JP2007067184A - Led package - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は窒化ガリウム系化合物半導体発光素子及び蛍光体を用いて、電力−光変換効率と光の波長変換効率に優れ、発光を外部に効率的に取り出すことができ、かつ、製作の工程が簡便である白色光用等のLEDパッケージに関する。 The present invention uses a gallium nitride compound semiconductor light emitting element and a phosphor, has excellent power-light conversion efficiency and light wavelength conversion efficiency, can efficiently extract emitted light to the outside, and has a simple manufacturing process. This relates to an LED package for white light or the like.
近年、短波長光発光素子用の半導体材料としてGaN系化合物半導体材料が注目を集めている。GaN系化合物半導体は、サファイア単結晶を始めとして、種々の酸化物やIII−V族化合物を基板として、その上に有機金属気相化学反応法(MOCVD法)や分子線エピタキシー法(MBE法)等によって形成される。
GaN系化合物半導体材料を用いた発光素子においては、基板として広く用いられているサファイアが絶縁性であることより、n極とp極の両方の電極を同じ面に形成する構造とすることが多かった。
In recent years, GaN-based compound semiconductor materials have attracted attention as semiconductor materials for short wavelength light emitting devices. GaN-based compound semiconductors include sapphire single crystals, various oxides and III-V compounds as substrates, and metalorganic vapor phase chemical reaction method (MOCVD method) and molecular beam epitaxy method (MBE method). And so on.
In a light-emitting element using a GaN-based compound semiconductor material, since sapphire widely used as a substrate is insulative, it often has a structure in which both n-pole and p-pole electrodes are formed on the same surface. It was.
GaN系化合物半導体材料の特性として、短波長の光を効率良く出力できる点がある。このような特徴を利用して、高出力の青色LEDや紫外LEDが作製されてきた。また、短波長の光を励起光源として用い、波長を変換することで、更に長い波長の発光を得ることができる。この性質を利用して、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子チップを用い、この光を蛍光体に当てることで波長を変換する技術が広く用いられている。 As a characteristic of the GaN-based compound semiconductor material, there is a point that light having a short wavelength can be efficiently output. Utilizing such characteristics, high-power blue LEDs and ultraviolet LEDs have been produced. Further, light having a longer wavelength can be obtained by converting the wavelength using short-wavelength light as an excitation light source. Utilizing this property, a technology for converting a wavelength by using a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting element chip and applying this light to a phosphor is widely used.
2つの電極を同じ面に形成した素子構造では、それをリードフレームに接続するためのワイヤも2本となる。しかしながら、多くの場合ワイヤの材質として利用されるAuは、短波長の光を吸収してしまい、発光の波長変換の効率を下げることが言われている。(特許文献1参照) In an element structure in which two electrodes are formed on the same surface, there are two wires for connecting them to the lead frame. However, it is said that Au, which is often used as a wire material, absorbs short-wavelength light and lowers the efficiency of light emission wavelength conversion. (See Patent Document 1)
一方、SiCなどの導電性の基板を用いた素子も存在しており、素子の一つの面と、相対するもう一方の面の両方に電極を持つ構造(上下電極構造と呼ぶ)が実現している。(特許文献2参照)この場合には接続のためのワイヤは1本である。
しかしながらSiC基板を残したままのチップからの発光で蛍光体を励起しようとした場合、蛍光体を励起できるような短波長の光に対してSiCの透過率が低いため、基板に吸収されて発光が良好に取り出せないという問題点がある。
On the other hand, there is an element using a conductive substrate such as SiC, and a structure having electrodes on both one surface of the element and the other surface (referred to as an upper and lower electrode structure) has been realized. Yes. In this case, there is one wire for connection.
However, when an attempt is made to excite the phosphor with light emitted from the chip while leaving the SiC substrate, the transmittance of SiC is low with respect to short-wavelength light that can excite the phosphor, so that the substrate is absorbed and emits light. Has a problem that it cannot be taken out well.
サファイア基板上の積層構造体を用いて上下電極を実現する方法として、一つにはn層の側面に電極を作製する方法(特許文献3参照)や、サファイアに孔を穿ち、裏面側からn電極の導通を取る方法(特許文献4参照)も提案されている。更に、近年では、サファイア基板を剥離することにより、窒化ガリウム結晶の表面とは反対側の層を露出させ、ここに電極を形成することによって上下電極構造を実現する技術も開発されている。
しかしながら、これらの先行技術の中には、蛍光体を含んだ樹脂との組み合わせについては論じられていない。
However, these prior arts do not discuss combinations with resins containing phosphors.
サファイア基板などの基板を用いた従来の素子では、n、p両方の電極を同じ面に作製し、2本の金線でリードフレームに接続するマウント方法が取られてきた。しかし、2本の金線を用いると金線によるチップからの発光が吸収されてしまい、チップの発光を有効に使えない。特に、蛍光体を含んだ領域をチップ周辺に形成してこれをチップからの発光でこれを励起して波長を変換するような構造をとると、金線に吸収される励起光の影響は無視できない。
一方、フリップチップと呼ばれる、基板側を上に向けて電極をバンプや半田でマウントするチップも公開されているが、このチップのマウントは工程数が、多く簡便でない。
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、電力−光変換効率および光の波長変換効率の両方に優れていて、かつ発光を外部に効率的に取り出すことができ、かつ、製作の工程が簡便である窒化ガリウム系化合物半導体発光素子及び蛍光体を用いたLEDパッケージを提供することである。
In a conventional element using a substrate such as a sapphire substrate, a mounting method has been adopted in which both n and p electrodes are formed on the same surface and connected to a lead frame with two gold wires. However, if two gold wires are used, the light emitted from the chip by the gold wire is absorbed, and the light emitted from the chip cannot be used effectively. In particular, if a region containing phosphors is formed around the chip, and this is excited by light emitted from the chip to convert the wavelength, the influence of the excitation light absorbed by the gold wire is ignored. Can not.
On the other hand, a chip called flip chip, in which electrodes are mounted with bumps or solder with the substrate side facing up, is disclosed, but mounting of this chip is not simple because of the large number of steps.
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to be excellent in both power-light conversion efficiency and light wavelength conversion efficiency, and to efficiently extract emitted light to the outside. It is an object of the present invention to provide an LED package using a gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device and a phosphor that are simple.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、下記の発明からなる。
(1)窒化ガリウム系化合物半導体の積層体を含む発光素子及び蛍光体を備えたLEDパッケージにおいて、発光素子の一方の電極とリードフレームの接続をワイヤで行い、他方の電極とリードフレームの接続を非ワイヤ接続とした、ことを特徴とするLEDパッケージ。
(2)窒化ガリウム系化合物半導体の積層体を含む発光素子及び蛍光体を備えたLEDパッケージにおいて、発光素子の一方の電極とリードフレームの接続をワイヤで行い、他方の電極とリードフレームの接続を、基板を除去して露出させた半導体層上に形成した電極とリードフレームとを接合して行う、ことを特徴とするLEDパッケージ。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes the following inventions.
