JP2015228397A - Method of manufacturing light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device.
発光装置は、一般的に、発光ダイオードなどの発光素子が支持体に実装されることで製造される。発光素子の実装方法の1つとして、フリップチップ実装が挙げられる。フリップチップ実装では、例えば、発光素子の基板と反対側に形成された電極が支持体と電気的に接続され、基板側を発光素子の光出斜面とすることができる。 A light emitting device is generally manufactured by mounting a light emitting element such as a light emitting diode on a support. One method for mounting a light emitting element is flip chip mounting. In flip chip mounting, for example, an electrode formed on the side opposite to the substrate of the light emitting element is electrically connected to the support, and the substrate side can be used as a light emitting slope of the light emitting element.
さらに、発光装置の光取り出しを向上させるために、発光素子をフリップチップ実装した後、基板を除去した発光装置が知られている。基板の除去は、レーザリフトオフ(Laser Lift Off)等で行うことができる。具体的には、基板の裏面側から発光素子の半導体層に向けて、基板に対して透過性を有し、半導体層に吸収される波長のレーザ光を照射する。そうすることで、基板と半導体層の界面付近の半導体層が分解され、基板が半導体層から分離する。その結果、発光素子から出射する光が基板によって吸収・拡散されないので、発光装置の光取り出しを向上させることができる。 Furthermore, in order to improve the light extraction of the light emitting device, a light emitting device in which the substrate is removed after the light emitting element is flip-chip mounted is known. The removal of the substrate can be performed by laser lift off or the like. Specifically, laser light having a wavelength that is transmissive to the substrate and absorbed by the semiconductor layer is irradiated from the back side of the substrate toward the semiconductor layer of the light-emitting element. By doing so, the semiconductor layer near the interface between the substrate and the semiconductor layer is decomposed, and the substrate is separated from the semiconductor layer. As a result, light emitted from the light emitting element is not absorbed or diffused by the substrate, so that light extraction of the light emitting device can be improved.
なお、レーザ光を照射する前に、発光素子と支持体の間にアンダーフィルを充填することで、レーザリフトオフの際に発光素子にかかる負荷を低減することができる。特許文献1に記載の半導体発光素子では、アンダーフィル材料をエピタキシャル構造体及び基板側面に形成して基板を除去することで、蛍光体/透明材料混合物を収容する封入体が形成されている。この封入体によって、蛍光体層の厚みを制御するだけでなく、素子側面からの光の漏れ出しを阻止することが可能である。
Note that an underfill is filled between the light emitting element and the support body before irradiation with the laser light, whereby the load applied to the light emitting element at the time of laser lift-off can be reduced. In the semiconductor light emitting device described in
しかしながら、特許文献1では、アンダーフィル材料をキャリア基板(支持体)と半導体発光素子(構造体)の間に注入し、エピタキシャル構造体及び基板側面に這い上がらせることで封入体を形成しているため、十分な厚みを有する封入体を形成することは困難であり、半導体発光素子からの光の漏れ出しを阻止し、光を効率的に外部へ反射させることができないという問題があった。
However, in
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、高い光取り出しを実現できる発光装置の製造方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for manufacturing a light emitting device capable of realizing high light extraction.
本発明の一つの態様に係る発光装置の製造方法は、発光素子が支持体にフリップチップ実装された発光装置の製造方法であって、上面と、下面と、下面側から上面側へ向かって外向きに傾斜する傾斜面を備える側面と、を有する基板の下面側に、第1半導体層及び第2半導体層を含む半導体層と、第1半導体層と電気的に接続されるn側電極と、第2半導体層と電気的に接続されるp側電極と、が形成された構造体を準備する第1の工程と、n側配線及びp側配線を同一面上に有する支持体を準備する第2の工程と、構造体のn側電極及びp側電極と、支持体のn側配線及びp側配線とを、それぞれ電気的に接続する第3の工程と、光反射部材によって、基板の側面の傾斜面を被覆する第4の工程と、を含み、第4の工程の後、基板を構造体から除去することで、光反射部材に、半導体層の上端部から外側へ向かって高くなる壁部を備える凹部を形成する第5の工程を含むことを特徴とする。 A method of manufacturing a light emitting device according to one aspect of the present invention is a method of manufacturing a light emitting device in which a light emitting element is flip-chip mounted on a support, and includes an upper surface, a lower surface, and an outer surface from the lower surface side toward the upper surface side. A semiconductor layer including a first semiconductor layer and a second semiconductor layer on a lower surface side of a substrate having an inclined surface inclined in a direction; an n-side electrode electrically connected to the first semiconductor layer; A first step of preparing a structure in which a p-side electrode electrically connected to the second semiconductor layer is formed, and a first step of preparing a support body having an n-side wiring and a p-side wiring on the same surface. The third step of electrically connecting the n-side electrode and the p-side electrode of the structure, and the n-side wiring and the p-side wiring of the support, respectively, and the side surface of the substrate by the light reflecting member A fourth step of covering the inclined surface of the substrate, and the substrate is structured after the fourth step. By et removed, the light reflecting member, characterized in that it comprises a fifth step of forming a recess having a wall portion which increases outwardly from the upper end portion of the semiconductor layer.
これにより、高い光取り出しを実現できる発光装置を製造することができる。 Thereby, the light-emitting device which can implement | achieve high light extraction can be manufactured.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置の製造方法に特定されるものではなく、構成部品の寸法・材質・形状・相対的配置等は特定的な記載がない限りは単なる説明例にすぎず、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。さらに、同一の名称、符号は原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。本発明を構成する各要素および実施形態は、特に排除する記載がない限り、適宜組み合わせ、変更、改変等して適用できる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, it is not specified in the manufacturing method of the light-emitting device described below, and the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the component parts are merely illustrative examples unless otherwise specified. The size and positional relationship of the members indicated by may be exaggerated for clarity of explanation. Further, in principle, the same names and symbols indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Each element and embodiment constituting the present invention can be applied in appropriate combinations, changes, modifications, etc. unless otherwise specified.
