JP2012015187A - Semiconductor light emission element and manufacturing method of the same - Google Patents
Semiconductor light emission element and manufacturing method of the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012015187A JP2012015187A JP2010147878A JP2010147878A JP2012015187A JP 2012015187 A JP2012015187 A JP 2012015187A JP 2010147878 A JP2010147878 A JP 2010147878A JP 2010147878 A JP2010147878 A JP 2010147878A JP 2012015187 A JP2012015187 A JP 2012015187A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bump
- semiconductor light
- layer
- light emitting
- gold
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、静電気による破壊に対する防御手段を備え、回路基板にフリップチップ実装する半導体発光素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device that includes a protection means against breakdown due to static electricity and is flip-chip mounted on a circuit board, and a method for manufacturing the same.
半導体発光素子(以後とくに断らない限りLED素子と呼ぶ)を回路基板に実装しパッケージ化した半導体発光装置(以後とくに断らない限りLED装置と呼ぶ)が知られている。LED素子の実装方式としては、ワイヤボンディングでLED素子と回路基板の電極間を接続するフェイスアップ実装方式と、バンプなどを介して直接的にそれぞれの電極間を接続するフリップチップ実装方式とがある。これらのLED装置はLED素子が静電気や高電圧のサージに弱いため、回路基板にLED素子とともに保護素子を実装することがある。 2. Description of the Related Art A semiconductor light emitting device (hereinafter referred to as an LED device unless otherwise specified) in which a semiconductor light emitting element (hereinafter referred to as an LED element unless otherwise specified) is mounted on a circuit board and packaged is known. As LED device mounting methods, there are a face-up mounting method in which the LED device and the circuit board electrodes are connected by wire bonding, and a flip chip mounting method in which the respective electrodes are directly connected via bumps or the like. . In these LED devices, since the LED element is vulnerable to static electricity and high voltage surges, a protection element may be mounted on the circuit board together with the LED element.
例えば、特許文献1の図2には静電気に対する保護素子を兼ねたSiダイオード素子7(回路基板)上に発光素子1(LED素子)がフリップチップ実装されている様子が示されている。また、特許文献2の図3には、回路基板上に保護素子を配置すると面積効率が低下するという課題に対応するため、絶縁基板10(回路基板)の上面にLEDチップ3(LED素子)を実装し、下面にツェナーダイオードチップ5を実装している様子が示されている。 For example, FIG. 2 of Patent Document 1 shows a state where the light-emitting element 1 (LED element) is flip-chip mounted on a Si diode element 7 (circuit board) that also serves as a protection element against static electricity. Further, in FIG. 3 of Patent Document 2, an LED chip 3 (LED element) is arranged on the upper surface of the insulating substrate 10 (circuit board) in order to cope with the problem that the area efficiency is reduced when the protective element is arranged on the circuit board. A state in which the zener diode chip 5 is mounted on the lower surface is shown.
一般にLED素子と並列ないし直列になんらかの素子を接続すると静電耐圧が向上することが多い。この素子は抵抗やコンデンサでも効果がある。特許文献1及び2では(保護)素子がツェナーダイオードであった。他には例えば特許文献3の請求項1及び2に、LED素子と並列に接続する保護素子が双方ともLED素子の順方向電圧以上の電圧において導通するダイオードであり、このダイオードがトリガーダイオード、ベースをオープンにしたトランジスタ、バリスタ、及び逆方向に直列接続したツェナーダイオードであってもよいことが記載されている。 Generally, when any element is connected in parallel or in series with the LED element, the electrostatic withstand voltage is often improved. This element is also effective with resistors and capacitors. In Patent Documents 1 and 2, the (protection) element is a Zener diode. For example, in claims 1 and 2 of Patent Document 3, both of the protective elements connected in parallel with the LED element are diodes that conduct at a voltage equal to or higher than the forward voltage of the LED element. It is described that the transistor may be a transistor, a varistor, and a Zener diode connected in series in the reverse direction.
特許文献1の図2に示されたLED装置は、発光素子1を実装したSiダイオード素子7をリードフレームに再度実装している。特許文献2の図3に示されたLED装置であれば樹脂封止すればパッケージが完成する。しかしリードフレームに再実装したり、回路基板裏面に保護素子を設けたりするのでは、LED装置が大きくなったり、製造工程が煩瑣になったりする。実装面積効率及び生産性に加え放熱性も考えあわせると、回路基板の同一面上にLED素子と保護素子をフリップチップ実装することが好ましく思える。ところが保護素子を回路基板上にフリップチップ実装すると、保護素子の反射率が低かったり影ができたりしてLED装置の発光効率が落ちてしまう。 In the LED device shown in FIG. 2 of Patent Document 1, the Si diode element 7 on which the light emitting element 1 is mounted is mounted again on the lead frame. If the LED device shown in FIG. 3 of Patent Document 2 is sealed with a resin, the package is completed. However, re-mounting to the lead frame or providing a protective element on the back of the circuit board results in a large LED device and a complicated manufacturing process. Considering mounting area efficiency and productivity as well as heat dissipation, it seems preferable to flip-chip mount the LED element and the protective element on the same surface of the circuit board. However, when the protective element is flip-chip mounted on the circuit board, the light emitting efficiency of the LED device is lowered due to the low reflectance or shadow of the protective element.
