JP2010141176A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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吉昭 杉崎
Hideki Shibata
英毅 柴田
Masayuki Ishikawa
正行 石川
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英男 田村
Tetsuo Komatsu
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Akihiro Kojima
章弘 小島
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Abstract

【課題】小型化が容易であり、量産性が改善された発光装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】発光層を有する積層体を、その第1の面が透光性基板の第1の面に隣接するように形成する工程と、前記積層体の前記第1の面とは反対側の第2の面側に設けられたp側電極及びn側電極上に、第1及び第2の開口を有する絶縁膜を前記第2の面側に形成する工程と、前記絶縁膜と前記第1及び第2の開口とを覆うシード金属を形成する工程と、前記シード金属の上にp側金属配線層及びn側金属配線層をそれぞれ形成する工程と、前記p側金属配線層の上にp側金属ピラーを、前記n側金属配線層の上にn側金属ピラーを、それぞれ形成する工程と、前記p側金属配線層と前記n側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し、p側シード金属とn側シード金属とに分離する工程と、前記シード金属を除去した空間の少なくとも一部に樹脂を形成する工程と、を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法及び発光装置が提供される。
【選択図】図1

Description

本発明は、発光装置及びその製造方法に関する。
可視光及び白色光を放出可能な発光装置の用途は、照明装置、画像表示装置のバックライト光源、及びディスプレイ装置などに拡大している。
これらの用途では小型化の要求がますます強まっている。このために、リードフレーム上に発光素子チップを接着し、且つ樹脂を用いて成型したSMD(Surface−Mounted Device)型発光装置を用いることにより、電子機器などの小型化が容易となった。
また、電力損失の少ない半導体発光装置を用いた照明装置により蛍光灯や白熱電球を置き換えるには、量産性を高め価格を低減することが要求される。
さらなる小型化のための技術開示例がある(特許文献1)。この技術開示例では、透明基板に設けられた配線層と発光素子チップとがフリップチップ接続され、柱状電極及びボールを介して外部から駆動可能とされる。また、透明基板上において、発光素子チップ及び柱状電極は封止材により覆われる。
しかしながら、この例では、発光素子チップを透明基板上に位置精度よく接着するための配線層や柱状電極を必要とし、小型化及び量産性要求を満たすのに十分であるとは言えない。
特開2006−128625号公報
小型化が容易であり、量産性が改善された発光装置及びその製造方法を提供する。
本発明の一態様によれば、発光層を有する積層体を、その第1の面が透光性基板の第1の面に隣接するように形成する工程と、前記積層体の前記第1の面とは反対側の第2の面側に設けられたp側電極及びn側電極上に、第1及び第2の開口を有する絶縁膜を前記第2の面側に形成する工程と、前記絶縁膜と前記第1及び第2の開口とを覆うシード金属を形成する工程と、前記シード金属の上にp側金属配線層及びn側金属配線層をそれぞれ形成する工程と、前記p側金属配線層の上にp側金属ピラーを、前記n側金属配線層の上にn側金属ピラーを、それぞれ形成する工程と、前記p側金属配線層と前記n側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し、p側シード金属とn側シード金属とに分離する工程と、前記シード金属を除去した空間の少なくとも一部に樹脂を形成する工程と、を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、発光層を有する積層体を、その第1の面が透光性基板の第1の面側に隣接するように形成する工程と、前記積層体の前記第1の面とは反対側の第2の面に設けられたp側電極及びn側電極を上に、第1及び第2の開口を有する絶縁膜を前記第2の面側に形成する工程と、前記絶縁膜と前記第1及び第2の開口とを覆うシード金属を形成する工程と、前記シード金属の上にp側金属配線層及びn側金属配線層をそれぞれ形成する工程と、前記p側金属配線層と前記n側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し、p側シード金属とn側シード金属とに分離する工程と、前記シード金属を除去した空間の少なくとも一部に樹脂を形成する工程と、を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
