JP3286221B2 - 発光デバイス - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サファイア基板上
にｐ―ｎ接合を有する窒化ガリウム系化合物半導体を積
層した発光チップが、実装基板やリードフレームに載置
されてなる発光ダイオード、レーザーダイオード等の発
光デバイスに関する。
にｐ―ｎ接合を有する窒化ガリウム系化合物半導体を積
層した発光チップが、実装基板やリードフレームに載置
されてなる発光ダイオード、レーザーダイオード等の発
光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオード、レーザーダイオード等
の発光デバイスの材料として、ＧａＮ、ＧａＡＩＮ、Ｉ
ｎＧａＮ、ＩｎＡＩＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半
導体（以下、窒化物半導体という。）が知られている。
一般に、それら窒化物半導体は透光性、および絶縁性基
板であるサファイア基板の上に積層されて発光チップと
される。窒化物半導体はｐ型結晶が得られにくいため、
従来その半導体を用いた発光チップは絶縁層であるｉ層
を発光層とするいわゆるＭＩＳ構造であった。しかし、
最近窒化物半導体をｐ型とする技術が開発され、ｐ―ｎ
接合が実現できるようになってきた（例えば、特開平２
−２５７６７９号公報、特開平３―２１８３２５号公
報、特開平５−１８３１８９号公報等）。
の発光デバイスの材料として、ＧａＮ、ＧａＡＩＮ、Ｉ
ｎＧａＮ、ＩｎＡＩＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半
導体（以下、窒化物半導体という。）が知られている。
一般に、それら窒化物半導体は透光性、および絶縁性基
板であるサファイア基板の上に積層されて発光チップと
される。窒化物半導体はｐ型結晶が得られにくいため、
従来その半導体を用いた発光チップは絶縁層であるｉ層
を発光層とするいわゆるＭＩＳ構造であった。しかし、
最近窒化物半導体をｐ型とする技術が開発され、ｐ―ｎ
接合が実現できるようになってきた（例えば、特開平２
−２５７６７９号公報、特開平３―２１８３２５号公
報、特開平５−１８３１８９号公報等）。
【０００３】前記のように窒化物半導体はサファイア基
板の上に積層され、基板側から電極を取り出すことがで
きないため、その発光チップに形成される正、負一対の
電極は同一面側（サファイア基板と対向する側）に形成
される。発光チップは、サファイア基板側を発光観測面
とする状態、または窒化物半導体層側を発光観測面とす
る状態で実装基板やリードフレームに載置される。
板の上に積層され、基板側から電極を取り出すことがで
きないため、その発光チップに形成される正、負一対の
電極は同一面側（サファイア基板と対向する側）に形成
される。発光チップは、サファイア基板側を発光観測面
とする状態、または窒化物半導体層側を発光観測面とす
る状態で実装基板やリードフレームに載置される。
【０００４】サファイア基板側を発光観測面とする発光
デバイスでは、発光チップの窒化物半導体層側に設けら
れた正、負一対の電極は実装基板や２つのリードフレー
ム上に跨るようにして載置され、実装基板の電極やリー
ドフレームの電極とは銀ベースト等の導電性接着剤を介
して電気的に接続されると共に、発光チップが実装基板
やリードフレーム上に固定される。
デバイスでは、発光チップの窒化物半導体層側に設けら
れた正、負一対の電極は実装基板や２つのリードフレー
ム上に跨るようにして載置され、実装基板の電極やリー
ドフレームの電極とは銀ベースト等の導電性接着剤を介
して電気的に接続されると共に、発光チップが実装基板
やリードフレーム上に固定される。
【０００５】一方、窒化物半導体側を発光観測面とする
発光デバイスでは、発光チップはサファイア基板側を実
装基板やリードフレームと接着することにより実装基板
や一つのリードフレーム上に固定され、窒化物半導体層
側の正、負それぞれの電極はワイヤーボンディングによ
りそれぞれの実装基板あるいはリードフレームと電気的
に接続される。
発光デバイスでは、発光チップはサファイア基板側を実
装基板やリードフレームと接着することにより実装基板
や一つのリードフレーム上に固定され、窒化物半導体層
側の正、負それぞれの電極はワイヤーボンディングによ
りそれぞれの実装基板あるいはリードフレームと電気的
