半導体発光装置
【課題】 発光素子及び静電気保護素子のバンプによる接合形態の改良により製品歩留り、配光性及び発光輝度を向上し得る半導体発光装置を提供する。
【解決手段】 静電気保護素子としてのツェナーダイオード２をリードフレーム１０のマウント部１０ａに搭載し、フリップチップ型の半導体発光素子１を上面にｐ側及びｎ側の電極を導通させて搭載し、半導体発光素子１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、発光素子１とツェナーダイオード２のそれぞれに、両者間を相互に逆極性で導通させるｐ側とｎ側のバンプのいずれかを振り分けて形成し、発光素子１とツェナーダイオード２にバンプを１個ずつ振り分けることで製品の不良率を低下させる。
【解決手段】 静電気保護素子としてのツェナーダイオード２をリードフレーム１０のマウント部１０ａに搭載し、フリップチップ型の半導体発光素子１を上面にｐ側及びｎ側の電極を導通させて搭載し、半導体発光素子１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、発光素子１とツェナーダイオード２のそれぞれに、両者間を相互に逆極性で導通させるｐ側とｎ側のバンプのいずれかを振り分けて形成し、発光素子１とツェナーダイオード２にバンプを１個ずつ振り分けることで製品の不良率を低下させる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ型の発光素子を静電気保護素子とともに複合素子化した半導体発光装置に係り、特に発光素子と静電気保護素子の製造歩留りの向上及び発光輝度の向上を可能と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プ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。
【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５１は、絶縁性の透明なサファイア基板５１ａの表面に半導体化合物層を積層してたとえばその中の一つの層として形成されるＩｎＧａＮ活性層を発光層としたものである。そして、ｎ型層にｎ側電極５２が、及びｐ型層にはｐ側電極５３がそれぞれ蒸着法によって形成され、これらのｎ側電極５２及びｐ側電極５３の上にはそれぞれマイクロバンプ５４，５５を形成している。
【０００７】発光素子５１を搭載するリードフレーム５６のマウント部５６ａには、発光素子５１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５７を設ける。このツェナーダイオード５７は、導電性のＡｇペースト５８によってマウント部５６ａに接着固定され、その上面にはｐ側及びｎ側の電極５７ａ，５７ｂをそれぞれ形成したものである。
【０００８】発光素子５１は、サファイア基板５１ａが上面を向く姿勢としてツェナーダイオード５７の上に搭載され、ｎ側及びｐ側のマイクロバンプ５４，５５をそれぞれツェナーダイオード５７の電極５７ａ，５７ｂ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５６の上端部を含めて発光素子５１の全体がエポキシ樹脂５９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５１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５１ａ及びｐ側電極５３の両方向へ向かう。そして、ｐ側電極５３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５１ａ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】
【発明が解決しようとする課題】ところが、マイクロバンプ５４，５５はいずれも発光素子５１のｎ側及びｐ側の電極５２，５３に設けるので、製品歩留りの向上の一つの障害となる。すなわち、マイクロバンプ５４，５５の両方が正常に機能するようにこれらを形成した製品でなければ合格品とはならず、いずれか一方が欠損したり付着力が不足したりした場合では、不良品として廃棄されることになる。したがって、両方のマイクロバンプ５４，５５を正常に形成した製品として回収するには不良率が高くなり、製品歩留りの低下の大きな原因となる。
【００１１】また、マイクロバンプ５４，５５はワイヤをｎ側及びｐ側の電極５２，５３にたとえば加熱圧着した後に引きちぎるというスタッドバンプとして形成することが量産化に好適とされている。このため、スタッドによる形成では、マイクロバンプ５４，５５の高さが不揃いとなりやすい。このようにマイクロバンプ５４，５５の高さが一様でないと、ツェナーダイオード５７の上に搭載して固定したときに発光素子５１の姿勢が傾いてしまい、発光層からの発光方向の一様性も損なわれることになる。
