JP2022093403A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置の製造方法は、基板と、前記基板上に設けられた複数のパッドと、を含む第1構造体を準備する工程と、支持基板と、前記支持基板上に配置された半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の発光素子部と、を含む第2構造体を準備する工程と、前記第1構造体の各前記パッドと前記第2構造体の各前記発光素子部とが対向する状態で、前記パッドと前記発光素子部とを複数のバンプを介して接合する工程と、前記複数のバンプ間に導電材料を配置して導電部材を形成する工程と、前記複数の発光素子部をそれぞれ分離するように前記支持基板および前記半導体層を除去する工程と、を備える。
【選択図】図4
Description
図1は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す平面図である。
図2~図4は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す端面図である。
図5は、図4の領域Aを示す端面図である。
図6~図10は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す端面図である。
図11は、本実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。
図12は、本実施形態に係る半導体装置を示す端面図である。
図13は、図12の領域Bを示す端面図である。
さらに以下は、本発明の技術思想を具体化するための半導体装置の製造方法を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、理解を容易にする等のために誇張している場合がある。
本実施形態に係る発光装置の製造方法によって得られる半導体装置1の構成について、図11及び図12を参照して説明する。
半導体装置1は、基板11と、基板11上に設けられた複数のパッド12と、複数のパッド12間に設けられ、複数のパッド12に接した絶縁膜45と、パッド12上に接合された半導体素子23と、パッド12と半導体素子23との間に設けられ、パッド12及び半導体素子23に接続された導電部材42と、を備える。導電部材42は、バンプ30とめっき層41とを含む。
先ず、図1及び図2に示すように、第1構造体10を用意する。第1構造体10においては、1枚の基板11が設けられている。基板11は例えば絶縁性部材からなる実装用の基板である。
各発光素子部23の下面には、複数のバンプ30が形成されている。バンプ30は、例えば、金からなる。バンプ30は例えば先鋭バンプであり、バンプ30の先端、すなわち、下端が尖っている。
図4に示すように、第3構造体40に導電材料、例えば、貴金属、例えば金を電解めっきする。これにより、バンプ30の表面に、導電材料、例えば、金からなるめっき層41が形成される。
図6に示すように、第3構造体40に対して、高温、高湿且つ高圧の環境下で酸化処理を施す。これにより、導電膜13が酸化されて金属酸化物となり、絶縁膜45が形成される。すなわち、導電膜13が絶縁化する。この結果、パッド12同士が絶縁膜45によって電気的に分離される。なお、パッド12、バンプ30及びめっき層41は、例えば金等の貴金属により形成されているため、酸化されにくい。
なお、半導体層22は除去されずに、複数の発光素子部23は半導体層22で電気的に繋がっていてもよい。
基板11は、半導体素子としての発光素子部23を配置させるための部材であり、半導体素子と外部電極を電気的に接続するためのパッド12を有する。基板11の主な材料としては、絶縁性材料が好ましく、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、BTレジン、ポリフタルアミド等の樹脂を挙げることができる。なお、樹脂を用いる場合には、必要に応じて、ガラス繊維、酸化ケイ素、酸化チタン、アルミナ等の無機フィラーを樹脂に混合してもよい。これにより、機械的強度の向上や熱膨張率の低減、光反射率の向上を図ることができる。また、基板11は、金属部材の表面に絶縁性材料を形成したものでもよい。パッド12は、上記絶縁性材料の上に、所定のパターンで形成される。パッド12の材料として、少なくとも最表面に金、銀、プラチナ等の貴金属を含むことが好ましい。パッドは、めっき、蒸着、スパッタ等によって形成することができる。
パッド12間には、絶縁材料、例えば金属酸化物、例えばアルミニウム酸化物からなる絶縁膜45が設けられている。絶縁膜45の側面は、パッド12の側面に接している。上方から見て、絶縁膜45の形状は、パッド12間を埋める格子状である。絶縁膜45上、及び、パッド12における絶縁膜45側の部分上には、絶縁層14が設けられている。絶縁層14は、絶縁材料、例えば、絶縁膜45とは異なる絶縁材料からなり、例えばシリコン酸化物からなる。絶縁膜45の下面は基板11に接し、側面はパッド12に接し、上面は絶縁層14に接している。
半導体素子としては、発光ダイオードを用いることが好ましい。発光ダイオードは、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光ダイオードとしては、ZnSeや窒化物系半導体(InXAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaPを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光ダイオードとしては、GaAlAs、AlInGaPなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる発光ダイオードを用いることもできる。用いる半導体素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。蛍光体を有する発光装置とする場合には、その蛍光体を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体(InXAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。
