(57)【要約】  ＣＳＰ構造の発光装置であって、支持基板１０と、支持基板１０の上に配置された第１金属膜４０と、第１金属膜４０の上部の一部に埋め込まれ、側面及び底面を第１金属膜４０に覆われた第２金属膜３０と、第２金属膜３０の上面を覆って第１金属膜４０の上に配置された発光素子２０とを備え、第２金属膜３０が、第１金属膜４０よりも発光素子２０の出射光に対する反射率が高く、第１金属膜４０が、第２金属膜３０よりもマイグレーションが発生しにくい。
2018116350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板の上に配置された第１金属膜と、
前記第１金属膜の上部の一部に埋め込まれ、側面及び底面を前記第１金属膜に覆われた第２金属膜と、
前記第２金属膜の上面を覆って前記第１金属膜の上に配置された発光素子と
を備え、
前記第２金属膜が、前記第１金属膜よりも前記発光素子の出射光に対する反射率が高く、
前記第１金属膜が、前記第２金属膜よりもマイグレーションが発生しにくい
ことを特徴とするＣＳＰ構造の発光装置。
【請求項２】
前記支持基板と前記第１金属膜との間に配置された張り合わせ金属膜を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記支持基板がセラミック基板であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記セラミック基板が、
第１のセラミック層と、
前記第１のセラミック層よりも線膨張係数の大きい第２のセラミック層と
を積層した構造を有し、前記第１のセラミック層の上方に前記発光素子が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光素子が、第１の半導体層の上方に第２の半導体層を配置した積層構造を有し、
前記第１の半導体層と電気的に接続する第１の電極と、
前記第２の半導体層と電気的に接続する第２の電極と
を更に備え、
平面視で、前記発光素子の下面の全体が前記支持基板に覆われ、前記発光素子の外側に前記第１の電極と前記第２の電極がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１の半導体層と前記第１の電極とを電気的に接続する第１の電極配線と、
前記第２の半導体層と前記第２の電極とを電気的に接続する第２の電極配線と
を更に備え、
前記第１の電極配線と前記第２の電極配線が、平面視で前記発光素子の外側に前記支持基板の内部を通過する部分を有し、
前記発光素子の外側で前記支持基板の上面が露出していることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第１の電極の上方及び前記第２の電極の上方に前記支持基板の上部の一部が延在していることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第２の半導体層と前記第２の電極とが、前記第２の半導体層の上面に配置された表面電極を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップサイズパッケージの技術を適用した発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子を光源に用いる発光装置の発光効率向上や小型化のために、チップサイズパッケージ（Chip Size Package：ＣＳＰ）が、発光装置に適用されている（例えば特許文献１参照。）。さらに極小サイズの半導体発光装置を実現するために、発光素子を構成する半導体層の形成に使用された半導体基板を半導体層から分離し、半導体層を樹脂などのパッケージに封入した構造の開発が進められている。この構造では、半導体基板ではなく、樹脂基板などが発光素子を支持する支持基板に使用できるため、安価な発光装置を提供できる。【０００３】
ＣＳＰを適用した構造（以下において「ＣＳＰ構造」という。）の発光装置では、発光素子に接続する電極が、光取り出し面とは反対の面に配置される。このため、光取り出し面の方向に発光素子の出射光を遮蔽する物がなく、発光装置の発光効率が向上する。また、光取り出し面とは反対の面に第２金属膜を配置することにより、光取り出し面とは逆方向に進行する発光素子の出射光を、光取り出し面に向けて反射させることができる。このため、出力光の輝度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５０１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、第２金属膜に使用されるＡｇ膜やＡｌ膜などはマイグレーションを発生しやすい。このため、発光装置の信頼性が低下するという問題があった。【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明は、信頼性の低下が抑制された安価な発光装置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】
【０００７】
