(57)【要約】【課題】安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現する半導体ウェハを提供する。【解決手段】本発明の半導体ウェハは、複数の発光素子駆動用半導体チップが形成された半導体ウェハであって、発光素子駆動用半導体チップは、発光素子駆動用回路と上面に形成された電気信号端子及び複数のワイヤボンディング用パターンとを有し、電気信号端子を通じて発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子を上面に搭載し、少なくとも発光素子の上面を覆い、且つ複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない蛍光体が塗布されており、蛍光体の塗布された領域が、互いに隣接する複数の発光素子駆動用半導体チップに渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域である。【選択図】図１
2006019594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子駆動用半導体チップが形成された半導体ウェハであって、
前記発光素子駆動用半導体チップは、
発光素子駆動用回路と上面に形成された電気信号端子及び複数のワイヤボンディング用パターンとを有し、
前記電気信号端子を通じて前記発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子を上面に搭載し、
少なくとも前記発光素子の上面を覆い、且つ前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない蛍光体が塗布されており、
前記蛍光体の塗布された領域が、互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域である、
ことを特徴とする半導体ウェハ。
【請求項２】
前記蛍光体の塗布された領域が、ダイシングラインの１つに平行に長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハ。
【請求項３】
発光素子駆動用回路と上面に形成された電気信号端子及び複数のワイヤボンディング用パターンとを有する複数の発光素子駆動用半導体チップを半導体ウェハに形成する半導体ウェハ形成ステップと、
前記電気信号端子を通じて前記発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子をそれぞれの前記発光素子駆動用半導体チップの上面に搭載する発光素子搭載ステップと、
互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であって、少なくともそれぞれの前記発光素子の上面を覆い、且つそれぞれの前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない領域に、蛍光体を塗布する蛍光体塗布ステップと、
前記半導体ウェハをダイシングするダイシングステップと、
前記発光素子駆動用半導体チップの前記ワイヤボンディング用パターンと外部接続端子とをボンディングワイヤによって接続するワイヤボンディングステップと、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記蛍光体塗布ステップにおいて、互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続し、ダイシングラインの１つに平行に長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であって、少なくともそれぞれの前記発光素子の上面を覆い、且つそれぞれの前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない領域に、蛍光体を塗布することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
発光素子駆動用回路と上面に形成された電気信号端子及び複数のワイヤボンディング用パターンとを有する発光素子駆動用半導体チップと、
前記発光素子駆動用半導体チップの上面に搭載され、前記電気信号端子を通じて前記発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子と、
少なくとも前記発光素子の上面を覆い、且つ前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない、略一定幅の帯状の領域に塗布された蛍光体と、
前記ワイヤボンディング用パターンとボンディングワイヤによって接続される外部接続端子と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記蛍光体の塗布された領域が、ダイシングラインの１つに平行に長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ、半導体装置の製造方法、及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やデジタルカメラ等の電子機器において、可視発光ダイオード（可視ＬＥＤ）等の発光装置が利用される機会が増えている。特開２０００−２０８８２２号公報に、青色発光の発光素子（ＬＥＤ素子）に蛍光体を塗布することにより、白色の発光を得る従来例の発光装置が開示されている。
