JP2010141176A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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吉昭 杉崎
Hideki Shibata
英毅 柴田
Masayuki Ishikawa
正行 石川
Hideo Tamura
英男 田村
Tetsuo Komatsu
哲郎 小松
Akihiro Kojima
章弘 小島
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Abstract

【課題】小型化が容易であり、量産性が改善された発光装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】発光層を有する積層体を、その第１の面が透光性基板の第１の面に隣接するように形成する工程と、前記積層体の前記第１の面とは反対側の第２の面側に設けられたｐ側電極及びｎ側電極上に、第１及び第２の開口を有する絶縁膜を前記第２の面側に形成する工程と、前記絶縁膜と前記第１及び第２の開口とを覆うシード金属を形成する工程と、前記シード金属の上にｐ側金属配線層及びｎ側金属配線層をそれぞれ形成する工程と、前記ｐ側金属配線層の上にｐ側金属ピラーを、前記ｎ側金属配線層の上にｎ側金属ピラーを、それぞれ形成する工程と、前記ｐ側金属配線層と前記ｎ側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し、ｐ側シード金属とｎ側シード金属とに分離する工程と、前記シード金属を除去した空間の少なくとも一部に樹脂を形成する工程と、を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法及び発光装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置及びその製造方法に関する。
可視光及び白色光を放出可能な発光装置の用途は、照明装置、画像表示装置のバックライト光源、及びディスプレイ装置などに拡大している。
これらの用途では小型化の要求がますます強まっている。このために、リードフレーム上に発光素子チップを接着し、且つ樹脂を用いて成型したＳＭＤ（Surface−Mounted Device)型発光装置を用いることにより、電子機器などの小型化が容易となった。
また、電力損失の少ない半導体発光装置を用いた照明装置により蛍光灯や白熱電球を置き換えるには、量産性を高め価格を低減することが要求される。
さらなる小型化のための技術開示例がある（特許文献１）。この技術開示例では、透明基板に設けられた配線層と発光素子チップとがフリップチップ接続され、柱状電極及びボールを介して外部から駆動可能とされる。また、透明基板上において、発光素子チップ及び柱状電極は封止材により覆われる。
しかしながら、この例では、発光素子チップを透明基板上に位置精度よく接着するための配線層や柱状電極を必要とし、小型化及び量産性要求を満たすのに十分であるとは言えない。
特開２００６−１２８６２５号公報
小型化が容易であり、量産性が改善された発光装置及びその製造方法を提供する。
本発明の一態様によれば、発光層を有する積層体を、その第１の面が透光性基板の第１の面に隣接するように形成する工程と、前記積層体の前記第１の面とは反対側の第２の面側に設けられたｐ側電極及びｎ側電極上に、第１及び第２の開口を有する絶縁膜を前記第２の面側に形成する工程と、前記絶縁膜と前記第１及び第２の開口とを覆うシード金属を形成する工程と、前記シード金属の上にｐ側金属配線層及びｎ側金属配線層をそれぞれ形成する工程と、前記ｐ側金属配線層の上にｐ側金属ピラーを、前記ｎ側金属配線層の上にｎ側金属ピラーを、それぞれ形成する工程と、前記ｐ側金属配線層と前記ｎ側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し、ｐ側シード金属とｎ側シード金属とに分離する工程と、前記シード金属を除去した空間の少なくとも一部に樹脂を形成する工程と、を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、発光層を有する積層体を、その第１の面が透光性基板の第１の面側に隣接するように形成する工程と、前記積層体の前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられたｐ側電極及びｎ側電極を上に、第１及び第２の開口を有する絶縁膜を前記第２の面側に形成する工程と、前記絶縁膜と前記第１及び第２の開口とを覆うシード金属を形成する工程と、前記シード金属の上にｐ側金属配線層及びｎ側金属配線層をそれぞれ形成する工程と、前記ｐ側金属配線層と前記ｎ側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し、ｐ側シード金属とｎ側シード金属とに分離する工程と、前記シード金属を除去した空間の少なくとも一部に樹脂を形成する工程と、を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
