(57)【要約】【課題】  半導体基板の側面にレジストを塗布する際、レジストを厚く塗布せずとも半導体基板の側面におけるレジスト切れの発生を防止する。【解決手段】  本発明の半導体発光装置は、ｎをｎ≧４とするとき、半導体基板の側面は、半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１と、半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２と、第１の面Ｆ１と第２の面Ｆ２との間の少なくとも１つの面Ｆ３，・・・，Ｆ(ｎ−１)とからなり、半導体基板の表面と半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１とのなす角度をθ１、半導体基板の裏面と半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２とのなす角度をθ２、半導体基板の側面の互いに隣接する面Ｆ１とＦ３，・・・，Ｆ２とＦ(ｎ−１)のなす角度をそれぞれθ３，・・・，θｎとするとき、各角度θ１，θ２，θ３，・・・，θｎは、１０９．４°よりも大きく、１８０°よりも小さい。【選択図】      図５
2009152425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に半導体発光素子が載置されて構成される半導体発光装置において、
半導体発光素子が載置される側を半導体基板の表面とし、半導体発光素子が載置される側とは反対の側を半導体基板の裏面とするとき、前記半導体基板には、前記半導体基板の表面から半導体基板の側面を経て前記半導体基板の裏面へ回り込む電極パターンが形成され、
ｎをｎ≧４とするとき、前記半導体基板の側面は、前記半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１と、前記半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２と、第１の面Ｆ１と第２の面Ｆ２との間の少なくとも１つの面Ｆ３，・・・，Ｆ(ｎ−１)とからなり、
前記半導体基板の表面と前記半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１とのなす角度をθ１、前記半導体基板の裏面と前記半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２とのなす角度をθ２、前記半導体基板の側面の互いに隣接する面Ｆ１とＦ３，・・・，Ｆ２とＦ(ｎ−１)のなす角度をそれぞれθ３，・・・，θｎとするとき、各角度θ１，θ２，θ３，・・・，θｎは、１０９．４°よりも大きく、１８０°よりも小さいことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体発光装置において、前記半導体基板はシリコン基板であり、前記半導体基板の表面および前記半導体基板の裏面は（１００）面よりなり、前記半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１および前記半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２は（１１１）面よりなることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の半導体発光装置において、前記半導体基板の表面には、凹部構造を有するホーンが形成され、該ホーン内に半導体発光素子が載置されることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体発光装置において、前記半導体基板がシリコン基板である場合、前記ホーンは（１００）面の底面と４つの（１１１）面の傾斜側面とにより構成されており、前記ホーンの底面上に半導体発光素子が載置されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の半導体発光装置において、表面から連続してなる方向における前記第１の面Ｆ１の長さＬ１は、裏面から連続してなる方向における前記第２の面Ｆ２の長さＬ２よりも長いことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光装置において、前記ホーンの前記半導体基板の表面から前記半導体基板の裏面へ向かう深さが、前記第１の面Ｆ１の前記半導体基板の表面から前記半導体基板の裏面へ向かう深さと等しいかまたは大きいことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項７】
（ａ）表面と裏面とに絶縁膜を備えた半導体基板を準備する工程と、
（ｂ）前記絶縁膜上にレジストパターンを形成し、該絶縁膜を部分的にエッチングすることにより、半導体基板の表面と裏面とにエッチングマスクを形成する工程と、
（ｃ）前記半導体基板に対して異方性エッチングを実施してスルーホールを形成することで、前記半導体基板の側面を形成する工程と、
（ｄ）前記半導体基板の表面から前記半導体基板の側面を経て前記半導体基板の裏面へ回り込む電極パターンを形成する工程と、
（ｅ）前記半導体基板上に半導体発光素子を実装する工程と、
を有しており、
前記工程（ｃ）において、ｎをｎ≧４とするとき、前記半導体基板の側面は、前記半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１と、前記半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２と、第１の面Ｆ１と第２の面Ｆ２との間の少なくとも１つの面Ｆ３，・・・，Ｆ(ｎ−１)とから形成され、
