KR100686416B1 - 복합 발광소자, 반도체 발광장치 및 반도체 발광장치의제조방법 - Google Patents

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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 복합 발광소자는 광 투과성을 갖는 기판 및 이 기판 상에 형성되고 제 1 도전형의 제 1 반도체층 및 제 2 도전형의 제 2 반도체층을 포함하는 적층체를 갖는 발광소자와, 주면이 발광소자의 적층체와 대향하여 발광소자와 전기적으로 접속됨과 동시에 발광소자를 유지하는 서브 마운트 소자를 구비하고 있다. 발광소자는, 서브 마운트 소자의 주면에 형성되고 발광소자로부터의 발광광 파장을 이 발광광의 파장과 다른 파장으로 변환시키는 형광재료 또는 발광광의 일부를 흡수하는 필터재료를 포함하는 파장변환 수지재료로 피복되어 있다.

Description

복합 발광소자, 반도체 발광장치 및 반도체 발광장치의 제조방법{COMPOSITE LIGHT-EMITTING DEVICE, SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING UNIT AND METHOD FOR FABRICATING THE UNIT}
도 1의 (a) 및 도 1의 (b)는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 복합 발광소자를 나타내며, 도 1의 (a)는 단면도이고 도 1의 (b)는 평면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 복합 발광소자의 보호기능을 설명하기 위한 등가회로도.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 발광소자를 나타내며, 도 3의 (a)는 평면도이고 도 3의 (b)는 도 3 (a)의 Ⅲb-Ⅲb선의 단면도.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 서브 마운트 소자를 나타내며, 도 4의 (a)는 평면도이고 도 4의 (b)는 도 4 (a)의 Ⅳb-Ⅳb선의 단면도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 관한 복합 발광소자의 단면도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 관한 서브 마운트 소자의 평면도.
도 7의 (a)는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 하나의 복합 발광소자의 단면도.
도 7의 (b)는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 다른 복합 발광소자의 단면도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 관한 반도체 발광장치의 단면도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예의 변형예에 관한 반도체 발광장치의 단면도.
도 10의 (a)∼도 10의 (d)는 본 발명의 제 4 실시예에 관한 반도체 발광장치의 제조방법을 나타내는 공정순 단면도.
도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는 본 발명의 제 4 실시예에 관한 반도체 발광장치의 제조방법을 나타내는 공정순 단면도.
도 12의 (a)∼도 12의 (d)는 본 발명의 제 5 실시예에 관한 반도체 발광장치의 제조방법을 나타내는 공정순 단면도.
도 13의 (a)∼도 13의 (c)는 본 발명의 제 5 실시예에 관한 반도체 발광장치의 제조방법을 나타내는 공정순 단면도.
도 14는 종래의 백색 LED 램프의 단면도.
도 15의 (a) 및 도 15의 (b)는 종래의 LED소자를 나타내며, 도 15의 (a)는 평면도이고 도 15의 (b)는 도 15 (a)의 XVb-XVb선의 단면도.
본 발명은 광 투과성의 기판 상에 형성된 반도체층으로 형성되는 발광 다이오드 소자나 발광 레이저 다이오드 소자 등의 발광소자와, 이 발광소자의 발광광의 파장을 다른 파장으로 변환시키는 형광재료 또는 발광광의 일부를 흡수하는 필터 재료를 포함하는 수지재료를 갖는 복합 발광소자와, 이 복합 발광소자를 포함하는 반도체 발광장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광소자로부터 출력되는 발광광의 파장을, 형광재료를 사용하여 파장 변환시키는 방법은 이미 잘 알려져 있다. 예를 들어 유리로 이루어지는 네온관의 내벽 면에 형광재료를 도포하여 오렌지색의 형광광을 녹색광으로 변환시키거나, 희화갈륨(GaAs)으로 이루어지는 발광 다이오드(LED)의 성형 수지재료에 형광재료를 첨가함으로써 적색 외의 발광광을 녹색광으로 변환시키는 방법 등이 잘 알려져 있다. 최근에는 청색 발광광을 출력할 수 있는 질화 갈륨(GaN) 등의 Ⅲ족 질화물 반도체로 이루어지는 발광소자(이하 GaN·LED소자로 표기)에 형광재료를 사용하여 백색광을 얻는 백색 LED 램프가 제품화되었다.
이하, 종래의 백색 LED 램프에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 14는 종래의 백색 LED 램프의 단면 구성을 나타내고 있다. 도 14에 도시한 바와 같이 선단부에 광 반사 캡(100a)이 설치된 제 1 리드프레임(100A)과, 선단부가 광 반사 캡(100a)과 간격을 두고 설치된 제 2 리드프레임(100B)을 갖고 있다. 광 반사 캡(100a)의 저면 상에는 GaN·LED소자(110)가 절연성 접착재(101)로 고착되어 있다. GaN·LED소자(110)는 한쪽 전극이 제 1 와이어(102A)에 의하여 제 1 리드프레임(100A)과 접속되고, 다른 한쪽 전극이 제 2 와이어(102B)에 의하여 제 2 리드프레임(100B)과 접속되어 있다. 광 반사 캡(100a)의 내부는 GaN·LED소자(110)로부터의 발광광 파장을, 이와 다른 파장으로 변환시키는 형광재료(103)를 포함하는 파장변환 수지재료(104)가 GaN·LED소자(110)를 피복하도록 충전되어 있다. 제 1 리드프레임(100A) 및 제 2 리드프레임(100B)의 선단부는 광 반 사 캡(100a)을 포함하도록, 투광성의 에폭시수지로 이루어지는 구형상의 봉입용 수지재료(105)에 의하여 일체적으로 봉입되어 백색 LED 램프가 구성된다.
또 도시하지는 않았지만 광 반사 캡(100a) 및 구형상의 봉입용 수지재료(105)를 사용하지 않는, 예를 들어 칩 LED의 경우는 마운트부로 되는 오목형상의 용기부를 갖는 실장대의 그 용기부 안에 GaN·LED소자(110)를 유지하고 이 용기 내부를 봉입용 수지재료로 충전하는 구성이다.
다음으로 종래의 GaN·LED소자(110)의 상세한 구성을 설명하기로 한다.
도 15의 (a) 및 도 15의 (b)는 종래의 백색 LED 램프에 이용되고 있는 GaN·LED소자로서, (a)는 평면 구성을 나타내고 (b)는 (a)의 XVb-XVb 선의 단면 구성을 나타낸다. 도 15의 (b)에 도시한 바와 같이 GaN·LED소자(110)는 사파이어로 이루어지는 기판(111) 상에 형성된 n형 GaN으로 이루어지는 n형 콘택트 층(112)과, 이 n형 콘택트 층(112)의 상면 일부에 순차 형성된 n형 AlGaN으로 이루어지는 제 1 배리어층(113)과, InGaN으로 이루어지는 단일 양자 웰(SQW)층(114)과, p형 AlGaN으로 이루어지는 제 2 배리어층(115)으로 구성되는 양자 웰 구조와, 제 2 배리어층(115) 상에 형성된 p형 GaN으로 이루어지는 p형 콘택트층(116)을 갖고 있다.
또한 도 15의 (a)에도 도시한 바와 같이 n형 콘택트층(112) 상면의 나머지 노출 부분에는 n측 전극(117)이 형성되어 있다. p형 콘택트층(116) 상에는 전류 확산용 투명전극(118)이 형성되고 이 투명전극(118) 상의 n측 전극(117)과 가장 멀리 떨어진 위치에 p측 전극(119)이 형성되어 있다.
이와 같이 종래의 GaN·LED소자(110)는 절연성 사파이어 기판(111) 상에 형성되기 때문에 n측 전극(117) 및 p측 전극(119)이 모두 기판(111)의 LED 소자의 형성면 측에 형성되었다.
그러나 도 14에 도시한 종래의 백색 LED 램프 또는 도시하지 않은 백색 칩 LED는 광 반사 캡(100a)이나 실장대의 용기부에 형광재료(103)를 포함하는 파장변환 수지재료(104)를 충전시킴으로써 GaN·LED소자(110)의 발광부를 피복하는 구성이므로 광 반사 캡(100a)이나 실장대의 용기부를 갖지 않는 형상의 발광장치에는 적용할 수 없다는 문제가 있다.
또한 광 반사 캡(100a)이나 실장대의 용기부에 파장변환 수지재료(104)를 충전하는 방법에서는 수지재료의 충전량이나 수지에 첨가하는 형광재료(103)의 농도 차이를 제어하는 것이 어려워진다. 그 결과 백색 색도의 차이가 커져서 요구되는 색도를 갖는 발광장치의 제품수율이 낮다는 문제가 생긴다.
그리고 백색 LED 램프나 백색 칩 LED에 이용되는 GaN·LED소자(110)는 청색 LED 램프로서 이용되고 있는 LED와 동일하다. 따라서 청색광을 발하는 LED소자는 이 LED소자를 구성하는 재료 중, 예를 들어 유전률 ε 등의 물리 정수 또는 이 LED소자의 구조 등에 기인하여 정전기에 매우 약하다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 그 제 1 목적으로 복합 발광소자를 리드프레임이나 실장대의 형상에 관계없이 파장변환 수지재료에 의하여 발광소자를 피복 할 수 있도록 하고, 제 2 목적으로 복합 발광소자 또는 반도체 발광장치에 있어서 정전기 등의 고전압에 대한 내성의 향상을 도모하도록 하며, 제 3 목적은 백색 색도의 조정이 가능하고 또 색도의 차를 억제할 수 있도록 하는 것이다.
상기 제 1 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복합 발광소자를, 광 투과성 기판 상에 소자 영역이 형성된 발광소자와, 이 발광소자의 소자 형성면과 대향하여 발광소자를 유지하고 전기적으로 접속되는 서브 마운트 소자를 갖고, 서브 마운트 소자의 주면 상에서 파장변환 수지재료에 의하여 발광소자를 피복하도록 형성한다.