保護素子を不要としながら静電気による破壊から自分自身を守るための対策として、例えば特許文献4の図1にはバンプ間に容量性の保護部材を備えたLED光源のLED部分(LED装置)が示されている。この保護部材は、TiO2(酸化チタン)やBaTiO3(チタン酸バリウム)など比誘電率が10以上の材料を含むシリコーン樹脂であり、コンデンサとして振舞う。 For example, FIG. 1 of Patent Document 4 shows an LED portion (LED device) of an LED light source having a capacitive protection member between bumps as a measure for protecting itself from electrostatic breakdown while eliminating the need for a protective element. Has been. This protective member is a silicone resin containing a material having a relative dielectric constant of 10 or more, such as TiO2 (titanium oxide) or BaTiO3 (barium titanate), and acts as a capacitor.
特許文献4の図1のように回路基板とLED素子を接続するバンプ間に適切な保護部材を備えれば、LED素子をフリップチップ実装したLED装置は静電気に対する保護素子が不要となる。特許文献4には図1のLED装置(LED光源のLED部分)について製造方法に係わる記載がないが、バンプ102の間とともに電極104,105の間にも樹脂106が存在することから、バンプ102が基板103上に形成されたものであり、この基板10に対し所定の位置に樹脂106を塗布してからLED101をフリップチップ実装したものと推定される。この場合、LED101は、LEDのダイ(バンプを形成していないLED素子)が密集して配列したウェハーにバンプを形成することによりバンプ形成を効率化したLED素子、すなわちバンプを備えるLED素子ではない。また回路基板に保護部材を塗布する方法は、回路基板の電極面を清浄に保てないので、バンプを備えるLED素子をフリップチップ実装してLED装置を製造する方法には適用できない。
If an appropriate protective member is provided between the bumps connecting the circuit board and the LED element as shown in FIG. 1 of Patent Document 4, the LED device in which the LED element is flip-chip mounted does not require a protective element against static electricity. In Patent Document 4, there is no description relating to the manufacturing method of the LED device of FIG. 1 (the LED portion of the LED light source), but since the resin 106 exists between the electrodes 104 and 105 as well as between the bumps 102, the bump 102 Is formed on the substrate 103, and it is presumed that the resin 101 is applied to the
そこで本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、フリップチップ用のバンプを備えていても半導体発光装置への保護素子の実装を不要にでき、且つ製造効率の良好な半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made in view of this problem, and it is possible to eliminate the need to mount a protective element on a semiconductor light-emitting device even when a flip-chip bump is provided, and to provide a semiconductor light-emitting element with good manufacturing efficiency. It aims at providing the manufacturing method.
上記課題を解決するため本発明は、n型半導体層に接続するn側バンプとp型半導体層に接続するp側バンプを備える半導体発光素子において、
前記n側バンプから延出したアンダーバンプメタル層と、
前記p側バンプから延出したアンダーバンプメタル層と
が対向する領域に保護部材を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a semiconductor light emitting device including an n-side bump connected to an n-type semiconductor layer and a p-side bump connected to a p-type semiconductor layer.
An under bump metal layer extending from the n-side bump;
A protective member is provided in a region facing the under bump metal layer extending from the p-side bump.
前記保護部材がバリスタ粉末を含むペーストを焼結したバリスタであることが好ましい。 The protective member is preferably a varistor obtained by sintering paste containing varistor powder.
前記n側バンプ及び前記p側バンプが金バンプであり、該金バンプ上に金錫共晶層、錫層或いは錫と金の積層体を備えることが好ましい。 The n-side bump and the p-side bump are preferably gold bumps, and a gold-tin eutectic layer, a tin layer, or a laminate of tin and gold is preferably provided on the gold bump.
上記課題を解決するため本発明は、回路基板上にフリップチップ実装する半導体発光素子の製造方法において、
前記半導体発光素子の半導体層が多数配列したウェハーを準備するウェハー準備工程と、
バンプを形成する領域が開口したレジスト膜を形成する第1レジスト膜形成工程と、
前記ウェハーをメッキ液に浸し前記バンプを成長させるバンプ成長工程と、
前記バンプが占める領域以外のメッキ電極を露出させる第1レジスト膜除去工程と、
前記メッキ電極のうちアンダーバンプメタル層の延出部となる領域をマスクする第2レジスト膜形成工程と、
前記メッキ電極のうちマスクされていない部分を除去するエッチング工程と、
前記アンダーバンプメタル層の延出部を露出させる第2レジスト膜除去工程と、
前記延出部にペースト状の保護部材を配置し、該ペースト状の保護部材を固体化する保護部材形成工程と、
前記半導体発光素子を個片化する個片化工程とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor light-emitting element that is flip-chip mounted on a circuit board.
