JP2014022380A - Semiconductor element and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子およびその製造方法に関し、特にフリップチップ実装されて用いられる半導体素子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device used by being flip-chip mounted and a manufacturing method thereof.
近年、半導体素子の一種として、LED(Light Emitting Diode)等の発光素子が広く普及している。そして、LED等の発光素子については、Ni層の表面をAu層で覆ったバンプを素子側に形成しておき、そのバンプを用いてプリント配線基板上にフリップチップ実装することが提案されている(例えば特許文献1参照)。 In recent years, light-emitting elements such as LEDs (Light Emitting Diodes) are widely used as a kind of semiconductor elements. For light-emitting elements such as LEDs, it has been proposed to form bumps with the surface of the Ni layer covered with an Au layer on the element side and flip-chip mounting on the printed wiring board using the bumps. (For example, refer to Patent Document 1).
フリップチップ実装に対応する発光素子としては、例えば図4に示すように構成されたものがある(例えば特許文献2参照)。図例の発光素子は、図示せぬサファイア基板上にn型の第1導電型層21と発光層22とp型の第2導電型層23とが順に積層されてなる半導体層20を備えている。この半導体層20には、第2導電型層23の側からのエッチングにより溝構造部24が形成されており、この溝構造部24によって第2導電型層23が複数領域に分断されるとともに、第1導電型層21が露出部分を有することになる。分断された一方の第2導電型層23上には第2電極30が成膜されており、さらに第2電極30上には第2電極パッド40が成膜されている。また、他方の第2導電型層23上には、第1電極110が、溝構造部24の底部における第1導電型層21の露出部分にまで延びるように成膜されており、さらに第1電極110上には第1電極パッド120が成膜されている。
このような構成の発光素子は、第1電極パッド120および第2電極パッド40の上面が外部との接合に用いられる端子面となり、その端子面上にバンプが形成されることになるが、第1電極パッド120および第2電極パッド40の上面の高さを容易に揃えることができるため、フリップチップ実装の際に素子が傾いてしまう等の不都合の発生を抑えることができる。
As a light emitting element corresponding to flip chip mounting, for example, there is an element configured as shown in FIG. 4 (see, for example, Patent Document 2). The light emitting device of the illustrated example includes a
In the light emitting device having such a configuration, the upper surfaces of the
しかしながら、従来構成の発光素子では、予めバンプを素子側に形成しておき、そのバンプを用いてフリップチップ実装をした際に、バンプとその形成面との界面状態によっては、フリップチップ実装による基板上への素子のアセンブリ後に接合部分(特にメッキにより形成されたバンプとその形成面との接合部分)に剥離が生じるおそれがあることがわかった。 However, in a conventional light emitting device, when bumps are formed in advance on the device side and flip chip mounting is performed using the bumps, depending on the interface state between the bumps and the formation surface, a substrate by flip chip mounting is used. It has been found that there is a possibility that peeling occurs at the joint portion (particularly, the joint portion between the bump formed by plating and the formation surface) after the element is assembled upward.
本発明は、フリップチップ実装を行っても接合部分に剥離が生じるのを抑制することができる半導体素子およびその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor element and a method for manufacturing the same that can prevent peeling at a joint portion even when flip chip mounting is performed.
上述した目的達成のために、本願発明者は、先ず、接合部分に剥離が生じてしまう要因について検討した。
具体的には、例えば、特許文献2で開示された構成の発光素子(図4参照)におけるバンプ形成予定面となる電極パッドの上面に、特許文献1で開示されたように予めバンプを形成しておく場合について検討した。この場合、特に第1電極パッド120上にメッキにより形成されたバンプについて、剥離してしまう不具合が生じ得ることがわかった。これは、バンプとその形成面である第1電極パッド120との界面状態(特に表面粗さの状態)による影響が大きいと推察される。さらに詳しくは、バンプと第1電極パッド120との接合部分の剥離は、これらの間の界面(特に第1電極パッド120の上面)が平坦ではなく、微細な凹凸ができる程度に表面が粗くなっていると、その凹凸の凹部に生じ得るボイド等が悪影響を及ぼすために生じると考えられる。そして、第1電極パッド120の表面粗さについては、その下方における第1電極パッド120と第1電極110との界面状態が大きな影響を及ぼしていると考えられる。すなわち、第1電極110の表面が粗くなっていると、その表面に積層される第1電極パッド120についても、第1電極110と同様に表面が粗くなってしまうのである。したがって、接合部分の剥離抑制のためには、第1電極110および第1電極パッド120のそれぞれの上面につき、表面粗さを所定値以下に抑えるような平坦化を行えばよいと考えられる。
ところが、第1電極110は、第1導電型層21に対して低抵抗なオーミック性を備える必要がある。オーミック性を備えるためには、例えば第1電極110の形成材料として特定種類の金属材料を用いつつ所定温度での熱処理を施すことが考えられるが、その場合には熱処理時の金属拡散等によって第1電極110の表面に微細な凹凸ができる程度に当該表面が粗くなってしまう。つまり、オーミック性を備えようとすると、第1電極110の表面が粗くならざるを得ない場合がある。
これらの点を踏まえた上で、本願発明者は、さらに鋭意検討を重ねた。つまり、発光素子における電極構造は、一般に金属薄膜を利用して構成されるため、膜の均一性や導電性等が重視され、その表面粗さに着目されることは稀と考えられるが、本願発明者は、敢えて表面粗さに着目して鋭意検討を重ねた。その結果、本願発明者は、第1電極パッド120について、第1電極110との電気的な接続を確保しつつも、当該第1電極110上に形成するのではなく、当該第1電極110の下に位置する第2導電型層23と直接接合させるように形成し、その接合面の上方にバンプなど外部接続用端子の形成予定面となる第1電極パッド上面の領域(以後、「端子面」とする。)を配するようにすれば、オーミック性を備えるために第1電極110の表面が粗くなっている場合であっても、その影響を受けることなく、第1電極パッド120における端子面を平坦化させ得るのではないかとの着想に至った。
本発明は、上述した本願発明者による新たな着想に基づいてなされたものである。
In order to achieve the above-described object, the inventor of the present application first examined factors that cause separation at the joint portion.
Specifically, for example, bumps are previously formed as disclosed in Patent Document 1 on the upper surface of an electrode pad that is a bump formation planned surface in a light emitting element having a configuration disclosed in Patent Document 2 (see FIG. 4). We examined the case to keep. In this case, it has been found that a problem that the bump formed by plating on the
However, the
Based on these points, the inventor of the present application made further intensive studies. In other words, since the electrode structure in the light emitting element is generally configured using a metal thin film, it is considered rare that attention is paid to the surface roughness because the uniformity and conductivity of the film are emphasized. The inventor intensively studied paying attention to the surface roughness. As a result, the inventor of the present application does not form the
The present invention has been made based on the above-described new idea by the present inventors.