≪実施形態1≫
本実施形態にかかる発光装置100は、図1に示すように、第1半導体層2、活性層3、第2半導体層4を備える半導体層5と、第1半導体層2と電気的に接続されるn側電極6a及び第2半導体層3と電気的に接続されるp側電極6bと、を有する発光素子9が、基材11cを備える支持体11上のn側配線11a及びp型配線11bと、それぞれ電気的に接続される態様に関する。また、少なくとも半導体層5の周囲を囲むように形成される光反射部材20は、半導体層5の電極形成面と反対側(半導体層5)の上面5aよりも突出する。上面5aよりも突出した壁部20bは、半導体層5の上端部から外側へ向かって高くなるように設けられる。ここで、「外側」とは、半導体層5の上端部から発光装置100の外側方向のことを指し、壁部20aの少なくとも一部がそのような形状を有していればよい。また、本明細書において「向かって」とは、「(ある方向に)対して」という意味で使用される。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態の発光装置100は、下記の工程によって製造することができる。
<第1の工程>
まず、第1の工程において、図2Aに示されるような構造体7を準備する。構造体7は、基板1と、基板1上に形成される半導体層5と、半導体層5と接続されるn側導電部材61a及びp側導電部材61bと、n側電極6a及びp側電極6bとを有する。
基板1は、上面1aと、下面1bと、側面1cと、を有する。下面1bの表面には、第1半導体層2であるn型半導体層、活性層3、第2半導体層4であるp型半導体層が順次積層されて半導体層5が形成される。
なお、基板の側面1cは、基板の上面1aと下面1bとを接続する面であり、基板の上面1a及び下面1b以外の面を指す。また、基板の側面1cは、基板の下面1b側から上面1a側へ向かって外向きに傾斜する傾斜面1caを有する。したがって、断面視において、基板の下面1bと側面1c(傾斜面1ca)の成す角度は鈍角である。また、本実施形態では、基板の上面1aの表面積は、基板の下面1bの表面積よりも広い。なお、図2Bに示されるように、基板の側面1cの少なくとも一部が、前述のような傾斜面1caを有していればよい。その他、基板1の形状は、後述する第5の工程において基板1を除去可能な形状であれば、適宜自由に形成することができる。基板の側面1cは、凹凸を有していてもかまわないが、滑らかな面で構成されると、後述する壁部20bの表面を平滑とすることができ、光を効率的に反射させることができるため好ましい。
The
<First step>
First, in the first step, a
The
The
以下、構造体7の形成方法について詳述する。なお、詳述する構造体7の半導体層5、電極6、絶縁層62等の構成及び形成方法は一例であり、適宜自由に変更可能である。
Hereinafter, a method for forming the
まず、図3Aのように、予め基板に第1半導体層2であるn型半導体層、活性層3、第2半導体層4であるp型半導体層を積層したウェハを準備する。次いで、図3Bに示すように、n型半導体層2、活性層3、p型半導体層4をエッチングにより部分的に除去してn型半導体層2を露出させ、半導体層5を得る。基板1としては、例えばサファイア基板を用いることができ、n型半導体層2、活性層3、p型半導体層4は窒化物半導体とすることができる。半導体層5は、バッファ層やコンタクト層を含んでいてもよい。n型半導体層2の露出部は、構造体7の端部となるように設けてもよいし、構造体7の中央部でp型半導体層4に取り囲まれるよう設けてもよく、特に限定されない。なお、後述するように、このエッチングの際、図3Bのようにn型半導体層2を広幅でエッチングし、基板の下面1cを広めに露出させておくと、基板の側面1cに所望の傾斜面1caを形成させやすい。その後、図3Cのように、最上層のn型半導体層2及びp型半導体層4上に、それぞれn側導電部材61aとp側導電部材61bを形成する。n側導電部材61a及びp側導電部材61bは、アルミニウムや銀等の金属含む光反射率の高い材料であってもよく、適宜ITO等の透光性電極を用いてもかまわない。
First, as shown in FIG. 3A, a wafer is prepared in which an n-type semiconductor layer that is the
そして、図3Dのように、n側導電部材61a及びp側導電部材61bの一部を露出させるように、n側導電部材61a、p側導電部材61b、半導体層5を被覆する絶縁層62を設ける。絶縁層62は、半導体層5と、導電部材及び電極とを絶縁するためのものである。材料としては、ケイ素、チタン、セリウム、ニオブ、タンタル,アルミニウムから選択される少なくとも一種の酸化物又は窒化物から選択されたものが好ましい。また、これらが積層されたDBR(Distributed Bragg Reflector)を用いることができる。DBRは、低屈折率層と高屈折率層とからなる1組の誘電体を、複数積層させた多層構造であり、所定の波長の光を選択的に反射することができる。本実施形態においては、活性層3からの発光波長を反射することができるDBRとすると好ましい。絶縁層62の形成は、スパッタリング、蒸着、ALD等で行うことができる。
Then, as shown in FIG. 3D, the insulating
続いて、図3Eに示されるように、絶縁層62から露出した部分に、n側導電部材61aと接続するn側電極6aを形成し、p側導電部材61bと接続するp側電極6bを形成する。n側電極6a及びp側電極6bの材料は、接着剤(例えば、後述する半田や異方性導電部材等)によって支持体11と電気的に接続できるものであれば特に限定されず、金、銀、白金、アルミニウム、ロジウム、タングステン、チタン、ニッケル、パラジウム、銅等の金属を用いることができ、特に金が好ましい。また、これらの金属を単層で用いてもよいが、複数の金属を積層して用いてもよい。絶縁層62が光透過性を有する場合には、少なくとも絶縁層62と接する面において、光反射率の高い材料を用いることが好ましい。そうすることで、絶縁層62を透過した光を反射することができ、光取り出し効率の高い発光装置100とすることができる。なお、構造体7を支持体11へ安定的に実装するために、n側電極6a及びp側電極6bの高さは略同じであると好ましい。また、平面視において、n側電極6a及びp側電極6bの形状、面積が略同じであると、支持体11へ安定して実装することができる。なお、電極上に金属バンプ等を設けてもかまわない。
Subsequently, as shown in FIG. 3E, an n-side electrode 6a connected to the n-side
その後、半導体層5及び電極等が形成されたウェハを、適宜所望の寸法に個片化することで、図2Aに示される所望の構造体7(発光素子9のチップ)を得る。構造体7の基板1の側面1cは、基板の下面1b側から上面1a側へ向かって外向きに傾斜する傾斜面1caを有する。本実施形態では、図2Aに示されるように、基板の側面1cの略全面が、基板の下面1b側から上面1a側へ向かって外向きに傾斜している。このような形状であると、半導体層5からの光を、光出射面側へ効率的に反射可能な光反射部材20の壁部20b(後述する)を形成できるため好ましい。
Thereafter, the wafer on which the
以下、基板1の側面1cに、基板の下面1b側から上面1a側へ向かって外向きに傾斜する傾斜面1caを形成する方法について説明する。なお、基板の側面1cだけでなく、半導体層5の側面の一部が傾斜するように形成されてもかまわない。
Hereinafter, a method of forming the inclined surface 1ca that is inclined outward from the lower surface 1b side of the
傾斜面1caは、例えば、半導体層5及び電極等が形成されたウェハを適宜所望の寸法に個片化する際に形成することができる。以下、その方法の一例を図3Fに示す。
まず、ウェハの基板を固定し、基板の下面1bに対して傾斜角度を成す傾斜面を一対の側面に有するブレード10を準備する。そして、基板の下面1b側からウェハを切断することで、図3Gに示されるような、ブレード10の傾斜に沿った傾斜面1caを有する基板を備える所望の構造体7を得ることができる。したがって、構造体7の基板1は、基板の下面1b側から上面1a側へ、外向きに傾斜する傾斜面1caを備える。この場合、前述のように、基板の下面1b側を広めに露出させておくと、基板1の割れや損傷を防ぎ、且つ基板の側面1cを所望の形状に形成しやすい。例えば、ウェハを個片化し、厚み約50〜200μm程度の構造体を形成する場合であって、基板の下面1bと基板の傾斜面1caとがなす角度を約20〜60°程度とする場合、基板の下面1bを、それぞれ約35〜700μm程度、より好ましくは約250〜350μm程度露出させておくと好ましい。また、基板の各々の構造体7を、基板の側面が傾斜を有さない、つまり略垂直な状態で個片化した後、基板の側面1cを加工して傾斜面1caを形成することもできる。その他、エッチング等で傾斜面1caを形成してもよく、適宜所望の方法を用いて傾斜面1caを形成することができる。
