JP2017050420A - Semiconductor light emitting device and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体発光装置及びその製造方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same.
半導体発光装置において、LED(Light Emitting Diode : 発光ダイオード)の半導体層を成長用基板の上にエピタキシャル成長させ、支持基板と接合させた後に成長用基板を除去する構成がある。半導体発光装置において、光取り出し効率の向上が求められている。 A semiconductor light emitting device has a configuration in which a semiconductor layer of an LED (Light Emitting Diode) is epitaxially grown on a growth substrate and bonded to a support substrate, and then the growth substrate is removed. In a semiconductor light emitting device, improvement in light extraction efficiency is required.
実施形態の目的は、光取り出し効率が高い半導体発光装置及びその製造方法を提供することである。 An object of the embodiment is to provide a semiconductor light emitting device with high light extraction efficiency and a method for manufacturing the same.
実施形態に係る半導体発光装置は、光反射性を有する基板と、第1導電部材と、第2導電部材と、前記基板上に前記第1導電部材を介して設けられた第1半導体層と、前記基板上に前記第2導電部材を介して設けられ、前記基板と前記第1半導体層との間に位置する第2半導体層と、前記第1半導体層の一部と前記第2半導体層との間に設けられた発光層と、を備える。 The semiconductor light emitting device according to the embodiment includes a substrate having light reflectivity, a first conductive member, a second conductive member, a first semiconductor layer provided on the substrate via the first conductive member, A second semiconductor layer provided on the substrate via the second conductive member and positioned between the substrate and the first semiconductor layer; a part of the first semiconductor layer; and the second semiconductor layer; A light emitting layer provided between the two.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
先ず、第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor light emitting device according to this embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置100には、基板10が設けられている。基板10上には、配線10a及び10bが設けられている。基板10上において、配線10a及び10bは所定のパターンにパターニングされている。配線10a上には、バンプ11が設けられている。配線10b上にはバンプ12が設けられている。配線10a及び10b上において、バンプ11及びバンプ12は、所定の間隔をあけて設置されている。バンプ11上には、電極部13が設けられており、バンプ12上には、電極部14が設けられている。電極部13上には、反射部15が設けられている。また、電極部14上には、反射部18が設けられている。反射部15上には、p形の半導体層16が設けられている。半導体層16上には、発光層17が設けられている。発光層17及び反射部18上には、n形の半導体層19が設けられている。半導体層16、発光層17及び半導体層19は互いに接している。
As shown in FIG. 1, a semiconductor
基板10から、半導体層19に向かう方向をZ方向(第1方向)とする。Z方向と直交する1方向をX方向(第2方向)とする。Z方向及びX方向に直交する方向をY方向(第3方向)とする。
A direction from the
電極部13のZ方向における厚さは、電極部14のZ方向における厚さよりも薄い。
The thickness of the
チップ91は、電極部13、14、反射部15、半導体層16、発光層17、反射部18及び半導体層19を含む。構造体92は、バンプ11、12及びチップ91を含む。基板10上には、複数の構造体92が設けられていても良い。
The
基板10上には、構造体92を覆う樹脂層81が設けられている。樹脂層81内には、蛍光体81aが分散されている。
A
基板10は、例えば、酸化ケイ素(SiO2)などの絶縁材料で形成されている。基板10としては、熱膨張率の少ないセラミック製の基板が好ましい。基板10は、例えば白色の基板である。基板10は反射性を有する。基板10の反射率は、例えば、バンプ11、12の反射率よりも高い。基板10は、例えば、プリント基板であってもよい。
The
半導体層16、発光層17及び半導体層19は、例えば、窒化物半導体を含む。発光層17は、単一量子井戸(SQW:Single Quantum Well)構成、または、多重量子井戸(MQW:Multi Quantum Well)構成を有する。
The
単一量子井戸構成を有する発光層17は、例えば、2つの障壁層と、障壁層どうしの間に設けられた井戸層を含む。多重量子井戸構成を有する発光層17は、3つ以上の障壁層と、障壁層どうしのそれぞれの間に設けられた井戸層と、を含む。障壁層には、例えば、窒化ガリウム(GaN)などの化合物半導体を用いることができる。井戸層には、例えば、インジウム窒化ガリウム(InGaN)などの化合物半導体を用いることができる。障壁層がインジウム(In)を含む場合は、障壁層におけるインジウムの組成比は、井戸層におけるインジウムの組成比よりも低くする。
