專(zhuān)利名稱：發(fā)光元件與半導(dǎo)體發(fā)光裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有在絕緣基板上形成的半導(dǎo)體積層膜的發(fā)光元件、以及包含這種半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光裝置、及其制造方法，特別是，對(duì)于采用在藍(lán)寶石基板上形成的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的發(fā)光元件(LED)以及包含這種發(fā)光元件的發(fā)光裝置(LED燈)，本發(fā)明特別適用。
近年來(lái)，隨著液晶顯示器等利用光的器件的需求擴(kuò)大，各種發(fā)光元件已經(jīng)實(shí)用化。在這樣的發(fā)光元件中，氮化鎵系化合物半導(dǎo)體(InXAlYGa1-X-YN,0≤X,0≤Y,X+Y≤1)目前作為高亮度蘭色以及綠色發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)產(chǎn)品化，同時(shí)今后作為構(gòu)成蘭色激光二極管、紫外線傳感器或者太陽(yáng)電池等的材料也很引人注目。
圖4A、圖4B以及圖4C分別為表示已經(jīng)產(chǎn)品化的現(xiàn)有的GaN·LED元件的俯視圖、B-B線剖視圖以及C-C線剖視圖。在圖中所示的半導(dǎo)體層的厚度與實(shí)際的厚度并不對(duì)應(yīng)。圖5為表示已經(jīng)產(chǎn)品化的現(xiàn)有的LED燈的剖視圖。該GaN·LED元件40，在藍(lán)寶石基板30上面依次積層有GaN緩沖層31、n型GaN層32、InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35，形成雙重異構(gòu)的結(jié)構(gòu)。n型GaN層32的上面形成為由下段部和上段部組成的階梯狀，在下段部的n型GaN層32的上面形成有由Ti和Au組成的n電極36。在上段部的n型GaN層32的上面依次積層有上述的InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35。在p型GaN層35的上面形成有由Ni和Au組成的電流擴(kuò)散用的透明電極37，并進(jìn)一步在其上形成p電極38。該GaN·LED元件40由于采用絕緣的藍(lán)寶石基板構(gòu)成，兩電極均在藍(lán)寶石基板上面形成。還有，從GaN·LED元件40上面?zhèn)葹楣馊〕雒妫齨電極36和p電極38的連接焊盤(pán)部36a、38a以外，上面均用保護(hù)膜39所覆蓋。然后，該GaN·LED元件40通過(guò)絕緣性的粘接劑43小片接合在引線框架44a的前端的沖模墊上。GaN·LED元件40的n電極36通過(guò)Au線41與引線框架44a相接，p電極38通過(guò)Au線42與引線框架44b相接。然后，將裝載GaN·LED元件40的引線框架44a、44b的前端部用透光的環(huán)氧樹(shù)脂45模制封裝，制成LED燈。
上述現(xiàn)有的發(fā)光元件存在以下問(wèn)題。
如上所述，為了讓GaN·LED元件40與其它元件等進(jìn)行電連接而進(jìn)行引線鍵合時(shí)，至少分別需要在n電極36和p電極38上形成一直徑大于100μm的圓形或者其一邊長(zhǎng)大于100μm的正方形連接焊盤(pán)部36a、38a，而且由于要在取出光那一面形成上述兩電極36、38，使得光的取出效率不好。因此，如果為了想確保在連接焊盤(pán)部36a、38a上所必要的面積和光的取出量而要確保所需的面積的話，就會(huì)制約縮小發(fā)光元件的尺寸，存在難于使發(fā)光元件小型化的問(wèn)題。
本發(fā)明的主要目的，是在半導(dǎo)體發(fā)光元件及其制造方法中減少發(fā)光元件進(jìn)行電連接的電極所需的面積，謀求發(fā)光元件整體小型化，同時(shí)提高發(fā)光元件的亮度以及光的取出效率。
還有，本發(fā)明的另一目的，提供一種包含上述發(fā)光元件的發(fā)光裝置及其制造方法。
本發(fā)明的發(fā)光裝置，是包含有基板、在上述基板上形成的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、在上述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中的一部分區(qū)域上形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、在上述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中的上述一部分區(qū)域以外的另一區(qū)域上形成的第一電極、和在上述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上形成的第二電極的發(fā)光元件，進(jìn)一步包含有在上述第一和第二電極上形成的由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的多個(gè)微型凸柱，在上述第一電極上形成的上述微型凸柱的個(gè)數(shù)為1個(gè)，在上述第二電極上形成的上述微型凸柱的個(gè)數(shù)在1個(gè)以上。
上述各個(gè)微型凸柱具有柱狀或者蘑菇狀，上述各個(gè)微型凸柱的橫向的最大尺寸以在5到300μm的范圍內(nèi)，上述各個(gè)微型凸柱的高度可在5到50μm的范圍內(nèi)。
上述第一電極和第二電極中至少一方的下面可設(shè)置對(duì)上述第一或者第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域緊密性好的金屬層。
本發(fā)明的另一發(fā)光元件，包含有基板、在上述基板上形成的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、在上述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中的一部分區(qū)域上形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、在上述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中的上述一部分區(qū)域以外的另一區(qū)域上形成的第一電極、和在上述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上形成的第二電極的發(fā)光元件，進(jìn)一步包含有在上述第一和第二電極上形成的由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的微型凸柱，在上述第一電極和第二電極的每一個(gè)上除形成有上述微型凸柱的區(qū)域以外，還形成有探針可以接觸到的探針區(qū)域。
上述第一電極的探針區(qū)域可跨入到切割帶的一部分形成。
本發(fā)明的再另一發(fā)光元件，是包含有基板、在上述基板上形成的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、在上述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中的一部分區(qū)域上形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、在上述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中的上述一部分區(qū)域以外的另一區(qū)域上形成的第一電極、和在上述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上形成的第二電極的發(fā)光元件，進(jìn)一步包含有在上述第一和第二電極上形成的由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的微型凸柱，在上述第二電極上在形成有為向外部發(fā)射來(lái)自發(fā)光元件的光的開(kāi)口部。
上述第二電極形成的開(kāi)口部的形狀是以直徑在20μm以下的圓，或者可以包含在直徑在20μm以下的圓內(nèi)的多角形。
在上述第二電極形成的開(kāi)口部?jī)?nèi)，也可以對(duì)于上述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置有形成電阻接觸的導(dǎo)電性透明電極。
上述基板可以由對(duì)從發(fā)光元件發(fā)出的光呈透明的材料形成。
上述基板也可以由藍(lán)寶石基板形成，在上述基板上形成GaN系化合物半導(dǎo)體積層構(gòu)造。
上述微型凸柱可至少是由含Au的金屬材料形成。
本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法包含下列工藝在基板上形成至少由第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域和該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域組成的半導(dǎo)體層的第一工藝；除去上述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的一部分露出上述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的第二工藝；在上述第一半導(dǎo)體區(qū)域的一部分上形成由第一金屬膜構(gòu)成的第一電極的第三工藝；在上述第二半導(dǎo)體區(qū)域的一部分上形成由第二金屬膜構(gòu)成的第二電極的第四工藝；形成位于上述第一電極的一部分的上方的區(qū)域和位于上述第二電極的一部分的上方的區(qū)域開(kāi)口的掩膜部件的第五工藝；至少在上述掩膜部件的開(kāi)口部上堆積第三金屬膜的第六工藝、和除去上述掩膜部件在上述第一和第二電極上留下上述第三金屬膜形成微型凸柱的第七工藝。
本發(fā)明的另一發(fā)光元件的制造方法包含下列工藝在基板上形成至少由第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域和該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域組成的半導(dǎo)體層的第一工藝；除去上述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的一部分露出上述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的第二工藝；在上述第一半導(dǎo)體區(qū)域的一部分上形成第一金屬膜的第三工藝；在基板整個(gè)面上形成第二金屬膜第四工藝；在上述第二金屬膜中形成位于上述第一金屬膜的一部分的上方的區(qū)域和位于上述第二半導(dǎo)體區(qū)域的一部分的上方的區(qū)域開(kāi)口的掩膜部件的第五工藝；至少在上述掩膜部件的開(kāi)口部上堆積第三金屬膜的第六工藝；以及除去上述掩膜部件同時(shí)將上述第二金屬模作布線圖，一方面在上述第一半導(dǎo)體區(qū)域上留下由上述第一和第二金屬膜構(gòu)成的第一電極和其上的微型凸柱，另一方面在上述第二半導(dǎo)體區(qū)域上留下由上述第二金屬膜構(gòu)成的第二電極和其上的微型凸柱的第七工藝。
在上述第六工藝中，也可以由選擇電鍍法堆積第三金屬膜。
本發(fā)明的發(fā)光裝置包含，有由絕緣基板和在該絕緣基板上形成的半導(dǎo)體膜所構(gòu)成，并且在上述半導(dǎo)體膜的上面附近形成有p型半導(dǎo)體區(qū)域和n型半導(dǎo)體區(qū)域，構(gòu)成為讓其根據(jù)在p型半導(dǎo)體區(qū)域-n型半導(dǎo)體區(qū)域間施加的電壓發(fā)光的發(fā)光元件；和具有與上述發(fā)光元件的上述p型半導(dǎo)體區(qū)域和上述n型半導(dǎo)體區(qū)域分別進(jìn)行電連接的二個(gè)極部，當(dāng)上述發(fā)光元件的上述p型半導(dǎo)體區(qū)域-上述n型半導(dǎo)體區(qū)域相互之間接受到超過(guò)了小于破壞電壓的規(guī)定電壓的電壓時(shí)，構(gòu)成為讓其在上述二個(gè)極部之間流通電流的靜電保護(hù)元件。
上述靜電保護(hù)元件以構(gòu)成為從上述第一極部向上述第二極部流通電流的方向成為比其反方向容易流通電流的正方向，上述發(fā)光元件的p型半導(dǎo)體區(qū)域和上述靜電保護(hù)元件的第二電極之間進(jìn)行電連接，上述發(fā)光元件的n型半導(dǎo)體區(qū)域和上述靜電保護(hù)元件的第一電極之間進(jìn)行電連接為好。
上述靜電保護(hù)元件可以是二極管。
優(yōu)選上述二極管的正向工作電壓比上述發(fā)光元件的反向破壞電壓要小，上述二極管的反向擊穿電壓比上述發(fā)光元件的正向破壞電壓要小。
上述靜電保護(hù)元件也可以是上述第一極部作為漏極、上述第二極部作為源極的場(chǎng)效應(yīng)管，上述場(chǎng)效應(yīng)管的閥值電壓大于上述發(fā)光元件的工作電壓，小于上述發(fā)光元件的正向破壞電壓和反向破壞電壓。
上述發(fā)光元件和上述靜電保護(hù)元件可處于相互重疊狀態(tài)。
優(yōu)選上述靜電保護(hù)元件是從上述第一極部向上述第二極部流通電流的方向?yàn)檎较虻亩O管，并且在一方的面上具有分別連接到上述的第一、第二極部的第一、第二電極，上述發(fā)光元件在上述的面上具有與上述p型半導(dǎo)體區(qū)域連接的p電極和與上述n型半導(dǎo)體區(qū)域連接的n電極；上述發(fā)光元件的上述p電極和上述靜電保護(hù)元件的上述第二電極之間，以及上述發(fā)光元件的上述n電極和上述靜電保護(hù)元件的上述第一電極之間，任一個(gè)都通過(guò)微型凸柱進(jìn)行電連接。
上述發(fā)光元件也可以由粘接劑機(jī)械連接到上述靜電保護(hù)元件上，上述靜電保護(hù)元件的上述第一和第二電極中的至少一方分割成通過(guò)上述微型凸柱和上述發(fā)光元件的上述p電極或者n電極連接的區(qū)域、和用引線與外部部件連接的連接焊盤(pán)區(qū)域。
上述發(fā)光元件和上述靜電保護(hù)元件也可以由粘接劑進(jìn)行機(jī)械連接，上述靜電保護(hù)元件的上述第一和第二電極中的整體在某一方向上分割多個(gè)矩形部分所構(gòu)成。
上述發(fā)光元件和上述靜電保護(hù)元件也可以由粘接劑進(jìn)行機(jī)械連接，上述靜電保護(hù)元件的上述第一和第二電極中存在上述粘接劑的區(qū)域的周?chē)纬捎协h(huán)繞的槽溝或者凸部。
上述發(fā)光元件也可以搭載在上述靜電保護(hù)元件上，上述靜電保護(hù)元件的上述第一電極和第二電極中任一個(gè)，和上述發(fā)光裝置的發(fā)光區(qū)域從平面上看在同一區(qū)域內(nèi)形成，構(gòu)成為讓其將從發(fā)光區(qū)域發(fā)出的光向上方發(fā)射。
上述二極管也可以是具有上述第一極部和第二極部在半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)的一面附近形成的p型半導(dǎo)體區(qū)域和n型半導(dǎo)體區(qū)域的橫向型二極管。
上述靜電保護(hù)元件也可以由上述發(fā)光元件上通過(guò)層間絕緣膜形成的半導(dǎo)體薄膜所構(gòu)成。
上述靜電保護(hù)元件和上述發(fā)光元件也可以共同在上述絕緣基板上形成。
上述靜電保護(hù)元件也可以由在上述絕緣基板上形成的半導(dǎo)體薄膜所構(gòu)成。
上述發(fā)光元件的上述絕緣基板和上述靜電保護(hù)元件也可以設(shè)置在共同的母基板上。
上述靜電保護(hù)元件也可以由在上述母基板上形成的半導(dǎo)體薄膜所構(gòu)成。
上述發(fā)光元件也可以是用于液晶器件的背光的發(fā)光元件。
上述發(fā)光元件和上述靜電保護(hù)元件可收容在共同的外殼內(nèi)。
進(jìn)一步包括設(shè)置至少可在上述發(fā)光元件的周?chē)?，為反射從上述發(fā)光元件發(fā)射的光的反射體。
上述反射體也可以構(gòu)成為其上端至少要比上述發(fā)光元件的發(fā)光的區(qū)域要高。
上述反射體構(gòu)以由金屬鉛構(gòu)成，上述靜電保護(hù)元件可搭載在上述金屬鉛上。
本發(fā)明的另一發(fā)光裝置包含有，具有絕緣基板和在該絕緣基板上形成的GaN系半導(dǎo)體層的GaN系化合物發(fā)光元件，和從靜電中保護(hù)上述GaN系化合物發(fā)光元件的靜電保護(hù)元件。
優(yōu)選上述靜電保護(hù)元件由具有p電極和n電極的二極管元件所構(gòu)成，上述二極管元件的p電極和上述GaN系發(fā)光元件的n電極進(jìn)行電連接，上述二極管元件的n電極和上述GaN系發(fā)光元件的p電極進(jìn)行電連接。