The inclined surface 1ca can be formed, for example, when the wafer on which the
First, a
傾斜面1caと基板の下面1bとがなす傾斜角度は、鈍角であり、好ましくは約100〜150°程度、より好ましくは約120°〜150°程度とすると、第5の工程で基板1を除去することで形成される光反射部材20の壁部20bによって、半導体層5からの光を効率的に上方へ反射できるため好ましい。
The inclination angle formed between the inclined surface 1ca and the lower surface 1b of the substrate is an obtuse angle, preferably about 100 to 150 °, more preferably about 120 to 150 °, and the
<第2の工程>
他方、図4に示されるように、第2の工程において、n側配線11a及びp側配線11bを同一面上に有する支持体11を準備する。支持体11は、例えば、n側配線11a及びp側配線11bが基材11cで支持されたものとすることができる。なお、本実施形態においては、リードフレームに構造体7を実装することで、基材11cを設けない支持体11とすることもできる。
基材11cは、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PPA等の樹脂や、窒化アルミニウム(AIN)、単結晶、多結晶、焼結基板、アルミナ等のセラミック、ガラス、ケイ素等の半金属あるいは金属基板、又はそれらの積層体、複合体を用いることができる。特に、セラミックは熱等によって変形しにくく、後述するレーザ照射の際の信頼性を高めることができる。支持体11の形状は、平板状とすると、小型の発光装置としやすく好ましい。
n側配線11a及びp側配線11bの材料は、導電性を有しているものであれば特に限定されず、銀、アルミニウム、金、白金等の反射率の高い金属を用いると、発光装置の光取り出し効率を向上させることができる。なお、配線の材料として金を用いると、後述する異方性導電部材21に含まれる導電性粒子22との接合信頼性が高い配線とすることができる。具体的には、例えば厚さ約10nmのTi層の上に、厚さ約10〜50μmのAu層等を形成した配線とすることができる。その他、ニッケル/金、アルミニウム/金等を用いてもかまわない。金や銀などを用いたリードフレームで配線を形成すると、発光装置の実装に用いられる半田等との濡れ性がよく好ましい。
<Second step>
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the second step, a
The base material 11c is made of epoxy resin, silicone resin, PPA or the like, aluminum nitride (AIN), single crystal, polycrystal, sintered substrate, ceramic such as alumina, glass, semimetal or metal substrate such as silicon, or Those laminates and composites can be used. In particular, ceramic is not easily deformed by heat or the like, and can improve reliability in laser irradiation described later. The shape of the
The material of the n-side wiring 11a and the p-side wiring 11b is not particularly limited as long as it has conductivity. When a metal having high reflectance such as silver, aluminum, gold, or platinum is used, Light extraction efficiency can be improved. When gold is used as the wiring material, it is possible to obtain a wiring having high bonding reliability with the
なお、支持体11は、図4のように支持体11が複数連結された集合基板として用意されることが好ましい。これにより、複数の構造体11を実装できるので、量産性を高めることができる。また、後述する基板1を除去する工程においても、タクトを高めることができ、量産性を高めることができる。集合基板である支持体11は、最終的に個片化されて個々の発光装置となる。
The
<第3の工程>
次に、第3の工程において、支持体11に構造体7をフリップチップ実装する。詳述すると、構造体7のn側電極6a及びp側電極6bと、支持体11のn側配線11a及びp側配線11bとを対向させ、各々電気的に接続する。接続には、例えば半田等の導電性接着剤25や異方性導電部材21等を用いることができる。実施形態1では、特に半田等の導電性接着剤25を用いる場合について説明する。
<Third step>
Next, in a third step, the
実施形態1の第3の工程では、まず、図5Aに示されるように、支持体11のn側配線11a及びp側配線11b上に半田25を供給する。半田25の供給には、例えば、塗布法や印刷法等で行うことができる。その他、鍍金法、蒸着法、スタッドバンプ法等の公知の方法を用いてもかまわない。その半田25上に、構造体7のn側電極11a及びp側電極12bを位置合わせして配置し、加熱(及び任意に加圧)することで、図5Bのように構造体7と支持体11を接着して電気的に接続する。ここで、半田25の供給量は、構造体の電極と支持体の電極とをそれぞれ電気的に接続できる量とする。
In the third step of the first embodiment, first, as shown in FIG. 5A,
その後、構造体7と支持体11の間の空間に、アンダーフィルを充填すると好ましい。アンダーフィルは、構造体7と支持体11の間の空間に注入してもよいし、構造体7を接続する前に支持体11上に塗布してもよく、特に限定されない。アンダーフィルを構造体7の下方に配置することで、後述するレーザリフトオフ等で構造体7にかかる負荷を低減させることができる。光反射性材料を含有するアンダーフィルを用いると、半導体層5からの光を効率的に光出射面側へ反射させることができる。なお、アンダーフィルは、後述する光反射部材20と一体に形成されていてもかまわない。
Thereafter, it is preferable to fill the space between the
アンダーフィルの材料としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂等又はこれらの樹脂の組み合わせ、あるいは、これらの樹脂を1種以上含むハイブリッド樹脂等を用いることができ、特にシリコーン樹脂、エポキシ樹脂が好ましい。光反射性材料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト、酸化ニオブ、各種希土類酸化物(例えば、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム)等を用いることができる。 Examples of underfill materials include silicone resins, modified silicone resins, epoxy resins, modified epoxy resins, acrylic resins, urea resins, fluorine resins, combinations of these resins, or hybrid resins containing one or more of these resins. In particular, silicone resins and epoxy resins are preferable. Examples of the light reflecting material include titanium oxide, zinc oxide, titanium dioxide, silicon dioxide, zirconium dioxide, potassium titanate, alumina, aluminum nitride, boron nitride, mullite, niobium oxide, various rare earth oxides (for example, yttrium oxide). , Gadolinium oxide) and the like can be used.
