JP2009206215A - Manufacturing method of light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオードチップ(LEDチップ)などの発光素子を用いた発光装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device using a light emitting element such as a light emitting diode chip (LED chip).
従来から、図14に示すように、LEDチップからなる発光素子1と、3枚のシリコン基板20a,30a,40aを用いて形成され発光素子1が収納される収納凹所2aが一表面に形成された実装基板2とを備え、発光素子1から放射される光を検出するフォトダイオードからなる光検出素子4が実装基板2における収納凹所2aの周部から内方へ突出する突出部2cに形成された発光装置が提案されている(特許文献1参照)。
Conventionally, as shown in FIG. 14, a light-emitting
ここにおいて、上述の実装基板2は、シリコン基板20aを用いて形成され発光素子1が一表面側に実装されるベース基板20と、シリコン基板40aを用いて形成されベース基板20の上記一表面側に対向配置され光取出窓41が形成されるとともに光検出素子4が形成された光検出素子形成基板40と、シリコン基板30aを用いて形成されてベース基板20と光検出素子形成基板40との間に介在し光取出窓41に連通する開口窓31が形成され開口窓31の内側面が発光素子1から放射された光の一部を光検出素子4へ導くミラー面2dとなる配光用基板30とで構成されており、ベース基板20および配光用基板30それぞれに光検出素子4と電気的に接続される貫通孔配線24,34が形成されるとともに、ベース基板20に発光素子1と電気的に接続される貫通孔配線(図示せず)が形成されている。
Here, the
上述の図14に示した構成の発光装置では、発光素子1が収納される収納凹所2aが上記一表面に形成された実装基板2にける収納凹所2aの周部から内方へ突出する突出部2cに、発光素子1から放射される光を検出する光検出素子4が形成されているので、実装基板2の上記一表面側において収納凹所2aの周囲に光検出素子4を配置するためのスペースを別途に確保する必要がなく、光検出素子4を実装基板2に設けながらも小型化が可能になるという利点がある。
In the light emitting device having the configuration shown in FIG. 14 described above, the storage recess 2a in which the
また、上記特許文献1には、上述の発光装置の製造にあたって、図15に示すように、光検出素子4が形成されたシリコン基板40aと配光用基板30とを接合する第1の接合工程を行った後、シリコン基板40aを所望の厚さまで研磨する研磨工程を行い、続いて、シリコン基板40aに光取出窓41を形成する光取出窓形成工程を行い、その後、発光素子1が実装されたベース基板20と配光用基板30とを接合する第2の接合工程とを行うようにし、第1の接合工程および第2の接合工程において、接合前に互いの接合表面の活性化を行ってから接合表面同士を接触させ常温接合することが記載されている。
Further, in the above-mentioned
ところで、上述の製造方法における研磨工程および光取出窓形成工程について更に詳細に説明すれば、第1の接合工程の後、配光用基板30におけるシリコン基板40a側とは反対側に研磨用テープ50を貼付してから研磨工程を行うことにより、図16(a)に示す構造を得ており、その後、シリコン基板40aにおける配光用基板30側の一表面側とは反対側の他表面側に光取出窓41に対応する部位が開口されたレジストマスク層42を形成することにより図16(b)に示す構造を得て、その後、シリコン基板40aを上記他表面側からドライエッチングすることによって光取出窓41を形成する光取出窓形成工程を行うことにより、図16(d)に示す構造を得ている。ここにおいて、光取出窓形成工程では、図17に示すように、ドライエッチング装置のチャンバCH内に配置された基板保持部60と研磨用テープ50とで囲まれた空間に冷媒ガス(Heガス)60を満たした状態でドライエッチングを行うことで光取出窓41を形成するようにしている。ここで、第2の接合工程が終了するまではウェハレベルで全工程が行われており、光取出窓形成工程では、図18に示すように、多数の配光用基板30を形成したウェハ300と多数の光検出素子形成基板40の基礎となるウェハ400とが接合されウェハ300に研磨テープ50が貼付されたものを、チャンバCH内で基板保持部60により保持して、基板保持部60と研磨用テープ50とで囲まれた空間に冷媒ガス60を満たした状態でドライエッチングを行うことで多数の光取出窓41を一括して形成するようにしている。
しかしながら、上述の発光装置の製造方法では、上述の光取出窓形成工程において、シリコン基板40aの厚みやエッチング速度の面内ばらつきなどに起因して図16(c)に示すように、シリコン基板40aにおける光取出窓41の形成予定部位においてエッチングし終わる時間に差が生じるので、オーバーエッチングを行う必要があり、オーバーエッチング時のエッチング種(イオンなど)の進行方向が変わりやすく、エッチング種が同図中に矢印で示す向きで配光用基板30の開口窓31の内側面からなるミラー面2dに衝突してエッチングダメージを受けてミラー面2dの表面粗さが大きくなってしまう。なお、上述の発光装置では、ミラー面2dの表面粗さが大きくなると、ミラー面2dによる光検出素子4への集光効率が低下し、光検出素子4の出力のS/N比が低下してしまう。
However, in the above-described method for manufacturing a light emitting device, in the above-described light extraction window forming step, due to in-plane variations in the thickness of the
また、上述の発光装置の製造方法では、上述の光取出窓形成工程において、光取出窓41を形成するシリコン基板40aと冷媒ガス60との間に研磨テープ50および大気層51が介在しているので、シリコン基板40aの冷却効率が低下し、ドライエッチング時の反応熱によりレジストマスク層42が焼けてエッチング選択比が低下したりエッチング速度の面内ばらつきが大きくなってしまい、光取出窓41の加工精度が低下してしまう。また、上述の発光装置の製造方法では、上述の光取出窓形成工程において、ドライエッチング時にチャンバCH内の圧力と大気層51の圧力との圧力差に起因してシリコン基板40aが割れてしまうことがあった。
Further, in the above-described light emitting device manufacturing method, the
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、発光素子から放射された光の一部を効率良く光検出素子へ集光することができる発光装置の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object thereof is to provide a method for manufacturing a light emitting device capable of efficiently condensing a part of light emitted from a light emitting element onto a light detecting element. There is.