また、本発明のさらに他の一態様によれば、第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面と、を有し、且つ発光層を有する積層体と、前記積層体の前記第2の面に設けられたp側電極及びn側電極と、前記p側電極及び前記n側電極が露出する開口を有する絶縁膜と、前記p側電極上に設けられたp側シード金属と、前記p側シード金属の上に設けられたp側金属配線層と、前記p側再配線層の上に設けられたp側金属ピラーと、を有するp側引き出し電極と、前記n側電極上に設けられたn側シード金属と、前記n側シード金属の上に設けられたn側金属配線層と、前記n側金属配線層の上に設けられたn側金属ピラーと、を有するn側引き出し電極と、前記p側引き出し電極及び前記n側引き出し電極を囲むように、充填された樹脂層と、を備え、前記発光層からの放出光は、前記積層体の前記第1の面を介して放出されることを特徴とする発光装置が提供される。
また、本発明のさらに他の一態様によれば、第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面と、を有し、且つ発光層を有する積層体と、前記積層体の前記第2の面に設けられたp側電極及びn側電極と、前記p側電極及び前記n側電極が露出する開口を有する絶縁膜と、前記p側電極上に設けられたp側シード金属と、前記p側シード金属の上に設けられたp側金属配線層と、を有するp側引き出し電極と、前記n側電極上に設けられたn側シード金属と、前記n側シード金属の上に設けられたn側金属配線層と、を有するn側引き出し電極と、前記p側引き出し電極及び前記n側引き出し電極を囲むように、充填された樹脂層と、を備え、前記発光層からの放出光は、前記積層体の前記第1の面を介して放出されることを特徴とする発光装置が提供される。
小型化が容易であり、量産性が改善された発光装置及びその製造方法が提供される。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる発光装置の模式図である。すなわち、図1(a)は断面図、図1(b)は下面図、図1(c)は第1の変形例の断面図である。
積層体12は、発光層12eを含む上部層12aと、下部層12bと、を有し、露出している第1の面12cと、これとは反対側の第2の面12dと、を有している。なお、上部層12aは、例えばp型クラッド層、発光層12e、及びn型クラッド層を有している。また、下部層12bは、例えばn型とされ電流の横方向経路となる。但し、導電型はこれに限定されず、逆導電型であってもよい。
積層体12の上部層12aの表面に設けられたp側電極14は、p側シード金属(シードメタル)22aを介してp側金属配線層24aと接続されている。また、n側電極16は、n側シード金属22bを介してn側金属配線層24bと接続されている。なお、シード金属22a、22bと、第2の面12dと、の間には、有機材料や無機材料などからなる絶縁膜20が充填されている。
p側金属配線層24aの上にはp側金属ピラー26a、n側金属配線層24bの上にはn側金属ピラー26b、がそれぞれ設けられており、これらの周囲には(補強)樹脂28が金属ピラー26の表面を少なくとも露出するように充填されている。積層体12が薄くても、金属ピラー26a、26bと補強樹脂28とを厚くすると機械的強度を保つことが可能となる。金属ピラー26により、実装端子を介して積層体12へ印加される応力を低減することができる。
なお金属配線層24a、24b及び金属ピラー26a、26bの材料としては、銅、金、ニッケル、及び銀などとすることができる。これらのうち、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性、及び絶縁膜との優れた密着性を備えた銅がより好ましい。以下の実施形態では、金属配線層24及び金属ピラー26は銅を用いるものとするが、もちろん銅に限定されるものではない。
p側シード金属22a、p側銅配線層24a、及びp側銅ピラー26aは、積層体12に設けられたp側電極14と接続可能なp側引き出し電極を構成する。
また、n側シード金属22b、n側銅配線層24b、及びn側銅ピラー26bは、積層体12に設けられたn側電極16と接続可能なn側引き出し電極を構成する。
なお、図1では、銅ピラー26の径は、銅配線層24のうち、p側電極14、n側電極16に接する部分の開口部分の径よりも大きい。また、その形状が円形でなくともよくその場合には、銅ピラー26の底面積が、銅配線層24のうちp側電極14、n側電極16にそれぞれ接する部分の開口部分の面積よりも広い。
