TW497275B - Composite light-emitting device, semiconductor light-emitting unit and method for fabricating the unit - Google Patents

Composite light-emitting device, semiconductor light-emitting unit and method for fabricating the unit Download PDF

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TW497275B
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emitting
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TW089100354A
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Toshihide Maeda
Kunihiko Obara
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Matsushita Electric Ind Co Ltd
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Description

A7 B7 五、發明說明（1 ) [發明之背景] 本發明係關於一種複合發光元件、及包含該複合發光元 件之半導體發光裝置及其製造方法，而複合發光元件係具 有由形成於透光性基板上之半導體層所形成的發光二極體 元件、發光雷射二極體元件等的發光元件；以及包含用以 將該發光元件之發出光之波長轉換成不同波長的螢光材料 或是用以吸收發出光一部分之過濾材料的樹脂材料。 使用螢光材料對由發光元件輸出之發出光的波長進行波 長轉換的手法，係從以往以來已爲人所週知。例如，在由 玻璃所構成的霓虹燈管之内壁面塗佈螢光材料，將橘色之 發出光轉換成綠色光，或藉由對由砷化鎵（GaAs )所構成之 發光一極體（led )之模型樹脂材料添加螢光材料，以將红 外發出光轉換成綠色光的手法等更爲人所週知。最近，對 由可輸出藍色之發出光的氮化鎵（GaN)等之三族氮化物半 導體所構成的發光元件（以下，記爲GaN · LED元件）使用螢 光材料而得白色光的自一色LED燈即可產品化。 以下’係邊參照圖式而邊説明習知之白色LED燈。 圖1 4係顯示習知白色LED燈之截面構成。如圖14所示， 具有前端部設有光反射杯l〇〇a的第一導線架1〇〇Α、和前端 部與光反射杯l〇〇a隔開間隔而設的第二導線架1〇〇B。在光 反射杯100a之底面上，係利用絕緣性黏接材料1(n固接GaN • LED元件11〇。GaN · LED元件11〇，其一方之電極係利 用第一金屬線102A與第一導線架100A相連接，而其另一方 之電埤係利用第二金屬線102B與第二導線架i〇OB相連接。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印！^ Α7 Β7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497275 五、發明說明（） 光反射杯100a之内部，係充填有包含將來自（^>^.1^〇元 件110之發出光的波長轉換成與此不同之波長的螢光材料 103的波長轉換樹脂材料104，藉以覆蓋GaN · L5D元件 110。第一導線架100A及第二導線架100B之前端部，係以 包含光反射杯l〇〇a的方式，利用由透光性環氡樹脂所構成 的球狀密封用樹脂材料105而一體密封，即可構成白色led 又，雖未圖示，但是在沒有使用光反射杯1〇〇a&球狀密 封用樹脂材料105時，例如晶片LED時，會在具有成爲安裝 部之凹狀容器部的框體之該容器部中保持GaN · LED元件 110 ’且利用密封用樹脂材料充填該容器内部的構成。 其次，説明習知之GaN · LED元件110的詳細構成。 圖15 (a)及圖15(b)係習知之白色LED燈中所使用的GaN • LED元件，其中圖1 5 ( a)係顯示平面構成，圖1 5 (b)係顯 示圖15(a)之XVb-XVb線中的截面構成。如圖15(b)所 不，GaN · LED元件110，係包含有，由形成於藍寶石基板 111上的n型GaN所構成的η型接觸層112 ;量井構造；以及 由形成於第二障礙層115上之ρ型GaN所構成的ρ型接觸層 116，而該量井構造之構成係包含有，第一障礙層113，由 依序形成於該n型接觸層U2上面之一部分的n型AlGaN所 構成；單量井（SQW)層114，由inGaN所構成；以及第二障 礙層115，由p型AlGaN所構成。 又’亦如圖15(a)所示，在n型接觸層112之上面露出的 殘留郅上，形成有η側電極117。在ρ型接觸層116上，形成 -----------^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -5- 497275 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7___ 五、發明說明（3 ) 有電流擴散用的透明電極118，於與該透明電極i i 8上之n 側電極117最遠離的位置上形成有p側電極119。 如此，習知之GaN · LED元件11〇，由於係形成於絕緣性 之藍寶石基板111上，所以η側電極117及p側電桎丨19，可 同時形成於基板111之LED元件形成面側上。 然而，圖1 4所示之習知的白色LED燈，或是未圖示之白 色晶片LED，由於係藉由使包含螢光材料103之波長轉換樹 脂材料104充填於光反射杯i〇〇a或框體容器部上以覆蓋GaN • LED元件11 〇之發光邵的構成，所以有無法適用於不具有 光反射杯100a或框體容器部之形狀的發光裝置中的問題。 '又，對光反射杯100a或框體容器部充填波長轉換樹脂材 料104的方法，係很難控制添加至樹脂材料之充填量或樹 脂内的螢光材料103之濃度的不均勻。結果，會發生白色 色度之不均勻變大，且具有被要求色度之發光裝置之良率 低的問題。 再者，白色LED燈或白色晶片LED中所使用的GaN · LED 疋件110，係與當作藍色LED燈來使用的LED相同。因而， 發出藍色光的LED元件，會起因於構成該LED元件之材料 中例如介電常數ε等的物理常數或該LED元件之構造等， 而有靜電極爲弱的問題。 [發明之概要] 本發明有鑑於此問題點，其第一目的，係可將複合發光 疋件與導線架或框體之形狀無關地利用波長轉換樹脂材料 來覆蓋發光元件；第二目的，係謀求相對於複合發光元件 -6- 本紙張^度家標準（CNS)A4規-格（2ι〇 χ 297公）---— I---------^--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 、發明說明（ 或半導體發光裝置中之靜電等高電壓的耐性提高；而第三 目的’係可調整白色色度且可抑制色度之不均勻。 、爲了達成前述第一"，本發明之複合發光元件具有在 透光性基板上形成元件區域之發光元件、和與該發光元件 之疋件形成面相對而保持發光元件且電性連接的輔助安裝 兀件’在輔助安裝元件之主面上，形成利用波長轉換樹脂 材料而覆蓋發光元件。 Α 了達成第二目的，將上述輔助安裝元件當作靜電保 元件。 。 爲了達成第三目的，將與發光元件之基板中m牛形成 两相反側的發光面、和波長轉換樹脂材料中的發光面之上 側邵分之外形面的至少一方，形成與輔助安裝元件之背面 略爲平行。 具體而言，有關本發明之複合發光元件，其係包含有： ，光讀，具有透光性之基板、和形成於該基板上且包含 第一導電型之第一半導體層及第二導電型之第二半導體^ 的層合體；輔助安裝元件’其主面係與發光元件之層合體 相對且與發光元件電性連接，同時用以保持發光元件；以 及波長轉換樹脂材料，形成於輔助安裝元件之主面上以覆 蓋發光元件’1包含將來自發光元件之發出光的波長轉換 成波長與該發出光之波長不同的勞光材料、或是用以吸收 發出光之一部分的過濾材料。 若依據本m複合發光元件，則發光元件係將元件形 成區域之層合體與輔助安裝元件之主面連接，所謂的覆晶 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS).A4規格（21〇 x 297公釐 ivl---------籲裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) n 1_| 一at，I n n n n ϋ # 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497275 a η r\k
