JP2959503B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

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JP2959503B2 JP1453297A JP1453297A JP2959503B2 JP 2959503 B2 JP2959503 B2 JP 2959503B2 JP 1453297 A JP1453297 A JP 1453297A JP 1453297 A JP1453297 A JP 1453297A JP 2959503 B2 JP2959503 B2 JP 2959503B2
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
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    • HELECTRICITY
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/22Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高輝度化と信頼性向上
とを図ることができる半導体発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】図1に示す従来の半導体発光素子即ち発
光ダイオードは、P形半導体領域1とN形半導体領域2
とから成る例えばAlGaAs半導体基体3と、アノー
ド電極4と、カソード電極5とを備えている。P形半導
体領域1とN形半導体領域2との界面のPN接合6は半
導体基体3の一方及び他方の主面に平行に延びている。
アノード電極4は半導体基体3の一方の主面(上面)の
中央部分に配置され、P形半導体領域1に接続されてい
る。カソード電極5は格子状又は点在するように形成さ
れ、半導体基体3の他方の主面(下面)即ちN形半導体
領域2に接続されている。カソード電極5を格子状又は
点在するように形成するとPN接合6から放射されて下
面に向う光をカソード電極5が設けられていない部分に
おいて上面方向に効率良く反射させることが可能にな
る。図1の半導体発光素子の光取り出し方向は上方向で
あり、PN接合6から上方に放射された光は、半導体基
体3の上面のアノード電極4が形成されていない領域か
ら取り出される。図1の半導体発光素子においては半導
体基体3の上面の光取り出し領域が粗面(微小凹凸面)
7になっている。この粗面7はPN接合6から放射され
た光に対する全反射の確率を減少させ、光を外部に良好
に取り出して高輝度化を図るために設けられている。こ
の粗面7を形成する時には、半導体基体3の上面のほぼ
中央に選択的にアノード電極4を形成し、その後に半導
体基体3の上面にエッチングを施して粗面化する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図1の半導
体素子を上述の様に形成した場合、粗面7を形成するた
めのエッチングの際に、このエッチングがアノード電極
4の周辺下部にまで進行するいわゆるサイドエッチング
が生じることがある。この様なサイドエッチングが生じ
ると、アノード電極4上にワイヤボンディングする際の
ストレス等によって電極4の下部の半導体領域1にクラ
ックが生じる虞れがある。また、ワイヤがサイドエッチ
ングの生じている電極4の周部にボンディングされた場
合には、ボンディング時の押圧力が十分に印加されない
ためボンディング不良が生じることがあった。なお、電
極4の周辺の下部のサイドエッチング即ち側方又は横方
向エッチングされた領域を電極4の上面の状態から識別
することは実際上困難であり、電極4の周辺にワイヤボ
ンディングされる可能性があった。
【0004】そこで、本発明の目的は、粗面化による高
輝度化が可能であると共に信頼性を向上させることがで
きる半導体発光素子を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するための本発明は、第1の導電形の第1の
半導体領域と前記第1の導電形と反対の第2の導電形の
第2の半導体領域とがPN接合を形成するように配置さ
れた半導体基体と、前記半導体基体の一方の主面の一部
において前記第1の半導体領域に接続された第1の電極
と、前記半導体基体の他方の主面において前記第2の半
導体領域に接続された第2の電極とを備え、前記一方の
主面側に光を取り出すように構成された半導体発光素子
において、前記一方の主面は鏡面領域と粗面領域とを備
えており、前記鏡面領域は前記一方の主面の中央部分を
含む領域に配置され、前記粗面領域は前記鏡面領域を包
囲するように配置され且つ前記半導体基体の内部側から
前記一方の主面に入射した光の全反射の割合を低減する
ように形成され、前記第1の電極は前記鏡面領域と前記
粗面領域の一部分とに接続され、前記第1の電極の外縁
