(57)【要約】【課題】接合面に段差をもつＬＥＤチップに対して、簡単な構造および工程で、高い接続信頼性を確保した実装を行うことができるインターポーザ等を提供する。【解決手段】ＬＥＤチップ１０を実装するためのインターポーザ３０ａであって、ＬＥＤチップ１０は、インターポーザ３０ａに接合される面である接合面１５に、第一の段差１６を有し、インターポーザ３０ａは、ＬＥＤチップ１０を実装する面である実装面３５に、第一の段差１６に対応した形状の第二の段差３６を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップを実装するためのインターポーザであって、
前記ＬＥＤチップは、前記インターポーザに接合される面である当該ＬＥＤチップの接合面に、第一の段差を有し、
前記インターポーザは、前記ＬＥＤチップを実装する面である当該インターポーザの実装面に、前記第一の段差に対応した形状の第二の段差を有する
インターポーザ。
【請求項２】
前記第一の段差は、前記ＬＥＤチップを構成する第一の半導体層で構成される面と、前記ＬＥＤチップを構成する第二の半導体層で構成される面とで形成され、
前記ＬＥＤチップと前記インターポーザとが前記第一の半導体層と接続される第一の接合材料と前記第二の半導体層と接続される第二の接合材料とを介して接合されたときに、前記第一の接合材料と前記第二の接合材料とは、空隙および絶縁材料の少なくとも一つで電気的に分離されるように、前記実装面に前記第二の段差が形成、または、前記実装面上に前記絶縁材料が形成されている
請求項１記載のインターポーザ。
【請求項３】
前記第二の段差は、前記インターポーザの底面からの高さが異なる２つの面であって、前記第一の半導体層と接続される第一の面と、前記第二の半導体層と接続される第二の面とで形成され、
前記第一の面の広さは、前記インターポーザの実装面を平面視した場合に、前記第一の半導体層で構成される面からはみ出した領域を有する広さであり、
前記第二の面の広さは、前記インターポーザの実装面を平面視した場合に、前記第二の半導体層で構成される面からはみ出した領域を有する広さである
請求項１または２記載のインターポーザ。
【請求項４】
前記第二の段差は、前記実装面に形成された凹部によって形成されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載のインターポーザ。
【請求項５】
さらに、前記ＬＥＤチップが前記インターポーザに実装されたときに、前記実装面と平行な方向に前記ＬＥＤチップから出射される光を反射させる反射ミラー構造体を備える
請求項１〜４のいずれか１項に記載のインターポーザ。
【請求項６】
前記反射ミラー構造体は、前記実装面に対して傾斜した反射面を有する
請求項５記載のインターポーザ。
【請求項７】
前記反射ミラー構造体は、前記ＬＥＤチップに対向する面の少なくとも一部に、反射膜を有する
請求項５または６記載のインターポーザ。
【請求項８】
前記反射ミラー構造体の高さは、前記インターポーザの底面を高さの基準とした場合に、前記第二の段差を構成する２つの面のうちのより高い位置にある面の位置よりも高い
請求項５〜７のいずれか１項に記載のインターポーザ。
【請求項９】
前記反射ミラー構造体の高さは、前記インターポーザの底面を高さの基準とした場合に、前記ＬＥＤチップの上面の位置よりも高い
請求項５〜８のいずれか１項に記載のインターポーザ。
【請求項１０】
前記反射ミラー構造体は、ウェットエッチングにより形成されている
請求項１〜９のいずれか１項に記載のインターポーザ。
【請求項１１】
前記第二の段差は、ドライエッチングにより形成されている
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインターポーザ。
【請求項１２】
前記インターポーザは、シリコン基板で構成されている
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のインターポーザ。
【請求項１３】
上面に配線パターンが形成された主基板と、
前記主基板上にはんだ付けされた請求項１〜１２のいずれか１項に記載のインターポーザと、
前記インターポーザ上にフリップチップ実装されたＬＥＤチップと
を備えるＬＥＤ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップを実装するためのインターポーザ、および、ＬＥＤチップとインターポーザとを備えるＬＥＤ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）チップの実装においては、ＬＥＤチップと主基板との間を中継するシリコン・インターポーザ等のインターポーザが用いられる。特に、多数のＬＥＤチップを高密度にフリップチップ実装したい場合等において、インターポーザは有用である。
