半導體發光裝置的製造方法

2023-05-30 07:21:06 1

專利名稱：半導體發光裝置的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種具有在絕緣基板上形成的半導體積層膜的發光元件、以及包含這種半導體發光元件的半導體發光裝置、及其製造方法，特別是，對於採用在藍寶石基板上形成的氮化鎵系化合物半導體的發光元件(LED)以及包含這種發光元件的發光裝置(LED燈)，本發明特別適用。
背景技術：
近年來，隨著液晶顯示器等利用光的器件的需求擴大，各種發光元件已經實用化。在這樣的發光元件中，氮化鎵系化合物半導體(InXAlYGal-X-YN，0≤X，0≤Y，X+Y≤1)目前作為高亮度蘭色以及綠色發光二極體(LED)已經產品化，同時今後作為構成蘭色雷射二極體、紫外線傳感器或者太陽電池等的材料也很引人注目。
圖4A、圖4B以及圖4C分別為表示已經產品化的現有的GaN·LED元件的俯視圖、B-B線剖視圖以及C-C線剖視圖。在圖中所示的半導體層的厚度與實際的厚度並不對應。圖5為表示已經產品化的現有的LED燈的剖視圖。該GaN·LED元件40，在藍寶石基板30上面依次積層有GaN緩衝層31、n型GaN層32、InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35，形成雙重異構的結構。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組成的電流擴散用的透明電極37，並進一步在其上形成p電極38。該GaN·LED元件40由於採用絕緣的藍寶石基板構成，兩電極均在藍寶石基板上面形成。還有，從GaN·LED元件40上面側為光取出面，除n電極36和p電極38的連接焊盤部36a、38a以外，上面均用保護膜39所覆蓋。然後，該GaN·LED元件40通過絕緣性的粘接劑43小片接合在引線框架44a的前端的衝模墊上。GaN·LED元件40的n電極36通過Au線41與引線框架44a相接，p電極38通過Au線42與引線框架44b相接。然後，將裝載GaN·LED元件40的引線框架44a、44b的前端部用透光的環氧樹脂45模製封裝，製成LED燈。
上述現有的發光元件存在以下問題。
如上所述，為了讓GaN·LED元件40與其它元件等進行電連接而進行引線鍵合時，至少分別需要在n電極36和p電極38上形成一直徑大於100μm的圓形或者其一邊長大於100μm的正方形連接焊盤部36a、38a，而且由於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，就會制約縮小發光元件的尺寸，存在難於使發光元件小型化的問題。

發明內容
本發明的主要目的，是在半導體發光元件及其製造方法中減少發光元件進行電連接的電極所需的面積，謀求發光元件整體小型化，同時提高發光元件的亮度以及光的取出效率，並且提供一種包含這種發光元件的發光裝置的製造方法。
本發明中的半導體發光裝置的製造方法，在包含在透明基板上形成半導體積層膜並且在半導體積層膜的表面上形成p側電極和n側電極的半導體發光元件、至少有二個獨立的電極的附裝元件、支撐附裝元件可以向附裝元件供給電力的基材，讓附裝元件與基材電連通搭載在基材上，半導體發光元件處於倒置狀態搭載在附裝元件上的倒裝型半導體發光裝置的製造方法中，其特徵是包含下列工序在半導體元件和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序；通過的微型凸柱，將半導體元件的p側電極和n側電極連接到附裝元件的電極上的晶片連接工序。


圖1為表示有關本發明實施例1的氮化鎵系化合物半導體發光元件的電極配置俯視圖。
圖2為表示有關實施例1的氮化鎵系化合物半導體發光元件的沿圖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實施例1的氮化鎵系化合物半導體發光元件安裝在引線框架上後所獲得的LED裝置的剖視圖。
圖4A為表示產品化的現有的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為表示產品化的現有的LED燈的構成的剖視圖。
圖6A為表示有關實施例2的GaN·LED元件的結構的俯視圖；圖6B為沿其D-D線的剖視圖。
圖7A為表示有關實施例3的GaN·LED元件的結構的俯視圖；圖7B為沿其E-E線的剖視圖。
圖8A為表示有關實施例4的GaN·LED元件的結構的俯視圖；圖8B為沿其F-F線的剖視圖。
圖9A為表示有關實施例5的GaN·LED元件的結構的俯視圖；圖9B為沿其G-G線的剖視圖。
圖10為表示有關實施例6的GaN·LED元件的結構的俯視圖。
圖11A為表示有關實施例7的GaN·LED元件的結構的俯視圖；圖11B為沿其H-H線的剖視圖。
圖12A為表示有關實施例8的GaN·LED元件的結構的俯視圖；圖12B為沿其I-I線的剖視圖。
圖13為表示有關實施例9的GaN系LED燈的剖視圖。
圖14為表示有關實施例9的LED燈的保護電路的電路圖。
圖15A為表示有關實施例9的GaN·LED元件的構造的俯視圖；圖15B為沿其J-J線的剖視圖。
圖16A為表示有關實施例9的Si二極體元件的結構的俯視圖；圖16B為沿其K-K線的剖視圖。
圖17為表示有關實施例10的GaN·LED元件以及二極體元件的結構的俯視圖。
圖18為表示有關實施例11的GaN·LED元件以及二極體元件的結構的俯視圖。
圖19為表示有關實施例12的GaN·LED元件以及二極體元件的結構的俯視圖。
圖20為表示依據本發明的半導體發光裝置的另一實施例的剖視圖。
圖21為表示有關實施例13的製造方法的流程圖。
圖22為表示有關實施例14的製造方法的流程圖。
圖23為表示有關實施例15的製造方法的流程圖。
圖24為表示有關實施例16的製造方法的流程圖。
圖25為表示有關實施例19的製造方法的流程圖。
圖26為表示有關實施例20的製造方法的流程圖。
圖27為表示在晶片連接工序中，基板、LED元件、以及運送LED元件的夾具之間關係的模型剖視圖。
圖28為表示在形成柱針的工序中，基板和毛細管102之間的關係的模型剖視圖。
圖29為表示在晶片連接工序中，相對於支架部上的Si二極體元件LED元件的配置狀態的剖視圖。
圖30為表示在形成柱針的工序中，基板30和毛細管102之間的關係的模型剖視圖。
圖31A為表示在實施例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二極體元件的俯視圖；圖33B為沿其N-N線的剖視圖。
圖34為表示有關實施例21的製造方法的流程圖。
圖35為表示在光特性檢查工序中，基板、探針與光檢測器之間的關係的模型剖視圖。
具體實施例方式
發光元件依據本發明的發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微型凸柱。在第一電極上微型凸柱的數量只有一個的理由是為了使第一電極所佔的面積為最小限度地縮小，而使發光元件的發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「點狀微型凸柱」)。
在本發明中，在第二電極上微型凸柱的數量多於一個。這是因為通過在第一電極上設置的點狀微型凸柱和在第二電極上設置的微型凸柱安定支撐GaN·LED元件等半導體發光元件的晶片，使該晶片不至於傾斜。為了達到這一目的，當在第二電極上形成點狀微型凸柱時，其微型凸柱的數量以二個以上為好。當點狀微型凸柱連續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，或者點狀微型凸柱連續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，其微型凸柱的數量只有一個也是足夠的。
微型凸柱的橫方向的最大尺寸以在5-300μm的範圍內為好，高度以在5-50μm的範圍內為好。橫方向的最大尺寸在5μm以上為好主要是當用電鍍形成微型凸柱時依據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。
點狀微型凸柱以具有直徑為30-40μm的圓形或包含在該圓內的多角形為好。線狀微型凸柱以其寬度為20-30μm，長度為150-200μm的尺寸為好。
微型凸柱的高度以大於5μm為好，這是因為在將半導體發光元件的晶片通過微型凸柱裝在引線框架上時，採用的是由重量、熱和超聲波焊接的連接方法。如果微型凸柱的高度小於5μm，晶片和引線框架將和凸柱以外的部分接觸，有可能會引起不良的短路。微型凸柱的高度以小於50μm為好。這是因為，這種程度的高度，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的範圍內為更好。
在組裝工序中，形成半導體發光元件的基板分割成晶片狀，當將晶片裝載到引線框架內時，微型凸柱朝下放置的晶片，當為點狀微型凸柱時，由於在第一電極上形成一個，在第二電極上形成至少二個，晶片將至少由三點支撐因而不會傾斜。這時，三個微型凸柱在晶片內以配置在儘可能大的二等邊三角形的三個頂點上為好。