本発明の第1の態様は、
少なくとも第1導電型層および第2導電型層を有する半導体層と、
前記半導体層における前記第1導電型層の露出面とオーミック接合するように形成された第1電極と、
前記半導体層における前記第2導電型層の露出面の上方側に位置するように配されて外部との接合に用いられる端子面と、当該第2導電型層の露出面と直接接合する接合面と、前記第1電極と電気的に接続する接続箇所とを有して形成された第1電極パッドと、
を備えることを特徴とする半導体素子である。
本発明の第2の態様は、
少なくとも第1導電型層および第2導電型層を有する半導体層と、
前記半導体層における前記第1導電型層の露出面とオーミック接合するように形成された第1電極と、
前記半導体層における前記第2導電型層の露出面の上方側に位置するように配されて外部との接合に用いられる端子面と、当該第2導電型層の露出面と直接接合する接合面と、前記第1電極と電気的に接続する接続箇所とを有して形成された第1電極パッドと、
前記第1電極パッドの端子面上に形成された金属材料からなるバンプと、
を備えることを特徴とする半導体素子である。
本発明の第3の態様は、第1または第2の態様に記載の発明において、
前記半導体層は、III族窒化物半導体層であり、
前記第1電極は、アルミニウムを含む金属材料によって形成され、
前記第1電極パッドは、前記第1電極よりアルミニウム含有率が低い金属材料によって形成されていることを特徴とする。
本発明の第4の態様は、第1または第2の態様に記載の発明において、
前記半導体層は、発光層を挟んで前記第1導電型層と前記第2導電型層とが配された発光素子用のものであることを特徴とする。
本発明の第5の態様は、第4の態様に記載の発明において、
前記半導体層は、前記第1導電型層、前記発光層および前記第2導電型層の積層方向に掘られた溝構造部を有し、当該溝構造部によって発光領域と非発光領域とが分断されているとともに、当該溝構造部の底部に前記第1導電型層の露出面が形成されており、
前記第1電極パッドは、前記非発光領域における前記第2導電型層の露出面と直接接合するように形成されており、
前記発光領域における前記第2導電型層の露出面上には、当該露出面と直接接合するように形成された第2電極と、当該第2電極と電気的に接続するとともに外部との接合に用いられる端子面を有する第2電極パッドとが形成されていることを特徴とする。
本発明の第6の態様は、第5の態様に記載の発明において、
前記第2電極パッドの端子面上に金属材料からなるバンプが形成されていることを特徴とする。
本発明の第7の態様は、
基板上に、当該基板側から順に、第1導電型層、発光層および第2導電型層を有する積層構造の半導体層を形成する工程と、
前記第2導電型層の側からエッチングにより溝構造部を形成し、当該溝構造部によって前記半導体層を発光領域と非発光領域とに分断するとともに、当該溝構造部の底部に前記第1導電型層を露出させる工程と、
少なくとも前記溝構造部の底部における前記第1導電型層の露出面と接合する第1電極を、アルミニウムを含む金属材料によって形成する工程と、
前記第1電極に対する熱処理を行って当該第1電極を前記第1導電型層の露出面とオーミック接合させる工程と、
前記第1電極と電気的に接続する接続箇所を有するとともに、前記非発光領域における前記第2導電型層の露出面と直接接合する接合面を有し、外部との接合に用いられる端子面が当該接合面の上方側に位置するように構成された第1電極パッドを、前記第1電極よりアルミニウム含有率が低い金属材料によって形成する工程と
を備えることを特徴とする半導体素子の製造方法である。
本発明の第8の態様は、第7の態様に記載の発明において、
前記発光領域における前記第2導電型層の露出面上に第2電極を形成する工程と、
前記第2電極上に外部との接合に用いられる端子面を有する第2電極パッドを形成する工程と、
前記第1電極パッドの端子面上および前記第2電極パッドの端子面上のそれぞれに金属材料からなるバンプを形成する工程と
を備えることを特徴とする。
The first aspect of the present invention is:
A semiconductor layer having at least a first conductivity type layer and a second conductivity type layer;
A first electrode formed in ohmic contact with an exposed surface of the first conductivity type layer in the semiconductor layer;
A terminal surface that is arranged to be positioned above the exposed surface of the second conductivity type layer in the semiconductor layer and is used for bonding to the outside, and a bonding surface that is directly bonded to the exposed surface of the second conductivity type layer And a first electrode pad formed having a connection portion electrically connected to the first electrode,
A semiconductor device comprising:
The second aspect of the present invention is:
A semiconductor layer having at least a first conductivity type layer and a second conductivity type layer;
A first electrode formed in ohmic contact with an exposed surface of the first conductivity type layer in the semiconductor layer;
A terminal surface that is arranged to be positioned above the exposed surface of the second conductivity type layer in the semiconductor layer and is used for bonding to the outside, and a bonding surface that is directly bonded to the exposed surface of the second conductivity type layer And a first electrode pad formed having a connection portion electrically connected to the first electrode,
A bump made of a metal material formed on the terminal surface of the first electrode pad;
A semiconductor device comprising:
According to a third aspect of the present invention, in the invention according to the first or second aspect,
The semiconductor layer is a group III nitride semiconductor layer,
The first electrode is formed of a metal material containing aluminum,
The first electrode pad is formed of a metal material having a lower aluminum content than the first electrode.
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to the first or second aspect,
The semiconductor layer is for a light emitting element in which the first conductive type layer and the second conductive type layer are arranged with a light emitting layer interposed therebetween.
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention described in the fourth aspect,
The semiconductor layer has a groove structure portion dug in the stacking direction of the first conductivity type layer, the light emitting layer, and the second conductivity type layer, and the light emitting region and the non-light emitting region are divided by the groove structure portion. And the exposed surface of the first conductivity type layer is formed at the bottom of the groove structure portion,
The first electrode pad is formed so as to be directly bonded to the exposed surface of the second conductivity type layer in the non-light emitting region,
On the exposed surface of the second conductivity type layer in the light emitting region, a second electrode formed so as to be directly bonded to the exposed surface, and electrically connected to the second electrode and bonded to the outside A second electrode pad having a terminal surface to be used is formed.
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to the fifth aspect,
A bump made of a metal material is formed on the terminal surface of the second electrode pad.
The seventh aspect of the present invention is
Forming a semiconductor layer having a stacked structure including a first conductivity type layer, a light emitting layer, and a second conductivity type layer on the substrate in order from the substrate side;
A groove structure is formed by etching from the second conductivity type layer side, the semiconductor layer is divided into a light emitting region and a non-light emitting region by the groove structure, and the first conductive layer is formed at the bottom of the groove structure. Exposing the mold layer;
Forming a first electrode joined to an exposed surface of the first conductivity type layer at least at the bottom of the groove structure with a metal material containing aluminum;
Performing a heat treatment on the first electrode to bring the first electrode into ohmic contact with the exposed surface of the first conductivity type layer;
A terminal surface that has a connection portion that is electrically connected to the first electrode, has a bonding surface that directly bonds to the exposed surface of the second conductivity type layer in the non-light emitting region, and is used for bonding to the outside. Forming a first electrode pad configured to be positioned above the bonding surface with a metal material having an aluminum content lower than that of the first electrode. is there.