【０００３】
図８及び図１２〜１４を用いて、従来例の発光装置について説明する。図８は、従来例の発光装置の製造工程を示す図である。図１２は、従来例の半導体ウェハに発光素子を実装し、蛍光体を塗布した状態を示す図である。図１３は、図１２の半導体ウェハを切断して得られる従来例の発光装置の一部を示す斜視図である。図１４は、図１３の発光装置の平面図である。
【０００４】
図８及び図１２〜１４において、１１１はサファイア基板の表面にＧａＮのｎ型層、ＩｎＧａＮの活性層及びＧａＮのｐ型層を積層した発光素子、１１５はバンプ、１２６は蛍光体、８０１はボンダー、８０２は研磨機、８０３はダイサー、１１４は外部接続端子（銅合金リードフレーム）、１１６はボンディングワイヤ、１２０１は半導体ウェハ、１３０１は半導体ウェハ１２０１に複数形成されたツェナダイオード、１４０１はワイヤボンディング用パターンである。図８及び図１２〜１４において、同じ構成要素については、同じ符号を用いている。
【０００５】
従来例の発光装置の製造工程について説明する。発光素子１１１は、チップ単位でシートに貼り付けられている（ステップ８１１：ＬＥＤチップ）。半導体ウェハ１２０１に複数のツェナダイオード１３０１を形成し、各ツェナダイオード１３０１の上面の電極にバンプ１１５を形成する（ステップ８１２：バンプ形成）。バンプ１１５の上に発光素子１１１を搭載する（ステップ８１３：チップ接合）。ツェナダイオード１３０１の上に発光素子１１１を搭載することにより、発光素子１１１は静電破壊及び高耐圧破壊から保護される。発光素子１１１のサファイア基板の高さ及び平行度を基準面に対して均一にするために、研磨機８０２により研磨する（ステップ８１４：チップ研磨）。
【０００６】
ツェナダイオード１３０１は、上面に１つのワイヤボンディング用パターン１４０１を有する。ツェナダイオード１３０１のワイヤボンディング用パターン１４０１を汚さないようにメタルマスクを半導体ウェハ１２０１の上に載せた後、発光素子１１１とツェナダイオード１３０１とが一体化した半導体ウェハ１２０１上に蛍光物質を含有した蛍光体１２６をスクリーン印刷法によって発光素子１１１を覆うように塗布する（ステップ８１５：蛍光体塗布、図１２）。これにより、蛍光体１２６は、ツェナダイオード１３０１のワイヤボンディング用パターン１４０１を除く部分に塗布される（図１４）。蛍光体１２６を塗布した後、メタルマスクを取り外し、熱硬化する。蛍光体１２６の厚みを基準面に対し均一にし、設定値に近づけるために、研磨機８０２により蛍光体１２６を研磨する（ステップ８１６：蛍光体研磨）。
【０００７】
ダイサー８０３により半導体ウェハ１２０１をチップ単位にダイシングする（ステップ８１７：ダイシング、図１３）。リードフレーム１１４の上にチップ１３０１を取り付ける（ステップ８１８：ダイスボンド）。ワイヤボンディング用パターン１４０１と外部接続端子（リードフレーム）１１４とをボンディングワイヤ１１６で接続する（ステップ８１９：ワイヤーボンド）。光透過性の樹脂で封止する（ステップ８２０：封止）。光透過性樹脂で封止された状態のチップを発光モジュールと呼ぶ。
【０００８】
発光モジュールと、発光モジュールとは別個の半導体装置である、発光素子を駆動するドライバＩＣチップを含むドライバＩＣモジュール（図示していない。）とを、配線基板の上に搭載して、従来例の発光装置が得られる。
発光素子１１１は、ドライバＩＣチップから電気信号を供給され発光する。従来例の発光装置は、発光素子１１１の青色発光と、青色が蛍光体１２６によって波長変換された黄緑色との混色によって、白色を発光する。
【特許文献１】特開２０００−２０８８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電子機器の高集積化に伴い、実装面積の小さい発光装置が市場より要求されている。しかし、従来例の発光装置は、別々の半導体装置として形成された、発光素子１１１を含む発光モジュールと、ドライバＩＣチップを含むドライバＩＣモジュールとを配線基板上に搭載して構成される故に、実装面積が大きくなるという問題があった。発光素子１１１を複数個使用する発光装置はその実装面積が更に大きくなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するもので、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現する半導体ウェハ、半導体装置の製造方法、及び半導体装置を提供することを目的とする。
