JP2002043623A - 光半導体素子とその製造方法 - Google Patents
光半導体素子とその製造方法Info
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- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
Abstract
(57)【要約】
【課題】電気を光に変換して放射する発光素子及び入射
した光を受光して電気に変換する受光素子である光半導
体素子及びその製造方法に係わり、特に、短絡乃至リー
ク発生の防止、基材に対して光半導体チップが傾くこと
の防止、乃至接合強度の向上を行うために改善された光
半導体素子及びその製造方法を提供することにある。 【解決手段】半導体上に設けられた一対となる第１電極
及び第２電極と、該一対の電極の少なくとも一部を除き
被覆する絶縁保護膜とを有する光半導体素子であって、
前記第１電極及び／又は第２電極と電気的に接続される
と共に、該第１電極及び／又は第２電極上の前記絶縁保
護膜の開口部よりも大きく、且つ前記絶縁保護膜の側面
と空間を介して設けられた第３電極を有することを特徴
とする光半導体素子である。
した光を受光して電気に変換する受光素子である光半導
体素子及びその製造方法に係わり、特に、短絡乃至リー
ク発生の防止、基材に対して光半導体チップが傾くこと
の防止、乃至接合強度の向上を行うために改善された光
半導体素子及びその製造方法を提供することにある。 【解決手段】半導体上に設けられた一対となる第１電極
及び第２電極と、該一対の電極の少なくとも一部を除き
被覆する絶縁保護膜とを有する光半導体素子であって、
前記第１電極及び／又は第２電極と電気的に接続される
と共に、該第１電極及び／又は第２電極上の前記絶縁保
護膜の開口部よりも大きく、且つ前記絶縁保護膜の側面
と空間を介して設けられた第３電極を有することを特徴
とする光半導体素子である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気を光に変換し
て放射する発光素子及び入射した光を受光して電気に変
換する受光素子である光半導体素子及びその製造方法に
係わり、特に、短絡乃至リーク発生の防止、基材に対し
て光半導体チップが傾くことの防止、乃至接合強度の向
上を行うために改善した光半導体素子及びその製造方法
に関する。
て放射する発光素子及び入射した光を受光して電気に変
換する受光素子である光半導体素子及びその製造方法に
係わり、特に、短絡乃至リーク発生の防止、基材に対し
て光半導体チップが傾くことの防止、乃至接合強度の向
上を行うために改善した光半導体素子及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、窒化物半導体を用いた発光素子が
青色系の発光が可能な発光素子として注目されている。
この窒化物半導体を用いた発光素子は、サファイア基板
上にｎ型窒化物半導体層を成長させ、そのｎ型窒化物半
導体層上に直接あるいは発光層を介してｐ型窒化物半導
体層を成長させた層構造を有する。
青色系の発光が可能な発光素子として注目されている。
この窒化物半導体を用いた発光素子は、サファイア基板
上にｎ型窒化物半導体層を成長させ、そのｎ型窒化物半
導体層上に直接あるいは発光層を介してｐ型窒化物半導
体層を成長させた層構造を有する。
【０００３】また、絶縁体であるサファイア基板を用い
て構成される窒化物半導体発光素子では、ｐ電極及びｎ
電極が同一面側の半導体層上に形成される。すなわち、
ｐ電極はｐ型窒化物半導体層上に形成され、ｎ電極は、
所定の位置でｐ型窒化物半導体層を除去してｎ型窒化物
半導体層表面を露出させて、そのｎ型窒化物半導体層上
に形成される。
て構成される窒化物半導体発光素子では、ｐ電極及びｎ
電極が同一面側の半導体層上に形成される。すなわち、
ｐ電極はｐ型窒化物半導体層上に形成され、ｎ電極は、
所定の位置でｐ型窒化物半導体層を除去してｎ型窒化物
半導体層表面を露出させて、そのｎ型窒化物半導体層上
に形成される。
【０００４】そして、例えば前述の窒化物半導体を用い
た発光素子等、同一面側に正負一対の電極が形成されて
いる光半導体素子は、電極面を下にしてリード電極を有
する基材にフリップチップボンディングする場合、発光
チップとそれを搭載する基材は、発光チップの各電極と
それぞれに対応するリード電極とをはんだ等の接合部材
を用いて接続される。
た発光素子等、同一面側に正負一対の電極が形成されて
いる光半導体素子は、電極面を下にしてリード電極を有
する基材にフリップチップボンディングする場合、発光
チップとそれを搭載する基材は、発光チップの各電極と
それぞれに対応するリード電極とをはんだ等の接合部材
を用いて接続される。
【０００５】ここで、接合部材の量が多くなると、接合
部材が電極部だけでなく半導体層の端面にも回り込むた
め、各電極の表面の露出部を除いて半導体層及び各電極
を絶縁保護膜にて遮蔽する方法が取られている。これに
より、短絡乃至リークが発生することなく信頼性の高い
光半導体素子とすることができる。
部材が電極部だけでなく半導体層の端面にも回り込むた
め、各電極の表面の露出部を除いて半導体層及び各電極
を絶縁保護膜にて遮蔽する方法が取られている。これに
より、短絡乃至リークが発生することなく信頼性の高い
光半導体素子とすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光半導
体素子は高機能化と小型化が進むにつれて様々な分野に
利用されている。そして、その利用分野の拡大に伴い、
より大きな振動、熱等を伴う環境下、また、紫外から赤
外に至る光を高輝度に発光或いは受光する等、より厳し
い要求を満たしながらも、長期間安定した性能で使用す
ることができる信頼性且つ実装性のより高い光半導体素
子が求められている。そこで、本発明は上記課題を解決
して、信頼性及び実装性のより高い光半導体素子を提供
することにある。
体素子は高機能化と小型化が進むにつれて様々な分野に
利用されている。そして、その利用分野の拡大に伴い、
より大きな振動、熱等を伴う環境下、また、紫外から赤
外に至る光を高輝度に発光或いは受光する等、より厳し
い要求を満たしながらも、長期間安定した性能で使用す
ることができる信頼性且つ実装性のより高い光半導体素
子が求められている。そこで、本発明は上記課題を解決
して、信頼性及び実装性のより高い光半導体素子を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の光半導体素子は、半導体上の同一面側に設けられた一
対となる第１電極及び第２電極、すなわちｐ電極及びｎ
電極と、前記各電極の上面の露出部を除いて前記半導体
及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜とを有する光半導
体素子であって、前記第１電極及び／又は第２電極上
に、電気的に接続されると共に、前記第１電極及び／又
は第２電極の上面の前記露出部よりも大きく、且つ前記
絶縁保護膜の側面と空間を介して設けられた第３電極を
有することを特徴とする。このようにすると、ｐ電極上
に前記第３電極を設けた場合、接合部材が前記絶縁保護
膜の側面、すなわちｎ型半導体層の端面方向へ這い上が
ることを防ぐことができるので、接合部材がｎ型半導体
層の端面方向へ這い上がることにより発生する短絡乃至
リークを防止することができる。なお、ここでいう空間
を介するとは、前記絶縁保護膜の側面と前記第３電極と
が対向する位置で空間を介してオーバーラップすること
も含む。
の光半導体素子は、半導体上の同一面側に設けられた一
対となる第１電極及び第２電極、すなわちｐ電極及びｎ
電極と、前記各電極の上面の露出部を除いて前記半導体
及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜とを有する光半導
体素子であって、前記第１電極及び／又は第２電極上
に、電気的に接続されると共に、前記第１電極及び／又