前記半導体基板の表面と前記半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１とのなす角度をθ１、前記半導体基板の裏面と前記半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２とのなす角度をθ２、前記半導体基板の側面の互いに隣接する面Ｆ１とＦ３，・・・，Ｆ２とＦ(ｎ−１)のなす角度をそれぞれθ３，・・・，θｎとするとき、各角度θ１，θ２，θ３，・・・，θｎは、１０９．４°よりも大きく、１８０°よりも小さいことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項８】
（ａ）表面と裏面とに絶縁膜を備えた（１００）シリコン基板を準備する工程と、
（ｂ）前記絶縁膜上にレジストパターンを形成し、該絶縁膜を部分的にエッチングすることにより、前記シリコン基板の表面と裏面とにエッチングマスクを形成する工程と、
（ｃ）前記シリコン基板に対して異方性エッチングを実施して、（１００）面を底面とし４つの（１１１）面を傾斜側面とするホーンを形成し、また、スルーホールを形成して側面を形成する工程と、
（ｄ）前記シリコン基板の表面から前記シリコン基板の側面を経て前記シリコン基板の裏面へ回り込む電極パターンを形成する工程と、
（ｅ）前記ホーンの底面上に半導体発光素子を実装する工程と、
を有しており、
前記工程（ｃ）において、前記スルーホールが貫通してから、さらにエッチングを進行させることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８記載の半導体発光装置の製造方法において、前記工程（ｂ）において、狙いとする前記ホーンの深さにエッチングが到達する以前に前記スルーホールが貫通するように、前記エッチングマスクを設計することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の半導体発光装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）において、前記シリコン基板表面の絶縁膜に形成する前記スルーホール用開口面積を、該シリコン基板裏面の絶縁膜に形成する該スルーホール用開口面積より大きくすることにより、
前記工程（ｃ）において、表面から連続してなる方向における前記第１の面Ｆ１の長さＬ１が、裏面から連続してなる方向における前記第２の面Ｆ２の長さＬ２よりも長くなるように前記スルーホールを形成することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は特許文献１に示されている発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置）の構成例を示す図である。図１を参照すると、この発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置）を製造するのに、まず、シリコン基板３０を、光リソグラフィ技術とエッチングを行なって所定形状に加工する。より詳細に、特許文献１に示されている発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置）の製造方法では、シリコン基板３０をＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性溶液にて結晶異方性エッチング加工する。これにより、（１００）面に平行な底面と、底面に５４．７°の角度を有する（１１１）面に平行な４つの斜面からなるＬＥＤ搭載用のホーン３３が形成される。また、シリコン基板３０の両面にエッチング開口パターンを形成し、結晶異方性エッチング加工することによって、ＬＥＤ搭載用のホーン３３内の電極と表面実装用電極とを電気的に接続するためのスルーホールすなわち側面３４をホーン３３の作製と同時に作製する。このとき、スルーホールすなわち側面３４には、図２に示すように、シリコン基板３０の表面から連続する（１１１）面とシリコン基板３０の裏面から連続する（１１１）面とが突き合い、１０９．４°の角部が形成されることとなる。
【０００３】
異方性エッチングにて加工したシリコン基板３０をフォトリソグラフィーによりレジストパターニングし、金属膜を成膜した後にリフトオフを実施することで、ＬＥＤ電極パターン３１ａ，３１ｂが形成される。ここで、ホーン３３内に形成された電極パターン３１ａ，３１ｂは、反射膜としての機能を兼ねる。また、ホーン３３内の電極パターン３１ａ，３１ｂは、スルーホールすなわち側面３４を介して、シリコン基板３０の裏面の電極パターン３１ａ，３１ｂと電気的に接続される。このように、パッケージの裏面に電極を形成することで、給電基板への表面実装が可能となり、パッケージを小型化することが可能となる。なお、図１において、符号３２は、ホーン３３の底部に実装されるＬＥＤ素子である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２３９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置；シリコンパッケージ）の製造プロセスにおいて、図３に示すように電極パターンを形成するために（逆にいえば、２つの電極パターン間の絶縁を図る絶縁パターンを形成するために）、レジストスプレーコーターを用いてスルーホールすなわち側面３４にレジストを塗布する際、（１１１）面同士が突き合うことで形成されるスルーホール角部でレジスト切れが起こり、製造歩留りが低下するという問題がある。なお、図３において右側の面はダイシング面である。