【００１２】更に、スタッド方式によるマイクロバンプ５４，５５は、相手の電極５７ａ，５７ｂに対してピンポイント接触の形態となる。このため、マイクロバンプ５４，５５を出た後の電極側への電流の広がりが小さくなり、電子注入効率にも上限があって発光輝度にも影響する。
【００１３】このように従来のフリップチップ型の発光素子５１を静電気保護用のツェナーダイオード５７にマイクロバンプ５４，５５によって接合するものでは、製品の歩留り、配光性及び発光輝度の点において改善すべき問題が残っている。
【００１４】本発明において解決すべき課題は、発光素子及び静電気保護素子のマイクロバンプによる接合形態の改良により製品歩留り、配光性及び発光輝度をそれぞれ向上し得る半導体発光装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、静電気保護素子をリードフレームまたは基板等の基材の搭載面に搭載し、フリップチップ型の半導体発光素子を前記静電気保護素子の上面にｐ側及びｎ側の電極を導通させて搭載し、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、前記発光素子と静電気保護素子のそれぞれに、両者間を相互に逆極性で導通させるｐ側とｎ側のバンプのいずれかを振り分けて形成してなることを特徴とする。
【００１６】この構成では、発光素子側と静電気保護素子側のそれぞれに１個ずつのｐ側またはｎ側のバンプを形成するので、どちらか一方にｐ側及びｎ側のバンプの両方を形成する場合に比べると、バンプを形成する製品についての不良率を減らすことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、静電気保護素子をリードフレームまたは基板等の基材の搭載面に搭載し、フリップチップ型の半導体発光素子を前記静電気保護素子の上面にｐ側及びｎ側の電極を導通させて搭載し、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、前記発光素子と静電気保護素子のそれぞれに、両者間を相互に逆極性で導通させるｐ側とｎ側のバンプのいずれかを振り分けて形成してなるものであり、発光素子及び静電気保護素子のいずれについてもバンプ形成に際しての不良率を、２個のバンプを個々に形成する場合に比べて低減するという作用を有する。
【００１８】請求項２に記載の発明は、前記発光素子または静電気保護素子のいずれか一方に形成するバンプを１点のスポットとし、他方に形成するバンプは前記スポットをほぼ中心とする円に沿う線分として形成してなる請求項１記載の半導体発光装置であり、点どうしの接触ではなく円弧状のバンプによって点と線との接触を得ることができると同時に、点のバンプがｐ側及び円弧状のバンプがｎ側として発光装置側に形成すれば、半導体化合物積層膜内での電流の拡散を促進させるという作用を有する。
【００１９】請求項３に記載の発明は、前記発光素子または静電気保護素子のいずれか一方には、電極及びバンプを除く領域を絶縁層で被覆してなる請求項１または２記載の半導体発光装置であり、バンプどうしまたはバンプと電極との短絡を防止するという作用を有する。
【００２０】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。図１は本発明の一実施の形態による半導体発光装置であってＬＥＤランプの例を示す概略縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視位置による要部の縦断面図である。
【００２１】図１において、ＬＥＤランプは従来例で示したものと同様に、サファイア基板１ａの上面を主光取出し面とした発光素子１を静電気保護用のツェナーダイオード２に搭載した複合化素子をリードフレーム１０のマウント部１０ａに載せて接着剤１１によって固定し、リードフレーム１０の上端を含めてエポキシ樹脂１２によって封止したものである。
【００２２】発光素子１は、サファイア基板１ａの表面に下から順にたとえばＧａＮバッファ層，ｎ型ＧａＮ層，ＩｎＧａＮ活性層，ｐ型ＡｌＧａＮ層及びｐ型ＧａＮ層をそれぞれ積層したいわゆるダブルヘテロ構造を構成したものとすることができる。そして、通電によってＩｎＧａＮ活性層が発光層となり、発光層からの光がサファイア基板１ａの主光取出し面側及びｐ側電極３に向かう。
【００２３】図３は発光素子１の要部の詳細であって、同図の（ａ）は図１に示した姿勢の発光素子１の底面図、同図の（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線矢視位置での要部の縦断面図である。
【００２４】発光素子１がツェナーダイオード２に搭載される面には、金属積層膜によるｐ側電極３及びｎ側バンプ４をそれぞれ形成する。ｐ側電極３はパターニングによって図示のように一対の円弧状のスリット３ａができるように形成され、ｎ側バンプ４はこれらのスリット３ａの中に収まる円弧状の平面形状としたものである。そして、スリット３ａの領域にほぼ相当する領域を予めエッチングしておいてｎ型ＧａＮ層を露出させるようにし、このｎ型層にｎ側バンプ４を接合する。このｎ側バンプ４は、図３の（ｂ）に示すようにｐ側電極３の下端面よりも下に突き出る長さを持つように形成されている。