発光層12eからの光は、ブロック矢印で表すように、主として積層体12の第1の面12cから、図1(a)の上方へ放出可能とされる。
図1(a)及び図1(b)は、WLP(Wafer-Level Package:ウェーハレベルパッケージ)による発光装置を表している。すなわち、図1(b)に破線で表す1ブロックが個片化された場合の発光装置に相当する。このようにウェーハレベルで組立てるために、発光装置のサイズをベアチップサイズに近く小型化したCSP(Chip Size Package)が容易となる。また、封止樹脂を省略可能であり、薄型化が容易である。このような本実施形態はWLP型発光装置と呼ぶことができる。
図1(c)は、第1の変形例にかかる発光装置である。
積層体12は、個片化されるチップの分離部12fが除去されており、薄く、堅く、且つ脆いGaNなどの割れを抑制することが容易となる。
図2は、第1の実施形態の他の変形例にかかる発光装置の模式断面図である。すなわち、図2(a)は第2の変形例、図2(b)は第3の変形例、である。
図2(a)の第2の変形例において、発光層12eが窒化物系半導体の場合、積層体12はサファイヤなどの透光性基板10の上に結晶成長するか、またはGaAsなどの仮基板上に結晶成長されたのちウェーハ接着法などを用いて透光性基板10へ移し替えられることが多い。図2(a)は、透光性基板10を残した状態のWLP型発光装置である。結晶成長工程での基板の厚さは、数百μmと厚くして割れや反りを低減することが多い。本実施形態では、銅ピラー26や補強樹脂28の充填により機械的強度を高めることができるので、透光性基板10を研削により薄くすることができる。
図2(b)の第3の変形例において、銅ピラーを設けることなく、厚い銅配線層24c、24dを引き出し電極として用いる。このようにすると構造及び製造工程を簡素にすることができる。
図3乃至図5は、第1の実施形態の発光装置の製造方法のうち、補強樹脂形成工程までを説明する図である。
図3は、発光素子形成工程からシード金属成膜工程までを表す。
サファイヤなどからなる透光性基板10の第1の面10aに、例えばバッファ層及びn型層を含む下部層12bと、上部層12aと、を有する積層体12を形成する。積層体12の第1の面12cは、透光性基板10の第1の面10aと隣接しており略平坦である。また、積層体12の第2の面(破線)12dは、上部層12aの表面と、上部層12aが除去されて露出した下部層12bの表面と、を含み段差を有している。
上部層12aの表面にp側電極14、及び下部層12bの表面にn側電極16、をそれぞれ形成すると、図3(a)となる。なお、図3(b)は電極パターンを表している。p側電極14及びn側電極16を覆うように絶縁膜20を形成し、p側電極14及びn側電極16のそれぞれの一部が露出するように開口(第1の開口、第2の開口)20a、20bをそれぞれ形成する(図3(c))。さらに、Ti/Cuなどからなるシード金属22を、例えばスパッタリング法を用いて形成する(図3(d))。
なお、例えば、n側電極16はTi/Al/Pt/Auの積層などとし、p側電極14はNi/Al(またはAg)/Auなどの積層とすることができる。p側電極14の場合、AlまたはAgなどの高反射膜を挟むと、発光層12eからの放出光を上方へ反射して高い光出力を取り出すことが容易となる。また、シード金属22を設けるので、パッドとするAuは省略することができる。
図4は、銅配線層形成工程を表す工程断面図である。
例えば、シード金属22の上にフォトレジスト40をパターニングし(図4(a))、パターニングされたフォトレジスト40をマスクとして、電解メッキ法により銅配線層24を選択的に形成する。このようにして、互いに分離された銅配線層24a、24bが形成される(図4(b))。このとき、20a、20bの径、または,底面積よりも、銅配線層24a、24bの底面積が大となる程度まで,銅配線層24a、24bを形成することが好ましい。この場合、薄いシード金属22が電解メッキ工程における電流経路となる。こののち、アッシング法などを用いてフォトレジスト40が除去されると、図4(c)に表す構造となる。
図5は、銅ピラー及び補強樹脂形成工程を表す。
図5(a)のように厚膜フォトレジストのパターニングを行い、p側銅配線層24a上に開口42a、n側銅配線層24b上に開口42b、を形成する。続いて、電解メッキ法を用いて、p側電極14と接続されたp側銅ピラー26a、n側電極16と接続されたn側銅ピラー26b、をそれぞれ形成する(図5(b))。この場合にも薄いシード金属22が電解メッキ工程における電流経路となる。なお、銅ピラー26の厚さを、例えば10〜数百μmの範囲とすると、透光性基板10を分離しても発光装置の強度を保つことができる。なお、開口42a、42bは、絶縁膜に形成してもよい。
