JP7291537B2 - semiconductor light emitting device - Google Patents
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Description
発光ダイオード(LED)等の半導体発光装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device such as a light emitting diode (LED).
透明基板上に活性層を含む半導体層が積層された半導体発光素子が、上下反転されて実装面上に実装されるフリップチップ型の半導体発光装置が知られている(例えば、引用文献1)。フリップチップ型の半導体発光装置では、当該半導体発光素子の同一平面側に正極(p電極)と負極(n電極)の両方の電極が設けられる。また、フリップチップ型の半導体発光装置の実装の際に、素子側に設けられた各電極と実装面に設けられた各配線とがAuSn等の導電性の接合部材を介して接合され、その後リフローにより半田溶融して電気的導通がとられる。 A flip-chip type semiconductor light-emitting device is known in which a semiconductor light-emitting element, in which a semiconductor layer including an active layer is laminated on a transparent substrate, is mounted on a mounting surface while being turned upside down (for example, Cited Document 1). In a flip-chip type semiconductor light-emitting device, both positive (p-electrode) and negative (n-electrode) electrodes are provided on the same plane side of the semiconductor light-emitting element. Further, when mounting a flip chip type semiconductor light emitting device, each electrode provided on the element side and each wiring provided on the mounting surface are joined via a conductive joining member such as AuSn, and then reflowed. The solder melts and electrical continuity is established.
上記のような半導体発光素子と実装面との接合において、溶融させた接合部材が電極と配線との接合する領域以外の領域まで流出し、リークやショートが発生する場合があった。このような場合、半導体発光装置としての設計通りの特性が得られず、歩留まりが低下することが課題となっていた。 In bonding the semiconductor light emitting element and the mounting surface as described above, the melted bonding material may flow out to areas other than the area where the electrode and the wiring are bonded, causing leaks and short circuits. In such a case, the characteristics as designed as a semiconductor light-emitting device cannot be obtained, and the problem is that the yield decreases.
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、リークやショートが無く、高品質かつ歩留まりの高いフリップチップ型の半導体発光装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a flip-chip type semiconductor light-emitting device which is free from leaks and shorts, has high quality, and has a high yield.
本発明の半導体発光装置は、第1の導電型の第1の半導体層と、前記第1の半導体層の上面の1の領域に形成された第1の電極と、前記第1の半導体層の前記上面の他の領域に形成された活性層と、前記活性層上に形成され、前記第1の導電型と反対の導電型の第2の導電型の第2の半導体層と、前記第2の半導体層上に形成された第2の電極と、前記第2の電極の表面に形成されかつ前記第2の電極の表面を露出する第1の開口部を有する絶縁体からなる第1の保護膜と、前記第1の電極上に設けられた導電体からなる第1の接合部材と前記第1の開口部によって露出された表面に設けられた導電体からなる第2の接合部材と、前記第1の電極及び前記第2の電極に対向する1の面を有する基板と、前記基板の前記1の面の前記第1の電極と対向する位置に形成され前記第1の接合部材に接合されている導電体からなる第1の配線と、前記基板の前記1の面の前記第2の電極と対向する位置に前記第1の配線から離間して形成され、表面の第1の開口部と対向する所定の接合領域において前記第2の接合部材に接合されている導電体からなる第2の配線と、前記第2の配線の表面に形成されかつ前記接合領域の前記第1の配線から遠い端部から前記第1の配線から離れる方向に延在している第2の保護膜と、を有することを特徴とする。 A semiconductor light emitting device of the present invention comprises: a first semiconductor layer of a first conductivity type; a first electrode formed in one region on an upper surface of the first semiconductor layer; an active layer formed in another region of the upper surface; a second semiconductor layer formed on the active layer and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type; and a first protection made of an insulator having a first opening formed on the surface of the second electrode and exposing the surface of the second electrode. a film, a first joining member made of a conductor provided on the first electrode, a second joining member made of a conductor provided on the surface exposed by the first opening, and a substrate having one surface facing the first electrode and the second electrode; and a first opening formed on the surface of the substrate at a position facing the second electrode on the first surface of the substrate and spaced apart from the first wiring. A second wiring made of a conductor bonded to the second bonding member in a predetermined bonding region facing each other, and a second wiring formed on the surface of the second wiring and far from the first wiring in the bonding region. and a second protective film extending from the end in a direction away from the first wiring.
