專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光元件以及半導(dǎo)體發(fā)光元件安裝完成基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種倒裝在電路基板上的半導(dǎo)體發(fā)光元件以及安裝有該 半導(dǎo)體發(fā)光元件的電路基板。
背景技術(shù)：
近年來， 一直在使用一種將多個以發(fā)光二極管(以下稱作"LED") 為代表的半導(dǎo)體發(fā)光元件的裸芯片安裝到電路基板上制造照明或顯示裝 置等的技術(shù)。作為LED的裸芯片(以下稱作"LED芯片")，例如使用 0.3mm見方大小的芯片，在基板上的給定區(qū)域中高密度地安裝。這里，使用圖IIA與圖11B中所示的附圖，對這樣的以往的LED芯 片的主要構(gòu)造進(jìn)行說明。另外，圖11B為LED芯片501的示意仰視圖， 圖IIA示出了圖IIB的B—B線位置中的剖面的示意構(gòu)造。如圖IIA與圖IIB所示，以往的LED芯片501例如具備具有約0.3mm 見方的矩形形狀的透光性的元件基板511、形成為將該元件基板511的圖 11A中的下面覆蓋起來的n型半導(dǎo)體層521、形成在該n型半導(dǎo)體層521 的上面并在與n型半導(dǎo)體層521之間進(jìn)行發(fā)光的p型半導(dǎo)體層522、形成 在n型半導(dǎo)體層521上的薄膜即n電極層531 、以及形成在p型半導(dǎo)體層 上的薄膜即p電極層532。另外，各個電極層531、 532上，分別形成有用 來與未圖示的電路基板實現(xiàn)電連接的凸起(bump)。這種結(jié)構(gòu)的LED芯 片501，起到所謂的"藍(lán)色LED芯片"的功能，這樣的結(jié)構(gòu)中，具有n電 極層531的面積小于p電極層532的面積的特征。因此如圖11B所示，各 個電極層中所形成的凸起的個數(shù)也不同，n電極層531中例如形成有1個 n凸起541， p電極層532中例如形成有2個p凸起542。具有這樣的結(jié)構(gòu)的以往的LED芯片501，為了讓各個凸起54K 542 與未圖示的電路基板上所形成的電極焊盤電連接，而例如使用倒裝等手
段，安裝在上述電路基板上，通過由電路基板通電使得LED芯片501發(fā) 光。另外，這樣的LED芯片中，為了提高其功能和特性，公開了例如用 來讓LED芯片均勻發(fā)光的各種各樣的技術(shù)。例如，專利文獻(xiàn)1中公開了一種技術(shù)，將發(fā)光二極管元件的表面背面 分別形成的p電極與n電極分割成多個，通過芯片焊接(die bonding)將 背面的n電極與電路基板相連接，同時將表面的p電極通過引線接合(wire bonding)與布線圖案相連接，通過這樣，提高發(fā)光二極管元件內(nèi)流通的電 流的分布的均勻性。另外，專利文獻(xiàn)2中公開了一種技術(shù)，在n型半導(dǎo)體層的上面通過擴 散形成梳狀的p型半導(dǎo)體層，從而讓n型半導(dǎo)體層與p型半導(dǎo)體層的接合 端(即兩半導(dǎo)體層的接合面的邊緣)在LED芯片的表面中折返多次，通 過這樣來實現(xiàn)發(fā)光面整體的光輸出分布的均勻化。進(jìn)而，專利文獻(xiàn)3中，公開了一種在LED芯片的下面形成n電極與p 電極，并經(jīng)由各向異性導(dǎo)電材料將這些電極與電路基板接合的技術(shù)。通過 這樣，來自LED的光出射而不會在LED芯片的上面被電極等所遮擋，因 此提高了LED芯片的亮度。專利文獻(xiàn)l:特開平11一163396號公報專利文獻(xiàn)2:特開平4—239185號公報專利文獻(xiàn)3:特開平9一8360號公報近年來，大型的LED芯片(例如lmm見方以上)的開發(fā)也在不斷發(fā) 展。在推進(jìn)這樣的LED芯片的大型化時，為了確保其發(fā)光強度的均勻性， 需要對應(yīng)于芯片的大小，增加形成在LED芯片的下面的n電極及p電極 上形成的凸起，實現(xiàn)電流分布的均勻化。另一方面，在伴隨著這樣的LED芯片的大型化，增加凸起的這種情 況下，關(guān)于如何設(shè)置各個凸起的想法，以往沒有怎么確定。特別是考慮到 隨著凸起個數(shù)的增加，1個LED芯片中含有成為連接不良的凸起的可能性 也增加，用來確保LED芯片安裝的可靠性的想法也變得很必要。
發(fā)明內(nèi)容
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因此，本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種能夠確保發(fā)光強度 的均勻性與安裝的可靠性的大型化的半導(dǎo)體發(fā)光元件以及半導(dǎo)體發(fā)光元 件安裝完成基板。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下構(gòu)成。 