は第２電極の上面の前記露出部よりも大きく、且つ前記
絶縁保護膜の側面と空間を介して設けられた第３電極を
有することを特徴とする。このようにすると、ｐ電極上
に前記第３電極を設けた場合、接合部材が前記絶縁保護
膜の側面、すなわちｎ型半導体層の端面方向へ這い上が
ることを防ぐことができるので、接合部材がｎ型半導体
層の端面方向へ這い上がることにより発生する短絡乃至
リークを防止することができる。なお、ここでいう空間
を介するとは、前記絶縁保護膜の側面と前記第３電極と
が対向する位置で空間を介してオーバーラップすること
も含む。
【０００８】本発明の請求項２に記載の光半導体素子
は、半導体上の同一面側に設けられた一対となる第１電
極及び第２電極と、前記各電極の上面の露出部を除いて
前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜とを有
する光半導体素子であって、前記第１電極及び／又は第
２電極上に、電気的に接続されると共に、前記第１電極
及び／又は第２電極の上面の前記露出部よりも大きく、
且つ前記絶縁保護膜の一部と接触して設けられた第３電
極を有することを特徴とする。なお、ここでいう接触と
は、接合部材が絶縁保護膜の側面に這い上がった状態に
おける接合部材と絶縁保護膜との関係とは異なり、第３
電極の一部が絶縁保護膜の側面に触れることをいう。す
なわち、第３電極と絶縁保護膜とが分離可能な状態をい
う。従って、例えば、第３電極を構成する材料を過剰に
用いて、第３電極の一部が絶縁保護膜の表面に接触した
としても、本発明の請求項２に記載の光半導体素子は本
発明の請求項１に記載の光半導体素子と同様の効果を発
揮する。
は、半導体上の同一面側に設けられた一対となる第１電
極及び第２電極と、前記各電極の上面の露出部を除いて
前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜とを有
する光半導体素子であって、前記第１電極及び／又は第
２電極上に、電気的に接続されると共に、前記第１電極
及び／又は第２電極の上面の前記露出部よりも大きく、
且つ前記絶縁保護膜の一部と接触して設けられた第３電
極を有することを特徴とする。なお、ここでいう接触と
は、接合部材が絶縁保護膜の側面に這い上がった状態に
おける接合部材と絶縁保護膜との関係とは異なり、第３
電極の一部が絶縁保護膜の側面に触れることをいう。す
なわち、第３電極と絶縁保護膜とが分離可能な状態をい
う。従って、例えば、第３電極を構成する材料を過剰に
用いて、第３電極の一部が絶縁保護膜の表面に接触した
としても、本発明の請求項２に記載の光半導体素子は本
発明の請求項１に記載の光半導体素子と同様の効果を発
揮する。
【０００９】また、本発明の請求項１乃至請求項２に記
載の光半導体素子において、前記光半導体素子はフリッ
プチップ型であることが好ましい。このようにすると、
ｐ電極及び／又はｎ電極上に第３電極を設けた場合、接
合部材とｐ電極及び／又はｎ電極の上面の露出部及び基
材におけるリード電極とを直接接合させた場合に比較し
て、接合部材と第３電極及び基材におけるリード電極と
の接合面積を大きく取ることがきるので、光半導体チッ
プと基材とをより強固に接合させることができる。ま
た、第３電極をｐ電極及び／又はｎ電極上に設置するこ
とにより、光半導体チップと基材との間に封止樹脂を充
填するための空間を容易に確保することができ、それに
伴い、接合部材の量を少なくすることができる。これに
よって、ｐ電極側における接合部材のｎ型半導体層の端
面方向への這い上がりをより効果的に防止することがで
きる。また、各電極上に第３電極を高低差無く設けるこ
とにより、光半導体チップを基材に搭載する際に、光半
導体チップが基材に対して傾くことを防止することがで
きる。このようにすると、例えば、光半導体素子の１つ
である発光素子においては、光の取り出し効率を高める
ことができる。すなわち、光半導体チップの傾きを無く
すことにより、光半導体素子の性能を安定させることが
できる。さらに、各電極の高低差が緩和されることによ
り、実装性も向上する。
載の光半導体素子において、前記光半導体素子はフリッ
プチップ型であることが好ましい。このようにすると、
ｐ電極及び／又はｎ電極上に第３電極を設けた場合、接
合部材とｐ電極及び／又はｎ電極の上面の露出部及び基
材におけるリード電極とを直接接合させた場合に比較し
て、接合部材と第３電極及び基材におけるリード電極と
の接合面積を大きく取ることがきるので、光半導体チッ
プと基材とをより強固に接合させることができる。ま
た、第３電極をｐ電極及び／又はｎ電極上に設置するこ
とにより、光半導体チップと基材との間に封止樹脂を充
填するための空間を容易に確保することができ、それに
伴い、接合部材の量を少なくすることができる。これに
よって、ｐ電極側における接合部材のｎ型半導体層の端
面方向への這い上がりをより効果的に防止することがで
きる。また、各電極上に第３電極を高低差無く設けるこ
とにより、光半導体チップを基材に搭載する際に、光半
導体チップが基材に対して傾くことを防止することがで
きる。このようにすると、例えば、光半導体素子の１つ
である発光素子においては、光の取り出し効率を高める
ことができる。すなわち、光半導体チップの傾きを無く
すことにより、光半導体素子の性能を安定させることが
できる。さらに、各電極の高低差が緩和されることによ
り、実装性も向上する。
【００１０】また、本発明の請求項３に記載の光半導体
素子において、前記第３電極の外辺は前記絶縁保護膜の
外辺よりも突出していることが好ましい。このようにす
ると、ｐ電極側において接合部材のｎ型半導体層の端面
方向への這い上がりをより効果的に防止できるばかりで
なく、接合部材と第３電極及び基材におけるリード電極
との接合面積をより大きく取ることがきるので、光半導
体チップと基材との接合強度をより高めることができ
る。
素子において、前記第３電極の外辺は前記絶縁保護膜の
外辺よりも突出していることが好ましい。このようにす
ると、ｐ電極側において接合部材のｎ型半導体層の端面
方向への這い上がりをより効果的に防止できるばかりで
なく、接合部材と第３電極及び基材におけるリード電極
との接合面積をより大きく取ることがきるので、光半導
体チップと基材との接合強度をより高めることができ
る。
【００１１】また、本発明の請求項３乃至請求項４に記
載の光半導体素子において、前記第３電極の周縁部の膜
厚は中央部の膜厚よりも厚くすることができる。このよ
うにすると、ｐ電極及び／又はｎ電極側において、接合
部材の這い上がりをより効果的に防止することができ
る。
載の光半導体素子において、前記第３電極の周縁部の膜
厚は中央部の膜厚よりも厚くすることができる。このよ
うにすると、ｐ電極及び／又はｎ電極側において、接合
部材の這い上がりをより効果的に防止することができ
る。
【００１２】また、本発明の請求項３乃至請求項５に記
載の光半導体素子において、前記第３電極は、基材に対
向する側が開いた凹形状であってもよく、例えば、接合
部材の這い上がりを防ぐための所謂返しを有してもよ
い。このようにすると、接合部材の這い上がりをより効
果的に防ぐことができる。
載の光半導体素子において、前記第３電極は、基材に対
向する側が開いた凹形状であってもよく、例えば、接合
部材の這い上がりを防ぐための所謂返しを有してもよ
い。このようにすると、接合部材の這い上がりをより効
果的に防ぐことができる。
【００１３】また、本発明の請求項３乃至請求項６に記
載の光半導体素子において、前記第３電極はＡｕ又はＡ
ｕを含む合金であることが好ましい。このようにする
と、Ａｕの表面状態は高湿環境下においても極めて安定
であるので、接合面状況が安定し、環境による前記接合
面の腐食によって生じる導通不良を防止することができ
る。また、Ａｕは熱伝導率・導電率も比較的良好である
ので、放熱性・導電性の点からも好ましい。
載の光半導体素子において、前記第３電極はＡｕ又はＡ
ｕを含む合金であることが好ましい。このようにする