また、本発明の半導体発光装置は、第1の導電型の第1の半導体層と、前記第1の半導体層の上面の1の領域に形成された第1の電極と、前記第1の半導体層の前記上面の他の領域に形成された活性層と、前記活性層上に形成され、前記第1の導電型と反対の導電型の第2の導電型の第2の半導体層と、前記第2の半導体層上に形成された第2の電極と、前記第2の電極の表面に形成されかつ前記第2の電極の表面を露出する第1の開口部を有する絶縁体からなる第1の保護膜と、前記第1の電極上に設けられた導電体からなる第1の接合部材と前記第1の開口部によって露出された表面に設けられた導電体からなる第2の接合部材と、前記第1の電極及び前記第2の電極に対向する1の面を有する基板と、前記基板の前記1の面の前記第1の電極と対向する位置に形成され前記第1の接合部材に接合されている導電体からなる第1の配線と、前記基板の前記1の面の前記第2の電極と対向する位置に前記第1の配線から離間して形成され、表面の第1の開口部と対向する所定の接合領域において前記第2の接合部材に接合されている導電体からなる第2の配線と、前記第2の配線の表面に形成されかつ前記第2の配線の表面を部分的に露出する絶縁体からなる第2の保護膜と、を有し、上面視において、前記第1の開口部は前記第2の配線の表面のうち前記第2の保護膜から露出している領域を包含するか、または、前記第2の配線の表面のうち前記第2の保護膜から露出している領域は前記第1の開口部を包含することを特徴とする。 Further, the semiconductor light emitting device of the present invention includes: a first semiconductor layer of a first conductivity type; a first electrode formed in one region on an upper surface of the first semiconductor layer; an active layer formed in another region of the upper surface of the layer; a second semiconductor layer of a second conductivity type opposite to the first conductivity type formed on the active layer; A first insulator comprising a second electrode formed on a second semiconductor layer and an insulator having a first opening formed on the surface of the second electrode and exposing the surface of the second electrode a protective film, a first joining member made of a conductor provided on the first electrode, and a second joining member made of a conductor provided on the surface exposed by the first opening. , a substrate having one surface facing the first electrode and the second electrode, and the first joining member formed at a position facing the first electrode on the one surface of the substrate and a first opening formed on the first surface of the substrate at a position facing the second electrode and spaced apart from the first wiring. a second wiring made of a conductor bonded to the second bonding member in a predetermined bonding region facing the portion; and a second protective film made of an insulator that is exposed to the surface of the second wiring, and the first opening is exposed from the second protective film on the surface of the second wiring when viewed from above. Alternatively, a region of the surface of the second wiring that is exposed from the second protective film includes the first opening.
以下に本発明の実施例を詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。上面図の一部に、説明のためハッチングを施している。 Examples of the present invention are described in detail below. In the following description and accompanying drawings, substantially the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals. Part of the top view is hatched for explanation.
図1~図4を参照しつつ、本発明の実施例1に係る半導体発光装置10の構成について説明する。図1は、半導体発光装置10の上面図である。図1に示すように、半導体発光装置10は、半導体発光素子(光半導体チップ)30が、搭載面を有するサブマウント11上に搭載されて構成されている。図1中、半導体発光素子30の外形のみを破線で示しており、その他の部分については省略している。
A configuration of a semiconductor
サブマウント11は、サブマウント基板12上に電極等が形成されて構成されたものである。サブマウント基板12は、1の面を発光素子の搭載面とする板状の搭載基板である。図1に示すように、サブマウント基板12は、例えば、上面視において矩形の形状を有する。サブマウント基板12は、例えばAlNセラミック基板であり、他にアルミナ等の基板が用いられる。
The
第1の配線としてのn配線電極13は、サブマウント基板12の搭載面上に形成された電極パターンである。n配線電極13は、サブマウント基板12の搭載面のうち、サブマウント基板12の1の辺に沿った領域に形成されている。n配線電極13は、導電体からなり、例えば、Ti、Pt、Au、Pd等の金属からなる。
The n-
第2の配線としてのp配線電極15は、サブマウント基板12の搭載面上に形成された電極パターンである。p配線電極15は、n配線電極13から電気的に離間して形成されている。
A p-