は前記鏡面領域の外縁と前記粗面領域の外縁との間に配
置され、前記第1の電極の前記鏡面領域の上方の平坦部
分がワイヤの接続部分になっていることを特徴とする半
導体発光素子に係わるものである。
【0006】
【発明の作用及び効果】本発明においては、第1の電極
の周辺部が粗面領域の上に配置され、ここに密接してい
る。従って、第1の電極の周辺部の下がサイドエッチン
グされ難く、第1の電極の第1の半導体領域に対する接
続の信頼性が向上する。また、第1の電極の鏡面領域の
上方の平坦部分が接続部分となっているので、信頼性の
高いワイヤの接続を達成することができる。
【0007】
【実施例】次に、図2〜図6を参照して本発明の実施例
に係わる半導体発光素子(発光ダイオード)及びその製
造方法を説明する。図2の発光素子は、第1の半導体領
域としてのP形半導体領域11と、第2の半導体領域と
してのN形半導体領域12とから成る例えばAlGaA
s又はGaAs半導体基体13を有している。半導体基
体13の上面(一方の主面)13a即ちP形半導体領域
11の上面の中央に第1の電極としてのアノード電極1
4が形成され、半導体基体13の下面(他方の主面)1
3b即ちN形半導体領域12の下面に第2の電極として
のカソード電極15が格子状又は点在するように形成さ
れている。カソード電極15は導電性接着剤によって外
部の配線導体に接続される。この導電性接着剤は半導体
基体13の下面のカソード電極15が設けられていない
部分にも付着し、下に向う光を上に反射させるために寄
与する。P形半導体領域11とN形半導体領域12との
間のPN接合16は半導体基体13の上面13a及び下
面13bに対して平行に形成されているので、この端は
基体13の側面に露出している。
【0008】図2の発光素子のP形半導体領域11の上
面には鏡面領域17と粗面領域18とが形成されてい
る。鏡面領域17は図3に示すようにP形半導体領域1
1の上面のほぼ中央に形成されており、点線で示すアノ
ード電極14に対応してほぼ円形の平面形状を有する。
また、鏡面領域17はアノード電極14の内側に配置さ
れており、その幅(径)はアノード電極14の幅(径)
よりも小さい。粗面領域18はPN接合16から上方に
向う光の全反射を抑制して光を外部に良好に取り出すた
めの微小な凹凸面であり、平面的に見て鏡面領域17の
外周を包囲するように環状に形成されている。
【0009】アノード電極14は、平面的に見て鏡面領
域17の全部とこれに隣接する粗面領域18の内側部分
に形成されている。従って、鏡面領域17の外縁はアノ
ード電極14の外縁よりも内側に位置し、アノード電極
14の外縁は鏡面領域17の外縁と粗面領域18の外縁
即ち基体13の外縁との間に位置する。粗面領域18は
後述のように基体13の上面13aにエッチングを施し
て形成するので、粗面領域18は鏡面領域17とは同一
平面上に位置せずに鏡面領域17よりも基体13の他方
の主面13b側に偏位している。この結果、アノード電
極14の粗面領域18の上方に対向する部分が鏡面領域
17の上方に対向する部分よりも基体13の他方の主面
13b側に偏位している。また、電極14の上面は鏡面
領域17の上方では鏡面になっているが、粗面領域18
の上方では粗面化している。
【0010】図2及び図3に示す半導体基体13を形成
する時には、図4に示すように複数の発光素子を得るこ
とができるP形半導体領域11とN形半導体領域12と
を有する半導体ウエハ19を用意する。次に、ウエハ1
9の上面全体にレジスト膜を形成した後に選択的にエッ
チングし、各発光素子の粗面領域18を得る部分に対応
した開口20を有するマスク21を図4に示すように形
成する。なお、マスク21は鏡面領域17となる部分を
被覆している。
【0011】次に、このマスク21の開口20から露出
しているウエハ19の上面にエッチングを施して、図5
に示すように粗面領域18を形成する。次に、マスク2
1を除去する。マスク21によって被覆されていた領域
はエッチングされないので、粗面領域18よりは凹凸の
小さい領域即ち鏡面領域17である。この結果、ウエハ
19の上面において、複数の鏡面領域17が島状に点在
し、この鏡面領域17が粗面領域18によって包囲され
ている。
【0012】次に、ウエハ19の上面全体にAu(金)
を真空蒸着し、しかる後に、このAu蒸着膜の鏡面領域
17の上面とその周辺近傍の粗面領域18の上面を被覆
する部分のみを残存させるようにエッチングを施し、図
6に示すようにアノード電極14を形成する。
【0013】次に、ウエハ19の他方の主面に同様にA
u膜の蒸着とエッチングを施して裏面電極であるカソー
ド電極15を形成する。なお、このカソード電極15
は、アノード電極14の形成前に設けてもよい。
【0014】次に、図6に示すウエハ19を周知のダイ
シングによって分割し、個別の発光素子を得る。最後
に、このダイシング時の基体13のダメージを除去する
ため、基体13の側面をエッチングする。この際、アノ