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to the seventh aspect,
Forming a second electrode on an exposed surface of the second conductivity type layer in the light emitting region;
Forming a second electrode pad having a terminal surface used for bonding to the outside on the second electrode;
Forming bumps made of a metal material on the terminal surface of the first electrode pad and on the terminal surface of the second electrode pad, respectively.
本発明によれば、フリップチップ実装を行っても接合部分に剥離が生じるのを抑制することができる。 According to the present invention, even when flip chip mounting is performed, it is possible to suppress the occurrence of peeling at the joint portion.
以下、図面に基づき、本発明に係る半導体素子およびその製造方法について説明する。
本実施形態では、半導体素子として発光素子を例に挙げ、以下の順序で項分けをして説明を行う。
1.発光素子の構成
2.発光素子の製造手順
3.本実施形態の効果
4.変形例等
Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, a light-emitting element is taken as an example of a semiconductor element, and description will be made by dividing into items in the following order.
1. 1. Configuration of light emitting
<1.発光素子の構成>
先ず、発光素子の構成について説明する。
図1は、本発明が適用された発光素子の概略構成例を示す側断面図である。なお、図中において、従来構成の発光素子(図4参照)と同一の構成要素には同一の符号を付している。
<1. Configuration of light emitting element>
First, the structure of the light emitting element will be described.
FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration example of a light emitting device to which the present invention is applied. In addition, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the light emitting element (refer FIG. 4) of a conventional structure.
図例の発光素子は、透光性を有するサファイア基板10上に、第1導電型層21と、発光層22と、第2導電型層23とが順に積層されてなる半導体層20を備えている。半導体層20は、例えば、第1導電型層21がn型のAlGaN、発光層22がAlInGaN、第2導電型層23がp型のAlGaNのIII族窒化物半導体層であるが、n型とp型は逆転していてもよく、また半導体材料としてAlGaN以外のGaNやInGaN等を用いてもよい。
The light emitting device of the illustrated example includes a
また、半導体層20は、第1導電型層21、発光層22および第2導電型層23の積層方向に掘られた溝構造部24を有している。つまり、半導体層20には、第2導電型層23の側からのエッチングにより溝構造部24が形成されている。そして、溝構造部24によって、半導体層20は、第2導電型層23が発光領域25と非発光領域26との複数領域に分断されるとともに、当該溝構造部24の底部に第1導電型層21の露出面が形成されている。ここでいう「底部」は、溝構造部24の底面と当該底面近傍の側壁面との少なくとも一方であればよい。したがって、溝構造部24の形成深さは、第2導電型層23を分断する深さであれば、図例のように第1導電型層21の途中までエッチング除去されてなるものでも、第1導電型層21が露出した時点でエッチングを止めてなるものでも、或いは第1導電型層21を完全に除去してなるものでもよい。第1導電型層21を完全に除去した場合は、露出した第1導電型層21の側壁面等と後述する第1電極50とが電気的に接続することになる。そして、第1導電型層21については、発光領域25と非発光領域26の電気的な接続が、何らかの手段によって確保されるものとする。また、溝構造部24の形成幅は、第2導電型層23を分断するのに十分な幅であればよい。
Further, the
このような溝構造部24が形成された半導体層20において、少なくとも第2導電型層23の表面(すなわち第2導電型層23の露出面)は、溝構造部24の底面および側壁面とは異なりエッチング加工された面ではなく、エピタキシャル成長面が維持された面となるので、エッチング面よりも平坦性を維持できる。したがって、第2導電型層23の表面は、発光領域25と非発光領域26とのいずれについても、平坦性に優れた面であると言える。
In the
溝構造部24によって分断された複数領域のうち、発光領域25における第2導電型層23上には、第2電極30が成膜されている。第2電極30は、p型の第2導電型層23に対して低抵抗なオーミック性を確保し易いAu系の金属材料を用いて形成することが好ましく、具体的には例えばNi/Auを用いて形成することが考えられる。ただし、他の公知金属材料を用いて形成することも可能である。
また、第2電極30上には、第2電極パッド40が成膜されている。第2電極パッド40は、その上面が端子面41となるもので、例えばTi/Auを用いて形成することが考えられる。ただし、他の公知金属材料を用いて形成することも可能である。
Of the plurality of regions divided by the
A
一方、溝構造部24によって分断された複数領域のうち、非発光領域26における第2導電型層23上には、第1電極50が成膜されている。ただし、第1電極50は、第2導電型層23上の全面を覆うのではなく、部分的に第2導電型層23の露出面を残すような態様で成膜されている。さらに、第1電極50は、第2導電型層23上から溝構造部24の底部における第1導電型層21の露出部分にまで延びるように成膜されている。その結果として、第1電極50は、溝構造部24内における第1導電型層21の露出部分と接合する接合面51を有することになる。このような構成の第1電極50は、n型の第1導電型層21に対して低抵抗なオーミック性を確保し易いAl系の金属材料を用いて形成することが好ましく、具体的には例えばTi/Al/TiまたはTi/Alを用いて形成することが考えられる。ただし、他の公知金属材料を用いて形成することも可能である。
On the other hand, the
また、非発光領域26における第2導電型層23上において、第1電極50に覆われていない当該第2導電型層23の露出面上には、第1電極パッド60が成膜されている。第2導電型層23の露出面上に形成されることから、第1電極パッド60は、当該第2導電型層23の露出面と直接接合する接合面61を有することになる。また、第1電極パッド60は、第1電極50と電気的に接続する接続箇所62を確保しつつ、その上面が端子面63となるもので、当該端子面63が第2電極パッド40の端子面41とほぼ同じ高さとなるように形成されている。その結果として、第1電極パッド60は、第2導電型層23の露出面の上方側に位置するように配されて外部との接合に用いられる端子面63と、第2導電型層23の露出面と直接接合する接合面61と、第1電極50と電気的に接続する接続箇所62とを有していることになる。ここで、「露出面の上方側に位置する」とは、第2導電型層23の露出面(すなわち第1電極パッド60の接合面61)と、第1電極パッド60の端子面63とが、平面的に重なり合う部分を有して配置されていることをいう。つまり、重なり合う部分を有していればよく、必ずしも接合面61と端子面63とが平面的に一致している必要はない。また、「露出面と直接接合する」とは、第2導電型層23の露出面と第1電極パッド60の接合面61との間に介在するものがなく接合している状態のことをいう。このような構成の第1電極パッド60は、例えばTi/AuのようにAlを全く含有しない金属材料を用いて形成することが考えられる。ただし、他の公知金属材料であっても、Alを全く含有しない金属材料、またはAlを含有していてもその含有率が第1電極50の形成材料に比べて低く僅かな含有量に過ぎない金属材料であれば、第1電極パッド60の形成材料として用いることも可能である。
A
第1電極パッド60の端子面63上および第2電極パッド40の端子面41上のそれぞれには、外部との接合に用いられるバンプ70が形成されている。バンプ70は、例えばPを添加したNiメッキ層の表面をAuメッキ層で覆って形成することが考えられる。ただし、他の公知金属材料を用いて形成することも可能である。
