JPS5870584A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明に半導体装置に関する。

赤外発光ダイオードは第１図に示すように、銅のステム
１の上面中央に取り付けたシリコンからなるサブマウン
ト２の上面に絶縁膜３を介して形成した配髄層４上に光
を発元する素子５１！−ダイレクトボンディング（フエ
イスダクン０ボンディング）で嶺軟している。また、ス
テム１には２本のり一ド６が貫通ρλつ絶縁体（ガラス
）７を介して固定されている。２本のリード６はそれぞ
れ７ノードリード８．カソードリード９とな９、上端に
ワイヤｌＯによって所定の配線層番と接続さｎている。

また、ステム１には造光窓（ガラス板）１１を有する金
［ｋ’の千ヤッグ１２がリングウェルドによって取り付
けられ、素子５等を気密期止するよう罠なっている。こ
のような発光ダイオード１３は肉リード６に所定の電圧
を印加すると＜　素子５の内部のＰＭ接合からｊｔ、ｔ
−発する。

ところで、発光素子５はｉｌｌ導電型層の表面中央部に
第２導電型層管形成する構造となること、また、ＰＭ接
合全域で電流を均一に流したいこと等から、一方の電極
は他方の電極を取り囲むように形成することが望ましく
なる。このため、内−〇電極（たとえばカソード電極１
４）と外ｌＩの電極（たとえばアノード電極１５）との
ショート管防止する必要が生じ、従来はサブマウント２
の配線層４１に２段にし、胃の高いうｙ）１６で電極と
の接合を図９、低い配置層部分１７ｔ−７ノード電極１
５下に這わせている。

しかし、このような構造ではつぎのような欠点がおる。

　　　゛ （１入配鹸層４を２段にするため配縁層形成のメッキあ
るいは蒸着作業ｔ２回行なわなければならず、工数が多
い。

（２）、発光時の熱は電極、ラン下、サブマウントを介
して速やかにステム１に伝導路せて放散させる必要がめ
るが、ムｕ　Ｅｌｎからなるランド１６はたとえば２μ
ｍと薄い配Ｉｉ！部分１７に対して６μｍと厚く、熱抵
抗が高い。また、アノードとカソードのショート防止の
ために、／ｆ＋ｊプマウント２０表面Ｋｔｌ熱抵抗の大
きい絶縁膜３が設けられている。このため、放熱脣性が
低い。

（３）、配置層４を２段としてシ日−ト対策管施してい
るが、カンード用配婦層１８上を７ノード電極１５が位
置することはクヨートの危険性があり必ずしも好ましく
はないので、実際にはアノード電極１５はカソード電極
１番を城９囲む馬蹄形状電極となっている。しかし、馬
蹄形電極では、フェイスダウン・ボンディング時に平面
ＸＹ方向以外に回転方向の位置決めも行なわなければな
らず、作業性が悪い。また、アノード電極がない部分に
対応するＰＮｍ合部での電流の流れは低くなる。

したがって、本発明の目的に電流効率、放熱効率が良い
特性の優れた半導体装ａｔ−安価に提供することにある
。

このような目的を達成するために本発明は、熱伝導性の
良好なステムと、このステムの上向中央に取り付けられ
たシリコン板からなるサブマウントと、仁のサブマウン
トの上面に絶ＩＩ＆換を介して設けられた配線層と、こ
の配置層に電極を介して取り付けられた素子と、からな
るものである。また、シリコン板上ｆｆ１Ｋｔ！オーミ
ツク性向上のために高１ＩＩＷｌ不純物拡散層が設けら
れている。そして、素子が発光素子である場合には、ニ
オのｔｍはスポット電極となり、他方の電極はこのスポ
ット電極ｔｉｅ囲むリング状のリング電極となり、かつ
、ステムには電気的に接続されるリードと、絶縁的に接
続されるリードとを有するものである。

以下実施例により本発Ｉｊ１１を餉−明する。

第２図は本発明の一実施？ＩＩＫよる発光ダイオードの
要Ｓを示す断面図である。この実施的では、熱伝導性の
度光なＯｕからなるステムＩＫに２本のり−ド６が取り
付けられている。一方のリード６はステム１の下面に＃
Ｉｌ接されてステム１と電気的に導通となるカソードリ
ード９となっている。