(1) In an LED package including a light emitting element including a laminate of a gallium nitride compound semiconductor and a phosphor, one electrode of the light emitting element and the lead frame are connected by a wire, and the other electrode and the lead frame are connected. An LED package characterized by non-wire connection.
(2) In an LED package including a light emitting element including a laminate of gallium nitride compound semiconductors and a phosphor, one electrode of the light emitting element and the lead frame are connected by a wire, and the other electrode and the lead frame are connected. An LED package comprising: bonding an electrode formed on a semiconductor layer exposed by removing a substrate and a lead frame.
(3)窒化ガリウム系化合物半導体の積層体を含む発光素子及び蛍光体を備えたLEDパッケージにおいて、発光素子の一方の電極とリードフレームの接続をワイヤで行い、他方の電極とリードフレームの接続を、絶縁性基板に半導体層に達する欠落部を設け、該欠落部に充填した導電体により、前記半導体層と電極とを導通させると共に、該電極をリードフレームに接続することを特徴とするLEDパッケージ。
(4)上記欠落部が穿孔である上記(3)に記載のLEDパッケージ。
(5)窒化ガリウム系化合物半導体の積層体を含む発光素子及び蛍光体を備えたLEDパッケージにおいて、発光素子の一方の電極とリードフレームの接続をワイヤで行い、他方の電極とリードフレームの接続を、発光層を挟んで前記一方の電極と反対側の半導体層の側面とリードフレームとを導電体で接続して行う、ことを特徴とするLEDパッケージ。
(3) In an LED package including a light emitting element including a laminate of a gallium nitride-based compound semiconductor and a phosphor, one electrode of the light emitting element and the lead frame are connected by a wire, and the other electrode and the lead frame are connected. An LED package comprising: an insulating substrate provided with a missing portion reaching the semiconductor layer; and a conductor filled in the missing portion, wherein the semiconductor layer and the electrode are electrically connected, and the electrode is connected to a lead frame. .
(4) The LED package according to (3), wherein the missing portion is a perforation.
(5) In an LED package including a light emitting element including a laminate of a gallium nitride compound semiconductor and a phosphor, one electrode of the light emitting element and the lead frame are connected by a wire, and the other electrode and the lead frame are connected. An LED package comprising: a lead frame connected to a side surface of a semiconductor layer opposite to the one electrode with a light emitting layer interposed therebetween.
(6)窒化ガリウム系化合物半導体の積層体の成長に用いられた基板が、サファイアなどの絶縁性基板、GaNなどの窒化ガリウム系化合物半導体基板、またはSiC、Si、ZnO、Ga2O3などの導電性基板からなる群から選ばれたものである上記(1)〜(5)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(7)窒化ガリウム系化合物半導体の積層体の厚みが、1μm〜1000μmであることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(8)窒化ガリウム系化合物半導体の積層体の厚みが、5μm〜100μmであることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(9)窒化ガリウム系化合物半導体の積層体の厚みが、10μm〜50μmであることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(6) The substrate used for the growth of the laminate of the gallium nitride compound semiconductor is an insulating substrate such as sapphire, a gallium nitride compound semiconductor substrate such as GaN, or SiC, Si, ZnO, Ga 2 O 3 or the like. The LED package according to any one of (1) to (5), which is selected from the group consisting of conductive substrates.
(7) The LED package as described in any one of (1) to (6) above, wherein the thickness of the gallium nitride compound semiconductor laminate is 1 μm to 1000 μm.
(8) The LED package as described in any one of (1) to (7) above, wherein the thickness of the gallium nitride compound semiconductor laminate is 5 μm to 100 μm.
(9) The LED package as described in any one of (1) to (8) above, wherein the thickness of the gallium nitride compound semiconductor laminate is 10 μm to 50 μm.
(10)窒化ガリウム系化合物半導体の積層体の大きさ(層平面)が、200μm角〜5mm角であることを特徴とする上記(1)〜(9)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(11)窒化ガリウム系化合物半導体の積層体の大きさ(層平面)が、200μm角〜2mm角であることを特徴とする上記(1)〜(10)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(12)窒化ガリウム系化合物半導体の積層体の大きさ(層平面)が、500μm角〜2mm角であることを特徴とする上記(1)〜(11)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(13)蛍光体が、YAG、TAG、BAM、ZnS、SiAlON(サイアロン)、シリケートからなる群から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする上記(1)〜(12)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(10) The LED package according to any one of (1) to (9) above, wherein the size (layer plane) of the gallium nitride compound semiconductor laminate is 200 μm square to 5 mm square.
(11) The LED package according to any one of (1) to (10) above, wherein the size (layer plane) of the gallium nitride compound semiconductor laminate is 200 μm square to 2 mm square.
(12) The LED package according to any one of (1) to (11) above, wherein the size (layer plane) of the gallium nitride compound semiconductor laminate is 500 μm square to 2 mm square.
(13) The phosphor according to any one of (1) to (12), wherein the phosphor is at least one selected from the group consisting of YAG, TAG, BAM, ZnS, SiAlON (sialon), and silicate. LED package.
(14)蛍光体が、樹脂に分散して発光素子に備わっている上記(1)〜(13)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(15)樹脂が、(メタ)アクリル酸系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン架橋樹脂、UV硬化樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一種であるである上記(14)に記載のLEDパッケージ。
(16)樹脂で封止した上記(1)〜(15)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(17)封止樹脂が、(メタ)アクリル酸系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン架橋樹脂、UV硬化樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂からなる群から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする上記(1)〜(16)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(18)LEDパッケージが、白色に発光する上記(1)〜(17)のいずれかに記載のLEDパッケージ。
(14) The LED package according to any one of (1) to (13), wherein the phosphor is dispersed in a resin and provided in the light emitting element.
(15) The resin according to (14), wherein the resin is at least one selected from the group consisting of (meth) acrylic acid resins, epoxy resins, urethane cross-linked resins, UV curable resins, urea resins, and silicone resins. LED package.
(16) The LED package according to any one of (1) to (15), which is sealed with a resin.
(17) The above, wherein the sealing resin is at least one selected from the group consisting of (meth) acrylic acid resins, epoxy resins, urethane cross-linked resins, UV curable resins, urea resins, and silicone resins. LED package in any one of 1)-(16).
(18) The LED package according to any one of (1) to (17), wherein the LED package emits white light.