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 flip chip )連接，係從發光元件之基板側取出發出光的構 '因而發光元件之保持台的輔助安裝元件，由於成爲 波長轉換樹脂材料之保持部（承載盤），所以不依存於導線 框或框體安裝部之形狀，而可利用波長轉換樹脂材料來覆 蓋發光元件。 本發明之複合發光元件中，係以輔助安裝元件之主面的 面形狀，大於發光元件之基板且其-方約爲〇.25mm以上的 方形狀者佳。 本發明之複合發光元件中’係以發光元件，形成於層合 體（上’且具有與第一半導體層電性連接的第一電極、和 與弟二半導體層電性連接的第二電極，而輔助安裝元件， 以上，且具有與發光元件之第-電極相對的第 :相對电極、及與發光元件之第二電極相對的第二相對電 而在發光元件之第一電極及第二電極之間施加破壞電 =下^過預定電壓的電壓時，電流會在第—相對電極 卜相對電極之間流動的靜電保護元件者佳。如此的 話’則即使在發光元件之第一雷柘知# 雷菩“一r 干心# %椏和弟二電極之間，依靜 =施加破壞《以上的較高電壓，則由於可在靜電保 破壞而可確實得到保護。 曰破 此情況係以’發光元件中之第一電極心側 =侧電極’而靜電保護元件，以將第-相對電二; =，將第二相對電極當作負電極的二極體元件者佳。 此^兄係以，二極體元件之順向動作電壓，小於發光元 -8
本紙張尺度適用中關冢標準（CNS)A4規格⑵Q χ 297公餐 '---III--訂·-------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五 Λ發明說明（ 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印
I丁炙延向破壞電壓，而二極體元 於發光元件之動作電壓且小於c崩潰電壓，以大 佳。、先疋件之順向破壞電壓者 此情況係以，第—電極和第— 第二相對電極，利用設於互爲相；極：及第二電極和 (一ump)而電性連接者佳。相對…間的微凸塊 此情況微凸塊，係以盥爲 接，靜泰保今-丛 ^互馬相對〈電極彼此之間相熔 背面：:：以具有形成於與主面相反側之面上的 對電極及第二相對電極中之任-方，以 =外=件電性連接的打線鲜塾部，背面電極，以 二 = 第二相對電極之中與具有打線鲜塾部 <私極極性不同的極性者佳。
此情況係以’發光元件之第—半導體層及第二半導體 =，係由三族氮化物所構成的化合物半導體，靜電保護元 ’以由主面側之上部形成有p型半導體區域及^半導於 區域之矽所構成的橫臥型二極體元件者佳。 S 本發明之複合發光元件係以，發光元件，形成於層合髀 =上，且具有與第-丰導體層電性連接的第—電極、和^ 第二半導體層電性連接的第二電極，而輔助安裝元件，以 由導電性構件所構成的輔助元件，且具有纟主面上形成與 導=性構件絕、緣，並肖發光元件之第一電極相對的第一相 對電極、和在主面上形成與導電性構件導通並與發光元件 之第一電極相對的第二相對電極者佳。 此情況，第一電極和第一相對電極、及第二電極和第二 -9- 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格⑵〇 x 297公爱） ------------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（7 =電極’係利用設於互爲相對之電極間的微凸塊而電性 接二：係：’微凸塊’與互爲相對之電極彼此之間相溶 極，m ,.，、 >成，、王面相反側之面上的背面電 J而弟-相對電極及第二相對電極之中的任一方，以： 有與=邵構件電性連接的打線鮮整部，背，以盘第 相導通者佳。 中不具有打線銲塾部的電極 廢此情況係以，發光元件之第-半導體層及第二半導體 道由二族氮化物所構成的化合物半導體，而輔助 由導電性矽所構成者佳。 本發明之複合發光元件係以，波長轉換樹脂材料，包含 勞光材料約50〜90重量％之比例的透光性樹脂材料者佳。 此情況係以，與發光元件之基板中的層合體之形成面相 反側（面的發光自、和波長轉換樹脂材料中的發光面之上 侧部分之外形面的至少一方，與輔助安裝元件之背面電極 的形成面略呈平行者佳。如此的話，則可抑制與發光元件 <發光面之上侧部分的波長轉換樹脂材料之厚度大有相關 的發出光之色度的不均勻。 此情況係以，波長轉換樹脂材料中的發光面之上側部分 的厚度，大致爲20"瓜以上且爲no" m以下者佳。 或是，此情況係以，波長轉換樹脂材料中的發光元件之 發光面及用以覆盖側面之邵分的厚度，大致爲" m以上 且爲110//m以下者佳。 -10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 I I I I ^ ·111111. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497275 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明說明（） 有關本發明之複合發光元件，其係包含有：複合發光元 件，具有發光元件及用以保持該發光元件的輔助安裝元 件；導線架或配線用基板，具有用以保持與構助安裝元件 中的發光元件之保持面相反側之面的安裝部；以及密封樹 脂材料，具有透光性且以包含複合發光元件的方式覆蓋安 裝邵I上方，其中，發光元件，係具有，透光性基板、和 形成基板上且包含第一導電型之第一半導體層及第二導電 型I第二半導體層的層合體，輔助安裝元件，其主面係與 發光元件之層合體相對且與發光元件電性連接，發光元 件，係形成於輔助安裝元件之主面上，且由將來自發光元 件t發出光的波長轉換成波長與該發出光之波長不同的螢 光材料、或是用以吸收發出光一部分之過濾材料的波長轉 換樹脂材料所覆蓋。 右依據本發明之半導體發光裝置，則可確實獲得使用本 發明之複合發光元件的半導體發光裝置。 本發明之半導體發光裝置係以，輔助安裝元件，形成於 王面上，且具有與發光元件電性連接的打線銲墊部、和與 發光元件之保持部相反側之面上的背面電極，背面電極和 t裝部以利用導電性糊狀物（paste)材料所固接，而打線銲 墊邵以利用金屬線與安裝不同的構件電性連接者佳。 有關本發明之第一半導體發光裝置之製造方法，其係包 t有：在具有透光性的基板上，形成包含有第一導電型之 第:一半導體層及第二導電型之第二半導體層的層合體，且 藉由在層合體上設置電極以製作發光元件的步驟；在與主 本紙張尺度適用中關家標準石—4規格⑽x 29 —----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - 497275 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（9 ) 面上4發光7L件〈電極相對的位置上製作具有相對電極之 輔助女裝7L件的步驟；纟電極或相對電極上形成微凸塊的 步驟’以發光TG件之電極和輔助安裝元件之相對電極介以 微凸塊而電性連接的+ ^ , 一、、 要的万式，使發光元件之層合體和輔助安 裝疋件I主m相對，以將發光元件保持於輔助安裝元 件·^王面上的步驟；以及以將輔助安裝元件之主面當作波 長轉換樹脂材料之保持部而覆蓋發光元件的方式，塗佈包 含將來自發光^件之發出光的波長轉換成波長與該發出光 心波長不同的螢光材料、或是用以吸收發出光一部分之過 濾材料的波長轉換樹脂材料的步驟。 若依據本發明之第-半導體發光裝置之製造方法，則可 確實製造本發明之半導體發光裝置。 有關本發明之第二半導體發光裝置之製造方法，其係包 含有：在具有透光性的複數個基板上，分別形成包含有第 -導電型《第一半導體層及第二導電型之第二半導體層的 層合體’ JL藉由在層合體上設置電極以製作複數個發光元 件的步驟：製作晶圓㈣下具㈣成於主面上之打線鲜塾 部及形成於與纟發光元件《電極相對之位置上的相對電 極，且在與王面相反側之面上具有背面電極之複數個輔助 安裝元件的步驟；在各電極或各相對電極上，利用柱凸塊 (stud bump)形成法或是電鍍法以形成微凸塊的步驟；介以 微凸塊使發光元件之電極和輔助安裝元件之相對電極接觸 1後，藉由對微凸塊施加超音波或熱，使微凸塊和與該微 凸塊相接觸的電極互相熔接，以電性連接發光元件和輔助 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS>A4規格（210 X 297公爱 ^-------I —.