【０００３】
ところが、フリップチップ実装に用いられるＬＥＤチップでは、ｐ型半導体層を削ってｎ型半導体層を露出させることが行われる。そのために、ＬＥＤチップがインターポーザに接合される面であるＬＥＤチップの接合面において、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に段差が生じる。この段差により、ＬＥＤチップとインターポーザとの接続における信頼性（以下、「接続信頼性」という）が劣化することがある。
【０００４】
このため、従来、接続信頼性を向上させるために、様々な方法が提案されている。たとえば、ＬＥＤチップとインターポーザとの接合時にＬＥＤチップを強く加圧する方法が提案されている。また、ＬＥＤチップのｎ型半導体層と接続されるバンプ（ｎ側バンプ）の下に金属層を追加することで２つの半導体層の接続に用いられる２つのバンプの高さを揃える方法も提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０４８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＬＥＤチップとインターポーザとの接合時にＬＥＤチップを強く加圧する方法では、接合時の応力によって、様々な問題が引き起こされる可能性がある。たとえば、バンプと接続されるインターポーザの電極の界面が剥離されたり、バンプが形状変形して接合領域からはみ出てしまったりすることで、電気的ショートの原因となる可能性がある。そのために、結果として、接続信頼性が向上されないという課題がある。
【０００７】
また、ｎ側バンプの下に金属層を追加する方法では、高い位置精度で金属層を形成するための複雑な工程が必要となる。さらに、ＬＥＤチップとインターポーザとが、バンプと金属層の２つの材料による積層構造という複雑な構造で接合されるために、結果として、接続信頼性が向上されないという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、接合面に段差をもつＬＥＤチップに対して、簡単な構造および工程で、高い接続信頼性を確保した実装を行うことができるインターポーザ等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るインターポーザの一形態は、ＬＥＤチップを実装するためのインターポーザであって、前記ＬＥＤチップは、前記インターポーザに接合される面である当該ＬＥＤチップの接合面に、第一の段差を有し、前記インターポーザは、前記ＬＥＤチップを実装する面である当該インターポーザの実装面に、前記第一の段差に対応した形状の第二の段差を有する。
【００１０】
ここで、前記第一の段差は、前記ＬＥＤチップを構成する第一の半導体層で構成される面と、前記ＬＥＤチップを構成する第二の半導体層で構成される面とで形成され、前記ＬＥＤチップと前記インターポーザとが前記第一の半導体層と接続される第一の接合材料と前記第二の半導体層と接続される第二の接合材料とを介して接合されたときに、前記第一の接合材料と前記第二の接合材料とは、空隙および絶縁材料の少なくとも一つで電気的に分離されるように、前記実装面に前記第二の段差が形成、または、前記実装面上に前記絶縁材料が形成されてもよい。
【００１１】
また、前記第二の段差は、前記インターポーザの底面からの高さが異なる２つの面であって、前記第一の半導体層と接続される第一の面と、前記第二の半導体層と接続される第二の面とで形成され、前記第一の面の広さは、前記インターポーザの実装面を平面視した場合に、前記第一の半導体層で構成される面からはみ出した領域を有する広さであり、前記第二の面の広さは、前記インターポーザの実装面を平面視した場合に、前記第二の半導体層で構成される面からはみ出した領域を有する広さであってもよい。
【００１２】
また、前記第二の段差は、前記実装面に形成された凹部によって形成されてもよい。
【００１３】
また、さらに、前記ＬＥＤチップが前記インターポーザに実装されたときに、前記実装面と平行な方向に前記ＬＥＤチップから出射される光を反射させる反射ミラー構造体を備えてもよい。
【００１４】
また、前記反射ミラー構造体は、前記実装面に対して傾斜した反射面を有してもよい。
【００１５】
また、前記反射ミラー構造体は、前記ＬＥＤチップに対向する面の少なくとも一部に、反射膜を有してもよい。
【００１６】
また、前記反射ミラー構造体の高さは、前記インターポーザの底面を高さの基準とした場合に、前記第二の段差を構成する２つの面のうちのより高い位置にある面の位置よりも高くてもよい。
【００１７】
また、前記反射ミラー構造体の高さは、前記インターポーザの底面を高さの基準とした場合に、前記ＬＥＤチップの上面の位置よりも高くてもよい。
【００１８】