本発明は、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にし、短い工数で高い製品歩留まりを実現する、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置の製造方法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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は下記の構成を有する。請求項１に記載の発明は、複数の発光素子駆動用半導体チップが形成された半導体ウェハであって、前記発光素子駆動用半導体チップは、発光素子駆動用回路と上面に形成された電気信号端子及び複数のワイヤボンディング用パターンとを有し、前記電気信号端子を通じて前記発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子を上面に搭載し、少なくとも前記発光素子の上面を覆い、且つ前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない蛍光体が塗布されており、前記蛍光体の塗布された領域が、互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域である、ことを特徴とする半導体ウェハである。
【００１２】
本発明の半導体ウェハは、実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現できる。
発光素子とその駆動用半導体チップを有する本発明の半導体装置は、発光素子とツェナダイオードのみからなる従来例の半導体装置と比較して、多数の外部接続端子を有する。従って、発光素子駆動用半導体チップの上面には多数のワイヤボンディング用パターンが形成される。発光素子に蛍光体を塗布する時、ワイヤボンディング用パターンを汚さないようにしなければならない。ワイヤボンディング用パターンが発光素子の周りを取り囲むように発光素子駆動用半導体チップを構成にしたならば、発光素子と隣の発光素子との間にあるワイヤーボンディング用パターンに蛍光体が載らないようにしなければならない故に、スクリーン印刷法により半導体ウェハ上に多数搭載した発光素子に一度に蛍光体を塗布することができない。発光素子の１つずつに蛍光体を滴下して塗布する方法は、塗布時間が長くなり、蛍光体の厚さが不均一になって製品歩留まりの低下を招き、製品のコストアップを招く恐れがある。
【００１３】
ワイヤボンディング用パターンが発光素子の周りを取り囲むように発光素子駆動用半導体チップを構成し、ワイヤボンディング用パターンに蛍光体が付着しないようにメタルマスクを半導体ウェハの上に載せて、スクリーン印刷法により発光素子に蛍光体を塗布することもできない。メタルマスク上及びその周辺にあまりに大量の蛍光体が付着する故に、メタルマスクを取り除いた時、周辺にたまった蛍光体がワイヤーボンディング用パターンにまで流れ込む恐れがあるからである。蛍光体濃度を高くすると粘度が高くなり、流れ込みにくくなるが、研削量による色度変化が大きくなるため、色度調整が難しくなる。
【００１４】
本発明の半導体ウェハにおいては、互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であって、発光素子の上面を覆う塗布領域を設けるとともに、塗布領域以外の領域に複数のワイヤボンディング用パターンを設ける。これにより、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にする。本発明の半導体ウェハにより、製造工程において短い工数と高い製品歩留まりを実現し、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記蛍光体の塗布された領域が、ダイシングラインの１つに平行に長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハである。
本発明は、上記問題を解決するもので、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現する半導体ウェハを実現できるという作用を有する。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、発光素子駆動用回路と上面に形成された電気信号端子及び複数のワイヤボンディング用パターンとを有する複数の発光素子駆動用半導体チップを半導体ウェハに形成する半導体ウェハ形成ステップと、前記電気信号端子を通じて前記発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子をそれぞれの前記発光素子駆動用半導体チップの上面に搭載する発光素子搭載ステップと、互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であって、少なくともそれぞれの前記発光素子の上面を覆い、且つそれぞれの前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない領域に、蛍光体を塗布する蛍光体塗布ステップと、前記半導体ウェハをダイシングするダイシングステップと、前記発光素子駆動用半導体チップの前記ワイヤボンディング用パターンと外部接続端子とをボンディングワイヤによって接続するワイヤボンディングステップと、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１７】