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は、上下電極タイプと呼ばれる、p電極とn電極が相対する面に形成された構造を持つ発光素子を含んだ白色用等のLEDパッケージである。電極を上下電極とすることで接続のためのワイヤを1本にすることができるので、素子からの発光を高い効率で蛍光体に照射することができる。また、1ワイヤとすることで、フリップチップ実装に比較して素子の実装の簡便性が増し、また、基板に素子の発光波長に対して透過率の良い材料を使用する、または基板を取り除いた構造とするため、基板による発光の吸収がない利点がある。 The gallium nitride compound semiconductor light emitting device of the present invention is an LED package for white or the like including a light emitting device called a top and bottom electrode type and having a structure in which a p electrode and an n electrode are formed on opposite surfaces. Since the upper and lower electrodes are used as a single connection wire, the phosphor can be irradiated with light emitted from the element with high efficiency. In addition, the use of one wire increases the ease of mounting of the device compared to flip-chip mounting, and the substrate is made of a material having good transmittance with respect to the light emission wavelength of the device, or the substrate is removed. Because of the structure, there is an advantage that light emission is not absorbed by the substrate.
以下図面を参照しながら本発明を詳しく説明する。
図1に、本発明の実施形態の第1の例を示す。半導体積層体1は、pコンタクト層及びpクラッド層からなるp型層13、InGaN井戸層とGaN障壁層からなる多重量子井戸構造からなる活性層14、nクラッド層及びnコンタクト層からなるn型層15からなっている。成長に用いたサファイア基板を除去し、露出したnコンタクト層に他方の金属電極16を設け、p側に一方の透明電極11を形成した。透明材料電極はZnO、金属電極はAl/Ti/Auとした。12はボンディングパッドである。他方の金属電極はフレームリードフレーム22のn側リードに接続した。21は金線で、これにより一方の電極をリードフレーム22のp側リードに接続した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first example of an embodiment of the present invention. The semiconductor stacked body 1 includes a p-type layer 13 composed of a p-contact layer and a p-cladding layer, an active layer 14 composed of a multiple quantum well structure composed of an InGaN well layer and a GaN barrier layer, and an n-type composed of an n-cladding layer and an n-contact layer. It consists of layer 15. The sapphire substrate used for the growth was removed, the other metal electrode 16 was provided on the exposed n contact layer, and one transparent electrode 11 was formed on the p side. The transparent material electrode was ZnO, and the metal electrode was Al / Ti / Au. Reference numeral 12 denotes a bonding pad. The other metal electrode was connected to the n-side lead of the frame lead frame 22. 21 is a gold wire, which connected one electrode to the p-side lead of the lead frame 22.
図2に、本発明の実施形態の第2の例を示す。半導体積層体1は、pコンタクト層及びpクラッド層からなるp型層13、InGaN井戸層とGaN障壁層からなる多重量子井戸構造からなる活性層14、nクラッド層及びnコンタクト層からなるn型層15からなっている。成長に用いたサファイア基板17には、ウェットエッチングによってn型コンタクトに達する欠落部、例えば孔18が穿たれる。基板には他方の金属電極16が接合されている。穿孔により露出したnコンタクト層と金属電極16とを穿孔に導電体を充填することにより、導通させる。その金属電極をリードフレーム22の配線部に接続する。p側に一方の透明電極11を形成した。欠落部は半導体層の周辺部に設けることもできる。金属電極及び透明電極とリードフレームの接続は上記と同様である。透明材料電極はITO、金属電極はCr/Ti/Auとした。12はボンディングパッドである。 FIG. 2 shows a second example of the embodiment of the present invention. The semiconductor stacked body 1 includes a p-type layer 13 composed of a p-contact layer and a p-cladding layer, an active layer 14 composed of a multiple quantum well structure composed of an InGaN well layer and a GaN barrier layer, and an n-type composed of an n-cladding layer and an n-contact layer. It consists of layer 15. In the sapphire substrate 17 used for growth, a missing portion reaching the n-type contact, for example, a hole 18 is formed by wet etching. The other metal electrode 16 is bonded to the substrate. The n contact layer exposed by the perforation and the metal electrode 16 are made conductive by filling the perforation with a conductor. The metal electrode is connected to the wiring portion of the lead frame 22. One transparent electrode 11 was formed on the p side. The missing part can also be provided in the peripheral part of the semiconductor layer. The connection between the metal electrode and the transparent electrode and the lead frame is the same as described above. The transparent material electrode was ITO, and the metal electrode was Cr / Ti / Au. Reference numeral 12 denotes a bonding pad.
図3に、本発明の実施形態の第3の例を示す。半導体積層体等の構成は上記例と同様である。成長に用いたサファイア基板17には加工がなされておらず、ドライエッチングによって露出したnコンタクト層の側面に銀ペーストによる金属電極19を設けた。、p側に透明電極11を形成した。透明材料電極はPtとAuの薄膜の積層構造、金属電極はTi/Auとした。
本発明において透明電極等における透明あるいは透光性とは、300〜700nmの波長領域における光に対して透光性であることを意味する。
FIG. 3 shows a third example of the embodiment of the present invention. The configuration of the semiconductor laminate and the like is the same as in the above example. The sapphire substrate 17 used for the growth was not processed, and a metal electrode 19 made of silver paste was provided on the side surface of the n contact layer exposed by dry etching. The transparent electrode 11 was formed on the p side. The transparent material electrode was a laminated structure of thin films of Pt and Au, and the metal electrode was Ti / Au.
In the present invention, transparency or translucency in a transparent electrode or the like means translucency with respect to light in a wavelength region of 300 to 700 nm.
以下上記の実施形態について更に説明する。
半導体結晶積層構造体は、p層とn層との間に発光層を積層した、一般的な素子構造であることが望ましい。結晶成長に用いられる基板としては、サファイアなどの絶縁性基板、GaNなどの窒化ガリウム系化合物半導体、またはSiC、Si、ZnO、Ga2O3などの導電性基板が使用される。
結晶成長用の基板として導電性基板が使われているときには、成長に用いた基板に直接電極を形成することができるが、SiC、Siなどの基板は短波長の光の吸収が大きく、チップからの励起光を効率的に取り出すことができない。
The above embodiment will be further described below.
The semiconductor crystal laminated structure is preferably a general element structure in which a light emitting layer is laminated between a p layer and an n layer. As a substrate used for crystal growth, an insulating substrate such as sapphire, a gallium nitride compound semiconductor such as GaN, or a conductive substrate such as SiC, Si, ZnO, or Ga 2 O 3 is used.
When a conductive substrate is used as a substrate for crystal growth, electrodes can be formed directly on the substrate used for growth, but substrates such as SiC and Si have a large absorption of light at short wavelengths, so Cannot be extracted efficiently.