請求項1の発明は、発光素子と、少なくとも発光素子を収納する収納凹所が一表面に形成された実装基板により構成されるパッケージとを備え、実装基板が収納凹所の周部から内方へ突出する突出部を有し、当該突出部に発光素子から放射された光を検出する光検出素子が設けられてなるものであり、実装基板が、発光素子が実装されたベース基板と、第1のシリコン基板を用いて形成されてなりベース基板に対向配置され光取出窓が形成されるとともにベース基板に対向する一表面側に受光面を有する光検出素子が形成された光検出素子形成基板と、第2のシリコン基板を用いて形成されてなりベース基板と光検出素子形成基板との間に介在し光取出窓に連通する開口窓が形成された配光用基板とで構成され、光検出素子形成基板において開口窓上まで張り出した部位が前記突出部を構成してなる発光装置の製造方法であって、光検出素子が形成された第1のシリコン基板と配光用基板とを接合する第1の接合工程と、第1の接合工程の後で少なくとも第1のシリコン基板の上記一表面側において開口窓に臨む部位を覆うレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、レジスト層形成工程の後で第1のシリコン基板における光取出窓の形成予定部位が開口したレジストマスク層をマスクとしレジスト層をエッチングストッパ層として第1のシリコン基板を他表面側からドライエッチングすることにより光取出窓を形成する光取出窓形成工程と、光取出窓形成工程の後でレジスト層を除去するレジスト層除去工程とを備えることを特徴とする。
The invention according to
この発明によれば、光検出素子が形成された第1のシリコン基板と配光用基板とを接合する第1の接合工程の後で少なくとも第1のシリコン基板の一表面側において開口窓に臨む部位を覆うレジスト層を形成するレジスト層形成工程を行ってから、第1のシリコン基板における光取出窓の形成予定部位が開口したレジストマスク層をマスクとしレジスト層をエッチングストッパ層として第1のシリコン基板を他表面側からドライエッチングすることにより光取出窓を形成する光取出窓形成工程を行い、続いて、レジスト層を除去するレジスト層除去工程を行うようにしているので、光取出窓形成工程において配光用基板の開口窓の内側面がエッチングダメージを受けるのを防止することができ、発光素子から放射された光の一部を効率良く光検出素子へ集光することができる発光装置を提供することができる。 According to this invention, at least one surface side of the first silicon substrate faces the opening window after the first bonding step of bonding the first silicon substrate on which the light detection element is formed and the light distribution substrate. After performing a resist layer forming step for forming a resist layer covering the part, the first silicon substrate is used as a mask with the resist mask layer in which the part where the light extraction window is to be formed opened as a mask and the resist layer as an etching stopper layer. Since the light extraction window forming process for forming the light extraction window is performed by dry etching the substrate from the other surface side, and then the resist layer removing process for removing the resist layer is performed, the light extraction window forming process In this case, it is possible to prevent the inner surface of the opening window of the light distribution substrate from being damaged by etching, and to efficiently emit part of the light emitted from the light emitting element. It is possible to provide a light emitting device capable of the detecting element condensed.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記第1の接合工程と前記レジスト層形成工程との間に、前記配光用基板における前記第1のシリコン基板側とは反対側に前記開口窓を閉塞する研磨用テープを貼付してから前記第1のシリコン基板を上記他表面側から所望の厚さまで研磨する研磨工程と、研磨工程の後で研磨用テープを剥離する剥離工程とを備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the light distribution substrate is opposite to the first silicon substrate side between the first bonding step and the resist layer forming step. A polishing step for polishing the first silicon substrate from the other surface side to a desired thickness after applying a polishing tape for closing the opening window, and a peeling step for peeling the polishing tape after the polishing step. It is characterized by providing.
この発明によれば、前記第1の接合工程の後で前記レジスト層形成工程を行う前に、前記配光用基板における前記第1のシリコン基板側とは反対側に前記開口窓を閉塞する研磨用テープを貼付してから前記第1のシリコン基板を上記他表面側から所望の厚さまで研磨する研磨工程を行い、続いて、研磨用テープを剥離する剥離工程を行うので、研磨工程において、前記配光用基板の前記開口窓の内側面が荒れるのを防止しつつ前記第1のシリコン基板を薄くすることができるから、前記光取出窓形成工程におけるエッチング時間を短縮することができて、前記光取出窓形成工程の加工精度の向上およびスループットの向上を図れる。 According to this invention, before the resist layer forming step is performed after the first bonding step, the opening window is closed on the opposite side of the light distribution substrate from the first silicon substrate side. Since a polishing step for polishing the first silicon substrate from the other surface side to a desired thickness is performed after affixing the tape for polishing, and subsequently, a peeling step for peeling the polishing tape is performed. Since the first silicon substrate can be thinned while preventing the inner surface of the opening window of the light distribution substrate from being roughened, the etching time in the light extraction window forming step can be shortened, The processing accuracy in the light extraction window forming step can be improved and the throughput can be improved.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記レジスト層形成工程では、前記レジスト層を前記配光用基板における開口窓の内側面および前記第1のシリコン基板側とは反対側の表面にも形成するようにし、前記光取出窓形成工程では、ドライエッチング装置のチャンバ内に配置された基板保持部と前記レジスト層とで囲まれた空間に冷媒ガスを満たした状態でドライエッチングを行うことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, in the resist layer forming step, the resist layer is separated from an inner side surface of the opening window in the light distribution substrate and the first silicon substrate side. In the light extraction window forming step, the space surrounded by the substrate holding portion disposed in the chamber of the dry etching apparatus and the resist layer is filled with the refrigerant gas. It is characterized by performing dry etching.
この発明によれば、前記光取出窓形成工程において冷媒ガスによる前記第1のシリコン基板および前記レジストマスク層の冷却効率を高めることができ、前記光取出窓形成工程のエッチング速度の面内均一性やエッチング選択比などの再現性を高めることができ、前記光取出窓の加工精度の向上を図れる。 According to this invention, the cooling efficiency of the first silicon substrate and the resist mask layer by the refrigerant gas can be increased in the light extraction window forming step, and the in-plane uniformity of the etching rate in the light extraction window forming step can be increased. The reproducibility of the etching selectivity and the like can be improved, and the processing accuracy of the light extraction window can be improved.
請求項1の発明では、発光素子から放射された光の一部を効率良く光検出素子へ集光することができる発光装置を提供することができるという効果がある。 According to the first aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to provide a light emitting device capable of efficiently condensing a part of light emitted from the light emitting element onto the light detecting element.
以下、本実施形態の発光装置について図5〜図13に基づいて説明した後、製造方法について図1〜図4に基づいて説明する。 Hereinafter, after describing the light-emitting device of this embodiment based on FIGS. 5 to 13, the manufacturing method will be described based on FIGS. 1 to 4.