A wafer preparation step of preparing a wafer in which a plurality of semiconductor layers of the semiconductor light emitting element are arranged;
A first resist film forming step for forming a resist film in which a region for forming a bump is opened;
A bump growth step of immersing the wafer in a plating solution to grow the bump;
A first resist film removing step for exposing a plating electrode other than a region occupied by the bump;
A second resist film forming step for masking a region of the plated electrode that is an extension of the under bump metal layer;
An etching step of removing a portion of the plating electrode that is not masked;
A second resist film removing step for exposing the extended portion of the under bump metal layer;
A protective member forming step of disposing a paste-like protective member on the extending portion and solidifying the paste-like protective member;
And a singulation step of dividing the semiconductor light emitting element into individual pieces.
前記保護部材形成工程において、フォトリソグラフィ法で前記保護部材を充填し、該保
護部材を固体化した後、前記ウェハーを研磨しても良い。
In the protective member forming step, the wafer may be polished after filling the protective member by photolithography and solidifying the protective member.
本発明の半導体発光素子及び本発明の製造方法で得られる半導体発光素子は、カソードとなるn側バンプから延出したアンダーバンプメタル層と、アノードとなるp側バンプから延出したアンダーバンプメタル層とを接続するように保護部材を備えているので、n側若しくはp側バンプに侵入した静電気によるサージ電流が半導体発光素子の代わりにアンダーバンプメタル層と保護部材を通るため半導体発光素子が破壊されづらくなる。この結果、本発明の半導体発光素子をフリップチップ実装した半導体発光装置は保護素子が不要となる。 The semiconductor light emitting device of the present invention and the semiconductor light emitting device obtained by the manufacturing method of the present invention include an under bump metal layer extending from an n-side bump serving as a cathode and an under bump metal layer extending from a p side bump serving as an anode. Since a protective member is provided so as to connect to the n-side or p-side bump, a surge current due to static electricity that has entered the n-side or p-side bump passes through the under bump metal layer and the protective member instead of the semiconductor light emitting element, so that the semiconductor light emitting element is destroyed. It becomes difficult. As a result, the semiconductor light emitting device in which the semiconductor light emitting element of the present invention is flip-chip mounted does not require a protective element.
また本発明の半導体発光素子は保護部材が一体的に形成されているので、ウェハーをダイシングして半導体発光素子を個片化する工程や、回路基板に配置し接合する工程など静電気の影響が懸念される環境下でも静電耐圧が向上しているため取り扱い易くなっている。さらに、その製造時に、半導体発光素子が密集したウェハーに対し保護部材を形成することができる。すなわち一回で多数の半導体発光素子に保護部材を形成できるので効率的である。保護部材と接続する電極として延出させたアンダーバンプメタル層もバンプ形成時のメッキ電極の残りであるから、半導体発光素子の部材は保護部材以外増えていない。以上のように本発明の半導体発光素子及びその製造方法は製造効率が良い。 In addition, since the protective member is integrally formed in the semiconductor light emitting device of the present invention, there is a concern about the influence of static electricity such as a step of dicing the wafer to separate the semiconductor light emitting device and a step of placing and bonding the circuit light on the circuit board. It is easy to handle because the electrostatic withstand voltage is improved even in the environment where Furthermore, a protective member can be formed on a wafer in which semiconductor light emitting elements are densely packed during the manufacture. That is, the protective member can be formed on a large number of semiconductor light emitting elements at a time, which is efficient. Since the under bump metal layer extended as an electrode connected to the protective member is also the remaining plating electrode at the time of bump formation, the number of members of the semiconductor light emitting element is not increased except for the protective member. As described above, the semiconductor light emitting device and the manufacturing method thereof of the present invention have high manufacturing efficiency.
以下、添付図1〜10を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。
(第1実施形態)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the description of the drawings, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. For the sake of explanation, the scale of the members is changed as appropriate.
