JP7116330B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
図1Aは本開示の発光装置の製造方法によって製造される発光装置101の模式的断面図であり、図1Bは、発光装置101の模式的平面図である。発光装置101は、発光素子10と、バンプ20と、透光性部材30と、導光性部材40とを備える。発光装置101は、発光装置101の主たる発光面である透光性部材30の表面に、反射防止膜50をさらに備えていてもよい。以下、各構成要素を詳細に説明する。
発光素子10は、例えば、発光ダイオード等の半導体発光素子である。発光素子10は、主たる出射面である第1主面10aと第1主面10aと反対側の面であって、電極形成面である第2主面10bとを含み、電圧の印加によって、主として第1主面10aから光を出射する。発光素子10は、支持基板11と、半導体積層構造12と、第1電極13と第2電極14とを含む。
バンプ20は、発光素子10に接する接触部材である。バンプ20は、第1電極13および第2電極14のそれぞれに少なくとも1つ以上配置されている。バンプ20は、発光素子10の第1電極13および第2電極14と、発光装置101が実装される実装基板の配線等の導電領域とを電気的に接続するとともに、発光素子10で発生した熱を、実装基板へ逃がす経路となる。バンプ20は、発光装置101を実装基板にフリップチップ接続する場合に好適に用いられる。
透光性部材30は、発光素子10の第1主面10aに接し、発光素子10から出射される光を透過させ、外部に放出する。透光性部材30は、第1面30aと、第1面30aと反対側に位置する第2面30bと、第1面30aおよび第2面30bの間に位置する側面30cとを有する。第1面30aは、発光装置101の主たる発光面として、発光素子10からの光を外部に出射する。第2面30bは、発光素子10の第1主面10aと接合されている。
導光性部材40は、発光素子10に接する接触部材である。導光性部材40は、発光素子10の全ての側面10cそれぞれの少なくとも一部を覆っている。導光性部材40は透光性部材30の第2面30bのうち、発光素子10から露出している部分も覆っている。導光性部材40は、発光素子10の側面10cからの出射光を導光性部材40の外面で反射させ、反射光を透光性部材30へ導く。
発光装置101は、透光性部材30の第1面30aに配置された反射防止膜50をさらに備えていてもよい。反射防止膜50は、透光性部材30の第1面30aにおいて発光素子10から出射した光が反射し、発光素子10へ戻るのを抑制する。これにより、発光素子10からの光の出射効率を向上させることが可能となる。反射防止膜50にはSiO2やZrO2などの透光性膜を単層または多層膜として用いることができる。
発光装置101の製造方法の実施形態を説明する。図2は、発光装置101の製造方法の実施形態の一例を示すフローチャートであり、図3Aから図3Gは発光装置101の製造方法における工程断面図である。発光装置101は、発光素子を透光性部材に接合する工程(S1)、透光性部材にアライメントマークを形成する工程(S3)、発光素子に接触部材を形成する少なくとも1つの工程(S4)および透光性部材を切断する工程(S5)を含む。発光素子を透光性部材に接合する工程の後、アライメントマークを形成する工程(S3)の前、あるいは、発光素子に接触部材を形成する少なくとも1つの工程(S4)の前に透光性部材に反射防止膜を形成する工程(S2)をさらに備えていてもよい。以下、各工程を詳細に説明する。
第1方向および第2方向の2次元に配列された複数の発光素子を、一括して板状の透光性部材に接合する。この工程は、図3Aに示すように、複数の発光素子10を支持体201上に配置する(S1-1)工程と、図3Bに示すように、(支持体201に配置された複数の発光素子10を透光性部材30’と接触させる工程(S2-2)とをさらに含む。
まず、複数の発光素子10および支持体201を用意する。複数の発光素子10は、支持基板上に複数の発光素子構造が形成されたウェハを、ダイシングソー、レーザーソーなどの切断装置を用いて個々の発光素子に個片化することによって得られる。この時、発光素子10が複数形成された基板の状態で、各発光素子10の第1主面10aとなる面の表面粗さを小さくしておくことが好ましい。具体的には、算術平均粗さRaが1.0nm以下、より好ましくは、0.3nm以下となるまで、各発光素子10の第1主面10aとなる面を機械研磨、化学機械研磨などによって平坦化しておくことが好ましい。
図3Bに示すように、板状の透光性部材30’を用意する。透光性部材30’は2次元に配置された複数の発光素子10が位置する領域Rよりも大きいことが好ましい。透光性部材30’の第2面30’bは、発光素子10の第1主面10aと同様、高い平滑性を有していることが好ましい。算術平均粗さRaが1.0nm以下、より好ましくは、0.3nm以下となるまで、第2面30’bを機械研磨、化学機械研磨などによって平坦化しておくことが好ましい。
発光装置101が、反射防止膜50を含む場合には、発光素子10を透光性部材30’に接合する工程(S1)の後、アライメントマークを形成する工程(S3)の前、あるいは、発光素子10に部材を形成する少なくとも1つの工程(S4)の前に透光性部材30’に反射防止膜50’を形成することができる。図3Dに示すように、透光性部材30’の第1面30’aに反射防止膜50’を形成する。この時、透光性部材30’の第1面30’aを研磨し、透光性部材30’の厚さを調整してもよい。その後、公知の薄膜形成技術を用いて第1面30’aに反射防止膜50’を形成する。
上述したように、複数の発光素子10は透光性部材30’上においてx方向およびy方向の2次元に配列されているが、透光性部材30’にはアライメントマークがないため、透光性部材30’上の各発光素子10の位置を透光性部材30’から特定することができない。このため、以降の工程において、各発光素子10に構成要素を付加したり、各発光素子10に加工を施す場合、例えば、画像認識などによって、発光素子10の位置を、発光素子10ごとに探索および決定する必要がある。しかし、透光性部材30’上の各発光素子10に例えば構成要素を形成する場合、発光素子10の数だけ画像認識による位置の探索および決定を繰り返す必要があり、時間を要する。
