形成在发光元件１的化合物半导体层１００第二主表面的第二电极１６，具备接合合金化层３１与焊料层３４，该接合合金化层３１与化合物半导体层１００的第二主表面接触设置，同时用于降低与该化合物半导体层１００的接合阻抗，该焊料层３４用于将该接合金属层连接于通电支持体５２。该焊料层３４，是由设置在接合合金化层３１侧、以Ｓｎ为主成分且熔点低于接合合金化层３１的Ｓｎ系金属构成的Ｓｎ系焊料层３４ｓ，以及位在该Ｓｎ系焊料层３４ｓ的接合合金化层３１的相反侧、与Ｓｎ系焊料层３４ｓ接触的Ａｕ－Ｓｎ系焊料层３４ｍ所构成，且该Ａｕ－Ｓｎ系焊料层３４ｍ含有３０质量％～９０质量％的Ａｕ、与１０质量％～７０质量％的Ｓｎ，Ａｕ与Ｓｎ的合计含有量大于或等于８０质量％，且熔点高于Ｓｎ系焊料层３４ｓ。藉此，在以Ａｕ－Ｓｎ系焊料层进行安装为前提的发光元件中，提供一种Ａｕ－Ｓｎ系焊料层与接合合金化层之间具有更加优异的接合可靠性，进而不易产生Ａｕ－Ｓｎ系焊料层的剥离等现象的组件构造。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
专利文献l:特开平2-260671号公报 专利文献2:特开平9-27498号公报 专利文献3:特开2003-142731号公报非专利文献l: 「高可靠性Sn-Ag系无铅焊料的开发」丰田中央研 究所R&D review Vol.35 No.2(2000) 39页以化合物半导体构成的发光元件，虽然长期以来采用以位在光取出 面侧的主表面为第一主表面、与此相反侧的主表面为第二主表面，使用 银浆将组件芯片背面的第二主表面恻的电极黏着在金属台的构造(专利 文献1)，但为了谋求芯片安装步骤的效率化，亦在研究是否改变为类似 于所谓覆晶法、使用熔焊料的安装步骤(专利文献2)。在电子组件的构装 步骤中提到「焊料」时，通常是指Pb-Sn系焊料，特别是由低熔点的 Pb-38质量7。Sn合金构成的共晶焊料一直被广泛地使用着(熔点 183°C)。但是，近年来，由于环境污染的问题，使用不含Pb(或所 谓的Pb含有量少于上述共晶焊料)的低Pb焊料来代替长久以来的 Sn-Pb共晶悍料的要求越来越高。作为替代周知的Pb系焊料的低Pb焊料，在过去，虽持续研究以Sn 为主成分的焊料(非专利文献1)，但由于以Sn为主成分的焊料有氧化方 面的疑虑，因此研究中并不常用作发光元件芯片安装之用。具体而言， 由于Au-Sn系焊料亦具有良好的耐蚀性，因此提出适合将其作为发光元 件芯片安装用的焊料(专利文献3)。专利文献3的安装结构，是在发光元件芯片的第二主表面侧形成欧 姆接触形成用的Au的接合合金化层(合金层)，并作为与此接合合金化层 间的扩散防止层而设置Mo层，进一步设置熔点高于Au-Su焊料的AuGe 合金层作为金属膜，最后在此AuGe合金层上设置形成有熔焊用的Au-Su 焊料层。根据专利文献3的记载，虽然过去是以Au层覆盖Mo层，然后 在此Au层上形成Au-Sn系焊料层，但是在熔焊时Au层会被Au-Sn系悍 料层吃掉，因Au-Sn系焊料层与Mo层直接接触而造成密合力降低，而 有Au-Sn系焊料层与Mo层之间易生剥离的问题。因此，通过设置熔点 高于Au-Sn系焊料(即，熔悍时不会熔融)的AuGe合金层来代替Au层， 以避免Au-Sn系焊料层与Mo层直接接触，并提高密合性。
技术实现思路
但是，本专利技术人经研究后，发现即使采用上述专利文献3的构成， Au-Sn系焊料层的剥离问题亦不容易获得解决。专利文献3中，虽然举 出Au-Sn系焊料层与Mo层间的密合不良是造成剥离的原因，但是实际 上Au-Sn系焊料层本身是硬质且延展性低，作为密合对象的AuGe合金 的延展性也不是那么高，因此无法藉由材料的塑性变形来吸收施加冲击、 热加工时所产生的应力，而造成剥离。本专利技术的课题，是在以通过Au-Sn系焊料层进行安装为前提的发光 元件里，提供一种Au-Sn系焊料层与接合合金化层之间具有更加优异的 接合可靠性，进而使Au-Sn系焊料层的剥离等现象不易产生的组件构造 (以及使用此组件构造的发光元件模块)与其制造方法。