(First embodiment)
添付図1〜8を参照して本発明の第1実施形態を詳細に説明する。図1は本実施形態のLED装置(半導体発光装置)の外観を説明するために描いたLED装置10の斜視図である。LED装置10において、回路基板12上に蛍光体を含有した樹脂層11が積層している。樹脂層11は蛍光体を含有するシリコーン樹脂からなる。
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of an
図2により図1のLED装置10に実装されたLED素子13の実装状況を説明する。図2は図1のLED装置10から樹脂層11を剥がしとった状態のLED装置10の斜視図である。図2に示すように回路基板12は、板材16と、板材16上に形成された−電極14と+電極15を含んでいる。回路基板12上にフリップチップ実装されたLED素子13は、n側バンプ(カソード、図示せず)及びp側バンプ(アノード、図示せず)がそれぞれ−電極14と+電極15に接続している。
A mounting state of the
図3によりLED素子13のバンプ面を説明する。図3(a)はLED素子13をバンプ面側から眺めた平面図である。n型半導体層21は、上層にあるp型半導体層22から一部分が露出している。このn型半導体層21の露出部にn側バンプ23があり、p型半導体層22上にp側バンプ24がある。n側バンプ23とp側バンプ24の間にはバリスタ26(保護部材)が存在する。なおn側バンプ23はp側バンプ24より平面積が小さく、n側バンプ23およびp側バンプ24は電解メッキ法で形成した金バンプである。また保護膜は図示していない。
The bump surface of the
図3(b)により保護膜とアンダーバンプメタル層の延出部について説明する。図3(b)は、図3(a)のLED素子13からn側及びp側バンプ22,23並びにバリスタ26を除去した状態の平面図である。図中、p型半導体層22、n側バンプ23、p側バンプ24、及びバリスタ26の外形を点線で示し、保護膜27の外形を実線とし、アンダーバンプメタル層の延出部を塗りつぶした。保護膜27はLED素子13の外周部を除く領域に存在し、n側バンプ23及びp側バンプ24が占める領域の内側に開口27a、27bを備えている。n側バンプ23のアンダーバンプメタル(以下UBMと呼ぶ)層23aは図の中心方向に延出している。これに対しp側バンプ24のUBM層24aは図の右斜め上方向に延出している。UBM層23a及びUBM層24aの延出部はn型半導体層21の露出部で対向しており、その間隙は約50μmである。ここでUBM層23a,24aは、n側及びp側バンプ23,24を成長させるためのメッキ電極の一部が、n側及びp側バンプ23,24を電気的に分離したときに残ったものである。一般的にはUBM層とn側或いはp側バンプ23,24はほぼ同じ平面形状で積層しているが、本実施形態の場合、通常と異なりUBM層23a,24aがn側及びp側バンプ23,24から延出している。
The extension part of the protective film and the under bump metal layer will be described with reference to FIG. FIG. 3B is a plan view showing a state in which the n-side and p-
バリスタ26は、直径が5〜10μmの酸化亜鉛(ZnO)粒子をMn,Co酸化物等の無機質絶縁膜で被覆したバリスタ粒子と、オルガノポリシロキサン或いはシリコーン樹脂等のバインダとを混練したペーストを焼結したものである。UMB層23a,23bの間隙は約50μmであり、一つのバリスタ粒子は約3Vのしきい値電圧が得られるので、この間隙においてバリスタ粒子が5から10個直列に並ぶことから、バリスタ26のしきい値は約15〜30Vとなる。
The
図4によりLED素子13の断面を説明する。図4は図3のB−B線に沿ったLED素子13の断面図である。なおn側及びp側バンプ23,24、並びにUBM層23a,24aの対向箇所を同時に示すため図3においてB−B線を屈曲させている。図4に示すように、サファイア基板25の下にn型半導体層21があり、さらにn型半導体層21の下面にはp型半導体層22が形成されている。保護膜27は、LED素子13の外周部を除くn型半導体素子及びp型半導体素子の表面に形成され、n型半導体層21の占める領域とp型半導体層22の占める領域にそれぞれ開口部27a,27b(番号は図示せず)を備えている。それぞれの開口部27a,27bでは、n型半導体層21とn側バンプ23、p型半導体層22とp側バンプ24とが電気的に接続している。UBM層23aはn側バンプ23に積層し、一部がn側バンプ23から延出している。UBM層24aはp側バンプ24に積層し、一部がp側バンプ24から延出し、その先端がn型半導体領域の露出部にまで至っている。n型半導体層21の露出部に存在するUBM層24aは、保護膜27によりn型半導体層21と絶縁している。バリスタ26は、n側バンプ23とp側バンプ24の間に充填されて、保護膜27の一部分とともにUBM層23,24aの延出部を覆っている。
The cross section of the
サファイア基板25は厚さが100〜300μm、n型半導体層21は厚さが5μm程度である。p型半導体層22は総厚が1μm程度であり、厚みが100〜200nmのp型GaN層を含んでいる。保護膜は厚さが300nm程度でSiO2からなる。n側バン
プ及びp側バンプ23,24は厚さが10〜30μmである。発光層(図示せず)は、n型半導体層21とp型半導体層22の境界部にあり、平面的な形状は概ねp型半導体層22に等しい。
The
図5によりLED装置10の積層構造を説明する。図5は、図2のA−A線に沿うようにして描いた図1のLED装置10の断面図である。なおLED素子13のn側及びp側バンプ23,24、UBM層23a,24a、並びに回路基板12のスルーホール14a,15aを同時に図示できるよう図2においてA−A線を屈曲させた。またLED素子13の断面は図4にたいし簡略化して描いている(保護膜27は省略)。
The laminated structure of the
図5に示すように、回路基板12は板材16と−及び+電極14,15、スルーホール電極14a,15a、出力電極14b,15bからなっている。板材16の上面に形成された−電極14及び+電極15は、マザー基板(図示せず)の電極と接続するため板材16の下面に形成された出力電極14b,15bとそれぞれスルーホール14a,15aで接続している。LED素子13はフリップチップ実装され、n側バンプ23及びp側バンプ24がそれぞれ−及び+電極14,15と接続している。蛍光体を含有した樹脂層11は回路基板12の上面とLED素子13の周囲を覆っている。回路基板12の板材16は厚さが300μmでアルミナからなる。−及び+電極14,15と出力電極14b,15bは厚さが10〜30μmでニッケルと金を積層した銅箔である。スルーホール14a,15aは直径が200μmで銅ペーストが充填されている。樹脂層11は厚さが400μm程度でシリコーンからなる。