제 2 목적을 달성하기 위하여 상기 서브 마운트 소자를 정전기 보호소자로 한다.
제 3 목적을 달성하기 위하여 발광소자의 기판에서의 소자 형성면의 반대쪽 발광면과, 파장변환 수지재료의 발광면의 윗부분 외형면 중 적어도 한쪽을 서브 마운트 소자의 이면과 거의 평행하게 한다.
구체적으로 본 발명에 관한 복합 발광소자는 광 투과성을 갖는 기판과, 이 기판 상에 형성되고 제 1 도전형의 제 1 반도체층 및 제 2 도전형의 제 2 반도체층을 포함하는 적층체를 갖는 발광소자와, 주면이 발광소자의 적층체와 대향하고 발광소자와 전기적으로 접속됨과 동시에 발광소자를 유지하는 서브 마운트 소자와, 서브 마운트 소자의 주면 상에 발광소자를 피복하도록 형성되고 발광소자로부터의 발광광의 파장을 이 파장과 다른 파장으로 변환시키는 형광재료를 포함하는 파장변환 수지재료를 구비한다.
본 발명의 복합 발광소자에 의하면, 발광소자는 소자 형성 영역인 적층체가 서브 마운트 소자의 주면과 이른바 플립 칩 접속되며, 발광소자의 기판 측으로부터 발광광을 추출하는 구성이다. 따라서 발광소자의 유지대인 서브 마운트 소자가 파장변환 수지재료의 유지부(받침 부분)로 되므로 리드프레임이나 실장대의 마운트부 형상에 의존하지 않고 파장변환 수지재료에 의하여 발광소자를 피복할 수 있게 된다.
본 발명의 복합 발광소자에 있어서, 서브 마운트 소자 주면의 면 형상이 발광소자의 기판보다 크고 또 한 변이 약 0.25㎜ 이상의 사각형인 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 발광소자에 있어서, 발광소자가 적층체 상에 형성되고 제 1 반도체층과 전기적으로 접속되어 있는 제 1 전극과, 제 2 반도체층과 전기적으로 접속되어 있는 제 2 전극을 가지며, 서브 마운트 소자가 주면 상에 형성되고 발광소자의 제 1 전극과 대향하는 제 1 대향전극 및 발광소자의 제 2 전극과 대향하는 제 2 대향전극을 갖고, 발광소자의 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 파괴전압 이하이면서 소정 전압을 초과하는 전압이 인가되었을 때, 제 1 대향전극 및 제 2 대향전극 사이에 전류를 흐르게 정전기 보호소자인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 발광소자의 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 정전기 등에 의하여 파괴전압 이상의 높은 전압이 인가되었다 하더라도 정전기 보호소자의 두 전극간에 우회전류가 흐르므로 발광소자가 파괴되는 일없이 확실하게 보호된다.
이 경우에 발광소자의 제 1 전극은 n측 전극이고 제 2 전극은 p측 전극이며, 정전기 보호소자는 제 1 대향전극을 양전극으로 하고 제 2 대향전극을 음전극으로 하는 다이오드 소자인 것이 바람직하다.
또 이 경우, 다이오드 소자의 순방향 동작전압이 발광소자의 역방향 파괴전압보다 작고, 다이오드 소자의 역방향 파괴전압(제너전압)이 발광소자의 동작전압보다 크며 또한 발광소자의 순방향 파괴전압보다 작은 것이 바람직하다.
이 경우에 제 1 전극과 제 1 대향전극 및 제 2 전극과 제 2 대향전극은 각각 대향하는 전극간에 설치된 마이크로 범프에 의하여 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우의 마이크로 범프는 서로 대향하는 전극끼리와 용착되어 접속되며, 정전기 보호소자는 주면과 반대쪽 면 상에 형성된 이면전극을 가지며, 제 1 대향전극 및 제 2 대향전극 중 어느 한쪽은 외부 부재와 전기적으로 접속되는 본딩 패드부를 갖고, 이면전극은 제 1 대향전극 및 제 2 대향전극 중 본딩 패드부를 갖는 전극의 극성과 다른 극성을 갖는 것이 바람직하다.
또한 이 경우에 발광소자의 제 1 반도체층 및 제 2 반도체층이 Ⅲ족 질화물로 이루어지는 화합물 반도체이고, 정전기 보호소자는 주면측 상부에 p형 반도체 영역 및 n형 반도체 영역이 형성된 실리콘으로 이루어지는 가로형 다이오드 소자인 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 발광소자에 있어서, 발광소자는 적층체 상에 형성되고, 제 1 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 1 전극과, 제 2 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 갖고, 서브 마운트 소자는 도전성 부재로 이루어지는 보조소자이며, 주면 상에 도전성 부재와 절연되도록 형성되고 발광소자의 제 1 전극과 대향하는 제 1 대향전극과, 주면 상에 도전성 부재와 도통되도록 형성되고 발광소자의 제 2 전극과 대향하는 제 2 대향전극을 갖는 것이 바람직하다.
이 경우에 제 1 전극과 제 1 대향전극 및 제 2 전극과 제 2 대향전극은 각각 대향하는 전극간에 설치된 마이크로 범프에 의하여 전기적으로 접속된다.
이 경우 마이크로 범프는 서로 대향하는 전극끼리와 용착 접속되며, 보조소자는 주면과 반대쪽의 면 상에 형성된 이면전극을 갖고, 제 1 대향전극 및 제 2 대향전극 중 어느 한 쪽은 외부 부재와 전기적으로 접속되는 본딩 패드부를 가지며, 이면전극은 제 1 대향전극 및 제 2 대향전극 중 본딩 패드부를 갖지 않는 전극과 도통되는 것이 바람직하다.
또 이 경우에, 발광소자의 제 1 반도체층 및 제 2 반도체층은 Ⅲ족 질화물로 이루어지는 화합물 반도체이고, 보조소자는 도전성 실리콘으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 발광소자에 있어서, 파장변환 수지재료가 형광재료를 약 50∼90 중량％의 비율로 포함하는 광 투과성 수지재료인 것이 바람직하다.
이 경우에, 발광소자 기판에서의 적층체 형성면과 반대쪽 면인 발광면과, 파장변환 수지재료의 발광면 윗부분의 외형면 중 적어도 한 쪽은 서브 마운트 소자 이면전극의 형성면과 거의 평행인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 발광소자의 발광면 위쪽 부분의 파장변환 수지재료의 두께에 크게 의존하는 발광광의 색도차를 억제할 수 있다.
이 경우, 파장변환 수지재료에 있어서 발광면 윗부분의 두께가 거의 20㎛ 이상이고 110㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한 이 경우에 파장변환 수지재료에 있어서 발광소자의 발광면 및 측면을 피복하는 부분의 두께가 거의 20㎛ 이상이고 110㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 반도체 발광장치는, 발광소자 및 이 발광소자를 유지하는 서브 마운트 소자를 갖는 복합 발광소자와, 서브 마운트 소자에 있어서의 발광소자의 유지면과 반대쪽 면을 유지하는 마운트부를 갖는 리드프레임 또는 배선용 기판과, 마운트부의 위를, 복합 발광소자가 포함되도록 피복하는, 광 투과성을 갖는 봉입 수지재료를 구비하고, 발광소자는 광 투과성을 갖는 기판과, 기판 상에 형성되고 제 1 도전형의 제 1 반도체층 및 제 2 도전형의 제 2 반도체층을 포함하는 적층체를 가지며, 서브 마운트 소자는 주면이 발광소자의 적층체와 대향하여 발광소자와 전기적으로 접속되고, 발광소자는 서브 마운트 소자의 주면 상에 형성되고 발광소자로부터의 발광광 파장을 이 파장과 다른 파장으로 변환시키는 형광재료를 포함하는 파장변환 수지재료로 피복된다.
본 발명의 반도체 발광장치에 의하면 본 발명의 복합 발광소자를 이용한 반도체 발광장치를 확실하게 얻을 수 있다.
본 발명의 반도체 발광장치에 있어서, 서브 마운트 소자가 주면 상에 형성되고 발광소자와 전기적으로 접속되는 본딩 패드부와 발광소자의 유지면과 반대쪽 면상에 형성된 이면전극을 갖고, 이면전극과 마운트부는 도전성 페이스트재료로 고착되어 본딩 패드부는 마운트부와 다른 부재와 와이어에 의하여 전기적으로 접속되는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 제 1 반도체 발광장치의 제조방법은 광 투과성을 갖는 기판 상에 제 1 도전형의 제 1 반도체층 및 제 2 도전형의 제 2 반도체층을 포함하는 적층체를 형성하고, 적층체 상에 전극을 설치함으로써 발광소자를 제작하는 공정과, 주면 상의 발광소자의 전극과 대향하는 위치에 대향전극을 갖는 서브 마운트 소자를 제작하는 공정과, 전극 또는 대향전극 상에 마이크로 범프를 형성하는 공정과, 발광소자의 전극과 서브 마운트 소자의 대향전극이 마이크로 범프를 통하여 전기적으로 접속되도록 발광소자의 적층체와 서브 마운트 소자의 주면을 서로 대향시켜 발광소자를 서브 마운트 소자의 주면 상에 유지하는 공정과, 발광소자로부터의 발광광의 파장을 이 발광광의 파장과 다른 파장으로 변환시키는 형광재료를 포함하는 파장변환 수지재료를, 서브 마운트 소자의 주면을 파장변환 수지재료의 유지부로서 발광소자를 피복하도록 도포하는 공정을 구비한다.
본 발명의 제 1 반도체 발광장치의 제조방법에 의하면 본 발명의 반도체 발광장치를 확실하게 제조할 수 있다.