さらに、アッシング法などを用いてレジスト層42を除去し、シード金属22のうち露出した領域を、例えばウェットエッチングにより除去し、p側シード金属22aとn側シード金属22bとに分離する(図5(c))。
続いて銅ピラー26a、26bの厚さと略同一またはそれ以下の厚さとなるように補強樹脂28を銅ピラー26a、26bの周囲に形成する。(図5(d))。このようにして、図2(a)のWLP型発光装置が完成する。さらに、透光性基板10を除去すると図1(a)に表すWLP型発光装置となる。
ここで、樹脂および金属からなる層は柔軟であり、かつ金属はほぼ常温でメッキされているため透光性基板10との間に生じる残留応力は比較的小さいものとなっている。従来、ウェーハレベルで積層体12を透光性基板10から分離する手法としては、例えば金属層が形成されたシリコン基板にAu-Snはんだを用いて300℃以上の高温で接着した後、GaNからなる積層体12にレーザを照射して分離するという手段が用いられていたが、この従来手法では、熱膨張率の異なる透光性基板とシリコン基板とがいずれも剛体であって、かつ高温で接着されているため、両基板の間に大きな残留応力が残っていた。その結果、レーザを照射して分離を開始すると残留応力が分離部から局部的に解放されるため、薄くて脆い積層体12がクラックしてしまうという課題があった。それに対し、本実施形態においては、残留応力が小さく、かつ柔軟な支持体に積層体12が固定された状態で分離されるため、積層体12のクラック等の不具合が発生せず、高い歩留まりで製造することが可能となる。
また、積層体12を窒化物系材料とすると、通常チップサイズは数百μm〜数mmとされるが、WLP型とする本実施形態では、チップサイズに近いサイズの小型発光装置とすることが容易である。
このような製造方法とすると、リードフレームやセラミック基板などの実装部材を用いる必要がなく、ウェーハレベルで配線工程及び封止工程を行うことができる。また、ウェーハレベルで検査することが可能となる。このために製造工程の生産性を高めることができ、その結果として価格低減が容易となる。
図6は、本発明の第2の実施形態にかかる個片化した発光装置の模式図である。すなわち、図6(a)は断面図、図6(b)は上面図、図6(c)は下面図、図6(d)は変形例の断面図である。
第1の実施形態を表す図1(a)の構造に、さらに銅ピラー26aの表面に半田ボール36a、銅ピラー26bの表面に半田ボール36bが、BGA(Ball Grid Array)状に設けられている。半田ボール36の材質は限定されるものではないが、例えばSnAgなどとすると、鉛フリーとできる。
他方、積層体12の第1の面12cには、蛍光体層30が略均一の厚さで設けられており、発光層12eからの放出光を吸収し波長変換光が放出可能とされる。このため発光層12eからの放出光と波長変換光との混合光が放出可能となる。発光層12eを窒化物系とすると、放出光である青色光と、黄色蛍光体からの波長変換光の黄色光と、の混合色として白色または電球色などを得ることができる。
本実施形態では、発光層12eの近傍に厚さが略均一な蛍光体層30を設け、放出光が発散する前に蛍光体層30に入射させるので、発光層からの放出光と、波長変換光と、の光の広がりを近づけ色むらを低減することが容易となる。
また、図6(a)のように、蛍光体層30の上に石英ガラスなどからなる凸レンズ32をさらに設けると、白色または電球色などの混合光が凸レンズ32で集光されより高輝度とすることが容易である。さらに、封止樹脂を介すことなく、発光層12eの近傍に凸レンズ32を設けるのでレンズのサイズを小さくすることができ、小型化が容易となる。
このようにWLPにより発光装置の小型化が容易となる。また、凸レンズ32の形成がウェーハ状態で行えるので高い生産性を有する組立工程が可能となり、価格低減が容易となる。本実施形態では、銅ピラー26の表面に半田ボール36を設けることにより、実装基板への取り付けを容易にできる。
図6(d)に表す変形例では、凸レンズの代わりに凹レンズ33を設け、放出光を発散可能とする。例えば、バックライト光源に用いる場合など、放出光が導光板の表面に沿って広がるように導光板の側面から入射する必要がある。この場合、凹レンズ33を用いるとよい。
図7は、第2の実施形態にかかる発光装置の製造方法の工程断面図である。
図7(a)は、透光性基板10を剥離した発光装置(WLP)5を表す。
