JP6431603B2 - インタポーザ - Google Patents

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    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
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    • H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
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    • H01L2224/29299—Base material
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    • H01L2224/29338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29339—Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
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    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
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    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
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    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
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    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
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    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
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    • H01L2224/8338—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83399—Material
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    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
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    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8384—Sintering
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    • H01L2224/85438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/85444—Gold (Au) as principal constituent
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    • H01L2224/85447—Copper (Cu) as principal constituent
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    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
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    • H01L2224/85438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/85455—Nickel (Ni) as principal constituent
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    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/147—Semiconductor insulating substrates
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    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49838—Geometry or layout
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    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
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Description

本発明は、インタポーザ（interposer）に関し、より詳細には、発光素子と回路基板との間に介在させるインタポーザに関する。
従来、この種のインタポーザとしては、発光素子（ＬＥＤチップ）を実装する、反射率の高い配線基板が知られている（特許文献１）。
特許文献１に記載された配線基板は、セラミック基板の上面にめっきにより金膜がパターン形成されている。
金膜には、アノード電極とカソード電極とがあり、それぞれは互いに短絡しないようにして、配線基板外の回路へと繋がっている。
配線基板は、実装部の周りにおいて、金膜上と、セラミック基板の上面の金膜が形成されていない素地部の略全体とに銀膜が形成されている。銀膜の上には、誘電体多層膜が形成されている。
配線基板では、金膜の下に白金膜があり、白金膜の下にチタン膜があり、チタン膜がセラミック基板に接している。
配線基板を備えた発光装置では、配線基板にＬＥＤチップを金と錫との合金で接合して、フリップチップ実装している。
発光素子と回路基板との間に介在させるインタポーザの分野においては、低コスト化が望まれている。
特開２０１１−１５１３３９号公報
本発明の目的は、低コスト化を図ることが可能なインタポーザを提供することにある。
本発明に係る一態様のインタポーザは、シリコン基板と、前記シリコン基板の表面上に直接形成されたシリコン酸化膜と、前記シリコン酸化膜の表面上に直接形成された所定パターンのアルミニウム膜と、回路基板に前記シリコン基板を固定するために前記シリコン基板の裏面上に形成された固定部と、前記所定パターンのアルミニウム膜の表面上において局所的に直接形成された、発光素子用の素子実装部と、前記所定パターンのアルミニウム膜の表面上において局所的に直接形成された複数の端子部と、を備える。前記素子実装部及び前記複数の端子部の各々は、Ｎｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜との積層構造又はＮｉ膜とＡｕ膜との積層構造を有する。インタポーザは、前記素子実装部における前記Ａｕ膜の表面の所定領域上にＡｕＳｎ層が形成されている。前記所定パターンのアルミニウム膜の表面は、前記素子実装部の周りで、光を反射する反射面を形成している。インタポーザは、前記所定パターンのアルミニウム膜の表面のうち前記素子実装部及び前記複数の端子部それぞれと接していない領域を直接覆っている光透過性の保護膜を備える。