以上のような構成の発光素子は、図示せぬプリント配線基板上にフリップチップ実装されて用いられる。詳しくは、例えば図に示した状態の天地を逆転させた状態で、バンプ70がプリント配線基板上の電極部分に接触するように発光素子を当該プリント配線基板上に載置して、バンプ70と電極部分とを接合させる。このようにして、発光素子は、プリント配線基板上にフリップチップ実装される。このとき、発光素子における端子面41,63の高さが揃っており、かつ、それぞれにおけるバンプ70がほぼ同じ高さに形成されていれば、当該発光素子が傾いてしまう等の不都合の発生を抑えることができる。このことは、フリップチップ実装の際の接続不良等の発生を抑制するためには非常に有効であると言える。
The light emitting element having the above configuration is used by being flip-chip mounted on a printed wiring board (not shown). Specifically, for example, in a state where the top and bottom of the state shown in the figure are reversed, the light emitting element is placed on the printed wiring board so that the
フリップチップ実装された発光素子は、バンプ70を介して第1電極パッド60と第2電極パッド40との間に電圧を印加することで、外部へ向けて光を放出する。詳しくは、バンプ70を介して第1電極パッド60と第2電極パッド40との間に電圧を印加すると、第1電極パッド60から第1電極50を通じて第1導電型層21へ電子が流れ込むとともに、第2電極パッド40から第2電極30を通じて第2導電型層23へ正孔が流れ込む。そして、発光領域25の発光層22において、電子と正孔が再結合して光が発生する。この光が、発光層22から第1導電型層21および透光性のあるサファイア基板10を通じて外部へ向けて放出されるのである。
The flip-chip mounted light emitting element emits light toward the outside by applying a voltage between the
なお、ここで説明した発光素子の状態は、当該説明のために例示した一態様に過ぎず、図に示した状態またはその天地を逆転させた状態に限定されないことは勿論である。 Note that the state of the light-emitting element described here is merely one example illustrated for the description, and it is needless to say that the state is not limited to the state illustrated in the drawing or the state in which the top and bottom are reversed.
<2.発光素子の製造手順>
次に、上述した構成の発光素子の製造手順について説明する。
図2は、本発明が適用された発光素子の製造方法の手順を示す説明図である。
<2. Manufacturing procedure of light emitting element>
Next, a manufacturing procedure of the light emitting element having the above-described configuration will be described.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a procedure of a method for manufacturing a light emitting device to which the present invention is applied.
上述した構成の発光素子の製造は、以下に述べる手順で行われる。
先ず、所望厚さの板状に形成されたサファイア基板10を用意し、そのサファイア基板10上に、当該サファイア基板10側から順に、第1導電型層21、発光層22および第2導電型層23を有する積層構造の半導体層20を形成する工程を行う。第1導電型層21、発光層22および第2導電型層23の形成は、従来構成の発光素子(図4参照)と同様に、例えばIII族窒化物半導体材料により、公知の成膜手法を用いて行えばよい。このようにして形成された第2導電型層23の上面は、平坦性に優れた面である。
The light emitting device having the above-described configuration is manufactured according to the following procedure.
First, a
そして、サファイア基板10上に半導体層20を形成したら、図2(a)に示すように、半導体層20に対して第2導電型層23の側からのエッチングにより溝構造部24を形成する工程を行う。エッチングは、半導体層20の形成材料を考慮しつつ公知の手法を用いて行えばよいが、一具体例としては反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;RIE)が挙げられる。また、エッチング深さは、既に説明したように、第2導電型層23を発光領域25と非発光領域26とに分断するとともに、溝構造部24の底部に第1導電型層21を露出させる深さであればよい。
When the
その後は、図2(b)に示すように、発光領域25における第2導電型層23の露出面上に第2電極30を形成する工程を行う。第2電極30は、第2導電型層23に対してオーミック性を確保し易いAu系の金属材料(例えばNi/Au)を用いて、スパッタリング等の公知の成膜手法により形成すればよい。このとき、第2導電型層23の上面が平坦性に優れた面であることから、その上に形成される第2電極30の上面も表面粗れ等が生じず平坦性に優れた面となる。
Thereafter, as shown in FIG. 2B, a step of forming the
次いで、図2(c)に示すように、第1電極50を形成する工程を行う。この工程では、先ず、非発光領域26における第2導電型層23上にレジスト52を形成する。レジスト52は、第1電極50に覆われずに第2導電型層23の露出面となる箇所に対応するように、当該第2導電型層23上に部分的に形成する。レジスト52の形成材料および形成手法は、公知技術を利用すればよい。レジスト52の形成後は、続いて、第1電極50を成膜する。このとき、第1電極50は、非発光領域26における第2導電型層23上のみならず、当該第2導電型層23上から溝構造部24の底部における第1導電型層21の露出部分にまで延びるように成膜する。第1電極50の成膜は、Al系の金属材料(例えばTi/Al/TiまたはTi/Al)を用いて、スパッタリング等の公知の手法により行えばよい。そして、第1電極50の成膜後は、レジスト52の除去を行う。このようなリフトオフプロセスにより、溝構造部24内の第1導電型層21の露出部分まで延び、かつ、第2導電型層23上の全面を覆うのではなく部分的に当該第2導電型層23の露出面を残すような態様で、第1電極50が成膜されることになる。
Next, as shown in FIG. 2C, a step of forming the
レジスト52の除去後は、続いて、第1電極50を第1導電型層21の露出面とオーミック接合させるべく、当該第1電極50に対する熱処理を施す工程を行う。具体的には、第1電極50に対して所定ガス雰囲気中で例えば400℃〜600℃の熱処理を施す。熱処理は、公知の手法によって行えばよい。この熱処理の後においては、第1電極50がAl系の金属材料により成膜されているため、Al拡散等によって凹凸ができる程度に当該第1電極50の表面が粗くなってしまう可能性がある。ただし、このような熱処理の影響は、第1電極50には及ぶが、Al拡散等が生じ得ない半導体層20には及ばない。したがって、レジスト52によって保護されていた第2導電型層23の露出面については、熱処理の後であっても、表面が粗くならずに平坦性に優れた面となる。
After the removal of the resist 52, subsequently, a process of performing a heat treatment on the
ここで、必要に応じて、第1電極50上に図示せぬ保護膜を形成する工程を行ってもよい。保護膜としては、例えばSiO2膜を公知の成膜手法により形成することが考えられる。
Here, if necessary, a step of forming a protective film (not shown) on the
その後は、図2(d)に示すように、第1電極パッド60および第2電極パッド40を形成する工程を行う。
第1電極パッド60は、第1電極50の成膜時にレジスト52で保護されていた部分、すなわち非発光領域26における第2導電型層23の露出面上に、当該第2導電型層23に対してオーミック性を確保し易いAu系の金属材料(例えばTi/Au/TiまたはTi/Au)を用いて、スパッタリング等の公知の成膜手法により形成すればよい。これにより、第2導電型層23の露出面上には、当該露出面と直接接合する接合面61を有するとともに、非発光領域26における第2導電型層23上に形成された第1電極50と電気的に接続する接続箇所62をも有し、さらに接合面61の上方側に端子面63を有してなる第1電極パッド60が形成されることになる。このとき、第2導電型層23の露出面が平坦性に優れた面であることから、その上に形成される第1電極パッド60の端子面63も表面が粗くならずに平坦性に優れた面となる。