窒化ガリウム系化合物半導体の積層構造の成長のための基板としては、サファイアなどの絶縁性の基板が一般的であり、この場合にはサファイア基板に電極を形成することはできない。その場合には、第1の実施形態である窒化ガリウム系化合物結晶とサファイア基板との界面で基板を除去することができる。基板の除去の方法としては、エキシマーレーザや二酸化炭素レーザなどの高出力のレーザ光をサファイア面から照射し、界面に熱を発生させて基板を剥離する方法や、化学研磨などの方法でサファイアを削り取る方法などを用いることができる。
あるいは、第2実施形態である絶縁性の基板に半導体層にまで達する孔を穿ち、この孔に金属電極を形成することで導通をとっても良い。孔を開ける方法としては、化学研磨などの方法のほか、パターニングと湿式エッチングによって絶縁性の基板を溶かす方法を取ることもできる。
An insulating substrate such as sapphire is generally used as a substrate for growing a laminated structure of gallium nitride compound semiconductors. In this case, an electrode cannot be formed on the sapphire substrate. In that case, the substrate can be removed at the interface between the gallium nitride compound crystal and the sapphire substrate according to the first embodiment. As a method for removing the substrate, high power laser light such as excimer laser or carbon dioxide laser is irradiated from the sapphire surface and heat is generated at the interface to peel off the substrate, or chemical polishing is used to remove sapphire. A scraping method or the like can be used.
Alternatively, conduction may be obtained by forming a hole reaching the semiconductor layer in the insulating substrate according to the second embodiment and forming a metal electrode in the hole. As a method for opening the hole, in addition to a method such as chemical polishing, a method of melting an insulating substrate by patterning and wet etching can be used.
2本のワイヤを用いることによる課題は既に述べた。本来ならば、1本のワイヤも用いずに両方の電極をバンプや半田で接続することで、この課題を回避することができるが、マウント工程が複雑となる。
1本のワイヤで接続する上下電極とすることで、マウント工程でチップを裏返す工程が不用となる、位置が多少ずれてもワイヤで接続が可能となる、など、工程が非常に簡便になる。
2本のワイヤで接続する場合に比べて、短波長光の吸収が半分に抑えられているので、ワイヤは一般的に用いられている金製のものを用いてよい。しかし、短波長光の吸収をさらに抑制する目的で、Alのワイヤや、金のワイヤの外側に反射率の高い金属を付けたワイヤを用いることが、より望ましい。
The problems with using two wires have already been described. Originally, this problem can be avoided by connecting both electrodes with bumps or solder without using a single wire, but the mounting process becomes complicated.
By using the upper and lower electrodes connected by a single wire, the process of turning the chip upside down in the mounting process becomes unnecessary, and the connection can be made with a wire even if the position is slightly shifted, and the process becomes very simple.
Compared with the case of connecting with two wires, the absorption of short-wavelength light is suppressed to half, and therefore, a commonly used gold wire may be used. However, for the purpose of further suppressing the absorption of short wavelength light, it is more desirable to use an Al wire or a wire in which a metal having a high reflectance is attached to the outside of the gold wire.
基板に孔を穿ったn電極の接続や、基板を剥離しての接続など、一方の面と相対する面とに電極を形成することにより、同じ面に両方の電極を形成する構造と比較して電流の経路の断面積を増加させることができて、電圧の低下を図ることができるので、より望ましい。電圧が低いチップにおいては、発熱の量をより抑えられるので、エージングによる劣化の抑制の効果もある。
上下の電極を採用するほかに、1本のワイヤでチップをリードフレームに接続する方法として、第3の実施形態であるn層の側面に電極を接触させる方法を取ることができる。この場合は、チップを分割後にn層側面への電極形成を行う必要がある。電極形成の方法としては、特許文献3に挙げられた側面への蒸着法など、一般的な方法を問題なく使用することができる。更に一例を挙げると、p層の面を完全に保護膜で覆っておき、チップを銀ペーストなどに浸して側面に接触させても良い。
Compared with a structure in which both electrodes are formed on the same surface by forming an electrode on the surface opposite to one surface, such as connection of n-electrodes with holes in the substrate or connection by peeling off the substrate. Thus, the cross-sectional area of the current path can be increased, and the voltage can be reduced. In a chip with a low voltage, since the amount of heat generation can be further suppressed, there is an effect of suppressing deterioration due to aging.
In addition to employing the upper and lower electrodes, the method of contacting the electrode with the side surface of the n layer according to the third embodiment can be used as a method of connecting the chip to the lead frame with one wire. In this case, it is necessary to form an electrode on the side surface of the n layer after dividing the chip. As a method for forming the electrode, a general method such as vapor deposition on the side surface described in Patent Document 3 can be used without any problem. As another example, the surface of the p layer may be completely covered with a protective film, and the chip may be immersed in silver paste or the like and brought into contact with the side surface.
リードフレームとn電極の接続は、バンプ、半田、などの方法で行うことが望ましい。放熱性を良くする為には、リードフレームの材料は熱導電性の良い材料であることが望ましい。例えば、セラミック基盤にAl、Cuなどのリードを配置したものである。その他、セラミックに配線をプリントしたものを用いても構わない。リードフレームの実装面以外の部分に、放熱のためのフィン構造などを作りこんでも良い。 It is desirable to connect the lead frame and the n-electrode by a method such as bumping or soldering. In order to improve heat dissipation, it is desirable that the material of the lead frame is a material having good thermal conductivity. For example, a lead such as Al or Cu is arranged on a ceramic substrate. In addition, you may use what printed the wiring on the ceramic. A fin structure or the like for heat dissipation may be built in a portion other than the mounting surface of the lead frame.
半導体の積層体(チップ)の厚みは薄い方が駆動電圧に寄与するオーミック成分が小さくなって望ましいが、薄すぎてもハンドリング性が悪くなる。1μmから1000μm程度であることが望ましく、5μmから100μm程度であればなお良い。更に望ましくは、10μmから50μm程度である。
チップ(積層体の平面)の大きさも、大きいほうが駆動電圧に寄与するオーミック成分を低減することが可能である。200μm角〜5mm角の大きさであることが望ましく、更に望ましくは200μm〜2mm角、500μm角〜2mm角であることがなお良い。
A thinner semiconductor laminate (chip) is desirable because the ohmic component that contributes to the driving voltage is reduced, but if it is too thin, the handling property is deteriorated. The thickness is preferably about 1 μm to 1000 μm, and more preferably about 5 μm to 100 μm. More desirably, the thickness is about 10 μm to 50 μm.
As the size of the chip (planar surface of the laminated body) is larger, the ohmic component contributing to the driving voltage can be reduced. The size is desirably 200 μm square to 5 mm square, and more desirably 200 μm to 2 mm square and 500 μm square to 2 mm square.
n型半導体層、発光層およびp型半導体層は各種構造のものが周知であり、これら周知のものを何ら制限なく用いることができる。
それらを構成する窒化ガリウム系化合物半導体としても、一般式AlxInyGa1-x-yN(0≦x<1,0≦y<1,0≦x+y<1)で表わされる各種組成の半導体が周知であり、本発明におけるn型半導体層、発光層およびp型半導体層を構成する窒化ガリウム系化合物半導体としても、一般式AlxInyGa1-x-yN(0≦x<1,0≦y<1,0≦x+y<1)で表わされる各種組成の半導体を何ら制限なく用いることができる。
The n-type semiconductor layer, the light emitting layer, and the p-type semiconductor layer are well known in various structures, and these well-known layers can be used without any limitation.