に接続される。
【０００６】前者の発光デバイスは、窒化物半導体の発
光を有効に外部に取り出させるため、外部量子効率が良
いという利点がある反面、１チップを２つのリードフレ
ームあるいは実装基板の２つの電極に跨って載置しなけ
ればならないため、チップサイズが大きくなり、ウエハ
ー１枚あたりにとれるチップ数が少なくなるという欠点
がある。
光を有効に外部に取り出させるため、外部量子効率が良
いという利点がある反面、１チップを２つのリードフレ
ームあるいは実装基板の２つの電極に跨って載置しなけ
ればならないため、チップサイズが大きくなり、ウエハ
ー１枚あたりにとれるチップ数が少なくなるという欠点
がある。
【０００７】一方、後者の発光デバイスは、一つのリー
ドフレーム上にあるいは実装基板の一つの電極上に一つ
の発光チップが載置できるため、チップサイズを小さく
できるという利点がある反面、窒化物半導体に形成され
た電極、ボンデイング時にできるボール等によって、発
光の一部が反射あるいは吸収されて阻害されるため、外
部量子効率が悪いという欠点がある。さらに、前者の発
光デバイスまたは他の窒化物半導体以外の半導体、例え
ばＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ等の半導体材料を用いた発光
デバイスにもされているように、発光チップを銀ペース
ト等の不透光性の導電性材料で実装基板又はリードフレ
ームに接着すると、発光が導電性材料に吸収されてしま
い、外部量子効率が低下する。さらに後者の発光デバイ
スにおいて、その発光チップがｐ−ｎ接合界面を有して
いる場合、接着剤の種類によっては、電極間、あるいは
ｐ−ｎ接合間でショートしやすいという問題がある。具
体的には、チップを固定する際に多用されている１０-3
Ω・cm以下の比抵抗の銀ペースト等の導電性材料では、
導電性材料がｐ―ｎ接合界面にまで回り込み、電極をシ
ョートさせてしまう恐れがある。
ドフレーム上にあるいは実装基板の一つの電極上に一つ
の発光チップが載置できるため、チップサイズを小さく
できるという利点がある反面、窒化物半導体に形成され
た電極、ボンデイング時にできるボール等によって、発
光の一部が反射あるいは吸収されて阻害されるため、外
部量子効率が悪いという欠点がある。さらに、前者の発
光デバイスまたは他の窒化物半導体以外の半導体、例え
ばＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ等の半導体材料を用いた発光
デバイスにもされているように、発光チップを銀ペース
ト等の不透光性の導電性材料で実装基板又はリードフレ
ームに接着すると、発光が導電性材料に吸収されてしま
い、外部量子効率が低下する。さらに後者の発光デバイ
スにおいて、その発光チップがｐ−ｎ接合界面を有して
いる場合、接着剤の種類によっては、電極間、あるいは
ｐ−ｎ接合間でショートしやすいという問題がある。具
体的には、チップを固定する際に多用されている１０-3
Ω・cm以下の比抵抗の銀ペースト等の導電性材料では、
導電性材料がｐ―ｎ接合界面にまで回り込み、電極をシ
ョートさせてしまう恐れがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】特に、後者の構造の発
光デバイスは、前者の発光デバイスに比して発光チップ
全体をカップ形状の反射鏡の中に納めることが容易であ
り、生産性にも優れているため実用的である。さらに、
ｐ−ｎ接合を有する窒化物半導体よりなる発光チップ
は、ＭＩＳ構造の発光チップよりも発光出力、発光効率
とも抜群に優れているため、現在、その発光チップを後
者の構造として実用化することが最も求められている。
光デバイスは、前者の発光デバイスに比して発光チップ
全体をカップ形状の反射鏡の中に納めることが容易であ
り、生産性にも優れているため実用的である。さらに、
ｐ−ｎ接合を有する窒化物半導体よりなる発光チップ
は、ＭＩＳ構造の発光チップよりも発光出力、発光効率
とも抜群に優れているため、現在、その発光チップを後
者の構造として実用化することが最も求められている。
【０００９】このような事情を鑑み特開平７−８６６４
０号公報で、ｐ−ｎ接合を有する窒化物半導体よりなる
発光チップの窒化物半導体層側を発光観測面とする構造
の発光デバイスにおいて、まず第一に電極間あるいはｐ
−ｎ接合間ショートのない信頼性に優れた発光デバイス