還有，在第一電極上形成一個點狀微型凸柱，在第二電極上形成線狀微型凸柱或者面狀微型凸柱時，由於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晶片由三個以上的點支撐因而不會傾斜。因此，組裝時可以消除晶片識別錯誤或者機械手裝入錯誤。
此外在第二電極上形成的微型凸柱可以是多個點狀、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個點狀微型凸柱為好。這樣可以儘可能減少第一電極的面積，而儘可能增大發光面積。
依據本發明的發光元件，當晶片通過微型凸柱裝在引線框架上時，即使採用由重量、熱和超聲波焊接Au微型凸柱的連接方法，晶片和引線框架也不會和凸柱以外的部分接觸，不會引起不良的短路。
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/或者第二導電型半導體區域以敷上緊密性良好的金屬為好。這樣，半導體發光元件的晶片通過微型凸柱連接到引線框架上時，即使在由重量、熱以及超聲波焊接Au微型凸柱的結合工序中，也不會產生由超聲波作用而剝離電極的問題。第一以及第二導電型半導體區域為n型GaN以及p型GaN時，Ti為緊密性良好的金屬，並且，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，在形成微型凸柱區域以外的區域中，也可以形成探針可以接觸到的區域(探針區域)。這樣，在進行發光元件的特性檢測的探針檢測工序中，探針不會接觸到微型凸柱，不會損壞微型凸柱。上述探針區域，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域。然而，在第一電極上，應儘量減少該面積。
第一電極的探針區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，使得發光面積儘可能增大。這時，設計成在切割線上露出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域和探針區域隔開，但最好是兩區域相鄰合在一起不分離第一電極。這樣可以正確進行特性檢測。
第二電極上也可以形成為取出發光元件發出的光的開口部。這樣，從開口部出來的光可以送到位於上方的檢測器，進行光的強度和波長的測定。在第二電極上形成的開口部以直徑為20μm以下的圓或者可以包含在該圓內的多角形為好。這是因為當開口部過大時，第二導電型半導體區域(p型GaN)薄，不能充分向活性層進行電流注入，不僅不能充分取出光，而且成為亮度下降的主要原因。而開口部太小雖然也不能充分取出光，但可以採用網格狀的多個開口部。
在形成在第二電極的開口部上，第二導電型半導體區域上也可以形成電阻接觸型導電性透明電極。這樣，可以向上述InGaN活性層裡注入電流並取出光。
另外，變更探針的檢測器的位置，如果可以將其設置在圓片的下方，當然就不需要開口部了。
還有，基板可以採用對於發光元件發出的光而言是透明體的材料構成。這樣，就可以在基板一側取出元件內發出的光，可以取出倒裝片式構造的效率良好的光。當發光元件由GaN系化合物半導體構成時，基板以由藍寶石構成為好。這樣，由於GaN結晶和藍寶石結晶在結晶學意義上的整合性良好，並且藍寶石基板為透光絕緣性基板，因此很適合用於倒裝片式構造中，可以得到蘭色光等發光特性的良好的倒裝片式構造發光元件。還有，關於光的取出效率，由於GaN的折射率為2.1，藍寶石的折射率為1.77，環氧樹脂的折射率為1.5，所以藍寶石基板具有GaN和環氧樹脂中間的折射率，是可以效率良好地取出光的很適合的基板。
下面參照附圖，說明依據本發明的發光元件的實施例。
實施例1圖1和圖2分別表示本實施例的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是在藍寶石基板30上面依次積層有GaN緩衝層31、n型GaN層32、InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35，具有雙重異構的結構。n型GaN層32的上面形成為由僅佔上面很少部分的下段部和佔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。然後，在p型GaN層35的上面不設電流擴散用的透明電極，而直接設置由Ni和Au組成的p電極5。本實施例中GaN·LED元件1的平面尺寸是邊長為0.28mm程度的正方形。然後，在n電極6和p電極5的上面分別形成有由Au或者Au合金製成的微型凸柱22和23。
圖3為表示採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，設置有相互絕緣分離的兩個衝模墊17a、17b，微型凸柱23、22分別保持接觸在各衝模墊17a、17b上的狀態下，GaN·LED元件1搭載在衝模墊17a、17b上。GaN·LED元件1和衝模墊17a、17b用紫外線固化性絕緣樹脂16固定。
還有，從發光區域發出的光由引線框架13a向上方反射，通過藍寶石基板30從上方取出。還有，為了將從GaN·LED元件1的側面漏出的光向上方反射，在引線框架13a、13b的側端上設置有反射板15a、15b。
下面，說明有關本實施例的LED裝置的製造方法。
首先說明LED元件的製作方法。
如上所述，在藍寶石基板30上面依次積層有GaN緩衝層31、n型GaN層32、InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35，形成具有雙重異構結構的基片。然後在該基片的p型GaN層35的表面上，有選擇地將想要除去的區域開口形成SiO2電阻掩膜，用該SiO2電阻掩膜進行幹蝕刻，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的順序的一個例子。
為了在n型GaN層32的上面形成n電極6，採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膜之後，將該積層膜摹製成直徑為50μm左右的圓形形狀。進一步，在基片的整個面上，形成厚度約為0.2μm的Ni膜，再在這之上蒸發形成厚度約為1μm的Au膜。此後，進行光蝕工序，在Ni膜和Au膜的積層膜上將要形成微型凸柱的區域開口形成電阻掩膜。然後，在該電阻掩膜的開口區域進行Au或者Au合金的選擇性電鍍，在n電極6和p電極5所在位置的區域內，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。這之後，留下p型GaN層35所在位置的幾乎整個區域和n電極內所在位置的區域，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，藍寶石基板30向上，讓GaN·LED元件1處於倒裝狀態，與引線框架13a、13b的衝模墊17a、17b相對，並讓p電極5上的微型凸柱22和衝模墊17a，n電極6上的微型凸柱22和衝模墊17b分別對好位置。然後，用紫外線固化性絕緣樹脂16塗在衝模墊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脂16固化。還有，也可以在搭載GaN·LED元件1以後才將衝模墊17a、17b切開。
依據本實施例，在內藏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，這樣的構造可以獲得以下的效果。
首先，微型凸柱通常可以簡單地縮小到直徑為10μm左右，由於不需要現有的元件所要求的連接焊盤，所以可以縮小電極的構造，從而使發光元件(本實施例中的GaN·LED元件1)的尺寸小型化成為可能。而且，由於小型化，可以減少象藍寶石基板30和化合物半導體基板那樣高價材料的使用量，從而可以降低成本。還有，由於n電極6可以縮小，GaN·LED元件1內部的發光區域，即pn結合區域增大，與現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所形成的面相反側的藍寶石基板30一側，由於沒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，說明本實施例的特徵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的範圍內為較好。當微型凸柱22、23的直徑超過100μm時，其所佔面積增大，與引線焊接相比並沒有太多的優點。微型凸柱的直徑以在10-30μm的範圍內為更好。另一方面，微型凸柱22、23的高度，對於圓柱形而言以在30μm以下為好，對於蘑菇形而言以在50μm以下為好。對於圓柱形，如果想用選擇性電鍍形成，有光蝕刻工序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，對於蘑菇形狀，當超過50μm的高度進行電鍍，蘑菇傘部分的橫方向的直徑將增大到100μm左右，與引線焊接相比並沒有太多的優點。
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的圓。例如微型凸柱的直徑為30μm左右時，則其直徑為50μm的圓時適合於LED裝置的小型化。還有，微型凸柱的橫剖面的形狀，並不限於上述實施例中所述的圓形，很顯然也可以採用橢圓形或者接近正方形的形狀。這時，橫向的最大尺寸只要在上述直徑的尺寸範圍內即可。