본 발명에 관한 제 2 반도체 발광장치의 제조방법은 광 투과성을 갖는 복수의 기판 상에 제 1 도전형의 제 1 반도체층 및 제 2 도전형의 제 2 반도체층을 포함하는 적층체를 각각 형성하고 적층체 상에 전극을 설치함으로써 복수의 발광소자를 제작하는 공정과, 웨이퍼 상태에서, 주면 상에 형성된 본딩 패드부 및 각 발광소자의 전극과 대향하는 위치에 형성된 대향전극을 갖고 주면과 반대쪽 면에 이면전극을 갖는 복수의 서브 마운트 소자를 제작하는 공정과, 각 전극 또는 각 대향전극 상에 스터드(Stud) 범프 형성법 또는 도금법에 의하여 마이크로 범프를 형성하는 공정과, 발광소자의 전극과 서브 마운트 소자의 대향전극을 마이크로 범프를 통하여 접촉시킨 후 마이크로 범프에 초음파 또는 열을 가하여 마이크로 범프와, 이 마이크로 범프와 접촉하는 전극을 서로 용착시킴으로써 발광소자와 서브 마운트 소자를 전기적으로 접속시킴과 동시에 발광소자를 서브 마운트 소자의 주면 상에 유지하는 공정과, 발광소자로부터의 발광광의 파장을 이 발광광의 파장과 다른 파장으로 변환시키는 형광재료를 포함하는 파장변환 수지재료를, 서브 마운트 소자의 주면을 파장변환 수지재료의 유지부로서 각 발광소자마다 피복하도록 도포하고, 도포한 파장변환 수지재료를 경화시킴으로써 각각이 발광소자와 서브 마운트 소자로 이루어지는 복수의 복합 발광소자를 형성하는 공정과, 웨이퍼 상태의 복수 복합 발광소자를 복수의 칩으로 분할하는 공정과, 칩 상태의 복합 발광소자별로, 이 복합 발광소자에 있어서의 서브 마운트 소자의 이면전극과 리드프레임 또는 배선용 기판 상의 마운트부를 도전성 페이스트로 고착시키는 공정과, 서브 마운트 소자의 본딩 패드부와 리드프레임 또는 배선용 기판을 와이어로 접속하는 공정을 구비한다.
본 발명의 제 2 반도체 발광장치의 제조방법에 의하면 파장변환 수지재료의 유지부가 되는 서브 마운트 소자를 웨이퍼 상태인 채로 취급하므로, 파장변환 수지재료의 도포에 있어서, 디스펜서를 사용하는 방법뿐만 아니라 웨이퍼 상태로 패터닝 가능한 방법, 예를 들어 스크린 인쇄법 등으로 실행시킬 수 있으므로 정밀도 높고 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 제 2 반도체 발광장치의 제조방법은 발광소자를 서브 마운트 소자 상에 유지하는 공정과 복수의 복합 발광소자를 형성하는 공정 사이에, 각 발광소자의 기판에서의 적층체 형성면과 반대쪽 면인 발광면을 서브 마운트 소자의 이면전극 형성면과 거의 평행하게 되도록 연마하는 공정을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 반도체 발광장치의 제조방법은 복수의 복합 발광소자를 형성하는 공정과 복수의 칩으로 분할하는 공정 사이에, 파장변환 수지재료에 있어서의 각 발광소자 윗부분의 외형면을 서브 마운트 소자의 이면전극 형성면과 거의 평행하게 되도록 연마하는 공정을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.
(제 1 실시예)
본 발명의 제 1 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 1의 (a) 및 도 1의 (b)는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 복합 발광소자로서, (a)는 단면구성을 나타내고 (b)는 평면구성을 나타낸다. 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 본 실시예에 관한 복합 발광소자는, 발광소자로서의 GaN 등의 Ⅲ족 질화물로 이루어지는 LED 소자(1)가 서브 마운트 소자로서의 다이오드 소자(2)의 주면과 플립 칩 실장되어 있다. 다이오드 소자(2)의 주면 상에는 LED 소자(1)의 면 전체를 피복함과 동시에 이 다이오드 소자(2) 주면의 일부가 남도록 파장변환 수지재료(3)가 도포되어 있다. 이 파장변환 수지재료(3)에는 LED 소자(1)의 발광광 파장을 이 발광광 파장과 다른 파장으로 변환시키는 형광재료 또는 발광광의 일부를 흡 수하는 필터재료가 첨가되어 있다.
LED 소자(1)는 투광성 사파이어로 이루어지는 기판(10)을 가지며, 이 기판(10)에서의 다이오드 소자(2)와 반대쪽 면(상면)을 발광광 추출면(발광면)으로 하고 있다. 또한 기판(10)에서의 다이오드 소자(2)쪽의 면(하면)에는 LED 소자(1)의 n형 반도체층과 접속된 n측 전극(17)과, p형 반도체층과 접속된 p측 전극(18)이 형성되어 있다.
다이오드 소자(2)는, 예를 들어 실리콘(Si)으로 이루어지는 소자 본체(20)를 가지며, 소자 본체(20) 상부의 노출 영역 및 LED 소자(1)의 n측 전극(17)과 대향하는 영역에는 p형 반도체 영역(20a)이 형성되고, 그 나머지 부분이 n형 반도체 영역(20b)이다. 소자 본체(20) 주면 상에서의 p형 반도체 영역(20a)에는 제 1 대향전극으로서의 p측 대향전극(21)이 설치되어 있다. 소자 본체(20) 주면 상에서의 n형 반도체 영역(20b)에는 제 2 대향전극으로서의 n측 대향전극(22)이 설치되어 있다. 또한 소자 본체(20) 주면 상에서의 p측 대향전극(21)과 n측 대향전극(22) 주위에는 실리콘 산화막으로 이루어지는 절연막(23)이 형성되어 있다. 또한 소자 본체(20)의 주면과 반대쪽 면에는 n형 반도체 영역(20b)과 접속된 이면전극(24)이 설치되어 있다.
LED 소자(1)의 n측 전극(17)과 다이오드 소자(2)의 p측 대향전극(21) 사이 및 LED 소자(1)의 p측 전극(18)과 다이오드 소자(2)의 n측 대향전극(22) 사이에는 직경이 약 100㎛이고 높이가 약 15㎛의 금(Au)으로 이루어지는 마이크로 범프(25)가 용착됨으로써 n측 전극(17)과 p형 대향전극(21) 사이 및 p측 전극(18)과 n측 대 향전극(22) 사이가 각각 전지적으로 접속되어 있다.
p측 대향전극(21)의 노출부는 본딩 패드부(21a)이고 이 본딩 패드부(21a)와 이면전극(24)에 의하여 외부 부재와의 전기적인 도통을 도모할 수 있다.
LED 소자(1)를 포함하는 다이오드 소자(2) 상에 파장변환 수지재료(3)를 도포하는 방법으로서는 파장변환 수지재료(3)의 패터닝이 가능한 스크린 인쇄법을 이용하는 것이 바람직하다. 또한 스크린 인쇄법 이외에서는, 예를 들어 디스펜서를 이용한 포팅(potting)법을 사용하여도 되지만 이 경우에는 파장변환 수지재료(3)가 다이오드 소자(2)의 주면 상으로부터 유출되지 않도록, 다이오드 소자(2)의 칩 사이즈의 한 변을, LED 소자(1) 칩 사이즈의 대각선 길이보다 크게 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 실시예에 관한 복합 발광소자는 과전압에 약한 Ⅲ족 질화물로 이루어지는 청색 LED 소자(1)가, 정전기 보호기능을 가진 다이오드 소자(2) 상에 마이크로 범프(25)를 개재시켜 플립 칩 접합되는 점과, LED 소자(1)를 피복하는 파장변환 수지재료(3)가 다이오드 소자(2) 주면의 일부 영역을 파장변환 수지재료(3)의 유지부(받침 부분)로서 도포되는 점에 특징이 있다. 이로써 LED 램프 또는 칩 LED에 이용되는 리드프레임이나 실장대인 배선용 기판의 형상에는 상관없이, 즉 발광장치의 구성 부재로서 반사 캡이나 실장대의 마운트용 용기부가 설치되지 않아도, 파장변환 수지재료(3)에 의하여 LED 소자(1)가 확실하게 피복된 발광장치를 실현할 수 있다.
일반적으로 LED 소자(1)가 발하는 청색 발광광으로부터 파장변환 수지재료(3)에 의하여 백색광을 얻기 위해서는, 청색 발광광을 그 보색광인 황녹색으로 변환시키는 형광재료를, 파장변환 수지재료(3)에 첨가하면 된다. 이로써 파장변환 수지재료(3)를 청색인 채 투과하는 발광광과 형광재료에 의하여 청색의 보색으로 변환된 발광광이 외부에서 서로 혼합되어 백색광으로서 인식된다.
또한 LED 소자(1)로부터의 발광광은, 사파이어로 이루어지는 기판(10)의 위쪽으로부터 추출된다. 이 때문에 LED 소자(1)의 p측 전극(18)에는 종래의 LED 소자(110)에 설치되어 있던 전류 확산용 투명 전극(118)이 필요 없게 되어, 전류 확산용 부재로서는 비교적 막두께가 두꺼운 p측 전극(18)만을 설치하면 된다.
이하, 본 실시예에 관한 복합 발광소자의 정전기압에 대한 보호기능을 설명하기로 한다.
GaN으로 이루어지는 종래의 백색 LED 램프는 충전된 콘덴서와 대향시켜 양자간에서 방전시키면, 순방향으로는 100V 정도의 정전기압으로 파괴되고 역방향으로는 30V 정도의 정전기압으로 파괴된다. 이 값은 GaP나 GaAlAs 등의 다른 벌크(bulk) 화합물 반도체로 구성되는 장파장 발광형의 LED 소자에 비하여 극히 작다. 이 때문에 외부로부터 정전기가 인가되지 않도록 하는 보호기능을 설치하지 않고 LED 램프를 취급하면 이 LED 램프를 파괴해 버릴 우려가 있다.