以上述二極管元件的p電極和上述GaN系發(fā)光元件的n電極之間，以及上述二極管元件的n電極和上述GaN系發(fā)光元件的p電極之間都通過(guò)微型凸柱進(jìn)行連接，可將電子器件和光器件構(gòu)成復(fù)合器件。
上述GaN系發(fā)光元件和上述靜電保護(hù)元件也可以收納在共同的外殼。
本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造方法是具有在透明基板上形成半導(dǎo)體積層膜并且在上述半導(dǎo)體積層膜的表面上形成p側(cè)電極和n側(cè)電極的半導(dǎo)體發(fā)光元件、至少有二個(gè)獨(dú)立的電極的附裝元件、支撐上述附裝元件可以向上述附裝元件供給電力的基材，讓上述附裝元件與上述基材電連通搭載在上述基材上，上述半導(dǎo)體發(fā)光元件處于倒置狀態(tài)搭載在上述附裝元件上的倒裝型半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法。這種方法包含在上述半導(dǎo)體元件和上述附裝元件的任一方的元件具有的電極上形成微型凸柱的工藝，和通過(guò)上述的微型凸柱，將上述半導(dǎo)體元件的p側(cè)電極和n側(cè)電極連接到上述附裝元件的上述電極上的芯片連接工藝。
上述芯片連接工藝也可以包含對(duì)于包含上述附裝元件的多個(gè)附裝元件成行列狀形成的基片，接近芯片狀的上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的工藝，和通過(guò)上述微型凸柱將上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的上述p側(cè)電極和n側(cè)電極連接到包含在上述基片上的上述附裝元件的上述電極上的工藝；進(jìn)一步包含，在上述芯片連接后，將上述基片分離成芯片，從上述基片多個(gè)形成成整體化的上述半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述附裝元件的工藝。
上述芯片連接工藝也可以包含一邊通過(guò)上述微型凸柱和所相對(duì)的上述電極接觸，一邊通過(guò)對(duì)上述半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述附裝元件中的至少一方施加熱、超聲波以及重量，將上述微型凸柱焊接到上述電極的工藝。
形成上述微型凸柱的工藝也可以包含，在上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的p側(cè)電極和n側(cè)電極上形成柱針的工藝；上述芯片連接工藝也可以包含，對(duì)于上述基片內(nèi)的各附裝元件與對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體發(fā)光元件進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)的工藝，和通過(guò)將上述微型凸柱焊接到上述基片內(nèi)的各附裝元件的上述電極上，將上述半導(dǎo)體發(fā)光元件固定在上述附裝元件上，同時(shí)通過(guò)上述微型凸柱與所對(duì)的電極進(jìn)行相互電連接的工藝；也可以進(jìn)一步包含，成一體化的上述半導(dǎo)體發(fā)光元件和上述附裝元件從基片分離出后，配置在上述基材的安裝部上，將上述附裝元件固定在上述基材上的工藝。
形成上述微型凸柱的工藝也可以包含在上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的p側(cè)電極和n側(cè)電極上形成柱針的工藝；上述芯片連接工藝也可以包含，將上述附裝元件配置在上述基材的安裝部上，將上述附裝元件固定在上述基材的安裝部上以后，通過(guò)將上述微型凸柱焊接到上述附裝元件的上述電極上，將上述半導(dǎo)體發(fā)光元件固定在上述附裝元件上，同時(shí)通過(guò)上述微型凸柱與所對(duì)的電極進(jìn)行相互電連接的工藝。
也可以用電鍍法形成上述微型凸柱。
形成上述微型凸柱的工藝也可以包含，在包含在上述基片內(nèi)的各附裝元件的電極上形成柱針的工藝；上述芯片連接工藝也可以包含，對(duì)于上述基片內(nèi)的各附裝元件與對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體發(fā)光元件進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)的工藝，和通過(guò)將上述微型凸柱焊接到上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的電極上，將上述半導(dǎo)體發(fā)光元件固定在上述附裝元件上，同時(shí)通過(guò)上述微型凸柱與所對(duì)的電極進(jìn)行相互電連接的工藝。
形成上述微型凸柱的工藝包含，在上述附裝元件的電極上形成柱針的工藝；上述芯片連接工藝包含，將上述附裝元件配置在上述基材的安裝部上，將上述附裝元件固定在上述基材上以后，通過(guò)將上述微型凸柱焊接到上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的電極上，將上述半導(dǎo)體發(fā)光元件固定在上述附裝元件上，同時(shí)通過(guò)上述微型凸柱與所對(duì)向的電極進(jìn)行相互電連接的工藝。
也可以用電鍍法形成上述微型凸柱。
也可以進(jìn)一步包含在上述芯片連接以后，用探針接觸上述附裝元件，利用配置在上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的上方的光特性檢測(cè)用的檢測(cè)器，從上述透明基板的上面檢測(cè)從上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的光特性檢測(cè)工藝。
上述芯片連接工藝也可以包含，對(duì)于包含上述附裝元件的多個(gè)附裝元件成行列狀形成的基片，接近芯片狀的上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的工藝，和通過(guò)上述微型凸柱將上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的p側(cè)電極和n側(cè)電極連接到包含在上述基片上的上述附裝元件的上述電極上的工藝。
上述光特性檢測(cè)工藝可在上述芯片連接以后，對(duì)上述基片內(nèi)的上述半導(dǎo)體發(fā)光元件進(jìn)行。
以下對(duì)附圖作簡(jiǎn)要說(shuō)明。


圖1為表示有關(guān)本發(fā)明實(shí)施例1的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的電極配置俯視圖。
圖2為表示有關(guān)實(shí)施例例1的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件的沿圖1中A-A線的剖視圖。
圖3為表示用微型凸柱連接法將有關(guān)實(shí)施例1的氮化鎵系化合物半導(dǎo)體發(fā)光元件安裝在引線框架上后所獲得的LED裝置的剖視圖。
圖4A為表示產(chǎn)品化的現(xiàn)有的LED元件的俯視圖；圖4B為沿其B-B線的剖視圖；圖4C為沿C-C線的剖視圖。
圖5為表示產(chǎn)品化的現(xiàn)有的LED燈的構(gòu)成的剖視圖。
圖6A為表示有關(guān)實(shí)施例2的GaN·LED元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖6B為沿其D-D線的剖視圖。
圖7A為表示有關(guān)實(shí)施例3的GaN·LED元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖7B為沿其E-E線的剖視圖。
圖8A為表示有關(guān)實(shí)施例4的GaN·LED元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖8B為沿其F-F線的剖視圖。
圖9A為表示有關(guān)實(shí)施例5的GaN·LED元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖9B為沿其G-G線的剖視圖。
圖10為表示有關(guān)實(shí)施例6的GaN·LED元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖11A為表示有關(guān)實(shí)施例7的GaN·LED元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖11B為沿其H-H線的剖視圖。
圖12A為表示有關(guān)實(shí)施例8的GaN·LED元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖12B為沿其I-I線的剖視圖。
圖13為表示有關(guān)實(shí)施例9的GaN系LED燈的剖視圖。
圖14為表示有關(guān)實(shí)施例9的LED燈的保護(hù)電路的電路圖。
圖15A為表示有關(guān)實(shí)施例9的GaN·LED元件的構(gòu)造的俯視圖；圖15B為沿其J-J線的剖視圖。
圖16A為表示有關(guān)實(shí)施例9的Si二極管元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖16B為沿其K-K線的剖視圖。
圖17為表示有關(guān)實(shí)施例10的GaN·LED元件以及二極管元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖18為表示有關(guān)實(shí)施例11的GaN·LED元件以及二極管元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖19為表示有關(guān)實(shí)施例12的GaN·LED元件以及二極管元件的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖20為表示依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的另一實(shí)施例的剖視圖。
圖21為表示有關(guān)實(shí)施例13的制造方法的流程圖。
圖22為表示有關(guān)實(shí)施例14的制造方法的流程圖。
圖23為表示有關(guān)實(shí)施例15的制造方法的流程圖。
圖24為表示有關(guān)實(shí)施例16的制造方法的流程圖。
圖25為表示有關(guān)實(shí)施例19的制造方法的流程圖。
圖26為表示有關(guān)實(shí)施例20的制造方法的流程圖。
圖27為表示在芯片連接工藝中，基板、LED元件、以及運(yùn)送LED元件的夾具之間關(guān)系的模型剖視圖。
圖28為表示在形成柱針的工藝中，基板和毛細(xì)管102之間的關(guān)系的模型剖視圖。
圖29為表示在芯片連接工藝中，相對(duì)于支架部上的Si二極管元件LED元件的配置狀態(tài)的剖視圖。
圖30為表示在形成柱針的工藝中，基板30和毛細(xì)管102之間的關(guān)系的模型剖視圖。
圖31A為表示在實(shí)施例13中使用的LED元件的俯視圖；圖31B為沿其L-L線的剖視圖。
圖32A為表示用電鍍法形成微型凸柱的LED元件的俯視圖；圖32B為沿其M-M線的剖視圖。
圖33A為表示形成柱針的Si二極管元件的俯視圖；圖33B為沿其N(xiāo)-N線的剖視圖。
圖34為表示有關(guān)實(shí)施例21的制造方法的流程圖。
圖35為表示在光特性檢查工藝中，基板、探針與光檢測(cè)器之間的關(guān)系的模型剖視圖。
發(fā)光元件依據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件具有在第一電極上形成的一微型凸柱和在第二電極上形成的至少一個(gè)微型凸柱。在第一電極上微型凸柱的數(shù)量只有一個(gè)的理由是為了使第一電極所占的面積為最小限度地縮小，而使發(fā)光元件的發(fā)光面積能最大限度地增大。在第一電極上可形成直徑30-40μm程度的圓柱形或者蘑菇形的微型凸柱(以下這樣的微型凸柱稱為“點(diǎn)狀微型凸柱”)。
在本發(fā)明中，在第二電極上微型凸柱的數(shù)量多于一個(gè)。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)在第一電極上設(shè)置的點(diǎn)狀微型凸柱和在第二電極上設(shè)置的微型凸柱安定支撐GaN·LED元件等半導(dǎo)體發(fā)光元件的芯片，使該芯片不至于傾斜。為了達(dá)到這一目的，當(dāng)在第二電極上形成點(diǎn)狀微型凸柱時(shí)，其微型凸柱的數(shù)量以二個(gè)以上為好。當(dāng)點(diǎn)狀微型凸柱連續(xù)的連成線狀形成微型凸柱(以下這樣的微型凸柱稱為“線狀微型凸柱”)時(shí)，或者點(diǎn)狀微型凸柱連續(xù)的連成面狀形成微型凸柱(以下這樣的微型凸柱稱為“面狀微型凸柱”)時(shí)，其微型凸柱的數(shù)量只有一個(gè)也是足夠的。
微型凸柱的橫方向的最大尺寸以在5-300μm的范圍內(nèi)為好，高度以在5-50μm的范圍內(nèi)為好。橫方向的最大尺寸在5μm以上為好主要是當(dāng)用電鍍形成微型凸柱時(shí)依據(jù)形成的容易程度所確定。微型凸柱的橫向的最大尺寸以在300μm以下為好。
點(diǎn)狀微型凸柱以具有直徑為30-40μm的圓形或包含在該圓內(nèi)的多角形為好。線狀微型凸柱以其寬度為20-30μm，長(zhǎng)度為150-200μm的尺寸為好。
微型凸柱的高度以大于5μm為好，這是因?yàn)樵趯雽?dǎo)體發(fā)光元件的芯片通過(guò)微型凸柱裝在引線框架上時(shí)，采用的是由重量、熱和超聲波焊接的連接方法。如果微型凸柱的高度小于5μm，芯片和引線框架將和凸柱以外的部分接觸，有可能會(huì)引起不良的短路。微型凸柱的高度以小于50μm為好。這是因?yàn)椋@種程度的高度，可以用電鍍法容易形成微型凸柱。微型凸柱的高度以在20-30μm的范圍內(nèi)為更好。
在組裝工藝中，形成半導(dǎo)體發(fā)光元件的基板分割成芯片狀，當(dāng)將芯片裝載到引線框架內(nèi)時(shí)，微型凸柱朝下放置的芯片，當(dāng)為點(diǎn)狀微型凸柱時(shí)，由于在第一電極上形成一個(gè)，在第二電極上形成至少二個(gè)，芯片將至少由三點(diǎn)支撐因而不會(huì)傾斜。這時(shí)，三個(gè)微型凸柱在芯片內(nèi)以配置在盡可能大的二等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上為好。
還有，在第一電極上形成一個(gè)點(diǎn)狀微型凸柱，在第二電極上形成線狀微型凸柱或者面狀微型凸柱時(shí)，由于將第二電極上的微型凸柱作成線狀微型凸柱或者面狀微型凸柱芯片由三個(gè)以上的點(diǎn)支撐因而不會(huì)傾斜。因此，組裝時(shí)可以消除芯片識(shí)別錯(cuò)誤或者機(jī)械手裝入錯(cuò)誤。
此外在第二電極上形成的微型凸柱可以是多個(gè)點(diǎn)狀、或者線狀、或者各式各樣的面狀微型凸柱，但在第一電極上形成的微型凸柱以形成只有1個(gè)點(diǎn)狀微型凸柱為好。這樣可以盡可能減少第一電極的面積，而盡可能增大發(fā)光面積。
依據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件，當(dāng)芯片通過(guò)微型凸柱裝在引線框架上時(shí)，即使采用由重量、熱和超聲波焊接Au微型凸柱的連接方法，芯片和引線框架也不會(huì)和凸柱以外的部分接觸，不會(huì)引起不良的短路。
在形成微型凸柱的第一電極和/或者第二電極的下面，在第一和/或者第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域以敷上緊密性良好的金屬為好。這樣，半導(dǎo)體發(fā)光元件的芯片通過(guò)微型凸柱連接到引線框架上時(shí)，即使在由重量、熱以及超聲波焊接Au微型凸柱的結(jié)合工藝中，也不會(huì)產(chǎn)生由超聲波作用而剝離電極的問(wèn)題。第一以及第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域?yàn)閚型GaN以及p型GaN時(shí)，Ti為緊密性良好的金屬，并且，Ti也是n型GaN的良好的電阻接觸型電極，很適合。