また、第2電極パッド40は、第2電極30の上面に、当該第2電極30に対してオーミック性を確保し易いAu系の金属材料(例えばTi/Au)を用いて、スパッタリングや真空蒸着等の公知の成膜手法により形成すればよい。このとき、第2電極30の上面が平坦性に優れた面であることから、その上に形成される第2電極パッド40の端子面41も表面粗れ等が生じず平坦性に優れた面となる。
なお、第1電極パッド60と第2電極パッド40とは、一方を形成した後に他方を形成してもよいし、両方を同時に形成してもよい。いずれの場合であっても、端子面41,63の高さが揃うように、第1電極パッド60および第2電極パッド40が形成されるものとする。
Thereafter, as shown in FIG. 2D, a step of forming the
The
Further, the
Note that the
その後は、図2(e)に示すように、第1電極パッド60の端子面63上および第2電極パッド40の端子面41上のそれぞれにバンプ70を形成する工程を行う。バンプ70は、例えばPを添加したNi層の表面をAu層で覆うように、それぞれの金属材料を用いつつ無電解メッキや置換メッキ等の公知の成膜手法により形成すればよい。バンプ70の形成は、端子面41,63のそれぞれに対して、別個に行ってもよいが、同時に行ったほうが効率的で好ましい。
Thereafter, as shown in FIG. 2E, a step of forming
バンプ70の形成後は、必要に応じて、サファイア基板10の研磨・研削や、スクライブによる小片化等を行う。
以上のような一連の手順を経ることで、図1を用いて説明した構成の発光素子が製造される。
After the formation of the
Through the series of procedures as described above, the light emitting element having the configuration described with reference to FIG. 1 is manufactured.
<3.本実施形態の効果>
本実施形態で説明した発光素子およびその製造方法によれば、以下のような効果が得られる。
<3. Effects of this embodiment>
According to the light emitting device and the manufacturing method thereof described in the present embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態においては、第1電極パッド60の接合面61が、第1電極50の上面ではなく、第2導電型層23の露出面と直接接合している。この第2導電型層23の露出面は、平坦性に優れた面である。そのため、第1電極パッド60は、表面状態が粗くなっている面に接合される場合とは異なり、表面の粗さに起因して発生し得るボイド等の悪影響が及ぶことがなく、第2導電型層23の露出面との接合にあたって、当該第2導電型層23との間の機械的な接合強度を十分に確保することができる。さらには、第2導電型層23の露出面が平坦性に優れていることから、その上方側に位置することになる端子面63についても、第2導電型層23の露出面と同様に平坦性に優れたものとなり、その端子面63上にメッキによりバンプ70が形成される場合であっても、当該バンプ70との間の機械的な接合強度を十分に確保することができる。
したがって、第1電極パッド60と第2導電型層23との界面および第1電極パッド60とバンプ70との界面のそれぞれにおいて接合強度を十分に確保できるので、オーミック性を備えるために第1電極50の表面が粗くなっている場合であっても、その悪影響が接合状態に及ぶことなく、フリップチップ実装によるプリント配線基板上への発光素子のアセンブリ後に接合部分に剥離が生じてしまうのを抑制することができる。
しかも、その場合であっても、第1電極パッド60は第1電極50と電気的に接続しており、第1電極50は第1導電型層21の露出面とオーミック接合していることから、電圧印加時の導電特性が阻害されてしまうこともない。
つまり、本実施形態によれば、フリップチップ実装される発光素子の電極構造につき、剥離を抑制するための機械的な接合強度の確保と電圧印加時の良好な導電性の確保との両立を図ることができる。
In the present embodiment, the bonding surface 61 of the
Therefore, since sufficient bonding strength can be secured at each of the interface between the
Moreover, even in that case, the
That is, according to the present embodiment, for the electrode structure of the light emitting element to be mounted on the flip chip, both the ensuring of the mechanical joint strength for suppressing the peeling and the ensuring of the good conductivity when the voltage is applied are achieved. be able to.
本実施形態で説明したように、半導体層20がIII族窒化物半導体層である場合には、Alを含む金属材料によって第1電極50を形成することで電圧印加時の良好な導電性の確保しつつ、第1電極50よりAl含有率が低く、好ましくはAlを含有しない金属材料によって第1電極パッド60を形成することで、剥離を抑制するための機械的な接合強度を確保することができる。
As described in the present embodiment, when the
本実施形態で説明した構成および製造手順は、半導体素子の一例である発光素子、すなわち第1導電型層21、発光層22および第2導電型層23が順に積層された半導体層20を備えるものに適用した場合に非常に有効であると言える。なぜならば、このような発光素子は、バンプ70を介したフリップチップ実装をすると当該バンプ70を通じての放熱が行い易く、そのためにフリップチップ実装されて用いられることが多いので、上述したように機械的接合強度確保と電圧印加時の良好な導電性確保との両立を図ることが非常に重要となるからである。
The configuration and manufacturing procedure described in the present embodiment includes a light emitting element that is an example of a semiconductor element, that is, a
本実施形態で説明したように、半導体層20が溝構造部24を有した構成であれば、端子面41,63の高さを揃えることが容易となるので、フリップチップ実装の際に発光素子が傾いてしまう等の不都合の発生を抑えることができる。つまり、上述したように機械的接合強度確保と電圧印加時の良好な導電性確保との両立を図りつつ、さらにフリップチップ実装の際の接続不良等の発生をも抑え得るようになるので、フリップチップ実装の信頼性を向上させることができる。
As described in the present embodiment, if the
本実施形態で説明したように、端子面41,63上のそれぞれに予めバンプ70を形成しておき、バンプ70が形成されている状態で発光素子製品としての工場出荷を行えば、当該バンプ70が形成されていない場合に比べて、製品出荷先で発光素子をフリップチップ実装する際の工数削減が図れる。したがって、発光素子製品の利用者にとっては、利便性に優れたものとなる。しかも、アセンブリ後における接合部分の剥離が抑制されるので、製品信頼性についても非常に優れたものとなる。
As described in this embodiment, if
<4.変形例等>
以上に本発明の実施形態を説明したが、上述した開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上述の例示的な実施形態に限定されるものではない。
以下に、上述した実施形態以外の変形例について説明する。
<4. Modified example>
While embodiments of the present invention have been described above, the above disclosure is intended to illustrate exemplary embodiments of the present invention. That is, the technical scope of the present invention is not limited to the exemplary embodiments described above.
Hereinafter, modifications other than the above-described embodiment will be described.