アンダーフィルの供給量及び粘度は、構造体7と支持体11の間を満たすことができるものであれば特に限定されず、平面視において構造7体の外縁より外に設けることが可能な量とする。
The supply amount and the viscosity of the underfill are not particularly limited as long as the space between the
<第4の工程>
次に、第4の工程で、少なくとも構造体7の基板の傾斜面1caを被覆する光反射部材20を形成する。実施形態1の第4の工程では、金型を用いて光反射部材20を成形する。詳述すると、電気的に接続された構造体7及び支持体11を金型内にセットし、金型内に光反射部材20を充填して硬化させる。光反射部材20は、図6Aのように、少なくとも構造体7の基板の側面の傾斜面1caを被覆し、基板の上面1aを被覆しない高さに形成する。詳述すると、光反射部材20は、構造体7(すなわち半導体層5、電極6a,6b、基板1)の周囲及び支持体11上を被覆し、構造体7及び支持体の間を充填するように形成される。基板の上面1a上に形成された場合は、切削や研磨等で適宜除去し、基板の上面1aを露出させる。なお、光反射部材20は、図6Bに示されるように、傾斜面1caの少なくとも一部を被覆していればよい。
<4th process>
Next, in a fourth step, the
このように、金型による成形で光反射部材20を形成すると、形状が制御しやすく、半導体層5からの光が側方へ漏れ出しにくい発光装置とすることができる。すなわち、樹脂等の這い上がりによって形成される光反射部材20は、壁部20bの上部ほど厚みが薄くなりやすい(壁部20bの上面は略平面または略平坦面となりにくい)。しかし、金型を用いて光反射部材20を形成すると、例えば、上面20baが略平坦面であり、十分な厚みを有する壁部20bを形成することができ(図1、図6A等参照)、発光装置の光の取り出しを向上させる観点から好ましい。
Thus, when the
実施形態1の光反射部材20の材料としては、透光性の基材に光反射性材料24を含有させたものが好ましく、基材としては例えば樹脂材料を用いることができる。樹脂材料としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂、又はこれらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等を用いることができる。光反射性材料24としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト、酸化ニオブ、各種希土類酸化物(例えば、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム)等が挙げられる。
As a material of the
<第5の工程>
第4の工程の後、図7に示されるように、第5の工程において基板1を構造体7から除去し、光反射部材20に凹部20aを形成する。基板1の除去は、レーザ照射によるレーザリフトオフ(LLO)で実施することができる。例えば、エキシマレーザ等の高出力のレーザ光を基板の上面1a側から半導体層5に照射することで、基板1と半導体層5の境界近傍で半導体物質を分解させ、基板1と半導体層5を分離して基板1を剥離させる。なお、レーザ光は、基板1を透過し、半導体層5に吸収される波長のものを用いる。例えば、基板1がサファイア基板であり、半導体層5がGaNである場合は、前述のエキシマレーザ(波長約248nm)や、YAGレーザ(波長約266nm)を用いることができる。
<Fifth step>
After the fourth step, as shown in FIG. 7, the
構造体7から基板1が除去された残部は、発光素子9となる。構造体7の基板1が除去されることで、半導体層5の上面5aが露出し、凹部20aが形成される。凹部20aを形成する壁部20bは、半導体層の上面5aよりも突出して半導体層5の周囲を囲む。この壁部20bは、第4の工程で、基板の傾斜面1caを被覆するように形成された光反射部材20であり、凹部20bの形状は、光反射部材20に被覆される基板1の形状に依存する。したがって、基板の側面1cは、下面1b側から上面1a側へ向かって外向きに傾斜する傾斜面1caを有するため、凹部20aは、光出射面側へ向かって広くなる部分を有する。すなわち、壁部20b(光反射部材20)は、半導体層5の上端部から外側へ向かって高くなる内面を有する。
The remaining part from which the
前述のように、光漏れ防止および発光装置100の小型化の観点から、壁部20b(光反射部材)の上面20baは略平面、より好ましくは略平坦面であると好ましい。このような略平面または略平坦面は、光反射部材20形成時に形成してもよいし、基板1の除去後に切削や研磨等で形成してもかまわない。また、後述する光出射面である第1封止部材40の上面と、壁部20b(光反射部材)の上面20baとを略面一に形成すると、見切りの良い発光装置とすることができる。
As described above, from the viewpoint of preventing light leakage and reducing the size of the
壁部20b(光反射部材)の上面20baの高さは適宜調整することができ、例えば、光反射部材20を形成する第4の工程で調整してもよいし、基板1の除去後に切削や研磨等で高さを低く調整することも可能である。
The height of the upper surface 20ba of the wall portion 20b (light reflecting member) can be adjusted as appropriate. For example, the height may be adjusted in the fourth step of forming the
壁部20bの内面は、半導体層5からの光を上方に反射させる光反射面として機能するため、滑らかな面であると、光を効率的に反射させることができるため好ましい。しかし、基板の側面1cの形状に起因する凹凸を有していてもよく、その場合は、凹部20aに形成される後述の第1封止部材40との密着性を向上させることができ、部材どうしの剥離防止の観点から好ましい。
Since the inner surface of the wall portion 20b functions as a light reflecting surface that reflects light from the
以上のように、壁部20b(光反射部材)は、半導体層5からの光を発光装置の光出射面側へ効率的に反射させることができ、さらに、壁部20bが形成する凹部20aは、後述する第1封止部材40及び/または反射層50を形成するためのキャビティとして利用することができる。
As described above, the wall portion 20b (light reflecting member) can efficiently reflect the light from the
<その他の工程>
(粗面化工程)
第5の工程で基板1を除去した後、半導体層の上面5aを粗面化すると好ましい。粗面化は、物理的・化学的な方法で行うことができるが、発光素子9へのダメージを低減するため、エッチングで行うことが好ましい。例えば、発光素子9を支持体ごと、リン酸などの酸性の液や水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、トリメチルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム溶液等のアルカリ性の液につけ、半導体層の上面5aをエッチングする。そうすることで、半導体層の上面5aを粗面化でき、光取り出し効率を向上させることができる。また、基板の下面1bが凹凸を有していると、その凹凸上に半導体層5を積層して基板1を除去するので、半導体層の上面5aを基板の下面1bの凹凸と対応した凹凸形状とすることができる。
<Other processes>
(Roughening process)
It is preferable to roughen the upper surface 5a of the semiconductor layer after removing the
(第1封止部材形成工程)
本実施形態では、図8に示されるように、凹部20aに透光性の第1封止部材40を形成することができる。そうすることで、半導体層の上面5aを保護することができる。なお、蛍光体を含有させた第1封止部材40を形成することで、発光装置100の光を所望の発光色とすることができる。第1封止部材40は、蛍光体のみで構成されてもよいが、透光性の母材に蛍光体が混合されたものが好ましい。
母材の材料としては、樹脂材料や、ガラス等の無機物等を用いることができる。特に、樹脂材料としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、また、これらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等を用いることができる。
蛍光体としては、半導体層5からの光を吸収して別の波長の光を発することのできる蛍光体であれば様々なものを用いることができる。例えば、ユーロピウム、セリウム等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体、より具体的には、ユーロピウムで賦活されたα又はβサイアロン型蛍光体、各種アルカリ土類金属窒化シリケート蛍光体、ユーロピウム等のランタノイド系元素、マンガン等の遷移金属系元素により主に賦活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類のハロシリケート蛍光体、アルカリ土類金属シリケート蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類金属ケイ酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、セリウム等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩又はユーロピウム等のランタノイド系元素で主に賦活される有機物及び有機錯体等が挙げられる。特に、黄色蛍光体であるYAG系蛍光体、赤色蛍光体であるKSF、緑色蛍光体のLAG系蛍光体等が好適に用いられる。この他にも同様の性能、効果を有する蛍光体を適宜使用することができる。蛍光体は、単独又は2種類以上を混合して使用することができる。
蛍光体の濃度は、発光装置100が所望の発光色となるように調整される。蛍光体の濃度は、例えば約5〜50%とすることができ、第1封止部材40の下方側において濃度を高くすると、発光装置100から出射する光を散乱しにくくすることができる。
(First sealing member forming step)
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, a translucent first sealing
As the base material, a resin material, an inorganic material such as glass, or the like can be used. In particular, as a resin material, a silicone resin, a modified silicone resin, an epoxy resin, a modified epoxy resin, an acrylic resin, a hybrid resin containing at least one of these resins, or the like can be used.