本発明の一態様によれば、支持基板と、支持基板の上に配置された第１金属膜と、第１金属膜の上部の一部に埋め込まれ、側面及び底面を第１金属膜に覆われた第２金属膜と、第２金属膜の上面を覆って第１金属膜の上に配置された発光素子とを備え、第２金属膜が、第１金属膜よりも発光素子の出射光に対する反射率が高く、第１金属膜が、第２金属膜よりもマイグレーションが発生しにくいＣＳＰ構造の発光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、信頼性の低下が抑制された安価な発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置の構造を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その１）。
【図３】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その２）。
【図４】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その３）。
【図５】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その４）。
【図６】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その５）。
【図７】本発明の実施形態の第１の変形例に係る発光装置の構造を示す模式的な断面図である。
【図８】本発明の実施形態の第２の変形例に係る発光装置の構造を示す模式的な断面図である。
【図９】本発明の実施形態の第３の変形例に係る発光装置の構造を示す模式的な断面図である。
【図１０】本発明のその他の実施形態に係る発光装置の構造を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
本発明の実施形態に係る発光装置は、図１に示すように、支持基板１０と、支持基板１０の上に配置された第１金属膜４０と、第１金属膜４０の上部の一部に埋め込まれた第２金属膜３０と、第２金属膜３０の上面を覆って第１金属膜４０の上に配置された発光素子２０とを備える。第２金属膜３０の側面及び底面は、第１金属膜４０に覆われている。第１金属膜４０は、第２金属膜３０よりもマイグレーションが発生しにくい。
【００１２】
また、支持基板１０と第１金属膜４０との間には、張り合わせ金属膜５０が配置されている。後述するように、張り合わせ金属膜５０は、発光素子２０と支持基板１０とを一体化するための接合材として用いられている。
【００１３】
図１に示すように、発光素子２０、第１金属膜４０及び張り合わせ金属膜５０の周囲は、光透過性の絶縁性保護膜１００によって覆われている。絶縁性保護膜１００は、外部から発光素子２０への水分の浸入の抑制や、発光装置の機械的強度の向上に寄与する。絶縁性保護膜１００の周囲を覆って、光透過性膜１１０が配置されている。
【００１４】
発光素子２０は、第１導電型の第１の半導体層２１の上方に、第２導電型の第２の半導体層２３を配置した積層構造を有する。第１の半導体層２１が第２金属膜３０の上面を覆い、第１の半導体層２１の下面が第２金属膜３０に接している。発光素子２０は、第２の半導体層２３の上面を光取り出し面としている。
【００１５】
第１導電型と第２導電型とは互いに反対導電型である。即ち、第１導電型がＰ型であれば、第２導電型はＮ型であり、第１導電型がＮ型であれば、第２導電型はＰ型である。以下では、第１導電型がＰ型であり、第２導電型がＮ型である場合を例示的に説明する。
【００１６】
例えば、発光素子２０は、第１の半導体層２１をＰ型クラッド層、第２の半導体層２３をＮ型クラッド層とするＬＥＤ素子である。図１に示した発光装置では、第１の半導体層２１、発光層２２、第２の半導体層２３が積層されたダブルヘテロ構造を発光素子２０に採用している。
【００１７】
第１の半導体層２１は第１の電極６１と電気的に接続され、第２の半導体層２３は第２の電極６２と電気的に接続されている。第１の電極６１と第２の電極６２は、発光素子２０の駆動電流を供給するための電極である。以下において、第１の電極６１と第２の電極６２を総称して、「電源電極」という。電源電極は、支持基板１０の側面に配置されている。
【００１８】
図１に示したように、支持基板１０の上面に配置された第１の電極配線７１が、第２金属膜３０、第１金属膜４０及び張り合わせ金属膜５０を介して、第１の半導体層２１の下面と電気的に接続している。第１の電極配線７１は、支持基板１０の外側に引き出されて、第１の電極６１と接続している。
【００１９】
第２の半導体層２３と第２の電極６２とは、第２の半導体層２３の上面に配置された表面電極８０、及び絶縁性保護膜１００の側面に配置された第２の電極配線７２を介して、電気的に接続されている。表面電極８０は、光取り出し面の外縁部に配置され、絶縁性保護膜１００を貫通する第２の電極配線７２の端部と表面電極８０とが接続される。絶縁性保護膜１００によって、第１の電極配線７１と第２の電極配線７２とが絶縁分離される。以下において、第１の電極配線７１と第２の電極配線７２を総称して「電極配線」という。
【００２０】