【００２５】図４はツェナーダイオード２の詳細であって、同図の（ａ）は平面図、同図の（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ同図（ａ）のＣ−Ｃ線，Ｄ−Ｄ線及びＥ−Ｅ線矢視位置での要部の縦断面図である。
【００２６】ツェナーダイオード２は、ｎ型シリコン基板を用いたもので、その上面には一部を部分的に除いて一様な膜厚のポリイミド膜５を積層している。すなわち、同図の（ａ）に示すように、ほぼ円形のポリイミド膜５が形成されていない部分を発光素子１のｎ側バンプ４が着座する領域とし、この着座領域にｐ側電極６を積層している。また、右端部分からｐ側電極６までの部分にかけて、ワイヤボンディングのためのボンディングパッド７ａ，引き出しリード７ｂ及びｎ側バンプ７ｃを形成している。
【００２７】ボンディングパッド７ａは蒸着法により及びｎ側バンプ７ｃはスタッドまたはメッキ方式で形成されたもので、同図の（ｂ）〜（ｄ）に示すようにポリイミド膜５よりも厚い層として形成されている。引き出しリード７ｂは、図４の（ｃ）に示すように、ｐ側電極６の厚みと同等以下であってその全体がポリイミド膜５によって被覆された厚みはｐ側電極６と同等以下である。また、引き出しリード７ｂはｐ側電極６が形成されている円部分に半径方向に半島状に突き出ていて、その先端はｐ側電極６の中心まで延び、その先端に形成されているｎ側バンプ７ｃはｐ側電極６の中心に一致した位置に形成されている。
【００２８】ツェナーダイオード２の上に発光素子１を搭載するときには、発光素子１の円弧状のｎ側バンプ４が描く円が円形のｐ側電極６と同心配置となるようにハンドリングする。このような操作により、ｎ側バンプ４で囲まれたｐ側電極３の円形部分に対してツェナーダイオード２のｎ側バンプ７ｃがほぼ中心に突き当たるとともに、ｎ側バンプ４がｐ側電極６の領域に含まれた状態で接続される。
【００２９】すなわち、図２から明らかなように、発光素子１側に形成したｎ側バンプ４はツェナーダイオード２の表面に形成したｐ側電極６と接触し、同時にツェナーダイオード２側のｎ側バンプ７ｃは発光素子１のｐ側電極３に接触する。これにより、発光素子１とツェナーダイオード２のそれぞれの電極が逆極性として接続され、リードフレーム１０側からの高電圧が印加されないようにして発光素子１の破壊を防止することができる。
【００３０】発光素子１をツェナーダイオード２に搭載した後には、ボンディングパッド７ａに対してリードフレーム１０との間をワイヤ１３をボンディングするとともにエポキシ樹脂１２によって全体を封止することで、図１に示したＬＥＤランプが得られる。
【００３１】以上の構成において、発光素子１側にはｎ側バンプ４を及びツェナーダイオード２側にはｎ側バンプ７ｃをそれぞれ形成するので、従来例のように発光素子５１に２個のバンプ５４，５５の両方を形成するのに比べると、発光素子１とツェナーダイオード２のそれぞれの製品の不良率の発生が半減される。これにより、発光素子１及びツェナーダイオード２の両方の製品の歩留りの向上が図られるほか、それぞれの製造方法も簡略化が促進される。
【００３２】また、ツェナーダイオード２のｎ側バンプ７ｃは、発光素子１の円弧状のｎ側バンプ４が描く円の中心に位置しているので、電流をｐ側電極３に向けて均一に効率よく拡散させることができる。すなわち、ツェナーダイオード２のｎ側バンプ７ｃから発光素子１のｎ側バンプ４までの電流は、ｎ側バンプ７ｃから放射状に広がってｎ側バンプ４に達する。これにより、発光素子１のｎ型層及びｐ型層への電子の注入効率を上げることができるので、結果的に発光出力の向上が得られる。
【００３３】更に、発光素子１を搭載するときに位置ずれを起こしても、引き出しリード７ｂはポリイミド膜５によって被覆されているので、ｎ側バンプ４が引き出しリード７ｂと短絡することもない。
【００３４】また、ポリイミド膜５を形成することによって、ツェナーダイオード２の表面の平坦度を上げることができ、発光素子１を正しい姿勢で搭載することができ、配光性を更に向上させることができる。
【００３５】
【発明の効果】請求項１の発明では、発光素子及び静電気保護素子のいずれについてもバンプ形成に際しての不良率を、２個のバンプを発光素子または静電気保護素子のいずれか一方に個々に形成する場合に比べて低減できるので、製品の歩留りの向上が可能となる。
【００３６】請求項２の発明では、点どうしの接触ではなく円弧状のバンプによって点と線との接触を得ることができるので、発光素子の静電気保護素子への搭載姿勢を安定させることができ、配光性が改善される。また、点のバンプがｐ側及び円弧状のバンプがｎ側として発光装置側に形成すれば、半導体化合物積層膜内での電流の拡散が促進されるので、発光輝度も向上する。