本発明は、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にし、短い工数で高い製品歩留まりを実現する、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置の製造方法を実現できるという作用を有する。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記蛍光体塗布ステップにおいて、互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続し、ダイシングラインの１つに平行に長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であって、少なくともそれぞれの前記発光素子の上面を覆い、且つそれぞれの前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない領域に、蛍光体を塗布することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法である。
【００１９】
本発明は、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にし、短い工数で高い製品歩留まりを実現する、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置の製造方法を実現できるという作用を有する。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、発光素子駆動用回路と上面に形成された電気信号端子及び複数のワイヤボンディング用パターンとを有する発光素子駆動用半導体チップと、前記発光素子駆動用半導体チップの上面に搭載され、前記電気信号端子を通じて前記発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子と、少なくとも前記発光素子の上面を覆い、且つ前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない、略一定幅の帯状の領域に塗布された蛍光体と、前記ワイヤボンディング用パターンとボンディングワイヤによって接続される外部接続端子と、を有することを特徴とする半導体装置である。
【００２１】
本発明は、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にし、短い工数で高い製品歩留まりを実現する、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現できるという作用を有する。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、前記蛍光体の塗布された領域が、ダイシングラインの１つに平行に長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置である。
【００２３】
本発明は、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にし、短い工数で高い製品歩留まりを実現する、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現できるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現する半導体ウェハ及び半導体装置の製造方法を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にし、短い工数で高い製品歩留まりを実現する、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置の製造方法を得られるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。
【００２６】
《実施の形態》
図１〜１１、１５を用いて、本発明の実施の形態の発光素子駆動用半導体チップ、発光装置（半導体装置）、半導体ウェハ及び半導体装置の製造方法について説明する。図１〜１１において、同じ構成要素については同じ符号を用いている。図１は、本発明の実施の形態における発光装置の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’破線で切断した断面図である。図１５は、本発明の実施の形態の発光装置の回路構成を示す図である。
図１及び図２において、１０１は発光モジュール、１０２は基板、１０３は基板配線、１１１は発光素子、１１２はドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）、１１３はバンプ用パターン、１１４はリードフレーム、１１５はバンプ、１１６はボンディングワイヤ、１１７は光透過性樹脂、１１８はアルミ配線、１１９はレンズ、１２０はワイヤボンディング用パターン、１２１はＶＣＣ端子、１２２はＧＮＤ端子、１２３は制御端子、１２４はスイッチング端子、１２５は電圧帰還端子、１２６は蛍光体、１３１は絶縁膜、１３２はＰ型シリコン基板、１３３は絶縁層、１４１はコイル、１４２はショットキーダイオード、１４３は入力コンデンサ、１４４は出力コンデンサである。
【００２７】
本発明の実施の形態の発光装置は、発光モジュール１０１、コイル１４１、ショットキーダイオード１４２、入力コンデンサ１４３、及び出力コンデンサ１４４を基板１０２上に実装し、それぞれの素子を基板配線１０３で接続して、形成される。
