JP2014179569A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い光取出し効率と量産性を有する発光装置を実現できる方法を提供すること。
【解決手段】発光素子が支持体にフリップチップ実装された発光装置の製造方法であって、（ａ）基板と、前記基板上に形成された第１半導体層と第２半導体層と、を含む半導体層と、前記第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極と、前記基板の反対側の面において、前記第１半導体層と前記第２半導体層に重なるよう設けられた金属部材を有する構造体を準備し、（ｂ）ｐ側配線およびｎ側配線を同一面上に有する支持体を準備し、（ｃ）前記構造体のｐ側電極およびｎ側電極と前記支持体のｐ側配線およびｎ側配線とを、導電性粒子および第１樹脂を含む異方性導電材料を用いて、それぞれ電気的に接続し、その後、（ｄ）前記基板を前記構造体から除去して発光素子とすることを含む、発光装置の製造方法。
【選択図】図１
【解決手段】発光素子が支持体にフリップチップ実装された発光装置の製造方法であって、（ａ）基板と、前記基板上に形成された第１半導体層と第２半導体層と、を含む半導体層と、前記第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極と、前記基板の反対側の面において、前記第１半導体層と前記第２半導体層に重なるよう設けられた金属部材を有する構造体を準備し、（ｂ）ｐ側配線およびｎ側配線を同一面上に有する支持体を準備し、（ｃ）前記構造体のｐ側電極およびｎ側電極と前記支持体のｐ側配線およびｎ側配線とを、導電性粒子および第１樹脂を含む異方性導電材料を用いて、それぞれ電気的に接続し、その後、（ｄ）前記基板を前記構造体から除去して発光素子とすることを含む、発光装置の製造方法。
【選択図】図１
Description
本発明は、発光素子が支持体にフリップチップ実装された発光装置の製造方法および製造方法によって製造可能な発光装置に関する。
発光装置は、一般的に、発光ダイオードなどの発光素子を支持体に実装して製造されている。この実装方法の１つとして、フリップチップ実装がある（特許文献１および２を参照のこと）。
従来、光取出し効率を向上させるために、発光素子を支持体にフリップチップ実装した後、基板を除去した発光装置が知られている。詳細には、この発光装置は次のようにして製造される（特許文献１を参照のこと）。まず、サファイア基板などの成長用基板上にｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層を成長させ、ｐ型半導体層および活性層をエッチングにより部分的に除去してｎ型半導体層を露出させた後、これにより得られる半導体層の基板と反対の同一面側にｐ側電極およびｎ側電極を形成し、ｐ側電極およびｎ側電極上にＡｕバンプを形成して、発光素子のチップを作製する。他方、ｐ側配線およびｎ側配線を同一面上に有する支持体を準備する。次に、これらチップおよび支持体を（チップの上下を反転させて）対向配置し、チップのｐ側電極およびｎ側電極に形成したＡｕバンプを、支持体のｐ側配線およびｎ側配線に超音波接合により機械的および電気的に接続する。そして、チップと支持体との間に形成される空間に電気絶縁性のアンダーフィル樹脂を注入して硬化させる。その後、チップから成長用基板をレーザーリフトオフによって除去する。
上記従来の発光装置の製造方法では、Ａｕバンプと配線とを超音波接合により接合し、チップと支持体との間に形成される空間にアンダーフィルを形成した後、チップから基板を除去している。
このようなアンダーフィルを形成する工程は、ポッティングや加圧充填等で形成する必要があり、工数がかかる、チップと支持体との間に形成される空間の充填が難しい等という問題があった。
本発明は、発光素子が支持体にフリップチップ実装された発光装置の製造方法であって、高い光取出し効率と量産性を有する発光装置を実現できる方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、発光素子が支持体にフリップチップ実装された発光装置の製造方法であって、
（ａ）基板と、前記基板上に形成された第１半導体層と第２半導体層と、を含む半導体層と、前記第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極と、前記基板の反対側の面において、前記第１半導体層と前記第２半導体層に重なるよう設けられた金属部材を有する構造体を準備し、
（ｂ）ｐ側配線およびｎ側配線を同一面上に有する支持体を準備し、
（ｃ）前記構造体のｐ側電極およびｎ側電極と前記支持体のｐ側配線およびｎ側配線とを、導電性粒子および第１樹脂を含む異方性導電材料を用いて、それぞれ電気的に接続し、その後、
（ｄ）前記基板を前記構造体から除去して発光素子とすることを含む、発光装置の製造方法が提供される。
（ａ）基板と、前記基板上に形成された第１半導体層と第２半導体層と、を含む半導体層と、前記第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極と、前記基板の反対側の面において、前記第１半導体層と前記第２半導体層に重なるよう設けられた金属部材を有する構造体を準備し、
（ｂ）ｐ側配線およびｎ側配線を同一面上に有する支持体を準備し、
（ｃ）前記構造体のｐ側電極およびｎ側電極と前記支持体のｐ側配線およびｎ側配線とを、導電性粒子および第１樹脂を含む異方性導電材料を用いて、それぞれ電気的に接続し、その後、
（ｄ）前記基板を前記構造体から除去して発光素子とすることを含む、発光装置の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、第１半導体層と、第２半導体層と、を含む半導体層と、前記第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極とを有し、最上面が前記半導体層である発光素子と、ｐ側配線およびｎ側配線を同一面上に有する支持体と、を備え、前記発光素子のｐ側電極およびｎ側電極と前記支持体のｐ側配線およびｎ側配線とが、異方性導電材料によって、それぞれ電気的に接続されており、前記発光素子は、前記第１半導体層の反対側の面において、前記第１半導体層と前記第２半導体層に重なるよう設けられた金属部材を備えることを特徴とする発光装置が提供される。
本発明にかかわる発光装置の製造方法は、発光素子が支持体にフリップチップ実装された発光装置の製造方法であって、（ａ）基板と、前記基板上に形成された第１半導体層と第２半導体層と、を含む半導体層と、前記第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極と、前記基板と反対側の面において、前記第１半導体層と前記第２半導体層に重なるよう設けられた金属部材を有する構造体を準備し、（ｂ）ｐ側配線およびｎ側配線を同一面上に有する支持体を準備し、（ｃ）前記構造体のｐ側電極およびｎ側電極と前記支持体のｐ側配線およびｎ側配線とを、導電性粒子および第１樹脂を含む異方性導電材料を用いて、それぞれ電気的に接続し、その後、（ｄ）前記基板を前記構造体から除去して発光素子とすることを含む。
これによれば、ＬＥＤチップ（チップ）の基板を除去しているので、高い光取出し効率を得ることができる。更に、支持体と発光素子との間において異方性導電材料を使用して、支持体と発光素子との間に異方性導電材料を充填することで、発光素子の支持および補強と電気的な接続とを同時に実現することができ、量産性を向上させることができる。
加えて、第１半導体層と第２半導体層とに重なるよう設けられた金属部材とを有する発光素子を用いることで、発光素子の強度を高めることができるため、量産性や信頼性を高めることができる。