본 실시예에 관한 복합 발광소자는 도 1의 (a)에서도 알 수 있는 바와 같이 보호기능을 갖는 다이오드 소자(2)와 LED 소자(1)는 접속 관계가 역극성이고 동시에 병렬 접속으로 되도록 접속되어 있다. 이를 회로도로 나타내면 도 2와 같이 된다. 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 양전극과 음전극 중 역극성의 전극을 서로 접속시키고 LED 소자(1)에 외부로부터 입력되는 고전압이 인가되지 않는 구성으로 되어 있다. 또한 LED 소자(1)의 양전극 측에는 다이오드 소자(2)의 n형 기판의 저항 성분이 직렬로 부가되어, 미량이지만 보호저항(R)으로서의 역할을 한다.
이와 같은 접속 구성을 취하므로 LED 소자(1)의 역방향으로 전압이 인가되면그 인가전압은 정전기 보호소자인 다이오드 소자(2)에 대해서는 순방향 전압으로 되기 때문에 다이오드 소자(2)를 통하여 전류가 흐르기 쉽게 되므로 LED 소자(1)가 보호된다. 한편 LED 소자(1)의 순방향으로 전압이 인가되면 그 인가전압은 다이오드 소자(2)에 대하여 역방향 전압으로 되기 때문에 LED 소자(1)를 통하여 전류가 흐르기 쉽게 되어 발광작용을 확실하게 얻을 수 있다. 그 결과 보호작용과 발광작용을 확실하게 얻을 수 있다.
본 실시예에 관한 다이오드 소자(2)의 순방향 동작전압은 약 0.9V이므로 LED 소자(1)에 인가되는 역방향 전압은 0.9V에서 차단되게 된다. 또 다이오드 소자(2)의 역방향 파괴전압(제너전압)은 10V 근방으로 설정할 수 있으므로 LED 소자(1)에 인가되는 순방향 전압도 보호저항(R)과 제너전압의 작용에 따라서 보호된다. LED 소자(1)의 순방향 파괴전압치는 100V 정도이고 역방향 파괴전압치는 30V 정도이므로 이러한 구성에 의하여 정전기 등의 고전압 인가에 따른 LED 소자(1)의 파괴를 확실하게 방지할 수 있다.
즉 LED 소자(1)의 순방향 파괴전압 및 역방향 파괴전압을 각각 Vf1, Vb1으로 하고, 다이오드 소자(2)의 순방향 동작전압 및 역방향 파괴전압(제너전압)을 각각 Vf2, Vb2로 하며, LED 소자(1)의 동작전압을 VF로 한다면, 이하의 수학식(1) 및 수 학식(2)을 만족하도록 하면 된다.
Vf2＜Vb1
VF＜Vb2＜Vf1
이하 본 실시예에 관한 LED 소자의 상세한 구성에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 본 실시예에 관한 발광소자로서의 LED 소자로서, (a)는 평면 구성을 나타내고 (b)는 (a)의 Ⅲb-Ⅲb선의 단면 구성을 나타내고 있다. 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 사파이어로 구성되는 기판(10) 상에는 AlN으로 이루어지는 버퍼층(11)과 n형 GaN으로 이루어지는 n형 콘택트층(12)이 순차 형성되어 있다. n형 콘택트층(12)의 상면 일부에는 n형 AlGaN으로 이루어지는 제 1 클래드층(13)과, 비도프 InGaN으로 이루어지는 웰층과 비도프 GaN으로 이루어지는 배리어층을 쌍으로 하는 양자 웰 구조가 복수 쌍으로 적층된 다중 양자 웰(MQW)층(14)과, p형 AlGaN으로 이루어지는 제 2 클래드층(15)과, 그리고 p형 GaN으로 이루어지는 p형 콘택트층(16)이 순차 형성되어 있다.
도 3의 (a)에도 도시된 바와 같이 n형 콘택트층(12)의 상면 의 한 구석에 노출되는 영역에는 알루미늄(Al)을 함유하는 n측 전극(17)이 형성되어 있다. p형 콘택트층(16) 상에는 전류 확산용 투명 전극을 설치할 필요없이 은(Ag), 티탄(Ti) 및 금(Au)을 함유하는 p측 전극(18)이 설치되어 있다.
본 실시예에 관한 LED 소자(1)의 평면 사이즈는 한 변이 0.3㎜ 정도이고 그 형상은 거의 정방형이다. 또 LED 소자(1) 한 변의 사이즈는 0.18㎜ 이상이 바람직하다. 이것은 0.18㎜ 이하로 하면 칩 상태로 가공하기가 어려워지고 또 발광소자로서의 신뢰성도 크게 저하하기 때문이다.
이하 본 실시예에 관한 다이오드 소자(2)의 상세한 구성에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 본 실시예에 관한 서브 마운트 소자로서의 다이오드 소자에 있어서, (a)는 평면 구성을 나타내고 (b)는 (a)의 Ⅳb-Ⅳb선의 단면 구성을 나타내고 있다. 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 다이오드 소자(2)는 n형 실리콘으로 이루어지는 소자 본체(20)의 상부에, 역방향 파괴전압(제너전압)이 10V 근방으로 되도록, 예를 들어 붕소 등의 p형 불순물 이온이 주입된 p형 반도체 영역(20a)을 갖고 있다.
소자 본체(20) 상에 있어서 p형 반도체 영역(20a)에는 이 p형 반도체 영역(20a)과 접속된 Al로 이루어지는 p측 대향전극(21)이 형성되어 있고, n형 반도체 영역(20b)에는 이 n형 반도체 영역(20b)과 접속되고 절연막(23)에 의하여 p측 대향전극(21)과 절연된 Al로 이루어지는 n측 대향전극(22)이 형성되어 있다. 또한 소자 본체(20)에 있어서의 대향전극 형성면과 반대쪽 면에는 예를 들어 외부 리드와 전기적으로 접속되는 안티몬(Sb), 니켈(Ni) 또는 금(Au)을 포함하는 이면전극(24)이 형성되어 있다.
본 실시예에 관한 다이오드 소자(2)의 평면 사이즈는 0.4㎜×0.6㎜ 정도이 다. 또 서브 마운트 소자인 다이오드 소자(2)의 사각형 한 변의 사이즈는 약 0.25㎜ 이상인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 다이오드 소자(2)의 파장변환 수지재료(3)의 유지부(받침 부분)로서의 기능이 최적화 된다. 또 LED 소자(1)의 한 변 사이즈가 0.28㎜ 정도의 사각형일 경우에 그 대각선 길이 이상의 한 변을 갖는 사각형, 즉 한 변이 0.40㎜ 이상의 사각형이 더욱 바람직하다.
이와 같이 본 실시예에 의하면 LED 소자(1) 및 파장변환 수지재료(3)의 유지부가 되는 서브 마운트 소자(2)를 구비하므로 반사 캡의 유무나 실장대의 마운트부의 형상에 관계없이 파장변환 수지재료(3)로 LED 소자(1)를 피복하도록 형성할 수 있고 나아가서는 정전기 등의 고전압에 대한 보호기능을 갖는 신뢰성 높은 발광장치를 얻을 수 있다.
또한 본 실시예의 또 다른 특징으로서 LED 소자(1)는 마이크로 범프(25)를 통하여 다이오드 소자(2)의 주면 상에 플립 칩 실장된다. 이로써 LED 소자(1)와 다이오드 소자(2) 간의 전기적 접속에 있어서 와이어 본딩용의 비교적 넓은 본딩 패드 영역이 불필요해지므로 복합 발광소자 전체를 소형화할 수 있다. 또한 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 LED 소자(1)의 발광동작에 아무런 작용도 하지 않는 n측 전극(17)의 면적을 상대적으로 작게 할 수 있으므로 원하는 발광 면적을 유지한 채로 칩 사이즈를 작게 할 수 있다.
또 LED 소자(1)의 기판(10)이 투명한 사파이어로 이루어지고 기판(10) 측으로부터 발광광을 추출하므로 종래의 LED 소자(110)와 같이 소자 형성면 측으로부터 발광광을 추출하는 경우에 비해 발광광이 전극에 의하여 차단되는 일이 없으므로 발광광의 추출 효율이 향상된다. 따라서 마이크로 범프(25)에 의한 플립 칩 접속을 함으로써 비교적 높은 원가의 화합물 반도체를 이용하는 복합 발광소자의 칩 면적을 저감할 수 있으므로 발광 능력의 증대 및 원가 삭감을 도모할 수 있다.
그리고 또 다른 특징으로서 소자의 방열성 향상을 들 수 있다. 도 14에 나타낸 종래의 LED 램프의 경우, LED 소자(110)로부터 발생되는 열이 파장변환 수지재료(104)와 Au로 구성되는 제 1 와이어(102A)와 제 2 와이어(102B) 및 사파이어 기판에 방열되지만, 파장변환 수지재료(104) 및 사파이어 기판은 열 전도율이 작고 또 열 전도율이 큰 와이어(102A, 102B)도 LED 소자(110)의 사이즈에 비해 길고 직경이 25㎛∼30㎛으로 작으므로 방열성이 불충분하게 된다. 이로써 동작 중에 발생되는 열이 파장변환 수지재료(104)에 체류하게 됨으로써 파장변환 수지재료(104) 및 그 주위가 변색되어버리고 그 결과 발광광의 추출 효율이 저하되어 휘도가 열화된다.
이에 반하여 본 실시예에서는 LED 소자(1)로부터 발생되는 열이 n측 전극(17) 및 p측 전극(18)으로부터 직경 약 100㎛이고 높이가 약 15㎛의 마이크로 범프(25)를 거쳐, 열 전도율이 높고 히트 싱크(heat sink)에도 이용되는 Si으로 이루어지는 다이오드 소자(2)를 통하여 외부 부재로 방열된다. 그 결과, 방열성이 뛰어나므로 휘도 열화의 원인인 파장변환 수지재료(104)의 변색도 일어나지 않아 장기 신뢰도가 향상된다.