The
反射部15及び18は、例えば、銀(Ag)、アルミニウム(Al)などの反射率の高い材料を含む。
The reflecting
すなわち、本実施形態に係る半導体発光装置100は、基板10と、蛍光体を含む第1樹脂層と、第1、第2半導体層と、発光層17、第1,第2導電部材と、を含む。第1樹脂層は、例えば、樹脂層81である。第1半導体層は、基板10と第1樹脂層との間に設けられ、第1導電形である。第1半導体層は、例えば、半導体層19である。第1導電部材は、基板10と、第1半導体層の一部と、の間に設けられる。第1半導体層は、第1導電部材を介して基板10上に設けられている。第1導電部材は、例えば、電極部14である。第1導電部材は、バンプ12を含んでもよい。第1導電部材は、配線10bを含んでも良い。発光層17は、基板10と、第1半導体層の他部と、の間に設けられる。第2半導体層は、基板10と発光層17との間に設けられ、第2導電形である。第2半導体層は、第2導電部材を介して基板10上に設けられている。第2半導体層は、例えば、半導体層16である。第2導電部材は、基板10と第2半導体層との間に設けられる。第2導電部材は、例えば、電極部13である。第2導電部材は、バンプ11を含んでもよい。第2導電部材は、配線10aを含んでもよい。
図1に示すように、第1半導体層(半導体層16)と第1導電部材(例えば電極部14)との間には、第1反射部(反射部18)が設けられていてもよい。反射部18の光反射率は、電極部14の光反射率よりも高い。また、第2半導体層(半導体層16)と第2導電部材(例えば電極部13)との間には、第2反射部(反射部15)が設けられていてもよい。
反射部15の光反射率は、電極部13の光反射率よりも高い。
樹脂層81は、構造体92の周囲に設けられている。つまり、Z方向と直交する方向(例えばX方向及びY方向など)において、樹脂層81と構造体92とは、重なる。
That is, the semiconductor
As shown in FIG. 1, a first reflecting portion (reflecting portion 18) may be provided between the first semiconductor layer (semiconductor layer 16) and the first conductive member (for example, the electrode portion 14). The light reflectance of the reflecting
The light reflectance of the reflecting
The
次に、本実施形態に係る半導体発光装置100の製造方法を説明する。
図2(a)〜(d)は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する工程断面図である。
図3(a)〜(c)は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する工程断面図である。
図4は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する工程断面図である。
Next, a method for manufacturing the semiconductor
2A to 2D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to this embodiment.
3A to 3C are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to this embodiment.
FIG. 4 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to this embodiment.
まず、図2(a)に示すように、基板70を準備する。基板70は、例えばシリコン基板などである。基板70は、例えばサファイア基板でも良い。
First, as shown in FIG. 2A, a
次に、図2(b)に示すように、基板70上にn形の半導体層19、発光層17及びp形の半導体層16をこの順番で形成する。半導体層19、発光層17及び半導体層16は、例えば、窒化物半導体である。半導体層19、発光層17及び半導体層16は、例えばエピタキシャル成長などの成膜手法によって形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, the n-
次に、図2(c)に示すように、半導体層16上に反射部15を形成する。反射部15は、例えば、銀(Ag)、アルミニウム(Al)などの反射率の高い材料を含む。
Next, as illustrated in FIG. 2C, the reflecting
次に、図2(d)に示すように、半導体層19上に形成した発光層17、半導体層16及び反射部15の一部分を除去し、半導体層19の表面を一部露出させる。半導体層19の露出面上に、反射部18を形成する。反射部18は、発光層17及び半導体層16から離隔させる。
Next, as shown in FIG. 2D, a part of the
次に、図3(a)に示すように、反射部18上に、電極部14を形成する。電極部14は、発光層17及び半導体層16に接触させずに形成する。また、反射部15上に電極部13を形成する。これにより、基板70上に、半導体層19、発光層17、反射部18、半導体層16、反射部15、電極部13及び電極部14を含むチップ91が形成される。
Next, as shown in FIG. 3A, the
次に、図3(b)に示すように、配線10a及び10bが設けられた基板10上にバンプ11及び12を形成する。バンプ11は、配線10a上に形成される。バンプ12は、配線10b上に形成される。そして、基板70上に形成したチップ91をバンプ11、12を介して基板10上にフリップチップボンディング(FCB:Flip Chip bonding)によって接合する。この場合、チップ91の電極部13にバンプ11を接触させ、電極部14にバンプ12を接触させる。すなわち、基板70上に形成したチップ91を、基板70ごと上下反転させて、バンプ11、12を介して基板10に接合する。これにより、バンプ11、12及びチップ91から、構造体92が形成される。基板10上には、複数のチップ91を接合することで、複数の構造体92を形成する。なお、チップ91は、基板10の配線10a及び10bに、半田、または、銀ペースト等の導電性接着材(第1、第2接続部材)で接合してもよい。