また、本発明にかかわる発光装置は、第１半導体層と、第２半導体層と、を含む半導体層と、前記第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極とを有し、最上面が前記半導体層である発光素子と、ｐ側配線およびｎ側配線を同一面上に有する支持体と、を備え、前記発光素子のｐ側電極およびｎ側電極と前記支持体のｐ側配線およびｎ側配線とが、異方性導電材料によって、それぞれ電気的に接続されており、前記発光素子は、前記第１半導体層と反対側の面において、前記第１半導体層と前記第２半導体層に重なるよう設けられた金属部材を備える。
これによれば、発光素子の光取出し面側の最上面を半導体層とすることで、高い光取出し効率を得ることができる。更に、第１半導体層と、第２半導体層と、第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極と、前記第２半導体層側の面において、前記第１半導体層と前記第２半導体層に重なるよう設けられた金属部材とを有する発光素子と支持体との間において異方性導電材料を使用して、支持体と発光素子との間に異方性導電材料を充填することで、発光素子の支持および補強と電気的な接続とを同時に実現することができるとともに、発光素子の強度を高めることができるため、量産性や信頼性の高い発光装置とすることができる。
これによれば、発光素子の光取出し面側の最上面を半導体層とすることで、高い光取出し効率を得ることができる。更に、第１半導体層と、第２半導体層と、第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極と、前記第２半導体層側の面において、前記第１半導体層と前記第２半導体層に重なるよう設けられた金属部材とを有する発光素子と支持体との間において異方性導電材料を使用して、支持体と発光素子との間に異方性導電材料を充填することで、発光素子の支持および補強と電気的な接続とを同時に実現することができるとともに、発光素子の強度を高めることができるため、量産性や信頼性の高い発光装置とすることができる。
本発明の実施形態における発光装置の製造方法について、以下、図面を参照しながら詳述する。発明の理解を容易にする目的で、本発明を複数の実施形態に分けて説明するが、これら実施形態はそれぞれ独立するものではなく、相互に共有可能な特徴および／または構成は、他の実施形態の説明を適用できる。なお、添付の図面には、発明の理解を容易にする目的で、誇張して表現している部分がある点に留意されたい。
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、第１半導体層２と、活性層３と、第２半導体層４を有する半導体層５と、第２半導体層上に設けられた絶縁層６２と、第２半導体層４と重なるよう前記絶縁層６２上に設けられる前記第１半導体層２と電気的に接続されるｎ側電極６ｂと、前記第２半導体層４と電気的に接続されるｐ側電極６aと、を備える構造体７の発光素子９’のｐ側電極６aおよびｎ側電極６ｂと、基体１２を備える支持体２０のｐ側配線１１aおよびｎ側配線１１ｂとが、導電性粒子２１とバインダ樹脂２２を備える異方性導電材料２３によって、それぞれ電気的に接続されている態様に関する。そして、基板１は半導体層５から除去されている。
本実施形態は、図１に示すように、第１半導体層２と、活性層３と、第２半導体層４を有する半導体層５と、第２半導体層上に設けられた絶縁層６２と、第２半導体層４と重なるよう前記絶縁層６２上に設けられる前記第１半導体層２と電気的に接続されるｎ側電極６ｂと、前記第２半導体層４と電気的に接続されるｐ側電極６aと、を備える構造体７の発光素子９’のｐ側電極６aおよびｎ側電極６ｂと、基体１２を備える支持体２０のｐ側配線１１aおよびｎ側配線１１ｂとが、導電性粒子２１とバインダ樹脂２２を備える異方性導電材料２３によって、それぞれ電気的に接続されている態様に関する。そして、基板１は半導体層５から除去されている。
本実施形態の発光装置は、下記のようにして製造できる。
まず、図２（ａ）〜（ｆ）に示すように、基板と、第１半導体層と、第２半導体層と、第２半導体層上に設けられた絶縁層と、第２半導体層と重なるよう前記絶縁層上に設けられる前記第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極と、を有する構造体７を準備する。
まず、図２（ａ）〜（ｆ）に示すように、基板と、第１半導体層と、第２半導体層と、第２半導体層上に設けられた絶縁層と、第２半導体層と重なるよう前記絶縁層上に設けられる前記第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極と、を有する構造体７を準備する。
より詳細には、図２（ａ）に示すように、基板（成長用基板）１上に、少なくとも、第１半導体層であるｎ型半導体層２、活性層３および第２半導体層であるｐ型半導体層４を順次積層し、これらを含む複数の半導体層を形成する。半導体層は、バッファ層およびコンタクト層などを適宜含んでいてよい。代表的には、基板１にはサファイア基板を使用でき、ｎ型半導体層２、活性層３およびｐ型半導体層４は窒化物半導体から成り得る。次いで、図２（ｂ）に示すように、ｐ型半導体層４、活性層３およびｎ型半導体層２をエッチングにより部分的に除去してｎ型半導体層２を露出させて、半導体層（積層体）５を得る。その後、図２（ｃ）に示すように、最上層のｐ型半導体層４およびｎ型半導体層上にそれぞれｐ側導電部材６１ａとｎ側導電部材６１ｂを形成する。そして、図２（ｄ）に示すように、ｐ側導電部材６１ａおよびｎ側導電部材６１ｂと半導体層５を被覆するように、絶縁層６２を形成する。そして、図２（e）に示すように、ｐ側導電部材６１ａとｎ側導電部材６１ｂの一部がそれぞれ露出するよう、絶縁層６２に複数の貫通孔６３ａ、６３ｂを設ける。絶縁層上に、貫通孔６３ａ内においてｐ側導電部材６１ａと接続するｐ側電極６ａと、貫通孔６３ｂ内においてｎ側導電部材６１ｂと接続する金属部材を兼ねるｎ側電極６ｂを形成する。この時、ｎ側電極６ｂは、その一部が絶縁層６２を間に挟んでｐ型半導体層４と重なるように形成される。より詳細には、ｎ側電極６ｂは、ｎ型半導体層２の上、ｎ型半導体層２の露出部近傍の活性層３とｐ型半導体層４の端面、ｐ型半導体層上にわたって設けられる。
このように、絶縁層や導電部材や電極を構成する層が、半導体層５上に複数重なるよう設けられることで、発光素子の強度を向上させることができる。具体的には、発光素子の中でも薄く強度が低いｎ型半導体層２の露出部を覆うよう、ｎ型半導体層２上からｐ型半導体層４上に重なるように金属部材（本実施形態においてはｎ側電極６ｂ）を設けることで、割れが発生しやすい部分を効果的に補強することができる。これにより、後述する基板の剥離の際や、完成した発光装置の使用時に半導体層の割れを防止することができ、量産性や信頼性に優れた発光装置とすることができる。
ｐ側導電部材６１ａは、Ａｇを含む反射型電極であってよく、ｎ側導電部材６１ｂはＡｌを含む反射型電極であってよい。また、ｐ側導電部材６１ａおよびｎ側導電部材６１ｂとして、適宜、ＩＴＯ等の透光性電極を用いてもよい。
金属部材（本実施例においては６ｂ）は、基板１の反対側の面（つまり、第２半導体層側の面）において、第１半導体層（ｎ型半導体層２）から第２半導体層（ｐ型半導体層）にわたって重なるよう積層されて設けられている。その材料や形状は、金属であれば特に限定されず、半導体層５のｎ型半導体層２の露出部を補強できるものであればよい。金属部材は、極性の異なる２つの半導体層に重なるように設けられるため、絶縁層（本実施例では絶縁層６２）の上に設けられることが好ましい。金属部材は、後述するｐ側電極６aやｎ側電極６ｂと一体であることが好ましい。チップ９の実装に用いられる電極は、発光素子９’の他の部材よりも比較的厚く設けられるが、その厚い電極を金属部材として用い、補強に用いることで、発光素子９’の強度を容易に高めることができる。特に、第１半導体層２と電気的に接続されるｎ側電極６ｂと一体であることが好ましい。そのほか、金属部材は、ｐ側導電部材６１a、ｎ側導電部材６１ｂと一体であってもよい。また、２つの絶縁層の間に設けられてもよい。