As the gallium nitride compound semiconductors constituting them, semiconductors having various compositions represented by the general formula Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ x + y <1) are used. As a well-known gallium nitride compound semiconductor constituting the n-type semiconductor layer, the light emitting layer and the p-type semiconductor layer in the present invention, the general formula Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x <1, 0 ≦ Semiconductors having various compositions represented by y <1, 0 ≦ x + y <1) can be used without any limitation.
金線でボンディングされる電極は、この方向へ光を取り出す目的で、透光性の電極とするか、ボンディング電極のみの構造とすることが望ましい。
透明電極を採用する場合、金属の薄膜や導電性酸化物を使用することができる。例えば、ITO、酸化アルミニウム亜鉛、フッ素ドープ酸化錫、酸化チタン、硫化亜鉛、酸化ビスマス、酸化マグネシウムなど、あるいは、アルミニウム、ニッケル、チタン、金、銀、クロムなどの薄膜を使用することができる。一例を挙げると、半導体側からAu,NiOの2層構造や、Pt、Auの2層構造などの金属からなる層構造、あるいは、ITOなどの導電性酸化物を使用することも可能である。
本発明において、リードフレームは絶縁性基盤にn極、p極接続用のリードを形成したもの、或いは絶縁性基盤にn極、p極接続用の配線を施したものである。
For the purpose of extracting light in this direction, the electrode bonded with the gold wire is preferably a light-transmitting electrode or a structure having only the bonding electrode.
When a transparent electrode is employed, a metal thin film or a conductive oxide can be used. For example, ITO, aluminum oxide zinc, fluorine-doped tin oxide, titanium oxide, zinc sulfide, bismuth oxide, magnesium oxide, or a thin film such as aluminum, nickel, titanium, gold, silver, or chromium can be used. For example, it is also possible to use a metal layer structure such as a two-layer structure of Au and NiO, a two-layer structure of Pt and Au, or a conductive oxide such as ITO from the semiconductor side.
In the present invention, the lead frame is formed by forming leads for n-pole and p-pole connection on an insulating base, or by providing wiring for connecting n-pole and p-pole on an insulating base.
透明電極に電流を供給するためのボンディングパッドとしては、既知の材料、構造を用いることができる。
ボンディングパッドは多層にすることが多いが、その際最下面の材料としては、Cr、Al、Ti、あるいはPt、Rh、Ru、Ir等の白金族金属、Ag、およびこれらの金属の少なくも一種を含む合金である。なかでも、Cr、Al、Ag、Ptおよびこれらの金属の少なくも一種を含む合金は、電極用の材料として一般的であり、入手のし易さ、取り扱いの容易さなどの点から、優れている。
更に、ボンディングパッド電極の最下層の上に形成される層には、ボンディングパッド電極全体の強度を強化する役割がある。このため、比較的強固な金属材料を使用するか、充分に膜厚を厚くする必要がある。材料として望ましいのは、Ti、CrまたはAlである。中でも、Tiは材料の強度の点で望ましい。このような機能を付与した場合、この層をバリア層と呼ぶ。
Known materials and structures can be used as bonding pads for supplying current to the transparent electrode.
Bonding pads are often multi-layered. In this case, the material on the bottom surface is Cr, Al, Ti, platinum group metals such as Pt, Rh, Ru, Ir, Ag, and at least one of these metals. It is an alloy containing. Among them, Cr, Al, Ag, Pt and alloys containing at least one of these metals are common as electrode materials, and are excellent in terms of easy availability and handling. Yes.
Further, the layer formed on the lowermost layer of the bonding pad electrode has a role of enhancing the strength of the entire bonding pad electrode. For this reason, it is necessary to use a relatively strong metal material or to sufficiently increase the film thickness. Desirable materials are Ti, Cr or Al. Among these, Ti is desirable in terms of material strength. When such a function is given, this layer is called a barrier layer.
ボンディングパッド電極の最上層はボンディングボールとの密着性の良い材料とすることが望ましい。ボンディングボールには金を使用することが多く、金ボールとの密着性の良い金属としてはAuとAlが知られている。中でも、特に望ましいのは金である。この最上層の厚さは50〜1000nmが望ましく、更に望ましくは100〜500nmである。薄すぎるとボンディングボールとの密着性が悪くなり、厚すぎても特に利点は生ぜず、コスト増大を招くのみである。
ボンディングパッドのみの電極を採用する場合でも、上記に列挙したような金属材料を問題なく使用できる。半導体との接続強度の強い材料を選ぶことが望ましいことは、言うまでもない。
また、ボンディングパッドのみの構造とした場合、電極の形成されていない面に粗面化処理を施し、光の取り出しの面積を増大させることが望ましい。
The uppermost layer of the bonding pad electrode is preferably made of a material having good adhesion to the bonding ball. Gold is often used for the bonding balls, and Au and Al are known as metals having good adhesion to the gold balls. Of these, gold is particularly desirable. The thickness of the uppermost layer is desirably 50 to 1000 nm, and more desirably 100 to 500 nm. If it is too thin, the adhesion to the bonding ball will be poor, and if it is too thick, no particular advantage will be produced, and only the cost will increase.
Even when an electrode having only a bonding pad is employed, the metal materials listed above can be used without any problem. Needless to say, it is desirable to select a material having a strong connection strength with a semiconductor.
In the case of a structure including only bonding pads, it is desirable to increase the light extraction area by performing a roughening process on the surface on which no electrode is formed.
上記の基板を剥離した構造や、基板に孔を穿った構造のチップのn面に形成する電極16の材料は、電気的に良好なコンタクトを取ることができるように、適切に選ぶ必要がある。例えば、n型の窒化ガリウムに電極を形成する場合にはAl、Ti、Crなどが望ましく、p型の窒化ガリウムの場合にはNi、Au、Ptなどが望ましい。金属電極は、n型窒化ガリウム側で良好な接触を実現することができるため、n側に形成することが望ましい。図1、図2の例はTi/Auの2層構造である。
一方で、n電極の材料が、発光される光の波長において高い反射率を有することが望ましい。この観点から、半導体に接触する金属としてはAlが優れている。金属電極の形成は、スパッタ、蒸着、めっきなど、既存の方法を使うことができる。その他穿孔中には半田などを詰め込むことも出来る。
The material of the electrode 16 formed on the n-plane of the chip having a structure in which the substrate is peeled off or a structure having a hole in the substrate needs to be appropriately selected so that an excellent electrical contact can be made. . For example, when an electrode is formed on n-type gallium nitride, Al, Ti, Cr or the like is desirable, and in the case of p-type gallium nitride, Ni, Au, Pt or the like is desirable. Since the metal electrode can achieve good contact on the n-type gallium nitride side, it is desirable to form the metal electrode on the n-side. The example of FIGS. 1 and 2 has a two-layer structure of Ti / Au.
