JP5698633B2 - 半導体発光装置、発光モジュール、および半導体発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
この様な半導体発光装置には、基板などに実装した際に半導体発光装置の側面が出射面(光取り出し面)となるサイドビュー型と呼ばれているものがある。
サイドビュー型の半導体発光装置においては、半導体発光装置の実装面側に設けられた端子面と、基板に設けられた電極とをはんだ付けすることで実装が行われる。そのため、はんだ付け部分の視認が困難になるという問題がある。
そこで、側面にも端子面を露出させた半導体発光装置が提案されている。
しかしながら、単に側面に端子面を露出させると、外形形状が複雑となり生産性が悪くなったり、外形寸法が大きくなったりするという新たな問題が生ずる。
[第1の実施形態]
(半導体発光装置)
図1は、第1の実施形態に係る半導体発光装置を例示するための模式図である。
図1(a)、(b)は第1の実施形態に係る半導体発光装置10aを模式的に示す斜視図、図1(c)は図1(a)におけるA−A断面図、図1(d)は図1(a)におけるB−B断面図である。
図1(a)、(b)に示すように、半導体発光装置10aは、四角柱形状の外形を有し、封止部25と、透光部27と、を含む。
さらに、積層体15と透光部27との間に、レンズ26を設けることができる。レンズ26は、積層体15から放射される光を集光して指向性を向上させる。
一方、積層体15の第2の主面15b側には、p形GaN層12に電気的に接続されたp側電極16(第1電極の一例に相当する)と、n形GaN層11に電気的に接続されたn側電極17(第2電極の一例に相当する)と、が設けられている。n側電極17は、p形GaN層12および発光層13を選択的にエッチングして除去したn形GaN層11の表面に設けられている。
側面25bにつながる側面25cには、端子面23aにつながる端子面23b(第2端子面の一例に相当する)が露出している。すなわち、端子面23aと端子面23bとは連続して設けられている。
端子面23aは、封止部25の側面25bから突出しておらず、面一となっている。端子面23bは、封止部25の側面25cから突出しておらず、面一となっている。
端子面24aは、封止部25の側面25bから突出しておらず、面一となっている。端子面24bは、封止部25の側面25dから突出しておらず、面一となっている。
端子面23a、23b、24a、24bは、基板などに設けられた電極と接続材を介して電気的に接続される。
また、半導体発光装置10aを光源である積層体15とほぼ同じサイズとすることができるので、半導体発光装置10aの小型化を図ることができる。
なお、複数の半導体発光装置10aを一括して形成し、個片化をすることに関する詳細は後述する。
またさらに、端子面23a、23b、24a、24bが側面から突出しないようにすれば、接続材の這い上がりが阻害されることがない。そのため、良好なフィレットを形成することができる。
なお、半導体発光装置10aを基板に接続する際の詳細は後述する。
封止部25は、四角柱形状を有し、p側配線部23と、n側配線部24とを覆うように設けられている。封止部25は、絶縁性材料から形成されるものとすることができる。封止部25の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などを例示することができる。
図2は、半導体発光装置10aを有した発光モジュール201aを例示するための模式図である。図2(a)は発光モジュール201aの模式平面図、図2(b)は図2(a)におけるA−A断面図、図2(c)は図2(a)におけるD−D断面図である。
図2(a)〜(c)に示すように、発光モジュール201aには、半導体発光装置10aと、基板100とが設けられている。
絶縁部103は、白色の材料、例えば、白色のエポキシ系樹脂から形成されるものとすることができる。絶縁部103の色が白色であれば、発光層13から放射された光のうち、絶縁部103側に向かう光りを反射することができるので、光の損失を低減することが可能となる。
そのため、積層体15の第1の主面15aと、透光部27の出射面27aとは、基板100に対して略垂直となる。その結果、図2(c)に示すように、積層体15から放射された光は、基板100に対して略平行な方向に放射される。この様な方向に光りを放射する半導体発光装置10aは、サイドビュー型と呼ばれている。すなわち、発光モジュール201aには、サイドビュー型の半導体発光装置10aが設けられている。サイドビュー型の半導体発光装置10aを有した発光モジュール201aは、例えば、液晶表示装置のバックライトにおいて、導光板の側面から光を照射するような用途に適している。前述したように、半導体発光装置10aは光源である積層体15とほぼ同じサイズとなっているので、発光モジュール201aの小型化、ひいては、発光モジュール201aが設けられる液晶表示装置などの小型化を図ることが可能となる。
図2(b)に示すように、半導体発光装置10aと、基板100とは接続材104a、104bを介して電気的に接続される。