露出した積層体12の第1の面12cに蛍光体層30を形成する。蛍光体層30は、例えばスパッタリング法、インクジェット法、蛍光体粒子をシリコーン樹脂に混合して塗布する方法、及び蛍光体粒子を液状ガラスに混合して塗布する方法などにより、数〜数百μmの範囲の厚さで形成可能である(図7(b))。続いて、石英ガラスなどを用いて凸レンズ32を形成する(図7(c))と共に銅ピラー26の表面に半田ボール36を形成する(図7(d))。このようにしてWLPによる発光装置が完成する。さらに、ダイシング法により個片化する(図7(e))が、透光性基板10が除去されているので個片化は容易であり、切断の方法としては、ダイヤモンドブレード等を用いた機械切削、レーザ照射による切断、高圧水による切断、などの手段を用いることが可能である。
図8は、第2の実施形態の第1の変形例の製造方法の工程断面図である。
図7の工程断面図では、積層体12の下部層12bは透光性基板10の第1の面10aに沿って連続している。これはウェーハ全面に積層体12が形成されていた方が、レーザ照射によってGaNからなる積層体12を透光性基板10から分離することが容易となるためである。 この場合、積層体12を含むウェーハは平坦なツールや治具の上に真空吸着や粘着等によって固定されていることが望ましい。
図8に表す本変形例では、透光性基板10を分離後、積層体12を含むウェーハを固定したまま、例えばレーザを再び照射して積層体12の発光素子間を除去する(図8(a))。さらに蛍光体層30、凸レンズ32、及び半田ボール36を形成し(図8(b))、個片化ずる(図8(c))。または、積層体12を含むウェーハをレーザ照射装置から着脱可能な治具に固定しておき、フォトリソグラフィとエッチングの組合せにより積層体12の分離を行っても構わない。剛直で薄い積層体12が小さなサイズに分離さるため、その後のウェーハの取り扱いにおいて、積層体12が割れる危険性が大幅に低減している。さらに個片化した後も、積層体12が小さなサイズに分離されているため、積層体12が割れにくくなっており、さらにパッケージ全体として柔軟になり、実装後の接続点の信頼性が向上する。さらにパッケージの反りも小さくなり、実装が容易となる。さらに曲面状の物体にたいして実装することも可能となる。
図9は、レンズ形成方法の一例を表す工程断面図である。
半導体積層体や蛍光体層などの支持体62の上に形成した石英ガラス60の上にフォトレジスト50によるドットパターンを形成する(図9(a))。対レジスト低選択比加工を、第1ステップ(図9(b))、第2ステップ(図9(c))、第3ステップ(図9(d))などと段階的に行う。それぞれのステップにおいて、レジスト・ドットパターンがエッチングにより縮小すると共に、フォトレジスト50の周辺部では傾斜を生じる。
このため、レジスト剥離後では、下方に向かう程、断面の傾斜が急峻となっている(図9(e))。そこで、CDE(Chemical Dry Etching)法やウェットエッチング法を用いた等方性エッチングにより鏡面加工処理を行い表面をなめらかにするとレンズが完成する(図9(f))。このようにして、凸または凹レンズを発光装置の上に形成可能である。
図10は、レンズ形成方法の他の例を表す工程断面図である。
すなわち、本図のようにナノインプリント法を用いることも可能である。液状で加熱によってガラス化する特性を持ったSOG(Spin On Glass)61などをスピンコート等によって支持体62の上に塗布し(図10(a))、レンズの形状をかたどったナノスタンパー53を押し付けてレンズ形状を形成した後(図10b))、ナノスタンパー53を剥離し、SOG61を加熱してガラス化する(図10(c))。この手法によれば、ナノスタンパー53の形を任意に設計することが可能であるため、如何なる形状のレンズであっても容易に製造することが出来る。
図11は、第2の実施形態の第2の変形例の製造方法の工程断面図である。
本変形例では、積層体12の第1の面12cにまず凸レンズ32を形成し(図11(a))、そののち凸レンズ32の上に蛍光体層31を形成する(図11(b))。続いて、銅ピラー26の表面に半田ボール36を形成し(図11(c))、個片化により発光装置6とする(図11(d))。
第2の実施形態の個片化した発光装置6及びそれに付随した変形例では、WLPによる発光装置の基板を除去することにより、より薄型化された発光装置が提供される。
図12は、第3の実施形態にかかる発光装置の製造方法の工程断面図である。
第1の実施形態の変形例である図2(a)において、透光性基板10の厚さを研削により薄くすることが可能である。例えば数十μm程度残す(図12(a))と、透光性基板10をすべて除去する構造よりも機械的強度を高めることが容易となる。続いて、蛍光体層30形成(図12(b))、凸レンズ32形成(図12(c))、半田ボール36形成(図12(d))、個片化(図12(e))の工程を行う。
図13は、第3の実施形態の変形例の製造方法の工程断面図である。
図13(a)のように、凸レンズ32を形成したのち、蛍光体層31を形成し(図13(b))、半田ボール36を形成し(図13(c))、個片化(図13(d))する。
第3の実施形態の発光装置及びその変形例では、透光性基板10を薄層化して残すことにより、厚さを薄く保ちつつ機械的強度を高めることが容易となる。