上述した実施形態では、第1電極50が非発光領域26における第2導電型層23上から溝構造部24の底部にまで延びるように成膜されている場合を例に挙げたが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。
図3は、本発明が適用された発光素子の他の概略構成例を示す側断面図である。
図例の発光素子では、溝構造部24の底部に第1電極50が成膜されている。そして、第2導電型層23上から溝構造部24の底部の第1電極50の上面にまで延びるように、第1電極パッド60が成膜されている。
このような構成の発光素子であっても、第1電極50は、第1導電型層21の露出面にオーミック接合される。また、第1電極パッド60は、第1電極50と電気的に接続するとともに、第2導電型層23の露出面と直接接合し、さらにその接合面の上方側に端子面63を有することになる。したがって、上述した実施形態の場合と同様に、フリップチップ実装される発光素子の電極構造につき、機械的接合強度確保と電圧印加時の良好な導電性確保との両立を図ることができる。
In the above-described embodiment, the case where the
FIG. 3 is a side sectional view showing another schematic configuration example of the light emitting device to which the present invention is applied.
In the illustrated light emitting device, the
Even in the light emitting device having such a configuration, the
また、上述した実施形態では、半導体層20がIII族窒化物半導体層である場合に、第1電極50がAlを含む金属材料によって形成され、第1電極パッド60がAl含有率の低い金属材料によって形成されている場合を例に挙げたが、半導体材料と金属材料については、これらの間のオーミック性や接合性、耐熱性等を考慮しつつ、他種の材料を用いた構成とすることも考えられる。後述の実施例に挙げたように、Alを多く含む電極の場合は熱処理後の表面粗さが熱処理前の約30倍であり、Auを多く含む(Alを含まない)電極の場合は熱処理後の表面粗さが熱処理前の約5倍であり、Alを含まない方が良好な表面平坦性を得やすい。しかし、半導体層に対して良好なオーミック性を得るための金属材料の選択は限られており、半導体層20がIII族窒化物半導体層である場合は、n型層にAl以外の金属を用いる選択は一長一短があり、Alを選択せざるを得ない場合が多い。第1電極50にAl以外の金属を選択する場合であっても、熱処理後の表面粗さがRa=150Åを超えるような場合は、上述した実施形態を用いることが好ましい。
In the embodiment described above, when the
また、上述した実施形態では、半導体素子の製造にあたり、レジスト52を利用して第1電極50を成膜した後に、そのレジスト52の除去部分に第1電極パッド60を成膜することで、第1電極50に対して行う熱処理の影響が第1電極パッド60に及ばないようにした場合を例に挙げた。このように、第1電極50の熱処理後に第1電極パッド60を形成することで、第1電極パッド60に対する熱処理の影響は無く、第2導電型層23上の表面平坦性を端子面63にそのまま引き継ぐことができる。ただし、例えば第1電極パッド60について熱処理の影響に耐え得る材料選択等を行えば、先に第2導電型層23上の所望箇所に第1電極パッド60を成膜しておき、その後に第1電極50の成膜を行うようにすることも考えられる。その場合は、第1電極50とともに第1電極パッド60も熱処理を受けることとなる。
In the above-described embodiment, in manufacturing the semiconductor element, the
また、上述した実施形態では、バンプ70について、Pを添加したNi層の表面をAu層で覆うように、無電解メッキ等によって形成する場合を例に挙げたが、例えば金属材料によるメッキベタ膜によって形成しても構わない。
さらに、上述した実施形態では、端子面41,63上に予めバンプ70を形成しておく場合を例に挙げて説明したが、製品出荷時にはバンプ70を形成しておくことなく、製品出荷後からフリップチップ実装までのいずれかの時点でバンプ70を形成することも考えられる。すなわち、端子面41,63上には、必ずしもバンプ70が形成されていなくても構わない。また、バンプ以外の方法で実装する場合であっても、本端子面41,63は外部との接合に使用できる。
In the above-described embodiment, the
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、本発明を発光素子に適用した場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、pn接合の半導体素子であれば発光素子以外にも適用することが考えられ、その場合にも電極構造につき機械的接合強度確保と電圧印加時の良好な導電性確保との両立を図ることができる。 In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a light-emitting element has been described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited to a light-emitting element as long as it is a pn junction semiconductor element. In this case as well, it is possible to achieve both of ensuring the mechanical joint strength and ensuring good electrical conductivity during voltage application for the electrode structure.
次に、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明が、以下の実施例に限定されないことは勿論である。 Next, an Example is given and this invention is demonstrated concretely. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
実施例1では、図1に示した構成の発光素子を製造した。具体的には、サファイア基板10上に、n型のAlGaNからなる第1導電型層21、AlInGaNからなる発光層22、および、p型のAlGaNからなる第2導電型層23が順に積層されてなる半導体層20を形成するとともに、その半導体層20に溝構造部24をRIEによって形成し、半導体層20を発光領域25と非発光領域26とに分断した。なお、第2導電型層23の上面(露出面)は、触針式表面粗さ測定装置(ケーエルエーテンコール社製Alpha-Step IQ)による測定の結果、表面粗さRa=10Å程度の平坦性に優れた面となる。
Example 1
In Example 1, a light emitting device having the configuration shown in FIG. 1 was manufactured. Specifically, a first
そして、発光領域25における第2導電型層23の露出面上には、第2電極(すなわちp型電極)30として、Ni/Auの金属材料をそれぞれ100Å/200Åの膜厚で成膜した。
Then, on the exposed surface of the second
一方、非発光領域26における第2導電型層23の露出面上と、溝構造部24の底部における第1導電型層21の露出面上とには、第1電極(すなわちn型電極)50として、これらの間の繋ぐ連続膜となるように、Ti/Al/Tiの金属材料をそれぞれ300Å/6000Å/50Åの膜厚で成膜した。この第1電極50は、第2導電型層23上の全面を覆うのではなく、部分的に当該第2導電型層23の露出面を残すように成膜されている。そして、第1電極50に対しては、第1導電型層21とのオーミック性確保のために、N2+O2ガス雰囲気中で550℃の熱処理を施した。この熱処理により、第1電極50の表面には凹凸ができ、熱処理前に表面粗さRa=10Å程度であってものが、熱処理後に表面粗さRa=300Å程度となる。なお、Alを含まない第2電極30においては、熱処理後においても表面粗さが大幅に大きくなることはなく、熱処理後の表面粗さはRa=50Å程度であった。
On the other hand, on the exposed surface of the second
その後、第2電極30の上面には、第2電極パッド(すなわちp型電極パッド)40として、Ti/Au/Tiの金属材料をそれぞれ200Å/2000Å/100Åの膜厚で成膜した。同時に、第1電極50に覆われていない第2導電型層23の露出面上にも、第1電極パッド(すなわちn型電極パッド)60として、Ti/Au/Tiの金属材料をそれぞれ200Å/2000Å/100Åの膜厚で成膜した。この第1電極パッド60は、第2導電型層23の露出面が平坦性に優れ表面粗れ等が生じておらず、第1電極50の上面に形成される場合とは異なり当該第1電極50に対する熱処理(すなわち当該第1電極50の表面粗さ)の影響を受けないことから、端子面63が表面粗さRa=10Å程度の平坦性に優れた面となる。なお、第2電極パッド40の端子面41は、表面粗さRa=50Å程度の面となる。
なお、ここでは、第2電極パッド40と第1電極パッド60を同一工程で形成しており、各電極材の厚さの差分高さがn側とp側で異なることになるが、その差は最大で0.5μm程度なので、この値を鑑みれば大きな影響は出ないと考えられる。ただし、第1電極パッド60における端子面63の高さを第2電極パッド40における端子面41の高さに揃えるように、厚さを変えて別々に成膜しても良い。