【０００６】
すなわち、異方性エッチングにて加工したシリコン基板への電極パターン形成は、レジストパターニング、金属膜成膜、リフトオフというプロセスを経て実施される。立体形状を有するシリコン基板へのレジスト塗布はスプレーコーターを用いることで実現が可能であるが、鋭い角部に対してレジストを塗布することは非常に困難であり、レジストパターン切れが発生する。
【０００７】
図１，図２の発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置；シリコンパッケージ）のシリコン基板３０において、スルーホールの角部は１０９．４°と最も角度が鋭い箇所であり、特にレジストパターン切れが発生しやすい。スルーホール角部にてレジストパターン切れが生じると、スルーホールでのパターニングは不可能である。例えば図３に示すようにスルーホールのパターニングにより電気的分離を図ろうとする際、スルーホール角部でレジスト切れが起こると、レジストで保護されていない角部に金属膜が成膜されることとなり、スルーホール部での絶縁不良が発生する。
【０００８】
これを解決する手段としては、スプレーコーターによりレジストを厚く塗布することが考えられるが、レジストを厚く塗布するとシリコン基板３０内の場所による厚みの不均一が起こり、パターン幅にばらつきが生じるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、スルーホールすなわち半導体基板の側面にレジストを塗布する際に、レジストを厚く塗布せずともスルーホールすなわち半導体基板の側面におけるレジスト切れの発生を有効に防止することの可能な半導体発光装置およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、半導体基板上に半導体発光素子が載置されて構成される半導体発光装置において、
半導体発光素子が載置される側を半導体基板の表面とし、半導体発光素子が載置される側とは反対の側を半導体基板の裏面とするとき、前記半導体基板には、前記半導体基板の表面から半導体基板の側面を経て前記半導体基板の裏面へ回り込む電極パターンが形成され、
ｎをｎ≧４とするとき、前記半導体基板の側面は、前記半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１と、前記半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２と、第１の面Ｆ１と第２の面Ｆ２との間の少なくとも１つの面Ｆ３，・・・，Ｆ(ｎ−１)とからなり、
前記半導体基板の表面と前記半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１とのなす角度をθ１、前記半導体基板の裏面と前記半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２とのなす角度をθ２、前記半導体基板の側面の互いに隣接する面Ｆ１とＦ３，・・・，Ｆ２とＦ(ｎ−１)のなす角度をそれぞれθ３，・・・，θｎとするとき、各角度θ１，θ２，θ３，・・・，θｎは、１０９．４°よりも大きく、１８０°よりも小さいことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体発光装置において、前記半導体基板はシリコン基板であり、前記半導体基板の表面および前記半導体基板の裏面は（１００）面よりなり、前記半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１および前記半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２は（１１１）面よりなることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の半導体発光装置において、前記半導体基板の表面には、凹部構造を有するホーンが形成され、該ホーン内に半導体発光素子が載置されることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の半導体発光装置において、前記半導体基板がシリコン基板である場合、前記ホーンは（１００）面の底面と４つの（１１１）面の傾斜側面とにより構成されており、前記ホーンの底面上に半導体発光素子が載置されていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の半導体発光装置において、表面から連続してなる方向における前記第１の面Ｆ１の長さＬ１は、裏面から連続してなる方向における前記第２の面Ｆ２の長さＬ２よりも長いことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項６記載の発明は、請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光装置において、前記ホーンの前記半導体基板の表面から前記半導体基板の裏面へ向かう深さが、前記第１の面Ｆ１の前記半導体基板の表面から前記半導体基板の裏面へ向かう深さと等しいかまたは大きいことを特徴としている。
【００１６】
また、請求項７記載の発明は、（ａ）表面と裏面とに絶縁膜を備えた半導体基板を準備する工程と、
（ｂ）前記絶縁膜上にレジストパターンを形成し、該絶縁膜を部分的にエッチングすることにより、半導体基板の表面と裏面とにエッチングマスクを形成する工程と、