発光モジュール１０１は、それぞれ別個のチップで構成された複数の発光素子１１１、ドライバＩＣチップ１１２、リードフレーム１１４、バンプ１１５、ボンディングワイヤ１１６、光透過性樹脂１１７、アルミ配線１１８、レンズ１１９、蛍光体１２６、ＶＣＣ端子１２１、ＧＮＤ端子１２２、制御端子１２３、スイッチング端子１２４、電圧帰還端子１２５を有する。
【００２８】
本発明の発光装置が従来例の発光装置と異なる点は、発光素子１１１をドライバＩＣチップ１１２上に実装して、発光モジュール１０１が形成されていることである。本発明の発光装置は、発光素子１１１をドライバＩＣチップ１１２上に実装するため、従来例の発光装置と比較して、発光装置全体の実装面積を大幅に小さくすることができる。
本発明の発光装置は、従来例のツェナダイオード１３０１を有しない。本発明の発光装置は、ドライバＩＣチップ１１２の内部に保護回路を設けることで、ツェナダイオードを有しなくても、発光素子１１１を外部から印加される電荷から保護することができる。
【００２９】
発光モジュール１０１の各素子について説明する。
発光素子１１１は、可視発光ダイオード（ＬＥＤ）である。発光素子の色は任意である。複数の発光素子がそれぞれ異なる波長で発光しても良い。実施の形態において、２個の発光素子１１１は青色発光ダイオードである。
【００３０】
ドライバＩＣチップ１１２は、リードフレーム１１４上に固定されている。ドライバＩＣチップ１１２は、Ｐ型シリコン基板１３２の上面をアルミ配線１１８と絶縁膜１３１とで覆われて、形成される。
実施の形態において、絶縁膜１３１は酸化膜（ＳｉＯ２）である。なお、絶縁膜１３１の材質は、酸化膜（ＳｉＯ２）に限定されず、窒化膜（ＳｉＮ）、高分子化合物（ポリイミド等）、樹脂（エポキシ等）等であっても良い。
【００３１】
ドライバＩＣチップ１１２上には、バンプ１１５を設けるためのバンプ用パターン１１３とボンディングワイヤ１１６を接続するためのワイヤボンディング用パターン１２０とがある。バンプ用パターン１１３及びワイヤボンディング用パターン１２０とは、ドライバＩＣチップ１１２上において、絶縁層１３３が存在しない部分のことである。
アルミ配線１１８と絶縁膜１３１の上面は、バンプ用パターン１１３及びワイヤボンディング用パターン１２０を除いて、絶縁層１３３で覆われている。
【００３２】
アルミ配線１１８上のバンプ用パターン１１３には、バンプ１１５が設けられ、発光素子１１１はバンプ１１５の上に実装される。発光素子１１１は、バンプ１１５及びアルミ配線１１８を介して、ドライバＩＣチップ１１２の内部回路素子と接続する。
アルミ配線１１８に代えて、金属配線層又は拡散層等で形成された導電経路により、ドライバＩＣチップ１１２及び複数の発光素子１１１の相互の接続をしても良い。金属配線層は、例えばアルミ、金又は銅で形成される。
【００３３】
ドライバＩＣチップ１１２は、ボンディングワイヤ１１６をワイヤボンディング用パターン１２０に接続して、内部回路素子と外部接続端子（ＶＣＣ端子１２１、ＧＮＤ端子１２２、制御端子１２３、スイッチング端子１２４、電圧帰還端子１２５）とを電気的に接続する。
【００３４】
ドライバＩＣチップ１１２は、実施の形態において、入力電圧を昇圧し、発光素子１１１に所定の電流を流す定電流回路である。これに代えて、ドライバＩＣチップは、入力電圧を昇圧し、発光素子１１１に所定の電圧を印加する定電圧回路であっても良い。ドライバＩＣチップは、入力電圧を一定電圧に昇圧する定電圧回路と、並列に接続された複数の発光素子のそれぞれに所定の電流を流す定電流回路とを有していても良い。ドライバＩＣチップは、入力電圧を降圧し、発光素子１１１に所定の電流を流す定電流回路、又は発光素子１１１に所定の電圧を印加する定電圧回路であっても良い。
【００３５】
制御端子１２３は、発光装置のＯＮ／ＯＦＦ切替を行う。入力電圧がＨｉｇｈの時、ドライバＩＣチップ１１２が動作して、発光素子１１１は連続発光する。入力電圧がＬｏｗの時、ドライバＩＣチップ１１２は動作を停止し、発光素子１１１の発光も停止する。制御端子１２３にパルス電圧を入力することで、発光素子１１１を点滅の繰り返し動作させることもできる。
【００３６】
スイッチング端子１２４は、ショットキーダイオード１４２のアノード端子とコイル１４１とに接続している。電圧帰還端子１２５は、基板配線１０３によって、ショットキーダイオード１４２のカソード端子と出力コンデンサ１４４とに接続している。実施の形態の発光装置においては、外部接続端子としての電流帰還端子は設けられていない。入力コンデンサ１４３は、ＶＣＣ配線とＧＮＤ配線との間に接続される。出力コンデンサ１４４は、電圧帰還端子１２５とＧＮＤ配線との間に配置される。コイル１４１は、スイッチング端子１２４とＶＣＣ配線との間に接続される。
【００３７】
スイッチング端子１２４、コイル１４１、ショットキーダイオード１４２、入力コンデンサ１４３、及び出力コンデンサ１４４は、昇圧回路を構成する。外部電源からの入力電圧をコイル１４１とショットキーダイオード１４２を用いて昇圧動作を行い、出力コンデンサ１４４へ入力電圧より高い電圧を出力する。出力コンデンサ１４４の電圧は、発光素子１１１に印加される。
【００３８】
発光素子１１１は、ドライバＩＣチップ１１２から電気信号を供給され発光する。発光素子１１１の周辺は、蛍光体１２６で覆われている。本発明の発光装置は、発光素子１１１の青色発光と、青色が蛍光体１２６によって波長変換された黄緑色との混色によって、白色を発光する。