在第一電極以及第二電極上，在形成微型凸柱區(qū)域以外的區(qū)域中，也可以形成探針可以接觸到的區(qū)域(探針區(qū)域)。這樣，在進(jìn)行發(fā)光元件的特性檢測(cè)的探針檢測(cè)工藝中，探針不會(huì)接觸到微型凸柱，不會(huì)損壞微型凸柱。上述探針區(qū)域，雖然至少需要50μm×50μm的面積，但在第二電極上很容易確保上述探針區(qū)域。然而，在第一電極上，應(yīng)盡量減少該面積。
第一電極的探針區(qū)域也可以跨越切割帶的一部分形成。這樣，第一電極可以做成能形成一個(gè)直徑為30-40μm程度的圓柱形或者蘑菇型微型凸柱的大小程度，使得發(fā)光面積盡可能增大。這時(shí)，設(shè)計(jì)成在切割線上露出n型GaN層。還有，雖然也可以分離第一電極，將形成微型凸柱的區(qū)域和探針區(qū)域隔開(kāi)，但最好是兩區(qū)域相鄰合在一起不分離第一電極。這樣可以正確進(jìn)行特性檢測(cè)。
第二電極上也可以形成為取出發(fā)光元件發(fā)出的光的開(kāi)口部。這樣，從開(kāi)口部出來(lái)的光可以送到位于上方的檢測(cè)器，進(jìn)行光的強(qiáng)度和波長(zhǎng)的測(cè)定。在第二電極上形成的開(kāi)口部以直徑為20μm以下的圓或者可以包含在該圓內(nèi)的多角形為好。這是因?yàn)楫?dāng)開(kāi)口部過(guò)大時(shí)，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域(p型GaN)薄，不能充分向活性層進(jìn)行電流注入，不僅不能充分取出光，而且成為亮度下降的主要原因。而開(kāi)口部太小雖然也不能充分取出光，但可以采用網(wǎng)格狀的多個(gè)開(kāi)口部。
在形成在第二電極的開(kāi)口部上，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上也可以形成電阻接觸型導(dǎo)電性透明電極。這樣，可以向上述InGaN活性層里注入電流并取出光。
另外，變更探針的檢測(cè)器的位置，如果可以將其設(shè)置在圓片的下方，當(dāng)然就不需要開(kāi)口部了。
還有，基板可以采用對(duì)于發(fā)光元件發(fā)出的光而言是透明體的材料構(gòu)成。這樣，就可以在基板一側(cè)取出元件內(nèi)發(fā)出的光，可以取出倒裝片式構(gòu)造的效率良好的光。當(dāng)發(fā)光元件由GaN系化合物半導(dǎo)體構(gòu)成時(shí)，基板以由藍(lán)寶石構(gòu)成為好。這樣，由于GaN結(jié)晶和藍(lán)寶石結(jié)晶在結(jié)晶學(xué)意義上的整合性良好，并且藍(lán)寶石基板為透光絕緣性基板，因此很適合用于倒裝片式構(gòu)造中，可以得到蘭色光等發(fā)光特性的良好的倒裝片式構(gòu)造發(fā)光元件。還有，關(guān)于光的取出效率，由于GaN的折射率為2.1，藍(lán)寶石的折射率為1.77，環(huán)氧樹(shù)脂的折射率為1.5，所以藍(lán)寶石基板具有GaN和環(huán)氧樹(shù)脂中間的折射率，是可以效率良好地取出光的很適合的基板。
下面參照附圖，說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件的實(shí)施例。
實(shí)施例1圖1和圖2分別表示本實(shí)施例的GaN·LED元件1的俯視圖以及A-A線的剖視圖。如圖1和圖2所示，GaN·LED元件1是在藍(lán)寶石基板30上面依次積層有GaN緩沖層31、n型GaN層32、InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35，具有雙重異構(gòu)的結(jié)構(gòu)。n型GaN層32的上面形成為由僅占上面很少部分的下段部和占上面剩下的大部分的上段部組成的階梯狀，在下段部的n型GaN層32的上面形成有在Ti和Au的積層膜的上面重疊了Ni和Au的積層膜所組成的n電極6。在上段部的n型GaN層32的上面依次積層有上述的InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35。然后，在p型GaN層35的上面不設(shè)電流擴(kuò)散用的透明電極，而直接設(shè)置由Ni和Au組成的p電極5。本實(shí)施例中GaN·LED元件1的平面尺寸是邊長(zhǎng)為0.28mm程度的正方形。然后，在n電極6和p電極5的上面分別形成有由Au或者Au合金制成的微型凸柱22和23。
圖3為表示采用微型凸柱焊接法將GaN·LED元件1安裝在引線框架上所形成的LED裝置的概略剖視圖。在引線框架13a、13b的前端，設(shè)置有相互絕緣分離的兩個(gè)沖模墊17a、17b，微型凸柱23、22分別保持接觸在各沖模墊17a、17b上的狀態(tài)下，GaN·LED元件1搭載在沖模墊17a、17b上。GaN·LED元件1和沖模墊17a、17b用紫外線固化性絕緣樹(shù)脂16固定。
還有，從發(fā)光區(qū)域發(fā)出的光由引線框架13a向上方反射，通過(guò)藍(lán)寶石基板30從上方取出。還有，為了將從GaN·LED元件1的側(cè)面漏出的光向上方反射，在引線框架13a、13b的側(cè)端上設(shè)置有反射板15a、15b。
下面，說(shuō)明有關(guān)本實(shí)施例的LED裝置的制造方法。
首先說(shuō)明LED元件的制作方法。
如上所述，在藍(lán)寶石基板30上面依次積層有GaN緩沖層31、n型GaN層32、InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35，形成具有雙重異構(gòu)結(jié)構(gòu)的基片。然后在該基片的p型GaN層35的表面上，有選擇地將想要除去的區(qū)域開(kāi)口形成SiO2電阻掩膜，用該SiO2電阻掩膜進(jìn)行干蝕刻，將p型GaN層35、p型AlGaN層34、InGaN活性層33的各一部分沿縱方向有選擇地除去，進(jìn)一步，將n型GaN層32的一部分從表面稍微向下掘入，使整體成階梯形狀。
其次，說(shuō)明在GaN·LED元件1上形成p電極5、n電極6以及微型凸柱22、23的順序的一個(gè)例子。
為了在n型GaN層32的上面形成n電極6，采用祛除法或者蝕刻法，在依次積層了厚度約為0.2μm的Ti膜和厚度約為0.5μm的Au膜之后，將該積層膜摹制成直徑為50μm左右的圓形形狀。進(jìn)一步，在基片的整個(gè)面上，形成厚度約為0.2μm的Ni膜，再在這之上蒸發(fā)形成厚度約為1μm的Au膜。此后，進(jìn)行光蝕工藝，在Ni膜和Au膜的積層膜上將要形成微型凸柱的區(qū)域開(kāi)口形成電阻掩膜。然后，在該電阻掩膜的開(kāi)口區(qū)域進(jìn)行Au或者Au合金的選擇性電鍍，在n電極6和p電極5所在位置的區(qū)域內(nèi)，分別形成直徑約為30μm、高度約為20μm的蘑菇形狀的微型凸柱22、23。這之后，留下p型GaN層35所在位置的幾乎整個(gè)區(qū)域和n電極內(nèi)所在位置的區(qū)域，將附在這之外部分的Ni膜和Au膜用蝕刻有選擇地除去。
下面，說(shuō)明GaN·LED元件1搭載在引線框架13a、13b上的順序。
將形成微型凸柱22、23的面向下，藍(lán)寶石基板30向上，讓GaN·LED元件1處于倒裝狀態(tài)，與引線框架13a、13b的沖模墊17a、17b相對(duì)，并讓p電極5上的微型凸柱22和沖模墊17a,n電極6上的微型凸柱22和沖模墊17b分別對(duì)好位置。然后，用紫外線固化性絕緣樹(shù)脂16涂在沖模墊17a、17b或GaN·LED元件1上，一邊壓住GaN·LED元件1一邊用紫外線照射使紫外線固化性絕緣樹(shù)脂16固化。還有，也可以在搭載GaN·LED元件1以后才將沖模墊17a、17b切開(kāi)。
依據(jù)本實(shí)施例，在內(nèi)藏GaN·LED元件1的LED裝置中，在一面上形成p電極5和n電極6，在該n電極6和p電極5上形成微型凸柱22、23，通過(guò)該微型凸柱22、23將GaN·LED元件1連接到引線框架等部件上，這樣的構(gòu)造可以獲得以下的效果。
首先，微型凸柱通?？梢院?jiǎn)單地縮小到直徑為10μm左右，由于不需要現(xiàn)有的元件所要求的連接焊盤(pán)，所以可以縮小電極的構(gòu)造，從而使發(fā)光元件(本實(shí)施例中的GaN·LED元件1)的尺寸小型化成為可能。而且，由于小型化，可以減少象藍(lán)寶石基板30和化合物半導(dǎo)體基板那樣高價(jià)材料的使用量，從而可以降低成本。還有，由于n電極6可以縮小，GaN·LED元件1內(nèi)部的發(fā)光區(qū)域，即pn結(jié)合區(qū)域增大，與現(xiàn)有的相同尺寸的元件相比，可以提高亮度。而且，光取出面，如圖3中箭頭所示方向，是在與各電極5、6所形成的面相反側(cè)的藍(lán)寶石基板30一側(cè)，由于沒(méi)有妨礙光取出的電極等部件，所以也提高了光取出的效率。
下面，說(shuō)明本實(shí)施例的特征部分的微型凸柱的所希望的形狀。微型凸柱22、23的直徑，如前所述，以在5-300μm為好，而以在5-100μm的范圍內(nèi)為較好。當(dāng)微型凸柱22、23的直徑超過(guò)100μm時(shí)，其所占面積增大，與引線焊接相比并沒(méi)有太多的優(yōu)點(diǎn)。微型凸柱的直徑以在10-30μm的范圍內(nèi)為更好。另一方面，微型凸柱22、23的高度，對(duì)于圓柱形而言以在30μm以下為好，對(duì)于蘑菇形而言以在50μm以下為好。對(duì)于圓柱形，如果想用選擇性電鍍形成，有光蝕刻工藝所形成的電阻膜的厚度需要增厚，要形成有30μm以上厚度的電阻膜比較困難。還有，對(duì)于蘑菇形狀，當(dāng)超過(guò)50μm的高度進(jìn)行電鍍，蘑菇傘部分的橫方向的直徑將增大到100μm左右，與引線焊接相比并沒(méi)有太多的優(yōu)點(diǎn)。
n電極6的大小，希望是只比可以形成微型凸柱22的尺寸，即微型凸柱22圓柱的直徑要稍微大一點(diǎn)的圓。例如微型凸柱的直徑為30μm左右時(shí)，則其直徑為50μm的圓時(shí)適合于LED裝置的小型化。還有，微型凸柱的橫剖面的形狀，并不限于上述實(shí)施例中所述的圓形，很顯然也可以采用橢圓形或者接近正方形的形狀。這時(shí)，橫向的最大尺寸只要在上述直徑的尺寸范圍內(nèi)即可。
還有，由于光取出面是在藍(lán)寶石基板30一側(cè)，p電極5上不需要象現(xiàn)有的GaN·LED元件那樣形成透明電極，也可以在p型GaN層35的整個(gè)面上設(shè)置厚膜的p電極。
用上述方法制作的LED元件的大小，例如是其邊長(zhǎng)為0.28mm的正方形，而不參與發(fā)光的n電極周?chē)拿娣e只占元件表面的十五分之一。現(xiàn)有的元件的大小，是其邊長(zhǎng)為0.34mm的正方形，而不參與發(fā)光的面積要占元件表面的二分之一。即在該實(shí)施例中，盡管元件尺寸縮小到0.68倍，但發(fā)光面積卻增加到1.26倍。
還有，在上述實(shí)施例的制造方法中，由于是在n電極專(zhuān)用的金屬(Ti和Au)上再積層p電極專(zhuān)用的金屬(Ni和Au)，在該p電極專(zhuān)用的金屬上進(jìn)行構(gòu)成微型凸柱的金屬的選擇性電鍍，所以選擇性電鍍的條件可以保持均勻。其結(jié)果，p電極5只是由p電極專(zhuān)用的金屬所構(gòu)成，另一方面n電極6是在n電極專(zhuān)用的金屬上重疊了p電極專(zhuān)用的金屬，所以可以緩解p型GaN層35和n型GaN層32之間的段階差，使得兩處的微型凸柱22、23的尖端基本上是處于相同的高度。但是，本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法，并不限定于這樣的實(shí)施例，p電極和n電極也可以分別只由專(zhuān)用的金屬構(gòu)成，在其上形成微型凸柱。還有，堆積構(gòu)成微型凸柱的金屬時(shí)，并不限定于選擇性電鍍法，也可以在用蒸鍍等堆積出金屬膜后，用去除法除去電阻掩膜和其周?chē)慕饘倌ぃ瑑H留下微型凸柱。
還有，在上述實(shí)施例中，雖然GaN·LED元件是搭載在引線框架上，但本發(fā)明并不限定于這樣的實(shí)施例。例如，GaN·LED元件也可以倒裝連接到能動(dòng)元件或者被動(dòng)元件或者母基板之上，相反，也可以在GaN·LED元件之上將其它能動(dòng)元件或者被動(dòng)元件等倒裝連接。
還有，有關(guān)本發(fā)明發(fā)光元件，并不限定于GaN·LED元件，也可以是其它發(fā)光元件。但是，由于GaN·LED元件是在透明的絕緣的藍(lán)寶石基板上形成，在p電極和n電極的那一面形成，所以適用本發(fā)明可以發(fā)揮更顯著的效果。
進(jìn)一步，有關(guān)本發(fā)明發(fā)光元件的基板并不一定要求是透明體。采用不透明的基板時(shí)，光從與基板相反的一側(cè)取出即可。但是，采用透明體構(gòu)成時(shí)，光可以從p電極和n電極相反的一側(cè)取出，如上所述，可以提高光取出的效率。
在檢測(cè)上述GaN·LED元件的特性的探針檢測(cè)工藝、或者分割芯片組裝到引線框架等中的組裝工藝中，可能會(huì)產(chǎn)生如下的問(wèn)題。
第一、在組裝工藝中，將形成GaN·LED元件的基片分割成一個(gè)GaN·LED元件單位的芯片，將各芯片裝載到引線框架等中時(shí)，將微型凸柱放置到下面，膜片連接器等的機(jī)械手可以識(shí)別取出該芯片。這時(shí)，由兩根微型凸柱支撐芯片，芯片容易傾斜，因而在識(shí)別或者用機(jī)械手取出時(shí)擔(dān)心產(chǎn)生問(wèn)題。還有，通過(guò)微型凸柱將芯片連接到引線框架等中時(shí)，采用由重量、熱和超聲波焊接Au微型凸柱的連接方法時(shí)，當(dāng)微型凸柱的高度較低時(shí)，芯片和引線框架有可能和凸柱以外的部分接觸。如果產(chǎn)生這樣的接觸，會(huì)引起不良短路，產(chǎn)生由超聲波剝落電極的問(wèn)題。
第二、GaN·LED元件的n電極6，如上所述可以盡可能縮小以擴(kuò)大發(fā)光面積。為此，電極的大小以可以形成一個(gè)直徑為30μm左右的圓柱形或者蘑菇形的微型凸柱的大小為好。這時(shí)，n電極6的形狀以是直徑為60μm左右的圓形為好。在進(jìn)行元件特性檢測(cè)的探針檢測(cè)工藝中，探針有可能接觸微型凸柱，而產(chǎn)生損壞微型凸柱的問(wèn)題。
第三、用通常的探針實(shí)施探針檢測(cè)工藝時(shí)，將形成GaN·LED元件的基片按電極一側(cè)朝上放置到測(cè)試臺(tái)上，用真空夾盤(pán)固定。讓探針從基片的上方接觸電極進(jìn)行特性檢測(cè)，通常測(cè)定光的強(qiáng)度和波長(zhǎng)的檢測(cè)器放置在測(cè)試臺(tái)的上方，而GaN·LED元件的光取出是從藍(lán)寶石基板一側(cè)進(jìn)行，因此有可能產(chǎn)生不能充分將光送到位于上方的檢測(cè)器上。
下面的實(shí)施例，涉及在具有微型凸柱的倒裝構(gòu)造的發(fā)光元件的檢測(cè)工藝和組裝工藝中不會(huì)發(fā)生障礙的發(fā)光元件。
實(shí)施例2圖6A和圖6B分別表示本實(shí)施例的GaN·LED元件1的俯視圖以及D-D線的剖視圖。本實(shí)施例的特征在于在GaN·LED元件1的n電極6上形成一個(gè)點(diǎn)狀微型凸柱，和在p電極5上形成二個(gè)點(diǎn)狀微型凸柱。
下面詳細(xì)說(shuō)明該構(gòu)造，如圖6A和圖6B所示，GaN·LED元件1是在藍(lán)寶石基板30上面依次積層有GaN緩沖層31、n型GaN層32、InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35，具有雙重異構(gòu)的結(jié)構(gòu)。n型GaN層32的上面形成有由僅占極少部分的下段部和占剩下的大部分的上段部組成的階梯狀，在下段部的n型GaN層32的上面形成有在Ti和Au的積層膜的上面重疊了Ni和Au的積層膜所組成的n電極6。在上段部的n型GaN層32的上面依次積層有上述的InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35。然后，在p型GaN層35的上面不設(shè)透明電極，而直接設(shè)置由Mg和Au組成的p電極5。此后，在n電極6的上面形成有一個(gè)由Au或者Au合金構(gòu)成的點(diǎn)狀微型凸柱24，還有，在p電極5的上面形成有2個(gè)由Au或者Au合金構(gòu)成的點(diǎn)狀微型凸柱25。然后，在元件表面除微型凸柱以外均被保護(hù)膜39所覆蓋。
在此，上述三個(gè)點(diǎn)狀微型凸柱的尺寸是其直徑為40μm、高度為20μm的蘑菇形或者圓形，在芯片內(nèi)配置在最大可取的二等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)的位置上。