【００３７】請求項３の発明では、バンプどうしまたはバンプと電極との短絡を防止できるので、発光装置の耐久性の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による半導体発光装置の概略縦断面図
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視位置の断面構造を示す要部縦断面図
【図３】（ａ）はツェナーダイオードへ搭載する搭載面側の発光素子の平面図
（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線矢視部の縦断面図
【図４】（ａ）はツェナーダイオードの平面図
（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線矢視部の縦断面図
（ｃ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線矢視部の縦断面図
（ｄ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ線矢視部の縦断面図
【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 ツェナーダイオード
３ ｐ側電極
３ａ スリット
４ ｎ側バンプ
５ ポリイミド膜
６ ｐ側電極
７ａ ボンディングパッド
７ｂ 引き出しリード
７ｃ ｎ側バンプ
１０ リードフレーム
１０ａ マウント部
１１ 接着剤
１２ エポキシ樹脂
１３ ワイヤ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ型の発光素子を静電気保護素子とともに複合素子化した半導体発光装置に係り、特に発光素子と静電気保護素子の製造歩留りの向上及び発光輝度の向上を可能と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プ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。
【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５１は、絶縁性の透明なサファイア基板５１ａの表面に半導体化合物層を積層してたとえばその中の一つの層として形成されるＩｎＧａＮ活性層を発光層としたものである。そして、ｎ型層にｎ側電極５２が、及びｐ型層にはｐ側電極５３がそれぞれ蒸着法によって形成され、これらのｎ側電極５２及びｐ側電極５３の上にはそれぞれマイクロバンプ５４，５５を形成している。
【０００７】発光素子５１を搭載するリードフレーム５６のマウント部５６ａには、発光素子５１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５７を設ける。このツェナーダイオード５７は、導電性のＡｇペースト５８によってマウント部５６ａに接着固定され、その上面にはｐ側及びｎ側の電極５７ａ，５７ｂをそれぞれ形成したものである。
【０００８】発光素子５１は、サファイア基板５１ａが上面を向く姿勢としてツェナーダイオード５７の上に搭載され、ｎ側及びｐ側のマイクロバンプ５４，５５をそれぞれツェナーダイオード５７の電極５７ａ，５７ｂ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５６の上端部を含めて発光素子５１の全体がエポキシ樹脂５９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５１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５１ａ及びｐ側電極５３の両方向へ向かう。そして、ｐ側電極５３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５１ａ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】
【発明が解決しようとする課題】ところが、マイクロバンプ５４，５５はいずれも発光素子５１のｎ側及びｐ側の電極５２，５３に設けるので、製品歩留りの向上の一つの障害となる。すなわち、マイクロバンプ５４，５５の両方が正常に機能するようにこれらを形成した製品でなければ合格品とはならず、いずれか一方が欠損したり付着力が不足したりした場合では、不良品として廃棄されることになる。したがって、両方のマイクロバンプ５４，５５を正常に形成した製品として回収するには不良率が高くなり、製品歩留りの低下の大きな原因となる。
【００１１】また、マイクロバンプ５４，５５はワイヤをｎ側及びｐ側の電極５２，５３にたとえば加熱圧着した後に引きちぎるというスタッドバンプとして形成することが量産化に好適とされている。このため、スタッドによる形成では、マイクロバンプ５４，５５の高さが不揃いとなりやすい。このようにマイクロバンプ５４，５５の高さが一様でないと、ツェナーダイオード５７の上に搭載して固定したときに発光素子５１の姿勢が傾いてしまい、発光層からの発光方向の一様性も損なわれることになる。
