(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の主光取出し面と反対側の面にｐ側電極パッドとｎ側電極パッドを形成し、前記ｐ側電極パッドとｎ側電極パッド上にマイクロバンプを形成する工程と、
ツェナーダイオードの上面にｐ側電極及びｎ側電極をそれぞれスリットを挟んで区分けし、前記スリットに沿う領域に前記ｐ側電極及びｎ側電極の境界線のように絶縁性のスペーサ樹脂を形成する工程と、
導電性接着剤を前記スペーサ樹脂の表面に重ね合わせて塗布する工程と、
前記発光素子のｎ側及びｐ側のマイクロバンプがそれぞれツェナーダイオードのｐ側及びｎ側の電極の上に搭載されるように発光素子をフリップチップ型としてツェナーダイオードに圧着し、前記スペーサ樹脂上に塗布した導電性接着剤をツェナーダイオードのｐ側及びｎ側の電極方向に押し出し、前記発光素子とツェナーダイオードを電気的に導通する工程とを、備えた半導体発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば青色発光ダイオード等の光デバイスに利用される窒化ガリウム系化合物を利用したフリップチップ型の半導体発光装置に係り、特に発光素子をその搭載面に搭載したときに接着用の導電性接着剤による短絡の防止がないようにした半導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ，ＧａＡｌＮ，ＩｎＧａＮ及びＩｎＡｌＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物の半導体の製造では、その表面において半導体膜を成長させるための結晶基板として、一般的には絶縁性のサファイアが利用される。このサファイアのような絶縁性の結晶基板を用いる場合では、結晶基板側から電極を出すことができないので、半導体層に設けるｐ，ｎの電極は結晶基板と対向する側の一面に形成されることになる。
【０００３】
たとえば、ＧａＮ系化合物半導体を利用した発光素子は、絶縁性の基板としてサファイア基板を用いてその上面にｎ型層及びｐ型層を有機金属気相成長法によって積層形成し、ｐ型層の一部をエッチングしてｎ型層を露出させ、これらのｎ型層とｐ型層のそれぞれにｎ側電極及びｐ側電極を形成するというものがその基本的な構成である。そして、ｐ側電極を透明電極とした場合であれば、これらのｐ側及びｎ側の電極にそれぞれボンディングパッド部を形成して、リードフレームや基板にそれぞれワイヤボンディングされる。
【０００４】
一方、サファイア基板側から光を取り出すようにしたフリップチップ型の半導体発光素子では、ｐ側電極を透明電極としないままでこのｐ側及びｎ側の電極のそれぞれにマイクロバンプを形成し、これらのマイクロバンブを基板またはリードフレームのｐ側及びｎ側に接続する構成が採用されている。
【０００５】
図５はフリップチップ型の半導体発光素子を利用したＬＥＤランプの概略を示す縦断面図である。
【０００６】
図において、発光素子１は、絶縁性の透明なサファイア基板１ａの表面に、たとえばＧａＮバッファ層，ｎ型ＧａＮ層，ＩｎＧａＮ活性層，ｐ型ＡｌＧａＮ層及びｐ型ＧａＮ層を順に積層し、ＩｎＧａＮ活性層を発光層としたものである。そして、ｎ型ＧａＮ層の上面にｎ側電極２が、及びｐ型ＧａＮ層の上面にはｐ側電極３がそれぞれ蒸着法によって形成され、更にこれらのｎ側電極２及びｐ側電極３の上にはそれぞれマイクロバンプ４，５を形成している。
【０００７】
発光素子１を搭載するリードフレーム６のマウント部６ａには、発光素子１に外部から静電気が印加されないようにしてその破壊を防止するために、静電気保護素子としてツェナーダイオード７を設ける。このツェナーダイオード７は、導電性のＡｇペースト８によってマウント部６ａに接着固定され、その上面にはｐ側及びｎ側の電極７ａ，７ｂをそれぞれ形成したものである。
【０００８】
発光素子１は、サファイア基板１ａが上面を向く姿勢としてツェナーダイオード７の上に搭載され、ｎ側及びｐ側のマイクロバンプ４，５をそれぞれツェナーダイオード７の電極７ａ，７ｂに接合することによって電気的に導通させる。そして、リードフレーム６の上端部を含めて発光素子１の全体がエポキシ樹脂９によって封止され、図示の形状のＬＥＤランプが構成される。