（ｃ）前記半導体基板に対して異方性エッチングを実施してスルーホールを形成することで、前記半導体基板の側面を形成する工程と、
（ｄ）前記半導体基板の表面から前記半導体基板の側面を経て前記半導体基板の裏面へ回り込む電極パターンを形成する工程と、
（ｅ）前記半導体基板上に半導体発光素子を実装する工程と、
を有しており、
前記工程（ｃ）において、ｎをｎ≧４とするとき、前記半導体基板の側面は、前記半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１と、前記半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２と、第１の面Ｆ１と第２の面Ｆ２との間の少なくとも１つの面Ｆ３，・・・，Ｆ(ｎ−１)とから形成され、
前記半導体基板の表面と前記半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１とのなす角度をθ１、前記半導体基板の裏面と前記半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２とのなす角度をθ２、前記半導体基板の側面の互いに隣接する面Ｆ１とＦ３，・・・，Ｆ２とＦ(ｎ−１)のなす角度をそれぞれθ３，・・・，θｎとするとき、各角度θ１，θ２，θ３，・・・，θｎは、１０９．４°よりも大きく、１８０°よりも小さいことを特徴としている。
【００１７】
また、請求項８記載の発明は、（ａ）表面と裏面とに絶縁膜を備えた（１００）シリコン基板を準備する工程と、
（ｂ）前記絶縁膜上にレジストパターンを形成し、該絶縁膜を部分的にエッチングすることにより、前記シリコン基板の表面と裏面とにエッチングマスクを形成する工程と、
（ｃ）前記シリコン基板に対して異方性エッチングを実施して、（１００）面を底面とし４つの（１１１）面を傾斜側面とするホーンを形成し、また、スルーホールを形成して側面を形成する工程と、
（ｄ）前記シリコン基板の表面から前記シリコン基板の側面を経て前記シリコン基板の裏面へ回り込む電極パターンを形成する工程と、
（ｅ）前記ホーンの底面上に半導体発光素子を実装する工程と、
を有しており、
前記工程（ｃ）において、前記スルーホールが貫通してから、さらにエッチングを進行させることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項９記載の発明は、請求項７または請求項８記載の半導体発光装置の製造方法において、前記工程（ｂ）において、狙いとする前記ホーンの深さにエッチングが到達する以前に前記スルーホールが貫通するように、前記エッチングマスクを設計することを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１０記載の発明は、請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の半導体発光装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）において、前記シリコン基板表面の絶縁膜に形成する前記スルーホール用開口面積を、該シリコン基板裏面の絶縁膜に形成する該スルーホール用開口面積より大きくすることにより、
前記工程（ｃ）において、表面から連続してなる方向における前記第１の面Ｆ１の長さＬ１が、裏面から連続してなる方向における前記第２の面Ｆ２の長さＬ２よりも長くなるように前記スルーホールを形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１乃至請求項１０の発明によれば、
ｎをｎ≧４とするとき、半導体基板の側面は、半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１と、半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２と、第１の面Ｆ１と第２の面Ｆ２との間の少なくとも１つの面Ｆ３，・・・，Ｆ(ｎ−１)とからなり、
半導体基板の表面と半導体基板の表面に隣接する第１の面Ｆ１とのなす角度をθ１、半導体基板の裏面と半導体基板の裏面に隣接する第２の面Ｆ２とのなす角度をθ２、半導体基板の側面の互いに隣接する面Ｆ１とＦ３，・・・，Ｆ２とＦ(ｎ−１)のなす角度をそれぞれθ３，・・・，θｎとするとき、各角度θ１，θ２，θ３，・・・，θｎは、１０９．４°よりも大きく、１８０°よりも小さくなっており、半導体基板の側面の形状が多角化し、半導体基板の側面の角部が従来のものに比べてより鈍い角度を有するものとなることで、半導体基板の側面におけるスプレーコーターによるレジスト塗布を確実に行なうことができ、半導体基板の側面におけるレジスト切れの発生を有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図４は本発明に係る半導体発光装置の構成例を示す図である。なお、図４の例では、半導体発光装置は発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置）であるとする。
【００２３】
図４を参照すると、本発明の半導体発光装置は、半導体基板１０上に（より正確には、半導体基板１０上に形成された電極上に）、半導体発光素子（いまの場合、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子））２が載置されて構成されている。
【００２４】
