(57)【要約】【課題】  発光半導体接続構造及びその方法の提供。【解決手段】  基板に発光半導体を接続した構造であり、基板は電気回路を具え、該発光半導体のｎ型コンタクト層とｐ型コンタクト層がそれぞれオームコンタクトのｎ型電極層とｐ型電極層を形成し、該基板表面に浸漬めっき或いは堆積法により第１金属層と第２金属層が形成され、それぞれ該基板の電気回路の対応する電気信号入出力ノードに電気的に接続され、且つ第１金属層と第２金属層が発光半導体のｎ型電極層とｐ型電極層と相互に組み合わされ、第１金属層と第２金属層が超音波溶接によりｎ型電極層とｐ型電極層に対応して接続され、該発光半導体が基板上に接続され、並びに電気的接続を形成する。【選択図】        図１
2006108471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に発光半導体を接続した構造であり、該基板は電気回路を具えた構造とされ、該発光半導体中のｎ型コンタクト層とｐ型コンタクト層がそれぞれオームコンタクトのｎ型電極層とｐ型電極層を形成し、
該基板の表面に第１金属層と第２金属層があり、それぞれ基板の電気回路の対応する電気信号入出力ノードに接続され、且つ第１金属層と第２金属層はそれぞれ発光半導体のｎ型電極層とｐ型電極層と相互に組み合わされて第１金属層と第２金属層が対応するｎ型電極層とｐ型電極層に接続され、該発光半導体が該基板の上に接続され並びに電気的接続を形成することを特徴とする、発光半導体接続構造。
【請求項２】
請求項１記載の発光半導体接続構造において、基板がリードフレームを形成して電気的に発光半導体に接続され、発光半導体の電気信号入出力に供されることを特徴とする、発光半導体接続構造。
【請求項３】
請求項１記載の発光半導体接続構造において、第１金属層と第２金属層の面積が、ｎ型電極層とｐ型電極層に対応し、相互に接近する大きさの接触面積を形成することを特徴とする、発光半導体接続構造。
【請求項４】
発光半導体接続方法において、基板に発光半導体を接続する方法であり、且つ該基板は電気回路を具えた構造とされ、該発光半導体中のｎ型コンタクト層とｐ型コンタクト層がそれぞれオームコンタクトのｎ型電極層とｐ型電極層を形成し、該発光半導体接続方法は、
基板上の対応位置に、第１金属層及び第２金属層を堆積させ、且つ第１金属層及び第２金属層の面積及び位置は、ｎ型電極層とｐ型電極層に対応するものとするステップと、
発光半導体で基板を被覆し、並びにｎ型電極層とｐ型電極層を第１金属層及び第２金属層をそれぞれ対応させて第１金属層と第２金属層の上に積み重ね、更に接続技術により、ｎ型電極層を第１金属層と接合し、ｐ型電極層を第２金属層と接合するステップ、
以上のステップを具え、そのうち、第１金属層と第２金属層の面積は、それぞれｎ型電極層とｐ型電極層に対応し、相互に接近する大きさの接触面積を形成することを特徴とする、発光半導体接続方法。
【請求項５】
請求項４記載の発光半導体接続方法において、第１金属層と第２金属層が基板の電気回路と発光半導体のｎ型電極層とｐ型電極層に対応し、該ｎ型電極層とｐ型電極層の表面に堆積されて形成されて、該基板の電気回路中の電気信号入出力ノードと発光半導体のｎ型電極層とｐ型電極層の間の接合インタフェースとされることを特徴とする、発光半導体接続方法。
【請求項６】
請求項４記載の発光半導体接続方法において、基板に浸漬めっき法で第１金属層と第２金属層が形成されたことを特徴とする、発光半導体接続方法。
【請求項７】
請求項４記載の発光半導体接続方法において、基板に第１金属層と第２金属層を形成する方法として、金属堆積法、例えば物理気相成長、化学気相成長、電気めっきが使用されることを特徴とする、発光半導体接続方法。
【請求項８】
請求項４記載の発光半導体接続方法において、発光半導体が基板上を被覆するように置かれ、ｎ型電極層とｐ型電極層が第１金属層と第２金属層の上に積み重ねられ、更に超音波溶接技術により、ｎ型電極層と第１金属層が接続され、ｐ型電極層と第２金属層が接続されることを特徴とする、発光半導体接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の発光半導体接続構造及びその方法に係り、特に、発光半導体を基板上に接合し並びに電気的接続を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的な発光半導体接続構造においては、一般にフリップチップ工程を通してその発光半導体を電気制御の基板上に接合する。