Various phosphors can be used as long as the phosphors can absorb light from the
The density | concentration of fluorescent substance is adjusted so that the light-emitting
本実施形態では、母材である樹脂に蛍光体が含有された液状の蛍光体樹脂を、光反射部材20の凹部20aに滴下して硬化させることで、容易に第1封止部材40を形成することができる。また、母材である樹脂に蛍光体が含有されたシート状の蛍光体シート(または蛍光体板、以下も同様)を、半導体層の上面5aに接着することで、第1封止部材40を形成してもよい。接着には、例えば、透光性のシリコーン系樹脂等の接着剤を用いてもかまわない。特に、半硬化状態で柔軟性を有する蛍光体シートを用いると、形成領域の形状に沿うように変形するため、容易に半導体層の上面5aを被覆させることができる。
蛍光体シートは、半導体層の上面5aの寸法や発光装置100の大きさに対応して予め切断されていてもよいが、支持体11が集合基板の場合には、支持体上に接続された複数の発光素子9に対して一括して被覆することで、量産性を高めることができる。また、予め個片化される場合には、露出された半導体層の上面5a全体を覆うように、露出された半導体層の上面5aと同じ又はそれよりも大きい寸法とされることが好ましい。なお、第1封止部材40は、半導体層5から離れた位置に設けられてもかまわない。
In the present embodiment, the first sealing
The phosphor sheet may be cut in advance corresponding to the size of the upper surface 5a of the semiconductor layer and the size of the
あるいは、第1封止部材40は、スプレー(噴霧)によって設けることができる。そうすることで、例えば約5〜50μm程度の薄い第1封止部材40を形成することができ、光取り出し効率の高い発光装置を形成することができる。また、発光装置を所望の発光色に調整することができ、歩留まりを向上させることができる。その他、第1封止部材40は、電着、印刷、圧縮成型、トランスファーモールド等種々の方法を用いて形成することができる。
以上のような方法で形成された第1封止部材40の上面は、図示されるように略平坦面であってもよいし、凹凸や傾斜、曲面を有していてもかまわない。
Alternatively, the first sealing
The upper surface of the first sealing
(反射層形成工程)
本実施形態では、図9Aに示されるように、壁部20bに反射層50を形成することができる。反射層50が形成されることで、光をより効率的に上方へ反射させることができる。反射層50は、光反射部材20よりも高反射率の部材であると好ましい。
具体的には、反射層50が半導体層の上面5aを被覆しないように、例えば半導体層の上面5aにマスクを形成し、壁部20bにスプレー、スパッタ、印刷、塗布等の適宜所望の方法で反射層50を形成する。壁部20bの傾斜が大きい(すなわち、断面視において、壁部20bの内面と半導体層の上面5aとの成す角度が大きい)ほど、同様に、基板の側面の傾斜面1caの傾斜が大きい(すなわち、実施形態1では、断面視において、基板の傾斜面1caと基板の下面1bとのなす角度が大きい)ほど、壁部20bに反射層50を形成しやすい。
(Reflective layer forming process)
In the present embodiment, as shown in FIG. 9A, the reflective layer 50 can be formed on the wall 20b. By forming the reflective layer 50, light can be reflected more efficiently upward. The reflective layer 50 is preferably a member having a higher reflectance than the
Specifically, for example, a mask is formed on the upper surface 5a of the semiconductor layer so that the reflective layer 50 does not cover the upper surface 5a of the semiconductor layer, and the wall portion 20b is sprayed, sputtered, printed, applied, or the like by an appropriate desired method. The reflective layer 50 is formed. Similarly, the inclination of the inclined surface 1ca on the side surface of the substrate is larger as the inclination of the wall 20b is larger (that is, the angle formed by the inner surface of the wall 20b and the upper surface 5a of the semiconductor layer is larger in a cross-sectional view) (that is, In the first embodiment, the larger the angle between the inclined surface 1ca of the substrate and the lower surface 1b of the substrate is, the easier it is to form the reflective layer 50 on the wall portion 20b.
反射層50は、光反射率の高い金属材料又は絶縁性材料等で形成することができる。金属材料としては、例えば銀、銀合金、アルミニウム、金等が挙げられる。特に、耐酸化性に優れた銀合金が好ましい。反射膜50の厚さは、特に限定されるものではなく、半導体層5からの出射光を効果的に反射することができる厚さ(例えば、約20nm〜約1μm)とすることができる。絶縁性材料としては、樹脂に光反射性材料を添加したものを用いることができる。硬化前の液状の樹脂に光反射性材料を添加したものを、壁部の表面に塗布した後に硬化させることで、反射膜を形成することができる。樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂、又はこれらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等を用いることができる。光反射性材料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト、酸化ニオブ、各種希土類酸化物(例えば、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム)等を用いることができる。光反射性材料の添加量を増加することにより、反射層の反射率を高めることができる。好ましくは、半導体層5からの発光に対する反射率が60%以上、より好ましくは70%、80%又は90%以上となるように、光反射性材料の添加量を調節することができる。これにより、半導体層5からの光を効率よく反射させることができる。
The reflective layer 50 can be formed of a metal material or an insulating material having a high light reflectance. Examples of the metal material include silver, a silver alloy, aluminum, and gold. In particular, a silver alloy excellent in oxidation resistance is preferable. The thickness of the reflective film 50 is not particularly limited, and can be a thickness (for example, about 20 nm to about 1 μm) that can effectively reflect the light emitted from the
なお、図9Bに示すように、壁部20bに反射層50を形成した後、凹部20aに蛍光体を含有させた第1封止部材40を形成することで、第1封止部材40で波長変換された光を、光出射面側へ効率的に反射させることができる。
As shown in FIG. 9B, after forming the reflective layer 50 on the wall 20b, the first sealing
(第2封止部材形成工程)