と、Ａｕの表面状態は高湿環境下においても極めて安定
であるので、接合面状況が安定し、環境による前記接合
面の腐食によって生じる導通不良を防止することができ
る。また、Ａｕは熱伝導率・導電率も比較的良好である
ので、放熱性・導電性の点からも好ましい。
【００１４】また、本発明の請求項３乃至請求項７に記
載の光半導体素子において、少なくとも第３電極と基材
におけるリード電極とはＡｇを含む接合部材を介して接
続する場合に特に有効である。すなわち、接合部材にＡ
ｇが含まれる場合、Ａｇは極めてマイグレーションを発
生しやすいが、ｐ電極上に設けられた第３電極の突出部
がＡｇのｎ型半導体層の端面方向への這い上がりを防止
し、沿面ギャップが大きくなることにより、マイグレー
ションによるリーク発生が防止される。
載の光半導体素子において、少なくとも第３電極と基材
におけるリード電極とはＡｇを含む接合部材を介して接
続する場合に特に有効である。すなわち、接合部材にＡ
ｇが含まれる場合、Ａｇは極めてマイグレーションを発
生しやすいが、ｐ電極上に設けられた第３電極の突出部
がＡｇのｎ型半導体層の端面方向への這い上がりを防止
し、沿面ギャップが大きくなることにより、マイグレー
ションによるリーク発生が防止される。
【００１５】また、本発明に係わる光半導体素子の製造
方法は、半導体上の同一面側に設けられた一対となる第
１電極及び第２電極と、前記各電極の上面の露出部を除
いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜と
を有する光半導体素子の製造方法において、前記第１電
極及び／又は第２電極上に、例えば超音波併用熱圧着ボ
ールボンディングによりボールを形成する工程と、前記
ボールを変形させて第３電極を形成する工程とを含む、
或いは、前記第１電極及び／又は第２電極に、板状の導
電体をリードボンディングにより接合して第３電極を形
成する工程を含むことを特徴とする。このようにする
と、本発明における第３電極を容易に形成することがで
きる。
方法は、半導体上の同一面側に設けられた一対となる第
１電極及び第２電極と、前記各電極の上面の露出部を除
いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜と
を有する光半導体素子の製造方法において、前記第１電
極及び／又は第２電極上に、例えば超音波併用熱圧着ボ
ールボンディングによりボールを形成する工程と、前記
ボールを変形させて第３電極を形成する工程とを含む、
或いは、前記第１電極及び／又は第２電極に、板状の導
電体をリードボンディングにより接合して第３電極を形
成する工程を含むことを特徴とする。このようにする
と、本発明における第３電極を容易に形成することがで
きる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明者は、種々の実験の結果、
一対となるｐ電極及び／又はｎ電極上に、特定形状を有
する第３電極を設けることにより、信頼性及び実装性が
向上することを見出し、本発明を成すに至った。
一対となるｐ電極及び／又はｎ電極上に、特定形状を有
する第３電極を設けることにより、信頼性及び実装性が
向上することを見出し、本発明を成すに至った。
【００１７】すなわち、接合部材が絶縁保護膜の側面に
這い上がった状態の光半導体素子を実際に長期間使用す
ると、絶縁保護膜を設けているにも関わらず、短絡乃至
リークが発生する場合がある。より具体的には、例え
ば、ｐ電極側における絶縁保護膜の側面に劣化が生じ、
この劣化部位において接合部材とｎ型半導体層が接触す
るか或いは接合部材に含まれるＡｇ等の金属が周辺環境
の水分等によりイオン化され、そのイオン化された金属
が半導体との通電に伴い絶縁保護膜内をマイグレーショ
ンして短絡乃至リークを発生する場合がある。こうなる
と、半導体の機能が低下するばかりでなく、光半導体素
子が破壊される場合もあり、特に、半導体接合部での短
絡乃至リークは光半導体素子に特に大きな影響を与える
ものと考えられる。さらに、同一面側に正負一対の電極
を有する光半導体チップを基材にフリップチップボンデ
ィングする場合においては、接合部材の量乃至各電極の
高低差等が原因で光半導体チップが基材に対して傾く可
能性がある。そこで、本発明は、絶縁保護膜が設けられ
ているにも関わらず、ｐ電極側において接合部材がｎ型
半導体層の端面方向へ這い上がることにより発生する短
絡乃至リークの防止、光半導体チップと基材との接合強
度の向上、乃至基材に対して光半導体チップが傾くこと
を防止するにより、信頼性及び実装性に優れた光半導体
素子を得るものである。なお、このような問題は発光素
子のみならず受光素子においても同様な問題である。
這い上がった状態の光半導体素子を実際に長期間使用す
ると、絶縁保護膜を設けているにも関わらず、短絡乃至
リークが発生する場合がある。より具体的には、例え
ば、ｐ電極側における絶縁保護膜の側面に劣化が生じ、
この劣化部位において接合部材とｎ型半導体層が接触す
るか或いは接合部材に含まれるＡｇ等の金属が周辺環境
の水分等によりイオン化され、そのイオン化された金属
が半導体との通電に伴い絶縁保護膜内をマイグレーショ
ンして短絡乃至リークを発生する場合がある。こうなる
と、半導体の機能が低下するばかりでなく、光半導体素
子が破壊される場合もあり、特に、半導体接合部での短
絡乃至リークは光半導体素子に特に大きな影響を与える
ものと考えられる。さらに、同一面側に正負一対の電極
を有する光半導体チップを基材にフリップチップボンデ
ィングする場合においては、接合部材の量乃至各電極の
高低差等が原因で光半導体チップが基材に対して傾く可
能性がある。そこで、本発明は、絶縁保護膜が設けられ
ているにも関わらず、ｐ電極側において接合部材がｎ型
半導体層の端面方向へ這い上がることにより発生する短
絡乃至リークの防止、光半導体チップと基材との接合強
度の向上、乃至基材に対して光半導体チップが傾くこと
を防止するにより、信頼性及び実装性に優れた光半導体
素子を得るものである。なお、このような問題は発光素
子のみならず受光素子においても同様な問題である。
【００１８】ここで、本明細書で言う光半導体素子と
は、発光あるいは受光機能を有する半導体素子をいい、
発光ダイオード、半導体レーザー、フォトディテクタ
ー、太陽電池等を指す。
は、発光あるいは受光機能を有する半導体素子をいい、
発光ダイオード、半導体レーザー、フォトディテクタ
ー、太陽電池等を指す。
【００１９】以下、本発明の具体的な実施の形態を説明
する。
する。
【００２０】実施の形態におけるフリップチップ型のＬ
ＥＤ（発光ダイオード）は、所定の配線パターンである
リード電極を有する基材と、ＬＥＤチップを備える。Ｌ
ＥＤチップの下面にはｎ電極とｐ電極が形成されてい
る。さらに、ｎ電極及び／又はｐ電極の下面には第３電
極が形成されており、ＬＥＤチップの下面に位置する電
極とリード電極とをＡｇペースト等の接合部材を介し接
合させることで発光ダイオードとする。
ＥＤ（発光ダイオード）は、所定の配線パターンである
リード電極を有する基材と、ＬＥＤチップを備える。Ｌ
ＥＤチップの下面にはｎ電極とｐ電極が形成されてい
る。さらに、ｎ電極及び／又はｐ電極の下面には第３電
極が形成されており、ＬＥＤチップの下面に位置する電
極とリード電極とをＡｇペースト等の接合部材を介し接
合させることで発光ダイオードとする。
【００２１】また、実施の形態におけるＬＥＤチップ
は、サファイア基板上にｎ型窒化物半導体層、ｐ型窒化
物半導体層を順次成膜させた後、ｐ型窒化物半導体層を
部分的にエッチングさせｎ型窒化物半導体層の表面まで
露出させる。その後、ｐ型窒化物半導体層上に全面電極
を介してｐ電極、ｎ型窒化物半導体層上にｎ電極を形成
させたものである。さらに、絶縁保護膜を形成した後
に、ｎ電極及び／又はｐ電極の下面に第３電極が形成さ
れる。
は、サファイア基板上にｎ型窒化物半導体層、ｐ型窒化
物半導体層を順次成膜させた後、ｐ型窒化物半導体層を
部分的にエッチングさせｎ型窒化物半導体層の表面まで