絶縁層６２は、第１半導体層２または／及び第２半導体層４と金属部材との間の絶縁をとる層である。材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物または窒化物から選択されたものが好ましい。また、これらが積層されたＤＢＲ（分布型ブラッグ反射鏡）を用いることができる。ＤＢＲは、低屈折率層と高屈折率層とからなる１組の誘電体を、複数組にわたって積層させた多層構造であり、所定の波長の光を選択的に反射するものである。具体的には屈折率の異なる膜を１／４波長の厚みで交互に積層し、所定の波長を高効率に反射できる。本発明においては、発光素子の発光波長を反射することができるＤＢＲとすることが好ましい。絶縁層の形成は、スパッタリング、蒸着、ＡＬＤ等で行うことができる。
ｐ側電極６ａおよびｎ側電極６ｂの材料は、後述する異方性導電材料によって支持体の配線と電気的に接続できるものであれば、特に限定されずＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｕ等の金属を用いることができるが、特に、Ａｕが好ましい。また、これらの金属を単層で用いてもよいが、複数の金属を積層して用いてもよい。なお、上記の絶縁層６２が光透過性である場合には、少なくとも絶縁層６２と接する面において、光反射率の高い材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層６２を透過した光を反射することができ、光取出し効率の高い発光装置とすることができる。
ｐ側電極６ａとｎ側電極６ｂは、平面視において、ほぼ同じ形状、同じ面積で形成されることが好ましい。これにより、構造体を安定して実装することができる。
ｎ側電極６ｂとｐ側電極６ａは、ｎ型半導体層２とｐ型半導体層４の高さの差に起因するなどして支持体２０に対向する表面との高さの差を有している場合があるが、このような差が少なくなるよう設けられることが好ましい。これにより、異方性導電材料２３による実装が容易になる。例えば、ｎ側電極６ｂをｐ側電極６ａよりも厚く設ける、絶縁層６２をｎ側電極６ｂの下においてｐ側電極６ａの下よりも厚く設ける、また、本実施形態のようにｎ側導電部材６１ｂを２層以上積層して、ｐ側導電部材６１aよりも厚く設けることで、 実現することができる。
また、図２においては、ｎ型半導体層２の露出部は、構造体７の端部に設けられているが、これに限られない。例えば、図７に示すように、平面視においてｎ型半導体層２の露出部がｐ型半導体層４に取り囲まれるよう、構造体７の内側もしくは中央部に設けられていてもよい。また、ｎ型半導体層の露出部は、複数設けられていてもよい。これにより、発光素子９’内での電流集中を低減させることができ、発光効率の高い発光装置とすることができる。また、発光素子９’の発光分布を均一にすることもできる。
図１においては、ｐ側電極６ａはｐ型半導体層４上のみに設けられているが、図７に示すように、絶縁層６２を間に挟んでｎ型半導体層２の露出部と重なるように形成されて、半導体層５を補強する金属部材とされてもよい。これにより、ｐ側電極６ａの下方のｎ型半導体層２の露出部を補強することができる。
その後、適宜、所定の寸法にカットして、発光素子のチップ（ダイス）９（図２（ｆ）参照）を得る。
以上により、基板と、第１半導体層と、第２半導体層とがこの順に積層されており、第２半導体層上に設けられた絶縁層と、第２半導体層と重なるよう前記絶縁層上に設けられ第１半導体層と電気的に接続される金属部材を兼ねるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極と、を備えるチップ９が作製される。チップ９は、通常、発光ダイオードであり、チップ９を構成する各部材の材料、形状、形成方法等は、適宜、変更してよい。
他方、図３（ａ）に示すように、ｐ側配線１１ａおよびｎ側配線１１ｂを同一面上に有する支持体２０を準備する。
この支持体２０は、図示する態様では、支持体の上面に形成されたｐ側配線１１ａおよびｎ側配線１１ｂと支持体の上面と反対側の底面に形成されたリード１３ａ、１３ｂと、これらの間を電気的に接続する導電体から成るビア１４ａ、１４ｂを有する。
ｐ側配線１１ａおよびｎ側配線を支持する支持体２０の基材１２は、どのようなものでもよく、例として、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＰＡ等の樹脂や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、単結晶、多結晶、焼結基板、他の材料としてアルミナ等のセラミック、ガラス、Ｓｉ等の半金属あるいは金属基板、またそれらの積層体、複合体が使用できる。特に、セラミックは熱等によって変形しにくいため、後述するレーザー照射の際の信頼性を高めることができる。なお、異方性導電材料２３に後述する光反射性材料を含有させるなどして光取出し効率を高めることで、支持体２０の材料に光反射率は低いが支持体として高信頼性なセラミック系材料や、安価な黒色エポキシ系樹脂基材等を用いることができる。
支持体２０は、図３に示すような凹部を有さない平板状とされることが好ましい。これにより、異方性導電材料２３を硬化させる際、チップ９にヒートツール２４を容易に接触させることができ、量産性を高めることができる。
支持体２０は、発光素子ないしチップ９が収容される凹部を有していてもよい。この場合は、凹部の内部のチップ９に接触するよう形成された突起を有するヒートツール２４を用いることにより、異方性導電材料２３を硬化させることができる。なお、平板状の支持体２０にチップ９を実装した後、発光素子ないしチップ９を取り囲む枠体を取り付けて、凹部を形成してもよい。
本発明においては、支持体２０を設けない構成とすることもできる。例えば、上面に平坦面を有するリードフレームであるｐ側配線１１ａおよびｎ側配線１１ｂにチップ９を搭載する方法が挙げられる。この場合、ｐ側配線１１aおよびｎ側配線１１ｂの間は、異方性導電材料２３で満たされていてもよく、後述する封止部材が設けられてもよい。
加えて、支持体２０は、種々の電気的な機能を備えていてもよい。例えば、支持体にツェナーダイオードやバリスタ素子を用いることで、発光装置の静電耐圧を高めることができる。
支持体２０は、同一面側にチップ９の電極と導電性粒子２１を介して接続されるｐ側配線１１ａとｎ側配線１１ｂとを有している。
これらの配線の材料は、導電性を有しているものであれば特に限定されず、Ａｕや銀白色の金属、特に、反射率の高いＡｇ、Ａｌなどを用いることができる。反射率の高い銀白色の金属とすることにより、発光素子からの光が支持体と反対側の方向に反射され、発光装置の光取出し効率が向上するため好ましい。なお、異方性導電材料２３に後述する光反射性材料を含有させるなどして、光取出し効率を高めることで、光反射率はＡｇ等に劣るものの導電性粒子との接合信頼性が高いＡｕを用いることができる。このような配線として、具体的には、例えば厚さ１０ｎｍのＴｉ層の上に設けられる厚さ１０〜５０μｍのＡｕ層などを用いることができる。Ｔｉ／Ａｕの他、Ｎｉ／Ａｕ、Ａｌ／Ａｕ等を用いることもできる。
リード１３ａ、１３ｂは、支持体２０の底面に設けられ、発光装置の外部端子として機能する。その材料は導電性を有していれば特に限定されないが、発光装置の実装に用いられるはんだ等との濡れ性がよい材料であることが好ましく、例えばＡｕ、Ａｇなどを用いることができる。
本実施形態においては、リード１３ａ、１３ｂは支持体２０の底面側に設けられているが、これに限られず、上面側や側面側に設けられていてもよい。支持体２０の側面側にリード１３ａ、１３ｂを設けることにより、側面発光の発光装置とすることができる。
ビア１４ａ、１４ｂは、支持体２０を貫通するよう設けられ、支持体２０上面の配線１１ａ、１１ｂと、底面のリード１３ａ、１３ｂを電気的に接続するものである。その材料は、導電性を有していれば特に限定されないが、放熱性、導電性に優れる材料が好ましく、例えばＣｕなどを好適に用いることができる。
なお、支持体２０は、支持体が複数連結された集合基板として用意されることが好ましい。これにより、複数の支持体上の異方性導電材料を一つのヒートツールで一括して硬化させ、複数のチップを一括で実装することができるため、量産性を高めることができる。また、後述する基板の除去する工程においても、タクトを高めることができ、量産性を高めることができる。集合基板とされた支持体は、硬化後の工程で切断等により個片化することで、個々の発光装置とすることができる。
