發(fā)光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及具備半導體發(fā)光元件和具有內(nèi)部布線的樹脂層的發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]使用了發(fā)光二極管等半導體發(fā)光元件(發(fā)光元件)的發(fā)光裝置容易實現(xiàn)小型化，且可獲得高的發(fā)光效率，因此被廣泛使用。
[0003]使用了發(fā)光元件的發(fā)光裝置大體上可分為以下兩種:在發(fā)光元件設(shè)置片電極(padelectrode)的面是與安裝基板相反的一側(cè)的面的面朝上(face-up)型；和在與安裝基板對置的面、即發(fā)光元件的下表面安裝電極的面朝下(face-down)型。
[0004]在面朝上型中，在引線等上配備(mount)發(fā)光元件，通過接合線(bonding wire)等連接發(fā)光元件與引線之間。因此，需要安裝到安裝基板后從與該基板的表面垂直的一方俯視時，使接合線的一部分位于比發(fā)光元件更靠外側(cè)，小型化的程度有界限。
[0005]另一方面，在面朝下型(大多取倒裝型的形態(tài))中，對于設(shè)置于發(fā)光元件的表面的片電極和設(shè)置在安裝基板上的布線而言，能夠通過從與安裝基板的表面垂直的一方俯視時位于發(fā)光元件內(nèi)側(cè)的凸塊或金屬柱子等連接手段來進行電連接。
[0006]由此，能夠?qū)l(fā)光元件的尺寸(尤其是從與安裝基板垂直的方向俯視時的尺寸)小型化至接近發(fā)光元件的芯片的水平。
[0007]并且，最近為了推進更加的小型化、為了進一步提高發(fā)光效率，使用了去除藍寶石等生長基板(透光性基板)來使厚度更薄的面朝下型發(fā)光裝置。
[0008]生長基板是為了在其上使構(gòu)成發(fā)光元件的η型半導體層及P型半導體層生長而使用的基板，具有通過支撐厚度較薄且強度較低的發(fā)光元件來提高發(fā)光裝置的強度的效果。
[0009]因此，在形成發(fā)光元件之后去除了生長基板的發(fā)光裝置或使生長基板的厚度變薄的發(fā)光裝置中，例如，如專利文獻I所示那樣，為了支撐發(fā)光元件而在電極側(cè)(與安裝基板對置的一側(cè))設(shè)置樹脂層，并且穿過該樹脂層來形成金屬柱子，由此通過該金屬柱子電連接發(fā)光元件的電極和設(shè)置于安裝基板的布線(布線層)。
[0010]并且，由于具有包括該金屬柱子的樹脂層，因此發(fā)光裝置能夠確保足夠的強度。
[0011]另一方面，雖然不是發(fā)光元件，但是如專利文獻2或?qū)＠墨I3那樣，公開了通過金屬線連接安裝基板的布線和為了與外部進行連接而在樹脂的表面設(shè)置的端子的方法。
[0012]【專利文獻I】JP特開2010-141176號公報
[0013]【專利文獻2】JP特開平5-299530號公報
[0014]【專利文獻3】JP特開2008-251794號公報
[0015]在此，為了使發(fā)光裝置具有足夠的強度，樹脂層需要具有例如數(shù)十ym等級以上或Imm以上這樣的足夠的厚度。因此，金屬柱子也需要具有數(shù)十ym等級以上或Imm以上這樣的厚度。
[0016]另一方面，專利文獻I記載的金屬柱子通常是通過電解電鍍法形成的，因此想要形成這種厚度的金屬柱子(金屬膜)，需要花費很長的時間，因此存在量產(chǎn)性(生產(chǎn)性)低的問題。
[0017]另外，若在厚膜上形成鍍層，則由于與樹脂層之間的應(yīng)力、內(nèi)部應(yīng)力，鍍層容易產(chǎn)生彎曲，其結(jié)果，有可能鍍層會從發(fā)光元件剝離或者無法將發(fā)光裝置制作成穩(wěn)定的形狀。
