半导体发光装置的制造方法制造方法及图纸

一种半导体发光装置的制造方法，在包含在透明基板上形成半导体积层膜并且在半导体积层膜的表面上形成ｐ侧电极和ｎ侧电极的半导体发光元件、至少有二个独立的电极的附装元件、支撑附装元件可以向附装元件供给电力的基材，让附装元件与基材电连通搭载在基材上，半导体发光元件处于倒置状态搭载在附装元件上的倒装型半导体发光装置的制造方法中，其特征是包含下列工序：在半导体元件和附装元件的任一方的元件具有的电极上形成微型凸柱的工序；通过的微型凸柱，将半导体元件的ｐ侧电极和ｎ侧电极连接到附装元件的电极上的芯片连接工序。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有在绝缘基板上形成的半导体积层膜的发光元件、以及包含这种半导体发光元件的半导体发光装置、及其制造方法，特别是，对于采用在蓝宝石基板上形成的氮化镓系化合物半导体的发光元件(LED)以及包含这种发光元件的发光装置(LED灯)，本专利技术特别适用。
技术介绍
近年来，随着液晶显示器等利用光的器件的需求扩大，各种发光元件已经实用化。在这样的发光元件中，氮化镓系化合物半导体(InXAlYGal-X-YN，0≤X，0≤Y，X+Y≤1)目前作为高亮度兰色以及绿色发光二极管(LED)已经产品化，同时今后作为构成兰色激光二极管、紫外线传感器或者太阳电池等的材料也很引人注目。图4A、图4B以及图4C分别为表示已经产品化的现有的GaN·LED元件的俯视图、B-B线剖视图以及C-C线剖视图。在图中所示的半导体层的厚度与实际的厚度并不对应。图5为表示已经产品化的现有的LED灯的剖视图。该GaN·LED元件40，在蓝宝石基板30上面依次积层有GaN缓冲层31、n型GaN层32、InGaN活性层33、p型AlGaN层34以及p型GaN层35，形成双重异构的结构。n型GaN层32的上面形成为由下段部和上段部组成的阶梯状，在下段部的n型GaN层32的上面形成有由Ti和Au组成的n电极36。在上段部的n型GaN层32的上面依次积层有上述的InGaN活性层33、p型AlGaN层34以及p型GaN层35。在p型GaN层35的上面形成有由Ni和Au组成的电流扩散用的透明电极37，并进一步在其上形成p电极38。该GaN·LED元件40由于采用绝缘的蓝宝石基板构成，两电极均在蓝宝石基板上面形成。还有，从GaN·LED元件40上面侧为光取出面，除n电极36和p电极38的连接焊盘部36a、38a以外，上面均用保护膜39所覆盖。然后，该GaN·LED元件40通过绝缘性的粘接剂43小片接合在引线框架44a的前端的冲模垫上。GaN·LED元件40的n电极36通过Au线41与引线框架44a相接，p电极38通过Au线42与引线框架44b相接。然后，将装载GaN·LED元件40的引线框架44a、44b的前端部用透光的环氧树脂45模制封装，制成LED灯。上述现有的发光元件存在以下问题。如上所述，为了让GaN·LED元件40与其它元件等进行电连接而进行引线键合时，至少分别需要在n电极36和p电极38上形成一直径大于100μm的圆形或者其一边长大于100μm的正方形连接焊盘部36a、38a，而且由于要在取出光那一面形成上述两电极36、38，使得光的取出效率不好。因此，如果为了想确保在连接焊盘部36a、38a上所必要的面积和光的取出量而要确保所需的面积的话，就会制约缩小发光元件的尺寸，存在难于使发光元件小型化的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的，是在半导体发光元件及其制造方法中减少发光元件进行电连接的电极所需的面积，谋求发光元件整体小型化，同时提高发光元件的亮度以及光的取出效率，并且提供一种包含这种发光元件的发光装置的制造方法。本专利技术中的，在包含在透明基板上形成半导体积层膜并且在半导体积层膜的表面上形成p侧电极和n侧电极的半导体发光元件、至少有二个独立的电极的附装元件、支撑附装元件可以向附装元件供给电力的基材，让附装元件与基材电连通搭载在基材上，半导体发光元件处于倒置状态搭载在附装元件上的倒装型中，其特征是包含下列工序在半导体元件和附装元件的任一方的元件具有的电极上形成微型凸柱的工序；通过的微型凸柱，将半导体元件的p侧电极和n侧电极连接到附装元件的电极上的芯片连接工序。附图说明图1为表示有关本专利技术实施例1的氮化镓系化合物半导体发光元件的电极配置俯视图。图2为表示有关实施例1的氮化镓系化合物半导体发光元件的沿图1中A-A线的剖视图。图3为表示用微型凸柱连接法将有关实施例1的氮化镓系化合物半导体发光元件安装在引线框架上后所获得的LED装置的剖视图。图4A为表示产品化的现有的LED元件的俯视图；图4B为沿其B-B线的剖视图；图4C为沿C-C线的剖视图。图5为表示产品化的现有的LED灯的构成的剖视图。图6A为表示有关实施例2的GaN·LED元件的结构的俯视图；图6B为沿其D-D线的剖视图。图7A为表示有关实施例3的GaN·LED元件的结构的俯视图；图7B为沿其E-E线的剖视图。图8A为表示有关实施例4的GaN·LED元件的结构的俯视图；图8B为沿其F-F线的剖视图。图9A为表示有关实施例5的GaN·LED元件的结构的俯视图；图9B为沿其G-G线的剖视图。图10为表示有关实施例6的GaN·LED元件的结构的俯视图。图11A为表示有关实施例7的GaN·LED元件的结构的俯视图；图11B为沿其H-H线的剖视图。图12A为表示有关实施例8的GaN·LED元件的结构的俯视图；图12B为沿其I-I线的剖视图。