Next, as shown in FIG. 3B, bumps 11 and 12 are formed on the
例えば、第1接続部材の延性は、電極部14の延性よりも高い。例えば、第2接続部材の延性は、電極部13の延性よりも高い。例えば、第1接続部材の融点は、電極部14の融点よりも低い。例えば、第2接続部材の融点は、電極部13の融点よりも低い。
For example, the ductility of the first connection member is higher than the ductility of the
次に、図3(c)に示すように、チップ91上から基板70を除去する。基板70は、例えばウェットエッチングなどのエッチング処理によって除去する。次に、図4に示すように、基板10上に構造体92の全体を覆う樹脂層81を形成する。樹脂層81内には、蛍光体81aを分散させる。
Next, the
その後、図1に示すように、所定の間隔で、樹脂層81及び基板10を分断し、所定の数の構造体92を含む半導体発光装置100として個片化する。以上、説明したように図2(a)〜図4に示す工程により、半導体発光装置100は製造される。
Thereafter, as shown in FIG. 1, the
次に、本実施形態の効果について説明する。
成長用基板上に半導体層(半導体層19、発光層17及び半導体層16に相当する膜)をエピタキシャル成長させ、半導体層の上に反射部を形成し、支持基板と接合し、成長用基板を除去する構成がある。このような構造のLEDチップがパッケージ基板上に実装される。この構成において、LEDチップから出射した光がパッケージ内で反射して支持基板に入射する場合がある。支持基板が、光吸収性を有する基板(例えばシリコン基板など)である場合、このような戻り光は、支持基板で吸収され、光取り出し効率を低下させる。例えば、上記のように反射部を支持基板と半導体層との間に設けた場合においても、戻り光は、支持基板の側面に入射するため、光吸収が生じる。従って、支持基板が光取り出し効率の向上の妨げになる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
A semiconductor layer (a film corresponding to the
これに対して、本実施形態に係る半導体発光装置100においては、基板10上にチップ91が支持基板を介すことなく実装されている。基板10は、反射性を有する。基板10の反射率は、例えば、支持基板(例えばシリコン基板)の反射率よりも高い。実施形態においては、戻り光を吸収する支持基板がないため、光取り出し効率が向上する。また、支持基板への貼り付け工程を省略することができる。これにより、製造工程を短縮することができ、製造コスト低減を図ることができる。
On the other hand, in the semiconductor
成長用基板として光吸収性を有するシリコン基板を用いることで、大面積の半導体層を得る構成がある。この場合、成長用のシリコン基板を除去することで、光の損失が抑制される。成長用のシリコン基板を除去する際に機械的強度を維持するために、一般的には、支持基板が用いられる。この構成においては、上記のように、支持基板によって、戻り光の吸収の問題が生じる。 There is a configuration in which a semiconductor layer having a large area is obtained by using a silicon substrate having light absorption as a growth substrate. In this case, light loss is suppressed by removing the growth silicon substrate. In order to maintain mechanical strength when removing the growth silicon substrate, a support substrate is generally used. In this configuration, as described above, the problem of absorption of return light occurs due to the support substrate.
これに対して、本実施形態に係る半導体発光装置100においては、上記のように、基板10上にチップ91が支持基板を介すことなく実装される。支持基板を用いないことで、高い光取り出し効率が得られる。さらに、高い生産性が得られる。すなわち、成長用基板として光吸収性のシリコン基板を用いる構成において、実施形態の構成は、特に有利である。
On the other hand, in the semiconductor
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。
図5は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor light emitting device according to this embodiment.
図5に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置200においては、基板10上に、樹脂層21が設けられている。樹脂層21は、基板10上に形成された構造体92の側面を覆っている。樹脂層21上には、樹脂層22が設けられている。樹脂層22内には、蛍光体22aが分散されている。樹脂層81及び蛍光体81aの代わりに樹脂層21、22及び蛍光体22aが設けられている構成以外の構成は、前述の第1の実施形態に係る半導体発光装置100と同様である。また、樹脂層21は、発光層17から出射された光及び蛍光体22aから射出された光を反射する光反射性を有していても良い。更に、樹脂層21は熱伝導率の高い材料を含んでいても良い。樹脂層21に、例えば、白色樹脂を用いても良い。
As shown in FIG. 5, in the semiconductor
次に、本実施形態に係る半導体発光装置200の製造方法について説明する。
図6(a)〜(c)は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する工程断面図である。
まず、第1の実施形態に係る半導体発光装置100の製造方法と同様に、図2(a)〜図3(b)に示した工程を実施する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor
6A to 6C are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to this embodiment.