また、前記反射ミラー構造体は、ウェットエッチングにより形成されてもよい。
【００１９】
また、前記第二の段差は、ドライエッチングにより形成されてもよい。
【００２０】
また、前記インターポーザは、シリコン基板で構成されてもよい。
【００２１】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るＬＥＤ発光装置の一形態は、上面に配線パターンが形成された主基板と、前記主基板上にはんだ付けされた上記いずれかのインターポーザと、前記インターポーザ上にフリップチップ実装されたＬＥＤチップとを備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、接合面に段差をもつＬＥＤチップに対して、簡単な構造および工程で、高い接続信頼性を確保した実装を行うことができるインターポーザおよびＬＥＤ発光装置が実現される。
【００２３】
よって、高効率及び長寿命なＬＥＤランプ等のＬＥＤチップを用いた照明用光源が普及してきた今日において、本発明の実用的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るインターポーザの断面図
【図２】本発明の実施の形態１の変形例１に係るインターポーザの断面図
【図３】本発明の実施の形態１の変形例２に係るインターポーザの断面図
【図４】本発明の実施の形態２に係るインターポーザの断面図
【図５】本発明の実施の形態２の変形例に係るインターポーザの断面図
【図６】本発明の実施の形態２の他の変形例に係るインターポーザの断面図
【図７】本発明の実施の形態３に係るＬＥＤ発光装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係るインターポーザおよびＬＥＤ発光装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【００２６】
また、以下で説明する実施の形態は、本発明に係るインターポーザおよびＬＥＤ発光装置の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは一例であり、本発明に係るインターポーザおよびＬＥＤ発光装置を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２７】
また、特に断りがない限り、本明細書における上（または上方）および下（または下方）は、図示された物に対して、それぞれ、図面の上部および下部に対応する方向を指す。
【００２８】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係るインターポーザについて説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態１に係るインターポーザ３０ａの断面図である。本図では、インターポーザ３０ａの上に実装されたＬＥＤチップ１０も併せて図示されている。
【００３０】
ＬＥＤチップ１０は、第一の半導体層の一例であるｎ型半導体層１１と、第二の半導体層の一例であるｐ型半導体層１２とを有する。ｎ型半導体層１１は、ｐ型半導体層１２が削られて露出している。そのために、このＬＥＤチップ１０は、インターポーザ３０ａに接合される面である接合面１５に、第一の段差１６を有する。つまり、第一の段差１６は、高さの異なるｎ型半導体層１１で構成される面と、ｐ型半導体層１２で構成される面とで形成され、例えば、数μｍ程度の高低差を有する。
【００３１】
なお、ここでいうＬＥＤチップ１０における「高さ」とは、ＬＥＤチップ１０の接合面１５を上方に向けてＬＥＤチップ１０を設置した場合におけるＬＥＤチップ１０の底面からの高さ（ＬＥＤチップ１０の底面を基準とする高さ）である。また、「ｎ型半導体層１１で構成される面」とは、ｎ型半導体層１１そのものであってもよいし、ｎ型半導体層１１と接続された金めっき等の電極層であってもよい。同様に、「ｐ型半導体層１２で構成される面」とは、ｐ型半導体層１２そのものであってもよいし、ｐ型半導体層１２と接続された金めっき等の電極層であってもよい。
【００３２】
インターポーザ３０ａは、ＬＥＤチップ１０をフリップチップ実装するための熱伝導率の高い基板であり、例えば、シリコン・インターポーザ（シリコン基板を有するインターポーザ）である。このインターポーザ３０ａは、ＬＥＤチップ１０を実装する面である当該インターポーザ３０ａの実装面３５に、ＬＥＤチップ１０の接合面１５に形成された、第一の段差１６に対応した形状の第二の段差３６を有する。つまり、第二の段差３６は、第一の段差１６と対応する位置に形成され、かつ、第一の段差１６と同程度（ここでは、数μｍ程度）の高低差を有する。
【００３３】