這樣，由于GaN·LED元件1的芯片由三個(gè)微型凸柱支撐，即使微型凸柱朝下放置也不會(huì)傾斜，在膜片連接時(shí)不會(huì)出現(xiàn)芯片的識(shí)別錯(cuò)誤或者手臂的取出錯(cuò)誤。
還有，將微型凸柱的高度設(shè)置成20μm，在通過(guò)重量、熱和超聲波焊接微型凸柱將上述GaN·LED元件1的芯片連接到引線框架等中的工藝中，通過(guò)設(shè)定適當(dāng)?shù)倪B接條件，就不會(huì)發(fā)生上述芯片和引線框架與凸柱以外的部分接觸而導(dǎo)致的不良短路，并可充分保持連接強(qiáng)度。
還有，n電極的Ti及P電極的Mg是對(duì)GaN具有強(qiáng)附著力的電極材料，不會(huì)發(fā)生超聲波的剝落。
實(shí)施例3圖7A和圖7B分別表示本實(shí)施例的GaN·LED元件1的俯視圖以及E-E線的剖視圖。本實(shí)施例的特征在于在GaN·LED元件1的n電極6上形成一個(gè)點(diǎn)狀微型凸柱24，和在p電極5上形成一個(gè)線狀微型凸柱25a，而其它與實(shí)施例2相同。
p電極5上的線狀微型凸柱25a的尺寸是其寬度為20μm、長(zhǎng)度為180μm、高度為20μm，在上述的E-E剖面上呈蘑菇形或者柱形。
這時(shí)，由于GaN·LED元件1的芯片由微型凸柱支撐，在膜片連接時(shí)不會(huì)出現(xiàn)芯片的識(shí)別錯(cuò)誤或者手臂的取出錯(cuò)誤。
實(shí)施例4圖8A和圖8B分別表示本實(shí)施例的GaN·LED元件1的俯視圖以及F-F線的剖視圖。本實(shí)施例的特征在于在GaN·LED元件1的微型凸柱所在的p電極下面敷設(shè)了和p型GaN層密接性良好的金屬，而其它與第二實(shí)施例相同。
作為p電極5的材料，采用Ni與Au等的積層膜時(shí)，由于p型GaN層與Ni的密接力較弱，在通過(guò)重量、熱和超聲波焊接微型凸柱將上述GaN·LED元件1的芯片連接到引線框架等中的工藝中，超聲波會(huì)將處在微型凸柱25近旁的p電極5下面的p型GaN層與Ni的界面剝離。為了防止這種情況發(fā)生，當(dāng)在微型凸柱25所在的p電極5下面的近旁敷設(shè)密接性強(qiáng)的Ti等金屬73時(shí)，效果顯著，連接時(shí)不會(huì)發(fā)生剝離，同時(shí)保持充分的連接強(qiáng)度。
在上述實(shí)施例中，雖然只列舉了通過(guò)重量、熱和超聲波焊接微型凸柱連接芯片和引線框架等的連接方法，但并不限定于這種連接方法，例如也適用于螺柱連接(SBB)法、或者采用異方導(dǎo)電片/粘接劑的SCF法、或者采用焊柱的工藝方法。
實(shí)施例5圖9A和圖9B分別表示本實(shí)施例在二英寸基片上所形成的GaN·LED元件群的一部分的俯視圖以及G-G線的剖視圖。本實(shí)施例的特征在于在GaN·LED元件1的p電極5和n電極6上設(shè)置有探針區(qū)域，特別是在n電極上設(shè)置的探針區(qū)域是在切割帶上形成。
在圖9A中，在上述n型GaN層32的下段部的上面，形成有n電極6，該n電極6的形成跨接了切割帶37的一部分。還有，在p型GaN層35的上面的幾乎整個(gè)面上形成有p電極5，在n電極6和p電極5上分別形成有由Au或者Au合金制成的微型凸柱24和25。然后在元件的表面用保護(hù)膜39覆蓋，而在p電極5上面的Au凸柱25和接觸探針的探針區(qū)域5a以及n電極6上面的Au凸柱24和探針區(qū)域6a上將保護(hù)膜39開(kāi)口。在此，p電極5的探針區(qū)域5a的尺寸為70μm×80μm,n電極6的探針區(qū)域6a的尺寸為40μm×80μm左右。
這樣，將n電極6上的探針區(qū)域6a形成在切割帶71上，就可以不損傷微型凸柱進(jìn)行探針檢測(cè)，并且可以盡可能增大GaN·LED元件1的發(fā)光面積。
實(shí)施例6如圖10所示，本實(shí)施例除與n電極6分離的形式在切割帶上形成探針區(qū)域6b以外，與實(shí)施例5相同。探針區(qū)域6b的尺寸要稍微小一些，但可放入探針。這時(shí)，由于探針區(qū)域6b設(shè)置在切割帶上，所以可以盡可能增大GaN·LED元件1的發(fā)光面積。但是，探針區(qū)域6b不與n電極6分離則更能正確地進(jìn)行特性檢測(cè)。
實(shí)施例7圖11A和圖11B分別表示本實(shí)施例的GaN·LED元件1的俯視圖以及H-H線的剖視圖。本實(shí)施例的特征在于在GaN·LED元件1的p電極5的中央部位，成行列狀設(shè)置有多個(gè)開(kāi)口部72。一個(gè)開(kāi)口部的尺寸是直徑為10μm的圓，通過(guò)配置成三行五列，可以向檢測(cè)器供給亮度和波長(zhǎng)檢測(cè)所需的光量。
還有，開(kāi)口部72并不限定于p電極5的中央部位，只要是在p電極內(nèi)可以形成的部位即可。
實(shí)施例8圖12A和圖12B分別表示本實(shí)施例的GaN·LED元件1的俯視圖以及I-I線的剖視圖。本實(shí)施例是將實(shí)施例7中的開(kāi)口部72的行列部分置換為p型GaN層上電阻接觸型透明電極。這時(shí)的透明電極的尺寸為50μm×100μm，可以向檢測(cè)器供給充分的光量。當(dāng)然，尺寸也并不僅限定于該值。
半導(dǎo)體發(fā)光裝置如圖5所示在絕緣基板上設(shè)置半導(dǎo)體層得到的LED燈，由于元件材料的物理常數(shù)(例如，介電常數(shù)ε)、元件構(gòu)造等原因，一般防靜電能力較弱。例如，如果將該LED燈和充入靜電的電容器對(duì)面放置，讓其兩者之間產(chǎn)生放電，則正向大約100V的靜電壓，反向大約30V的靜電壓就可將其損壞。該值與由其它塊狀化合物半導(dǎo)體(GaP、GaAlAs等)所構(gòu)成的LED元件相比，是非常低的值。為此，如果不采取不讓從外部施加靜電的保護(hù)處理就使用LED燈的話，內(nèi)部的GaN·LED元件將很快被損壞。
下面，說(shuō)明內(nèi)藏有防止靜電等高電壓的破壞功能的可靠性高的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
實(shí)施例9圖13為表示本實(shí)施例中半導(dǎo)體發(fā)光裝置(GaN系LED燈)的剖視圖。有關(guān)本實(shí)施例的GaN系LED燈的特征在于GaN·LED元件1不直接搭載在引線框架上，而是GaN·LED元件1將有p電極和n電極的Si二極管元件2夾在中間搭載在引線框架上。
如圖13所示，在有反射鏡的引線框架13a的前端的沖模墊上，按主面朝上、下面朝下的方向放置有Si二極管元件2。還有，Si二極管元件2下面的n電極9和引線框架13a的沖模墊接觸，并用Ag糊漿14將其小片接合在沖模墊上。再在Si二極管元件2的上面設(shè)置p電極7、n電極8、p電極的連接焊盤(pán)部10。在Si二極管元件2的上方，按藍(lán)寶石基板一側(cè)朝上、p電極5和n電極6朝下的方向放置GaN·LED元件1。然后GaN·LED元件1的p電極5和Si二極管元件2的n電極8通過(guò)Au微型凸柱12,GaN·LED元件1的n電極6和Si二極管元件2的p電極7通過(guò)Au微型凸柱11，分別進(jìn)行電連接，同時(shí)用紫外線固化性絕緣樹(shù)脂16將GaN·LED元件1和Si二極管元件2固定。還有，GaN·LED元件1和Si二極管元件2之間的機(jī)械連接，不使用紫外線固化性絕緣樹(shù)脂16，也可以通過(guò)將微型凸柱11和12焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的焊接將在后面說(shuō)明。Si二極管元件2的p電極的連接焊盤(pán)部10和引線框架13a通過(guò)Au線17進(jìn)行線連接。還有，引線框架13a的沖模墊的側(cè)面裝有將光朝上方反射的反射體15。GaN·LED元件1由反射體15所環(huán)繞。
搭載了上述GaN·LED元件1和Si二極管元件2的引線框架13a、13b的前端部分整體用透光性的環(huán)氧樹(shù)脂18模制封裝，構(gòu)成LED燈。還有，由上述GaN·LED元件1生成的光從藍(lán)寶石基板一側(cè)的上方取出。為此，在GaN·LED元件1的p電極5一側(cè)，不需要象現(xiàn)有的GaN·LED元件中形成的電流擴(kuò)散用的透明電極(圖4A、圖4B和圖4C中符號(hào)37所示的部件)，僅用厚膜的p電極5作為電流擴(kuò)散用的部件，即可。
還有，從GaN·LED元件1的側(cè)面漏出的光由反射體15向上方反射，可以提高光的取出效率。為此，反射體15的前端至少應(yīng)比GaN·LED元件1的發(fā)光區(qū)域要高。
圖14是為了說(shuō)明本實(shí)施例的LED燈內(nèi)藏的保護(hù)電路的電路圖。
如圖14所示，Si二極管元件2和GaN·LED元件1為反極性連接，即相互的p電極和n電極與對(duì)方的反極性的電極進(jìn)行連接，這是為了不讓高電壓從引線框架一側(cè)施加到GaN·LED元件1上。這時(shí)，Si二極管元件2的正向工作電壓為0.9V，向GaN·LED元件1施加的反向電壓到達(dá)0.9V以后即被削平。還有，由于Si二極管元件2的反向擊穿電壓可以設(shè)定在10 V附近，向GaN·LED元件1施加的正向電壓也可以在10V附近削平。這樣，由于GaN·LED元件1的正向破壞電壓值為100V左右，反向破壞電壓值為30V左右，通過(guò)這樣的構(gòu)成，可以確保防止由于靜電等高電壓的施加所引起的GaN·LED元件1的損壞。
即是說(shuō)，如果設(shè)GaN·LED元件1的正向破壞電壓、反向破壞電壓分別為Vf1、Vb1,Si二極管元件2的正向工作電壓、反向擊穿電壓分別為Vf2、Vb2,GaN·LED元件1的工作電壓為VF，只要Vf2＜Vb1Vb2＜Vf1Vb2＞VF這種關(guān)系成立即可。
下面，說(shuō)明本實(shí)施例的LED燈各部分的詳細(xì)構(gòu)造和概略的制造工藝。
圖15A和圖15B為表示本實(shí)施例的GaN·LED元件1的俯視圖以及J-J線的剖視圖。如圖所示，GaN·LED元件1是在藍(lán)寶石基板30上面依次積層有GaN緩沖層31、n型GaN層32、InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35，具有雙重異構(gòu)的結(jié)構(gòu)。n型GaN層32的上面形成為由僅占上面很少部分的下段部和占剩余的大部分的上段部組成的階梯狀，在下段部的n型GaN層32的上面形成有由Ti和Au組成的n電極6。還有，在上段部的n型GaN層32的上面依次積層有上述的InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35。然后在p型GaN層35的上面不設(shè)電流擴(kuò)散用的透明電極，而直接設(shè)置p電極5。本實(shí)施例中GaN·LED元件1的平面尺寸是邊長(zhǎng)約為0.28mm的正方形。
圖16A和圖16B為表示本實(shí)施例的Si二極管元件2的俯視圖以及K-K線的剖視圖。如圖16A和圖16B所示，在該Si二極管元件2的n型硅基板20內(nèi)通過(guò)有選擇地?fù)饺腚s質(zhì)離子形成p型半導(dǎo)體區(qū)域21，并將反向擊穿電壓設(shè)定在10V附近。然后，在p型半導(dǎo)體區(qū)域21和n型硅基板20(n型半導(dǎo)體區(qū)域)上形成Si二極管元件2的p電極7和n電極8,p電極7的一部分為連接焊盤(pán)部10。還有，在n型硅基板20的下面上形成為了與引線框架進(jìn)行電連接的n電極9。本實(shí)施例中Si二極管元件2的平面尺寸約為0.32mm×0.45mm。
下面，說(shuō)明在Si二極管元件2上搭載GaN·LED元件1的順序。
首先說(shuō)明，在圖13所示的LED燈中，Si二極管元件2和GaN·LED元件1的電極間進(jìn)行電連接的Au微型凸柱的形成順序。在Si二極管元件2上面的p、n電極7、8上蓋上由光蝕刻工藝模樣形成的電阻膜，通過(guò)僅對(duì)兩電極7、8進(jìn)行有選擇的電鍍，分別形成微型凸柱11、12。本實(shí)施例中的微型凸柱11、12為直徑30μm、高度10μm的蘑菇形。
接下來(lái)，分別讓Si二極管元件2的p電極7對(duì)著GaN·LED元件1的n電極6,Si二極管元件2的n電極8對(duì)著GaN·LED元件1的p電極5，在Si二極管元件和GaN·LED元件之間放入紫外線固化性絕緣樹(shù)脂16，通過(guò)一邊壓住GaN·LED元件1一邊進(jìn)行紫外線照射，將兩元件1、2固定，同時(shí)進(jìn)行兩元件1、2的電極之間電連接。通過(guò)實(shí)施由以上微型凸柱連接法的倒裝連接工藝，形成電子器件和光器件成對(duì)的復(fù)合元件。
此后，如圖13所示，在將該復(fù)合元件同Ag糊漿14小片接合到引線框架13a上之后，p電極7的連接焊盤(pán)部10和引線框架13b之間用Au引線17進(jìn)行線連接工藝。此外，在進(jìn)行線連接工藝以后，也可以再進(jìn)行上述的倒裝連接工藝。
最后，用透光環(huán)氧樹(shù)脂18進(jìn)行樹(shù)脂封裝工藝，得到如圖13所示狀態(tài)的發(fā)光裝置。
依據(jù)本實(shí)施例，如上所述，由于Si二極管元件2和GaN·LED元件1構(gòu)成為反極性連接的復(fù)合元件，因此在引線框架13a、13b之間施加高電壓時(shí)，向GaN·LED元件1施加的反向電壓在Si二極管元件2的正向電壓附近的電壓，向GaN·LED元件1施加的正向電壓在Si二極管元件2的反向擊穿電壓附近的電壓處分別被削平，可以確保防止由于靜電所引起的GaN·LED元件1的損壞。
還有，在本實(shí)施例中，GaN·LED元件1，由于是由微型凸柱連接法倒裝實(shí)裝在Si二極管元件2上，兩者形成復(fù)合元件，所以兩者之間連接時(shí)不需要為了實(shí)施引線鍵合所需的面大的連接焊盤(pán)部，這樣可以使復(fù)合元件整體小型化，同時(shí)可以縮小不參與發(fā)光的n電極6及其周?chē)拿娣e。具體說(shuō)，對(duì)于本實(shí)施例，n電極6及其周?chē)拿娣e僅為GaN·LED元件1表面積的十五分之一。而相對(duì)于圖4A所示的現(xiàn)有的GaN·LED元件1，如果其元件的大小是邊長(zhǎng)為0.34mm的正方形，則不參與發(fā)光的n電極36及其周?chē)拿娣e要占元件表面積的二分之一。即本實(shí)施例的GaN·LED元件1，和圖4A以及圖4B所示的GaN·LED元件1相比，盡管元件尺寸縮小到0.68倍，但發(fā)光面積卻增加到1.26倍。因此，通過(guò)實(shí)施由微型凸柱連接法的倒裝連接工藝，由于減少了高價(jià)的化合物半導(dǎo)體基板的面積而可以減低成本，同時(shí)可以增大發(fā)光能力。
還有，在本實(shí)施例中，可以從透明的藍(lán)寶石基板一側(cè)取光，可以獲得提高發(fā)光的取出效率的優(yōu)點(diǎn)。
還有，在本實(shí)施例中，雖然p電極7和連接焊盤(pán)部10是分離的，但兩者也可以整體形成。本實(shí)施例具有紫外線固化性絕緣樹(shù)脂16向連接焊盤(pán)部10的蔓延可以由途中的槽溝容易并且確保阻止的優(yōu)點(diǎn)。還有，在先進(jìn)行線連接工藝后再進(jìn)行倒裝連接工藝時(shí)，形成p電極7的微型凸柱11的部分和連接焊盤(pán)部10做成整體，要比本實(shí)施例有利。即使是紫外線固化性絕緣樹(shù)脂16蔓延到連接焊盤(pán)部10也不會(huì)產(chǎn)生什么不好，反而具有可以讓連接焊盤(pán)部10和p電極7穩(wěn)定地變?yōu)橄嗤娢坏膬?yōu)點(diǎn)。
進(jìn)一步，在本實(shí)施例中，由于GaN·LED元件1的p電極5對(duì)著Si二極管元件2的n電極8，所以從p電極5下面的發(fā)光層發(fā)出的光可以由n電極8向上方反射，能提高光的取出效率。
還有，在以上的說(shuō)明中，雖然是微型凸柱11、12以在Si二極管元件2的p電極7和n電極8上形成為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是，很顯然，也可以在GaN·LED元件1的p電極5和n電極6上形成。
還有，以Si二極管元件2的n電極8盡量做大后，對(duì)著GaN·LED元件1的p電極5為好。這樣可以從GaN·LED元件1側(cè)面漏出的光將向上方反射，從而更加提高光的取出效率。
還有，在本實(shí)施例中，雖然Si二極管元件2的上面一側(cè)的p電極和n電極在同一方向分割，即分割成相互平行的矩形，但本發(fā)明并不限定于這樣的實(shí)施例，從平面看斜向分割，或者曲線分割也都可以。
實(shí)施例10在上述實(shí)施例9中是在Si二極管元件上搭載GaN·LED元件，在本實(shí)施例中，在GaN·LED元件上設(shè)置的薄膜構(gòu)成的Si二極管元件。
