(57)【要約】【課題】光の取り出し効率又は受光効率が高く、かつ安価に製造することができる光半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】光を放射又は吸収する活性層を備えた光半導体チップが接合部材を用いて基材上に接合されてなり、接合部材が光半導体チップの外側に光反射面を有するように形成された光半導体素子の製造方法であって、接合部材を上記基材上に塗布することと、光半導体チップを、溶融した接合部材が光半導体チップの側面の外側にはみ出すように押圧して光半導体チップの外側に光反射面を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射又は吸収する活性層を備えた光半導体チップが接合部材を用いて基材上に接合されてなり、上記接合部材が上記光半導体チップの外側に光反射面を有するように形成された光半導体素子の製造方法であって、
上記接合部材を上記基材上に塗布することと、
上記光半導体チップを、溶融した接合部材が上記光半導体チップの側面の外側にはみ出すように押圧して上記光半導体チップの外側に光反射面を形成することと、
を含む光半導体素子の製造方法。
【請求項２】
上記光半導体チップは、基板上に光を放射又は吸収する活性層を介して該活性層と同一面側に形成されたｐ側及びｎ側電極とを有してなり、
上記光半導体チップは、上記活性層とは反対側の基板の裏面が吸着され、
ｐ側及びｎ側電極が形成された面が溶融した接合部材に押圧される請求項１記載の光半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体素子、特に発生した光を放射する発光素子及び入射した光を受光して電気に変換する受光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光素子や受光素子などの光半導体素子は、光の取り出し効率又は受光効率を向上させるために、例えば、特許文献１に示されているように、側面を反射面としたすりばち状の凹部をパッケージに形成してその凹部にダイ（光半導体チップ）搭載するように構成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３０８５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このすりばち状の凹部を形成するには、パッケージ部材にエンドミル等によりザグリ加工をしたり、パッケージ成形時に型に凹部に対応した凸部を形成して成形する等の加工を必要とし、凹部のない平板状のパッケージを作製する場合に比較して非常に手間がかかるという問題点があった。
このために、光の取り出し効率又は受光効率の高い光半導体素子は、安価に製造することができないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は光の取り出し効率又は受光効率が高く、かつ安価に製造することができる光半導体素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の目的を達成するために、本発明に係る光半導体素子の製造方法は、光を放射又は吸収する活性層を備えた光半導体チップが接合部材を用いて基材上に接合されてなり、上記接合部材が上記光半導体チップの外側に光反射面を有するように形成された光半導体素子の製造方法であって、
上記接合部材を上記基材上に塗布することと、
上記光半導体チップを、溶融した接合部材が上記光半導体チップの側面の外側にはみ出すように押圧して上記光半導体チップの外側に光反射面を形成することと、
を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る光半導体素子の製造方法において、上記光半導体チップが、基板上に光を放射又は吸収する活性層を介して該活性層と同一面側に形成されたｐ側及びｎ側電極とを有する場合、上記光半導体チップの基板裏面を吸着して、ｐ側及びｎ側電極が形成された面を溶融した接合部材に押圧するようにしてもよい。
以上の本発明に係る製造方法により作製される素子は、例えば、以下のような第１及び第２の光半導体素子である。
第１の光半導体素子は、光を放射又は吸収する活性層を備えた光半導体チップが接合部材を用いて基材上に接合されてなる光半導体素子において、
上記接合部材は上記光半導体チップの外側に該光半導体チップの側面と鋭角をなす光反射面を有するように形成されている。
このように構成された第１の光半導体素子は、上記光反射面により光を反射させて上方に出射又は活性層に入射させることができ、出射又は受光効率を向上させることができる。
【０００７】
また、第２の光半導体素子は、光を放射又は吸収する活性層と同一面側に形成されたｐ側及びｎ側電極とを有する光半導体チップが、基材に形成された正負の電極上又は１対のリードフレームからなる正負の電極上に導電性の接合部材を用いてフリップチップボンディングされてなる光半導体素子であって、
上記接合部材は上記光半導体チップの外側に該光半導体チップの側面と鋭角をなす光反射面を有するように形成されている。
このように構成された第２の光半導体素子は、上記光反射面により光を反射させて上方に出射又は活性層に入射させることができ、出射又は受光効率を向上させることができる。
【０００８】
第１または第２の光半導体素子において、より効果的に取り出し又は受光効率を高くするために、上記光反射面は上記活性層より高い位置まで形成されていることが好ましい。
【０００９】