本実施形態の発光装置は、図5に示すように、LEDチップからなる発光素子1と、発光素子1を収納する収納凹所2aが一表面に形成され収納凹所2aの内底面に発光素子1が実装された実装基板2と、実装基板2の上記一表面側において収納凹所2aを閉塞する形で実装基板2に固着された透光性部材3と、実装基板2に設けられ発光素子1から放射された光を検出する光検出素子4と、実装基板2の収納凹所2aに充填された透光性材料(例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなど)からなり発光素子1および当該発光素子1に接続されたボンディングワイヤ14(図6参照)を封止した封止部5と備えている。ここで、実装基板2は、上記一表面側において収納凹所2aの周部から内方へ突出した庇状の突出部2cを有しており、当該突出部2cに光検出素子4が設けられている。なお、本実施形態では、実装基板2と透光性部材3とでパッケージを構成しているが、透光性部材3は、必ずしも設けなくてもよく、必要に応じて適宜設ければよい。
As shown in FIG. 5, the light-emitting device of this embodiment includes a light-emitting
実装基板2は、図5〜図7に示すように、発光素子1が一表面側に搭載される矩形板状のベース基板20と、ベース基板20の上記一表面側に対向配置され円形状の光取出窓41が形成されるとともに光検出素子4が形成された光検出素子形成基板40と、ベース基板20と光検出素子形成基板40との間に介在し光取出窓41に連通する矩形状の開口窓31が形成された配光用基板30とで構成されており、ベース基板20と配光用基板30と光検出素子形成基板40とで囲まれた空間が上記収納凹所2aを構成している。ここにおいて、ベース基板20および配光用基板30および光検出素子形成基板40の外周形状は矩形状であり、配光用基板30および光検出素子形成基板40はベース基板20と同じ外形寸法に形成されている。また、光検出素子形成基板40の厚み寸法はベース基板20および配光用基板30の厚み寸法に比べて小さく設定されている。なお、本実施形態では、光検出素子形成基板40において配光用基板30の開口窓31上に張り出した部位が、上述の突出部2cを構成している。
As shown in FIGS. 5 to 7, the mounting
上述のベース基板20、配光用基板30、光検出素子形成基板40は、それぞれ、導電形がn形で主表面が(100)面のシリコン基板20a,30a,40aを用いて形成してあり、配光用基板30の開口窓31は、シリコン基板20aをアルカリ系溶液(例えば、TMAH溶液、KOH溶液など)を用いた異方性エッチングなどを利用して形成されており、当該異方性エッチングにより形成された(111)面にシリコン酸化膜33bが積層され、当該シリコン酸化膜33bに、発光素子1から放射された光の一部を光検出素子4側へ反射するミラー膜39が積層されている。ここで、ミラー膜39は、発光素子1から放射される光に対する反射率の高い材料(例えば、Alなど)からなる反射膜と、当該反射膜に積層されたシリコン酸化膜からなる保護膜とで構成されている。なお、本実施形態では、光検出素子形成基板40の基礎となるシリコン基板40aが第1のシリコン基板を構成し、配光用基板30の基礎となるシリコン基板30aが第2のシリコン基板を構成し、ベース基板20の基礎となるシリコン基板20aが第3のシリコン基板を構成している。
The
ベース基板20は、図8および図9に示すように、シリコン基板20aの一表面側(図8(c)における左面側)に、発光素子1の両電極それぞれと電気的に接続される2つの導体パターン25a,25aが形成されるとともに、配光用基板30に形成された後述の2つの貫通孔配線34,34を介して光検出素子4と電気的に接続される2つの導体パターン25b,25bが形成されており、各導体パターン25a,25a,25b,25bとシリコン基板20aの他表面側(図8(c)における右面側)に形成された4つの外部接続用電極27a,27a,27b,27bとがそれぞれ貫通孔配線24を介して電気的に接続されている。また、ベース基板20は、シリコン基板20aの上記一表面側に、配光用基板30と接合するための接合用金属層29も形成されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
本実施形態における発光素子1は、結晶成長用基板として導電性基板を用い厚み方向の両面に電極(図示せず)が形成された可視光LEDチップである。そこで、ベース基板20は、発光素子1が電気的に接続される2つの導体パターン25a,25aのうちの一方の導体パターン25aを、発光素子1がダイボンディングされる矩形状のダイパッド部25aaと、ダイパッド部25aaに連続一体に形成され貫通孔配線24との接続部位となる引き出し配線部25abとで構成してある。要するに、発光素子1は、上記一方の導体パターン25aのダイパッド部25aaにダイボンディングされており、ダイパッド部25aa側の電極がダイパッド部25aaに接合されて電気的に接続され、光取り出し面側の電極がボンディングワイヤ14を介して他方の導体パターン25aと電気的に接続されている。
The light-emitting
また、ベース基板20は、シリコン基板20aの上記他表面側に、シリコン基板20aよりも熱伝導率の高い金属材料からなる矩形状の放熱用パッド部28が形成されており、ダイパッド部25aaと放熱用パッド部28とがシリコン基板20aよりも熱伝導率の高い金属材料(例えば、Cuなど)からなる複数(本実施形態では、9つ)の円柱状のサーマルビア26を介して熱的に結合されており、発光素子1で発生した熱が各サーマルビア26および放熱用パッド部28を介して放熱されるようになっている。
The
ところで、ベース基板20は、シリコン基板20aに、上述の4つの貫通孔配線24それぞれが内側に形成される4つの貫通孔22aと、上述の9つのサーマルビア26それぞれが内側に形成される9つの貫通孔22bとが厚み方向に貫設され、シリコン基板20aの上記一表面および上記他表面と各貫通孔22a,22bの内面とに跨って熱酸化膜(シリコン酸化膜)からなる絶縁膜23が形成されており、各導体パターン25a,25a,25b,25b、接合用金属層29、各外部接続用電極27a,27a,27b,27b、放熱用パッド部28、各貫通孔配線24および各サーマルビア26がシリコン基板20aと電気的に絶縁されている。
By the way, the
ここにおいて、各導体パターン25a,25a,25b,25b、接合用金属層29、各外部接続用電極27a,27a,27b,27b、放熱用パッド部28は、絶縁膜23上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、シリコン基板20aの上記一表面側の各導体パターン25a,25a,25b,25b、接合用金属層29が同時に形成され、シリコン基板20aの上記他表面側の各外部接続用電極27a,27a,27b,27b、放熱用パッド部28が同時に形成されている。なお、本実施形態では、絶縁膜23上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と絶縁膜23との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。また、貫通孔配線24およびサーマルビア26の材料としては、Cuを採用しているが、Cuに限らず、例えば、Ni、Alなどを採用してもよい。
Here, each