第１の電極６１から、第１の電極配線７１、張り合わせ金属膜５０、第１金属膜４０及び第２金属膜３０を介して、第１の半導体層２１に正孔が供給される。一方、第２の電極６２から、第２の電極配線７２及び表面電極８０を介して、第２の半導体層２３に電子が供給される。そして、発光層２２に、第１の半導体層２１から正孔が注入され、第２の半導体層２３から電子が注入される。注入された正孔と電子が発光層２２で再結合することにより、発光層２２で光が発生する。発光素子２０の出射光は、光透過性膜１１０を透過して、発光装置から出力光Ｌとして出力される。
【００２１】
このとき、発光素子２０から第１の半導体層２１の方向に進行した出射光は、第２金属膜３０の表面において反射する。即ち、第２金属膜３０によって、光取り出し面とは逆方向に進行する発光素子２０の出射光を、光取り出し面に向けて反射させることができる。このため、出力光Ｌの輝度を向上することができる。
【００２２】
第２金属膜３０には、第１金属膜４０よりも発光素子２０の出射光に対する反射率が高く、且つ、第１の半導体層２１とオーミック接触の可能な導電性材料が使用される。例えば、銀パラジウム合金などの銀系合金などの白色系の金属膜や、アルミニウム（Ａｌ）膜、誘電体多層膜（ＤＢＲ）などが、第２金属膜３０の材料に好適に使用される。
【００２３】
しかしながら、第２金属膜３０に使用される材料は、マイグレーションの発生しやすい金属である。第２金属膜３０でマイグレーションが発生すると、発光装置の信頼性が低下する。
【００２４】
これに対し、図１に示した発光装置では、第２金属膜３０の外縁部が外部に露出しないように、発光素子２０の外縁部の下方で第２金属膜３０の側面が第１金属膜４０に覆われている。更に、第２金属膜３０が張り合わせ金属膜５０と接触しないように、第２金属膜３０の底面が、第１金属膜４０に覆われている。そして、第２金属膜３０よりも第１金属膜４０の方がマイグレーションを発生しにくい。その結果、発光装置の信頼性の低下が抑制される。第１金属膜４０には、Ａｕ、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）などのマイグレーションが起きにくい材料が好適に使用される。
【００２５】
ところで、ＣＳＰ構造の発光装置では、光取り出し面の方向に発光素子２０からの光を遮蔽する電源電極が配置されていないため、発光装置の発光効率が向上する。また、発光素子と電源電極との接続などにワイヤボンディングを使用しないため、ワイヤの断線やワイヤを介しての短絡などの不具合を抑制することができる。したがって、発光装置の信頼性が向上する。
【００２６】
しかし、ＣＳＰ構造の発光装置は、光を取り出す部分にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透明樹脂を使用する場合に機械的強度が弱い。このため、パッケージ全体の機械的強度が低下する。
【００２７】
また、発光素子２０に加わる応力が、発光装置の特性に大きく影響する。特に、ＣＳＰ構造の発光装置の場合は、発光素子２０がパッケージ材料の支持基板１０と接着される構造なので、支持基板１０と発光素子２０との線膨張係数の差や加工時の変形により発光素子２０に応力が加わりやすい。発光素子２０に応力が加わると、発光装置の信頼性の低下や発光効率の低下などを生じる。
【００２８】
更に、発光素子２０の下方で支持基板１０を貫通して電源電極を配置した場合には、支持基板１０と電源電極によって発光素子２０が下方から支持されることになる。この場合、支持基板１０と電源電極との線膨張係数の差などによって、発光素子２０に歪みが発生する。
【００２９】
しかし、図１に示した発光装置では、平面視で、発光素子２０の下面の全体が支持基板１０に覆われ、発光素子２０の外側に第１の電極６１と第２の電極６２が配置されている。つまり、第１の電極６１と第２の電極６２とに挟まれて、発光素子２０の下方に支持基板１０が配置されている。このため、発光素子２０の下方において、支持基板１０と電源電極との境界がない。したがって、図１に示した発光装置によれば、支持基板１０と電源電極との線膨張係数の違いに起因して発光素子２０に歪みが発生することが抑制される。
【００３０】
支持基板１０には、フィラー入りのエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを採用可能である。また、これらの樹脂に白色顔料を加えることによって、白色の支持基板１０を実現できる。白色の支持基板１０によれば、支持基板１０での反射率を向上させることができる。その結果、発光装置の輝度が向上する。
【００３１】
また、樹脂よりも機械的強度の高い材料を支持基板１０に使用してもよい。例えば、セラミック基板を支持基板１０に使用する。支持基板１０に機械的強度の高いセラミック基板を使用することによって、発光装置のパッケージとしての機械的強度を向上できる。
