JP2006074036A - Semiconductor light emitting device and manufacturing method of the same - Google Patents

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明勳 謝
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light emitting device capable of preventing discoloration caused by the unevenness of thickness of a fluorescent material that coats a chip after a fluorescent structure is formed on the entire wafer or chip before the chip is packaged and a manufacturing method of the same. <P>SOLUTION: The semiconductor light emitting device has a nontanslucent substrate, a bonding structure, a semiconductor luminescent stack, and a fluorescent structure disposed so as to cover the semiconductor luminescent stack. The semiconductor luminescent stack is separated from a grown substrate and is bonded to the nontranslucent substrate through the bonding structure. The method of manufacturing the semiconductor light emitting device includes a step that separates the semiconductor luminescent stack from the grown substrate, a step that bonds the semiconductor luminescent stack to the nontranslucent substrate, and a step that forms the fluorescent structure so as to cover the semiconductor luminescent stack. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体発光装置に関し、特に蛍光体構造体を有する半導体発光装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a semiconductor light emitting device having a phosphor structure.

発光ダイオード（LED）やレーザーダイオード（LD）のような半導体発光装置は、小型で、発光効率が高く、長寿命であり、高反応速度、良好な信頼性および優れた単色性に特徴があり、電子装置、車両、看板および信号に幅広く用いられている。フルカラーLEDの実現により、LEDは次第に、蛍光灯や白熱電球のような従来の照明装置に取って替わりつつある。   Semiconductor light-emitting devices such as light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) are small, have high luminous efficiency, have a long lifetime, are characterized by high reaction speed, good reliability, and excellent monochromaticity, Widely used in electronic devices, vehicles, signs and signals. With the realization of full color LEDs, LEDs are gradually replacing traditional lighting devices such as fluorescent and incandescent bulbs.

これまで、一般に白色光は、発光ダイオードチップと、蛍光粉末のような蛍光体の構造体を利用することにより実現されてきた。蛍光体は青色光で励起され、黄色又は緑および赤色の光を放射する。青色と黄色の光の混合；または青、緑および赤の光の混合によって、白色光が生じる。現在、一般的な白色発光ダイオードの基板は、サファイア（Al2O3）、SiC、または他の透明基板で構成される。発光ダイオードによって放射される光が、蛍光体（蛍光粉末）を通過して必要な色に混色されるように、蛍光体は、発光ダイオードによって放射され得る全ての光を完全に覆う必要がある。 Until now, generally white light has been realized by using a light emitting diode chip and a phosphor structure such as fluorescent powder. The phosphor is excited with blue light and emits yellow or green and red light. Mixing blue and yellow light; or mixing blue, green and red light produces white light. Currently, a common white light emitting diode substrate is composed of sapphire (Al 2 O 3 ), SiC, or other transparent substrate. The phosphor needs to completely cover all the light that can be emitted by the light emitting diode so that the light emitted by the light emitting diode passes through the phosphor (fluorescent powder) and is mixed into the required color.

しかしながら、透明基板または発光ダイオードチップの周囲に蛍光体を均一に設置することは難しい。発光ダイオードによって生じる光が、不均一な蛍光体を通ると、蛍光体の厚い部分では、薄い部分に比べてより多くの光が吸収される。従って発光ダイオードは、蛍光体の厚さの差異に影響を受け、異なる方向に異なる色を表示する。本願の参照文献である米国特許第6,642,652号には、蛍光体を有するフリップチップ発光装置が示されている。本特許には、発光装置を蛍光体で均一に被覆するための、電気泳動法のような複雑な方法が示されている。しかしながら開示された方法は、高コストであり、発光装置の歩留まりは悪い。さらに、この特許の方法では、LEDチップ全体を覆う蛍光体の不均一性の問題に対しての簡便な解決策が得られない。
米国特許第6,642,652号明細書 However, it is difficult to uniformly arrange the phosphor around the transparent substrate or the light emitting diode chip. When the light generated by the light emitting diode passes through the non-uniform phosphor, more light is absorbed in the thick part of the phosphor than in the thin part. Therefore, the light emitting diode is affected by the difference in thickness of the phosphor and displays different colors in different directions. US Pat. No. 6,642,652, a reference document of the present application, shows a flip-chip light emitting device having a phosphor. This patent shows a complicated method, such as electrophoresis, for uniformly coating a light emitting device with a phosphor. However, the disclosed method is expensive and the yield of light emitting devices is poor. Furthermore, the method of this patent cannot provide a simple solution to the problem of non-uniformity of the phosphor covering the entire LED chip.
U.S. Patent 6,642,652

上述の問題を解決するため、本発明では、半導体発光装置およびその製作方法が提供される。チップのパッケージ化の前に、ウェハまたはチップ全体に蛍光体構造体が形成され、チップを覆う蛍光体の厚さの不均一性によって生じる色の変化を防止することができる。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same. Prior to chip packaging, a phosphor structure is formed on the wafer or the entire chip to prevent color changes caused by non-uniform thickness of the phosphor covering the chip.

本発明の課題は、上述の問題を解決できる半導体発光装置および関連方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device and a related method capable of solving the above-described problems.