また、第１または第２の光半導体素子において、より効果的に取り出し又は受光効率を高くするために、上記光反射面は上記光半導体チップの周囲を囲むように形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、第１または第２の光半導体素子において、上記接合部材は、はんだ又は錫合金からなることが好ましく、このようにすると、上記接合部材を所定の形状に成形するだけで、表面をコーティングすることなく光反射面を形成できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光半導体素子の製造方法によれば、上記接合部材で光反射面を形成することができるので、別体で光反射面を形成する必要がなく、安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る実施の形態１の発光素子の構成を示す断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図２】本発明に係る実施の形態１の発光素子における接合部材２の成形方法を示す断面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態１の発光素子における発光ダイオードチップの接合工程を示す断面図である。
【図４】本発明に係る実施の形態１の発光素子において、発光ダイオードチップの部分を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明に係る実施の形態２の発光素子の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態について説明する。
実施の形態１．
本発明に係る実施の形態１の光半導体素子は、図１（ａ）に示すように、絶縁物構造体３１に正の電極３２と負の電極３３とが形成されてなる基材３上に、発光ダイオードチップ１が設けられて透光性樹脂４でモールドされた発光素子である。
本実施の形態１の発光素子において、図１（ａ）（ｂ）に示すように、発光ダイオードチップ１は同一面側にｐ側電極１１とｎ側電極１２とが形成され、ｐ側電極１１とｎ側電極１２とがそれぞれ正の電極３２と負の電極３３に対向するように導電性の接合部材２で接合されている。
【００１４】
ここで、特に本実施の形態１では、接合部材２において、発光ダイオードチップ１の外側を実質的に囲むように該発光ダイオードチップ１の側面と鋭角をなす光反射面２１を形成したことを特徴とし、この光反射面２１によって発光ダイオードチップ１の側面から漏れ出した光を上方に反射して光の上方への取り出し効率を向上させている。
尚、図１（ａ）（ｂ）において、２２の符号は接合部材２の稜線を示し、本実施の形態１ではその稜線２２がいずれの場所においても、発光ダイオードチップ１の発光層より高い位置に形成されるように接合部材２を構成している。
また、接合部材２の反射面は、図１（ｂ）に示すように発光ダイオードチップ１の周囲を囲むように形成することが好ましく、これにより効果的に光の取り出し効率を向上させることができる。
【００１５】
詳細に説明すると、本実施の形態１において発光ダイオードチップ１は、図４に示すように、例えばサファイアからなる透光性基板１６上にｎ型窒化ガリウム系半導体層１５、例えばアンドープの窒化ガリウム系半導体からなる発光層（活性層）１４、ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３が順に積層され、そのｐ型窒化ガリウム系半導体層１３の上にｐ側電極１１が形成され、ｐ型窒化ガリウム系半導体層１３及び発光層１４の一部が除去されて露出されたｎ型窒化ガリウム系半導体層１５上にｎ側電極１２が形成されてなる。
【００１６】
そして、発光ダイオードチップ１は、そのｎ側電極１２が負の電極３３に接合部材２で接合され、ｐ側電極１１が正の電極３２に接合部材２で接合されて基材３上に固定され、さらに凸レンズ形状に成形された透光性樹脂４によって封止されている。
【００１７】
次に、本実施の形態１の所定の形状を有する接合部材２の形成方法について説明する。
本接合部材の形成方法ではまず、図２に示すように、基材３の正負の電極３２，３３上に接合部材２を所定量塗布し、所望の接合部材２の形状に対応した形状のヒートツール３４を用いて押圧加熱して、そのヒートツール３４の外形に沿った形状に接合材２を成形する。
その後、図３に示すように、発光ダイオードチップ１を吸着したヒートツール３５を用いて、所望の形状に成形した接合部材２の所定の位置に発光ダイオードチップ１を載置した押圧加熱し、発光ダイオードチップ１のｐ側電極１１、ｎ側電極１２と正負の電極３２，３３の間に位置する接合材のみを溶融させて接合する。
このようにすると、発光ダイオードチップ１の外側に位置する光反射面２１の形状を所望の形状に保ったまま、発光ダイオードチップ１のｎ側電極とｐ側電極を正負の電極３２，３３と接合することができる。
【００１８】
以上のように構成された実施の形態１の発光素子は、接合部材２を発光ダイオードチップ１のｐ側電極１１及びｎ側電極１２と基材３の電極３２，３３とを接合するとともに、その光反射面２１により発光ダイオードチップ１の側面から漏れ出した光を上方に反射させるように形成しているので、発光ダイオードチップ１により発光した光の上方への取り出し効率を高くすることができる。
また、実施の形態１の発光素子では、基材３に反射面を形成するための凹部を形成する必要がないので、凹部を有するパッケージを作製する場合に比較して基材３を安価に製造することができ、発光素子を安価にできる。
すなわち、本実施の形態１の発光素子によれば、光の取り出し効率の高い発光素子を安価に製造することができる。
【００１９】
本実施の形態１において、接合部材２としてははんだ、錫、又は錫合金等の表面が金属光沢を有する軟ロウを用いることが好ましく、このように金属光沢を有する軟ロウを用いると、接合部表面をなんらコーティング処理を施すことなく、比較的大きな反射率が得られる。