を実現することと、第二にその発光デバイスの外部量子
効率を向上させることを目的として、透明な絶縁性接着
剤で接着することが提案されている。しかしながら、窒
化物半導体を用いた発光デバイスは従来の発光デバイス
に比較して静電気等の蓄積電荷によるｐ−ｎ接合の破壊
の発生確率が高く、絶縁性接着剤を用いる場合には０．
１％程度の割合で発生した。
０号公報で、ｐ−ｎ接合を有する窒化物半導体よりなる
発光チップの窒化物半導体層側を発光観測面とする構造
の発光デバイスにおいて、まず第一に電極間あるいはｐ
−ｎ接合間ショートのない信頼性に優れた発光デバイス
を実現することと、第二にその発光デバイスの外部量子
効率を向上させることを目的として、透明な絶縁性接着
剤で接着することが提案されている。しかしながら、窒
化物半導体を用いた発光デバイスは従来の発光デバイス
に比較して静電気等の蓄積電荷によるｐ−ｎ接合の破壊
の発生確率が高く、絶縁性接着剤を用いる場合には０．
１％程度の割合で発生した。
【００１０】本発明はこのような事情を鑑み成されたも
ので、その目的とするところは、ｐ−ｎ接合を有する窒
化物半導体よりなる発光チップの窒化物半導体層側を発
光観測面とする構造の発光デバイスにおいて、その発光
デバイスの外部量子効率を向上させると同時に、電極間
あるいはｐ−ｎ接合間のショートが発生せず、しかも静
電気等の蓄積電荷による破壊を防ぐことにある。
ので、その目的とするところは、ｐ−ｎ接合を有する窒
化物半導体よりなる発光チップの窒化物半導体層側を発
光観測面とする構造の発光デバイスにおいて、その発光
デバイスの外部量子効率を向上させると同時に、電極間
あるいはｐ−ｎ接合間のショートが発生せず、しかも静
電気等の蓄積電荷による破壊を防ぐことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の発光デバイス
は、サファイア基板上に、ｐ−ｎ接合を有する窒化ガリ
ウム系化合物半導体を積層した発光チップが、実装基板
又はリードフレーム上に載置されてなる発光デバイスに
おいて、前記サファイア基板と前記実装基板又はリード
フレームとが１０2〜１０13Ω・cmの比抵抗を有する透
明な接着剤、あるいは導電性粒子を含む接着剤を介して
接着されていることを特徴とする。
は、サファイア基板上に、ｐ−ｎ接合を有する窒化ガリ
ウム系化合物半導体を積層した発光チップが、実装基板
又はリードフレーム上に載置されてなる発光デバイスに
おいて、前記サファイア基板と前記実装基板又はリード
フレームとが１０2〜１０13Ω・cmの比抵抗を有する透
明な接着剤、あるいは導電性粒子を含む接着剤を介して
接着されていることを特徴とする。
【００１２】本発明の発光デバイスにおいて、発光チッ
プのサファイア基板と実装基板又はリードフレームとを
１０2〜１０13Ω・cmの比抵抗を有する接着剤で接着す
ることにより、接着剤がｐ−ｎ接合界面にまで回り込ん
でも、電極間あるいはｐ―ｎ接合間をショートさせるこ
とがない。また、ある程度の導電性を付与することによ
り電荷蓄積を防止し、ｐ−ｎ接合の破壊が減少する。さ
らにその接着剤が透明である場合には、発光チップから
発する光を透過できるので外部量子効率が向上する。さ
らにまた、接着剤にその接着剤の材料よりも導電率およ
び熱伝導率の良い導電性粒子を混入させることにより、
接着剤の導電性を保持すると共に、熱伝導率がよくな
り、発光チップの発熱を実装基板に伝えることができ
る。
プのサファイア基板と実装基板又はリードフレームとを
１０2〜１０13Ω・cmの比抵抗を有する接着剤で接着す
ることにより、接着剤がｐ−ｎ接合界面にまで回り込ん
でも、電極間あるいはｐ―ｎ接合間をショートさせるこ
とがない。また、ある程度の導電性を付与することによ
り電荷蓄積を防止し、ｐ−ｎ接合の破壊が減少する。さ
らにその接着剤が透明である場合には、発光チップから
発する光を透過できるので外部量子効率が向上する。さ
らにまた、接着剤にその接着剤の材料よりも導電率およ
び熱伝導率の良い導電性粒子を混入させることにより、
接着剤の導電性を保持すると共に、熱伝導率がよくな
り、発光チップの発熱を実装基板に伝えることができ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１に本発明の発光デバイスの一
構造例を表す断面図を示す。この図は窒化物半導体発光
