(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体上の同一面側に設けられた一対となるｐ電極及びｎ電極と、前記各電極の上面の露出部を除いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜とを有する光半導体素子であって、前記ｐ電極又は前記ｐ電極及びｎ電極上に、電気的に接続されると共に、前記ｐ電極又は前記ｐ電極及びｎ電極の上面の前記露出部よりも大きく、且つ前記絶縁保護膜の側面と空間を介して設けられた第３電極を有し、
前記第３電極の外辺は前記絶縁保護膜の外辺よりも突出し、
前記第３電極と基材におけるリード電極とは導電ペースト又ははんだからなる接合部材を介して接続されていることを特徴とする光半導体素子。
【請求項２】
半導体上の同一面側に設けられた一対となるｐ電極及びｎ電極と、前記各電極の上面の露出部を除いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜とを有する光半導体素子であって、前記ｐ電極又は前記ｐ電極及びｎ電極上に、電気的に接続されると共に、前記ｐ電極又は前記ｐ電極及びｎ電極の上面の前記露出部よりも大きく、且つ前記絶縁保護膜の一部と接触して設けられた第３電極を有し、
前記第３電極の外辺は前記絶縁保護膜の外辺よりも突出し、
前記第３電極と基材におけるリード電極とは導電ペースト又ははんだからなる接合部材を介して接続されていることを特徴とする光半導体素子。
【請求項３】
前記光半導体素子がフリップチップ型である請求項１乃至請求項２に記載の光半導体素子。
【請求項４】
前記第３電極の周縁部の膜厚は該第３電極の中央部の膜厚よりも厚い請求項３に記載の光半導体素子。
【請求項５】
前記第３電極は基材に対向する側が開いた凹形状である請求項３乃至請求項４に記載の光半導体素子。
【請求項６】
前記第３電極はＡｕ又はＡｕを含む合金からなる請求項３乃至請求項５に記載の光半導体素子。
【請求項７】
前記光半導体素子において少なくとも第３電極と基材におけるリード電極とはＡｇを含む接合部材を介して接続されている請求項３乃至請求項６に記載の光半導体素子。
【請求項８】
半導体上の同一面側に設けられた一対となるｐ電極及びｎ電極と、前記各電極の上面の露出部を除いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜とを有する光半導体素子の製造方法であって、前記ｐ電極又は前記ｐ電極及びｎ電極上に、ボールボンディングによりボールを形成する工程と、前記ボールを変形させて第３電極を形成する工程と、前記第３電極と基材におけるリード電極とを導電ペースト又ははんだからなる接合部材を介して接続する工程を含み、前記第３電極の外辺は前記絶縁保護膜の外辺よりも突出するように形成される光半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記ボールボンディングは超音波併用熱圧着ボールボンディングである請求項８に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
半導体上の同一面側に設けられた一対となるｐ電極及びｎ電極と、前記各電極の上面の露出部を除いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜とを有する光半導体素子の製造方法であって、前記ｐ電極又は前記ｐ電極及びｎ電極上に、板状の導電体をリードボンディングにより接合して第３電極を形成する工程と、前記第３電極と基材におけるリード電極とを導電ペースト又ははんだからなる接合部材を介して接続する工程を含み、前記第３電極の外辺は前記絶縁保護膜の外辺よりも突出するように形成される光半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気を光に変換して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である光半導体素子及びその製造方法に係わり、特に、短絡乃至リーク発生の防止、基材に対して光半導体チップが傾くことの防止、乃至接合強度の向上を行うために改善した光半導体素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化物半導体を用いた発光素子が青色系の発光が可能な発光素子として注目されている。この窒化物半導体を用いた発光素子は、サファイア基板上にｎ型窒化物半導体層を成長させ、そのｎ型窒化物半導体層上に直接あるいは発光層を介してｐ型窒化物半導体層を成長させた層構造を有する。