図１は、本発明の実施形態１に係るインタポーザを示す概略断面図である。 図２は、同上のインタポーザを用いたＬＥＤモジュールを示す概略断面図である。 図３Ａ及び３Ｂは、同上のインタポーザの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 図４Ａ及び４Ｂは、同上のインタポーザの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 図５Ａ及び５Ｂは、同上のインタポーザの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 図６Ａ及び６Ｂは、同上のインタポーザの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 図７Ａ及び７Ｂは、同上のインタポーザの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 図８は、本発明の実施形態１の変形例１に係るインタポーザを示す概略断面図である。 図９は、本発明の実施形態１の変形例２に係るインタポーザを示す概略平面図である。 図１０は、本発明の実施形態２に係るインタポーザを示す概略断面図である。 図１１は、同上のインタポーザを備えた発光装置を示す概略断面図である。 図１２は、同上のインタポーザを備えた発光装置の製造方法を説明する主要工程断面図である。 図１３は、実施形態２の変形例のインタポーザを示す概略平面図である。
下記の実施形態１、２において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
（実施形態１）
以下では、本実施形態のインタポーザ２ａについて、図１及び２に基づいて説明する。
インタポーザ２ａは、図２に示すように、発光素子３を実装して回路基板６に固定される実装基板である。言い換えれば、インタポーザ２ａは、発光素子３と回路基板６との間に介在させ、発光素子３と回路基板６とを電気的に接続するために用いられる中継用基板である。
図１に示すように、インタポーザ２ａは、シリコン基板２０と、シリコン基板２０の表面上に直接形成されたシリコン酸化膜２１と、シリコン酸化膜２１の表面上に直接形成された所定パターンのアルミニウム膜２２と、を備える。インタポーザ２ａは、シリコン基板２０の裏面上に形成された固定部２３を備える。固定部２３は、回路基板６（図２参照）にシリコン基板２０を固定するために形成されている。インタポーザ２ａは、所定パターンのアルミニウム膜２２の表面上において局所的に直接形成された、発光素子３（図２参照）用の素子実装部２４と、所定パターンのアルミニウム膜２２の表面上において局所的に直接形成された複数の端子部２５と、を備える。素子実装部２４及び複数の端子部２５の各々は、Ｎｉ膜２６１とＰｄ膜２６２とＡｕ膜２６３との積層構造を有する。インタポーザ２ａは、素子実装部２４におけるＡｕ膜２６３の表面の所定領域上にＡｕＳｎ層２７が形成されている。所定パターンのアルミニウム膜２２の表面は、素子実装部２４の周りで、光を反射する反射面２２２を形成している。インタポーザ２ａは、光透過性の保護膜２９を備える。保護膜２９は、所定パターンのアルミニウム膜２２の表面のうち素子実装部２４及び複数の端子部２５それぞれと接していない領域を直接覆っている。素子実装部２４及び複数の端子部２５では、Ｎｉ膜２６１、Ｐｄ膜２６２及びＡｕ膜２６３が、所定パターンのアルミニウム膜２２の表面側から、この順に並んでいる。以上説明した構成のインタポーザ２ａでは、低コスト化を図ることが可能となる。より詳細には、素子実装部２４及び複数の端子部２５は、無電解めっきにより形成されている。要するに、Ｎｉ膜２６１、Ｐｄ膜２６２及びＡｕ膜２６３は、それぞれ無電解めっきにより形成されている。ＡｕＳｎ層２７は、電解めっきにより形成されている。インタポーザ２ａでは、所定パターンのアルミニウム膜２２の表面が、素子実装部２４の周りで、光を反射する反射面２２２を形成し、かつ、光透過性の保護膜２９により直接覆われているので、反射率を高め、かつ、反射率の経時変化を抑制することが可能となる。インタポーザ２ａでは、所定パターンのアルミニウム膜２２が、発光素子３と回路基板６とを電気的に接続するための配線層としての機能と、発光素子３から放射された光を反射する反射膜としての機能と、を有する。しかも、インタポーザ２ａでは、素子実装部２４と複数の端子部２５とがＮｉ膜２６１とＰｄ膜２６２とＡｕ膜２６３との積層構造を有するので、発光素子３を素子実装部２４にＡｕＳｎにより接合できるようにした構成を採用しながらも、Ａｕ膜２６３のＡｕの使用量を低減することが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。
以下では、インタポーザ２ａを用いたＬＥＤモジュール１０ａについて図２に基づいて説明した後で、インタポーザ２ａについて詳述する。
ＬＥＤモジュール１０ａは、インタポーザ２ａと、インタポーザ２ａに実装された発光素子３と、インタポーザ２ａが実装された回路基板６と、を備える。
発光素子３は、ＬＥＤチップであり、例えば、紫外波長域に発光ピーク波長を有する紫外線を放射する紫外線ＬＥＤチップである。紫外線ＬＥＤチップは、ＡｌＧａＮ系紫外線ＬＥＤチップであり、ＵＶ−Ｃの波長域に発光ピーク波長を有する。これにより、ＬＥＤモジュール１０ａは、例えば、殺菌の用途に好適に用いることが可能となる。「ＵＶ−Ｃの波長域」とは、例えば国際照明委員会（ＣＩＥ）における紫外線の波長による分類によれば、１００ｎｍ〜２８０ｎｍである。ＬＥＤモジュール１０ａでは、殺菌の用途で利用する場合、発光素子３が、２４０ｎｍ〜２８０ｎｍの波長域に発光ピーク波長を有する紫外線を放射するのが好ましい。
本明細書では、インタポーザ２ａとインタポーザ２ａに実装した発光素子３とを備える発光装置１ａを回路基板６に実装したモジュールを、ＬＥＤモジュール１０ａと称する。
発光素子３は、図２に示すように、基板３０を備える。基板３０は、第１面３０１と第２面３０２と、を有する。発光素子３は、基板３０の第１面３０１側において、第１面３０１に近い側から順に、第１導電型半導体層３３、発光層３４、第２導電型半導体層３５が形成されている。
発光素子３は、基板３０がサファイア基板、単結晶ＡｌＮ基板等により構成されているのが好ましい。基板３０は、発光層３４から放射される紫外線（光）に対して透明であるのが好ましい。発光素子３は、基板３０と第１導電型半導体層３３との間にバッファ層（buffer layer）を備えているのが好ましい。発光層３４は、多重量子井戸構造を有しているのが好ましい。
発光素子３は、メサ構造（mesa structure）３７を有しており、第１導電型半導体層３３の露出した表面上に第１電極３１が形成され、第２導電型半導体層３５の表面上に第２電極３２が形成されている。これにより、発光素子３では、厚さ方向の一面側に第１電極３１及び第２電極３２が配置されている。発光素子３では、第１導電型半導体層３３がｎ型半導体層であり、第２導電型半導体層３５がｐ型半導体層である。よって、発光素子３では、第１電極３１、第２電極３２が、負電極、正電極を、それぞれ構成している。
発光素子３は、第２導電型半導体層３５の表面の面積が、第１導電型半導体層３３の露出させた表面の面積よりも大きい。
