半导体发光装置的制造方法

半导体发光装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供包含半导体部、第一金属柱、第二金属柱及绝缘层的半导体发光装置。半导体部包含第一面、第二面及发光层。第二面包含与发光层重叠的第一区域及不与发光层重叠的第二区域。第一金属柱与第二区域电性连接。第一金属柱包含第一金属层及第二金属层。第二金属层的硬度比第一金属层的硬度硬。第一金属层设置在第二面与第二金属层的至少一部分之间。第二金属柱在第二方向与第一金属柱并排，与第一区域电性连接，第二方向与从第一面朝向第二面的第一方向交叉。第二金属柱包含第三金属层及第四金属层。第四金属层的硬度比第三金属层的硬度硬。第三金属层设置在第二面与第四金属层的至少一部分之间。绝缘层设置在第一金属柱与第二金属柱之间。
【专利说明】
半导体发光装置
[0001] [相关申请案]
[0002] 本申请案享有以日本专利申请案2015-52160号（申请日：2015年3月16日）为基础 申请案的优先权。本申请案通过参照该基础申请案而包含基础申请案的全部内容。
技术领域
[0003] 本发明的实施方式涉及一种半导体发光装置。
【背景技术】
[0004] 存在芯片尺寸封装结构的半导体发光装置。半导体发光装置通过LED(Light Emitting Diode，发光二极管)元件与焚光体的组合而放射出白色光等可见光及其他波段 的光。在这种半导体发光装置中，期待提高生产性。

【发明内容】

[0005] 本发明的实施方式提供一种高生产性的半导体发光装置。
[0006] 根据本发明的实施方式，提供一种包含半导体部、第一金属柱、第二金属柱、及绝 缘层的半导体发光装置。所述半导体部包含第一面、所述第一面的相反侧的第二面、及发光 层。所述第二面包含与所述发光层重叠的第一区域、及不与所述发光层重叠的第二区域。所 述第一金属柱与所述第二区域电性连接。所述第一金属柱包含第一金属层、及第二金属层。 所述第二金属层的硬度比所述第一金属层的硬度硬。所述第一金属层设置在所述第二面与 所述第二金属层的至少一部分之间。所述第二金属柱在第二方向上与所述第一金属柱并 排，并与所述第一区域电性连接，所述第二方向与从所述第一面朝向所述第二面的第一方 向交叉。所述第二金属柱包含第三金属层、及第四金属层。所述第四金属层的硬度比所述第 三金属层的硬度硬。所述第三金属层设置在所述第二面与所述第四金属层的至少一部分之 间。所述绝缘层设置在所述第一金属柱与所述第二金属柱之间。
[0007] 根据本发明的另一实施方式，提供一种包含半导体部、第一金属柱、第二金属柱、 及绝缘层的半导体发光装置。所述半导体部包含第一面、与所述第一面相反的侧的第二面、 及发光层。所述第二面包含与所述发光层重叠的第一区域、及不与所述发光层重叠的第二 区域。所述第一金属柱与所述第二区域电性连接。所述第一金属柱包含第一金属层、及第二 金属层。所述第一金属层包含沿着从所述第一面朝向所述第二面的第一方向的第一侧面。 所述第二金属层的硬度比所述第一金属层的硬度硬。所述第二金属柱在与所述第一方向交 叉的第二方向上，与所述第一金属柱并排，并与所述第一区域电性连接。所述第二金属柱包 含第三金属层、及第四金属层。所述第三金属层包含沿着所述第一方向的第二侧面。所述第 四金属层的硬度比所述第三金属层的硬度硬。所述绝缘层设置在所述第一金属柱与所述第 二金属柱之间。所述第二金属层设置在所述第一侧面与所述绝缘层之间。所述第四金属层 设置在所述第二侧面与所述绝缘层之间。
【附图说明】
[0008] 图1A及图1B是例示第一实施方式的半导体发光装置的示意图。
[0009] 图2是例示半导体发光装置的平面布局的示意性俯视图。