【００１２】更に、スタッド方式によるマイクロバンプ５４，５５は、相手の電極５７ａ，５７ｂに対してピンポイント接触の形態となる。このため、マイクロバンプ５４，５５を出た後の電極側への電流の広がりが小さくなり、電子注入効率にも上限があって発光輝度にも影響する。
【００１３】このように従来のフリップチップ型の発光素子５１を静電気保護用のツェナーダイオード５７にマイクロバンプ５４，５５によって接合するものでは、製品の歩留り、配光性及び発光輝度の点において改善すべき問題が残っている。
【００１４】本発明において解決すべき課題は、発光素子及び静電気保護素子のマイクロバンプによる接合形態の改良により製品歩留り、配光性及び発光輝度をそれぞれ向上し得る半導体発光装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、静電気保護素子をリードフレームまたは基板等の基材の搭載面に搭載し、フリップチップ型の半導体発光素子を前記静電気保護素子の上面にｐ側及びｎ側の電極を導通させて搭載し、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、前記発光素子と静電気保護素子のそれぞれに、両者間を相互に逆極性で導通させるｐ側とｎ側のバンプのいずれかを振り分けて形成してなることを特徴とする。
【００１６】この構成では、発光素子側と静電気保護素子側のそれぞれに１個ずつのｐ側またはｎ側のバンプを形成するので、どちらか一方にｐ側及びｎ側のバンプの両方を形成する場合に比べると、バンプを形成する製品についての不良率を減らすことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、静電気保護素子をリードフレームまたは基板等の基材の搭載面に搭載し、フリップチップ型の半導体発光素子を前記静電気保護素子の上面にｐ側及びｎ側の電極を導通させて搭載し、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、前記発光素子と静電気保護素子のそれぞれに、両者間を相互に逆極性で導通させるｐ側とｎ側のバンプのいずれかを振り分けて形成してなるものであり、発光素子及び静電気保護素子のいずれについてもバンプ形成に際しての不良率を、２個のバンプを個々に形成する場合に比べて低減するという作用を有する。
【００１８】請求項２に記載の発明は、前記発光素子または静電気保護素子のいずれか一方に形成するバンプを１点のスポットとし、他方に形成するバンプは前記スポットをほぼ中心とする円に沿う線分として形成してなる請求項１記載の半導体発光装置であり、点どうしの接触ではなく円弧状のバンプによって点と線との接触を得ることができると同時に、点のバンプがｐ側及び円弧状のバンプがｎ側として発光装置側に形成すれば、半導体化合物積層膜内での電流の拡散を促進させるという作用を有する。
【００１９】請求項３に記載の発明は、前記発光素子または静電気保護素子のいずれか一方には、電極及びバンプを除く領域を絶縁層で被覆してなる請求項１または２記載の半導体発光装置であり、バンプどうしまたはバンプと電極との短絡を防止するという作用を有する。
【００２０】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。図１は本発明の一実施の形態による半導体発光装置であってＬＥＤランプの例を示す概略縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視位置による要部の縦断面図である。
【００２１】図１において、ＬＥＤランプは従来例で示したものと同様に、サファイア基板１ａの上面を主光取出し面とした発光素子１を静電気保護用のツェナーダイオード２に搭載した複合化素子をリードフレーム１０のマウント部１０ａに載せて接着剤１１によって固定し、リードフレーム１０の上端を含めてエポキシ樹脂１２によって封止したものである。
【００２２】発光素子１は、サファイア基板１ａの表面に下から順にたとえばＧａＮバッファ層，ｎ型ＧａＮ層，ＩｎＧａＮ活性層，ｐ型ＡｌＧａＮ層及びｐ型ＧａＮ層をそれぞれ積層したいわゆるダブルヘテロ構造を構成したものとすることができる。そして、通電によってＩｎＧａＮ活性層が発光層となり、発光層からの光がサファイア基板１ａの主光取出し面側及びｐ側電極３に向かう。
【００２３】図３は発光素子１の要部の詳細であって、同図の（ａ）は図１に示した姿勢の発光素子１の底面図、同図の（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線矢視位置での要部の縦断面図である。