発光素子３は、絶縁膜３８を備えている。絶縁膜３８は、電気絶縁性を有する。絶縁膜３８は、第２電極３２における第２導電型半導体層３５との接触領域を囲むように第２導電型半導体層３５の表面上に形成されている。また、発光素子３では、第２電極３２が第２導電型半導体層３５の表面と絶縁膜３８の表面とに跨って形成されている。発光素子３では、第２電極３２のうち中央部よりも第２導電型半導体層３５から離れる向きに突出した外周部が、突起構造部３６を構成している。発光素子３では、第２電極３２が第１電極３１よりも大きいのが好ましい。また、発光素子３では、突起構造部３６が、第２電極３２の外周の全周に亘って形成されているのが好ましい。発光装置１ａでは、発光素子３の突起構造部３６がインタポーザ２ａの素子実装部２４の表面に接している。
発光装置１ａでは、第２接合部６２が第２電極３２と突起構造部３６と第２導体部２４２とで囲まれた空間を満たすように形成されているのが好ましい。
発光素子３の第１電極３１は、第１オーミック電極層３１Ａと、第１パッド電極層３１Ｂと、を備えている。
第１オーミック電極層３１Ａは、第１導電型半導体層３３とオーミック接触を得るために、第１導電型半導体層３３の表面上に形成されている。第１パッド電極層３１Ｂは、第１オーミック電極層３１Ａを覆うように形成されている。第１パッド電極層３１Ｂは、Ｔｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成されている。
発光素子３の第２電極３２は、第２オーミック電極層３２Ａと、第２パッド電極層３２Ｂと、を備えている。
第２オーミック電極層３２Ａは、第２導電型半導体層３５とオーミック接触を得るために、第２導電型半導体層３５の表面上に形成されている。第２パッド電極層３２Ｂは、第２オーミック電極層３２Ａを覆うように形成されている。第２パッド電極層３２Ｂは、Ｔｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成されている。
第２パッド電極層３２Ｂは、第２オーミック電極層３２Ａの表面と絶縁膜３８の表面とに跨って形成されている。
回路基板６は、例えば、金属ベースプリント配線板である。この場合、回路基板６は、例えば、金属板６０１と、金属板６０１上に接着層６０２を介して形成された絶縁樹脂層６０３と、絶縁樹脂層６０３上に形成された第１配線部６１１及び第２配線部６１２と、を備えるのが好ましい。金属板６０１は、Ｃｕ板により構成してあるが、これに限らず、例えば、Ａｌ板により構成してもよい。第１配線部６１１及び第２配線部６１２は、Ｃｕ箔とＮｉ膜とＡｕ膜との積層構造を有している。回路基板６は、回路基板６の厚さ方向に沿った方向から見た平面視において、インタポーザ２ａよりも大きい。回路基板６は、金属板６０１の表面においてインタポーザ２ａの投影領域よりもやや大きな領域を露出させてある。
ＬＥＤモジュール１０ａでは、インタポーザ２ａの裏面上の固定部２３が、接合層８０１により金属板６０１と接合されている。接合層８０１は、はんだにより形成されているが、これに限らず、例えば、焼結銀により形成されていてもよい。焼結銀は、銀粒子同士が焼結により結合された焼結体である。焼結銀は、多孔質銀である。接合層８０１を焼結銀により形成する場合には、金属板６０１の表面に銀粒子と揮発性のバインダと溶剤とを含むペーストを塗布してから、発光装置１ａを金属板６０１にペーストを介して重ね合わせ、ペーストを加熱して焼結銀を形成すればよい。
また、ＬＥＤモジュール１０ａでは、インタポーザ２ａの端子部２５（第１端子部２５１）が、第１ワイヤ７０１を介して第１配線部６１１と電気的に接続されている。また、ＬＥＤモジュール１０ａでは、インタポーザ２ａの端子部２５（第２端子部２５２）が、第２ワイヤ７０２を介して第２配線部６１２と電気的に接続されている。第１ワイヤ７０１及び第２ワイヤ７０２の各々は、Ａｕワイヤであるのが好ましい。
以下では、インタポーザ２ａについて、より詳細に説明する。
インタポーザ２ａは、一例として、１個の発光素子３を実装できるように構成されている。「実装する」とは、発光素子３を配置して機械的に接続すること及び電気的に接続することを含む概念である。
インタポーザ２ａは、平面視において発光素子３よりも大きい。言い換えれば、インタポーザ２ａは、インタポーザ２ａの厚さ方向から見て発光素子３よりも大きい。
シリコン基板２０は、単結晶シリコン基板である。シリコン基板２０の表面は、（１００）面であるのが好ましい。シリコン基板２０は、素子実装部２４及び複数の端子部２５を支持する機能を有する。また、シリコン基板２０は、発光素子３で発生する熱を効率良く外部に伝えるためのヒートシンク（heat sink）としての機能を有する。
シリコン基板２０は、平板状に形成されている。シリコン基板２０の外周形状は、矩形（直角四辺形）状である。
シリコン酸化膜２１は、電気絶縁膜である。シリコン酸化膜２１は、熱酸化膜であるのが好ましい。シリコン酸化膜２１は、シリコン基板２０と素子実装部２４とを電気的に絶縁する機能を有する。シリコン酸化膜２１の厚さについては、例えば、発光素子３が静電気によって絶縁破壊されるのを抑制するように設定するのが好ましい。シリコン酸化膜２１の厚さは、例えば、０．５μｍである。
所定パターンのアルミニウム膜２２は、Ａｌにより形成されており、導電性及び光反射性を有する。所定パターンのアルミニウム膜２２は、発光素子３と回路基板６とを電気的に接続するための配線層としての機能と、発光素子３から放射された紫外線を反射する反射膜としての機能と、を有する。インタポーザ２ａでは、配線層がＡｌにより形成されているので、Ａｕにより形成されている場合に比べて、低コスト化を図ることが可能となる。所定パターンのアルミニウム膜２２の厚さについては、ジンケート処理（zincate treatment）に対する耐性及び所望の光反射性が得られるように設定するのが好ましい。ジンケート処理は、所定パターンのアルミニウム膜２２の表面上に素子実装部２４及び複数の端子部２５を無電解めっきにより形成するときの前処理である。ジンケート処理は、シリコン基板２０とシリコン酸化膜２１と所定パターンのアルミニウム膜２２とを含む被処理物をジンケート液に浸漬して、所定パターンのアルミニウム膜２２の表面のうち露出させてある所定領域に亜鉛を置換析出させる処理である。ジンケート液は、ＮａＯＨとＺｎＯとを含んでいる。所定パターンのアルミニウム膜２２の厚さは、例えば、１．５μｍである。
素子実装部２４は、発光素子３をフリップチップ実装する導体部分である。言い換えれば、素子実装部２４は、発光素子３をワイヤレスで実装する発光素子実装部である。素子実装部２４は、第１導体部２４１と、第２導体部２４２と、で構成されている。第１導体部２４１には、発光素子３の第１電極３１が第１接合部６１（図２参照）により接合される。第２導体部２４２には、発光素子３の第２電極３２が第２接合部６２（図２参照）により接合される。第１接合部６１及び第２接合部６２の各々は、ＡｕＳｎにより形成されている。要するに、素子実装部２４は、発光素子３と電気的に接続するための第１導体部２４１及び第２導体部２４２を備えている。第１導体部２４１は、発光素子３の第１電極３１が電気的に接続される導電層である。第２導体部２４２は、発光素子３の第２電極３２が電気的に接続される導電層である。インタポーザ２ａでは、第１導体部２４１と第２導体部２４２とが空間的に分離されるように、第１導体部２４１及び第２導体部２４２が配置されている。これにより、インタポーザ２ａでは、第１導体部２４１と第２導体部２４２とが電気的に絶縁されている。