【０００３】
また、絶縁体であるサファイア基板を用いて構成される窒化物半導体発光素子では、ｐ電極及びｎ電極が同一面側の半導体層上に形成される。すなわち、ｐ電極はｐ型窒化物半導体層上に形成され、ｎ電極は、所定の位置でｐ型窒化物半導体層を除去してｎ型窒化物半導体層表面を露出させて、そのｎ型窒化物半導体層上に形成される。
【０００４】
そして、例えば前述の窒化物半導体を用いた発光素子等、同一面側に正負一対の電極が形成されている光半導体素子は、電極面を下にしてリード電極を有する基材にフリップチップボンディングする場合、発光チップとそれを搭載する基材は、発光チップの各電極とそれぞれに対応するリード電極とをはんだ等の接合部材を用いて接続される。
【０００５】
ここで、接合部材の量が多くなると、接合部材が電極部だけでなく半導体層の端面にも回り込むため、各電極の表面の露出部を除いて半導体層及び各電極を絶縁保護膜にて遮蔽する方法が取られている。これにより、短絡乃至リークが発生することなく信頼性の高い光半導体素子とすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光半導体素子は高機能化と小型化が進むにつれて様々な分野に利用されている。そして、その利用分野の拡大に伴い、より大きな振動、熱等を伴う環境下、また、紫外から赤外に至る光を高輝度に発光或いは受光する等、より厳しい要求を満たしながらも、長期間安定した性能で使用することができる信頼性且つ実装性のより高い光半導体素子が求められている。そこで、本発明は上記課題を解決して、信頼性及び実装性のより高い光半導体素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の光半導体素子は、半導体上の同一面側に設けられた一対となる第１電極及び第２電極、すなわちｐ電極及びｎ電極と、前記各電極の上面の露出部を除いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜とを有する光半導体素子であって、前記ｐ電極又は前記ｐ電極及びｎ電極上に、電気的に接続されると共に、前記ｐ電極又は前記ｐ電極及びｎ電極の上面の前記露出部よりも大きく、且つ前記絶縁保護膜の側面と空間を介して設けられた第３電極を有し、前記第３電極の外辺は前記絶縁保護膜の外辺よりも突出し、前記第３電極と基材におけるリード電極とは導電ペースト又ははんだからなる接合部材を介して接続されていることを特徴とする。このようにすると、ｐ電極上に前記第３電極を設けた場合、接合部材が前記絶縁保護膜の側面、すなわちｎ型半導体層の端面方向へ這い上がることを防ぐことができるので、接合部材がｎ型半導体層の端面方向へ這い上がることにより発生する短絡乃至リークを防止することができる。なお、ここでいう空間を介するとは、前記絶縁保護膜の側面と前記第３電極とが対向する位置で空間を介してオーバーラップすることも含む。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の光半導体素子は、半導体上の同一面側に設けられた一対となるｐ電極及びｎ電極と、前記各電極の上面の露出部を除いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜とを有する光半導体素子であって、前記ｐ電極又は前記ｐ電極及びｎ電極上に、電気的に接続されると共に、前記ｐ電極又は前記ｐ電極及びｎ電極の上面の前記露出部よりも大きく、且つ前記絶縁保護膜の一部と接触して設けられた第３電極を有し、前記第３電極の外辺は前記絶縁保護膜の外辺よりも突出し、前記第３電極と基材におけるリード電極とは導電ペースト又ははんだからなる接合部材を介して接続されていることを特徴とする。なお、ここでいう接触とは、接合部材が絶縁保護膜の側面に這い上がった状態における接合部材と絶縁保護膜との関係とは異なり、第３電極の一部が絶縁保護膜の側面に触れることをいう。すなわち、第３電極と絶縁保護膜とが分離可能な状態をいう。従って、例えば、第３電極を構成する材料を過剰に用いて、第３電極の一部が絶縁保護膜の表面に接触したとしても、本発明の請求項２に記載の光半導体素子は本発明の請求項１に記載の光半導体素子と同様の効果を発揮する。