発光装置100は、図10に示すように、第1封止部材40や光反射部材20をさらに封止する第2封止部材60を形成してもかまわない。第2封止部材60を設けることで、所望の配光特性を有する発光装置100を形成することができる。第2封止部材60は、例えば、凹部20aに設けられた第1封止部材40や反射層50上に、透光性の樹脂をトランスファーモールドすることで形成できる。その他、第2封止部材60は滴下法等で形成してもかまわない。第2封止部材60の材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ガラス等を用いることができ、透明性、透光性、耐熱性の観点から特にシリコーン系樹脂が好ましい。第2封止部材60の形成は、トランスファーモールドの他、ポッティング、スピンコート、コンプレッションモールド等で実施できる。
(Second sealing member forming step)
As shown in FIG. 10, the
第2封止部材60の形状は特に限定されないが、発光素子9からの光取り出し効率を高めるため、発光素子9を中心とする略半球状に設けられることが好ましい。また、第2封止部材60の上面を略平坦に形成すれば、発光装置100を薄型化することができる。また、第2封止部材60に、蛍光体を含有させてもかまわない。
Although the shape of the 2nd sealing
(個片化工程)
第1〜5の工程を行い、適宜前述のその他の工程を行った後、複数の発光素子9が実装された集合基板である支持体11を切断して個片化することで、所望の発光装置100を得ることができる。例えば、図11Aに示すようにダイシングすることで、光反射部材20が外表面を形成する発光装置100を完成させることができる。
このように発光装置を形成すると、壁部20b(光反射部材)を所望の厚みに形成できるため、発光素子の側方への光の漏れ出しを防ぎつつ、小型の発光装置100とすることが可能である。例えば、光反射部材20の厚みAは、例えば、約30〜730μm以上とすることができ、厚い部分(すなわち、半導体層5の側方)では約120〜210μm、薄い部分(すなわち、基板1上部の側方)では約30〜50μmとすると好ましい。
(Individualization process)
After performing the first to fifth steps and appropriately performing the other steps described above, the
When the light emitting device is formed in this way, the wall portion 20b (light reflecting member) can be formed to a desired thickness, and thus the
以上、本実施形態の製造方法によれば、高い光取り出しを実現可能な発光装置100を容易に製造することができる。本実施形態では、発光装置100において基板1が除去されているので、光が基板内で反射して減衰することによる光の損失をなくすことができ、さらに、基板1が除去されることによって、光反射部材20に半導体層5を囲む壁部20bからなる凹部20aを形成することができる。壁部20b(光反射部材20)は、半導体層5の上端部から外側へ向かって高くなっているため、半導体層5からの光を効率的に反射させることができる。また、前述のような凹部20a及び壁部20bは、基板の側面1cを、基板の下面1b側から上面1a側へ向かって外向きに傾斜する傾斜面1caを備える形状とし、該傾斜面1caを光反射部材20で被覆した後、基板1を除去することで容易に形成可能である。
As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, the
≪実施形態2≫
実施形態2では、第3の工程において、光反射性材料24を含有させた異方性導電部材21を用いて、構造体7と支持体11を電気的に接続する。この際に、異方性導電部材21を、基板の傾斜面1caを被覆するように這い上がらせることで、図13に示されるように、異方性導電部材21を光反射部材20として形成することができる。つまり、実施形態2では、第3の工程と第4の工程を一度に行うことができ、少ない工程数で発光装置200を製造できるため、製造の効率化の観点から好ましい。なお、それ以外の発光装置の構成及び製造方法については、実施形態1の発光装置100と略同様とすることができ、適宜説明を省略する。
<<
In the second embodiment, in the third step, the
実施形態2の発光装置200の製造方法では、まず、実施形態1と同様に、第1の工程及び第2の工程において所望の構造体7及び支持体11を準備する。そして、図12に示されるように、第3の工程において、光反射性材料24を含有する異方性導電部材21を、支持体11のn側配線11a及びp側配線11b上に供給する。続いて、供給した異方性導電部材21の上に、構造体7のn側電極6a及びp側電極6bを位置合わせして配置し、ヒートツール等で加熱及び加圧する。そうすることで、図13に示されるように、異方性導電部材21が構造体7と支持体11との間を満たすように形成され、構造体7と支持体11が接着される。さらに、異方性導電部材21中の導電性粒子22が、それぞれの電極と配線との間に少なくとも1個以上挟み込まれ、圧力が加えられた状態で接合されることで、構造体7及び支持体11が電気的に接続される。ここで、異方性導電部材21は、基板の傾斜面1caを被覆するように形成されて硬化される。なお、異方性導電部材21の硬化方法は、本実施形態のように構造体7の基板1側から加熱及び加圧を同時に行うヒートツールを用いてもよいし、加熱と加圧を異なる装置を用いて行ってもよい。例えば、基板1側から加圧を行い、加熱は支持体11側からホットプレート等で行うことができる。
In the method for manufacturing the
異方性導電部材21の材料としては、硬化前に液状である異方性導電ペースト(ACP)を用いると好ましい。すなわち、異方性導電ペースト(ACP)は、構造体7及び支持体11を電気的に接続させる際の加熱及び加圧によって、基板の傾斜面1caを被覆するように這い上がらせることができるので、光反射部材20として効率的に形成することができる。異方性導電ペースト(ACP)を用いる場合は、ディスペンスを用いるほか、印刷等で支持体上に供給することができる。
As a material for the anisotropic
本実施形態では、異方性導電部材21として、硬化前の液状である異方性導電ペースト(ACP)を用いる。異方性導電ペースト(ACP)は、バインダ樹脂23と、バインダ樹脂23中に分散した導電性粒子22と、光反射性材料24とを有する。バインダ樹脂23は、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、それらのハイブリッド樹脂等の熱硬化性樹脂とすることができ、熱可塑性樹脂と混合されていてもかまわない。特に、シリコーン樹脂やハイブリッドシリコーン樹脂は、耐光性及び耐熱性が高いため、好適に用いることができる。
In the present embodiment, an anisotropic conductive paste (ACP) that is liquid before curing is used as the anisotropic
導電性粒子22は、絶縁性のコア(例えば樹脂ボール)と、コアを被覆する導電性の被覆層とで構成することができる。その他、導電性粒子22は、前述の導電性粒子をさらに絶縁性の被覆層で覆ったもの、導電性のコア(例えば金属ボール)、導電性のコアをさらに別の導電性の被覆層で被覆したもの等を適宜用いることができる。導電性の被覆層、導電性のコアの材料は、金属、例えば金、ニッケル、鉛フリーはんだ等を使用できる。導電性の被覆層22bは、例えば、樹脂からなる絶縁性のコアの表面に無電解メッキ、電解メッキ、メカノフュージョン(メカノケミカル反応)等により形成可能である。絶縁性のコア、絶縁性の被覆膜は、任意の適切な樹脂、例えばメタクリル樹脂等で形成することができる。
The
光反射性材料24は、少なくとも導電性粒子よりも光反射率の高い材料を用いることができる。このような材料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト、酸化ニオブ、各種希土類酸化物(例えば、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム)等を用いることができる。光反射性材料24が、チタン、ゼリウム、ニオブ、アルミニウムの群から選択される1種の酸化物であると、バインダ樹脂23との屈折率差が高くなるため特に好ましい。また、異方性導電部材21に光反射性材料24を含有させることで、異方性導電部材21の硬化後の硬度を高めることができ、後述する基板を除去する際に半導体層5の割れを防止することができる。
As the light
異方性導電部材21は、導電性粒子22のほかに、電気的接続を補助する接合補助材料を有していてもよい。このような材料としては、例えば、金−錫、錫−銅、錫−銀−銅、錫−パラジウム系半田、錫等の微粒子が挙げられ、異方性導電部材21の接着(加熱)の際に溶融し、電極と配線の間に設けられる。このような接合補助材料を用いることで、構造体7と支持体11の接合強度をより向上させることができ、さらに、放熱性を高めることができる。