より詳細に、半導体発光素子２が載置される側を半導体基板１０の表面とし、半導体発光素子２が載置される側とは反対の側を半導体基板１０の裏面とするとき、前記半導体基板１０には、前記半導体基板１０の表面から半導体基板１０の側面４を経て前記半導体基板１０の裏面へ回り込む電極パターン１ａ，１ｂが形成されている。なお、図４の例では、半導体発光素子（例えば、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子））２は、半導体基板１０上に（より正確には、半導体基板１０上に形成された一方の電極１ａに）ダイボンディングされた後に，ワイヤボンディングにて他方の電極１ｂに電気的に接続されているが、図１に示したように、半導体発光素子（例えば、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子））２に搭載されたバンプを介して電極１ａ，１ｂにそれぞれ電気的に接続されても良い。
【００２５】
図５は、図４に示す半導体発光装置の半導体基板１０の側面４の拡大図である。図５を参照すると、本発明の半導体発光装置は、ｎをｎ≧４とするとき、前記半導体基板１０の側面４が、前記半導体基板１０の表面５に隣接する第１の面Ｆ１と、前記半導体基板１０の裏面６に隣接する第２の面Ｆ２と、第１の面Ｆ１と第２の面Ｆ２との間の少なくとも１つの面Ｆ３，・・・，Ｆ(ｎ−１)とからなり、
前記半導体基板１０の表面５と前記半導体基板１０の表面５に隣接する第１の面Ｆ１とのなす角度をθ１、前記半導体基板１０の裏面６と前記半導体基板１０の裏面６に隣接する第２の面Ｆ２とのなす角度をθ２、前記半導体基板１０の側面４の互いに隣接する面Ｆ１とＦ３，・・・，Ｆ２とＦ(ｎ−１)のなす角度をそれぞれθ３，・・・，θｎとするとき、各角度θ１，θ２，θ３，・・・，θｎが、１０９．４°よりも大きく、１８０°よりも小さいことを特徴としている。
【００２６】
すなわち、ｎが４である場合には、半導体基板１０の側面４は、図６に示すようになり、また、ｎが５である場合には、半導体基板１０の側面４は、図７に示すようになる。
【００２７】
より具体的に、前記半導体基板１０はシリコン基板であり、前記半導体基板１０の表面５および前記半導体基板１０の裏面６は（１００）面よりなり、前記半導体基板１０の表面５に隣接する第１の面Ｆ１および／または前記半導体基板１０の裏面６に隣接する第２の面Ｆ２は（１１１）面よりなっている。この場合、後述のように、スルーホールすなわち側面４が貫通してから、さらにエッチングを進行させることにより（すなわち、第１の面Ｆ１と第２の面Ｆ２とがつながってから、さらにエッチングを進行させることにより）、図８に示すように、第１の面Ｆ１と第２の面Ｆ２との間に、（１１１）面とは異なる傾斜面（高次の面）Ｆ３，Ｆ４が現れ、図７に示すような状態のものとなる。
【００２８】
ここで、高次の面とは、（１００），（１１０），（１１１）といった低次の面以外の面（例えば、（２１１）面，（４１１）面）を指し、高次の面が集合した見かけ上の面が形成されていても良い。
【００２９】
図７に示すような状態のものとなるとき、シリコンの高次の面で形成される傾斜面と（１００）面とで構成させる角度は５４．７°以上であるため、スルーホール角部の形状は多角化し、図１，図２と比べてより鈍い角度（１０９．４°以上）を有するスルーホール角部が形成される。
【００３０】
このように、本発明は、スルーホール形状が多角化され、より鈍い角度を有するスルーホール角部が形成されることで、スルーホール角部でのレジスト塗布を確実に行なうことが可能となり、スルーホールにおけるパターニングを、レジスト切れに起因する導通不良なしに容易に行なうことが出来る。すなわち、スルーホール角部の形状が多角化され、より鈍い角度を有するスルーホール角部が形成されることで、スプレーコーターによるレジスト塗布が確実に行なわれ、スルーホールでのパターニング歩留りが大きく向上する。
【００３１】
なお、図４の半導体発光装置では、半導体基板１０の表面には、凹部構造を有するホーン３が形成され、該ホーン３内に半導体発光素子（例えば、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子））２が載置されている。
【００３２】
具体的に、半導体基板１０がシリコン基板である場合、前記ホーン３は、（１００）面の底面と４つの（１１１）面の傾斜側面とにより構成され、前記ホーン３の底面上に（より正確には、ホーン３の底面上の電極パターン上に）半導体発光素子２が載置されている。
【００３３】
より詳細に、後述のように、異方性エッチングにて加工したシリコン基板１０をフォトリソグラフィーによりレジストパターニングし、金属膜を成膜した後にリフトオフを実施することで、電極パターン１ａ，１ｂが形成される。ここで、ホーン３内に形成された電極パターン１ａ，１ｂは、反射膜としての機能を兼ねる。また、ホーン３内の電極パターン１ａ，１ｂは、スルーホールすなわち側面４を介して、シリコン基板１０の裏面の電極パターン１ａ，１ｂと電気的に接続される。このように、パッケージの裏面に電極を形成することで、給電基板への表面実装が可能となり、パッケージを小型化することが可能となる。
【００３４】
また、図４，図５の半導体発光装置では、表面５から連続してなる方向における前記第１の面Ｆ１の長さＬ１は、裏面６から連続してなる方向における前記第２の面Ｆ２の長さＬ２よりも長いものとなっている。そして、ホーン３の半導体基板１０の表面５から半導体基板１０の裏面６へ向かう深さが、第１の面Ｆ１の半導体基板１０の表面５から半導体基板１０の裏面６へ向かう深さと等しいかまたは大きいものとなっている。