配光用基板30は、図10および図11に示すように、シリコン基板30aの一表面側(図10(c)における左面側)に、貫通孔配線34,34を介して導体パターン35,35と電気的に接続される導体パターン37,37が形成されるとともに、光検出素子形成基板40と接合するための接合用金属層38が形成されており、シリコン基板30aの他表面側(図10(c)における右面側)に、ベース基板20の2つの導体パターン27b,27bと接合されて電気的に接続される2つの導体パターン35,35が形成されるとともに、ベース基板20の接合用金属層29と接合される接合用金属層36が形成されている。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
また、配光用基板30は、上述の2つの貫通孔配線34それぞれが内側に形成される2つの貫通孔32がシリコン基板30aの厚み方向に貫設され、シリコン基板30aの上記一表面および上記他表面と各貫通孔32の内面とに跨って熱酸化膜(シリコン酸化膜)からなる絶縁膜33が形成されており、各導体パターン35,35,37,37および各接合用金属層36,38がシリコン基板30aと電気的に絶縁されている。ここにおいて、各導体パターン35,35,37,37および各接合用金属層36,38は、絶縁膜33上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、シリコン基板30aの上記一表面側の導体パターン35,25および接合用金属層36が同時に形成され、シリコン基板30aの上記他表面側の導体パターン37,37および接合用金属層38が同時に形成されている。なお、本実施形態では、絶縁膜33上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と絶縁膜33との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。また、貫通孔配線34の材料としては、Cuを採用しているが、Cuに限らず、例えば、Ni、Alなどを採用してもよい。
Further, the
光検出素子形成基板40は、図12および図13に示すように、シリコン基板40aの一表面側(図12(c)における右面側)に、配光用基板30の2つの導体パターン37,37と接合されて電気的に接続される2つの導体パターン47a,47bが形成されるとともに、配光用基板30の接合用金属層38と接合される接合用金属層48が形成されている。ここにおいて、光検出素子4は、フォトダイオードにより構成されており、光検出素子形成基板40に形成された2つの導体パターン47a,47bの一方の導体パターン47a(図13における上側の導体パターン47a)は、光検出素子4を構成するフォトダイオードのp形領域4aに電気的に接続され、他方の導体パターン47b(図13における下側の導体パターン47b)は、上記フォトダイオードのn形領域4bを構成するシリコン基板40aに電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 12 and 13, the light detection
また、光検出素子形成基板40は、シリコン基板40aにおいて表面が受光面となるp形領域4aが形成された上記一表面側にシリコン酸化膜からなる絶縁膜43が形成されており、当該絶縁膜43がフォトダイオードの反射防止膜を兼ねている。また、光検出素子形成基板40は、上記一方の導体パターン47aが、絶縁膜43に形成したコンタクトホール43aを通してp形領域4aと電気的に接続され、上記他方の導体パターン47bが絶縁膜43に形成したコンタクトホール43bを通してn形領域4bと電気的に接続されている。ここにおいて、各導体パターン47a,47bおよび接合用金属層48は、絶縁膜43上に形成されたTi膜と当該Ti膜上に形成されたAu膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜43上のTi膜の膜厚を15〜50nm、Ti膜上のAu膜の膜厚を500nmに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Au膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Au膜と絶縁膜43との間に密着性改善用の密着層としてTi膜を介在させてあるが、密着層の材料はTiに限らず、例えば、Cr、Nb、Zr、TiN、TaNなどでもよい。
Further, the photodetecting
また、上述の透光性部材3は、透光性材料(例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなど)からなる透光性基板を用いて形成してある。ここで、透光性部材3は、実装基板2と同じ外周形状の矩形板状に形成されており、実装基板2側とは反対の光取り出し面に、発光素子1から放射された光の全反射を抑制する微細凹凸構造が形成されている。ここにおいて、透光性部材3の光取り出し面に形成する微細凹凸構造は、多数の微細な凹部が2次元周期構造を有するように形成されている。なお、上述の微細凹凸構造は、例えば、レーザ加工技術やエッチング技術やインプリントリソグラフィ技術などを利用して形成すればよい。また、微細凹凸構造の周期は、発光素子1の発光ピーク波長の1/4〜100倍程度の範囲で適宜設定すればよい。
Further, the above-described
次に、発光装置の製造方法を説明する前に、配光用基板30の形成方法について図4を参照しながら説明する。
Next, a method for forming the
まず、シリコン基板30aの上記一表面側(図4(a)における上面側)および上記他表面側(図4(a)における下面側)に熱酸化法によってシリコン酸化膜41a,41bを形成するマスク用酸化膜形成工程を行うことにより、図4(a)に示す構造を得る。
First, masks for forming
その後、シリコン基板30aに上述の貫通孔32を形成する際のマスクを形成するために、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してシリコン基板30aの上記他表面側のシリコン酸化膜41bをパターニングし、当該パターニングされたシリコン酸化膜41bをマスクとして、シリコン基板30aを上記他表面側から上記一表面側のシリコン酸化膜41aに達する(つまり、シリコン基板30aの上記他表面側のシリコン酸化膜41bをマスク、上記一表面側のシリコン酸化膜41aをエッチングストッパ層としてシリコン基板30aを貫通する)までドライエッチングすることで貫通孔32を形成する貫通孔形成工程を行い、続いて、シリコン酸化膜41a,41bをエッチング除去してから、シリコン基板30aの上記一表面側および上記他表面側および貫通孔32の内面(内周面)に熱酸化法によってシリコン酸化膜からなる絶縁膜23を形成する絶縁膜形成工程を行うことにより、図4(b)に示す構造を得る。ここで、貫通孔形成工程におけるエッチング装置としては、例えば、誘導結合プラズマ(ICP)型のドライエッチング装置を用い、エッチング条件を適宜設定することにより、シリコン基板30aの厚みを200μm〜500μm程度であっても、貫通孔32のアスペクト比を20〜50という高アスペクト比に設定することができる。
Thereafter, in order to form a mask for forming the above-described through-
その後、シリコン基板30aの上記一表面において開口窓31に対応する部位に内側面が(111)面の鏡面となる凹所31aを形成する際のマスクを形成するために、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してシリコン基板30aの上記一表面側の絶縁膜33をパターニングし、当該パターニングされた絶縁膜33をマスクとしてシリコン基板30aを上記一表面側から所定深さまでエッチングすることで凹所31aを形成する凹所形成工程を行うことによって、図4(c)に示す構造を得る。ここにおいて、凹所形成工程では、アルカリ系溶液(例えば、KOH水溶液、TMAH水溶液など)を用いた異方性エッチングにより凹所31aを形成している。