【００３２】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る発光装置では、第２金属膜３０の側面及び底面を覆って第１金属膜４０が配置されている。これにより、第２金属膜３０でのマイグレーションの発生が、第１金属膜４０によって抑制される。このため、発光装置の信頼性の低下が抑制される。また、支持基板１０として安価な樹脂基板やセラミック基板を使用でき、更に、発光素子２０が均一な材料によって下方から支持される。このため、発光装置の破損が防止され、発光装置の性能の低下や製品寿命の低下が抑制される。したがって、図１に示した発光装置によれば、安価で信頼性の高い、ＣＳＰ構造の発光装置を提供することができる。
【００３３】
なお、図１に示した発光装置では、光取り出し面に表面電極８０を配置している。このため、発光素子２０の下面に第２の電極配線７２を配置する場合と異なり、発光素子２０の下面に第２の半導体層２３を露出させる必要がない。これにより、第１の半導体層２１の面積を、第２の半導体層２３と同等に広くできる。その結果、発光装置のシリーズ抵抗が低減され、歩留まりのよい、信頼性の高い発光装置を実現できる。なお、表面電極８０の面積は発光素子２０の光取り出し面の全体の面積に比べて非常に小さく設定できる。このため、表面電極８０を配置したことによる光取り出し効率の低下は小さい。
【００３４】
表面電極８０には、例えばＡｕ膜などが使用される。或いは、表面電極８０に透明電極を使用してもよい。例えばＺｎＯ膜やＩＴＯ膜などの透明電極を表面電極８０に使用することにより、光取り出し効率の低下を抑制できる。
【００３５】
また、光透過性膜１１０は、発光素子２０の封止材及び発光装置のレンズとして機能する。例えば、光透過性膜１１０に熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を使用できる。光透過性膜１１０に透明樹脂を使用することによって、発光素子２０の出射光と同色の出力光Ｌを発光装置から出力できる。
【００３６】
或いは、発光素子２０の出射光によって励起されて励起光を放射する蛍光体を含有する蛍光体樹脂を光透過性膜１１０に使用してもよい。光透過性膜１１０に蛍光体樹脂を使用することにより、所望の色の出力光Ｌを発光装置から出力できる。また、発光装置から、発光素子２０の出射光と励起光とが混色された出力光Ｌを出力させることも可能である。
【００３７】
光透過性膜１１０に使用する透明樹脂として、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂などを使用可能である。例えば、照明用途などの大電力の発光装置では、耐熱性が高いシリコーン系の樹脂が使用される。また、蛍光体樹脂として前記の透明樹脂に蛍光材料を混合したものなどを使用できる。
【００３８】
以下に、図２〜図６を参照して、本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する。なお、以下に述べる発光装置の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることはもちろんである。
【００３９】
先ず、図２に示すように、厚さ７００μｍ程度の半導体基板２００上に発光素子２０を構成する各層をエピタキシャル成長法などによって形成する。即ち、第２の半導体層２３、発光層２２及び第１の半導体層２１を半導体基板２００上に順次積層する。第２の半導体層２３、発光層２２及び第１の半導体層２１には、窒化ガリウムなどの窒化物系化合物半導体層などが使用される。
【００４０】
次に、第１の半導体層２１と接触するように、第２金属膜３０を形成する。このとき、第１の半導体層２１の外縁部よりも第２金属膜３０の外縁部が内側に位置するように、第２金属膜３０をパターニングする。次いで、第２金属膜３０の露出した表面を覆うように、第２金属膜３０の表面に第１金属膜４０を形成する。その後、図３に示すように、第１金属膜４０の表面に素子側張り合わせ金属膜５１を形成する。
【００４１】
一方、図４に示すように、第１の電極配線７１と基板側張り合わせ金属膜５２が上面に形成された支持基板１０を準備する。支持基板１０は、例えば樹脂基板であり、側面に第１の電極６１と第２の電極６２が形成された領域を有する。第１の電極配線７１と基板側張り合わせ金属膜５２は、第１の電極６１と第２の電極６２に挟まれた領域に配置されている。このとき、第１の電極配線７１の端部が第１の電極６１と接続するようにする。
【００４２】
第１の電極６１及び第２の電極６２は、例えば、銅（Ｃｕ）メッキによって形成する。電源電極の材料は、発光装置の全体の強度などを考慮して選択される。Ｃｕメッキ以外にも、Ａｌ材などを電源電極に使用してもよい。
【００４３】
なお、支持基板１０の厚みが所定値になるまで、支持基板１０の表面を膜厚方向に研磨するバックグラインド工程によってエッチングする。これにより、図４に示すように、第１の電極６１及び第２の電極６２の下面が、支持基板１０の下面よりも下方に露出する。
【００４４】
そして、図５に示すように、素子側張り合わせ金属膜５１と基板側張り合わせ金属膜５２を張り合わせて、発光素子２０と支持基板１０を一体化する。
【００４５】
次いで、発光素子２０から半導体基板２００を削除する。例えば、半導体基板２００がシリコン基板である場合には、フッ硝酸を用いたウェットエッチングによって半導体基板２００を削除する。半導体基板２００がサファイア基板である場合には、レーザリフトオフ法などを使用する。