本発明の半導体発光装置は、不透光性基板と、接合構造体と、半導体発光スタックと、該半導体発光スタックを被覆するように設置された蛍光体構造体であって、実質的に前記半導体発光スタックの輪郭に合わせるように設置された蛍光体構造体と、を有する。半導体発光スタックは、成長基板から分離され、接合構造体を介して不透光性基板に接合される。蛍光体構造体は蛍光体を有し、これにより、半導体発光スタックから放射される一次光が吸収され、変換された光が放射される。   The semiconductor light-emitting device of the present invention is an opaque substrate, a bonding structure, a semiconductor light-emitting stack, and a phosphor structure disposed so as to cover the semiconductor light-emitting stack, and substantially includes the semiconductor And a phosphor structure installed to match the contour of the light emitting stack. The semiconductor light emitting stack is separated from the growth substrate and bonded to the opaque substrate via the bonding structure. The phosphor structure has a phosphor so that primary light emitted from the semiconductor light emitting stack is absorbed and converted light is emitted.

本発明の接合構造体はさらに、第1の中間層、吸収層および／または第2の中間層を有する。接合構造体は、半導体発光スタックと不透光性基板の接合強度を増大させ、あるいはこれらの間を電気的に接合する。   The bonded structure of the present invention further includes a first intermediate layer, an absorption layer, and / or a second intermediate layer. The bonding structure increases the bonding strength between the semiconductor light emitting stack and the opaque substrate, or electrically bonds them.

本発明の蛍光体構造体は、蛍光体を有し、該蛍光体は、直接、半導体発光スタックを覆うように形成され、あるいはバインダと混合してから、半導体スタックを覆うように形成される。   The phosphor structure of the present invention includes a phosphor, and the phosphor is directly formed to cover the semiconductor light emitting stack, or is mixed with a binder and then formed to cover the semiconductor stack.

半導体発光装置を形成する方法は、半導体発光スタックを成長基板から分離させるステップと、半導体発光スタックを不透光性基板に接合するステップと、半導体発光スタックを覆うように蛍光体構造体を形成するステップとを有する。   A method of forming a semiconductor light emitting device includes separating a semiconductor light emitting stack from a growth substrate, bonding the semiconductor light emitting stack to an opaque substrate, and forming a phosphor structure to cover the semiconductor light emitting stack. Steps.

本発明のこれらのおよび他の態様は、各図面に示された好適実施例についての以下の詳細な説明を精読することで、当業者には明らかであろう。   These and other aspects of the invention will be apparent to those of ordinary skill in the art upon reading the following detailed description of the preferred embodiments illustrated in the drawings.

図1乃至3に示すように、半導体発光装置10は、不透光性基板11と、接合構造体12と、半導体発光スタック13と、蛍光体構造体14とを有する。半導体発光スタック13は、バイアス電流の通電により一次光を放射する。例えば、GaN系の発光ダイオードの場合、青色光が放射される。光は、不透光性基板11を透過できないため、光は不透光性基板11とは反対の側、すなわち蛍光体構造体14の側に向かって進行する。一次光が蛍光体構造体14に入射されると、蛍光体構造体14内の蛍光体1401は、一次光の吸収により励起され、一次光の波長とは異なる波長の変換光を生じる。一次光と変換光は、混合により白色光にすることが好ましい。本発明の半導体発光スタック13は、(反対側で電気的接続を有する）垂直構造であっても、(同じ側に電気的接続を有する）水平構造であっても良い。   As shown in FIGS. 1 to 3, the semiconductor light emitting device 10 includes an opaque substrate 11, a bonding structure 12, a semiconductor light emitting stack 13, and a phosphor structure 14. The semiconductor light emitting stack 13 emits primary light when a bias current is applied. For example, in the case of a GaN-based light emitting diode, blue light is emitted. Since light cannot pass through the opaque substrate 11, the light travels toward the side opposite to the opaque substrate 11, that is, toward the phosphor structure 14. When the primary light is incident on the phosphor structure 14, the phosphor 1401 in the phosphor structure 14 is excited by absorption of the primary light, and generates converted light having a wavelength different from the wavelength of the primary light. The primary light and the converted light are preferably mixed into white light. The semiconductor light emitting stack 13 of the present invention may be a vertical structure (having electrical connections on the opposite side) or a horizontal structure (having electrical connections on the same side).

本発明の不透光性基板11は、半導体基板、金属基板、上記材料の組み合わせ、または他の不透光性材料である。不透光性基板11は、Si、GaN／Si、GaAs、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選択される材料で構成されることが好ましい。あるいは図2に示すように、不透光性基板11は、溝1302を有するウェハであり、この溝は2以上の半導体発光スタック13を仕切る。蛍光体構造体14が形成されてから、半導体発光スタック13を小さく区切る方法が有益である。   The opaque substrate 11 of the present invention is a semiconductor substrate, a metal substrate, a combination of the above materials, or other opaque materials. The opaque substrate 11 is preferably made of a material selected from the group consisting of Si, GaN / Si, GaAs, and any combination thereof. Alternatively, as shown in FIG. 2, the opaque substrate 11 is a wafer having a groove 1302, and the groove partitions two or more semiconductor light emitting stacks 13. It is advantageous to divide the semiconductor light emitting stack 13 into small pieces after the phosphor structure 14 is formed.

図3に示すように、さらに不透光性基板11は、透明基板1101および反射層16を有する。反射層16は、透明基板1101の方向に進む光の反射用に用いられ、一次光および／または変換光は、透明基板1101を通過せずに、蛍光体構造体14の方に誘導される。透明基板1101は、GaP、SiC、ZnO、GaAsP、AlGaAs、Al2O3、ガラスおよびそれらのいずれかの組み合わせで構成される群より選択される材料で構成される。 As shown in FIG. 3, the opaque substrate 11 further includes a transparent substrate 1101 and a reflective layer 16. The reflective layer 16 is used for reflecting light traveling in the direction of the transparent substrate 1101, and the primary light and / or converted light is guided toward the phosphor structure 14 without passing through the transparent substrate 1101. The transparent substrate 1101 is made of a material selected from the group consisting of GaP, SiC, ZnO, GaAsP, AlGaAs, Al 2 O 3 , glass, and any combination thereof.