As shown in FIG. 5, the
図6により回路基板12からn型半導体層21に至る積層構造を詳細に説明する。図6は図5のCで囲んだ領域の拡大図である。回路基板12の板材16上には、+電極15、金錫共晶層24c、金バンプ部24b、UBM(アンダーバンプメタル)層24a、金属層22b、p型GaN層22a、発光層21a、n型半導体層21が積層している。p側バンプ24は、金錫共晶層24c、金バンプ部24b、UBM層24aの積層物であり、p型半導体層22は金属層22bとp型GaN層22aの積層物である。
The laminated structure from the
+電極15は、厚さが10〜30μmの銅箔と、厚さが2μm程度のNi層と厚さが0.3μm程度のAu層が積層した構造になっている。金錫共晶層24cは厚さが2〜3μmでp側バンプ24と+電極15を接合する。融点を300℃〜420℃に設定できる金錫共晶接合は、比較的低温で接合できるにもかかわらず250℃前後のリフロー温度では接合を維持できるので、LED装置10をマザー基板に実装するときに有利な接合法となる。金バンプ部24bは厚さが10〜30μmである。UBM層24aは、金バンプ部24bを電解メッキ法で形成する際の共通電極(メッキ電極ともいう)の一部が金バンプ部24bを電気的に孤立させるときに残ったものであり、厚さが0.3μmで、TiWとAuの2層構造になっている。
The +
金属層22bは、電流分布の改善やオーミックコンタクト、反射機能、原子拡散防止など様々な目的を達成するためITO層、Ag層、金層など複数の金属薄膜が積層したものである。金属層22bとp型GaN層22aからなるp型半導体層22は厚さが約1μmである。GaN障壁層とInGaN井戸層からなる発光層21aは厚さが60nmであり、n型GaNからなるn型半導体層21は厚さが約5μmである。
The metal layer 22b is formed by laminating a plurality of metal thin films such as an ITO layer, an Ag layer, and a gold layer in order to achieve various purposes such as improvement of current distribution, ohmic contact, reflection function, and prevention of atomic diffusion. The p-
図7と図8により本実施形態のLED素子13の製造方法を説明する。図7はウェハー準備からバンプ形成までの工程の説明図であり、図8は保護部材の配置から個片化までの工程の説明図である。
The manufacturing method of the
図7において(a)はウェハー準備工程である。ウェハー71は、サファイア基板25上
にn型半導体層21が積層し、n型半導体層21上に複数のp型半導体層22が形成されている。なお保護膜27(図示せず)も形成済みである。(b)はウェハー71の上面全体にメッキ電極72をスパッタ法で形成するメッキ電極形成工程である。(c)はバンプを形成させる領域が開口したレジスト膜73を形成する第1レジスト膜形成工程である。(d)はウェハー71をメッキ液(図示せず)に浸し金バンプ部23b、24bを成長させるバンプ成長工程である。(e)は金バンプ部23b、24bが占める領域以外のメッキ電極72を露出させる第1レジスト膜除去工程である。(f)はメッキ電極72のうちUBM層の延出部となる領域をマスクするため、レジスト膜74を形成する第2レジスト膜形成工程である。(g)は、レジスト膜74(及び金バンプ部23b、24b)でマスクされていないメッキ電極72を除去し、UBM層23a,24a(延出部を含む)を形成するエッチング工程である。(h)はUBM層23a,24aの延出部を露出させるためレジスト膜74を除去する第2レジスト膜除去工程である。
In FIG. 7, (a) is a wafer preparation process. In the
図8において、(a)は図7(h)と同じ図であり、ウェハー71上に金バンプ部23b、24bとUBM層23a,24aが形成された状態を示している。(b)は保護部材形成工程において保護部材を充填する領域が開口したレジスト膜75を形成する工程である。(c)は保護部材形成工程においてウェハー71の上面からペースト状のバリスタ26を塗布し、その後バリスタ26を焼結し固体化する工程を示している。なおバリスタ26を塗布したら、バリスタ粒子の整列状態を改善するためバリスタ26をプレスすることが好ましい。(d)は保護部材形成工程においてバリスタ26及びレジスト膜72の上面を研磨してn側及びp側の金バンプ部23b,24bの表面を露出させる工程である。このときそれぞれの金バンプ部23b、24bの一部も研磨されている。このようにしてバリスタ26はn側及びp側バンプ23,24の間の所望に位置に配置される。
8A is the same view as FIG. 7H, and shows a state in which the
(e)はn側及びp側の金バンプ部23b,24bの上面に金錫共結晶層を形成するためのレジスト膜78を配置する工程を示している。このときレジスト膜76はn側及びp側の金バンプ部23b,24bの上面よりも若干狭く開口させておくと良い。これは共晶接合時に金錫共晶層23c、24cが広がるので、逃げとなる領域を確保するためである。(f)は金錫共晶層23c、24cをスパッタ法で形成する工程を示している。(g)はレジスト膜75,76を除去する工程を示している。(h)はウェハー71を切断してLED素子13を個片化する個片化工程を示している。
(第2実施形態)
(E) shows a step of disposing a resist film 78 for forming a gold-tin co-crystal layer on the upper surfaces of the n-side and p-side
(Second Embodiment)
添付図9,10を参照しながら、本発明の第2実施形態について詳細に説明する。LED装置の外観および回路基板12は第1実施形態の図1,2と等しい。なお本実施形態ではLED素子13bが回路基板12にフリップチップ実装されているものとする。
The second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The appearance of the LED device and the