次に、図３（ｂ）に示すように、支持体２０のｐ側配線１１ａおよびｎ側配線１１ｂ上に、液状の異方性導電材料２３をディスペンスにて供給する。異方性導電材料２３は、バインダ樹脂２２として第１樹脂と、このバインダ樹脂（第１樹脂）２２中に分散した導電性粒子２１と、光反射性物質であるＴｉＯ２とを含有する。本実施形態において、導電性粒子２１は、図６に示すように、第２樹脂から成るコア２１ａと、このコア２１ａを被覆する金属から成る導電性層２１ｂとにより構成されている。異方性導電材料２３の組成（バインダ樹脂２２、導電性粒子２１、および存在する場合にはその他の成分の各含有割合）、導電性粒子２１の平均粒径、導電性層２１ｂの厚さ等は適宜設定できるが、導電性粒子２１の粒径は、支持体２０に近接する電極（具体的にはｐ側電極６ａ）とその電極と接続される配線（具体的にはｐ側配線１１ａ）の厚みの合計よりも小さくなるよう設けられることが好ましい。具体的には、導電性粒子２１の粒径を、ｐ側配線１１ａとｎ側配線１１ｂの厚みや、絶縁層６２上におけるｐ側電極６ａやｎ側電極６ｂの厚みより小さくすることで実現することができる。これにより、導電性粒子２１が、配線の間など不必要な部分において加圧され電気的に接続されることを防止することができる。
異方性導電材料２３としては、硬化前に液状である異方性導電ペースト（ＡＣＰ）のほかにも、フィルム状の異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を用いることができる。異方性導電ペーストを用いる場合は、ディスペンスや印刷などで支持体上に供給することができる。
バインダ樹脂２２である第１樹脂は、例えば、熱硬化性樹脂であり、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、ハイブリッドシリコーン樹脂などであってよく、場合により熱可塑性樹脂などと混合されていてもよい。シリコーン樹脂やハイブリッドシリコーン樹脂は耐光性、耐熱性が高いため、好ましく用いることができる。導電性粒子２１のコア２１ａを成す第２樹脂は、任意の適切な樹脂、例えば、メタクリル樹脂などであってよい。
導電性粒子２１の導電性層２１ｂは、金属、例えばＡｕ、Ｎｉなどから成る。かかる導電性層２１ｂは、第２樹脂から成るコア２１ａの表面に、例えば、無電解メッキ、電解メッキ、メカノフュージョン（メカノケミカル的反応）などにより形成可能である。異方性導電材料２３中の導電性粒子２１の含有量は、特に限定されず、適宜選択可能である。
光反射性物質は、少なくとも導電性粒子２１よりも光反射率の高い材料を用いることができる。このような材料としては、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉからなる群から選択される１種の酸化物、若しくはＡｌＮ、ＭｇＦの少なくとも１種であり、具体的にはＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＦ、ＡｌＮ、ＳｉＯ2よりなる群から選択される少なくとも１種である。光反射性材料の粒子が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｌからなる群から選択される１種の酸化物であることで、第１樹脂との屈折率差を高められ、好ましい。また、異方性導電材料２３に光反射性物質を含有させることにより、異方性導電材料２３の硬化後の硬度を高めることができる。これにより、半導体層５を堅固に支持することができ、後述するレーザーリフトオフの際に半導体層５の割れを有効に防止することができる。また、発光装置の使用中においても、信頼性を向上させることができる。
異方性導電材料２３は、導電性粒子２１のほかに、電気的接続を補助する接合補助材料を有していてもよい。このような材料としては、例えば、Ａｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｐｄ系はんだ、Ｓｎ等の微粒子があげられる。このような微粒子は、異方性導電材料２３の接着（加熱）の際に溶融し、電極と配線の間に設けられる。このような接合補助材料を用いることにより、発光素子と支持体との接合強度をより向上させることができるとともに、放熱性を高めることができる。
異方性導電材料２３に含まれ得る他の成分としては、その他、硬化促進剤、粘度調整剤、硬化後の硬度を調整するフィラーなどの添加剤が挙げられる。
異方性導電材料２３の供給量および粘度は、チップ９と支持体２０との間の空間を満たすことができるものであれば、特に限定されないが、例えば、平面視においてチップ９の外縁より外にまで設けられることができる量とすることができる。また、チップの基板１の側面を被覆するが基板１の上面は被覆しない量・粘度に調節されることで、後述する基板１の除去を信頼性良く行うことができ、好ましい。
異方性導電材料２３は、硬化後（チップ９の実装後）において、ショア硬度がＤ８０以上であることが好ましい。このように比較的硬い材料とすることで、チップ９を堅固に支持することができ、後述するレーザーリフトオフの際に半導体層５が割れることを有効に防止することができる。また、発光装置の使用中においても、信頼性を向上させることができる。
上記の通り支持体２０に供給した異方性導電材料２３の上に、図２（ｆ）に示すチップ９の上下を反転させ、それぞれ支持体２０に対して位置合わせして載置した後、図３（ｃ）に示すように、ヒートツールにて加圧および加熱する。これにより、図１に示すように、異方性導電材料２３は、チップ９（より詳細には上記構造体、以下も同様）と支持体２０との間の空間を満たすよう形成され、チップ９と支持体２０と機械的（または物理的）に接合する。
更に、このとき、異方性導電材料２３中の導電性粒子２１が、電極６ａ、６ｂと配線１１ａ、１１ｂとの間で圧力が加えられた状態で接合されることにより、これらを電気的に接続する。すなわち、異方性導電材料２３が、加圧および加熱によりバインダ樹脂２２を押し広げ、それぞれの電極と配線との間に導電性粒子２１を少なくとも１個以上挟み込むことで、圧着部における厚み方向に対しては導電性、一方、面方向に対しては絶縁性という電気的異方性を示す。この結果、チップ９（より詳細には構造体７）のｐ側電極６ａおよびｎ側電極６ｂと、支持体２０のｐ側配線１１ａおよびｎ側配線１１ｂとは、異方性導電材料２３（導電性粒子２１および第１樹脂２２を含む）によって、それぞれ電気的に接続される。
接合された異方性導電材料２３の厚みは、ｐ側電極６ａとｐ側配線１１ａとの間において、例えば１〜５μｍ程度であることが好ましい。これにより、半導体層５が堅固に保持され後述する基板１の除去が容易となるとともに、半導体層５から支持体２０への放熱性を向上させることができる。
この時、チップ９の基板１の側面１ａに少なくとも部分的に接触した状態で、異方性導電材料２３ないしバインダ樹脂２２が硬化していてもよい。これにより、チップ９は、チップ９の側面（より具体的には基板１の側面まで）が異方性導電材料２３により接着・支持されるため、その後のチップ９の基板１の剥離を容易に行うことができる。
異方性導電材料２３の硬化方法は、本実施形態のようにチップ９の基板１側から加熱と加圧を同時に行うヒートツール２４を用いることもできるが、これに限られず、加圧と加熱を異なる装置を用いて行ってもよい。例えば、基板１側から加圧を行い、加熱は支持体２０側からホットプレート等によって行ってもよい。
その後、図４（a）に示すように、基板１をチップ９から除去する。基板１の除去は、レーザー照射により実施することができる。これには、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を適用し得、エキシマレーザーなどの高出力のレーザー光を基板１の露出面（底面）側から半導体層５に照射して、基板１と半導体層５との境界近傍にて半導体物質をレーザーアブレーションさせて、基板１と半導体層５を分離し、基板１を剥離することができる。なお、レーザー光は、基板１を透過し、半導体層５に吸収される波長のものを用いることができる。例えば、基板１がサファイアであり、半導体層５がＧａＮである場合には、上述のエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＹＡＧレーザーなど（波長２６６ｎｍ）を用いることができる。