この際、端子面23a、23bは、接続材104aを介して電極102aと電気的に接続される。端子面24a、24bは、接続材104bを介して電極102bと電気的に接続される。
接続材104a、104bは、例えば、はんだ、導電性ペーストなどとすることができる。
また、端子面23a、24aのみによる接続を行うようにすると、接続部分の面積が少ないことから、接続強度が不足するおそれがある。
そのため、半導体発光装置10aにおいては、端子面23b、24bによる接続をも行うようにしている。
図3〜図15は、半導体発光装置10aの製造方法を例示するための模式工程断面図である。
半導体発光装置10aの製造方法においては、例えば、基板5上に複数の半導体発光装置10aを一括して形成するようにすることができる。そのため、図3〜図15においては、基板5の一部の領域における半導体発光装置10aの形成を例示することにする。
基板5の主面上には、n形GaN層11が形成され、その上に発光層13、n形GaN層12が形成される。基板5には、例えば、サファイア基板を用いることができ、その主面上に、MOCVD(metal organic chemical vapor deposition)法を用いてGaN系窒化物半導体層であるn形GaN層11、発光層13、n形GaN層12を順次成長させる。
積層体15の第1の主面15aは、n形GaN層11における基板5と接する面である。そして、p形GaN層12の表面が、積層体15の第2の主面15bとなる。
なお、積層体15を個々の単位に分離する工程は、p形GaN層12を選択的にエッチングした後、あるいは、後述するp側電極16、n側電極17の形成後に行っても良い。
図5(b)示すように、n形GaN層11の露出面11aは、積層体15の配列方向であってダイシング領域d2に沿った方向において、交互に逆方向に形成され、露出面11aがダイシング領域d1を挟んで向き合うように配置される。n形GaN層11の露出面の配置は、この例に限定される訳ではなく、ダイシング領域d2に沿って同じ方向に形成されても良い。
あるいは、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜などの無機膜を用いて、絶縁部18を形成することもできる。無機膜とする場合には、レジストマスクを用いたエッチングによって、コンタクトホール18a、18bを形成することができる。
シードメタル19は、例えば、スパッタ法で形成される。シードメタル19は、例えば、絶縁部18側から順に積層されたチタン(Ti)および銅(Cu)の積層膜を含むものとすることができる。
次に、図7(c)に示すように、シードメタル19上にレジストマスク41を形成する。その後、電解銅(Cu)メッキを行うことでCu膜を形成する。メッキ電流はシードメタル19を経由して流れ、シードメタル19の表面にCu膜が形成される。
p側再配線部21は、コンタクトホール18a内にも形成され、シードメタル19を介してp側電極16と電気的に接続される。n側再配線部22は、コンタクトホール18b内にも形成され、シードメタル19を介してn側電極17と電気的に接続される。
ダイシング領域d2は、p側再配線部21の側面21aおよびn側再配線部22の側面22aに沿った方向(図8(b)の縦方向)に延在する。そして、図1(a)および(b)における封止部25の側面25bに、p側再配線部21の側面21aおよびn側再配線部22の側面22aが露出する。
さらに、p側再配線部21におけるn側再配線部22に向き合う辺において、側面21aの側の角には切り欠き部21cが形成されている。切り欠き21cは、側面21aと側面22aとの間に設けられる。これにより、ダイシング後に封止部25から露出する側面21aと側面22aとの間の間隔を広げることが可能となり、基板などとの接続の際に、はんだなどによる短絡を回避することができる。
続いて、図9(b)に示すように、配線部形成用のレジストマスク42を形成する。レジストマスク42は、前述のレジストマスク41よりも厚く形成する。なお、レジストマスク41を除去せずに残し、その上にレジストマスク42を重ねて形成しても良い。
図11(a)およびその平面図である図11(b)は、レジストマスク42を除去した状態を示している。
図11(a)に示すように、p側配線部23は、p側再配線部21よりも小さく形成される。このため、図11(b)中に示すように、切り欠き部21cを除いて、p側再配線部21が、p側配線部23の側からn側配線部24の側に延在するように形成される。
次に、図12(b)に示すように、p側配線部23、n側配線部24、および、その間に露出した絶縁部18の表面を覆う封止部25を形成する。封止部25には、発光層13の発光に対して遮光性を付与するために、例えば、カーボンブラックを含有させることができる。また、発光層13の発光を反射する酸化チタン等の粉末を含有させてもよい。
さらに、例えば、KOH(水酸化カリウム)水溶液やTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)等で、第1の主面15aをエッチングする。これにより、図13(b)に示すように、結晶面方位に依存したエッチング速度の違いに起因する凹凸が、第1の主面15aに形成される。あるいは、レジストマスクを用いたパターニングにより、第1の主面15aに凹凸を形成しても良い。この第1の主面15aに形成された凹凸により、光取り出し効率を向上させることができる。