本發(fā)明的第l方案，提供一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，具有-透光性的元件基板；第1半導(dǎo)體層，其是覆蓋上述元件基板地形成在上述元件基板上的p型半導(dǎo)體層及n型半導(dǎo)體層中的一方；形成在上述第1半導(dǎo)體層上的第1電極層；第2半導(dǎo)體層，其是另一方的上述半導(dǎo)體層，并且形成在上述第l半 導(dǎo)體層中除了上述第1電極層的形成區(qū)域之外的區(qū)域，與上述第1半導(dǎo)體 層之間進(jìn)行發(fā)光；形成在上述第2半導(dǎo)體層上的第2電極層；形成在上述第1電極層上的第1凸起；以及，形成在上述第2電極層上的多個第2凸起，上述第1電極層按照以下方式形成與上述第1凸起及上述各個第2 凸起的凸起配置中的、設(shè)置在最遠(yuǎn)離該中心的位置上的上述第2凸起相比， 上述第1凸起被設(shè)置在靠近上述凸起配置的中心的位置。本發(fā)明的第2方案提供一種根據(jù)第1方案的半導(dǎo)體發(fā)光元件 在上述第2電極層上，上述各個第2凸起形成為具有多個排列， 上述第1凸起，被設(shè)置得比位于上述各個排列中的位于最外周的各個 上述第2凸起更靠內(nèi)側(cè)。本發(fā)明的第3方案提供一種根據(jù)第1方案的半導(dǎo)體發(fā)光元件，上述第 1凸起被設(shè)置在上述凸起配置的中心。本發(fā)明的第4方案提供一種根據(jù)第1方案的半導(dǎo)體發(fā)光元件還具有形成在上述第1電極層上的另一個第1凸起，上述另一個第1凸起，被設(shè)置在比最遠(yuǎn)離上述凸起配置的上述第2凸 起更靠近上述凸起配置的中心的位置。本發(fā)明的第5方案提供一種根據(jù)第1方案的半導(dǎo)體發(fā)光元件上述第 1凸起與上述各個第2凸起，以相同的形狀和大小形成，同時上述各個凸 起以格子狀排列。本發(fā)明的第6方案提供一種根據(jù)第1方案的半導(dǎo)體發(fā)光元件在上述 第1半導(dǎo)體層中的除了上述第1電極層的形成區(qū)域之外的上述區(qū)域中，形 成互相獨立的多個上述第2半導(dǎo)體層，在上述各個第2半導(dǎo)體層上，分別形成形成有上述第2凸起的上述第 2電極層。本發(fā)明的第7方案，提供一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，具有具有透光性的近似矩形狀的元件基板；第1半導(dǎo)體層，其是覆蓋上述元件基板地形成在上述元件基板上的p型半導(dǎo)體層及n型半導(dǎo)體層中的一方；形成在上述第1半導(dǎo)體層上的第1電極層；第2半導(dǎo)體層，其是另一方的上述半導(dǎo)體層，并且形成在上述第1半 導(dǎo)體層中除了上述第1電極層的形成區(qū)域之外的區(qū)域，與上述第1半導(dǎo)體 層之間進(jìn)行發(fā)光；形成在上述第2半導(dǎo)體層上的第2電極層；形成在上述第1電極層上的第1凸起；以及，形成在上述第2電極層上的多個第2凸起，上述第2半導(dǎo)體層以及上述第2電極層按照以下方式形成由上述第 1凸起與上述各個第2凸起構(gòu)成格子狀的凸起排列，位于上述格子狀的凸 起排列狀的各個角部的凸起，是上述第2凸起。本發(fā)明的第8方案提供一種根據(jù)第7方案的半導(dǎo)體發(fā)光元件還具有 形成在上述第1電極層上的另一個第1凸起，上述第1凸起以及上述另一個第1凸起，位于比上述格子狀的凸起排 列中的最外周的列更靠內(nèi)側(cè)。本發(fā)明的第9方案提供一種根據(jù)第7方案的半導(dǎo)體發(fā)光元件上述第 1凸起與上述各個第2凸起以相同的形狀和大小形成。本發(fā)明的第10方案提供一種根據(jù)第7方案的半導(dǎo)體發(fā)光元件在上 述第1半導(dǎo)體層中的除了上述第1電極層的形成區(qū)域之外的上述區(qū)域中， 形成與上述各個第2凸起分別對應(yīng)的多個上述第2電極層，形成有設(shè)置在上述角部的上述第2凸起的角部側(cè)的上述第2電極層，
與形成有相鄰的上述第2凸起的相鄰側(cè)的上述第2電極層電連接。本發(fā)明的第10方案提供一種根據(jù)第1 10方案中任一個的半導(dǎo)體發(fā)光元件，上述第1電極層具有形成上述第1凸起的凸起形成部；以及帶狀部，其設(shè)置為從上述凸起形成部起，在上述各個第2凸起之間，與上述第2半導(dǎo)體層以及上述第2電極層不接觸地，朝著上述第1半導(dǎo)體層的端部延伸。本發(fā)明的第12方案提供一種半導(dǎo)體發(fā)光元件安裝完成基板，具有 第1 10方案中任一個所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件；以及電路基板，其中與上述半導(dǎo)體發(fā)光元件中的上述第1凸起電連接的第1電極部，與上述各個第2凸起電連接的多個電極部，通過與上述各個凸起配置對應(yīng)的配置形成，并且按照使上述各個凸起與電極部電連接的方 式，安裝上述半導(dǎo)體發(fā)光元件。 .根據(jù)本發(fā)明，伴隨著半導(dǎo)體發(fā)光元件的大型化，設(shè)置個數(shù)比第l凸起多的多個第2凸起，通過這樣能夠讓電流分布均勻化，提高發(fā)光強度的均 勻性。進(jìn)而，通過將個數(shù)比上述第2凸起少的上述第1凸起的配置，設(shè)為 比各個凸起配置的最遠(yuǎn)離中心的上述第2凸起靠近上述中心的位置上，能夠使得安裝時或安裝后，使上述第l凸起中產(chǎn)生的應(yīng)力，比上述最遠(yuǎn)離的上述第2凸起中產(chǎn)生的應(yīng)力低。通過這樣能夠抑制與個數(shù)較少的上述第1 凸起中的接合不良的發(fā)生，提高半導(dǎo)體發(fā)光元件中的安裝的可靠性。因此 能夠具體實現(xiàn)一種可提高發(fā)光強度的均勻性，并提高其安裝中的可靠性的 大型化半導(dǎo)體發(fā)光元件。本發(fā)明的以上以及其他目的與特征，通過下面與關(guān)于附圖的理想實施 方式相關(guān)聯(lián)的描述能夠根據(jù)明確。