圖17為僅表示有關(guān)本實(shí)施例的LED燈中的器件部分的剖視圖。雖然省略了向引線框架上搭載的狀態(tài)，但和實(shí)施例1中的圖1同樣的狀態(tài)向引線框架上搭載，最終進(jìn)行樹(shù)脂封裝。
如該圖所示，在和上述第9實(shí)施例中具有同樣構(gòu)造的GaN·LED元件1上形成由硅氧化膜構(gòu)成的層間絕緣膜51，再在其上形成硅薄膜，在硅薄膜內(nèi)形成p型半導(dǎo)體區(qū)域52和n型半導(dǎo)體區(qū)域53。該硅薄膜的形成，如果利用液晶器件的TFT形成技術(shù)可以很容易完成。然后，設(shè)置有二極管元件50的p電極54和n電極55，其中，p電極54埋入形成在層間絕緣膜51上連接孔中連接到GaN·LED元件1的n電極6上，同時(shí)連接到二極管元件50的p型半導(dǎo)體區(qū)域52上；而n電極55則埋入形成在層間絕緣膜51上連接孔中連接到GaN·LED元件1的p電極5上，同時(shí)連接到二極管元件50的n型半導(dǎo)體區(qū)域53上。然后，二極管元件50的p電極54和n電極55采用圖中未畫(huà)出的由引線鍵合連接到引線框架上。還有，這時(shí)，由GaN·LED元件1生成的光通過(guò)引線框架反射從上方取出，但由于形成二極管元件50的部分可以限定在狹小的范圍內(nèi)，所以可以容易獲得所期望的取出效率。
即使在本實(shí)施例中，也可以獲得和上述實(shí)施例9那樣相同的效果。
實(shí)施例11下面，說(shuō)明實(shí)施例11，本實(shí)施例的發(fā)光裝置，具有和實(shí)施例9相同的Si二極管元件，但GaN·LED元件并不和Si二極管元件面對(duì)，搭載到硅基板上。
圖18為僅表示有關(guān)本實(shí)施例的LED燈中的器件部分的結(jié)構(gòu)的剖視圖。雖然省略了向引線框架上搭載的狀態(tài)，但和實(shí)施例9中的圖13同樣的狀態(tài)搭載在引線框架上，最終進(jìn)行樹(shù)脂封裝。
如該圖所示，Si二極管元件2在比上述實(shí)施例9中的要大面積的n型硅基板20內(nèi)形成。即，在n型硅基板20內(nèi)選擇性地?fù)饺腚s質(zhì)離子形成p型半導(dǎo)體區(qū)域21，進(jìn)一步，在形成層間絕緣膜57之后，在層間絕緣膜57上形成和p型半導(dǎo)體區(qū)域21相接的p電極58。此外，雖然在圖中未畫(huà)出，在圖18所示斷面以外的部分中形成有和n型硅基板20即n型半導(dǎo)體區(qū)域相接的n電極。還有，Si二極管元件2的反向擊穿電壓和正向電壓設(shè)定為和上述實(shí)施例9相同的值。
另一方面，在硅基板20上放置了和上述實(shí)施例9基本相同構(gòu)造的GaN·LED元件1。但是，在本實(shí)施例中，GaN·LED元件1的n電極6形成為可以實(shí)施引線鍵合那樣大的面積。然后，將GaN·LED元件1的n電極6和Si二極管元件2的p電極58用引線59連接，并且在圖18中未畫(huà)出的部分中，將GaN·LED元件1的p電極5和Si二極管元件2的n電極用引線連接。在本實(shí)施例中，從GaN·LED元件1的p電極5的上方取出光。
此外，Si二極管元件2的各半導(dǎo)體區(qū)域和GaN·LED元件1的各電極之間的連接，也可以通過(guò)象上述實(shí)施例10那樣形成多層配線構(gòu)造完成。
在本實(shí)施例中，發(fā)光裝置整體的緊湊化、提高光的取出率的效果和上述實(shí)施例9相比要差一些，作為沒(méi)有使用微型凸柱的方法，但和上述實(shí)施例9同樣可以發(fā)揮對(duì)靜電等的耐壓的效果。
實(shí)施例12下面，說(shuō)明實(shí)施例12，在本實(shí)施例中，是在共同的絕緣基板上形成GaN·LED元件和二極管元件。
圖19為僅表示有關(guān)本實(shí)施例的LED燈中的器件部分結(jié)構(gòu)的剖視圖。雖然省略了向引線框架上搭載的狀態(tài)，但和實(shí)施例9中的圖13同樣的狀態(tài)搭載在引線框架上，最終進(jìn)行樹(shù)脂封裝。
如該圖所示，在藍(lán)寶石基板30上形成有和上述實(shí)施例9相同結(jié)構(gòu)的GaN·LED元件1。并且，在藍(lán)寶石基板30上，在GaN·LED元件1的側(cè)面，設(shè)置有在硅薄膜內(nèi)形成p型半導(dǎo)體區(qū)域61和n型半導(dǎo)體區(qū)域62后構(gòu)成的二極管元件60。在該藍(lán)寶石基板30上硅薄膜的形成，如果利用液晶器件的TFT形成技術(shù)可以很容易完成。然后，二極管元件60的p型半導(dǎo)體區(qū)域61和GaN·LED元件1的連接，可以通過(guò)象上述實(shí)施例10那樣形成多層配線構(gòu)造來(lái)完成，也可以象上述實(shí)施例11那樣通過(guò)引線鍵合來(lái)完成。
在本實(shí)施例中，由于藍(lán)寶石基板30的熔點(diǎn)高，因而具有再堆積多晶硅膜后用激光再結(jié)晶法很容易形成單晶硅薄膜的優(yōu)點(diǎn)。還有，由于可以容易構(gòu)成從下方的藍(lán)寶石基板取出光，即使是采用引線鍵合方式連接GaN·LED元件1和二極管元件60那樣的構(gòu)成，也可以維持高的光取出效率。
上述實(shí)施例9-12的變形例對(duì)于上述實(shí)施例可以采用以下的變形例。
在上述實(shí)施例9中，Si二極管元件2的n電極8作為和GaN·LED元件1的p電極5成面對(duì)稱的形狀，兩電極幾乎可以全面相對(duì)向地構(gòu)造。這時(shí)，從GaN·LED元件1的p電極5的下方發(fā)射出來(lái)的光由Si二極管元件2的n電極8向上方反射，可謀求進(jìn)一步提高光的取出效率。
在上述實(shí)施例12中，藍(lán)寶石基板作為支撐液晶器件的液晶的透明基板之一，從GaN·LED元件1發(fā)射出來(lái)的光從藍(lán)寶石基板一側(cè)取出，也可以作為液晶器件的背光之一。這時(shí)，也可以讓靜電保護(hù)元件和TFT同步動(dòng)作。通過(guò)這樣的構(gòu)造，特別是可以得到可靠性高的液晶器件的背光用發(fā)光裝置。此外，在水晶玻璃等玻璃基板上搭載了發(fā)光元件和由硅薄膜構(gòu)成的二極管還可以作為液晶器件的液晶夾持板的一方使用。
在上述各實(shí)施例中，作為靜電保護(hù)元件雖然是形成為橫向型pn二極管，但本發(fā)明并不限定于這樣的實(shí)施例。例如，縱向型pn二極管、pin二極管、肖特基偏置二極管、齊納二極管、隧道二極管、耿氏二極管等各種二極管也可以用作為靜電保護(hù)元件。還有，利用化合物半導(dǎo)體的耿氏效果的耿氏二極管還可以在發(fā)光元件的基板上形成。
還有，作為靜電保護(hù)元件，也可以設(shè)置閥值電壓調(diào)整為比發(fā)光元件的工作電壓高并且比正向破壞電壓和方向破壞電壓小的場(chǎng)效應(yīng)管。
在上述各實(shí)施例中，作為發(fā)光元件雖然只說(shuō)明了具有GaN·LED元件1的發(fā)光裝置，但本發(fā)明并不限定于這樣的實(shí)施例。例如，也可以是具有GaN系的激光二極管元件的發(fā)光裝置、搭載在GaN系以外的絕緣基板上設(shè)置的發(fā)光元件的發(fā)光裝置。
還有，在上述現(xiàn)有的圖5所示的狀態(tài)中，也可以構(gòu)成為在沖模墊上GaN·LED元件的側(cè)面上載置靜電保護(hù)元件，兩元件之間用引線連接。這時(shí)，作為靜電保護(hù)元件，雖然也可以利用如實(shí)施例1在硅基板上形成的二極管，但在沖模墊上通過(guò)絕緣膜形成硅薄膜，利用該硅薄膜形成二極管也是可行的。
半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法圖20為表示包含由本發(fā)明的制造方法得到的倒裝型發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的一例的概略圖。該半導(dǎo)體發(fā)光裝置雖然和圖13所示的裝置類(lèi)似，但在以下的實(shí)施例中附裝元件2并不一定就是發(fā)揮靜電保護(hù)作用的元件。當(dāng)然，作為附裝元件2，采用Si二極管元件構(gòu)成如圖2所示電路時(shí)，如前所述，附裝元件2作為靜電保護(hù)元件使用，可以發(fā)揮對(duì)靜電高電壓的保護(hù)功能。但是，圖20的附裝元件2如果只是起容易將引線框架13a、13b和發(fā)光元件連接的作用時(shí)，并不一定需要有二極管等的構(gòu)造。
在圖20的發(fā)光裝置中，附裝元件2和LED元件1處于重合狀態(tài)，搭載在引線框架13a的安裝部15上。LED元件1按透光性基板1a的背面朝上的方位的倒置狀態(tài)配置，在LED元件1的p型半導(dǎo)體區(qū)域和n型半導(dǎo)體區(qū)域上形成的p側(cè)電極5和n側(cè)電極6朝向下方。透光性基板1a的背面起作為光取出面功能，元件1發(fā)出的光，從透光性基板1a的背面高效率放出。
在附裝元件2的下面形成有背面電極9。該背面電極9通過(guò)導(dǎo)電性糊漿14與安裝部15進(jìn)行電連接。還有，在附裝元件2的上面形成有電極7、8，分別與半導(dǎo)體發(fā)光元件1的n側(cè)電極6和p側(cè)電極5相對(duì)。LED元件1的n側(cè)電極6以及p側(cè)電極5，和與其相對(duì)的附裝元件2的電極7、8，通過(guò)微型凸柱11、12相互連接。
在附裝元件2的電極7的表面形成有連接焊盤(pán)部10。連接焊盤(pán)部10通過(guò)引線17與引線框架13b相連。這些元件1以及2由透光性樹(shù)脂18模制封裝。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法中，微型凸柱在半導(dǎo)體發(fā)光元件的電極上或者在附裝元件的電極上形成以后，通過(guò)該微型凸柱，將半導(dǎo)體發(fā)光元件和附裝元件進(jìn)行電/物理連接。在兩元件的電極對(duì)向接觸時(shí)，在兩元件之間可以形成相當(dāng)于微型凸柱那樣高的間隙。為此，兩元件不會(huì)和微型凸柱以外的部分接觸，可以消除通電時(shí)的不良短路，可以提供一種成品率好的制造方法。但是，通過(guò)微型凸柱連接兩元件的電極時(shí)，根據(jù)連接方法，由于微型凸柱多少回有一定程度的損壞，使兩元件之間的間隙變窄。為此，在考慮到這一點(diǎn)的情況下將微型凸柱的高度形成得稍高一些為好。優(yōu)選的微型凸柱的高度為20-50μm左右。
微型凸柱的材料大致可以分為焊錫和Au類(lèi)材料。本發(fā)明中的微型凸柱的材料可使用焊錫和Au類(lèi)材料中的任一種，但使用Au類(lèi)材料要比焊錫好。這是因?yàn)?，使用Au類(lèi)材料時(shí)，具有(1)形成微型凸柱的電極的面積可以縮小，(2)微型凸柱的形成方法簡(jiǎn)單，(3)通過(guò)微型凸柱兩元件比較容易連接等優(yōu)點(diǎn)。
Au類(lèi)微型凸柱可以用柱針?lè)ɑ蛘唠婂兎ㄐ纬伞Ｒ罁?jù)柱針?lè)?，首先，在將穿過(guò)毛細(xì)管的Au線的前端變成球狀后，將該球狀部分按壓在電極上，用超聲波和熱一邊將球狀熔化一邊焊接到電極上。此后，拉住Au線，在切斷Au的主干部后形成微型凸柱。這時(shí)，半導(dǎo)體發(fā)光元件或者附裝元件的電極，由Au或者Al形成為好。上述電極由Au或者Al形成時(shí)，不需要采用特殊的電極構(gòu)造，在元件檢測(cè)工藝后，具有可以只形成良好的元件的優(yōu)點(diǎn)。
但是，根據(jù)柱針?lè)ǎ缂词故遣捎弥睆綖?0μm的Au線，電極面積也需要在100μm以上。
根據(jù)電鍍法，在元件形成過(guò)程中，需要附加電鍍的工藝。下面以用電鍍法在半導(dǎo)體發(fā)光元件上形成微型凸柱的情況為例，進(jìn)行較詳細(xì)的說(shuō)明。即，半導(dǎo)體發(fā)光元件的基板(藍(lán)寶石基片)上堆積半導(dǎo)體積層膜，在此形成p型半導(dǎo)體區(qū)域和n型半導(dǎo)體區(qū)域。接著，在n型半導(dǎo)體區(qū)域的一部分上依次積層Ti層和Au層形成n電極。此后，在基片的整個(gè)面上依次積層Ni層和Au層后，由光蝕刻工藝，形成一在位于n電極一部分上方的區(qū)域和位于p型半導(dǎo)體區(qū)域一部分上方的區(qū)域開(kāi)口的電阻膜，在上述開(kāi)口部進(jìn)行Au系的電鍍，形成高度為15-30μm左右的微型凸柱。電阻除去后，在Ni和Au層中只留下形成微型凸柱的n電極和p型半導(dǎo)體區(qū)域，其余部分用蝕刻除去。這樣就完成了形成有微型凸柱的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
由電鍍法在附裝元件上形成微型凸柱時(shí)，附裝元件的電極由Au系材料構(gòu)成時(shí)，可以采用和上述工藝相同的工藝形成微型凸柱，如果該電極由Al構(gòu)成時(shí)，Al電極上需要形成屏蔽金屬層，這和集成電路元件的Al電極上形成微型凸柱的形成方法相同。
采用這樣的電鍍方法，雖然會(huì)有增加元件制造工序數(shù)和需要在元件檢測(cè)方法下工夫等缺點(diǎn)，但也有可以使形成微型凸柱所需的電極面積達(dá)到最小的優(yōu)點(diǎn)。例如，形成直徑30μm、高度20μm的微型凸柱所需的電極的直徑為60μm左右就足夠了。因此，可以縮小元件的尺寸，降低成本。還有，微型凸柱形成的位置精度，由光蝕刻工藝中的位置確定精度所確定，和柱針相比，非常良好。
在附裝元件和LED元件通過(guò)微型凸柱的連接方法中，可以舉出各種方法，例如，可以舉出以下所示的四種方法。
第一種連接方法Au-Au連接法或者Au-Al連接法在該方法中，在電極上形成的微型凸柱，采用熱、超聲波和重量焊接到對(duì)向的電極上。
第二種連接方法柱針連接(SBB)法微型凸柱上涂上導(dǎo)電性糊漿后，與對(duì)向的電極接觸，固化導(dǎo)電性糊漿。然后，填充封裝樹(shù)脂，固化樹(shù)脂。該方法具有耐外部應(yīng)力高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。還有，在實(shí)際安裝時(shí)不易產(chǎn)生應(yīng)力，可以在封裝前進(jìn)行檢測(cè)。容易修復(fù)。
第三種連接方法ACF法采用各向異性導(dǎo)電片/粘接劑連接。具有工序數(shù)較少的優(yōu)點(diǎn)。
第四種連接方法焊錫連接法在微型凸柱對(duì)面的電極上由焊錫形成托柱，讓焊錫回流連接。填充封裝劑，進(jìn)行固化。具有回流后的連接強(qiáng)度大的優(yōu)點(diǎn)。
上述第二一第四種連接方法，適用于將排列配置有許多微型凸柱高密度的集成電路元件面安裝在電路基板上。但是，這些連接方法，完成連接的節(jié)拍較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低。對(duì)此，第一種連接方法，由于要用熱、超聲波和重量將微型凸柱熔化，雖然不適用于高密度配置有凸柱的集成電路元件的安裝，但特別適用于象本發(fā)明這樣，LED元件的電極上以大于100μm的間隔存在2-3個(gè)微型凸柱的情況。還有，實(shí)施該第一種連接方法所需要的時(shí)間僅為0.5秒非常短，從生產(chǎn)效率的觀點(diǎn)看，是安裝LED元件等的極好的方法。如果不需要重視生產(chǎn)效率，也可以采用第二一第四種連接方法。
下面參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法的實(shí)施例。
實(shí)施例13參照?qǐng)D21的流程圖，說(shuō)明圖20裝置制造方法的實(shí)施例。
首先，實(shí)施LED元件制造工序，在第S1步進(jìn)行LED展開(kāi)工藝。LED展開(kāi)工藝，是在基片水平的制造工序的最后階段中，從基片中分離成單個(gè)芯片得到LED元件1的工藝。在本實(shí)施例中，圖31A和圖31B所示的LED元件1作為半導(dǎo)體發(fā)光元件使用。該LED元件1，例如按以下所示那樣制造。
首先，在藍(lán)寶石基板1a上按GaN緩沖層31、n型GaN層32、InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35的順序從基板側(cè)開(kāi)始積層。這樣在藍(lán)寶石基板1a上形成包含雙重異構(gòu)構(gòu)造的半導(dǎo)體積層構(gòu)造。
對(duì)上述半導(dǎo)體積層構(gòu)造的一部分從其表面直達(dá)到n型GaN層32的內(nèi)部進(jìn)行蝕刻，得到圖31A和圖31B所示的那樣形狀的構(gòu)造。由該蝕刻，在n型GaN層32的上面加工成由上段部和下段部組成階梯狀。在n型GaN層32的上面的上段部上，InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35沒(méi)有被蝕刻照原樣保留下來(lái)。