また、本発明のさらに他の一態様によれば、第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面と、を有し、且つ発光層を有する積層体と、前記積層体の前記第２の面に設けられたｐ側電極及びｎ側電極と、前記ｐ側電極及び前記ｎ側電極が露出する開口を有する絶縁膜と、前記ｐ側電極上に設けられたｐ側シード金属と、前記ｐ側シード金属の上に設けられたｐ側金属配線層と、前記ｐ側再配線層の上に設けられたｐ側金属ピラーと、を有するｐ側引き出し電極と、前記ｎ側電極上に設けられたｎ側シード金属と、前記ｎ側シード金属の上に設けられたｎ側金属配線層と、前記ｎ側金属配線層の上に設けられたｎ側金属ピラーと、を有するｎ側引き出し電極と、前記ｐ側引き出し電極及び前記ｎ側引き出し電極を囲むように、充填された樹脂層と、を備え、前記発光層からの放出光は、前記積層体の前記第１の面を介して放出されることを特徴とする発光装置が提供される。
また、本発明のさらに他の一態様によれば、第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面と、を有し、且つ発光層を有する積層体と、前記積層体の前記第２の面に設けられたｐ側電極及びｎ側電極と、前記ｐ側電極及び前記ｎ側電極が露出する開口を有する絶縁膜と、前記ｐ側電極上に設けられたｐ側シード金属と、前記ｐ側シード金属の上に設けられたｐ側金属配線層と、を有するｐ側引き出し電極と、前記ｎ側電極上に設けられたｎ側シード金属と、前記ｎ側シード金属の上に設けられたｎ側金属配線層と、を有するｎ側引き出し電極と、前記ｐ側引き出し電極及び前記ｎ側引き出し電極を囲むように、充填された樹脂層と、を備え、前記発光層からの放出光は、前記積層体の前記第１の面を介して放出されることを特徴とする発光装置が提供される。
小型化が容易であり、量産性が改善された発光装置及びその製造方法が提供される。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる発光装置の模式図である。すなわち、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は下面図、図１（ｃ）は第１の変形例の断面図である。
積層体１２は、発光層１２ｅを含む上部層１２ａと、下部層１２ｂと、を有し、露出している第１の面１２ｃと、これとは反対側の第２の面１２ｄと、を有している。なお、上部層１２ａは、例えばｐ型クラッド層、発光層１２ｅ、及びｎ型クラッド層を有している。また、下部層１２ｂは、例えばｎ型とされ電流の横方向経路となる。但し、導電型はこれに限定されず、逆導電型であってもよい。
積層体１２の上部層１２ａの表面に設けられたｐ側電極１４は、ｐ側シード金属（シードメタル）２２ａを介してｐ側金属配線層２４ａと接続されている。また、ｎ側電極１６は、ｎ側シード金属２２ｂを介してｎ側金属配線層２４ｂと接続されている。なお、シード金属２２ａ、２２ｂと、第２の面１２ｄと、の間には、有機材料や無機材料などからなる絶縁膜２０が充填されている。
ｐ側金属配線層２４ａの上にはｐ側金属ピラー２６ａ、ｎ側金属配線層２４ｂの上にはｎ側金属ピラー２６ｂ、がそれぞれ設けられており、これらの周囲には（補強）樹脂２８が金属ピラー２６の表面を少なくとも露出するように充填されている。積層体１２が薄くても、金属ピラー２６ａ、２６ｂと補強樹脂２８とを厚くすると機械的強度を保つことが可能となる。金属ピラー２６により、実装端子を介して積層体１２へ印加される応力を低減することができる。
なお金属配線層２４ａ、２４ｂ及び金属ピラー２６ａ、２６ｂの材料としては、銅、金、ニッケル、及び銀などとすることができる。これらのうち、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性、及び絶縁膜との優れた密着性を備えた銅がより好ましい。以下の実施形態では、金属配線層２４及び金属ピラー２６は銅を用いるものとするが、もちろん銅に限定されるものではない。
ｐ側シード金属２２ａ、ｐ側銅配線層２４ａ、及びｐ側銅ピラー２６ａは、積層体１２に設けられたｐ側電極１４と接続可能なｐ側引き出し電極を構成する。
また、ｎ側シード金属２２ｂ、ｎ側銅配線層２４ｂ、及びｎ側銅ピラー２６ｂは、積層体１２に設けられたｎ側電極１６と接続可能なｎ側引き出し電極を構成する。
なお、図１では、銅ピラー２６の径は、銅配線層２４のうち、ｐ側電極１４、ｎ側電極１６に接する部分の開口部分の径よりも大きい。また、その形状が円形でなくともよくその場合には、銅ピラー２６の底面積が、銅配線層２４のうちｐ側電極１４、ｎ側電極１６にそれぞれ接する部分の開口部分の面積よりも広い。