圖1為本發(fā)明的第1實施方式的相關(guān)LED芯片的示意剖面圖。 圖2為上述第1實施方式的LED芯片的示意仰視圖。 圖3A為表示上述第1實施方式的LED芯片的比較例的相關(guān)LED芯 片安裝在電路基板中的狀態(tài)的示意剖面圖。
圖3B為表示圖3A的比較例的LED芯片中，設(shè)置在角部的凸起中發(fā) 生了接合不良的狀態(tài)的示意剖面圖。圖4A為表示圖1的LED芯片安裝在電路基板中的狀態(tài)的示意剖面圖。圖4B為表示圖4A的LED芯片中，設(shè)置在角部的凸起中發(fā)生了接合 不良的狀態(tài)的示意剖面圖。圖5為上述第1實施方式的第1變形例的LED芯片的示意仰視圖。圖6為上述第1實施方式的第2變形例的LED芯片的示意仰視圖。圖7為本發(fā)明的第2實施方式的LED芯片的示意仰視圖。圖8為本發(fā)明的第3實施方式的LED芯片的示意部分剖面圖。圖9為圖8的LED芯片的示意部分仰視圖。圖10為上述第1實施方式的變形例的LED芯片的示意剖面圖。圖IIA為以往的LED芯片的示意剖面圖。圖IIB為以往的LED芯片的示意仰視圖。
具體實施方式
在繼續(xù)本發(fā)明的說明之前，在附圖中給相同部件標(biāo)注相同參考符號。下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1為表示具有本發(fā)明的第1實施方式的發(fā)光二極管的芯片狀半導(dǎo)體 發(fā)光元件(以下稱作"LED芯片")1的示意縱剖面圖，圖2為LED芯 片l的示意仰視圖。另外，圖1中示出了圖2所示的LED芯片1中的A 一A線的剖面。如圖1與圖2所示，LED芯片1具有例如形成在約lmm見方的矩 形形狀的藍(lán)寶石上的透光性基板(芯片自身的基板，以下稱作"元件基板") 11、形成為將元件基板11的圖1中的下面完全覆蓋起來的第1半導(dǎo)體層 之一例即n型半導(dǎo)體層121、形成在該n型半導(dǎo)體層121上并在與n型半 導(dǎo)體層121之間進(jìn)行發(fā)光的第2半導(dǎo)體層之一例即p型半導(dǎo)體層122、形 成在n型半導(dǎo)體層121上的薄膜即第1電極層之一例的n電極層131 (通 過符號133、 134所示的部位)、以及形成在p型半導(dǎo)體層122上的薄膜 即第2電極層之一例的p電極層132。另夕卜，圖1與圖2中，只示出了 LED 芯片1中的主要構(gòu)成，LED芯片1的各個半導(dǎo)體層以及各個電極層的界面 上，還根據(jù)需要設(shè)置非常薄的其他層和膜。P型半導(dǎo)體層122，形成在n型半導(dǎo)體層中的除了給定的電極用區(qū)域 (即第1電極層的形成區(qū)域)123之外的區(qū)域，在n型半導(dǎo)體層121的電 極用區(qū)域123上形成n電極層131。 n電極層131，具有位于n型半導(dǎo)體層 121的近似中央的略矩形的區(qū)域133，以及從該區(qū)域133穿過p電極層132 之間延伸的網(wǎng)格狀的帶狀部(或線狀部)134。LED芯片1，還具有作為形成在n電極層131的區(qū)域133上的第1凸 起之一例的l個n凸起141 (以下將n電極層131的區(qū)域133稱作"凸起 形成部133")，以及作為在區(qū)域133的周圍形成在p電極層132上的第 2凸起之一例的多個(優(yōu)選為3個以上，本實施例中例如是24個)p凸起 142。另外，圖1與圖2中，為了與p凸起142區(qū)別而用粗線繪制n凸起 141 (圖5、圖6、圖7、圖9以及圖10中也一樣)。如圖2所示，n凸起141與多個p凸起142，在具有略矩形形狀的LED 芯片1的下面，排列為形成縱橫分別由5個凸起構(gòu)成的矩形，也即排列成 5X5個格子狀，n凸起141設(shè)置為位于這25個凸起的排列(以下簡稱作 "凸起排列(或凸起配置)")的中心。凸起排列的中心，是指將多個凸 起即5X5個凸起群看作一體的情況下的重心。該凸起排列在距離中心最 遠(yuǎn)的位置具有4個角部P1，這4個角部P1中，分別設(shè)有p凸起142。另 外，n電極層131的帶狀部134，設(shè)置為從位于n型半導(dǎo)體層121的略中 央的凸起形成部133穿過多個p凸起142之間向著n型半導(dǎo)體層121的外 周端部延伸，同時沿著n型半導(dǎo)體層121的周邊部全體設(shè)置。另外，像這 樣設(shè)置的帶狀部134，設(shè)置為從各個p凸起142之間穿過，但為了不在p 凸起142與p電極層132之間發(fā)生電導(dǎo)通，而確保有給定的間隔。在電路基板中安裝LED芯片1時，以將形成有n凸起141以及p凸 起142的下面與電路基板的主面即形成有與LED芯片1電連接的電極的 面相對的狀態(tài)，對LED芯片1作用超聲波振動(或熱)，并同時對電路 基板按壓，通過這樣，使得這些凸起與電路基板上的電極金屬接合同時電 連接(即倒裝在電路基板上)。另外，-LED芯片1的各個凸起與電路基板 的電極之間，除了互相直接連接的情況之外，還可以為經(jīng)由導(dǎo)電性材料等