[0010]图3是例示第一实施方式的另一种半导体发光装置的示意性剖视图。
[0011]图4A及图4B是例示第一实施方式的半导体发光装置的制造方法的步骤顺序示意 性剖视图。
[0012] 图5A及图5B是例示第一实施方式的半导体发光装置的制造方法的步骤顺序示意 性剖视图。
[0013] 图6A及图6B是例示第一实施方式的半导体发光装置的制造方法的步骤顺序示意 性剖视图。
[0014] 图7A及图7B是例示第一实施方式的半导体发光装置的制造方法的步骤顺序示意 性剖视图。
[0015] 图8A及图8B是例示第一实施方式的半导体发光装置的制造方法的步骤顺序示意 性剖视图。
[0016] 图9A及图9B是例示第一实施方式的半导体发光装置的制造方法的步骤顺序示意 性剖视图。
[0017] 图10A及图10B是例示第一实施方式的半导体发光装置的制造方法的步骤顺序示 意性剖视图。
[0018] 图11A及图11B是例示第一实施方式的半导体发光装置的制造方法的步骤顺序示 意性剖视图。
[0019] 图12是例示第二实施方式的半导体发光装置的示意性剖视图。
[0020]图13是例示第二实施方式的另一种半导体发光装置的示意性剖视图。
[0021] 图14是例示第三实施方式的半导体发光装置的一部分的示意性剖视图。
【具体实施方式】
[0022] 以下，一面参照图式一面对本发明的各实施方式进行说明。
[0023] 另外，图式是示意性或概念性的图，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的 比率等未必与现实情况相同。此外，即便是在表示相同部分的情况下，也存在根据图式而使 相互的尺寸或比率不同地表示的情况。
[0024] 另外，在本案说明书与各图中，对与在已述的图中说明的要素相同的要素标注相 同的符号，并适当省略详细的说明。
[0025] (第一实施方式）
[0026] 图1A及图1B是例示第一实施方式的半导体发光装置的示意图。
[0027] 图1A是例示半导体发光装置的示意性剖面图。
[0028] 图1B是例示半导体发光装置的示意性俯视图。
[0029] 如图1A及图1B所示，半导体发光装置110包含半导体部15。半导体部15包含第一导 电型的第一半导体层11、第二导电型的第二半导体层12、及发光层13。例如，第一导电型是η 型。第二导电型是Ρ型。也可为第一导电型是Ρ型，第二导电型是η型。以下，对第一导电型是η 型、且第二导电型是P型的情况进行说明。
[0030] 第一半导体层11例如包含基底缓冲层、及η型GaN层。第二半导体层12例如包含p型 GaN层。发光层13设置在第一半导体层11的一部分11a与第二半导体层12之间。发光层13含 有发出蓝光、紫光、蓝紫光、紫外光等的材料。发光层13的发光峰值波长例如为430纳米(nm) 以上470nm以下。
[0031] 半导体发光装置110包含第一电极16、第二电极17、层间绝缘层18、第一配线层21、 第二配线层22、第一金属柱23、第二金属柱24、绝缘层25、及荧光体层30。
[0032] 第一电极16与第一半导体层11的其他部分lib电性连接。第一电极16例如与第一 半导体层11的其他部分lib接触。第一电极16是η电极。第二电极17与第二半导体层12电性 连接。第二电极17例如与第二半导体层12接触。第二电极17是ρ电极。另外，所谓电性连接的 状态除直接接触的状态以外，还包括中间介置有其他导电构件等的状态。
[0033] 半导体部15包含第一面15a、及与第一面15a为相反侧的第二面15b。在该例中，第 一面15a成为半导体部15的上表面，第二面15b成为半导体部15的下表面。半导体部15的第 二面15b包含与发光层13重叠的第一区域15e、及不与发光层13重叠的第二区域15f。第一区 域15e是半导体部15中积层有发光层13的区域。第一区域15e是发光区域。第二区域15f是半 导体部15中未积层发光层13的区域。