【０００９】
また、本発明の請求項１乃至請求項２に記載の光半導体素子において、前記光半導体素子はフリップチップ型であることが好ましい。このようにすると、ｐ電極及び／又はｎ電極上に第３電極を設けた場合、接合部材とｐ電極及び／又はｎ電極の上面の露出部及び基材におけるリード電極とを直接接合させた場合に比較して、接合部材と第３電極及び基材におけるリード電極との接合面積を大きく取ることがきるので、光半導体チップと基材とをより強固に接合させることができる。また、第３電極をｐ電極及び／又はｎ電極上に設置することにより、光半導体チップと基材との間に封止樹脂を充填するための空間を容易に確保することができ、それに伴い、接合部材の量を少なくすることができる。これによって、ｐ電極側における接合部材のｎ型半導体層の端面方向への這い上がりをより効果的に防止することができる。また、各電極上に第３電極を高低差無く設けることにより、光半導体チップを基材に搭載する際に、光半導体チップが基材に対して傾くことを防止することができる。このようにすると、例えば、光半導体素子の１つである発光素子においては、光の取り出し効率を高めることができる。すなわち、光半導体チップの傾きを無くすことにより、光半導体素子の性能を安定させることができる。さらに、各電極の高低差が緩和されることにより、実装性も向上する。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の光半導体素子において、前記第３電極の外辺は前記絶縁保護膜の外辺よりも突出していることが好ましい。このようにすると、ｐ電極側において接合部材のｎ型半導体層の端面方向への這い上がりをより効果的に防止できるばかりでなく、接合部材と第３電極及び基材におけるリード電極との接合面積をより大きく取ることがきるので、光半導体チップと基材との接合強度をより高めることができる。
【００１１】
また、本発明の請求項３乃至請求項４に記載の光半導体素子において、前記第３電極の周縁部の膜厚は中央部の膜厚よりも厚くすることができる。このようにすると、ｐ電極及び／又はｎ電極側において、接合部材の這い上がりをより効果的に防止することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項３乃至請求項５に記載の光半導体素子において、前記第３電極は、基材に対向する側が開いた凹形状であってもよく、例えば、接合部材の這い上がりを防ぐための所謂返しを有してもよい。このようにすると、接合部材の這い上がりをより効果的に防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明の請求項３乃至請求項６に記載の光半導体素子において、前記第３電極はＡｕ又はＡｕを含む合金であることが好ましい。このようにすると、Ａｕの表面状態は高湿環境下においても極めて安定であるので、接合面状況が安定し、環境による前記接合面の腐食によって生じる導通不良を防止することができる。また、Ａｕは熱伝導率・導電率も比較的良好であるので、放熱性・導電性の点からも好ましい。
【００１４】
また、本発明の請求項３乃至請求項７に記載の光半導体素子において、少なくとも第３電極と基材におけるリード電極とはＡｇを含む接合部材を介して接続する場合に特に有効である。すなわち、接合部材にＡｇが含まれる場合、Ａｇは極めてマイグレーションを発生しやすいが、ｐ電極上に設けられた第３電極の突出部がＡｇのｎ型半導体層の端面方向への這い上がりを防止し、沿面ギャップが大きくなることにより、マイグレーションによるリーク発生が防止される。
【００１５】
また、本発明に係わる光半導体素子の製造方法は、半導体上の同一面側に設けられた一対となるｐ電極及びｎ電極と、前記各電極の上面の露出部を除いて前記半導体及び前記各電極を被覆する絶縁保護膜とを有する光半導体素子の製造方法において、前記ｐ電極又は前記ｐ電極及びｎ電極上に、例えば超音波併用熱圧着ボールボンディングによりボールを形成する工程と、前記ボールを変形させて第３電極を形成する工程とを含む、或いは、前記ｐ電極又は前記ｐ電極及びｎ電極に、板状の導電体をリードボンディングにより接合して第３電極を形成する工程と、前記第３電極と基材におけるリード電極とを導電ペースト又ははんだからなる接合部材を介して接続する工程を含み、前記第３電極の外辺は前記絶縁保護膜の外辺よりも突出するように形成されることを特徴とする。このようにすると、本発明における第３電極を容易に形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明者は、種々の実験の結果、一対となるｐ電極及び／又はｎ電極上に、特定形状を有する第３電極を設けることにより、信頼性及び実装性が向上することを見出し、本発明を成すに至った。