間接連接的情況。例如，可以在凸起與電極之間隔著各向異性導(dǎo)電性樹脂 的情況下進(jìn)行倒裝。具有這樣的結(jié)構(gòu)的本第1實施方式的LED芯片1，可以使用一般的半導(dǎo)體制造工藝來制造。例如，能夠通過反復(fù)進(jìn)行成膜工序、外延成長工序、 光刻工序、蝕刻工序、以及抗蝕膜去除工序之類的各個工序，來對元件基 板11使用所期望的材料，順次形成具有所期望的厚度與大小的各種層(膜)，來制造LED芯片1。另外，具有這種結(jié)構(gòu)的本第1實施方式的LED芯片1，例如可以使用 下面所示的材料來構(gòu)成。使用厚80/mi的藍(lán)寶石基板作為元件基板11，使 用n—GaN形成厚5/mi作為n型半導(dǎo)體層121，并在其表面通過GaN—p、 AlGaN—p、 InGaN、 GaN、以及AlGaN—n這多個層形成厚5/mi的p型半 導(dǎo)體層122。進(jìn)而，通過在由Ti、 Al、以及釩v所形成的多個層的表面進(jìn) 一步形成Au層，來形成厚2Mm左右的電極層，另外，作為p電極層132， 在由Ti與Rh所形成的多個層的表面上進(jìn)一步形成Au層，通過這樣，形 成厚1.5/mi左右的電極層。另外，在各個電極層的表面，通過Au或焊錫 等導(dǎo)電性材料形成凸起。這樣所構(gòu)成的LED芯片1，例如平面上具有l(wèi)mm Xlmm的大小，以及90/xm左右的厚度。另外，各個p型半導(dǎo)體層122以 及p電極層132，例如形成為其一邊為120 130/mi左右的正方形形狀。但是，LED芯片的倒裝中，電路基板因安裝時的壓力或熱等而彈性變 形，安裝后因電路基板的彈性變形(因電路基板恢復(fù)到原來的形狀)會引 起凸起與電路基板的電極間的接合部產(chǎn)生應(yīng)力。在LED芯片通過多個凸 起與電路基板相接合的情況下，安裝后接合部中產(chǎn)生的應(yīng)力，設(shè)置在遠(yuǎn)離 該中心的位置中的接合部中與凸起排列的中心相比更大，由于該應(yīng)力，有 時會發(fā)生LED芯片的凸起與電路基板的電極之間的金屬接合斷裂從而接 合不良(所謂的開路不良)。圖1與圖2中所示的LED芯片1中，n凸起141被設(shè)置為位于凸起排 列的中心，通過這樣，電路基板與n凸起141的接合部中的安裝后的應(yīng)力， 與其周圍(即電路基板與各個p凸起142的接合部)相比減小。這樣，LED 芯片1中，通過在安裝后最難產(chǎn)生應(yīng)力(或者即使產(chǎn)生了應(yīng)力，應(yīng)力也最 小)的凸起排列的—中心設(shè)置n凸起141，能夠抑制n凸起141中的安裝后 的接合不良(即開路不良)的發(fā)生。這樣，通過抑制與p凸起142相比個 數(shù)較少的n凸起141中的安裝后的開路不良，能夠提高LED芯片1的可 靠性。以下對本第1實施方式的LED芯片1中的這樣的效果，與本第1實 施方式對應(yīng)的比較例中的LED芯片301進(jìn)行比較，同時使用附圖具體進(jìn) 行說明。首先，圖3A中示出了比較例中的LED芯片301的主要構(gòu)成的示意剖 面圖。如圖3A所示，比較例的LED芯片301中，n電極層131、 p電極 層132、 n凸起141、以及p凸起142的配置，與本第1實施方式的LED 芯片1構(gòu)成得不同。另外，LED芯片1與LED芯片301僅僅是各個構(gòu)成 部件的配置不同，因此為了讓說明容易理解，而給相同的構(gòu)成部件標(biāo)注相 同的參照符號，并省略其說明。如圖3A所示，比較例的LED芯片301，在其圖示下面具有n型半導(dǎo) 體層121、p型半導(dǎo)體層122、n電極層131、p電極層132、 1個n凸起141、 以及多個p凸起142，在電路基板21的圖示上面，對與各個凸起的配置相 對應(yīng)形成的電極31以及32，電連接n凸起141以及各個p凸起142，形 成LED芯片301被安裝在電路基板21上的狀態(tài)。只具有1個的n凸起141， 如圖3A所示，設(shè)置在各個凸起排列中的角部P1中。這種結(jié)構(gòu)的比較例中 的LED芯片301，如上所述，由于安裝時的按壓力或熱等使得電路基板 21彈性變形，安裝后電路基板又恢復(fù)到原來的形狀等原因，導(dǎo)致凸起與電 路基板的電極之間的接合部中產(chǎn)生應(yīng)力。該應(yīng)力越靠LED芯片301的周 邊部越大，如圖3B所示，有時設(shè)置在角部P1 (圖示左側(cè))的n凸起141 與電路基板21的電極31之間的金屬接合會斷裂從而發(fā)生接合不良(圖3B 中通過符號Q所表示的位置)。設(shè)置在另一方角部Pl (圖示右側(cè))的p 凸起142與電路基板21的電極32之間的金屬接合有時也會斷裂從而發(fā)生 接合不良。即使在像這樣發(fā)生了凸起的接合不良的情況下，如果發(fā)生了接 合不良的凸起是所具有的多個p凸起142之中的l個，則由于其他p凸起 142的連接仍然維持，因此很少會發(fā)生LED芯片301整體的功能大幅降低。 但是，發(fā)生了連接不良的凸起，是在LED芯片301中只具有l(wèi)個的n凸 起141的情況下，n凸起141中所發(fā)生的接合不良，會直接導(dǎo)致LED芯片 301的功能不良。這種情況下，大型化的LED芯片中的安裝的可靠性會顯 著降低。與此相對，本第1實施方式的LED芯片1中，如圖4A所示，在凸起 排列中的各個角部P1中設(shè)置p凸起142， n凸起131設(shè)置為位于凸起排列 的中心。