p配線電極15は、基部15A及び延在部15Bからなる。基部15Aは、n配線電極13が形成されている辺に対向する辺に沿った領域に形成されている部分である。延在部15Bは、基部15Aからn配線電極13に向かって延在する複数のストライプ形状の部分である。このように、p配線電極15は、基部15A及び延在部15Bからなる櫛歯状の形状を有している。
The p-
以下、延在部15Bのストライプ形状の長辺に沿った方向をX方向と称する。p配線電極15は、導電体からなり、例えば、Ti、Pt、Au、Pd等の金属からなる。
Hereinafter, the direction along the long side of the stripe shape of the
第2の保護膜としてのp配線保護膜17は、p配線電極15上に設けられている。図1に示すように、p配線保護膜17は、p配線電極15の、延在部15Bの基部15Aに近い端部に形成されている。また、p配線保護膜17は、図1に示すように、基部15Aの領域まで延在していてもよい。
A p-wiring
p配線保護膜17は、例えばCr、W、Pt等の金属膜である。また、例えば、p配線保護膜17は、クロム酸化膜等の金属酸化膜であってもよく、SiO2膜等の絶縁膜であってもよい。さらに、p配線保護膜17は、Cr等の金属膜上にSiO2等の絶縁膜が形成されたものであってもよい。
The p-wiring
第3の保護膜としてのp配線保護膜19は、p配線電極15上に設けられている。図1に示すように、p配線保護膜19は、延在部15Bの基部15Aからの遠位端部、すなわち延在部15Bの先端に形成されている。
A p-wiring
延在部15Bの基部15Aからの近位端部に形成されたp配線保護膜17と、当該遠位端部に形成されたp配線保護膜19との間に、p配線電極15が露出している。例えば、p配線保護膜19は、Cr等の金属膜、金属酸化膜等の絶縁膜又は金属膜と絶縁膜との組み合わせからなる。
The p-
n配線保護膜21は、n配線電極13上に設けられている。n配線保護膜21は、n配線電極13が形成されているサブマウント基板12の1の辺に沿って形成されている。n配線保護膜21は、p配線保護膜17及びp配線保護膜19と同様に、Cr等の金属膜、金属酸化膜等の絶縁膜又は金属膜と絶縁膜との組み合わせからなる。以下、p配線電極15のストライプ形状の部分及びp配線保護膜19からなる部分の各々をストライプ部23と称する。
The n-wiring
図2は、実施例1の半導体発光装置10の半導体発光素子30の、接合時に図1のサブマウント11に対向する面を見た上面図である。成長基板31は、上面視において矩形の形状を有している。成長基板31は、例えばAlN基板であり、可視光に対して透光性を有する基板である。他にサファイア、SiC等の基板が用いられる。 第1の半導体層としてのn型半導体層33は、成長基板31上に、成長基板31の上面を覆うように形成されている。第1の電極としてのn電極35は、n型半導体層33上に形成されている。n電極35は、上面視において、n型半導体層33上の、成長基板31の1の辺の近傍に、当該1の辺に沿って形成されている。換言すれば、第1の電極としてのn電極35は、n型半導体層33上の1の辺の近傍に沿って1の領域に形成されている。
FIG. 2 is a top view of the semiconductor
複数の発光部36は、n型半導体層33上に形成されている。発光部36の各々の上面にはp電極37が形成されている。第2の電極としてのp電極37は、n型半導体層33の上方に配されている。p電極37の各々は、ストライプ形状を有している。p電極37の各々の形状は、接合時に図1に示したサブマウント基板12上に形成されたストライプ部23に対応する形状となっている。
A plurality of light emitting
p電極37は、同形状のp型半導体層(図示せず)上に形成されている。当該p型半導体層は、n型半導体層33上に形成された同形状の活性層(図示せず)上に形成されている。
The p-
第1の保護膜としてのp電極保護膜39は、p電極37の外周部を覆うように形成されている。p電極保護膜39は、開口部39OPを有している。換言すれば、p電極37は、p電極保護膜39の開口部39OPの領域でp電極保護膜39から露出している。p電極保護膜39は、例えばSiO2等の絶縁体からなる。例えばp電極保護膜39は、他の金属酸化膜であってもよい。p電極保護膜39は、半導体発光装置10の出射光に対して光透過性を有する。
A p-electrode
n電極保護膜41は、n電極35の外周の少なくとも一部に設けられており、SiO2等の絶縁体からなる。図2に示すように、n電極保護膜41は、n電極35の外周部のうち、p電極37に隣接する辺及びこれに対向する辺に形成されている。n電極保護膜41は、半導体発光装置10の出射光に対して光透過性を有する。
The n-electrode
図3は、図1中の一点鎖線で囲まれた部分Bの拡大図である。当該部分Bは、図2中の一点鎖線で囲まれた部分Bに対応する。図3は、図2の半導体発光素子30がサブマウント11上に搭載されている状態におけるp電極保護膜39と、ストライプ部23との上面視における位置関係を示している。図3において、半導体発光素子30については、p電極保護膜39のみを図示し、その他の部分は省略している。
FIG. 3 is an enlarged view of a portion B surrounded by a dashed line in FIG. The portion B corresponds to the portion B surrounded by the dashed line in FIG. FIG. 3 shows the positional relationship between the p-electrode
図3に示すように、p電極保護膜39と、p配線保護膜17とは、ストライプ部23の基部15Aの近位端部付近で上面視において互いに重なっている領域を有している。また、p電極保護膜39と、p配線保護膜19とは、ストライプ部23の基部15Aの遠位端部付近で上面視において互いに重なっている領域を有している。p配線保護膜17及びp配線保護膜19のいずれも、ストライプ部23のストライプの幅方向(短辺方向)の全体に亘って、p電極保護膜39と重なっている。
As shown in FIG. 3, the p-electrode
さらに、図3に示すように、p配線保護膜17及びp配線保護膜19は、p電極保護膜39の開口部39OPの内側まで延在している。すなわち、p配線保護膜17及びp配線保護膜19は、p電極保護膜39と重なっている領域を超えて、開口部39OPの内側まで延在している。
Furthermore, as shown in FIG. 3 , the p-wiring
p配線電極15がp配線保護膜17及びp配線保護膜19から露出している領域をJA1とする。また、開口部39OPの内側の領域をJA2とする。図3に示すように、領域JA1の面積よりも領域JA2の面積の方が大きい。
A region where the p-wiring
また、領域JA1の長辺の長さをL1とし、領域JA2の長辺の長さをL2とする。図3に示すように、L1の長さよりもL2の長さの方が大きい。また、図3において、領域JA2は領域JA1を包含している。 Also, the length of the long side of the area JA1 is L1, and the length of the long side of the area JA2 is L2. As shown in FIG. 3, the length of L2 is greater than the length of L1. Also, in FIG. 3, the area JA2 includes the area JA1.