接合構造体12は、発光基板11と半導体発光スタック13の接合用に用いられる。接合構造体12は、In、Au、AlおよびAgのような金属でも良い。この金属は、200℃〜600℃の所定の温度で、不透光性基板11と半導体発光スタック13との間に形成され、発光基板11の方向に進行する光を反射するミラーとして作用する。接合構造体12は、発光基板11と半導体スタック13との間にオーム接続を形成し、発光基板11は、半導体発光スタック13と電気的に接続される。   The bonding structure 12 is used for bonding the light emitting substrate 11 and the semiconductor light emitting stack 13. The junction structure 12 may be a metal such as In, Au, Al, and Ag. This metal is formed between the opaque substrate 11 and the semiconductor light emitting stack 13 at a predetermined temperature of 200 ° C. to 600 ° C., and acts as a mirror that reflects the light traveling in the direction of the light emitting substrate 11. The junction structure 12 forms an ohmic connection between the light emitting substrate 11 and the semiconductor stack 13, and the light emitting substrate 11 is electrically connected to the semiconductor light emitting stack 13.

別の方法では、接合構造体12は、不透光性基板11が半導体発光スタック13と直接接触する界面に隣接する領域にあっても良い。発光基板11と半導体発光スタック13とは、200g/cm2〜400 g/cm2程度の適当な圧力で互いに接合され、500℃〜1000℃のような高温であって、好ましくは550℃〜650℃の温度で接合される。 Alternatively, the bonding structure 12 may be in a region adjacent to the interface where the opaque substrate 11 is in direct contact with the semiconductor light emitting stack 13. The light emitting substrate 11 and the semiconductor light emitting stack 13 are bonded to each other at an appropriate pressure of about 200 g / cm 2 to 400 g / cm 2 and are at a high temperature such as 500 ° C. to 1000 ° C., preferably 550 ° C. to 650 ° C. Joined at a temperature of ℃.

発光体基板11と半導体発光スタック13とは、接合構造体12によって、互いに接着されることが好ましい。接着処理は、150℃〜660℃の低温の328g/cm2〜658g/cm2の所定の圧力で行われるが、200℃〜300℃であり、約505g/cm2であることが好ましい。これにより、半導体発光スタック13の高温損傷を抑制することができ、適切な接合効果を得ることができるからである。接合構造体12は、金属、エポキシ、PI、BCB、PFCBまたは他の代替材のような材料を有する。さらに接合構造体12は、BCBのような透明材料である。 The light emitter substrate 11 and the semiconductor light emitting stack 13 are preferably bonded to each other by the joint structure 12. Adhesion treatment is carried out at a low temperature of a predetermined pressure of 328g / cm 2 ~658g / cm 2 of 150 ℃ ~660 ℃, a 200 ° C. to 300 ° C., is preferably about 505 g / cm 2. This is because high-temperature damage to the semiconductor light emitting stack 13 can be suppressed, and an appropriate bonding effect can be obtained. Bonding structure 12 comprises a material such as metal, epoxy, PI, BCB, PFCB or other alternative material. Further, the bonding structure 12 is a transparent material such as BCB.

不透光性基板11が、半導体発光スタック13と電気的に接続されると、電気的なチャンネルが垂直に構成される。半導体発光装置10の電気接続部1301は、半導体発光スタック13の上部に成膜され、不透光性基板11は、別の電気接続部として作用する。あるいは、別の電気接続部は、不透光性基板11上に形成することもできる。   When the opaque substrate 11 is electrically connected to the semiconductor light emitting stack 13, the electrical channels are configured vertically. The electrical connection portion 1301 of the semiconductor light emitting device 10 is formed on the upper portion of the semiconductor light emitting stack 13, and the non-transparent substrate 11 functions as another electrical connection portion. Alternatively, another electrical connection part can be formed on the light-impermeable substrate 11.

蛍光体構造体14は、1または2以上の蛍光体1401で構成され、この蛍光体は、半導体発光スタック13によって生じた一次光を吸収して、一次光とは異なる波長の変換光を放射する。変換光は、多数の蛍光体1401を使用して多数の色相を示すようにしても良い。また蛍光体構造体14は、半導体発光装置10を覆うように形成され、実質的に半導体発光スタック13の輪郭に合わせて形成され、これによりチップのパッケージ化が容易となる。蛍光体1401は、バインダ（示されていない）を介して半導体発光スタック13を覆うように形成することができる。バインダおよび蛍光体1401は、混合され半導体発光スタック13を覆うように設置される。別の方法では、バインダは半導体発光スタック13に設置され、蛍光体1401はバインダを覆うように設置される。また、キャップまたはコンテナのような他の構造体（示されていない）を半導体発光スタック13を覆うように形成して、蛍光体1401を担持、充填あるいはパッケージ化しても良い。   The phosphor structure 14 is composed of one or two or more phosphors 1401, which absorb the primary light generated by the semiconductor light emitting stack 13 and emit converted light having a wavelength different from that of the primary light. . The converted light may show a number of hues using a number of phosphors 1401. The phosphor structure 14 is formed so as to cover the semiconductor light emitting device 10 and is formed substantially in accordance with the outline of the semiconductor light emitting stack 13, thereby facilitating chip packaging. The phosphor 1401 can be formed so as to cover the semiconductor light emitting stack 13 via a binder (not shown). The binder and phosphor 1401 are mixed and installed so as to cover the semiconductor light emitting stack 13. In another method, the binder is installed on the semiconductor light emitting stack 13, and the phosphor 1401 is installed so as to cover the binder. Further, another structure (not shown) such as a cap or a container may be formed so as to cover the semiconductor light emitting stack 13, and the phosphor 1401 may be carried, filled, or packaged.