【００１７】
すなわち、接合部材が絶縁保護膜の側面に這い上がった状態の光半導体素子を実際に長期間使用すると、絶縁保護膜を設けているにも関わらず、短絡乃至リークが発生する場合がある。より具体的には、例えば、ｐ電極側における絶縁保護膜の側面に劣化が生じ、この劣化部位において接合部材とｎ型半導体層が接触するか或いは接合部材に含まれるＡｇ等の金属が周辺環境の水分等によりイオン化され、そのイオン化された金属が半導体との通電に伴い絶縁保護膜内をマイグレーションして短絡乃至リークを発生する場合がある。こうなると、半導体の機能が低下するばかりでなく、光半導体素子が破壊される場合もあり、特に、半導体接合部での短絡乃至リークは光半導体素子に特に大きな影響を与えるものと考えられる。さらに、同一面側に正負一対の電極を有する光半導体チップを基材にフリップチップボンディングする場合においては、接合部材の量乃至各電極の高低差等が原因で光半導体チップが基材に対して傾く可能性がある。そこで、本発明は、絶縁保護膜が設けられているにも関わらず、ｐ電極側において接合部材がｎ型半導体層の端面方向へ這い上がることにより発生する短絡乃至リークの防止、光半導体チップと基材との接合強度の向上、乃至基材に対して光半導体チップが傾くことを防止するにより、信頼性及び実装性に優れた光半導体素子を得るものである。なお、このような問題は発光素子のみならず受光素子においても同様な問題である。
【００１８】
ここで、本明細書で言う光半導体素子とは、発光あるいは受光機能を有する半導体素子をいい、発光ダイオード、半導体レーザー、フォトディテクター、太陽電池等を指す。
【００１９】
以下、本発明の具体的な実施の形態を説明する。
【００２０】
実施の形態におけるフリップチップ型のＬＥＤ（発光ダイオード）は、所定の配線パターンであるリード電極を有する基材と、ＬＥＤチップを備える。ＬＥＤチップの下面にはｎ電極とｐ電極が形成されている。さらに、ｎ電極及び／又はｐ電極の下面には第３電極が形成されており、ＬＥＤチップの下面に位置する電極とリード電極とをＡｇペースト等の接合部材を介し接合させることで発光ダイオードとする。
【００２１】
また、実施の形態におけるＬＥＤチップは、サファイア基板上にｎ型窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層を順次成膜させた後、ｐ型窒化物半導体層を部分的にエッチングさせｎ型窒化物半導体層の表面まで露出させる。その後、ｐ型窒化物半導体層上に全面電極を介してｐ電極、ｎ型窒化物半導体層上にｎ電極を形成させたものである。さらに、絶縁保護膜を形成した後に、ｎ電極及び／又はｐ電極の下面に第３電極が形成される。
【００２２】
また、ダイボンディングを行うためには、あらかじめリード電極上にＡｇペーストを設ける。次に、所定の位置にアライメントしたＬＥＤチップをＡｇペーストに押し付け、その後、加熱し硬化させることにより、ＬＥＤチップとリード電極とを熱伝導性よく接着させることができる。その後、封止樹脂を、ＬＥＤチップからの光を効率よく外部に透過させると共に外力、塵芥からＬＥＤチップを保護する目的で注入形成する。
【００２３】
以下、本発明の各構成についてさらに詳細に記述する。
（基材）
基材は、ＬＥＤチップを配置させ外部からの電流をＬＥＤチップに供給するリード電極が設けられたものである。そのため基材は、耐熱性や絶縁性を有するものが好適に用いられる。このような基材に使用される材料には、ガラスエポキシ、ビスマレイミドトリアジン（ＢＴレジン）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ樹脂）、セラミックス、液晶ポリマー等からなる絶縁基板を使用することができる。
（リード電極）