ＬＥＤチップ１０とインターポーザ３０ａとは、ｎ型半導体層１１と接続される第一の接合材料の一例である金バンプ等のｎ側バンプ２０ａと、ｐ型半導体層１２と接続される第二の接合材料の一例である金バンプ等のｐ側バンプ２０ｂとを介して接合される。ｎ側バンプ２０ａとｐ側バンプ２０ｂとは、ＬＥＤチップ１０とインターポーザ３０ａとが接合された状態において、図示されるように、第二の段差３６の位置に形成された空隙によって電気的に分離（絶縁）される。つまり、第一の段差１６を形成する垂直面、ＬＥＤチップ１０の接合面１５、第二の段差３６を形成する垂直面、および、インターポーザ３０ａの実装面３５の４つの面によって囲まれた空隙（例えば、図示された断面において数μｍ四方の空隙）が形成される。これにより、ＬＥＤチップ１０をインターポーザ３０ａに接合したときにｎ側バンプ２０ａとｐ側バンプ２０ｂとが接触して電気的ショートを起こしてしまうことが回避される。なお、ＬＥＤチップ１０とインターポーザ３０ａとの接合は、バンプによる接合だけに限られず、金錫めっき等の層状のはんだによる接合（例えば、金錫共晶接合）であってもよい。
【００３４】
インターポーザ３０ａは、基板３３と、基板３３上に形成された絶縁層３２と、絶縁層３２上に形成されたｎ側電極３１ａおよびｐ側電極３１ｂとを備える。
【００３５】
基板３３は、上面のうち、ＬＥＤチップ１０のｎ型半導体層１１と接合される領域に、他の領域よりも高さが高くなった突出部３７を有する半導体基板であり、例えば、シリコン基板である。この突出部３７により、基板３３における第二の段差３６が形成される。なお、ここでいうインターポーザ３０ａにおける「高さ」とは、インターポーザ３０ａの実装面３５を上方に向けてインターポーザ３０ａを設置した場合におけるインターポーザ３０ａの底面からの高さ（インターポーザ３０ａの底面を基準とする高さ）である。また、基板３３の材料は、シリコンに限られず、窒化アルミニウム、または、炭化ケイ素等であってもよい。
【００３６】
絶縁層３２は、基板３３の上面を覆う絶縁層であり、例えば、酸化ケイ素膜である。この絶縁層３２にも、基板３３における第二の段差３６に対応した箇所に、同様の段差（つまり、絶縁層３２における第二の段差３６）が形成されている。
【００３７】
ｎ側電極３１ａは、ｎ側バンプ２０ａを介してＬＥＤチップ１０のｎ型半導体層１１と接続される電極層であり、例えば、銅箔上にニッケルと金を積層した層である。このｎ側電極３１ａは、絶縁層３２の上面のうち、少なくとも突出部３７に対応した領域（ここでは、図示された断面において、第二の段差３６よりも左側の全領域）に形成されている。
【００３８】
一方、ｐ側電極３１ｂは、ｐ側バンプ２０ｂを介してＬＥＤチップ１０のｐ型半導体層１２と接続される電極であり、例えば、銅箔上にニッケルと金を積層した層である。このｐ側電極３１ｂは、絶縁層３２の上面のうち、少なくともＬＥＤチップ１０のｐ型半導体層１２と接合される領域（ここでは、図示された断面において、第二の段差３６よりも右側の全領域）に形成されている。
【００３９】
以上のようなｎ側電極３１ａとｐ側電極３１ｂとが形成された位置および高さの相違により、インターポーザ３０ａの実装面３５における第二の段差３６が形成される。つまり、第二の段差３６は、インターポーザ３０ａの底面からの高さが異なる２つの面であって、ＬＥＤチップ１０のｎ型半導体層１１と接続される第一の面と、ＬＥＤチップ１０のｐ型半導体層１２と接続される第二の面とで形成される。第一の面は、第二の段差３６を形成する、より高い位置に形成された面であり、ｎ側電極３１ａのうち、突出部３７に対応した領域の上面である。第二の面は、第二の段差３６を形成する、より低い位置に形成された面であり、ｐ側電極３１ｂの上面である。本実施の形態では、これら２つの面（第一の面および第二の面）の高低差は、ＬＥＤチップ１０における第一の段差１６と同程度、つまり、数μｍ程度である。
【００４０】
このように、本実施の形態に係るインターポーザ３０ａによれば、インターポーザ３０ａの実装面３５に、ＬＥＤチップ１０の接合面１５に形成された第一の段差１６に対応した形状の第二の段差３６が設けられている。これにより、従来のようにｎ側バンプの下に金属層を追加する必要がなくなり、簡単な構造および工程で、高い接続信頼性をもつ実装を可能にするインターポーザ３０ａが実現される。
【００４１】
また、第二の段差３６を形成する第一の面の広さは、インターポーザ３０ａの実装面３５を平面視した場合に、第一の半導体層１１で構成される面からはみ出した領域、つまり、ＬＥＤチップ１０の外形よりも広い領域を有する広さである。つまり、図１における断面において、ｎ側電極３１ａのうち突出部３７に対応した平坦な面は、ＬＥＤチップ１０の、向かって左の側面よりも左側に延びている。同様に、第二の段差３６を形成する第二の面の広さは、インターポーザ３０ａの実装面３５を平面視した場合に、第二の半導体層１２で構成される面からはみ出した領域、ＬＥＤチップ１０の外形よりも広い領域を有する広さである。つまり、図１における断面において、ｐ側電極３１ｂで形成される平坦な面は、ＬＥＤチップ１０の、向かって右の側面よりも右側に延びている。これにより、インターポーザ３０ａにＬＥＤチップ１０を接合するときのアライメント（位置合わせ）が容易になり、高い接続信頼性が確保される。