Thereafter, a photolithography technique and an etching technique are used to form a mask for forming a
上述の凹所形成工程の後、シリコン基板30aの凹所30aの内側面および内底面にシリコン酸化膜33bを形成する酸化膜形成工程を行うことにより、図4(d)に示す構造を得る。なお、本実施形態では、上述の貫通孔形成工程と、絶縁膜形成工程と、凹所形成工程と、酸化膜形成工程とで、シリコン基板30aに貫通孔配線用の貫通孔32を形成してから貫通孔32の内面にシリコン酸化膜たる絶縁膜33を形成するとともに開口窓31に対応する部位をアルカリ系溶液により一表面側から異方性エッチングすることによって内側面が鏡面となる凹所31aを形成してから凹所31aの内側面および内底面にシリコン酸化膜33bを形成する前段階工程を構成している。なお、前段階工程では、貫通孔配線形成工程、絶縁膜形成工程、凹所形成工程、酸化膜形成工程の順に行っているが、凹所形成工程、酸化膜形成工程、貫通孔形成工程、絶縁膜形成工程の順に行うようにしてもよい。
After the above-described recess forming step, an oxide film forming step for forming a
上述の前段階工程の後、シリコン基板30aの貫通孔32の内側に金属材料(例えば、Cu、Ni、Alなど)からなる貫通孔配線34を電気めっき法を利用して形成する貫通孔配線形成工程を行うことにより、図4(e)に示す構造を得る。なお、電気めっき法を利用して貫通孔配線34を形成する際には、シリコン基板30aの上記他表面側を金属薄膜などにより閉塞した後に貫通孔配線34の基礎となる金属部をボトムアップ成長させてから、当該金属部の不要部分をCMPなどによって除去することで貫通孔配線34を形成している。
Through-hole wiring formation in which a through-
上述の貫通孔配線形成工程の後、シリコン基板30aの凹所30aの内側面上のシリコン酸化膜33b上にミラー膜39を形成するミラー膜形成工程を行うことにより、図4(f)に示す構造を得る。なお、ミラー膜形成工程では、シリコン基板30aの上記一表面側に上記反射膜の基礎となるAl膜をスパッタ法などによって成膜し、続いて、上記保護膜の基礎となるシリコン酸化膜をCVD法などによって成膜してから、Al膜とシリコン酸化膜との積層膜をパターニングすることによってミラー膜39を形成している。
After the above-described through-hole wiring forming process, a mirror film forming process for forming a
上述のミラー膜形成工程の後、シリコン基板30aの上記他表面側(裏面側)に導体パターン35,35および接合用金属層36を形成する裏面側金属層形成工程を行うことにより、図4(g)に示す構造を得る。なお、裏面側金属層形成工程では、シリコン基板30aの上記他表面側にTi膜とAu膜との積層膜をスパッタ法などにより成膜した後、当該積層膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングすることによって導体パターン35,35および接合用金属層36(図10(c)参照)を形成している。
After the above-described mirror film forming step, by performing the back side metal layer forming step of forming the
上述の裏面側金属層形成工程の後、シリコン基板30aの上記一表面側の全面に導体パターン37,37および接合用金属層38の基礎となる金属層37aを形成する表面側金属層形成工程を行うことにより、図4(h)に示す構造を得る。ここにおいて、表面側金属層形成工程では、シリコン基板30aの上記一表面側の全面にTi膜とAu膜との積層膜からなる金属層37aをスパッタ法などにより成膜している。
After the above-described back side metal layer forming step, the front side metal layer forming step of forming the
上述の表面側金属層形成工程の後、シリコン基板30aの上記他表面側において開口窓31に対応する部位以外を覆うレジストマスク135を形成するとともにシリコン基板30aの上記一表面側において導体パターン37,37および接合用金属層38に対応する部位を覆うレジストマスク136を形成するレジストマスク形成工程を行うことによって、図4(i)に示す構造を得る。なお、レジストマスク形成工程において、レジストマスク135とレジストマスク136との形成順序はどちらが先でもよい。
After the surface side metal layer forming step, a resist
上述のレジストマスク形成工程の後、凹所31aの内底面上に形成されているシリコン酸化膜33bと金属層37aとの積層膜をエッチングストッパ層としてシリコン基板30aを上記他表面側から当該積層膜に達する深さまでドライエッチングする裏面側エッチング工程を行うことにより、図4(j)に示す構造を得る。ここで、裏面側エッチング工程では、ICP型のドライエッチング装置を利用して垂直加工を行っているが、ドライエッチング装置は特に限定するものではない。
After the resist mask forming step, the
上述の裏面側エッチング工程の後、開口窓31に対向する部位のシリコン酸化膜をエッチング除去してから、ウェットエッチングにより金属層37aをパターニングすることで導体パターン37,37および接合用金属層38を形成するとともに開口窓31を形成するウェットエッチング工程を行うことにより、図4(k)に示す構造を得る。ここで、金属層37aのTi膜は過酸化水素によりウェットエッチングし、Au膜はヨウ素によりウェットエッチングしている。
After the above-described back side etching step, the silicon oxide film at the portion facing the opening
上述のウェットエッチング工程の後、レジストマスク135,156を有機溶剤(例えば、アセトンなど)により除去するマスク除去工程を行うことにより、図4(l)に示す構造の配光用基板30を得る。なお、配光用基板30の形成にあたって、上述の全工程はウェハレベルで行うようにしている。
After the above-described wet etching process, a mask removal process for removing the resist