図３に示されるのは周知の技術の発光半導体接続構造であり、それは基板３０１に発光半導体３０２が接続された構造を示す。そのうち、該基板３０１は電気回路を具えた構造であり、且つ該発光半導体３０２は発光ダイオード装置とされ、窒化ガリウム系発光ダイオード装置を以て説明すると、該発光半導体３０２中にはｎ型コンタクト層３０３とｐ型コンタクト層３０４があり、そのうち、ｎ型コンタクト層３０３はｎ型窒化ガリウム材料で形成され、その露出側がオームコンタクトのｎ型電極層３０３ａを形成し、該ｎ型電極層３０３ａが第１金属フランジ３０３ｂを形成している。ｐ型コンタクト層３０４はｐ型窒化ガリウム材料で形成され、その露出側がオームコンタクトのｐ型電極層３０４ａを形成し、該ｐ型電極層３０４ａが第２金属フランジ３０４ｂを形成している。これにより該発光半導体３０２はその第１金属フランジ３０３ｂ及び第２金属フランジ３０４ｂを通し、並びにフリップチップボンダー（Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ  Ｂｏｎｄｅｒ）を利用して基板３０１上にはんだ付けされ、該基板３０１と発光半導体３０２の間の電気信号の入出力が行なわれる。しかし、もし金属フランジに半田（ｓｏｌｄｅｒ）を使用すると、半田の融点は低過ぎるため、高温工程及びハイパワー発光ダイオード（ＬＥＤ）の使用には不利である。更に、金属フランジに金（Ａｕ）バンプ（ｂｕｍｐ）を使用すれば半田使用の欠点を改善できるものの、余分に金バンプの工程が必要となり、且つ金バンプ工程において、金バンプの数の多寡がその冷却効果の善し悪しを決定し、ハイパワー発光ダイオードの必要とする金バンプ工程はその製造コストをアップさせ、並びにその生産能率を低下させうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このため、本発明は上述の従来の技術の欠点を克服するために提供されるものである。
【０００４】
本発明の目的は、発光半導体を基板に接続する接合部分に局部接合ではなく全面の金属層接合を採用し、フリップチップボンダーを組合せるだけで、金バンプ（Ａｕ  ｂｕｍｐ）の製作を不要とし、これによりその全面接合により接合力を強化し、電流分散を均一化し、冷却効果を良好とし、信頼度を増し、並びに製造コストを減らし生産能力を高められるようにすることにある。
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明は一種の発光半導体接続構造及びその方法を提供し、それは、基板に発光半導体を接続した構造であり、基板は電気回路を具え、該発光半導体のｎ型コンタクト層とｐ型コンタクト層がそれぞれオームコンタクトのｎ型電極層とｐ型電極層を形成し、該基板表面に浸漬めっき或いは堆積法により第１金属層と第２金属層が形成され、それぞれ該基板の電気回路の対応する電気信号入出力ノードに電気的に接続され、且つ第１金属層と第２金属層が発光半導体のｎ型電極層とｐ型電極層と相互に組み合わされ、第１金属層と第２金属層が超音波溶接によりｎ型電極層とｐ型電極層に対応して接続され、該発光半導体が基板上に接続され、並びに電気的接続を形成する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、基板に発光半導体を接続した構造であり、該基板は電気回路を具えた構造とされ、該発光半導体中のｎ型コンタクト層とｐ型コンタクト層がそれぞれオームコンタクトのｎ型電極層とｐ型電極層を形成し、
該基板の表面に第１金属層と第２金属層があり、それぞれ基板の電気回路の対応する電気信号入出力ノードに接続され、且つ第１金属層と第２金属層はそれぞれ発光半導体のｎ型電極層とｐ型電極層と相互に組み合わされて第１金属層と第２金属層が対応するｎ型電極層とｐ型電極層に接続され、該発光半導体が該基板の上に接続され並びに電気的接続を形成することを特徴とする、発光半導体接続構造としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の発光半導体接続構造において、基板がリードフレームを形成して電気的に発光半導体に接続され、発光半導体の電気信号入出力に供されることを特徴とする、発光半導体接続構造としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の発光半導体接続構造において、第１金属層と第２金属層の面積が、ｎ型電極層とｐ型電極層に対応し、相互に接近する大きさの接触面積を形成することを特徴とする、発光半導体接続構造としている。
