JP2008181932A

JP2008181932A - 発光装置及びその製造方法

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Publication number: JP2008181932A
Application number: JP2007012425A
Authority: JP
Inventors: Takashi Noma; 崇野間
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; System Solutions Co Ltd
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2027-01-23
Also published as: JP4958273B2

Abstract

【課題】信頼性が高く、より小型の発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等から成る第１の半導体基板１の表面上に、Ｎ型半導体層２，Ｐ型半導体層３，パッド電極４ａ，４ｂ等から成る発光素子（ＬＥＤ）が形成されている。第１の半導体基板１の側面及び裏面に、シリコン窒化膜等の絶縁膜５が形成されている。絶縁膜５上に、第１の半導体基板１の側面と裏面の一部に沿って、パッド電極４ａ，４ｂと接続された配線層６が形成されている。絶縁膜５及び配線層６を被覆して保護層７が形成されている。保護層７の所定領域に開口部が形成され、この開口部内の配線層６上にボール状の導電端子８が形成されている。第１の半導体基板１上に、表面から裏面にかけて貫通する開口部１０を有する第２の半導体基板１１が、エポキシ樹脂等の接着層１２を介して貼り合わされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関し、特にチップサイズパッケージ型の発光装置及びその製造方法に関するものである。

発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）は、比較的小さな電力で長時間安定して光を発生できるため、発光素子として広く利用されている。発光素子を備える装置（以下、発光装置と称する）について、図２０を参照して説明する。

従来の発光装置１００は、第１のリード１０１（カソード）上に配置された表面電極及び裏面電極を有するＬＥＤチップ１０２と、ボンディングワイヤ１０３を介してＬＥＤチップ１０２の表面電極と電気的に接続される第２のリード１０４（アノード）とを備えている。第１のリード１０１のＬＥＤチップ１０２が配置される部分は、凹面形状に加工されている。この凹面部１０５には、例えば銀メッキが施されている。そのため、凹面部１０５は光の反射面として機能し、集光効果を有するためＬＥＤの輝度の向上が図られている。また、上述した各構成は透明樹脂層１０６で封止されている。

このような発光装置１００の発光及び消灯の制御は、発光装置１００とは別の駆動装置（不図示）から第１のリード１０１及び第２のリード１０４に所定の電圧が供給されることで行われる。

本発明に関連した技術は、例えば以下の特許文献に記載されている。
特開２００３−３１８４４７号公報特開２００３−３４７５８３号公報

しかしながら、上述した従来構造では、凹面部１０５を有する第１のリード１０１やボンディングワイヤ１０３等の構成部品を微細にすることが困難であり、なお且つそれら全体を透明樹脂層１０６で封止する必要もある。また、発光装置１００を駆動させるための装置が別途必要である。これらの理由から、従来構造では装置全体の小型化・薄型化が図れないという問題があった。

また、それぞれの部品を別々に完成した後に組立作業（例えばＬＥＤチップ１０２を第１のリード１０１上に配置する工程や、ボンディングワイヤ１０３でＬＥＤチップ１０２と第２のリード１０４とを接続する工程や、透明樹脂１０６で全体を封止する工程等）が必要であるため、製造工程が複雑でコストが大きくなるという問題があった。

そこで本発明は、信頼性が高く、より小型の発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その主な特徴は以下のとおりである。すなわち、本発明の発光装置は、表面上に発光素子が形成された第１の基板と、表面から裏面にかけて貫通する開口部を有する第２の基板とを備え、前記第１の基板の表面側と前記第２の基板の表面側とが向かい合って、接着層を介して貼り合わされ、前記開口部を介して前記発光素子の光が外部に放射されることを特徴とする。

また、本発明の発光装置は、前記第２の基板の表面上にデバイス素子が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の発光装置の製造方法は、表面上に発光素子が形成された第１の基板と、
第２の基板とを準備し、前記第１の基板の表面側と前記第２の基板の表面側とを向かい合わせ、接着層を介して両者を貼り合わせる工程と、前記貼り合わせ工程の前または後に、前記第２の基板に、表面側から裏面側にかけて貫通し、前記発光素子から放射される光が透過する開口部を形成する工程を有し、所定のダイシングラインに沿って前記第１及び前記第２の基板を切削し、個々のチップに分割する工程を備えることを特徴とする。