蛍光体構造体14は、蛍光体1401のみを含むこと、あるいは非接着型の蛍光体構造体であることが好ましい。ここで非接着型の蛍光体構造体14とは、バインダ、エポキシまたは他の結合材を含まない、一体化蛍光体を意味する。蛍光体1401を一体化する方法には、例えば、沈降法または他の物理的堆積処理法を用いることができる。半導体発光スタック13と蛍光体構造体14間の接合強度は、蛍光体1401の加熱および／または圧縮によって、さらに増大させることができる。非接着型の蛍光体構造体14を利用することで、バインダまたはエポキシによる光の吸収を回避することができ、これにより良好な光変換および色特性を得ることができる。   The phosphor structure 14 preferably includes only the phosphor 1401 or is a non-adhesive phosphor structure. Here, the non-adhesive phosphor structure 14 means an integrated phosphor that does not contain a binder, epoxy, or other binder. As a method for integrating the phosphors 1401, for example, a sedimentation method or other physical deposition processing methods can be used. The bonding strength between the semiconductor light emitting stack 13 and the phosphor structure 14 can be further increased by heating and / or compressing the phosphor 1401. By using the non-adhesive phosphor structure 14, light absorption by the binder or epoxy can be avoided, and thereby good light conversion and color characteristics can be obtained.

上述の実施例の蛍光体構造体14は、半導体発光スタック13を覆うように形成されるが、蛍光体構造体14は、半導体発光スタック13と直接接触させる必要はない。代わりに、保護層または光学層のような、別の構造体を半導体発光スタック13と蛍光体構造体14の間に形成することもできる。さらに蛍光体構造体14は、硫化物粉末のような粉末形状であっても良い。粉末の平均径は0.1〜100μm程度であることが好ましい。   The phosphor structure 14 of the above-described embodiment is formed so as to cover the semiconductor light emitting stack 13, but the phosphor structure 14 does not need to be in direct contact with the semiconductor light emitting stack 13. Alternatively, another structure, such as a protective layer or an optical layer, can be formed between the semiconductor light emitting stack 13 and the phosphor structure 14. Further, the phosphor structure 14 may have a powder shape such as sulfide powder. The average diameter of the powder is preferably about 0.1 to 100 μm.

図4および5には、本発明の第2の実施例の正面図を示す。第2の実施例における構成体のうち、第1の実施例と同じものについては、同じ表示で示され、これらの構成体の説明は、繰り返しとなるためここでは省略する。   4 and 5 are front views of the second embodiment of the present invention. Of the components in the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are indicated by the same display, and the description of these components is omitted here because it is repeated.

第1の実施例で説明したように、接合構造体12は、不透光性基板11と半導体発光スタック13との接合に用いられる。この実施例では、接合構造体12は、さらに第1の中間層1201と、接着層1202と、第2の中間層1203とを有する。第1の中間層1201と第2の中間層1203は、それぞれ、不透光性基板11および半導体発光スタック13を覆うように形成される。接着層1202は、第1および第2の中間層1201と1203の接合に使用される。2つの中間層1201と1203の使用により、接着層1202と不透光性基板11との接合強度、および接着層1202と半導体発光スタック13との接合強度が増大する。   As described in the first embodiment, the bonding structure 12 is used for bonding the opaque substrate 11 and the semiconductor light emitting stack 13. In this embodiment, the bonding structure 12 further includes a first intermediate layer 1201, an adhesive layer 1202, and a second intermediate layer 1203. The first intermediate layer 1201 and the second intermediate layer 1203 are formed so as to cover the opaque substrate 11 and the semiconductor light emitting stack 13, respectively. The adhesive layer 1202 is used for joining the first and second intermediate layers 1201 and 1203. Use of the two intermediate layers 1201 and 1203 increases the bonding strength between the adhesive layer 1202 and the opaque substrate 11 and the bonding strength between the adhesive layer 1202 and the semiconductor light emitting stack 13.

接合構造体12の接着層1202は、例えばエポキシ、PI、BCB、PFCBまたは他の有機接着材である。第1と第2の中間層1201と1203は、SiNx、Ti、Cr、あるいは接着層1202と不透光性基板11の間、および／または接着層1202と半導体発光スタック13の間の接合強度を高める他の材料である。   The adhesive layer 1202 of the joint structure 12 is, for example, epoxy, PI, BCB, PFCB, or other organic adhesive material. The first and second intermediate layers 1201 and 1203 provide a bonding strength between SiNx, Ti, Cr, or between the adhesive layer 1202 and the opaque substrate 11, and / or between the adhesive layer 1202 and the semiconductor light emitting stack 13. Other materials to enhance.