【００４６】
その後、図６に示すように、支持基板１０の表面に配置された基体を覆うように絶縁性保護膜１００を形成する。即ち、発光素子２０、第１金属膜４０、張り合わせ金属膜５０及び第１の電極配線７１の周囲が、光透過性の絶縁性保護膜１００によって覆われる。
【００４７】
そして、発光素子２０の上方で絶縁性保護膜１００の開口部を形成し、この開口部に露出する第２の半導体層２３の上面に表面電極８０を形成する。更に、絶縁性保護膜１００の開口部を埋め込むように第２の電極配線７２を形成する。図６に示すように、一方の端部が表面電極８０に接続する第２の電極配線７２は、他方の端部が第２の電極６２に接続するように、絶縁性保護膜１００の上面から側面に渡って配置される。なお、電極配線には、金（Ａｕ）膜などを使用するが、アルミニウム（Ａｌ）膜や銀（Ａｇ）膜も使用される。
【００４８】
次いで、図６に示したように、第１の電極６１の下面を覆うように第１の接続用電極９１を形成し、第２の電極６２の下面を覆うように第２の接続用電極９２を形成する。第１の接続用電極９１及び第２の接続用電極９２（以下、総称して「接続用電極」という。）は、例えばプリント基板などの実装基板に発光装置を取り付ける場合に、実装基板に配置された配線パターンと発光装置の電源電極とを接続するために使用される。接続用電極には、半田電極などが好適に使用される。
【００４９】
その後、支持基板１０と電源電極の上に光透過性膜１１０を形成する。そして、ダイシングによって発光装置を個々に分離する個片化処理を行う。以上により、図１に示す発光装置が完成する。
【００５０】
なお、素子側張り合わせ金属膜５１と基板側張り合わせ金属膜５２を張り合わせた構造が、図１に示した張り合わせ金属膜５０である。即ち、上記の製造方法では、支持基板１０と発光素子２０とを一体化するために、素子側張り合わせ金属膜５１と基板側張り合わせ金属膜５２とを張り合わせている。
【００５１】
バリア金属として使用される金属やボンディングに使用される金属などを、張り合わせ金属膜５０に使用できる。例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、Ｃｕ、Ａｇ及びタンタル（Ｔａ）などの金属或いはこれらの合金が、張り合わせ金属膜５０に使用される。なお、素子側張り合わせ金属膜５１と基板側張り合わせ金属膜５２は、同一の材料でもよいし、異なる材料でもよい。
【００５２】
なお、半田やスズ（Ｓｎ）などのＡｕよりも融点の低い材料を張り合わせ金属膜５０に使用することにより、３００℃以下の温度で、且つ短時間で、支持基板１０と発光素子２０とを一体化できる。例えば、素子側張り合わせ金属膜５１と基板側張り合わせ金属膜５２にＡｕＳｎを使用する。
【００５３】
上記のような本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、第２金属膜３０でのマイグレーションの発生が抑制された発光装置を実現できる。また、下方から支持基板１０によって発光素子２０の全体が支持される構造を実現できる。このため、発光素子２０に歪みによる応力が加わることが抑制される。
【００５４】
ＣＳＰ構造の発光装置では、パッケージが発光素子２０と接しているため、発光素子２０の機械的強度を補強して、信頼性の高い発光装置を実現できる。また、製造の過程で半導体基板２００が除去されるため、発光装置の高さを低くできる。更に、半導体基板２００の除去によって、発光素子２０からの光取り出し効率が向上する。
【００５５】
なお、上記の製造方法では、支持基板１０が樹脂基板である例を記載したが、支持基板１０に樹脂よりも機械的強度の高い材料を使用することが好ましい。なぜなら、ＣＳＰ構造の発光装置では、半導体基板２００が削除され、且つ、光透過性膜１１０にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの機械的強度の低い材料を使用するため、パッケージ全体の機械的強度が低い。
【００５６】
パッケージの機械的強度が低いと、発光装置を製品基板に組み込む際や、組み込んだ後に破損する危険がある。また、発光装置が破損しないように、組み込み装置の構成を工夫したり、組み込み速度を遅くしたりするなどの対応が必要である。
【００５７】
したがって、支持基板１０に機械的強度の高い材料を使用することによって、パッケージ全体の機械的強度を高くすることが好ましい。例えば支持基板１０にセラミック基板を使用することが、発光装置の機械的強度を高める上で有効である。支持基板１０をセラミック基板とするためには、例えば、液状にしたセラミック材料を所定の形状に形成した後に、高温で焼き固める。
【００５８】
支持基板１０にセラミック基板を使用することによって、発光装置の機械的強度が向上する。更に、セラミック基板は発光素子２０の下面の略全面を支持するように配置されるため、半導体基板２００を削除する工程などにおける製造時の歪みにより発光素子２０が破損することを抑制できる。また、製品組み立て時や取り扱い時に発光装置に加わる衝撃によって発光素子２０がダメージを受けることを防止できる。このように、支持基板１０をセラミック基板にすることによって、発光装置の破損や信頼性の低下を抑制することができる。また、製品組み立て時での半田熱処理などにより発生する熱歪みによるダメージを抑制できる。