発光層１２ｅからの光は、ブロック矢印で表すように、主として積層体１２の第１の面１２ｃから、図１（ａ）の上方へ放出可能とされる。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、ＷＬＰ（Wafer-Level Package：ウェーハレベルパッケージ）による発光装置を表している。すなわち、図１（ｂ）に破線で表す１ブロックが個片化された場合の発光装置に相当する。このようにウェーハレベルで組立てるために、発光装置のサイズをベアチップサイズに近く小型化したＣＳＰ（Chip Size Package)が容易となる。また、封止樹脂を省略可能であり、薄型化が容易である。このような本実施形態はＷＬＰ型発光装置と呼ぶことができる。
図１（ｃ）は、第１の変形例にかかる発光装置である。
積層体１２は、個片化されるチップの分離部１２ｆが除去されており、薄く、堅く、且つ脆いＧａＮなどの割れを抑制することが容易となる。
図２は、第１の実施形態の他の変形例にかかる発光装置の模式断面図である。すなわち、図２（ａ）は第２の変形例、図２（ｂ）は第３の変形例、である。
図２（ａ）の第２の変形例において、発光層１２ｅが窒化物系半導体の場合、積層体１２はサファイヤなどの透光性基板１０の上に結晶成長するか、またはＧａＡｓなどの仮基板上に結晶成長されたのちウェーハ接着法などを用いて透光性基板１０へ移し替えられることが多い。図２（ａ）は、透光性基板１０を残した状態のＷＬＰ型発光装置である。結晶成長工程での基板の厚さは、数百μｍと厚くして割れや反りを低減することが多い。本実施形態では、銅ピラー２６や補強樹脂２８の充填により機械的強度を高めることができるので、透光性基板１０を研削により薄くすることができる。
図２（ｂ）の第３の変形例において、銅ピラーを設けることなく、厚い銅配線層２４ｃ、２４ｄを引き出し電極として用いる。このようにすると構造及び製造工程を簡素にすることができる。
図３乃至図５は、第１の実施形態の発光装置の製造方法のうち、補強樹脂形成工程までを説明する図である。
図３は、発光素子形成工程からシード金属成膜工程までを表す。
サファイヤなどからなる透光性基板１０の第１の面１０ａに、例えばバッファ層及びｎ型層を含む下部層１２ｂと、上部層１２ａと、を有する積層体１２を形成する。積層体１２の第１の面１２ｃは、透光性基板１０の第１の面１０ａと隣接しており略平坦である。また、積層体１２の第２の面（破線）１２ｄは、上部層１２ａの表面と、上部層１２ａが除去されて露出した下部層１２ｂの表面と、を含み段差を有している。
上部層１２ａの表面にｐ側電極１４、及び下部層１２ｂの表面にｎ側電極１６、をそれぞれ形成すると、図３（ａ）となる。なお、図３（ｂ）は電極パターンを表している。ｐ側電極１４及びｎ側電極１６を覆うように絶縁膜２０を形成し、ｐ側電極１４及びｎ側電極１６のそれぞれの一部が露出するように開口（第１の開口、第２の開口）２０ａ、２０ｂをそれぞれ形成する（図３（ｃ））。さらに、Ｔｉ／Ｃｕなどからなるシード金属２２を、例えばスパッタリング法を用いて形成する（図３（ｄ））。
なお、例えば、ｎ側電極１６はＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕの積層などとし、ｐ側電極１４はＮｉ／Ａｌ（またはＡｇ）／Ａｕなどの積層とすることができる。ｐ側電極１４の場合、ＡｌまたはＡｇなどの高反射膜を挟むと、発光層１２ｅからの放出光を上方へ反射して高い光出力を取り出すことが容易となる。また、シード金属２２を設けるので、パッドとするＡｕは省略することができる。
図４は、銅配線層形成工程を表す工程断面図である。
例えば、シード金属２２の上にフォトレジスト４０をパターニングし（図４（ａ））、パターニングされたフォトレジスト４０をマスクとして、電解メッキ法により銅配線層２４を選択的に形成する。このようにして、互いに分離された銅配線層２４ａ、２４ｂが形成される（図４（ｂ））。このとき、２０ａ、２０ｂの径、または，底面積よりも、銅配線層２４ａ、２４ｂの底面積が大となる程度まで，銅配線層２４ａ、２４ｂを形成することが好ましい。この場合、薄いシード金属２２が電解メッキ工程における電流経路となる。こののち、アッシング法などを用いてフォトレジスト４０が除去されると、図４（ｃ）に表す構造となる。
図５は、銅ピラー及び補強樹脂形成工程を表す。
図５（ａ）のように厚膜フォトレジストのパターニングを行い、ｐ側銅配線層２４ａ上に開口４２ａ、ｎ側銅配線層２４ｂ上に開口４２ｂ、を形成する。続いて、電解メッキ法を用いて、ｐ側電極１４と接続されたｐ側銅ピラー２６ａ、ｎ側電極１６と接続されたｎ側銅ピラー２６ｂ、をそれぞれ形成する（図５（ｂ））。この場合にも薄いシード金属２２が電解メッキ工程における電流経路となる。なお、銅ピラー２６の厚さを、例えば１０〜数百μｍの範囲とすると、透光性基板１０を分離しても発光装置の強度を保つことができる。なお、開口４２ａ、４２ｂは、絶縁膜に形成してもよい。