図9によりLED素子13bのバンプ面を説明する。図9はLED素子13bをバンプ面側から眺めた平面図である。LED素子13bの電極面にはn側バンプ23とp側バンプ24が存在し、n側及びp側バンプ23,24が占める領域以外をバリスタ26bが覆っている。LED素子13bと第1実施形態のLED素子13は、バリスタ26bとバリスタ26以外は等しい。また第1実施形態1のLED素子1と同様にバリスタ26bのしきい値は約15〜30Vとなる。
The bump surface of the
図10によりLED素子13bの断面を説明する。図10は図9のD−D線に沿ったLED素子13bの断面図である。前述のようにサファイア基板25、n型及びp型半導体層21,22、n側及びp側バンプ23,24、保護膜27は、第1実施形態のLED素子13と同じものである。LED素子13bは、LED素子13に対しバリスタ26bが周辺部にも存在することが相違している。
The cross section of the
本実施形態は、バリスタ26bがn側及びp側バンプ23,24間に局在していないため、図8で示した第1実施形態のLED素子13の製造工程に対し、(b)の保護部材形成工程において保護部材を充填する領域及びその周囲の領域が開口したレジスト膜75を形成する工程が省略できる。
In the present embodiment, since the
第1,2実施形態では保護部材がバリスタ26,26bであった。しかしながら保護部材はバリスタに限られず、最初はペースト状態で充填後固体化できる静電気保護部材であれば良い。カーボンをバインダ中に混練した抵抗ペースト、高誘電率の粒子をバインダ中に混練した容量性のペースト、表面に不導体層を設けた金属粒子をバインダ中に混練した静電気保護用ペーストなどが使える。
In the first and second embodiments, the protective members are
第1,2実施形態ではバインダは樹脂であったが、ガラスフリットを含有させても良い。ガラスフリットを含有させると焼結温度を上昇させなければならないが、静電気保護部材の強度を増すことができる。 In the first and second embodiments, the binder is resin, but glass frit may be contained. When glass frit is contained, the sintering temperature must be increased, but the strength of the electrostatic protection member can be increased.
第1,2実施形態ではn側及びp側バンプ23,24は電解メッキ法で形成した金バンプであった。しかしながらバンプのコアとなる部材は金に限られず、半田や銅、アルミニウムなど他の合金や金属材料であっても良い。なお金バンプであれば前述のように金錫共晶による接合が適用できるのでリフロー時の安定性が保証される。
In the first and second embodiments, the n-side and p-
第1,2実施形態では図8(d)の研磨工程の後に金錫共晶層23c,24c形成していた。金バンプ部23b,24bを研磨しなくても済むなら(例えば図8(c)でバリスタ26充填量を少なくする)、図7(d)のバンプ成長工程の直後、すなわちレジスト膜73を付けたまま金バンプ部23b,24b上に金錫共晶層23c,24cを形成しても良い。この場合、金錫共晶層23c,24cはスパッタ法、蒸着或いはCVD法で形成しても良いが、金錫共晶層23c,24cを錫(接合時に金バンプ部から錫層に金が溶けだし金錫合金となる)或いは錫と金の積層体にすると金錫共晶層23c,24cを電解メッキ法で形成できる。なお電解メッキ法は大気中で製造できるので手軽である。
In the first and second embodiments, the gold-tin eutectic layers 23c and 24c are formed after the polishing step of FIG. If it is not necessary to polish the
また、第1,2実施形態では金錫共晶層23c,24cをn側及びp側バンプ23,24上に形成していた。金錫共晶層は回路基板12の−及び+電極14,15上に形成しても良い。しかしながら、LED素子13,13bが回路基板12より平面積が小さいのでLED素子13,13b側に金錫共晶層を形成した方が取り扱いが楽であり、スパッタ法や蒸着法では金錫材料の使用効率が高くなる。
In the first and second embodiments, the gold-tin eutectic layers 23c and 24c are formed on the n-side and p-
第1,2実施形態ではバリスタ26、26bをホトリソグラフィ法で配置していた。しかしながら保護部材の配置法はホトグラフィ法に限らず、ディスペンサを用いた塗布法やマスクを用いた印刷法であっても良い。なおホトリソグラフィ法は位置精度が高いのでUBM層23a,24aの対向部がn型半導体層の露出部(n側バンプ23の近傍)にあっても正確にこの対向部に保護部材を配置できる。ここでn型半導体層21の露出部にUBM層23a,24aの対向部を設けたのは、静電気がバリスタ26,26bを通過したときに発する熱をn型半導体層21の露出部に局在させ、熱による被害を小さくすることに配慮したものである。
In the first and second embodiments, the
塗布法や印刷法を適用する場合はUBMの延出部の対向領域をn側バンプとp側バンプの中間付近に設け、必要とする位置精度を緩和しても良い。このときUBM層の延出部が保護部材で覆われなくでも、UBM層表面が金メッキされているので信頼性が損なわれることはない。 When a coating method or a printing method is applied, a facing region of the UBM extension may be provided near the middle of the n-side bump and the p-side bump to ease the required positional accuracy. At this time, even if the extended portion of the UBM layer is not covered with the protective member, the reliability is not impaired because the surface of the UBM layer is plated with gold.