【００５９】
ただし、セラミック基板の場合、セラミック基板を形成した後のバックグラインド工程やダイシングによる個片化処理が、樹脂基板に比べて困難である。このため、図４を参照して説明したように、第１の電極６１の下面及び第２の電極６２の下面が、支持基板１０の下面よりも下方に位置するように、支持基板１０を形成する。例えば、支持基板１０の下面と電源電極の下面との段差を、１０μｍ程度に設定する。これにより、支持基板１０としてセラミック基板を形成した後の、セラミック基板の研磨処理が不要になる。このため、研磨処理が支持基板１０や発光素子２０に与えるダメージを小さくすることができる。その結果、発光装置の歩留まりの低下や信頼性の低下を抑制できる。
【００６０】
更に、個片化処理するダイシングにおいてダイシングブレードが通過する場所に、電源電極が支持基板１０を貫通して配置されているようにすることが好ましい。これにより、ダイシングブレードによって支持基板１０よりも電源電極が主に切断される。このため、セラミック基板を使用した場合におけるダイシングの処理時間が減少する。また、ダイシングブレードの寿命が延びるため、製造コストを低減することができる。
【００６１】
また、金属の方がセラミックよりも硬度が低いため、切断時の歪みが金属の電源電極で緩和される。このため、発光素子２０に与えるダメージが緩和され、歩留まりよく信頼性の高い発光装置を実現できる。
【００６２】
図１に示した発光装置では、電源電極が支持基板１０の側面に配置されおり、ダイシングにおいて電源電極が主に切断されることによる上記の効果を得られる。
【００６３】
＜第１の変形例＞
既に述べたように、発光素子２０に加わる応力が、発光装置の特性に大きく影響する。特に、ＣＳＰ構造の発光装置は、発光素子２０がパッケージ材料と密着する構造であるため、パッケージ材料との線膨張係数との違いや加工時の変形によって、発光素子２０に応力が加わりやすい。
【００６４】
このため、図７に示すように、支持基板１０に、第１のセラミック層１１と、第１のセラミック層１１よりも密度が高く、線膨張係数の大きい第２のセラミック層１２とを積層した構造を有するセラミック基板を使用してもよい。図７に示すように、発光素子２０に近い側に、線膨張係数が小さく密度が低い第１のセラミック層１１が配置される。つまり、発光素子２０に近い側に、発光素子２０を構成する半導体層と線膨張係数の近い第１のセラミック層１１を配置する。これにより、セラミックを硬化させるときの歪みが緩和され、発光素子２０に加わる応力を低下させることができる。
【００６５】
また、支持基板１０の発光素子２０から遠い側を、線膨張係数の大きい第２のセラミック層１２にすることによって、支持基板１０の反りが抑制され、パッケージ全体としての強度が低下することを防止できる。したがって、図７に示した構造の支持基板１０を使用することによって、信頼性の高い、高効率の発光装置を実現できる。第１のセラミック層１１の線膨張係数や弾性係数を低くするには、例えば、フィラーを混入させたり、空孔率を高くしたりする方法などがある。
【００６６】
第１のセラミック層１１と第２のセラミック層１２を積層するためには、例えば、線膨張係数の異なる２枚のセラミックシート（グリーンシート）を接着して形成する方法や、塗布型セラミックスを２層重ねる方法などを使用できる。このように、第１のセラミック層１１及び第２のセラミック層１２は安価な方法で形成できる。
【００６７】
また、光透過性膜１１０にガラス基板を使用した場合、ガラス基板は弾性係数が高く、線膨張係数が大きく異なるため、発光素子２０に大きな応力が発生する。この場合は、第１のセラミック層１１の線膨張係数を第２のセラミック層１２の線膨張係数よりも小さくすることで、第１のセラミック層１１の線膨張係数をガラスに近づけることができる。これにより、発光素子２０に加わる応力を低下させることができる。
【００６８】
＜第２の変形例＞
支持基板１０の上面に電極配線が配置されると、支持基板１０による光反射機能が阻害される。このため、平面視で、発光素子２０の外側で支持基板１０の上面が露出していることが好ましい。
【００６９】
例えば、図８に示すように、第１の電極６１の上方及び第２の電極６２の上方に、支持基板１０の上部の一部を延在させる。即ち、第１の電極６１及び第２の電極６２は、支持基板１０の上面よりも下方に配置される。このとき、第１の電極配線７１と第２の電極配線７２は、平面視で発光素子２０の外側において、支持基板１０の内部を通過する部分を有する。これにより、発光素子２０の出射光が支持基板１０の露出した上面で反射する。
【００７０】