さらに、アッシング法などを用いてレジスト層４２を除去し、シード金属２２のうち露出した領域を、例えばウェットエッチングにより除去し、ｐ側シード金属２２ａとｎ側シード金属２２ｂとに分離する（図５（ｃ））。
続いて銅ピラー２６ａ、２６ｂの厚さと略同一またはそれ以下の厚さとなるように補強樹脂２８を銅ピラー２６ａ、２６ｂの周囲に形成する。（図５（ｄ））。このようにして、図２（ａ）のＷＬＰ型発光装置が完成する。さらに、透光性基板１０を除去すると図１（ａ）に表すＷＬＰ型発光装置となる。
ここで、樹脂および金属からなる層は柔軟であり、かつ金属はほぼ常温でメッキされているため透光性基板１０との間に生じる残留応力は比較的小さいものとなっている。従来、ウェーハレベルで積層体１２を透光性基板１０から分離する手法としては、例えば金属層が形成されたシリコン基板にAu-Snはんだを用いて300℃以上の高温で接着した後、ＧａＮからなる積層体１２にレーザを照射して分離するという手段が用いられていたが、この従来手法では、熱膨張率の異なる透光性基板とシリコン基板とがいずれも剛体であって、かつ高温で接着されているため、両基板の間に大きな残留応力が残っていた。その結果、レーザを照射して分離を開始すると残留応力が分離部から局部的に解放されるため、薄くて脆い積層体１２がクラックしてしまうという課題があった。それに対し、本実施形態においては、残留応力が小さく、かつ柔軟な支持体に積層体１２が固定された状態で分離されるため、積層体１２のクラック等の不具合が発生せず、高い歩留まりで製造することが可能となる。
また、積層体１２を窒化物系材料とすると、通常チップサイズは数百μｍ〜数ｍｍとされるが、ＷＬＰ型とする本実施形態では、チップサイズに近いサイズの小型発光装置とすることが容易である。
このような製造方法とすると、リードフレームやセラミック基板などの実装部材を用いる必要がなく、ウェーハレベルで配線工程及び封止工程を行うことができる。また、ウェーハレベルで検査することが可能となる。このために製造工程の生産性を高めることができ、その結果として価格低減が容易となる。
図６は、本発明の第２の実施形態にかかる個片化した発光装置の模式図である。すなわち、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は上面図、図６（ｃ）は下面図、図６（ｄ）は変形例の断面図である。
第１の実施形態を表す図１（ａ）の構造に、さらに銅ピラー２６ａの表面に半田ボール３６ａ、銅ピラー２６ｂの表面に半田ボール３６ｂが、ＢＧＡ（Ball Grid Array)状に設けられている。半田ボール３６の材質は限定されるものではないが、例えばＳｎＡｇなどとすると、鉛フリーとできる。
他方、積層体１２の第１の面１２ｃには、蛍光体層３０が略均一の厚さで設けられており、発光層１２ｅからの放出光を吸収し波長変換光が放出可能とされる。このため発光層１２ｅからの放出光と波長変換光との混合光が放出可能となる。発光層１２ｅを窒化物系とすると、放出光である青色光と、黄色蛍光体からの波長変換光の黄色光と、の混合色として白色または電球色などを得ることができる。
本実施形態では、発光層１２ｅの近傍に厚さが略均一な蛍光体層３０を設け、放出光が発散する前に蛍光体層３０に入射させるので、発光層からの放出光と、波長変換光と、の光の広がりを近づけ色むらを低減することが容易となる。
また、図６（ａ）のように、蛍光体層３０の上に石英ガラスなどからなる凸レンズ３２をさらに設けると、白色または電球色などの混合光が凸レンズ３２で集光されより高輝度とすることが容易である。さらに、封止樹脂を介すことなく、発光層１２ｅの近傍に凸レンズ３２を設けるのでレンズのサイズを小さくすることができ、小型化が容易となる。
このようにＷＬＰにより発光装置の小型化が容易となる。また、凸レンズ３２の形成がウェーハ状態で行えるので高い生産性を有する組立工程が可能となり、価格低減が容易となる。本実施形態では、銅ピラー２６の表面に半田ボール３６を設けることにより、実装基板への取り付けを容易にできる。
図６（ｄ）に表す変形例では、凸レンズの代わりに凹レンズ３３を設け、放出光を発散可能とする。例えば、バックライト光源に用いる場合など、放出光が導光板の表面に沿って広がるように導光板の側面から入射する必要がある。この場合、凹レンズ３３を用いるとよい。
図７は、第２の実施形態にかかる発光装置の製造方法の工程断面図である。
図７（ａ）は、透光性基板１０を剥離した発光装置（ＷＬＰ）５を表す。