チップよりなるＬＥＤの構造を示す図であり、サファイ
ア基板１の上に、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２
ａと、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ｂとを積層
した発光チップを、実装基板としてカップ形状のリード
フレーム３のカップの底に載置し、サファイア基板１と
リードフレーム３とを接着剤４で接着した構造としてい
る。
構造例を表す断面図を示す。この図は窒化物半導体発光
チップよりなるＬＥＤの構造を示す図であり、サファイ
ア基板１の上に、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層２
ａと、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ｂとを積層
した発光チップを、実装基板としてカップ形状のリード
フレーム３のカップの底に載置し、サファイア基板１と
リードフレーム３とを接着剤４で接着した構造としてい
る。
【００１４】なお、ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層
２ａとｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ｂ上には、
それぞれオーミック電極１０が形成されている。
２ａとｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層２ｂ上には、
それぞれオーミック電極１０が形成されている。
【００１５】また、チップ全体は樹脂によりレンズ状に
モールドされているが、樹脂は図示していない。
モールドされているが、樹脂は図示していない。
【００１６】発光チップは、例えばダイボンダー等の自
動機器を用いてリードフレーム３上に載置、接着され
る。この際、図１に示すように、接着剤４が発光チップ
のサファイア基板１とリードフレーム３との間からはみ
出し、発光チップの側面にまで回り込んで、ｐ−ｎ接合
界面にまで達しても、接着剤４が、従来の１０-3Ω・cm
以下の導電性に対して１０2〜１０13Ω・cm、好ましく
は１０5〜１０12Ω・cmの導電性であるため、電極間あ
るいはｐ−ｎ接合間のショートが発生せず、ＬＥＤの信
頼性が向上する。
動機器を用いてリードフレーム３上に載置、接着され
る。この際、図１に示すように、接着剤４が発光チップ
のサファイア基板１とリードフレーム３との間からはみ
出し、発光チップの側面にまで回り込んで、ｐ−ｎ接合
界面にまで達しても、接着剤４が、従来の１０-3Ω・cm
以下の導電性に対して１０2〜１０13Ω・cm、好ましく
は１０5〜１０12Ω・cmの導電性であるため、電極間あ
るいはｐ−ｎ接合間のショートが発生せず、ＬＥＤの信
頼性が向上する。
【００１７】特に、チップ厚さが２００μｍ以下、さら
に好ましくは１５０μｍである場合、１０2〜１０13Ω
・cm、好ましくは１０5〜１０12Ω・cmの導電性の接着
剤で接着すると、本発明の効果がより一層発揮されるの
で非常に好ましい。なぜなら、発光チップは、ｐ−ｎ接
合を有する窒化物半導体の厚さがせいぜい数μｍ〜十数
μｍ、サファイア基板の厚さが８０μｍ以上〜数百μｍ
で、ほとんどがサファイア基板の厚さで占められてい
る。従って、チップ厚さが２００μｍよりも厚いと、接
着剤が回り込んでもｐ−ｎ接合界面にまで達しにくくな
り、特に接着剤が従来の導電性接着剤であっても問題が
なくなってしまうからである。
に好ましくは１５０μｍである場合、１０2〜１０13Ω
・cm、好ましくは１０5〜１０12Ω・cmの導電性の接着
剤で接着すると、本発明の効果がより一層発揮されるの
で非常に好ましい。なぜなら、発光チップは、ｐ−ｎ接
合を有する窒化物半導体の厚さがせいぜい数μｍ〜十数
μｍ、サファイア基板の厚さが８０μｍ以上〜数百μｍ
で、ほとんどがサファイア基板の厚さで占められてい
る。従って、チップ厚さが２００μｍよりも厚いと、接
着剤が回り込んでもｐ−ｎ接合界面にまで達しにくくな
り、特に接着剤が従来の導電性接着剤であっても問題が
なくなってしまうからである。
【００１８】ベースとなる接着剤４の材料として、最も
好ましくは、例えばエポキシ樹脂系、ユリア樹脂系、ア
クリル樹脂系、シリコン樹脂系の接着剤、低融点ガラス
等を使用することができるが、これらの材料は１０13Ω
