半导体层侧表面S1到半导体层1的半导体层下表面S3形成的层。在层压主体中,至少第一绝缘层16、金属层17和第二绝缘层18每个是薄层,且每个通过薄膜形成过程例如CVD(化学气相沉积)、气相沉积和溅射来形成。具体地,在层压主体中,至少第一绝缘层16、金属层17和第二绝缘层18不通过厚膜形成过程例如旋涂、树脂模塑、铸封等形成。
第一绝缘层16具有从半导体层电绝缘的功能。提供第一绝缘层16以便与半导体层接触并覆盖半导体层。第一绝缘层16相对于从活性层12发射的光由透明材料制成,例如由SiO2、SiN、Al2O3、TiO2或TiN制成。第一绝缘层16具有例如大约0.1μm到1μm的厚度,其为实质上均匀的厚度。应注意,由于制造误差,第一绝缘层16可具有在厚度上的非均匀性。
第二绝缘层18具有保护金属层17的功能。提供第二绝缘层以便覆盖金属层17。作为第二绝缘层18的材料,可使用与第一绝缘层16的材料类似的材料。第二绝缘层18具有例如大约0.1μm到1μm的厚度,其为实质上均匀的厚度。应注意,由于制造误差,第二绝缘层18可具有在厚度上的非均匀性。
可以不提供第二绝缘层18。金属层17可以是发光器件10的最外层。
金属层17具有阻挡或反射从活性层12发射的光的功能。金属层17设置在第一绝缘层16和第二绝缘层18之间。金属层17由阻挡或反射从活性层12发射的光的材料制成,例如由Ti、Al、Cu、Au、Ni、基于铂族的材料或它们中的至少两个的合金制成。金属层17具有例如大约0.1μm到1μm的厚度,其为实质上均匀的厚度。应注意,由于制造误差,金属层17可具有在厚度上的非均匀性。
在层压主体中,在第一绝缘层16和第二绝缘层18的表面的预定位置(例如中心)处提供开口7,该表面与半导体层下表面S3接触。第一电极14包括凹部分14a,例如作为被形成为经由开口7连接到第一导电类型层11的结构。此外,第一电极14包括从开口7的端边缘7a向外延伸(到圆周)的延伸部分14c。换句话说,第一电极14形成,使得凹部分14a与开口7的内圆周表面接触,且延伸部分14c与层压主体的下表面接触。
例如,在光提取表面S2侧上的金属层的端部分形成为与在光提取表面S2上的第一绝缘层16的端部分齐平(即与光提取表面S2齐平)。作为结果,金属层17的端部分与第二电极15电绝缘。类似地,金属层17的另一端部分也不连接到第一电极14,即与第一电极14电绝缘。
应注意,从可防止从活性层12发射的光直接进入其它发光器件10的观点看,金属层17只需被形成为在第一绝缘层16的表面中与面向至少活性层12的侧表面的表面接触,且不一定覆盖除了活性层12的侧表面以外的部分。在这种情况下,第一绝缘层16只需被形成为在半导体层的表面中与至少活性层12的侧表面接触,且不一定覆盖整个半导体层侧表面S1。
3)绝缘体、端电极
此外,如图1A所示,发光单元1包括芯片形绝缘体20及端电极31和32。绝缘体20覆盖发光器件10。端电极31和32电连接到发光器件10。端电极31和32布置在绝缘体20的底表面侧上。
绝缘体20从至少发光器件10的侧表面侧围绕并保持发光器件10。绝缘体20由例如硅树脂、丙烯酸树脂或环氧树脂材料制成。
绝缘体20被形成为与每个发光器件10的侧表面和每个发光器件10的顶表面的区接触。绝缘体20具有在发光器件10被排列的方向上延伸的细长形状(例如长方体形状)。绝缘体20的高度大于每个发光器件10的高度,且绝缘体20的水平宽度(在短侧方向上的宽度)大于每个发光器件10的宽度。绝缘体20的尺寸是例如1mm或更小。