露出させる。その後、ｐ型窒化物半導体層上に全面電極
を介してｐ電極、ｎ型窒化物半導体層上にｎ電極を形成
させたものである。さらに、絶縁保護膜を形成した後
に、ｎ電極及び／又はｐ電極の下面に第３電極が形成さ
れる。
【００２２】また、ダイボンディングを行うためには、
あらかじめリード電極上にＡｇペーストを設ける。次
に、所定の位置にアライメントしたＬＥＤチップをＡｇ
ペーストに押し付け、その後、加熱し硬化させることに
より、ＬＥＤチップとリード電極とを熱伝導性よく接着
させることができる。その後、封止樹脂を、ＬＥＤチッ
プからの光を効率よく外部に透過させると共に外力、塵
芥からＬＥＤチップを保護する目的で注入形成する。
あらかじめリード電極上にＡｇペーストを設ける。次
に、所定の位置にアライメントしたＬＥＤチップをＡｇ
ペーストに押し付け、その後、加熱し硬化させることに
より、ＬＥＤチップとリード電極とを熱伝導性よく接着
させることができる。その後、封止樹脂を、ＬＥＤチッ
プからの光を効率よく外部に透過させると共に外力、塵
芥からＬＥＤチップを保護する目的で注入形成する。
【００２３】以下、本発明の各構成についてさらに詳細
に記述する。 （基材）基材は、ＬＥＤチップを配置させ外部からの電
流をＬＥＤチップに供給するリード電極が設けられたも
のである。そのため基材は、耐熱性や絶縁性を有するも
のが好適に用いられる。このような基材に使用される材
料には、ガラスエポキシ、ビスマレイミドトリアジン
（ＢＴレジン）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（Ｐ
ＢＴ樹脂）、セラミックス、液晶ポリマー等からなる絶
縁基板を使用することができる。 （リード電極）リード電極とは、ＬＥＤチップを基材外
部と電気的に接続させるものであるため、電気伝導性に
優れたものが好ましい。本発明におけるリード電極に
は、銅および銅合金を使用しており、該リード電極の厚
さは１０〜３００μｍ程度である。また、リード電極の
表面に金属薄膜としてＡｇ、Ａｌ、Ａｕ等の平滑な金属
メッキを施す。該金属薄膜には、接合部における接合部
材の表面に酸化膜ができるのを防ぎ、接合部材とリード
電極との接合性をよくする効果がある。 （接合部材）通常、使用される接合部材としてＡｇ、Ｐ
ｄ、Ａｕなどの金属フィラーを含有した導電ペーストや
Ｐｂ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃ
ｕ合金等のはんだ等があり、本発明に係るＬＥＤにおい
てはいずれの接合部材も用いることができる。また、本
発明において、接合部材としてＡｇペーストを用いる場
合が特に効果的である。すなわち、Ａｇが接合部材に含
まれる場合、Ａｇは極めてマイグレーションを発生しや
すいが、ｐ電極側に設けられた第３電極の突出部によ
り、Ａｇの半導体層端面方向への這い上がりが防止さ
れ、沿面ギャップが大きくなることにより、マイグレー
ションによるリーク発生が防止される。 （ＬＥＤチップ）本発明におけるＬＥＤチップは、窒化
物半導体からなる発光素子である。透光性絶縁基板上に
形成された少なくとも半導体接合を有する窒化物半導体
により構成することができる。具体的には、サファイア
基板上にＭＯＣＶＤ法やＨＶＰＥ法を用いて窒化物半導
体を形成できる。該透光性絶縁基板は、サファイア（Ａ
ｌ 2Ｏ3）の他にスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）やＳｉＣ、Ｓ
ｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ等が挙げられる。また半導体接合と
しては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合の他、ｐｎ接合が挙げ
られ、ＬＥＤチップの特性により、ホモやダブルヘテロ
構造とすることができる。さらに、単一量子井戸構造や
多重量子井戸構造とすることもできる。なお本発明にお
いてサファイア基板を用いるのは、結晶性の良い窒化物
半導体を形成させるためである。また、該サファイア基
板上に格子不整合緩和のためにＧａＮ、ＡｌＮ等のバッ
ファー層を形成しその上に窒化物半導体を形成させるこ
とにより半導体特性の優れた発光素子を構成させること
ができる。
に記述する。 （基材）基材は、ＬＥＤチップを配置させ外部からの電
流をＬＥＤチップに供給するリード電極が設けられたも
のである。そのため基材は、耐熱性や絶縁性を有するも
のが好適に用いられる。このような基材に使用される材
料には、ガラスエポキシ、ビスマレイミドトリアジン
（ＢＴレジン）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（Ｐ
ＢＴ樹脂）、セラミックス、液晶ポリマー等からなる絶
縁基板を使用することができる。 （リード電極）リード電極とは、ＬＥＤチップを基材外
部と電気的に接続させるものであるため、電気伝導性に
優れたものが好ましい。本発明におけるリード電極に
は、銅および銅合金を使用しており、該リード電極の厚
さは１０〜３００μｍ程度である。また、リード電極の
表面に金属薄膜としてＡｇ、Ａｌ、Ａｕ等の平滑な金属
メッキを施す。該金属薄膜には、接合部における接合部
材の表面に酸化膜ができるのを防ぎ、接合部材とリード
電極との接合性をよくする効果がある。 （接合部材）通常、使用される接合部材としてＡｇ、Ｐ
ｄ、Ａｕなどの金属フィラーを含有した導電ペーストや
Ｐｂ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃ
ｕ合金等のはんだ等があり、本発明に係るＬＥＤにおい
てはいずれの接合部材も用いることができる。また、本
発明において、接合部材としてＡｇペーストを用いる場
合が特に効果的である。すなわち、Ａｇが接合部材に含
まれる場合、Ａｇは極めてマイグレーションを発生しや
すいが、ｐ電極側に設けられた第３電極の突出部によ
り、Ａｇの半導体層端面方向への這い上がりが防止さ
れ、沿面ギャップが大きくなることにより、マイグレー
ションによるリーク発生が防止される。 （ＬＥＤチップ）本発明におけるＬＥＤチップは、窒化
物半導体からなる発光素子である。透光性絶縁基板上に
形成された少なくとも半導体接合を有する窒化物半導体
により構成することができる。具体的には、サファイア
基板上にＭＯＣＶＤ法やＨＶＰＥ法を用いて窒化物半導
体を形成できる。該透光性絶縁基板は、サファイア（Ａ
ｌ 2Ｏ3）の他にスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）やＳｉＣ、Ｓ
ｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ等が挙げられる。また半導体接合と
しては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合の他、ｐｎ接合が挙げ
られ、ＬＥＤチップの特性により、ホモやダブルヘテロ
構造とすることができる。さらに、単一量子井戸構造や
多重量子井戸構造とすることもできる。なお本発明にお
いてサファイア基板を用いるのは、結晶性の良い窒化物
半導体を形成させるためである。また、該サファイア基
板上に格子不整合緩和のためにＧａＮ、ＡｌＮ等のバッ
ファー層を形成しその上に窒化物半導体を形成させるこ
とにより半導体特性の優れた発光素子を構成させること
ができる。
【００２４】窒化ガリウム系半導体は、不純物をドープ
しない状態でｎ型導電性を示すが、発光効率を向上させ
るなど所望のｎ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合
は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ
等を適宜導入することが好ましい。また、ｐ型窒化ガリ
ウム半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパントである
Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせ
る。しかし窒化ガリウム系化合物半導体は、ｐ型ドーパ
ントをドープしただけではｐ型化しにくいためｐ型ドー
パント導入後に、低速電子線照射やプラズマ照射、アニ
ール等により低抵抗化させることが好ましい。 （電極）窒化物半導体露出面側に一対の電極を形成する
ためには各半導体層を所望の形状にエッチングしてある
ことが好ましい。エッチングとしては、ドライエッチン
グやウェットエッチングがありドライエッチングとして
は、反応性イオンエッチング、イオンミリング、集束ビ
ームエッチング、ＥＣＲエッチング等が挙げられる。ま
た、ウェットエッチングとしては、硝酸と燐酸の混酸を
用いることができる。ただし、エッチングを行う前に所
望の形状に窒化ケイ素や酸化ケイ素等の材料を用いてマ
スクを形成することは言うまでもない。
しない状態でｎ型導電性を示すが、発光効率を向上させ
るなど所望のｎ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合
は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ
等を適宜導入することが好ましい。また、ｐ型窒化ガリ
ウム半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパントである
Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせ
る。しかし窒化ガリウム系化合物半導体は、ｐ型ドーパ
ントをドープしただけではｐ型化しにくいためｐ型ドー
パント導入後に、低速電子線照射やプラズマ照射、アニ
ール等により低抵抗化させることが好ましい。 （電極）窒化物半導体露出面側に一対の電極を形成する
ためには各半導体層を所望の形状にエッチングしてある
ことが好ましい。エッチングとしては、ドライエッチン
グやウェットエッチングがありドライエッチングとして
は、反応性イオンエッチング、イオンミリング、集束ビ
ームエッチング、ＥＣＲエッチング等が挙げられる。ま
た、ウェットエッチングとしては、硝酸と燐酸の混酸を
用いることができる。ただし、エッチングを行う前に所
望の形状に窒化ケイ素や酸化ケイ素等の材料を用いてマ
スクを形成することは言うまでもない。
【００２５】エッチングによりｐ型半導体及びｎ型半導
体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリン
グ法や真空蒸着法などを用いて各電極を形成させる。本
発明に係る全面電極は、透光性を有しかつｐ型窒化物半
導体層とオーミック接触するものであり、具体的にはＮ
ｉ／Ｐｔ又はＮｉ／Ｐｔからなる。さらにｐ電極は、全
面電極と接するようにスパッタリング法により形成され
る。ｐ電極に使用される材料は、Ｐｔ又はＡｕ、Ｎｉを
主成分とし、所定の温度（４００℃〜７００℃）で熱処
理することで良好な発光を確保することができる。ｐ電
極に、Ｐｔを用いた場合、急激な拡散現象は起こらず、
極めて緩やかにｐ電極とはんだの合金化すなわち漏れが
進行するため、ｐ電極の表面のみが接合部材と合金化
し、ＬＥＤチップ・接合部材・リード電極間にて安定し
た接続、導通が得られる。さらにｎ型窒化物半導体層の
露出面にＷ／Ａｌ又はＴｉ／Ａｌからなるｎ型電極を形
成する。 （絶縁保護膜）上記のように電極が形成されたＬＥＤチ
ップに、各電極のボンディング面を除いて絶縁保護膜を
形成する。該絶縁保護膜は、半導体層に傷や割れが生じ
るのを防止でき、短絡乃至リーク発生の防止にも効果的
である。さらに電極の上に形成されると、電極が剥がれ
るのを防止でき好ましい。絶縁保護膜の膜厚は、特に限
定されないが、０．１〜５μｍである。本発明におい
て、絶縁保護膜の材料としては、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａ
ｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4等を用いることができる。 （第３電極）各電極のボンディング面を除いて絶縁保護
膜を形成させた後、ｐ電極及び／又はｎ電極上にＡｕ又
はＡｕを含む合金からなる第３電極を形成させる。第３
電極に使用される材料は、Ａｕ又はＡｕを含む合金の他
に、ＣｕやＡｌ又はそれらを含む合金を用いることがで
きる。なお、第３電極に、Ａｕを用いた場合、Ａｕの表
面状態は高湿環境下においても極めて安定であるので、
接合面状況が安定し、環境による前記接合面の腐食によ
って生じる導通不良も防止される。
体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリン
グ法や真空蒸着法などを用いて各電極を形成させる。本
発明に係る全面電極は、透光性を有しかつｐ型窒化物半
導体層とオーミック接触するものであり、具体的にはＮ
ｉ／Ｐｔ又はＮｉ／Ｐｔからなる。さらにｐ電極は、全
面電極と接するようにスパッタリング法により形成され
る。ｐ電極に使用される材料は、Ｐｔ又はＡｕ、Ｎｉを
主成分とし、所定の温度（４００℃〜７００℃）で熱処
理することで良好な発光を確保することができる。ｐ電
極に、Ｐｔを用いた場合、急激な拡散現象は起こらず、
極めて緩やかにｐ電極とはんだの合金化すなわち漏れが
進行するため、ｐ電極の表面のみが接合部材と合金化
し、ＬＥＤチップ・接合部材・リード電極間にて安定し
た接続、導通が得られる。さらにｎ型窒化物半導体層の
露出面にＷ／Ａｌ又はＴｉ／Ａｌからなるｎ型電極を形
成する。 （絶縁保護膜）上記のように電極が形成されたＬＥＤチ
ップに、各電極のボンディング面を除いて絶縁保護膜を
形成する。該絶縁保護膜は、半導体層に傷や割れが生じ
るのを防止でき、短絡乃至リーク発生の防止にも効果的
である。さらに電極の上に形成されると、電極が剥がれ
るのを防止でき好ましい。絶縁保護膜の膜厚は、特に限
定されないが、０．１〜５μｍである。本発明におい
て、絶縁保護膜の材料としては、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａ
ｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4等を用いることができる。 （第３電極）各電極のボンディング面を除いて絶縁保護
膜を形成させた後、ｐ電極及び／又はｎ電極上にＡｕ又
はＡｕを含む合金からなる第３電極を形成させる。第３
電極に使用される材料は、Ａｕ又はＡｕを含む合金の他
に、ＣｕやＡｌ又はそれらを含む合金を用いることがで
きる。なお、第３電極に、Ａｕを用いた場合、Ａｕの表
面状態は高湿環境下においても極めて安定であるので、
接合面状況が安定し、環境による前記接合面の腐食によ
って生じる導通不良も防止される。
【００２６】次に、本発明における第３電極の製造方法
の一例について説明する。 （１）まず、超音波併用熱圧着ボールボンディング等に
より、ｐ電極及び／又はｎ電極にＡｕボールを接合す
る。 （２）次に、Ａｕボールを、例えば押圧片を用いて押圧
することにより変形させ、第３電極を形成する。
の一例について説明する。 （１）まず、超音波併用熱圧着ボールボンディング等に
より、ｐ電極及び／又はｎ電極にＡｕボールを接合す
る。 （２）次に、Ａｕボールを、例えば押圧片を用いて押圧
することにより変形させ、第３電極を形成する。
【００２７】また、（２）の行程において、ｐ電極とｎ
電極の双方に第３電極を形成する場合は、押圧片の高さ
等を調整することにより、各電極における第３電極を高
低差なく形成することができる。このようにすると、本
発明の第３電極を容易に形成することができる。また、
第３電極を設けることにより、光半導体チップと基材と
の間のスペースを容易に確保することができ、それに伴
い使用する接合部材の量を減少させることができる。さ
らに、第３電極は突出部を有するので、接合部材の半導
体層の端面方向への這い上がりを効果的に防止すること