複数の端子部２５は、互いに離れて配置されている。また、複数の端子部２５は、素子実装部２４から離れて配置されている。より詳細には、インタポーザ２ａでは、素子実装部２４が、シリコン酸化膜２１の表面の中央部において局所的に配置され、複数の端子部２５が、シリコン酸化膜の表面の周部において局所的に配置されている。複数の端子部２５としては、第１導体部２４１に電気的に接続された第１端子部２５１と、第２導体部２４２に電気的に接続された第２端子部２５２と、がある。
所定パターンのアルミニウム膜２２が、シリコン酸化膜２１の表面における外周縁を避けて形成されている。これにより、インタポーザ２ａでは、その製造時におけるダイシングのときに所定パターンのアルミニウム膜２２がダイシングソー（dicing saw）に引きずられてシリコン基板２０に接触するのを抑制することが可能となり、製造歩留りの向上を図ることが可能となる。シリコン酸化膜２１の表面において、シリコン酸化膜２１の外周線から所定パターンのアルミニウム膜２２までの距離は、例えば、０．０５ｍｍ〜１ｍｍ程度であるのが好ましい。
発光装置１ａにおける第１接合部６１は、第１導体部２４１におけるＡｕ膜２６３の表面の所定領域上のＡｕＳｎ層２７を利用して形成される。発光装置１ａにおける第２接合部６２は、第２導体部２４２におけるＡｕ膜２６３の表面の所定領域上のＡｕＳｎ層２７を利用して形成される。
ＡｕＳｎ層２７の厚さは、発光素子３の突起構造部３６の突出量（例えば、１μｍ）と、発光素子３の厚さ方向における第２電極３２と第１電極３１との段差の高さ（例えば、１μｍ）と、の合計よりも所定厚さ（例えば、１μｍ）だけ大きくなるように設定してある。つまり、ＡｕＳｎ層２７の厚さは、一例として、３μｍに設定してある。「突起構造部３６の突出量」は、第２電極３２の中央部の表面を含む平面と突起構造部３６の先端面を含む平面との間の寸法である。「発光素子３の厚さ方向における第２電極３２と第１電極３１との段差の高さ」は、第１電極３１の中央部の表面を含む平面と第２電極３２の中央部の表面を含む平面との間の寸法である。
ところで、素子実装部２４及び複数の端子部２５は、上述のように、Ｎｉ膜２６１とＰｄ膜２６２とＡｕ膜２６３との積層構造を有する。要するに、インタポーザ２ａでは、素子実装部２４と複数の端子部２５とが同じ積層構造を有する。より詳細には、インタポーザ２ａでは、第１導体部２４１と第２導体部２４２と複数の端子部２５の各々とが、同じ積層構造を有する。
インタポーザ２ａでは、第１導体部２４１と第２導体部２４２と複数の端子部２５とが、同じ材料で、かつ、同じ厚さで構成された積層構造を有している。これにより、インタポーザ２ａでは、その製造時に、第１導体部２４１と第２導体部２４２と複数の端子部２５とを同時に形成することができる。また、インタポーザ２ａでは、第１導体部２４１の表面と第２導体部２４２の表面とが一平面上に揃うように構成されている。
Ｎｉ膜２６１の厚さは、例えば、２μｍである。インタポーザ２ａでは、Ｎｉ膜２６１の厚さを２μｍよりも大きく設定してあると、インタポーザ２ａの製造時においてシリコン基板２０の表面側において所定領域以外を覆うためのレジスト層を形成するときに、段差被覆性が低下する傾向にある。また、インタポーザ２ａでは、Ｎｉ膜２６１の厚さを２μｍよりも小さく設定してあると、製造時において無電解めっきにより形成するＮｉ膜２６１の厚さのばらつきが大きくなる傾向にある。
Ｐｄ膜２６２の厚さは、例えば、０．１μｍ〜０．２μｍである。Ｐｄ膜２６２の厚さは、Ｎｉ膜２６１とＡｕ膜２６３との間でバリア性を確保できる厚さであればよい。つまり、Ｐｄ膜２６２の厚さは、Ｎｉ膜２６１とＡｕ膜２６３との間でそれぞれの構成元素（Ｎｉ、Ａｕ）の拡散が抑制される厚さであればよい。構成元素の拡散の有無は、例えば、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy）等により評価することができる。
Ａｕ膜２６３の厚さは、例えば、０．１μｍである。Ａｕ膜２６３の厚さは、端子部２５においてＡｕワイヤのボンディングが可能な厚さで、より薄いのが好ましい。
インタポーザ２ａは、素子実装部２４におけるＡｕ膜２６３の表面の所定領域とＡｕＳｎ層２７との間に介在するＰｔ層２６を更に備えるのが好ましい。これにより、インタポーザ２ａでは、ＡｕＳｎ層２７を溶融させたときにＡｕＳｎ層２７とＡｕ膜２６３との間でのＳｎ及びＡｕの拡散を抑制することが可能となり、ＡｕＳｎの組成の安定化を図ることが可能となる。要するに、第１導体部２４１におけるＡｕ膜２６３とＡｕＳｎ層２７との間に配置されるＰｔ層２６、第２導体部２４２におけるＡｕ膜２６３とＡｕＳｎ層２７との間に配置されるＰｔ層２６それぞれが、Ｓｎ及びＡｕの拡散を抑制するバリア層の機能を有する。これにより、発光装置１ａでは、第１接合部６１及び第２接合部６２それぞれのＡｕＳｎの組成の安定化を図ることが可能となる。Ｐｔ層２６の厚さは、例えば、０．２μｍである。本明細書において、「Ａｕ膜２６３の表面の所定領域上にＡｕＳｎ層２７が形成され」とは、Ａｕ膜２６３の表面上にＡｕＳｎ層２７が直接形成される形態でもよいし、Ａｕ膜２６３の表面上にＰｔ層２６を介してＡｕＳｎ層２７が形成される形態でもよい。
インタポーザ２ａは、ＡｕＳｎ層２７上に直接形成されたＡｕ層２８を備えるのが好ましい。これにより、インタポーザ２ａでは、ＡｕＳｎ層２７の酸化を抑制することが可能となる。よって、インタポーザ２ａは、インタポーザ２ａと発光素子３との接合性を向上させることが可能となる。接合性は、例えば、ダイシェア強度（die shear strength）により評価することができる。ダイシェア強度は、インタポーザ２ａに接合された発光素子３を接合面に平行に押し剥がすために必要な力である。ダイシェア強度は、例えば、ダイシェアテスタ（die shear tester）等により測定することができる。Ａｕ層２８の厚さは、例えば、０．０５μｍ〜０．１μｍである。
ＡｕＳｎ層２７は、共晶組成（７０ａｔ％Ａｕ、３０ａｔ％Ｓｎ）よりもＡｕの組成比が小さく例えば３００℃以上４００℃未満の温度で溶融する組成（例えば、６０ａｔ％Ａｕ、４０ａｔ％Ｓｎ）のＡｕＳｎが好ましい。ＡｕＳｎ層２７の組成は、インタポーザ２ａに発光素子３を実装する工程においてＡｕＳｎ層２７が溶融したときにＡｕＳｎ層２７以外からのＡｕが加わって共晶組成になるように設定してあるのが好ましい。
保護膜２９の光透過性については、発光素子３から放射される紫外線（光）に対する透過率が例えば７０％以上であるのが好ましく、８０％以上であるのがより好ましく、９０％以上であるのが更に好ましい。
保護膜２９は、酸化ケイ素により形成されているのが好ましい。これにより、インタポーザ２ａでは、保護膜２９の電気絶縁性を確保しつつ光透過性を確保することが可能となる。保護膜２９の厚さについては、上述のジンケート処理に対する耐性及び所望の光透過性が得られるように設定するのが好ましい。保護膜２９の厚さは、例えば、０．３μｍ以上１μｍ以下が好ましく、一例として、０．５μｍとしてある。
固定部２３は、シリコン基板２０の裏面上に直接形成されたシリコン酸化膜２３１と、シリコン基板２０の裏面上のシリコン酸化膜２３１の表面上に直接形成されたアルミニウム膜２３２と、アルミニウム膜２３２の表面上に形成されためっき層２３３と、を備え、めっき層２３３が、素子実装部２４及び複数の端子部２５と同じ積層構造を有するのが好ましい。これにより、インタポーザ２ａでは、その製造時において、製造工程の簡略化を図ることが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。また、インタポーザ２ａは、発光素子３で発生してインタポーザ２ａに伝熱された熱を、固定部２３から回路基板６へ効率良く伝熱させることが可能となる。