例如,如图1A和1B所示,绝缘体20包括在相应于紧接着在其之上的相应发光器件10的位置处的开口20A。在每个开口20A的底表面上,暴露至少第二电极15(未在图1A和1B中示出)。此外,绝缘体20还包括例如在相应于紧接着在其之下的相应发光器件10的位置处的开口20B。在每个开口20B的底表面上,暴露第一电极14(未在图1A和1B中示出)。
端电极31起在图2A中示出的基板60的金属接线的部分的作用。第二电极15经由图1A所示的凸起33和连接部分34连接到端电极32。凸起33是嵌在绝缘体20中的圆柱形导电构件。连接部分34是在绝缘体20的顶表面上形成的带状导电构件。
如图2A所示,半导体单元100包括粘接基板60和发光器件10的电镀层68。具体地,电镀层68设置在基板60上提供的上面提到的接线69和第一电极14之间,并连接到其用于电传导。一般,电镀层68由Cu制成。例如,电镀层68由Cu、Au、Ni、Pd、Cr、Zn、Sn、Pt、Ag、Cd或它们中的至少两个的合金制成。
铂族元素例如Pd可用作电镀层68的材料。在这种情况下,第一电极14和电镀层68每个包括铂族元素作为主要材料。第一电极14的主要材料和电镀层68的材料可以是相同的元素。
电镀层68例如通过电解电镀来形成,但可通过非电解电镀来形成,取决于电镀层68和第一电极14的材料的组合。
在图2A所示的半导体单元100中,电镀层68例如被形成为填充到第一电极14的凹部分14a内。通过电镀处理事件的调节,用于电镀的材料填充到凹部分14a内。
然而,如图2B所示,电镀层68可以不填充到第一电极14的凹部分14a内,而树脂28可填充到其内。树脂28的材料的一般例子包括光可固化树脂,其通过单元对准方法在日本专利申请公布号2011-233733的图1中所示的制造过程中被形成为临时固定的部分。在图2B中所示的配置例子中,电镀层68连接到第一电极14的延伸部分14c。
可选地,如图2C所示,第一电极14的凹部分14a的内部可以是腔14d。在图2C所示的半导体单元的情况下,没有用于紧接着在第一电极14的凹部分14a之下接线的金属材料,且由于制造过程,接线(端电极)有具有在其中心处的开口的形状。
2.发光单元的配置例子2
接着,将描述发光单元的另一配置例子。类似于发光单元1的描述的关于这个发光单元和发光器件的配置和功能的描述将被省略和简化。
1)发光单元的配置
图3A是示出发光单元2的一般配置的例子的透视图。图3B示出在箭头A-A的方向上图3A的发光单元2的横截面配置的例子。
发光单元2包括长方体形状的绝缘体50。绝缘体50包括容纳相应的发光器件40R、40G和40B的开口50A。上面所述的发光器件10每个具有双侧电极类型,其中第一电极14和第二电极15布置在发光器件10之上和之下。与此相反,发光器件40每个具有单侧电极类型,其中第一电极44和第二电极45(见图4)被包括在仅仅下侧上(在基板80侧上)。
图3B未示出那些第一电极44和第二电极45。那些第一电极44和第二电极45连接到端电极61和62作为在基板80上的接线等的部分。
2)发光器件的配置
图4示出包括发光器件40的半导体单元200的横截面配置的例子。每个发光器件40包括半导体层,其包括第一导电类型层41、活性层42和第二导电类型层43。此外,每个发光器件40包括第一电极44和第二电极45。此外,每个发光器件40包括层压主体,其包括第一绝缘层46、金属层47和第二绝缘层48。
第一电极44包括凹部分44a和延伸部分44c。类似地,第一电极45包括凹部分45a和延伸部分45c。每个延伸部分44c被形成为与第二绝缘层48的下表面齐平。
第二电极45的凹部分45a被形成为比第一电极44的凹部分44a深。第一绝缘层46的一部分设置成具有在第二电极45的凹部分45a的圆周中的开口形状,且第二电极45经由开口连接到第二导电类型层43。