ができる。また、ｐ電極乃至ｎ電極と接合部材とを直接
に接合させた場合に比較して、第３電極を設けた場合
は、接合部材との接合面積を大きく取ることができるの
で、光半導体チップと基材との接合強度をより高めるこ
とができる。
電極の双方に第３電極を形成する場合は、押圧片の高さ
等を調整することにより、各電極における第３電極を高
低差なく形成することができる。このようにすると、本
発明の第３電極を容易に形成することができる。また、
第３電極を設けることにより、光半導体チップと基材と
の間のスペースを容易に確保することができ、それに伴
い使用する接合部材の量を減少させることができる。さ
らに、第３電極は突出部を有するので、接合部材の半導
体層の端面方向への這い上がりを効果的に防止すること
ができる。また、ｐ電極乃至ｎ電極と接合部材とを直接
に接合させた場合に比較して、第３電極を設けた場合
は、接合部材との接合面積を大きく取ることができるの
で、光半導体チップと基材との接合強度をより高めるこ
とができる。
【００２８】さらに、押圧片を任意の形にすることによ
って、様々な形状を有する第３電極を形成することがで
きる。次に、より具体的な第３電極の形成方法及びそれ
により得られる形状とその効果について、図６を参照し
ながら説明する。なお、図６においては、ｐ電極７のみ
に第３電極を設けたが、本発明はこれに限らずｐ電極７
とｎ電極６の双方にそれぞれ第３電極を形成させてもよ
い。また、本発明において用いることができる押圧片の
形状は、図６に示す押圧片の形状に限定されない。 ・図６(Ａ)に示すように、１９のような形状の押圧片を
まっすぐに降下させ（矢印）、Ａｕボールを変形させ
た後、続いて押圧片１９をまっすぐ上方に戻す（矢印
）ことにより、図４に示すような周縁部が中央部に比
べて厚みを有する形状の第３電極１７が形成される。第
３電極をこのような形状にすることにより、接合部材の
半導体層の端面方向への這い上がりを効果的に防止する
ことができる。 ・図６(Ｂ)に示すように、２０のような形状の押圧片を
用いて、図６(Ａ)と同様の操作を行うことにより、図１
及び図２に示すような周縁部が中央部に比べて厚みを有
し、且つ、中央部に窪みを有した第３電極１３乃至第３
電極１５が形成される。このような形状を持つ第３電極
は、図４に示す第３電極１７に比較して、厚みをより確
保しやすいので、接合部材の量がより少なくてすみ、こ
れに伴い接合部材の半導体層の端面方向への這い上がり
をより効果的に防止することができる。さらに、中央部
に窪みを有するため、第３電極と接合部材との接触面積
をより大きく取ることができるので、光半導体チップと
基材との接合強度をより高めることができる。
って、様々な形状を有する第３電極を形成することがで
きる。次に、より具体的な第３電極の形成方法及びそれ
により得られる形状とその効果について、図６を参照し
ながら説明する。なお、図６においては、ｐ電極７のみ
に第３電極を設けたが、本発明はこれに限らずｐ電極７
とｎ電極６の双方にそれぞれ第３電極を形成させてもよ
い。また、本発明において用いることができる押圧片の
形状は、図６に示す押圧片の形状に限定されない。 ・図６(Ａ)に示すように、１９のような形状の押圧片を
まっすぐに降下させ（矢印）、Ａｕボールを変形させ
た後、続いて押圧片１９をまっすぐ上方に戻す（矢印
）ことにより、図４に示すような周縁部が中央部に比
べて厚みを有する形状の第３電極１７が形成される。第
３電極をこのような形状にすることにより、接合部材の
半導体層の端面方向への這い上がりを効果的に防止する
ことができる。 ・図６(Ｂ)に示すように、２０のような形状の押圧片を
用いて、図６(Ａ)と同様の操作を行うことにより、図１
及び図２に示すような周縁部が中央部に比べて厚みを有
し、且つ、中央部に窪みを有した第３電極１３乃至第３
電極１５が形成される。このような形状を持つ第３電極
は、図４に示す第３電極１７に比較して、厚みをより確
保しやすいので、接合部材の量がより少なくてすみ、こ
れに伴い接合部材の半導体層の端面方向への這い上がり
をより効果的に防止することができる。さらに、中央部
に窪みを有するため、第３電極と接合部材との接触面積
をより大きく取ることができるので、光半導体チップと
基材との接合強度をより高めることができる。
【００２９】また、次のようにしても本発明における第
３電極を形成することができる。
３電極を形成することができる。
【００３０】すなわち、ｐ電極及び／又はｎ電極に、板
状の導電体をリードボンディングにより接合することに
より、本発明における第３電極を形成することができ
る。さらに、任意の形状を有した導電体を用いれば、様
々な形状の第３電極を容易に形成することができる。
状の導電体をリードボンディングにより接合することに
より、本発明における第３電極を形成することができ
る。さらに、任意の形状を有した導電体を用いれば、様
々な形状の第３電極を容易に形成することができる。
【００３１】例えば、図７に示すように、２２のような
形状のボンディングツール、すなわち加振押圧片を用い
て、基材に対向する側が開いた凹形状であるＡｕ片２１
をｐ電極７に接合することにより図３に示すような形状
の第３電極１６が形成される。このような形状を持つ第
３電極は、接合部材の半導体層端面方向への這い上がり
をより効果的に防止することができる。なお、図７にお
いては、ｐ電極７のみに第３電極を設けたが、本発明は
これに限らずｐ電極７とｎ電極６の双方にそれぞれ第３
電極を形成させてもよい。また、本発明において用いる
ことができるボンディングツールの形状は、図７に示す
ボンディングツールの形状に限定されない。 （封止樹脂）ＬＥＤチップを覆うように形成される封止
樹脂は、発光ダイオードの使用用途に応じてＬＥＤチッ
プ、ＬＥＤチップとリード電極との接合部等を保護する
ためのものである。封止樹脂の具体的材料としては、主
としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等の
耐候性に優れた透光性樹脂やガラス等が好適に用いられ
る。
形状のボンディングツール、すなわち加振押圧片を用い
て、基材に対向する側が開いた凹形状であるＡｕ片２１
をｐ電極７に接合することにより図３に示すような形状
の第３電極１６が形成される。このような形状を持つ第
３電極は、接合部材の半導体層端面方向への這い上がり
をより効果的に防止することができる。なお、図７にお
いては、ｐ電極７のみに第３電極を設けたが、本発明は
これに限らずｐ電極７とｎ電極６の双方にそれぞれ第３
電極を形成させてもよい。また、本発明において用いる
ことができるボンディングツールの形状は、図７に示す
ボンディングツールの形状に限定されない。 （封止樹脂）ＬＥＤチップを覆うように形成される封止
樹脂は、発光ダイオードの使用用途に応じてＬＥＤチッ
プ、ＬＥＤチップとリード電極との接合部等を保護する
ためのものである。封止樹脂の具体的材料としては、主
としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等の
耐候性に優れた透光性樹脂やガラス等が好適に用いられ
る。
【００３２】また、封止樹脂材に拡散剤を含有させるこ
とによってＬＥＤチップからの指向性を緩和させ視野角
を増すこともできる。拡散剤の材料としては、チタン酸
バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等
が用いられる。
とによってＬＥＤチップからの指向性を緩和させ視野角
を増すこともできる。拡散剤の材料としては、チタン酸
バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等
が用いられる。
【００３３】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳述するが、
これのみに限定されるものではない。 ［実施例１］図１に示すＬＥＤを形成した。
これのみに限定されるものではない。 ［実施例１］図１に示すＬＥＤを形成した。