発光素子１１１の上部に配置された凸レンズ１１９は、発光素子１１１の光を集光し、光の指向性を強くし、基板１０２に垂直な方向の輝度を高める。
【００３９】
光透過性樹脂１１７は、発光素子１１１、ドライバＩＣチップ１１２、リードフレーム１１４、レンズ１１９を含む全体を覆い、固定する。光透過性樹脂１１７は、パラボラ形状であって、光を実効的に全反射して集光し、基板１０２に垂直な方向の輝度を高める反射面を形成している。実施の形態において、光透過性樹脂１１７及び凸レンズ１１９は、同一材質で一体に形成されている。複数の発光素子１１１は、一体で形成された１個の光透過性樹脂１１７及び凸レンズ１１９の焦点近傍に配置されている。光透過性樹脂１１７で覆われたチップを、発光モジュール１０１と呼ぶ。
【００４０】
図１５の実施の形態の発光装置（半導体装置）の回路図を説明する。ドライバＩＣチップ１１２は、第１の保護回路５０１、駆動回路５０２、電圧検出回路５０３、及び電流検出抵抗５０４を有する。１４０は外部電源である。
第１の保護回路５０１は、電圧帰還端子１２５へのサージ電圧の印加で電圧検出回路５０３が静電破壊されることを防止すると共に、サージ電圧の印加で発光素子１１１が静電破壊されることを防止する。実施の形態において、第１の保護回路５０１は、ツェナダイオードである。  
駆動回路５０２は、ＡＮＤ回路５１１、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５１２を有する。
電圧検出回路５０３は、第１の分圧抵抗５２１、第２の分圧抵抗５２２、第２の基準電圧５２３、コンパレータ５２４、第１の基準電圧５２５、誤差アンプ５２６、鋸波発振器５２７、及びＰＷＭコンパレータ５２８を有する。
【００４１】
駆動回路５０２は、外部電源１４０からの入力電圧をコイル１４１、ショットキーダイオード１４２、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ５１２を用いて昇圧し、出力コンデンサ１４４へ入力電圧より高い電圧を出力する。出力コンデンサ１４４の電圧は、電圧帰還端子１２５を通して、発光素子１１１のアノードに印加される。発光素子１１１のカソードは、電流検出抵抗５０４に接続される。
【００４２】
出力コンデンサ１４４に昇圧出力が発生し、発光素子１１１を流れる電流は電流検出抵抗５０４によって検出されて、電圧検出回路５０３により一定電流が流れるように制御される。
電圧検出回路５０３において、誤差アンプ５２６、発振器５２７、及びＰＷＭコンパレータ５２８は、電流検出抵抗５０４の端子間電圧が誤差アンプ５２６の非反転入力端子に入力される第１の基準電圧５２５と等しくなるように、負帰還の動作を行う。このように電流検出抵抗５０４に流れる電流を一定にすることで、発光素子１１１に流れる電流を一定に制御し、発光の明るさを一定に保つことができる。
電圧検出回路５０３において、第１、第２の分圧抵抗５２１、５２２、第２の基準電圧５２３、及びコンパレータ５２４は、出力コンデンサ１４４の出力電圧（電圧帰還端子１２５の電圧）が規定値を超えないように出力電圧の検出及び制御を行う保護回路である。
【００４３】
発光素子１１１のアノード側は電圧帰還端子１２５を通して外部に電気的に露出している。実装工程などにおいて、電圧帰還端子１２５を通して発光素子アノードに印加されるサージは、第１の保護回路５０１により吸収される。第１の保護回路５０１は本来、ドライバＩＣチップ１１２の内部を保護するための回路であるが、発光素子１１１と発光モジュール１０１内で接続されることで発光素子１１１の保護回路としても機能する。よって従来例の発光装置で必要であったツェナダイオード１３０１を省略することができる。発光素子１１１のカソード側は電流検出抵抗５０４に発光モジュール１０１内部で接続されているため、外部からのサージ印加を受けることがない。
【００４４】
図３〜８を用いて、本発明の実施の形態の発光装置の製造工程について説明する。図３は、半導体ウェハの上に発光素子を搭載した図である。図４は、図３の半導体ウェハに蛍光体１２６を塗布した図である。図５は、図３の半導体ウェハの部分拡大平面図である。図６は、参考用の半導体ウェハの部分拡大平面図である。図７は、図４の半導体ウェハを切断した後の発光装置の斜視図である。図８は、本発明の実施の形態の発光装置の製造工程を示す図である。図８の発光装置の製造工程は、従来例と同一である。但し、従来例の半導体ウェハ１２０１はツェナダイオード１３０１で形成されたが、本発明の半導体ウェハ３０１はドライバＩＣ（発光素子駆動用回路）１１２で形成される。
図３〜８において、３０１は半導体ウェハ、５０１は蛍光体塗布領域、５０２はワイヤボンディング用パターン配置領域、１１１は発光素子、１１５はバンプ、１２６は蛍光体、８０１はボンダー、８０２は研磨機、８０３はダイサー、１１４は外部接続端子（銅合金リードフレーム）、１１６はボンディングワイヤ、１２０はワイヤボンディング用パターンである。
【００４５】
発光素子１１１は、チップ単位でシートに貼り付けられている（ステップ８１１：ＬＥＤチップ）。半導体ウェハ３０１にドライバＩＣ１１２の発光素子駆動用回路を行列状に多数形成する（ドライバＩＣチップ１１２）。
【００４６】