上述の配光用基板30の形成方法によれば、シリコン基板30aに貫通孔配線34用の貫通孔32を形成してから貫通孔32の内面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜33を形成するとともに開口窓31に対応する部位をアルカリ系溶液により上記一表面側から異方性エッチングすることによって内側面が鏡面となる凹所31aを形成してから凹所31aの内側面および内底面にシリコン酸化膜33bを形成する前段階工程を行うことで、表面粗さの小さな鏡面により内側面が構成される凹所31aを形成することができ、また、前段階工程では、シリコン基板30aの厚み方向に貫通する開口窓31を形成せずに凹所31aを形成しているので、貫通孔配線形成工程において電気めっき法を利用して貫通孔配線34を形成することができる。ここにおいて、上述の凹所形成工程において形成する凹所31aの深さ寸法は、シリコン基板30aの上記他表面と凹所31aの内底面との間のダイアフラム部の厚み寸法がベース基板20に実装する発光素子1の厚み寸法よりも小さくなるように設定すればよいが、上記ダイアフラム部の厚み寸法が薄くなりすぎると、凹所形成工程の後の工程において上記ダイアフラム部が破損しやすくなって、収率が著しく低下したり破損した破片などのよる製造装置の汚染や故障の原因となることが考えられる。特に、上述の貫通孔配線形成工程におけるCMPを行う際には上記ダイアフラム部の厚み寸法が10μm以上であることが望ましいので、上記ダイアフラム部の厚み寸法が10μm以上となるように凹所31aの深さ寸法を設定することが望ましい。
According to the method of forming the
また、上述の配光用基板30の形成方法によれば、貫通孔配線形成工程よりも前に凹所31の内側面および内底面にシリコン酸化膜33bを形成してあるので、貫通孔配線形成工程において凹所31aの内側面にめっき析出部(金属部)が形成されて凹所31aの内側面の表面粗さが大きくなるのを防止でき、また、ミラー膜形成工程において貫通孔配線形成工程の後に凹所31aの内側面上のシリコン酸化膜33b上にミラー膜39を形成するので、ミラー膜39の表面粗さを小さくすることができ、ミラー膜形成工程よりも後に導体パターン37,37、導体パターン35,35、接合用金属層38,36を形成するので、導体パターン37,37、導体パターン35,35、接合用金属層38,36の表面が荒れるのを防止することができる。また、上述の配光用基板30の形成方法によれば、金属層37aをシリコン基板30aの上記一表面側の全面に形成するようにし、凹所31aの内底面上に形成されているシリコン酸化膜33bと金属層37aとの積層膜をエッチングストッパ層としてシリコン基板30aを上記他表面側から当該積層膜に達する深さまでドライエッチングし、その後、開口窓31に対向する部位のシリコン酸化膜33bをエッチング除去してから、金属層37aをウェットエッチングによりパターニングすることで導体パターン37,37および接合用金属層38を形成するとともに開口窓31を形成するので、シリコン基板30aを上記他表面側からエッチングストッパ層なしでドライエッチングする場合に比べて、ミラー膜39の表面が荒れるのを防止することができるとともにドライエッチング装置のチャンバやウェハホルダに悪影響を及ぼすのを防止することができ、しかも、シリコン基板30aを上記他表面側からドライエッチングする際にエッチングストッパ層としてシリコン酸化膜33bの単層膜を利用する場合に比べて、エッチングストッパ層の厚み方向の両側の圧力差によってエッチングストッパ層が破損するのを防止することができる。なお、エッチングストッパ層として金属層37aのみを用いた場合には、エッチングストッパ層となる金属層37aに延性があるので破損はしないが、金属層37aの表面がスパッタリングされるので、スパッタリングされた金属がドライエッチング装置のチャンバの内壁に付着したりシリコン基板30aの上記他表面側に再付着したりして悪影響を及ぼす問題が生じることがあるが、本実施形態では、シリコン酸化膜33bと金属層37aとの積層膜をエッチングストッパ層として、シリコン基板30aの上記他表面側からドライエッチングしているので、このような問題が生じることもない。
Further, according to the method for forming the
次に、ベース基板20の形成方法について説明するが、配光用基板30の開口窓31以外の工程については配光用基板30の形成方法と同様なので、簡単に説明する。
Next, a method of forming the
まず、シリコン基板20aの一表面側(図8(b)における上面側)および他表面側(図8(b)における下面側)に熱酸化法によってシリコン酸化膜を形成する熱酸化工程を行い、その後、シリコン基板20aに上述の各貫通孔22a,22bを形成する際のマスクを形成するために、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してシリコン基板20aの上記一表面側のシリコン酸化膜42aをパターニングし、当該パターニングされたシリコン酸化膜をマスクとして、シリコン基板20aを上記一表面側から上記他表面側のシリコン酸化膜に達するまでドライエッチングすることで貫通孔22a,22bを形成する貫通孔形成工程を行う。
First, a thermal oxidation step of forming a silicon oxide film on one surface side (upper surface side in FIG. 8B) and the other surface side (lower surface side in FIG. 8B) of the
続いて、シリコン酸化膜をエッチング除去してから、シリコン基板20aの上記一表面側および上記他表面側および各貫通孔22a,22bの内面に熱酸化法によってシリコン酸化膜からなる絶縁膜23を形成する絶縁膜形成工程を行い、シリコン基板20aの上記他表面側において貫通孔22a,22bを閉塞する導電体部を形成してから、シリコン基板20aの上記一表面側に対向配置した陽極(図示せず)とシリコン基板20aの上記他表面側において貫通孔22a,22bを閉塞している陰極(導電体部)との間に通電して貫通孔配線24、サーマルビア26となる金属部を導電体部における貫通孔22a,22b側の露出表面からシリコン基板20aの厚み方向に沿って析出させる電気めっき工程を行い、その後、金属部のうちシリコン基板20aの上記一表面側に形成された不要部分およびシリコン基板20aの上記他表面側の導電体部をCMPなどによって除去する研磨工程を行ってから、シリコン基板20aの上記他表面側に各外部接続用電極25a,25bおよび放熱用パッド部28を形成する電極形成工程を行い、続いて、シリコン基板20aの上記一表面側に各導体パターン25a,25bおよび接合用金属層29を形成する接合用金属層形成工程を行うことによって、ベース基板20を得る。なお、ベース基板20の形成にあたって、上述の全工程はウェハレベルで行うようにしている。
Subsequently, after the silicon oxide film is removed by etching, an insulating
また、光検出素子形成基板40については、配光用基板30と接合する前に、シリコン基板40aの上記一表面側に光検出素子4をイオン注入技術や拡散技術などを利用して形成した後、シリコン基板40aの上記一表面側に絶縁膜43を形成し、その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してコンタクトホール43a,43bを形成してから、導体パターン47a,47bおよび接合用金属層48をスパッタ法などの薄膜形成技術、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して形成し、配光用基板30との接合後に、光取出窓41を形成するようにしている。
In addition, the photodetecting
以下、本実施形態の発光装置の製造方法について図1〜図3に基づいて説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the light-emitting device of this embodiment is demonstrated based on FIGS.