【００３４】まず、洗浄されたサファイア基板２のＣ面
を成膜表面としてＭＯＣＶＤ法を用いて窒化物半導体を
成膜した。バッファ層（本明細書には図示していない）
を介して、ｎ型窒化物半導体層３、活性層（本明細書に
は図示していない）、ｐ型窒化物半導体層４を形成し
た。
を成膜表面としてＭＯＣＶＤ法を用いて窒化物半導体を
成膜した。バッファ層（本明細書には図示していない）
を介して、ｎ型窒化物半導体層３、活性層（本明細書に
は図示していない）、ｐ型窒化物半導体層４を形成し
た。
【００３５】ｐ型窒化物半導体層４と接触し、その全面
を被覆する全面電極５としてＮｉ／Ｐｔを５００Åの膜
厚でスパッタリング法により成膜した。この全面電極５
上には、ｐ電極７をＡｕ又はＰｔを使用し７０００Åの
膜厚で成膜した。さらにｎ型窒化物半導体層３上にはｎ
電極６としてタングステン／アルミニウムを２００Å／
７０００Åの膜厚で成膜した。これによって、窒化物半
導体上には同一平面側にｐ電極７及びｎ電極６を形成し
た。さらにｐ電極７及びｎ電極６のボンディング面を除
いて、絶縁保護膜８としてＳｉＯ2を成膜した。
を被覆する全面電極５としてＮｉ／Ｐｔを５００Åの膜
厚でスパッタリング法により成膜した。この全面電極５
上には、ｐ電極７をＡｕ又はＰｔを使用し７０００Åの
膜厚で成膜した。さらにｎ型窒化物半導体層３上にはｎ
電極６としてタングステン／アルミニウムを２００Å／
７０００Åの膜厚で成膜した。これによって、窒化物半
導体上には同一平面側にｐ電極７及びｎ電極６を形成し
た。さらにｐ電極７及びｎ電極６のボンディング面を除
いて、絶縁保護膜８としてＳｉＯ2を成膜した。
【００３６】次に、形成された半導体ウェハーをダイヤ
モンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシング
ソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広
い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によっ
て半導体ウェハーを割る。あるいは、先端のダイヤモン
ド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウェ
ハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば基
盤目状に引いた後、外力によってウェハーを割り半導体
ウェハーからチップ状にカットすることでＬＥＤチップ
１を形成させる。
モンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシング
ソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広
い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によっ
て半導体ウェハーを割る。あるいは、先端のダイヤモン
ド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウェ
ハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば基
盤目状に引いた後、外力によってウェハーを割り半導体
ウェハーからチップ状にカットすることでＬＥＤチップ
１を形成させる。
【００３７】次に、第３電極１３の形成を図６(Ｂ)に記
す通りに行った。
す通りに行った。
【００３８】基材１０は予め形成されたリード電極１１
を金型内に配置させガラスエポキシ樹脂を注入硬化させ
ることにより形成した。形成された基材１０はその上面
にリード電極１１の一部が露出しており平滑面としてあ
る。
を金型内に配置させガラスエポキシ樹脂を注入硬化させ
ることにより形成した。形成された基材１０はその上面
にリード電極１１の一部が露出しており平滑面としてあ
る。
【００３９】次に、基材１０へのＬＥＤチップ１の搭載
方法は、ＬＥＤチップ１のｎ電極６及び第３電極１３に
対応する位置の基材上面のリード電極部に、Ａｇペース
トをスタンピングあるいはディスペンス等で供給し、Ｌ
ＥＤチップ１のｐ電極７及びｎ電極６より１０％程度大
きな径で厚さが１０〜３０μｍ程度のドットを形成させ
る。ここで、該ドットの径乃至厚さは、各電極における
接合部材が接触し短絡を生じない範囲で大きい方が、硬
化後の接合力、放熱性、及び導電性の観点より好まし
い。次に、該ドット上にＬＥＤチップ１を適当な力で押
圧しながら搭載する。その後、Ａｇペーストを加熱する
ことにより硬化させてＬＥＤチップ１を接合する。
方法は、ＬＥＤチップ１のｎ電極６及び第３電極１３に
対応する位置の基材上面のリード電極部に、Ａｇペース
トをスタンピングあるいはディスペンス等で供給し、Ｌ
ＥＤチップ１のｐ電極７及びｎ電極６より１０％程度大
きな径で厚さが１０〜３０μｍ程度のドットを形成させ
る。ここで、該ドットの径乃至厚さは、各電極における
接合部材が接触し短絡を生じない範囲で大きい方が、硬
化後の接合力、放熱性、及び導電性の観点より好まし
い。次に、該ドット上にＬＥＤチップ１を適当な力で押
圧しながら搭載する。その後、Ａｇペーストを加熱する
ことにより硬化させてＬＥＤチップ１を接合する。
【００４０】さらに、封止樹脂１２を用いてチップ周辺
を封止する。なお、ここで用いた封止樹脂は、シリコー
ン樹脂である。
を封止する。なお、ここで用いた封止樹脂は、シリコー
ン樹脂である。
【００４１】次に、以上により完成した第３電極１３を
有する実施例１のＬＥＤと、第３電極１３を備えない以
外は全て実施例１に記載のＬＥＤと同様に構成した図５
に示す比較のためのＬＥＤを用いて、リーク発生におけ
る製造歩留まりの変化を調査した。
有する実施例１のＬＥＤと、第３電極１３を備えない以
外は全て実施例１に記載のＬＥＤと同様に構成した図５
に示す比較のためのＬＥＤを用いて、リーク発生におけ
る製造歩留まりの変化を調査した。
【００４２】まず、実施例１のＬＥＤと比較のためのＬ
ＥＤとを、各１０００個づつ量産した。次に、それぞれ
に対して、８５℃、８５％という高温、高湿環境下で４
０ｍＡの電流で、１０００時間の通電試験を行った。そ
して、その後、逆方向に５Ｖの電圧を印加し、リーク発
生（２０μＡ≦漏れ電流の基準で判断した）を調査した
ところ、実施例１のＬＥＤは１０００個中前記したリー
ク発生の基準に当てはまった物は０個であったのに対し
て、比較のためのＬＥＤは１０００個中６個が前記した
基準に当てはまった。 ［実施例２］図２におけるＬＥＤは、ｐ電極７とｎ電極
６の双方に第３電極１５、１４を高低差無く設けた他
は、実施例１のＬＥＤと同様に構成されている。なお、
第３電極１５、１４の形成は図６(Ｂ)に記す通りに行っ
た。 ［実施例３］図３におけるＬＥＤは、第３電極１６が基
材に対向する側が開いた凹形状であること以外は、実施
例１のＬＥＤと同様に構成されている。なお、第３電極
１６の形成は図７に記す通りに行った。 ［実施例４］図４におけるＬＥＤは、１７のような形状
の第３電極を設けた他は、実施例１のＬＥＤと同様に構
成されている。なお、第３電極１７の形成は図６(Ａ)に
記す通りに行った。
ＥＤとを、各１０００個づつ量産した。次に、それぞれ
に対して、８５℃、８５％という高温、高湿環境下で４
０ｍＡの電流で、１０００時間の通電試験を行った。そ
して、その後、逆方向に５Ｖの電圧を印加し、リーク発
生（２０μＡ≦漏れ電流の基準で判断した）を調査した
ところ、実施例１のＬＥＤは１０００個中前記したリー
ク発生の基準に当てはまった物は０個であったのに対し
て、比較のためのＬＥＤは１０００個中６個が前記した
基準に当てはまった。 ［実施例２］図２におけるＬＥＤは、ｐ電極７とｎ電極
６の双方に第３電極１５、１４を高低差無く設けた他
は、実施例１のＬＥＤと同様に構成されている。なお、
第３電極１５、１４の形成は図６(Ｂ)に記す通りに行っ
た。 ［実施例３］図３におけるＬＥＤは、第３電極１６が基
材に対向する側が開いた凹形状であること以外は、実施