めっき層２３３は、Ｎｉ膜２６１とＰｄ膜２６２とＡｕ膜２６３との積層構造を有する。めっき層２３３は、第１導体部２４１、第２導体部２４２及び複数の端子部２５と、同じ材料で、かつ、同じ厚さで構成された積層構造を有している。これにより、インタポーザ２ａでは、その製造時に、第１導体部２４１と第２導体部２４２と複数の端子部２５とめっき層２３３とを同時に形成することができる。めっき層２３３では、Ｎｉ膜２６１、Ｐｄ膜２６２及びＡｕ膜２６３が、アルミニウム膜２３２の表面側から、この順に並んでいる。
以下では、インタポーザ２ａの製造方法の一例について、図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂ、７Ａ及び７Ｂに基づいて説明する。
インタポーザ２ａの製造方法では、まず、シリコン基板２０の元になるシリコンウェハ２００（図３Ａ参照）を準備し、その後、以下の第１工程〜第１０工程を順次行う。
インタポーザ２ａの製造方法では、第１工程を行うことにより、図３Ｂに示す構造が得られる。
第１工程では、熱酸化法により、シリコンウェハ２００の表面側にシリコン酸化膜２１を形成するとともに、シリコンウェハ２００の裏面側にシリコン酸化膜２３１を形成する。インタポーザ２ａの製造方法では、第１工程が終了した後のシリコンウェハ２００の表面が、シリコン基板２０の表面に対応し、第１工程が終了した後のシリコンウェハ２００の裏面が、シリコン基板２０の裏面に対応する。
インタポーザ２ａの製造方法では、第２工程を行うことにより、図４Ａに示す構造が得られる。
第２工程では、第１ステップ、第２ステップを順次行う。第１ステップでは、スパッタ法又は蒸着法により、シリコン酸化膜２３１上にアルミニウム膜２３２を形成する。第２ステップでは、スパッタ法又は蒸着法により、シリコン酸化膜２１上にアルミニウム膜を形成してから、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用してアルミニウム膜をパターニングすることで、所定パターンのアルミニウム膜２２を形成する。ただし、第２工程が終了した段階では、所定パターンのアルミニウム膜２２が、インタポーザ２ａのシリコン酸化膜２１の表面における外周縁に対応する部位にも形成されている。所定パターンのアルミニウム膜２２は、シリコンウェハ２００の外周縁上まで形成されている。
インタポーザ２ａの製造方法では、第３工程を行うことにより、図４Ｂに示す構造が得られる。
第３工程では、プラズマＣＶＤ法により、保護膜２９の元になる酸化ケイ素膜（シリコン酸化膜）を形成してから、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して酸化ケイ素膜をパターニングすることで、保護膜２９を形成する。保護膜２９は、所定パターンのアルミニウム膜２２の表面のうち素子実装部２４及び複数の端子部２５それぞれを形成する所定領域を露出させるようにパターニングされている。
インタポーザ２ａの製造方法では、第４工程を行うことにより、図５Ａに示す構造が得られる。
第４工程では、ジンケート処理を行う。これにより、第４工程では、所定パターンのアルミニウム膜２２の表面のうち素子実装部２４及び複数の端子部２５それぞれを形成する領域に亜鉛置換膜２２１を形成するとともに、アルミニウム膜２３２の表面に亜鉛置換膜２３２１を形成する。
インタポーザ２ａの製造方法では、第５工程を行うことにより、図５Ｂに示す構造が得られる。
第５工程では、無電解めっきにより、所定パターンのアルミニウム膜２２上に素子実装部２４（第１導体部２４１及び第２導体部２４２）と複数の端子部２５とを形成するとともに、アルミニウム膜２３２上にめっき層２３３を形成する。
インタポーザ２ａの製造方法では、第６工程を行うことにより、図６Ａに示す構造が得られる。
第６工程では、フォトリソグラフィ技術を利用して、第１導体部２４１及び第２導体部２４２それぞれの所定領域を露出させるようにパターニングされたレジスト層２７０を、シリコンウェハ２００の表面側に形成する。レジスト層２７０は、ポジ型のフォトレジストにより形成されているのが好ましい。
インタポーザ２ａの製造方法では、第７工程を行うことにより、図６Ｂに示す構造が得られる。
第７工程では、所定パターンのアルミニウム膜２２を利用して、電解めっきにより、Ｐｔ層２６とＡｕＳｎ層２７とＡｕ層２８とを形成する。つまり、第１導体部２４１及び第２導体部２４２それぞれの所定領域上に、Ｐｔ層２６とＡｕＳｎ層２７とＡｕ層２８との積層構造を形成する。
インタポーザ２ａの製造方法では、第８工程を行うことにより、図７Ａに示す構造が得られる。
第８工程では、レジスト層２７０を除去（剥離）する。レジスト層２７０を除去するには、例えば、レジスト層２７０をＯ2プラズマによりアッシングしてから、有機溶剤（アセトン）により除去する。本実施形態のインタポーザ２ａの製造方法では、レジスト層２７０をポジ型のフォトレジストにより形成しているので、レジスト層２７０を除去するときに酸系の薬液を使用せずに有機溶剤により除去することができ、レジスト層２７０の下地が劣化するのを抑制することが可能となる。
インタポーザ２ａの製造方法では、第９工程を行うことにより、図７Ｂに示す構造が得られる。
第９工程では、保護膜２９及び所定パターンのアルミニウム膜２２のうち、インタポーザ２ａのシリコン酸化膜２１の表面における外周縁に対応する部位上に形成されている部分を、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して除去する。インタポーザ２ａの製造方法では、第９工程が終了することにより、複数のインタポーザ２ａを備えたウェハが完成する。
インタポーザ２ａの製造方法では、第１０工程を行うことにより、図１に示す構造のインタポーザ２ａが得られる。
第１０工程では、ダイシングソーを利用して、ウェハを個々のインタポーザ２ａに分離するダイシングを行う。
以上説明したインタポーザ２ａの製造方法では、インタポーザ２ａの低コスト化を図ることが可能となる。
ＬＥＤモジュール１０ａの製造方法では、インタポーザ２ａに発光素子３を実装し、その後、インタポーザ２ａを回路基板６にダイボンドし、その後、インタポーザ２ａと回路基板６とを電気的に接続するワイヤボンディングを行う。
図８は、実施形態１の変形例１のインタポーザ２ｂの概略断面図である。変形例１のインタポーザ２ｂは、インタポーザ２ａと略同じ構成であり、シリコン基板２０の裏面上のシリコン酸化膜２３１とアルミニウム膜２３２との積層膜が、シリコン基板２０の裏面の外周縁を避けて形成されている点が相違する。また、インタポーザ２ｂは、シリコン酸化膜２１の表面の外周縁上において、保護膜２９が所定パターンのアルミニウム膜２２の側縁を覆っている点が相違する。これにより、インタポーザ２ｂでは、信頼性の向上を図ることが可能となる。インタポーザ２ｂにおいて、インタポーザ２ａと同様の構成要素については、インタポーザ２ａと同一の符号を付して説明を省略する。
変形例１のインタポーザ２ｂの製造方法は、インタポーザ２ａの製造方法と略同じであり、シリコン基板２０の裏面上のシリコン酸化膜２３１とアルミニウム膜２３２との積層膜をパターニングする工程が増えるだけである。
インタポーザ２ｂでは、その製造時におけるダイシングのときにアルミニウム膜２３２がダイシングソーに引きずられてシリコン基板２０に接触するのを抑制することが可能となり、製造歩留りの向上を図ることが可能となる。シリコン酸化膜２１の表面において、シリコン酸化膜２１の外周線から所定パターンのアルミニウム膜２２までの距離は、例えば、０．０５ｍｍ〜１ｍｍ程度であるのが好ましい。
図９は、変形例２のインタポーザ２ｃの概略平面図である。変形例２のインタポーザ２ｃは、複数個（６個）の発光素子３を実装できるように構成されている点が変形例１のインタポーザ２ｂとは相違する。インタポーザ２ｃにおいて、インタポーザ２ｂと同様の構成要素については、インタポーザ２ｂと同一の符号を付して説明を省略する。