チップ９（より詳細には構造体７）から基板１が除去された残部は発光素子９’となる。基板１の除去により、半導体層５の上面５ａが露出し、また、異方性導電材料２３の壁部２３ａは、基板１の除去により露出した半導体層５の周囲で、半導体層５より突出する。
このような発光素子９’を取り囲む壁部２３ａを形成することにより、発光素子９’から側面方向に出射する光を反射させることができ、光の指向性を高めることができる。また、壁部２３ａは、設けないこともでき、また異方性導電材料２３の形成後に除去することもできる。かかる除去は、基板１の除去前であれば、物理的な除去やエッチングなど、基板１の除去後であれば、切削加工、グラインディングなど、任意の適切な方法を利用できる。これにより、異方性導電材料２３の頂部を半導体層５の上面５ａと実質的に同じ高さレベルとすることができる。このような壁部２３ａを設けないようにする、または除去することにより、壁部２３ａによる光吸収を抑制することができる。
異方性導電材料２３および壁部２３aは、図１１に示すように、種々の形状に形成することができる。例えば、図１１（a）に示すように、支持体２０の上面の全面を被覆してもよい。これにより、支持体２０による光吸収を防止することができる。また、図１１（ｂ）に示すように、発光素子９’の上面に突出せず、壁部２３aを有していない形状でもよい。また、図１１（ｃ）に示すように、発光素子９’の周囲をほぼ同じ幅で取り囲むように設けられてもよい。
基板１を除去した後、半導体層５の上面５ａは、図４（ｂ）に示すように、粗面化されることが好ましい。粗面化は、物理的・化学的な方法で行うことができるが、発光素子９’へのダメージを低減するため、化学的なエッチングによることが好ましい。例えば、支持体２０ごと発光素子９’を、リン酸などの酸性の液やＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＴＭＡ、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液などのアルカリ性の液に漬け、半導体層５の上面５ａをエッチングする。この処理により、半導体層５の上面５ａの表面を粗面とすることができ、光取出し効率を向上させることができる。
なお、基板１の半導体層５が形成される表面が凹凸を有している場合、半導体層５の上面５ａは、基板１の凹凸と対応した凹凸形状を有している。このような半導体層５に上記の粗面化処理を行うことにより、光取出し効率をより高めることができる。
その後、図５（a）に示すように、半導体層５の上面５ａに蛍光体層３２を形成する。蛍光体層３２の形成は、例えば、半導体層５の上面５ａに蛍光体シート（または蛍光体板、以下も同様）を接着することにより実施し得る。接着には、例えば、透光性のシリコーン系樹脂などの接着剤を用いてもよい。蛍光体シートは、半導体層５の上面５ａの寸法や完成する発光装置の大きさに対応して予め切断されていてもよいが、複数の支持体が集合基板とされている場合には、複数の支持体上に設けられた複数の発光素子を一括して被覆するように設けられてもよい。これにより、量産性を高めることができる。また、あらかじめ個片化される場合には、半導体層５の上面５ａの全体を覆うように（上面５ａが露出しないように）、半導体層５の上面５ａと同じか若干大きい寸法とされ得ることが好ましい。
また、蛍光体層３２は、蛍光体のみで構成されてもよいが、蛍光体が母材に混合されて構成されたものであってもよい。母材は、光透過性部材が好ましい。ここで、光透光性部材の材料としては、例えば、樹脂、ガラス、無機物などを用いることができる。また、具体的には、蛍光体を備えたガラス板、あるいは蛍光体結晶若しくはその相を有する単結晶体、多結晶体、アモルファス体、セラミック体などが挙げられる。この他、蛍光体結晶粒子と適宜付加される光透光性部材との焼結体、凝集体、多孔質体、更にそれらに光透過部材、例えば透光性樹脂を混入、含浸したもの、あるいは蛍光体粒子を含有する光透過性部材、例えば透光性樹脂の成形体等から構成される。青色発光素子と好適に組み合わせて白色発光とできる代表的な蛍光体としては、ガーネット構造のセリウムで付括されたＹＡＧ系蛍光体（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）及びＬＡＧ系蛍光体（ルテチウム・アルミニウム・ガーネット）等が好ましい。その他、ＢＡＭ、ＢＡＭ：Ｍｎ、（Ｚｎ、Ｃｄ）Ｚｎ：Ｃｕ、ＣＣＡ、ＳＣＡ、赤色を発光する窒化物蛍光体（ＳＣＥＳＮ、ＳＥＳＮ、ＣＥＳＮ、ＣＡＳＢＮ及びＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ）などの蛍光体が使用できる。光透過性部材は、耐熱性・耐光性の観点から、ガラスなどの無機材料で構成されてもよい。本発明の発光素子９’は、基板１を有さないため、半導体層５の上面５ａから非常に強い光が発せられる。このため、半導体層５の上面５ａに設けられる蛍光体層３２には、耐光性の高い材料を用いることが好ましい。
なお、異方性導電材料２３が壁部２３ａを有する（つまり発光素子９’の周囲を取り囲むように突起を有する）場合、硬質な蛍光体層３２では発光素子９’の上面を被覆することが困難なことがある。この場合、例えば、シリコーン樹脂に蛍光体を含有させた柔軟なシートを蛍光体層３２として用いることで、発光素子９’を容易に被覆することができる。特に、半硬化状態で柔軟性を有する樹脂の蛍光体シートを用いれば、蛍光体層３２は異方性導電材料２３や壁部２３ａの形状に沿うよう変形するため、半導体層５、異方性導電材料２３などを容易に被覆することができる。
本発明においては、蛍光体層３２は、発光素子９’から離れた位置に設けられてもよい。
あるいは、蛍光体層３２の形成は、半導体層５の上面５ａに蛍光体膜を電着形成することにより実施し得る。これにより形成される蛍光体層３２は、他の製法よりも薄い膜とすることができ、光取出し効率の高い発光装置とすることができる。また、蛍光体はスプレー（噴霧）によって設けてもよい。これにより、発光装置の発光色の調整を行うことができ、発光装置の歩留まりを向上させることができる。
蛍光体層３２の形成方法は上記の他、ポッティング、印刷、圧縮成型、トランスファーモールド等種々の方法を用いることができる。
蛍光体層３２は、図５においては、半導体層５の上面５aにほぼ均一な厚みで形成されているが、これに限られず、厚みの差があってもよく、また曲面状、半球状、複数の凹凸を有する形状等であってもよい。
その後、図５（ｂ）に示すように、封止部材３３を（蛍光体層３２が設けられた半導体層５および異方性導電材料２３などの上）に供給して封止する（モールド）。封止部材には、透光性に優れているエポキシ樹脂等の熱、光、湿気硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ガラス等の無機物を使用することができるが、透光性、透明性、耐熱性、密着性などの点からシリコーン系樹脂が好ましく使用される。かかる封止は、ポッティング、スピンコート、トランスファーモールド、コンプレッションモールド等で実施できる。
封止部材３３の形状は、特に限定されないが、発光素子９’からの光取出し効率を高めるため、発光素子９’を中心とする半球状に設けられることが好ましい。また、封止部材３３の上面を平坦に形成すれば、発光装置４２を薄型にすることができ、好ましい。
以上により、本実施形態の発光装置４２が製造される。本実施形態によれば、高性能かつ高信頼性の発光装置４２を効率的に（安価で量産するのに適した方法で）製造することができる。特に、本実施形態によれば、発光装置４２において基板１が除去されているので、光が基板１内で反射して減衰することによる光の損失をなくすことができ、よって、高い光取出し効率を得ることができる。また、ｎ側電極６ｂをｐ型半導体層４上まで重なるよう広く形成するなど、半導体層５に重なる導電部材や絶縁層や電極を設けることで、発光素子９’の強度が向上し、半導体層５の割れを低減することができるため、量産性や信頼性の高い発光装置４２とすることができる。