本专利技术的发光元件，其具有发光层部的化合物半导体层，是以位于 光取出面侧的主表面为第一主表面、以和第一主表面相反侧的主表面为第二主表面，在该化合物半导体层的第一主表面、第二主表面分别形成第一电极、第二电极，通过该第二电极和作为组件安装对象的通电支持 体形成导通连接而使用，其特征在于该第二电极，具备接合合金化层与焊料层；该接合合金化层，与该化合物半导体层的第二主表面接触而设置， 用以降低与该化合物半导体层的接合阻抗；该焊料层，是用以将该接合合金化层连接于该通电支持体(例如金 属框架)，由设置在该接合合金化层侧、以Sn为主成分且熔点低于该接合合金化层的Sn系金属构成的Sn系焊料层，以及位于相对该Sn系焊料 层的该接合合金化层的相反侧、与Sn系焊料层接触设置的Au-Sn系悍料 层所构成；该Au-Sn系焊料层含有30质量％ 90质量％的Au、与10质量％ 70质量％的Sn， Au与Sn的合计含有量大于或等于80质量％ 。另外，在Sn系焊料中的似Sn作为主成分」指的是Sn的含有量大 于或等于50质量％。根据本专利技术的发光元件，在位于化合物半导体层的安装侧的第二电 极上，采用Au-Sn系焊料层作为安装用的焊料材，该Au-Sn系焊料层是 以Au为主成分、且按照使其将Sn含有量设定为使熔点在小于或等于500 'C但高于Sn系焊料层的熔点的方式设定Sn含有量。本专利技术的特征在于 第二电极内并不将此Au-Sn系焊料层与降低接合阻抗用的接合合金化层 (后述的Au-Ge合金及Au-Be合金等， 一般是属于硬质的)直接接触，而 是将Sn系焊料层置于两者间，其中该Sn系焊料层是以Sn为主成分、且 由熔点低于接合合金化层的Sn系金属所构成。以Sn为主成分的焊料层， 不仅与Au-Sn系焊料层具有良好的密合性，比起Au-Sn系焊料层较为柔 软，在受到因冲击、热加工所产生的应力时，会产生塑性变形而吸收、 缓和该应力，而发挥作为所谓缓冲层的功用。其结果，Au-Sn系焊料层 的剥离等现象将在很大程度上获得改善。 另外，本专利技术的发光元件模块其特征为，是以上述本专利技术的发光元 件、通电支持体，该通电支持体通过第二电极的焊料层接合于该发光元 件的化合物半导体层、以及在该通电支持体上覆盖发光元件的环氧树脂 模塑体所形成。环氧树脂模塑体是先藉由未硬化的环氧树脂覆盖该发光 元件，然后使其硬化而形成。由于环氧树脂具有较高的折射率，可将与作为发光元件的化合物半导体(更详细为in-v族化合物半导体或ii-vi族 化合物半导体)的折射率差抑制得较小，因此在模块界面的全反射现象不 易发生、有助于光取出率的提升。然而，在硬化聚合时易产生酸性游离物质，当单独以Sn系焊料构成焊料层时，受此酸性游离物质的腐蚀攻击易加速焊料层的劣化现象。但本专利技术中，由于焊料层里、构成与通电支持体的接合主体的部分由Au-Sn系焊料层构成，因此不易造成加速上述 腐蚀攻击造成的焊料层劣化现象。其次，本专利技术的发光元件的制造方法，是用以制造上述本专利技术的发 光元件的方法，其特征为以如下步骤顺序实施在化合物半导体层的第二主表面形成接合合金化层的原料金属层的 原料金属层形成步骤；将原料金属层与化合物半导体层合金化以形成接合合金化层的合金 化热处理步骤；在接合合金化层上形成该Sn系焊料层的Sn系焊料层成膜步骤； 在Sn系焊料层上形成该Au-Sn系焊料层的Au-Sn系焊料层成膜步 骤；以及在接合合金化层、Sn系焊料层以及Au-Sn系焊料层依序积层而成 的电极积层构造中，藉由加热至大于或等于Sn系悍料层熔点温度、 但未达接合合金化层以及Au-Sn系焊料层的熔点温度，选择性地使Sn 系焊料层熔融的Sn系焊料层熔融热处理步骤。根据上述方法，是先进行熔点较高的接合合金化层的形成处理，然后，再形成Sn系焊料层以及Au-Sn系焊料层。