また、前記第２の基板の表面上にデバイス素子を形成する工程を有することを特徴とする。

本発明の発光装置は、表面上に発光素子が形成された第１の基板と、開口部を有する第２の基板とが貼り合わされ、前記開口部を介して発光素子の光が外部に放射される構成になっている。そのため、個々の装置に分割する以前のウェハー状態のときから一体化したチップとして発光装置を構成することが可能となり、より薄く，より小型の発光装置を実現することができる。

また、本発明の製造方法によれば、複数の部品が別々に完成し、その後の組み立て作業を経ていた構成が一体化したチップで完成する。そのため、後の組み立て作業等の工程を省き、発光装置の作業性や生産性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る発光装置の断面図である。

例えばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）等から成るＮ型の第１の半導体基板１の表面上に、Ｎ型半導体層２とＰ型半導体層３とが形成されている。これらの層によるＰＮ接合領域が発光領域である。また、Ｎ型半導体層２上にはパッド電極４ａ（カソード電極）が形成され、Ｐ型半導体層３上にはパッド電極４ｂ（アノード電極）が形成されている。

第１の半導体基板１の側面及び裏面には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜５が形成されている。絶縁膜５上には、第１の半導体基板１の側面と裏面の一部に沿って、パッド電極４ａ，４ｂと接続された配線層６が形成されている。また、絶縁膜５及び配線層６を被覆して、ソルダーレジスト等から成る保護層７が形成されている。保護層７の所定領域には開口部が形成され、この開口部内の配線層６上にはボール状の導電端子８が形成されている。

また、第１の半導体基板１上には、表面から裏面にかけて貫通する開口部１０を有する第２の半導体基板１１（例えば、シリコン（Ｓｉ）等から成る）が、エポキシ樹脂等の接着層１２を介して貼り合わされている。なお、第２の半導体基板１１の表面側の外周は第１の半導体基板１側から斜めに面取りされ、切り欠き部１３が形成されている。なお、第１の実施形態に係る発光装置の製造方法は、後述する第２の実施形態の製造方法に含まれるため、説明を省略する。

第１の実施形態に係る発光装置は、従来構造（図２０参照）のように、ＬＥＤチップやリードやボンディングワイヤ等の複数の部品が個別に形成され、その後組み合わされて構成されておらず、チップとして一体化された構成となっている。また、当該発光装置の構成要素はウェハープロセスで形成されるため、各要素を微細に形成することができる。そのため、従来に比して発光装置の小型化を図ることができる。

また、従来複数の部品を別々に製造し、その後の組立作業を経て発光装置として完成していたものが、本実施形態によれば個々のチップに分割した時点で一つのチップに一体化して完成する。そのため、後の組み立て作業等の工程を省き、発光装置の生産性を向上させることができる。

また、本実施形態のように開口部１０が形成された側の基板（第２の半導体基板１１）の材質がシリコンであれば、従来例のようにメッキ等の加工処理がされた凹面部１０５（図２０参照）がなくても、開口部１０の内周部が反射面として機能するため、発光素子から放射される光の指向性や輝度を向上させることができる。従って、従来あった凹面部１０５の形成工程を不要とし、製造工程を簡素にすることができる。なお、第２の半導体基板１１に換えて反射効率の良くない材質から成る基板を用いた場合でも、開口部１０の内周部に金メッキや銀メッキ等の金属メッキ等の処理を施すことで十分な反射効率を得ることが出来、輝度を向上させることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２乃至図１４は、それぞれ製造工程順に示した断面図あるいは平面図である。

まず、図２に示すように、表面上にデバイス素子４０が形成された例えばシリコン（Ｓｉ）等から成る第２の半導体基板４１を準備する。デバイス素子４０は、素子の種類や機能に限定がなく、例えば後述する第１の半導体基板２１上に形成される発光素子の発光及び消灯を制御する駆動素子を含むものである。第２の半導体基板４１の厚さは、例えば３００μｍ〜７００μｍ程度である。

次に、第２の半導体基板４１の表面に第１の絶縁膜４２（例えば、熱酸化法やＣＶＤ法等によって形成されたシリコン酸化膜）を例えば２μｍの膜厚に形成する。次に、スパッタリング法やメッキ法、その他の成膜方法によりアルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金や銅（Ｃｕ）等の金属層を形成し、その後当該金属層を選択的にエッチングし、第１の絶縁膜４２上にパッド電極４３を例えば１μｍの膜厚に形成する。パッド電極４３は、デバイス素子４０やその周辺素子と不図示の配線を介して電気的に接続された電極である。なお、パッド電極４３の位置に限定はなく、デバイス素子４０上に配置することもできる。また、最終的に完成する装置の外周を囲むようにパッド電極４３を配置することもできる。