ード電極14の外周の下方にサイドエッチングが生じる
ことがあるが、アノード電極14の周辺が粗面領域18
に密着しているので、サイドエッチング量は少ない。
【0015】図2の発光素子のカソード電極15には外
部配線導体がろう付けされ、アノード電極14の中央の
平坦部分14aには点線で示すようにワイヤ22がボン
ディングされる。
【0016】本実施例によれば、以下の効果が得られ
る。 (イ) 基体13の上面13aの電極14によって被覆
されていない部分即ち光取り出し面が粗面領域18とな
っている。従って、PN接合16から上方に向う光の全
反射を抑制してこの光を素子の外部に良好に取り出すこ
とができ、結果として、高輝度化が実現される。 (ロ) アノード電極14が鏡面領域17と粗面領域1
8にまたがって形成されており、電極14の周辺部が粗
面領域18の一部に密接に結合しているため、サイドエ
ッチングが生じてもこれを電極14の極く周辺部分に留
めることができ、鏡面領域17側にまでサイドエッチン
グが進行することを防止できる。従って、基体13と電
極14とが強固に密着し、発光素子の信頼性が向上す
る。 (ハ) 電極14の鏡面領域17の上方の平坦部分14
aと粗面領域18の上方の粗面部分14bとを光学的に
区別してパターン認識することができるので、自動ワイ
ヤボンディング装置によって平坦部分14aを正確に識
別し、ワイヤ22を良好にボンディングすることがで
き、且つ半導体領域11にクラックを発生させない。な
お、図1の従来の発光素子において、電極4の周辺下部
がエッチングされても電極4の上面側から光学的に認識
することは不可能であった。また、電極4を形成する前
に基体3の上面全体を粗面化し、この粗面化した上に電
極4を設けることも考えられるが、この場合にも電極4
の上面全体が同一状態となり、電極4の上面から電極4
の周辺下部のエッチング領域を認識することは不可能で
あった。このように電極4の正常部分を認識できないま
まワイヤボンディングすると、電極4の周辺領域(エッ
チングによる異常部分)が自動ワイヤボンディング装置
の周知のキャピラリによって押圧され、半導体領域1に
クラックが発生するおそれがある。これに対して、本実
施例によれば既に説明したようにボンディング不良及び
クラックを防ぐことができる。
【0017】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) 電極4、5とのオーミック接触を良好にするた
めにP形半導体領域11及びN形半導体領域12よりも
不純物濃度の高いP形及びN形半導体領域を上面側及び
下面側に設けることができる。 (2) 半導体基体13の側面を傾斜側面即ちメサ形状
にすることができる。 (3) 電極14を比較的厚く形成し、この上面全体が
実質的に平坦となるようにし、粗面部分14bが実質的
に生じないようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体発光素子を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例に係わる半導体発光素子を示す
断面図である。
【図3】図2の半導体基体の平面図である。
【図4】図2の発光素子を製造するために半導体ウエハ
にマスクを設けたものを示す断面図である。
【図5】図4のウエハに粗面領域を設けたものを示す断
面図である。
【図6】図5のウエハに電極を設けたものを示す断面図
である。
【符号の説明】
13 半導体基体 14 電極 17 鏡面領域 18 粗面領域

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の導電形の第1の半導体領域と前記
    第1の導電形と反対の第2の導電形の第2の半導体領域
    とがPN接合を形成するように配置された半導体基体
    と、 前記半導体基体の一方の主面の一部において前記第1の
    半導体領域に接続された第1の電極と、 前記半導体基体の他方の主面において前記第2の半導体
    領域に接続された第2の電極とを備え、前記一方の主面
    側に光を取り出すように構成された半導体発光素子にお
    いて、 前記一方の主面は鏡面領域と粗面領域とを備えており、 前記鏡面領域は前記一方の主面の中央部分を含む領域に
    配置され、 前記粗面領域は前記鏡面領域を包囲するように配置され
    且つ前記半導体基体の内部側から前記一方の主面に入射
    した光の全反射の割合を低減するように形成され、 前記第1の電極は前記鏡面領域と前記粗面領域の一部分
    とに接続され、 前記第1の電極の外縁は前記鏡面領域の外縁と前記粗面
    領域の外縁との間に配置され、 前記第1の電極の前記鏡面領域の上方の平坦部分がワイ
    ヤの接続部分になっていることを特徴とする半導体発光
    素子。
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