【００４２】
次に、以上のように構成された本実施の形態に係るインターポーザ３０ａの製造方法を説明する。
【００４３】
まず、基板３３の表面を３次元加工することにより、ＬＥＤチップ１０のｎ型半導体層１１と接合される領域に対応した箇所に、突出部３７を形成する。３次元加工は、通常の半導体プロセスにおけるエッチングを用いることで容易に行うことができる。なお、エッチングでは、ドライエッチングとウェットエッチングのいずれでも、このような突出部３７を形成することは可能である。しかし、ドライエッチングを用いるほうが、より垂直に近い側面をもつ突出部３７を形成することができ、その結果、より垂直な面をもつ第二の段差３６を形成できるので、インターポーザ３０ａのフットプリント（占有領域）を小型化できる。特に、複数個のＬＥＤチップ１０をインターポーザ３０ａ上にアレイ状に配列する場合は、ドライエッチングによる垂直な段差をインターポーザ３０ａの実装面３５に形成することで、高密度実装が可能になる。よって、第二の段差３６をドライエッチングで形成することで、例えば、複数のＬＥＤチップ１０が実装されたインターポーザ３０ａ（いわゆるＬＥＤモジュール）の小型化が可能になる。
【００４４】
次に、突出部３７が形成された基板３３の表面を酸化させることで、例えば、酸化ケイ素から構成される絶縁層３２を形成する。これにより、絶縁層３２にも、下層の基板３３における突出部３７の側面に対応した箇所に、同様の段差（つまり、絶縁層３２における第二の段差３６）が形成される。
【００４５】
最後に、絶縁層３２の表面に、フォトリソグラフィを組み合わせた電解めっき法等により、例えば、銅箔上にニッケルと金とを積層した金属層からなる電極パターン（ｎ側電極３１ａおよびｐ側電極３１ｂ）を形成する。つまり、第二の段差３６を境界として分離された２つの領域（ｎ側電極３１ａおよびｐ側電極３１ｂ）が形成される。このようにして、インターポーザ３０ａが製造される。
【００４６】
以上のように、本実施の形態に係るインターポーザ３０ａによれば、インターポーザ３０ａの実装面３５に、ＬＥＤチップ１０の接合面１５に形成された第一の段差１６に対応した形状の第二の段差３６が設けられている。これにより、従来のようにｎ側バンプの下に金属層を追加する必要がなくなり、簡単な構造および工程で、高い接続信頼性をもつ実装を可能にするインターポーザ３０ａが実現される。
【００４７】
（実施の形態１の変形例１）
なお、上記実施の形態１では、ｎ側バンプ２０ａとｐ側バンプ２０ｂとは、第二の段差３６の位置に形成された空隙によって電気的に分離されたが、このような空隙に代えて、あるいは、このような空隙に加えて、絶縁材料によって電気的に分離されてもよい。
【００４８】
図２は、ｎ側バンプ２０ａとｐ側バンプ２０ｂとの間に絶縁材料２１を設けた実施の形態１の変形例１に係るインターポーザ３０ｂの断面図である。
【００４９】
ここでは、ｎ側バンプ２０ａとｐ側バンプ２０ｂとの間、つまり、ｎ側電極３１ａとｐ側電極３１ｂとの間に、絶縁材料２１が設けられている。より詳しくは、第一の段差１６を形成する垂直面、ＬＥＤチップ１０の接合面１５、第二の段差３６を形成する垂直面、および、インターポーザ３０ｂの実装面３５の４つの面によって囲まれた空隙に、絶縁材料２１が設けられている。
【００５０】
絶縁材料２１としては、半導体プロセスで用いられる、酸化ケイ素膜等の酸化膜、窒化ケイ素膜等の窒化膜、または、有機樹脂材料を使用することができる。このような絶縁材料２１は、通常の半導体プロセスによるパターニングによって形成できる。
【００５１】
もし、ｎ側電極３１ａとｐ側電極３１ｂとの間は、十分に距離をとらない場合、ＬＥＤチップ１０とインターポーザ３０ａとの接合時における加圧によって、ｎ側バンプ２０ａおよびｐ側バンプ２０ｂは、形状が変形し、バンプ領域からはみ出す。これにより、電気的ショートが生じ得る。よって、本変形例に係るインターポーザ３０ｂのように、ｎ側バンプ２０ａとｐ側バンプ２０ｂとの間（つまり、ｎ側電極３１ａとｐ側電極３１ｂとの間）に絶縁材料２１を設けることで、ｎ側バンプ２０ａとｐ側バンプ２０ｂとの接触が回避される。その結果、インターポーザ３０ｂとＬＥＤチップ１０との接続信頼性が向上される。
【００５２】
（実施の形態１の変形例２）
上記実施の形態１では、第二の段差３６は、実装面３５に設けられた突出部３７によって形成されたが、実装面３５に設けられた凹部によって形成されてもよい。
