JPH06177434A - 青色発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
電極層とリードフレームとを接続でき、しかも、短絡を
防止できる青色発光素子を提供すると共に、量産性に優
れた青色発光素子の製造方法を提供する。 【構成】 青色発光素子は、LEDチップが、透光性基
板と、この透光性基板上に積層されたn型及びp型窒化
ガリウム系化合物半導体層と、透光性基板から離れた面
上であってエッチングによりp型窒化ガリウム系化合物
半導体層の一部を取り除きかれて露出したn型窒化ガリ
ウム系化合物半導体層の部位と、p型窒化ガリウム系化
合物半導体層上とに夫々形成された一対の電極層とを有
してなり、LEDチップの一対の電極層が導電性接着剤
層を介して一対のリードフレームに夫々電気的に接続さ
れている青色発光素子において、一対の電極層を除くn
型及びp型窒化ガリウム系化合物半導体層上には、絶縁
性保護膜が形成されてなることを特徴としている。
Description
ウム系化合物半導体層を有した青色発光素子及びその製
造方法に関する。
D(レーザーダイオード)等の青色発光デバイスの材料
としてGaN、InGaN、GaAlN等の窒化ガリウ
ム系化合物半導体が最近注目されている。
ば、GaNを用いた従来の青色LED素子の製造方法に
沿って、簡単に構造を説明すると、透光性基板としてサ
ファイア基板を用い、このサフャイア基板上に、n型G
aN層、n型InGaN層及びp型GaN層を順次積層
し、次いで、n型InGaN層とp型GaN層及びn型
GaN層の一部をエッチングにより取り除き、露出され
たn型GaN層上及びp型GaN層上に、アルミニウム
及びニッケルからなる電極層を形成し、これら電極層
を、離間した一対のリードフレーム上にインジウム金属
層により溶着する。即ち、インジウム金属層によって、
サフャイア基板と、サフャイア基板上に形成されたn型
GaN層、n型InGaN層及びp型GaN層とを有す
るLEDチップを一対のリードフレームに電極層を介し
て固着している。
層の溶着では、電極層の形成のため、溶解したインジウ
ムが固体化するまでの間、LEDチップとリードフレー
ムとを保持し続けなければならず、量産性に乏しいとい
う問題があり、しかも、その機械的強度も低いという問
題がある。このため、インジウムの代わりに、短時間で
量産性のある導電性接着剤、例えば、銀ペーストによっ
て、LEDチップをリードフレームに固着することが切
望されるが、このような銀ペーストでは、銀ペーストが
電極層をはみ出して形成され、例えば、p型GaN層の
電極層からはみ出した銀ペーストがn型GaN層と短絡
するという可能性があり、信頼性の点から導電性接着剤
を使用できないという問題があった。
ような事情を鑑みて成されたものであり、その目的とす
るところは、導電性接着剤を用いて確実にLEDチップ
の電極層とリードフレームとを接続でき、しかも、短絡
を防止できる青色発光素子を提供すると共に、量産性に
優れた青色発光素子の製造方法を提供するものである。
は、LEDチップが、透光性基板と、この透光性基板上
に積層されたn型及びp型窒化ガリウム系化合物半導体
層と、透光性基板から離れた面上であってエッチングに
よりp型窒化ガリウム系化合物半導体層の一部を取り除
きかれて露出したn型窒化ガリウム系化合物半導体層の
部位と、p型窒化ガリウム系化合物半導体層上とに夫々
形成された一対の電極層とを有してなり、LEDチップ
の一対の電極層が導電性接着剤層を介して一対のリード
フレームに夫々電気的に接続されている青色発光素子に
おいて、一対の電極層を除くn型及びp型窒化ガリウム
系化合物半導体層上には、絶縁性保護膜が形成されてな
ることを特徴としている。
縁性保護膜がポリイミドからなっており、一方、導電性
接着剤層が銀ペーストからなっている。
は、LEDチップが、透光性基板と、この透光性基板上
に積層されたn型及びp型窒化ガリウム系化合物半導体
