(57)【要約】      （修正有）【課題】熱応力に対する耐性が高い半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置は、半導体層１１と、半導体層１１に接続された電極ピラー１５と、を備える。電極ピラー１５における半導体層側の第１端部の結晶粒径は、電極ピラー１５における半導体層１１の反対側の第２端部の結晶粒径よりも小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層と、
前記半導体層に接続された電極ピラーと、
を備え、
前記電極ピラーにおける前記半導体層側の第１端部の結晶粒径は、前記電極ピラーにおける前記半導体層の反対側の第２端部の結晶粒径よりも小さい半導体装置。
【請求項２】
前記電極ピラーは銅を含む請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記電極ピラーは電気メッキ法によって形成されたものであり、前記第１端部を形成するときの成膜速度は、前記第２端部を形成するときの成膜速度よりも低い請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体層及び前記電極ピラーを覆う封止樹脂体をさらに備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体層はＬＥＤ層である請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体層は、III族元素の窒化物を含む請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体層は、窒化ガリウムを含む請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２端部がハンダを介して実装基板の配線に接合される請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２端部の端面上に形成された金属膜をさらに備えた請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記金属膜は、
ニッケル層と、
金層と、
を有した請求項９記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記金属膜は、パラジウム層をさらに有した請求項１０記載の半導体装置。
【請求項１２】
第１基板上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層に、前記半導体層を複数の部分に区画する溝を形成する工程と、
前記溝の内部及び上方に壁状部材を形成する工程と、
前記半導体層上に第２基板を形成する工程と、
前記第１基板を除去する工程と、
前記壁状部材を除去する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記壁状部材を、感光性樹脂及び熱可塑性樹脂からなる群より選択された１種の樹脂、又は、銅、アルミニウム、チタン及びニッケルからなる群より選択された１種以上の金属により形成する請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
第１基板上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層及び前記第１基板の上層部分に、前記半導体層を複数の部分に区画する溝を形成する工程と、
前記溝の内部及び上方に壁状部材を形成する工程と、
前記半導体層上に第２基板を形成する工程と、
前記第１基板を除去する工程と、
前記半導体層の下面上に保護膜を形成する工程と、
前記壁状部材を除去する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記保護膜の膜厚を、前記第１基板に形成された前記溝の深さ未満とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記壁状部材を形成する工程は、
前記溝内に第１部材を埋め込む工程と、
前記第１部材上に第２部材を形成する工程と、
を有した請求項１４または１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第１部材を感光性樹脂又は熱可塑性樹脂により形成し、