^v- ---I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--- # 497275 A7 五、發明說明（ 安裝元件，同時將發光元件保持於輔助安裝元件之主面上 的步驟；以將輔助安裝元件之主面當作波長轉換樹脂材料 之保持部而覆蓋每一各發光元件的方式，塗佈包含將來自 發光7G件 < 發出光的波長轉換成波長與該發出光之波長不 同的螢光材_、或是用以吸收發出光一部分之過濾材料的 波長轉換樹脂材料，並藉由使已塗佈過的波長轉換樹脂材 料硬化，以形成分別由發光元件和輔助安裝元件所構成之 複數個複合發光元件的步驟；將晶圓狀態之複數個複合發 光疋件分割成複數個晶片的步驟；每一個呈晶片狀態之複 合發光元件，介以導電性糊狀物固接導線架或是配線用基 槔上之安裝部的步驟；以及利用金屬線連接輔助安裝元件 之打線銲墊部和導線架或配線用基板的步驟。 訂 若依據本發明之第二半導體發光裝置之製造方法，則由 於以晶圓之狀態處理成爲波長轉換樹脂材料之保持部的輔 助安裝元件，不僅使用黏接劑供給器（dispense)的方法， 等 率 # 亦可利用以晶圓狀態可圖案化的方法，例如網版印刷法 來進行波長轉換樹脂材料之塗佈，所以可高精度且高效 地製造。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 本發明之第二半導體發光裝置之製造方法係以，在將發 光凡件保持於輔助安裝元件上的步驟、和形成複數個複合 發光元件的步驟之間，更包含有將與各發光元件之基板中 的層合體之形<面相反側之面的發光自，以與輔助安裝元 7背面電極的形成面大致平行的方式予以研磨的步驟者 -13 本紙張尺度剌巾關家鮮（CNS)A4規格（21〇- 297公釐） 497275 A7 B7 五、發明說明（） 本發明之第二半導體發光裝置之製造方法係以，在形成 複數個複合發光元件的步驟和分割成複數個晶片的步驟之 間’更包含有將波長轉換樹脂材料中之各發光元件之上側 部分的外形面，以與輔助安裝元件之背面電極的形成面大 致平行的方式予以研磨的步驟者佳。 [圖式之簡單説明] 圖1(a)及圖1(b)顯示本發明之第一實施形態的複合發光 元件；圖1(a)爲截面圖，圖1(b)爲平面圖。 圖2爲説明本發明第一實施形態之複合發光元件之保護功 能用的等效電路圖。 圖3(a)及圖3(b)顯示本發明之第一實施形態的發光元 件；圖3(a)爲平面圖，圖3(b)爲圖3(a)之Illb-IIIb線的 截面圖。 圖4(a)及圖4(b)顯示本發明之第一實施形態的輔助安裝 元件；圖4(a)爲平面圖，圖4(b)爲圖4(a)之IVb_IVb線的 截面圖。 圖5爲本發明第一實施形態之一變形例之複合發光元件的 截面圖。 圖6爲本發明第一實施形態之一變形例之輔助安裝元件的 平面圖。 圖7 (a)爲本發明第二實施形態之一複合發光元件的截面 圖。 圖7(b)爲本發明第二實施形態之另一複合發光元件的截 面圖。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裂--------訂--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497275 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 圖8爲本發明第:三實施形態之半導體發光裝置的截面圖。 圖9爲本發明第—實施形態之一變形例之半導體發光裝置 的截面圖。 圖10(a)至圖10(d)顯示本發明第四實施形態之半導體發 光裝置之製造方法的步驟順序之截面圖。 圖11(a)及圖11(b)顯示本發明第四實施形態之半導體發 光裝置之製造方法的步驟順序之截面圖。 圖12(a)至圖12(d)顯示本發明第五實施形態之半導體發 光裝置之製造方法的步驟順序之截面圖。 圖13(a)至圖13(c)顯示本發明第五實施形態之半導體發 光裝|》4製,义法的步驟順序之截面圖。 圖14馬白知 <白色LED燈的截面圖。· 圖l5(a)及圖i5(b)顯示習知之LED元件；圖15(a)爲平 面圖，圖爲圖15(a)之XVb-XVb線的截面圖。 [發明之詳細説明] (第一實施形態） 有關本發明心第一實施形態係邊參照圖式而邊加以説 明。 、圖1 ( a)及圖1 (b )係顯示本發明之第一實施形態的複合發 光疋件，圖1(a)爲截面構成，圖1(b)爲平面構成。如圖 U a)所不，有關本實施形態之複合發光元件，係由當作發 光π件t GaN等的三族氮化物所構成的LED元件丨，與當作 2助安裝元件之二極體元件2的主面而覆晶安裝。在二極 紅元件2之主面上，以覆蓋LED元件丨之全面的同時殘留該 -15- (210 X 297 公釐） -----------^--------t--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 外7275 A7
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發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 和p側相對電極2 1之間、及p侧電極丨8和η側相對電極2 2之 間。 Ρ側相對電極2 1之露出部係爲打線銲墊部2丨a，利用此打 線鮮塾邵2 1 a和背面電極2 4即可謀求與外部之構件電性導 通0 1在包含LED 7C件1之二極體元件2上塗佈波長轉換樹脂材 料3的方法，係以使用可使波長轉換樹脂材料3圖案化的網 版印刷法者佳。又，除了網版印刷法以外，雖也可使用例 如使用黏接劑供給器的灌注（p〇tting)法，但是使用此方法 的怕況’係以不使波長轉換樹脂材料3從二極體元件2之主 面上流出的方式，將二極體元件2之晶片尺寸的一邊，形 成大於LED tl件1之晶片尺寸之對角線的長度之尺寸爲佳。 如此，有關本實施形態之複合發光元件，其特徵有二， 其一爲，由弱於過電壓之三族氮化物所構成的藍色1^1)元 件1係在具有靜電保護功能之二極體元件2上介以微凸塊 25予以覆晶接合；其二爲，用以覆蓋led元件波長轉 換樹脂材料3，塗佈二極體元件2之主面一部分的區域以做 爲波長轉換樹脂材料3的保持部（承載盤）。藉此，就與使用 於LED燈或是晶片LED的導線架或框體之配線用基板的形 狀無關，亦即，即使沒有在發光裝置之組裝構件上設置反 射杯或是框體之安裝用容器部，亦可實現led元件丨可利用 波長轉換樹脂材料3更確實覆蓋的發光裝置。 一般，爲了將LED元件丨所發出的藍色之發出光利用波長 轉換樹脂材料3以獲得白色光，而只要在波長轉換樹脂材 _|.|•裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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五、發明說明（ 料3上，添加將藍色之發出光轉換成藍色之互補色光的黃 綠色螢光材料即可。藉此，以藍色之原狀透過波長轉換樹 脂材料3的發出光和利用螢光材料轉換成藍色之互補色的 發出光係可在外郅混合而可以白色光加以辨識。 又，來自LED元件1之發出光，係可從由藍寶石所構成的 基板10之上方取出。因此，在LED元件itp側電極18上， 不需要習知LED元件11〇中所設的電流擴散用之透明電極 118，而電流擴散用之構件只要設置膜厚較大的p側電極18 即可。 以下，説明相對於本實施形態之複合發光元件之靜電壓 的保護功能。 由習知之GaN所構成的白色LED燈，係當使與被充電的 電容器相對且在兩者間放電時，順向時會被l〇〇V左右之靜 電壓所破壞，逆向時會被3 〇 V左右之靜電壓所破壞。 此値，與由GaP或是GaAlAs等其他的大量（bulk)化合物 半導體所構成的長波長發光型之LED元件相較係極爲小。 因此，當未設置未從外部施加靜電的保護功能而處理LED 燈時，有破壞該LED燈之虞。 本實施形態之複合發光元件，從圖1(a)中亦可明白，具 有保護功能的二極體元件2和LED元件1，係連接成連接關 係爲逆極性且成爲並聯連接。當將此顯示於電路圖中時就 成圖2所示。如圖2所示，連接互爲正電極和負電極之中逆 極性的電極彼此之間，以形成不對LED元件1施加從外部輸 入的高電廢的構成。又’在LED元件1之正電極側上，争聯 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ----------Φ裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I I I I 一=0, ·11111 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497275 A7 B7_ 16 五、發明說明（） 附加有二極體元件2之η型基板的電阻成份，雖只有些微但 是係當作保護電阻R來動作。 由於使用此種的連接構成，所以當對LED元件1之逆方向 上施加電壓時，該施加電壓，相對於靜電保護元件之二極 體元件2由於成爲順向電壓，且電流介以二極體元件2而變 成容易流動，所以LED元件1可受到保護。另一方面，當在 LED元件1之順方向上施加電壓時，該施加電壓，相對於二 極體元件2由於成爲逆向電壓，且電流介以LED元件1而變 成容易流動，所以可確實獲得發光作用。結果，可確實獲 得保護作用和發光作用。 由於本實施形態之二極體元件2的順向動作電壓約爲 0.9V，所以施加在LED元件1上的逆向電壓爲0.9V而被截 止。又，由於二極體元件2之逆向的崩潰電壓（稽納電壓）可 設定於1 Ο V附近，所以施加在LED元件1上的順向電壓也可 依保護電阻R和稽納電壓之動作而受到保護。由於LED元 件1之順向破壞電壓値爲100V左右，而逆向破壞電壓値爲 3 Ο V左右，所以藉由此種的構成，即可確實防止因靜電等 高電壓的施加而造成LED元件1之破壞。 亦即，當將LED元件1之順向破壞電壓及逆向破壞電壓分 別設爲Vfl、Vbl，將二極體元件2之順向動作電壓及逆向 崩潰電壓分別設爲Vf2、Vb2，將LED元件1之動作電壓設 爲VF時，只要滿足以下之關係式（1)及（2)即可。