図4および5に示すように、半導体発光装置10は、さらに保護構造体15を有し、この保護構造体は、蛍光体構造体14を覆うように形成され、蛍光体構造体14および蛍光体構造体14の下側の他の構造体を、水分、衝撃などから保護する。保護構造体15は、Su8、BCB、PFCB、エポキシ、アクリル樹脂、COC、PMMA、PET、PC、ポリエーテルイミド、フッ化炭素高分子、珪素樹脂、ガラス、これらのいずれかの組み合わせ、または他の光透過性材料のような材料を有する。   As shown in FIGS. 4 and 5, the semiconductor light emitting device 10 further includes a protective structure 15, and this protective structure is formed so as to cover the phosphor structure 14, and the phosphor structure 14 and the phosphor Other structures on the lower side of the structure 14 are protected from moisture, impact, and the like. Protective structure 15 can be Su8, BCB, PFCB, epoxy, acrylic resin, COC, PMMA, PET, PC, polyetherimide, fluorocarbon polymer, silicon resin, glass, any combination of these, or other Having a material such as a light transmissive material.

保護構造体15は、さらに複数の光学層1501および1502を有し、各光学層は異なる厚さである。各光学層1501および1502の厚さは、半導体発光スタック13からの距離とともに増大することが好ましく、従って外層の厚さは、内層の厚さよりも厚い。本実施例では、光学層1502の厚さは、光学層1501の厚さよりも厚い。光学層1501と1502の厚さの変化は、半導体発光装置10に生じる保護構造体15上部の熱応力を緩和し、保護層15にクラックが生じることを回避する。複数の光学層1501と1502は、拡散促進層、レンズのような集光層、または半導体発光装置10の発光特性を調整する他の構造体となる。   The protective structure 15 further includes a plurality of optical layers 1501 and 1502, each of which has a different thickness. The thickness of each optical layer 1501 and 1502 preferably increases with distance from the semiconductor light emitting stack 13, so the thickness of the outer layer is greater than the thickness of the inner layer. In this embodiment, the optical layer 1502 is thicker than the optical layer 1501. The change in the thickness of the optical layers 1501 and 1502 alleviates the thermal stress on the protective structure 15 generated in the semiconductor light emitting device 10 and avoids the generation of cracks in the protective layer 15. The plurality of optical layers 1501 and 1502 serve as a diffusion promoting layer, a condensing layer such as a lens, or another structure that adjusts the light emission characteristics of the semiconductor light emitting device 10.

半導体発光装置10は、さらに反射層16を有し、この反射層は、不透光性基板11の方向に進行する光を反射し、光を蛍光体構造体14の方に誘導する。反射層16は、接合構造体12と不透光性基板11の間に設置することができ、すなわち接合構造体12は、図4に示すように透明である。あるいは反射層16は、図5に示すように、接合構造体12と半導体発光スタック13の間に設置することもできる。さらに反射層16は、ブラッグ反射器のように、半導体発光スタック13（図示されていない）内部に形成することもできる。   The semiconductor light emitting device 10 further includes a reflective layer 16, which reflects light traveling in the direction of the opaque substrate 11 and guides the light toward the phosphor structure 14. The reflective layer 16 can be placed between the bonded structure 12 and the opaque substrate 11, that is, the bonded structure 12 is transparent as shown in FIG. Alternatively, the reflective layer 16 can be disposed between the junction structure 12 and the semiconductor light emitting stack 13, as shown in FIG. Further, the reflective layer 16 can be formed inside the semiconductor light emitting stack 13 (not shown), like a Bragg reflector.

反射層16の材料は、例えば金属、酸化物、これらの材料の組み合わせ、または光を反射する他の材料である。反射層16は、In、Sn、Al、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Pb、Ge、Cu、Ni、AuBe、AuGe、AuZn、PbSn、SiNx、SiO2、Al2O3、TiO2およびMgOからなる群より選択される材料を有することが好ましい。 The material of the reflective layer 16 is, for example, a metal, an oxide, a combination of these materials, or other materials that reflect light. Reflective layer 16 is, In, Sn, Al, Au , Pt, Zn, Ag, Ti, Pb, Ge, Cu, Ni, AuBe, AuGe, AuZn, PbSn, SiNx, SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2 and It is preferred to have a material selected from the group consisting of MgO.

本発明の半導体発光スタック13は、さらに透明導電層（示されていない)を有し、この透明導電層は、電流を通し、あるいはｐ型半導体層またはn型半導体層のように、他の層とオーム接触を形成する。透明導電層の材料は、インジウムスズ酸化物（ITO）、カドミウムスズ酸化物（CTO）、アンチモンスズ酸化物、亜鉛酸化物、亜鉛スズ酸化物、Ni／Au、NiO／Au、TiWNまたは透明金属層である。   The semiconductor light emitting stack 13 of the present invention further has a transparent conductive layer (not shown), which conducts current or other layers, such as a p-type semiconductor layer or an n-type semiconductor layer. And form ohmic contact. Transparent conductive layer material is indium tin oxide (ITO), cadmium tin oxide (CTO), antimony tin oxide, zinc oxide, zinc tin oxide, Ni / Au, NiO / Au, TiWN or transparent metal layer It is.