リード電極とは、ＬＥＤチップを基材外部と電気的に接続させるものであるため、電気伝導性に優れたものが好ましい。本発明におけるリード電極には、銅および銅合金を使用しており、該リード電極の厚さは１０〜３００μｍ程度である。また、リード電極の表面に金属薄膜としてＡｇ、Ａｌ、Ａｕ等の平滑な金属メッキを施す。該金属薄膜には、接合部における接合部材の表面に酸化膜ができるのを防ぎ、接合部材とリード電極との接合性をよくする効果がある。
（接合部材）
通常、使用される接合部材としてＡｇ、Ｐｄ、Ａｕなどの金属フィラーを含有した導電ペーストやＰｂ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金等のはんだ等があり、本発明に係るＬＥＤにおいてはいずれの接合部材も用いることができる。また、本発明において、接合部材としてＡｇペーストを用いる場合が特に効果的である。すなわち、Ａｇが接合部材に含まれる場合、Ａｇは極めてマイグレーションを発生しやすいが、ｐ電極側に設けられた第３電極の突出部により、Ａｇの半導体層端面方向への這い上がりが防止され、沿面ギャップが大きくなることにより、マイグレーションによるリーク発生が防止される。
（ＬＥＤチップ）
本発明におけるＬＥＤチップは、窒化物半導体からなる発光素子である。透光性絶縁基板上に形成された少なくとも半導体接合を有する窒化物半導体により構成することができる。具体的には、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ法やＨＶＰＥ法を用いて窒化物半導体を形成できる。該透光性絶縁基板は、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）の他にスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）やＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ、ＧａＮ等が挙げられる。また半導体接合としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合の他、ｐｎ接合が挙げられ、ＬＥＤチップの特性により、ホモやダブルヘテロ構造とすることができる。さらに、単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。なお本発明においてサファイア基板を用いるのは、結晶性の良い窒化物半導体を形成させるためである。また、該サファイア基板上に格子不整合緩和のためにＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファー層を形成しその上に窒化物半導体を形成させることにより半導体特性の優れた発光素子を構成させることができる。
【００２４】
窒化ガリウム系半導体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示すが、発光効率を向上させるなど所望のｎ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。また、ｐ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパントであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。しかし窒化ガリウム系化合物半導体は、ｐ型ドーパントをドープしただけではｐ型化しにくいためｐ型ドーパント導入後に、低速電子線照射やプラズマ照射、アニール等により低抵抗化させることが好ましい。
（電極）
窒化物半導体露出面側に一対の電極を形成するためには各半導体層を所望の形状にエッチングしてあることが好ましい。エッチングとしては、ドライエッチングやウェットエッチングがありドライエッチングとしては、反応性イオンエッチング、イオンミリング、集束ビームエッチング、ＥＣＲエッチング等が挙げられる。また、ウェットエッチングとしては、硝酸と燐酸の混酸を用いることができる。ただし、エッチングを行う前に所望の形状に窒化ケイ素や酸化ケイ素等の材料を用いてマスクを形成することは言うまでもない。
【００２５】