【００２４】発光素子１がツェナーダイオード２に搭載される面には、金属積層膜によるｐ側電極３及びｎ側バンプ４をそれぞれ形成する。ｐ側電極３はパターニングによって図示のように一対の円弧状のスリット３ａができるように形成され、ｎ側バンプ４はこれらのスリット３ａの中に収まる円弧状の平面形状としたものである。そして、スリット３ａの領域にほぼ相当する領域を予めエッチングしておいてｎ型ＧａＮ層を露出させるようにし、このｎ型層にｎ側バンプ４を接合する。このｎ側バンプ４は、図３の（ｂ）に示すようにｐ側電極３の下端面よりも下に突き出る長さを持つように形成されている。
【００２５】図４はツェナーダイオード２の詳細であって、同図の（ａ）は平面図、同図の（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ同図（ａ）のＣ−Ｃ線，Ｄ−Ｄ線及びＥ−Ｅ線矢視位置での要部の縦断面図である。
【００２６】ツェナーダイオード２は、ｎ型シリコン基板を用いたもので、その上面には一部を部分的に除いて一様な膜厚のポリイミド膜５を積層している。すなわち、同図の（ａ）に示すように、ほぼ円形のポリイミド膜５が形成されていない部分を発光素子１のｎ側バンプ４が着座する領域とし、この着座領域にｐ側電極６を積層している。また、右端部分からｐ側電極６までの部分にかけて、ワイヤボンディングのためのボンディングパッド７ａ，引き出しリード７ｂ及びｎ側バンプ７ｃを形成している。
【００２７】ボンディングパッド７ａは蒸着法により及びｎ側バンプ７ｃはスタッドまたはメッキ方式で形成されたもので、同図の（ｂ）〜（ｄ）に示すようにポリイミド膜５よりも厚い層として形成されている。引き出しリード７ｂは、図４の（ｃ）に示すように、ｐ側電極６の厚みと同等以下であってその全体がポリイミド膜５によって被覆された厚みはｐ側電極６と同等以下である。また、引き出しリード７ｂはｐ側電極６が形成されている円部分に半径方向に半島状に突き出ていて、その先端はｐ側電極６の中心まで延び、その先端に形成されているｎ側バンプ７ｃはｐ側電極６の中心に一致した位置に形成されている。
【００２８】ツェナーダイオード２の上に発光素子１を搭載するときには、発光素子１の円弧状のｎ側バンプ４が描く円が円形のｐ側電極６と同心配置となるようにハンドリングする。このような操作により、ｎ側バンプ４で囲まれたｐ側電極３の円形部分に対してツェナーダイオード２のｎ側バンプ７ｃがほぼ中心に突き当たるとともに、ｎ側バンプ４がｐ側電極６の領域に含まれた状態で接続される。
【００２９】すなわち、図２から明らかなように、発光素子１側に形成したｎ側バンプ４はツェナーダイオード２の表面に形成したｐ側電極６と接触し、同時にツェナーダイオード２側のｎ側バンプ７ｃは発光素子１のｐ側電極３に接触する。これにより、発光素子１とツェナーダイオード２のそれぞれの電極が逆極性として接続され、リードフレーム１０側からの高電圧が印加されないようにして発光素子１の破壊を防止することができる。
【００３０】発光素子１をツェナーダイオード２に搭載した後には、ボンディングパッド７ａに対してリードフレーム１０との間をワイヤ１３をボンディングするとともにエポキシ樹脂１２によって全体を封止することで、図１に示したＬＥＤランプが得られる。
【００３１】以上の構成において、発光素子１側にはｎ側バンプ４を及びツェナーダイオード２側にはｎ側バンプ７ｃをそれぞれ形成するので、従来例のように発光素子５１に２個のバンプ５４，５５の両方を形成するのに比べると、発光素子１とツェナーダイオード２のそれぞれの製品の不良率の発生が半減される。これにより、発光素子１及びツェナーダイオード２の両方の製品の歩留りの向上が図られるほか、それぞれの製造方法も簡略化が促進される。
【００３２】また、ツェナーダイオード２のｎ側バンプ７ｃは、発光素子１の円弧状のｎ側バンプ４が描く円の中心に位置しているので、電流をｐ側電極３に向けて均一に効率よく拡散させることができる。すなわち、ツェナーダイオード２のｎ側バンプ７ｃから発光素子１のｎ側バンプ４までの電流は、ｎ側バンプ７ｃから放射状に広がってｎ側バンプ４に達する。これにより、発光素子１のｎ型層及びｐ型層への電子の注入効率を上げることができるので、結果的に発光出力の向上が得られる。
【００３３】更に、発光素子１を搭載するときに位置ずれを起こしても、引き出しリード７ｂはポリイミド膜５によって被覆されているので、ｎ側バンプ４が引き出しリード７ｂと短絡することもない。
【００３４】また、ポリイミド膜５を形成することによって、ツェナーダイオード２の表面の平坦度を上げることができ、発光素子１を正しい姿勢で搭載することができ、配光性を更に向上させることができる。
【００３５】
【発明の効果】請求項１の発明では、発光素子及び静電気保護素子のいずれについてもバンプ形成に際しての不良率を、２個のバンプを発光素子または静電気保護素子のいずれか一方に個々に形成する場合に比べて低減できるので、製品の歩留りの向上が可能となる。