各ドライバＩＣ１１２の上面の電極にバンプ１１５を形成する（ステップ８１２：バンプ形成）。次にボンダー８０１で発光素子１１１を電極形成面を下にしてピックアップし、半導体ウェハ３０１のドライバＩＣに位置合わせをし、バンプ１１５を接触させながら、溶着させることにより、電気的接続をとりながら固定させる。このようにして、バンプ１１５の上に発光素子１１１を搭載する（ステップ８１３：チップ接合）。発光素子１１１のサファイア基板の高さ及び平行度を基準面に対して均一にするために、研磨機８０２により研磨する（ステップ８１４：チップ研磨）。
【００４７】
ドライバＩＣ１１２は、上面に複数のワイヤボンディング用パターン１２０を有する。ドライバＩＣ１１２のワイヤボンディング用パターン１２０を汚さないようにメタルマスクを半導体ウェハ３０１の上に載せた後、発光素子１１１とドライバＩＣ１１２とが一体化した半導体ウェハ３０１上に蛍光物質を含有した蛍光体１２６をスクリーン印刷法によって発光素子１１１を覆うように塗布する（ステップ８１５：蛍光体塗布、図４）。これにより、蛍光体１２６は、ドライバＩＣ１１２のワイヤボンディング用パターン１２０を除く部分に塗布される。
【００４８】
図４及び５に示すように、本発明の発光装置は、発光素子１１１を蛍光体塗布領域５０１内に実装し、ドライバＩＣチップ１１２の全てのワイヤボンディング用パターン１２０をドライバＩＣチップのワイヤボンディング用パターン配置領域５０２内に配置している。蛍光体塗布領域５０１は、少なくとも各発光素子１１１の上面を覆い、且つ複数のワイヤボンディング用パターン１２０の上面を覆わない蛍光体１２６の塗布領域であって、互いに隣接する複数のドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）１１２に渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域である。実施の形態において、蛍光体塗布領域５０１は半導体ウェハ３０１の端から端まで伸びる帯状の領域である。図５において、蛍光体塗布領域５０１及びワイヤボンディング用パターン配置領域５０２はドライバＩＣチップ１１２の一辺に対して平行な帯状の領域である。蛍光体塗布領域５０１は、ドライバＩＣチップ１１２の中心側の領域である。
【００４９】
ワイヤボンディング用パターン配置領域５０２は、蛍光体塗布領域５０１を除いた両外側の領域であり、複数のワイヤボンディング用パターン１２０が設けられている。ステップ８１５の蛍光体塗布前に、ワイヤボンディング用パターン１２０保護用のメタルマスクは、半導体ウェハ３０１のワイヤボンディング用パターン配置領域５０２上に載せられる。
【００５０】
従来例のツェナダイオード１３０１を用いた発光装置の場合、ツェナダイオード１３０１上のワイヤボンディング用パターン１４０１は一つであったので、容易に蛍光体１２６を発光素子１１１にスクリーン印刷することができた。これに対し、ドライバＩＣチップ１１２は、ワイヤボンディング用パターン１２０を複数個有するため、その配置の仕方が重要になる。
図６に示すように、ワイヤボンディング用パターン１２０が発光素子１１１の周りを取り囲むようにドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）１１２を構成したならば、半導体ウェハ上に、互いに隣接する複数のドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）１１２に渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の蛍光体塗布領域５０１を形成することが出来ない。それ故に、蛍光体１２６を発光素子１１１にスクリーン印刷法によって塗布することができない。
【００５１】
図４及び５に示すように本発明の半導体ウェハ３０１上には、互いに隣接する複数のドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）１１２に渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の蛍光体塗布領域５０１が形成される故に、蛍光体１２６を発光素子１１１にスクリーン印刷法によって塗布することができる。全てのワイヤボンディング用パターン１２０はワイヤボンディング用パターン配置領域５０２内に配置する故に、蛍光体１２６で汚される恐れはない。
【００５２】
蛍光体１２６を塗布した後、メタルマスクを取り外し、熱硬化する。蛍光体１２６の厚みを基準面に対し均一にし、設定値に近づけるために、研磨機８０２により蛍光体１２６を研磨する（ステップ８１６：蛍光体研磨）。ダイサー８０３により半導体ウェハ３０１をチップ単位にダイシングする（ステップ８１７：ダイシング、図７）。発光素子１１１とドライバＩＣチップ１１２とを一体化し蛍光体１２６を塗布したチップを、リードフレーム１１４上に取り付ける（ステップ８１８：ダイスボンド）。
【００５３】
ワイヤボンディング用パターン１２０と外部接続端子（リードフレーム）１１４とをボンディングワイヤ１１６で接続する（ステップ８１９：ワイヤーボンド）。光透過性の樹脂１１７で封止する（ステップ８２０：封止）。発光モジュール１０１が完成する。発光モジュール１０１を基板１０２に搭載して、本発明の発光装置（白色ＬＥＤランプ）ができる（図１及び図２）。
【００５４】