図８に示した発光装置は、第１の電極配線７１と第２の電極配線７２の一部が、第１のセラミック層１１と第２のセラミック層１２の間に配置された構造である。即ち、張り合わせ金属膜５０の端部と接続する第１の電極配線７１が、平面視で発光素子２０の外側を第１のセラミック層１１と第２のセラミック層１２の境界まで第１のセラミック層１１を貫通して膜厚方向に延伸する。そして、第１のセラミック層１１と第２のセラミック層１２の境界に沿って延伸する第１の電極配線７１の端部が、第１の電極６１に接続する。また、絶縁性保護膜１００の側面に配置された第２の電極配線７２が、平面視で発光素子２０の外側を第１のセラミック層１１と第２のセラミック層１２の境界まで第１のセラミック層１１を貫通して膜厚方向に延伸する。そして、第１のセラミック層１１と第２のセラミック層１２の境界に沿って延伸する第２の電極配線７２の端部が、第２の電極６２に接続する。
【００７１】
上記のように第１の電極配線７１と第２の電極配線７２を支持基板１０の内部を通過させることにより、発光素子２０から出射された光が支持基板１０の露出した上面で反射する。これにより、発光装置の輝度が向上する。
【００７２】
更に、支持基板１０の内部に第１の電極配線７１を配置することにより、発光素子２０の下方には第１の電極配線７１が配置されない。このため、発光素子２０に加わる応力が抑制される。
【００７３】
なお、セラミック層を積層した構造ではない支持基板１０の場合にも、第１の電極配線７１と第２の電極配線７２を支持基板１０の内部に配置することにより、支持基板１０の上面を露出させることができる。
【００７４】
＜第３の変形例＞
図１では、発光素子２０の第２の半導体層２３の上面に配置した表面電極８０を介して、第２の半導体層２３と第２の電極６２とを電気的に接続する例を示した。これに対し、図９に示した発光装置では、第２の半導体層２３と第２の電極６２とを接続する第２の電極配線７２が、第２の半導体層２３の下面と電気的に接続されている。
【００７５】
図９に示すように、第２の半導体層２３は、平面視で第１の半導体層２１及び発光層２２の配置されていない領域まで水平方向に延伸する延伸領域を有する。第２の電極配線７２は、第２の半導体層２３の延伸領域の下面に接続している。
【００７６】
図９に示した発光装置では、光取り出し面の全面から発光素子２０の出射光が出射される。このため、有効な光取り出し面を広くすることができる。
【００７７】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００７８】
上記では、支持基板１０と発光素子２０とを、張り合わせ金属膜５０によって一体化する例を示した。しかし、張り合わせ金属膜５０を使用しなくてもよい。つまり、図１０に示すように、第１の電極配線７１と第１金属膜４０を直接に接合することにより、支持基板１０と発光素子２０との間に張り合わせ金属膜５０が配置されていない発光装置を実現可能である。また、張り合わせ金属膜５０の代わりに導電性を有する樹脂接着剤を使用してもよい。
【００７９】
なお、図１０に示した発光装置においても、図８に示したように電極配線を支持基板１０の内部に通過させてもよい。
【００８０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことはもちろんである。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の半導体装置は、ＣＳＰ構造の発光装置の用途に利用可能である。
【図１】
2018116350.tif 000003
【図２】
2018116350.tif 000004
【図３】
2018116350.tif 000005
【図４】
2018116350.tif 000006
【図５】
2018116350.tif 000007
【図６】
2018116350.tif 000008
【図７】
2018116350.tif 000009
【図８】
2018116350.tif 000010
【図９】
2018116350.tif 000011
【図１０】
2018116350.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月21日(2017.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のセラミック層と、前記第１のセラミック層よりも線膨張係数の大きい第２のセラミック層とを積層した構造を有する支持基板と、
前記支持基板の上に配置された第１金属膜と、
前記第１金属膜の上部の一部に埋め込まれ、側面及び底面を前記第１金属膜に覆われた第２金属膜と、
前記第２金属膜の上面を覆って前記第１金属膜の上に配置された発光素子と
を備え、
前記第２金属膜が、前記第１金属膜よりも前記発光素子の出射光に対する反射率が高く、
前記第１金属膜が、前記第２金属膜よりもマイグレーションが発生しにくい
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記支持基板と前記第１金属膜との間に配置された張り合わせ金属膜を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１のセラミック層の上方に前記発光素子が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子が、第１の半導体層の上方に第２の半導体層を配置した積層構造を有し、
前記第１の半導体層と電気的に接続する第１の電極と、
前記第２の半導体層と電気的に接続する第２の電極と
を更に備え、