再度図1乃至5を参照して説明する。本発明の半導体発光装置10を製作する方法は、半導体発光スタック13を成長基板（示されていない）から分離するステップと、半導体発光スタック13と不透光性基板11を接合するステップと、蛍光体構造体14を半導体発光スタック13を覆うように形成するステップとを有する。前記接合するステップでは、半導体発光スタック13と不透光性基板11の間に接合構造体が形成される。あるいは、前記接合するステップでは、所定の温度および圧力で、半導体発光スタック13を直接、不透光性基板11に接合しても良く、温度は500℃〜1000℃が好ましく、550℃〜1000℃がより好ましく、圧力は200g/cm2〜400g/cm2が好ましい。接合構造体12を接着層（示されていない）として、所定の温度、所定の圧力で、半導体発光スタック13と不透光性基板11を接着しても良く、温度は150℃〜600℃であって、200℃〜300℃であることが好ましく、圧力は328g/cm2〜658g/cm2であって、約505g/cm2であることが好ましい。接合構造体12は、金属層（示されていない）とすることも可能であり、この層は、200℃〜600℃の適切な温度および圧力で、半導体発光スタック13と不透光性基板11に接合される。金属層は、光を反射するミラーとしても作用し得る。 Description will be made with reference to FIGS. 1 to 5 again. The method of fabricating the semiconductor light emitting device 10 of the present invention includes separating the semiconductor light emitting stack 13 from a growth substrate (not shown), bonding the semiconductor light emitting stack 13 and the opaque substrate 11, and fluorescence. Forming a body structure 14 so as to cover the semiconductor light emitting stack 13. In the bonding step, a bonding structure is formed between the semiconductor light emitting stack 13 and the light-impermeable substrate 11. Alternatively, in the bonding step, the semiconductor light emitting stack 13 may be directly bonded to the light-impermeable substrate 11 at a predetermined temperature and pressure, and the temperature is preferably 500 ° C. to 1000 ° C., preferably 550 ° C. to 1000 ° C. still more preferably, the pressure is 200g / cm 2 ~400g / cm 2 is preferred. As the bonding structure 12 as an adhesive layer (not shown), the semiconductor light emitting stack 13 and the light-impermeable substrate 11 may be bonded at a predetermined temperature and a predetermined pressure, and the temperature is 150 ° C. to 600 ° C. The pressure is preferably 200 ° C. to 300 ° C., and the pressure is 328 g / cm 2 to 658 g / cm 2 , preferably about 505 g / cm 2 . The junction structure 12 can also be a metal layer (not shown), which is connected to the semiconductor light emitting stack 13 and the opaque substrate 11 at an appropriate temperature and pressure of 200 ° C. to 600 ° C. To be joined. The metal layer can also act as a mirror that reflects light.

前記接合するステップは、不透光性基板11を覆うように第1の中間層1201を形成するステップと、半導体発光スタック13を覆うように第2の中間層1203を形成するステップと、接着層1202を介して半導体発光スタック13と不透光性基板11を接合するステップとを有することが好ましい。接着層1202は、第1および第2の中間層1201および1203の間に形成される。第1と第2の中間層1201と1203は、接着層1202と半導体発光スタック13の間、および接着層1202と不透光性基板11の間の接合強度を高めることができる。   The bonding step includes a step of forming a first intermediate layer 1201 so as to cover the light-impermeable substrate 11, a step of forming a second intermediate layer 1203 so as to cover the semiconductor light emitting stack 13, and an adhesive layer It is preferable to have a step of bonding the semiconductor light emitting stack 13 and the opaque substrate 11 via 1202. The adhesive layer 1202 is formed between the first and second intermediate layers 1201 and 1203. The first and second intermediate layers 1201 and 1203 can increase the bonding strength between the adhesive layer 1202 and the semiconductor light emitting stack 13 and between the adhesive layer 1202 and the opaque substrate 11.

蛍光体構造体14は、蛍光体1401の沈降によって、あるいは蛍光体1401とエポキシのようなバインダを混合することによって、半導体発光スタック13を覆うように形成されることが好ましい。   The phosphor structure 14 is preferably formed to cover the semiconductor light emitting stack 13 by sedimentation of the phosphor 1401 or by mixing the phosphor 1401 and a binder such as epoxy.

保護構造体15は、蛍光体構造体14を覆うように形成することもできる。保護構造体は、複数の層1501と1502を含み、保護構造体15の下部の他の構造体を、水分および衝撃から保護し、あるいは高温で生じる熱応力を緩和する。   The protective structure 15 can also be formed so as to cover the phosphor structure 14. The protective structure includes a plurality of layers 1501 and 1502, and protects other structures below the protective structure 15 from moisture and impact, or relieves thermal stress generated at high temperatures.

さらに本発明では、不透光性基板11と接合構造体12の間、あるいは接合構造体12と半導体発光スタック13の間に反射層16が形成される。あるいは反射層16は、ブラッグ反射層のように、半導体発光スタック13の内部に形成され、光を反射する。   Further, in the present invention, the reflective layer 16 is formed between the opaque substrate 11 and the bonding structure 12 or between the bonding structure 12 and the semiconductor light emitting stack 13. Alternatively, the reflective layer 16 is formed inside the semiconductor light emitting stack 13 like a Bragg reflective layer and reflects light.

また蛍光体構造体14は、ウェハまたはチップ上に形成することもできる。蛍光体構造体14がウェハ上に形成される場合、半導体発光スタック13上には、溝1302が設けられ、その後、蛍光体構造体14が、半導体発光スタック13を覆うように形成される。次にウェハが、溝1302によって、蛍光体構造体14または保護層15の形成後に小さく区切られ、半導体発光装置10のチップが形成される。   The phosphor structure 14 can also be formed on a wafer or chip. When the phosphor structure 14 is formed on a wafer, a groove 1302 is provided on the semiconductor light emitting stack 13, and then the phosphor structure 14 is formed so as to cover the semiconductor light emitting stack 13. Next, the wafer is divided into small portions by the grooves 1302 after the phosphor structure 14 or the protective layer 15 is formed, and the chip of the semiconductor light emitting device 10 is formed.