First, similarly to the method for manufacturing the semiconductor
次に、図6(a)に示すように、基板10上にディスペンサーなどの塗布装置によって液体樹脂などの原料液を塗布することで樹脂層21を形成する。樹脂層21は、半導体層19の上面よりも下の部分を覆う。この場合、ディスペンサーで塗布する原料液の量を調節することで、樹脂層21の高さを調節する。樹脂層21は、光反射性を有する材料を含んでいても良い。また、樹脂層21は、熱伝導率の高い材料を含んでいても良い。次に、図6(b)に示すように半導体層19上から基板70を除去する。基板70は、例えばウェットエッチングなどのエッチング処理によって除去する。このとき、ウェットエッチングの薬液が基板10にエッチング効果を及ぼす薬液であった場合、樹脂層21は、基板10のマスクとなる。
Next, as illustrated in FIG. 6A, a
次に、図6(c)に示すように、半導体層19及び樹脂層21上に樹脂層22を形成する。樹脂層22内には、蛍光体22aを分散させる。その後、図5に示すように、樹脂層21、22及び基板10を所定の間隔で切断し、所定の数の構造体92を含む半導体発光装置200として個片化する。以上、説明したように図2(a)〜図3(b)及び図6(a)〜(c)に示す工程により、半導体発光装置200は製造される。
Next, as shown in FIG. 6C, a
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、本実施形態に係る半導体発光装置200においては、基板10上が樹脂層21によって覆われている。基板70をウェットエッチングにより除去する場合において、樹脂層21が基板10の上面を覆っているため、エッチングのための薬液が基板10に対して直接作用することが抑制される。これにより、エッチングの条件が緩和される。また、基板10が薬液によりエッチングされることで、構造体92が基板10から剥がれるなどのトラブルの発生を抑制できる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
According to the present embodiment, in the semiconductor
また、樹脂層21が、熱伝導性の高い材料を含む場合、半導体発光装置200における放熱性の向上を図ることができる。更に、樹脂層21が、反射率の高い材料を含む場合、光取り出し効率の向上を図ることができる。上記以外の効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
Moreover, when the
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。
図7は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図7に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置300には、チップ91の直上、すなわち、半導体層19の直上に、樹脂層32が設けられている。チップ91及び樹脂層32の側面上には樹脂層31が設けられている。樹脂層31、32の上面(樹脂層31に対向する面)は、それぞれ凹曲面状である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor light emitting device according to this embodiment.
As shown in FIG. 7, in the semiconductor
また、各バンプ11、12の間は、樹脂層31によって埋め込まれている。樹脂層31、32上には、樹脂層33が設けられている。
Further, the space between the
樹脂層31は、光反射性を有する材料を含んでいても良い。また、樹脂層31は、熱伝導性の高い材料を含んでいても良い。樹脂層32内には、蛍光体32aが分散されている。樹脂層33は、透明樹脂であることが好ましい。樹脂層81及び蛍光体81aの代わりに樹脂層31、32、33及び蛍光体32aが設けられている構成以外の構成は、前述の第1の実施形態に係る半導体発光装置100と同様である。
The
次に、本実施形態に係る半導体発光装置300の製造方法について説明する。
図8(a)〜(c)は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する工程断面図である。
図9は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する工程断面図である。
まず、第1の実施形態に係る半導体発光装置100の製造方法と同様に、図2(a)〜図3(b)に示した工程を実施する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor
8A to 8C are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to this embodiment.
FIG. 9 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to this embodiment.