還有，由於光取出面是在藍寶石基板30一側，p電極5上不需要象現有的GaN·LED元件那樣形成透明電極，也可以在p型GaN層35的整個面上設置厚膜的p電極。
用上述方法製作的LED元件的大小，例如是其邊長為0.28mm的正方形，而不參與發光的n電極周圍的面積只佔元件表面的十五分之一。現有的元件的大小，是其邊長為0.34mm的正方形，而不參與發光的面積要佔元件表面的二分之一。即在該實施例中，儘管元件尺寸縮小到0.68倍，但發光面積卻增加到1.26倍。
還有，在上述實施例的製造方法中，由於是在n電極專用的金屬(Ti和Au)上再積層p電極專用的金屬(Ni和Au)，在該p電極專用的金屬上進行構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。其結果，p電極5隻是由p電極專用的金屬所構成，另一方面n電極6是在n電極專用的金屬上重疊了p電極專用的金屬，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的尖端基本上是處於相同的高度。但是，本發明的發光元件的製造方法，並不限定於這樣的實施例，p電極和n電極也可以分別只由專用的金屬構成，在其上形成微型凸柱。還有，堆積構成微型凸柱的金屬時，並不限定於選擇性電鍍法，也可以在用蒸鍍等堆積出金屬膜後，用去除法除去電阻掩膜和其周圍的金屬膜，僅留下微型凸柱。
還有，在上述實施例中，雖然GaN·LED元件是搭載在引線框架上，但本發明並不限定於這樣的實施例。例如，GaN·LED元件也可以倒裝連接到能動元件或者被動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元件或者被動元件等倒裝連接。
還有，有關本發明發光元件，並不限定於GaN·LED元件，也可以是其它發光元件。但是，由於GaN·LED元件是在透明的絕緣的藍寶石基板上形成，在p電極和n電極的那一面形成，所以適用本發明可以發揮更顯著的效果。
進一步，有關本發明發光元件的基板並不一定要求是透明體。採用不透明的基板時，光從與基板相反的一側取出即可。但是，採用透明體構成時，光可以從p電極和n電極相反的一側取出，如上所述，可以提高光取出的效率。
在檢測上述GaN·LED元件的特性的探針檢測工序、或者分割晶片組裝到引線框架等中的組裝工序中，可能會產生如下的問題。
第一、在組裝工序中，將形成GaN·LED元件的基片分割成一個GaN·LED元件單位的晶片，將各晶片裝載到引線框架等中時，將微型凸柱放置到下面，膜片連接器等的機械手可以識別取出該晶片。這時，由兩根微型凸柱支撐晶片，晶片容易傾斜，因而在識別或者用機械手取出時擔心產生問題。還有，通過微型凸柱將晶片連接到引線框架等中時，採用由重量、熱和超聲波焊接Au微型凸柱的連接方法時，當微型凸柱的高度較低時，晶片和引線框架有可能和凸柱以外的部分接觸。如果產生這樣的接觸，會引起不良短路，產生由超聲波剝落電極的問題。
第二、GaN·LED元件的n電極6，如上所述可以儘可能縮小以擴大發光面積。為此，電極的大小以可以形成一個直徑為30μm左右的圓柱形或者蘑菇形的微型凸柱的大小為好。這時，n電極6的形狀以是直徑為60μm左右的圓形為好。在進行元件特性檢測的探針檢測工序中，探針有可能接觸微型凸柱，而產生損壞微型凸柱的問題。
第三、用通常的探針實施探針檢測工序時，將形成GaN·LED元件的基片按電極一側朝上放置到測試臺上，用真空夾盤固定。讓探針從基片的上方接觸電極進行特性檢測，通常測定光的強度和波長的檢測器放置在測試臺的上方，而GaN·LED元件的光取出是從藍寶石基板一側進行，因此有可能產生不能充分將光送到位於上方的檢測器上。
下面的實施例，涉及在具有微型凸柱的倒裝構造的發光元件的檢測工序和組裝工序中不會發生障礙的發光元件。
實施例2圖6A和圖6B分別表示本實施例的GaN·LED元件1的俯視圖以及D-D線的剖視圖。本實施例的特徵在於在GaN·LED元件1的n電極6上形成一個點狀微型凸柱，和在p電極5上形成二個點狀微型凸柱。
下面詳細說明該構造，如圖6A和圖6B所示，GaN·LED元件1是在藍寶石基板30上面依次積層有GaN緩衝層31、n型GaN層32、InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35，具有雙重異構的結構。n型GaN層32的上面形成有由僅佔極少部分的下段部和佔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。然後，在p型GaN層35的上面不設透明電極，而直接設置由Mg和Au組成的p電極5。此後，在n電極6的上面形成有一個由Au或者Au合金構成的點狀微型凸柱24，還有，在p電極5的上面形成有2個由Au或者Au合金構成的點狀微型凸柱25。然後，在元件表面除微型凸柱以外均被保護膜39所覆蓋。
在此，上述三個點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，在晶片內配置在最大可取的二等邊三角形的三個頂點的位置上。
這樣，由於GaN·LED元件1的晶片由三個微型凸柱支撐，即使微型凸柱朝下放置也不會傾斜，在膜片連接時不會出現晶片的識別錯誤或者手臂的取出錯誤。
還有，將微型凸柱的高度設置成20μm，在通過重量、熱和超聲波焊接微型凸柱將上述GaN·LED元件1的晶片連接到引線框架等中的工序中，通過設定適當的連接條件，就不會發生上述晶片和引線框架與凸柱以外的部分接觸而導致的不良短路，並可充分保持連接強度。
還有，n電極的Ti及P電極的Mg是對GaN具有強附著力的電極材料，不會發生超聲波的剝落。
實施例3圖7A和圖7B分別表示本實施例的GaN·LED元件1的俯視圖以及E-E線的剖視圖。本實施例的特徵在於在GaN·LED元件1的n電極6上形成一個點狀微型凸柱24，和在p電極5上形成一個線狀微型凸柱25a，而其它與實施例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，由於GaN·LED元件1的晶片由微型凸柱支撐，在膜片連接時不會出現晶片的識別錯誤或者手臂的取出錯誤。
實施例4圖8A和圖8B分別表示本實施例的GaN·LED元件1的俯視圖以及F-F線的剖視圖。本實施例的特徵在於在GaN·LED元件1的微型凸柱所在的p電極下面敷設了和p型GaN層密接性良好的金屬，而其它與第二實施例相同。
作為p電極5的材料，採用Ni與Au等的積層膜時，由於p型GaN層與Ni的密接力較弱，在通過重量、熱和超聲波焊接微型凸柱將上述GaN·LED元件1的晶片連接到引線框架等中的工序中，超聲波會將處在微型凸柱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生，當在微型凸柱25所在的p電極5下面的近旁敷設密接性強的Ti等金屬73時，效果顯著，連接時不會發生剝離，同時保持充分的連接強度。
在上述實施例中，雖然只列舉了通過重量、熱和超聲波焊接微型凸柱連接晶片和引線框架等的連接方法，但並不限定於這種連接方法，例如也適用於螺柱連接(SBB)法、或者採用異方導電片/粘接劑的SCF法、或者採用焊柱的工序方法。
實施例5圖9A和圖9B分別表示本實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。本實施例的特徵在於在GaN·LED元件1的p電極5和n電極6上設置有探針區域，特別是在n電極上設置的探針區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合金製成的微型凸柱24和25。然後在元件的表面用保護膜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域5a以及n電極6上面的Au凸柱24和探針區域6a上將保護膜39開口。在此，p電極5的探針區域5a的尺寸為70μm×80μm，n電極6的探針區域6a的尺寸為40μm×80μm左右。
這樣，將n電極6上的探針區域6a形成在切割帶71上，就可以不損傷微型凸柱進行探針檢測，並且可以儘可能增大GaN·LED元件1的發光面積。
實施例6如圖10所示，本實施例除與n電極6分離的形式在切割帶上形成探針區域6b以外，與實施例5相同。探針區域6b的尺寸要稍微小一些，但可放入探針。這時，由於探針區域6b設置在切割帶上，所以可以儘可能增大GaN·LED元件1的發光面積。但是，探針區域6b不與n電極6分離則更能正確地進行特性檢測。
實施例7圖11A和圖11B分別表示本實施例的GaN·LED元件1的俯視圖以及H-H線的剖視圖。本實施例的特徵在於在GaN·LED元件1的p電極5的中央部位，成行列狀設置有多個開口部72。一個開口部的尺寸是直徑為10μm的圓，通過配置成三行五列，可以向檢測器供給亮度和波長檢測所需的光量。
還有，開口部72並不限定於p電極5的中央部位，只要是在p電極內可以形成的部位即可。
實施例8圖12A和圖12B分別表示本實施例的GaN·LED元件1的俯視圖以及I-I線的剖視圖。本實施例是將實施例7中的開口部72的行列部分置換為p型GaN層上電阻接觸型透明電極。這時的透明電極的尺寸為50μm×100μm，可以向檢測器供給充分的光量。當然，尺寸也並不僅限定於該值。