次に、必要に応じて第２の半導体基板４１の表面上にパッド電極４３の一部上あるいは全部を被覆する不図示のパッシベーション膜（例えば、ＣＶＤ法により形成されたシリコン窒化膜）を形成する。

次に、図３に示すように、第２の半導体基板４１の所定の領域を、例えばドライエッチング法で選択的に除去し、基板を貫通する開口部４４を形成する。開口部４４は、後述する第１の半導体基板２１側から発光される光の経路となる部位である。また、第２の半導体基板４１の表面側から裏面側にかけてその開口径が拡がるように斜めにエッチングして開口部４４を形成することが、光の反射効率を上げ、指向性や輝度を向上させる上で好ましい。なお、この時点で開口部４４を形成せずに、後述する第１の半導体基板２１と第２の半導体基板４１との貼り合わせ工程の後に形成してもよい。

次に、発光素子を形成する。本実施形態では、第１の半導体基板２１上に発光ダイオード（ＬＥＤ）を形成する。まず、図４に示すように、例えばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）等から成るＮ型の第１の半導体基板２１を準備する。第１の半導体基板２１の厚さは、例えば３００μｍ〜７００μｍ程度である。なお、第１の半導体基板２１の材質は、目的とする発光の色に応じて適宜変更できる。次に、第１の半導体基板２１の表面上に公知のエピタキシャル結晶成長法にてＮ型半導体層２２と、Ｐ型半導体層２３を順に形成する。これらによるＰＮ接合領域が発光領域となる。なお、第１の半導体基板２１及びＮ型半導体層２２に添加されるＮ型不純物は例えば硫黄（Ｓ）やセレン（Ｓｅ）やテルル（Ｔｅ）等である。また、Ｐ型半導体層２３に添加されるＰ型不純物は例えば亜鉛（Ｚｎ）である。

次に、Ｐ型半導体層２３の一部を例えばドライエッチング法で選択的に除去し、図５に示すようにＮ型半導体層２２の一部を露出させる。次に、当該露出したＮ型半導体層２２と、Ｐ型半導体層２３上のそれぞれにパッド電極２４ａ（カソード電極）、２４ｂ（アノード電極）を形成する。パッド電極２４ａ，２４ｂは、例えばスパッタリング法等の薄膜形成技術によりアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属層を形成し、その後レジスト層（不図示）をマスクとして当該金属層を選択的にエッチングすることによって形成される。

次に、必要に応じて例えばＣＶＤ法で第１の半導体基板２１上の全面を被覆する絶縁膜を形成し、フォトリソ技術によりパッド電極２４ａ，２４ｂ上の絶縁膜を除去してもよい。つまり、Ｎ型半導体層２２やＰ型半導体層２３の表面は絶縁膜で被覆されていても良いし、露出されていても良い。こうして、第１の半導体基板２１の表面上には発光素子が形成される。なお、図４及び図５を用いた以上の説明は発光素子の製造方法の一例であって、求められる特性（発光の色等）に応じて製造プロセスは異なる。また、発光素子とは光を発する素子であればよく、レーザーダイオードでもよい。

次に、図６（Ａ），（Ｂ）に示すようにエポキシ樹脂，ポリイミド（例えば感光性ポリイミド），レジスト，アクリル等の接着層２５を介して、第１の半導体基板２１の表面側（素子面側）と第２の半導体基板４１の表面側（素子面側）とを貼り合わせる。接着層２５の厚みは、数μｍ〜数十μｍ程度である。従って、第１の半導体基板２１上の素子（発光素子）と第２の半導体基板４１上の素子（デバイス素子４０）とは近接している。なお、接着層２５は透明であって光が透過できる性状を有するものとする。本実施形態における第１の半導体基板２１と第２の半導体基板４１とは、図７で示すように、パッド電極２４ａ，２４ｂとパッド電極４３とが重ならないように貼り合わされる。図７は、貼り合わせ面の一部を示す平面図の概略であり、図６（Ａ）は図７のＸ−Ｘ線に沿った断面図に相当し、図６（Ｂ）はＹ−Ｙ線に沿った断面図に相当するものである。これ以後、図６（Ａ）（Ｂ）と同様にそれぞれの断面図を用いて説明する。