【００５３】
図３は、実装面３５に設けられた凹部３８によって形成された第二の段差を有する実施の形態１の変形例２に係るインターポーザ３０ｃの断面図である。
【００５４】
ここでは、基板３３の上面のうち、ＬＥＤチップ１０のｐ型半導体層１２で構成される面に対応する領域に、その上面が掘り込まれた凹部３８が形成されている。本変形例では、この凹部３８における絶縁層３２上に、ｐ側電極３１ｂが形成されている。つまり、本変形例では、図３に示される断面において、ｎ側電極３１ａは、第二の段差３６よりも左側における基板３３の上面の上方に形成されている。一方、ｐ側電極３１ｂは、第二の段差３６よりも右側における凹部３８の上方および基板３３の上面の上方に形成されている。
【００５５】
このような凹部３８は、実施の形態１と同様のプロセス（つまり、エッチング）によって形成できる。
【００５６】
本変形例によれば、実施の形態１よりも、基板３３の３次元加工におけるエッチング量を削減できる。つまり、実施の形態１では、基板３３に対して、突出部３７の周囲をエッチングする必要があるが、本変形例では、凹部３８を形成するためのエッチングで済む。
【００５７】
よって、本変形例によれば、エッチング量が最小限に抑えられる。その結果、複数個のＬＥＤチップ１０をインターポーザ３０ｃ上にアレイ状に配列する場合は、各凹部３８における掘り込み形状を同一とすることで、パターニングにおけるマイクロローディング効果が排除され、凹部３８における深さ方向の加工精度が向上される。よって、ＬＥＤチップ１０とインターポーザ３０ｃとの接続信頼性をより向上させるとともに、それらの接合が容易になる。
【００５８】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係るインターポーザについて説明する。
【００５９】
図４は、本発明の実施の形態２に係るインターポーザ３０ｄの断面図である。本図では、図１と同様に、インターポーザ３０ｄの上に実装されたＬＥＤチップ１０も併せて図示されている。
【００６０】
本実施の形態に係るインターポーザ３０ｄは、実施の形態１に係るインターポーザ３０ａと比べ、さらに、実装面３５と平行な方向にＬＥＤチップ１０から出射される光を反射させる反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂを備える点が異なる。以下、実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付し、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００６１】
ＬＥＤチップ１０は、ｎ型半導体層１１とｐ型半導体層１２との間に電圧が印加されると、ほぼ全方位に対して発光する。よって、ＬＥＤチップ１０が発光した時の光取り出し効率を向上させることは、同じ発光量を確保するのに必要なＬＥＤチップの数を削減することにつながる。その結果、複数のＬＥＤチップから構成されるＬＥＤモジュール全体におけるＬＥＤチップとインターポーザとの接続信頼性が向上され、かつ、ＬＥＤモジュールの小型化も実現される。
【００６２】
このことから、本実施の形態では、インターポーザ３０ｄは、ＬＥＤチップ１０の側面を囲うように、実装面３５に対して傾斜した反射面を有する反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂを備える。本図の左側に示される反射ミラー構造体４０ａは、基板３３、絶縁層３２およびｎ側電極３１ａの積層構造で構成され、一方、本図の右側に示される反射ミラー構造体４０ｂは、基板３３、絶縁層３２およびｐ側電極３１ｂの積層構造で構成される。
【００６３】
いずれの反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂも、ＬＥＤチップ１０から周辺に向けて（つまり、実装面３５と平行な方向に）出射された光を光取り出し方向に反射させる傾斜面（つまり、反射面）を有する。ここで、光取り出し方向とは、本実施の形態では、ＬＥＤチップ１０の上面が向く方向、つまり、図４における上方である。
【００６４】
これらの反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂの高さは、少なくとも、第二の段差３６を構成する２つの面のうちのより高い位置にある面の位置よりも高い。本実施の形態では、反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂの高さは、ＬＥＤチップ１０の上面の位置よりも高い。これにより、ＬＥＤチップ１０から実装面３５と平行な方向に出射された光のほとんどが光取り出し方向に反射されるため、光取り出し効率が向上される。
【００６５】