エッチングによりｐ型半導体及びｎ型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて各電極を形成させる。本発明に係る全面電極は、透光性を有しかつｐ型窒化物半導体層とオーミック接触するものであり、具体的にはＮｉ／Ｐｔ又はＮｉ／Ｐｔからなる。さらにｐ電極は、全面電極と接するようにスパッタリング法により形成される。ｐ電極に使用される材料は、Ｐｔ又はＡｕ、Ｎｉを主成分とし、所定の温度（４００℃〜７００℃）で熱処理することで良好な発光を確保することができる。ｐ電極に、Ｐｔを用いた場合、急激な拡散現象は起こらず、極めて緩やかにｐ電極とはんだの合金化すなわち漏れが進行するため、ｐ電極の表面のみが接合部材と合金化し、ＬＥＤチップ・接合部材・リード電極間にて安定した接続、導通が得られる。さらにｎ型窒化物半導体層の露出面にＷ／Ａｌ又はＴｉ／Ａｌからなるｎ型電極を形成する。
（絶縁保護膜）
上記のように電極が形成されたＬＥＤチップに、各電極のボンディング面を除いて絶縁保護膜を形成する。該絶縁保護膜は、半導体層に傷や割れが生じるのを防止でき、短絡乃至リーク発生の防止にも効果的である。さらに電極の上に形成されると、電極が剥がれるのを防止でき好ましい。絶縁保護膜の膜厚は、特に限定されないが、０．１〜５μｍである。本発明において、絶縁保護膜の材料としては、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4等を用いることができる。
（第３電極）
各電極のボンディング面を除いて絶縁保護膜を形成させた後、ｐ電極及び／又はｎ電極上にＡｕ又はＡｕを含む合金からなる第３電極を形成させる。第３電極に使用される材料は、Ａｕ又はＡｕを含む合金の他に、ＣｕやＡｌ又はそれらを含む合金を用いることができる。なお、第３電極に、Ａｕを用いた場合、Ａｕの表面状態は高湿環境下においても極めて安定であるので、接合面状況が安定し、環境による前記接合面の腐食によって生じる導通不良も防止される。
【００２６】
次に、本発明における第３電極の製造方法の一例について説明する。
（１）まず、超音波併用熱圧着ボールボンディング等により、ｐ電極及び／又はｎ電極にＡｕボールを接合する。
（２）次に、Ａｕボールを、例えば押圧片を用いて押圧することにより変形させ、第３電極を形成する。
【００２７】
また、（２）の行程において、ｐ電極とｎ電極の双方に第３電極を形成する場合は、押圧片の高さ等を調整することにより、各電極における第３電極を高低差なく形成することができる。このようにすると、本発明の第３電極を容易に形成することができる。また、第３電極を設けることにより、光半導体チップと基材との間のスペースを容易に確保することができ、それに伴い使用する接合部材の量を減少させることができる。さらに、第３電極は突出部を有するので、接合部材の半導体層の端面方向への這い上がりを効果的に防止することができる。また、ｐ電極乃至ｎ電極と接合部材とを直接に接合させた場合に比較して、第３電極を設けた場合は、接合部材との接合面積を大きく取ることができるので、光半導体チップと基材との接合強度をより高めることができる。
【００２８】
さらに、押圧片を任意の形にすることによって、様々な形状を有する第３電極を形成することができる。次に、より具体的な第３電極の形成方法及びそれにより得られる形状とその効果について、図６を参照しながら説明する。なお、図６においては、ｐ電極７のみに第３電極を設けたが、本発明はこれに限らずｐ電極７とｎ電極６の双方にそれぞれ第３電極を形成させてもよい。また、本発明において用いることができる押圧片の形状は、図６に示す押圧片の形状に限定されない。
・図６(Ａ)に示すように、１９のような形状の押圧片をまっすぐに降下させ（矢印▲１▼）、Ａｕボールを変形させた後、続いて押圧片１９をまっすぐ上方に戻す（矢印▲２▼）ことにより、図４に示すような周縁部が中央部に比べて厚みを有する形状の第３電極１７が形成される。第３電極をこのような形状にすることにより、接合部材の半導体層の端面方向への這い上がりを効果的に防止することができる。
・図６(Ｂ)に示すように、２０のような形状の押圧片を用いて、図６(Ａ)と同様の操作を行うことにより、図１及び図２に示すような周縁部が中央部に比べて厚みを有し、且つ、中央部に窪みを有した第３電極１３乃至第３電極１５が形成される。このような形状を持つ第３電極は、図４に示す第３電極１７に比較して、厚みをより確保しやすいので、接合部材の量がより少なくてすみ、これに伴い接合部材の半導体層の端面方向への這い上がりをより効果的に防止することができる。さらに、中央部に窪みを有するため、第３電極と接合部材との接触面積をより大きく取ることができるので、光半導体チップと基材との接合強度をより高めることができる。