Thereafter, a Ti / Au / Ti metal material was formed on the upper surface of the
Here, the
そして、第1電極パッド60の端子面63上および第2電極パッド40の端子面41上には、無電解ニッケルメッキでPを添加したNi層を形成し、その表面を置換金メッキで被覆し、さらに置換金メッキ表面を無電解金メッキで覆うことで、バンプ70を6μmの厚さで形成した。
Then, on the
このような実施例1の発光素子において、第1電極パッド60の端子面63は、表面粗さRa=10Å程度の平坦性に優れた面となる。そのため、端子面63は、その上に形成されるバンプ70との接合強度を十分に確保することができ、バンプをSi基板にはんだ接合(Au/Sn半田を300℃加熱)した後、ダイシェア測定装置アークテック社製万能型ボンドテスター4000−PXY(条件:ボールシェアテスト)により発光素子に水平方向の応力を加えてシェア強度を測定した結果、接合の強さを表す指標となるシェア強度は240g程度であった。
In such a light emitting device of Example 1, the
(比較例1)
次に、上述した実施例1に対する比較例1を説明する。比較例1では、図4に示す従来構成の発光素子を製造した。具体的には、非発光領域26における第2導電型層23の露出面上から、溝構造部24の底部における第1導電型層21の露出部分にまで延びるように、第1電極(すなわちn型電極)110として、Ti/Al/Tiの金属材料をそれぞれ300Å/6000Å/50Åの膜厚で成膜した。そして、第1電極110に対しては、第1導電型層21とのオーミック性確保のために、550℃の熱処理を施した。この熱処理の後、第1電極110上には、第1電極パッド(すなわちn型電極パッド)120として、Ti/Au/Tiの金属材料を、それぞれ200Å/2000Å/100Åの膜厚で成膜した。他は、実施例1の場合と全く同様である。
(Comparative Example 1)
Next, the comparative example 1 with respect to Example 1 mentioned above is demonstrated. In Comparative Example 1, a conventional light emitting device shown in FIG. 4 was manufactured. Specifically, the first electrode (that is, n) extends from the exposed surface of the second
このような比較例1の発光素子において、熱処理後における第1電極110は、表面粗さRa=300Å程度となる。そのため、その上に第1電極パッド120を形成しても、当該第1電極パッド120の表面は下地の表面粗さRaを引き継ぐことになるため、当該第1電極パッド120の端子面においても表面粗さRa=300Å程度となる。
In such a light emitting device of Comparative Example 1, the
したがって、比較例1の発光素子では、必ずしも第1電極パッド120の端子面上に形成されるバンプとの接合強度を十分に確保できるとは言えず、接合の強さを表す指標となるシェア強度が140g程度となる。
Therefore, in the light emitting element of Comparative Example 1, it cannot be said that the bonding strength with the bump formed on the terminal surface of the
(比較例2)
次に、上述した実施例1に対する比較例2を説明する。比較例2では、図5に示す従来構成の発光素子を製造した。具体的には、第1導電型層21、発光層22および第2導電型層23が順に積層されてなる半導体層20の一部を第2導電型層23の側からエッチング除去して、第1導電型層21の露出面を形成した。そして、その第1導電型層21の露出面上に、第1電極(すなわちn型電極)110として、Ti/Al/Tiの金属材料をそれぞれ300Å/6000Å/50Åの膜厚で成膜した後、その成膜した第1電極110に対して550℃の熱処理を施した。さらに、第1電極110上には、第1電極パッド(すなわちn型電極パッド)120として、Ti/Au/Tiの金属材料を、それぞれ200Å/2000Å/100Åの膜厚で成膜した。
(Comparative Example 2)
Next, the comparative example 2 with respect to Example 1 mentioned above is demonstrated. In Comparative Example 2, a light emitting device having a conventional configuration shown in FIG. 5 was manufactured. Specifically, a part of the
このような比較例2の発光素子において、第1電極110の上面は、熱処理によって凹凸ができることに加えて、第1導電型層21の露出面を形成した際のエッチングによる表面荒れも加算されるため、表面粗さRa≧300Å程度となる。そのため、そのため、その上に第1電極パッド120を形成しても、当該第1電極パッド120の表面は下地の表面粗さRaを引き継ぐことになるため、当該第1電極パッド120の端子面においても表面粗さRa≧300Å程度となる。
In the light emitting device of Comparative Example 2, the upper surface of the
したがって、比較例2の発光素子では、必ずしも第1電極パッド120の端子面上に形成されるバンプとの接合強度を十分に確保できるとは言えず、接合の強さを表す指標となるシェア強度が120g程度となる。
Therefore, in the light emitting element of Comparative Example 2, it cannot be said that the bonding strength with the bump formed on the terminal surface of the
しかも、比較例2の発光素子では、フリップチップ実装のために、p側とn側とでバンプの厚さを変える必要が生じたり、あるいは第1電極パッド120と第2電極パッド40の厚さを変える必要が生じたりする。そのため、バンプ等の形成工程での工数増を招くおそれがある点でも好ましくない。
In addition, in the light emitting device of Comparative Example 2, it is necessary to change the thickness of the bump between the p side and the n side for flip chip mounting, or the thickness of the
(まとめ)
以上に説明した実施例1と比較例1,2とを比べると、実施例1におけるシェア強度が240g程度であるのに対して、比較例1におけるシェア強度は140g程度、比較例2におけるシェア強度は120g程度であり、実施例1のシェア強度のほうが優れていることがわかる。また、シェア強度測定における破断箇所を観察すると、実施例1では主にSi基板上のAu/Snはんだ層とバンプとの間で起きているのに対し、比較例1,2のようにシェア強度が弱いものでは、バンプと電極パッドとの間(端子面)で起きていることが分かった。したがって、実施例1の発光素子であれば、比較例1,2の場合と比べて、フリップチップ実装を行った後に接合部分に剥離が生じてしまうのを抑制できる。
(Summary)
Comparing Example 1 described above with Comparative Examples 1 and 2, the shear strength in Example 1 is about 240 g, whereas the shear strength in Comparative Example 1 is about 140 g, and the shear strength in Comparative Example 2 Is about 120 g, and it can be seen that the shear strength of Example 1 is superior. Moreover, when the fracture | rupture location in a shear strength measurement is observed, in Example 1, it occurred mainly between the Au / Sn solder layer and bump on the Si substrate, whereas the shear strength as in Comparative Examples 1 and 2. It was found that in the case of weak, it occurred between the bump and the electrode pad (terminal surface). Therefore, if it is the light emitting element of Example 1, it can suppress that peeling will arise in a junction part after performing flip-chip mounting compared with the case of Comparative Examples 1 and 2.