因此，例如，如圖4B所示，即使設(shè)置在角部P1的p凸起142與 電路基板21的電極32之間的金屬接合斷裂從而發(fā)生了接合不良(圖4B 中符號R所表示的位置)，這些個接合不良也被其他p凸起142與電極 32間的接合所維持，因此能夠抑制LED芯片整體的大幅功能降低的發(fā)生。 再有，由于n凸起141設(shè)置在最難產(chǎn)生應(yīng)力的位置即凸起排列的中心，因 此即使發(fā)生電路基板21的變形等，n凸起141與電路基板21的電極31 之間的金屬接合也不易斷裂。所以通過像本第1實施方式的LED芯片1 那樣，決定各個凸起的配置，使得個數(shù)較少的n凸起141設(shè)置在凸起排列 的中心，從而能夠提高大型化了的LED芯片1中的安裝的可靠性。另外，LED芯片1中，通過從電路基板經(jīng)由n凸起141與多個p凸起 142對n電極層131與p電極層132之間加載電流，使得n型半導(dǎo)體層121 與p型半導(dǎo)體層122之間產(chǎn)生光，所產(chǎn)生的光透過透光性的元件基板11， 向圖1中的上方或側(cè)方出射。LED芯片1中，這些層間的電流密度分布給 發(fā)光強度的分布帶來影響。因此，LED芯片1中，如圖2所示，n電極層131的帶狀部134，設(shè) 為從位于n型半導(dǎo)體層121的中央部的凸起形成部133朝著n型半導(dǎo)體層 121的周邊部擴展，并將p電極層132的形成各個凸起142的區(qū)域的周圍 的一部分(或全部)包圍起來，因此能夠提高n電極層131與p電極層132 間的電流密度分布的均勻性。其結(jié)果能夠提高n型半導(dǎo)體層121與p型半 導(dǎo)體層122之間的發(fā)光強度分布的均勻性。特別是，由于在LED芯片大 型化后，與n電極層131的面積相比，p電極層132所占據(jù)的面積比率越 來越大，因此如果只是將以往構(gòu)造的LED芯片直接放大，其發(fā)光強度的 分布就會變得不均勻，而像本第1實施方式的LED芯片1這樣，通過對 帶狀部134的設(shè)置進(jìn)行設(shè)計，能夠提高大型化的LED芯片中的發(fā)光強度 分布的均勻性。另外，這樣的帶狀部134的配置結(jié)構(gòu)如圖2所示，以LED 芯片1為中心采用對稱的配置結(jié)構(gòu)，這一點對于讓，強度均勻化特別優(yōu)
選。再有，讓n凸起141位于凸起排列的中心，并對該中心設(shè)置各個p凸 起142的這種本第1實施方式的配置構(gòu)成，很適于使LED芯片1中的發(fā) 光強度均勻化。接下來，對本第1實施方式的LED芯片的變形例進(jìn)行說明。 (第l變形例)從抑制n凸起141中的安裝后的接合不良的發(fā)生的觀點來看，不一定 要將n凸起141設(shè)置在凸起排列的中心位置，例如，像圖5中通過仰視圖 所示的第1變形例中的LED芯片la那樣，n凸起141只要設(shè)置在比凸起 排列中位于最外周的凸起群(圖5中設(shè)置在雙點虛線151、 152所夾的區(qū) 域中的16個p凸起142)的內(nèi)側(cè)即可。LED芯片la中，n凸起141，位 于從n型半導(dǎo)體層121的最近的邊向內(nèi)側(cè)后退大于n凸起141的直徑的距 離。難以想象發(fā)生上述的位于最外周的凸起群所有的金屬接合都斷裂的情 況，由于最外周的凸起群中存在維持凸起與電極之間的金屬接合的凸起， 因此能夠保護(hù)設(shè)置在其內(nèi)側(cè)區(qū)域的凸起與電極的接合，抑制n凸起141中 發(fā)生接合不良。另外，本第l變形例中，圖5中的被雙點虛線152所包圍 的內(nèi)側(cè)區(qū)域，是能夠設(shè)置n凸起的區(qū)域。 (第2變形例)接下來，圖6中示出了本第1實施方式的第2變形例中的LED芯片 lb的示意仰視圖。如圖6中所示的第2變形例的LED芯片lb所示，n凸 起141可以設(shè)置在凸起排列的最外周之中除了 4個角部Pl以外的位置。 這樣，通過將n凸起141設(shè)置在比最遠(yuǎn)離凸起排列的中心的p凸起142(即 設(shè)置在4個角部P1中的4個p凸起142)靠近凸起排列的中心的位置上， 與設(shè)置在最遠(yuǎn)離凸起排列的中心的位置(即角部)的情況相比，能夠降低 n凸起141與電路基板的接合部中產(chǎn)生的應(yīng)力，抑制n凸起141中的安裝 后的接合不良的發(fā)生。另外，本第2變形例中，凸起排列中的除了4個角 部以外的區(qū)域，是能夠設(shè)置n凸起的區(qū)域。但是從更加可靠地抑制n凸起141中的安裝后的接合不良的觀點來 看，n凸起141優(yōu)選設(shè)置在凸起排列的位于最外周的凸起群的內(nèi)側(cè)，更加 優(yōu)選設(shè)置為位于凸起排列的中心。 (第2實施方式) 接下來，使用圖7中所示的LED芯片lc的示意仰視圖，對作為本發(fā) 明的第2實施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件之一例的LED芯片'lc進(jìn)行說明。如 圖7所示，LED芯片lc中，在n電極層131中設(shè)置兩個凸起形成部133， 兩個凸起形成部133中分別形成n凸起141a、 141b。即，上述第1實施方 式的LED芯片1中，只設(shè)有1個n凸起141，與此相對，本第2實施方式 的LED芯片lc中，多設(shè)置了 1個n凸起。