前記第２部材を金属材料により形成する請求項１６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第２部材を、銅、アルミニウム、チタン及びニッケルからなる群より選択された１種以上の金属により形成する請求項１７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第２部材を形成する工程において、前記半導体層に接続された電極ピラーを形成する請求項１７または１８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記半導体層をＬＥＤ層とし、
前記保護膜を透明樹脂内に蛍光体が分散された膜とする請求項１４〜１９のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記壁状部材を除去する直前において、前記壁状部材は前記第２基板の上面において露出している請求項１２〜２０のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記第１基板は、シリコン、ガリウムヒ素、アルミナ及び酸化ガリウムからなる群より選択された１種の材料からなる請求項１２〜２１のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記半導体層は、ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を含む請求項１２〜２２のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体層に電極ピラーを接続し、これらを封止樹脂体により覆った半導体装置が実用化されている。このような半導体装置は、リフローにより、電極ピラーの先端をハンダを介して実装基板の配線に接合することによって、実装基板に実装される。しかしながら、半導体層と実装基板との間に生じる熱応力により、半導体装置及びその接合部分が損傷を受ける場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５８６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、熱応力に対する耐性が高い半導体装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体装置は、半導体層と、前記半導体層に接続された電極ピラーと、を備える。前記電極ピラーにおける前記半導体層側の第１端部の結晶粒径は、前記電極ピラーにおける前記半導体層の反対側の第２端部の結晶粒径よりも小さい。
【０００６】
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、第１基板上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層及び前記第１基板の上層部分に、前記半導体層を複数の部分に区画する溝を形成する工程と、前記溝の内部及び上方に壁状部材を形成する工程と、前記半導体層上に第２基板を形成する工程と、前記第１基板を除去する工程と、前記半導体層の下面上に保護膜を形成する工程と、前記壁状部材を除去する工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図２】横軸に銅のメッキ速度をとり、縦軸に成膜された銅膜における結晶粒径をとって、メッキ速度と結晶粒径との関係を例示するグラフ図である。
【図３】比較例のサンプルについて、熱サイクル試験を行った後の状態を模式的に示す断面図である。
【図４】第１の実施形態の変形例に係る半導体装置を例示する断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【図７】第２の実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【図１４】第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
なお、図１において、電極ピラー１５については、結晶粒界を模式的に示している。後述する図３及び図４についても、同様である。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１は、ハンダ５１を介して実装基板５２に実装されて使用される。半導体装置１においては、半導体層１１が設けられている。半導体層１１は、例えば、III族（第１３族）元素の窒化物、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）を含み、青色の光を出射するＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）層である。半導体層１１においては、ｎ形層１１ｎ、発光層１１ｈ、ｐ形層１１ｐがこの順に積層されている。以下、本実施形態においては、説明の便宜上、半導体装置１から実装基板５２に向かう方向を「下方」とする。但し、これは重力の方向とは無関係である。