[0034] 第一电极16在Z轴方向上与第二区域15f重叠。第二电极17在Z轴方向上与第一区 域15e重叠。另外，所谓"重叠"是指当投影在相对于Z轴方向垂直的平面上时至少一部分重 叠的状态。在该例中，第二区域15f包围第一区域15e，第一电极16包围第二电极17。另外，第 一电极16及第二电极17的配置并不限于该例。
[0035] 电流穿过第一电极16与第二电极17而供给至发光层13,从而发光层13发光。然后， 从发光层13放射的光从第一面15a的侧向半导体发光装置110的外部出射。
[0036] 在第一面15a上设置有对半导体发光装置110的出射光赋予所期望的光学特性的 荧光体层30。荧光体层30包含多个粒状的荧光体。多个粒状的荧光体通过发光层13的放射 光而被激发，放射出与该放射光不同的波长的光。多个粒状的荧光体通过结合材料而一体 化。来自发光层13的放射光透过结合材料。所谓"透过"也包括吸收光的一部分的情况。
[0037] 在第二面15b下设置有支撑体100。支撑体100支撑包含半导体部15、第一电极16及 第二电极17的发光元件。
[0038] 在半导体部15、第一电极16及第二电极17下设置有层间绝缘层18。层间绝缘层18 保护半导体部15、第一电极16及第二电极17。层间绝缘层18例如能够使用氧化硅膜等无机 绝缘膜。
[0039] 层间绝缘层18也设置在发光层13的侧面及第二半导体层12的侧面而保护这些侧 面。层间绝缘层18也设置在从第一面15a连续的侧面15c而保护侧面15c、即第一半导体层11 的侧面。
[0040] 在层间绝缘层18设置有通孔21a、及多个通孔22a。第一配线层21经由通孔21a而与 第一电极16电性连接。第二配线层22经由多个通孔22a而与第二电极17电性连接。第一金属 柱23经由第一配线层21而与第一电极16电性连接。第二金属柱24经由第二配线层22而与第 二电极17电性连接。
[0041 ]图2是例示半导体发光装置的平面布局的示意性俯视图。
[0042]第一配线层21及第二配线层22与第二面15b重叠，并在层间绝缘层18下扩展。这 里，如图1B所示，第一电极16设置有细线状的电极部分、及宽度扩大的焊垫部16a。第一配线 层21经由到达焊垫部16a的通孔21a而与第一电极16连接。
[0043]在保护半导体部15的侧面15c的层间绝缘层18下设置有反射层50。反射层50对来 自发光层13的放射光及来自荧光体层30的放射光具有反射性。
[0044]在半导体部15的第一面15a与荧光体层30之间设置有层间绝缘层19。通过设置层 间绝缘层19,能够提高半导体部15与荧光体层30的密接性。层间绝缘层19例如能够使用氧 化硅膜及氮化硅膜中的任一者。
[0045]在第一配线层21与第二配线层22之间设置有绝缘层25。绝缘层25例如为含有黑碳 等颜料成分的树脂层。绝缘层25以与第一金属柱23的侧面及第二金属柱24的侧面接触的方 式，设置在第一金属柱23与第二金属柱24之间。即，在第一金属柱23与第二金属柱24之间填 充有绝缘层25。此外，绝缘层25设置在第一配线层21与第二配线层22之间、第一配线层21与 反射层50之间、及第二配线层22与反射层50之间。此外，绝缘层25设置在第一金属柱23的周 围、及第二金属柱24的周围，与第一金属柱23的侧面、及第二金属柱24的侧面接触。此外，绝 缘层25也设置在半导体部15的侧面15c的周围区域，且与反射层50接触。