另外，LED芯片lc中的其他 構(gòu)成，與圖1以及圖2中所示的上述第1實施方式的LED芯片1相同， 以下的說明中通過給同樣的構(gòu)成部件標(biāo)注同樣的符號，省略其說明。如圖7所示，LED芯片lc中，2個n凸起141a、 141b以及23個p 凸起142，與上述第1實施方式的LED芯片1 一樣，設(shè)置為形成縱橫分別 由5個凸起構(gòu)成的格子狀且形成矩形的排列。 一個n凸起141a (以下稱作 "第ln凸起141a")，設(shè)置為位于該凸起排列的中心，另一個n凸起141b (以下稱作"第2n凸起141b")，與第ln凸起141a相鄰設(shè)置。換而言 之，第ln凸起141a與第2n凸起141b，設(shè)置在凸起排列中位于最外周的 凸起群(圖7中設(shè)置在雙點虛線151、152所夾的區(qū)域中的16個p凸起142) 的內(nèi)側(cè)。凸起排列，與上述第1實施方式的LED芯片1中的凸起排列一樣， 在距離中心最遠(yuǎn)的位置中具有4個角部P1， 4個角部P1中，分別設(shè)有p 凸起142。另外，n電極層131，具有網(wǎng)格狀的帶狀部134，其被設(shè)置為從 兩個凸起形成部133穿過多個p凸起142之間向著n型半導(dǎo)體層121的周 端部延伸。LED芯片lc中，第ln凸起141a與第2n凸起141b，設(shè)置在凸起排列 的最外周的凸起群的內(nèi)側(cè)，通過這樣，能夠降低電路基板與兩個n凸起之 間的接合部中的安裝后的應(yīng)力，抑制第ln凸起141a與第2n凸起141b中 的安裝后的接合不良的發(fā)生。而且，通過抑制與p凸起142相比個數(shù)較少 的n凸起中的安裝后的接合不良，與第1實施方式一樣，能夠提高LED 芯片lc的安裝中的可靠性。另外，在LED芯片lc被倒裝在電路基板中的情況下，LED芯片lc 的n電極層131與電路基板上的電極經(jīng)由第ln凸起141a與第2n凸起141b 相接合。因此，即使萬一第In凸起141a或第2n凸起141b中發(fā)生了接合 不良，也能夠維持n電極層131與電路基板的電連接，從而能夠進(jìn)一步提 高LED芯片lc的安裝中的可靠性。另外，LED芯片lc中，與上述第1實施方式的LED芯片1一樣，由 于n電極層131的帶狀部134，設(shè)置為將p電極層132的各個形成p電極 142的區(qū)域的周圍的一部分(或全部)包圍起來，因此能夠提高n電極層 131與p電極層132之間的電流密度分布的均勻性。其結(jié)果是，大型化了 的LED芯片中，能夠提高安裝中的可靠性，同時提高n型半導(dǎo)體層121 與p型半導(dǎo)體層122 (參照圖1)之間的發(fā)光強度分布的均勻性。另外，LED芯片lc中，第In凸起141a與第2n凸起141b的一方或 雙方，可設(shè)置在凸起排列的最外周之中除4個角部P1以外的位置。這樣， 通過將兩個n凸起設(shè)置在比最遠(yuǎn)離凸起排列的中心的p凸起142 (g卩，設(shè) 置在4個角部P1中的4個p凸起142)靠近凸起排列的中心的位置上，與 設(shè)置在最遠(yuǎn)離凸起排列的中心的位置(即角部)的情況相比，能夠降低兩 個n凸起與電路基板間的接合部中產(chǎn)生的應(yīng)力，抑制第ln凸起141a與第 2n凸起141b中的安裝后的接合不良的發(fā)生。 (第3實施方式)接下來，使用圖8與圖9，對作為本發(fā)明的第3實施方式的半導(dǎo)體發(fā) 光元件之一例的LED芯片51進(jìn)行說明。另外，圖9為LED芯片51中的 示意部分仰視圖，圖8為圖9的芯片51中的C一C線的示意部分剖面圖。 如圖8和圖9所示，本第3實施方式的LED芯片51中，與上述第1 實施方式的LED芯片1不同的構(gòu)成在于，將形成有位于凸起排列的角部 Pl的p凸起142a的p電極層(角部側(cè)p電極層)、與形成有與該角部P1 的p凸起142a相鄰的各個p凸起pl42b的p電極層(相鄰側(cè)p電極層)， 彼此連接起來作為共通的一體p電極層132A。另外，此外的構(gòu)成與上述 第1實施方式的LED芯片1相同，因此給同樣的構(gòu)成部件標(biāo)注同樣的參 照符號，并省略其說明。如圖9所示，LED芯片51中設(shè)置在角部Pl中的p凸起142a、以及 與該p凸起142a的圖示上方以及左方相鄰設(shè)置的兩個p凸起142b，形成 —在一體形成的共通的p電極層132A上，且平面上具有L字狀。此外的p --電極層132與上述第1實施方式相同，凸起與電極層分別對應(yīng)形成。進(jìn)而，