【０００９】
発光素子１への通電があるときには、半導体積層膜中のＩｎＧａＮ活性層が発光層となり、この発光層からの光がサファイア基板１ａ及びｐ側電極３の両方向へ向かう。そして、ｐ側電極３を光透過しない反射型の積層膜としておくことにより、サファイア基板１ａの上面からの発光輝度を最大としてこの面を主光取出し面とすることができる。
【００１０】
このようなツェナーダイオード７への発光素子１の搭載においては、マイクロバンブ４，５と電極７ａ，７ｂとを導通させることが必要であり、たとえば加熱圧着法や接着剤を利用した接合が行われる。
【００１１】
図示の例は、Ａｇペースト等を利用した導電性接着剤を使用したものであり、電極７ａ，７ｂの上面にはマイクロバンプ４，５の位置に対応する２個所に予め導電性接着剤１０ａ，１０ｂを塗布しておき、これらの上にマイクロバンブ４，５を重合させることにより、発光素子１をツェナーダイオード７の上面に固定して電気的に導通させることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、導電性接着剤１０ａ，１０ｂは硬化するまでは或る程度の流動性を持つので、電極７ａ，７ｂのそれぞれに分離した状態で塗布していても、発光素子１を載せて固定するときにこれらの二つの領域の導電性接着剤１０ａ，１０ｂどうしが互いに接触する恐れがある。
【００１３】
すなわち、発光素子１のツェナーダイオード７へのマウントの際には、マイクロバンプ４，５がそれぞれ導電性接着剤１０ａ，１０ｂの層の中に圧入されるので、これらの導電性接着剤１０ａ，１０ｂは圧縮されると同時に押し広げられるように変形する。このような変形が過度になると、互いに干渉しあって導電性接着剤１０ａ，１０ｂどうしが接触し、短絡を引き起こしてしまう。
【００１４】
また、発光素子１を搭載するときに、ツェナーダイオード７に対して高い精度で直交する向きの搭載方向であれば、導電性接着剤１０ａ，１０ｂを圧縮する向きの力が作用するだけとなり、その変形量は小さく抑えることができる。しかしながら、発光素子１が斜め方向に載る向きであったり、搭載した後に何らかの原因で位置ずれしたりすると、導電性接着剤１０ａ，１０ｂがこれに伴って大きく変形する可能性が高い。そして、このような変形の場合でも、同様に導電性接着剤１０ａ，１０ｂどうしの接触を招き、短絡を発生することになる。
【００１５】
このように、フリップチップ型の発光素子１を導電性接着剤１０ａ，１０ｂによってツェナーダイオード７に固定するものでは、発光素子１の搭載の際に導電性接着剤１０ａ，１０ｂの変形による短絡が頻発する。そして、ツェナーダイオード７への搭載だけでなく、たとえばリードフレームや基板等に発光素子１を搭載して導電性接着剤によって固定する場合でも、同様の問題がある。
【００１６】
本発明において解決すべき課題は、発光素子のマイクロバンプを導電性接着剤によって基板やリードフレームに搭載固定するに際して導電性接着剤どうしの干渉がなく短絡の発生を防止できるアセンブリを可能とすることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板またはリードフレーム等の基材の搭載面にフリップチップ型の半導体発光素子を搭載するとともに、この半導体発光素子をそのｐ側及びｎ側の電極に導通させ、前記半導体発光素子の搭載面側と反対側を主光取出し面とした半導体発光装置において、前記搭載面に、前記ｐ側及びｎ側の電極を接着するための導電性接着剤を相互に独立してスポット的に塗布し、これらの導電性接着剤の塗布点どうしの間を巡る配置であって相互の干渉を阻止する絶縁性のスペーサ樹脂を形成してなることを特徴とする。
【００１８】
この構成であれば、発光素子を基材の搭載面に載せたときに導電性接着剤が押し広げられるように変形しても、導電性接着剤の塗布点の間には絶縁性のスペーサ樹脂が介在しているので、導電性接着剤どうしが接触することはなく、短絡が防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本願第１の発明は、基板またはリードフレーム等の基材の搭載面にフリップチップ型の半導体発光素子を搭載するとともに、この半導体発光素子をそのｐ側及びｎ側の電極に導通させ、前記半導体発光素子の搭載面側と反対側を主光取出し面とした半導体発光装置において、前記搭載面に、前記ｐ側及びｎ側の電極を接着するための導電性接着剤を相互に独立してスポット的に塗布し、これらの導電性接着剤の塗布点どうしの間を巡る配置であって相互の干渉を阻止する絶縁性のスペーサ樹脂を形成してなるものであり、導電性接着剤の塗布点の間に絶縁性のスペーサ樹脂が介在することにより、導電性接着剤どうしが接触することはなく、短絡を防止するという作用を有する。