[0018]因此，考慮了適用專利文獻2或?qū)＠墨I3公開的方法代替金屬柱子而適用金屬線的方法。若樹脂層是所述范圍的厚度，則只要改變所使用的金屬線的長度，就能夠在幾乎不改變生產(chǎn)性的情況下形成內(nèi)部布線。
[0019]另一方面，公知發(fā)光元件的發(fā)熱量多，隨著溫度上升，發(fā)光輸出會降低。因此，需要迅速將發(fā)光元件產(chǎn)生的熱散去，從而使得溫度不會過度上升。在此，若作為支撐體的樹脂層的厚度變厚，則金屬線也會變長。但是，一般，金屬線與通過電解電鍍法形成的金屬柱子相比更細，因此若長度變長，則金屬線的熱阻變大，將金屬線作為導熱路徑的散熱性降低。其結(jié)果，若發(fā)光元件的溫度過度上升，則發(fā)光裝置的發(fā)光輸出會降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]為了解決上述的課題，本發(fā)明的一方式的發(fā)光裝置具備:半導體發(fā)光元件，具有層疊P型半導體層及η型半導體層而構(gòu)成的半導體層疊體，在所述半導體層疊體的設(shè)置有所述P型半導體層的一側(cè)、或者設(shè)置有所述η型半導體層的一側(cè)中的任一方的面?zhèn)?，具有與所述P型半導體層電連接的P側(cè)電極和與所述η型半導體層電連接的η側(cè)電極；樹脂層；設(shè)置在所述半導體層疊體的所述一方的面?zhèn)?；Ρ?cè)外部連接用電極，被設(shè)置成在所述樹脂層的表面露出；η側(cè)外部連接用電極，被設(shè)置成在所述樹脂層的表面露出；ρ側(cè)內(nèi)部布線，設(shè)置在所述樹脂層內(nèi)，且電連接所述P側(cè)電極與所述P側(cè)外部連接用電極之間；和η側(cè)內(nèi)部布線，設(shè)置在所述樹脂層內(nèi)，且電連接所述η側(cè)電極與所述η側(cè)外部連接用電極之間，所述P側(cè)內(nèi)部布線及η側(cè)內(nèi)部布線分別包括金屬鍍層和金屬線，或分別包括金屬鍍層和金屬線凸塊。
[0021](發(fā)明效果)
[0022]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置，在支撐體的內(nèi)部布線中，通過組合金屬鍍層和金屬線、或金屬鍍層和金屬線凸塊，從而抑制金屬鍍層的變形、制造所需的時間的增加，同時能夠抑制金屬線或金屬線凸塊的熱阻的上升。
【附圖說明】
[0023]圖1A是示意性表示本發(fā)明的第I實施方式的發(fā)光裝置的構(gòu)成的立體圖。
[0024]圖1B是示意性表示本發(fā)明的第I實施方式的發(fā)光裝置的構(gòu)成的俯視圖。
[0025]圖1C是圖1B的A-A線的示意剖視圖。
[0026]圖1D是圖1B的B-B線的示意剖視圖。
[0027]圖2Α是示意性表示本發(fā)明的第I實施方式的發(fā)光元件的構(gòu)成的一例的俯視圖。
[0028]圖2Β是圖2Α的Α-Α線的剖視圖。
[0029]圖3Α是示意性表示本發(fā)明的第I實施方式的發(fā)光元件的構(gòu)成的另一例的俯視圖。
[0030]圖3Β是圖3Α的A-A線的剖視圖。
[0031]圖4Α是圖3Α的B-B線的剖視圖。
[0032]圖4Β是圖3Α的C-C線的剖視圖。
[0033]圖5是表示本發(fā)明的第I實施方式的發(fā)光裝置的制造方法的流程的流程圖。
[0034]圖6A?圖6D分別是示意性表示本發(fā)明的第I實施方式的發(fā)光裝置的制造工序的一部分的剖視圖。
[0035]圖7A?圖7D分別是示意性表示本發(fā)明的第I實施方式的發(fā)光裝置的制造工序的一部分的剖視圖。
[0036]圖8A?圖8D分別是示意性表示本發(fā)明的第I實施方式的發(fā)光裝置的制造工序的一部分的剖視圖。