本実施形態においては、異方性導電材料２３中に光反射性材料３１を設けて異方性導電材料２３の光反射率を高めている。これにより、光取出し効率の高い発光装置４２とすることができる。
（実施形態２）
本発明の発光装置において、発光素子は複数の導電部材と複数の絶縁層（例えばそれぞれ２層以上）を有していてもよい。
本発明の発光装置において、発光素子は複数の導電部材と複数の絶縁層（例えばそれぞれ２層以上）を有していてもよい。
図８に示すように、本実施形態のチップ９１の形状は、電極面側から見て、矩形である。チップ９１は、電極面側の最表面（実装面）にｐ側電極６ａと、ｎ側電極６ｂと、が設けられている。チップ９１の構造は、ｎ側電極６ｂとｐ側電極６ｂとの双方をｐ型半導体層４上に配置した、段差の多い構造である。なお、図８では、分かり易くするために、紙面に垂直な方向において最も手前に存在するｎ側電極６ｂとｐ側電極６aを実線で記載し、符号６１ｂ、６３a、６６a、等で示す領域を破線で記載している。
図８に示すように、チップ９１、基板１と、半導体層５と、ｐ側第１導電部材６１ａと、ｎ側第１導電部材６１ｂと、第１絶縁層６２と、ｐ側第２導電部材６４ａと、ｎ側第２導電部材６４ｂと、第２絶縁層６５と、ｐ側電極６ａと、ｎ側電極６ｂを、主に備えている。
より詳細には、基板１の上には、半導体層５が形成される。半導体層５は、ｎ型半導体層（第１半導体層）２と、活性層３と、ｐ型半導体層（第２半導体層）４とをこの順に備えている。半導体層５は、ｐ型半導体層４の側から一部除去され、ｐ型半導体層４からｎ型半導体層２が露出されている露出部を備える。ｐ型半導体層４上には、ｐ側第１導電部材６１ａが設けられている。ｎ型半導体層２の露出部には、ｎ側第１導電部材６１ｂが設けられている。ｐ側第１導電部材６１ａ上およびｎ側第１導電部材６１ｂ上には、第１絶縁層６２が設けられている。第１絶縁層６２は、ｐ側第１導電部材６１ａを露出する第１貫通孔６３ａと、ｎ側第１導電部材６１ｂを露出する第１貫通孔６３ｂを備えている。第１絶縁層６２上には、ｐ側第２導電部材６４ａとｎ側第２導電部材６４ｂが設けられている。ｐ側第２導電部材６４ａは、第１貫通孔６３ａ中でｐ側第１導電部材６１ａと電気的に接続されている。ｎ側第２導電部材６４ｂは、第１貫通孔６３ｂ中でｎ側第１導電部材６１ｂと電気的に接続されている。第１絶縁層６２上には、第２絶縁層６５が設けられ、ｐ側第２導電部材６４ａおよびｎ側第２導電部材６４ｂを被覆している。ｐ側第２導電部材６４ａは、第２貫通孔６６ａ中でｐ側電極６ａと接触しており、ｎ側第２導電部材６４ｂは、第２貫通孔６６ｂ中でｎ側電極６ｂと接触している。
図８に示すように、本実施形態では、ｎ型半導体層２の露出部は、図８に示すＡ−Ａ線に沿った方向に長く伸びた溝の形状となっている。この例では、チップ９１の中央に、露出部の短手方向（図８に示すＡ−Ａ線に垂直な方向）に離間した２つの露出部が形成されている。上記の露出部を設ける際、図８に示すように、チップ９１の外周部においてもｎ型半導体層２を露出させる。この部分は第１絶縁層６２に被覆されている。なお、ｎ型半導体層２の露出部は、その中央部がｎ側第１導電部材６１ｂで被覆され、周辺部が第１絶縁層６２で被覆されている。また、ｎ型半導体層２の露出部を取り囲む活性層３およびｐ型半導体層４の端面は、第１絶縁層６２で被覆されて、第１貫通孔６３ｂを形成している。
この構造体７は、下記のようにして製造することができる。
基板１の上に、ｎ型半導体層２、活性層３、ｐ型半導体層４をこの順番に積層し、半導体層５を得る。そして、この積層体の一部を、例えばＲＩＥ（Reａctive Ion Etching反応性イオンエッチング）によって、エッチングする。このとき、ｐ型半導体層４の側からｎ型半導体層２の表面が露出されるようにエッチングする。活性層３の面積を多くするために、ｎ型半導体層２が露出された部分は、構造体７のｐ型半導体層４よりも小さい面積で設けられている。
次に、スパッタリング法等の成膜法やレジスト等によるリフトオフなど、電極形成のための公知の技術を用いて、ｐ型半導体層４上面のほぼ全面にｐ側第１導電部材６１ａを形成し、ｐ型半導体層４から露出されたｎ型半導体層２の露出部のほぼ全面にｎ側第１導電部材６１ｂを形成する。
次に、ｐ側第１導電部材６１ａやｎ側第１導電部材６１ｂが設けられた側の半導体層５の表面全面に、ＤＢＲである第１絶縁層６２（具体的には下地層および低屈折率層と高屈折率層の３ペアのＤＢＲ）を形成する。そして、ＲＩＥにより、ｐ側第１導電部材６１ａとｎ側第１導電部材６１ｂの一部がそれぞれ露出される第１貫通孔６３ａ、６３ｂを形成する。第１貫通孔６３ａは、ｐ型第１導電部材６１ａに対して均等に分布して複数設けられている。これにより、発光素子９１’内での電流集中を低減させることができ、発光効率の高い発光装置とすることができる。
続いて、第１絶縁層６２の上から、Ｒｈ等の電極材料を成膜する。これにより、図８に示すように、第１絶縁層６２上に、ｐ側第２導電部材６４ａとｎ側第２導電部材６４ｂを形成する。ｐ側第２導電部材６４ａは、第１絶縁層６２の第１貫通孔６３ａに充填されてｐ側第１導電部材６１ａと電気的に接続される。また、ｎ側第２導電部材６４ｂは、第１貫通孔６３ｂに充填されてｎ側第１導電部材６１ｂと電気的に接続される。
次に、ｐ側第２導電部材６４ａおよびｎ側第２導電部材６４ｂの上から、全面にＳｉＯ2等の第２絶縁層６５を形成する。そして、第２絶縁層６５をエッチングして、第２貫通孔６６ａおよび６６ｂを形成する。
続いて、第２絶縁層６５の上からスパッタリング法を用いて、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ等の電極材料を成膜・リフトオフ等により成形することにより、図８に示すようなｐ側電極６ａと、ｎ側電極６ｂとを形成する。ｐ側電極６ａは、第２貫通孔６６ａに充填されてｐ側第２導電部材６４ａと電気的に接続される。また、ｎ側電極６ｂは、第２貫通孔６６ｂに充填されてｎ側第２導電部材６４ｂと電気的に接続される。そして、ｎ側電極６ｂは、第１絶縁層６２や第２絶縁層６５を挟んで（介して）ｐ型半導体層４に重なるよう設けられている。ｐ側電極６ａも、第１絶縁層６２や第２絶縁層６５を挟んで（介して）、ｎ型半導体層４の露出部に重なるよう設けられている。なお、図８に示すように、ｐ側電極６ａとｎ側電極６ｂはその下方の半導体層の露出部や貫通孔に対応する段差を有しているが、このような段差を有する電極であっても異方性導電材料を用いることにより、良好に実装することができる。
続いて、基板１をダイシングラインで切断してチップ９１に個片化する。
以上により、基板１と、基板１上に形成された半導体層５と、半導体層５の基板１と反対の同一面側に形成されたｐ側電極６ａおよびｎ側電極６ｂとを有するチップ９１が作製される。
他方、実施形態１にて図３（ａ）を参照して上述したのと同様にして、ｐ側配線１１ａおよびｎ側配線１１ｂを同一面上に有する支持体２０を準備する。
次に、支持体２０上に、異方性導電材料２３を供給する。異方性導電材料２３は、実施形態１と同様のものであってよい。
上記の通り支持体２０上に供給した異方性導電材料２３の上に、図８に示すチップ９１の上下を反転させ、図９に示すように、ｐ側電極６ａとn側電極６ｂを支持体２０の配線に対向させて載置した後、加圧および加熱し、異方性導電材料２３を硬化させる。その後実施形態１と同様に、基板１をチップ９１から除去する。チップ９１から基板１が除去された残部は発光素子９１’となる。
これにより、異方性導電材料２３は、チップ９１（より詳細には構造体、以下も同様）と支持体２０との間の空間を満たした状態で、バインダ樹脂２２が硬化することにより、チップ９１と支持体２０とを機械的（または物理的）に接合する。更に、このとき、異方性導電材料２３中の導電性粒子２１が、ｐ側電極６ａとｐ側配線１１ａ、ｎ側電極６ｂとｎ側配線１１ｂとの間で圧力が加えられた状態で接合されることにより、これらを電気的に接続する。この結果、チップ９１（より詳細には構造体）のｐ側電極６ａおよびｎ側電極６ｂと、支持体２０のｐ側配線１１ａおよびｎ側配線１１ｂとが、異方性導電材料２３（導電性粒子２１および第１樹脂２２を含む）によって、それぞれ電気的に接続される。