その他、異方性導電部材21は、硬化促進剤、粘度調整剤、硬化後の硬度を調整するフィラー等の添加剤を含んでいてもよい。
In addition to the
In addition, the anisotropic
なお、異方性導電部材21の組成(導電性粒子22、バインダ樹脂23、光反射性材24料の各含有割合)、導電性粒子22の平均粒径(コアの粒径、被覆膜の厚み)等は、適宜選択可能である。例えば、本実施形態における導電性粒子22の粒径は、支持体11に近接する電極(具体的にはp側電極6b)と、その電極と接続される配線(具体的にはp側配線11b)の厚みの合計よりも小さくなるよう設けられることが好ましい。具体的には、導電性粒子22の粒径を、n側配線11aとp側配線11bの厚みや、絶縁層62上におけるn側電極6aやp側電極6bの厚みより小さくすることで、導電性粒子22が配線の間などの不必要な部分において加圧され電気的に接続されることを防止することができる。例えば、粒径約1〜20μmの導電性粒子22を用いると、導電性粒子間のリークを防ぐことが可能であり、さらに、バインダ樹脂23中に導電性粒子22を良好に分布させることができる。また、構造体7と支持体11を圧着する際、構造体7への損傷を低減することが可能である。特に、構造体7の電極の厚みよりも小さい粒径のものを用いると、構造体7と支持体11の間における短絡を防止することができるため好ましい。
In addition, the composition of the anisotropic conductive member 21 (the content ratio of the
異方性導電部材21の供給量及び粘度は、構造体7と支持体11の間を満たすことができるものであれば、特に限定されないが、平面視においての構造体7の外縁より外に設けることが可能な量を供給する。また、基板の傾斜面1caを被覆し、基板の上面1aを被覆しないように、供給量及び粘度を調節する。なお、本実施形態では、基板の側面1cが下面1b側から上面1a側へ向かって外向きに傾斜する傾斜面1caを備えるため、異方性導電部材21(ACP)が基板の上面1aまで這い上がりにくく、第5の工程において基板1の除去がしやすい。
The supply amount and viscosity of the anisotropic
構造体7と支持体11を接合する異方性導電部材21の厚みは、n側電極6aとp側配線6bとの間において、例えば約1〜5μm程度であると好ましい。これにより、半導体層5が堅固に保持され、後述する基板1の除去が容易になるとともに、半導体層5から支持体11への放熱性を向上させることができる。
The thickness of the anisotropic
異方性導電部材21は、硬化後においてショア硬度がD80以上であることが好ましい。このように比較的硬い材料とすることで、構造体7を堅固に支持することができ、後述するレーザリフトオフの際に半導体5が割れることを防止することができる。また、発光装置100の使用中においても、信頼性を向上させることができる。
The anisotropic
以上、本実施形態では、構造体7と支持体11の電気的接続に異方性導電部材21、特に異方性導電ペースト(ACP)を用いる例を示したが、その他異方性導電フィルム(ACF)を用いてもかまわない。異方性導電フィルム(ACF)は、構造体7と支持体11を電気的に接続する際、基板の上面1aまで這い上がりにくいため、第5の工程における基板除去の観点から好ましい。
As mentioned above, in this embodiment, although the example which uses the anisotropic
実施形態2では、異方性導電部材21によって光反射部材20を形成した後、第5の工程において基板1を除去し、適宜その他の工程を行うことで、図14Aに示されるような所望の発光装置200を完成させることができる。図14A及び図14Bに示されるように、実施形態2の光反射部材20(異方性導電部材21)の厚みBは、約30〜350μm以上であると、光を透過させることなく光反射面側へ反射させることができるため好ましい。この厚みBは、異方性導電部材21の供給量や粘度、加熱の温度や加圧の圧力を調整することで適宜調節することができる。
In the second embodiment, after the
以上のように、光反射部材20を、光反射性を有する異方性導電部材21等を基板の傾斜面1caに這い上がらせることで形成すると、第3の工程で光反射部材20を形成することができるため、製造の効率化の観点から好ましい。また、実施形態2の製造方法に係る発光装置200は、側面が下面に対して略垂直である(傾斜面を有さない)基板を有する構造体7を用いた発光装置300よりも、半導体層5から側方に漏れ出す光を抑制することができ好ましい(図15及び図16参照)。すなわち、図15に示される実施形態2の発光装置200は、基板の傾斜面1caを有するため、光反射部材20(異方性導電部材21)の厚みB(特に上部)が、図16に示される発光装置300の光反射部材20(異方性導電部材21)の厚みBよりも、厚く形成されやすい。したがって、半導体層5からの光をより確実に光出射面側へ反射させることが可能である。
As described above, when the
≪実施例1≫
本実施例は、実施形態1に従って発光装置100を作製するものである。
Example 1
In this example, the
まず、基板1としてサファイア基板のウェハを用い、MOCVD反応装置にて、その上に以下の半導体層5を順次成長させる。まず、凹凸を有するサファイア基板1上に、AlGaNバッファ層及びノンドープGaN層を積層する。次に、その上に、n型コンタクト層としてSiドープGaN層を積層し、n型クラッド層としてノンドープGaN層とSiドープGaN層とを交互に合計5層で積層し、更に、アンドープGaN層とアンドープInGaN層の超格子構造を形成し、これらの層からなるn型半導体層2を形成する。このn型半導体層の上に、SiドープGaN障壁層及びノンドープGaN障壁層を順次積層し、更に、InGaN井戸層とInGaN障壁層とを繰り返し9層ずつ積層して多重量子井戸構造を形成し、これらの層から成る活性層3を形成する。この活性層の上に、p型クラッド層としてMgドープAlGaN層を、p型コンタクト層としてMgドープGaN層を順次積層し、これらの層から成るp型半導体層4を形成する。以上のようにして基板の上に半導体層5を積層したウェハを得る。
First, a sapphire substrate wafer is used as the
次に、n型半導体層2、活性層3、p型半導体層4をエッチングにより部分的に除去してn型半導体層2を露出させる。この時、基板の下面1b(半導体層形成面)の表面を約300〜350μm程度ずつ露出させておく。その後、最上層のp型コンタクト層上(発光領域上)と露出させたn型コンタクト層上にそれぞれ、p側導電部材61bとn側導電部材61aを、半導体層5側から順にITO(約120nm)/Rh(約100nm)/Au(約550nm)/Rh(約100nm)となるようにスパッタにより形成する。更に、半導体層5、n側導電部材61a及びp側導電部材61bを被覆するよう、絶縁層62としてSiO2とNb2O5の積層からなるDBR膜を厚さ約1μmで形成する。その後、RIEにて、絶縁層62に、n側導電部材61aを露出させる貫通孔及びp側導電部材61bを露出させる貫通孔を設ける。
Next, the n-
そして、絶縁層62と貫通孔内にそれぞれ露出したn側導電部材61a及びn側導電部材61b上に、半導体層5側から順にAlSiCu合金(約500nm)/Ti(約200nm)/Pt(約500nm)/Au(約500nm)のn側電極6a及びp側電極6bをスパッタにより形成する。貫通孔は、それぞれn側電極6aとp側電極6bで充填される。その後、n側電極6aとp側電極6b上に、導通用の貫通孔を有した保護膜をSiO2(約300nm)で形成する。n側電極6a及びp側電極6bの高さの差は、最大になる部分において約2μmである。n側電極6a及びp側電極6bは、平面視において約300μm×800μmの略同じ形状の矩形に設けられており、個片化された発光装置の中心線に対して対称形となるよう配置されている。
その後、刃先の中心線Cに対して両側に約20°〜30°の傾斜を設けたブレード10を準備し、ウェハを固定した状態で基板の下面1b側からダイシングする。そうすることで、構造体の基板が、上面1a約1.0mm×1.0mm、下面1b約0.85mm×0.85mm、基板の下面1bと側面1cの成す傾斜角度約135°となるように切断され、個々の構造体に個片化される。個片化された構造体7の厚みは、約150μmである。
Then, AlSiCu alloy (about 500 nm) / Ti (about 200 nm) / Pt (about 500 nm) are sequentially formed on the insulating
Thereafter, a
そして、n側配線11a及びp側配線11bを同一面上に有する約1.4mm×1.4mmの支持体11が20×30個配列されて連結された窒化アルミを基材11cとする集合基板を準備し、Au−Sn系(80:20)の半田を含有する半田ペーストを、約25μmの厚みで設けられた各配線上にディスペンスにて供給する。半田ペーストに、半田の他、フラックスが含有されていると好ましい。そして、上記で作製した構造体7の上下を反転させ、支持体11に対して位置を合わせてそれぞれ載置し、リフローして加熱する。具体的には、約280〜300°程度で加熱する。これにより、n側電極6a及びp側電極6bと、n側配線61a及びp側配線61bとが電気的に接続され、構造体7が支持体11にフリップチップ実装される。