露出した積層体１２の第１の面１２ｃに蛍光体層３０を形成する。蛍光体層３０は、例えばスパッタリング法、インクジェット法、蛍光体粒子をシリコーン樹脂に混合して塗布する方法、及び蛍光体粒子を液状ガラスに混合して塗布する方法などにより、数〜数百μｍの範囲の厚さで形成可能である（図７（ｂ））。続いて、石英ガラスなどを用いて凸レンズ３２を形成する（図７（ｃ））と共に銅ピラー２６の表面に半田ボール３６を形成する（図７（ｄ））。このようにしてＷＬＰによる発光装置が完成する。さらに、ダイシング法により個片化する（図７（ｅ））が、透光性基板１０が除去されているので個片化は容易であり、切断の方法としては、ダイヤモンドブレード等を用いた機械切削、レーザ照射による切断、高圧水による切断、などの手段を用いることが可能である。
図８は、第２の実施形態の第１の変形例の製造方法の工程断面図である。
図７の工程断面図では、積層体１２の下部層１２ｂは透光性基板１０の第１の面１０ａに沿って連続している。これはウェーハ全面に積層体１２が形成されていた方が、レーザ照射によってGaNからなる積層体１２を透光性基板１０から分離することが容易となるためである。 この場合、積層体１２を含むウェーハは平坦なツールや治具の上に真空吸着や粘着等によって固定されていることが望ましい。
図８に表す本変形例では、透光性基板１０を分離後、積層体１２を含むウェーハを固定したまま、例えばレーザを再び照射して積層体１２の発光素子間を除去する（図８（ａ））。さらに蛍光体層３０、凸レンズ３２、及び半田ボール３６を形成し（図８（ｂ））、個片化ずる（図８（ｃ））。または、積層体１２を含むウェーハをレーザ照射装置から着脱可能な治具に固定しておき、フォトリソグラフィとエッチングの組合せにより積層体１２の分離を行っても構わない。剛直で薄い積層体１２が小さなサイズに分離さるため、その後のウェーハの取り扱いにおいて、積層体１２が割れる危険性が大幅に低減している。さらに個片化した後も、積層体１２が小さなサイズに分離されているため、積層体１２が割れにくくなっており、さらにパッケージ全体として柔軟になり、実装後の接続点の信頼性が向上する。さらにパッケージの反りも小さくなり、実装が容易となる。さらに曲面状の物体にたいして実装することも可能となる。
図９は、レンズ形成方法の一例を表す工程断面図である。
半導体積層体や蛍光体層などの支持体６２の上に形成した石英ガラス６０の上にフォトレジスト５０によるドットパターンを形成する（図９（ａ））。対レジスト低選択比加工を、第１ステップ（図９（ｂ））、第２ステップ（図９（ｃ））、第３ステップ（図９（ｄ））などと段階的に行う。それぞれのステップにおいて、レジスト・ドットパターンがエッチングにより縮小すると共に、フォトレジスト５０の周辺部では傾斜を生じる。
このため、レジスト剥離後では、下方に向かう程、断面の傾斜が急峻となっている（図９（ｅ））。そこで、ＣＤＥ（Chemical Dry Etching）法やウェットエッチング法を用いた等方性エッチングにより鏡面加工処理を行い表面をなめらかにするとレンズが完成する（図９（ｆ））。このようにして、凸または凹レンズを発光装置の上に形成可能である。
図１０は、レンズ形成方法の他の例を表す工程断面図である。
すなわち、本図のようにナノインプリント法を用いることも可能である。液状で加熱によってガラス化する特性を持ったＳＯＧ(Spin On Glass)６１などをスピンコート等によって支持体６２の上に塗布し（図１０（ａ））、レンズの形状をかたどったナノスタンパー５３を押し付けてレンズ形状を形成した後（図１０ｂ））、ナノスタンパー５３を剥離し、ＳＯＧ６１を加熱してガラス化する（図１０（ｃ））。この手法によれば、ナノスタンパー５３の形を任意に設計することが可能であるため、如何なる形状のレンズであっても容易に製造することが出来る。
図１１は、第２の実施形態の第２の変形例の製造方法の工程断面図である。
本変形例では、積層体１２の第１の面１２ｃにまず凸レンズ３２を形成し（図１１（ａ））、そののち凸レンズ３２の上に蛍光体層３１を形成する（図１１（ｂ））。続いて、銅ピラー２６の表面に半田ボール３６を形成し（図１１（ｃ））、個片化により発光装置６とする（図１１（ｄ））。
第２の実施形態の個片化した発光装置６及びそれに付随した変形例では、ＷＬＰによる発光装置の基板を除去することにより、より薄型化された発光装置が提供される。
図１２は、第３の実施形態にかかる発光装置の製造方法の工程断面図である。
第１の実施形態の変形例である図２（ａ）において、透光性基板１０の厚さを研削により薄くすることが可能である。例えば数十μｍ程度残す（図１２（ａ））と、透光性基板１０をすべて除去する構造よりも機械的強度を高めることが容易となる。続いて、蛍光体層３０形成（図１２（ｂ））、凸レンズ３２形成（図１２（ｃ））、半田ボール３６形成（図１２（ｄ））、個片化（図１２（ｅ））の工程を行う。
図１３は、第３の実施形態の変形例の製造方法の工程断面図である。
図１３（ａ）のように、凸レンズ３２を形成したのち、蛍光体層３１を形成し（図１３（ｂ））、半田ボール３６を形成し（図１３（ｃ））、個片化（図１３（ｄ））する。
第３の実施形態の発光装置及びその変形例では、透光性基板１０を薄層化して残すことにより、厚さを薄く保ちつつ機械的強度を高めることが容易となる。