また、本発明では、光に対して比較的高い反射率を有する金属粒子を含む導電性接着材を接合部材２として用いることもできる。
さらに、本発明では、比較的光に対する反射率が低い導電性の材料を用い、所望の形状に成形した後、反射コーティングをするようにしても良い。
尚、本発明において光反射面２１は、発光ダイオードチップ１が発光する光に対する光反射率が５０％以上となるようにすることが好ましい。
【００２０】
本実施の形態１において、絶縁物構造体３１としてガラスエポキシ積層基板、液晶ポリマー、ＰＢＴ樹脂、セラミックス等を用いることができる。
また、電極３２，３３として、銅、りん青銅、鉄、ニッケル等が固着された電極又は電極膜等を使用することができる。
さらに、透光性樹脂４としては、例えば、シリコーン、エポキシ、不飽和ポリエステル、ポリイミド、非晶質ポリアミド等の樹脂を用いることができる。
【００２１】
実施の形態２．
本発明に係る実施の形態２の光半導体素子は、１対の正負の電極リード３２ａ，３３ｂ上に、発光ダイオードチップ１が設けられて透光性樹脂４ａでモールドされて構成された発光素子である。
すなわち、実施の形態２の発光素子は、図５に示すように、発光ダイオードチップ１のｐ側電極１１及びｎ側電極１２をそれぞれ正負の電極リード３２ａ，３３ｂに接合部材２ａを介して接合して、透光性樹脂４ａによりモールドしたいわゆるリードタイプの発光ダイオード（発光素子）である。
本実施の形態２の発光素子も、実施の形態１と同様に、発光ダイオードチップ１の外側に該発光ダイオードチップ１の側面と鋭角をなす光反射面２１ａが形成されるように構成し、この光反射面２１ａによって発光ダイオードチップ１の側面から漏れ出した光を上方に反射して光の上方への取り出し効率を向上させたものである。
尚、接合部材２ａの光反射面２１ａは、実施の形態１と同様に形成することができる。
【００２２】
以上のように構成された実施の形態２の発光素子は、接合部材２ａを発光ダイオードチップ１のｐ側電極１１及びｎ側電極１２と電極リード３２ａ，３３ｂとを接合するとともに、その光反射面２１ａにより漏れ出した光を上方に反射させるように形成しているので、発光ダイオードチップ１で発光した光の上方への取り出し効率を高くすることができる。
従って、実施の形態２の発光素子では、光を上方に反射させるためのカップ等を別に設ける必要がないので、電極リードの上にカップが形成された発光素子を作製する場合に比較して安価に製造することができる。
すなわち、本実施の形態２の発光素子によれば、光の取り出し効率の高い発光素子を安価に製造することができる。
【００２３】
尚、実施の形態２において、電極リードとして、銅、りん青銅、鉄、ニッケル等を用いて構成することができる。
また、接合部材２ａ、透光性樹脂４ａ等は実施の形態１と同様の材料を用いて構成することができる。
【００２４】
変形例．
実施の形態１において、所望の形状の接合部材の形成方法の一例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、以下のような種々の方法を用いることができる。
簡易的には、例えば、はんだや錫等を用いる場合、接合部材を予め成形することなく、所定量の接合部材を溶融させた状態で、図３に示すように、発光ダイオードチップ１を吸着したヒートツール３５を用いて、溶融させた接合部材２の所定の位置に発光ダイオードチップ１を載置して接合部材がチップ１の側面の外側にはみ出すように押圧し、その状態を保持したまま、冷却して接合する。
このようにすると、発光ダイオードチップの側面は軟ロウに対して濡れ性を有していないためにはじかれて側面の外側に傾斜した表面である光反射面２１が形成される。
【００２５】
またさらに、基材３上で成形することなく、所望の形状に成形されたプリフォームを用いるようにしてもよい。
以上のようにしても、実施の形態１と同様に所望の光反射面２１を有する接合部材を構成することができる。
【００２６】
また、接合部材として、銀又は金等の金属粒子を樹脂に含んで成る導電性接着材を用いる場合、基材側に導電性接着剤を塗布した後、硬化させる前に所望の形状に成形して、その後発光ダイオードチップ１を実装して硬化させるようにしても良い。
この場合、樹脂が半硬化状態、すなわちＢステージ状態のときに所望の形状に成形することが好ましい。
以上のように本発明では、選択される接合部材の材料に応じて種々の方法により、光反射面を形成することができる。
【００２７】
また、本発明に係る実施の形態１及び２では、光半導体チップとして発光ダイオードチップを用いた発光素子について説明したが、本発明はこれに限らず、フォトダイオード等の光電変換素子チップを光半導体チップとして用いた受光素子に適用することもできる。
この場合、実施の形態１及び２で説明した方法を用いて受光層である活性層を実質的に取り囲むように接合部材に光反射面を形成するようにすれば良い。
このように構成された受光素子は、受光効率を高くでき、かつ安価に製造できる。
【符号の説明】
【００２８】
１…発光ダイオードチップ、２…接合部材、３…基材、４，４ａ…透光性樹脂、１１…ｐ側電極、１２…ｎ側電極、１３…ｐ型窒化ガリウム系半導体層、１４…発光層（活性層）、１５…ｎ型窒化ガリウム系半導体層、１６…透光性基板、２１，２１ａ…光反射面、３１…絶縁物構造体、３２…正の電極、３２ａ，３３ｂ…電極リード、３３…負の電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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