【００２９】
また、次のようにしても本発明における第３電極を形成することができる。
【００３０】
すなわち、ｐ電極及び／又はｎ電極に、板状の導電体をリードボンディングにより接合することにより、本発明における第３電極を形成することができる。さらに、任意の形状を有した導電体を用いれば、様々な形状の第３電極を容易に形成することができる。
【００３１】
例えば、図７に示すように、２２のような形状のボンディングツール、すなわち加振押圧片を用いて、基材に対向する側が開いた凹形状であるＡｕ片２１をｐ電極７に接合することにより図３に示すような形状の第３電極１６が形成される。このような形状を持つ第３電極は、接合部材の半導体層端面方向への這い上がりをより効果的に防止することができる。なお、図７においては、ｐ電極７のみに第３電極を設けたが、本発明はこれに限らずｐ電極７とｎ電極６の双方にそれぞれ第３電極を形成させてもよい。また、本発明において用いることができるボンディングツールの形状は、図７に示すボンディングツールの形状に限定されない。
（封止樹脂）
ＬＥＤチップを覆うように形成される封止樹脂は、発光ダイオードの使用用途に応じてＬＥＤチップ、ＬＥＤチップとリード電極との接合部等を保護するためのものである。封止樹脂の具体的材料としては、主としてエポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等の耐候性に優れた透光性樹脂やガラス等が好適に用いられる。
【００３２】
また、封止樹脂材に拡散剤を含有させることによってＬＥＤチップからの指向性を緩和させ視野角を増すこともできる。拡散剤の材料としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が用いられる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について詳述するが、これのみに限定されるものではない。
［実施例１］
図１に示すＬＥＤを形成した。
【００３４】
まず、洗浄されたサファイア基板２のＣ面を成膜表面としてＭＯＣＶＤ法を用いて窒化物半導体を成膜した。バッファ層（本明細書には図示していない）を介して、ｎ型窒化物半導体層３、活性層（本明細書には図示していない）、ｐ型窒化物半導体層４を形成した。
【００３５】
ｐ型窒化物半導体層４と接触し、その全面を被覆する全面電極５としてＮｉ／Ｐｔを５００Åの膜厚でスパッタリング法により成膜した。この全面電極５上には、ｐ電極７をＡｕ又はＰｔを使用し７０００Åの膜厚で成膜した。さらにｎ型窒化物半導体層３上にはｎ電極６としてタングステン／アルミニウムを２００Å／７０００Åの膜厚で成膜した。これによって、窒化物半導体上には同一平面側にｐ電極７及びｎ電極６を形成した。さらにｐ電極７及びｎ電極６のボンディング面を除いて、絶縁保護膜８としてＳｉＯ2を成膜した。
【００３６】
次に、形成された半導体ウェハーをダイヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によって半導体ウェハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウェハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば基盤目状に引いた後、外力によってウェハーを割り半導体ウェハーからチップ状にカットすることでＬＥＤチップ１を形成させる。
【００３７】
次に、第３電極１３の形成を図６(Ｂ)に記す通りに行った。
【００３８】
基材１０は予め形成されたリード電極１１を金型内に配置させガラスエポキシ樹脂を注入硬化させることにより形成した。形成された基材１０はその上面にリード電極１１の一部が露出しており平滑面としてある。
【００３９】
次に、基材１０へのＬＥＤチップ１の搭載方法は、ＬＥＤチップ１のｎ電極６及び第３電極１３に対応する位置の基材上面のリード電極部に、Ａｇペーストをスタンピングあるいはディスペンス等で供給し、ＬＥＤチップ１のｐ電極７及びｎ電極６より１０％程度大きな径で厚さが１０〜３０μｍ程度のドットを形成させる。ここで、該ドットの径乃至厚さは、各電極における接合部材が接触し短絡を生じない範囲で大きい方が、硬化後の接合力、放熱性、及び導電性の観点より好ましい。次に、該ドット上にＬＥＤチップ１を適当な力で押圧しながら搭載する。その後、Ａｇペーストを加熱することにより硬化させてＬＥＤチップ１を接合する。