또 본 실시예에 있어서 정전기 보호소자로서 가로형 다이오드 소자(2)를 이용하였지만 이에 한정되지 않고 예를 들어 세로형 pn 다이오드 소자, 핀 다이오드 소자, 쇼트 키 배리어 다이오드 소자, 제너 다이오드 소자, 터널 다이오드 소자, 또는 건 다이오드 소자 등 각종 다이오드 소자를 이용하여도 된다.
또한 화합물 반도체의 건 효과를 이용한 건 다이오드 소자를 LED 소자(1)의 기판(10) 상에 형성할 수도 있다.
그리고 정전기 보호소자로서 임계값 전압이 발광소자의 동작전압보다 높고 순방향 파괴전압 및 역방향 파괴전압보다 낮은 임계값으로 설정한 전계효과형 트랜지스터를 설치하여도 좋다.
(제 1 실시예의 변형예)
이하 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 관한 복합 발광소자의 단면 구성을 나타내고, 도 6은 본 변형예에 관한 서브 마운트 소자로서의 보조소자의 평면 구성을 나타내고 있다. 여기서 도 5에 있어서 도 1의 (a)에 도시한 구성 부재와 동일한 구성 부재에는 동일 부호를 부여함으로써 설명을 생략한다.
도 5에 도시한 바와 같이 본 변형예는, LED 소자(1)가 이 LED 소자(1)의 서브 마운트 소자로서의 다이오드 소자(2) 대신에 정전기 보호기능을 갖지 않는 보조소자(4) 상에 마이크로 범프(25)를 통하여 유지되는 것을 특징으로 한다. 예를 들어 LED 소자(1)의 기판(10)에 사파이어 대신 광 투과성 탄화규소(SiC)를 이용하는 경우에, 이 구성의 LED 소자는 정전기에 강하므로 구성이 간단한 보조소자(4)라도 유효하게 된다.
도 6에 도시한 바와 같이 보조소자(4)는 예를 들어 도전성 실리콘으로 구성되는 기판(40)의 주면 상에 실리콘 산화막 등으로 이루어지는 절연막(41)을 개재시켜 절연 상태에서 형성된 제 1 대향전극(42)과, 기판(40)과 도통 상태에서 형성된 제 2 대향전극(43)을 갖고 있다. 제 1 실시예와 마찬가지로 여기서도 제 1 대향전극(42)의 노출 영역은 본딩패드부(42a)로 된다. 또 기판(40)의 주면과 반대쪽 면 상에는 제 2 대향전극(43)과 도통하도록 이면전극(44)이 설치되어 있다.
도 5에서도 알 수 있는 바와 같이 제 1 대향전극(42)은 LED 소자(1)의 n측 전극(17)과 대향하여 접속되고, 제 2 대향전극(43)은 LED 소자(1)의 p측 전극(18)과 대향하여 접속되어 있다. 또 본 실시예에 관한 보조소자(4)의 평면 사이즈는 0.4㎜×0.6㎜ 정도이다. 그리고 기판(40)은 극성을 갖지 않으므로 제 1 대향전극(42)이 p측 전극(18)과 접속되며 제 2 대향전극(43)이 n측 전극(17)과 접속되어도 된다.
이와 같이 본 변형예에 관한 복합 발광소자는 도전성 기판(40)으로 구성되는 보조소자(4)를 갖고 있으므로 다음에 나타내는 바와 같은 특징을 갖는다.
즉 복합 발광소자에 필수인 LED 소자(1) 및 파장변환 수지재료(3)를 유지하는 서브 마운트 소자를 구비하고 있으므로 반도체 발광장치에 이 복합 발광소자를 장착할 때, 발광장치의 마운트부 형상에 관계없이 이 복합 발광소자를 쉽고 확실하게 장착할 수 있다.
또한 LED 소자(1)가 마이크로 범프(25)를 통하여 서브 마운트 소자인 보조소자(4)의 주면 상에 플립 칩 실장되므로 복합 발광소자 전체를 소형화할 수 있다. 그리고 LED 소자(1)의 발광광을 투명한 기판(10)측으로부터 추출하기 때문에 발광 능력의 증대 및 칩의 원가 삭감을 도모할 수 있다. 더욱이 LED 소자(1)로부터 발생되는 열은 보조소자(4)를 통하여 효율적으로 외부 부재로 방열되므로 휘도 열화를 방지할 수 있다.
또한 제 1 실시예 및 그 변형예에 있어서 발광소자로서 Ⅲ족 질화물로 이루어지는 LED 소자(1)를 이용하였지만 이에 한정되지 않고 면 발광형의 레이저 다이오드 소자라도 된다. 그리고 GaAs 등의 Ⅲ족 희화합물을 함유하는 한층 긴 파장의 발광광을 출력하는 LED 소자 또는 레이저 다이오드 소자를 갖는 복합 발광소자라도 좋다.
(제 2 실시예)
이하 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 복합 발광소자의 단면 구성을 나타내고 있다. 여기서 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 있어서 도 1의 (a)에 도시한 제 1 실시예에 관한 복합 발광소자의 구성 부재와 동일한 구성 부재에는 동일 부호를 부여하고 있다. 도 7의 (a)에 도시한 복합 발광소자는 서브 마운트 소자인 다이오드 소자(2)의 LED 소자(1)의 반대쪽 면(이면전극 형성면)(20c)과 파장변환 수지재료(3)의 상면(3a)이 거의 평행인 것을 특징으로 한다. 도 7의 (b)에 도시하는 복합 발광소자는 다이오드 소자(2)의 이면전극 형성면(20c)과 LED 소자(1)의 기판(10)의 상면(10a)과 파장변환 수지재료(3)의 상면(3a)이 거의 평행인 것을 특징으로 한다. 이로써 파장변환 수지재료(3)를 통하여 생성되는 백색 발 광광의 색도 조정과 이 색도차를 억제할 수 있다. 그리고 서브 마운트 소자인 다이오드 소자(2) 대신에 도 5에 도시한 보조소자(4)를 이용하여도 된다.
백색 발광광은 전술한 바와 같이 청색광인 채로 파장변환 수지재료(3)를 투과한 발광광과, 파장변환 수지재료(3)에 포함되어 있는 형광재료에 의하여 청색의 보색으로 변환된 변환광이 서로 섞여 얻어지기 때문에 그 색도의 결정에는 형광재료의 함유율과 그 파장변환 수지재료(3)의 두께(D)가 중요한 요소로 된다.
본원 발명자들은 주파장(dominant wavelength)이 465㎚∼470㎚ 부근의 청색광을 발광하는 LED 소자(1)를 이용하여 색도 좌표(x,y)의 파장변환 수지재료(3) 중의 형광재료의 함유율과 두께(D)에 대한 의존성을 조사하였다. 표1은 그 결과를 나타낸다.
Figure 112000000432126-pat00001
여기서는 광 투과성 수지재료로서 에폭시 수지재료를 사용하고 형광재료로서(Y,Gd)3(Al, Ga)5O12:Ce를 이용하고 있다.
표 1에서 파장변환 수지재료(3)의 두께(D)가 20㎛∼110㎛이고 형광재료의 함 유율이 50∼90중량％일 때, 백색(x＝0.25∼0.40, y＝0.25∼0.40)을 나타내는 색도에 가까운 값의 발광색이 얻어지는 것을 알 수 있다. 형광재료의 함유율이 예를 들어 50％의 파장변환 수지재료(3)를 이용하여 색도 좌표 (x,y)＝(0.28, 0.33)의 백색광을 얻으려면 이 파장변환 수지재료(3)의 두께(D)를 50㎛ 정도로 설정할 필요가 있다.
LED 소자(1) 기판(10)의 상면(10a) 상에 균일하며 또 막두께가 약 50㎛의 파장변환 수지재료(3)를 정밀도 좋게 형성하기 위해서는 다음과 같이 하면 된다. 우선 웨이퍼 상태인 다이오드 소자(2)의 이면전극 형성면(20c)를 기준면으로 하고, 이 상태의 다이오드 소자(2) 상에 LED 소자(1) 기판(10)의 상면(10a)을 이 기준면과 평행하게 되도록 LED 소자(1)를 본딩한다. 다음으로 스크린 인쇄법 등을 이용하여 막두께가 50㎛의 파장변환 수지재료(3)를 LED 소자(1) 상에 기판(10)의 상면(10a)과 평행하게 되도록 도포하면 된다. 여기서 기준면은 다이오드 소자(2)의 상면이라도 좋지만, 표면에 전극(21, 22)에 의한 요철 부분이 있으므로 이면전극 형성면(20c)이 바람직하다.
파장변환 수지재료(3)에 있어서 기판(10)의 위쪽 두께(D)는 이 파장변환 수지재료(3)를 두껍게 도포하고, 기준면에 대하여 평행하게 되도록 연마함으로써 얻을 수도 있다. 이와 같이 하면 색도를 임의로 조정할 수 있고 웨이퍼 상태의 다이오드 소자(2)의 웨이퍼면 내에서의 색도차도 매우 작게 할 수 있다.
여기서 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 LED 소자(1) 기판(10)의 상면(10a)이 기준면(20c)과 평행이 아닌 경우는, LED 소자(1) 기판(10)의 상면(10a) 중심부에서 파장변환 수지재료(3)의 상면(3a)까지의 두께(D)를 소정값의 50㎛로 하면 된다. 더욱이 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 LED 소자(1)를 웨이퍼 상태의 다이오드 소자(2)에 본딩한 후, 기준면(20c)에 대하여 평행이 되도록 LED 소자(1) 기판(10)의 상면(10a)을 연마하면 된다.
이와 같이 하면 LED 소자(1) 기판(10)의 상면(10a)과, 기판(10) 상에 도포된 파장변환 수지재료(3)의 상면(3a)의 적어도 한쪽이, 기준면으로 되는 다이오드 소자(2)의 이면전극 형성면(20c)과 거의 평행하므로 백색의 색도조정이 가능하고 색도의 차이도 억제할 수 있다.