[0046] 在实施方式中，第一金属柱23经由第一电极16而与第二面15b电性连接。第一金属 柱23包含第一金属层23a、及第二金属层23b。第一金属层23a设置在第二面15b与第二金属 层23b的至少一部分之间。第一金属层23a例如含有铜(Cu)。第二金属层23b的硬度比第一金 属层23a的硬度硬。
[0047]第二金属层23b例如含有镍(Ni)及钛(Ti)中的至少一种金属。也可为第二金属层 23b除含有镍及钛中的至少一种金属以外，还含有锌(Zn)。第二金属层23b既可为一种金属， 也可为含有多种金属的合金。此外，硬度能够使用例如JIS Z 2244中所规定的维氏硬度来 表不。
[0048]第二金属柱24在第二方向上与第一金属柱23并排，所述第二方向与从第一面15a 朝向第二面15b的第一方向交叉。第二金属柱24经由第二电极17而与第二面15b电性连接。 第二金属柱24包含第三金属层24a、及第四金属层24b。第三金属层24a设置在第二面15b与 第四金属层24b的至少一部分之间。第三金属层24a例如含有铜。第四金属层24b的硬度比第 三金属层24a的硬度硬。第四金属层24b例如含有镍及钛中的至少一种金属。也可为第四金 属层24b还含有锌。
[0049] 第一方向例如为沿着Z轴方向的方向。将相对于Z轴方向垂直的一个方向设定为X 轴方向。将相对于Z轴方向及X轴方向垂直的一个方向设定为Y轴方向。第二方向例如为沿着 X轴方向的方向。
[0050] 在所述中，柱（第一金属柱23及第二金属柱24的各者）具有多层结构，即包括例如 含有铜的金属层、及含有比铜硬的镍的金属层。含有镍的金属层例如能够通过电解电镀而 形成。
[0051] 柱也可具有如下多层结构，即包括含有铜的金属层、及含有比铜硬的钛的金属层。 柱也可具有如下多层结构，即包括含有铜的金属层、及含有镍与钛的合金的金属层。进而， 柱还可具有如下多层结构，即包括含有铜的金属层、及含有镍与锌的合金的金属层。柱还可 具有如下多层结构，即包括含有铜的金属层、及含有钛与锌的合金的金属层。柱还可具有如 下多层结构，即包括含有铜的金属层、以及含有镍、钛及锌的合金的金属层。
[0052]存在将第一金属柱及第二金属柱设为仅含有铜的单层结构的参考例。在制造步骤 中，为了使第一金属柱及第二金属柱的端面从绝缘层（树脂层）露出，而进行被称为BSG (Back Side Grinding，背面研磨）处理的磨削处理。此时，在铜等相对较软的金属的情况 下，在磨削处理时难以均匀地进行加工，从而存在柱的端面的形状不均匀的情况，因此，有 于制造步骤中良率降低的情况。在该参考例中，也存在如下情况，即如果想要维持柱的良好 形状，则例如磨削处理的制程时间变长。
[0053]针对此，在实施方式中，对第一金属柱23应用多层结构，即包括例如含有铜的金属 层、及含有镍的金属层。被研磨的部分含有镍。第二金属柱24也与第一金属柱23相同地具有 多层结构，即包括含有铜的金属层、及含有镍的金属层。镍的硬度比铜的硬度硬。具体而言， 镍的维氏硬度为约638兆帕斯卡(MPa)，铜的维氏硬度为约369MPa。因此，与仅含有铜层的单 层结构相比，能够抑制形状的不均匀。
[0054]在实施方式中，在第一金属柱23及第二金属柱24的各者，被研磨的部分也可含有 钛。具体而言，钛的维氏硬度为约970MPa。在第一金属柱23及第二金属柱24的各者，被研磨 的部分也可包含含有镍与钛的合金。
[0055] 在实施方式中，金属柱具有多层结构，即包括例如金属层、及比该金属层硬的金属 层，由此能够抑制形状的不均勾。从而，能够提高制造步骤的良率。进而，例如，磨削处理的 条件的范围变宽，例如，能够缩短制程时间。从而，在实施方式中，能够获得高生产性。
[0056] 更佳为在金属柱使用镍。由此，在下述焊料基底层形成步骤中能够省略镀镍。