【００３５】
このような構成では、表面５から連続してなる方向における前記第１の面Ｆ１の長さＬ１が裏面６から連続してなる方向における前記第２の面Ｆ２の長さＬ２よりも長いものとなっていることにより、ホーン３の底部の半導体基板（シリコン基板）１０の厚みを薄くすることが可能であり、半導体発光素子（例えば、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子））２から発生する熱を効率的に給電基板側へ放熱することが可能となる。
【００３６】
上記のような構成の本発明の半導体発光装置は、次のような工程により製造できる。
【００３７】
すなわち、本発明の半導体発光装置の製造方法は、
（ａ）表面と裏面とに絶縁膜を備えた半導体基板１０を準備する工程と、
（ｂ）前記絶縁膜上にレジストパターンを形成し、該絶縁膜を部分的にエッチングすることにより、半導体基板１０の表面と裏面とにエッチングマスクを形成する工程と、
（ｃ）前記半導体基板１０に対して異方性エッチングを実施してスルーホールを形成することで、半導体基板１０の側面４を形成する工程と、
（ｄ）前記半導体基板１０の表面から前記半導体基板１０の側面４を経て前記半導体基板１０の裏面へ回り込む電極パターン１ａ，１ｂを形成する工程と、
（ｅ）前記半導体基板１０上に（より正確には、半導体基板１０上に形成された電極上）に半導体発光素子２を実装する工程と、
を有しており、
前記工程（ｃ）において、ｎをｎ≧４とするとき、前記半導体基板１０の側面４は、前記半導体基板１０の表面に隣接する第１の面Ｆ１と、前記半導体基板１０の裏面に隣接する第２の面Ｆ２と、第１の面Ｆ１と第２の面Ｆ２との間の少なくとも１つの面Ｆ３，・・・，Ｆ(ｎ−１)とから形成され、
前記半導体基板１０の表面と前記半導体基板１０の表面に隣接する第１の面Ｆ１とのなす角度をθ１、前記半導体基板１０の裏面と前記半導体基板１０の裏面に隣接する第２の面Ｆ２とのなす角度をθ２、前記半導体基板１０の側面４の互いに隣接する面Ｆ１とＦ３，・・・，Ｆ２とＦ(ｎ−１)のなす角度をそれぞれθ３，・・・，θｎとするとき、各角度θ１，θ２，θ３，・・・，θｎは、１０９．４°よりも大きく、１８０°よりも小さいことを特徴としている。
【００３８】
より具体的に、本発明の半導体発光装置の製造方法は、
（ａ）表面と裏面とに絶縁膜を備えた（１００）シリコン基板１０を準備する工程と、
（ｂ）前記絶縁膜上にレジストパターンを形成し、該絶縁膜を部分的にエッチングすることにより、前記シリコン基板１０の表面と裏面とにエッチングマスクを形成する工程と、
（ｃ）前記シリコン基板１０に対して異方性エッチングを実施して、（１００）面を底面とし４つの（１１１）面を傾斜側面とするホーン３を形成し、また、スルーホールを形成してシリコン基板１０の側面４を形成する工程と、
（ｄ）前記シリコン基板１０の表面から前記シリコン基板１０の側面４を経て前記シリコン基板１０の裏面へ回り込む電極パターン１ａ，１ｂを形成する工程と、
（ｅ）前記ホーン３の底面上に（より正確には、ホーン３の底面上の電極パターン上に）半導体発光素子２を実装する工程と、
を有しており、
前記工程（ｃ）において、前記スルーホールが貫通してから、さらにエッチングを進行させることを特徴としている。
【００３９】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明のスルーホールすなわちシリコン基板１０の側面４の製造工程を説明するための図である。図９（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照すると、シリコン基板１０の表面と裏面とに絶縁膜（酸化膜）のマスクを形成し、この酸化膜をエッチングマスクとして、表面と裏面との両面からシリコン基板１０に対して同時に異方性エッチングを行なう（図９（ａ））。シリコン基板１０に対して異方性エッチングを行なってスルーホールが貫通してから（図９（ｂ））、さらにエッチングを進行させることによって、図７に示したようにスルーホールには新たな高次の面が出現し、スルーホール形状が多角化し、より鈍い角度を有するスルーホール角部が形成される（図９（ｃ））。
【００４０】
ここで、スルーホールが貫通してから、さらにエッチングを進行させるためには、前記工程（ｂ）において、狙いとする前記ホーン３の深さにエッチングが到達する以前に前記スルーホールが貫通するように、前記エッチングマスクを設計するのが好ましい。
【００４１】
また、前記工程（ｂ）において、前記シリコン基板表面の絶縁膜に形成する前記スルーホール用開口面積を、該シリコン基板裏面の絶縁膜に形成する該スルーホール用開口面積より大きくすることにより、
前記工程（ｃ）において、表面５から連続してなる方向における前記第１の面Ｆ１の長さＬ１が裏面６から連続してなる方向における前記第２の面Ｆ２の長さＬ２より長くなるように前記スルーホールを形成することができ、この場合には、前述したように、ホーン３の底部の半導体基板（シリコン基板）１０の厚みを薄くすることが可能となり、半導体発光素子（例えば、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子））２から発生する熱を効率的に給電基板側へ放熱することが可能となる。
【００４２】
次に、本発明の半導体発光装置の製造方法を、より具体的に説明する。
【００４３】