半導體發光裝置如圖5所示在絕緣基板上設置半導體層得到的LED燈，由於元件材料的物理常數(例如，介電常數ε)、元件構造等原因，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面放置，讓其兩者之間產生放電，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體(GaP、GaAlAs等)所構成的LED元件相比，是非常低的值。為此，如果不採取不讓從外部施加靜電的保護處理就使用LED燈的話，內部的GaN·LED元件將很快被損壞。
下面，說明內藏有防止靜電等高電壓的破壞功能的可靠性高的半導體發光裝置。
實施例9圖13為表示本實施例中半導體發光裝置(GaN系LED燈)的剖視圖。有關本實施例的GaN系LED燈的特徵在於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二極體元件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的前端的衝模墊上，按主面朝上、下面朝下的方向放置有Si二極體元件2。還有，Si二極體元件2下面的n電極9和引線框架13a的衝模墊接觸，並用Ag糊漿14將其小片接合在衝模墊上。再在Si二極體元件2的上面設置p電極7、n電極8、p電極的連接焊盤部10。在Si二極體元件2的上方，按藍寶石基板一側朝上、p電極5和n電極6朝下的方向放置GaN·LED元件1。然後GaN·LED元件1的p電極5和Si二極體元件2的n電極8通過Au微型凸柱12，GaN·LED元件1的n電極6和Si二極體元件2的p電極7通過Au微型凸柱11，分別進行電連接，同時用紫外線固化性絕緣樹脂16將GaN·LED元件1和Si二極體元件2固定。還有，GaN·LED元件1和Si二極體元件2之間的機械連接，不使用紫外線固化性絕緣樹脂16，也可以通過將微型凸柱11和12焊接來實現。這樣的焊接將在後面說明。Si二極體元件2的p電極的連接焊盤部10和引線框架13a通過Au線17進行線連接。還有，引線框架13a的衝模墊的側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所環繞。
搭載了上述GaN·LED元件1和Si二極體元件2的引線框架13a、13b的前端部分整體用透光性的環氧樹脂18模製封裝，構成LED燈。還有，由上述GaN·LED元件1生成的光從藍寶石基板一側的上方取出。為此，在GaN·LED元件1的p電極5一側，不需要象現有的GaN·LED元件中形成的電流擴散用的透明電極(圖4A、圖4B和圖4C中符號37所示的部件)，僅用厚膜的p電極5作為電流擴散用的部件，即可。
還有，從GaN·LED元件1的側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的前端至少應比GaN·LED元件1的發光區域要高。
圖14是為了說明本實施例的LED燈內藏的保護電路的電路圖。
如圖14所示，Si二極體元件2和GaN·LED元件1為反極性連接，即相互的p電極和n電極與對方的反極性的電極進行連接，這是為了不讓高電壓從引線框架一側施加到GaN·LED元件1上。這時，Si二極體元件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0.9V以後即被削平。還有，由於Si二極體元件2的反向擊穿電壓可以設定在10V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，由於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，通過這樣的構成，可以確保防止由於靜電等高電壓的施加所引起的GaN·LED元件1的損壞。
即是說，如果設GaN·LED元件1的正向破壞電壓、反向破壞電壓分別為Vf1、Vb1，Si二極體元件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＜Vb1
Vb2＜Vf1Vb2＞VF這種關係成立即可。
下面，說明本實施例的LED燈各部分的詳細構造和概略的製造工序。
圖15A和圖15B為表示本實施例的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是在藍寶石基板30上面依次積層有GaN緩衝層31、n型GaN層32、InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35，具有雙重異構的結構。n型GaN層32的上面形成為由僅佔上面很少部分的下段部和佔剩餘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。然後在p型GaN層35的上面不設電流擴散用的透明電極，而直接設置p電極5。本實施例中GaN·LED元件1的平面尺寸是邊長約為0.28mm的正方形。
圖16A和圖16B為表示本實施例的Si二極體元件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二極體元件2的n型矽基板20內通過有選擇地摻入雜質離子形成p型半導體區域21，並將反向擊穿電壓設定在10V附近。然後，在p型半導體區域21和n型矽基板20(n型半導體區域)上形成Si二極體元件2的p電極7和n電極8，p電極7的一部分為連接焊盤部10。還有，在n型矽基板20的下面上形成為了與引線框架進行電連接的n電極9。本實施例中Si二極體元件2的平面尺寸約為0.32mm×0.45mm。
下面，說明在Si二極體元件2上搭載GaN·LED元件1的順序。
首先說明，在圖13所示的LED燈中，Si二極體元件2和GaN·LED元件1的電極間進行電連接的Au微型凸柱的形成順序。在Si二極體元件2上面的p、n電極7、8上蓋上由光蝕刻工序模樣形成的電阻膜，通過僅對兩電極7、8進行有選擇的電鍍，分別形成微型凸柱11、12。本實施例中的微型凸柱11、12為直徑30μm、高度10μm的蘑菇形。
接下來，分別讓Si二極體元件2的p電極7對著GaN·LED元件1的n電極6，Si二極體元件2的n電極8對著GaN·LED元件1的p電極5，在Si二極體元件和GaN·LED元件之間放入紫外線固化性絕緣樹脂16，通過一邊壓住GaN·LED元件1一邊進行紫外線照射，將兩元件1、2固定，同時進行兩元件1、2的電極之間電連接。通過實施由以上微型凸柱連接法的倒裝連接工序，形成電子器件和光器件成對的複合元件。
此後，如圖13所示，在將該複合元件同Ag糊漿14小片接合到引線框架13a上之後，p電極7的連接焊盤部10和引線框架13b之間用Au引線17進行線連接工序。此外，在進行線連接工序以後，也可以再進行上述的倒裝連接工序。
最後，用透光環氧樹脂18進行樹脂封裝工序，得到如圖13所示狀態的發光裝置。
依據本實施例，如上所述，由於Si二極體元件2和GaN·LED元件1構成為反極性連接的複合元件，因此在引線框架13a、13b之間施加高電壓時，向GaN·LED元件1施加的反向電壓在Si二極體元件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二極體元件2的反向擊穿電壓附近的電壓處分別被削平，可以確保防止由於靜電所引起的GaN·LED元件1的損壞。
還有，在本實施例中，GaN·LED元件1，由於是由微型凸柱連接法倒裝實裝在Si二極體元件2上，兩者形成複合元件，所以兩者之間連接時不需要為了實施引線鍵合所需的面大的連接焊盤部，這樣可以使複合元件整體小型化，同時可以縮小不參與發光的n電極6及其周圍的面積。具體說，對於本實施例，n電極6及其周圍的面積僅為GaN·LED元件1表面積的十五分之一。而相對於圖4A所示的現有的GaN·LED元件1，如果其元件的大小是邊長為0.34mm的正方形，則不參與發光的n電極36及其周圍的面積要佔元件表面積的二分之一。即本實施例的GaN·LED元件1，和圖4A以及圖4B所示的GaN·LED元件1相比，儘管元件尺寸縮小到0.68倍，但發光面積卻增加到1.26倍。因此，通過實施由微型凸柱連接法的倒裝連接工序，由於減少了高價的化合物半導體基板的面積而可以減低成本，同時可以增大發光能力。
還有，在本實施例中，可以從透明的藍寶石基板一側取光，可以獲得提高發光的取出效率的優點。
還有，在本實施例中，雖然p電極7和連接焊盤部10是分離的，但兩者也可以整體形成。本實施例具有紫外線固化性絕緣樹脂16向連接焊盤部10的蔓延可以由途中的槽溝容易並且確保阻止的優點。還有，在先進行線連接工序後再進行倒裝連接工序時，形成p電極7的微型凸柱11的部分和連接焊盤部10做成整體，要比本實施例有利。即使是紫外線固化性絕緣樹脂16蔓延到連接焊盤部10也不會產生什麼不好，反而具有可以讓連接焊盤部10和p電極7穩定地變為相同電位的優點。
進一步，在本實施例中，由於GaN·LED元件1的p電極5對著Si二極體元件2的n電極8，所以從p電極5下面的發光層發出的光可以由n電極8向上方反射，能提高光的取出效率。