【００１０】
半導体層１１の下方には、例えばアルミニウム（Ａｌ）からなるｎ電極１２及び例えば銀（Ａｇ）からなるｐ電極１３が設けられている。ｎ電極１２はｎ形層１１ｎの下面に接続されており、ｐ電極１３はｐ形層１１ｐの下面に接続されている。ｎ電極１２及びｐ電極１３の下方には、それぞれ、シード層１４が設けられている。シード層１４は、例えば、チタン（Ｔｉ）層と銅層とが積層された２層膜であり、チタン層がｎ電極１２及びｐ電極１３に接している。シード層１４の下方には、それぞれ、例えば銅（Ｃｕ）からなる電極ピラー１５が設けられている。電極ピラー１５の下面上には、金属膜１６が設けられている。金属膜１６においては、電極ピラー１５に接したニッケル（Ｎｉ）層１６ａと、ニッケル層１６ａに接した金（Ａｕ）層１６ｂとがこの順に積層されている。すなわち、シード層１４、電極ピラー１５及び金属膜１６は一対ずつ設けられている。
【００１１】
また、半導体装置１には封止樹脂体１８が設けられており、半導体層１１、ｎ電極１２、ｐ電極１３、シード層１４、電極ピラー１５及び金属膜１６を覆っている。封止樹脂体１８の下面には、金属膜１６の金層１６ｂの下面が露出している。封止樹脂体１８における半導体層１１の直上域に配置された部分は透明樹脂からなり、蛍光体（図示せず）が分散されている。
【００１２】
そして、各電極ピラー１５においては、上下方向において結晶粒径が異なっている。具体的には、電極ピラー１５の上部１５ａ、すなわち、半導体層１１側の部分の結晶粒径は、電極ピラー１５の下部１５ｂ、すなわち、半導体層１１の反対側の部分の結晶粒径よりも小さい。なお、金属膜１６は電極ピラー１５の下部１５ｂの端面（下面）上に形成されている。
【００１３】
電極ピラー１５は、例えば、シード層１４上に銅を電気メッキすることにより形成することができる。
図２は、横軸に銅のメッキ速度（成膜速度）をとり、縦軸に成膜された銅膜における結晶粒径をとって、メッキ速度と結晶粒径との関係を例示するグラフ図である。
【００１４】
図２に示すように、銅のメッキ速度が高いほど、成膜された銅膜の結晶粒径は大きくなる。このため、シード層１４上に銅膜をメッキする際に、先ず、相対的に低いメッキ速度で銅を成膜することにより、結晶粒径が相対的に小さい上部１５ａを形成する。次に、相対的に高いメッキ速度で銅を成膜することにより、結晶粒径が相対的に大きい下部１５ｂを形成する。このようにして、上下で結晶粒径が異なる電極ピラー１５が形成される。
【００１５】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
半導体装置１は、リフローにより、各電極ピラー１５の下端部が金属膜１６及びハンダ５１を介して実装基板５２の配線（図示せず）に接合されることにより、実装基板５２に実装される。このとき、半導体装置１と実装基板５２との間に熱応力が発生する。また、実装基板５２の配線から、ハンダ５１、金属膜１６、電極ピラー１５、シード層１４、ｐ電極１３又はｎ電極１２を介して半導体層１１に電力が供給されることにより、実装後の半導体装置１が駆動される。このとき、駆動の開始及び停止に伴い、半導体層１１の温度が上下し、半導体層１１と実装基板５２との間、及び、半導体装置１の内部において熱応力が発生する。
【００１６】
本実施形態に係る半導体装置１においては、各電極ピラー１５の上部１５ａの結晶粒径が比較的小さいため、電極ピラー１５全体において結晶粒径が大きい場合と比較して、熱応力を吸収することができる。これは、上部１５ａを構成する銅の結晶が一定の範囲内で相互に移動することにより、熱応力を緩和するためであると推定される。このため、本実施形態に係る半導体装置１は、熱応力に対する耐性が高い。
【００１７】
一方、本実施形態に係る半導体装置１においては、各電極ピラー１５の下部１５ｂを比較的高い成膜速度で形成し、結晶粒径を比較的大きくしている。これにより、電極ピラー１５全体を低い成膜速度で形成し、電極ピラー１５全体の結晶粒径を小さくする場合と比較して、電極ピラー１５を効率よく形成することができる。この結果、半導体装置１の製造コストを抑えることができる。