[0057]如图1A所示，第二金属层23b的X轴方向上的宽度与第一金属层23a的至少一部分 的X轴方向上的宽度大致相同。第二金属层23b的X轴方向上的宽度也可比第一金属层23a的 至少一部分的X轴方向上的宽度窄。第四金属层24b的X轴方向上的宽度与第三金属层24a的 至少一部分的X轴方向上的宽度大致相同。第四金属层24b的X轴方向上的宽度也可比第三 金属层24a的至少一部分的X轴方向上的宽度窄。例如，第一金属柱23及第二金属柱24的各 者也可是截面设置为阶梯状。
[0058]第一金属层23a的Z轴方向上的厚度dl比第二金属层23b的Z轴方向上的厚度d2厚。 厚度dl例如为3微米(μπι)以上100μπι以下。厚度d2例如为2μπι以上5μπι以下。第三金属层24a的 Z轴方向上的厚度d3比第四金属层24b的Z轴方向上的厚度d4厚。厚度d3例如为3μπι以上100μ m以下。厚度d4例如为2μηι以上5μηι以下。
[0059] 第二金属层23b包含第一端面23c。第一端面23c在Ζ轴方向上不与绝缘层25重叠。 第一端面23c位于与第一配线层21为相反侧。第一端面23c从绝缘层25露出，作为能够与安 装基板等的外部电路连接的外部端子而发挥功能。第四金属层24b包含第二端面24c。第二 端面24c在Z轴方向上不与绝缘层25重叠。第二端面24c位于与第二配线层22为相反侧。第二 端面24c从绝缘层25露出，作为能够与安装基板等的外部电路连接的外部端子而发挥功能。 这些第一端面23c及第二端面24c例如经由焊料、或导电性接合材料(金等），而接合于安装 基板的焊盘图案。
[0060] 半导体部15通过外延生长法形成在下述的基板上。该基板在形成支撑体100之后 被除去，基板未设置在第一面15a的侧。
[0061] 作为第一金属层23a及第三金属层24a的材料，例如能够使用铜。通过使用铜，可具 有良好的导热性、高迀移耐性，及能够提高相对于绝缘材料的密接性。
[0062]绝缘层25补强第一金属柱23及第二金属柱24。绝缘层25较理想为使用热膨胀率与 安装基板相同或相近的材料。作为此种绝缘层25,例如，能够列举主要含有环氧树脂的树 月旨、主要含有硅树脂的树脂、主要含有氟树脂的树脂。此外，在绝缘层25的成为基础的树脂 中也可含有光吸收材料。绝缘层25能够使用含有对发光层13所发出的光具有光吸收性的碳 黑等颜料成分的黑色树脂。由此，能够抑制从支撑体100的侧面及安装面侧漏光。
[0063]通过安装半导体发光装置110时的热负载，由使第一端面23c及第二端面24c接合 于安装基板的焊盘的焊料等所致的应力施加至半导体部15。第一金属柱23、第二金属柱24 及绝缘层25吸收并缓和该应力。特别是，通过将比半导体部15柔软的绝缘层25用作支撑体 100的一部分，能够提高应力缓和效果。
[0064] 实施方式的半导体发光装置110是芯片尺寸封装结构的小型半导体发光装置。因 此，在应用于例如照明用灯具等时，能够提高灯具设计的自由度。
[0065] 图3是例示第一实施方式的另一种半导体发光装置的示意性剖视图。
[0066]实施方式的半导体发光装置111包含第一金属柱23、及第二金属柱24。第一金属柱 23还包含第五金属层23d。第五金属层23d含有金(Au)。第二金属层23b设置在第一金属层 23a与第五金属层23d之间。第二金属柱24还包含第六金属层24d。第六金属层24d含有金。第 四金属层24b设置在第三金属层24a与第六金属层24d之间。具体而言，例如，在含有镍的第 二金属层23b下还设置有含有金的第五金属层23d。在含有镍的第四金属层24b下还设置有 含有金的第六金属层24d。第五金属层23d及第六金属层24d例如为镀金层。通过设置镀金 层，能够提高焊料的濡湿性。另外，第五金属层23d及第六金属层24d各者的厚度例如为0.01 Mi以上0. Ιμπι以下。