還有，在以上的說明中，雖然是微型凸柱11、12以在Si二極體元件2的p電極7和n電極8上形成為例進行了說明，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二極體元件2的n電極8儘量做大後，對著GaN·LED元件1的p電極5為好。這樣可以從GaN·LED元件1側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，在本實施例中，雖然Si二極體元件2的上面一側的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，但本發明並不限定於這樣的實施例，從平面看斜向分割，或者曲線分割也都可以。
實施例10在上述實施例9中是在Si二極體元件上搭載GaN·LED元件，在本實施例中，在GaN·LED元件上設置的薄膜構成的Si二極體元件。
圖17為僅表示有關本實施例的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，但和實施例1中的圖1同樣的狀態向引線框架上搭載，最終進行樹脂封裝。
如該圖所示，在和上述第9實施例中具有同樣構造的GaN·LED元件1上形成由矽氧化膜構成的層間絕緣膜51，再在其上形成矽薄膜，在矽薄膜內形成p型半導體區域52和n型半導體區域53。該矽薄膜的形成，如果利用液晶器件的TFT形成技術可以很容易完成。然後，設置有二極體元件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，同時連接到二極體元件50的p型半導體區域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，同時連接到二極體元件50的n型半導體區域53上。然後，二極體元件50的p電極54和n電極55採用圖中未畫出的由引線鍵合連接到引線框架上。還有，這時，由GaN·LED元件1生成的光通過引線框架反射從上方取出，但由於形成二極體元件50的部分可以限定在狹小的範圍內，所以可以容易獲得所期望的取出效率。
即使在本實施例中，也可以獲得和上述實施例9那樣相同的效果。
實施例11下面，說明實施例11，本實施例的發光裝置，具有和實施例9相同的Si二極體元件，但GaN·LED元件並不和Si二極體元件面對，搭載到矽基板上。
圖18為僅表示有關本實施例的LED燈中的器件部分的結構的剖視圖。雖然省略了向引線框架上搭載的狀態，但和實施例9中的圖13同樣的狀態搭載在引線框架上，最終進行樹脂封裝。
如該圖所示，Si二極體元件2在比上述實施例9中的要大面積的n型矽基板20內形成。即，在n型矽基板20內選擇性地摻入雜質離子形成p型半導體區域21，進一步，在形成層間絕緣膜57之後，在層間絕緣膜57上形成和p型半導體區域21相接的p電極58。此外，雖然在圖中未畫出，在圖18所示斷面以外的部分中形成有和n型矽基板20即n型半導體區域相接的n電極。還有，Si二極體元件2的反向擊穿電壓和正向電壓設定為和上述實施例9相同的值。
另一方面，在矽基板20上放置了和上述實施例9基本相同構造的GaN·LED元件1。但是，在本實施例中，GaN·LED元件1的n電極6形成為可以實施引線鍵合那樣大的面積。然後，將GaN·LED元件1的n電極6和Si二極體元件2的p電極58用引線59連接，並且在圖18中未畫出的部分中，將GaN·LED元件1的p電極5和Si二極體元件2的n電極用引線連接。在本實施例中，從GaN·LED元件1的p電極5的上方取出光。
此外，Si二極體元件2的各半導體區域和GaN·LED元件1的各電極之間的連接，也可以通過象上述實施例10那樣形成多層配線構造完成。
在本實施例中，發光裝置整體的緊湊化、提高光的取出率的效果和上述實施例9相比要差一些，作為沒有使用微型凸柱的方法，但和上述實施例9同樣可以發揮對靜電等的耐壓的效果。
實施例12下面，說明實施例12，在本實施例中，是在共同的絕緣基板上形成GaN·LED元件和二極體元件。
圖19為僅表示有關本實施例的LED燈中的器件部分結構的剖視圖。雖然省略了向引線框架上搭載的狀態，但和實施例9中的圖13同樣的狀態搭載在引線框架上，最終進行樹脂封裝。
如該圖所示，在藍寶石基板30上形成有和上述實施例9相同結構的GaN·LED元件1。並且，在藍寶石基板30上，在GaN·LED元件1的側面，設置有在矽薄膜內形成p型半導體區域61和n型半導體區域62後構成的二極體元件60。在該藍寶石基板30上矽薄膜的形成，如果利用液晶器件的TFT形成技術可以很容易完成。然後，二極體元件60的p型半導體區域61和GaN·LED元件1的連接，可以通過象上述實施例10那樣形成多層配線構造來完成，也可以象上述實施例11那樣通過引線鍵合來完成。
在本實施例中，由於藍寶石基板30的熔點高，因而具有再堆積多晶矽膜後用雷射再結晶法很容易形成單晶矽薄膜的優點。還有，由於可以容易構成從下方的藍寶石基板取出光，即使是採用引線鍵合方式連接GaN·LED元件1和二極體元件60那樣的構成，也可以維持高的光取出效率。
上述實施例9-12的變形例對於上述實施例可以採用以下的變形例。
在上述實施例9中，Si二極體元件2的n電極8作為和GaN·LED元件1的p電極5成面對稱的形狀，兩電極幾乎可以全面相對向地構造。這時，從GaN·LED元件1的p電極5的下方發射出來的光由Si二極體元件2的n電極8向上方反射，可謀求進一步提高光的取出效率。
在上述實施例12中，藍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發射出來的光從藍寶石基板一側取出，也可以作為液晶器件的背光之一。這時，也可以讓靜電保護元件和TFT同步動作。通過這樣的構造，特別是可以得到可靠性高的液晶器件的背光用發光裝置。此外，在水晶玻璃等玻璃基板上搭載了發光元件和由矽薄膜構成的二極體還可以作為液晶器件的液晶夾持板的一方使用。
在上述各實施例中，作為靜電保護元件雖然是形成為橫向型pn二極體，但本發明並不限定於這樣的實施例。例如，縱向型pn二極體、pin二極體、肖特基偏置二極體、齊納二極體、隧道二極體、耿氏二極體等各種二極體也可以用作為靜電保護元件。還有，利用化合物半導體的耿氏效果的耿氏二極體還可以在發光元件的基板上形成。
還有，作為靜電保護元件，也可以設置閾值電壓調整為比發光元件的工作電壓高並且比正向破壞電壓和方向破壞電壓小的場效應管。
在上述各實施例中，作為發光元件雖然只說明了具有GaN·LED元件1的發光裝置，但本發明並不限定於這樣的實施例。例如，也可以是具有GaN系的雷射二極體元件的發光裝置、搭載在GaN系以外的絕緣基板上設置的發光元件的發光裝置。
還有，在上述現有的圖5所示的狀態中，也可以構成為在衝模墊上GaN·LED元件的側面上載置靜電保護元件，兩元件之間用引線連接。這時，作為靜電保護元件，雖然也可以利用如實施例1在矽基板上形成的二極體，但在衝模墊上通過絕緣膜形成矽薄膜，利用該矽薄膜形成二極體也是可行的。
半導體發光裝置的製造方法圖20為表示包含由本發明的製造方法得到的倒裝型發光元件的半導體發光裝置的一例的概略圖。該半導體發光裝置雖然和圖13所示的裝置類似，但在以下的實施例中附裝元件2並不一定就是發揮靜電保護作用的元件。當然，作為附裝元件2，採用Si二極體元件構成如圖2所示電路時，如前所述，附裝元件2作為靜電保護元件使用，可以發揮對靜電高電壓的保護功能。但是，圖20的附裝元件2如果只是起容易將引線框架13a、13b和發光元件連接的作用時，並不一定需要有二極體等的構造。
在圖20的發光裝置中，附裝元件2和LED元件1處於重合狀態，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配置，在LED元件1的p型半導體區域和n型半導體區域上形成的p側電極5和n側電極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通過導電性糊漿14與安裝部15進行電連接。還有，在附裝元件2的上面形成有電極7、8，分別與半導體發光元件1的n側電極6和p側電極5相對。LED元件1的n側電極6以及p側電極5，和與其相對的附裝元件2的電極7、8，通過微型凸柱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部10。連接焊盤部10通過引線17與引線框架13b相連。這些元件1以及2由透光性樹脂18模製封裝。
在本發明的半導體發光裝置的製造方法中，微型凸柱在半導體發光元件的電極上或者在附裝元件的電極上形成以後，通過該微型凸柱，將半導體發光元件和附裝元件進行電/物理連接。在兩元件的電極對向接觸時，在兩元件之間可以形成相當於微型凸柱那樣高的間隙。為此，兩元件不會和微型凸柱以外的部分接觸，可以消除通電時的不良短路，可以提供一種成品率好的製造方法。但是，通過微型凸柱連接兩元件的電極時，根據連接方法，由於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，在考慮到這一點的情況下將微型凸柱的高度形成得稍高一些為好。優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類材料。本發明中的微型凸柱的材料可使用焊錫和Au類材料中的任一種，但使用Au類材料要比焊錫好。這是因為，使用Au類材料時，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單，(3)通過微型凸柱兩元件比較容易連接等優點。