まず、光検出素子4、絶縁膜43、各導体パターン47a,47b、および接合用金属層48が形成されたシリコン基板40aと配光用基板30とを接合する第1の接合工程を行うことにより、図1(b)に示す構造を得る。ここにおいて、第1の接合工程では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する常温接合法を採用している。この第1の接合工程では、シリコン基板40aの接合用金属層48と配光用基板30の接合用金属層38とが接合されるとともに、シリコン基板40aの導体パターン47a,47bと配光用基板30の導体パターン37,37とが接合され電気的に接続される。ここで、導体パターン47a,47bと導体パターン37,37との接合部位が、貫通孔配線34に重なる領域からずれるようにパターン設計しておけば、導体パターン47a,47bと導体パターン37,37との互いの接合面の平坦度を高めることができ、特に常温接合法により接合する際の接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。なお、第1の接合工程は、常温接合法に限らず、AuSnや半田などの低融点共晶材料を用いた接合法を採用してもよい。また、第1の接合工程では、上述の各接合表面の正常化・活性化を行ってから、接合表面を接触させ常温よりも高い規定温度(例えば、80℃)で直接接合するようにしてもよい。
First, by performing a first bonding step of bonding the
上述の第1の接合工程の後、配光用基板30におけるシリコン基板40a側とは反対側に開口窓31を閉塞する研磨用テープ50を貼付してからシリコン基板40aを上記他表面側から所望の厚さ(例えば、100μm程度)まで研磨する研磨工程を行うことにより、図1(b)に示す構造を得る。
After the first bonding step described above, a polishing
上述の研磨工程の後、研磨用テープ50を剥離する剥離工程を行うことにより、図1(c)に示す構造を得る。
After the above-described polishing process, a peeling process for peeling the polishing
その後、シリコン基板40aの上記一表面側において開口窓31に臨む部位、配光用基板30における開口窓31の内側面および第1のシリコン基板40側とは反対側の表面を覆うレジスト層52を形成するレジスト層形成工程を行うことにより、図1(d)に示す構造を得る。ここにおいて、レジスト層52は、スプレー法およびスピンコート法を利用して形成することで膜厚を稼いでいる。なお、レジスト層52は、少なくともシリコン基板40aの上記一表面側において開口窓31に臨む部位を覆うように形成すればよい。
Thereafter, a resist
上述のレジスト層形成工程の後、第1のシリコン基板における光取出窓の形成予定部位が開口したレジストマスク層を形成することにより、図1(e)に示す構造を得る。 After the above-described resist layer forming step, a structure shown in FIG. 1E is obtained by forming a resist mask layer having an opening where a light extraction window is to be formed in the first silicon substrate.
その後、レジストマスク層42をマスクとしレジスト層52をエッチングストッパ層としてシリコン基板40aを上記他表面側からドライエッチングすることにより光取出窓41を形成する光取出窓形成工程を行うことにより、図1(f)に示す構造を得る。ここにおいて、光取出窓形成工程では、図2に示すようにドライエッチング装置のチャンバCH内に配置された基板保持部60とレジスト層52とで囲まれた空間に冷媒ガス(例えば、Heガスなど)70を満たした状態でドライエッチングを行うようにしている。ここで、後述の第3の接合工程が終了するまではウェハレベルで全工程が行われており、光取出窓形成工程では、図3に示すように、多数の配光用基板30を形成したウェハ300と多数の光検出素子形成基板40の基礎となるウェハ400とが接合され各配光用基板30にレジスト層52が貼付されたものを、チャンバCH内で基板保持部60により保持して、基板保持部60とウェハ300とウェハ400とで囲まれた空間に冷媒ガス70を満たした状態でドライエッチングを行うことで多数の光取出窓41を一括して形成するようにしている。なお、光取出窓形成工程では、ICP型のドライエッチング装置などを用いてシリコン基板40aに光取出窓41を形成しているが、ドライエッチング装置の種類は特に限定するものではない。
Thereafter, by performing a light extraction window forming step of forming the
上述の光取出窓形成工程の後でレジストマスク層42およびレジスト層52を有機溶剤(例えば、アセトンなど)により除去するレジスト層除去工程を行うことで光検出素子形成基板40を完成させることによって、図1(g)に示す構造を得る。
By completing the light extraction
上述のレジスト層除去工程の後、発光素子1を実装したベース基板(発光素子1を搭載しボンディングワイヤ14の結線を行ったベース基板20)と配光用基板30とを接合する第2の接合工程を行うことにより、図1(h)に示す構造を得る。ここにおいて、第2の接合工程では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する常温接合法を採用している。このベース基板20の接合用金属層29と中間層基板30の接合用金属層36とが接合されるとともに、ベース基板20の導体パターン25b,25bと中間層基板30の導体パターン35,35とが接合され電気的に接続される。ここで、導体パターン25b,25bと導体パターン35,35との接合部位が、貫通孔配線24に重なる領域および貫通孔配線34に重なる領域からずれるようにパターン設計しておけば、導体パターン25b,25bと導体パターン35,35との互いの接合面の平坦度を高めることができ、特に常温接合法により接合する際の接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。なお、第2の接合工程は、常温接合法に限らず、AuSnや半田などの低融点共晶材料を用いた接合法を採用してもよい。また、第2の接合工程では、上述の各接合表面の正常化・活性化を行ってから、接合表面を接触させ常温よりも高い規定温度(例えば、80℃)で直接接合するようにしてもよい。
After the resist layer removing step described above, the second bonding for bonding the base substrate on which the
上述の第2の接合工程の後、実装基板2の収納凹所2aに封止用の透光性材料(例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなど)を充填して封止部5を形成する封止部形成工程を行い、封止部形成工程の後で実装基板2と透光性部材3とを接合する第3の接合工程を行うようすればよい。
After the second bonding step described above, the
そして、上述の第3の接合工程までの各工程をウェハレベルで行うことでウェハレベルパッケージ構造体を形成してから、ダイシング工程により個々の発光装置に分割すればよい。したがって、ベース基板20と配光用基板30と光検出素子形成基板40と透光性部材3とが同じ外形サイズとなり、小型のパッケージを実現できるとともに、製造が容易になる。また、配光用基板30におけるミラー膜39と光検出素子形成基板40における光検出素子4との相対的な位置精度を高めることができ、発光素子1から側方へ放射された光がミラー膜39により反射されて光検出素子4へ導かれる。
Then, the steps up to the third bonding step described above are performed at the wafer level to form the wafer level package structure, and then divided into individual light emitting devices by the dicing step. Therefore, the