図4は、図1の半導体発光装置10を図1中の4-4線で切断した断面図である。上述したように、半導体発光装置10は、図2に示した半導体発光素子30が上下反転されてサブマウント11上に接合されたものである。図4中、サブマウント基板12を最下層とし、成長基板33を最上層とした場合の断面の構成が示されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor
上述したように、n型半導体層33は、半導体発光素子30の成長基板31上に形成されている。図4に示すように、第1の電極としてのn電極35は、n型半導体層33上の1の領域に形成されている。活性層43は、n型半導体層33上の他の領域に形成されている。p型半導体層45は、当該活性層43上に形成されている。第2の電極としてのp電極37は、p型半導体層45上に形成されている。活性層43からの光は、n型半導体層33側から出射される。従って、成長基板31のn型半導体層33が形成されている面に対向する主面が光出射面となる。
As described above, the n-
活性層43から出射される出射光の波長は、n型半導体層33、活性層43及びp型半導体層45の材料及び組成に応じた波長となる。例えば、活性層43からの出射光の波長は、深紫外領域の波長であってもよく、赤外領域の波長であってもよい。
The wavelength of light emitted from the
図4に示すように、n電極35とp電極37とは、成長基板31からの距離が異なる位置に形成されている。換言すれば、n電極35とp電極37との間には、段差が生じている。
As shown in FIG. 4, the n-
第1の保護膜としてのp電極保護膜39は、p電極37の表面の外周部に形成されて第1の開口部としての開口部39OPを有している。第1の保護膜39は、当該開口部39OPにおいて、第2の電極としてのp電極37を露出している。
A p-electrode
なお、図4において、p電極保護膜39は、p電極37の表面から連続してp型半導体層45、活性層43及びn型半導体層33の側面を覆っているが、これに限られない。p電極保護膜39は、p電極37の表面に形成されていればよい。
In FIG. 4, the p-electrode
n電極保護膜41は、n電極35のp電極37に隣接する外周部及びこれに対向する外周部に形成されている。
The n-electrode
第1の配線としてのn配線電極13は、サブマウント基板12上の、n電極35と対向する位置に形成されている。
The n-wiring
第2の配線としてのp配線電極15は、n配線電極13から離間して、p電極37と対向する位置に形成されている。
The p-wiring
第1の接合部材47は、n配線電極13上に形成された導電性の接合材からなる層である。第1の接合部材47は、n電極35のn電極保護膜41から露出している表面と、これに対向するn配線電極13の表面との間に形成されている。第1の接合部材47は、n電極35の表面とn配線電極13の表面とを接合している。換言すれば、n電極35の表面とn配線電極13の表面とは、第1の接合部材47を介して接合されている。
The
第1の接合部材47は、n電極35及びn配線電極13の材料よりも低い融点を有する材料からなる。例えば、第1の接合部材47には、低融点はんだ又は共晶はんだを用いることができる。例えば、第1の接合部材47には、AuSnを用いることができる。
The first joining
第2の接合部材49は、p配線電極15上に形成された導電性の接合材からなる層である。第2の接合部材49は、第1の保護膜39の開口部39OPから露出しているp電極37の表面と、これに対向するp配線電極15の表面との間に形成されている。第2の接合部材49は、p電極37の表面と、p配線電極15の表面とを接合している。換言すれば、p配線電極15は、開口部39OPと対向する所定の接合領域である接合領域J■1において第2の接合部材49に接合されている。また、p電極37の表面と、p配線電極15の表面とは、第2の接合部材49を介して接合されている。
The
第2の接合部材49は、p電極37及びp配線電極15の材料よりも低い融点を有する材料からなる。例えば、第2の接合部材49には、低融点はんだ又は共晶はんだを用いることができ、例えばAuSnを用いることができる。
The second
また、第2の接合部材49は、溶融した際のp電極保護膜39との間の接触角が高く、濡れ性(親和性)が低い。例えば、p電極保護膜39は、溶融した第2の接合部材49との間の接触角が90°より大きい。
In addition, the
上述したように、第2の保護膜としてのp配線保護膜17は、p配線電極15の表面に形成されている。p配線保護膜17は、接合領域JA1のn配線電極13から遠い端部から、n配線電極13から離れる方向に延在している。
As described above, the p-wiring
なお、当該接合領域JA1のn配線電極13から遠い端部と、p配線保護膜17との間には、p配線電極15が露出している部分が存在してもよい。すなわち、第2の接合部材49は、p配線保護膜17との間にp配線電極15上にスペースを空けて形成されていてもよい。
A portion where the p-wiring
第2の保護膜としてのp配線保護膜17は、サブマウント基板12の基板面に垂直な方向において、第1の保護膜39と重なる領域である重なり領域OLを有している。また、p配線保護膜17は、成長基板31の端面よりも半導体発光装置10の外側に向かって延在している領域EXを有する。
The p-wiring
p配線保護膜17は、第2の接合部材49よりも融点が高い材料からなる。p配線保護膜17の表面は、第2の接合部材49が溶融した際に第2の接合部材49との間で接触角が高く、濡れ性(親和性)が低い性質を有する。例えば、p配線保護膜17の表面の、第2の接合部材49との間の接触角は、90°より大きい。
The p-wiring
第3の保護膜としてのp配線保護膜19は、p配線電極15の表面の、n配線電極13に近い端部から延在している。p配線保護膜19は、第2の接合部材49よりも融点が高い材料からなる。
A p-wiring
当該接合領域JA1のn配線電極13から遠い端部と、p配線保護膜19との間には、p配線電極15が露出している部分が存在してもよい。すなわち、第2の接合部材49は、p配線保護膜19との間にスペースを空けて形成されていてもよい。
A portion where the p-wiring
図3に示したように、p配線保護膜17及びp配線保護膜19は、上面視において開口部39OPの内側まで延在している。従って、図4におけるX方向、すなわちp配線電極15のストライプ形状の長辺に沿った方向において、p配線保護膜17とp配線保護膜19との間隔L1は、開口部39OPの長さL2よりも小さい。
As shown in FIG. 3, the p-wiring
n配線保護膜21は、n配線電極13上に設けられている。n配線保護膜21は、n配線電極13上の、サブマウント基板12の外周部から第1の接合部材47に向かって延在している。n配線保護膜21は、第1の接合部材47よりも融点が高い材料からなる。例えばn配線保護膜21がCr等の光反射率を有する金属膜を用いて、活性層43からの出射光を出射面側に反射させることができる。
The n-wiring
半導体発光装置10は、例えば以下のように製造される。図5は、半導体発光装置10の製造に用いられるサブマウント11の接合前の状態を示す上面図である。図5に示すように、第1の接合部材47は、n配線電極13上のn配線電極13の外周よりも内側の領域に、スパッタ等によりパターンニングされて配置されている。第2の接合部材49は、ストライプ部23のp配線電極15の表面上に、p配線電極15が露出している部分の外周よりも内側の領域にパターンニングされて配置されている。