Au類微型凸柱可以用柱針法或者電鍍法形成。依據柱針法，首先，在將穿過毛細管的Au線的前端變成球狀後，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。此後，拉住Au線，在切斷Au的主幹部後形成微型凸柱。這時，半導體發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，不需要採用特殊的電極構造，在元件檢測工序後，具有可以只形成良好的元件的優點。
但是，根據柱針法，例如即使是採用直徑為30μm的Au線，電極面積也需要在100μm以上。
根據電鍍法，在元件形成過程中，需要附加電鍍的工序。下面以用電鍍法在半導體發光元件上形成微型凸柱的情況為例，進行較詳細的說明。即，半導體發光元件的基板(藍寶石基片)上堆積半導體積層膜，在此形成p型半導體區域和n型半導體區域。接著，在n型半導體區域的一部分上依次積層Ti層和Au層形成n電極。此後，在基片的整個面上依次積層Ni層和Au層後，由光蝕刻工序，形成一在位於n電極一部分上方的區域和位於p型半導體區域一部分上方的區域開口的電阻膜，在上述開口部進行Au系的電鍍，形成高度為15-30μm左右的微型凸柱。電阻除去後，在Ni和Au層中只留下形成微型凸柱的n電極和p型半導體區域，其餘部分用蝕刻除去。這樣就完成了形成有微型凸柱的半導體發光元件。
由電鍍法在附裝元件上形成微型凸柱時，附裝元件的電極由Au系材料構成時，可以採用和上述工序相同的工序形成微型凸柱，如果該電極由Al構成時，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。
採用這樣的電鍍方法，雖然會有增加元件製造工序數和需要在元件檢測方法下工夫等缺點，但也有可以使形成微型凸柱所需的電極面積達到最小的優點。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，由光蝕刻工序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，採用熱、超聲波和加壓焊接到對向的電極上。
第二種連接方法柱針連接(SBB)法微型凸柱上塗上導電性糊漿後，與對向的電極接觸，固化導電性糊漿。然後，填充封裝樹脂，固化樹脂。該方法具有耐外部應力高可靠性的優點。還有，在實際安裝時不易產生應力，可以在封裝前進行檢測。容易修復。
第三種連接方法ACF法採用各向異性導電片/粘接劑連接。具有工序數較少的優點。
第四種連接方法焊錫連接法在微型凸柱對面的電極上由焊錫形成託柱，讓焊錫回流連接。填充封裝劑，進行固化。具有回流後的連接強度大的優點。
上述第二-第四種連接方法，適用於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，完成連接的節拍較長，生產效率較低。對此，第一種連接方法，由於要用熱、超聲波和加壓將微型凸柱熔化，雖然不適用於高密度配置有凸柱的集成電路元件的安裝，但特別適用於象本發明這樣，LED元件的電極上以大於100μm的間隔存在2-3個微型凸柱的情況。還有，實施該第一種連接方法所需要的時間僅為0.5秒非常短，從生產效率的觀點看，是安裝LED元件等的極好的方法。如果不需要重視生產效率，也可以採用第二-第四種連接方法。
下面參照附圖，詳細說明依據本發明的半導體發光裝置的製造方法的實施例13參照圖21的流程圖，說明圖20裝置製造方法的實施例。
首先，實施LED元件製造工序，在第S1步進行LED展開工序。LED展開工序，是在基片水平的製造工序的最後階段中，從基片中分離成單個晶片得到LED元件1的工序。在本實施例中，圖31A和圖31B所示的LED元件1作為半導體發光元件使用。該LED元件1，例如按以下所示那樣製造。
首先，在藍寶石基板1a上按GaN緩衝層31、n型GaN層32、InGaN活性層33、p型AlGaN層34以及p型GaN層35的順序從基板側開始積層。這樣在藍寶石基板1a上形成包含雙重異構構造的半導體積層構造。
對上述半導體積層構造的一部分從其表面直達到n型GaN層32的內部進行蝕刻，得到圖31A和圖31B所示的那樣形狀的構造。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沒有被蝕刻照原樣保留下來。
在該蝕刻後，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。此後，在本實施例中，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，由前述的柱針法進行。
上述工序使用基片狀的藍寶石基板1a，在該藍寶石基板1a上同時形成多個LED元件1。為此，如圖中所示那樣LED元件1多個形成在基片狀的藍寶石基板1a上。
在本實施例中，在形成柱針以前，檢測在基片狀的藍寶石基板1a上形成的多個LED元件1。按照該檢測，如果發現了不良的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，將藍寶石基板1a面對著薄片，將藍寶石基板1a上的LED元件1張貼在薄片上。然後，將藍寶石基板1a劃線、折斷。此後，將薄片沿橫向拉伸，在橫向分離各LED元件1(LED展開工序)。
其次，在圖21所示的第S2步的等級分類工序，將LED元件1按照亮度等級和波長等級分類後，實行第S3步的晶片連接工序。具體講，首先，準備多個Si二極體元件2排列成行列的基片(矽基片)。對該基片內的各Si二極體元件2配置LED元件1。圖27為表示在晶片連接工序中矽基片90、LED元件1、以及搬運LED元件1的夾具100之間的關係的模型。
較詳細地說明該晶片連接工序，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二極體元件2的基片90。然後，LED元件1的微型凸柱對準Si二極體元件2的電極7、8(在圖27中沒有畫出)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，通過將微型凸柱焊接到電極7、8上，將LED元件1通過微型凸柱連接到Si二極體元件2上。根據該連接，LED元件1通過微型凸柱電/物理固定到Si二極體元件2上(晶片連接工序)。晶片連接的節拍短，LED元件的識別、運送、對準位置、連接在3秒內就可完成。其位置對準的精度在15μm以下。通過晶片連接，LED元件1和Si二極體元件2之間空出20μm的間隙，幾乎不會發生不良短路。
此後，在圖21所示的第S4步的切割工序，對應的LED元件1和Si二極體元件2成整體化狀態的基片張貼在薄片上以後，經過切割將整體化構造從基片分離成晶片。圖28為表示切割工序中，基片90和切割刀片101之間關係的模型。
在圖21的第S5步的移載工序中將整體化構造移載到託盤中以後，在第S6步的小片連接工序(D/B工序)中將整體化構造配置固定到引線框架的安裝部15上。這時，讓Si二極體元件2的背面電極9通過導電性糊漿14對著安裝部15，這樣將Si二極體元件2的背面電極9電/物理連接到安裝部15上。
在第S7步的引線鍵合工序(W/B工序)中，Si二極體元件2的連接焊盤部10和另一引線框架13b之間用線17進行連接。此後，引線框架的上端部的構成要素用透光樹脂18模製成型，得到圖20的半導體發光裝置。
這樣，在本實施例中，微型凸柱在LED元件一側的電極上用柱針法形成以後，晶片化後LED元件連接到基片狀的Si二極體元件上。
實施例14參照圖22的流程圖，說明本發明的製造方法的另一實施例。本實施例的特徵在於微型凸柱在LED元件一側的電極上用柱針法形成，和用上述第一種連接方法在引線框架的的安裝部上進行LED元件和Si二極體元件的晶片接合。
首先，在進行了圖22的第S11步的LED展開工序以後，在圖22所示的第S12步的等級分類工序中，將LED元件1按照亮度等級和波長等級進行分類。
其次，讓包含Si二極體元件2的基片的背面電極9對準薄片，將基片張貼到薄片上。在第S13步中將基片切割後，在第S14步中從基片中分離出晶片，將薄片沿橫向拉伸(齊納展開工序)。
在第S15步中，將Si二極體元件2配置固定到引線框架的安裝部15上(參照圖20)。這時，讓Si二極體元件2的背面電極9通過導電性糊漿14對準安裝部15，這樣Si二極體元件2的背面電極9和安裝部15進行電/物理連接(齊納D/B工序)。
在第S16步的晶片連接工序中。對於安裝部15上的Si二極體元件2配置LED元件1。詳細講，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二極體元件2。然後，LED元件1的微型凸柱對準Si二極體元件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、超聲波和加壓。這樣，通過將微型凸柱焊接到電極7、8上，將LED元件1通過微型凸柱連接到Si二極體元件2上。根據該連接，LED元件1通過微型凸柱電/物理固定到Si二極體元件2上。圖29為表示這一階段中LED元件1和Si二極體元件2。