図１４は、変形例のレンズを有する発光装置の模式図である。すなわち、図１４（ａ）は凸レンズが１枚の断面図、図１４（ｂ）は凹レンズが１枚の断面図、図１４（ｃ）は上面図である。
第１〜第３の実施形態においてレンズをアレイレンズとしたが、本発明はこれに限定されない。図１４のようの１枚レンズであってもよい。１枚レンズとすると、光学設計及び製造プロセスが簡素にできる。
図１５は、他の変形例のレンズを有する発光装置の模式図である。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）の模式平面図に示すように大きさの異なるレンズ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅを並べても構わない。小さなレンズを大きなレンズの隙間に配置することにより、レンズで覆う領域を増やすことが可能となる。また、図１５（ｃ）の模式斜視図に示すように四角い外形のレンズ３３ａを用いても構わない。
図１６は、第４の実施形態にかかる発光装置の模式図である。すなわち、図１６（ａ）は断面図、図１６（ｂ）は下面図である。
本実施形態では、互いに隣接する積層体が離間している。また、第１の積層体の第１のｐ側電極１４と、隣接する第２の積層体の第２のｎ側電極１６と、を連結してパターニングを行う。さらに、第１の積層体と第２の積層体との間のシード金属２２を除去しなくともよい。このようにして、シード金属２２と銅配線層２４とが第１及び第２の発光素子の間で連結される。すなわち２つの発光素子が直列接続可能となる。このように直列接続することにより、高出力化が容易となる。もちろん、直列接続数は２つに限定されることなく、より多段の直列接続が可能である。また、第１及び第２の積層体の併設方向とは交差する方向に隣接する積層体を互いに連結して並列接続することも可能である。
また、図１６はシード金属２２と銅配線層２４とが、２×２個の発光素子の間で連結されて図示されているが、２×２個の発光素子の外側で必ずしも分離されている必要はない。ウェーハ全面に渡ってこの形状が連続していれば、任意の単位で発光素子を切り出すことが出来る。
図１７及び図１８は、第４の実施形態の変形例の製造方法の工程断面図である。
透光性基板１０を各発光素子毎に分離してもよい。このようにすると、個々の発光素子は剛直な透光性基板１０で保護されているため、極めて信頼性の高い構造とすることができる。さらに、この製造方法として図１７（ａ）に示すように、透光性基板１０の各発光素子間の隙間に発光素子形成面１０ａ側から溝１０ｃを形成しておくことも可能である。溝１０ｃの形成は、例えば発光素子形成工程の前後で行うことができ、エッチング加工、レーザ加工、ブレード切削等の手法を用いることができる。このようにしておくと、その後の透光性基板１０を薄く研削した際に（図１７（ｅ））、剛直な透光性基板１０は個片に細分化されるため、割れてしまう危険性が大幅に低減できる。加えて、パッケージに個片化する際にも剛直な透光性基板がない部分を切断することになるため（図１８）、高い生産性と歩留まりを実現することが出来る。さらに個片化した後も、透光性基板１０と積層体１２とが小さなサイズに分離されているため、透光性基板１０と積層体１２が割れにくくなっており、さらにパッケージ全体として柔軟になり、実装後の接続点の信頼性が向上する。さらにパッケージの反りも小さくなり、実装が容易となる。さらに、曲面状の物体に対して実装することも可能となる。
図１９は、銅配線層のパターンの変形例を表す模式図である。
図１６においては、ｐ側電極１４とｎ側電極１６との分離領域２１が直線状となっているため、分離領域２１でウェーハが割れてしまう危険があったが、ｐ側電極１４とｎ側電極１６との分離部（破線）を図１９のように蛇行させると、銅配線層２４のせり出した部分によって補強されるため、透光性基板１０を研削により薄くしても機械的強度を保つことが容易となる。図１９（ａ）では略格子状の位置に銅ピラー２６が配置されるが、図１９（ｂ）のような配置であってもよい。また、同様の効果は透光性基板１０を分離した形態であっても発現することはもちろんである。
図２０は、発光素子の電極パターンの変形例を表す模式平面図である。すなわち、図２０（ａ）は２チップ分の基本パターン、図２０（ｂ）〜図２０（ｄ）はその変形例である。
電流がチップの縦方向に流れる領域が発光するので、発光層１２ｅを含む上部層１２ａの面積を広くすると高い光出力とすることができる。この場合、上部層１２ａが除去され露出した下部層１２ｂの面積はｎ型の非発光領域であり、狭い面積でもｎ側電極１６との間での低コンタクト抵抗とすることが容易である。
ｎ側電極１６の面積は、フリップチップマウントする場合にバンプの大きさ以下とすることは困難であるが、本実施形態ではｎ側電極１６の面積を狭くしても、銅配線層２４を用いて面積の広い引き出し電極へ接続可能である。ｐ側電極１４と接続される引き出し電極の面積とｎ側電極１６と接続される引き出し電極の大きさを略同一とすると、半田ボール３６を介してバランス良く基板に実装可能となる。