First, similarly to the method for manufacturing the semiconductor
次に、図8(a)に示すように、基板10上に構造体92及び基板70の側面を覆うように樹脂層31を形成する。この場合、基板10上にディスペンサーなどの塗布装置によって樹脂層31の原料液を塗布することで樹脂層31を形成する。樹脂層31の原料液は、表面張力によって、基板70と接触している部分が盛り上がった状態で固まる。これにより、樹脂層31の上面は、凹曲面状になる。また、樹脂層31は、光反射性を有する材料を含んでいても良い。更に、樹脂層31は熱伝導率の高い材料を含んでいても良い。
Next, as illustrated in FIG. 8A, the
次に、図8(b)に示すように、例えばウェットエッチングなどのエッチング処理によって、チップ91上から基板70を除去する。
Next, as shown in FIG. 8B, the
次に、図8(c)に示すように、チップ91上の基板70を除去した領域に樹脂層32を形成する。この場合、チップ91上にディスペンサーなどの塗布装置によって樹脂層32の原料液をチップ91の半導体層19上に塗布することで樹脂層32を形成する。樹脂層32の原料液は、表面張力によって樹脂層31と接触している部分が盛り上がった状態で固まる。これにより、樹脂層32の上面は凹曲面状に形成される。樹脂層32内には、蛍光体32aが分散されている。
Next, as illustrated in FIG. 8C, the
次に、図9に示すように、樹脂層31及び樹脂層32上に、樹脂層33を形成する。樹脂層33は、発光層17が出射した光及び蛍光体32aが出射した光に対して透明である。すなわち、樹脂層33は光透過性を有する。
次に、図7に示すように、所定の間隔で、樹脂層31、33及び基板10を分断し、所定の数の構造体92が含まれる半導体発光装置300として個片化する。以上、説明したように、図2(a)〜図3(b)及び図8(a)〜図9に示す工程により、半導体発光装置300は製造される。
Next, as shown in FIG. 9, the
Next, as shown in FIG. 7, the resin layers 31 and 33 and the
次に、本実施形態に係る半導体発光装置300の効果について説明する。
本実施形態によれば、本実施形態に係る半導体発光装置300においては、樹脂層32の上面は凹曲面状に形成されている。これにより、直上方向に光を集光させることができるため、光の配向性が向上する。また、内部に蛍光体32aが分散している樹脂層32上に光透過性を有する樹脂層33が設けられている。これにより、チップ91から射出された光と、樹脂層32内の蛍光体32aが発光した光とが樹脂層33で混色することにより、色割れが抑制される。上記以外の効果は、前述の第2の実施形態と同様である。
Next, effects of the semiconductor
According to this embodiment, in the semiconductor
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。
図10は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図10に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置400においては、樹脂層31及び樹脂層32上に樹脂層41が設けられている。樹脂層41は、樹脂層32の直上域部分が凸面が上に向いた凸レンズ状に形成されている。樹脂層33の代わりに樹脂層41が形成されている構成以外の構成は、前述の第3の実施形態に係る半導体発光装置300と同様である。また、樹脂層41は、光透過性を有する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor light emitting device according to this embodiment.
As shown in FIG. 10, in the semiconductor
次に、本実施形態に係る半導体発光装置400の製造方法について説明する。
図11は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する工程断面図である。
まず、第3の実施形態に係る半導体発光装置300の製造方法と同様に、図2(a)〜図3(b)及び図8(a)〜(c)に示した工程を実施する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor
FIG. 11 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to this embodiment.
First, similarly to the method for manufacturing the semiconductor
次に、図11に示すように、樹脂層31、32上に樹脂層41を形成する。樹脂層41は、樹脂層32の直上域部分が凸面が上に向いた凸レンズ状に形成する。その後、図10に示すように、所定の間隔で、樹脂層31、32、41を分断し、所定の数の構造体92が含まれる半導体発光装置400として個片化する。以上、説明したように図2(a)〜図3(b)、図8(a)〜(c)及び図11に示した工程を実施により、半導体発光装置400は製造される。
Next, as shown in FIG. 11, a
次に、本実施形態に係る発光装置400の効果について説明する。
本実施形態によれば、チップ91から樹脂層32を介して射出された光を樹脂層41によって、直上方向に集光させることができるため、配向性が向上する。上記以外の効果は、前述の第3の実施形態と同様である。
Next, effects of the
According to the present embodiment, the light emitted from the
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態について説明する。
図12は、第5の実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図12に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置500においては、基板10上に、配線10a、10b及び10cが設けられている。配線10a上には、バンプ11が設けられている。配線10b上には、バンプ12が設けられており、配線10c上には、バンプ51(第3接続部材)が設けられている。バンプ51上には、導電部52が設けられている。導電部52上には、整流部53が形成されている。整流部53は、p形の半導体部54とn形の半導体部55を含む。半導体部55の下面は、導電部52に接続されており、上面及び側面の少なくとも一部は、半導体部54に覆われている。また、半導体層19の側面の一部は、電極部14に覆われている。この場合、電極部14は、例えば、L字型の形状である。電極部14は、半導体部54に接続されている。高さ方向において、導電部52の上面は、電極部14の半導体部54に接続されている面とほぼ同じ高さにある。上記以外の構成は、前述の第1の実施形態に係る半導体発光装置100と同様の構成である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described.
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor light emitting device according to the fifth embodiment.
As shown in FIG. 12, in the semiconductor
この場合、整流部53の半導体部54は、電極部14の上面と一部が接触している。また、電極部13、14、導電部52、反射部15、半導体層16、発光層17、反射部18、半導体層19、整流部53は、チップ93に含まれる。更に、バンプ11、12、51及びチップ93は、構造体94に含まれる。
In this case, the
次に、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
図13(a)〜(d)は、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する工程断面図である。
まず、図13(a)に示すように、p形の半導体基板50の上面を含む一部分に対して、フォトレジストなどをマスクとしてアクセプタとなる不純物を選択的にイオン注入することにより、n形の半導体部55(第1半導体領域)を形成する。その後、マスクを除去する。そして、半導体基板50及び半導体部55上にn形の半導体層19、発光層17及びp形の半導体層16をこの順番で形成する。半導体層19、発光層17及び半導体層16は、例えばエピタキシャル成長などの成膜手法によって形成する。また、半導体層16上には、反射部15を形成する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to this embodiment will be described.