接下來，在第S17步的引線連接工序(W/B工序)中，Si二極體元件2的連接焊盤部10和另一引線框架13b之間用引線17進行連接。這樣，得到圖20的半導體發光裝置。
實施例15參照圖23的流程圖，說明本發明的製造方法的再一實施例。本實施例的特徵在於微型凸柱在基片狀態的Si二極體元件一側的電極上用柱針法形成，用上述第一種連接方法進行LED元件和基片狀態的Si二極體元件之間的晶片連接。
首先，在進行了第S21步的LED展開工序以後，在第S22步的等級分類工序，將LED元件1按照亮度等級和波長等級進行分類。
其次，在第S23步的柱針形成工序中，在包含在基片上的Si二極體元件2的p側電極7和n側電極8上形成柱針11、12。圖30為表示在形成柱針的工序中，基片90和毛細管102之間的關係的模型。還有，圖33A和圖33B為表示柱針形成後的Si二極體元件2的俯視圖和剖視圖。Si二極體元件2是在n型矽基板21內選擇性地摻入雜質離子形成p型半導體區域22，並將其反向擊穿電壓設定在10V附近。在Si二極體元件2的上側的p型半導體區域22和n型矽基板(n型半導體區域)21上，分別形成由Al構成的p電極7和n電極8。柱針11和12分別在p側電極7和n側電極8上形成。p側電極7的一部分作為連接焊盤部10的功能。在Si二極體元件2的下面形成由Au構成的背面電極9。
接下來，實行圖23的第S24步的晶片連接工序。具體講，對於基片內的各Si二極體元件2，配置等級分類後的LED元件1。詳細講，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二極體元件2的基片90。然後，LED元件1的電極對準Si二極體元件2的電極7、8的位置，一邊讓LED元件1的電極和Si二極體元件2的微型凸柱11、12接觸，一邊加入熱、超聲波和加壓。這樣，通過將微型凸柱焊接到電極上，將LED元件1通過微型凸柱連接到Si二極體元件2上。根據該連接，LED元件1通過微型凸柱電/物理固定到Si二極體元件2上(晶片連接工序)。
以下，按與實施例13說明相同的方法實施從第S25步到第S28步的工序。
實施例16參照圖24的流程圖，說明本發明的製造方法的又一實施例。本實施例的特徵在於微型凸柱在基片狀態的Si二極體元件一側的電極上用柱針法形成、用上述第一種連接方法在引線框架的安裝部上進行晶片化後的LED元件和Si二極體元件進行晶片連接。
首先，在進行了第S31步的LED展開工序以後，在第S32步的等級分類工序中，將LED元件1按照亮度等級和波長等級進行分類。
其次，在第S33步的柱針形成工序中，在基片上包含的各Si二極體元件2的p側電極7和n側電極8上形成微型凸柱11、12(參照圖30)。
接下來，讓包含Si二極體元件2的基片的背面電極9對準薄片，將基片張貼到薄片上。在第S34步中將基片切割後，在第S35步中從基片中分離出晶片，將薄片沿橫向拉伸(齊納展開工序)。
在第S35步中，將Si二極體元件2配置固定到引線框架13a的安裝部15上。這時，讓Si二極體元件2的背面電極9通過導電性糊漿14對準安裝部15，這樣Si二極體元件2的背面電極9和安裝部15進行電/物理連接(齊納D/B工序)。
在第S37步的晶片連接工序中，對於安裝部15上的Si二極體元件2配置LED元件1。詳細講，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二極體元件2。然後，LED元件1的電極對準Si二極體元件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、超聲波和加壓。這樣，通過將微型凸柱焊接到電極上，將LED元件1通過微型凸柱連接到Si二極體元件2上。根據該連接，LED元件1通過微型凸柱與Si二極體元件2進行電/物理固定。
在第S37步的引線鍵合工序(W/B工序)中，Si二極體元件2的連接焊盤部10和另一引線框架13b之間用引線17進行連接。這樣，得到圖20的半導體發光裝置。
實施例17在實施例13(圖21)中，微型凸柱是用柱針法在LED元件的電極上形成，在本實施例中，微型凸柱是用Au電鍍法在LED元件的電極上形成。其它方面，由於與實施例13相同，省略其詳細說明。
圖32A和圖32B分別為表示用電鍍法形成微型凸柱後LED元件1的俯視圖和剖視圖。
圖中所示LED元件1的結構與圖31A和圖31B所示的LED元件1的結構本質上是相同的，不同點在於，微型凸柱是Au電鍍凸柱，在LED元件1表面上形成了保護膜39，以及n電極6的形成電極較小。
實施例18在實施例14(圖22)中，微型凸柱是用柱針法在LED元件的電極上形成，在本實施例中，微型凸柱是用Au電鍍法在LED元件的電極上形成。其它方面，由於與實施例14相同，省略其詳細說明。
實施例19圖25為表示本實施例的流程圖。本實施例的製造方法包含微型凸柱是用Au電鍍法在基片狀態的Si二極體元件的電極上形成的工序。除此之外，和實施例15相同。即，依次進行第S41步的LED展開工序、第S42步的等級分類工序、第S43步的電鍍凸柱形成工序、第S44步的晶片連接工序、第S45步的切割工序、第S46步的移載工序、第S47步的D/B工序、第S48步的W/B工序。
實施例20圖26為表示本實施例的流程圖。本實施例的製造方法包含微型凸柱是用Au電鍍法在基片狀態的Si二極體元件的電極上形成的工序。除此之外，和實施例6相同。即，依次進行第S51步的LED展開工序、第S52步的等級分類工序、第S53步的電鍍凸柱形成工序、第S54步的切割工序、第S55步的齊納展開工序、第S56步的齊納D/B工序、第S57步的晶片連接工序、第S58步的W/B工序。
在上述那樣的倒裝型半導體發光裝置中，由於藍寶石基板一側為主要的光取出面，對於基片上形成半導體發光裝置時，可以在和檢測器相反一側成為光取出面。這樣，即使光取出面在檢測器相反一側，在形成電極一側多少也會漏出一定程度的光，雖然也可以用檢測器檢測出該光，但由於整體的光量不足，不能高精度測量光的波長和亮度。
對此，為了能夠在基片上形成半導體發光元件的狀態下用檢測器進行光特性的測定，例如通過在形成電極的一側設置為了取出光的開口部，增加光量，這是一種有效的手段。
但是，為了形成這樣的開口部，除半導體發光元件的電極形成過程將變得複雜以外，開口部的尺寸精度在光蝕刻工序和蝕刻工序中可能會發散，影響高精度的光特性的測定。
實施例21參照圖34，說明本發明的製造方法的又一實施例。
在本實施例中，微型凸柱用柱針法在基片狀態的Si二極體元件即附裝元件的電極上形成，在晶片化的半導體發光元件連接到附裝元件上之後，進行光特性檢測。
首先，在進行了第S61步的LED展開工序以後，在第S62步的柱針形成工序中，在基片上包含的Si二極體元件2的p側電極7和n側電極8上形成柱針11、12。
其次，實行第S63步的晶片連接工序。具體講，對於基片內的各Si二極體元件2，配置等級分類後的LED元件1。詳細講，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二極體元件2的基片。然後，LED元件1的電極對準Si二極體元件2的電極7、8的位置，一邊讓LED元件1的電極和Si二極體元件2的微型凸柱11、12接觸，一邊加入熱、超聲波和重量。這樣，通過將微型凸柱焊接到電極上，將LED元件1通過微型凸柱連接到Si二極體元件2上。根據該連接，LED元件1通過微型凸柱與Si二極體元件2進行電/物理固定(晶片連接工序)。
在此，倒裝型半導體發光元件1晶片連接到基片狀態的Si二極體元件2上成為整體。這時，半導體發光元件1變成藍寶石基板1a朝向上方的姿勢。
接下來，在第S64步中，將基片放在探針的測試臺上，讓探針接觸附裝元件2的連接焊盤部10，在測試臺和探針之間通電。圖35為表示在此階段的基片90、探針102以及光檢測器105之間的關係。通電後，半導體發光元件發光，藍寶石基板1a的上面成為發光亮度最大的光取出面。為此，射向配置在基片上方的檢測器105的光量足夠，可以進行高精度測定其波長和亮度。而且在基片90上，按一定的間隔排列著成一整體的半導體發光元件1，可以高效率測定。
在光特性的檢測工序以後，在圖34的第S65步中，將基片張貼在薄片上，用切割裝置經過切割分離成晶片(參照圖28)。在第S66步進行波長和亮度的等級分類，整體化構造移載到託盤中。
進一步，在第S67步中，按照附裝元件2的背面電極9朝下，將一體化元件通過導電性糊漿14電連接到引線框架13a的安裝部15上並固定(D/B)。
在其次，在第S68步，在附裝元件2的連接焊盤部10和另一引線框架13b之間用引線17進行連接(W/B)，最後，用封裝樹脂18封裝，得到搭載倒裝型的半導體發光元件1的半導體發光裝置(圖20)。
在本實施例的製造方法中，雖然柱針是在附裝元件2的電極一側上用柱針法形成，即使在半導體發光元件1的電極一側上形成，也可以按同樣的方法進光特性檢測。
在本實施例的製造方法中，半導體發光元件1通過微型凸柱11、12與附裝元件2的電極連接，變成藍寶石基板1a朝上的姿勢。因此，在用探針進行光特性檢測中，藍寶石基板1a的上面成為發光亮度最大的光取出面，射向檢測器D方向的光量足夠，可以進行高精度測定其發光波長和發光亮度。