【００２０】
本願第２の発明は、前記ｐ側及びｎ側の電極にマイクロバンプを一体化して形成し、前記マイクロバンプを含めて前記導電性接着剤により前記基材に接合したものであり、半導体発光素子のｐ側及びｎ側にマイクロバンプを形成したものでも、スペーサ樹脂によって導電性接着剤どうしの接触が防止される。そして、マイクロバンプを備えることで、ｐ側及びｎ側電極と基材側との間隔を広げることができ、短絡をより効果的に防止できるという作用を有する。
【００２１】
本願第３の発明は、スペーサ樹脂は、フッ素系樹脂としてなるものであり、フッ素系樹脂の撥水性によって導電性接着剤を撥ねのけて相互の干渉を防止するという作用を有する。
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施の形態による半導体発光装置の要部を分解して示す発光素子とツェナーダイオードの概略図である。なお、発光素子及びツェナーダイオードは図５に示したものと同じ形態のものであり、同一部材については共通の符号で指示し、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
発光素子１は、その主光取出し面と反対側の面にｎ側電極パッド２ａ及びｐ側電極パッド３ａを対角線方向に配列し、これらのそれぞれにマイクロバンプ４，５がそれぞれワイヤによるスタッドバンプ方式により形成されている。
【００２５】
ツェナーダイオード７は、その上面にｐ側電極７ａ及びｎ側電極７ｂをそれぞれスリット７ｃを挟んで区分けして形成したものである。そして、これらのｐ側及びｎ側の電極７ａ，７ｂの表面には、マイクロバンブ４，５の位置に対応する領域にたとえばＡｇペースト等を利用した導電性接着剤１０ａ，１０ｂがそれぞれ塗布される。そして、スリット７ｃに沿う領域には、ｐ側及びｎ側電極７ａ，７ｂの境界線のように絶縁性のスペーサ樹脂１１を形成する。
【００２６】
スペーサ樹脂１１は撥水性のあるフッ素系樹脂であり、ツェナーダイオード７を作製するときにウェーハの状態でパターニングしておけば、図示の形状となるように形成することができる。そして、このパターニングでは、スペーサ樹脂１１はスリット７ｃの全体に没するとともに、図２の平面図に示すように、スリッ卜７ｃに沿うｐ側及びｎ側の電極７ａ，７ｂの表面に被さる程度の肉厚であって、導電性接着剤１０ａ，１０ｂよりも厚くすることが好ましい。
【００２７】
図３はツェナーダイオード７の上に発光素子１を搭載して固定した状態を示す概略図である。
【００２８】
発光素子１のｎ側及びｐ側のマイクロバンプ４，５はそれぞれツェナーダイオード７のｐ側及びｎ側の電極７ａ，７ｂの上に搭載され、これらの電極７ａ，７ｂに塗布した導電性接着剤１０ａ，１０ｂの中に没入している。このとき、発光素子１のｎ側及びｐ側電極パッド２ａ，３ａも同時に導電性接着剤１０ａ，１０ｂに被さって接合され、これによりｎ側及びｐ側の電極パッド２ａ，３ａとそれぞれのマイクロバンプ４，５とが電極７ａ，７ｂに接触し、発光素子１とツェナーダイオード７とが導通する。
【００２９】
発光素子１を搭載するときには、従来技術の項で説明したように、導電性接着剤１０ａ，１０ｂが押し広げられてそれぞれが接近する方向に変形する。これに対し、スペーサ樹脂１１がこれらの導電性接着剤１０ａ，１０ｂとの間に介在しているので、導電性接着剤１０ａ，１０ｂの変形に干渉する。したがって、導電性接着剤１０ａ，１０ｂの変形はスペーサ樹脂１１によって阻止されて互いに接触することが防止され、短絡の発生はなくなる。
【００３０】
スペーサ樹脂１１をフッ素系の樹脂とした場合では撥水性が大きいので、導電性接着剤１０ａ，１０ｂが大きく膨らむように変形しても、撥水性によって変形分を撥ねることができる。したがって、導電性接着剤１０ａ，１０ｂどうしの接触をより一層効果的に防止することができる。