次に、第１の半導体基板２１の裏面に対して裏面研削装置（グラインダー）を用いてバックグラインドを行い、第１の半導体基板２１の厚さを所定の厚さ（例えば５０〜１００μｍ程度）に薄くする。当該研削工程はエッチング処理でもよいし、グラインダーとエッチング処理の併用でもよい。なお、最終製品の用途や仕様，準備した第１の半導体基板２１の当初の厚みによっては、当該研削工程を行う必要がない場合もある。また、当該研削工程を行うと研削面が荒れる場合があるため、研削工程後に平らな面を得るための工程として例えばウェットエッチング処理を行ってもよい。

次に、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１の半導体基板２１のうちパッド電極２４ａ，２４ｂに対応する所定の領域を、第１の半導体基板２１の裏面側から選択的にエッチングし、パッド電極２４ａ，２４ｂ及び接着層２５の一部を露出させる。以下、この露出部分を開口部２６とする。

第１の半導体基板２１の選択的なエッチングについて、図９（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。図９（Ａ），（Ｂ）は、ウェハー状態の構成の一部を第１の半導体基板２１側から見た概略平面図であり、図８（Ａ）は、図９（Ａ）（Ｂ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図であり、図８（Ｂ）はＹ−Ｙ線に沿った断面図に対応するものである。

図９（Ａ）に示すように、第１の半導体基板２１を第２の半導体基板４１の幅よりも狭い、略長方形の形状にエッチングすることもできる。また、図９（Ｂ）に示すように、パッド電極２４ａ，２４ｂ，４３が形成された領域のみをエッチングすることで、第１の半導体基板２１の外周が凹凸状になるように構成することもできる。後者の方が、第１の半導体基板２１と第２の半導体基板４１の重畳する面積が大きく、第２の半導体基板４１の外周近くまで第１の半導体基板２１が残る。そのため、第１の半導体基板２１と第２の半導体基板４１との接着強度を向上させる観点からは、後者の構成が好ましい。なお、図９（Ａ），（Ｂ）で示した平面形状とは別の形状に第１の半導体基板２１をデザインすることも可能である。

また、本実施形態では、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１の半導体基板２１の横幅が表面側に行くほど広がるように、側壁が斜めにエッチングされている。なお、第１の半導体基板２１の側壁が第２の半導体基板４１の主面に対して垂直となるようにエッチングすることもできる。

次に、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、開口部２６内及び第１の半導体基板２１の裏面上に第２の絶縁膜２７を形成する。この第２の絶縁膜２７は、例えばプラズマＣＶＤ法によって形成されたシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜である。

次に、図１１（Ａ）に示すように、不図示のレジスト層をマスクとして、第２の絶縁膜２７を選択的にエッチングする。このエッチングにより、パッド電極２４ａ，２４ｂから個々のチップの境界（いわゆるダイシングラインＤＬ）に至る領域にかけて形成された第２の絶縁膜２７が除去され、開口部２６の底部においてパッド電極２４ａ，２４ｂの少なくとも一部が露出される。なお、第２の絶縁膜２７は無機膜であり、接着層２５は有機膜である。このような膜の違いを利用して、この時点では接着層２５が除去されないようにする。

次に、図１１（Ｂ）に示すように、不図示のレジスト層をマスクとして、開口部２６の底部の接着層２５の一部を選択的にエッチングする。このエッチングにより、開口部２６の底部において一部の接着層２５が除去され、パッド電極４３の少なくとも一部が露出される。こうして、第１の半導体基板２１側のパッド電極２４ａ，２４ｂと、第２の半導体基板４１側のパッド電極４３のいずれもが露出される。

次に、スパッタリング法やメッキ法、その他の成膜方法により、配線層２８，２９となるアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の導電層を例えば１μｍの膜厚で形成する。その後、不図示のレジスト層をマスクとして当該導電層を選択的にエッチングする。このエッチングによって導電層は、図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、第２の絶縁膜２７を介して第１の半導体基板２１の側面に沿って形成された配線層２８，２９となる。配線層２８は、図１２（Ａ）に示すようにパッド電極２４ａ，２４ｂの少なくとも一部と接続されて、第１の半導体基板２１の裏面の一部上に延在している。配線層２９は、図１２（Ｂ）に示すようにパッド電極４３の少なくとも一部と接続されて、第１の半導体基板２１の裏面の一部上に延在している。

また、配線層２８，２９の形成工程とともに、図１４に示すようにパッド電極２４ａ，２４ｂとパッド電極４３とを相互に接続するための配線層３６を形成する。これにより、第１の半導体基板２１の表面上に形成されたＮ型半導体層２２やＰ型半導体層２３等から構成される発光素子と第２の半導体基板４１の表面上に形成されたデバイス素子４０とが電気的に接続される。なお、発光素子とデバイス素子４０との電気的接続は、配線層３６を形成せずに、実装基板側の配線で行ってもよい。