図14は、変形例のレンズを有する発光装置の模式図である。すなわち、図14(a)は凸レンズが1枚の断面図、図14(b)は凹レンズが1枚の断面図、図14(c)は上面図である。
第1〜第3の実施形態においてレンズをアレイレンズとしたが、本発明はこれに限定されない。図14のようの1枚レンズであってもよい。1枚レンズとすると、光学設計及び製造プロセスが簡素にできる。
図15は、他の変形例のレンズを有する発光装置の模式図である。
図15(a)及び図15(b)の模式平面図に示すように大きさの異なるレンズ32a、32b、32c、32d、32eを並べても構わない。小さなレンズを大きなレンズの隙間に配置することにより、レンズで覆う領域を増やすことが可能となる。また、図15(c)の模式斜視図に示すように四角い外形のレンズ33aを用いても構わない。
図16は、第4の実施形態にかかる発光装置の模式図である。すなわち、図16(a)は断面図、図16(b)は下面図である。
本実施形態では、互いに隣接する積層体が離間している。また、第1の積層体の第1のp側電極14と、隣接する第2の積層体の第2のn側電極16と、を連結してパターニングを行う。さらに、第1の積層体と第2の積層体との間のシード金属22を除去しなくともよい。このようにして、シード金属22と銅配線層24とが第1及び第2の発光素子の間で連結される。すなわち2つの発光素子が直列接続可能となる。このように直列接続することにより、高出力化が容易となる。もちろん、直列接続数は2つに限定されることなく、より多段の直列接続が可能である。また、第1及び第2の積層体の併設方向とは交差する方向に隣接する積層体を互いに連結して並列接続することも可能である。
また、図16はシード金属22と銅配線層24とが、2×2個の発光素子の間で連結されて図示されているが、2×2個の発光素子の外側で必ずしも分離されている必要はない。ウェーハ全面に渡ってこの形状が連続していれば、任意の単位で発光素子を切り出すことが出来る。
図17及び図18は、第4の実施形態の変形例の製造方法の工程断面図である。
透光性基板10を各発光素子毎に分離してもよい。このようにすると、個々の発光素子は剛直な透光性基板10で保護されているため、極めて信頼性の高い構造とすることができる。さらに、この製造方法として図17(a)に示すように、透光性基板10の各発光素子間の隙間に発光素子形成面10a側から溝10cを形成しておくことも可能である。溝10cの形成は、例えば発光素子形成工程の前後で行うことができ、エッチング加工、レーザ加工、ブレード切削等の手法を用いることができる。このようにしておくと、その後の透光性基板10を薄く研削した際に(図17(e))、剛直な透光性基板10は個片に細分化されるため、割れてしまう危険性が大幅に低減できる。加えて、パッケージに個片化する際にも剛直な透光性基板がない部分を切断することになるため(図18)、高い生産性と歩留まりを実現することが出来る。さらに個片化した後も、透光性基板10と積層体12とが小さなサイズに分離されているため、透光性基板10と積層体12が割れにくくなっており、さらにパッケージ全体として柔軟になり、実装後の接続点の信頼性が向上する。さらにパッケージの反りも小さくなり、実装が容易となる。さらに、曲面状の物体に対して実装することも可能となる。
図19は、銅配線層のパターンの変形例を表す模式図である。
図16においては、p側電極14とn側電極16との分離領域21が直線状となっているため、分離領域21でウェーハが割れてしまう危険があったが、p側電極14とn側電極16との分離部(破線)を図19のように蛇行させると、銅配線層24のせり出した部分によって補強されるため、透光性基板10を研削により薄くしても機械的強度を保つことが容易となる。図19(a)では略格子状の位置に銅ピラー26が配置されるが、図19(b)のような配置であってもよい。また、同様の効果は透光性基板10を分離した形態であっても発現することはもちろんである。
図20は、発光素子の電極パターンの変形例を表す模式平面図である。すなわち、図20(a)は2チップ分の基本パターン、図20(b)〜図20(d)はその変形例である。
電流がチップの縦方向に流れる領域が発光するので、発光層12eを含む上部層12aの面積を広くすると高い光出力とすることができる。この場合、上部層12aが除去され露出した下部層12bの面積はn型の非発光領域であり、狭い面積でもn側電極16との間での低コンタクト抵抗とすることが容易である。
n側電極16の面積は、フリップチップマウントする場合にバンプの大きさ以下とすることは困難であるが、本実施形態ではn側電極16の面積を狭くしても、銅配線層24を用いて面積の広い引き出し電極へ接続可能である。p側電極14と接続される引き出し電極の面積とn側電極16と接続される引き出し電極の大きさを略同一とすると、半田ボール36を介してバランス良く基板に実装可能となる。