【００１８】
以下、電極ピラーの結晶粒径と熱応力に対する耐性との関係を示す試験例について説明する。
図３は、比較例のサンプルについて、熱サイクル試験を行った後の状態を模式的に示す断面図である。
【００１９】
先ず、半導体層１１として青色光を出射するＬＥＤ層を形成し、このＬＥＤ層の下面上にｎ電極１２及びｐ電極１３を形成した。次に、ｎ電極１２及びｐ電極１３の下面上にチタンをメッキし、銅をメッキすることにより、シード層１４を形成した。次に、シード層１４の下面上に銅をメッキして、電極ピラー１５を形成した。
【００２０】
このとき、実施例においては、１μｍ／分の成膜速度で１０μｍの厚さの銅膜を成膜した後、１０μｍ／分の成膜速度で１００μｍの厚さの銅膜を形成した。これにより、電極ピラー１５の上部１５ａの結晶粒径が下部１５ｂの結晶粒径よりも小さくなった。一方、比較例においては、１０μｍ／分の成膜速度で１１０μｍの厚さの銅膜を形成した。これにより、電極ピラーの結晶粒径がほぼ均一になり、実施例における電極ピラーの下部の結晶粒径と同程度となった。なお、電極ピラーの結晶粒径は、透過型電子顕微鏡又はＸ線トポグラフによって確認することができる。
【００２１】
その後、電極ピラー１５上にニッケル層１６ａを形成し、金層１６ｂを形成することにより、金属膜１６を形成した。次に、半導体層１１、ｎ電極１２及びｐ電極１３、シード層１４、電極ピラー１５及び金属膜１６を樹脂によって封止し、金属膜１６の下面上から樹脂を除去することにより、封止樹脂体１８を形成した。これにより、実施例に係る半導体装置１及び比較例に係る半導体装置２１を製造した。
【００２２】
次に、このようにして製造された半導体装置１及び２１を実装基板５２上に載置した。このとき、金属膜１６を実装基板５２上に設けられたハンダ５１に当接させた。そして、半導体装置が載置された実装基板をリフロー炉に装入した。この結果、ハンダが一旦溶融して再凝固することにより、金属膜１６が実装基板５２の配線にハンダ付けされて、電極ピラー１５が金属膜１６及びハンダ５１を介して、実装基板５２の配線に接続された。これにより、半導体装置１及び２１が実装基板５２に実装された。そして、半導体装置が実装基板５２に実装されたサンプルについて、温度が−４０℃から＋１２０℃まで変化する熱サイクル試験を１０００回行った。
【００２３】
図３に示すように、比較例のサンプルについては、下記（１）〜（５）の不具合が発生した。
（１）封止樹脂体１８と半導体層１１との間の剥がれ３１
（２）封止樹脂体１８と電極ピラー１５との間の剥がれ３２
（３）金属膜１６とハンダ５１との間の剥がれ３３
（４）封止樹脂体１８の割れ３４
（５）半導体装置２１の発光出力の低下
これに対して、実施例に係るサンプルについては、上記（１）〜（５）の不具合は発生しなかった。
【００２４】
なお、上述の第１の実施形態においては、電極ピラー１５を銅により形成する例を示したが、電極ピラー１５の材料は銅には限定されない。また、第１の実施形態においては、各電極ピラー１５の結晶粒径を上部１５ａと下部１５ｂとの間で２段階に異ならせる例を示したが、これには限定されず、電極ピラー１５の結晶粒径は３段階以上に異ならせてもよく、上端から下端に向けて連続的に変化させてもよい。この場合も、各電極ピラー１５の上端部、すなわち、半導体層１１側の端部における結晶粒径を、各電極ピラー１５の下端部、すなわち、半導体層１１の反対側の端部における結晶粒径よりも小さくする。
【００２５】
更に、半導体層１１の材料は窒化ガリウムには限定されない。例えば、アルミニウム（Ａｌ）又はインジウム（Ｉｎ）等のガリウム（Ｇａ）以外のIII族元素の窒化物を含んでいてもよい。更にまた、シード層１４の層構造も（Ｔｉ／Ｃｕ）二層構造には限定されず、ｎ電極１２、ｐ電極１３及び電極ピラー１５に対する密着性が高く、銅が半導体層１１側へ熱拡散することを抑制できる金属層であればよい。例えば、シード層１４をパラジウム（Ｐｄ）層としてもよく、チタン層とパラジウム層とを積層させた２層膜としてもよい。
【００２６】
次に、第１の実施形態の変形例について説明する。
図４は、本変形例に係る半導体装置を例示する断面図である。
図４に示すように、本変形例に係る半導体装置１ａにおいては、前述の第１の実施形態に係る半導体装置１（図１参照）と比較して、金属膜１６の替わりに金属膜１７が設けられている点が異なっている。金属膜１７においては、電極ピラー１５側から順に、ニッケル層１７ａ、パラジウム層１７ｂ及び金層１７ｃが積層されている。本変形例における上記以外の構成及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００２７】