図２０（ｂ）では、中央部に発光層１２ｅを含む上部層１２ａ、これを取り囲むようにｎ型の下部層１２ｂを配置している。このようにすると、電流供給経路を短くでき、且つ発光領域が中央部となるためレンズの光軸と一致させることが容易となる。
図２０（ｃ）では、下部層１２ｂを格子状の位置に露出しｎ側電極１６を設け、これを取り囲むようにｐ側電極１４を設けている。このようにすると、電流経路をより短くできる。
図２０（ｄ）では、中央部にｐ側電極１４、これを取り囲む４隅にｎ側電極１６を配置する。このようにすると、発光領域をより大きくでき、且つ発光領域が中央部となるためレンズの光軸と一致させることが容易となる。
第１〜第４の実施形態及びそれらの変形例において、ベアチップサイズに近い小型化された発光装置が提供される。これら発光装置は、照明装置、画像表示装置のバックライト光源、及びディスプレイ装置などに広く使用することが可能である。
また、その製造方法において、ウェーハレベルでの組立及び検査工程が可能であるため高い生産性が容易である。このため価格低減を図ることができる。
以上、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかしながら本発明はこれらに限定されない。本発明を構成する発光素子、積層体、透光性基板、シード金属、金属配線層、金属ピラー、補強樹脂、蛍光体層、レンズ、電極のサイズ、形状、材質、配置などに関して当業者が各種の設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
また、本発明のさらに他の一態様によれば、樹脂を形成した工程のあとに、透光性基板を薄層化するか、または透光性基板を除去する工程をさらに備えたことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
また、樹脂を形成した工程のあとに透光性基板を除去し、露出した積層体を分離する工程をさらに備えた発光装置の製造方法が提供される。
また、積層体の第２の面側に絶縁膜を形成する工程の前に透光性基板の第１の面側に溝を形成する工程と、樹脂を形成した工程のあとに透光性基板が分離されるまで薄層化する工程と、をさらに備えたことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
また、透光性基板の第１の面とは反対側の第２の面、第２の面の側から研削された透光性基板の表面、及び積層体の前記第２の面、のうちのいずれかに蛍光体層を形成する工程を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
また、ｐ側電極及びｎ側電極のうちのいずれか一方は、積層体の非発光領域の上に設けられ、そのいずれか一方の面積は、接続された金属配線層の面積よりも小とされることを特徴とする発光装置が提供される。
また、積層体の第１の面側に設けられ、発光層からの放出光を吸収して波長変換光を放出可能な蛍光体層と、積層体の第１の面側に設けられ、少なくとも放出光を集光または発散可能なレンズと、をさらに備え、放出光と波長変換光とを放出可能とすることを特徴とする発光装置が提供される。
第１の実施形態にかかる発光装置（ＷＬＰ）の模式図 第１の実施形態の変形例の模式断面図 第１の実施形態にかかる発光装置の工程断面図 第１の実施形態にかかる発光装置の工程断面図 第１の実施形態にかかる発光装置の工程断面図 第２の実施形態にかかる発光装置の模式図 第２の実施形態にかかる発光装置の工程断面図 第２の実施形態の第１の変形例の製造方法の工程断面図 レンズ形成方法を表す工程断面図 レンズ形成方法の他の例を表す工程断面図 第２の実施形態の第２の変形例の製造方法の工程断面図 第３の実施形態にかかる発光装置の製造方法の工程断面図 第３の実施形態の変形例の製造方法の工程断面図 変形例のレンズを有する発光装置の模式図 変形例のレンズを有する発光装置の模式図 第４の実施形態にかかる発光装置の模式図 第４の実施形態の変形例の製造方法の工程断面図 第４の実施形態の変形例の製造方法の工程断面図 金属配線層のパターンの変形例を表す模式図 電極パターンの変形例を表す模式平面図
符号の説明
５ 発光装置（ＷＬＰ）、６ 発光装置（個片化）、１０ 透光性基板、１２ 積層体、１４ ｐ側電極、１６ ｎ側電極 ２０ 絶縁膜、２２、２２ａ、２２ｂ、 シード金属 ２４、２４ａ、２４ｂ、銅配線層 ２６、２６ａ、２６ｂ、銅ピラー ２８、２８ａ、２８ｂ、補強樹脂 ３０ 蛍光体層、３２ レンズ、３６ 半田ボール

Claims (5)

  1. 発光層を有する積層体を、その第１の面が透光性基板の第１の面に隣接するように形成する工程と、