The semiconductor
例えば、図5の状態において、第2の接合部材49は、p電極保護膜39から開口部39OPを介して露出しているp電極37の表面の面積の50%以下を占めるように配置されている。すなわち、図5の状態において、第2の接合部材49の上面から見た面積は、接合相手となる半導体発光素子30のp電極37が開口部39OPから露出している表面の面積の50%以下である。また、第2の接合部材49は、接合領域JA1よりも小さい面積となるように配置される。
For example, in the state of FIG. 5, the
まず、図2に示したような半導体発光素子30を供給トレーからピックアップし、フリップチップボンダにセットする。また、図5に示したようなサブマウント11についても同様に供給トレーからピックアップしてセットする。それぞれのアライメントマークが一致するように、カメラ認識によりアライメント処理を行う。
First, the semiconductor
図6は、アライメント処理を行った状態の半導体発光素子30及びサブマウント11の断面を示す断面図である。図6に示すように、n電極35と第1の接合部材47とが対向し、かつ、p電極37と第2の接合部材49とが対向する位置にアライメントされている。また、成長基板31とサブマウント基板12とが平行となるようにアライメントされている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cross section of the semiconductor
上述したように、n電極35とp電極37とは、成長基板31からの距離が異なる。成長基板31とサブマウント基板12とが平行となるようにアライメントされている状態において、n配線電極13とn電極35との間の距離(図6中、h1)よりも、p配線電極15とp電極37との間の距離(図6中、h2)の方が小さい。
As described above, the n-
また、図6に示すように、接合前の第1の接合部材47及び第2の接合部材49は、同じ層厚で形成されており、サブマウント基板12の基板面からの高さが同じ高さ(h2)となっている。
Further, as shown in FIG. 6, the
また、上述したように、第2の接合部材49は、p電極保護膜39から開口部39OPを介して露出しているp電極37の表面の面積の50%以下を占めるように、かつ、接合領域JA1よりも小さい面積となるように配置されるので、第2の接合部材49とp配線保護膜17との間及び第2の接合部材49とp配線保護膜19との間には、p配線電極15の表面が露出している部分が存在する。
In addition, as described above, the
アライメント処理の後、荷重を負荷した状態で半導体発光素子30及びサブマウント基板12を加熱し、第1の接合部材47及び第2の接合部材49を所定の時間溶融させる。第1の接合部材47及び第2の接合部材49の酸化を防止するため、加熱処理中は、例えば窒素パージを行って、接合処理室内の酸素を極力少ない状態に保つ。
After the alignment process, the semiconductor
当該荷重を負荷した状態で加熱する工程(加圧・加熱接合工程)において、第1の接合部材47は、n電極35の表面の材料を取込みながらn電極35と接合する。一方、第2の接合部材49に関しては、上述のようにp配線電極15とp電極37との距離(図6中、h2)がn配線電極13とn電極35との距離(図6中、h1)よりも小さいため、当該加圧・加熱接合工程において、第1の接合部材47よりも第2の接合部材49に荷重がかかりやすい。
In the step of heating with the load applied (pressure/heat bonding step), the
このため、溶融した第2の接合部材49は、p配線電極15の表面及びp電極37の表面との親和性による濡れ広がりに加えて、荷重により押しつぶされることによる広がりを経て、p配線電極15及びp電極37と接合する。また、第2の接合部材49は、加圧・加熱接合工程において、例えばAu等の電極の材料を取りこみながら組成変化し、次第に流動性を低下させながら広がる。
Therefore, the melted
より詳細には、接合前の第2の接合部材49とp配線保護膜17及びp配線保護膜19との間には、p配線電極15の表面が露出している部分(スペース)が存在する(図6)。第2の接合部材49は、p配線電極15の材料(例えば、Au)を取込みながらp配線電極15の表面(すなわち、スペース部分)を濡れ広がり、溶融した第2の接合部材49との親和性の低いp配線保護膜17及びp配線保護膜19によってせき止められる。なお、第2の接合部材49は、p配線電極15の材料を取込むことで流動性が低下し、広がりを停止してもよい。
More specifically, a portion (space) where the surface of the p-wiring
また、p配線電極15の表面が露出している部分のX方向における幅(L1)よりも
p電極37の表面が露出している部分の幅(L2)の方が大きい(図6)。従って、第2の接合部材49は、p電極37の表面を広がる際に、より大きいスペースが存在する。第2の接合部材49は、p電極37の材料(例えば、Au)を取込みならがらp電極37表面の当該スペースを広がる。スペースが大きいため、より流動性が低下しやすく、開口部39OP内で停止する。従って、開口部39OP外へ流出し難い。
Further, the width (L2) of the exposed surface of the p-
以上の加圧・加熱接合工程の後、冷却工程を経て、半導体発光装置10が完成される。
After the pressure/heat bonding process described above, the semiconductor
上記の製造工程において、第2の接合部材49が、接合領域JA1よりも大きい接合領域JA2においてp電極37の表面を、p電極37の材料を取り込みながら広がることで、半導体発光装置10が完成されると、第2の接合部材49は、台形の断面形状を有する(図4)。図4に示したように、第2の接合部材49の断面の、p電極37と接合されている辺を上底とし、p配線電極15と接合されている辺を下底とすると、上底よりも下底の方が短い。換言すれば、当該第2の接合部材49の断面は逆テーパ形状を有する。
In the manufacturing process described above, the
また、当該台形の上底、すなわちp電極37に近づくにつれて、組成が変化している。特に、当該上底の両端部分において、p電極37の材料の成分が多くなる。例えば、第2の接合部材49をAuSnとし、p電極37をAu電極とした場合、当該台形の上底の両端部分に該当する箇所に近づくほど、第2の接合部材49の組成中のAu濃度が高くなる。
Also, the composition changes as it approaches the upper base of the trapezoid, that is, the p-
重なり領域OL(図4)や、p配線保護膜17が延在している領域EX(図4)を有する構成に加えて、接合前の状態において、第2の接合部材49は、p電極保護膜39から開口部39OPを介して露出しているp電極37の表面の面積の50%以下を占めるように配置する(図5)ことで、第2の接合部材49の接合領域外への流出をより確実に防止することができる。