次に、第２の実施形態について説明する。
図５（ａ）〜（ｄ）及び図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
【００２８】
先ず、図５（ａ）に示すように、結晶成長用基板として、シリコン基板６１を用意する。なお、結晶成長用基板には、シリコン基板以外の基板、例えば、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）基板、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）基板、酸化亜鉛（ＺｎＯ）基板、炭化シリコン（ＳｉＣ）基板又はダイヤモンド（Ｃ）基板を用いてもよい。
【００２９】
次に、シリコン基板６１の上面上に、半導体層６２を形成する。半導体層６２は例えばＬＥＤ層とし、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を含む層とする。以下、本実施形態においては、説明の便宜上、シリコン基板６１から半導体層６２に向かう方向を「上方」という。後述する第３及び第４の実施形態についても同様である。なお、この表現は、前述の第１の実施形態及び図５（ａ）〜（ｄ）等の表記とは逆になっている。また、重力の方向とは無関係である。
【００３０】
次に、図５（ｂ）に示すように、例えばリソグラフィ法を用いたエッチングを行い、半導体層６２に溝６２ａを形成する。溝６２ａは、半導体層６２を複数の部分に区画するように形成し、例えば、格子状又はハニカム状に形成する。
【００３１】
次に、図５（ｃ）に示すように、例えばリソグラフィ法により、溝６２ａの内部及び上方に壁状部材６３を形成する。壁状部材６３の形状は、半導体層６２における溝６２ａによって区画された部分を囲む壁状である。壁状部材６３は、後の工程において容易に剥離できる材料によって形成し、例えば、樹脂材料又は金属材料により形成し、例えば、感光性樹脂及び熱可塑性樹脂からなる群より選択された１種の材料、又は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）及びニッケル（Ｎｉ）からなる群より選択された１種以上の金属により形成し、例えば、レジスト材料により形成する。
次に、図５（ｄ）に示すように、半導体層６２及び壁状部材６３上に、半導体層６２及び壁状部材６３を覆うように、例えば樹脂材料からなる補強基板６４を形成する。
【００３２】
次に、図６（ａ）に示すように、補強基板６４の上面を研削することにより、補強基板６４を減厚する。これにより、補強基板６４の上面において、壁状部材６３を露出させる。
次に、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板６１を除去する。これにより、壁状部材６３が、補強基板６４の上面及び半導体層６２の下面の双方において露出する。
【００３３】
次に、図６（ｃ）に示すように、例えばエッチングを施すことにより、壁状部材６３を除去する。これにより、補強基板６４及び半導体層６２からなる積層体が、複数の部分に分離されて個片化される。この結果、複数個の半導体装置６５が製造される。各半導体装置６５においては、補強基板６４及び半導体層６２が積層されている。
【００３４】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、ダイシングを行うことなく、複数個の半導体装置６５を同時に製造することができる。これにより、半導体装置６５の製造コストを低減することができる。また、溝６２ａ及び壁状部材６３の形成に際して、リソグラフィ法を用いることができるため、ダイシングと比較して、補強基板６４及び半導体層６２における除去される部分の幅を狭くすることができる。このため、１枚のウェーハからより多くの半導体装置６５を形成することができ、半導体装置１個当たりの製造コスト及び材料コストを低減することができる。
【００３５】
また、本実施形態においては、壁状部材６３を一括して形成し、一括して除去している。このため、半導体装置６５を小型化しても、加工コストが増加することがない。これに対して、仮に、ダイシングによって半導体装置６５を個片化しようとすると、半導体装置６５の小型化に伴い、ウェーハ１枚当たりのダイシングラインの本数が増え、加工時間が増加する。また、１枚のウェーハから製造される半導体装置６５の個数を増やすためにダイシング部の幅を狭くすると、歩留まりが低下する。このように、ダイシングによって半導体装置を個片化する場合は、半導体装置の小型化に伴って種々の問題が発生する。