図20(b)では、中央部に発光層12eを含む上部層12a、これを取り囲むようにn型の下部層12bを配置している。このようにすると、電流供給経路を短くでき、且つ発光領域が中央部となるためレンズの光軸と一致させることが容易となる。
図20(c)では、下部層12bを格子状の位置に露出しn側電極16を設け、これを取り囲むようにp側電極14を設けている。このようにすると、電流経路をより短くできる。
図20(d)では、中央部にp側電極14、これを取り囲む4隅にn側電極16を配置する。このようにすると、発光領域をより大きくでき、且つ発光領域が中央部となるためレンズの光軸と一致させることが容易となる。
第1〜第4の実施形態及びそれらの変形例において、ベアチップサイズに近い小型化された発光装置が提供される。これら発光装置は、照明装置、画像表示装置のバックライト光源、及びディスプレイ装置などに広く使用することが可能である。
また、その製造方法において、ウェーハレベルでの組立及び検査工程が可能であるため高い生産性が容易である。このため価格低減を図ることができる。
以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかしながら本発明はこれらに限定されない。本発明を構成する発光素子、積層体、透光性基板、シード金属、金属配線層、金属ピラー、補強樹脂、蛍光体層、レンズ、電極のサイズ、形状、材質、配置などに関して当業者が各種の設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
また、本発明のさらに他の一態様によれば、樹脂を形成した工程のあとに、透光性基板を薄層化するか、または透光性基板を除去する工程をさらに備えたことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
また、樹脂を形成した工程のあとに透光性基板を除去し、露出した積層体を分離する工程をさらに備えた発光装置の製造方法が提供される。
また、積層体の第2の面側に絶縁膜を形成する工程の前に透光性基板の第1の面側に溝を形成する工程と、樹脂を形成した工程のあとに透光性基板が分離されるまで薄層化する工程と、をさらに備えたことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
また、透光性基板の第1の面とは反対側の第2の面、第2の面の側から研削された透光性基板の表面、及び積層体の前記第2の面、のうちのいずれかに蛍光体層を形成する工程を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
また、p側電極及びn側電極のうちのいずれか一方は、積層体の非発光領域の上に設けられ、そのいずれか一方の面積は、接続された金属配線層の面積よりも小とされることを特徴とする発光装置が提供される。
また、積層体の第1の面側に設けられ、発光層からの放出光を吸収して波長変換光を放出可能な蛍光体層と、積層体の第1の面側に設けられ、少なくとも放出光を集光または発散可能なレンズと、をさらに備え、放出光と波長変換光とを放出可能とすることを特徴とする発光装置が提供される。
第1の実施形態にかかる発光装置(WLP)の模式図 第1の実施形態の変形例の模式断面図 第1の実施形態にかかる発光装置の工程断面図 第1の実施形態にかかる発光装置の工程断面図 第1の実施形態にかかる発光装置の工程断面図 第2の実施形態にかかる発光装置の模式図 第2の実施形態にかかる発光装置の工程断面図 第2の実施形態の第1の変形例の製造方法の工程断面図 レンズ形成方法を表す工程断面図 レンズ形成方法の他の例を表す工程断面図 第2の実施形態の第2の変形例の製造方法の工程断面図 第3の実施形態にかかる発光装置の製造方法の工程断面図 第3の実施形態の変形例の製造方法の工程断面図 変形例のレンズを有する発光装置の模式図 変形例のレンズを有する発光装置の模式図 第4の実施形態にかかる発光装置の模式図 第4の実施形態の変形例の製造方法の工程断面図 第4の実施形態の変形例の製造方法の工程断面図 金属配線層のパターンの変形例を表す模式図 電極パターンの変形例を表す模式平面図
符号の説明
5 発光装置(WLP)、6 発光装置(個片化)、10 透光性基板、12 積層体、14 p側電極、16 n側電極 20 絶縁膜、22、22a、22b、 シード金属 24、24a、24b、銅配線層 26、26a、26b、銅ピラー 28、28a、28b、補強樹脂 30 蛍光体層、32 レンズ、36 半田ボール

Claims (5)

  1. 発光層を有する積層体を、その第1の面が透光性基板の第1の面に隣接するように形成する工程と、
    前記積層体の前記第1の面とは反対側の第2の面側に設けられたp側電極及びn側電極上に、第1及び第2の開口を有する絶縁膜を前記第2の面側に形成する工程と、