この場合、第1の主面15aと透光部27との間に、レンズ26を形成しても良い。レンズ26には、発光層13が放射する光に対して透光性を有する材料、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラスなどを用いることができる。レンズ26は、例えば、グレースケールマスクを用いたエッチング法や、インプリント法によって形成することができる。
なお、第1の主面15aと透光部27との間にレンズ26を設けない構造であってもよい。
同様に、p側再配線部21及びn側再配線部22において、ダイシング領域d2、d1に張り出した部分も切断される。これにより、封止部25の側面に、p側再配線部21の側面21a、21bおよびn側再配線部22の側面22a、22bも露出する(図1(a)参照)。
なお、個片化された半導体発光装置10aは、ひとつの積層体15を含むシングルチップ構造でも、複数の積層体15を含むマルチチップ構造であってもよい。
次に、発光モジュール201aの製造方法について例示をする。
なお、各図の(a)は製造工程を例示するための模式平面図、(b)は(a)におけるA−A断面図である。
図16(a)、(b)に示すように、基板100の基体101の表面には、電極102a、102bが形成されている。電極102a、102bにおいて半導体発光装置10aと電気的な接続を行う部分は、絶縁部103から露出している。
次に、図18(a)、(b)に示すように、ダイボンディング法を用いて、基板100の上に半導体発光装置10aを搭載する。このとき、端子面23aと接続材104aとを対向させ、端子面23bと接続材104bとを対向させる。この状態で接続材104aと接続材104bを溶融し、その後凝固させる。これにより、端子面23a、23bは接続材104aを介して電極102aに、端子面24a、24bは接続材104bを介して電極102bに、接続される。
この様にして、図19(a)、(b)に示す様な発光モジュール201aが製造される。
(半導体発光装置)
図20は、第2の実施形態に係る半導体発光装置を例示するための模式図である。
図20(a)、(b)は第2の実施形態に係る半導体発光装置10bを模式的に示す斜視図、図20(c)は図20(a)におけるA−A断面図、図20(d)は図20(a)におけるB−B断面図である。
図20(a)〜(c)に示すように、半導体発光装置10bは、四角柱形状の外形を有し、封止部25と、透光部27と、を含む。
これに対して、半導体発光装置10bの場合には、端子面23b、24bが側面25aに露出している。すなわち、半導体発光装置10bは、端子面23b、24bが露出する側面が半導体発光装置10aとは異なるものとなっている。
図21は、半導体発光装置10bを有した発光モジュール201bを例示するための模式図である。図21(a)は発光モジュール201bの模式平面図、図21(b)は図21(a)におけるA−A断面図、図21(c)は図21(a)におけるD−D断面図である。
図21(a)〜(c)に示すように、発光モジュール201bには、半導体発光装置10bと、基板100とが設けられている。
前述したように、半導体発光装置10bは、端子面23b、24bが露出する側面が半導体発光装置10aとは異なるものとなっている。そのため、発光モジュール201bは、フィレット104a1、104b1が形成される位置が、発光モジュール201aとは異なるものとなる。
しかしながら、フィレット104a1、104b1が形成される位置が異なるものとなっても、前述した発光モジュール201aが有する効果と同様の効果を得ることができる。 発光モジュール201bの製造方法は、前述した発光モジュール201aの製造方法と同様とすることができる。そのため、発光モジュール201bの製造方法に関する詳細は省略する。
(半導体発光装置)
図22は、第3の実施形態に係る半導体発光装置を例示するための模式図である。
図22(a)、(b)は第3の実施形態に係る半導体発光装置10cを模式的に示す斜視図、図22(c)は図22(a)におけるA−A断面図、図22(d)は図22(a)におけるB−B断面図である。
図22(a)〜(c)に示すように、半導体発光装置10cは、四角柱形状の外形を有し、封止部25と、透光部27と、を含む。
図23は、半導体発光装置10cを有した発光モジュール201cを例示するための模式図である。図23(a)は発光モジュール201cの模式平面図、図23(b)は図23(a)におけるA−A断面図、図23(c)は図23(a)におけるD−D断面図である。
図23(a)〜(c)に示すように、発光モジュール201bには、半導体発光装置10cと、基板100とが設けられている。
前述したように、半導体発光装置10cは、端子面23b1、23b2、24b1、24b2が露出する側面が半導体発光装置10aとは異なるものとなっている。そのため、発光モジュール201cは、フィレット104a1、104b1が形成される位置が、発光モジュール201aとは異なるものとなる。