【００３６】
更に、ダイシングによって半導体装置を個片化する場合は、ダイシングラインはウェーハ全体を通過する直線である必要がある。これに対して、本実施形態においては、例えばリソグラフィ法により壁状部材６３を形成しているため、壁状部材６３の形状は直線状には限定されず、レイアウトの自由度が高い。このため、半導体装置６５は形状の自由度が高い。例えば、壁状部材６３をハニカム状に形成し、半導体装置６５の形状を六角形とすることもできる。
【００３７】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図７は、本変形例に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
本変形例においては、前述の第２の実施形態における図５（ｄ）及び図６（ａ）に示す工程の替わりに、図７に示す工程を実施する。すなわち、図７に示すように、補強基板６４を形成する際に、補強基板６４の厚さを壁状部材６３の突出高さよりも低くする。この場合は、図６（ａ）に示す補強基板６４の研削は不要となる。このように、本変形例によれば、前述の第２の実施形態と比較して、補強基板６４の研削工程を省略することができる。本変形例における上記以外の製造方法及び作用効果は、前述の第２の実施形態と同様である。
【００３８】
なお、第２の実施形態において、図６（ａ）に示す補強基板６４の研削工程と、図６（ｂ）に示すシリコン基板６１の除去工程との順序は、逆でもよい。また、壁状部材６３をエッチングによって除去する替わりに、ウェーハを拡張することにより、補強基板６４及び半導体層６２からなる積層体から壁状部材６３を離脱させてもよい。更に、半導体層６２はＬＥＤ層には限定されない。
【００３９】
次に、第３の実施形態について説明する。
図８（ａ）〜（ｅ）及び図９（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
なお、本実施形態の説明において、前述の第２の実施形態と同様な部材には同じ符号を付し、同様な工程はその詳細な説明を省略する。
【００４０】
先ず、図８（ａ）に示すように、シリコン基板６１上に半導体層６２を形成する。
次に、図８（ｂ）に示すように、例えばエッチングを施し、半導体層６２に溝６２ａを形成する。
次に、図８（ｃ）に示すように、更にエッチングを施して、シリコン基板６１の上層部分に溝６１ａを形成する。溝６１ａは溝６２ａの直下域に位置する。
【００４１】
次に、図８（ｄ）に示すように、溝６１ａ及び溝６２ａの内部に、埋込部材７１を埋め込む。次に、溝６２ａの直上域に、突出部材７２を形成する。埋込部材７１及び突出部材７２により、壁状部材７３が構成される。埋込部材７１及び突出部材７２の材料は、それぞれ、後の工程において容易に剥離可能な材料とし、例えば、樹脂材料又は金属材料とする。樹脂材料としては、例えば、感光性樹脂又は熱可塑性樹脂を用いる。金属材料としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン及びニッケルからなる群より選択された１種以上の金属を用いる。一例では、埋込部材７１はレジスト材料により形成し、突出部材７２は銅により形成する。
【００４２】
次に、図８（ｅ）に示すように、半導体層６２上に、突出部材７２を埋め込むように樹脂材料を堆積させて、補強基板６４を形成する。
次に、図９（ａ）に示すように、シリコン基板６１（図８（ｅ）参照）を除去する。これにより、半導体層６２の下面が露出する。また、シリコン基板６１の溝６１ａ内に埋め込まれていた埋込部材７１が露出し、半導体層６２の下面から下方に向けて突出する。
【００４３】
次に、図９（ｂ）に示すように、半導体層６２の下面上に保護膜７４を形成する。このとき、保護膜７４の膜厚は、シリコン基板６１に形成された溝６１ａ（図８（ｃ）参照）の深さ未満とし、保護膜７４が埋込部材７１を埋め込まないようにする。すなわち、保護膜７４は、埋込部材７１によって囲まれた空間内に形成する。例えば、半導体層６２がＬＥＤ層である場合には、保護膜７４として、透明樹脂内に蛍光体が分散された膜を形成する。
【００４４】
次に、図９（ｃ）に示すように、補強基板６４の上面を研削することにより減厚し、壁状部材７３の上面を露出させる。