10…LED装置(半導体発光装置)、
11…樹脂層、
12…回路基板、
13,13b…LED素子(半導体発光素子)、
14…−電極、
14a,15a…スルーホール、
14b,15b…出力電極、
15…+電極、
16…板材、
21…n型半導体層、
21a…発光層、
22…p型半導体層、
22a…p型GaN層、
22b…金属層、
23…n側バンプ、
23a,24a…UBM層、
23b,24b…金バンプ部、
23c,24c…金錫共晶層、
24…p側バンプ、
25…サファイア基板、
26,26b…バリスタ、
27…保護膜、
27a…開口、
71…ウェハー、
72…メッキ電極、
73,74,75,76…レジスト膜。
10 ... LED device (semiconductor light-emitting device),
11 ... resin layer,
12 ... circuit board,
13, 13b ... LED element (semiconductor light emitting element),
14 ...- electrodes,
14a, 15a ... through hole,
14b, 15b ... output electrodes,
15 ... + electrode,
16 ... plate material,
21 ... n-type semiconductor layer,
21a ... light emitting layer,
22 ... p-type semiconductor layer,
22a ... p-type GaN layer,
22b ... metal layer,
23 ... n-side bump,
23a, 24a ... UBM layer,
23b, 24b ... gold bump part,
23c, 24c ... gold-tin eutectic layer,
24 ... p-side bump,
25 ... sapphire substrate,
26, 26b ... Varistor,
27 ... Protective film,
27a ... opening,
71 ... wafer,
72 ... Plating electrode,
73, 74, 75, 76... Resist film.
Claims (5)
前記n側バンプから延出したアンダーバンプメタル層と、
前記p側バンプから延出したアンダーバンプメタル層と
が対向する領域に保護部材を備えることを特徴とする半導体発光素子。 In a semiconductor light emitting device comprising an n-side bump connected to an n-type semiconductor layer and a p-side bump connected to a p-type semiconductor layer,
An under bump metal layer extending from the n-side bump;
A semiconductor light emitting device comprising a protective member in a region facing an under bump metal layer extending from the p-side bump.
前記半導体発光素子の半導体層が多数配列したウェハーを準備するウェハー準備工程と、
バンプを形成する領域が開口したレジスト膜を形成する第1レジスト膜形成工程と、
前記ウェハーをメッキ液に浸し前記バンプを成長させるバンプ成長工程と、
前記バンプが占める領域以外のメッキ電極を露出させる第1レジスト膜除去工程と、
前記メッキ電極のうちアンダーバンプメタル層の延出部となる領域をマスクする第2レジスト膜形成工程と、
前記メッキ電極のうちマスクされていない部分を除去するエッチング工程と、
前記アンダーバンプメタル層の延出部を露出させる第2レジスト膜除去工程と、
前記延出部にペースト状の保護部材を配置し、該ペースト状の保護部材を固体化する保護部材形成工程と、
前記半導体発光素子を個片化する個片化工程とを備えることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 In a method of manufacturing a semiconductor light emitting device that is flip-chip mounted on a circuit board,
A wafer preparation step of preparing a wafer in which a plurality of semiconductor layers of the semiconductor light emitting element are arranged;
A first resist film forming step for forming a resist film in which a region for forming a bump is opened;
A bump growth step of immersing the wafer in a plating solution to grow the bump;
A first resist film removing step for exposing a plating electrode other than a region occupied by the bump;
A second resist film forming step for masking a region of the plated electrode that is an extension of the under bump metal layer;
An etching step of removing a portion of the plating electrode that is not masked;
A second resist film removing step for exposing the extended portion of the under bump metal layer;
A protective member forming step of disposing a paste-like protective member on the extending portion and solidifying the paste-like protective member;
A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: a step of dividing the semiconductor light emitting device into pieces.