Then, a collective substrate having an aluminum nitride base material 11c in which 20 × 30
その後、構造体7と支持体11の間にアンダーフィルを充填し、サファイア基板1の上面1a側から、エキシマレーザ(波長約248nm)を照射し、AlGaN層とノンドープGaN層との境界で基板1と半導体層5を分離することで発光素子9を形成する。基板1を分離することで、光反射部材20に凹部20aが形成される。凹部20aは壁部20bからなり、壁部20bは半導体層5の上端部から外側に向かって高くなる。凹部20bの深さは、除去された基板1の厚みと同じで約150μmである。その後、集合基板21をTMAH溶液に浸漬し、半導体層5の上面をエッチングして粗面化する。そして、純水にて洗浄を行い、TMAH溶液を除去する。
Thereafter, an underfill is filled between the
その後、適宜壁部20bに、例えば厚み約0.1μmのAg(部材、厚み等)の反射層50をスパッタ等によって設け、YAG蛍光体を液状のシリコーン樹脂に含有させた蛍光体樹脂を凹部に滴下法やスプレー等で形成した後、硬化させて第1封止部材40を形成する。最後に、発光装置100を得るため、支持体11を支持体1つ1つの単位でダイシングにて切断する。完成した発光装置100は、光出射面側からみて約1.2mm×約1.2mm、光出射面約1.0×1.0mm、壁部の厚みA約0.05〜0.2mmであり、発光装置の高さは約0.55mmとなり、光反射部材20が発光装置100の外表面を形成している。また、発光装置100の光出射面は、第1封止部材40の上面であり、第1封止部材40の上面と光反射部材20の上面は略面一である。
Thereafter, a reflection layer 50 of, for example, about 0.1 μm thick Ag (member, thickness, etc.) is provided on the wall 20b by sputtering or the like, and a phosphor resin in which a YAG phosphor is contained in a liquid silicone resin is formed in the recess. After forming by a dropping method or spraying, the first sealing
以上により、実施形態1の発光装置100を作製することができる。
Through the above steps, the light-emitting
1…基板、1a…上面、1b…下面、1c…側面、1ca…傾斜面
2…第1(n型)半導体層
3…活性層
4…第2(p型)半導体層
5…半導体層、5a…(半導体層の)上面
6a…n側電極、6b…p側電極
61a…n側導電部材、61b…p側導電部材
62…絶縁層
7…構造体
9…発光素子
10…ブレード
11…支持体、11a…n側配線、11b…p側配線、11c…基材
20…光反射部材、20a…凹部、20b…壁部、20ba…(壁部の)上面
21…異方性導電部材
22…導電性粒子
23…バインダ樹脂
24…光反射性材料
25…導電性接着剤(半田)
40…第1封止部材
50…反射層
60…第2封止部材
100…発光装置
A…(実施形態1の)光反射部材の厚み
B…(実施形態2の)光反射部材(異方性導電部材)の厚み
C…(ブレードの)刃先の中心線
DESCRIPTION OF
40 ... 1st sealing member 50 ...
Claims (9)
上面と、下面と、前記下面側から前記上面側へ向かって外向きに傾斜する傾斜面を備える側面と、を有する基板の前記下面側に、第1半導体層及び第2半導体層を含む半導体層と、前記第1半導体層と電気的に接続されるn側電極と、前記第2半導体層と電気的に接続されるp側電極と、が形成された構造体を準備する第1の工程と、
n側配線及びp側配線を同一面上に有する支持体を準備する第2の工程と、
前記構造体のn側電極及びp側電極と、前記支持体のn側配線及びp側配線とを、それぞれ電気的に接続する第3の工程と、
光反射部材によって、前記基板の側面の傾斜面を被覆する第4の工程と、を含み、
前記第4の工程の後、前記基板を前記構造体から除去することで、前記光反射部材に、前記半導体層の上端部から外側へ向かって高くなる壁部を備える凹部を形成する第5の工程を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 A method of manufacturing a light emitting device in which a light emitting element is flip-chip mounted on a support,
A semiconductor layer including a first semiconductor layer and a second semiconductor layer on the lower surface side of the substrate having an upper surface, a lower surface, and a side surface including an inclined surface inclined outward from the lower surface side toward the upper surface side. And a first step of preparing a structure in which an n-side electrode electrically connected to the first semiconductor layer and a p-side electrode electrically connected to the second semiconductor layer are formed. ,
a second step of preparing a support having an n-side wiring and a p-side wiring on the same surface;
A third step of electrically connecting the n-side electrode and the p-side electrode of the structure and the n-side wiring and the p-side wiring of the support, respectively;
A fourth step of covering the inclined surface of the side surface of the substrate with a light reflecting member,
After the fourth step, by removing the substrate from the structure, the light reflecting member is formed with a recess having a wall portion that rises outward from the upper end portion of the semiconductor layer. The manufacturing method of the light-emitting device characterized by including a process.
前記第3の工程において、複数の前記構造体と前記集合基板とを電気的に接続し、
第5の工程の後、前記集合基板及び前記光反射部材を切断することで、発光装置を個片化する請求項1~8のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。 In the second step, the support is prepared as a collective substrate in which a plurality are connected,
In the third step, the plurality of structures and the collective substrate are electrically connected,
9. The method for manufacturing a light-emitting device according to claim 1, wherein after the fifth step, the light-emitting device is separated into pieces by cutting the collective substrate and the light reflecting member.
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