그리고 파장변환 수지재료(3)에 있어서, LED 소자(1)의 측면으로부터의 두께가 거의 균일하고, 그 두께가 20㎛ 이상이고 110㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 LED 소자(1) 기판(10)의 상면(10a)만이 아니고 그 측면도 포함된 LED 소자(1)의 표면으로부터의 파장변환 수지재료(3)의 두께가 최적의 두께로 되므로 색의 얼룩이 없는 양호한 백색의 발광광을 얻을 수 있다.
(제 3 실시예)
이하 본 발명의 제 3 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 관한 반도체 발광장치로서, 본 발명의 복합 발광소자를 이용한 백색 LED 램프의 단면 구성을 나타내고 있다. 도 8에 도시한 바와 같이 본 실시예에 관한 백색 LED 램프는 선단부에 위쪽이 개구된 광 반사 캡(60a)을 갖는 제 1 리드프레임(60A)과, 선단부가 광 반사 캡(60a)과 간격을 두고 형성된 제 2 리드프레임(60B)을 갖고 있다. 광 반사 캡(60a) 저면의 다이패드부 상에는 부호 5로 도시되는 제 1 실시예에 관한 복합 발광소자가, 다이오드 소자(2)의 이면전극(24)과 다이패드부 사이에 은(Ag)을 함유하는 페이스트재료(61)를 개재시켜 전기적으로 접속, 고착되어 있다.
복합 발광소자(5)의 다이오드 소자(2)에 있어서의 p측 대향전극 본딩 패드부(21a)와 제 2 리드프레임(60B)은 금(Au)으로 이루어지는 와이어(62)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.
제 1 리드프레임(60A) 및 제 2 리드프레임(60B)의 선단부는 광 반사 캡(60a)을 포함하도록, 광 투과성 에폭시 수지로 이루어지고 상단부가 반구형의 봉입용 수지재료(63A)에 의하여 일체적으로 봉입되어 있다.
(제 3 실시예의 변형예)
이하 본 실시예의 변형예에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예의 변형예에 관한 반도체 발광장치로서, 본 발명의 복합 발광소자를 이용한 백색 칩 LED의 단면 구성을 나타내고 있다. 도 9에 도시한 바와 같이 본 변형예에 관한 백색 칩 LED는, 표면에 제 1 배선(65A) 및 제 2 배선(65B)이 선택적으로 형성된 절연성 배선용 기판(64)와, 이 배선용 기판(64) 제 1 배선(65A)의 다이패드부 상에 이 다이패드부와 이면전극(24) 사이에 은(Ag)을 함유하는 페이스트재료(61)를 개재시켜 전기적으로 접속되고 고착된 복합 발광소자(5)를 갖고 있다.
복합 발광소자(5)의 다이오드 소자(2)에 있어서 p측 대향전극의 본딩패드부(21a)와 제 2 배선(65B)은 금(Au)으로 이루어지는 와이어(62)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.
배선용 기판(64) 상에서의, 복합 발광소자(5)와 와이어(62) 및 이들 주변부를 포함하는 본딩 영역은 광 투과성 에폭시 수지로 이루어지고 상면 및 측면이 각각 평면형상의 봉입용 수지재료(63B)에 의하여 일체로 봉입되어 있다.
이와 같이 칩 LED는 반구형상의 봉입용 수지재료(63A)를 갖는 LED 램프와 달리 배선용 기판(64)의 마운트부에서 봉입용 수지재료(63B)의 상면까지의 두께(T)를 작게할 수가 있기 때문에 슬림형화에 따른 실장 용적을 저감할 수 있으므로 발광장치의 소형화에 유리하다.
또한 종래의 백색 칩 LED와 같이 실장대에 용기부를 갖고 이 기부에 파장변환 수지재료를 충전하는 구성과 비교하여도 본 발명에 관한 복합 발광소자(5)를 이용한 발광장치는 한층 더 슬림형화가 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예 및 그 변형예에 관한 반도체 발광장치는 광 반사 캡(60a) 또는 실장대와 같은 복합 발광소자를 유지하는 유지부재에 있어서 마운트부의 유무나 형상에 의존할 필요가 없다. 그 위에 서브 마운트 소자를 다이오드 소자(2)로 하고 있으므로 정전기에 대한 내성도 갖게 할 수가 있다.
그리고 제 3 실시예 및 본 변형예에 있어서 서브 마운트 소자로서의 다이오드 소자(2) 대신 도 5에 도시한 보조소자(4)를 이용하여도 된다.
(제 4 실시예)
이하 본 발명의 제 4 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 10의 (a)∼도 10의 (d)와 도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는 본 발명의 제 4 실시예에 관한 반도체 발광장치의 제조방법으로서 본 발명의 복합 발광소자를 포함하는 반도체 발광장치의 제조방법의 공정순 단면 구성을 나타내고 있다.
우선 도 10의 (a)에 도시하는 LED 소자 제작공정에 있어서, 도 3의 (b)에 도시하는 LED 소자(1)를 복수개 제작한다. 그 개략은 예를 들어 MOVPE법 등을 이용하여 웨이퍼 상태의 사파이어로 이루이지는 기판 상에 AlN으로 구성되는 버퍼층과, n형 GaN으로 구성되는 n형 콘택트층을 순차 형성시킨다. 이어서 n형 콘택트층 상에 n형 AlGaN으로 구성되는 제 1 클래드층, InGaN으로 구성되는 웰층과 GaN으로 구성되는 배리어층을 포함하는 MQW층과, p형 AlGaN으로 구성되는 제 2 클래드층과, p형 GaN으로 구성되는 p형 콘택트층을 순차 성장시킨다. 그후 포토리소그래픽 및 드라이 에칭법을 이용하여 n형 콘택트층의 일부를 선택적으로 노출시키고, 노출된 영역에 증착법 등을 이용하여 알루미늄(Al)을 함유하는 n측 전극을 형성한다. 마찬가지로 p형 콘택트층 상에는 은(Ag), 티탄(Ti) 및 금(Au)을 함유하는 p측 전극을 형성한다. 그후 웨이퍼 상태인 채로 이 웨이퍼 소자 형성면의 반대쪽 면을 접착시트(70)로 붙이고 칩 단위로 벽개함으로써 복수의 복합 발광소자(1)를 제작한다. 이어서 본딩할 때 각 칩별로 지그(Jig)에 의한 흡착 및 유지동작(픽업)이 용이해지도록 접착시트(70)를 적당한 장력으로 늘림으로써 각 칩끼리의 간격을 준다.
LED 소자 제작공정과 병행하여 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이 다이온드 소자를 제작하고 제작한 다이오드 소자에 마이크로 범프를 형성한다. 구체적으로는 이온 주입법을 이용하여 n형 실리콘으로 이루어지는 웨이퍼(20A)에 복수의 p형 반도체 영역(20a)을 행렬 형상으로 형성한다. 계속해서 증착법 등으로 이용하여 웨이퍼(20A)의 주면 상에 Al로 구성되는 p측 대향전극 및 n측 대향전극을 형성함과 동시에 주면과 반대쪽 면에는 Au, Sb, Ni을 함유하는 성분으로 구성되는 이면전극을 형성한다. 그후 스터드 범프 형성법을 이용하여 웨이퍼(20A)의 p측 대향전극 및 n측 대향전극 상에 각각 마이크로 범프(25)를 형성한다.
다음으로 도 10의 (c)에 도시하는 칩 접합공정에 있어서, 지그(71)를 이용하여 각 LED 소자(1) 기판의 소자 형성면과 반대쪽 면을 유지하고, 소자 형성면을 웨이퍼(20A)의 주면과 대향시킨다. 이어서 LED 소자(1)마다 이 LED 소자(1)의 n측 전극 및 p측 전극과, 다이오드 소자의 p측 대향전극 및 n측 대향전극의 위치를 맞춘 후 마이크로 범프(25)와 접촉시켜 열과 초음파 및 하중을 부여하면서 마이크로 범프(25)를 서로 대향하는 전극과 용착시킴으로써 LED 소자(1)와 다이오드 소자의 전기적인 접속을 취하고 또 양 소자를 고착시킨다. 이 때의 칩 접합의 공정최대시간(tact time(사이클 타임))은 LED 소자(1)의 인식처리, 반송처리, 위치조정처리 및 접합처리를 모두 합쳐도 약 3초 이하로 실행할 수 있다. 또 이 때의 위치조정의 정밀도는 약 15㎛ 이하이다. 이 칩 접합공정에 있어서, LED 소자(1)와 다이오드 소자 사이에는 약 15㎛의 간격이 있으므로 양 소자사이에 쇼트 불량은 거의 일어나지 않는다.
다음으로 도 10의 (d)에 도시하는 파장변환 수지재료 도포공정에 있어서, 웨이퍼(20A)의 주면 상에 LED 소자(1)를 피복하고, 또 p형 반도체 영역(20a)의 위쪽 부분에 본딩 패드 영역을 남기도록 형광재료를 포함하는 파장변환 수지재료(3)를 도포함으로써 복수의 복합 발광소자(5)를 형성한다. 여기서는 전술한 바와 같이 다이오드 소자의 본딩 패드부를 파장변환 수지재료(3)로 오손시키지 않도록 스크린 인쇄법 등의 패터닝이 가능한 방법으로 행하는 것이 바람직하다.
다음으로 도 11의 (a)에 도시하는 칩 분할(dicing)공정에 있어서 웨이퍼(20A)를 접착 시트(도시생략)에 붙이고, 그후 칩 분할 장치(72)를 이용하여 웨이퍼(20A)를 다이오드 소자(2)를 포함하는 복합 발광소자(5)마다 칩 단위로 분할(dicing)하여 칩 상태의 복합 발광소자(5)를 얻는다.