まず、スルーホールにおいて表面と裏面とが貫通してから、更にエッチングを進行させるように、表面と裏面のエッチング開口パターンを設計する。具体的には、狙いのホーン深さにエッチングが到達する前にスルーホールが貫通するように、図１０に示すように、オーバーラップ値Δｔを織り込んで開口パターンを設計する。このように設計した開口パターンを有するシリコン基板１０を異方性エッチングして、表面と裏面とが貫通して（１１１）面よりなる面Ｆ１，Ｆ２が現れた後、更にエッチングを進行させることで、スルーホールの角部を起点とし、シリコンの高次の面（例えば、（２１１）面，（４１１）面など）が出現して（１１１）面と異なる傾斜面が形成される。前述したように、シリコンの高次の面で形成される傾斜面と（１００）面とで構成させる角度は５４．７°以上であるため、スルーホール角部の形状は多角化し、図１，図２と比べてより鈍い角度（１０９．４°以上）を有するスルーホール角部が形成される。
【００４４】
この際、裏面のエッチング開口パターンはエッチングの途中で（１１１）面が突き合い三角形状が現れるように設計されている。具体的には、シリコン基板１０の厚みの１／２以下の高さでエッチングが停止するように開口パターンは設計されている。また、表面の開口パターンは、狙いとするＬＥＤ搭載用ホーン３の深さまでエッチングが進行した際にスルーホールが貫通するように設計されている。裏面でエッチングが停止するタイミングはエッチング開口パターンに依存するため、裏面開口パターン設計値の調整により、任意の深さのＬＥＤ搭載ホーン３の作製と同時にスルーホールを作製することが可能となる。
【００４５】
スルーホールが貫通した後の更なるエッチングにより高次の面が出現する理由について詳細は明らかではないが、スルーホール角部においてダングリングボンドの多いシリコン原子が出現することがエッチングメカニズム変化の要因であると考えられる。
【００４６】
また、図１１に示すように、シリコン基板１０に対し、レーザーまたはドライエッチング技術を用いて予め垂直なスルーホールを形成した後に、エッチング開口パターンを作製し、異方性エッチングを実施することによって、１０９．４°以上の鈍い角度を有するスルーホールを形成することもできる。
【００４７】
本発明による半導体発光装置（シリコンパッケージ）の製造方法について、図１２に基づきより詳細に説明する。
【００４８】
まず、図１２（Ａ）に示すように、鏡面シリコンウエハ１０の表面および裏面に拡散炉を用いて厚さ５００ｎｍの熱酸化シリコン膜２１を作製する。次に、フォトリソグラフィー技術によってレジストパターンを形成し、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）によって熱酸化シリコン膜をエッチング除去することで、図１２（Ｂ）に示すように、酸化シリコン膜２１のパターンを形成する。パターニングされた酸化シリコン膜２１をマスクとして、例えば２０％ＴＭＡＨ溶液による結晶異方性エッチングによって、図１２（Ｃ）に示すように、ホーン３とスルーホール（すなわち側面）４とを同時に作製する。ここで、スルーホール（すなわち側面）４が貫通してから、さらにエッチングを進行させることによって、スルーホール（すなわち側面）４には高次の面（例えば、（２１１）面，（４１１）面など）が出現する。なお、上記工程において、ホーン３とスルーホール４は必ずしも同時に作製する必要は無いが、同時に作製する方が余分な工程が必要なくて好ましい。
【００４９】
ホーン３およびスルーホール４を作製した後、ＢＨＦ溶液によって一旦すべての熱酸化シリコン膜２１を除去し、図１２（Ｄ）に示すように、再びシリコン基板１０の表面に拡散炉を用いて厚さ５００ｎｍの熱酸化シリコン膜２２を作製する。続いて、立体形状へのレジスト塗布技術であるレジストスプレーコーティングによってレジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術によって熱酸化シリコン膜２２上に、図１２（Ｅ）に示すように、レジストパターン２３を形成する。
【００５０】
次に、酸化シリコン膜２２上にレジストパターン２３が形成されたシリコン基板１０に、積層の金属膜２４を図１２（Ｆ）に示すように表面，裏面にそれぞれ形成する。例えば表面には、３層積層の金属膜を成膜する。すなわち、シリコン熱酸化膜上に、密着層としてＴｉまたはＴｉ−Ｎｉ合金膜を、バリアメタル層としてＮｉまたはＰｔまたはＰｄ膜を、反射層としてＡｇまたはＡｌまたはＡｇ合金膜を、連続的に成膜する。また裏面にも、３層積層の金属膜を成膜する。すなわち、シリコン熱酸化膜上に、密着層としてＴｉまたはＴｉ−Ｎｉ合金膜を、バリアメタル層としてＮｉまたはＰｔまたはＰｄ膜を、反射層としてＡｇまたはＡｌまたはＡｇ合金膜を、連続的に成膜する。
【００５１】
続いて、図１２（Ｇ）に示すように、３層積層の金属膜をリフトオフすることで、ＬＥＤ発光装置の反射膜を兼ねた電極パターン１ａ，１ｂを作製することが出来る。なお、図１２ではリフトオフプロセスによる電極パターニングの例を示したが、酸・アルカリ溶液によるウエットエッチングや、ＲＩＥのようなドライエッチングプロセスにより電極をパターニングすることも可能である。また、初めに３層の金属膜を成膜しておいて、電着レジストによってレジストパターンを形成し、その後、酸，アルカリ溶液によるウエットエッチングまたはＲＩＥなどによるドライエッチングプロセスにより電極をパターニングすることも可能である。
【００５２】