這樣的L字狀的p電極層132A，形成在具有同樣的形狀的共通的p型半 導(dǎo)體層122A上。具有這樣的構(gòu)成的LED芯片51中，例如，即使發(fā)生了位于角部PI 的凸起142a與未圖示的電路基板的電極之間的金屬接合斷裂的這種情況， 也能夠通過相鄰設(shè)置的各個p凸起142a與電路基板的電極間的接合，維 持對共通的p電極層132A的電流供給。因此，由于在產(chǎn)生接合不良的可 能性較高的位置即角部Pl主動設(shè)置p凸起142a，同時能夠在發(fā)生了其接 合不良的情況下可靠地實現(xiàn)對p電極層的電流供給的備用，從而能夠進(jìn)一 步提高大型化的LED芯片中的安裝的可靠性。以上，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于上述實施 方式，還能夠進(jìn)行各種各樣的變更。例如，可以在上述實施方式的LED芯片的下面，形成3個以上的n 凸起141。但從增大p型半導(dǎo)體層122與n型半導(dǎo)體層121的接合面積并 提高LED芯片的發(fā)光強度的觀點來看，n凸起141的個數(shù)過多并不好，因 此，根據(jù)提高LED芯片的發(fā)光強度與可靠性的要求，適當(dāng)決定LED芯片 的個數(shù)。另外，在形成了2個以上的n凸起141的情況下，通過將至少l個n 凸起形成在比最遠(yuǎn)離凸起排列的中心的p凸起142靠近凸起排列的中心的 位置上，能夠抑制該n凸起141的安裝后的接合不良的發(fā)生，提高LED 芯片的可靠性。從進(jìn)一步提高LED芯片的可靠性的觀點來看，最好將另 一個n凸起141也設(shè)置在靠近凸起排列的中心的位置，但根據(jù)電路基板上 的電極設(shè)置等的情況，另一n凸起141，也可以根據(jù)需要設(shè)置在最遠(yuǎn)離凸 起排列的中心的位置(即凸起排列的角部)。LED芯片中，n凸起141與p凸起142不一定必須排列成矩形，還可 以在LED芯片的下面形成其他各種形狀的凸起排列。在凸起排列是能夠 確定角部的形狀的情況下，在角部設(shè)置p凸起M2，而將n凸起141設(shè)置 在除了角部之外的其他位置、也就是比最遠(yuǎn)離凸起排列中心的p凸起142 靠近凸起排列的中心的位置中。另外，在凸起排列是能夠確定最外周的凸 起群的形狀的情況下，n凸起141，優(yōu)選設(shè)置在最外周的凸起群的內(nèi)側(cè)， 更加優(yōu)選設(shè)置在凸起排列的中心。
另外，上述各個實施方式的說明中，雖然是在元件基板的下面上形成n型半導(dǎo)體層，在該n型半導(dǎo)體層中的除了給定電極用區(qū)域之外的區(qū)域上 形成p型半導(dǎo)體層的起到所謂的"藍(lán)色LED芯片"的功能的器件，但本 發(fā)明并不僅限于這種情況。例如還可以將本發(fā)明的構(gòu)造應(yīng)用于所謂的"紅 色LED芯片"構(gòu)造。具體來說，圖IO的示意剖面圖中所示的作為半導(dǎo)體 發(fā)光元件之一例的LED芯片71中，在元件基板11的圖示下面設(shè)置將該 下面完全覆蓋起來的作為第1半導(dǎo)體層之一例的p型半導(dǎo)體層221、進(jìn)而 在該p型半導(dǎo)體層221的除了給定的電極用區(qū)域之外的區(qū)域上形成作為第 2半導(dǎo)體層之一例的p電極層222，上述電極區(qū)域中，作為第l電極層之 一例的p電極層231 ，在n型半導(dǎo)體層222上形成有作為第2電極層之一 例的n電極層232。進(jìn)而，在p電極層231中的凸起形成部233中，形成 作為第1凸起之一例的p凸起241 ，在n電極層232中形成作為第2凸起 之一例的多個n凸起242。這種構(gòu)成的LED芯片71中，只設(shè)有1個的p 凸起241，設(shè)置在比最遠(yuǎn)離凸起排列的中心的n凸起242靠近凸起排列的 中心的位置，例如位于凸起排列的中心。通過采用這樣的凸起配置構(gòu)成， 在大型化的"紅色LED芯片"中，也能夠提高安裝的可靠性。另外，紅 色LED芯片中的各個構(gòu)成部件，雖然與上述藍(lán)色LED芯片的各個構(gòu)成部 件在材料等上有所不同，但其大小等可以采用同樣的構(gòu)思。另外，通過將上述各種實施方式中任意的實施方式適當(dāng)組合起來，能 夠起到其分別所具有的效果。本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件，在實現(xiàn)大型化的同時，具體來說能夠提高 其安裝中的可靠性，同時能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光強度分布的均勻性的提高，因此能 夠適用于要求更大的發(fā)光面積的設(shè)備例如汽車用頭燈、相當(dāng)于以往的熒光 燈的LED照明，甚至大型液晶裝置中的背燈等，非常有用。雖然對于本發(fā)明，對照附圖并關(guān)聯(lián)理想實施方式進(jìn)行了充分說明，但 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白各種變形與修正。這樣的變形與修正只要沒有超 出基于權(quán)利要求范圍的本發(fā)明的范圍，就包括在本發(fā)明中。2005年7月15日所提出的日本國特許出愿No. 2005—206421號的說 明書、附圖、以及權(quán)利要求的范圍所公開的內(nèi)容，全部參照并包括在本說 明書中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，具有透光性的元件基板；第1半導(dǎo)體層，其是覆蓋上述元件基板地形成在上述元件基板上的p型半導(dǎo)體層及n型半導(dǎo)體層中的一方；形成在上述第1半導(dǎo)體層上的第1電極層；第2半導(dǎo)體層，其是另一方的上述半導(dǎo)體層，并且形成在上述第1半導(dǎo)體層中除了上述第1電極層的形成區(qū)域之外的區(qū)域，與上述第1半導(dǎo)體層之間進(jìn)行發(fā)光；形成在上述第2半導(dǎo)體層上的第2電極層；形成在上述第1電極層上的第1凸起；以及，形成在上述第2電極層上的多個第2凸起，上述第1電極層按照以下方式形成與上述第1凸起及上述各個第2凸起的凸起配置中的、設(shè)置在最遠(yuǎn)離該中心的位置上的上述第2凸起相比，上述第1凸起被設(shè)置在靠近上述凸起配置的中心的位置。