次に、ダイシングブレードやエッチングによって、第１の半導体基板２１側から接着層２５及び第２の半導体基板４１の一部を除去することで、切り欠き部３０を形成することが好ましい。なお、切り欠き部３０の断面形状は、第２の半導体基板４１に切り欠き部３０が到達するのであれば図１２（Ａ）（Ｂ）に示すようなＶ字形状に限定されず、楕円形状や略長方形等でも構わない。

次に、配線層２８，２９を被覆する電極接続層（不図示）を形成することが好ましい。電極接続層を形成するのは、アルミニウム等から成る配線層２８，２９と、後述するハンダ等から成る導電端子３２は接合しにくいという理由や、導電端子３２の材料が配線層２８，２９側に流入してくることを防止するという理由による。電極接続層は、例えばレジスト層をマスクとしてニッケル（Ｎｉ）層と金（Ａｕ）層等の金属層を順次スパッタリングし、その後レジスト層を除去するというリフトオフ法や、メッキ法によって形成することができる。

次に、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、後述する導電端子３２の形成領域に開口を有する保護層３１を、例えば１０μｍの厚みで形成する。保護層３１の形成は例えば以下のように行う。まず、塗布・コーティング法によりポリイミド系樹脂、ソルダーレジスト等の有機系材料を全面に塗布し、熱処理（プリベーク）を施す。次に、塗布された有機系材料を露光・現像して所定領域を露出させる開口を形成し、その後これに熱処理（ポストベーク）を施す。これにより、導電端子３２の形成領域に開口を有する保護層３１を得る。本実施形態では、切り欠き部３０を形成しているため、接着層２５の側面が保護層３１で完全に被覆される。そのため、接着層２５が外気に触れることを抑えるとともに、デバイス素子４０や接着層２５への腐食物質（例えば水分）の浸入を防止することができる。

次に、保護層３１の開口から露出した電極接続層（不図示）上に導電材料（例えばハンダ）をスクリーン印刷し、この導電材料を熱処理でリフローさせる。こうして、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように配線層２８，２９を介してパッド電極２４ａ，２４ｂ，４３と電気的に接続された導電端子３２が第１の半導体基板２１の裏面上に形成される。なお、導電端子３２の形成方法は上記に限定されることはなく、電解メッキ法や、ディスペンサを用いてハンダ等を所定領域に塗布するいわゆるディスペンス法（塗布法）等で形成することもできる。導電端子３２は、金や銅，ニッケルを材料としたものでもよく、その材料は特に限定されない。また、電極接続層（不図示）の形成工程は、保護層３１の形成後に行ってもよい。

次に、所定のダイシングラインＤＬに沿って切断し、個々の発光装置３５に分割する。個々の発光装置３５に分割する方法としては、ダイシング法，エッチング法，レーザーカット法等がある。図１４は発光装置３５の裏面側（第１の半導体基板２１側）から見た平面図の概略である。なお、図１３（Ａ）（Ｂ）の発光装置３５は、図１４のＸ−Ｘ線，Ｙ−Ｙ線に沿った断面図に対応する。

以上の工程により、第１の半導体基板２１と第２の半導体基板４１との貼り合わせ面に、発光素子（ＬＥＤ）及びデバイス素子４０の両者を備えるチップサイズパッケージ型の発光装置３５が完成する。発光装置３５は、導電端子３２を介してプリント基板等に実装される。発光装置３５からの光は、図１３（Ａ）（Ｂ）の矢印で示されるように、開口部４４の内周面で反射されて第２の半導体基板４１側に放射される。

第２の実施形態では、従来構造（図２０参照）のように複数の部品（ＬＥＤチップ，リード，ボンディングワイヤ）が個別に形成され、その後組み合わせて構成されておらず、個々の装置に分割される以前、つまりウェハー状態のときから接着層を介してチップとして一体化されている。さらに、発光素子を備える第１の半導体基板２１と、デバイス素子４０を備える第２の半導体基板４１とが一体化されている。そのため、従来に比して発光装置の小型化を図ることができるとともに、１チップ内に多数の素子を効率よく混載することができ、多機能な発光装置を得ることができる。例えば、本実施形態のように、第１の基板側に発光素子を形成し、第２の基板側に当該発光素子を制御する駆動素子を設けることで、発光機能とその制御機能の両者を１チップで実現することができる。従って、従来（図２０）のように発光装置と別に駆動装置を形成する必要はない。