In addition to the configuration having the overlapping region OL (FIG. 4) and the region EX (FIG. 4) where the p-wiring
なお、接合前の状態において、第2の接合部材49は、p電極保護膜39から開口部39OPを介して露出しているp電極37の表面の面積の50%以下を占めるように配置する例について説明したが(図5)、これに限られない。例えば、第2の接合部材49を、p電極保護膜39か開口部39OPを介して露出しているp電極37の表面の面積の50%以上を占めるように配置した場合、すなわち第2の接合部材49の分量を増やした場合であっても、p配線保護膜17及びp配線保護膜19によって第2の接合部材49せき止めることができる。
In addition, in the state before bonding, the
例えば、重なり領域OL(図4)や、p配線保護膜17が延在している領域EX(図4)が、溶融した第2の接合部材49をせき止めて接合領域外への流出を防止することに寄与する。
For example, the overlapping region OL (FIG. 4) and the region EX (FIG. 4) where the p-wiring
なお、接合前の第1の接合部材47及び第2の接合部材49を同じ膜厚で形成しても、流出を防止できる。従って、第1の接合部材47及び第2の接合部材49の形成工程を一度に行うことができ、製造時のコスト及び時間の削減が可能である。また、第1の接合部材47と第2の接合部材49とを同じ膜厚で形成して同じ高さとすることで、位置合わせ精度を高くすることができる。
Even if the
以上、説明したように、本実施例の半導体発光装置10は、n型半導体層33上に形成されたn電極35及びp型半導体層45上に形成されたp電極37を有する半導体発光素子30と、1の面上にn配線電極13及びp配線電極15が形成されたサブマウント基板12とを有する。n電極35とn配線電極13、p電極37とp配線電極15はそれぞれ対向し、第1の接合部材47及び第2の接合部材49を介して接合されている。p配線電極15の表面に、当該表面の第2の接合部材49との接合領域JA1のn配線電極13から遠い端部からn配線電極13から離れる方向に延在する第2の保護膜17が形成されている。
As described above, the semiconductor light-emitting
このような構成により、接合の際の、第1の接合部材47及び第2の接合部材49を溶融させて荷重を負荷する工程を経ても、p配線電極15の表面の接合に不要な領域にまで第2の接合部材49が形成されることなく、リークやショートの発生を確実に防止できる。
With such a configuration, even after the step of melting the
従って、活性層からの所望の出射光が得られる。また、第2の接合部材49の十分な接合強度が得られ、熱伝導、電気抵抗に関しても良好な接合状態が得られる。
Therefore, desired emitted light from the active layer can be obtained. In addition, a sufficient bonding strength of the
従って、本実施例の半導体発光装置10によれば、リークやショートが無く、高品質かつ歩留まりの高いフリップチップ型の半導体発光装置を提供することができる。
Therefore, according to the semiconductor
図7は、本発明の実施例2に係る半導体発光装置50の構成を示す断面図である。図7は、図4の場合と同様に、p配線電極15のストライプ形状の長辺に沿った方向(図中、X方向)の断面を示す。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor
半導体発光装置50は、第2の保護膜としてのp配線保護膜17、第3の保護膜としてのp配線保護膜19及び第2の接合部材49の代わりにp配線保護膜51、p配線保護膜53及び第2の接合部材55を有する点において実施例1の半導体発光装置10と異なり、その余の点については実施例1の半導体発光装置10と同様に構成されている。
A semiconductor light-emitting
図7に示すように、p配線保護膜51は、p電極保護膜39の開口部39OPのn電極35から遠い端部よりも、X方向においてn配線電極13から遠い位置から、n配線電極13から離れる方向に向かって延在している。
As shown in FIG. 7, the p-wiring
p配線保護膜53は、開口部39OPのn電極35に近い端部よりもX方向においてn配線電極13に近い位置から、n配線電極13に近づく方向に向かって延在している。
The p-wiring protective film 53 extends toward the n-wiring
このような構成により、X方向における開口部39OPの幅L2よりも、p配線電極15の表面がp配線保護膜51及びp配線保護膜53から露出している部分の幅L3の方が大きい。
With such a configuration, the width L3 of the portion where the surface of the p-wiring
第2の接合部材55は、p配線電極15の表面がp配線保護膜51及びp配線保護膜53から露出している部分JA3を接合領域として、p配線電極15の表面に接合されている。また、第2の接合部材55は、開口部39OPにおいて、p電極37の表面に接合されている。すなわち、領域JA3は、領域JA2を包含している。また、上述のように、幅L2よりも幅L3の方が大きく、第2の接合部材55の断面は、テーパ形状を有している。
The
半導体発光装置50は、半導体発光装置10の場合と同様に、加圧・加熱接合工程を経て製造される。加圧・加熱接合工程において、溶融した第2の接合部材55は、p配線電極15の表面及びp電極37の表面を、Au等の電極材料を取り込みながら濡れ広がり、p配線保護膜51及びp配線保護膜53によってせき止められる。
As with the semiconductor
図7に示すように、p電極保護膜39とp配線保護膜51とは、上面視における重なり領域OLを有している。また、p配線保護膜51は、接合領域JA3のn配線電極13から遠い端部から、p配線保護膜5がEX方向に延在している。当該p配線保護膜51の重なり領域及び延在している領域によって、溶融した第2の接合部材55をせき止めることができる。
As shown in FIG. 7, the p-electrode
従って、本実施例の半導体発光装置50によれば、接合部材がリークやショートに関わる領域に到達することを防止することができ、高品質かつ歩留まりの高い半導体発光装置を提供することができる。
Therefore, according to the semiconductor
上述した実施例及び製造方法における構成は例示に過ぎず、用途等に応じて適宜変更可能である。 The configurations in the above-described embodiments and manufacturing methods are merely examples, and can be changed as appropriate according to the application.