インタポーザ２ｃは、６個の発光素子３を実装できるように、６個の素子実装部２４を備えている。インタポーザ２ｃでは、所定パターンのアルミニウム膜２２は、６個の発光素子３が並列接続されるように形成されている。また、インタポーザ２ｃでは、素子実装部２４におけるＡｕ膜２６３（図１参照）の表面の所定領域（ここでは、表面の全領域）上にＡｕＳｎ層２７が形成されている。
（実施形態２）
以下では、本実施形態のインタポーザ２ｄについて図１０及び１１に基づいて説明する。インタポーザ２ｄは、発光素子３を覆うキャップ７（図１１参照）を接合するための接合用金属層２４３を備えている点が実施形態１の変形例１のインタポーザ２ｂと相違する。インタポーザ２ｄにおいて、インタポーザ２ｂと同様の構成要素については、インタポーザ２ｂと同一の符号を付して説明を省略する。
インタポーザ２ｄでは、保護膜２９（以下、「第１保護膜２９」ともいう）上に、接合用金属層２４３の下地となる枠状のアルミニウム膜１２２が形成されている。枠状のアルミニウム膜１２２は、平面視において素子実装部２４を囲むように第１保護膜２９上に直接形成されている。枠状のアルミニウム膜１２２は、例えば、矩形枠状である。「平面視において」とは、インタポーザ２ｄの厚さ方向から見て、を意味する。枠状のアルミニウム膜１２２は、平面視において素子実装部２４と複数の端子部２５との間に配置されている。
接合用金属層２４３は、平面視形状が枠状（一例として、矩形枠状）である。接合用金属層２４３は、枠状のアルミニウム膜１２２よりも幅が狭い枠状である。接合用金属層２４３は、枠状のアルミニウム膜１２２上に直接形成されている。
インタポーザ２ｄは、枠状のアルミニウム膜１２２の表面のうち接合用金属層２４３と接していない領域を直接覆っている保護膜１２９（以下、「第２保護膜１２９」ともいう）を備える。第２保護膜１２９は、第１保護膜２９と同様、酸化ケイ素により形成されているのが好ましい。
接合用金属層２４３は、素子実装部２４及び複数の端子部２５と同じ材料で、かつ、同じ積層構造を有している。したがって、インタポーザ２ｄでは、第１導体部２４１と第２導体部２４２と複数の端子部２５の各々と接合用金属層２４３とが、同じ積層構造を有する。これにより、インタポーザ２ｄでは、その製造時に、第１導体部２４１と第２導体部２４２と複数の端子部２５と接合用金属層２４３とを同時に形成することができる。
インタポーザ２ｄでは、接合用金属層２４３の表面の所定領域に、Ｐｔ層２６とＡｕＳｎ層２７とＡｕ層２８との積層膜が形成されている。Ｐｔ層２６、ＡｕＳｎ層２７及びＡｕ層２８は、枠状のアルミニウム膜１２２の表面側から、この順に並んでいる。
以上説明したようにインタポーザ２ｄでは、接合用金属層２４３にＡｕＳｎによりキャップ７を接合することが可能となる。
以下では、インタポーザ２ｄを備えた発光装置１ｄについて図１１に基づいて説明した後で、インタポーザ２ｄについて詳述する。発光装置１ｄにおいて、実施形態１で説明した発光装置１ａ（図２参照）と同様の構成要素については、発光装置１ａと同一の符号を付して説明を省略する。
キャップ７は、平面視においてインタポーザ２ｄよりも小さい。キャップ７は、スペーサ４と、カバー５と、を備える。スペーサ４は、インタポーザ２ｄ上に配置される。スペーサ４は、発光素子３を露出させる貫通孔４１が形成されている。カバー５は、スペーサ４の貫通孔４１を塞ぐようにスペーサ４上に配置されている。
インタポーザ２ｄでは、第１導体部２４１及び第２導体部２４２が、シリコン基板２０の表面側において貫通孔４１により露出するように配置されている。
スペーサ４は、Ｓｉにより形成されたスペーサ本体４０と、スペーサ本体４０におけるインタポーザ２ｄとの対向面において接合用金属層２４３に対向して配置された接合用金属層４３と、を備える。スペーサ本体４０は、表面が（１００）面の単結晶シリコン基板４００から形成されている。
スペーサ４の高さは、発光素子３の厚さよりも大きい。これにより、発光装置１ｄは、発光素子３がカバー５に接触するのを抑制することが可能となる。スペーサ４は、平面視における外周形状が矩形状である。
貫通孔４１は、スペーサ本体４０に形成されている。貫通孔４１は、インタポーザ２ｄから離れるにつれて開口面積が漸次増加している。要するに、スペーサ４の貫通孔４１は、インタポーザ２ｄの厚さ方向に沿った方向においてインタポーザ２ｄから離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなっている。これにより、発光装置１ｄは、スペーサ４を、発光素子３から側方へ放射された紫外線をカバー５側へ反射するリフレクタとして機能させることが可能となる。単結晶シリコン基板４００は、例えば、入射角が５°〜５５°の場合、波長２６０ｎｍ〜２８０ｎｍの紫外線に対する反射率が７０％よりも高い。よって、スペーサ４は、貫通孔４１の内側面にＡｌ膜等の反射膜を形成しなくても比較的高い反射率を有するリフレクタを構成することができる。これにより、発光装置１ｄは、低コスト化及び高出力化を図ることが可能となる。
スペーサ４の貫通孔４１は、逆四角錐台状の孔である。より詳細には、スペーサ４は、貫通孔４１の内側面が｛１１１｝面に沿った面である。貫通孔４１は、結晶異方性エッチングにより形成することができる。スペーサ４では、貫通孔４１の内側面が、｛１１１｝面に沿って形成されたシリコン酸化膜の表面により構成されていてもよい。
スペーサ４では、スペーサ本体４０におけるインタポーザ２ｄとの対向面と接合用金属層４３との間に、シリコン酸化膜４４が形成されている。接合用金属層４３は、例えば、下地膜４３１と最表面がＡｕ膜の積層膜４３２との積層膜により構成されている。下地膜４３１の材料としては、例えば、Ａｌ等を採用することができる。
カバー５は、発光素子３から放射される紫外線を透過するガラスにより形成されている。発光装置１ｄでは、スペーサ４とカバー５とが接合されている。発光装置１ｄでは、カバー５を形成するガラスが、アルカリ成分を含んでおり、スペーサ４とカバー５とが直接接合されている。アルカリ成分としては、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｎａ3Ｏ、Ｋ2Ｏ等がある。「直接接合されている」とは、接合材等を用いることなく接合されていることを意味する。
カバー５を形成するガラスは、発光素子３が放射する紫外線に対する透過率が７０％以上であるのが好ましく、８０％以上であるのがより好ましい。発光素子３がＵＶ−Ｃの波長域に発光ピーク波長を有する場合には、カバー５を形成するガラスとして、例えば、硼珪酸ガラスを採用することができる。硼珪酸ガラスは、アルカリ成分を含んでいる。硼珪酸ガラスとしては、例えば、ＳＣＨＯＴＴ社製の８３４７やＳＣＨＯＴＴ社製の８３３７Ｂ、等を採用することができる。
発光装置１ｄでは、キャップ７が第３接合部６３によりインタポーザ２ｄに接合されている。第３接合部６３は、ＡｕＳｎにより形成されている。
発光装置１ｄでは、第３接合部６３が、スペーサ本体４０におけるインタポーザ２ｄとの対向面における外周縁の全周に沿って形成されているのが好ましい。これにより、発光装置１ｄは、外気、水分等が発光素子３、第１導体部２４１及び第２導体部２４２に到達するのを抑制することが可能となり、信頼性の向上を図ることが可能となる。
また、発光装置１ｄは、インタポーザ２ｄと第３接合部６３とキャップ７とで、発光素子３を収納するパッケージを構成している。発光装置１ｄでは、上述のように第３接合部６３が、スペーサ本体４０におけるインタポーザ２ｄとの対向面における外周縁の全周に沿って形成されている。これにより、発光装置１ｄでは、発光素子３を気密封止することが可能となる。