【００３１】
また、スペーサ樹脂１１を設けることによって、導電性接着剤１０ａ，１０ｂの塗布位置がずれたり塗布量が多すぎたりしても、相互の干渉を避けることができる。したがって、導電性接着剤１０ａ，１０ｂの塗布位置の精度や塗布量を厳しく制限するアセンブリは不要となり、加工も容易化が図られる。
【００３２】
更に、図示の例では、導電性接着剤１０ａ，１０ｂをｐ側及びｎ側の電極７ａ，７ｂに別けて２個所に塗布しているが、これに代えてウェーハ製作の段階で予め形成されているスペーサ樹脂１１の表面に重ね合わせて塗布するようにしてもよい。この場合、発光素子１を搭載し圧着するときに、スペーサ樹脂１１がその肉厚方向に少し圧縮変形するようなツェナーダイオード７との間の間隔のアセンブリとしておけば、圧着によってスペーサ樹脂１１上の導電性樹脂はｐ側及びｎ側の電極７ａ，７ｂ方向に押し出される。そして、スペーサ樹脂１１の表面に導電性樹脂が残ったとしても、その層厚が極めて薄かったり微小に点在する分布となるので、電気的な導通には十分ではなく、これにより短絡を防止できる。
【００３３】
図４はマイクロバンプ４，５を形成しないでｎ側電極パッド２ａ及びｐ側電極パッド３ａを導電性接着剤１０ａ，１０ｂによってツェナーダイオード７のｐ側及びｎ側の電極７ａ，７ｂに直に接着した例を示す要部の縦断面図である。
【００３４】
この例は、マイクロバンプ４，５を形成しない点が先の例と相違するのみであり、その他の構成は同じである。なお、同じ部材については図１〜図３で示したものと共通の符号で指示している。
【００３５】
マイクロバンプ４，５を形成しないでも、導電性接着剤１０ａ，１０ｂを適当な厚さに形成しておけば、半導体発光素子１側とツェナーダイオード７側との不要な短絡がないアセンブリとすることができる。そして、先の例と同様に、スペーサ樹脂１１を導電性接着剤１０ａ，１０ｂの間に介在させることによって、ｐ側とｎ側との短絡が確実に防止される。
【００３６】
なお、以上の実施の形態では、発光素子をツェナーダイオードに搭載する例を示したが、リードフレームや基板に搭載する場合でも本発明が適用できることは無論である。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明では、導電性接着剤の塗布点の間に絶縁性のスペーサ樹脂が介在しているので、発光素子をその搭載面に載せたときに導電性接着剤の塗布領域が膨らむように押し広げられても、スペーサ樹脂がこれに干渉して相互の接触を防ぐことができ、短絡を確実に防止することができる。また、導電性接着剤の塗布点の位置や塗布量を厳しく管理しないでも、短絡の防止が可能なので、アセンブリの容易化が図られる。
【００３８】
請求項３の発明では、フッ素系樹脂をスペーサ樹脂として利用することにより、その撥水性によって導電性接着剤を撥ねのけることができるので、短絡をより一層効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図であって、発光素子とツェナーダイオードを分解して示す概略図
【図２】スペーサ樹脂及び導電性接着剤の分布を示すツェナーダイオードの平面図
【図３】ツェナーダイオードに発光素子を搭載したときのスペーサ樹脂及び導電性樹脂の関係を示す正面図
【図４】半導体発光素子のｐ側及びｎ側の電極にマイクロバンプを形成せずに直に電極を導電性接着剤で接合する例を示す要部の縦断面図
【図５】従来のフリップチップ型の発光素子を備えたＬＥＤランプの概略縦断面図
【符号の説明】
１  発光素子
１ａ  サファイア基板
２  ｎ側電極
２ａ  ｎ側電極パッド
３  ｐ側電極
３ａ  ｐ側電極パッド
４，５  マイクロバンプ
６  リードフレーム
６ａ  マウント部
７  ツェナーダイオード
７ａ，７ｂ  電極
８  Ａｇペースト
９  エポキシ樹脂
１０ａ，１０ｂ  導電性接着剤
１１  スペーサ樹脂
【図１】
0004474753.tif 000002
【図２】
0004474753.tif 000003
【図３】
0004474753.tif 000004
【図４】
0004474753.tif 000005
【図５】
0004474753.tif 000006