13A to 13D are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to this embodiment.
First, as shown in FIG. 13A, an impurity serving as an acceptor is selectively ion-implanted into a portion including the upper surface of a p-
次に、図13(b)に示すように、半導体部55上の半導体層19、発光層17及び半導体層16及びその周辺における半導体基板50上の半導体層19、発光層17及び半導体層16の一部を除去する。これにより、半導体部55の上面及びその周辺の半導体基板50の上面も露出する。このとき、半導体層19の上面の一部も露出させる。そして、半導体層19の露出面上に反射部18を形成する。
Next, as shown in FIG. 13B, the
次に、図13(c)に示すように、半導体部55上に導電部52を形成し、半導体基板50の露出面及び反射部18上に電極部14を形成する。また、反射部15上には、電極部13を形成する。この場合、電極部13、14、導電部52、反射部15、半導体層16、発光層17、反射部18、半導体層19、半導体部55及び半導体基板の一部50(54)(第2半導体領域)は、チップ93に含まれる。
Next, as shown in FIG. 13C, the
次に、図13(d)に示すように、配線10a、10b及び10cが設けられた基板10を用意する。配線10a上にバンプ11を形成する。配線10b上にバンプ12を形成する。配線10c上にバンプ51を形成する。そして、半導体基板50と共にチップ93をバンプ11、12、51を介して基板10上にフリップチップボンディング(FCB:Flip Chip bonding)する。この場合、チップ93の電極部13にバンプ11を接触させ、電極部14にバンプ12を接触させる。また、導電部52にバンプ51を接触させる。すなわち、半導体基板50上に形成したチップ93を、半導体基板50ごと上下反転させて、バンプ11、12、51を介して基板10上に接合する。これにより、バンプ11、12、51及びチップ93は、構造体94を形成する。基板10上には、複数のチップ93を接合することにより、複数の構造体を形成する。なお、チップ93は、半田、銀ペースト等の導電性接着材で基板10に接合しても良い。
Next, as shown in FIG. 13D, a
次に、図14(a)に示すように、半導体基板の一部50(54)を残して、半導体基板50をチップ93上から除去する。この場合、半導体基板50において、電極部14に接し、半導体部55を覆う部分を残留させる。これにより、半導体基板50の残留した部分は、半導体部54となる。
Next, as shown in FIG. 14A, the
次に、図14(b)に示すように、半導体基板10上に構造体94の全体を覆う樹脂層81を形成する。樹脂層81内には、蛍光体81aを分散させる。その後、図12に示すように、その後、所定の間隔で、樹脂層81及び基板10を分断し、所定の数の構造体94が含まれる半導体発光装置500として個片化する。以上、説明したように図13(a)〜図14(b)に示す工程により、半導体発光装置500は製造される。
Next, as illustrated in FIG. 14B, a
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る半導体発光装置500においては、チップ93に、整流部53が含まれている。これにより、過電圧から半導体発光装置500を保護することができる。また、チップの外部にツェナーダイオードなどの整流素子及びその整流素子をチップ93に接続するための配線を設けることなく、過電圧から半導体発光装置500を保護することができる。これにより、装置の小型化を図ることができる。上記以外の効果については、前述の第1の実施形態と同様である。
Next, the effect of this embodiment will be described.
In the semiconductor
(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態について説明する。
図15は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する断面図である。
図15に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置600においては整流部53の上面及び側面を覆う反射部61が設けられている。反射部61は、例えば、アルミニウムや銀などの反射率の高い材料を含む。上記以外の構成は、前述の第5の実施形態に係る半導体発光装置500と同様である。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described.
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor light emitting device according to this embodiment.
As shown in FIG. 15, the semiconductor
次に、本実施形態に係る半導体発光装置600の製造方法について説明する。
図16は本実施形態の製造方法を例示する工程断面図である。
本実施形態に係る半導体発光装置600の製造方法においては、先ず、第5の実施形態と同様に、図13(a)〜図14(a)に示す工程を実施する。
次に、図16(a)に示すように、整流部53の上面及び側面を反射部61で覆う。反射部61は、例えば、アルミニウムや銀などの反射率の高い材料を用いて形成する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor
FIG. 16 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing method of this embodiment.