・cmを超える絶縁性である。これらの樹脂は透明で、Ｌ
ＥＤにおいては、発光チップを封止する樹脂モールドの
溶融温度（数十〜百数十度以下）にも耐える。しかしな
がら、これらの材料を基本とした接着剤を用いてＬＥＤ
チップを実装し、リードフレームや実装基板へワイヤー
ボンディングする際、接着剤に蓄えられていた電荷によ
って窒化物半導体による発光デバイスでは放電による破
壊が生じる。これをさけるため１０2〜１０13Ω・cm、
好ましくは１０5〜１０12Ω・cmの導電性を付与するこ
とにより、電荷蓄積をさけることができ不良発生がなく
なった。
好ましくは、例えばエポキシ樹脂系、ユリア樹脂系、ア
クリル樹脂系、シリコン樹脂系の接着剤、低融点ガラス
等を使用することができるが、これらの材料は１０13Ω
・cmを超える絶縁性である。これらの樹脂は透明で、Ｌ
ＥＤにおいては、発光チップを封止する樹脂モールドの
溶融温度（数十〜百数十度以下）にも耐える。しかしな
がら、これらの材料を基本とした接着剤を用いてＬＥＤ
チップを実装し、リードフレームや実装基板へワイヤー
ボンディングする際、接着剤に蓄えられていた電荷によ
って窒化物半導体による発光デバイスでは放電による破
壊が生じる。これをさけるため１０2〜１０13Ω・cm、
好ましくは１０5〜１０12Ω・cmの導電性を付与するこ
とにより、電荷蓄積をさけることができ不良発生がなく
なった。
【００１９】次に、接着剤４が透明であればさらに好ま
しい。上記の導電性かつ透明の接着剤を使用することに
より、窒化物半導体（２ａ、２ｂ）のリードフレーム側
への発光はサファイア基板１、接着剤４を透過して、さ
らにリードフレーム３の表面３′、及びカップの側面に
到達して発光観側面側に反射される。この際接着剤４が
上記の導電性を有しかつ透明であれば、発光チップの発
光を損失させることがなく、またｐ層とｎ層とをショー
トさせる心配もないので、接着剤４を多く使用できるこ
とにより、発光チップの接着力も強化でき、発光デバイ
スの信頼性が格段に向上する。なお本発明において、透
明とは必ずしも無色透明を意味するものではなく、窒化
物半導体の発光を透過すれば、最初から着色されて透光
性とされているもの、後に述べるフイラーによって着色
されて透光性とされているものも包含する。
しい。上記の導電性かつ透明の接着剤を使用することに
より、窒化物半導体（２ａ、２ｂ）のリードフレーム側
への発光はサファイア基板１、接着剤４を透過して、さ
らにリードフレーム３の表面３′、及びカップの側面に
到達して発光観側面側に反射される。この際接着剤４が
上記の導電性を有しかつ透明であれば、発光チップの発
光を損失させることがなく、またｐ層とｎ層とをショー
トさせる心配もないので、接着剤４を多く使用できるこ
とにより、発光チップの接着力も強化でき、発光デバイ
スの信頼性が格段に向上する。なお本発明において、透
明とは必ずしも無色透明を意味するものではなく、窒化
物半導体の発光を透過すれば、最初から着色されて透光
性とされているもの、後に述べるフイラーによって着色
されて透光性とされているものも包含する。
【００２０】透明な導電性接着剤を得るには、アクリル
系等のアセトニトリルを溶媒とすることができる接着剤
樹脂にヨウ化銅をアセトニトリルに溶解した液体を、１
〜１０Ｗｔ％混合することによって１０2〜１０12Ω・c
mの導電率の接着剤が得られる。
系等のアセトニトリルを溶媒とすることができる接着剤
樹脂にヨウ化銅をアセトニトリルに溶解した液体を、１
〜１０Ｗｔ％混合することによって１０2〜１０12Ω・c
mの導電率の接着剤が得られる。
【００２１】同様に、透明な１０5〜１０12Ω・cmの接
着剤を得る方法として、例えばエポキシ樹脂系、ユリア
樹脂系、アクリル樹脂系、シリコン樹脂系の接着剤等を
ベースにして低分子化合物電荷移動媒体としてスチルベ
ンを樹脂に対して０．５〜２重量比、好適には０．９〜
１．２重量比を充分に分散させた溶液を接着剤とする。
これにより正孔伝導型の導電性接着剤が得られる。その
他の電荷移動媒体としてはオキサジアゾール、オキサゾ
ール等の複素環化合物、ピラゾリン誘導体、トリフェニ
ルメタン、ヒドラゾン、トリアリールアミン、Ｎ−フェ
ニルカルバゾール、スチルベン等電子写真感光体に応用
される低分子化合物が有用である。
着剤を得る方法として、例えばエポキシ樹脂系、ユリア
樹脂系、アクリル樹脂系、シリコン樹脂系の接着剤等を