10…サファイア基板、20…半導体層、21…第1導電型層、22…発光層、23…第2導電型層、24…溝構造部、25…発光領域、26…非発光領域、30…第2電極、40…第2電極パッド、41…端子面、50…第1電極、60…第1電極パッド、61…接合面、62…接続箇所、63…端子面、70…バンプ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記半導体層における前記第1導電型層の露出面とオーミック接合するように形成された第1電極と、
前記半導体層における前記第2導電型層の露出面の上方側に位置するように配されて外部との接合に用いられる端子面と、当該第2導電型層の露出面と直接接合する接合面と、前記第1電極と電気的に接続する接続箇所とを有して形成された第1電極パッドと、
を備えることを特徴とする半導体素子。 A semiconductor layer having at least a first conductivity type layer and a second conductivity type layer;
A first electrode formed in ohmic contact with an exposed surface of the first conductivity type layer in the semiconductor layer;
A terminal surface that is arranged to be positioned above the exposed surface of the second conductivity type layer in the semiconductor layer and is used for bonding to the outside, and a bonding surface that is directly bonded to the exposed surface of the second conductivity type layer And a first electrode pad formed having a connection portion electrically connected to the first electrode,
A semiconductor device comprising:
前記半導体層における前記第1導電型層の露出面とオーミック接合するように形成された第1電極と、
前記半導体層における前記第2導電型層の露出面の上方側に位置するように配されて外部との接合に用いられる端子面と、当該第2導電型層の露出面と直接接合する接合面と、前記第1電極と電気的に接続する接続箇所とを有して形成された第1電極パッドと、
前記第1電極パッドの端子面上に形成された金属材料からなるバンプと、
を備えることを特徴とする半導体素子。 A semiconductor layer having at least a first conductivity type layer and a second conductivity type layer;
A first electrode formed in ohmic contact with an exposed surface of the first conductivity type layer in the semiconductor layer;
A terminal surface that is arranged to be positioned above the exposed surface of the second conductivity type layer in the semiconductor layer and is used for bonding to the outside, and a bonding surface that is directly bonded to the exposed surface of the second conductivity type layer And a first electrode pad formed having a connection portion electrically connected to the first electrode,
A bump made of a metal material formed on the terminal surface of the first electrode pad;
A semiconductor device comprising:
前記第1電極は、アルミニウムを含む金属材料によって形成され、
前記第1電極パッドは、前記第1電極よりアルミニウム含有率が低い金属材料によって形成されている
ことを特徴とする請求項1または2記載の半導体素子。 The semiconductor layer is a group III nitride semiconductor layer,
The first electrode is formed of a metal material containing aluminum,
The semiconductor element according to claim 1, wherein the first electrode pad is formed of a metal material having an aluminum content lower than that of the first electrode.
ことを特徴とする請求項1または2記載の半導体素子。 The semiconductor element according to claim 1, wherein the semiconductor layer is for a light emitting element in which the first conductive type layer and the second conductive type layer are arranged with a light emitting layer interposed therebetween.
前記第1電極パッドは、前記非発光領域における前記第2導電型層の露出面と直接接合するように形成されており、
前記発光領域における前記第2導電型層の露出面上には、当該露出面と直接接合するように形成された第2電極と、当該第2電極と電気的に接続するとともに外部との接合に用いられる端子面を有する第2電極パッドとが形成されている
ことを特徴とする請求項4記載の半導体素子。 The semiconductor layer has a groove structure portion dug in the stacking direction of the first conductivity type layer, the light emitting layer, and the second conductivity type layer, and the light emitting region and the non-light emitting region are divided by the groove structure portion. And the exposed surface of the first conductivity type layer is formed at the bottom of the groove structure portion,
The first electrode pad is formed so as to be directly bonded to the exposed surface of the second conductivity type layer in the non-light emitting region,
On the exposed surface of the second conductivity type layer in the light emitting region, a second electrode formed so as to be directly bonded to the exposed surface, and electrically connected to the second electrode and bonded to the outside The semiconductor element according to claim 4, wherein a second electrode pad having a terminal surface to be used is formed.
ことを特徴とする請求項5記載の半導体素子。 The semiconductor element according to claim 5, wherein a bump made of a metal material is formed on a terminal surface of the second electrode pad.
前記第2導電型層の側からエッチングにより溝構造部を形成し、当該溝構造部によって前記半導体層を発光領域と非発光領域とに分断するとともに、当該溝構造部の底部に前記第1導電型層を露出させる工程と、
少なくとも前記溝構造部の底部における前記第1導電型層の露出面と接合する第1電極を、アルミニウムを含む金属材料によって形成する工程と、
前記第1電極に対する熱処理を行って当該第1電極を前記第1導電型層の露出面とオーミック接合させる工程と、
前記第1電極と電気的に接続する接続箇所を有するとともに、前記非発光領域における前記第2導電型層の露出面と直接接合する接合面を有し、外部との接合に用いられる端子面が当該接合面の上方側に位置するように構成された第1電極パッドを、前記第1電極よりアルミニウム含有率が低い金属材料によって形成する工程と
を備えることを特徴とする半導体素子の製造方法。 Forming a semiconductor layer having a stacked structure including a first conductivity type layer, a light emitting layer, and a second conductivity type layer on the substrate in order from the substrate side;
A groove structure is formed by etching from the second conductivity type layer side, the semiconductor layer is divided into a light emitting region and a non-light emitting region by the groove structure, and the first conductive layer is formed at the bottom of the groove structure. Exposing the mold layer;
Forming a first electrode joined to an exposed surface of the first conductivity type layer at least at the bottom of the groove structure with a metal material containing aluminum;
Performing a heat treatment on the first electrode to bring the first electrode into ohmic contact with the exposed surface of the first conductivity type layer;
A terminal surface that has a connection portion that is electrically connected to the first electrode, has a bonding surface that directly bonds to the exposed surface of the second conductivity type layer in the non-light emitting region, and is used for bonding to the outside. Forming a first electrode pad configured to be located above the bonding surface with a metal material having an aluminum content lower than that of the first electrode.
前記第2電極上に外部との接合に用いられる端子面を有する第2電極パッドを形成する工程と、
前記第1電極パッドの端子面上および前記第2電極パッドの端子面上のそれぞれに金属材料からなるバンプを形成する工程と
を備えることを特徴とする請求項7記載の半導体素子の製造方法。 Forming a second electrode on an exposed surface of the second conductivity type layer in the light emitting region;
Forming a second electrode pad having a terminal surface used for bonding to the outside on the second electrode;
Forming a bump made of a metal material on each of the terminal surface of the first electrode pad and the terminal surface of the second electrode pad.
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