【００３６】請求項２の発明では、点どうしの接触ではなく円弧状のバンプによって点と線との接触を得ることができるので、発光素子の静電気保護素子への搭載姿勢を安定させることができ、配光性が改善される。また、点のバンプがｐ側及び円弧状のバンプがｎ側として発光装置側に形成すれば、半導体化合物積層膜内での電流の拡散が促進されるので、発光輝度も向上する。
【００３７】請求項３の発明では、バンプどうしまたはバンプと電極との短絡を防止できるので、発光装置の耐久性の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による半導体発光装置の概略縦断面図
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視位置の断面構造を示す要部縦断面図
【図３】（ａ）はツェナーダイオードへ搭載する搭載面側の発光素子の平面図
（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線矢視部の縦断面図
【図４】（ａ）はツェナーダイオードの平面図
（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線矢視部の縦断面図
（ｃ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線矢視部の縦断面図
（ｄ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ線矢視部の縦断面図
【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 ツェナーダイオード
３ ｐ側電極
３ａ スリット
４ ｎ側バンプ
５ ポリイミド膜
６ ｐ側電極
７ａ ボンディングパッド
７ｂ 引き出しリード
７ｃ ｎ側バンプ
１０ リードフレーム
１０ａ マウント部
１１ 接着剤
１２ エポキシ樹脂
１３ ワイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 静電気保護素子をリードフレームまたは基板等の基材の搭載面に搭載し、フリップチップ型の半導体発光素子を前記静電気保護素子の上面にｐ側及びｎ側の電極を導通させて搭載し、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、前記発光素子と静電気保護素子のそれぞれに、両者間を相互に逆極性で導通させるｐ側とｎ側のバンプのいずれかを振り分けて形成してなる半導体発光装置。
【請求項２】 前記発光素子または静電気保護素子のいずれか一方に形成するバンプを１点のスポットとし、他方に形成するバンプは前記スポットをほぼ中心とする円に沿う線分として形成してなる請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】 前記発光素子または静電気保護素子のいずれか一方には、電極及びバンプを除く領域を絶縁層で被覆してなる請求項１または２記載の半導体発光装置。
【請求項１】 静電気保護素子をリードフレームまたは基板等の基材の搭載面に搭載し、フリップチップ型の半導体発光素子を前記静電気保護素子の上面にｐ側及びｎ側の電極を導通させて搭載し、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、前記発光素子と静電気保護素子のそれぞれに、両者間を相互に逆極性で導通させるｐ側とｎ側のバンプのいずれかを振り分けて形成してなる半導体発光装置。
【請求項２】 前記発光素子または静電気保護素子のいずれか一方に形成するバンプを１点のスポットとし、他方に形成するバンプは前記スポットをほぼ中心とする円に沿う線分として形成してなる請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】 前記発光素子または静電気保護素子のいずれか一方には、電極及びバンプを除く領域を絶縁層で被覆してなる請求項１または２記載の半導体発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０００−１２８９８（Ｐ２０００−１２８９８Ａ）
【公開日】平成１２年１月１４日（２０００．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−１６９６６０
【出願日】平成１０年６月１７日（１９９８．６．１７）
【出願人】（０００００５８４３）松下電子工業株式会社 (43)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１２年１月１４日（２０００．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年６月１７日（１９９８．６．１７）
【出願人】（０００００５８４３）松下電子工業株式会社 (43)
【Ｆターム（参考）】
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