発光装置１ｄは、インタポーザ２ｄと第３接合部６３とキャップ７とで囲まれた空間８を不活性ガス雰囲気としてあるのが好ましい。これにより、発光装置１ｄは、発光素子３、第１導体部２４１及び第２導体部２４２等の酸化を抑制することが可能となり、信頼性の更なる向上を図ることが可能となる。
不活性ガス雰囲気は、Ｎ2ガス雰囲気であるのが好ましい。不活性ガス雰囲気は、不活性ガスの純度が高いのが好ましいが、１００％の純度を必須としない。例えば、不活性ガス雰囲気は、不活性ガスとしてＮ2ガスを採用する場合、例えば、不可避的に混入される１００〜２００ｐｐｍ程度のＯ2を含んでいてもよい。不活性ガスは、Ｎ2ガスに限らず、例えば、Ａｒガス、Ｎ2ガスとＡｒガスとの混合ガス等でもよい。
以下では、発光装置１ｄの製造方法について簡単に説明する。
発光装置１ｄの製造方法では、発光素子３及びキャップ７を準備し、その後、第１ステップ、第２ステップを順次行うことで発光素子３をインタポーザ２ｄに実装し、引き続き、第３ステップ、第４ステップを順次行うことでキャップ７をインタポーザ２ｄに接合する。これにより、発光装置１ｄの製造方法では、発光装置１ｄを得ることができる。
第１ステップ〜第４ステップでは、ボンディング装置を利用する。より詳細には、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ及び第４ステップを、１台のボンディング装置で連続して行う。キャップ７を発光素子３とは大きさの異なるダイとみなせば、ボンディング装置は、ダイボンディング装置、フリップチップボンディング装置とみなすことができる。
ボンディング装置は、例えば、第１吸着保持具と、第２吸着保持具と、ステージと、第１ヒータと、第２ヒータと、ボンディング室（接合室）と、を備える。第１吸着保持具は、発光素子３を吸着保持する第１コレット（collet）である。第２吸着保持具は、キャップ７を吸着保持する第２コレットである。ステージは、インタポーザ２ｄが載せ置かれる。第１ヒータは、ステージに設けられインタポーザ２ａを加熱できるように構成されている。第２ヒータは、第１吸着保持具と第２吸着保持具とを択一的に保持するホルダに装着されダイを加熱できるように構成されている。ボンディング装置は、ホルダが第２ヒータを備える代わりに、第１コレット及び第２コレットの各々が第２ヒータを備えた構成でもよい。ダイは、第１吸着保持具に吸着保持された発光素子３又は第２吸着保持具に吸着保持されたキャップ７である。ボンディング室は、ステージが収納配置されており、ステージ上のインタポーザ２ｄに対して発光素子３及びキャップ７それぞれの接合処理が行われる処理室である。ボンディング室内の雰囲気は、パッケージ内の所定の雰囲気に合わせて適宜調整すればよい。発光装置１ｄの製造方法では、一例として、ボンディング室内の雰囲気をＮ2ガス雰囲気とする。ボンディング装置は、ボンディング室における出入口を開放しており、ボンディング室の外側から出入口を通してボンディング室内にＮ2ガスを供給した状態で、インタポーザ２ａ、第１吸着保持具、第２吸着保持具等を出入口から入れたり出したりするようにしている。これにより、ボンディング装置は、真空チャンバ内で接合処理を行うように構成されている場合に比べて、低コスト化を図ることが可能となる。
第１ステップでは、図１２に示すように、発光素子３とインタポーザ２ｄとを対向させる。「発光素子３とインタポーザ２ｄとを対向させる」とは、発光素子３の第１電極３１、第２電極３２とインタポーザ２ｄの第１導体部２４１、第２導体部２４２とがそれぞれ対向するように、発光素子３とインタポーザ２ｄとを対向させることを意味する。
第１ステップでは、第１吸着保持具により吸着保持した発光素子３における第１電極３１、第２電極３２とインタポーザ２ｄの第１導体部２４１、第２導体部２４２とを対向させる。より詳細には、第１ステップでは、第１電極３１と第１導体部２４１の表面上のＡｕ層２８とを対向させ、かつ、第２電極３２と第２導体部２４２の表面上のＡｕ層２８とを対向させる。
第２ステップでは、発光素子３の第１電極３１、第２電極３２とインタポーザ２ｄの第１導体部２４１、第２導体部２４２とを、それぞれ、第１導体部２４１上のＡｕＳｎ層２７、第２導体部２４２上のＡｕＳｎ層２７により接合する。第２ステップでは、発光素子３をインタポーザ２ｄに重ね合わせた状態で、適宜の加熱及び加圧を行いながら第１導体部２４１上のＡｕＳｎ層２７及び第２導体部２４２上のＡｕＳｎ層２７を溶融させる。ＡｕＳｎ層２７が溶融すると、溶融したＡｕＳｎに、ＡｕＳｎ層２７上のＡｕ層２８からＡｕが拡散し、溶融したＡｕＳｎにおけるＡｕの組成比が増加する。
第２ステップでは、第１導体部２４１上のＡｕＳｎ層２７及び第２導体部２４２上のＡｕＳｎ層２７を溶融させてから、突起構造部３６が第２導体部２４２に接するように、発光素子３側から加圧する。これにより、第２ステップでは、溶融したＡｕＳｎを押し下げて横方向に広げることで突起構造部３６と第２導体部２４２と第２電極３２とで囲まれた空間にＡｕＳｎを満たしてから、冷却凝固させる。第２導体部２４２上のＰｔ層２６とＡｕＳｎ層２７とＡｕ層２８との積層膜の体積は、第２接合部６２を形成するＡｕＳｎが空間から出ないように、空間の容積と等しくなるように設定するのが好ましい。
第２ステップでは、第１ヒータによるインタポーザ２ｄの加熱だけでもよいし、第２ヒータによる発光素子３の加熱を行うようにしてもよい。第２ステップでは、インタポーザ２ｄと発光素子３との接合性を考えると、第１ヒータ及び第２ヒータ両方からの加熱を行うのが好ましい。また、第２ステップでは、適宜の荷重を印加することで加圧を行う。荷重は、例えば、１個の発光素子３に対して、０．１〜１ｋｇ／ｃｍ２程度の範囲で設定するのが好ましい。また、荷重を印加する時間は、例えば、０．１〜１秒程度の範囲で設定するのが好ましい。第２ステップは、Ｎ２ガス雰囲気中で行うのが好ましい。
第３ステップでは、第２吸着保持具により吸着保持したキャップ７における接合用金属層４３とインタポーザ２ｄの接合用金属層２４３とを対向させる。より詳細には、第３ステップでは、接合用金属層４３と接合用金属層２４３の表面上のＡｕ層２８とを対向させる。
第４ステップでは、キャップ７における接合用金属層４３とインタポーザ２ｄの接合用金属層２４３とを、接合用金属層２４３上のＡｕＳｎ層２７により接合する。
上述の第４ステップでは、キャップ７における接合用金属層４３とインタポーザ２ｄの接合用金属層２４３の表面上のＡｕ層２８とが接触するように重ね合わせた状態で、適宜の加熱及び加圧を行いながらＡｕＳｎ層２７を溶融させる。第４ステップでは、ＡｕＳｎ層２７が溶融すると、溶融したＡｕＳｎに、ＡｕＳｎ層２７上のＡｕ層２８からＡｕが拡散し、溶融したＡｕＳｎにおけるＡｕの組成比が増加する。第４ステップでは、ＡｕＳｎ層２７を溶融させた後、キャップ７側から加圧することで、溶融したＡｕＳｎを押し下げて横方向に広げてから、冷却凝固させる。
第４ステップでは、第１ヒータによるインタポーザ２ｄの加熱だけでもよいし、第２ヒータによるキャップ７の加熱を行うようにしてもよい。第４ステップでは、インタポーザ２ｄとキャップ７との接合性を考えると、第１ヒータ及び第２ヒータ両方からの加熱を行うのが好ましい。また、第４ステップでは、適宜の荷重を印加することで加圧を行う。荷重は、例えば、１個のキャップ７に対して、０．１〜１ｋｇ／ｃｍ２程度の範囲で設定するのが好ましい。また、荷重を印加する時間は、例えば、０．１〜１秒程度の範囲で設定するのが好ましい。第４ステップは、Ｎ２ガス雰囲気中で行うのが好ましい。