層と、エッチングによりp型窒化ガリウム系化合物半導
体層の一部を取り除きかれて露出したn型窒化ガリウム
系化合物半導体層の部位と、p型窒化ガリウム系化合物
半導体層上とに夫々形成された一対の電極層とを有して
なるLEDチップを形成した後、上記一対の電極層を除
く上記LEDチップにおける透光性基板と反対する面上
に、ポリイミドからなる絶縁性保護膜を形成することを
特徴としている。
ける透光性基板から遠ざかる面上に絶縁性保護膜が形成
されていることにより、導電性接着剤が電極層からはみ
出たとしても、化合物半導体層と接触することがないの
で、化合物半導体層と短絡することがない。
は、電極層とリードフレームとを接続するのに導電性接
着剤を使用することにより、従来のようにインジウム金
属層を用いて接続するのに対し、時間的短縮と機械的強
度の向上が得られる。
例について説明する。
が示されており、この青色発光素子は、LEDチップ2
を含んでいる。このLEDチップ2は、透光性基板とし
てのサフャイア基板4と、p−n接合窒化ガリウム系の
化合物半導体層とを有しており、化合物半導体層は、サ
フャイア基板4上に順次積層されたn型GaN層6、n
型InGaN層8及びp型GaN層10とからなってい
る。図1から明らかなように、p型GaN層10にはニ
ッケルからなる電極層12が積層され、一方、n型Ga
N層6は、好適なエッチングによりn型InGaN層8
及びp型GaN層10の一部を取り除かれた位置でアル
ミニウムからなる電極層14が設けられている。
層14を除く、透光性基板4から遠ざかるLEDチップ
2の一側面、即ち、エッチングによりn型InGaN層
8及びp型GaN層10の一部を取り除かれたn型Ga
N層6上及びp型GaN層10上には、ポリイミドから
なる絶縁性保護膜16が形成されている。この絶縁性保
護膜16は、とりわけ、導電性接着剤層20によるn型
GaN層6とn型InGaN層8又はp型GaN層10
との短絡が生じないように、必ずしもポリイミドでな
く、例えば、SiO2 、SiN等からなっていてもよ
い。そして、ニッケル電極層12及びアルミニウム電極
層14は、夫々、銀ペーストからなる導電性接着剤層1
8、20を介して一対のリードフレーム22、24に溶
着されている。即ち、一対のリードフレーム22、24
には導電性接着剤層18、20及び電気層12、14を
介してLEDチップ2を固着している。図1中には図示
しないが、このようなLEDチップ2とリードフレーム
22、24上には、LEDチップ2からの光を集光する
ためにレンズ状に形成されたモールドが設けられてい
る。
例え、導電性接着剤層18、20が電極層12、14の
領域を多少越えて形成されたとしても、絶縁性保護膜1
6によって導電性接着剤層18、20がLEDチップ2
の化合物半導体層と接触することがないから、短絡を防
止することができる。しかも、発光させると順方向電圧
5Vで、発光波長430nm、発光出力200μWであ
った。
の製造方法について説明するが、具体的製造方法に先立
ち、一般的な製造方法について説明すると、サファイア
基板4上に窒化ガリウム系化合物半導体を積層する方法
には、MOCVD、MBE法等の気相成長法により形成
することができ、n型不純物としては、Si、p型不純
物としてはMg、Zn等がよく知られている。
るには、例えば、特開平2−257679号公報に記載
されているように電子線照射を行っても良いし、また、
本出願人が先に出願した特願平3−357046号に記
載したアニーリング法を用いることができる。
aN層8を含めp型GaN層10をエッチングして取り
除くには、例えば硫酸とリン酸によるウエットエッチン
グ法、或いは特開平3−108779号公報に開示され
るようなドライエッチング法を用いることができる。
aN層6の電極層14には、例えばニッケル、アルミニ
ウムを用い、蒸着により形成することができる。
着剤層20によるn型GaN層6とn型InGaN層8