請求項４の発明は、発光半導体接続方法において、基板に発光半導体を接続する方法であり、且つ該基板は電気回路を具えた構造とされ、該発光半導体中のｎ型コンタクト層とｐ型コンタクト層がそれぞれオームコンタクトのｎ型電極層とｐ型電極層を形成し、該発光半導体接続方法は、
基板上の対応位置に、第１金属層及び第２金属層を堆積させ、且つ第１金属層及び第２金属層の面積及び位置は、ｎ型電極層とｐ型電極層に対応するものとするステップと、
発光半導体で基板を被覆し、並びにｎ型電極層とｐ型電極層を第１金属層及び第２金属層をそれぞれ対応させて第１金属層と第２金属層の上に積み重ね、更に接続技術により、ｎ型電極層を第１金属層と接合し、ｐ型電極層を第２金属層と接合するステップ、
以上のステップを具え、そのうち、第１金属層と第２金属層の面積は、それぞれｎ型電極層とｐ型電極層に対応し、相互に接近する大きさの接触面積を形成することを特徴とする、発光半導体接続方法としている。
請求項５の発明は、請求項４記載の発光半導体接続方法において、第１金属層と第２金属層が基板の電気回路と発光半導体のｎ型電極層とｐ型電極層に対応し、該ｎ型電極層とｐ型電極層の表面に堆積されて形成されて、該基板の電気回路中の電気信号入出力ノードと発光半導体のｎ型電極層とｐ型電極層の間の接合インタフェースとされることを特徴とする、発光半導体接続方法としている。
請求項６の発明は、請求項４記載の発光半導体接続方法において、基板に浸漬めっき法で第１金属層と第２金属層が形成されたことを特徴とする、発光半導体接続方法としている。
請求項７の発明は、請求項４記載の発光半導体接続方法において、基板に第１金属層と第２金属層を形成する方法として、金属堆積法、例えば物理気相成長、化学気相成長、電気めっきが使用されることを特徴とする、発光半導体接続方法としている。
請求項８の発明は、請求項４記載の発光半導体接続方法において、発光半導体が基板上を被覆するように置かれ、ｎ型電極層とｐ型電極層が第１金属層と第２金属層の上に積み重ねられ、更に超音波溶接技術により、ｎ型電極層と第１金属層が接続され、ｐ型電極層と第２金属層が接続されることを特徴とする、発光半導体接続方法としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、発光半導体を基板に接続する接合部分に局部接合ではなく全面の金属層接合を採用し、フリップチップボンダーを組合せるだけで、金バンプ（Ａｕ  ｂｕｍｐ）の製作を不要とし、これによりその全面接合により接合力を強化し、電流分散を均一化し、冷却効果を良好とし、信頼度を増し、並びに製造コストを減らし生産能力を高められるようにしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の発光半導体接続構造の好ましい実施例の断面図である。図２は本発明の図１の実施例の方法のフローチャートである。
【０００９】
図１に示されるように、本発明の発光半導体接続構造の第１実施例は、基板１０１に発光半導体１０２が接続された構造である。
【００１０】
該基板１０１は電気回路を具えた構造とされ、並びに表面に少なくとも第１金属層１０１ａと第２金属層１０１ｂが形成され、且つ第１金属層１０１ａと第２金属層１０１ｂは電気的に基板１０１の電気回路の対応する電気信号入出力ノードに接続されて、該基板１０１と発光半導体１０２の間の電気信号入出力に供される。
【００１１】
前述の基板１０１はリードフレームを形成可能で、電気的に発光半導体１０２に接続され、該発光半導体１０２の電気信号入出力に供される。
【００１２】
更に、該発光半導体１０２は発光ダイオード装置とされうる。例えば、それは窒化ガリウム系発光ダイオード装置とされうる。該発光半導体１０２中にはｎ型コンタクト層１０３とｐ型コンタクト層１０４があり、そのうち、ｎ型コンタクト層１０３はｎ型窒化ガリウム材料で形成され、その露出側がオームコンタクトのｎ型電極層１０３ａを形成し、且つ該ｐ型コンタクト層１０４はｐ型窒化ガリウム材料で形成され、その露出側がオームコンタクトのｐ型電極層１０４ａを形成する。
【００１３】