第一电极44和第二电极45每个包括铂族元素作为主要材料。第一电极44的铂族元素和第二电极45的铂族元素可以是相同或不同的。
在第一电极44的凹部分44a内部,在制造过程中形成的树脂28依然存在。第一电极44和第二电极45分别经由电镀层66和67连接到在基板80上的接线81和接线82(例如端电极61和62)。电镀层67的材料填充到第二电极45的凹部分45a内。
图5A到5C每个示出发光器件的另一配置的横截面。
在图5A所示的发光器件中,电镀层66的材料填充到第一电极44的凹部分44a内。树脂28填充到第二电极45的凹部分45a内。在图5B所示的发光器件中,树脂28填充到凹部分44a和45a内。在图5C所示的发光器件中,电镀层66和67的材料填充到凹部分44a和45a内。应注意,在图4和5A到5C的发光器件中,腔而不是树脂材料可被提供到凹部分44a内,如例如图2C所示的。
3.关于在基板、发光器件和(电极和电镀层)之间的粘附度
1)在铂族元素和电镀层之间的粘附度为什么高的原因
接着,将描述在电极14、44和45与电镀层66、67和68之间的粘附度。如上所述,在根据配置例子1的发光器件10中,第一电极14主要由铂族元素制成。在根据配置例子2的发光器件40中,第一电极44和第二电极45主要由铂族元素制成。以这样的方式,铂族元素用于电极。因此,在电极和电镀层之间的粘附度增加,且其粘接强度可提高。
在铂族元素和电镀层之间的粘附度为什么高的三个原因如下。
[1]氧化物膜难以在铂族元素上形成。
[2]铂族元素的电离趋势比Au(比Au更碱性的金属)的电离趋势大。
[3]铂族元素是氢吸附金属。
贵金属(铂族元素)例如Pt往往具有低电离趋势,其难以氧化,类似于Au。具有高电离趋势的材料往往难以引起电镀生长。因为贵金属例如Pt的电离趋势比Au的电离趋势高,贵金属例如Pt具有比Au更容易引起电镀生长的方向,且同时由于从特殊表面氢吸附功能估计的氢粘接强度而难以氧化。换句话说,由于上面所述的三个原因,认为电镀粘接容易的功能在贵金属例如Pt中操作,且优良的电镀粘接被执行。
电离趋势的顺序如下。
K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au
对于电镀的阴极电解活动性,金属氢粘接很重要。在非电解电镀等中,作为形成电镀层68的目标的金属包括氢且因此氢容易分离也是必要的。在电解电镀的情况下,因为每个粘接的分离被电气地引起,另外当具有大程度的氢吸附的金属被包括在阴极中时,可引起电镀生长。因此,认为耦合(粘接)强度可增加得更多。Pt、Pd、Rh等具有作为氢吸附和吸附金属的功能,且其效果也适用于当前的技术。
图6是示意性示出由Cu在铂族元素上电解电镀的原理的图。如在图6的左部分中示出的,由Cu制成的阳极失去电子,且铜离子在电解溶液中产生。阴极接收电子并在阴极周围形成Cu。如在图6的右部分中示出的,在阴极中形成的Cu与在阴极的附近区域中提供的铂族元素材料接触之后,铜离子和电子也被供应到铂族元素材料的表面,且Cu越来越多地形成。
图7是示意性示出由Cu在比铂族元素更容易氧化的金属上电解电镀的原理的图。以这样的方式,与任何杂质例如氧化物膜在金属表面上存在的情况比较,均匀的电镀层68在图6所示的铂族元素材料的表面上形成。
2)剥离测试
当前技术的发明人相对于在基板上的三种类型的金属执行Cu电镀层的剥离测试(粘附度的评估测试)。
图8A、8B和8C是示出在三种类型的金属和电镀层的剥离测试的结果的照片。在图8A中Ti、在图8B中Au且在图8C中Pt用作金属。从那些实验中得到结果,其中在Pt上的Cu电镀层的粘附度最高,如图8C所示。使用在半导体制造工业中采用的粘附度的评估标准,得到在0B到5B的六点刻度上的最高结果5B。