這樣，和形成p側和n側電極的面相對的相反一側的透明基板的表面即發光亮度大的光取出面，由於通過微型凸柱在附裝元件上進行電極之間的連接，成為朝上的姿勢，可以將這樣晶片連接的部分作為檢測對象。因此，在用探針進行光特性檢測工序中，可以從光取出面獲得足夠的光，因此可以進行高精度的波長和亮度測定，得到高品質的發光元件。
還有，在基片上按一定的間隔排列的成整體化的發光元件，由於其光取出面處於朝上的姿勢，所以在用探針進行光特性檢測中，可以高效率並且高精度地進行發光波長和發光亮度的測定，提高成品率。
如上所述，在本發明實施例的製造方法中，多個附裝元件成行列狀形成的基片狀態的附裝元件的2個獨立的電極上，通過微型凸柱電連接晶片狀的半導體發光元件的p側和n側電極並成為整體化(晶片連接工序)以後，實施光特性檢測工序和等級分類工序。依據該方法，在基片上按一定的間隔排列的成整體化的發光元件，由於其光取出面處於朝上的姿勢，可以高效率並且高精度地進行光特性即波長和亮度的測定。
但是，在進行光特性檢測工序時，附裝元件並不需要處於基片狀態上，附裝元件也可以晶片化。發光元件的透明基板的背面，即發光亮度大的光取出面，朝向光檢測器的方向，只要發光元件通過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，可以高精度地進行波長和亮度的測定。
如以上所說明的那樣，依據本發明的發光元件，通過採用微型凸柱，可以不需要連接焊盤部，所以可以實現元件的小型化和提高亮度。
還有，依據本發明的發光元件，在進行具有微型凸柱的倒裝構造的發光元件的檢測工序和組裝工序時，消除了可能出現的各種問題，可以實施無障礙檢測和組裝。
依據本發明的半導體發光裝置，提供一種在具有設置在絕緣基板上的半導體發光元件，同時內藏有防止對靜電等高電壓所施加的破壞的功能的高可靠性發光裝置。
依據本發明的半導體發光裝置的製造方法，如GaN系LED元件那樣，對於具有在絕緣基板上形成的p型半導體區域和n型半導體區域的發光元件，在該p型半導體區域和n型半導體區域之間施加高電壓時可以實現旁通兩半導體區域並聯連接為流通電流的二極體元件等靜電保護元件的結構，可以高成品率地製造形成在絕緣板上並具有防止靜電等破壞的功能的高可靠性發光裝置。進一步，通過在發光裝置和靜電保護元件的電連接狀態、或者從發光元件的光的集光手段方面下工夫，可以使發光裝置小型化和提高光的取出效率。
本發明的半導體發光裝置的製造方法，包含對處在基片狀態下的附裝元件連接半導體發光元件的工序時，作為附裝元件可以容易採用矽二極體等半導體元件。矽二極體等半導體元件採用矽基片可以同時多個製造。當附裝元件在基片內按行列規則排列時，可以容易進行晶片連接工序。
在半導體發光元件一側形成柱針時，半導體發光元件的電極採用Au或者Al構成為好。這樣做，不必要採用特殊的電極結構，具有在LED元件檢測完了以後僅對合格品的元件形成微型凸柱的優點。但是，在相對基片狀態的附裝元件連接半導體發光元件的方法中，連接後，要採用切割等方法將和半導體發光元件成整體的附裝元件從基片分離成晶片，如果連接時的位置對準精度不好，切割時切割用切刀有可能會接觸半導體發光元件。
對此，對於不處於基片狀態而處於獨立狀態的附裝元件而言，通過微型凸柱連接半導體發光元件時，位置對準精度可以有較大的自由度。
在用電鍍形成微型凸柱時，可以使晶片尺寸小型化，降低成本。還有，形成微型凸柱工序的位置精度比形成柱針工序的位置精度要好。
依據附裝元件排列在基片上時形成柱針的方法，通過在附裝元件上形成柱針，可以容易處理半導體發光元件。
本發明可以將通過形成在絕緣性基板上的半導體多層膜得到發光的發光元件小型化，同時採用能發揮從靜電破壞中保護髮光元件的功能的附裝元件，可以實現倒裝構造的緊湊型封裝。這樣，本發明在LED燈等發光裝置的領域中提供一種可批量生產的優異的高亮度的發光裝置。
權利要求
1.一種半導體發光裝置的製造方法，在包含在透明基板上形成半導體積層膜並且在所述半導體積層膜的表面上形成p側電極和n側電極的半導體發光元件、至少有二個獨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，所述半導體發光元件處於倒置狀態搭載在所述附裝元件上的倒裝型半導體發光裝置的製造方法中，其特徵是包含下列工序在所述半導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序；通過所述的微型凸柱，將所述半導體元件的p側電極和n側電極連接到所述附裝元件的電極上的晶片連接工序。
2.根據權利要求1所述的半導體發光元件的製造方法，其特徵是所述晶片連接工序包含使晶片狀的所述半導體發光元件接近包含所述附裝元件的多個附裝元件成行列狀形成的基片的工序，和通過所述微型凸柱將所述半導體發光元件的所述p側電極和n側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序；進一步包含，在所述晶片連接後，將所述基片分離成晶片，從所述基片多個形成成整體化的所述半導體發光元件和所述附裝元件的工序。
3.根據權利要求1或者2所述的半導體發光裝置的製造方法，其特徵是所述晶片連接工序包含，一邊通過所述微型凸柱使所相對的所述電極接觸，一邊通過對所述半導體發光元件和所述附裝元件中的至少一方施加熱、超聲波以及加壓，將所述微型凸柱焊接到所述電極的工序。
4.根據權利要求2所述的半導體發光裝置的製造方法，其特徵是包含有形成所述微型凸柱的工序包含，在所述半導體發光元件的p側電極和n側電極上形成柱針的工序；所述晶片連接工序包含，對於所述基片內的各附裝元件與對應的半導體發光元件進行位置對準的工序，和通過將所述微型凸柱焊接到所述基片內的各附裝元件的所述電極上，將所述半導體發光元件固定在所述附裝元件上，同時通過所述微型凸柱，將所對向的電極進行相互電連接的工序；進一步包含，將所述整體化的半導體發光元件和所述附裝元件從基片分離出後，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序。
5.根據權利要求1所述的半導體發光裝置的製造方法，其特徵是形成所述微型凸柱的工序包含，在所述半導體發光元件的p側電極和n側電極上形成柱針的工序；所述晶片連接工序包含，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後，通過將所述微型凸柱焊接到所述附裝元件的所述電極上，將所述半導體發光元件固定在所述附裝元件上，同時通過所述微型凸柱與所對向的電極進行相互電連接的工序。
6.根據權利要求4或者5所述的半導體發光裝置的製造方法，其特徵是用電鍍法形成所述微型凸柱。
7.根據權利要求2所述的半導體發光裝置的製造方法，其特徵是形成所述微型凸柱的工序包含，在包含在所述基片內的各附裝元件的電極上形成柱針的工序；所述晶片連接工序包含，對於所述基片內的各附裝元件與對應的半導體發光元件進行位置對準的工序，和通過將所述微型凸柱焊接到所述半導體發光元件的電極上，將所述半導體發光元件固定在所述附裝元件上，同時通過所述微型凸柱與所對向的電極進行相互電連接的工序。
8.根據權利要求1所述的半導體發光裝置的製造方法，其特徵是形成所述微型凸柱的工序包含，在所述附裝元件的電極上形成柱針的工序；所述晶片連接工序包含，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後，通過將所述微型凸柱焊接到所述半導體發光元件的電極上，將所述半導體發光元件固定在所述附裝元件上，同時通過所述微型凸柱與所對向的電極進行相互電連接的工序。
9.根據權利要求7或者8所述的半導體發光裝置的製造方法，其特徵是用電鍍法形成所述微型凸柱。
10.根據權利要求1所述的半導體發光裝置的製造方法，其特徵是進一步包含在所述晶片連接以後，用探針接觸所述附裝元件，利用配置在所述半導體發光元件的上方的光特性檢測用的檢測器，從所述透明基板的上面檢測從所述半導體發光元件發出的光的光特性檢測工序。
11.根據權利要求2所述的半導體發光裝置的製造方法，其特徵是所述晶片連接工序包含，使晶片狀的所述半導體發光元件接近包含所述附裝元件的多個附裝元件成行列狀形成的基片的工序；通過所述微型凸柱將所述半導體發光元件的p側電極和n側電極連接到包含在所述基片上的附裝元件的電極上的工序。
12.根據權利要求11所述的半導體發光裝置的製造方法，其特徵是所述光特性檢測工序是在所述晶片連接以後，對所述基片內的半導體發光元件進行。
全文摘要
一種半導體發光裝置的製造方法，在包含在透明基板上形成半導體積層膜並且在半導體積層膜的表面上形成p側電極和n側電極的半導體發光元件、至少有二個獨立的電極的附裝元件、支撐附裝元件可以向附裝元件供給電力的基材，讓附裝元件與基材電連通搭載在基材上，半導體發光元件處於倒置狀態搭載在附裝元件上的倒裝型半導體發光裝置的製造方法中，其特徵是包含下列工序在半導體元件和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序；通過的微型凸柱，將半導體元件的p側電極和n側電極連接到附裝元件的電極上的晶片連接工序。
文檔編號H01L33/00GK1776925SQ20051007857
公開日2006年5月24日 申請日期1997年12月26日 優先權日1997年1月31日
發明者井上登美男, 真田研一, 小屋賢一, 福田康彥 申請人:松下電器產業株式會社