Vf2 < Vb 1 .......(1) 19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -----------裂--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 497275 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 A7 B7 v 17 五、發明說明（） VF < Vb2 < Vf 1 以下’有關本實施形態之led元件的詳細構成係邊參照 圖式而邊加以説明。 圖3(a)及圖3(b)係顯示做爲本實施形態之發光元件的 LED元件；圖3(a)係顯示平面構成，圖3(^)係顯示圖3(a) 之Illb-IIIb線的截面構成。如圖3(b)所示，在由藍寶石所 構成的基板10上，依序形成有由A1N所構成的緩衝層1 i、 及由η型GaN所構成的n型接觸層12。在n型接觸層12上面 之一部分上，依序形成有由η型AlGaN所構成的第一覆蓋層 1 3、層合複數對由非掺雜之inGaN所構成的井層和非摻雜 之GaN所構成的障礙層成對之量井構造的多量井（mqw)層 1 4、由p型AlGaN所成的第二覆蓋層15、和由p型GaN所構 成的p型接觸層1 6。 亦如圖3(a)所示，在露出於η型接觸層12上面之一角隱 部的區域上’形成有包含鋁（A1)的η侧電極1 7。在ρ型接觸 層1 6上，揉須$又置電流擴散用的透明電極，而設有包含銀 (Ag)、鈦（Ti)及金（Au)的ρ側電極18。 本實施形態之LED元捧1的平面尺寸係一邊爲〇3inm左右 而其形狀大致爲正方形狀。另外，LED元件1之一邊的尺寸 係以0.18" m以下爲佳。此係因當〇·18" m以下時，要加工 成晶片狀很困難，而當作發光元件之可靠度也大幅降低之 故。 以下’有關本實施形態之二極體元件2的詳細構造係邊參 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵G X 297公爱) '' -- -------------------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 497275 A? 五、發明說明（ 18 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 照圖式而邊加以説明。 圖4⑷及圖4(b)係顯示做爲本實施形態之輔 _ 的二極體元件；圖4(a)係顯示平面構成，圖4(b -件 4(a)之IVb-IVb線的截面摄忐 ,^ .、’w圖 興甸構成。如圖4(b)所示，二極秘一 件2,係在由η㈣所構成的元件本體2〇之上部以^ 電壓爲⑽附近的方式，具有例如佈植 離:清 P型半導體區域20a。 P 土雄處離子的 元件本體20上，係在p型半導體區域2〇a上形成 P型半導體區域20a相連接_所構成·側相對電接2'孩 在η型半導體區域2〇b上，形成有由與該η型半導體區诚 2 ,0b相連接且利用絕緣膜2 3與ρ側相對電極2丨絕緣之Ai所 構成的η侧相對電極22。χ，在與元件本體2〇之相對電極 形成面相反側的面上，形成有包含例如與外部導片電性連 接的鋒（Sb)、鎳（Ni)或金（Au)的背面電極24。 本實施形態之二極體元件2的平面尺寸，係〇4mmx 〇.6mm左右。另夕卜’輔助安裝元件之二極體元件2的方形之 邊尺寸係以、.力爲0.25mm以上較佳。如此的話，則做爲二 極to π件2之波長轉換樹脂材料3之保持部（承載盤）的功能 可最適當化。較佳者爲，LED元件i之一邊尺寸爲〇 28mm 左右的方形之情況，係以具有其對角線之長度以上的一邊 之方形，亦即一邊爲〇 4〇mm以上的方形爲較佳。 如此，若依據本實施形態時，則由於具備有LED元件i及 成爲波長轉換樹脂材料3之保持材料的輔助安裝元件2，所 以與反射杯之有無或框體安裝部之形狀無關，可以覆蓋 ------------裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·111!1111 # -21 本紙張尺度朝t關^i^s)A4 ⑽ 297公釐） 497275 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A? —--__—— 五、發明說明（19 ) LEDtl件1之方式形成波長轉換樹脂材料3，更且，可庐尸 對靜電等高電壓具有保護功能的高可#度之發光裝置。U 又，做爲本實施形態之其他特徵，LED元件i，係介以微 凸塊25覆晶安裝在二極體元件2之主面上。藉此，由於在 LED το件1和二極體元件2之間的電性連接上不需要打線接 合用之較廣的打線銲墊區域，所以可使複合發光元件小型 化。更且，如圖3(a)所示，由於可相對地縮小無助於led 凡件1之發光動作的η側電極17之面積，所以維持所希望之 發光面積的狀態即可縮小晶片尺寸。 又，由於LED元件1之基板丨〇係由透明的藍寶石所構 成，且從基板10側取出發出光，與如習知之LED元件11〇 般地從元件形成面側取出發出光的情況相較，發出光不會 被電極遮蔽，所以可提高發出光之取出效率。因而，藉由 微凸塊25以進行覆晶連接，由於可減低丨吏用成本較高之化 合物半導體的複合發光元件之晶片面積，所以可謀求發光 月匕力之增大及成本之刪減0 更且，做爲其他的特徵，則可列舉元件散熱性之提高。 如圖1 4所示之習知之LED燈的情況，由LeD元件丨1〇所散 發的熱雖可對波長轉換樹脂材料104、由金（A u)所構成的 第一金屬線102A、第二金屬線102B及藍寶石基板散熱，但 是波長轉換樹脂材料1〇4及藍寶石基板由熱傳導率小，且 熱傳導率大的金屬線1〇2Α、1〇2Β與LED元件110之尺寸相 較也較長且直徑小至2 5 " m〜3 0 y m，所以散熱性不夠充 分。因此’藉由動作中所散發的熱滯留在波長轉換樹脂材 -22- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ·11111 #· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） 497275 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 料104上，波長轉換樹脂材料104及其周圍會變色，結果， 發出光之取出效率會降低而輝度會劣化。 相對於此，本實施形態中，從LED元件1所散發的熱，會 從η側電極1 7及p側電極1 8，介以直徑約10〇 " m高度約15 之微凸塊25，通過熱傳導率高且也使用於散熱器的si 所構成的二極體元件2而朝外部之構件散熱。結果，由於 在散熱性方面優，所以也不會發生造成輝度劣化原因之波 長轉換樹脂材料3之變色，而可提高長期可靠度。 另外’本實施形態中，雖係使用橫臥型二極體元件2以做 爲靜電保護元件，但是並不限於此，例如亦可使用縱立型 pxi二極體元件、pin二極體元件、蕭特基能障二極體元 件、稽納二極體元件、隧道二極體元件、或甘恩（Gunn)二 極體元件等的各種二極體元件。 又，亦可將利用化合物半導體之甘恩效果的甘恩二極體 元件形成於LED元件1之基板1〇上。 又’靜電保護元件，亦可設計設定成臨限電壓高於發光 元件之動作電壓且低於順向破壞電壓及逆向破壞電壓値的 場效型電晶體。 (第一實施形態之一變形例） 以下’係邊參照圖式而邊説明本發明之第一實施形態的 ---變形例。 