ベースにして低分子化合物電荷移動媒体としてスチルベ
ンを樹脂に対して０．５〜２重量比、好適には０．９〜
１．２重量比を充分に分散させた溶液を接着剤とする。
これにより正孔伝導型の導電性接着剤が得られる。その
他の電荷移動媒体としてはオキサジアゾール、オキサゾ
ール等の複素環化合物、ピラゾリン誘導体、トリフェニ
ルメタン、ヒドラゾン、トリアリールアミン、Ｎ−フェ
ニルカルバゾール、スチルベン等電子写真感光体に応用
される低分子化合物が有用である。
【００２２】また、前記接着剤４が透明かつ１０2〜１
０13Ω・cm、好ましくは１０5〜１０ 12Ω・cmの導電性
である場合、サファイア基板と対向するリードフレーム
３の表面３′を鏡面状とすることにより、発光を減衰さ
せずに効率的に反射させることができる。図１では内部
が鏡面状のカップを設け、そのカップの底部に発光チッ
プを載置して、カップの側面、底面で発光を観測面側に
反射させているが、例えば平面ディスプレイのように、
特別なカップを設けていない発光デバイスにおいては、
例えば金、銀等の腐食されにくい金属を、発光チップを
接着する実装基板又はリードフレーム表面にメッキする
ことにより鏡面状にできる。またこれとは別に、カップ
の側面または底面、カップを設けていない場合には実装
基板又はリードフレームの接着面を白色又は銀色にして
も、発光を反射させることができる。白色又は銀色にす
るには例えばアルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウ
ム、硫酸バリウム等、可視光の反射率が高い白色粉末を
塗布することにより実現できる。
０13Ω・cm、好ましくは１０5〜１０ 12Ω・cmの導電性
である場合、サファイア基板と対向するリードフレーム
３の表面３′を鏡面状とすることにより、発光を減衰さ
せずに効率的に反射させることができる。図１では内部
が鏡面状のカップを設け、そのカップの底部に発光チッ
プを載置して、カップの側面、底面で発光を観測面側に
反射させているが、例えば平面ディスプレイのように、
特別なカップを設けていない発光デバイスにおいては、
例えば金、銀等の腐食されにくい金属を、発光チップを
接着する実装基板又はリードフレーム表面にメッキする
ことにより鏡面状にできる。またこれとは別に、カップ
の側面または底面、カップを設けていない場合には実装
基板又はリードフレームの接着面を白色又は銀色にして
も、発光を反射させることができる。白色又は銀色にす
るには例えばアルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウ
ム、硫酸バリウム等、可視光の反射率が高い白色粉末を
塗布することにより実現できる。
【００２３】図２は、本発明の他の実施例に係る発光デ
バイスの構造を示す断面図である。図中、図１と同一の
部材には図１と同一の符号を用いている。この図では、
リードフレーム３と対向するサファイア基板１の表面
に、金属薄膜５を形成して、サファイア基板１と接合し
た金属薄膜５面を鏡面状としている。このようにして鏡
面を形成すると、金属薄膜とサファイア基板との界面
（即ち、金属薄膜５の表面）で、窒化物半導体の発光を
反射させることができる。金属薄膜５を形成するには、
例えば蒸着、スパツタ等の方法を用い、Ａｌ、Ａｕ、Ａ
ｇ等の材料を好ましく用いることができる。これらの材
料よりなる薄膜を研磨、ポリッシングしたサファイア基
板１表面のほぼ全面に形成することにより、金属薄膜５
のサファイア基板界面、つまり発光観測面側の金属薄膜
５の表面を鏡面状とすることができ、有効に発光を反射
させることができる。さらに、１０2〜１０13Ω・cm、
好ましくは１０5〜１０12Ω・cmの接着剤４が透明であ
れば、金属薄膜５で発光チップの側面に反射される光を
透過させることができる。
バイスの構造を示す断面図である。図中、図１と同一の
部材には図１と同一の符号を用いている。この図では、
リードフレーム３と対向するサファイア基板１の表面
に、金属薄膜５を形成して、サファイア基板１と接合し
た金属薄膜５面を鏡面状としている。このようにして鏡
面を形成すると、金属薄膜とサファイア基板との界面
（即ち、金属薄膜５の表面）で、窒化物半導体の発光を
反射させることができる。金属薄膜５を形成するには、
例えば蒸着、スパツタ等の方法を用い、Ａｌ、Ａｕ、Ａ
ｇ等の材料を好ましく用いることができる。これらの材