In the method for manufacturing the semiconductor
Next, as shown in FIG. 16A, the upper surface and the side surface of the rectifying
次に、図16(b)に示すように、構造体94を覆う樹脂層81を形成する。樹脂層81内には、蛍光体81aを分散させる。その後、図15に示すように、所定の間隔で、樹脂層81を分断し、所定の数の構造体94が含まれる半導体発光装置600として個片化する。
以上、説明したように図13(a)〜図14(a)、図16(a)及び(b)に示す工程により、半導体発光装置600は製造される。
Next, as shown in FIG. 16B, a
As described above, the semiconductor
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置600における整流部53の側面及び上面が反射部61によって覆われている。これにより、整流部53の光反射率が低い場合において、光取り出し効率が向上する。上記以外の効果は、前述の第5の実施形態に係る半導体発光装置500と同様である。
Next, the effect of this embodiment will be described.
In the present embodiment, the side surface and the upper surface of the rectifying
なお、上述した実施形態中では、第1導電形をp形とし、第2導電形をn形として説明した。また、上述した第1〜第4の実施形態中では、両者の導電形を入れ替えて実施することも可能である。 In the above-described embodiments, the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type. Moreover, in the 1st-4th embodiment mentioned above, it is also possible to replace and carry out both conductivity types.
以上説明した実施形態によれば、光取り出し効率が高い半導体発光装置及びその製造方法を実現することができる。 According to the embodiment described above, a semiconductor light emitting device with high light extraction efficiency and a method for manufacturing the same can be realized.
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、BxInyAlzGa1−x−y−zN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦z≦1,x+y+z≦1)なる化学式において組成比x、y及びzをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、N(窒素)以外のV族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。 In this specification, “nitride semiconductor” means B x In y Al z Ga 1-xyz N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z ≦ 1) Semiconductors having all compositions in which the composition ratios x, y, and z are changed within the respective ranges are included. Furthermore, in the above chemical formula, those further containing a group V element other than N (nitrogen), those further containing various elements added for controlling various physical properties such as conductivity type, and unintentionally Those further including various elements included are also included in the “nitride semiconductor”.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.
100、200、300、400、500、600:半導体発光装置、10、70:基板、10a、10b、10c:配線、11、12、51:バンプ、13、14:電極部、52:導電部、15、18、61:反射部、16、19:半導体層、17:発光層、91、93:チップ、92、94:構造体、81、21、22:樹脂層、53:整流部、54、55:半導体部、50:半導体基板 100, 200, 300, 400, 500, 600: Semiconductor light emitting device, 10, 70: Substrate, 10a, 10b, 10c: Wiring, 11, 12, 51: Bump, 13, 14: Electrode part, 52: Conductive part, 15, 18, 61: Reflector, 16, 19: Semiconductor layer, 17: Light emitting layer, 91, 93: Chip, 92, 94: Structure, 81, 21, 22: Resin layer, 53: Rectifier, 54, 55: Semiconductor part, 50: Semiconductor substrate
Claims (14)
第1導電部材と、
第2導電部材と、
前記基板上に前記第1導電部材を介して設けられた第1半導体層と、
前記基板上に前記第2導電部材を介して設けられ、前記基板と前記第1半導体層との間に位置する第2半導体層と、
前記第1半導体層の一部と前記第2半導体層との間に設けられた発光層と、
を備えた半導体発光装置。 A substrate having light reflectivity;
A first conductive member;
A second conductive member;
A first semiconductor layer provided on the substrate via the first conductive member;
A second semiconductor layer provided on the substrate via the second conductive member and positioned between the substrate and the first semiconductor layer;
A light emitting layer provided between a part of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer;
A semiconductor light emitting device comprising:
前記第2導電部材は、第2電極部である請求項1記載の半導体発光装置。 The first conductive member is a first electrode portion;
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the second conductive member is a second electrode portion.
前記第2導電部材は、第2配線をさらに含む請求項2記載の半導体発光装置。 The first conductive member further includes a first wiring,
The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the second conductive member further includes a second wiring.
前記第2導電部材は、第2バンプをさらに含む請求項2または3に記載の半導体発光装置。 The first conductive member further includes a first bump,
The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the second conductive member further includes a second bump.
前記導電部上に設けられ、前記第1導電部材及び前記導電部に接続された整流部と、
前記整流部を覆う第3反射部と、
をさらに備えた、
請求項1〜8のいずれか1つに記載の半導体発光装置。 A conductive portion provided on the substrate;
A rectifying unit provided on the conductive part and connected to the first conductive member and the conductive part;
A third reflecting portion covering the rectifying portion;
Further equipped with,
The semiconductor light-emitting device according to claim 1.