圖5係顯示本發明第一實施形態之一變形例之複合發光元 件的截面構成·，圖6係顯示做爲本變形例之輔助安裝元件 之輔助元件的平面構成。另外，圖5中，藉由在與圖i(a) -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------IAWI --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 21497275 A7 五、發明說明（ 所示之構成構件相同的構成構件上㈣# 省略其説明。 旰編就而 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ::二本變形例之特徵爲，LED元件1係藉以微凸 塊25而㈣於不具有靜電保護功能之輔助元件*上 代當作該LED元件1之輔助安裝元件的二極體元件 如，f LED凡件工之基板1〇上使用透光性之碳化硬（沉）以 替代藍寶石時，此構成的LED元件由於靜電強，所以構成 即使爲簡單的輔助元件4也很有效。 如圖6所π，輔助元件4，係例如在由導電性硬所構成的 基板404王面上，具有介以由碎氧化膜等所構成的絕緣膜 41而在絕緣狀態下所形成的第一相對電極42、及盥基板 40以導通狀態所形成的第二相對電極43。與第一實施形能 相同，在此第一相對電極42之露出區域也成爲打線銲墊部 42a。又，在與基板4〇之主面相反側的面上，以與第二相 對電極4 3相導通的方式設有背面電極4 4。 ” 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 k圖5中也可明白，第一相對電極42係與led元件丄之打 側電極17相對連接，第二相對電極43係與led元件】之卩側 電極18相對連接。又，本變形例之輔助元件4的平面尺 寸，係爲0.4mm X 〇.6mm左右。另外，基板4〇由於不具有 極性，所以第一相對電極可與p侧電極i 8相連接，且第二 相對電極4 3可與n側電極丨7相連接。 如此，本變形例之複合發光元件，由於具有由導電性基 板4 0所構成的輔助元件4，所以具有以下所示的特徵。 亦即，由於具備有用以保持在複合發光元件上所必須的 -24 497275 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 v 22 五、發明說明（） LED元件1及波長轉換樹脂材料3的輔助安裝元件，所以在 半導體發光裝置上組入該複合發光元件時，與發光裝置之 士裝4的形狀操關’而可既容易且確實地將該複合發光元 件組入於發光裝置内。 又，由於LED元件1介以微凸塊25而覆晶安裝在輔助安 裝7G件之輔助元件4的主面上，所以可使複合發光元件整 體小型化。又，由於將LED元件1之發出光從透明基板1〇 側取出，所以可謀求發光能力之增大及晶片成本之删減。 再者，從LED元件1所散發的熱，由於通過輔助元件4而效 率佳地散熱至外部之構件上，所以可防止輝度劣化。 ‘另外，第一實施形態及其變形例中，發光元件雖係使用 由二族氮化物所構成的LED元件1，但是並不限於此，亦可 爲面發光型之雷射二極體元件。再者，亦可爲具有包含 GaAs等三族砷化物之輸出波長更長之發出光的led元件或 是雷射二極體元件的複合發光元件。 (第二實施形態） 以下，係邊參照圖式而邊説明本發明之第二實施形態。 圖7(a)及圖7(b)係顯示本發明第二實施形態之複合發光 元件的截面構成。在此，圖7(a)及圖7(b)中，在與圖i(a) 所示之第一實施形態之複合發光元件的構成構件相同的構 成構件上附記相同的元件編號。圖7(a)所示之複合發光元 件’其特徵爲與輔助安裝元件之二極體元件2之LED元件i 相反側的面（背面電極形成面）2 0 c和波長轉換樹脂材料3之 上面3a略爲平行。圖7(b)所示之複合發光元件，其特徵爲 -25- --------------------訂—--------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
497275 77 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ----—________B7 23 " ------ 發明說明（） 一極體7L件2心背面電極形成面2〇c和LED元件i之基板玉〇 的上面10免和波長轉換樹脂材料3之上面“略爲平行。藉 此，就可抑制通過波長轉換樹脂材料3所生成之白色發出 光的色度調整和該色度之不均勻。另外，亦可使用圖5所 示之輔助元件4，以替代輔助安裝元件之二極體元件2。 白色發出光，係如前述般，由於係由以藍色光之狀態透 過波長轉換樹脂材料3的發出光、和利用包含於波長轉換 樹脂材料'3内的螢光材料而轉換成藍色之互補色的轉換光 相混合而得，所以在該色度之決定方面，螢光材料之含有 率和該波長轉換樹脂材料3之厚度〇就成爲很重要的要素。 本發明人等，係使用發出主波長（dominant )爲 465nm〜470nm附近的藍色光的LED元件！，並調查色度座 標（x，y)之波長轉換樹脂材料3中之螢光材料的含有率和厚 度D的相對依存性。[表丨]係表示其結果。 [表1] 厚度 螢光體含有率(％) 10 20 50 100 110 120 30 χθ.19 y0.24 xO.22 y 0.27 xO.23 y 0.28 xO.23 y 0.28 xO.24 y 0.29 xO.24 ,y 0.29 50 χθ.20 y 0.25 xO.25 y 0.30 xO.28 y 0.33 x 0.30 y 0.35 x 0.30 y0.35 xO.36 y0.41 90 χθ.24 y0.29 x0.30 y0.35 xO.32 y 0.37 xO.33 y0.38 xO.35 y0.40 xO.37 y0.42 在此，係使用環氧樹脂以做爲·透光性樹脂材料，使用 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -1 ^ --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 24497275 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ (Y，Gd)3(A1，Ga)5〇i2 ·· Ce 以做爲螢光材料。 伙[表1]中可知，當波長轉換樹脂材料3之厚度D爲20 Am〜llOwm，螢光材料之含有率爲5〇〜9〇重量％時，就可 獲^近似顯示白色（χ = 〇 25〜〇 4〇，Y = 〇 25〜〇 4〇)之色度値 的發光色。營光材料之含有率，在使用例如5〇%之波長轉 換樹脂材料3以獲得色度座標（x，y) = (0.28,0,33 )之白色光 方面’有必要將該波長轉換樹脂材料3之厚度D設定在5〇 A m左右6 LEDtl件1之基板1〇的上面1〇&上，要精度佳地形成既均 勻且膜厚約爲50 波長轉換樹脂3，亦可如以下所述。 亦即’首先’將處於晶圓狀態的二極體元件2之背面電極 形成面2 0 c當作基準面，以在此狀態下的二極體元件2之 上，將LED元件1接合成LED元件之基板1〇的上面i〇a與此 基準面平行。其次，亦可使用網版印刷法等，將膜厚爲5〇 之波長轉換樹脂3在LED元件i之上塗佈成與基板⑺之 上面l〇a平行。在此，基準面雖亦可爲二極體元件2之上 面，但是由於其表面上有因電極21，22所造成的凹凸部分 所以係以背面電極形成面2 〇 c爲佳。 波長轉換樹脂材料3中之基板10之上側的厚度D，係預先 將該波長轉換樹脂材料3塗佈得很厚，在藉由對基準面研 磨成平行即可獲得。如此的話，則可任意調整色度，且可 將晶圓狀態下之二極體元件2中的晶圓面内之不均等減至 極小0 在此，如圖7(a)所示，在LED元件丨之基板1〇的上面 -27-