다음으로 도 11의 (b)에 도시하는 다이본딩 및 와이어 본딩공정에 있어서, 복합 발광소자(5)를, 다이오드 소자(2)의 이면전극과 제 1 리드프레임(60A)의 다이패드부 사이에 도전성 페이스트재료를 개재시켜 전기적으로 접속하고 또 고착시킨다. 그후 복합 발광소자(5)에 있어서 다이오드 소자(2) p측 대향전극의 본딩패드부와 제 2 리드프레임(60B)을 와이어(62)에 의하여 전기적으로 접속한다. 다음으로 제 1 리드프레임(60A) 및 제 2 리드프레임(60B)의 선단부를, 복합 발광소자(5)를 포함하도록 광 투과성 에폭시수지로 된 봉입용 수지재료(63A)에 의하여 일체로 봉입한다.
이와 같이 본실시예에 의하면, 복합 발광소자(5) 자체가 파장변환 수지재료의 유지부로 되는 서브 마운트 소자(다이오드 소자(2))를 구비하므로 복합 발광소자(5)를 실장하는 유지부재의 형상에 의존할 필요 없고 또 정전기에 대한 내성을 갖는 백색 반도체 발광장치를 실현할 수 있다.
또 도 9에 도시한 바와 같이 제 1 리드프레임(60A) 및 제 2 리드프레임(60B) 대시에 절연성의 배선용 기판(64)을 이용하면 칩 LED를 얻을 수 있다. 또한 LED 소자(1)의 서브마운트 소자인 다이오드 소자(2) 대신에 보조소자(4)를 이용하여도 된다.
또한 마이크로 범프(25)는 LED 소자(1)의 p측 전극 및 n측 전극에 설치하여도 된다.
또 마이크로 범프로서 스터드 범프(25)를 사용했지만 이에 한정되지 않고 도금법을 이용하여 도금 범프를 설치하여도 된다. 이와 같이 하면 마이크로 범프의 직경 크기를 작게 할 수 있기 때문에 LED 소자(1)의 소형화와 이에 따른 원가 절감도 실현할 수 있다. 뿐만 아니라 마이크로 범프 형성위치의 정밀도가 스터드 범프의 경우에 비하여 매우 우수하므로 조립시의 수율이 향상된다.
그리고 발광소자에 이용한 LED 소자(1)는 레이저 다이오드 소자라도 되고 또 GaN을 포함하는 청색광을 발광하는 발광소자에 한정되지 않음은 물론이다.
(제 5 실시예)
이하 본 발명의 제 5 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 12의 (a)∼도 12의 (d) 및 도 13의 (a)∼도 13의 (c)는 본 발명의 제 5 실시예에 관한 반도체 발광장치의 제조방법으로서 본 발명의 복합 발광소자를 포함하는 반도체 발광장치의 제조방법의 공정순 단면 구성을 나타내고 있다.
본 실시예에 관한 제조방법은 제 4 실시예에 관한 제조방법에, 백색 발광광의 색도를 조정함과 동시에 색도차를 억제하기 위한 파장변환 수지재료(3)의 두께의 균일화를 도모하는 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
먼저 제 4 실시예와 마찬가지로 도 12의 (a)에 나타낸 LED 소자 제작공정에 서 칩 상태의 LED 소자(1)를 복수개 제작한다.
다음으로 도 12의 (b)에 나타낸 다이오드 소자 및 범프 형성공정에서 n형 실리콘으로 이루어지는 웨이퍼(20A)에 복수의 p형 반도체 영역(20a)을 형성한다. 그 후 웨이퍼(20A)의 주면 상에 p측 대향전극과 n측 대향전극을 형성한 다음에 웨이퍼(20A)의 대향전극 형성면과 반대쪽 면에 이면전극을 형성한다. 그리고 스터드 범프 형성법 또는 도금법을 이용하여 웨이퍼(20A)의 p측 대향전극과 n측 대향전극에 각각 마이크로 범프(25)를 형성한다.
다음으로 도 12의 (c)에 나타낸 칩 접합공정에서 지그(71)를 이용하여 LED 소자(1)의 n측 대향전극과 p측 대향전극, 그리고 다이오드 소자의 p측 대향전극과 n측 대향전극과의 위치를 맞춘 후 마이크로 범프(25)와 접촉시켜 마이크로 범프(25)를 서로 대향하는 전극과 용착시킴으로써 LED 소자(1)와 다이오드 소자를 전기적이고 기계적으로 고착시킨다. 일반적으로 칩 접합공정에서는 LED 소자(1)의 발광광 추출면인 사파이어로 이루어지는 기판 상면을, 이면전극 형성면에 대하여 평행으로 접합시키는 것은 매우 어렵다.
그래서 도 12의 (d)에 나타낸 칩 연마공정에서, 접합 후의 LED 소자(1) 기판의 각 상면을 이 기판의 상면이 웨이퍼(20A)의 이면전극 형성면과 거의 평행하게 되도록 연마장치(73)를 이용하여 연마한다. 여기서 연마 시에 연마재와의 마찰로 인하여 LED 소자(1)가 웨이퍼(20A)로부터 박리되지 않도록, 웨이퍼(20A)와 각 LED 소자(1) 사이에, 예를 들어 레지스트 수지재로 등을 충전시켜 LED 소자(1)의 박리를 방지하는 것이 바람직하다.
다음으로 도 13의 (a)에 나타낸 파장변환 수지재료 도포공정에 있어서, 스크린 인쇄법을 이용하여 웨이퍼(20A)의 주면 상에 LED 소자(1)를 피복하고 p형 반도체 영역(20a)의 위쪽 부분에 본딩 패드 영역을 남기도록 파장변환 수지재료(3)를 도포함으로써 복수의 복합 발광소자(5)를 형성한다.
그리고 도 13의 (b)에 나타낸 수지재료 연마공정에서, 다시 연마장치(73)를 이용하여 파장변환 수지재료(3)의 각 상면을 이 수지재료(3)의 상면이 웨이퍼(20A)의 이면전극과 거의 평행하고 소정의 막두께를 갖도록 연마한다.
다음으로 도 13의 (c)에 나타낸 칩 분할공정에서 칩 분할 장치(72)를 이용하여 웨이퍼(20A)를 다이오드 소자(2)를 포함하는 복합 발광소자(5)마다 칩 단위로 분할(dicing)하여 칩 상태의 복합 발광소자(5)를 얻는다. 여기서, LED 소자 측면으로부터 파장변환 수지재료(3)의 두께가 거의 균일하고 또 소정 두께로 되도록 파장변환 수지재료(3)를 포함하여 칩 분할을 행한다.
그 다음, 도시하지는 않았으나, 얻어진 복합 발광소자(5)를 리드프레임 또는 배선용 기판에 실장하고 봉입용 수지재료로 봉입하여 반도체 발광장치가 제작된다.
이와 같이 본 실시예에 관한 반도체 발광장치의 제조방법에 의하면 제 4 실시예와 마찬가지 효과를 얻을 수 있는 데다가 파장변환 수지재료(3)의 상면을 다이오드 소자(2)의 이면전극 형성면과 거의 평행하게 하므로 복합 발광소자(5)마다의 발광광에 색도차가 생기지 않고, 그 결과 원하는 색도로 발광하는 발광장치의 제품수율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서는 칩 연마공정과 수지재료 연마공정 중 어느 한쪽만을 실시하여도 되지만, 칩 연마공정과 수지재료 연마공정을 모두 실시하면 파장변환 수지재료(3)에서 LED 소자(1)의 위쪽 두께가 균일하게 되므로 발광광의 색도차가 한층 더 억제되기 때문에 보다 정밀도 높게 색도를 조정할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 복합 발광소자를, 광 투과성 기판 상에 소자 영역이 형성된 발광소자와 이 발광소자의 소자 형성면과 대향하여 발광소자를 유지하고 전기적으로 접속되는 서브 마운트 소자를 갖고, 서브 마운트 소자의 주면 상에서 파장변환 수지재료에 의하여 발광소자를 피복하도록 형성함으로써 복합 발광소자를 리드프레임이나 실장대의 형상에 관계없이 파장변환 수지재료에 의하여 발광소자를 피복할 수 있다.
또한 복합 발광소자 또는 반도체 발광장치에 있어서 서브 마운트 소자를 정전기 보호소자로 함으로써 정전기의 고전압에 대한 내성의 향상을 도모할 수 있다.
또 발광소자의 기판에서의 소자 형성면의 반대쪽 발광면과 파장변환 수지재료의 발광면의 위쪽 부분 외형면의 적어도 한쪽을 서브 마운트 소자의 이면과 거의 평행하게 함으로써 백색 색도의 조정이 가능하고 또 색도의 차를 억제할 수 있다.