次に、図９（ｄ）に示すように、例えばエッチングを施すことにより、壁状部材７３を除去する。これにより、補強基板６４、半導体層６２及び保護膜７４からなる積層体が個片化され、複数個の半導体装置７５が製造される。半導体装置７５は、例えば、白色の光を出射する半導体発光装置である。
【００４５】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、図８（ｃ）に示す工程において、シリコン基板６１に溝６１ａを形成し、図８（ｄ）に示す工程において、溝６１ａ内に埋込部材７１を埋め込んでいる。これにより、図９（ａ）に示す工程において、シリコン基板６１を除去したときに、半導体層６２の下面から埋込部材７１が突出する。そして、図９（ｂ）に示す工程において、埋込部材７１によって囲まれた空間内に、保護膜７４を形成する。この結果、図９（ｄ）に示す工程において、壁状部材７３を除去したときに、補強基板６４及び半導体層６２と共に、保護膜７４も分離される。このようにして、本実施形態によれば、保護膜７４を備えた半導体装置７５をダイシングを実施せずに個片化することができる。本実施形態における上記以外の製造方法及び作用効果は、前述の第２の実施形態と同様である。
【００４６】
なお、本実施形態においては、保護膜７４として、透明樹脂内に蛍光体が分散された膜を形成する例を示したが、これには限定されず、例えば、保護膜７４には蛍光体が含まれていなくてもよい。また、半導体層６２がＬＥＤ層でない場合には、保護膜７４を遮光性の材料により形成してもよい。いずれの場合も、保護膜７４は、半導体層６２を保護する保護膜として機能する。
【００４７】
次に、第４の実施形態について説明する。
図１０（ａ）及び（ｂ）、図１１（ａ）及び（ｂ）、図１２（ａ）及び（ｂ）、図１３（ａ）及び（ｂ）、図１４は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。
なお、本実施形態の説明において、前述の第３の実施形態と同様な部材には同じ符号を付し、同様な工程はその詳細な説明を省略する。
【００４８】
先ず、図１０（ａ）に示すように、シリコン基板６１上に半導体層８２を形成する。半導体層８２は、ｎ形層８２ｎ、発光層８２ｈ及びｐ形層８２ｐをこの順に積層することにより形成する。次に、半導体層８２を、後の工程において個片化される予定の領域毎に分断する。次に、ｎ形層８２ｎに接続されるようにｎ電極８３を形成すると共に、ｐ形層８２ｐに接続されるようにｐ電極８４を形成する。
【００４９】
次に、全面に絶縁膜８５を形成する。そして、絶縁膜８５を選択的に除去することにより、ｎ電極８３の上面上に開口部８５ａを形成し、ｐ電極８４の上面上に開口部８５ｂを形成し、半導体装置間の分離領域となる予定の領域に開口部８５ｃを形成する。開口部８５ｃは、各半導体装置となる予定の領域を囲むように形成する。
【００５０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、例えばエッチングを施して、シリコン基板６１の上層部分に溝６１ａを形成する。溝６１ａは開口部８５ｃの直下域に位置する。
次に、図１１（ａ）に示すように、溝６１ａの内部に、埋込部材７１を埋め込む。埋込部材７１は、例えば、レジスト材料により形成する。なお、埋込部材７１は、金属材料により形成してもよい。
次に、絶縁膜８５の開口部８５ａの内部及び直上域を含む領域、開口部８５ｂの内部及び直上域を含む領域、開口部８５ｃの内部及び直上域を含む領域に、それぞれ、シード層８６を形成する。
【００５１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、金属材料、例えば銅の電気メッキを行う。これにより、シード層８６上に銅が堆積する。この結果、絶縁膜８５の開口部８５ａの直上域を含む領域と、開口部８５ｂの直上域を含む領域に、それぞれ、銅からなる電極ピラー８７が形成される。また、開口部８５ｃの直上域を含む領域に、銅からなる突出部材７２が形成される。すなわち、本工程においては、電極ピラー８７及び突出部材７２を同時に形成する。なお、このメッキ工程において、初期段階においてメッキ速度を低くし、その後、メッキ速度を高くすることにより、前述の第１の実施形態のように、電極ピラー８７における半導体層８２側の部分の結晶粒径を相対的に小さくし、半導体層８２の反対側の部分の結晶粒径を相対的に大きくすることができる。図１１（ｂ）においては、シード層８６は電極ピラー８７及び突出部材７２の一部として示す。図１２（ａ）及び（ｂ）、図１３（ａ）及び（ｂ）、図１４についても同様である。