前述の基板１０１の第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０１ｂは、発光半導体１０２のｎ型電極層１０３ａ及びｐ型電極層１０４ａと相互に組み合わされ、第１金属層１０１ａと第２金属層１０１ｂがそれぞれｎ型電極層１０３ａとｐ型電極層１０４ａに対応して相互に接続され、該発光半導体１０２が該基板１０１に接続され、並びに電気的接続を形成する。そのうち、該第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０１ｂの面積は、甚だしくはｎ型電極層１０３ａとｐ型電極層１０４ａに対応し、相互に接近する大きさの接触面積を形成する。
【００１４】
図２を参照されたい。前述の本発明の発光半導体接続構造の接続方法は、以下を包含する。ステップ２０１において、浸漬めっき法により、基板１０１上の対応位置に、第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０１ｂが形成され、且つ第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０１ｂの面積及び位置はｎ型電極層１０３ａとｐ型電極層１０４ａに対応する。ステップ２０２において、発光半導体１０２で基板１０１が被覆され、並びにｎ型電極層１０３ａとｐ型電極層１０４ａが第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０１ｂにそれぞれ対応させられてその上に積み重ねられ、更に超音波溶接され、ｎ型電極層１０３ａと第１金属層１０１ａが接合され、ｐ型電極層１０４ａと第２金属層１０１ｂが接合される。こうして、該発光半導体１０２が基板１０１の上に接合され、並びに電気的接続が形成される。
【００１５】
前述のステップにおいて、基板１０１に第１金属層１０１ａと第２金属層１０１ｂを形成する方法は浸漬めっき法以外に、一般の金属堆積法を使用して達成することができる。その精神は、第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０１ｂを基板１０１の上に形成し、並びに第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０１ｂの面積及び位置をｎ型電極層１０３ａとｐ型電極層１０４ａに対応させることにある。
【００１６】
前述の第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０１ｂの堆積には、一般の金属堆積法以外に、物理気相成長、化学気相成長、電気めっき等を使用できる。
【００１７】
更に、本発明の第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０１ｂは基板１０１の電気回路と発光半導体１０２のｎ型電極層１０３ａ及びｐ型電極層１０４ａに対応し、且つ基板１０１の電気回路中の電気信号入出力ノードと発光半導体１０２のｎ型電極層１０３ａ及びｐ型電極層１０４ａの間の接合インタフェースを形成する。これにより、第１金属層１０１ａ及び第２金属層１０１ｂは該基板１０１に堆積させて形成するのに限定されるわけではなく、ｎ型電極層１０３ａ及びｐ型電極層１０４ａ表面に堆積して形成することもできる。
【００１８】
以上は本発明の好ましい実施例の説明であって本発明の範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の発光半導体接続構造の好ましい実施例の断面図である。
【図２】本発明の図１の実施例の方法のフローチャートである。
【図３】周知の発光半導体接続構造表示図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０１  基板
１０１ａ  第１金属層
１０１ｂ  第２金属層
１０２  発光半導体
１０３  ｎ型コンタクト層
１０３ａ  ｎ型電極層
１０４  ｐ型コンタクト層
１０４ａ  ｐ型電極層
２０１  基板に金属層を堆積させる
２０２  基板と発光半導体を接続する
３０１  基板
３０２  発光半導体
３０３  ｎ型コンタクト層
３０３ａ  ｎ型電極層
３０３ｂ  第１金属フランジ
３０４  ｐ型コンタクト層
３０４ａ  ｐ型電極層
３０４ｂ  第２金属フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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