3)在发光器件的下表面(底表面)的面积与电镀层的粘接表面的面积之间的关系
接着,将给出根据配置例子1或2的关于在平面图中的电极和电镀层的粘接表面与发光器件10或40的下表面的面积比(在下文中,为了描述的目的而被描述为“粘接面积比”)的描述。例如,如图9A所示,发光器件40的下表面40A是层压主体(其中的第二绝缘层18或48)的下表面,即面向基板80的表面。
3-1)单侧电极型发光器件
图9A到9C连续示出形成电镀层66和67的过程。图9A到9C的上图是根据配置例子2的从单侧电极型发光器件40的下侧、即从基板80侧看的平面图。如在图9A和9B中所示的,发光器件和基板80对准,且如图9C所示,电镀层66和67通过电解电镀方法在第一和第二电极44和45与基板80之间形成。
例如,在图9B和9C的过程中,例如,如在日本专利申请公布号2011-233733中所公开的,树脂28通过自对准方法在发光器件40的圆周中或在发光器件40之下形成。作为结果,如图4所示,制造例如包括发光器件的半导体单元200(图9C),在每个发光器件中,树脂28填充到第一电极44的凹部分44a内。
在半导体单元200中,发光器件40的尺寸的例子如下(见如9C)。
发光器件40的下表面40A的面积:大约15μm x 10μm=大约150μm2。
第一电极44和第二电极45的电镀粘接表面的总面积:大约78μm2。
因此,粘接面积比是:78/150=大约52%。
此外,相应于树脂28的面积或在第一电极44的凹部分44a中的腔的等效直径是大约2μm。具体地,那个圆的面积是大约3μm2。
图10A到10C是分别示出在图5A到5C中所示的发光器件的下表面侧的平面图。以与计算在发光器件40中的粘接面积比的方法相同的方式,得到在图5A到5C中所示的发光器件的下表面的面积与电镀粘接表面的面积之比。结果如下。
在图5A中所示的发光器件的粘接面积比(图10A):大约50%。
在图5B中所示的发光器件的粘接面积比(图10B):大约52%。
在图5C中所示的发光器件的粘接面积比(图10C):大约54%。
图11的上部分是示出在单侧电极型发光器件40或类似器件的尺寸(水平轴)和粘接面积比(垂直轴)之间的关系的曲线图。在这个曲线图中,如在图11的下部分中示出的,发光器件的下表面的短侧方向被定义为x方向,且其纵向方向被定义为y方向。发光器件的尺寸的确定被分类为下面的三种模式。
a)在x方向上的尺寸例如是固定的而在y方向上的尺寸改变的情况下。
b)在y方向上的尺寸例如是固定的而在x方向上的尺寸改变的情况下。
c)在x和y方向上的尺寸都改变(同位相似)的情况下。
虚线每个代表最小粘接面积比,而实线每个代表最大粘接面积比。
在图11中所示的区A是能够维持优良的粘附度的范围。然而,因为区B具有低粘附面积比,粘附度的减小被预测。
在图11的曲线图中,在具有大约10μm到30μm的尺寸的发光器件中,最大粘接面积比是50%或更大和85%或更小。在具有大约10μm的尺寸的发光器件中,最大粘接面积比是50%,其合意地被设置为可允许的最小粘接面积比。
3-2)双侧电极型发光器件
图12A是示出在图2A中所示的双侧电极型发光器件10的下表面侧的平面图。图12B是示出在图2B或2C中所示的双侧电极型发光器件的下表面侧的平面图。
那些发光器件的下表面的尺寸是:
大约10μm x 10μm=大约100μm2
第一电极14的尺寸是:
大约9μm x 9μm=大约81μm2。
因此,粘接面积比如下:
图2A所示的发光器件的粘接面积比(图12A):78%。
图2B或C所示的发光器件的1粘接面积比(图12B):81%。