[0037]圖9A、圖9B分別是示意性表示本發(fā)明的第I實施方式的發(fā)光裝置的制造工序的一部分的剖視圖。
[0038]圖10A、圖1OB分別是示意性表示本發(fā)明的第2實施方式及第3實施方式的發(fā)光裝置的構(gòu)成的剖視圖。
[0039]圖11是表示本發(fā)明的第2實施方式的發(fā)光裝置的制造方法的流程的流程圖。
[0040]圖12是表示本發(fā)明的第3實施方式的發(fā)光裝置的制造方法的流程的流程圖。
[0041]圖13A是示意性表示本發(fā)明中形成凸塊層疊體的情況的剖視圖。
[0042]圖13B是示意性表示接合金屬線的情況的剖視圖。
[0043]圖14A是示意性表示本發(fā)明的第4實施方式的發(fā)光裝置的構(gòu)成的俯視圖。
[0044]圖14B是圖14A的A-A線的剖視圖。
[0045]圖15A是圖14A的B-B線的剖視圖。
[0046]圖15B是圖14A的C-C線的剖視圖。
[0047]圖16是表示本發(fā)明的第4實施方式的發(fā)光裝置的制造方法的流程的流程圖。
[0048]圖17A是示意性表示在本發(fā)明的第4實施方式的發(fā)光裝置的制造工序中形成了半導體發(fā)光元件的情況的俯視圖。
[0049]圖17B是示意性表示在本發(fā)明的第4實施方式的發(fā)光裝置的制造工序中形成了第I樹脂層的情況的俯視圖。
[0050]圖18A是示意性表示在本發(fā)明的第4實施方式的發(fā)光裝置的制造工序中形成了橫布線層的情況的俯視圖。
[0051]圖18B是示意性表示在本發(fā)明的第4實施方式的發(fā)光裝置的制造工序中形成了第2樹脂層的情況的俯視圖。
[0052]圖19是示意性表示在本發(fā)明的第4實施方式的發(fā)光裝置的制造工序中形成了第3樹脂層的情況的俯視圖。
【具體實施方式】
[0053]以下，說明本發(fā)明的發(fā)光裝置及其制造方法的實施方式。
[0054]另外，在以下的說明中所參照的附圖示意性表示了本發(fā)明，有時會夸張地表示各部件的刻度、間隔、位置關(guān)系等，或者有時省略部件的部分圖示。此外，在俯視圖及剖視圖中，有時各部件的刻度或間隔會不一致。此外，在以下的說明中，原則上同一名稱及同一符號表示同一性質(zhì)或相同性質(zhì)的部件，適當省略詳細的說明。
[0055]此外，在本發(fā)明的各實施方式的發(fā)光裝置中，“上”、“下”、“左”及“右”等根據(jù)狀況來進行替換。在本說明書中，“上”、“下”等在為了進行說明而參照的附圖中表示構(gòu)成要素間的相對位置，只要沒有特別限定，并不意圖表示絕對的位置。
[0056]<第I實施方式>
[0057][發(fā)光裝置的構(gòu)成]
[0058]首先，參照圖1A至圖1D，說明本發(fā)明的第I實施方式的發(fā)光裝置的構(gòu)成。
[0059]如圖1A至圖1D所示，第I實施方式的發(fā)光裝置100包括:具有去除了生長基板的LED (發(fā)光二極管)結(jié)構(gòu)的半導體發(fā)光元件I (以下，適當稱為“發(fā)光元件”)；在發(fā)光元件I的一方的面?zhèn)仍O(shè)置的支撐體3 ;和在發(fā)光元件I的另一方的面?zhèn)仍O(shè)置的熒光體層(波長變換層)2。在發(fā)光元件I的一方的面?zhèn)龋O(shè)置有η側(cè)電極13和P側(cè)電極15，經(jīng)由設(shè)置在支撐體3內(nèi)的作為內(nèi)部布線的金屬線32η、32ρ及金屬鍍層33η、33ρ，分別與η側(cè)外部連接用電極34η及P側(cè)外部連接用電極34ρ電連接。此外，以晶片狀態(tài)制作之后進行分割來制造發(fā)光裝置100，將在后面詳述該情況。