発光装置１ｄの製造方法では、第４ステップが終了することにより、図１１に示す構成の発光装置１ｄを得ることができる。発光装置１ｄの製造方法では、第１接合部６１、第２接合部６２及び第３接合部６３を、インタポーザ２ｄの第１導体部２４１上のＡｕＳｎ層２７、第２導体部２４２上のＡｕＳｎ層２７及び接合用金属層２４３上のＡｕＳｎ層２７それぞれを利用して形成することができる。よって、発光装置１ｄの製造方法では、低コスト化を図ることが可能となる。
インタポーザ２ｄでは、シリコン酸化膜２１の表面側に素子実装部２４と複数の端子部２５と接合用金属層２４３とを備えているが、接合用金属層２４３と素子実装部２４及び複数の端子部２５とは、保護膜２９により、電気的に絶縁されている。
インタポーザ２ｄでは、平面視において、素子実装部２４と接合用金属層２４３とが離れている。これにより、インタポーザ２ｄでは、所定パターンのアルミニウム膜２２の表面のうち、平面視において接合用金属層２４３よりも内側にある領域で素子実装部２４により覆われていない部位が、反射面２２２を形成する。
図１３は、実施形態２の変形例のインタポーザ２ｅの概略平面図である。変形例のインタポーザ２ｅは、複数個（６個）の発光素子３を実装できるように構成されている点がインタポーザ２ｄとは相違する。インタポーザ２ｅにおいて、インタポーザ２ｄと同様の構成要素については、インタポーザ２ｄと同一の符号を付して説明を省略する。
インタポーザ２ｅは、６個の発光素子３を実装できるように、６個の素子実装部２４を備えている。インタポーザ２ｅでは、所定パターンのアルミニウム膜２２が、６個の発光素子３が並列接続されるように、パターン形成されている。また、インタポーザ２ｅでは、素子実装部２４におけるＡｕ膜２６３（図１参照）の表面の所定領域（ここでは、表面の全領域）上にＡｕＳｎ層２７が形成されている。
接合用金属層２４３は、６個の素子実装部２４を囲む大きさに形成されている。インタポーザ２ｄでは、反射面２２２は、所定パターンのアルミニウム膜２２の表面のうち、平面視において接合用金属層２４３よりも内側にある領域で６個の素子実装部２４それぞれにより覆われていない部位により構成される。
実施形態１、実施形態１の変形例１、実施形態１の変形例２、実施形態２、実施形態２の変形例に記載した材料、数値等は、好ましい例を示しているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。
例えば、素子実装部２４及び複数の端子部２５は、Ｎｉ膜２６１とＰｄ膜２６２とＡｕ膜２６３との積層構造を有する場合に限らず、Ｎｉ膜２６１とＡｕ膜２６３との積層構造を有していてもよい。ここで、素子実装部２４及び複数の端子部２５では、Ｎｉ膜２６１及びＡｕ膜２６３が、所定パターンのアルミニウム膜２２の表面側から、この順に並んでいる。この場合も、インタポーザ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び２ｅでは、低コスト化を図ることが可能となる。この場合、めっき層２３３は、Ｎｉ膜２６１とＡｕ膜２６３との積層構造を有していているのが好ましい。
インタポーザ２ｃ及び２ｅでは、所定パターンのアルミニウム膜２２が、複数個の発光素子３が並列接続されるように構成されているが、これに限らず、例えば、複数個の発光素子３が直列接続されるように構成されていてもよいし、複数個の発光素子３が直並列接続されるように構成されていてもよい。
また、所定パターンのアルミニウム膜２２は、Ａｌにより形成された構成に限らず、例えば、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｂ、ＡｌＴｉＣｕ等により形成されていてもよい。
発光素子３は、紫外線ＬＥＤチップに限らず、例えば、可視光ＬＥＤチップ、紫外線ＬＤ（laser diode）チップ、可視光ＬＤチップ等でもよい。
回路基板６は、金属ベースプリント配線板以外のプリント配線板でもよい。
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ インタポーザ
３ 発光素子
６ 回路基板
２０ シリコン基板
２１ シリコン酸化膜
２２ 所定パターンのアルミニウム膜
２２２ 反射面
２３ 固定部
２３１ シリコン酸化膜
２３２ アルミニウム膜
２３３ めっき層
２４ 素子実装部
２５ 端子部
２６ Ｐｔ層
２７ ＡｕＳｎ層
２８ Ａｕ層
２９ 保護膜（第１保護膜）
１２２ 枠状のアルミニウム膜
１２９ 第２保護膜
２４３ 接合用金属層
２６１ Ｎｉ膜
２６２ Ｐｄ膜
２６３ Ａｕ膜

Claims (6)

  1. シリコン基板と、前記シリコン基板の表面上に直接形成されたシリコン酸化膜と、前記シリコン酸化膜の表面上に直接形成された所定パターンのアルミニウム膜と、回路基板に前記シリコン基板を固定するために前記シリコン基板の裏面上に形成された固定部と、前記所定パターンのアルミニウム膜の表面上において局所的に直接形成された、発光素子用の素子実装部と、前記所定パターンのアルミニウム膜の表面上において局所的に直接形成された複数の端子部と、を備え、
    前記素子実装部及び前記複数の端子部の各々は、Ｎｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜との積層構造又はＮｉ膜とＡｕ膜との積層構造を有し、
    前記素子実装部における前記Ａｕ膜の表面の所定領域上にＡｕＳｎ層が形成されており、
    前記所定パターンのアルミニウム膜の表面は、前記素子実装部の周りで、光を反射する反射面を形成しており、
    前記所定パターンのアルミニウム膜の表面のうち前記素子実装部及び前記複数の端子部それぞれと接していない領域を直接覆っている光透過性の保護膜を備え、
    前記保護膜である第１保護膜上に形成され平面視において前記素子実装部を囲むように前記第１保護膜上に直接形成された枠状のアルミニウム膜と、前記枠状のアルミニウム膜よりも幅の狭い枠状であり、前記枠状のアルミニウム膜上に直接形成された接合用金属層と、前記枠状のアルミニウム膜の表面のうち前記接合用金属層と接していない領域を直接覆っている第２保護膜と、を更に備え、
    前記枠状のアルミニウム膜は、平面視において前記素子実装部と前記複数の端子部との間に配置されており、
    前記接合用金属層は、前記素子実装部及び前記複数の端子部と同じ材料で、かつ、同じ積層構造を有しており、
    前記接合用金属層の表面の所定領域に、Ｐｔ層とＡｕＳｎ層とＡｕ層との積層膜が形成されている、
    ことを特徴とするインタポーザ。
  2. 前記保護膜は、酸化ケイ素により形成されている、
    ことを特徴とする請求項１記載のインタポーザ。
  3. 前記素子実装部における前記Ａｕ膜の表面の所定領域と前記ＡｕＳｎ層との間に介在するＰｔ層を更に備える、
    ことを特徴とする請求項１又は２記載のインタポーザ。
  4. 前記ＡｕＳｎ層上に直接形成されたＡｕ層を備える、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインタポーザ。
  5. 前記所定パターンのアルミニウム膜が、前記シリコン酸化膜の表面における外周縁を避けて形成されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインタポーザ。
  6. 前記固定部は、前記シリコン基板の裏面上に直接形成されたシリコン酸化膜と、前記シリコン基板の裏面上の前記シリコン酸化膜の表面上に直接形成されたアルミニウム膜と、前記アルミニウム膜の表面上に形成されためっき層と、を備え、前記めっき層が、前記素子実装部及び前記複数の端子部と同じ積層構造を有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のインタポーザ。
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