又はp型GaN層10との短絡が生じないように、例え
ば、SiO2 、SiN、ポリイミド等から形成する。
ーム22、24と電極層12、14を電気的に接続でき
る材料であって、短時間にLEDチップ2とリードフレ
ーム22、24とを固着できる材料が好ましく、例え
ば、銀ペースト、半田等を選定することができる。
と、まず、サファイア基板4のC面にMOCVD装置を
用いてGaNバッファ層を200オングストロームの膜
厚で成長させ、その上にSiをドープしたn型GaN層
6を4μmの膜厚で、その上にSiをドープしたn型I
n0.2Ga0.8N層8を200オングストロームの膜厚
で、さらにその上にMgをドープしたp型GaN層10
を0.5μmの膜厚で順に成長させる。
ら取り出し、新たに電子線照射装置にいれて、700℃
で電子線照射を行い、p型GaN層10をさらに低抵抗
化する。
ストにより所定のパターンを形成し、p型GaN層10
の一部をn型In0.2Ga0.8N層8を含めn型GaN層
6に達するまでエッチングする。
度フォトレジストで電極パターンを作成して、蒸着によ
りn型GaN層6にアルミニウム電極層14と、p型G
aN層10にニッケル電極層12を形成する。さらにそ
の上に両電極層12、14の一部を除きポリイミドから
なる絶縁性保護膜16を形成する。その後、ウエハをダ
イシングによりチップ状にカットする。
うに、サファイア基板4側を発光面にして、リードフレ
ーム22、24に取り付ける。この場合、銀ペーストに
より導電性接着剤層18、22を形成することにより、
電極層12、14とリードフレーム22、24とを夫々
電気的に接続する。最後に、エポキシ樹脂により全体を
レンズ形状にしてモールドを形成し、これにより、青色
発光素子とする。
性保護膜16を形成することなくインジウム金属層を溶
着させる方法に比べて、圧倒的な時間的短縮と高い歩留
が達成でき、しかも、LEDチップ2とリードフレーム
22、24との機械的強度の優れると共に、電極での短
絡が少なくて信頼性の向上した青色発光素子が得られ
る。
では、LEDチップとリードフレームとの機械的強度が
優れ、電極での短絡が少なくて信頼性が向上する。ま
た、本発明の製造方法によれば、圧倒的な時間的短縮と
高い歩留が達成できる。
面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 LEDチップが、透光性基板と、この透
光性基板上に積層されたn型及びp型窒化ガリウム系化
合物半導体層と、上記透光性基板から離れた面上であっ
てエッチングによりp型窒化ガリウム系化合物半導体層
の一部を取り除かれて露出したn型窒化ガリウム系化合
物半導体層の部位と、p型窒化ガリウム系化合物半導体
層上とに夫々形成された一対の電極層とを有してなり、
上記LEDチップの一対の電極層が導電性接着剤層を介
して一対のリードフレームに夫々電気的に接続されてい
る青色発光素子において、 上記一対の電極層を除くn型及びp型窒化ガリウム系化
合物半導体層上には、絶縁性保護膜が形成されてなるこ
とを特徴とする青色発光素子。 - 【請求項2】 上記絶縁性保護膜がポリイミドからなっ
ており、一方、上記導電性接着剤層が銀ペーストからな
っていることを特徴とする請求項1に記載の青色発光素
子。 - 【請求項3】 LEDチップが、透光性基板と、この透
光性基板上に積層されたn型及びp型窒化ガリウム系化
合物半導体層と、エッチングによりp型窒化ガリウム系
化合物半導体層の一部を取り除かれて露出したn型窒化
ガリウム系化合物半導体層の部位と、p型窒化ガリウム
系化合物半導体層上とに夫々形成された一対の電極層と
を有してなるLEDチップを形成した後、上記一対の電
極層を除く上記LEDチップにおける透光性基板と反対
する面上に、ポリイミドからなる絶縁性保護膜を形成す
ることを特徴とする青色発光素子の製造方法。
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