On the other hand, it is desirable that the material of the n-electrode has a high reflectance at the wavelength of emitted light. From this viewpoint, Al is excellent as the metal that contacts the semiconductor. The metal electrode can be formed by using an existing method such as sputtering, vapor deposition, or plating. In addition, solder can be packed during drilling.
側面電極を採用した場合でも、上記の金属材料を問題なく用いることができる。
その他、n側面に蒸着以外の方法で電極を形成するには、銀ペーストや半田など、液体を付着させて固化させる方法を採用しても良い。この方法を採用すると、n側面の一面のみではなく全面を覆うことが可能であるので、より広い面積の接触を図ることが可能である。
Even when the side electrode is employed, the above metal material can be used without any problem.
In addition, in order to form an electrode on the n side surface by a method other than vapor deposition, a method of adhering and solidifying a liquid such as silver paste or solder may be employed. By adopting this method, it is possible to cover not only one surface of the n side surface but also the entire surface, so that contact over a wider area can be achieved.
発光素子から白色光を得るためには、チップからの発光を励起光として、異なる波長の光を発光する蛍光体を樹脂中に含ませて分散させることが一般的である。蛍光体の分布としては、チップにできるだけ近い領域にある方が望ましいが、このような分散は、蛍光体の沈降によって意図しなくとも自然に得ることが可能である。しかしながら、どうしてもチップから離れた位置にも蛍光体は分散してしまうが、本発明はこのような分散となった場合でも励起光を無駄なく蛍光体に照射することが可能である。 In order to obtain white light from a light emitting element, it is common to disperse phosphors that emit light of different wavelengths in resin while using light emitted from the chip as excitation light. Although it is desirable for the phosphor to be in a region as close as possible to the chip, such dispersion can be naturally obtained without intention by sedimentation of the phosphor. However, although the phosphor is inevitably dispersed at a position away from the chip, the present invention can irradiate the phosphor with excitation light without waste even in such a dispersion.
波長の変換を利用する技術としては、窒化ガリウム系発光素子からの青色の光を黄色を発光する蛍光体に照射して発光させ、青色と黄色とを混色して白色の光を得る技術、或いは窒化ガリウム系発光素子から紫外線を発光させ、その光を赤色、緑色、青色を発光する蛍光体に照射して発光させ、白色を得る技術などがある。また、それ以外にも、窒化ガリウム系発光素子からの青色の光を赤色の光を発光する蛍光体に照射し、青色と赤色とを混色してピンク色の発光を得たり、窒化ガリウム発光素子からの紫外線を緑色の光を発光する蛍光体に照射して緑色を得る技術などがある。 As a technology utilizing wavelength conversion, a technology for obtaining blue light by emitting blue light from a gallium nitride-based light emitting element to a phosphor emitting yellow light and mixing blue and yellow, or obtaining white light, or For example, there is a technique in which ultraviolet light is emitted from a gallium nitride-based light emitting element, and the light is emitted by irradiating phosphors emitting red, green, and blue light to emit white light. In addition, the phosphor emitting blue light from the gallium nitride-based light emitting device is irradiated and mixed with blue and red to obtain pink light emission, or the gallium nitride light emitting device There is a technique for obtaining green by irradiating a phosphor emitting green light with ultraviolet rays from
本発明において、蛍光体は既存のものを制限なく使用することができる。一例を挙げれば、YAG(Yttrium Aluminium Garnet)、TAG(Terbium Aluminium Garnet)、BAM(Barium Aluminium Magnesium Oxide)、ZnS、SiAlON(サイアロン)、シリケートなどである。
これらの蛍光体は例えば樹脂に分散させて図示のように発光素子を覆うように形成される。樹脂としては(メタ)アクリル酸系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン架橋樹脂、UV硬化樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などが好ましい。。最も望ましいのは、シリコーン樹脂である。
In the present invention, an existing phosphor can be used without limitation. For example, YAG (Yttrium Aluminium Garnet), TAG (Terium Aluminium Garnet), BAM (Barium Aluminium Magnesium Oxide), ZnS, SiAlON (Sialon), silicate, and the like.
These phosphors are formed, for example, so as to cover the light emitting element as shown in the figure by being dispersed in a resin. As the resin, (meth) acrylic acid resin, epoxy resin, urethane cross-linked resin, UV curable resin, urea resin, silicone resin and the like are preferable. . Most desirable is a silicone resin.
さらに素子全体が樹脂により封止される。封止するための樹脂としては、温度、湿度などに対する耐久性が高いことは言うまでもなく、それに加えて窒化ガリウム系材料からの短波長領域の発光に対する劣化も小さいことが望まれる。また、固化する際の変形や体積変化は少ない方が良い。そのような観点から、上記と同様に、(メタ)アクリル酸系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン架橋樹脂、UV硬化樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂などが望ましい。 Further, the entire element is sealed with resin. As a resin for sealing, it goes without saying that the durability against temperature, humidity and the like is high, and in addition to that, it is desired that deterioration due to light emission in a short wavelength region from a gallium nitride material is small. Moreover, it is better that there is little deformation or volume change when solidifying. From such a viewpoint, as described above, (meth) acrylic resin, epoxy resin, urethane cross-linked resin, UV curable resin, urea resin, silicone resin, and the like are desirable.
上記の窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法は特に限定されず、MOCVD(有機金属化学気相成長法)、HVPE(ハイドライド気相成長法)、MBE(分子線エピタキシー法)、などIII族窒化物半導体を成長させることが知られている全ての方法を適用できる。好ましい成長方法としては、膜厚制御性、量産性の観点からMOCVD法である。MOCVD法では、キャリアガスとして水素(H2)または窒素(N2)、III族原料であるGa源としてトリメチルガリウム(TMG)またはトリエチルガリウム(TEG)、Al源としてトリメチルアルミニウム(TMA)またはトリエチルアルミニウム(TEA)、In源としてトリメチルインジウム(TMI)またはトリエチルインジウム(TEI)、V族原料であるN源としてアンモニア(NH3)、ヒドラジン(N2H4)などが用いられる。また、ドーパントとしては、n型にはSi原料としてモノシラン(SiH4)またはジシラン(Si2H6)を、Ge原料としてゲルマン(GeH4)を用い、p型にはMg原料としては例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Cp2Mg)またはビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム((EtCp)2Mg)を用いる。 The growth method of the above gallium nitride compound semiconductor is not particularly limited, and is a group III nitride semiconductor such as MOCVD (metal organic chemical vapor deposition), HVPE (hydride vapor deposition), MBE (molecular beam epitaxy), etc. All methods known to grow can be applied. A preferred growth method is the MOCVD method from the viewpoint of film thickness controllability and mass productivity. In the MOCVD method, hydrogen (H 2 ) or nitrogen (N 2 ) is used as a carrier gas, trimethyl gallium (TMG) or triethyl gallium (TEG) is used as a Ga source as a group III source, and trimethyl aluminum (TMA) or triethyl aluminum is used as an Al source. (TEA), trimethylindium (TMI) or triethylindium (TEI) as an In source, ammonia (NH 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ), or the like as an N source that is a group V source. As dopants, monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is used as the Si raw material for n-type, germane (GeH 4 ) is used as the Ge raw material, and biscyclohexane is used as the Mg raw material for the p-type. Pentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) or bisethylcyclopentadienyl magnesium ((EtCp) 2 Mg) is used.