图13是示出在双侧电极型发光器件10或类似器件的尺寸(水平轴)和粘接面积比(垂直轴)之间的关系的曲线图。在具有大约10μm到30μm的尺寸的发光器件10中,区A是能够维持优良的粘附度的范围。类似于单侧电极型发光器件,将最小粘接面积比设置为大约50%是合乎需要的。
4.结论
如上所述,因为电极14、44和45(每个包括铂族元素作为主要材料)由电镀层67和68粘接到基板60和80,在电极和电镀层之间的粘附度增加,且其粘附强度可提高。
例如,如在图2A、4、5A和5C中所示的,电镀层生长到电极的凹部分14a、44a和45a内,使得电极和电镀层的粘接区域可增加。作为结果,粘附度可提高。
在电极和电镀层之间的热膨胀的系数中的差异小于在电极和树脂或腔之间的热膨胀的系数中的差异。由于在热膨胀的系数中的差异,甚至在来自半导体器件等的热生成的情况下,也没有电极和电镀层断裂且因此半导体器件从基板剥离的可能性。因此,可确保高可靠性。
然而,即使树脂28填充到电极的凹部分14a、44a或45a内或即使凹部分14a、44a或45a是腔,如上所述,大约50%或更大的粘接面积比也被确保作为发光器件的设计。因此,没有上面所述的断裂和粘附度的问题。
此外,在铂族元素当中,例如Pt和Rh具有在紫光到蓝光波长范围内的光反射率,且反射率高于Au和Ti的反射率。Pt具有大约52%的反射率,以及Rh具有大约78%的反射率。与此相反,Au具有大约38%的反射率。换句话说,发光器件10和40等用作发射具有蓝光波长范围的光的器件,使得光使用效率可提高。
5.制造半导体单元的方法
1)根据当前技术的制造半导体单元200的方法
图14A和14B是连续示出例如制造包括单侧电极型发光器件40的半导体单元200的过程的图。在这里,将给出关于在将半导体器件转移到传送基板上以暴露电极的过程之后的过程的描述。
如图14A所示,半导体器件40从光提取表面S2侧转移到传送基板160上,且因此第一电极44和第二电极45被暴露。在这里,即使第一电极44和第二电极45被暴露,那些电极也是铂族元素且因此几乎不被氧化。
随后,半导体器件40从传送基板160被移除并与面向安装基板(基板60)的第一和第二电极44和45的被暴露侧定位在一起。如图14B所示,在通过固化光可固化树脂的预定区形成的临时固定部分28’被留下的状态中,电镀层67和68在电极44和45与基板60之间形成。例如,电镀生长被执行,直到电镀层67填充到第二电极45的凹部分45a内为止。
2)根据比较例子的制造半导体单元的方法
图15A到15G是连续示出根据比较例子的制造半导体单元的过程的图。在制造过程中,与图14A和14B的差异是,在图15A中,被暴露电极(其没有铂族元素)144和145的表面可以被氧化,且因此提供通过腐蚀移除其氧化物膜149的过程是不必要的。
换句话说,在图14A和14B中所示的制造根据当前技术的半导体单元的过程中,图15A所示的移除氧化物膜的过程是不必要的。作为结果,可能缩短制造时间并减小制造成本。
此外,在图15B所示的半导体器件中,有下面的可能性:由于在图15A中的腐蚀过程,产生在外圆周部分上形成的绝缘层148的切口148a。然而,按照根据当前技术的图14的过程,执行如上所述的移除氧化物膜的过程是不必要的。因此,如上所述的切口减少。
6.发光装置(照明装置、显示装置等)
1)发光装置的配置
发光器件安装到基板60上,以便布置在发光器件的n乘m(n和m是2或更大的整数)矩阵中,使得“发光板”被实现。发光板是例如照明板或图像显示板。特别是,图1A和1B所示的发光单元1安装到基板60上,以便布置在其n乘m(n和m是2或更大的整数)矩阵中,使得全色图像显示板被实现。
如上所述,包括照明板或显示板的“发光装置”包括驱动那些发光器件的驱动器电路。包括照明板的发光装置是“照明装置”。包括显示板的发光装置是“显示装置”。在下文中,包括显示板的显示装置将被例示为发光装置。