在該蝕刻后，在p型GaN層35的上面形成由Ni和Au組成的p電極5。在n型GaN層32的上面的下段部上形成由Ti和Au組成的n電極6。
此后，在本實(shí)施例中，在n電極6上形成柱針11，在p電極5上形成柱針12a和12b。柱針11、12a和12b的形成，由前述的柱針?lè)ㄟM(jìn)行。
上述工藝使用基片狀的藍(lán)寶石基板1a，在該藍(lán)寶石基板1a上同時(shí)形成多個(gè)LED元件1。為此，如圖中所示那樣LED元件1多個(gè)形成在基片狀的藍(lán)寶石基板1a上。
在本實(shí)施例中，在形成柱針以前，檢測(cè)在基片狀的藍(lán)寶石基板1a上形成的多個(gè)LED元件1。按照該檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)了不良的LED元件1，則不在該不良的LED元件1上形成柱針。這樣柱針只是在合格元件上形成。讓LED元件1的微型凸柱朝向下方，將藍(lán)寶石基板1a面對(duì)著薄片，將藍(lán)寶石基板1a上的LED元件1張貼在薄片上。然后，將藍(lán)寶石基板1a劃線、折斷。此后，將薄片沿橫向拉伸，在橫向分離各LED元件1(LED展開(kāi)工藝)。
其次，在圖21所示的第S2步的等級(jí)分類(lèi)工藝，將LED元件1按照亮度等級(jí)和波長(zhǎng)等級(jí)分類(lèi)后，實(shí)行第S3步的芯片連接工藝。具體講，首先，準(zhǔn)備多個(gè)Si二極管元件2排列成行列的基片(硅基片)。對(duì)該基片內(nèi)的各Si二極管元件2配置LED元件1。圖27為表示在芯片連接工藝中硅基片90、LED元件1、以及搬運(yùn)LED元件1的夾具100之間的關(guān)系的模型。
較詳細(xì)地說(shuō)明該芯片連接工藝，首先，將LED元件1的形成微型凸柱的面朝向下方，讓LED元件1接近包含Si二極管元件2的基片90。然后，LED元件1的微型凸柱對(duì)準(zhǔn)Si二極管元件2的電極7、8(在圖27中沒(méi)有畫(huà)出)的位置，一邊讓微型凸柱11、12a、12b和電極7、8接觸，一邊加入熱、超聲波和重量。這正是前述的第一種連接方法。這樣，通過(guò)將微型凸柱焊接到電極7、8上，將LED元件1通過(guò)微型凸柱連接到Si二極管元件2上。根據(jù)該連接，LED元件1通過(guò)微型凸柱電/物理固定到Si二極管元件2上(芯片連接工藝)。芯片連接的節(jié)拍短，LED元件的識(shí)別、運(yùn)送、對(duì)準(zhǔn)位置、連接在3秒內(nèi)就可完成。其位置對(duì)準(zhǔn)的精度在15μm以下。通過(guò)芯片連接，LED元件1和Si二極管元件2之間空出20μm的間隙，幾乎不會(huì)發(fā)生不良短路。
此后，在圖21所示的第S4步的切割工藝，對(duì)應(yīng)的LED元件1和Si二極管元件2成整體化狀態(tài)的基片張貼在薄片上以后，經(jīng)過(guò)切割將整體化構(gòu)造從基片分離成芯片。圖28為表示切割工藝中，基片90和切割刀片101之間關(guān)系的模型。
在圖21的第S5步的移載工藝中將整體化構(gòu)造移載到托盤(pán)中以后，在第S6步的小片連接工藝(D/B工藝)中將整體化構(gòu)造配置固定到引線框架的安裝部15上。這時(shí)，讓Si二極管元件2的背面電極9通過(guò)導(dǎo)電性糊漿14對(duì)著安裝部15，這樣將Si二極管元件2的背面電極9電/物理連接到安裝部15上。
在第S7步的引線鍵合工藝(W/B工藝)中，Si二極管元件2的連接焊盤(pán)部10和另一引線框架13b之間用線17進(jìn)行連接。此后，引線框架的上端部的構(gòu)成要素用透光樹(shù)脂18模制成型，得到圖20的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
這樣，在本實(shí)施例中，微型凸柱在LED元件一側(cè)的電極上用柱針?lè)ㄐ纬梢院?，芯片化后LED元件連接到基片狀的Si二極管元件上。
實(shí)施例14參照?qǐng)D22的流程圖，說(shuō)明本發(fā)明的制造方法的另一實(shí)施例。本實(shí)施例的特征在于微型凸柱在LED元件一側(cè)的電極上用柱針?lè)ㄐ纬桑陀蒙鲜龅谝环N連接方法在引線框架的的安裝部上進(jìn)行LED元件和Si二極管元件的芯片接合。
首先，在進(jìn)行了圖22的第S11步的LED展開(kāi)工藝以后，在圖22所示的第S12步的等級(jí)分類(lèi)工藝中，將LED元件1按照亮度等級(jí)和波長(zhǎng)等級(jí)進(jìn)行分類(lèi)。
其次，讓包含Si二極管元件2的基片的背面電極9對(duì)準(zhǔn)薄片，將基片張貼到薄片上。在第S13步中將基片切割后，在第S14步中從基片中分離出芯片，將薄片沿橫向拉伸(齊納展開(kāi)工藝)。
在第S15步中，將Si二極管元件2配置固定到引線框架的安裝部15上(參照?qǐng)D20)。這時(shí)，讓Si二極管元件2的背面電極9通過(guò)導(dǎo)電性糊漿14對(duì)準(zhǔn)安裝部15，這樣Si二極管元件2的背面電極9和安裝部15進(jìn)行電/物理連接(齊納D/B工藝)。
在第S16步的芯片連接工藝中。對(duì)于安裝部15上的Si二極管元件2配置LED元件1。詳細(xì)講，首先，將LED元件1的形成微型凸柱的面朝向下方，讓LED元件1接近Si二極管元件2。然后，LED元件1的微型凸柱對(duì)準(zhǔn)Si二極管元件2的電極7、8的位置，一邊讓微型凸柱11、12a、12b和電極7、8接觸，一邊加入熱、超聲波和重量。這樣，通過(guò)將微型凸柱焊接到電極7、8上，將LED元件1通過(guò)微型凸柱連接到Si二極管元件2上。根據(jù)該連接，LED元件1通過(guò)微型凸柱電/物理固定到Si二極管元件2上。圖29為表示這一階段中LED元件1和Si二極管元件2。
接下來(lái)，在第S17步的引線連接工藝(W/B工藝)中，Si二極管元件2的連接焊盤(pán)部10和另一引線框架13b之間用引線17進(jìn)行連接。這樣，得到圖20的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
實(shí)施例15參照?qǐng)D23的流程圖，說(shuō)明本發(fā)明的制造方法的再一實(shí)施例。本實(shí)施例的特征在于微型凸柱在基片狀態(tài)的Si二極管元件一側(cè)的電極上用柱針?lè)ㄐ纬桑蒙鲜龅谝环N連接方法進(jìn)行LED元件和基片狀態(tài)的Si二極管元件之間的芯片連接。
首先，在進(jìn)行了第S21步的LED展開(kāi)工藝以后，在第S22步的等級(jí)分類(lèi)工藝，將LED元件1按照亮度等級(jí)和波長(zhǎng)等級(jí)進(jìn)行分類(lèi)。
其次，在第S23步的柱針形成工藝中，在包含在基片上的Si二極管元件2的p側(cè)電極7和n側(cè)電極8上形成柱針11、12。圖30為表示在形成柱針的工藝中，基片90和毛細(xì)管102之間的關(guān)系的模型。還有，圖33A和圖33B為表示柱針形成后的Si二極管元件2的俯視圖和剖視圖。Si二極管元件2是在n型硅基板21內(nèi)選擇性地?fù)饺腚s質(zhì)離子形成p型半導(dǎo)體區(qū)域22，并將其反向擊穿電壓設(shè)定在10V附近。在Si二極管元件2的上側(cè)的p型半導(dǎo)體區(qū)域22和n型硅基板(n型半導(dǎo)體區(qū)域)21上，分別形成由Al構(gòu)成的p電極7和n電極8。柱針11和12分別在p側(cè)電極7和n側(cè)電極8上形成。p側(cè)電極7的一部分作為連接焊盤(pán)部10的功能。在Si二極管元件2的下面形成由Au構(gòu)成的背面電極9。
接下來(lái)，實(shí)行圖23的第S24步的芯片連接工藝。具體講，對(duì)于基片內(nèi)的各Si二極管元件2，配置等級(jí)分類(lèi)后的LED元件1。詳細(xì)講，首先，將LED元件1的電極形成的面朝向下方，讓LED元件1接近包含Si二極管元件2的基片90。然后，LED元件1的電極對(duì)準(zhǔn)Si二極管元件2的電極7、8的位置，一邊讓LED元件1的電極和Si二極管元件2的微型凸柱11、12接觸，一邊加入熱、超聲波和重量。這樣，通過(guò)將微型凸柱焊接到電極上，將LED元件1通過(guò)微型凸柱連接到Si二極管元件2上。根據(jù)該連接，LED元件1通過(guò)微型凸柱電/物理固定到Si二極管元件2上(芯片連接工藝)。
以下，按與實(shí)施例13說(shuō)明相同的方法實(shí)施從第S25步到第S28步的工藝。
實(shí)施例16參照?qǐng)D24的流程圖，說(shuō)明本發(fā)明的制造方法的又一實(shí)施例。本實(shí)施例的特征在于微型凸柱在基片狀態(tài)的Si二極管元件一側(cè)的電極上用柱針?lè)ㄐ纬?、用上述第一種連接方法在引線框架的安裝部上進(jìn)行芯片化后的LED元件和Si二極管元件進(jìn)行芯片連接。
首先，在進(jìn)行了第S31步的LED展開(kāi)工藝以后，在第S32步的等級(jí)分類(lèi)工藝中，將LED元件1按照亮度等級(jí)和波長(zhǎng)等級(jí)進(jìn)行分類(lèi)。
其次，在第S33步的柱針形成工藝中，在基片上包含的各Si二極管元件2的p側(cè)電極7和n側(cè)電極8上形成微型凸柱11、12(參照?qǐng)D30)。
接下來(lái)，讓包含Si二極管元件2的基片的背面電極9對(duì)準(zhǔn)薄片，將基片張貼到薄片上。在第S34步中將基片切割后，在第S35步中從基片中分離出芯片，將薄片沿橫向拉伸(齊納展開(kāi)工藝)。
在第S35步中，將Si二極管元件2配置固定到引線框架13a的安裝部15上。這時(shí)，讓Si二極管元件2的背面電極9通過(guò)導(dǎo)電性糊漿14對(duì)準(zhǔn)安裝部15，這樣Si二極管元件2的背面電極9和安裝部15進(jìn)行電/物理連接(齊納D/B工藝)。
在第S37步的芯片連接工藝中，對(duì)于安裝部15上的Si二極管元件2配置LED元件1。詳細(xì)講，首先，將LED元件1的電極形成的面朝向下方，讓LED元件1接近Si二極管元件2。然后，LED元件1的電極對(duì)準(zhǔn)Si二極管元件2的電極7、8的位置，一邊讓LED元件1的電極和微型凸柱11、12接觸，一邊加入熱、超聲波和重量。這樣，通過(guò)將微型凸柱焊接到電極上，將LED元件1通過(guò)微型凸柱連接到Si二極管元件2上。根據(jù)該連接，LED元件1通過(guò)微型凸柱與Si二極管元件2進(jìn)行電/物理固定。
在第S37步的引線鍵合工藝(W/B工藝)中，Si二極管元件2的連接焊盤(pán)部10和另一引線框架13b之間用引線17進(jìn)行連接。這樣，得到圖20的半導(dǎo)體發(fā)光裝置。
實(shí)施例17在實(shí)施例13(圖21)中，微型凸柱是用柱針?lè)ㄔ贚ED元件的電極上形成，在本實(shí)施例中，微型凸柱是用Au電鍍法在LED元件的電極上形成。其它方面，由于與實(shí)施例13相同，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
圖32A和圖32B分別為表示用電鍍法形成微型凸柱后LED元件1的俯視圖和剖視圖。
圖中所示LED元件1的結(jié)構(gòu)與圖31A和圖31B所示的LED元件1的結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是相同的，不同點(diǎn)在于，微型凸柱是Au電鍍凸柱，在LED元件1表面上形成了保護(hù)膜39，以及n電極6的形成電極較小。
實(shí)施例18在實(shí)施例14(圖22)中，微型凸柱是用柱針?lè)ㄔ贚ED元件的電極上形成，在本實(shí)施例中，微型凸柱是用Au電鍍法在LED元件的電極上形成。其它方面，由于與實(shí)施例14相同，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例19圖25為表示本實(shí)施例的流程圖。本實(shí)施例的制造方法包含微型凸柱是用Au電鍍法在基片狀態(tài)的Si二極管元件的電極上形成的工藝。除此之外，和實(shí)施例15相同。即，依次進(jìn)行第S41步的LED展開(kāi)工藝、第S42步的等級(jí)分類(lèi)工藝、第S43步的電鍍凸柱形成工藝、第S44步的芯片連接工藝、第S45步的切割工藝、第S46步的移載工藝、第S47步的D/B工藝、第S48步的W/B工藝。
實(shí)施例20圖26為表示本實(shí)施例的流程圖。本實(shí)施例的制造方法包含微型凸柱是用Au電鍍法在基片狀態(tài)的Si二極管元件的電極上形成的工藝。除此之外，和實(shí)施例6相同。即，依次進(jìn)行第S51步的LED展開(kāi)工藝、第S52步的等級(jí)分類(lèi)工藝、第S53步的電鍍凸柱形成工藝、第S54步的切割工藝、第S55步的齊納展開(kāi)工藝、第S56步的齊納D/B工藝、第S57步的芯片連接工藝、第S58步的W/B工藝。
在上述那樣的倒裝型半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，由于藍(lán)寶石基板一側(cè)為主要的光取出面，對(duì)于基片上形成半導(dǎo)體發(fā)光裝置時(shí)，可以在和檢測(cè)器相反一側(cè)成為光取出面。這樣，即使光取出面在檢測(cè)器相反一側(cè)，在形成電極一側(cè)多少也會(huì)漏出一定程度的光，雖然也可以用檢測(cè)器檢測(cè)出該光，但由于整體的光量不足，不能高精度測(cè)量光的波長(zhǎng)和亮度。
對(duì)此，為了能夠在基片上形成半導(dǎo)體發(fā)光元件的狀態(tài)下用檢測(cè)器進(jìn)行光特性的測(cè)定，例如通過(guò)在形成電極的一側(cè)設(shè)置為了取出光的開(kāi)口部，增加光量，這是一種有效的手段。
但是，為了形成這樣的開(kāi)口部，除半導(dǎo)體發(fā)光元件的電極形成過(guò)程將變得復(fù)雜以外，開(kāi)口部的尺寸精度在光蝕刻工藝和蝕刻工藝中可能會(huì)發(fā)散，影響高精度的光特性的測(cè)定。
實(shí)施例21參照?qǐng)D34，說(shuō)明本發(fā)明的制造方法的又一實(shí)施例。
在本實(shí)施例中，微型凸柱用柱針?lè)ㄔ诨瑺顟B(tài)的Si二極管元件即附裝元件的電極上形成，在芯片化的半導(dǎo)體發(fā)光元件連接到附裝元件上之后，進(jìn)行光特性檢測(cè)。
首先，在進(jìn)行了第S61步的LED展開(kāi)工藝以后，在第S62步的柱針形成工藝中，在基片上包含的Si二極管元件2的p側(cè)電極7和n側(cè)電極8上形成柱針11、12。
其次，實(shí)行第S63步的芯片連接工藝。具體講，對(duì)于基片內(nèi)的各Si二極管元件2，配置等級(jí)分類(lèi)后的LED元件1。詳細(xì)講，首先，將LED元件1的電極形成的面朝向下方，讓LED元件1接近包含Si二極管元件2的基片。然后，LED元件1的電極對(duì)準(zhǔn)Si二極管元件2的電極7、8的位置，一邊讓LED元件1的電極和Si二極管元件2的微型凸柱11、12接觸，一邊加入熱、超聲波和重量。這樣，通過(guò)將微型凸柱焊接到電極上，將LED元件1通過(guò)微型凸柱連接到Si二極管元件2上。根據(jù)該連接，LED元件1通過(guò)微型凸柱與Si二極管元件2進(jìn)行電/物理固定(芯片連接工藝)。
在此，倒裝型半導(dǎo)體發(fā)光元件1芯片連接到基片狀態(tài)的Si二極管元件2上成為整體。這時(shí)，半導(dǎo)體發(fā)光元件1變成藍(lán)寶石基板1a朝向上方的姿勢(shì)。
接下來(lái)，在第S64步中，將基片放在探針的測(cè)試臺(tái)上，讓探針接觸附裝元件2的連接焊盤(pán)部10，在測(cè)試臺(tái)和探針之間通電。圖35為表示在此階段的基片90、探針102以及光檢測(cè)器105之間的關(guān)系。通電后，半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)光，藍(lán)寶石基板1a的上面成為發(fā)光亮度最大的光取出面。為此，射向配置在基片上方的檢測(cè)器105的光量足夠，可以進(jìn)行高精度測(cè)定其波長(zhǎng)和亮度。而且在基片90上，按一定的間隔排列著成一整體的半導(dǎo)體發(fā)光元件1，可以高效率測(cè)定。
在光特性的檢測(cè)工藝以后，在圖34的第S65步中，將基片張貼在薄片上，用切割裝置經(jīng)過(guò)切割分離成芯片(參照?qǐng)D28)。在第S66步進(jìn)行波長(zhǎng)和亮度的等級(jí)分類(lèi)，整體化構(gòu)造移載到托盤(pán)中。