図８においては外部接続端子の数を４個で記載しているが、本発明においては５個の外部接続端子を有する。ステップ８１８及び８１９に示すリードフレーム１１４を切断することによって、図１及び図２に示すリードフレーム１１４と外部接続端子（ＶＣＣ端子１２１、ＧＮＤ端子１２２、制御端子１２３、スイッチング端子１２４、電圧帰還端子１２５）となる。
なお、図８の発光装置の製造工程のうち、チップ研磨と蛍光体研磨のステップは省略しても良い。
【００５５】
なお、本発明の実施の形態においては、発光素子１１１を２個有する発光装置について説明したが、発光素子の個数は２個に限定されない。任意の数の発光素子を実装した場合であっても、互いに隣接する複数のドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）に渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の蛍光体塗布領域を形成するように半導体ウェハを構成する。例えば、図９及び図１０に示すように、ドライバＩＣチップ１１２を半導体ウェハ上に行列状に配列する。これにより、蛍光体１２６をスクリーン印刷により発光素子１１１に塗布することができる。
【００５６】
なお、本発明の実施の形態の発光装置においては、蛍光体塗布領域５０１及びワイヤボンディング用パターン配置領域５０２をドライバＩＣチップ１１２の一辺に対して平行に設けた。これに代えて、図１１に示すように、ドライバＩＣチップ１１２の対角線を走る、複数のドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）１１２に渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の蛍光体塗布領域を設けても良い。この場合であっても、蛍光体１２６をスクリーン印刷により発光素子１１１に塗布することができる。
【００５７】
なお、本発明の実施の形態の発光装置においては、ワイヤボンディング用パターン１２０を５個有したが、これに限定されず任意の数のワイヤボンディング用パターン１２０を有しても良い。任意の数のワイヤボンディング用パターン１２０は、ワイヤボンディング用パターン配置領域５０２に配置する。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、発光素子を有する半導体ウェハ、発光素子を有する半導体装置の製造方法、及び発光素子を有する半導体装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態の発光装置の構成を示す平面図
【図２】図１のＡ−Ａ’間で切断した断面の正面図
【図３】本発明の半導体ウェハの上に発光素子を実装した状態を示す図
【図４】本発明の半導体ウェハに蛍光体を塗布した状態を示す図
【図５】本発明の半導体ウェハの部分拡大平面図
【図６】参考用の半導体ウェハの部分拡大平面図
【図７】本発明の半導体ウェハを切断した後の発光装置の一部を示す斜視図
【図８】本発明及び従来例の発光装置の製造工程を示す図
【図９】本発明のドライバＩＣチップのワイヤボンディング用パターン配置領域を示す平面図
【図１０】本発明のドライバＩＣチップのワイヤボンディング用パターン配置領域を示す平面図
【図１１】本発明のドライバＩＣチップのワイヤボンディング用パターン配置領域を示す平面図
【図１２】従来例の半導体ウェハの上に発光素子を実装し、蛍光体を塗布した状態を示す図
【図１３】図１２の従来例の半導体ウェハを切断した後の発光装置の一部を示す斜視図
【図１４】図１３の発光装置の平面図
【図１５】本発明の実施の形態の発光装置の回路構成を示す図
【符号の説明】
【００６０】
１０１    発光モジュール
１０２    基板
１０３    基板配線
１１１    発光素子
１１２    ドライバＩＣチップ
１１３    バンプ用パターン
１１４    リードフレーム
１１５    バンプ
１１６    ボンディングワイヤ
１１７    光透過性樹脂
１１８    アルミ配線
１１９    レンズ
１２０、１４０１    ワイヤボンディング用パターン
１２１    ＶＣＣ端子
１２２    ＧＮＤ端子
１２３    制御端子
１２４    スイッチング端子
１２５    電圧帰還端子
１２６    蛍光体
１３１    絶縁膜
１３２    Ｐ型シリコン基板
１３３    絶縁層
１４１    コイル
１４２    ショットキーダイオード
１４３    入力コンデンサ
１４４    出力コンデンサ
３０１、１２０１    半導体ウェハ
５０１    蛍光体塗布領域
５０２    ワイヤボンディング用パターン配置領域
１３０１  ツェナダイオード
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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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１５】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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