[0060]此外，本實施方式的發(fā)光裝置100通過熒光體層2，將發(fā)光元件I發(fā)出的光的一部分或者全部變換成不同波長的光，輸出波長變換后的光、或、波長變換后的光和發(fā)光元件I發(fā)出的光。例如，發(fā)光元件I發(fā)出藍色光，熒光體層2吸收藍色光的一部分之后波長變換成黃色光，將發(fā)光裝置100作為輸出混合了藍色光和黃色光的白色光的白色光源。
[0061]另外，在本實施方式及后述的其他實施方式中，發(fā)光裝置100具備熒光體層2，但是熒光體層2并不是必須的，也可以不設(shè)置熒光體層2。
[0062]另外，在本說明書中，如在各附圖中適當?shù)刭x予坐標軸那樣，為了便于說明，將設(shè)置有發(fā)光元件I的η側(cè)電極13及P側(cè)電極15的面的法線方向設(shè)為“+Ζ軸方向”，將從+Z軸方向觀察-Z軸方向的情況稱為俯視。此外，將俯視時具有長方形形狀的發(fā)光元件I的長邊方向設(shè)為X軸方向，將短邊方向設(shè)為Y軸方向。
[0063]此外，示出了剖視圖的附圖都表示基于與XY平面垂直的面(與XZ平面或YZ平面平行的面)的剖面。
[0064]接著，依次詳細說明發(fā)光裝置100各部分的構(gòu)成。
[0065]發(fā)光元件I具有俯視時大致為長方形板狀的形狀，是在一方的面?zhèn)染邆洇莻?cè)電極13及P側(cè)電極15的面朝下型LED芯片。
[0066](發(fā)光元件的例)
[0067]在此，參照圖2Α、圖2Β，詳細說明發(fā)光元件I的一例。
[0068]圖2Α、圖2Β所示的發(fā)光元件I具備層疊了 η型半導體層12η和ρ型半導體層12ρ的半導體層疊體12。通過使電流流過η側(cè)電極13及ρ側(cè)電極15之間，從而半導體層疊體12發(fā)光，優(yōu)選半導體層疊體12在η型半導體層12η與ρ型半導體層12ρ之間具備發(fā)光層12a0
[0069]此外，在半導體層疊體12的設(shè)置了 ρ型半導體層12p的一側(cè)、或者設(shè)置了 η型半導體層12η的一側(cè)中的任一方的面?zhèn)?，設(shè)置與ρ型半導體層12ρ電連接的ρ側(cè)電極15和與η型半導體層12η電連接的η側(cè)電極13。在圖2Α、圖2Β所示的例子中，在半導體層疊體12的設(shè)置了 P型半導體層12ρ的一側(cè)的面?zhèn)?在圖2Β中是上表面?zhèn)?，設(shè)置有ρ側(cè)電極15和η側(cè)電極13。
[0070]在半導體層疊體12中形成有ρ型半導體層12ρ及發(fā)光層12a部分不存在的區(qū)域、即從P型半導體層12p的表面下沉的區(qū)域(將該區(qū)域稱為“高低差部分12b”)。高低差部分12b的底面是η型半導體層12η的露出面，在高低差部分12b中形成有η側(cè)電極13。此夕卜，在P型半導體層12P的上表面的大致整個面上設(shè)置整面電極14。整面電極14由具有良好的反射性的反射電極14a和覆蓋反射電極14a的上表面及側(cè)面的整體的蓋電極14b構(gòu)成。此外，在蓋電極14b的上表面的一部分形成有ρ側(cè)電極15。
[0071]此外，去除作為發(fā)光元件I的片電極的η側(cè)電極13及ρ側(cè)電極15的表面，半導體層疊體12及整面電極14的表面被具有絕緣性的保護層16覆蓋。
[0072]半導體層疊體12 可以使用如 GaN、GaAs、AlGaN、InGaN、AlInGaP、GaP、SiC、ZnO 那樣適合于半導體發(fā)光元件的材料。在本實施方式中，發(fā)光元件I發(fā)出的光的一部分被熒光體層2變換成不同波長的光，因此適宜使用發(fā)出發(fā)光波長短的藍色、紫色的半導體層疊體
12ο
[0073]η型半導體層12η、發(fā)光層12a及ρ型半導體層12ρ優(yōu)選使用< X，O彡Y，X+Y < I)等GaN系化合物半導體。此外