さらにまた、本実施形態によれば、従来１チップに混載して封止していなかったもの、あるいは１チップに混載して封止することが製造プロセス上等の理由から困難であったものでも、第１の基板上と第２の基板上に分けて素子を形成し、それらを１チップで封止することができる。そのため、従来に比して装置全体の小型化を図ることができる。例えば、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)は一般的に高温処理で形成されるため、ＣＭＯＳプロセス等と整合性が良好でない。ＭＥＭＳとは、機械要素部品、センサー、アクチュエーター、電子回路等を半導体基板上に集積化したデバイスのことである。そのため、ＭＥＭＳと他の素子（例えばＭＥＭＳ用の駆動素子）とを１チップ内に混載して形成することが従来の製造プロセスでは困難であった。しかし、第２の実施形態のようにＭＥＭＳを一方の基板上に形成し、他方の基板上に当該ＭＥＭＳの駆動素子や発光素子を形成することで１チップでＭＥＭＳを備えた発光装置を形成することができる。

また、従来複数の部品を別々に製造し、組立作業を行って完成していたものが、本実施形態によればウェハー状の基板を個々のチップに分割した時点で一体化して完成する。そのため、後の組み立て作業等を省き、作業性を向上させることができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１５（Ａ），（Ｂ）は、第３の実施形態に係る発光装置５０の断面図である。また、図１６は発光装置５０を第２の半導体基板４１側から見た平面図の概略である。なお、図１５（Ａ）（Ｂ）の発光装置５０は、図１６のＡ−Ａ線，Ｂ−Ｂ線に沿った断面図に対応する。なお、第３の実施形態も第２の実施形態と同様に２つの断面図を用いて説明し、上記第１及び第２の実施形態と同様の構成についてはその説明を省略するか簡略する。

第３の実施形態の発光装置５０は、図１５（Ａ）（Ｂ）及び図１６に示すようにＮ型半導体層２２上に複数のＰ型半導体層５１が例えば行列状に配列されている。各Ｐ型半導体層５１は、Ｎ型半導体層２２上に形成された絶縁層５２で区画されている。このような複数のＰ型半導体層５１は、例えばＰ型半導体層を一様に形成した後に公知のフォトリソ工程を経ることで形成することができる。

各Ｐ型半導体層５１の上部は、アルミニウム等から成る導電層５３（アノード電極）と接続されている。各導電層５３は、第１の半導体基板２１の側面及び裏面に沿って形成された配線層２８と導電端子３２に電気的に接続されている。このように構成することで、各Ｐ型半導体層５１の形成部はそれぞれ独立して発光する。換言すれば、第１の半導体基板２１上には複数の発光部が形成されている。

また、第２の半導体基板４１は複数の開口部５４を有し、当該開口部５４は上述した複数の発光部に対応した位置に形成されている。開口部５４は、発光部から放射される光の経路となるものである。

また、第１の半導体基板２１の裏面上には電極接続層５５（例えば、アルミニウム層とニッケル層や金層の積層）を介して導電端子５６（カソード電極）が形成されている。このようにカソード電極は、第１の半導体基板２１の裏面上に形成してもよい。このように発光装置５０は、Ｐ型領域（Ｐ型半導体層５１）に導電端子３２から導電層５３を介して電圧を供給し、Ｎ型領域（第１の半導体基板２１とＮ型半導体層２２）に導電端子５６を介して電圧を供給したときに、ＰＮ接合面が発光する構成になっている。

また、第２の半導体基板４１の表面上にはデバイス素子４０が形成されている。デバイス素子４０は、パッド電極４３を介して導電層５３や導電端子５６と接続されており、例えば上述した複数の発光部を選択的に発光及び消灯させる信号を出力する駆動素子を含むものである。

第１及び第２の実施形態では、Ｐ型半導体層３，２３が第１の半導体基板１，２１の表面上にほぼ一様に形成され、また、第２の半導体基板１６，４１には一つの開口部１０，４４のみが形成されていた。これに対して、第３の実施形態では、第１の半導体基板２１上に複数の発光部が形成され、それぞれの発光部の発光及び消灯を選択的に制御できる構成になっている。そのため、第１及び第２の実施形態で得られる効果に加えて、数字（アラビア数字や漢数字やローマ数字など）や文字（平仮名、カタカナ、漢字など）を含め様々な画像（静止画及び動画も含む）を１チップで表示することができる。また、複数の開口部５４の形成によって、隣接する発光部が仕切られていることが好ましい。そのため、光の指向性が良く、発光モジュールに適している。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更が可能なことは言うまでも無い。例えば、図１７に示すように開口部１０内に、エポキシやシリコーン等の樹脂やガラス等から成る所定のレンズ６０を配置し、光の指向性や輝度を更に向上させることができる。また、開口部１０内をレンズ６０の配置用の空間としているため、レンズの配置による装置の大型化が抑えられている。なお、第３の実施形態のように、複数の開口部５４のそれぞれにレンズを配置することもできる。また、開口部内に配置されるレンズは、できるだけ開口部内の空間に収まることが小型化の観点から好ましい。