1-1)显示板的配置
图16是这样的显示装置3的示意性透视图。显示装置3包括根据上述实施方式的发光单元1等作为显示像素。显示装置3包括例如显示板310和驱动显示板310(其发光单元)的驱动器电路(像素IC)(未示出)。
通过将安全基板320(上面提到的基板60或80等)和透明基板330彼此叠加来构成显示板310。透明基板220的表面是视频显示屏。透明基板330具有在中心部分处的显示区3A和在显示区3A的圆周中的框架区3B。框架区3B是非显示区。
1-2)安装基板
图17示出在透明基板330侧上的安装基板320的表面中的相应于显示区3A的区的布局的例子。在安装基板320的表面中的相应于显示区3A的区中,例如数据线321被形成为在预定方向上延伸并布置成以预定的间距平行于彼此。此外,在安装基板320的表面中的相应于显示区3A的区中,例如扫描线322被形成为在与数据线321交叉(例如正交)的方向上延伸并布置成以预定的间距平行于彼此。
扫描线322例如在最外面的表面上形成,并在绝缘层(未示出)上形成,绝缘层在基板表面上形成。应注意,安装基板320的基本材料由例如玻璃基板或树脂基板制成,且在基本材料上的绝缘层由例如SiN、SiO2或Al2O3制成。同时,数据线321例如在不同于包括扫描线322的最外层(例如,比最外层低的层)的层内形成,最外层例如在基本材料上的绝缘层内形成。在绝缘层的表面上,例如在必要时除了扫描线322以外还提供黑色。
显示像素323位于数据线321和扫描线322的交叉的附近区域中。显示像素323布置在显示区3A中的矩阵中。在每个显示像素323中,安装包括发光器件(在图2B和2C中所示的发光器件或在图4和5A到5C中所示的发光器件)的发光单元1(或发光单元2)。
在发光单元1中,上面所述的那对端电极31和32设置在每个发光器件10R、10G和10B中。电极之一——端电极31电连接到数据线321,而另一电极32电连接到扫描线322。例如,端电极31电连接到在被提供到数据线321的分支321A的顶端处的焊盘电极321B。此外例如,端电极32电连接到在被提供到扫描线322的分支322A的顶端处的焊盘电极322B。
焊盘电极321B和322B例如在最外面的表面上形成,并例如被设置在每个发光单元1等如图17所述被安装的位置处。本文的焊盘电极321B和322B相应于上面所述的实施方式的基板60和80的接线或电极。
安装基板320还设置有例如调节在安装基板320和透明基板330之间的间隙的支持列(未示出)。支持列可设置在面向显示区3A的区或面向框架区3B的区内。
7.其它各种实施方式
当前的技术不限于上面所述的实施方式并可实现其它各种实施方式。
在发光器件10中,第一电极14包括铂族元素作为主要材料。如果第二电极15连接到电镀层,则第二电极15也可包括铂族元素作为主要材料,类似于第一电极14。
为了增加电极和电镀层的粘接面积,例如在电极的表面上形成凹凸不平。因此,其表面粗糙度可被设置为大的。
例如,由树脂材料制成的嵌入层可根据上面所述的配置例子2设置在发光器件40的第二绝缘层48等周围。
如在当前技术中的,包括铂族元素作为主要材料的电极经由电镀层连接到基板的技术可应用于驱动发光单元的驱动器电路,驱动发光单元被提供到上面所述的显示装置的显示板。在这种情况下,作为半导体器件的IC芯片的端电极包括铂族元素作为主要材料,且IC芯片经由电镀层连接到基板。
可选地,当前技术不限于如上所述的显示装置。当前技术还包括一个实施方式,其中铂族元素作为主要材料应用于合并到各种电子装置内的半导体器件的电极,且那些电极经由电镀层连接到基板。