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited only to these Examples.
(実施例1)
図1は本実施例で作製した窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の断面を示す模式図である。半導体積層構造は、サファイアからなる基板上に、AlNからなるバッファ層を介して、窒化ガリウム系化合物半導体層を積層したあと、レーザ剥離機を用いて、サファイア基板を剥離した。窒化ガリウム系化合物半導体層は、厚さ10μmのGeドープn型GaNコンタクト層と厚さ0.02μmのSiドープn型In0.1Ga0.9Nクラッド層とかなるn型層15、厚さ16nmのSiドープGaN障壁層および厚さ2.5nmのIn0.06Ga0.94N井戸層を5回積層し、最後に障壁層を設けた多重量子井戸構造の発光層14、および厚さ0.01μmのMgドープp型Al0.07Ga0.93Nクラッド層と厚さ0.18μmのMgドープp型Al0.02Ga0.98Nコンタクト層からなるp型層13からなっている。
p型AlGaNコンタクト層上に、厚さ200nmのITOからなる透明電極層11および、Au/Ti/Al/Ti/Au5層構造(厚さはそれぞれ50/20/10/100/200nm)のボンディングパッド12よりなる正極を形成した。n型GaNコンタクト層には、Ti/Auの二層構造の負極16を形成した。光取り出し面はITO電極側とした。
Example 1
FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of a gallium nitride-based compound semiconductor light emitting device manufactured in this example. In the semiconductor laminated structure, a gallium nitride compound semiconductor layer was laminated on a substrate made of sapphire via a buffer layer made of AlN, and then the sapphire substrate was peeled off using a laser peeling machine. The gallium nitride compound semiconductor layer is composed of an n-type layer 15 composed of a Ge-doped n-type GaN contact layer having a thickness of 10 μm and a Si-doped n-type In 0.1 Ga 0.9 N cladding layer having a thickness of 0.02 μm, and a Si-doped layer having a thickness of 16 nm. A GaN barrier layer and a 2.5 nm thick In 0.06 Ga 0.94 N well layer are stacked five times, and finally a light emitting layer 14 having a multiple quantum well structure provided with a barrier layer, and a 0.01 μm thick Mg-doped p-type The p-type layer 13 is composed of an Al 0.07 Ga 0.93 N clad layer and a Mg-doped p-type Al 0.02 Ga 0.98 N contact layer having a thickness of 0.18 μm.
On the p-type AlGaN contact layer, a transparent electrode layer 11 made of ITO having a thickness of 200 nm and a bonding pad of Au / Ti / Al / Ti / Au5 layer structure (thickness is 50/20/10/100/200 nm, respectively) A positive electrode composed of 12 was formed. On the n-type GaN contact layer, a negative electrode 16 having a two-layer structure of Ti / Au was formed. The light extraction surface was the ITO electrode side.
この構造において、n型GaNコンタクト層のキャリア濃度は1×1019cm-3であり、GaN障壁層のSiドープ量は1×1017cm-3であり、p型AlGaNコンタクト層のキャリア濃度は5×1018cm-3であり、p型AlGaNクラッド層のMgドープ量は5×1019cm-3であった。
このチップを用いて、トップパッケージと呼ばれるパッケージを作製した。リードフレーム22にチップのn電極16を下にして半田でチップを固定し、同時に導通を取った。更に、上面にあるボンディングパッド12に金線21でワイヤボンディングした。このフレームにシリケート蛍光体を含むガラスエポキシ樹脂24を注入して熱処理を行って固化させた。更に、何も含まないガラスエポキシ25で全体を封止した。
In this structure, the carrier concentration of the n-type GaN contact layer is 1 × 10 19 cm −3 , the Si doping amount of the GaN barrier layer is 1 × 10 17 cm −3 , and the carrier concentration of the p-type AlGaN contact layer is 5 is a × 10 18 cm -3, Mg doping amount of p-type AlGaN cladding layer was 5 × 10 19 cm -3.
Using this chip, a package called a top package was produced. The chip was fixed to the lead frame 22 with solder with the n-electrode 16 of the chip down, and at the same time conductive. Further, wire bonding was performed with a gold wire 21 to the bonding pad 12 on the upper surface. A glass epoxy resin 24 containing a silicate phosphor was injected into the frame and heat-treated to be solidified. Furthermore, the whole was sealed with glass epoxy 25 containing nothing.
窒化ガリウム系化合物半導体層の積層(図1の13〜15)は、MOCVD法により、当該技術分野においてよく知られた通常の条件で行なった。また、正極および負極は次の手順で形成した。
初めに、サファイア基板の裏面を研磨して透明にしておき、エキシマーレーザをスキャンして照射することにより、サファイア基板とGaN層の間で熱を生じさせ、サファイア基板を剥離した。剥離を行う前にp層面には支持するためのSi基板を接着しておいた。
Lamination of the gallium nitride-based compound semiconductor layers (13 to 15 in FIG. 1) was performed by MOCVD under normal conditions well known in the technical field. Moreover, the positive electrode and the negative electrode were formed in the following procedure.
First, the back surface of the sapphire substrate was polished and made transparent, and an excimer laser was scanned and irradiated to generate heat between the sapphire substrate and the GaN layer, and the sapphire substrate was peeled off. Prior to peeling, a Si substrate for supporting was adhered to the p-layer surface.
次に、露出したn型GaNコンタクト層上に負極を以下の手順により形成した。露出したn型層上に、通常用いられる真空蒸着法で半導体側から順にCrが1μm、Tiが100μm、Auが1μmよりなる負極を形成した。
n側に電極膜を形成した後、接着剤を溶剤で溶かすことによりSi基板を分離した。これ以降は、n電極膜で基板の形状を保持してハンドリングを行った。
次に、p型AlGaNコンタクト層上に、ITOからなるコンタクトメタル層を形成した。コンタクトメタル層の形成では、基板を真空スパッタ装置内に導入し、ITO膜を500nm積層した。その後、ITO上にAu/Ti/Al/Ti/Au5層構造(厚さはそれぞれ50/20/10/100/200nm)のボンディングパッドを形成した。
Next, a negative electrode was formed on the exposed n-type GaN contact layer by the following procedure. On the exposed n-type layer, a negative electrode composed of Cr of 1 μm, Ti of 100 μm, and Au of 1 μm was formed in this order from the semiconductor side by a commonly used vacuum deposition method.