以上説明した本実施形態の発光装置の製造方法によれば、光検出素子4が形成されたシリコン基板40aと配光用基板30とを接合する第1の接合工程の後で少なくともシリコン基板40aの上記一表面側において開口窓31に臨む部位を覆うレジスト層52を形成するレジスト層形成工程を行ってから、シリコン基板40aにおける光取出窓41の形成予定部位が開口したレジストマスク層42をマスクとしレジスト層52をエッチングストッパ層としてシリコン基板40aを上記他表面側からドライエッチングすることにより光取出窓41を形成する光取出窓形成工程を行い、続いて、レジスト層52を除去するレジスト層除去工程を行うようにしているので、光取出窓形成工程において配光用基板30の開口窓31の内側面がエッチングダメージを受けるのを防止することができ、発光素子1から放射された光の一部を効率良く光検出素子4へ集光することができる発光装置を提供することができる。
According to the manufacturing method of the light emitting device of the present embodiment described above, at least the
また、上述の発光装置の製造方法によれば、第1の接合工程の後でレジスト層形成工程を行う前に、配光用基板30におけるシリコン基板40a側とは反対側に開口窓31を閉塞する研磨用テープ50を貼付してからシリコン基板40aを上記他表面側から所望の厚さまで研磨する研磨工程を行い、続いて、研磨用テープ50を剥離する剥離工程を行うので、研磨工程において、配光用基板30の開口窓31の内側面が荒れるのを防止しつつシリコン基板40aを薄くすることができるから、光取出窓形成工程におけるエッチング時間を短縮することができて、光取出窓形成工程の加工精度の向上およびスループットの向上を図れる。
Further, according to the above-described method for manufacturing a light emitting device, the opening
また、上述の発光装置の製造方法によれば、上述のレジスト層形成工程では、レジスト層52を配光用基板30における開口窓31の内側面およびシリコン基板40a側とは反対側の表面にも形成するようにし、光取出窓形成工程では、ドライエッチング装置のチャンバCH内に配置された基板保持部60とレジスト層52とで囲まれた空間に冷媒ガス70を満たした状態でドライエッチングを行うようにしているので、光取出窓形成工程において冷媒ガス70によるシリコン基板40aおよびレジストマスク層42の冷却効率を高めることができ、光取出窓形成工程のエッチング速度の面内均一性やエッチング選択比などの再現性を高めることができ、光取出窓41の加工精度の向上を図れる。
Further, according to the method for manufacturing a light emitting device described above, in the resist layer forming step described above, the resist
以上説明した本実施形態の発光装置の製造方法では、上述の各シリコン基板20a,30a,40aとして、それぞれベース基板20、配光用基板30、光検出素子形成基板40を多数形成可能なシリコンウェハを用いるとともに、上述の透光性基板として透光性部材3を多数形成可能なウェハ状のもの(透光性ウェハ)を用い、上述の第3の接合工程が終了するまでの各工程をウェハレベルで行うことでウェハレベルパッケージ構造体を形成してから、ダイシング工程により個々の発光装置に分割しているので、ベース基板20と配光用基板30と光検出素子形成基板40と透光性部材3とが同じ外形サイズとなり、小型のパッケージを実現できるとともに、製造が容易になる。また、配光用基板30におけるミラー膜39と光検出素子形成基板40における光検出素子4との相対的な位置精度を高めることができ、発光素子1から側方へ放射された光がミラー膜39により反射されて光検出素子4へ導かれる。
In the light emitting device manufacturing method of the present embodiment described above, a silicon wafer capable of forming a large number of the
また、上述の発光装置の製造方法によれば、配光用基板30と発光素子1を実装したベース基板20とを接合する第2の接合工程では、接合前に互いの接合表面の活性化を行ってから接合表面同士を接触させ常温接合するので、当該第2の接合工程で発光素子1のジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えるのを防止することができ、発光素子1の特性が劣化するのを防止することができる。
Moreover, according to the manufacturing method of the light-emitting device described above, in the second bonding step of bonding the
ところで、上述の実施形態では、発光素子1として可視光LEDチップを用いているが、発光素子1は、可視光LEDチップに限らず、紫外光LEDチップや、LEDチップと当該LEDチップに積層され少なくとも当該LEDチップから放射された光によって励起されて当該LEDチップよりも長波長の光を放射する蛍光体により形成された蛍光体層とで構成されたものや、有機EL素子などでもよい。また、発光素子1としては、例えば、結晶成長用基板の主表面側に発光部などをエピタキシャル成長した後に発光部を支持する導電性基板(例えば、Si基板など)を発光部に固着してから、結晶成長用基板などを除去したものを用いてもよい。また、ベース基板20は、シリコン基板20aに限らず、例えば、金属板を用いて形成してもよく、金属板を用いて形成することにより、発光素子1で発生した熱をより効率良く放熱させることが可能となる。
By the way, in the above-mentioned embodiment, although the visible light LED chip is used as the
また、光検出素子4は、フォトダイオードに限らず、例えば、フォトダイオードとカラーフィルタとを組み合わせたカラーセンサや、フォトダイオードと波長選択フィルタとを組み合わせたものなどでもよい。
The
また、上記実施形態では、実装基板2の収納凹所2aの内底面に1つの発光素子1を実装してあるが、発光素子1の数は特に限定するものではなく、発光色が同じ複数の発光素子1を収納凹所2aの内底面に実装するようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the one
1 発光素子
2 実装基板
2a 収納凹所
2c 突出部
4 光検出素子
20 ベース基板
30a シリコン基板(第2のシリコン基板)
31 開口窓
40 光検出素子形成基板
40a シリコン基板(第1のシリコン基板)
41 光取出窓
42 レジストマスク層
50 研磨用テープ
52 レジスト層
60 基板保持部
70 冷媒ガス
DESCRIPTION OF
31
41
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2008
- 2008-02-26 JP JP2008045285A patent/JP2009206215A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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JP5866561B1 (en) * | 2014-12-26 | 2016-02-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Light emitting device and manufacturing method thereof |
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