【００５２】
次に、図１２（ａ）に示すように、絶縁膜８５上に、突出部材７２及び電極ピラー８７を埋め込むように樹脂材料を堆積させて、補強基板６４を形成する。
次に、図１２（ｂ）に示すように、シリコン基板６１を除去する。これにより、半導体層８２の下面が露出する。また、シリコン基板６１の溝６１ａ内に埋め込まれていた埋込部材７１が露出し、半導体層８２の下面から下方に向けて突出する。
【００５３】
次に、図１３（ａ）に示すように、半導体層８２の下面上に保護膜８８を形成する。このとき、保護膜８８は、埋込部材７１によって囲まれた空間内に形成する。本実施形態においては、保護膜８８として、透明樹脂内に蛍光体が分散された膜を形成する。
次に、図１３（ｂ）に示すように、補強基板６４の上面を研削することにより、突出部材７２及び電極ピラー８７の上面を露出させる。
【００５４】
次に、図１４に示すように、例えばエッチングを施すことにより、レジスト材料からなる埋込部材７１及び銅からなる突出部材７２を除去する。これにより、補強基板６４、半導体層８２及び保護膜８８からなる積層体が個片化され、複数個の半導体装置９０が製造される。半導体装置９０は、例えば、白色の光を出射する半導体発光装置である。
【００５５】
このようにして製造された半導体装置９０においては、ｎ形層８２ｎ、発光層８２ｈ及びｐ形層８２ｐがこの順に積層された半導体層８２が設けられており、半導体層８２上には、ｎ電極８３及びｐ電極８４が相互に離隔して設けられている。ｎ電極８３は半導体層８２のｎ形層８２ｎに接続され、ｐ電極８４は半導体層８２のｐ形層８２ｐに接続されている。半導体層８２の上面全体、ｎ形層８２ｎの側面全体及び上面の一部、発光層８２ｈの側面全体、ｐ形層８２ｐの側面全体及び上面の一部は、絶縁膜８５によって覆われている。ｎ電極８３上及びｐ電極８４上には、それぞれ、電極ピラー８７が設けられており、ｎ電極８３及びｐ電極８４にそれぞれ接続されている。電極ピラー８７の周囲及び相互間には、樹脂材料からなる補強基板６４が設けられている。電極ピラー８７の上面は、補強基板６４の上面において露出している。一方、半導体層８２の下面上には、保護膜８８が設けられている。保護膜８８においては、透明樹脂内に蛍光体が分散されている。
【００５６】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、図１１（ｂ）に示す工程において、突出部材７２を電極ピラー８７と同時に形成している。これにより、突出部材７２を形成するために専用の工程を設ける必要がなく、半導体装置９０の製造コストの増加を抑えることができる。
【００５７】
また、本実施形態において、電極ピラー８７における半導体層８２側の部分の結晶粒径を相対的に小さくし、半導体層８２の反対側の部分の結晶粒径を相対的に大きくすれば、前述の第１の実施形態と同様に、半導体装置９０の高い生産性を確保しつつ、熱応力に対する耐性を高めることができる。本実施形態における上記以外の製造方法及び作用効果は、前述の第３の実施形態と同様である。
【００５８】
以上説明した実施形態によれば、熱応力に対する耐性が高い半導体装置及びその製造方法を実現することができる。
【００５９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１、１ａ：半導体装置、１１：半導体層、１１ｈ：発光層、１１ｎ：ｎ形層、１１ｐ：ｐ形層、１２：ｎ電極、１３：ｐ電極、１４：シード層、１５：電極ピラー、１５ａ：上部、１５ｂ：下部、１６：金属膜、１６ａ：ニッケル層、１６ｂ：金層、１７：金属膜、１７ａ：ニッケル層、１７ｂ：パラジウム層、１７ｃ：金層、１８：封止樹脂体、２１：半導体装置、３１、３２、３３：剥がれ、３４：割れ、５１：ハンダ、５２：実装基板、６１：シリコン基板、６１ａ：溝、６２：半導体層、６２ａ：溝、６３：壁状部材、６４：補強基板、６５：半導体装置、７１：埋込部材、７２：突出部材、７３：壁状部材、７４：保護膜、７５：半導体装置、８２：半導体層、８２ｈ：発光層、８２ｎ：ｎ形層、８２ｐ：ｐ形層、８３：ｎ電極、８４：ｐ電極、８５：絶縁膜、８５ａ、８５ｂ、８５ｃ：開口部、８６：シード層、８７：電極ピラー、８８：保護膜、９０：半導体装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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