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于 在上述第2電極層上，上述各個第2凸起形成為具有多個排列， 上述第1凸起，被設(shè)置得比位于上述各個排列中的位于最外周的各個上述第2凸起更靠內(nèi)側(cè)。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述第1凸起被設(shè)置在上述凸起配置的中心。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于還具有形成在上述第1電極層上的另一個第1凸起，上述另一個第1凸起，被設(shè)置在比最遠(yuǎn)離上述凸起配置的上述第2凸起更靠近上述凸起配置的中心的位置。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于上述第1凸起與上述各個第2凸起，以相同的形狀和大小形成，同時上述各個凸起以格子狀排列。
6. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于　 在上述第1半導(dǎo)體層中的除了上述第1電極層的形成區(qū)域之外的上述 區(qū)域中，形成互相獨立的多個上述第2半導(dǎo)體層，在上述各個第2半導(dǎo)體層上，分別形成形成有上述第2凸起的上述第 2電極層。
7. —種半導(dǎo)體發(fā)光元件，具有 具有透光性的近似矩形狀的元件基板；第1半導(dǎo)體層，其是覆蓋上述元件基板地形成在上述元件基板上的p 型半導(dǎo)體層及n型半導(dǎo)體層中的一方；形成在上述第1半導(dǎo)體層上的第1電極層；第2半導(dǎo)體層，其是另一方的上述半導(dǎo)體層，并且形成在上述第l半 導(dǎo)體層中除了上述第1電極層的形成區(qū)域之外的區(qū)域，與上述第1半導(dǎo)體 層之間進(jìn)行發(fā)光；形成在上述第2半導(dǎo)體層上的第2電極層；形成在上述第1電極層上的第1凸起；以及，形成在上述第2電極層上的多個第2凸起，上述第2半導(dǎo)體層以及上述第2電極層按照以下方式形成由上述第 1凸起與上述各個第2凸起構(gòu)成格子狀的凸起排列，位于上述格子狀的凸 起排列狀的各個角部的凸起，是上述第2凸起。
8. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于 還具有形成在上述第1電極層上的另一個第1凸起，上述第1凸起以及上述另一個第1凸起，位于比上述格子狀的凸起排 列中的最外周的列更靠內(nèi)側(cè)。
9. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于 上述第1凸起與上述各個第2凸起以相同的形狀和大小形成。
10. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于在上述第1半導(dǎo)體層中的除了上述第1電極層的形成區(qū)域之外的上述區(qū)域中，形成與上述各個第2凸起分別對應(yīng)的多個上述第2電極層，形成有設(shè)置在上述角部的上述第2凸起的角部側(cè)的上述第2電極層， 與形成有相鄰的上述第2凸起的相鄰側(cè)的上述第2電極層電連接。
11. 如權(quán)利要求1 10中任一項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于 上述第1電極層具有-形成上述第1凸起的凸起形成部；以及帶狀部，其設(shè)置為從上述凸起形成部起，在上述各個第2凸起之間，與上述第2半導(dǎo)體層以及上述第2電極層不接觸地，朝著上述第1半導(dǎo)體層的端部延伸。
12. —種半導(dǎo)體發(fā)光元件安裝完成基板，其具有 如權(quán)利要求1 10中任一項所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件；以及 電路基板，其中與上述半導(dǎo)體發(fā)光元件中的上述第1凸起電連接的第1電極部，與上述各個第2凸起電連接的多個電極部，通過與上述各個凸起配置對應(yīng)的配置形成，并且按照使上述各個凸起與電極部電連接的方 式，安裝上述半導(dǎo)體發(fā)光元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，排列有形成在n電極層上的1個n凸起、以及形成在p電極層上的多個p凸起，通過將n凸起在設(shè)置安裝后最難發(fā)生應(yīng)力的凸起排列的中心，能夠抑制與p凸起相比個數(shù)較少的n凸起中的安裝后接合不良的發(fā)生。通過采用這種凸起排列構(gòu)成，能夠在大型化的半導(dǎo)體發(fā)光元件中，提高發(fā)光強度的均勻性，并提高其安裝中的可靠性。
文檔編號H01L33/62GK101151740SQ20068001065
公開日2008年3月26日 申請日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者東和司, 石谷伸治 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社