また、図１８（Ａ）（Ｂ）に示すように発光装置を構成することもできる。なお、第２及び第３の実施形態と同様に２つの断面図を用いて説明し、既に説明したものと同様の構成については同一符号を示し、その説明を省略する。図１８（Ａ），（Ｂ）に示す発光装置６５は、パッド電極２４ａ，２４ｂ，４３に対応する位置が開口し、かつ第１の半導体基板２１の側面及び裏面を被覆する保護層６６が形成されている。そして、保護層６６の開口位置のパッド電極２４ａ，２４ｂ，４３上に電極接続層６７が形成されている。電極接続層６７は、例えばニッケル（Ｎｉ）層と金（Ａｕ）層を順に積層した層であり、レジスト層をマスクとしてこれらの金属を順にスパッタリングし、その後レジストを除去するというリフトオフ法や、メッキ法によって形成できる。そして、パッド電極２４ａ，２４ｂ，４３上には、電極接続層６７を介してハンダ等から成る導電端子６８が形成されている。このように、第１の半導体基板２１の側面及び裏面に絶縁膜（第２の実施形態の第２の絶縁膜２７）や配線層（第２の実施形態の配線層２８，２９）を形成することなく、第１の半導体基板２１の側壁に隣接するように導電端子６８を形成することもできる。

かかる構成によれば、第１乃至第３の実施形態の発光装置で示した絶縁膜や配線層を形成する工程が不要である。そのため、製造工程が簡素化され、製造コストを低く抑えることができる。また、導電端子６８が第１の半導体基板２１の裏面上に形成されず、第１の半導体基板２１の側壁に隣接するように形成されているため、発光装置を薄くすることができる。なお、開口部２６の形成の際に半導体基板２１のエッチングする部分は適宜変更できる。そのため、第１の半導体基板２１の側壁内に埋設されるように導電端子６８を形成し、発光装置の側面から導電端子６８を露出させないことも可能である。

また、上述した実施形態では半導体基板が用いられていたが、半導体ではなくガラスや石英のような絶縁性の材料から成る基板を用いることも可能である。また、装置の用途に応じて、透明であって光を透過させる性状を有する基板を用いてもよい。

また、上述した第２及び第３の実施形態では、一方の基板（発光素子が形成された側の基板）に発光素子及びデバイス素子に電圧を供給するための導電端子や配線層が形成されていた。第２の実施形態であれば、第１の半導体基板２１側に開口部２６を形成し、その後配線層２８，２９や導電端子３２が形成されている。しかし、本発明はこれに限定されない。従って、必要に応じて他方の基板（発光素子が形成されていない側の基板）に配線層や導電端子を形成してもよい。

また、上述した実施形態では、２つの基板上に形成されたパッド電極（第２の実施形態であればパッド電極２４ａ，２４ｂとパッド電極４３）が重なり合わないように貼り合わされていたが、両方のパッド電極が重なり合ったとしても、開口部や配線層や導電端子をそれぞれのパッド電極が形成された側の基板に対して形成することで、両方向から各パッド電極に電圧を供給することも可能である。また、図１９に示すように両方のパッド電極が重なり合ったとしても、いずれか（図１９ではパッド電極４３）の面積を他方（図１９ではパッド電極２４ａ，２４ｂ）よりも大きくすることで、重なり合っていない領域を利用して各パッド電極と配線層を接続することができる。このように、素子への電圧の供給の仕方は適宜変更できる。

また、以上の実施形態では、ボール状の導電端子（８，３２，６８）を有するＢＧＡ型の発光装置について説明したが、本発明はＬＧＡ(Land Grid Array)型の発光装置に適用するものであっても構わない。本発明は、発光素子を小型に封止する技術として広く適用できるものである。

本発明の第１の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する平面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する平面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する断面図である。本発明の第２の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する平面図である。本発明の第３の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する断面図である。本発明の第３の実施形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する平面図である。本発明の変更例に係る発光装置を説明する断面図である。本発明の変更例に係る発光装置を説明する断面図である。本発明の変更例に係る発光装置を説明する平面図である。従来の発光装置を説明する断面図である。