料よりなる薄膜を研磨、ポリッシングしたサファイア基
板１表面のほぼ全面に形成することにより、金属薄膜５
のサファイア基板界面、つまり発光観測面側の金属薄膜
５の表面を鏡面状とすることができ、有効に発光を反射
させることができる。さらに、１０2〜１０13Ω・cm、
好ましくは１０5〜１０12Ω・cmの接着剤４が透明であ
れば、金属薄膜５で発光チップの側面に反射される光を
透過させることができる。
【００２４】図３は、本発明の更に他の実施例にかかる
発光デバイスの構造を示す断面図であり、図１と同一の
部材には図１と同一の符号を用いている。この図では、
ベース接着剤４の中に導電性粒子として酸化インジュー
ム６が混入され、全体として白色の透光性を有する接着
剤となっている。この酸化インジューム６が混入されて
いることにより、接着剤の比抵抗を１０5〜１０10Ω・c
m程度にすることができる。また同時に熱伝導率が向上
し、発光チップの発熱を有効に外部に逃がすことができ
る。通常、窒化物半導体よりなるチップは発熱すると、
発光効率が低下する傾向にあるので、酸化インジューム
６を混入させると、チップの発熱が酸化インジューム
６、リードフレーム３を通じて外部へ放熱され、チップ
の温度上昇が緩和され、発光効率の低下を防ぐことがで
きる。この酸化インジュームを混入させる場合、ベース
接着剤４が絶縁性で、透明であれば上記効果を得ること
ができる。
発光デバイスの構造を示す断面図であり、図１と同一の
部材には図１と同一の符号を用いている。この図では、
ベース接着剤４の中に導電性粒子として酸化インジュー
ム６が混入され、全体として白色の透光性を有する接着
剤となっている。この酸化インジューム６が混入されて
いることにより、接着剤の比抵抗を１０5〜１０10Ω・c
m程度にすることができる。また同時に熱伝導率が向上
し、発光チップの発熱を有効に外部に逃がすことができ
る。通常、窒化物半導体よりなるチップは発熱すると、
発光効率が低下する傾向にあるので、酸化インジューム
６を混入させると、チップの発熱が酸化インジューム
６、リードフレーム３を通じて外部へ放熱され、チップ
の温度上昇が緩和され、発光効率の低下を防ぐことがで
きる。この酸化インジュームを混入させる場合、ベース
接着剤４が絶縁性で、透明であれば上記効果を得ること
ができる。
【００２５】また、酸化インジュームに加え、アルミナ
やシリカ等の絶縁性粒子（フィラー）を混合して用いて
も良い。
やシリカ等の絶縁性粒子（フィラー）を混合して用いて
も良い。
【００２６】
【発明の効果】本発明の発光デバイスは、その発光チッ
プのサファイア基板と、実装基板又はリードフレームと
を１０2〜１０13Ω・cmの比抵抗を有する接着剤で接着
固定しているため、ダイボンドの際、接着剤が発光チッ
プの側面を回り込んでｐ−ｎ接合界面にまで達しても、
電極間あるいはｐ−ｎ接合間がショートすることがな
く、発光チップの蓄積電荷による放電破壊による不良発
生もないので高い信頼性を得ることができる。
プのサファイア基板と、実装基板又はリードフレームと
を１０2〜１０13Ω・cmの比抵抗を有する接着剤で接着
固定しているため、ダイボンドの際、接着剤が発光チッ
プの側面を回り込んでｐ−ｎ接合界面にまで達しても、
電極間あるいはｐ−ｎ接合間がショートすることがな
く、発光チップの蓄積電荷による放電破壊による不良発
生もないので高い信頼性を得ることができる。
【００２７】さらに、前記接着剤が透明であれば、窒化
物半導体のサファイア基板側を透過する光は、減衰する
ことが少なく実装基板又はリードフレーム面に到達す
る。発光を観測面側に反射させる機能を有するカップの
底に発光チップが載置されていれば、発光はチップの側
面に回り込んだ接着剤をも透過して、そのカップで反射
される。従って、発光デバイスの外部量子効率が向上す
る。
物半導体のサファイア基板側を透過する光は、減衰する
ことが少なく実装基板又はリードフレーム面に到達す
る。発光を観測面側に反射させる機能を有するカップの
底に発光チップが載置されていれば、発光はチップの側
面に回り込んだ接着剤をも透過して、そのカップで反射
される。従って、発光デバイスの外部量子効率が向上す
る。
【００２８】また、接着剤に接着剤の材料よりも熱伝導
率のよい導電性粒子及び必要により絶縁性のフイラーを
混入すれば、接着剤の比抵抗を所定の範囲にすることが
できて、上記効果を奏することに加えて、発光チップの