以上により、本実施形態の発光装置が製造される。特に、本実施形態によれば、発光装置において基板１が除去されているので、光が基板１内で反射して減衰することによる光の損失をなくすことができ、よって、高い光取出し効率を得ることができる。また、半導体層５に重なる導電部材や絶縁層をそれぞれ複数形成することで、発光素子９１’の強度が向上し、半導体層５の割れを低減することができるため、量産性や信頼性の高い発光装置とすることができる。また、本実施形態によれば、電極６ａ、６ｂと配線１１ａ、１１ｂとの間の電気的接続は、これらの間で圧力が加えられた状態で接合された導電性粒子２１により確保されるが、ｎ側電極６ｂをｐ型半導体層４上まで設けるように広く形成することにより、発光素子９１’（チップ９１）の実装や電気的接続を容易に行うことができる。
その他、本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はこれら実施形態に限定されず、種々の改変が可能である。
本発明の発光装置は、上記構造体７が第１半導体層２と第２半導体層４に重なる金属部材を有しており、そのｐ側電極６ａおよびｎ側電極６ｂと上記支持体２０のｐ側配線１１ａおよびｎ側配線１１ｂとが、上記異方性導電材料２３を用いて、それぞれ電気的に接続されている限り、特に限定されない。
例えば、異方性導電材料２３に含まれる導電性粒子２１は、導電性材料のみから成っていてもよい。
また例えば、図１２に示すように、バンプ８ａ、８ｂを、ｐ側電極６aおよびｎ側電極６ｂ上または支持体２０のｐ側配線１１ａおよびｎ側配線１１ｂ上に形成し、異方性導電材料２３中の導電性粒子２１が、バンプ８ａ、８ｂと配線１１ａ、１１ｂまたは電極６a、６ｂとの間で圧力が加えられた状態で接合されることにより、これらを電気的に接続し、この結果、チップ９２のｐ側電極６ａおよびｎ側電極６ｂと、支持体２０のｐ側配線１１ａおよびｎ側配線１１ｂとを、導電性粒子２１および第１樹脂２２を含む異方性導電材料２３およびバンプ８ａ、８ｂを介してそれぞれ電気的に接続してもよい。これにより、発光素子の電極６a、６ｂと支持体２０との間の距離を大きくすることができるため、導電性粒子２１がチップ９２の電極６a、６ｂと配線１１a、１１ｂの間以外で接触することを防止でき、異方性導電材料２３による接着・電気的接続を容易とすることができる。バンプ８ａ、８ｂの材料は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌなどを用いることができる。バンプ８ａ、８ｂは、ｐ側電極６ａとｎ側電極６ｂのそれぞれに複数個設けられることが好ましい。これにより、より安定して接続することができる。
また例えば、構造体７から基板１を除去した後に、露出した半導体層５の上面５ａを被覆するよう、ＳｉＯ２、ＡｌＯ３等の透光性の保護膜を形成してもよい。このような保護膜を有することにより、半導体層５が補強され、信頼性の高い発光装置とすることができる。保護膜は、スパッタ、ＡＬＤ等により形成することができる。特に、ＡＬＤによれば、緻密で丈夫な保護膜を形成することができるため、信頼性の高い発光装置とすることができる。このような保護膜は、半導体層５の上面５ａ以外に半導体層５の側面を被覆していてもよく、異方性導電材料２３、ｐ側配線１１ａおよびｎ側配線１１ｂ、支持体２０等、発光素子以外の部材を被覆するように設けられていてもよい。
また、本発明の発光装置は、蛍光体層３２や封止部材３３を有していなくてもよい。
（実施例１）本実施例は、実施形態１に従って発光装置を作製するものである。
図２に示すように、基板１としてサファイア基板のウェハを用い、ＭＯＣＶＤ反応装置にて、その上に以下の半導体層を順次成長させる。
まず、凹凸を有するサファイア基板１上に、ＡｌＧａＮバッファ層およびノンドープＧａＮ層を積層する。
次に、その上に、ｎ型コンタクト層としてＳｉドープＧａＮ層を積層し、ｎ型クラッド層としてノンドープＧａＮ層とＳｉドープＧａＮ層とを交互に合計５層で積層し、更に、アンドープＧａＮ層とアンドープＩｎＧａＮ層の超格子構造を形成し、これらの層からなるｎ型半導体層２を形成する。このｎ型半導体層２の上に、ＳｉドープＧａＮ障壁層およびノンドープＧａＮ障壁層を順次積層し、更に、ＩｎＧａＮ井戸層とＩｎＧａＮ障壁層とを繰り返し９層ずつ積層して多重量子井戸構造を形成し、この結果、これら層から成る活性層３を形成する。この活性層３の上に、ｐ型クラッド層としてＭｇドープＡｌＧａＮ層を、ｐ型コンタクト層としてＭｇドープＧａＮ層を順次積層し、この結果、これら層から成るｐ型半導体層４を形成する。以上のようにして基板１の上に半導体層を積層したウェハを得る。
次に、ｎ型コンタクト層をエッチングにて露出させ、これにより、半導体層５を得る。
その後、最上層のｐ型コンタクト層上（発光領域上）と露出させたｎ型コンタクト層上にそれぞれ、ｐ側導電部材６１ａとｎ側導電部材６１ｂを、半導体層５側から順にＩＴＯ（１２０ｎｍ）／Ｒｈ（１００ｎｍ）／Ａｕ（５５０ｎｍ）／Ｒｈ（１００ｎｍ）となるようにスパッタにより形成する。更に、半導体層５、ｐ側導電部材６１ａおよびｎ側導電部材６１ｂを被覆するよう、絶縁層６２としてＳｉＯ２とＮｂ２Ｏ５の積層からなるＤＢＲ膜を厚さ約１μｍで形成する。その後、ＲＩＥにて、絶縁層６２に、ｐ側導電部材６１ａを露出させる貫通孔６３ａおよびｎ側導電部材６１ｂを露出させる貫通孔６３ｂを設ける。
そして、絶縁層６２と貫通孔６３ａ、６３ｂ内にそれぞれ露出したｐ側導電部材６１ａおよびｎ側導電部材６１ｂ上に、半導体層５側から順にＡｌＳｉＣｕ合金（５００ｎｍ）／Ｔｉ（２００ｎｍ）／Ｐｔ（５００ｎｍ）／Ａｕ（５００ｎｍ）のｐ側電極６ａおよびｎ側電極６ｂをスパッタにより形成する。貫通孔６３ａおよび貫通孔６３ｂはそれぞれｐ側電極６ａとｎ側電極６ｂで充填される。その後、ｐ側電極６ａとｎ側電極６ｂ上に、導通用の貫通孔を有した保護膜をＳｉＯ２（３００ｎｍ）で形成する。ｐ側電極６ａおよびｎ側電極６ｂの高さの差は、最大になる部分（図中のｄ１）においておよそ２μｍである。その後、基板１の底面側を研磨し、１．０ｍｍ×１．０ｍｍの寸法にダイシングして、発光素子のチップ９を得る。ｐ側電極６ａおよびｎ側電極６ｂは、平面視において３００μｍ×８００μｍのほぼ同じ形状の矩形に設けられており、個片化されたチップ９の中心線に対して対称形となるよう配置されている。そして、ｎ側電極６ｂは、その一部において、ｐ型半導体層４に重なるよう設けられている。（図２参照）
別途、アクリル樹脂（第２樹脂）から成るコア２１ａの表面を、導電性層２１ｂとしてＡｕ層で被覆した導電性粒子２１を含有するＡｕ層の厚さは、約０．３μｍであり、導電性粒子２１の粒径分布は３〜５μｍ、数平均の平均粒径は４μｍである。この導電性粒子２１と、バインダ樹脂２２としてエポキシ樹脂（第１樹脂）と、光反射性部材としてＴｉＯ２粒子と、接合補助材料であるＳｎ―Ｃｕ系のはんだ粒子と、を混合し、光反射率がおよそ７０％であり、硬化後にショア硬度が８０程度となる異方性導電材料２３を調製する（図６参照）。
そして、ｐ側配線１１ａおよびｎ側配線１１ｂを同一面上に有する１．４ｍｍ×１．４ｍｍの支持体２０が２０個×３０個配列・連結された窒化アルミを基材１２とする集合基板２００を準備し（図１３（a）参照）、上記で調製した異方性導電材料２３を、各支持体２０上に２５μｍの厚みで設けられたｐ側配線１１ａとｎ側配線１１ｂと、その間に露出した基材１２とを覆うようにディスペンスにて供給し、上記で作製したチップ９の上下を反転させ、支持体２０に対して位置合わせしてそれぞれ載置し（図１３（ｂ）参照）、ヒートツール２４’にて複数のチップ９を一括して加圧および加熱する。これにより、ｐ側電極６ａ、ｎ側電極６ｂとｐ側配線１１ａ、ｎ側配線１１ｂとの間で圧力が加えられた状態で接合された導電性粒子２１によって電気的接続が確立された状態で、バインダ樹脂２２が熱硬化し、これにより、チップ９が支持体２０にフリップチップ実装される（図１３（ｃ）参照）。なお、ｐ側電極６ａとｐ側配線１１ａ間において、導電性粒子２１は、加圧によりおよそ１μｍの高さとされた状態で固定される。ｎ側電極６ｂとｎ側配線１１ｂ間においては、導電性粒子２１は、およそ３μｍの高さとされた状態で固定される。また、接合補助材料であるはんだ粒子は、加熱により溶融し、ｐ側電極６ａとｐ側配線１１ａ、ｎ側電極６ｂとｎ側配線１１ｂをそれぞれ接着する。