符号の説明

１第１の半導体基板２Ｎ型半導体層３Ｐ型半導体層
４ａ，４ｂパッド電極５絶縁膜６配線層７保護層
８導電端子１０開口部１１第２の半導体基板１２接着層
１３切り欠き部２１第１の半導体基板２２Ｎ型半導体層
２３Ｐ型半導体層２４ａ，２４ｂパッド電極２５接着層
２６開口部２７第２の絶縁膜２８配線層２９配線層
３０切り欠き部３１保護層３２導電端子３５発光装置
３６配線層４０デバイス素子４１第２の半導体基板
４２第１の絶縁膜４３パッド電極４４開口部５０発光装置
５１Ｐ型半導体層５２絶縁層５３導電層５４開口部
５５金属層５６導電端子６０レンズ６５発光装置
６６保護層６７電極接続層６８導電端子１００ＬＥＤ装置
１０１第１のリード１０２ＬＥＤチップ１０３ボンディングワイヤ
１０４第２のリード１０５凹面部１０６透明樹脂層

Claims

表面上に発光素子が形成された第１の基板と、
表面から裏面にかけて貫通する開口部を有する第２の基板とを備え、
前記第１の基板の表面側と前記第２の基板の表面側とが向かい合って、接着層を介して貼り合わされ、
前記開口部を介して前記発光素子の光が外部に放射されることを特徴とする発光装置。
前記第２の基板の表面上にデバイス素子が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記デバイス素子は、前記発光素子の発光及び消灯を制御する駆動素子を含むことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
前記第１の基板の表面上に、前記発光素子と電気的に接続された第１のパッド電極と、
前記第２の基板の表面上に、前記デバイス素子と電気的に接続された第２のパッド電極とを備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の発光装置。
前記第１のパッド電極と前記第２のパッド電極とが重なり合わないように貼り合わされていることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
前記接着層は、前記第１の基板の表面から前記第２のパッド電極に至る部分が除去されており、当該接着層の除去部分に前記第２のパッド電極と接続された導電材料が形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の発光装置。
前記開口部内の側壁は、前記第２の基板の表面側から裏面側にかけてその開口径が拡がるように傾斜していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発光装置。
前記発光素子は、前記第１の基板の表面上に複数の発光部を有し、
前記開口部が前記複数の発光部に対応した位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発光装置。
前記発光部は、前記第１の基板の表面上に行列状に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
前記第１または第２のパッド電極と電気的に接続され、前記第１及び前記第２の基板の厚み方向に突出した導電端子を備えることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
前記第１または第２のパッド電極と電気的に接続され、前記第１の基板の側面に沿って形成された配線層を備えることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
表面上に発光素子が形成された第１の基板と、
第２の基板とを準備し、
前記第１の基板の表面側と前記第２の基板の表面側とを向かい合わせ、接着層を介して両者を貼り合わせる工程と、
前記貼り合わせ工程の前または後に、前記第２の基板に、表面側から裏面側にかけて貫通し、前記発光素子から放射される光が透過する開口部を形成する工程を有し、
所定のダイシングラインに沿って前記第１及び前記第２の基板を切削し、個々のチップに分割する工程を備えることを特徴とする発光装置の製造方法。
前記第２の基板の表面上にデバイス素子を形成する工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の発光装置の製造方法。
前記第１の基板の表面上に、前記発光素子と電気的に接続された第１のパッド電極を備え、
前記第２の基板の表面上に、前記デバイス素子と電気的に接続された第２のパッド電極とを備えることを特徴とする請求項１３に記載の発光装置の製造方法。
前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせる工程は、前記第１のパッド電極と前記第２のパッド電極とが重なり合わないように行うことを特徴とする請求項１４に記載の発光装置の製造方法。
前記第１の基板の裏面側から前記第１の基板の一部を除去して、前記第１のパッド電極の少なくとも一部を露出させる工程と、
前記第１の基板の裏面側から前記接着層の一部を除去して、前記第２のパッド電極の少なくとも一部を露出させる工程とを有することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の発光装置の製造方法。
前記第１または第２のパッド電極と電気的に接続された配線層を、前記第１の基板の側面に沿って形成する工程を有することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の発光装置の製造方法。
前記第１または第２のパッド電極と電気的に接続され、前記第１及び前記第２の基板の厚み方向に突出した導電端子を形成する工程を備えることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の発光装置の製造方法。