放熱がよくなり、発光効率の低下を防ぐことができる。
率のよい導電性粒子及び必要により絶縁性のフイラーを
混入すれば、接着剤の比抵抗を所定の範囲にすることが
できて、上記効果を奏することに加えて、発光チップの
放熱がよくなり、発光効率の低下を防ぐことができる。
【図１】 本発明の発光デバイスの一実施例を示した模
式的断面図である。
式的断面図である。
【図２】 本発明の発光デバイスの別の実施例を示した
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図３】 本発明の発光デバイスの更に別の実施例を示
した模式的断面図である。
した模式的断面図である。
１ サファイア基板 ２ａ ｎ型窒化ガリウム系化合物半導体層 ２ｂ ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層 ３ リードフレーム ３′ リードフレーム表面 ４ 接着剤 ５ 金属薄膜 ６ 導電性粒子（酸化インジューム） １０ オーミック電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−268258（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−86640（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−284629（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−326913（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−127095（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01L 21/52 H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 サファイア基板上にｐ−ｎ接合を有する
窒化ガリウム系化合物半導体を積層した発光チップが、
実装基板又はリードフレーム上に載置されてなる発光デ
バイスにおいて、前記サファイア基板と前記実装基板又
はリードフレームとが１０2〜１０13Ω・cmの比抵抗を
有する透明な接着剤を介して接着されていることを特徴
とする発光デバイス。 - 【請求項２】 サファイア基板上にｐ−ｎ接合を有する
窒化ガリウム系化合物半導体を積層した発光チップが、
実装基板又はリードフレーム上に載置されてなる発光デ
バイスにおいて、前記サファイア基板と前記実装基板又
はリードフレームとが導電性粒子を含む１０2〜１０13
Ω・cmの比抵抗を有する接着剤を介して接着されている
ことを特徴とする発光デバイス。 - 【請求項３】 前記実装基板又はリードフレームには発
光チップの光を発光観測面側に反射させるカップが設け
られており、前記カップの底部に前記発光チップが載置
されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発
光デバイス。 - 【請求項４】 前記サファイア基板と接着される実装基
板又はリードフレームの表面が、鏡面状あるいは白色又
は銀色とされていることを特徴とする請求項１又は２に
記載の発光デバイス。 - 【請求項５】 前記サファイア基板の、前記実装基板又
はリードフレームと接着される側の表面に鏡面状の表面
を有する層が積層されていることを特徴とする請求項１
又は２に記載の発光デバイス。 - 【請求項６】 前記発光チップの厚さが２００μｍ以下
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光デ
バイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26449397A JP3286221B2 (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 発光デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26449397A JP3286221B2 (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 発光デバイス |
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