    前記絶縁膜と前記第1及び第2の開口とを覆うシード金属を形成する工程と、
    前記シード金属の上にp側金属配線層及びn側金属配線層をそれぞれ形成する工程と、
    前記p側金属配線層の上にp側金属ピラーを、前記n側金属配線層の上にn側金属ピラーを、それぞれ形成する工程と、
    前記p側金属配線層と前記n側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し、p側シード金属とn側シード金属とに分離する工程と、
    前記シード金属を除去した空間の少なくとも一部に樹脂を形成する工程と、
    を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法。
  2. 発光層を有する積層体を、その第1の面が透光性基板の第1の面側に隣接するように形成する工程と、
    前記積層体の前記第1の面とは反対側の第2の面に設けられたp側電極及びn側電極を上に、第1及び第2の開口を有する絶縁膜を前記第2の面側に形成する工程と、
    前記絶縁膜と前記第1及び第2の開口とを覆うシード金属を形成する工程と、
    前記シード金属の上にp側金属配線層及びn側金属配線層をそれぞれ形成する工程と、
    前記p側金属配線層と前記n側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し、p側シード金属とn側シード金属とに分離する工程と、
    前記シード金属を除去した空間の少なくとも一部に樹脂を形成する工程と、
    を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法。
  3. 前記積層体を形成する工程は、互いに離間し且つ隣接した第1及び第2の積層体を形成する工程を含み、
    前記p側金属配線層及び前記n側金属配線層を形成する工程は、前記第1の積層体の側に設けられる第1のp側金属配線層と前記第2の積層体の側に設けられる第2のn側金属配線層とを連結して形成する工程を含み、
    前記p側シード金属と前記n側シード金属とに分離する工程は、前記第1の積層体の側に設けられた第1のn側金属配線層と前記第1のp側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し第1のn側シード金属と第1のp側シード金属とに分離するとともに、前記第2の積層体の側に設けられた第2のp側金属配線層と前記第2のn側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し第2のp側シード金属と第2のn側シード金属とに分離する工程を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置の製造方法。
  4. 第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面と、を有し、且つ発光層を有する積層体と、
    前記積層体の前記第2の面に設けられたp側電極及びn側電極と、
    前記p側電極及び前記n側電極が露出する開口を有する絶縁膜と、
    前記p側電極上に設けられたp側シード金属と、前記p側シード金属の上に設けられたp側金属配線層と、前記p側再配線層の上に設けられたp側金属ピラーと、を有するp側引き出し電極と、
    前記n側電極上に設けられたn側シード金属と、前記n側シード金属の上に設けられたn側金属配線層と、前記n側金属配線層の上に設けられたn側金属ピラーと、を有するn側引き出し電極と、
    前記p側引き出し電極及び前記n側引き出し電極を囲むように、充填された樹脂層と、
    を備え、
    前記発光層からの放出光は、前記積層体の前記第1の面を介して放出されることを特徴とする発光装置。
  5. 第1の面と、前記第1の面とは反対側の第2の面と、を有し、且つ発光層を有する積層体と、
    前記積層体の前記第2の面に設けられたp側電極及びn側電極と、
    前記p側電極及び前記n側電極が露出する開口を有する絶縁膜と、
    前記p側電極上に設けられたp側シード金属と、前記p側シード金属の上に設けられたp側金属配線層と、を有するp側引き出し電極と、
    前記n側電極上に設けられたn側シード金属と、前記n側シード金属の上に設けられたn側金属配線層と、を有するn側引き出し電極と、
    前記p側引き出し電極及び前記n側引き出し電極を囲むように、充填された樹脂層と、
    を備え、
    前記発光層からの放出光は、前記積層体の前記第1の面を介して放出されることを特徴とする発光装置。
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