本発明の広い態様から逸脱しないで、本発明の実施例の変更および修正が行えることは、当業者には明らかであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、それらの範囲を包含し、そのような全ての変更や修正は、本発明の観念および範囲に属する。   It will be apparent to those skilled in the art that changes and modifications can be made to the embodiments of the invention without departing from the broad aspects of the invention. Accordingly, the appended claims are intended to cover their scope and all such changes and modifications are within the spirit and scope of this invention.

本発明による半導体発光装置の実施例の正面図である。It is a front view of the Example of the semiconductor light-emitting device by this invention. 本発明による半導体発光装置の実施例の正面図である。It is a front view of the Example of the semiconductor light-emitting device by this invention. 本発明による半導体発光装置の実施例の正面図である。It is a front view of the Example of the semiconductor light-emitting device by this invention. 本発明による半導体発光装置の別の実施例の正面図である。It is a front view of another Example of the semiconductor light-emitting device by this invention. 本発明による半導体発光装置の別の実施例の正面図である。It is a front view of another Example of the semiconductor light-emitting device by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 半導体発光装置
１１ 不透光性基板
１１０１ 透明基板
１２ 接合構造体
１２０１ 第1の中間層
１２０２ 接着層
１２０３ 第2の中間層
１３ 半導体発光スタック
１３０１ 電気接続部
１３０２ 溝
１４ 蛍光体構造体
１４０１ 蛍光体
１５ 保護層
１５０１、１５０２ 光学層
１６ 反射層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor light-emitting device 11 Translucent board | substrate 1101 Transparent substrate 12 Bonding structure 1201 1st intermediate | middle layer 1202 Adhesion layer 1203 2nd intermediate | middle layer 13 Semiconductor light-emitting stack 1301 Electrical connection part 1302 Groove | 14 Fluorescent substance structure 1401 Phosphor 15 Protective layer 1501, 1502 Optical layer 16 Reflective layer

Claims (35)