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------^--------^---------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 497275 A7 B7 25 五、發明說明（） 與基準面20c非爲平行時，只要將從LED元件i之基板1〇的 上面10a之中心部，至波長轉換樹脂材料3之上面3a的厚度 D設爲預定値之50" m的話即可。再者，如圖所示， 將LED元件1接合在晶圓狀態下的二極體元件2上之後，只 要將LED元件1之基板1〇的上面i〇a，基準面2〇〇研磨成平 行即可。 如此的話，則由於LED元件1之基板10的上面i〇a、和塗 佈於基板10之上的波長轉換樹脂材料3之上面3&的至少一 方大致與做爲基準面之二極體元件2之背面電極形成面2〇c 平行，所以可調整白色之色度，且可抑制色度之不均等。 、再者’離開波長轉換樹脂材料3中之LED元件1之側面的 厚度係以大致爲均等，而其厚度爲2〇απι&上且爲 以下者佳。如此的話，則不僅LED元件1之基板10的上面 1 0 a而已’由於也包含其側面之離開led元件1之表面的波 長轉換樹脂材料3之厚度爲最適當化，所以可獲得無色度 不均勻之良好的白色發出光。 (第三實施形態） 以下，係邊參照圖式而邊説明本發明之第三實施形態。 圖8爲本發明之第三實施形態的半導體發光裝置，係顯示 使用本發明之複合發光元件之白色LED燈的截面構成。如 圖8所示，關於本實施形態之白色led燈，係在前端部具有 上方開口之光反射杯6〇a的第一導線架60A、和前端部與 光反射杯60a隔開間隔而形成的第二導線架60B。在光反 射杯6 0 a之底面的晶粒銲塾部上，有以元件編號5表示之第 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) "T裝--------訂---- # 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497275 A7 B7 26 五、發明說明（ 一實施形悲的複合發光元件，在二極體元件2之背面電極 24和晶粒銲塾部之間介有含銀（Ag)之糊狀物材料61而電 連接固定。 複合發光元件5之二極體元件2中的p側相對電極之打線 銲墊部2 la和第二導線架6〇B，係利用由金所構成的 金屬線6 2而電性連接。 第一導線架60A及第二導線架6〇B之前端部，係以包含 光反射杯60a之方式，由透光性環氧樹脂所構成，而其上 端部係利用半球狀之密封用樹脂材料63A一體密封。 (第三實施形態之一變形例） ‘其次，係邊參照圖式而邊説明本實施形態之一變形例。 圖9爲本發明第三實施形態之一變形例的半導體發光裝 置，係顯示使用本發明之複合發光元件之白色晶片LED的 截面構成。如圖9所示，關於本變形例之白色晶片lEd，係 具有在表面上選擇性形成有第一配線65A及第二配線65B 的絕緣性配線用基板6 4、和在該配線用基板6 4中之第一配 線65 A的晶粒銲墊部上，使包含八§之糊狀物材料61介於該 小片銲墊部和背面電極24之間並電性連接固定的複合發光 元件5。 複合發光元件5之二極體元件2中的p侧相對電極之打線 銲墊部2ia和第二配線65B，係利用由金（Au)所構成的金 屬線6 2而電性連接。 在配線用基板64上之複合發光元件5、金屬線。及包含 該等之週邊部的接合區域’係由透光性環氧樹脂所構成， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tr---------#>. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 -29- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 μ/275 Α7 ^^~ --— Β7__ 27 " '~ -- 九、發明說明（） 而其上面及側面係分別利用平面狀之密封用樹脂材料63 Β 一體密封。 如此，晶片LED，由於與具有半球狀之密封用樹脂材料 6 3 A的LED燈不同，而可縮小從配線用基板6 4之安裝部至 贫封用樹脂材料63B之上面爲止的厚度τ，進而可減低薄 型化之安裝容積，所以有利於發光裝置之小型化。 再者，即使與如習知之白色晶片LED般地在框體上具有 容器部’且在該容器部上充填波長轉換樹脂材料的構成相 較’使用本發明之複合發光元件5的發光裝置，可更進一 步地薄型化。 <如以上説明般，有關本實施形態及其變形例之半導體發 光裝置’不會依存於用以保持光反射杯6〇a或如框體之容 器部般的複合發光元件之保持部的安裝部之有無或形狀。 除此之外，由於係將輔助安裝元件當作二極體元件2，所 以亦可具有耐靜電性。 另外’在第三實施形態或本變形例中，亦可使用圖5所示 之輔助元件4以取代做爲輔助安裝元件的二極體元件2。 (第四實施形態） 以下’係邊參照圖式而邊説明本發明之第四實施形態。 圖10(a)至圖10(d)、圖ll(a)及圖n(b)爲本發明第四 實施形態之半導體發光裝置之製造方法，係顯示包含本發 明之複合發光元件之半導體發光裝置之製造方法的步驟順 序之截面構成。 首先，在圖10(a)所示之LED元件製作步驟中，製作複數 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 497275 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制^ A7 B7 2ft 五、發明說明（） 個圖3(b)所示之LED元件1。其概略，例如係使用MOVPE 法等，在由晶圓狀態下之藍寶石所構成的基板上，依序長 成由A1N所構成緩衝層、和由η型GaN所構成的η型接觸 層。接著，在η型接觸層上，依序長成包含由η型AlGaN所 構成之η型第一覆蓋層、由InGaN所構成之井層和由所 構成之障礙層的]VJQW層；由ρ型AlGaN所構成之第二覆蓋 層；及由p型GaN所構成的ρ型接觸層。之後，使用光微影 及乾式姓刻法’使η型接觸層之一部分露出，且在露出的 區域上’使用蒸鍍法等形成包含銘（A1)的η側電極。同樣 地，在ρ型接觸層上，形成銀（Ag)、鈦（Ti)及金（Au)的ρ 側電極。之後，藉由以晶圓狀態之原狀將與該晶圓之元件 形成面相反的面張貼在黏接紙7 0上，並將之劈開成晶片單 位’以製作複數個複合發光元件。接著，以利用接合時之 各晶片的治具所進行的吸附及保持動作（拾取）變成容易的 方式’藉由利用適當的張力拉伸黏接紙7 〇以空出各晶片彼 此之間的間隔。 如圖10(b)所示，與LED元件製作步驟，同時進行二極體 元件’且在已製作成的二極體元件上形成微凸塊。具體而 言，使用離子佈植法，在由n型矽所構成的晶圓2〇A上將複 數個ρ型半導體區域2 0 a形成行列狀。接著，使用蒸鍍法 等’在晶圓20A之主面上形成由A1所構成的ρ側相對電極 及η側相對電極，同時在與主面相反側的面上，形成包含 Sb、Νι或Αιχ的背面電極。之後，使用柱凸塊形成法，在 晶圓20A之ρ側相對電極及11側相對電極上分別形成微凸塊 ----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
29 497275 五、發明說明（ 25 ° 其次’在圖10(c)所示之曰 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，保持與各LED元件步驟中，使用接合器 面，以使元件形成面虚晶==中之元件形成面相反側的 μ 、\、:®2〇Α乏主面呈相對。接著，在 極和二極袖'•杜’進仃mLED元件1之^則電極及Ρ側電 一“件側相對電極及η側相對電極之位置對 準之後，使之與微凸塊25技鏃石切 '^ ^ — 接觸，再楗供熱、超音波及重 量，耩由使微凸塊2 5和互炱鈿斟μ ♦知^
互馬相對的電極熔接，以取得LED 和二㈣元件之電性連接且使兩元件彼此之間固 接。此時的晶片接合之循環時間，即時合併咖元件i之辨 識處理、搬運處理、位置對準處理及接合處理亦可在約3 秒以下進行。又’此時的位置對準之精度約爲心瓜以 下。在此晶片接合步驟中，由於在LED元件丨和二極體元件 2之間可形成約15"m之間隙，所以在兩元件彼此之間幾乎 不會發生短路之不良。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其/人，在圖1 0(d)所不之波長轉換樹脂材料塗佈步驟 中，係在晶圓20A之主面上覆蓋LED元件i，且在p型半導 體區域20a之上側部分上殘留打線銲墊區域的方式，藉由 塗佈包含螢光材料之波長轉換樹脂材料3，以形成複數個 複合發光元件5。在此，如前述般，以波長轉換樹脂材料3 不冷染二極體元件之打線銲墊部的方式，利用可以網版印 刷法等使之圖案化的方法來進行者佳。 其次，在如圖1 1 (a)所示之晶圓切割步驟中，係將晶圓 2 0 A張貼在黏接紙（未圖示）上，之後，使用切割器7 2，將 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