由于Sn系焊料层的熔 点低于接合合金化层以及Au-Sn系焊料层，因此可选择性地进行将Sn 系焊料层加以熔融的热处理，藉由经过该Sn系焊料层的熔融一再凝 固的过程，可将Sn系焊料层与Au-Sn系焊料层紧密地密合在一起。另 外，由于Sn系焊料层与Au-Sn系焊料层的Au和Sn的含有量当然不 同，因此在上述熔融热处理时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发光元件，其是以位于具有发光层部的化合物半导体层的、光取出面侧的主表面为第一主表面、以和第一主表面相反侧的主表面为第二主表面，在该化合物半导体层的第一主表面、第二主表面分别形成第一电极、第二电极，通过该第二电极来和作为组件安装对象的通电支持体形成导通连接，其特征在于：该第二电极，具备接合合金化层与焊料层；该接合合金化层，与该化合物半导体层的第二主表面接触设置，同时用以降低与该化合物半导体层的接合阻抗；该焊料层，用于将该接合合金化层连接于该通电支持体 ，由设置在该接合合金化层侧、以Ｓｎ为主成分且熔点低于该接合合金化层的Ｓｎ系金属构成的Ｓｎ系焊料层，以及位于相对该Ｓｎ系焊料层的该接合合金化层的相反侧、并与Ｓｎ系焊料层接触设置的Ａｕ－Ｓｎ系焊料层所构成，其中该Ａｕ－Ｓｎ系焊料层含有３０质量％～９０质量％的Ａｕ、与１０质量％～７０质量％的Ｓｎ，Ａｕ与Ｓｎ的合计含有量大于或等于８０质量％，且熔点高于该Ｓｎ系焊料层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-1-31 023988/20051.一种发光元件，其是以位于具有发光层部的化合物半导体层的、光取出面侧的主表面为第一主表面、以和第一主表面相反侧的主表面为第二主表面，在该化合物半导体层的第一主表面、第二主表面分别形成第一电极、第二电极，通过该第二电极来和作为组件安装对象的通电支持体形成导通连接，其特征在于该第二电极，具备接合合金化层与焊料层；该接合合金化层，与该化合物半导体层的第二主表面接触设置，同时用以降低与该化合物半导体层的接合阻抗；该焊料层，用于将该接合合金化层连接于该通电支持体，由设置在该接合合金化层侧、以Sn为主成分且熔点低于该接合合金化层的Sn系金属构成的Sn系焊料层，以及位于相对该Sn系焊料层的该接合合金化层的相反侧、并与Sn系焊料层接触设置的Au-Sn系焊料层所构成，其中该Au-Sn系焊料层含有30质量％～90质量％的Au、与10质量％～70质量％的Sn，Au与Sn的合计含有量大于或等于80质量％，且熔点高于该Sn系焊料层。2. 根据权利要求l所述的发光元件，其特征在于，该Sn系焊料层的 Sn含有量大于或等于75质量％ 。3. 根据权利要求1或2所述的的发光元件，其特征在于，该Au-Sn 系焊料层是以Au为主成分，且Sn含有量在15质量％ 35质量％。4. 根据权利要求1~3的任意一项所述的发光元件，其特征在于，该 Au-Sn系焊料层的厚度大于该Sn系焊料层的厚度。5. 根据权利要求1~4的任意一项所述的发光元件，其特征在于，在 该化合物半导体层的第二主表面，分散形成有该第二电极。6. 根据权利要求5所述的发光元件，其特征在于，在该化合物半导体层的该第二主表面，以图案化成预定形状的方式分散形成该第二电极， 且于该第二电极，该焊料层按照使周侧面位置与该接合合金化层一致的形态来形成。7. 根据权利要求6所述的发光元件，其特征在于，该焊料层的周侧面， 形成为以其和该接合合金化层的接合界面的外周缘为断裂起点的层厚方 向的机械断裂面。8. 根据权利要求1~7的任意一项所述的发光元件，其特征在于，在 该第二电极上该接合合金化层与该焊料层...
【专利技术属性】
技术研发人员：池田均，小原正义，
申请(专利权)人：信越半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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