平面視で、前記発光素子の下面の全体が前記支持基板に覆われ、前記発光素子の外側に前記第１の電極と前記第２の電極がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の半導体層と前記第１の電極とを電気的に接続する第１の電極配線と、
前記第２の半導体層と前記第２の電極とを電気的に接続する第２の電極配線と
を更に備え、
前記第１の電極配線と前記第２の電極配線が、平面視で前記発光素子の外側に前記支持基板の内部を通過する部分を有し、
前記発光素子の外側で前記支持基板の上面が露出していることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１の電極の上方及び前記第２の電極の上方に前記支持基板の上部の一部が延在していることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第２の半導体層と前記第２の電極とが、前記第２の半導体層の上面に配置された表面電極を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一態様によれば、第１のセラミック層と、前記第１のセラミック層よりも線膨張係数の大きい第２のセラミック層とを積層した構造を有する支持基板と、支持基板の上に配置された第１金属膜と、第１金属膜の上部の一部に埋め込まれ、側面及び底面を第１金属膜に覆われた第２金属膜と、第２金属膜の上面を覆って第１金属膜の上に配置された発光素子とを備え、第２金属膜が、第１金属膜よりも発光素子の出射光に対する反射率が高く、第１金属膜が、第２金属膜よりもマイグレーションが発生しにくい発光装置が提供される。
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月29日(2018.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板の上に配置された第１金属膜と、
前記第１金属膜の上部の一部に埋め込まれ、側面及び底面を前記第１金属膜に覆われた第２金属膜と、
前記第２金属膜の上面を覆って前記第１金属膜の上に配置された発光素子と
を備え、
前記支持基板はセラミック基板であって、
前記セラミック基板が、
第１のセラミック層と、
前記第１のセラミック層よりも線膨張係数の大きい第２のセラミック層と
を積層した構造を有し、
前記発光素子に近い側に前記第１のセラミック層が配置され、
前記第２金属膜が、前記第１金属膜よりも前記発光素子の出射光に対する反射率が高く、
前記第１金属膜が、前記第２金属膜よりもマイグレーションが発生しにくい
ことを特徴とするＣＳＰ構造の発光装置。
【請求項２】
前記支持基板と前記第１金属膜との間に配置された張り合わせ金属膜を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光素子が、第１の半導体層の上方に第２の半導体層を配置した積層構造を有し、
前記第１の半導体層と電気的に接続する第１の電極と、
前記第２の半導体層と電気的に接続する第２の電極と
を更に備え、
平面視で、前記発光素子の下面の全体が前記支持基板に覆われ、前記発光素子の外側に前記第１の電極と前記第２の電極がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１の半導体層と前記第１の電極とを電気的に接続する第１の電極配線と、
前記第２の半導体層と前記第２の電極とを電気的に接続する第２の電極配線と
を更に備え、
前記第１の電極配線と前記第２の電極配線が、平面視で前記発光素子の外側に前記支持基板の内部を通過する部分を有し、
前記発光素子の外側で前記支持基板の上面が露出していることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１の電極の上方及び前記第２の電極の上方に前記支持基板の上部の一部が延在していることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第２の半導体層と前記第２の電極とが、前記第２の半導体層の上面に配置された表面電極を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一態様によれば、支持基板と、支持基板の上に配置された第１金属膜と、第１金属膜の上部の一部に埋め込まれ、側面及び底面を第１金属膜に覆われた第２金属膜と、第２金属膜の上面を覆って第１金属膜の上に配置された発光素子とを備え、支持基板はセラミック基板であって、セラミック基板が、第１のセラミック層と、第１のセラミック層よりも線膨張係数の大きい第２のセラミック層とを積層した構造を有し、発光素子に近い側に第１のセラミック層が配置され、第２金属膜が、第１金属膜よりも発光素子の出射光に対する反射率が高く、第１金属膜が、第２金属膜よりもマイグレーションが発生しにくいＣＳＰ構造の発光装置が提供される。
【国際調査報告】
2018116350.tif 000013
2018116350.tif 000014
2018116350.tif 000015
2018116350.tif 000016