他方のリード６はアノードリード８となり、従来と同様
にステム１ｔ−貫通しかつ絶縁体７會介して固定されて
いる。

ステム１の上面にはＡｕ−Ｂ１の共晶層１９１ｉ−介し
てサブマウント２が接続されている。サブマウント２鉱
シリコン板２２からなり、その上面に扛スポット状のカ
ソード用絶縁膜２ｏと、カソード用絶縁換２０管非接触
で取り囲むアノード用絶縁膜２１とからなる絶縁膜３を
有している。この絶ＩＩＩｋ膜３は熱酸化６るいに蒸着
勢によって作られ、その厚さは１μｍ前後と薄くかつ一
定である。また、絶縁ＩＩａ上には２μｍ前後の犀さの
ムｕ−ｓｎか、らなる配置層４を有している。アノード
用絶縁膜２１上のアノード用配酵層２３框シリコン板２
４とは電気的に接続されていないが、カソード用絶縁換
２０上のカソード用配廖層２４はシリコン板２２に接触
し、シリコン板２２と導通状態となっている。また、絶
縁膜３およびシリコン板２２と配、１１Ｍ１１４との接
合強！ｆを高めるために、その界面にｒｔＯｒ・Ｔ１・
ＭＯ，ム１等が介在される。なお、カンード弔配姻層２
４とのオーミック性を向上させる危めに、シリコン板２
２の上面にはあらかじめ不純物が高濃度に拡散され、高
濃度不純物拡散層２５が設けられている。シリコン板が
Ｎ導電型の場合は不純物はたとえばリン、Ｐ導電型の場
合はたとえばポロンとなる。

発光素子５は上部がドーム形となり、かつ下面にはカソ
ード電極１４および７ノード電極１５が設けられている
。カソード電極１４はスポット状の電＠（スポット電極
）となり、カソード用配縁層２４と接合され、ステム１
と導通状静となる。

また、アノード電極１５ｒｃカソード電極１４を取り囲
むリング状の電極（リング電極）となり、カソード電極
１番に接続される。さらに、アノードリード８とアノー
ド用配題層２３はワイヤｌＯで接続される。なお、図示
はしないが、ステム１には透光窓を有するキャップが取
り付けられて発光ダイオードを形作る。

このような実九例によれはつぎのような効果を奏する。

（す、カソード電極１４はシリコン板２２と電気的に接
続され、ステム１を介してカンードリード９と導通状Ｉ
となる。このため、カソード用配縁層２４の一５ｔ−７
ノ一ド弔配縁層２３の外棚に引き出す必要はなくなり、
配線層４の高さを一定とすることができ、アノード電極
１５を従来の馬蹄形からリング状ＫＲ更することができ
る。アノード電極１５のリング状化によって、ＰＭ接合
全周に均一に電流が流れることから、発光効率が向上す
る。また、フェイスダウン・ボンディング時Ｋに回転方
向の修正も不要となり、作業性が向上する。

（２）、配耐層ｒ１２段構造とすることなく、同一高さ
でよいことから一回の作業でよく工数が低減されるとと
もに、絶縁層３上の配酵層番の厚さは従来と比較して大
幅に薄くでき、配縁層の熱抵抗の低減化が可能となる。

また、素子５の中央に位置するカソード電極１４に繋が
るカソード用配縁層２４は熱伝導の良好な金からなりか
つシリコン板２２に直接接触するため、素子中央部にお
ける熱抵抗は低減できる。したがって、放熱特性の向上
を図れる。

（３）、ワイヤボンディングに７ノード舞だけでよいこ
とから、組立工数の低減も図れる。

なお、本発明は前記実施的に限定されるものではなく、
本発明の技術思想に基いて変形可能である。また、本発
明は他の半導体装置にも適用可能である。

以上のようＫ、本発明によれば、電流効率、放熱効率が
よく特性の優れ九半導体装ａｌｔ−安価に提供すること
ができる。

＠面の簡単な叡明 第１図は従来の発光ダイオードの断面図、纂２図は本発
明の一実施飼による発光ダイオードＯ要部を示す＃面図
である。

符号の一明 １・・・ステム、２・・・サブマウント、３・・・絶縁
膜、４・・・配置ｌＩ鳩、５・・・素子、６・・・リー
ド、１４・・・カソード電極、１５・・・アノード電極
、２３・・・７ノード用配一層、２４・・・カソード用
配縁層。

３７５ 第　　１　　図 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱伝導性の良好なステムと、このステムの上面中央
   に取り付りられたシリコン板からなるサブマウントと、
   このサブマウントの上面に絶縁Ｊｌｋ’を介して設けら
   れた配線層と、この配一層に電＆を介して取り付けられ
   た素子と、からなる半導体装置において、前記サブマウ
   ントの絶縁膜は同一厚さとなるとともに部分的に設けら
   れ、かつ一つの電極に接続式れる配珈層にシリコン板面
   に電気的に接続されていることＹｔ脣倣とする半導体装
   置。 ２、°　　前記サブマウントのシリコン板上面には配線
   ＭとｒＤｙｔ−Ｓツタ性を向上式せるための高一度不純
   物拡散層が設けられてｈることｔｖｒ徴とする特許請求
   の範１８＠１項記載の半導体装置。 ３、前記素子は発ｆｔ＊子からなるとともに、電極は小
   円板状のスポット電極と、このスポット電極ｔＩＩＲａ
   囲むリングからなるリング電極となり、スポット電極は
   シリコン板と電気的にＷ！続され、かつステムには電気
   的に接続でれるリードと、絶縁的に１１！綬されるリー
   ドとｔ−Ｗすることｔ４１１ＰｇＩＩとする特許請求の
   範囲第１項記載の発光ダイオード・