進(jìn)一步，在第S67步中，按照附裝元件2的背面電極9朝下，將一體化元件通過(guò)導(dǎo)電性糊漿14電連接到引線框架13a的安裝部15上并固定(D/B)。
在其次，在第S68步，在附裝元件2的連接焊盤(pán)部10和另一引線框架13b之間用引線17進(jìn)行連接(W/B)，最后，用封裝樹(shù)脂18封裝，得到搭載倒裝型的半導(dǎo)體發(fā)光元件1的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(圖20)。
在本實(shí)施例的制造方法中，雖然柱針是在附裝元件2的電極一側(cè)上用柱針?lè)ㄐ纬?，即使在半?dǎo)體發(fā)光元件1的電極一側(cè)上形成，也可以按同樣的方法進(jìn)光特性檢測(cè)。
在本實(shí)施例的制造方法中，半導(dǎo)體發(fā)光元件1通過(guò)微型凸柱11、12與附裝元件2的電極連接，變成藍(lán)寶石基板1a朝上的姿勢(shì)。因此，在用探針進(jìn)行光特性檢測(cè)中，藍(lán)寶石基板1a的上面成為發(fā)光亮度最大的光取出面，射向檢測(cè)器D方向的光量足夠，可以進(jìn)行高精度測(cè)定其發(fā)光波長(zhǎng)和發(fā)光亮度。
這樣，和形成p側(cè)和n側(cè)電極的面相對(duì)的相反一側(cè)的透明基板的表面即發(fā)光亮度大的光取出面，由于通過(guò)微型凸柱在附裝元件上進(jìn)行電極之間的連接，成為朝上的姿勢(shì)，可以將這樣芯片連接的部分作為檢測(cè)對(duì)象。因此，在用探針進(jìn)行光特性檢測(cè)工藝中，可以從光取出面獲得足夠的光，因此可以進(jìn)行高精度的波長(zhǎng)和亮度測(cè)定，得到高品質(zhì)的發(fā)光元件。
還有，在基片上按一定的間隔排列的成整體化的發(fā)光元件，由于其光取出面處于朝上的姿勢(shì)，所以在用探針進(jìn)行光特性檢測(cè)中，可以高效率并且高精度地進(jìn)行發(fā)光波長(zhǎng)和發(fā)光亮度的測(cè)定，提高成品率。
如上所述，在本發(fā)明實(shí)施例的制造方法中，多個(gè)附裝元件成行列狀形成的基片狀態(tài)的附裝元件的2個(gè)獨(dú)立的電極上，通過(guò)微型凸柱電連接芯片狀的半導(dǎo)體發(fā)光元件的p側(cè)和n側(cè)電極并成為整體化(芯片連接工藝)以后，實(shí)施光特性檢測(cè)工藝和等級(jí)分類(lèi)工藝。依據(jù)該方法，在基片上按一定的間隔排列的成整體化的發(fā)光元件，由于其光取出面處于朝上的姿勢(shì)，可以高效率并且高精度地進(jìn)行光特性即波長(zhǎng)和亮度的測(cè)定。
但是，在進(jìn)行光特性檢測(cè)工藝時(shí)，附裝元件并不需要處于基片狀態(tài)上，附裝元件也可以芯片化。發(fā)光元件的透明基板的背面，即發(fā)光亮度大的光取出面，朝向光檢測(cè)器的方向，只要發(fā)光元件通過(guò)微型凸柱連接到附裝元件上，就可以從光取出面獲得足夠的光，可以高精度地進(jìn)行波長(zhǎng)和亮度的測(cè)定。
如以上所說(shuō)明的那樣，依據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件，通過(guò)采用微型凸柱，可以不需要連接焊盤(pán)部，所以可以實(shí)現(xiàn)元件的小型化和提高亮度。
還有，依據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件，在進(jìn)行具有微型凸柱的倒裝構(gòu)造的發(fā)光元件的檢測(cè)工藝和組裝工藝時(shí)，消除了可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，可以實(shí)施無(wú)障礙檢測(cè)和組裝。
依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置，提供一種在具有設(shè)置在絕緣基板上的半導(dǎo)體發(fā)光元件，同時(shí)內(nèi)藏有防止對(duì)靜電等高電壓所施加的破壞的功能的高可靠性發(fā)光裝置。
依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，如GaN系LED元件那樣，對(duì)于具有在絕緣基板上形成的p型半導(dǎo)體區(qū)域和n型半導(dǎo)體區(qū)域的發(fā)光元件，在該p型半導(dǎo)體區(qū)域和n型半導(dǎo)體區(qū)域之間施加高電壓時(shí)可以實(shí)現(xiàn)旁通兩半導(dǎo)體區(qū)域并聯(lián)連接為流通電流的二極管元件等靜電保護(hù)元件的結(jié)構(gòu)，可以高成品率地制造形成在絕緣板上并具有防止靜電等破壞的功能的高可靠性發(fā)光裝置。進(jìn)一步，通過(guò)在發(fā)光裝置和靜電保護(hù)元件的電連接狀態(tài)、或者從發(fā)光元件的光的集光手段方面下工夫，可以使發(fā)光裝置小型化和提高光的取出效率。
本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，包含對(duì)處在基片狀態(tài)下的附裝元件連接半導(dǎo)體發(fā)光元件的工藝時(shí)，作為附裝元件可以容易采用硅二極管等半導(dǎo)體元件。硅二極管等半導(dǎo)體元件采用硅基片可以同時(shí)多個(gè)制造。當(dāng)附裝元件在基片內(nèi)按行列規(guī)則排列時(shí)，可以容易進(jìn)行芯片連接工藝。
在半導(dǎo)體發(fā)光元件一側(cè)形成柱針時(shí)，半導(dǎo)體發(fā)光元件的電極采用Au或者Al構(gòu)成為好。這樣做，不必要采用特殊的電極結(jié)構(gòu)，具有在LED元件檢測(cè)完了以后僅對(duì)合格品的元件形成微型凸柱的優(yōu)點(diǎn)。但是，在相對(duì)基片狀態(tài)的附裝元件連接半導(dǎo)體發(fā)光元件的方法中，連接后，要采用切割等方法將和半導(dǎo)體發(fā)光元件成整體的附裝元件從基片分離成芯片，如果連接時(shí)的位置對(duì)準(zhǔn)精度不好，切割時(shí)切割用切刀有可能會(huì)接觸半導(dǎo)體發(fā)光元件。
對(duì)此，對(duì)于不處于基片狀態(tài)而處于獨(dú)立狀態(tài)的附裝元件而言，通過(guò)微型凸柱連接半導(dǎo)體發(fā)光元件時(shí)，位置對(duì)準(zhǔn)精度可以有較大的自由度。
在用電鍍形成微型凸柱時(shí)，可以使芯片尺寸小型化，降低成本。還有，形成微型凸柱工藝的位置精度比形成柱針工藝的位置精度要好。
依據(jù)附裝元件排列在基片上時(shí)形成柱針的方法，通過(guò)在附裝元件上形成柱針，可以容易處理半導(dǎo)體發(fā)光元件。
本發(fā)明可以將通過(guò)形成在絕緣性基板上的半導(dǎo)體多層膜得到發(fā)光的發(fā)光元件小型化，同時(shí)采用能發(fā)揮從靜電破壞中保護(hù)發(fā)光元件的功能的附裝元件，可以實(shí)現(xiàn)倒裝構(gòu)造的緊湊型封裝。這樣，本發(fā)明在LED燈等發(fā)光裝置的領(lǐng)域中提供一種可批量生產(chǎn)的優(yōu)異的高亮度的發(fā)光裝置。
權(quán)利要求
1．一種發(fā)光元件，包含有基板、在所述基板上形成的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中的一部分區(qū)域上形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中的所述一部分區(qū)域以外的另一區(qū)域上形成的第一電極、和在所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上形成的第二電極，其特征是進(jìn)一步包含有在所述第一和第二電極上形成的由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的多個(gè)微型凸柱；在所述第一電極上形成的所述微型凸柱的個(gè)數(shù)為一個(gè)，在所述第二電極上形成的所述微型凸柱的個(gè)數(shù)為一個(gè)以上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其特征是所述各個(gè)微型凸柱具有柱狀或者蘑菇狀，所述各個(gè)微型凸柱的橫向的最大尺寸在5到300μm的范圍內(nèi)，所述各個(gè)微型凸柱的高度在5到50μm的范圍內(nèi)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其特征是在所述第一電極和第二電極中至少一方的下面設(shè)置有對(duì)所述第一或者第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域緊密性好的金屬層。
4．一種發(fā)光元件，包含有基板、形成在所述基板上的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中的一部分區(qū)域上形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中的所述一部分區(qū)域以外的另一區(qū)域上形成的第一電極、和在所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上形成的第二電極，其特征是進(jìn)一步包含有在所述第一和第二電極上形成的由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的微型凸柱；在所述第一電極和第二電極的每一個(gè)上除形成有所述微型凸柱的區(qū)域外，還形成有探針可以接觸到的探針區(qū)域。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光元件，其特征是所述第一電極的探針區(qū)域跨入到切割帶的一部分形成。
6．一種發(fā)光元件，包含有基板、在所述基板上形成的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中的一部分區(qū)域上形成的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域、在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域中的所述一部分區(qū)域以外的另一區(qū)域上形成的第一電極、和在所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上形成的第二電極，其特征是進(jìn)一步包含有在所述第一和第二電極上形成的由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的微型凸柱；在所述第二電極上形成有為向外部發(fā)射來(lái)自發(fā)光元件的光的開(kāi)口部。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件，其特征是在所述第二電極形成的開(kāi)口部的形狀是直徑在20μm以下的圓，或者可以包含在直徑為20μm以下的圓內(nèi)的多角形。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件，其特征是在所述第二電極上形成的開(kāi)口部?jī)?nèi)，對(duì)于所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域設(shè)置有形成電阻接觸的導(dǎo)電性透明電極。
9．根據(jù)權(quán)利要求1、4或者6所述的發(fā)光元件，其特征是所述基板是由對(duì)從發(fā)光元件發(fā)出的光呈透明的材料形成。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光元件，其特征是所述基板由藍(lán)寶石基板形成，在所述基板上形成GaN系化合物半導(dǎo)體積層構(gòu)造。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其特征是所述微型凸柱至少是由含Au的金屬材料形成。
12．一種發(fā)光元件的制造方法，其特征是包含有下列工藝在基板上形成至少由第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域和該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域組成的半導(dǎo)體層的第一工藝；除去所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的一部分露出所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的第二工藝；在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的一部分上形成由第一金屬膜構(gòu)成的第一電極的第三工藝；在所述第二半導(dǎo)體區(qū)域的一部分上形成由第二金屬膜構(gòu)成的第二電極的第四工藝；形成位于所述第一電極的一部分的上方的區(qū)域和位于所述第二電極的一部分的上方的區(qū)域開(kāi)口的掩膜部件的第五工藝；至少在所述掩膜部件的開(kāi)口部上堆積第三金屬膜的第六工藝；除去所述掩膜部件在所述第一和第二電極上留下所述第三金屬膜形成微型凸柱的第七工藝。
13．一種發(fā)光元件的制造方法，其特征是包含下列工藝在基板上形成至少由第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域和該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域上的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域組成的半導(dǎo)體層的第一工藝；除去所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的一部分露出所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體區(qū)域的第二工藝；在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域的一部分上形成第一金屬膜的第三工藝、在基板整個(gè)面上形成第二金屬膜的第四工藝；在所述第二金屬膜中形成位于所述第一金屬膜的一部分的上方的區(qū)域和位于所述第二半導(dǎo)體區(qū)域的一部分的上方的區(qū)域開(kāi)口的掩膜部件的第五工藝；至少在所述掩膜部件的開(kāi)口部上堆積第三金屬膜的第六工藝；除去所述掩膜部件同時(shí)將所述第二金屬模作成布線圖，一方面在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域上留下由所述第一和第二金屬膜構(gòu)成的第一電極和其上的微型凸柱，另一方面在所述第二半導(dǎo)體區(qū)域上留下由所述第二金屬膜構(gòu)成的第二電極和其上的微型凸柱的第七工藝。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光元件的制造方法，其特征是在所述第六工藝中，由選擇電鍍法堆積第三金屬膜。
15．一種發(fā)光裝置，其特征是包含有由絕緣基板和在該絕緣基板上形成的半導(dǎo)體膜所構(gòu)成，并且在所述半導(dǎo)體膜的上面附近形成有p型半導(dǎo)體區(qū)域和n型半導(dǎo)體區(qū)域，構(gòu)成為讓其根據(jù)在p型半導(dǎo)體區(qū)域-n型半導(dǎo)體區(qū)域間施加的電壓發(fā)光的發(fā)光元件；具有與所述發(fā)光元件的所述p型半導(dǎo)體區(qū)域和所述n型半導(dǎo)體區(qū)域分別進(jìn)行電連接的二個(gè)極部，當(dāng)所述發(fā)光元件的所述p型半導(dǎo)體區(qū)域-所述n型半導(dǎo)體區(qū)域相互之間接受到超過(guò)了小于破壞電壓的規(guī)定電壓的電壓時(shí)，構(gòu)成為讓其在所述二個(gè)極部之間流通電流的靜電保護(hù)元件。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光裝置，其特征是所述靜電保護(hù)元件，構(gòu)成為從所述第一極部向所述第二極部流通電流的方向成為比其反方向容易流通電流的正方向，所述發(fā)光元件的p型半導(dǎo)體區(qū)域和所述靜電保護(hù)元件的所述第二極之間進(jìn)行電連接，所述發(fā)光元件的n型半導(dǎo)體區(qū)域和所述靜電保護(hù)元件的所述第一電極之間進(jìn)行電連接。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征是所述靜電保護(hù)元件為二極管。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)光裝置，其特征是所述二極管的正向工作電壓比所述發(fā)光元件的反向破壞電壓要小，所述二極管的反向擊穿電壓比所述發(fā)光元件的正向破壞電壓要小。