Claims (24)

  1. 복합발광소자로서,
    광 투과성을 갖는 기판과, 이 기판 상에 형성되고 제 1 도전형의 제 1 반도체층 및 제 2 도전형의 제 2 반도체층을 포함하는 적층체를 갖는 발광소자와,
    주면이 상기 발광소자의 적층체와 대향하여 상기 발광소자와 전기적으로 접속되는 동시에 상기 발광소자를 유지하는 서브 마운트 소자와,
    상기 서브 마운트 소자의 주면 상에 상기 발광소자를 피복하도록 형성되고, 상기 발광소자로부터의 발광 광의 파장을, 이 발광 광의 파장과 다른 파장으로 변환하는 형광재료를 포함하는 파장변환 수지재료를 구비하는 복합발광소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 서브 마운트 소자의 주면 형상은 상기 발광소자의 기판보다 크고 한 변이 0.25㎜ 이상의 사각형 형상인 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 발광소자는,
    상기 적층체 상에 형성되고 상기 제 1 반도체층과 전기적으로 접속되어 있는 제 1 전극과, 상기 제 2 반도체층과 전기적으로 접속되어 있는 제 2 전극을 가지며,
    상기 서브 마운트 소자는,
    주면 상에 형성되고 상기 발광소자의 제 1 전극과 대향하는 제 1 대향전극 및 상기 발광소자의 제 2 전극과 대향하는 제 2 대향전극을 가지며,
    상기 발광소자의 제 1 전극과 제 2 전극 사이에, 파괴 전압 이하이면서 소정 전압을 넘는 전압이 인가된 경우에 상기 제 1 대향전극 및 제 2 대향전극 사이에 전류를 흐르게 하는 정전기 보호소자인 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 발광소자에서의 제 1 전극은 n측 전극이고 제 2 전극은 p측 전극이며,
    상기 정전기 보호소자는 상기 제 1 대향전극을 양전극으로 하고 상기 제 2 대향전극을 음전극으로 하는 다이오드 소자인 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 다이오드 소자의 순방향 동작전압은 상기 발광소자의 역방향 파괴전압보다 작으며,
    상기 다이오드 소자의 역방향 파괴전압(제너전압)은 상기 발광소자의 동작전압보다 크고 상기 발광소자 순방향의 파괴전압보다 작은 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 제 1 대향전극 및 상기 제 2 전극과 제 2 대향전극은 각각 대향하는 전극 사이에 설치된 마이크로 범프에 의하여 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 마이크로 범프는 서로 대향하는 상기 전극끼리와 용착되어 접속되며,
    상기 정전기 보호소자는 주면과 반대쪽의 면상에 형성된 이면전극을 가지며, 상기 제 1 대향전극과 제 2 대향전극 중 어느 한 쪽은 외부 부재와 전기적으로 접속되는 본딩 패드부를 가지며,
    상기 이면전극은 상기 제 1 대향전극 및 제 2 대향전극 중 상기 본딩 패드부를 갖는 전극의 극성과 다른 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 발광소자의 제 1 반도체층 및 제 2 반도체층은 Ⅲ족 질화물로 이루어지는 화합물 반도체이며,
    상기 정전기 보호소자는 주면 측의 상부에 p형 반도체 영역 및 n형 반도체 영역이 형성된 실리콘으로 이루어지는 가로형 다이오드 소자인 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 발광소자는,
    상기 적층체 위에 형성되고, 상기 제 1 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 1 전극과, 상기 제 2 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 가지며,
    상기 서브 마운트 소자는,
    도전성 부재로 구성되는 보조 소자이며
    주면 상에 상기 도전성 부재와 절연되도록 형성되고, 상기 발광소자의 제 1 전극과 대향하는 제 1 대향전극과,
    주면 상에 상기 도전성 부재와 도통되도록 형성되고, 상기 발광소자의 제 2 전극과 대향하는 제 2 대향전극을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 제 1 대향전극 및 상기 제 2 전극과 상기 제 2 대향전극은 각각 대향하는 전극 사이에 설치된 마이크로 범프에 의하여 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 마이크로 범프는 서로 대향하는 상기 전극끼리와 서로 용착되어 접속되며,
    상기 보조소자는 주면과 반대쪽의 면 상에 형성된 이면전극을 갖고, 상기 제 1 대향전극 및 제 2 대향전극 중 어느 한쪽은 외부 부재와 전기적으로 접속되는 본 딩 패드부를 가지며,
    상기 이면전극은 상기 제 1 대향전극 및 제 2 대향전극 중 상기 본딩 패드부를 갖지 않는 전극과 도통되는 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 발광소자의 제 1 반도체층 및 제 2 반도체층은 Ⅲ족 질화물로 이루어지는 화합물 반도체이며,
    상기 보조소자는 도전성 실리콘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 파장변환 수지재료는 상기 형광재료를 50-90 중량％의 비율로 포함하는 광 투과성 수지재료인 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 발광소자의 기판의 상기 적층체 형성면과 반대쪽 면인 발광면과, 상기 파장변환 수지재료의 상기 발광면 위쪽 부분의 외형면의 적어도 한쪽은 상기 서브 마운트 소자의 이면전극 형성면과 평행인 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 파장변환 수지재료의 상기 발광면 위쪽 부분의 두께는 20㎛ 이상이고 110㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 파장변환 수지재료의 상기 발광소자의 발광면 및 측면을 피복하는 부분의 두께는 20㎛ 이상이고 110㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 복합 발광소자.
  17. 반도체 발광장치로서,
    발광소자 및 이 발광소자를 유지하는 서브 마운트 소자를 갖는 복합 발광소자와,
    상기 서브 마운트 소자의 상기 발광소자의 유지면과 반대쪽 면을 유지하는 마운트부를 갖는 리드프레임 또는 배선용 기판과,
    상기 마운트부의 위를 상기 복합 발광소자가 포함되도록 피복하는 광 투과성을 갖는 봉입 수지재료를 구비하고,
    상기 발광소자는, 광 투과성을 갖는 기판과, 상기 기판상에 형성되고 제 1 도전형 제 1 반도체층 및 제 2 도전형 제 2 반도체층을 포함하는 적층체를 갖고,
    상기 서브 마운트 소자는, 주면이 상기 발광소자의 적층체와 대향하여 상기 발광소자와 전기적으로 접속되며,
    상기 발광소자는, 상기 서브 마운트 소자의 주면 상에 형성되고, 상기 발광소자로부터의 발광 광의 파장을 이 발광 광의 파장과 다른 파장으로 변환시키는 형광재료를 포함하는 파장변환 수지재로 피복되어 있는 반도체 발광장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 서브 마운트 소자는,
    주면 상에 형성되고 상기 발광소자와 전기적으로 접속되는 본딩 패드부와 상기 발광소자의 유지면과 반대쪽 면 상에 형성된 이면전극을 갖고,
    상기 이면전극과 상기 마운트부는 도전성 페이스트 재료에 의하여 고착되고,
    상기 본딩 패드부는 와이어로써 상기 마운트부와 다른 부재와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.
  19. 반도체 발광장치의 제조방법으로,
    광 투과성을 갖는 기판상에 제 1 도전형의 제 1 반도체층 및 제 2 도전형의 제 2 반도체층을 포함하는 적층체를 형성하고, 상기 적층체 상에 전극을 설치함으로써 발광소자를 제작하는 공정과,
    주면 상의 상기 발광소자의 전극과 대향하는 위치에 대향전극을 갖는 서브 마운트 소자를 제작하는 공정과,
    상기 전극 또는 상기 대향전극 상에 마이크로 범프를 형성하는 공정과,
    상기 발광소자의 전극과 상기 서브 마운트 소자의 대향전극이 상기 마이크로 범프를 통하여 전기적으로 접속되도록 상기 발광소자의 적층체와 상기 서브 마운트 소자의 주면을 서로 대향시키고, 상기 발광소자를 상기 서브 마운트 소자의 주면 상에 유지하는 공정과,
    상기 발광소자로부터의 발광 광의 파장을 이 발광 광의 파장과 다른 파장으로 변환시키는 형광재료를 포함하는 파장변환 수지재료를, 상기 서브 마운트 소자의 주면을 상기 파장변환 수지재료의 유지부로서 상기 발광소자를 피복하도록 도포하는 공정을 구비하는 반도체 발광장치의 제조 방법.
  20. 반도체 발광장치의 제조 방법으로,
    광 투과성을 갖는 복수의 기판상에 제 1 도전형의 제 1 반도체층 및 제 2 도전형의 제 2 반도체층을 포함하는 적층체를 각각 형성하고, 상기 적층체 상에 전극을 설치함으로써 복수의 발광소자를 제작하는 공정과,
    웨이퍼 상태에서 주면 상에 형성된 본딩 패드부 및 상기 각 발광소자의 전극과 대향하는 위치에 형성된 대향전극을 갖고 주면과 반대쪽 면에 이면전극을 갖는 복수의 서브 마운트 소자를 제작하는 공정과,
    상기 각 전극 또는 상기 각 대향전극 상에 스터드 범프 형성법 또는 도금법으로 마이크로 범프를 형성하는 공정과,
    상기 발광소자의 전극과 상기 서브 마운트 소자의 대향전극을 상기 마이크로 범프를 통하여 접촉시킨 후, 상기 마이크로 범프에 초음파 또는 열을 가하여 상기 마이크로 범프와 이 마이크로 범프와 접촉하는 전극을 서로 용착시킴으로써 상기 발광소자와 상기 서브 마운트 소자를 전기적으로 접속하는 동시에 상기 발광소자를 상기 서브 마운트 소자의 주면 상에 유지하는 공정과,
    상기 발광소자로부터의 발광 광의 파장을 이 발광 광의 파장과 다른 파장으로 변환시키는 형광재료를 포함하는 파장변환 수지재료를, 상기 서브 마운트 소자의 주면을 상기 파장변환 수지재료의 유지부로서 상기 각 발광소자별로 피복되도록 도포하고, 도포한 파장변환 수지재료를 경화시킴으로써, 각각이 발광소자와 서브 마운트 소자로 이루어지는 복수의 복합 발광소자를 형성하는 공정과,
    상기 웨이퍼 상태의 복수 복합 발광소자를 복수의 칩으로 분할하는 공정과,
    칩 상태의 상기 복합 발광소자마다 이 복합 발광소자에서의 서브 마운트 소자의 이면전극과, 리드프레임 또는 배선용 기판 상의 마운트부를 도전성 페이스트를 통해 고착시키는 공정과,
    상기 서브 마운트 소자의 본딩 패드부와 상기 리드프레임 또는 배선용 기판을 와이어로 접속하는 공정을 구비하는 반도체 발광장치의 제조방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 발광소자를 상기 서브 마운트 소자 상에 유지하는 공정과 상기 복수의 복합 발광소자를 형성하는 공정 사이에,
    상기 각 발광소자 기판에 있어서의 상기 적층체 형성면의 반대쪽 면인 발광면을 상기 서브 마운트 소자의 이면전극 형성면과 평행하게 되도록 연마하는 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치의 제조방법.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 복수의 복합 발광소자를 형성하는 공정과 상기 복수의 칩으로 분할하는 공정 사이에,
    상기 파장변환 수지재료에 있어서의 상기 각 발광소자의 위쪽 부분의 외형면을, 상기 서브 마운트 소자의 이면전극 형성면과 평행하게 되도록 연마하는 공정을 추가로 구비하는 반도체 발광장치의 제조방법.
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