    前記積層体の前記第１の面とは反対側の第２の面側に設けられたｐ側電極及びｎ側電極上に、第１及び第２の開口を有する絶縁膜を前記第２の面側に形成する工程と、
    前記絶縁膜と前記第１及び第２の開口とを覆うシード金属を形成する工程と、
    前記シード金属の上にｐ側金属配線層及びｎ側金属配線層をそれぞれ形成する工程と、
    前記ｐ側金属配線層の上にｐ側金属ピラーを、前記ｎ側金属配線層の上にｎ側金属ピラーを、それぞれ形成する工程と、
    前記ｐ側金属配線層と前記ｎ側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し、ｐ側シード金属とｎ側シード金属とに分離する工程と、
    前記シード金属を除去した空間の少なくとも一部に樹脂を形成する工程と、
    を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法。
  2. 発光層を有する積層体を、その第１の面が透光性基板の第１の面側に隣接するように形成する工程と、
    前記積層体の前記第１の面とは反対側の第２の面に設けられたｐ側電極及びｎ側電極を上に、第１及び第２の開口を有する絶縁膜を前記第２の面側に形成する工程と、
    前記絶縁膜と前記第１及び第２の開口とを覆うシード金属を形成する工程と、
    前記シード金属の上にｐ側金属配線層及びｎ側金属配線層をそれぞれ形成する工程と、
    前記ｐ側金属配線層と前記ｎ側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し、ｐ側シード金属とｎ側シード金属とに分離する工程と、
    前記シード金属を除去した空間の少なくとも一部に樹脂を形成する工程と、
    を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法。
  3. 前記積層体を形成する工程は、互いに離間し且つ隣接した第１及び第２の積層体を形成する工程を含み、
    前記ｐ側金属配線層及び前記ｎ側金属配線層を形成する工程は、前記第１の積層体の側に設けられる第１のｐ側金属配線層と前記第２の積層体の側に設けられる第２のｎ側金属配線層とを連結して形成する工程を含み、
    前記ｐ側シード金属と前記ｎ側シード金属とに分離する工程は、前記第１の積層体の側に設けられた第１のｎ側金属配線層と前記第１のｐ側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し第１のｎ側シード金属と第１のｐ側シード金属とに分離するとともに、前記第２の積層体の側に設けられた第２のｐ側金属配線層と前記第２のｎ側金属配線層との間に露出した前記シード金属を除去し第２のｐ側シード金属と第２のｎ側シード金属とに分離する工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
  4. 第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面と、を有し、且つ発光層を有する積層体と、
    前記積層体の前記第２の面に設けられたｐ側電極及びｎ側電極と、
    前記ｐ側電極及び前記ｎ側電極が露出する開口を有する絶縁膜と、
    前記ｐ側電極上に設けられたｐ側シード金属と、前記ｐ側シード金属の上に設けられたｐ側金属配線層と、前記ｐ側再配線層の上に設けられたｐ側金属ピラーと、を有するｐ側引き出し電極と、
    前記ｎ側電極上に設けられたｎ側シード金属と、前記ｎ側シード金属の上に設けられたｎ側金属配線層と、前記ｎ側金属配線層の上に設けられたｎ側金属ピラーと、を有するｎ側引き出し電極と、
    前記ｐ側引き出し電極及び前記ｎ側引き出し電極を囲むように、充填された樹脂層と、
    を備え、
    前記発光層からの放出光は、前記積層体の前記第１の面を介して放出されることを特徴とする発光装置。
  5. 第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面と、を有し、且つ発光層を有する積層体と、
    前記積層体の前記第２の面に設けられたｐ側電極及びｎ側電極と、
    前記ｐ側電極及び前記ｎ側電極が露出する開口を有する絶縁膜と、
    前記ｐ側電極上に設けられたｐ側シード金属と、前記ｐ側シード金属の上に設けられたｐ側金属配線層と、を有するｐ側引き出し電極と、
    前記ｎ側電極上に設けられたｎ側シード金属と、前記ｎ側シード金属の上に設けられたｎ側金属配線層と、を有するｎ側引き出し電極と、
    前記ｐ側引き出し電極及び前記ｎ側引き出し電極を囲むように、充填された樹脂層と、
    を備え、
    前記発光層からの放出光は、前記積層体の前記第１の面を介して放出されることを特徴とする発光装置。
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