10、50 半導体発光装置
11 サブマウント
12 サブマウント基板
13 n配線電極
15 p配線電極
17、51 p配線保護膜
19、53 p配線保護膜
21 n配線保護膜
23 ストライプ部
30 半導体発光装置
31 成長基板
33 第1の半導体層(n型半導体層)
35 第1の電極(n電極)
37 第2の電極(p電極)
39 第1の保護膜(p電極保護膜)
39OP 第1の開口部(開口部)
40 発光部
41 n電極保護膜
43 活性層
45 第2の半導体層(p型半導体層)
47 第1の接合部材
49、55 第2の接合部材
10, 50 semiconductor
35 first electrode (n-electrode)
37 second electrode (p electrode)
39 first protective film (p-electrode protective film)
39OP first opening (opening)
40 light-emitting portion 41 n-electrode
47 first
Claims (10)
前記第1の半導体層の上面の1の領域に形成された第1の電極と、
前記第1の半導体層の前記上面の他の領域に形成された活性層と、
前記活性層上に形成され、前記第1の導電型と反対の導電型の第2の導電型の第2の半導体層と、
前記第2の半導体層上に形成された第2の電極と、
前記第2の電極の表面に形成されかつ前記第2の電極の表面を露出する第1の開口部を有する絶縁体からなる第1の保護膜と、
前記第1の電極上に設けられた導電体からなる第1の接合部材と、
前記第1の開口部によって露出された表面に設けられた導電体からなる第2の接合部材と、
前記第1の電極及び前記第2の電極に対向する1の面を有する基板と、
前記基板の前記1の面の前記第1の電極と対向する位置に形成され前記第1の接合部材に接合されている導電体からなる第1の配線と、
前記基板の前記1の面の前記第2の電極と対向する位置に前記第1の配線から離間して形成され、表面の前記第1の開口部と対向する所定の接合領域の少なくとも一部において前記第2の接合部材に接合されている導電体からなる第2の配線と、
前記第2の配線の表面に形成されかつ前記接合領域の前記第1の配線から遠い端部から前記第1の配線から離れる方向に延在し、前記基板に垂直な方向において、前記第1の保護膜と重なる領域を有する第2の保護膜と、
前記第2の配線の表面に形成されかつ前記接合領域の前記第1の配線から近い端部から前記第2の配線の前記第1の配線から近い端部に向かって延在し、前記基板に垂直な方向において前記第1の保護膜と重なる領域を有する第3の保護膜と、を有し、
前記第2の保護膜は、前記第2の配線上において、前記基板に垂直な方向から見て前記第1の開口部の内側まで延在し、
前記第3の保護膜は、前記第2の配線上において、前記基板に垂直な方向から見て前記第1の開口部の内側まで延在し、
前記第1の開口部によって露出された前記第2の電極の表面の面積は、前記第2の配線の前記接合領域の面積よりも大きく、
前記第1の保護膜、前記第2の保護膜、及び前記第3の保護膜は、前記第2の接合部材が溶融した際の前記第2の接合部材との親和性が前記第2の電極及び前記第2の配線よりも低いことを特徴とする半導体発光装置。 a first semiconductor layer of a first conductivity type;
a first electrode formed in one region of the upper surface of the first semiconductor layer;
an active layer formed in another region of the top surface of the first semiconductor layer;
a second semiconductor layer of a second conductivity type opposite to the first conductivity type formed on the active layer;
a second electrode formed on the second semiconductor layer;
a first protective film made of an insulator formed on the surface of the second electrode and having a first opening exposing the surface of the second electrode;
a first joint member made of a conductor provided on the first electrode ;
a second joining member made of a conductor provided on the surface exposed by the first opening;
a substrate having one surface facing the first electrode and the second electrode;
a first wiring made of a conductor formed at a position facing the first electrode on the first surface of the substrate and bonded to the first bonding member;
In at least a part of a predetermined bonding region formed at a position facing the second electrode on the first surface of the substrate and spaced from the first wiring and facing the first opening on the surface a second wiring made of a conductor joined to the second joint member;
The first wiring formed on the surface of the second wiring and extending in a direction away from the first wiring from an end portion of the bonding region far from the first wiring and extending in a direction perpendicular to the substrate. a second protective film having a region overlapping the protective film;
formed on the surface of the second wiring and extending from an end portion of the bonding region near the first wiring toward an end portion of the second wiring near the first wiring; a third protective film having a region overlapping the first protective film in a vertical direction;
the second protective film extends on the second wiring to the inside of the first opening when viewed in a direction perpendicular to the substrate;
the third protective film extends on the second wiring to the inside of the first opening when viewed in a direction perpendicular to the substrate;
the area of the surface of the second electrode exposed by the first opening is larger than the area of the junction region of the second wiring;
The first protective film, the second protective film, and the third protective film each have an affinity with the second bonding member when the second bonding member melts. and a semiconductor light emitting device which is lower than the second wiring .