在每个实施方式中,电极包括凹部分,且凹部分连接到第一导电类型层或第二导电类型层。然而,电极只需具有经由绝缘层的开口连接的形状,并可具有接近于凹部分的结构或不是凹部分的结构。接近于凹部分的结构是例如凹部分的深度非常浅的结构。不是凹部分的结构是例如电极材料例如具有突出物的形状的一部分、凸起、圆形板等填充到绝缘膜的开口内的结构。
在上面所述的实施方式的特征当中,可组合至少两个特征。
应注意,当前技术可具有下面的配置:
(1)半导体单元,包括:
基板;
半导体器件,其包括半导体层和一个或多个电极,一个或多个电极连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料;以及
电镀层,其粘接基板和电极。
(2)根据(1)的半导体单元,其中:
半导体器件还包括绝缘层,绝缘层设置成与半导体层接触并包括开口,
以及
电极具有被形成为与绝缘层接触并经由开口连接到半导体层的结构。
(3)根据(2)的半导体单元,其中:
电极包括从开口的端边缘向外延伸的延伸部分,以及
电镀层连接到至少电极的延伸部分。
(4)根据(3)的半导体单元,其中:
在开口内的电极的区中进一步提供电镀层。
(5)根据(2)到(4)中的任一项的半导体单元,其中:
半导体层包括活性层、第一导电类型层和第二导电类型层,以及
一个或多个电极包括第一电极,第一电极连接到至少第一导电类型层。
(6)根据(5)的半导体单元,其中:
一个或多个电极还包括第二电极,第二电极连接到第二导电类型层。
(7)根据(5)或(6)的半导体单元,其中:
绝缘层包括面向基板的表面,以及
电极和电镀层的粘接表面的面积与该表面的面积之比是50%或更大和85%或更小。
(8)一种半导体器件,包括:
半导体层;
一个或多个电极,其连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料;以及
电镀层,其粘接到电极。
(9)一种发光装置,包括:
发光板;以及
驱动器电路,其驱动发光板,发光板包括:
基板;
发光器件,每个包括半导体层和一个或多个电极,一个或多个电极连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料,以及
电镀层,其粘接基板和发光器件的电极。
(10)一种显示装置,包括:
发光单元,每个包括发光器件作为一个像素并在逐像素基础上包括发光单元,发光器件发射不同波长范围的光;以及
驱动器电路,其驱动发光单元,驱动电路包括:
基板,
半导体器件,其包括半导体层和一个或多个电极,一个或多个电极连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料,以及
电镀层,其粘接基板和电极。
(11)一种制造半导体单元的方法,包括:
暴露电极,电极连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料;
使被暴露的电极面向安装基板;以及
在电极和安装基板之间形成电镀层。
符号的描述
1,2 发光单元
3 显示装置
10(10R,10G,10B)、40(40R,40G,40B) 发光器件(半导体器件)
11,41 第一导电类型层
12,42 活性层
13,43 第二导电类型层
14,44 第一电极
14d 腔
14a,44a,45a 凹部分
14c,44c,45c 延伸部分
15,45 第二电极
16,46 第一绝缘层
17,47 金属层
18,48 第二绝缘层
60,80,320 基板
66,67,68 电镀层
69,81,82 接线
100,200 半导体单元。
Claims (11)
1.一种半导体单元,包括:
基板;