しかしながら、フィレット104a1、104b1が形成される位置が異なるものとなっても、前述した発光モジュール201aが有する効果と同様の効果を得ることができる。 発光モジュール201cの製造方法は、前述した発光モジュール201aの製造方法と同様とすることができる。そのため、発光モジュール201cの製造方法に関する詳細は省略する。
また、ダイシング領域d1に設けられた開口の内部にも封止部25を充填するようにすることもできる。
例えば、絶縁部18がポリイミドから形成された場合、ポリイミドは透光性を有するので絶縁部18の端面から光が漏れるおそれがある。ダイシング領域d1に設けられた開口の内部にも封止部25を充填するようにすれば、遮光性を有する封止部25により絶縁部18の端面を覆うことができるので、絶縁部18の端面から光が漏れることを抑制することができる。
また、p側再配線部の側面、n側再配線部の側面がエッジe1、e2を越えてダイシング領域d2に張り出さないようにすることもできる。この場合、配線部のみがエッジe1、e2を越えてダイシング領域d2に張り出すようにすることができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
Claims (6)
- 第1導電形の第1半導体層と、第2導電形の第2半導体層と、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた発光層と、を含み、前記発光層が放射する光を前記第2半導体層側の第1の主面から放射する積層体を、成長基板の上に複数形成する工程と、
前記積層体の前記第1の主面とは反対側の第2の主面側において、前記第1半導体層に第1電極を介して接続される第1配線部と、前記第2半導体層に第2電極を介して接続される第2配線部と、を形成する工程と、
前記第1配線部と、前記第2配線部と、を覆う封止部を形成する工程と、
前記積層体毎に切断することで個片化する工程と、
を備え、
前記個片化する工程において、前記切断により、
前記第1配線部の第1端子面を前記第1の主面に交差する前記封止部の第1側面に露出させ、
前記第1配線部の第2端子面を前記第1側面に交差する前記封止部の第2側面に露出させ、
前記第2配線部の第3端子面を前記第1側面に露出させ、
前記第2配線部の第4端子面を前記第2側面と平行な前記封止部の第3側面に露出させ、
前記第1端子面と、前記第2端子面とを連続させ、
前記第3端子面と、前記第4端子面とを連続させる半導体発光装置の製造方法であって、
前記第1側面が接続基板に対峙した状態で、前記第1端子面及び前記第2端子面が前記接続基板に設けられた第3電極に接続部材を介して接続される面であり、前記第3端子面及び前記第4端子面が前記接続基板に設けられた第4電極に接続部材を介して接続される面である半導体発光装置の製造方法。 - 第1導電形の第1半導体層と、第2導電形の第2半導体層と、前記第1半導体層と前記第2半導体層との間に設けられた発光層と、を含み、前記発光層が放射する光を前記第2半導体層側の第1の主面から放射する積層体を、成長基板の上に複数形成する工程と、
前記積層体の前記第1の主面とは反対側の第2の主面側において、前記第1半導体層に第1電極を介して接続される第1配線部と、前記第2半導体層に第2電極を介して接続される第2配線部と、を形成する工程と、
前記第1配線部と、前記第2配線部と、を覆う封止部であって、前記第1配線部の第1端子面を前記第1の主面に平行な前記封止部の表面に露出させ、前記第2配線部の第3端子面を前記封止部の前記表面に露出させた封止部を形成する工程と、
前記積層体毎に切断することで個片化する工程と、
を備え、
前記個片化する工程において、前記切断により、
前記第1配線部の第2端子面を前記第1の主面に交差する前記封止部の第1側面に露出させ、
前記第2配線部の第4端子面を前記封止部の前記第1側面に露出させ、
前記第1端子面と、前記第2端子面とを連続させ、
前記第3端子面と、前記第4端子面とを連続させる半導体発光装置の製造方法であって、
前記第1側面が接続基板に対峙した状態で、前記第1端子面及び前記第2端子面が前記接続基板に設けられた第3電極に接続部材を介して接続される面であり、前記第3端子面及び前記第4端子面が前記接続基板に設けられた第4電極に接続部材を介して接続される面である半導体発光装置の製造方法。 - 請求項1または2に記載の製造方法により製造された半導体発光装置。
- 前記第1端子面と、前記第2端子面と、前記第3端子面と、前記第4端子面と、は、露出する側面または表面とそれぞれ面一に設けられる請求項3記載の半導体発光装置。
- 前記封止部は、四角柱形状を有している請求項3または4に記載の半導体発光装置。
- 請求項3〜5のいずれか1つに記載の半導体発光装置と、
前記第3電極と、前記第4電極と、を有する前記接続基板と、
を備え、
前記第3電極は、前記半導体発光装置の第1端子面と、第2端子面と、に接続され、
前記第4電極は、前記半導体発光装置の第3端子面と、第4端子面と、に接続される発光モジュール。
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