アライメントマークMx1、Mx2、My1、My2の形成後、少なくとも1つの工程を、形成したアライメントマークMx1、Mx2、My1、My2を利用して行う。本実施形態では、発光素子に接する接触部材を形成する工程として、バンプを形成する工程(S4-1)、導光性部材を形成する工程(S4-2)を行う。これらの工程の少なくとも1つの工程を行うことによって、発光素子に接する接触部材が形成される。接触部材は例えばバンプや導光性部材等である。
図3Eに示すように、各発光素子10上にバンプ20を形成する。バンプ20は、例えば、市販のバンプボンダー、ワイヤボンダーなどのボンディング装置を用いて形成することができる。
バンプ20を形成する工程の後、透光性部材30’を切断し個片化する工程の前に、図3Fに示すように、複数の発光素子10のそれぞれの側面10cを導光性部材40’で覆う。導光性部材40’は、未硬化の導光性部材40’を発光素子10の周囲に配置し、硬化させることによって形成できる。未硬化の導光性部材40’は、所定の位置に液体を吐出させることが可能なディスペンサー、ポッティング装置など液体吐出装置を用いることができる。
次に、アライメントマークMx1、Mx2、My1、My2を利用して、透光性部材を切断する工程(S5)を行う。図3Gに示すように、バンプ20および導光性部材40’が設けられた発光素子10を支持する透光性部材30’を、一点鎖線で示すように、例えば発光素子10ごとに、切断する。このとき、同時に導光性部材40’も切断される。切断には、ダイシングソー、レーザーソーなどの切断装置を用いる。
上記実施形態では、バンプ20の形成工程、導光性部材40の形成工程、および透光性部材30’の切断工程のそれぞれにおいて、アライメントマークを利用しているが、これらの工程のうちすくなくとも1つにおいて、アライメントマークを利用すれば、発光装置の製造に要する時間を短縮できる。
10a :第1主面
10b :第2主面
10c、30c :側面
11 :支持基板
12 :半導体積層構造
13 :第1電極
14 :第2電極
20 :バンプ(接触部材)
22 :半導体層
30、30’ :透光性部材
30a、30’a :第1面
30b、30’b :第2面
40、40’ :導光性部材(接触部材)
50、50’ :反射防止膜
101 :発光装置
201 :支持体
201b :支持体の主面
Claims (9)
- 第1方向および第2方向の2次元に配列された複数の発光素子を、一括して板状の透光性部材に接合する工程と、
前記透光性部材に接合された複数の発光素子の画像を取得し、前記画像上の前記複数の発光素子の位置に基づき、前記透光性部材にアライメントマークを形成する工程と、
前記アライメントマークの形成工程後、前記透光性部材に接合された前記複数の発光素子のそれぞれに接する接触部材を形成する、少なくとも1つの工程と、
を含み、
前記アライメントマークを形成する工程は、
前記画像において、前記複数の発光素子から選択され、前記第1方向に配列された複数の発光素子を通る第1近似直線、および、前記第2方向に配列された複数の発光素子を通る第2近似直線を決定し、
決定した前記第1近似直線および前記第2近似直線にそれぞれ平行な第1軸および第2軸と、前記第1軸および前記第2軸上に位置する基準位置を決定し、
前記画像上の基準位置に基づき、前記アライメントマークを前記透光性部材に形成する工程を含み、
前記接触部材を形成する少なくとも1つの工程において、前記アライメントマークを用いて、前記複数の発光素子に対する位置合わせを行う発光装置の製造方法。 - 前記接触部材を形成する少なくとも1つの工程は、
前記複数の発光素子のそれぞれにおいて、前記透光性部材との接合面の反対側の面にバンプを形成する工程と、
前記複数の発光素子のそれぞれの側面を覆う導光性部材を前記透光性部材上に形成する工程と、のどちらかを含む請求項1に記載の発光装置の製造方法。 - 前記接触部材を形成する少なくとも1つの工程の後に、
少なくとも1つの発光素子を含むように、前記透光性部材を切断し、複数の発光装置を得る工程を、前記アライメントマークを用いて行う、請求項2に記載の発光装置の製造方法。 - 前記複数の発光素子を前記透光性部材に接合する工程は、
前記配列で前記複数の発光素子を支持体上に配置する工程と、
前記支持体に配置された前記複数の発光素子を前記透光性部材と接触させる工程と、をさらに含む請求項1から3のいずれかに記載の発光装置の製造方法。 - 前記透光性部材は波長変換物質を含む請求項1から4のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
- 前記アライメントマークを形成する工程において、
前記アライメントマークは、前記複数の発光素子の接合領域の外側に形成される請求項1から5のいずれかに記載の発光装置の製造方法。 - 前記アライメントマークを形成する工程は、前記透光性部材の前記発光素子との接合面に、前記アライメントマークとなる溝を形成する工程を含む請求項1から6のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
- 前記アライメントマークを形成する工程において、ダイシングソーを用いて前記溝を形成する請求項7に記載の発光装置の製造方法。
- 前記複数の発光素子を透光性部材に接合する工程において、前記透光性部材はアライメントマークを有していない、請求項1から8のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
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