各パッド12上には、導電部材42が設けられている。導電部材42はパッド12に接し、従ってパッド12に接続されている。導電部材42においては、パッド12に接した複数のバンプ30と、バンプ30間に設けられた導電性のめっき層41が設けられている。めっき層41は、バンプ30の側面、パッド12の上面、発光素子部23の下面に設けられている。バンプ30及びめっき層41は、導電材料からなり、例えば貴金属からなり、例えば金からなる。バンプ30の材料とめっき層41の材料は同じでもよく、相互に異なっていてもよい。バンプ30の材料とめっき層41の材料が同じである場合は、バンプ30とめっき層41との界面が明瞭に観察されない場合もある。
蛍光体層は、例えば、樹脂、ガラス、セラミックス等の透光性材料を蛍光体のバインダーとして混合したものを用いることができる。なかでも、蛍光体層49は、透光性の樹脂材料に蛍光体粒子を含有させた蛍光体含有樹脂層であることが好ましい。樹脂材料としては、フェニルシリコーン樹脂やジメチルシリコーン樹脂を用いることができる。蛍光体としては、公知の蛍光体を適宜選択することができる。例えば、青色発光素子または紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(YAG:Ce)、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(LAG:Ce)、ユウロピウムおよび/またはクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体(例えばCaO-Al2O3-SiO2:Eu)、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体((Sr,Ba)2SiO4:Eu)、β サイアロン蛍光体、CASN系蛍光体(CaAlSiN3:Eu)、SCASN系蛍光体((Sr,Ca)AlSiN3:Eu)等の窒化物系蛍光体、KSF系蛍光体(K2SiF6:Mn)、硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体等が挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子または紫外線発光素子と組み合わせることにより、所望の発光色の発光装置(例えば白色系の発光装置)を製造することができる。白色に発光可能な半導体装置1とする場合、蛍光体層49に含有される蛍光体の種類、濃度によって白色となるよう調整される。樹脂を含む溶媒に添加される蛍光体の濃度は、例えば、5~50質量%程度である。
基板11上には、アンダーフィル材料47が設けられている。アンダーフィル材料47においては、樹脂材料からなる母材中に、無機材料からなるフィラーが含有されている。発光素子部23の全体、絶縁膜45、絶縁層14、パッド12及び導電部材42の大部分、蛍光体層49の上面を除く部分は、アンダーフィル材料47で被覆されている。蛍光体層49の上部は、アンダーフィル材料47から露出している。
本実施形態によれば、図2に示すように、バンプ30を細く形成することにより、図3に示す半導体素子を接合する工程において、バンプ30をパッド12に対して精度良く位置決めすることができる。また、小さいエネルギーでバンプ30をパッド12に接合できる。バンプ30として先鋭バンプを使用すれば、位置決めの精度はより向上し、接合に必要なエネルギーはより減少する。
10:第1構造体
11:基板
12:パッド
13:導電膜
14:絶縁層
20:第2構造体
21:支持基板
22:半導体層
23:半導体素子(発光素子部)
30:バンプ
40:第3構造体
41:めっき層
42:導電部材
43:ボイド
44:凹部
45:絶縁膜
47:アンダーフィル材料
49:蛍光体層
A、B:領域
Claims (5)
- 基板と、前記基板上に設けられた複数のパッドと、を含む第1構造体を準備する工程と、
支持基板と、前記支持基板上に配置された半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の発光素子部と、を含む第2構造体を準備する工程と、
前記第1構造体の各前記パッドと前記第2構造体の各前記発光素子部とが対向する状態で、前記パッドと前記発光素子部とを複数のバンプを介して接合する工程と、
前記複数のバンプ間に導電材料を配置して導電部材を形成する工程と、
前記複数の発光素子部をそれぞれ分離するように前記支持基板および前記半導体層を除去する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。 - 前記接合する工程において、
接合する前の前記複数のバンプそれぞれは先端が尖っており、
前記先端は、前記パッドの上面に接する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記導電材料は、前記バンプの側面、前記パッドの上面および前記発光素子部の下面に配置する、請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記導電部材は、前記導電材料によって囲まれたボイドを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記導電部材を形成する工程の後に、前記第1構造体と前記第2構造体との間にアンダーフィル材料を配置する工程をさらに備える、請求項1~4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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