[0067] 在焊料基底层形成步骤中设置镀镍层及镀金层。镀镍层成为镀金层的基底。但是， 实施方式的金属柱是在柱上设置有镍层。因此，能够省略焊料基底层形成步骤中的镀镍层 及镀金层中的镀镍层的形成步骤。另外，镀金层的形成方法能够使用电解电镀或无电解电 镀中的任一种方法。
[0068] 以此方式，通过金属柱的多层结构除能够抑制形状的不均匀以外，还能够在焊料 基底层形成步骤中省略镀镍层的形成步骤，从而能够实现焊料基底层形成步骤的缩短。
[0069] 图4Α、图4Β、图5Α、图5Β、图6Α、图6Β、图7Α、图7Β、图8Α、图8Β、图9Α、图9Β、图 10Α、图 10Β、图11Α及图11Β是例示第一实施方式的半导体发光装置的制造方法的步骤顺序示意性 剖视图。
[0070] 如图4Α所示，在基板10的主面上形成半导体部15。例如，通过M0CVD(metal organic chemical vapor deposition，有机金属化学气相沉积)法，而在基板10的主面上 依序外延生长第一半导体层11、发光层13及第二半导体层12。
[0071] 在半导体部15中，基板10侧的面是第一面15a，基板10的相反侧的面是第二面15b。
[0072] 基板10能够使用例如硅基板。或者，基板10也可是蓝宝石基板。半导体部15能够使 用例如含有氮化镓(GaN)的氮化物半导体。
[0073] 第一半导体层11例如具有设置在基板10的主面上的缓冲层、及设置在缓冲层上的 η型GaN层。第二半导体层12例如具有设置在发光层13上的p型AlGaN层、及设置在该p型 AlGaN层上的p型GaN层。发光层13例如具有MQW(Multiple Quantum well，多层量子井）结 构。
[0074] 如图4B所示，第二半导体层12及发光层13被选择性地除去。例如，通过RIE (Reactive Ion Etching，反应性离子蚀刻)法而选择性地对第二半导体层12及发光层13蚀 亥IJ，从而使第一半导体层11露出。
[0075]如图5A所示，选择性地将第一半导体层11除去而形成槽90。在基板10的主面上，半 导体部15通过槽90而被分离成多个部分。槽90贯通半导体部15而到达基板10。根据蚀刻条 件也存在如下情况，即基板10的主面也略微被蚀刻，从而槽90的底面后退至比基板10与半 导体部15的界面更下方。另外，槽90也可在形成第一电极16及第二电极17之后形成。
[0076]如图5B所示，在第二半导体层12的表面形成有第二电极17(p电极）。此外，在已经 选择性地除去第二半导体层12及发光层13的区域的第一半导体层11的表面形成有第一电 极16(n电极）。
[0077] 第一电极16及第二电极17例如是通过溅镀法、蒸镀法等而形成。第一电极16与第 二电极17既可先形成任一者，也可使用相同的材料同时形成。
[0078] 形成在积层有发光层13的区域的第二电极17包含反射发光层13的放射光的反射 膜。例如，第二电极17含有银、银合金、铝及铝合金中的至少任一者。此外，为了防止反射膜 的硫化、氧化，第二电极17也可包含金属保护膜(障壁金属）。
[0079] 如图6A所示，于设置在基板10上的半导体部15上形成有层间绝缘层18。层间绝缘 层18保护第一电极16及第二电极17。此外，层间绝缘层18保护与半导体部15的第一面15a连 续的侧面15c。此外，层间绝缘层18也形成在槽90的底面的基板10的表面。层间绝缘层18例 如能够使用通过CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法而形成的氧化娃膜或 氮化硅膜。