图13为表示有关实施例9的GaN系LED灯的剖视图。图14为表示有关实施例9的LED灯的保护电路的电路图。图15A为表示有关实施例9的GaN·LED元件的构造的俯视图；图15B为沿其J-J线的剖视图。图16A为表示有关实施例9的Si二极管元件的结构的俯视图；图16B为沿其K-K线的剖视图。图17为表示有关实施例10的GaN·LED元件以及二极管元件的结构的俯视图。图18为表示有关实施例11的GaN·LED元件以及二极管元件的结构的俯视图。图19为表示有关实施例12的GaN·LED元件以及二极管元件的结构的俯视图。图20为表示依据本专利技术的半导体发光装置的另一实施例的剖视图。图21为表示有关实施例13的制造方法的流程图。图22为表示有关实施例14的制造方法的流程图。图23为表示有关实施例15的制造方法的流程图。图24为表示有关实施例16的制造方法的流程图。图25为表示有关实施例19的制造方法的流程图。图26为表示有关实施例20的制造方法的流程图。图27为表示在芯片连接工序中，基板、LED元件、以及运送LED元件的夹具之间关系的模型剖视图。图28为表示在形成柱针的工序中，基板和毛细管102之间的关系的模型剖视图。图29为表示在芯片连接工序中，相对于支架部上的Si二极管元件LED元件的配置状态的剖视图。图30为表示在形成柱针的工序中，基板30和毛细管102之间的关系的模型剖视图。图31A为表示在实施例13中使用的LED元件的俯视图；图31B为沿其L-L线的剖视图。图32A为表示用电镀法形成微型凸柱的LED元件的俯视图；图32B为沿其M-M线的剖视图。图33A为表示形成柱针的Si二极管元件的俯视图；图33B为沿其N-N线的剖视图。图34为表示有关实施例21的制造方法的流程图。图35为表示在光特性检查工序中，基板、探针与光检测器之间的关系的模型剖视图。具体实施例方式发光元件依据本专利技术的发光元件具有在第一电极上形成的一微型凸柱和在第二电极上形成的至少一个微型凸柱。在第一电极上微型凸柱的数量只有一个的理由是为了使第一电极所占的面积为最小限度地缩小，而使发光元件的发光面积能最大限度地增大。在第一电极上可形成直径30-40μm程度的圆柱形或者蘑菇形的微型凸柱(以下这样的微型凸柱称为“点状微型凸柱”)。在本专利技术中，在第二电极上微型凸柱的数量多于一个。这是因为通过在第一电极上设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体发光装置的制造方法，在包含在透明基板上形成半导体积层膜并且在所述半导体积层膜的表面上形成ｐ侧电极和ｎ侧电极的半导体发光元件、至少有二个独立的电极的附装元件、支撑所述附装元件可以向所述附装元件供给电力的基材，让所述附装元件与所述基材电连通搭载在所述基材上，所述半导体发光元件处于倒置状态搭载在所述附装元件上的倒装型半导体发光装置的制造方法中，其特征是包含下列工序：在所述半导体元件和所述附装元件的任一方的元件具有的电极上形成微型凸柱的工序；通过所述的微型凸 柱，将所述半导体元件的ｐ侧电极和ｎ侧电极连接到所述附装元件的电极上的芯片连接工序。

【技术特征摘要】
JP 1997-1-31 1997-018782;JP 1997-2-4 1997-021124;J1.一种半导体发光装置的制造方法，在包含在透明基板上形成半导体积层膜并且在所述半导体积层膜的表面上形成p侧电极和n侧电极的半导体发光元件、至少有二个独立的电极的附装元件、支撑所述附装元件可以向所述附装元件供给电力的基材，让所述附装元件与所述基材电连通搭载在所述基材上，所述半导体发光元件处于倒置状态搭载在所述附装元件上的倒装型半导体发光装置的制造方法中，其特征是包含下列工序在所述半导体元件和所述附装元件的任一方的元件具有的电极上形成微型凸柱的工序；通过所述的微型凸柱，将所述半导体元件的p侧电极和n侧电极连接到所述附装元件的电极上的芯片连接工序。2.根据权利要求1所述的半导体发光元件的制造方法，其特征是所述芯片连接工序包含使芯片状的所述半导体发光元件接近包含所述附装元件的多个附装元件成行列状形成的基片的工序，和通过所述微型凸柱将所述半导体发光元件的所述p侧电极和n侧电极连接到包含在所述基片上的所述附装元件的所述电极上的工序；进一步包含，在所述芯片连接后，将所述基片分离成芯片，从所述基片多个形成成整体化的所述半导体发光元件和所述附装元件的工序。3.根据权利要求1或者2所述的半导体发光装置的制造方法，其特征是所述芯片连接工序包含，一边通过所述微型凸柱使所相对的所述电极接触，一边通过对所述半导体发光元件和所述附装元件中的至少一方施加热、超声波以及加压，将所述微型凸柱焊接到所述电极的工序。4.根据权利要求2所述的半导体发光装置的制造方法，其特征是包含有形成所述微型凸柱的工序包含，在所述半导体发光元件的p侧电极和n侧电极上形成柱针的工序；所述芯片连接工序包含，对于所述基片内的各附装元件与对应的半导体发光元件进行位置对准的工序，和通过将所述微型凸柱焊接到所述基片内的各附装元件的所述电极上，将所述半导体发光元件固定在所述附装元件上，同时通过所述微型凸柱，将所对向的电极进行相互电连接的工序；进一步包含，将所述整体化的半导体发光元件和所述附装元件从基片分离出后，配置在所述基材的安装部上，将所述附装元件固定在所述基材上的工序。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上登美男，真田研一，小屋贤一，福田康彦，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]