前記基板上に設けられた光反射性を有する第2樹脂層と、
をさらに備えた請求項1〜9のいずれか1つに記載の半導体発光装置。 A first resin layer provided on the first semiconductor layer;
A second resin layer having light reflectivity provided on the substrate;
The semiconductor light-emitting device according to claim 1, further comprising:
前記第1樹脂層の前記第3樹脂層に対向する面は凹曲面状である請求項10記載の半導体発光装置。 A light-transmitting third resin layer provided on the first resin layer and the second resin layer;
The semiconductor light emitting device according to claim 10, wherein a surface of the first resin layer that faces the third resin layer is a concave curved surface.
前記第1半導体層上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上に第2導電形の第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層上に反射部を形成する工程と、
前記第1半導体層上における前記反射部の一部、前記第2半導体層の一部及び前記反射部の一部を除去することにより、前記第1半導体層の上面の一部を露出させる工程と、
前記第1半導体層の露出面上に第1電極部を形成する工程と、
第2基板上に設けられた第1配線に第1接続部材を介して第1電極部を接続し、第2基板上に設けられた第2配線に第2接続部材を介して第2電極部を接続する電極接続工程と、
前記第1基板を除去する工程と、
前記第2基板上に第1樹脂層を形成する工程と、
を備えた半導体発光装置の製造方法。 Forming a first semiconductor layer of a first conductivity type on a first substrate;
Forming a light emitting layer on the first semiconductor layer;
Forming a second semiconductor layer of a second conductivity type on the light emitting layer;
Forming a reflective portion on the second semiconductor layer;
Removing a part of the reflection part, a part of the second semiconductor layer, and a part of the reflection part on the first semiconductor layer, thereby exposing a part of the upper surface of the first semiconductor layer; ,
Forming a first electrode portion on an exposed surface of the first semiconductor layer;
The first electrode portion is connected to the first wiring provided on the second substrate via the first connection member, and the second electrode portion is connected to the second wiring provided on the second substrate via the second connection member. An electrode connection process for connecting
Removing the first substrate;
Forming a first resin layer on the second substrate;
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device comprising:
前記第1半導体層上に発光層を形成する工程と、
前記発光層上に第2導電形の第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層上に反射部を形成する工程と、
前記反射部の一部、前記第2半導体層の一部及び前記発光層の一部及び前記第1半導体層の一部を除去することにより、前記第2半導体領域の上面、前記第2半導体領域の上面及び前記第1基板の上面の一部を露出させる工程と、
前記第1基板の露出面及び前記第1半導体層の露出面上に第1電極部を形成する工程と、
前記反射部上に第2電極部を形成する工程と、
前記第1半導体領域上に導電部を形成する工程と、
第2基板上に設けられた第1配線に第1接続部材を介して前記第1電極部を接続し、前記第2基板上に設けられた第2配線に第2接続部材を介して前記第2電極部を接続し、前記第2基板上に設けられた第3配線に第3接続部材を介して前記導電部を接続する電極接続工程と、
前記第1半導体領域及び前記第2半導体領域であって前記第1半導体領域を覆う部分の少なくとも一部を残しつつ、前記第1基板の他の部分を除去する工程と、
前記第2基板上に第1樹脂層を形成する工程と、
を備えた半導体発光装置の製造方法。 A first semiconductor layer of a first conductivity type is formed on the first semiconductor region and the second semiconductor region of a first substrate including a first semiconductor region of a first conductivity type and a second semiconductor region of a second conductivity type. Forming, and
Forming a light emitting layer on the first semiconductor layer;
Forming a second semiconductor layer of a second conductivity type on the light emitting layer;
Forming a reflective portion on the second semiconductor layer;
By removing a part of the reflective part, a part of the second semiconductor layer, a part of the light emitting layer, and a part of the first semiconductor layer, the upper surface of the second semiconductor region, the second semiconductor region Exposing a part of the upper surface of the first substrate and the upper surface of the first substrate;
Forming a first electrode portion on an exposed surface of the first substrate and an exposed surface of the first semiconductor layer;
Forming a second electrode portion on the reflective portion;
Forming a conductive portion on the first semiconductor region;
The first electrode portion is connected to a first wiring provided on the second substrate via a first connection member, and the second wiring provided on the second substrate is connected to the first wiring via a second connection member. An electrode connection step of connecting two electrode portions and connecting the conductive portion to a third wiring provided on the second substrate via a third connection member;
Removing the other part of the first substrate while leaving at least a part of the first semiconductor region and the second semiconductor region covering the first semiconductor region;
Forming a first resin layer on the second substrate;
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device comprising:
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