497275 五、發明說明（） 晶圓20A^片單位分割成每_包含二極體元件：的複合發 光元件5，以獲得晶片狀的複合發光元件5。 其次，在圖11(b)所示之晶片接合及打線接合步驟中， 使導電性糊狀物材料介於二極體元件2之背面電極和第一 導線架6GA之晶粒錦塾部之間而電性連接及固接複合發光 元件5。之後，利用金屬線62電連接複合發光元件5之二極 體7L件2心!)侧相對電極的打線銲墊部和第二導線架6〇丑。 其次，利'用由透光性環氧樹脂所構成的密封用樹脂材料 63A，以包含複合發光元件5的方式，一體密封第一導線架 60A及第二導線架6〇B之前端部。 ‘如此，若依據本實施形態，則由具備有複合發光元件5本 體成爲波長轉換樹脂材料之保持部的輔助安裝元件（二極體 元件2)，所以不會依存於用以安裝複合發光元件5之保^ 構件的形狀，且可實現具有耐靜電性之白色的半導體發光 裝置。 另外，如圖9所示，若使用絕緣性配線用基板6 4以取代 第一及第二導線架60A、60B的話，則可獲得晶片LED。 又，亦可使用輔助元件4以取代做爲LED元件丨之輔助安裝 元件的二極體元件2。 又，微凸塊25，亦可設在LED元件i之p側電極及n側電 極上。 又，雖係使用柱凸塊2 5以做爲微凸塊，但是並不限於 此，亦可使用電鍍法而設置電鍍凸塊。如此的話，則由於 可縮小微凸塊之直徑尺寸，所以可實現LED元件i之小型化 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ----------'^^展---- 广請先閲讀背希厶浲意事读存#寫水 if---------聲， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497275 A7 ______ B7 31五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 及隨之而來呶低成本化。除此之外，由於微凸塊之形成位 置的精度與柱凸塊之情況相較格外的優秀，所以可提高組 裝時的良率。 再者，發光元件用的LED元件i ’亦可爲雷射二極體元 件，而且當然不被限於發出包含GaN之藍色光的發光元 件0 (第五實施形態） 以下，係邊參照圖式而邊説明本發明之第五實施形態。 圖12(a)至圖12(d)及圖13(a)至圖13(c)爲本發明第五 實施形態之半導體發光裝置之製造方法，係顯示包含本發 明之複合發光元件之半導體發光裝置之製造方法的步驟順 序之截面構成。 有關本實施形態之製造方法，其特徵爲在第四實施形態 之製造方法中，附加謀求調整白色發出光之色度，同時抑 制色度之不均等用的波長轉換樹脂材料3之厚度均等化的 步驟。 首先，與第四實施形態相同，在圖l2(a)所示之LED元件 製作步驟中’製作晶片狀的複數個LED元件1。 其次，在圖12(b)所示之二極體元件及凸塊形成步驟 中’在由η型碎所構成的晶圓2〇a上形成複數個p型半導體 巴域2 0 a。之後，在晶圓2 〇 a之主面上形成由ρ側相對電極 及11侧相對電極，接著，在與晶圓20 A之相對電極形成面相 反側的面上形成背面電極。之後，使用柱凸塊形成法或電 錢法’在晶圓20A之p側相對電極及n側相對電極上分別形 -34- 本紙張尺巾⑽χ 297公爱） -----------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 497275 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 32 五、發明說明（） 成微凸塊2 5。 其次，在圖12(c)所示之晶片接合步驟中，係使用接合器 7 1 ’進行LED元件1之η側電極及p側電極、和二極體元件 之ρ側相對電極及η側相對電極之位置對準之後，使之與微 凸塊25接觸，再藉由使微凸塊25和互爲相對的電極熔接， 以使LED元件1和二極體元件進行電性及機械固接。在晶片 接合步驟中’ 一般，要對背面電極形成面平行接合做爲 LED元件1之發出光取出面之由藍寶石所構成的基板之上 面，係極爲困難的。 因此’在圖1 2 ( d )所示之晶片研磨步驟中，係使用研磨 裝置7 3 ’將接合後之led元件1的基板之各上面，研磨成 該基板之上面大致與晶圓2〇A之背面電極形成面平行。在 此，進行研磨時，係以LED元件i不因與研磨材料之摩擦而 從晶圓20A剥離的方式，在晶圓2〇a和各LED元件1之間 隙，例如充填光阻樹脂材料等以防止led元件之剥離者 佳。 其次，在圖13(a)所示之波長轉換樹脂材料塗佈步驟中， 係使用網版印刷法，以在晶圓20A之主面上覆蓋LED元件 1，且在ρ型半導體區域2〇a之上側部分殘留打線銲墊區域 的方式，藉由塗佈波長轉換樹脂材料3，以形成複數個複 合發光元件5。 其次，在圖13(b)所示之樹脂材料研磨步驟中，再次使 用研磨裝置73，將波長轉換樹脂材料3之各上面，研磨成 該樹脂材料3之上面大致與晶圓20A之背面電極形成面平行 -35- -------------------訂·---I---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497275 五、發明說明（ 且成爲預定的膜厚。 其 在圖13 (c)所737之晶圓切割步驟中，係使用切割器 2舲印圓20A以晶片單位分割成每一包含二極體元件2 的複合發光元件5，以獲得晶片狀的複合發光元件5。在 此’波長轉換樹脂材料3係以_led元件之側面的厚度形 成大致均等且成爲預疋的厚度之方式，進行包含該波長轉 換樹脂材料3的切割。 其/人，雖未圖不，但是可將所獲得的複合發光元件5安裝 在導、、泉木或配線用基板上，並利用密封用樹脂材料予以参 封即可製造半導體發光裝置。 山 、‘如此，若依據本實施形態之半導體發光裝置之製造方 法，則除了可獲得與第四實施形態相同的效果之外，由於 係將波長轉換樹脂材料3之上面，形成與二極體元件2之北 面電極形成面大致平行，而不會在每一複合發光元件 發出光的色度上發生不均等，所以結果利用可提高以 望之色度發光的發光裝置之良率。 在本實施形態中，雖亦可只實施晶片研磨步驟 料研磨步驟中之任-方的步驟，但是當實施晶片研 及樹脂研磨步驟之兩步料，由於波長轉換樹脂材料3中 之上侧的厚度會均等，而可更加抑制發出光 之色度不均等，所以可更高精度地進行色度之調整。 -36 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210
^-----------------^^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

  1. ^v/275 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 i· 一種複合發光元件’其係包含有： 發光元件，具有透光性之基板、和形成於該基板上且 包含第-導電型之第-半導體層及第二導電型之第二半 導體層的層合體； 輔助安裝元件，其主面係與前述發光元件之層合體相 對且與前述發光元件電性連接，同時用以保持前述發光 元件；以及 波長轉換樹脂材料，形成於前述輔助安裝元 上以覆蓋前述發光元件，且包含將來自前述發光元件之 發出光的波長轉換成波長與該發出光之波長不同的勞光 材料、或是用以吸收前述發出光之—部分的過減材料。 請專利範圍第！項之複合發光元件，其中前述輔助安 疋件（王面的面形狀，係大於前述發光元件之基板且 八一方約為0.25mm以上的方形狀。 3·:申請專利範圍第i項之複合發光元件，其中前述發光元 件’係形成於前述層合體之上’且具有與前述第一半導 體層電性連接的第一電極、和與前 連接的第二電極， +導體層電性 1述輔助安裝元件’係形成於主面上，且具有與前述 ^讀之第-電極相對的第—相對電極、及盘前述發 光疋件之第二電極相對的第二相對電極， =前述發光元件之第一電極及第二電極之間施加破 =壓以下且超過預定電壓的電壓時，電流會在前述第 -相對電極及第二相對電極之間流動的靜電保護元件。 -37 ( CNS ) A4，m ( 21〇χί^* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、言. 圍範利 專請 中 \六 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •如申請專利範圍第3項之複合發光 凡件中之第—泰土 先70件’其中前述發光 .前述靜電保且第r電側電極’ 極，將前述第二相對咖極=迷:―相對電極當作正電 5·如申請專利範圍第4;之；合發;極：二極體元件。 體元件之順向動作電壓，係小4:::其中前述二極 壞電壓， 』於則迷發光元件之逆向破 件==件之逆向崩潰電壓，係大於前述發光元 6.如申小於前述發光元件之順向破娜。 如甲印專利範圍第3項之 電極和前述第U 件，其中前述第一 相對電極Λ 及前述第二電極和前述第二 ( '、利用設於互爲相對之電極間的微凸塊 (如cro bump)而電性連接。 尾 7’ ：申m圍第6項之複合發光元件，其中前述微凸 二’、、互爲相對之前述電極彼此之間相熔接， 】迟靜私保遵元件’係具有形成於與主面相反側之面 上的背面電極， 前述第一相對電極及第二相對電極中之任一方，係具 有與外邵之構件電性連接的打線銲墊部， 前述背面電極，係具有前述第一相對電極及第二相對 電極<中與具有前述打線銲墊部之電極極性不同的極 性。 