5. The method of manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 4, wherein, in the protection member forming step, the wafer is polished after filling the protection member by photolithography and solidifying the protection member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010147878A JP2012015187A (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Semiconductor light emission element and manufacturing method of the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010147878A JP2012015187A (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Semiconductor light emission element and manufacturing method of the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012015187A true JP2012015187A (en) | 2012-01-19 |
Family
ID=45601307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010147878A Pending JP2012015187A (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Semiconductor light emission element and manufacturing method of the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012015187A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012238823A (en) * | 2011-04-27 | 2012-12-06 | Nichia Chem Ind Ltd | Nitride semiconductor light-emitting element and manufacturing method of the same |
JP2013247247A (en) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting device |
JP2016015356A (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-28 | 日亜化学工業株式会社 | Light emission device and manufacturing method for the same |
KR20160069592A (en) * | 2014-12-08 | 2016-06-17 | 엘지디스플레이 주식회사 | Light emitting diode, light emitting diode package and backlight unit |
JP2017118098A (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 日亜化学工業株式会社 | Method of manufacturing light-emitting device |
US10199533B2 (en) | 2015-12-21 | 2019-02-05 | Nichia Corporation | Method of manufacturing light emitting device |
-
2010
- 2010-06-29 JP JP2010147878A patent/JP2012015187A/en active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012238823A (en) * | 2011-04-27 | 2012-12-06 | Nichia Chem Ind Ltd | Nitride semiconductor light-emitting element and manufacturing method of the same |
US10804450B2 (en) | 2011-04-27 | 2020-10-13 | Nichia Corporation | Method of making layered structure with metal layers using resist patterns and electrolytic plating |
US9530950B2 (en) | 2011-04-27 | 2016-12-27 | Nichia Corporation | Method of manufacturing nitride semiconductor light emitting element having thick metal bump |
US9231159B2 (en) | 2011-04-27 | 2016-01-05 | Nichia Corporation | Method of manufacturing nitride semiconductor light emitting element having thick metal bump |
US9496471B2 (en) | 2012-05-25 | 2016-11-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
US9136439B2 (en) | 2012-05-25 | 2015-09-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
JP2013247247A (en) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Toshiba Corp | Semiconductor light-emitting device |
JP2016015356A (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-28 | 日亜化学工業株式会社 | Light emission device and manufacturing method for the same |
KR20160069592A (en) * | 2014-12-08 | 2016-06-17 | 엘지디스플레이 주식회사 | Light emitting diode, light emitting diode package and backlight unit |
KR102224901B1 (en) | 2014-12-08 | 2021-03-09 | 엘지디스플레이 주식회사 | Light emitting diode, light emitting diode package and backlight unit |
JP2017118098A (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | 日亜化学工業株式会社 | Method of manufacturing light-emitting device |
US10199533B2 (en) | 2015-12-21 | 2019-02-05 | Nichia Corporation | Method of manufacturing light emitting device |
US10770618B2 (en) | 2015-12-21 | 2020-09-08 | Nichia Corporation | Method of manufacturing light emitting device |
US11063176B2 (en) | 2015-12-21 | 2021-07-13 | Nichia Corporation | Light emitting device including covering member and first and second metal layers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5693375B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP4411695B2 (en) | Nitride semiconductor light emitting device | |
JP2012109501A (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method of the same | |
JP2012015187A (en) | Semiconductor light emission element and manufacturing method of the same | |
JP6440846B2 (en) | Nitride semiconductor wafer, method for manufacturing the same, and nitride semiconductor ultraviolet light-emitting element and apparatus | |
JP6355492B2 (en) | Composite resin and electronic device | |
JP5930893B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor light emitting device | |
JP2012015438A (en) | Semiconductor light emitting device | |
US20150280093A1 (en) | Light emitting device, method for manufacturing same, and body having light emitting device mounted thereon | |
CN110178232B (en) | Light emitting diode, light emitting diode module and display device having the same | |
KR20150078296A (en) | Light emitting device with excellent reliability | |
US20170317230A1 (en) | Supporting substrate for semiconductor device, semiconductor apparatus comprising the same, and method for manufacturing the same | |
JP2012023328A (en) | Semiconductor light-emitting element and manufacturing method of the same | |
JP2017022167A (en) | Semiconductor device and manufacturing method for the same | |
JP2012015437A (en) | Semiconductor light-emitting device | |
TW201719936A (en) | Nitride semiconductor light-emitting element base and production method therefor | |
US10062820B2 (en) | Interposer | |
TWI473299B (en) | Flip-chip light emitting diode and manufacturing method and application thereof | |
US11315866B2 (en) | Semiconductor device | |
US10109776B2 (en) | Light emitting device having curved light emitting element | |
JP5809965B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP7154818B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
JP2011253924A (en) | Semiconductor light-emitting element | |
JP2018074067A (en) | Semiconductor device | |
US10490322B2 (en) | Component carrier having an ESD protective function and method for producing same |