After forming the electrode film on the n side, the Si substrate was separated by dissolving the adhesive with a solvent. Thereafter, the substrate was held with the n-electrode film for handling.
Next, a contact metal layer made of ITO was formed on the p-type AlGaN contact layer. In the formation of the contact metal layer, the substrate was introduced into a vacuum sputtering apparatus, and an ITO film was laminated to 500 nm. Thereafter, bonding pads having an Au / Ti / Al / Ti / Au 5-layer structure (thicknesses of 50/20/10/100/200 nm, respectively) were formed on ITO.
このようにして正極および負極を形成したウエーハを、ダイサを用いてn電極側から切断し、350μm角のチップに分離した。続いてこれらのチップをプローブ針による通電で電流印加値20mAにおける順方向電圧の測定をしたところ2.95Vであった。
その後、このチップを実装した。n電極面上にAuSnからなる共晶半田ペーストを塗布して、裏面から金属製の配線がパターニングされたアルミナ製のセラミック基盤を載せ配線の負極部と接続し、リフロー炉の中で加熱し、チップをリードフレームに固定した。
The wafer on which the positive electrode and the negative electrode were formed in this manner was cut from the n-electrode side using a dicer and separated into 350 μm square chips. Subsequently, when these chips were energized with a probe needle and the forward voltage was measured at a current application value of 20 mA, it was 2.95V.
Then, this chip was mounted. Eutectic solder paste made of AuSn is applied on the n-electrode surface, an alumina ceramic substrate on which metal wiring is patterned is connected from the back surface, connected to the negative electrode portion of the wiring, and heated in a reflow furnace, The chip was fixed to the lead frame.
更に、上面にあるITO電極上のボンディングパッドに金線を用いてワイヤボンドを行った。そのワイヤの他方を配線の正極部に接続した。
その後、シリケート蛍光体を含むガラスエポキシ樹脂を注入し、150度のアニール炉中で6時間保持し、固化させた。固化中に蛍光体の沈降が発生し、蛍光体の分布はよりチップに近い領域に多い分布となった。
予め実験によって、蛍光体の量は、パッケージに含まれるLEDから光による励起によって白色を呈するように測っておいた。
更に、このうえに何も含まない透明のガラスエポキシ樹脂を注入し、成型してLEDパッケージとした。
以上の操作により、図1に断面図を示すような構造を持つLEDパッケージを作製した。配線に電流を通じることでチップは白色に発光した。駆動電圧は3.0Vであり、発光の効率は、70lm/Wと良好であった。
Furthermore, wire bonding was performed using a gold wire on a bonding pad on the ITO electrode on the upper surface. The other side of the wire was connected to the positive electrode part of the wiring.
Thereafter, a glass epoxy resin containing a silicate phosphor was injected, and held in a 150-degree annealing furnace for 6 hours to be solidified. Sedimentation of the phosphor occurred during solidification, and the phosphor distribution was more distributed in a region closer to the chip.
The amount of the phosphor was measured in advance so as to exhibit a white color when excited by light from the LED included in the package.
Furthermore, a transparent glass epoxy resin containing nothing was poured onto the molded product and molded into an LED package.
Through the above operation, an LED package having a structure as shown in a sectional view in FIG. 1 was produced. The chip emitted white light by passing current through the wiring. The driving voltage was 3.0 V, and the light emission efficiency was good at 70 lm / W.
(実施例2)
実施例2では、サファイア基板17に穿孔18してn電極15を導通させたチップを使用し、蛍光体としてYAG:Ce、樹脂としてシリコーン系樹脂を用いたほかは、殆どの工程を実施例1と同一として、図2に断面を示すようなLEDパッケージを作製した。
孔18には蒸着法によってAlのコンタクト層を形成し、そこへ半田を詰め込むことで、基板側にリードとの接点を引き出した。
配線に電流を通じることでチップは白色に発光した。駆動電圧は3.2Vであり、発光の効率は、67lm/Wと良好であった。
(Example 2)
In Example 2, a chip in which a sapphire substrate 17 is perforated 18 and the n-electrode 15 is conducted is used, except that YAG: Ce is used as the phosphor and silicone resin is used as the resin. As shown in FIG. 2, an LED package having a cross section shown in FIG. 2 was produced.
A contact layer of Al was formed in the hole 18 by vapor deposition, and solder was packed therein, thereby bringing out a contact with the lead on the substrate side.
The chip emitted white light by passing current through the wiring. The driving voltage was 3.2 V, and the light emission efficiency was as good as 67 lm / W.
(実施例3)
実施例3では、サファイア基板17つきのチップのn層の側面に銀ペースト19を用いて導通させたチップを使用し、蛍光体としてSiAlON蛍光体を用いたほかは、殆どの工程を実施例1と同一として、図3に断面を示すようなLEDパッケージを作製した。
配線に電流を通じることでチップは白色に発光した。駆動電圧は3.4Vであり、発光の効率は、6lm/Wと良好であった。
(Example 3)
In Example 3, most of the steps are the same as those in Example 1 except that a chip made conductive with silver paste 19 is used on the side surface of the n layer of the chip with sapphire substrate 17 and SiAlON phosphor is used as the phosphor. As the same, an LED package having a cross section shown in FIG. 3 was produced.
The chip emitted white light by passing current through the wiring. The driving voltage was 3.4 V, and the light emission efficiency was good at 6 lm / W.
本発明の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子は優れた発光効率を有するので、この発光素子から高輝度のLEDランプを作製することができ、照明用途、ディスプレイ用途およびバックライト用途として有用である。 Since the gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device of the present invention has excellent luminous efficiency, a high-intensity LED lamp can be produced from this light-emitting device, and is useful for illumination use, display use, and backlight use.
1 半導体チップ
11 透明電極(p側)
12 ボンディングパッド
13 p型層
14 活性層
15 n型層
16 金属電極(n側)
17 絶縁性の基板
18 基板穿孔部
19 銀ペースト
2 LEDパッケージ
21 ボンディングワイヤ
22 リードフレーム
22a リード
23 リフレクタ
24 蛍光体を分散させた樹脂
25 樹脂
1 Semiconductor chip 11 Transparent electrode (p side)
12 Bonding pad 13 P-type layer 14 Active layer 15 N-type layer 16 Metal electrode (n side)
17 Insulating substrate 18 Substrate perforation 19 Silver paste 2 LED package 21 Bonding wire 22 Lead frame 22a Lead
23 reflector 24 resin in which phosphor is dispersed 25 resin
Claims (18)
The LED package according to claim 1, wherein the LED package emits white light.
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