8·如申請專利範圍第7項之複合發光元件，其中前述發光 几件<第一半導體層及第二半導體層，係由三族氮化物 -38- 本紐尺度適财關家標準（CNS)A4規格⑽χ挪公爱 ------------裝--------訂--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 觯 497275 A8 B8 C8 D8 、 申請專利範圍 所構成的化合物半導體， =電保護元件，係由主面側之上部形成有ρ型半導 =域及η型半導體區域切所構成的橫U二接 件0 9·如：請專利範圍第】項之複合發光元件，其中前述發光 2 ’係歩成於前述層合體之上，且具有與前述第_半 性：71連接的第—電極、和與前述第二半導體層電 性連接的第二電極， 前述輔助安裝元件’係由導電性構件所構成的輔助元 &，.且具有在主面上形成與前述導電性構件絕緣，並與 ，則述發光7L件之第-電極相對的第—相對電極、和在主 面上形成與前述導電性構件導通並與前述發光元件之第 二電極相對的第二相對電極。 10.:申請專利範圍第9項之複合發光元件，其中前述第一 和則述第一才目對電極、及前述第二電極和前述第二 目對電極’係利用設於互爲相對之電極間的微 性連接。 申明專利範圍第i 0項之複合發光元件，其中前述微凸 ，係與互爲相對之前述電極彼此之間相熔接， 則述輔助元件，係具有形成與主面相反側之面上的背 2電極，而前述第一相對電極及第二相對電極之中的任 方係具有與外部構件電性連接的打線銲塾部， 則述背面電極，係與前述第一相對電極及第二相對電 極之中不具有前述打線銲墊部的電極相導通。 -39 1 x 297公釐） ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------#. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497275 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 12·如申請專利範圍第1 1項之複合發光元件，其中前述發光 元件之第一半導體層及第二半導體層，係由三族氮化物 所構成的化合物半導體， 前述輔助元件係由導電性矽所構成。 13·如申请專利範圍第1項之複合發光元件，其中前述波長轉 換樹脂材料，係包含前述螢光材料約5 〇〜9 〇重量％之比 例的透光性樹脂材料。 14·如申請專利範圍第13項之複合發光元件，其中與前述發 光凡件之基板中的前述層合體之形成面相反侧之面的發 光面、和前述波長轉換樹脂材料中的前述發光面之上侧 部分之外形面的至少一方，係與前述輔助安裝元件之背 面電極的形成面略呈平行。 15·如申請專利範圍第14項之複合發光元件，其中前述波長 轉換樹脂材料中的前述發光面之上侧部分的厚度，大致 爲20//m以上且爲i10 以下。 16.如申請專利範圍第13項之複合發光元件，其中前述波長 轉換樹脂材料中的前述發光元件之發光面及用以覆蓋側 面之部分的厚度，,_爲20_以上且爲11〇/^以下^ 17· —種半導體發光其係包含有： 複合發光元有發光元件及用以保持該發光元 的輔助安裝元 導線架或配線用基板，具有用以保持與前述輔助安裝 元件中的前述發光元件之保持面相反侧之面的安裝部； 以及 --------------------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ -40- 497275 六 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 密封樹脂材料，具有透光性且以包含前述複合發光元 件的方式覆蓋前述安裝部之上方，其中， 則述發光元件，係具有，具有透光性的基板、和形成 前述基板上且包含第一導電型之第一半導體層及第二導 電型之第二半導體層的層合體， 則述輔助安裝元件，其主面係與前述發光元件之層合 體相對且與前述發光元件電性連接， 前述發光元件，係形成於前述輔助安裝元件之主面 工’且由將來自前述煢光元件之發出光的波長轉換成波 長與該發出光之波長不同的螢光材料、或是用以吸收前 述發出光之一部分之過濾材料的波長轉換樹脂材料所覆 蓋。 18.如申請專利範圍第17項之半導體發光裝置，其中前述輔 助安裝元件，係形成於主面上，且具有與前述發光元件 電性連接的打線銲墊部、和與前述發光元件之保持部相 反側之面上的背面電極， 前述背面電極和前述安裝部係利用導電性糊狀物 (paste)材料所固接， 前述打線銲墊部係利用金屬線與前述安裝不同的構件 電性連接。 19·一種半導體發光裝置之製造方法，其係包含有： 在具有透光性的基板上，形成包含有第一導電型之第 一半導體層及第二導電型之第二半導體層的層合體，且 藉由在前述層合體上設置電極以製作發光元件的步驟； -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------^--------- m f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、申請專利範圍 ^與主面上之前述發光元件之電極相對的位置 /、有i目對電極之輔助安裝元件的步驟； 在2述電極或前述相對電極上形成微凸塊的步驟； 以則述發光兀件之電極和前述輔助安裝元件之相對· 極介以前述微凸塊而電性連接的方式，使前述發光元: 之層合體和前述輔助安裝元件 衣兀仵 < 王面互馬相對，以將前 =及、兀件保持於前述輔助安裝元件之主面上的步驟； ^將則述輔助t裝7C件之主面當作前述波長轉換樹脂 材料j保持部而覆蓋前述發光元件的方式，塗佈包含將 ‘來自前述發光元件之發出光的波長轉換成波長與該發出 光之波長不同的螢光材料、或是用以吸收前述發出光之 一部分之過濾材料的波長轉換樹脂材料的步驟。 20.—種半導體發光裝置之製造方法，其係包含有： 在具有透光性的複數個基板上，分別形成包含有第一 導電型<第一半導體層及第二導電型之第二半導體層的 層合體，且藉由在前述層合體上設置電極以製作複數個 發光元件的步驟； 製作晶圓狀態下具有形成於主面上之打線銲墊部及形 成於與前述各發光元件之電極相對之位置上的相對電 極，且在與主面相反側之面上具有背面電極之複數個輔 助安裝元件的步驟； 在前述各電極或前述各相對電極上，利用柱凸塊（stud bump)形成法或是電鍍法以形成微凸塊的步驟； 42 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 497275
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 21.如申請專利範圍第2〇項之半導體發光裝置之製造方法 其中將前述發光元件保持於前述輔助安裝元件上的 驟、和形成前述複數個複合發光元件的步驟之間，更 裝m微凸塊使前述發光元件之電極和前述輔助安 音波或：極接觸之後，藉由對前述微凸塊施加超 相这接，、、微凸塊和與該微凸塊相接觸的電極互 # 笔性連接前述發光元件和前述輔助安裝元 ’同時將前述發光元件保持於前述輔料裝元 面上的步驟； 王 =將”輔助錄元件之主面當作前錢長轉換樹脂 、心持郅而覆盍每一前述各發光元件的方式，塗佈 包含將來自前述發光㈣之發出光的波長轉換成波長盘 邊發出光之波長不同的螢光材料、或是用以吸收前述發 出光之一部分之過濾材料的波長轉換樹脂材料，並藉由 使已塗佈過的波長轉換樹脂材料硬化，以形成分別由發 光元件和輔助安裝元件所構成之複數個複合發光元件 步驟； 將前述晶圓狀態之複數個複合發光元件分割成複數個 晶片的步驟； 母一個呈晶片狀態之前述複合發光元件，介以導電性 糊狀物固接導線架或是配線用基板上之安裝部的步驟； 以及 利用金屬線連接前述輔助安裝元件之打線銲墊部和前 述導線架或配線用基板的步驟 步 包 43 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 497275 A8B8C8D8 申請專利範圍 面：：;、广这各發光疋件之基板中的前述層合體之形成 面的發光面，以與前述輔助安裝元件之背面 电極的形成面大致平行的方式予以研磨的步驟。 2 2. ^申請專利範圍第2 Q項之半導體發光裝置之製造方法， 〃中形成複數個前述複合發光元件的步驟和分割成複教 個前述晶片的步驟之間，更包含有將前述波長轉換樹脂 材料中之前述各發光元件之上侧部分的外形自，以與前 iC輔助安裝元件之背面電極的形成面大致平行的方式予 以研磨的步驟。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
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