例１のＬＥＤと同様に構成されている。なお、第３電極
１６の形成は図７に記す通りに行った。 ［実施例４］図４におけるＬＥＤは、１７のような形状
の第３電極を設けた他は、実施例１のＬＥＤと同様に構
成されている。なお、第３電極１７の形成は図６(Ａ)に
記す通りに行った。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の光半導体素子によれば、ｐ電極側における接合
部材のｎ型半導体層端面方向への這い上がりを効果的に
防止でき、さらに、接合部材と第３電極及び基材におけ
るリード電極との接合面積を大きく取ることができる。
また、ｐ電極とｎ電極の双方に第３電極を高低差無く設
けることにより基材に対する光半導体チップの傾きを無
くすこともできる。
本発明の光半導体素子によれば、ｐ電極側における接合
部材のｎ型半導体層端面方向への這い上がりを効果的に
防止でき、さらに、接合部材と第３電極及び基材におけ
るリード電極との接合面積を大きく取ることができる。
また、ｐ電極とｎ電極の双方に第３電極を高低差無く設
けることにより基材に対する光半導体チップの傾きを無
くすこともできる。
【００４４】従って、短絡乃至リークの発生が防止さ
れ、さらに、光半導体チップと基材との接合強度を向上
させることができる。また、基材に対する光半導体チッ
プの傾きを無くすことができるので、安定した性能が得
られる。これらの効果より、信頼性及び実装性に優れた
光半導体素子を得ることができる。
れ、さらに、光半導体チップと基材との接合強度を向上
させることができる。また、基材に対する光半導体チッ
プの傾きを無くすことができるので、安定した性能が得
られる。これらの効果より、信頼性及び実装性に優れた
光半導体素子を得ることができる。
【図１】本発明に係わる実施例１のＬＥＤの構造を示す
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図２】本発明に係わる実施例２のＬＥＤの構造を示す
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図３】本発明に係わる実施例３のＬＥＤの構造を示す
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図４】本発明に係わる実施例４のＬＥＤの構造を示す
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図５】本発明に係わるＬＥＤとの比較のために形成し
たＬＥＤの構造を示す模式的断面図である。
たＬＥＤの構造を示す模式的断面図である。
【図６】本発明に係わるＬＥＤの製造工程の一部を拡大
して模式的に示した図である。
して模式的に示した図である。
【図７】本発明に係わるＬＥＤの他の製造工程の一部を
拡大して模式的に示した図である。
拡大して模式的に示した図である。
１・・・ＬＥＤチップ ２・・・サファイア基板 ３・・・ｎ型窒化物半導体層 ４・・・ｐ型窒化物半導体層 ５・・・全面電極 ６・・・ｎ電極 ７・・・ｐ電極 ８・・・絶縁保護膜 ９・・・Ａｇペースト １０・・・基材 １１・・・リード電極 １２・・・封止樹脂 １３、１４、１５、１６、１７・・・第３電極 １８・・・Ａｕボール １９、２０・・・押圧片 ２１・・・Ａｕ片 ２２・・・ボンディングツール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｈ０１Ｌ 21/92 ６０４Ｇ 31/02 Ｂ 31/10 Ｈ
Claims (11)
- 【請求項１】 半導体上の同一面側に設けられた一対と
なる第１電極及び第２電極と、前記各電極の上面の露出
部を除いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保
護膜とを有する光半導体素子であって、前記第１電極及
び／又は第２電極上に、電気的に接続されると共に、前
記第１電極及び／又は第２電極の上面の前記露出部より
も大きく、且つ前記絶縁保護膜の側面と空間を介して設
けられた第３電極を有することを特徴とする光半導体素
子。 - 【請求項２】 半導体上の同一面側に設けられた一対と
なる第１電極及び第２電極と、前記各電極の上面の露出
部を除いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保
護膜とを有する光半導体素子であって、前記第１電極及
び／又は第２電極上に、電気的に接続されると共に、前
記第１電極及び／又は第２電極の上面の前記露出部より
も大きく、且つ前記絶縁保護膜の一部と接触して設けら
れた第３電極を有することを特徴とする光半導体素子。 - 【請求項３】 前記光半導体素子がフリップチップ型で
ある請求項１乃至請求項２に記載の光半導体素子。 - 【請求項４】 前記第３電極の外辺は絶縁保護膜の外辺
よりも突出している請求項３に記載の光半導体素子。 - 【請求項５】 前記第３電極の周縁部の膜厚は該第３電
極の中央部の膜厚よりも厚い請求項３乃至請求項４に記
載の光半導体素子。 - 【請求項６】 前記第３電極は基材に対向する側が開い
た凹形状である請求項３乃至請求項５に記載の光半導体
素子。 - 【請求項７】 前記第３電極はＡｕ又はＡｕを含む合金
からなる請求項３乃至請求項６に記載の光半導体素子。 - 【請求項８】 前記光半導体素子において少なくとも第
３電極と基材におけるリード電極とはＡｇを含む接合部
材を介して接続される請求項３乃至請求項７に記載の光
半導体素子。 - 【請求項９】 半導体上の同一面側に設けられた一対と
なる第１電極及び第２電極と、前記各電極の上面の露出
部を除いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保
護膜とを有する光半導体素子の製造方法であって、前記
第１電極及び／又は第２電極上に、ボールボンディング
によりボールを形成する工程と、前記ボールを変形させ
て第３電極を形成する工程とを含む光半導体素子の製造
方法。 - 【請求項１０】 前記ボールボンディングは超音波併用
熱圧着ボールボンディングである請求項９に記載の光半
導体素子の製造方法。 - 【請求項１１】 半導体上の同一面側に設けられた一対
となる第１電極及び第２電極と、前記各電極の上面の露
出部を除いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁
保護膜とを有する光半導体素子の製造方法であって、前
記第１電極及び／又は第２電極上に、板状の導電体をリ
ードボンディングにより接合して第３電極を形成する工
程を含む光半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000227869A JP4759791B2 (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | 光半導体素子とその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000227869A JP4759791B2 (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | 光半導体素子とその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002043623A true JP2002043623A (ja) | 2002-02-08 |
| JP4759791B2 JP4759791B2 (ja) | 2011-08-31 |
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2000
- 2000-07-27 JP JP2000227869A patent/JP4759791B2/ja not_active Expired - Fee Related
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