その後、基板１（サファイア基板）の露出面（底面）側から、エキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）を照射して、ＡｌＧａＮ層とノンドープＧａＮ層との境界で基板１と半導体層５を分離する（図１４（a）参照）。
その後、集合基板２００をＴＭＡＨ溶液に浸漬し、半導体層５の上面をエッチングし、粗面とする（図１４（ｂ）参照）。そして、純水にて洗浄を行い、ＴＭＡＨ溶液を除去する。
その後、集合基板２００とほぼ同じ寸法であり、ＬＡＧおよびＳＣＡＳＮ蛍光体を含有するシリコーン樹脂の蛍光体シートを、半導体層５の上面５ａ（ｎ型半導体層の露出面）側に載せた後、熱により硬化させ、集合基板２００上の複数の発光素子９’、異方性導電材料２３の上面を一括して封止する蛍光体層を兼ねる封止部材３３を形成する。（図１４（ｃ）参照））
最後に、発光装置を得るため、集合基板２００を支持体１つ１つの単位でレーザーダイシングにて切断する。（図１４（ｄ）参照）この際、集合基板２００と同時に封止部材３３も切断する。
以上により、発光装置４１が作製される。
（実施例２）
異方性導電材料として、フィルム状の異方性導電材料（ＡＣＦ）を用いること以外は、実施例１と同様に発光装置を製造する。本実施例では、支持体２０上にフィルム状の異方性導電材料２３を載置することで、ディスペンス法によらず異方性導電材料２３を供給できるため、量産性を向上させることができる。また、本実施例では、液状の異方性導電材料を用いる場合と異なり、壁部２３ａが高く形成されないため、壁部を除去する工程を削減することができ、量産性を向上させることができる。（図１５参照）
異方性導電材料として、フィルム状の異方性導電材料（ＡＣＦ）を用いること以外は、実施例１と同様に発光装置を製造する。本実施例では、支持体２０上にフィルム状の異方性導電材料２３を載置することで、ディスペンス法によらず異方性導電材料２３を供給できるため、量産性を向上させることができる。また、本実施例では、液状の異方性導電材料を用いる場合と異なり、壁部２３ａが高く形成されないため、壁部を除去する工程を削減することができ、量産性を向上させることができる。（図１５参照）
１ 基板
２ ｎ型半導体層
３ 活性層
４ ｐ型半導体層
５ 半導体層
５ａ 上面
６ａ ｐ側電極（金属部材）
６ｂ ｎ側電極（金属部材）
６１ａ ｐ側導電部材（ｐ側第１導電部材）
６１ｂ ｎ側導電部材（ｎ側第１導電部材）
６２ 絶縁層（第１絶縁層）
６３ａ 貫通孔（第１貫通孔）
６３ｂ 貫通孔（第１貫通孔）
６４ａ ｐ側第２導電部材
６４ｂ ｎ側第２導電部材
６５ 第２絶縁層
６６ａ 第２貫通孔
６６ｂ 第２貫通孔
７構造体
８ａ、８ｂ バンプ
９、１０、９１、９２ チップ
９’、１０’、９１’、９２’ 発光素子
１１ａ ｐ側配線
１１ｂ ｎ側配線
１２ 基材
１３ａ、１３ｂ リード
１４ａ、１４ｂ ビア
２０ 支持体
２００ 集合基板
２１ 導電性粒子
２１ａ コア（第２樹脂）
２１ｂ 導電性層
２２ バインダ樹脂（第１樹脂）
２３ 異方性導電材料
２３ａ 壁部
２４、２４’ヒートツール
３２、３２’蛍光体層
３３ 封止樹脂（第３樹脂）
４１、４２ 発光装置
２ ｎ型半導体層
３ 活性層
４ ｐ型半導体層
５ 半導体層
５ａ 上面
６ａ ｐ側電極（金属部材）
６ｂ ｎ側電極（金属部材）
６１ａ ｐ側導電部材（ｐ側第１導電部材）
６１ｂ ｎ側導電部材（ｎ側第１導電部材）
６２ 絶縁層（第１絶縁層）
６３ａ 貫通孔（第１貫通孔）
６３ｂ 貫通孔（第１貫通孔）
６４ａ ｐ側第２導電部材
６４ｂ ｎ側第２導電部材
６５ 第２絶縁層
６６ａ 第２貫通孔
６６ｂ 第２貫通孔
７構造体
８ａ、８ｂ バンプ
９、１０、９１、９２ チップ
９’、１０’、９１’、９２’ 発光素子
１１ａ ｐ側配線
１１ｂ ｎ側配線
１２ 基材
１３ａ、１３ｂ リード
１４ａ、１４ｂ ビア
２０ 支持体
２００ 集合基板
２１ 導電性粒子
２１ａ コア（第２樹脂）
２１ｂ 導電性層
２２ バインダ樹脂（第１樹脂）
２３ 異方性導電材料
２３ａ 壁部
２４、２４’ヒートツール
３２、３２’蛍光体層
３３ 封止樹脂（第３樹脂）
４１、４２ 発光装置
Claims (13)
- 発光素子が支持体にフリップチップ実装された発光装置の製造方法であって、
（ａ）基板と、前記基板上に形成された第１半導体層と第２半導体層と、を含む半導体層と、前記第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と電気的に接続されるｐ側電極と、前記基板と反対側の面において、前記第１半導体層と前記第２半導体層に重なるよう設けられた金属部材を有する構造体を準備し、
（ｂ）ｐ側配線およびｎ側配線を同一面上に有する支持体を準備し、
（ｃ）前記構造体のｐ側電極およびｎ側電極と前記支持体のｐ側配線およびｎ側配線とを、導電性粒子および第１樹脂を含む異方性導電材料を用いて、それぞれ電気的に接続し、その後、
（ｄ）前記基板を前記構造体から除去して発光素子とすることを含む、発光装置の製造方法。 - 前記金属部材は、絶縁層を挟んで前記第２半導体層と重なるように設けられる請求項１に記載の発光装置の製造方法。
- 前記金属部材が、前記第２半導体層と重なるよう設けられた前記ｎ側電極である請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
- 前記接着部材は、前記構造体と前記支持体との間にほぼ完全に充填されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記基板を分離する工程は、前記基板を透過する波長のレーザー照射によって行われる請求項１ないし４のいずれか１項記載の発光装置の製造方法。
- 前記第ｎ側電極と前記ｐ側電極との高さの差が、前記第１半導体層と前記第２半導体層との高さの差よりも小さくなるよう設けられる請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記支持体は、前記支持体が複数連結した集合基板として準備される請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記集合基板を分割して発光装置を得る工程を含む請求項７に記載の発光装置の製造方法。
- 第１半導体層と、第２半導体層と、を含む半導体層と、前記第１半導体層と電気的に接続されるｎ側電極と、前記第２半導体層と接続されるｐ側電極とを有し、最上面が前記半導体層である発光素子と、ｐ側配線およびｎ側配線を同一面上に有する支持体と、を備え、前記発光素子のｐ側電極およびｎ側電極と前記支持体のｐ側配線およびｎ側配線とが、異方性導電材料によって、それぞれ電気的に接続されており、前記発光素子は、前記第１半導体層の反対側の面において、前記第１半導体層と前記第２半導体層に重なるよう設けられた金属部材を備えることを特徴とする発光装置。
- 前記金属部材は、絶縁層を挟んで前記第２半導体層と重なるように設けられる請求項９に記載の発光装置。
- 前記金属部材が、前記第２半導体層と重なるよう設けられた前記ｎ側電極である請求項９または１０に記載の発光装置。
- 前記異方性導電材料は、前記発光素子と前記支持体との間にほぼ完全に充填されている請求項９からに記載の発光装置。
- 前記第ｎ側電極と前記ｐ側電極との高さの差が、前記第１半導体層と前記第２半導体層との高さの差よりも小さい請求項８から１０のいずれか１項に記載の発光装置。
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