前記第1の半導体層の上面の1の領域に形成された第1の電極と、
前記第1の半導体層の前記上面の他の領域に形成された活性層と、
前記活性層上に形成され、前記第1の導電型と反対の導電型の第2の導電型の第2の半導体層と、
前記第2の半導体層上に形成された第2の電極と、
前記第2の電極の表面に形成されかつ前記第2の電極の表面を露出する第1の開口部を有する絶縁体からなる第1の保護膜と、
前記第1の電極上に設けられた導電体からなる第1の接合部材と、
前記第1の開口部によって露出された表面に設けられた導電体からなる第2の接合部材と、
前記第1の電極及び前記第2の電極に対向する1の面を有する基板と、
前記基板の前記1の面の前記第1の電極と対向する位置に形成され前記第1の接合部材に接合されている導電体からなる第1の配線と、
前記基板の前記1の面の前記第2の電極と対向する位置に前記第1の配線から離間して形成され、表面の前記第1の開口部と対向する所定の接合領域の少なくとも一部において前記第2の接合部材に接合されている導電体からなる第2の配線と、
前記第2の配線の表面に形成されかつ前記接合領域の前記第1の配線から遠い端部から前記第1の配線から離れる方向に延在し、前記基板に垂直な方向において、前記第1の保護膜と重なる領域を有する第2の保護膜と、
前記第2の配線の表面に形成されかつ前記接合領域の前記第1の配線から近い端部から前記第2の配線の前記第1の配線から近い端部に向かって延在し、前記基板に垂直な方向において前記第1の保護膜と重なる領域を有する第3の保護膜と、を有し、
前記第1の保護膜は、前記第2の電極の表面の、前記基板に垂直な方向において前記第2の保護膜と重なる領域を超えて、前記接合領域と重なる領域まで延在し、
前記第1の保護膜は、前記第2の電極の表面の、前記基板に垂直な方向において前記第3の保護膜と重なる領域を超えて、前記接合領域と重なる領域まで延在し、
前記第2の配線の前記接合領域の面積は、前記第1の開口部によって露出された前記第2の電極の表面の面積よりも大きく、
前記第1の保護膜、前記第2の保護膜、及び前記第3の保護膜は、前記第2の接合部材が溶融した際の前記第2の接合部材との親和性が前記第2の電極及び前記の配線よりも低いことを特徴とする半導体発光装置。 a first semiconductor layer of a first conductivity type;
a first electrode formed in one region of the upper surface of the first semiconductor layer;
an active layer formed in another region of the top surface of the first semiconductor layer;
a second semiconductor layer of a second conductivity type opposite to the first conductivity type formed on the active layer;
a second electrode formed on the second semiconductor layer;
a first protective film made of an insulator formed on the surface of the second electrode and having a first opening exposing the surface of the second electrode;
a first joint member made of a conductor provided on the first electrode ;
a second joining member made of a conductor provided on the surface exposed by the first opening;
a substrate having one surface facing the first electrode and the second electrode;
a first wiring made of a conductor formed at a position facing the first electrode on the first surface of the substrate and bonded to the first bonding member;
In at least a part of a predetermined bonding region formed at a position facing the second electrode on the first surface of the substrate and spaced from the first wiring and facing the first opening on the surface a second wiring made of a conductor joined to the second joint member;
The first wiring formed on the surface of the second wiring and extending in a direction away from the first wiring from an end portion of the bonding region far from the first wiring and extending in a direction perpendicular to the substrate. a second protective film having a region overlapping the protective film;
formed on the surface of the second wiring and extending from an end portion of the bonding region near the first wiring toward an end portion of the second wiring near the first wiring; a third protective film having a region overlapping the first protective film in a vertical direction ;
the first protective film extends over a region of the surface of the second electrode that overlaps with the second protective film in a direction perpendicular to the substrate to a region that overlaps with the junction region;
the first protective film extends over a region of the surface of the second electrode that overlaps with the third protective film in a direction perpendicular to the substrate to a region that overlaps with the junction region;
the area of the bonding region of the second wiring is larger than the area of the surface of the second electrode exposed by the first opening;
The first protective film, the second protective film, and the third protective film each have an affinity with the second bonding member when the second bonding member melts. and a semiconductor light emitting device which is lower than the wiring .
前記第2の配線は、前記第2の電極に対応する複数のストライプ形状の部分を含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載の半導体発光装置。 8. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said second wiring includes a plurality of striped portions corresponding to said second electrodes.
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