半导体器件,其包括半导体层和一个或多个电极,所述一个或多个电极连接到所述半导体层并包括铂族元素作为主要材料;以及
电镀层,其粘接所述基板和所述一个或多个电极中的第一电极,
其中,所述一个或多个电极包括铂族元素作为主要材料是指所述一个或多个电极中包括50%或更大的密度的铂族元素,
其中,所述第一电极包括凹部分,所述电镀层被形成为填充到所述第一电极的所述凹部分内。
2.如权利要求1所述的半导体单元,其中:
所述半导体器件还包括绝缘层,所述绝缘层设置成与所述半导体层接触并包括开口,以及
所述第一电极具有被形成为与所述绝缘层接触并经由所述开口连接到所述半导体层的结构。
3.如权利要求2所述的半导体单元,其中:
所述第一电极包括从所述开口的端边缘向外延伸的延伸部分,以及
所述电镀层连接到至少所述第一电极的所述延伸部分。
4.如权利要求3所述的半导体单元,其中:
在所述开口内的所述第一电极的区中进一步提供所述电镀层。
5.如权利要求2所述的半导体单元,其中:
所述半导体层包括活性层、第一导电类型层和第二导电类型层,以及
所述第一电极连接到至少所述第一导电类型层。
6.如权利要求5所述的半导体单元,其中:
所述一个或多个电极还包括第二电极,所述第二电极连接到所述第二导电类型层。
7.如权利要求5所述的半导体单元,其中:
所述绝缘层包括面向所述基板的表面,以及
所述第一电极和所述电镀层的粘接表面的面积与所述表面的面积之比是50%或更大和85%或更小。
8.一种半导体器件,包括:
半导体层;
一个或多个电极,其连接到所述半导体层并包括铂族元素作为主要材料;以及
电镀层,其粘接到所述一个或多个电极中的第一电极,
其中,所述一个或多个电极包括铂族元素作为主要材料是指所述一个或多个电极中包括50%或更大的密度的铂族元素,
其中,所述第一电极包括凹部分,所述电镀层被形成为填充到所述第一电极的所述凹部分内。
9.一种发光装置,包括:
发光板;以及
驱动器电路,其驱动所述发光板,所述发光板包括:
基板;
发光器件,每个包括半导体层和一个或多个电极,所述一个或多个电极连接到所述半导体层并包括铂族元素作为主要材料,以及
电镀层,其粘接所述基板和所述发光器件的所述一个或多个电极中的第一电极,
其中,所述一个或多个电极包括铂族元素作为主要材料是指所述一个或多个电极中包括50%或更大的密度的铂族元素,
其中,所述第一电极包括凹部分,所述电镀层被形成为填充到所述第一电极的所述凹部分内。
10.一种显示装置,包括:
发光单元,每个包括发光器件作为一个像素并在逐像素基础上包括发光单元,所述发光器件发射不同波长范围的光;以及
驱动器电路,其驱动所述发光单元,所述驱动器电路包括:
基板,
半导体器件,其包括半导体层和一个或多个电极,所述一个或多个电极连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料,以及
电镀层,其粘接所述基板和所述一个或多个电极中的第一电极,
其中,所述一个或多个电极包括铂族元素作为主要材料是指所述一个或多个电极中包括50%或更大的密度的铂族元素,
其中,所述第一电极包括凹部分,所述电镀层被形成为填充到所述第一电极的所述凹部分内。
11.一种制造半导体单元的方法,包括:
暴露电极,所述电极连接到半导体层并包括铂族元素作为主要材料;
使被暴露的电极面向安装基板;以及
在所述电极和所述安装基板之间形成电镀层,
其中,所述电极包括铂族元素作为主要材料是指所述电极中包括50%或更大的密度的铂族元素,
其中,所述电极包括凹部分,所述电镀层被形成为填充到所述电极的所述凹部分内。
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