不透光性基板、
接合構造体、
一次光を放射する半導体発光スタックであって、成長基板から分離され、前記接合構造体を介して前記不透光性基板に接合された半導体発光スタック、および
前記半導体発光スタックを被覆するように設置された蛍光体構造体であって、前記一次光を吸収して変換光を放射する蛍光体を有し、実質的に前記半導体発光スタックの輪郭に合わせるように設置された蛍光体構造体、
を有する半導体発光装置。 Opaque substrate,
Bonded structure,
A semiconductor light-emitting stack that emits primary light, the semiconductor light-emitting stack separated from a growth substrate and bonded to the light-impermeable substrate through the bonding structure, and installed so as to cover the semiconductor light-emitting stack A phosphor structure that has a phosphor that absorbs the primary light and emits converted light, the phosphor structure being arranged to substantially match the contour of the semiconductor light emitting stack,
A semiconductor light emitting device. 前記不透光性基板は、半導体、金属、Si、GaN／SiおよびGaAsからなる群より選択された材料を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。   2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the opaque substrate has a material selected from the group consisting of semiconductor, metal, Si, GaN / Si, and GaAs. 前記不透光性基板は、反射性であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。   The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the opaque substrate is reflective. 前記不透光性基板は、透明基板と、反射層とを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。   The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the opaque substrate includes a transparent substrate and a reflective layer. 前記透明基板は、GaP、SiC、ZnO、GaAsP、AlGaAs、Al2O3およびガラスからなる群より選択された材料を有することを特徴とする請求項4に記載の半導体発光装置。 5. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein the transparent substrate has a material selected from the group consisting of GaP, SiC, ZnO, GaAsP, AlGaAs, Al 2 O 3 and glass. 前記接合構造体は透明であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。   The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the bonding structure is transparent. 前記不透光性基板は、前記半導体発光スタックに電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。   The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the opaque substrate is electrically connected to the semiconductor light emitting stack. 前記接合構造体は反射性であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。   The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the bonding structure is reflective. 前記接合構造体は、金属、エポキシ、PI、BCBおよびPFCBからなる群より選択される材料を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。   2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the bonding structure includes a material selected from the group consisting of metal, epoxy, PI, BCB, and PFCB. 前記接合構造体は、前記不透光性基板が、前記半導体発光スタックと直接接する界面に隣接する領域にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。   2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the bonding structure is in a region adjacent to the interface in which the light-impermeable substrate is in direct contact with the semiconductor light emitting stack. 前記接合構造体は、第1の中間層と、接着層と、第2の中間層とを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。   The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the bonding structure includes a first intermediate layer, an adhesive layer, and a second intermediate layer. 前記第1および第2の中間層のそれぞれは、SiNx、TiおよびCrからなる群より選択される材料を有することを特徴とする請求項１1に記載の半導体発光装置。   12. The semiconductor light emitting device according to claim 11, wherein each of the first and second intermediate layers includes a material selected from the group consisting of SiNx, Ti, and Cr. 前記接着層は、エポキシ、PI、BCBおよびPFCBからなる群より選択される材料を有することを特徴とする請求項１1に記載の半導体発光装置。   12. The semiconductor light emitting device according to claim 11, wherein the adhesive layer comprises a material selected from the group consisting of epoxy, PI, BCB, and PFCB. 前記蛍光体構造体は、さらにバインダを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。   The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the phosphor structure further includes a binder. 前記蛍光体構造体は、非接着型の蛍光体構造体であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。   The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the phosphor structure is a non-adhesive phosphor structure. 前記蛍光体構造体は、粉末形状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。   2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the phosphor structure has a powder shape. 前記粉末の平均径は、約0.1〜100μmの範囲にあることを特徴とする請求項１6に記載の半導体発光装置。   17. The semiconductor light emitting device according to claim 16, wherein an average diameter of the powder is in a range of about 0.1 to 100 [mu] m. さらに、前記蛍光体構造体を覆うように形成された保護構造体を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。   2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising a protective structure formed so as to cover the phosphor structure. 前記保護構造体は、複数の光学層を有することを特徴とする請求項18に記載の半導体発光装置。   19. The semiconductor light emitting device according to claim 18, wherein the protective structure has a plurality of optical layers. 前記複数の光学層の厚さは、前記半導体発光スタックからのそれぞれの距離とともに増大することを特徴とする請求項18に記載の半導体発光装置。   19. The semiconductor light emitting device according to claim 18, wherein the thickness of the plurality of optical layers increases with a distance from the semiconductor light emitting stack. 前記保護構造体は、Su8、BCB、PFCB、エポキシ、アクリル樹脂、COC、PMMA、PET、PC、ポリエーテルイミド、フッ化炭素高分子、珪素樹脂およびガラスからなる群より選択される材料を有することを特徴とする請求項18に記載の半導体発光装置。   The protective structure has a material selected from the group consisting of Su8, BCB, PFCB, epoxy, acrylic resin, COC, PMMA, PET, PC, polyetherimide, fluorocarbon polymer, silicon resin, and glass. 19. The semiconductor light-emitting device according to claim 18, さらに、前記不透光性基板と前記半導体発光スタックの間に、反射層を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。   2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising a reflective layer between the opaque substrate and the semiconductor light emitting stack. 前記半導体発光スタックは、透明導電層を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。   2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting stack has a transparent conductive layer. 前記透明導電層は、インジウムスズ酸化物（ITO）、カドミウムスズ酸化物（CTO）アンチモンスズ酸化物、亜鉛酸化物、亜鉛スズ酸化物、Ni／Au、NiO／AuおよびTiWNからなる群より選択される材料を有することを特徴とする請求項23に記載の半導体発光装置。   The transparent conductive layer is selected from the group consisting of indium tin oxide (ITO), cadmium tin oxide (CTO) antimony tin oxide, zinc oxide, zinc tin oxide, Ni / Au, NiO / Au and TiWN. 24. The semiconductor light emitting device according to claim 23, comprising: 半導体発光装置を製作する方法であって、
成長基板から半導体発光スタックを分離するステップと、
不透光性基板に前記半導体発光スタックを接合するステップと、
前記半導体発光スタックを覆うように、蛍光体構造体を形成するステップと、
を有する方法。 A method of manufacturing a semiconductor light emitting device,
Separating the semiconductor light emitting stack from the growth substrate;
Bonding the semiconductor light emitting stack to an opaque substrate;
Forming a phosphor structure to cover the semiconductor light emitting stack;
Having a method. 前記接合するステップは、前記半導体発光スタックと前記不透光性基板の間に、接合構造体を形成するステップを有することを特徴とする請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the step of bonding comprises forming a bonding structure between the semiconductor light emitting stack and the opaque substrate. 前記接合構造体は、接着剤、ハンダ、半導体、反射層、SiNx、TiおよびCrからなる群より選択される材料を有することを特徴とする請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein the bonded structure comprises a material selected from the group consisting of adhesive, solder, semiconductor, reflective layer, SiNx, Ti, and Cr. 前記接合構造体は、前記不透光性基板が前記半導体発光スタックと直接接する界面と実質的に隣接する領域にあることを特徴とする請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein the bonded structure is in a region substantially adjacent to an interface where the opaque substrate is in direct contact with the semiconductor light emitting stack. 前記接合するステップは、
前記不透光性基板を覆うように、第1の中間層を形成するステップと、
前記半導体発光スタックを覆うように、第2の中間層を形成するステップと、
前記第1および第2の中間層の間の接着剤を介して、前記不透光性基板と前記半導体発光スタックを接合するステップと、
を有することを特徴とする請求項25に記載の方法。 The joining step includes
Forming a first intermediate layer so as to cover the light-impermeable substrate;
Forming a second intermediate layer to cover the semiconductor light emitting stack;
Bonding the light-impermeable substrate and the semiconductor light emitting stack via an adhesive between the first and second intermediate layers;
26. The method of claim 25, comprising: 前記形成するステップは、前記半導体発光スタックを覆うように蛍光体を設置するステップを有し、前記蛍光体構造体が形成されることを特徴とする請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the forming comprises placing a phosphor over the semiconductor light emitting stack, wherein the phosphor structure is formed. 前記蛍光体構造体は、蛍光体とバインダとを有することを特徴とする請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein the phosphor structure comprises a phosphor and a binder. さらに、前記半導体発光スタックに溝を形成するステップを有することを特徴とする請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, further comprising forming a groove in the semiconductor light emitting stack. さらに、前記半導体発光スタックを小さく区切るステップを有することを特徴とする請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, further comprising the step of subdividing the semiconductor light emitting stack. さらに、前記蛍光体構造体を覆うように保護層を形成するステップを有することを特徴とする請求項25に記載の方法。   26. The method according to claim 25, further comprising forming a protective layer so as to cover the phosphor structure. さらに、前記不透光性基板および前記半導体発光スタックの間に、反射層を形成するステップを有することを特徴とする請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, further comprising forming a reflective layer between the opaque substrate and the semiconductor light emitting stack.
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