なお、反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂは、ＬＥＤチップ１０が直方体である場合には、典型的には、そのＬＥＤチップ１０の４つの側面に対応した４つの反射面を有する構造体である。４つの反射面によって光取り出し効率が向上される。ただし、本発明に係るインターポーザとしては、必ずしも４つの反射面（反射ミラー構造体）を有するインターポーザに限定されず、少なくとも一つの反射面（反射ミラー構造体）を備えればよい。
【００６６】
このような反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂ（厳密には、基板３３の３次元加工）は、通常の半導体プロセスにおけるウェットエッチングにより、容易に形成することができる。なお、第二の段差３６については、反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂと同様に、ウェットエッチングで形成されてもよいし、ドライエッチングで形成されてもよい。
【００６７】
以上のように、本実施の形態に係るインターポーザ３０ｄには、実装面３５と平行な方向にＬＥＤチップ１０から出射される光を反射させる反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂが設けられている。これにより、ＬＥＤチップ１０からの光の取り出し効率が向上され、同じ発光量を確保するのに必要なＬＥＤチップの数が削減される。その結果、複数のＬＥＤチップから構成されるＬＥＤモジュール全体におけるＬＥＤチップとインターポーザとの接続信頼性が向上され、かつ、ＬＥＤモジュールの小型化も実現される。
【００６８】
（実施の形態２の変形例）
上記実施の形態２では、反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂの反射面は、ｎ側電極３１ａまたはｐ側電極３１ｂで構成されたが、ＬＥＤチップ１０から出射される光をより効率よく反射させる反射膜４１ａおよび４１ｂを有してもよい。
【００６９】
反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂで反射する光の効率は、反射面を構成する材料の物性および反射面の表面粗さ等で決定される。よって、ＬＥＤチップ１０から出射される波長の光をより効率的に反射する材料を反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂの反射面に成膜することで、光取り出し効率をさらに向上させることができる。
【００７０】
図５は、反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂの反射面に光取り出し効率を向上させるための反射膜４１ａおよび４１ｂを有する実施の形態２の変形例に係るインターポーザ３０ｅの断面図である。
【００７１】
本図に示されるように、本変形例では、反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂの反射面には、上記実施の形態２におけるｎ側電極３１ａおよびｐ側電極３１ｂに代えて、反射膜４１ａおよび４１ｂが形成されている。反射膜４１ａおよび４１ｂは、ＬＥＤチップ１０から出射される光をより効率よく反射させる反射膜であり、例えば、アルミニウム、銀等の材料で形成される。
【００７２】
このような反射膜４１ａおよび４１ｂは、蒸着成膜法またはスパッタ成膜法で金属層を形成した後に、フォトリソグラフィまたはメタルマスクを用いたパターニングにより、形成することができる。
【００７３】
以上のように、本変形例によれば、反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂの反射面には、実施の形態２におけるｎ側電極３１ａおよびｐ側電極３１ｂに代えて、ＬＥＤチップ１０から出射される光をより効率よく反射させる反射膜４１ａおよび４１ｂが形成されている。よって、実施の形態２よりも、ＬＥＤチップ１０からの光の取り出し効率が向上され、同じ発光量を確保するのに必要なＬＥＤチップの数がさらに削減される。その結果、複数のＬＥＤチップから構成されるＬＥＤモジュール全体におけるＬＥＤチップとインターポーザとの接続信頼性がさらに向上され、かつ、ＬＥＤモジュールのさらなる小型化も実現される。
【００７４】
なお、図５に示されるインターポーザ３０ｅでは、反射膜４１ａおよび４１ｂの高さは、ＬＥＤチップ１０の上面と同程度であったが、ＬＥＤチップ１０の上面よりも高い位置でてもよい。図６は、ＬＥＤチップ１０の上面よりも高い位置にまでに反射膜４２ａおよび４２ｂが形成されたインターポーザ３０ｆの断面図である。このように、反射膜４２ａおよび４２ｂの高さをＬＥＤチップ１０の上面よりも高くすることで、ＬＥＤチップ１０から実装面３５と平行な方向に出射された光のほとんどが高い効率で光取り出し方向に反射され、光取り出し効率が向上される。