【００４０】
さらに、封止樹脂１２を用いてチップ周辺を封止する。なお、ここで用いた封止樹脂は、シリコーン樹脂である。
【００４１】
次に、以上により完成した第３電極１３を有する実施例１のＬＥＤと、第３電極１３を備えない以外は全て実施例１に記載のＬＥＤと同様に構成した図５に示す比較のためのＬＥＤを用いて、リーク発生における製造歩留まりの変化を調査した。
【００４２】
まず、実施例１のＬＥＤと比較のためのＬＥＤとを、各１０００個づつ量産した。次に、それぞれに対して、８５℃、８５％という高温、高湿環境下で４０ｍＡの電流で、１０００時間の通電試験を行った。そして、その後、逆方向に５Ｖの電圧を印加し、リーク発生（２０μＡ≦漏れ電流の基準で判断した）を調査したところ、実施例１のＬＥＤは１０００個中前記したリーク発生の基準に当てはまった物は０個であったのに対して、比較のためのＬＥＤは１０００個中６個が前記した基準に当てはまった。
［実施例２］
図２におけるＬＥＤは、ｐ電極７とｎ電極６の双方に第３電極１５、１４を高低差無く設けた他は、実施例１のＬＥＤと同様に構成されている。なお、第３電極１５、１４の形成は図６(Ｂ)に記す通りに行った。
［実施例３］
図３におけるＬＥＤは、第３電極１６が基材に対向する側が開いた凹形状であること以外は、実施例１のＬＥＤと同様に構成されている。なお、第３電極１６の形成は図７に記す通りに行った。
［実施例４］
図４におけるＬＥＤは、１７のような形状の第３電極を設けた他は、実施例１のＬＥＤと同様に構成されている。なお、第３電極１７の形成は図６(Ａ)に記す通りに行った。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明の光半導体素子によれば、ｐ電極側における接合部材のｎ型半導体層端面方向への這い上がりを効果的に防止でき、さらに、接合部材と第３電極及び基材におけるリード電極との接合面積を大きく取ることができる。また、ｐ電極とｎ電極の双方に第３電極を高低差無く設けることにより基材に対する光半導体チップの傾きを無くすこともできる。
【００４４】
従って、短絡乃至リークの発生が防止され、さらに、光半導体チップと基材との接合強度を向上させることができる。また、基材に対する光半導体チップの傾きを無くすことができるので、安定した性能が得られる。これらの効果より、信頼性及び実装性に優れた光半導体素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる実施例１のＬＥＤの構造を示す模式的断面図である。
【図２】本発明に係わる実施例２のＬＥＤの構造を示す模式的断面図である。
【図３】本発明に係わる実施例３のＬＥＤの構造を示す模式的断面図である。
【図４】本発明に係わる実施例４のＬＥＤの構造を示す模式的断面図である。
【図５】本発明に係わるＬＥＤとの比較のために形成したＬＥＤの構造を示す模式的断面図である。
【図６】本発明に係わるＬＥＤの製造工程の一部を拡大して模式的に示した図である。
【図７】本発明に係わるＬＥＤの他の製造工程の一部を拡大して模式的に示した図である。
【符号の説明】
１・・・ＬＥＤチップ
２・・・サファイア基板
３・・・ｎ型窒化物半導体層
４・・・ｐ型窒化物半導体層
５・・・全面電極
６・・・ｎ電極
７・・・ｐ電極
８・・・絶縁保護膜
９・・・Ａｇペースト
１０・・・基材
１１・・・リード電極
１２・・・封止樹脂
１３、１４、１５、１６、１７・・・第３電極
１８・・・Ａｕボール
１９、２０・・・押圧片
２１・・・Ａｕ片
２２・・・ボンディングツール
【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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【図６】
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【図７】
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