このように電極パターン１ａ，１ｂが作製されたシリコン基板１０に対し、図１２（Ｈ−１）に示すように、半導体発光素子（例えば、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子））２を一方の電極パターン１ａにダイボンディングした後に、ワイヤボンディングにて他方の電極パターン１ｂに電気的に接続するか、あるいは、図１２（Ｈ−２）に示すように、半導体発光素子（例えば、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子））２に搭載されたバンプを介して各電極パターン１ａ，１ｂにそれぞれ電気的に接続することにより、半導体発光装置（発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置））を作製することが出来る。電気的接続は、Ａｕ−Ｓｎ共晶合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ共晶はんだを用いても行なうことが出来る。特に青色ＬＥＤ素子をボンディングし、図１２（Ｉ）に示すように蛍光体などの波長変換材料が分散したような透明樹脂または透明ガラス材料２５でホーン３内を封止することによって、白色ＬＥＤ発光装置が得られる。
【００５３】
本発明に基づいて製造される半導体発光装置（シリコンパッケージ）について、パッケージ内におけるスルーホールの配置は、図１３（ａ）乃至（ｆ）に上面図で示すように、任意に設計することが可能である。すなわち、局所的にスルーホールを形成したり、４面にスルーホールを形成したりすることができる。また、パッケージ側面ではなく、パッケージ内にスルーホールを形成することも可能である。これにより、複数の半導体発光素子（例えば、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子））をダイボンディングする際のパターン配線の自由度が広がり、半導体発光装置の設計が容易となる。また、上述の例では異方性エッチングによりホーン３を形成するとしたが、ホーン３を形成せずに同様なスルーホールの配置形態を採ることも可能である。
【００５４】
また、上述した例では、半導体発光素子２が、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子）であり、半導体発光装置が発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置）であるとしたが、半導体発光素子２としては、発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子）以外のもの、例えば半導体レーザ素子などでもよい（すなわち、半導体発光装置は、発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置）以外のもの、例えば半導体レーザ装置などでもよい）。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、単色ＬＥＤ発光装置、蛍光体励起型白色ＬＥＤ発光装置（一般照明、ストロボ、バックライトなど）、ＲＧＢ混色型白色ＬＥＤ発光装置、調光回路搭載ＬＥＤ発光装置、受発光一体型フォトセンサ、フォトインターラプタ、フォトカプラ等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来の発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置）の構成例を示す図である。
【図２】図１の発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置）のシリコン基板のスルーホールすなわち側面を示す図である。
【図３】図１の発光ダイオード装置（ＬＥＤ装置；シリコンパッケージ）において、電極パターンの製造プロセスを説明するための図である。
【図４】本発明に係る半導体発光装置の構成例を示す図である。
【図５】図４に示す半導体発光装置の半導体基板の側面の拡大図である。
【図６】本発明における半導体基板の側面の一例を示す図である。
【図７】本発明における半導体基板の側面の一例を示す図である。
【図８】本発明における半導体基板の側面の一例を示す図である。
【図９】本発明における半導体基板のスルーホールすなわち側面の製造方法を説明するための図である。
【図１０】本発明における半導体基板のスルーホールの設計方法を説明するための図である。
【図１１】本発明における半導体基板のスルーホールすなわち側面の他の例を示す図である。
【図１２】本発明に係る半導体発光装置の製造工程例を示す図である。
【図１３】パッケージ内におけるスルーホールの配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１          電極パターン
２          半導体発光素子
４          半導体基板の側面
１０        半導体基板
【図１】
2009152425.tif 000003
【図２】
2009152425.tif 000004
【図３】
2009152425.tif 000005
【図４】
2009152425.tif 000006
【図５】
2009152425.tif 000007
【図６】
2009152425.tif 000008
【図７】
2009152425.tif 000009
【図８】
2009152425.tif 000010
【図９】
2009152425.tif 000011
【図１０】
2009152425.tif 000012
【図１１】
2009152425.tif 000013
【図１２】
2009152425.tif 000014
【図１３】
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