【００７５】
なお、反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂの高さは、反射ミラー構造体４０ａおよび４０ｂを形成するウェットエッチングにおけるエッチング量で調節することできる。また、反射膜４２ａおよび４２ｂの高さは、成膜する反射膜の形状を調節することで、調節することが可能である。
【００７６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係るＬＥＤ発光装置について説明する。
【００７７】
図７は、本発明の実施の形態３に係るＬＥＤ発光装置５０の断面図である。このＬＥＤ発光装置５０は、いわゆるＬＥＤチップ１０のパッケージであり、主要な構成要素として、主基板５１と、主基板５１上にはんだ付けされたインターポーザ３０ａと、インターポーザ３０ａ上にフリップチップ実装されたＬＥＤチップ１０とを備える。
【００７８】
主基板５１は、上面に配線パターン５２ａ〜５２ｃが形成された絶縁基板であり、例えば、セラミックフィラー等を充填して熱伝導率を高めたプラスチック基板の上面に銅の配線パターン５２ａ〜５２ｃを形成した基板である。この主基板５１は、インターポーザ３０ａを一次実装基板とすると、二次実装基板に相当し、配線パターン５２ａ〜５２ｃだけでなく、電子部品等も実装され得る。
【００７９】
主基板５１とインターポーザ３０ａとは、錫−銀−銅系はんだ等のはんだ５４で接合されている。なお、この接合のために、インターポーザ３０ａの裏面には、はんだダイボンド用の膜（例えば、ニッケル膜または金膜）が形成され、一方、主基板５１の上面には、はんだダイボンド用の配線パターン５２ｃが形成されている。
【００８０】
インターポーザ３０ａのｎ側電極３１ａと主基板５１上の配線パターン５２ａとは、ボンディングワイヤ５３ａによって接続されている。同様に、インターポーザ３０ａのｐ側電極３１ｂと主基板５１上の配線パターン５２ｂとは、ボンディングワイヤ５３ｂによって接続されている。ボンディングワイヤ５３ａおよび５３ｂは、たとえば、アルミニウム線である。アルミニウム線は、光の反射率が高いので、光取り出し効率を低下させる心配がないからである。
【００８１】
以上のように構成された本実施の形態のＬＥＤ発光装置５０によれば、インターポーザ３０ａに設けられた第二の段差３６により、ＬＥＤチップ１０とインターポーザ３０ａとは高い信頼性で接続されるので、接続信頼性の高いＬＥＤ発光装置が実現される。
【００８２】
なお、本実施の形態では、主基板５１に、実施の形態１のインターポーザ３０ａが実装されたが、本発明に係るＬＥＤ発光装置は、このような組み合わせに限定されるものではない。主基板５１に、上述した他の実施の形態、および、変形例に係るインターポーザのいずれが実装されてもよい。
【００８３】
また、本実施の形態に係るＬＥＤ発光装置５０では、インターポーザ３０ａ上に１個のＬＥＤチップ１０が実装されたが、インターポーザ３０ａ上に実装されるＬＥＤチップは、複数個であってもよい。これにより、高輝度で小型のＬＥＤモジュールが実現される。
【００８４】
以上、本発明に係るインターポーザおよびＬＥＤ発光装置について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態および変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、各種変形を実施の形態および変形例に施したもの、あるいは、実施の形態および変形例における構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８５】
１０  ＬＥＤチップ
１１  ｎ型半導体層（第一の半導体層）
１２  ｐ型半導体層（第二の半導体層）
１５  接合面
１６  第一の段差
２０ａ  ｎ側バンプ（第一の接合材料）
２０ｂ  ｐ側バンプ（第二の接合材料）
２１  絶縁材料
３０ａ〜３０ｆ  インターポーザ
３１ａ  ｎ側電極
３１ｂ  ｐ側電極
３２  絶縁層
３３  基板
３５  実装面
３６  第二の段差
３７  突出部
３８  凹部
４０ａ、４０ｂ  反射ミラー構造体
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ  反射膜
５０  ＬＥＤ発光装置
５１  主基板
５２ａ〜５２ｃ  配線
５３ａ、５３ｂ  ボンディングワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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