19．根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征是所述靜電保護(hù)元件是所述第一極部作為漏極、所述第二極部作為源極的場(chǎng)效應(yīng)管，所述場(chǎng)效應(yīng)管的閥值電壓大于所述發(fā)光元件的工作電壓，小于在所述發(fā)光元件的正向破壞電壓和反向破壞電壓。
20．根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光裝置，其特征是所述發(fā)光元件和所述靜電保護(hù)元件處于相互重疊狀態(tài)。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)光裝置，其特征是所述靜電保護(hù)元件是從所述第一極部向所述第二極部流通電流的方向?yàn)檎较虻亩O管，并且在一方的面上具有分別連接到所述的第一、第二極部的第一、第二電極；所述發(fā)光元件在所述的面上具有與所述p型半導(dǎo)體區(qū)域連接的p電極和與所述n型半導(dǎo)體區(qū)域連接的n電極；所述發(fā)光元件的所述p電極和所述靜電保護(hù)元件的所述第二電極之間，以及所述發(fā)光元件的所述n電極和所述靜電保護(hù)元件的所述第一電極之間，任一個(gè)都通過(guò)微型凸柱進(jìn)行電連接。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光裝置，其特征是所述發(fā)光元件由粘接劑機(jī)械連接到所述靜電保護(hù)元件上；所述靜電保護(hù)元件的所述第一和第二電極中的至少一方分割成通過(guò)所述微型凸柱和所述發(fā)光元件的所述p電極或者n電極連接的區(qū)域、和用引線與外部部件連接的連接焊盤(pán)區(qū)域。
23．根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光裝置，其特征是所述發(fā)光元件和所述靜電保護(hù)元件由粘接劑進(jìn)行機(jī)械連接；所述靜電保護(hù)元件的所述第一和第二電極中的整體在某一方向上分割多個(gè)矩形部分所構(gòu)成。
24．根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光裝置，其特征是所述發(fā)光元件和所述靜電保護(hù)元件由粘接劑進(jìn)行機(jī)械連接；所述靜電保護(hù)元件的所述第一和第二電極中存在所述粘接劑的區(qū)域的周?chē)纬捎协h(huán)繞的槽溝或者凸部。
25．根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光裝置，其特征是所述發(fā)光元件搭載在所述靜電保護(hù)元件上；所述靜電保護(hù)元件的所述第一電極和第二電極中任一個(gè)，和所述發(fā)光裝置的發(fā)光區(qū)域從平面上看在同一區(qū)域內(nèi)形成，構(gòu)成為讓其將從發(fā)光區(qū)域發(fā)出的光向上方發(fā)射。
26．根據(jù)權(quán)利要求21-25中任一權(quán)利要求所述的發(fā)光裝置，其特征是所述二極管是具有所述第一極部和第二極部在半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)的一面附近形成的p型半導(dǎo)體區(qū)域和n型半導(dǎo)體區(qū)域的橫向型二極管。
27．根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光裝置，其特征是所述靜電保護(hù)元件由所述發(fā)光元件上介入層間絕緣膜形成的半導(dǎo)體薄膜所構(gòu)成。
28．根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光裝置，其特征是所述靜電保護(hù)元件和所述發(fā)光元件共同在所述絕緣基板上形成。
29．根據(jù)權(quán)利要求28所述的發(fā)光裝置，其特征是所述靜電保護(hù)元件由在所述絕緣基板上形成的半導(dǎo)體薄膜所構(gòu)成。
30．根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光裝置，其特征是所述發(fā)光元件的所述絕緣基板和所述靜電保護(hù)元件設(shè)置在共同的母基板上。
31．根據(jù)權(quán)利要求30所述的發(fā)光裝置，其特征是所述靜電保護(hù)元件由在所述母基板上形成的半導(dǎo)體薄膜所構(gòu)成。
32．根據(jù)權(quán)利要求15以及28-31中的任一權(quán)利要求所述的發(fā)光裝置，其特征是所述發(fā)光元件是用于液晶器件的背光的發(fā)光元件。
33．根據(jù)權(quán)利要求15-31中的任一權(quán)利要求所述的發(fā)光裝置，其特征是所述發(fā)光元件和所述靜電保護(hù)元件收容在共同的外殼內(nèi)。
34．根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光裝置，其特征是進(jìn)一步包括至少設(shè)置在所述發(fā)光元件的周?chē)?，為反射從所述發(fā)光元件發(fā)射的光的反射體。
35．根據(jù)權(quán)利要求34所述的發(fā)光裝置，其特征是所述反射體構(gòu)成為其上端至少要比所述發(fā)光元件的發(fā)光的區(qū)域要高。
36．根據(jù)權(quán)利要求34或者35所述的發(fā)光裝置，其特征是所述反射體構(gòu)由金屬鉛構(gòu)成，所述靜電保護(hù)元件搭載在所述金屬鉛上。
37．一種發(fā)光裝置，其特征是包含有，具有絕緣基板和在該絕緣基板上形成GaN系的半導(dǎo)體層的GaN系化合物發(fā)光元件，和從靜電中保護(hù)所述GaN系化合物發(fā)光元件的靜電保護(hù)元件。
38．根據(jù)權(quán)利要求37所述的發(fā)光裝置，其特征是所述靜電保護(hù)元件由具有p電極和n電極的二極管元件所構(gòu)成；所述二極管元件的p電極和所述GaN系發(fā)光元件的n電極進(jìn)行電連接，所述二極管元件的n電極與所述GaN系發(fā)光元件的p電極進(jìn)行電連接。
39．根據(jù)權(quán)利要求38所述的發(fā)光裝置，其特征是所述二極管元件的p電極和所述GaN系發(fā)光元件的n電極之間，以及所述二極管元件的n電極和所述GaN系發(fā)光元件的p電極之間都是通過(guò)微型凸柱進(jìn)行連接，構(gòu)成電子器件和光器件的復(fù)合器件。
40．根據(jù)權(quán)利要求37-39中任一權(quán)利要求所述的發(fā)光裝置，其特征是所述所述GaN系發(fā)光元件和所述靜電保護(hù)元件收納在共同的外殼內(nèi)。
41．一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，在包含在透明基板上形成半導(dǎo)體積層膜并且在所述半導(dǎo)體積層膜的表面上形成p側(cè)電極和n側(cè)電極的半導(dǎo)體發(fā)光元件、至少有二個(gè)獨(dú)立的電極的附裝元件、支撐所述附裝元件可以向所述附裝元件供給電力的基材，讓所述附裝元件與所述基材電連通搭載在所述基材上，所述半導(dǎo)體發(fā)光元件處于倒置狀態(tài)搭載在所述附裝元件上的倒裝型半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法中，其特征是包含下列工藝在所述半導(dǎo)體元件和所述附裝元件的任一方的元件具有的電極上形成微型凸柱的工藝；通過(guò)所述的微型凸柱，將所述半導(dǎo)體元件的p側(cè)電極和n側(cè)電極連接到所述附裝元件的所述電極上的芯片連接工藝。
42．根據(jù)權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其特征是所述芯片連接工藝包含對(duì)于包含所述附裝元件的多個(gè)附裝元件成行列狀形成的基片，接近芯片狀的所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的工藝，和通過(guò)所述微型凸柱將所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的所述p側(cè)電極和n側(cè)電極連接到包含在所述基片上的所述附裝元件的所述電極上的工藝；進(jìn)一步包含，在所述芯片連接后，將所述基片分離成芯片，從所述基片多個(gè)形成成整體化的所述半導(dǎo)體發(fā)光元件和所述附裝元件的工藝。
43．根據(jù)權(quán)利要求41或者42所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征是所述芯片連接工藝包含，一邊通過(guò)所述微型凸柱和所相對(duì)的所述電極接觸，一邊通過(guò)對(duì)所述半導(dǎo)體發(fā)光元件和所述附裝元件中的至少一方施加熱、超聲波以及重量，將所述微型凸柱焊接到所述電極的工藝。
44．根據(jù)權(quán)利要求42所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征是包含有形成所述微型凸柱的工藝包含，在所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的p側(cè)電極和n側(cè)電極上形成柱針的工藝；所述芯片連接工藝包含，對(duì)于所述基片內(nèi)的各附裝元件與對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體發(fā)光元件進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)的工藝，和通過(guò)將所述微型凸柱焊接到所述基片內(nèi)的各附裝元件的所述電極上，將所述半導(dǎo)體發(fā)光元件固定在所述附裝元件上，同時(shí)通過(guò)所述微型凸柱與所對(duì)向的電極進(jìn)行相互電連接的工藝；進(jìn)一步包含，將所述整體化的半導(dǎo)體發(fā)光元件和所述附裝元件從基片分離出后，配置在所述基材的安裝部上，將所述附裝元件固定在所述基材上的工藝。
45．根據(jù)權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征是形成所述微型凸柱的工藝包含，在所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的p側(cè)電極和n側(cè)電極上形成柱針的工藝；所述芯片連接工藝包含，將所述附裝元件配置在所述基材的安裝部上，將所述附裝元件固定在所述基材上以后，通過(guò)將所述微型凸柱焊接到所述附裝元件的所述電極上，將所述半導(dǎo)體發(fā)光元件固定在所述附裝元件上，同時(shí)通過(guò)所述微型凸柱與所對(duì)向的電極進(jìn)行相互電連接的工藝。
46．根據(jù)權(quán)利要求44或者45所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征是用電鍍法形成所述微型凸柱。
47．根據(jù)權(quán)利要求42所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征是形成所述微型凸柱的工藝包含，在包含在所述基片內(nèi)的各附裝元件的電極上形成柱針的工藝；所述芯片連接工藝包含，對(duì)于所述基片內(nèi)的各附裝元件與對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體發(fā)光元件進(jìn)行位置對(duì)準(zhǔn)的工藝，和通過(guò)將所述微型凸柱焊接到所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的電極上，將所述半導(dǎo)體發(fā)光元件固定在所述附裝元件上，同時(shí)通過(guò)所述微型凸柱與所對(duì)向的電極進(jìn)行相互電連接的工藝。
48．根據(jù)權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征是形成所述微型凸柱的工藝包含，在所述附裝元件的電極上形成柱針的工藝；所述芯片連接工藝包含，將所述附裝元件配置在所述基材的安裝部上，將所述附裝元件固定在所述基材上以后，通過(guò)將所述微型凸柱焊接到所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的電極上，將所述半導(dǎo)體發(fā)光元件固定在所述附裝元件上，同時(shí)通過(guò)所述微型凸柱與所對(duì)向的電極進(jìn)行相互電連接的工藝。
49．根據(jù)權(quán)利要求47或者48所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征是用電鍍法形成所述微型凸柱。
50．根據(jù)權(quán)利要求41所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征是進(jìn)一步包含在所述芯片連接以后，用探針接觸所述附裝元件，利用配置在所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的上方的光特性檢測(cè)用的檢測(cè)器，從所述透明基板的上面檢測(cè)從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的光特性檢測(cè)工藝。
51．根據(jù)權(quán)利要求42所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征是所述芯片連接工藝包含，對(duì)于包含所述附裝元件的多個(gè)附裝元件成行列狀形成的基片，接近芯片狀的所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的工藝；通過(guò)所述微型凸柱將所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的p側(cè)電極和n側(cè)電極連接到包含在所述基片上的所述附裝元件的所述電極上的工藝。
52．根據(jù)權(quán)利要求51所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的制造方法，其特征是所述光特性檢測(cè)工藝是在所述芯片連接以后，對(duì)所述基片內(nèi)的所述半導(dǎo)體發(fā)光元件進(jìn)行。
53．根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光裝置，其特征是所述發(fā)光元件的所述p電極和所述靜電保護(hù)元件的所述第二電極之間，以及所述發(fā)光元件的所述n電極和所述靜電保護(hù)元件的所述第一電極之間，任一個(gè)都通過(guò)微型凸柱進(jìn)行機(jī)械連接；所述靜電保護(hù)元件的所述第一和第二電極中的至少一方具有成通過(guò)所述微型凸柱和所述發(fā)光元件的所述p電極或者n電極連接的區(qū)域、和通過(guò)引線與外部部件連接的連接焊盤(pán)區(qū)域。
54．根據(jù)權(quán)利要求21或者53所述的發(fā)光裝置，其特征是在所述靜電保護(hù)元件的所述第一和第二電極所形成的面的相反的面上形成有第三電極；所述第三電極是和所述第一和第二電極中沒(méi)有所述連接焊盤(pán)區(qū)域的電極具有同一極性的電極。
全文摘要
具有由在藍(lán)寶石基板上形成GaN層等構(gòu)成雙重異構(gòu)構(gòu)造的GaN系LED元件1,以倒置狀態(tài)搭載在硅基板上形成的Si二極管元件2上。GaN系LED元1件的p電極5和Si二極管元件2的n電極8之間,以及GaN系LED元件1的n電極6和Si二極管元件2的p電極7之間,分別通過(guò)Au微型凸柱11及12進(jìn)行電連接,Si二極管元件2起從靜電破壞中保護(hù)LED元件1的作用。Si二極管元件2的背面電極9連接到引線框架13a上,Si二極管元件2的p電極7的連接焊盤(pán)部10通過(guò)Au引線17連接到另一引線框架13b上。
文檔編號(hào)H01L21/60GK1215503SQ97193501
公開(kāi)日1999年4月28日 申請(qǐng)日期1997年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月31日
發(fā)明者井上登美男, 真田研一, 小屋賢一, 福岡康彥 申請(qǐng)人:松下電子工業(yè)株式會(huì)社