[0080] 如图6B所示，在层间绝缘层18例如通过使用抗蚀剂掩模的湿式蚀刻而形成有第一 开口 18a与第二开口 18b。第一开口 18a到达第一电极16,第二开口 18b到达第二电极17。
[0081] 如图6B所示，在层间绝缘层18的表面、第一开口 18a的内壁(侧壁及底面）、及第二 开口 18b的内壁(侧壁及底面)形成有基底金属层60。基底金属层60例如具有铝膜、钛膜、及 铜膜。基底金属层60例如是通过溅镀法而形成。
[0082]如图7A所示，在基底金属层60上，在选择性地形成抗蚀剂掩模91之后，通过将基底 金属层60的铜膜用作籽晶层的电解镀铜法而形成第一配线层21、第二配线层22及反射层 50 〇
[0083]第一配线层21也形成在第一开口 18a内，与第一电极16电性连接。第二配线层22也 形成在第二开口 18b内，与第二电极17电性连接。抗蚀剂掩模91例如使用溶剂或氧等离子体 而如图7B所示被除去。
[0084]如图8A所示，于在第一配线层21、第二配线层22及反射层50上的整个表面形成树 脂层之后，将反射层50上的树脂层留下作为掩模层55。掩模层55例如为感光性的聚酰亚铵 树脂，通过对形成在整个表面的树脂层的选择性曝光、及曝光后的显影，而使掩模层55残留 在反射层50上。掩模层55覆盖反射层50,并残留在半导体部15的侧面15c的周围区域。
[0085]在形成第一金属柱23及第二金属柱24之前的凹凸（阶差)较小的阶段形成掩模层 55,由此易于进行对掩模层55的光刻。
[0086]如图8B所示，在图8A所示的结构体上，在选择性地形成抗蚀剂掩模92之后，通过将 第一配线层21及第二配线层22用作籽晶层的电解镀铜法而形成第一金属柱23及第二金属 柱24。在该例中，第一金属柱23具有如下多层结构，即包括含有铜的第一金属层23a、及含有 镍的第二金属层23b。第二金属柱24具有如下多层结构，即包括含有铜的第三金属层24a、及 含有镍的第四金属层24b。
[0087]第一金属层23a形成在第一配线层21上。第一配线层21与第一金属层23a使用相同 的铜材料而一体化。在第一金属层23a上形成第二金属层23b。第三金属层24a形成在第二配 线层22上。第二配线层22与第三金属层24a使用相同的铜材料而一体化。在第三金属层24a 上形成第四金属层24。另外，反射层50及掩模层55被抗蚀剂掩模92覆盖，且未在反射层50及 掩模层55上设置金属柱。
[0088 ]如图9A所示，例如使用溶剂或氧等离子体而将图8B的抗蚀剂掩模9 2除去。
[0089] 在此时间点，第一配线层21与第二配线层22经由基底金属层60而连结。此外，第一 配线层21与反射层50也经由基底金属层60而连结，第二配线层22与反射层50也经由基底金 属层60而连结。
[0090] 因此，如图9B所示，通过蚀刻而将这些基底金属层60除去。由此，断开第一配线层 21与第二配线层22的电性连接、第一配线层21与反射层50的电性连接、及第二配线层22与 反射层50的电性连接。
[0091] 如图10A所示，在图9B所示的结构体上形成绝缘层25。绝缘层25形成在第一配线层 21、第一金属柱23、第二配线层22及第二金属柱24上。绝缘层25也形成在设置于反射层50上 的掩模层55上。
[0092]绝缘层25与第一配线层21、第一金属柱23、第二配线层22及第二金属柱24-同构 成支撑体100。在半导体部15被支撑在该支撑体100上的状态下，除去基板10。
[0093] 例如，作为硅基板的基板10是通过湿式蚀刻而除去。在基板10是蓝宝石基板的情 况下，能够通过激光剥蚀法而除去。
[0094] 在基板10上外延生长的半导体部15存在包含较大的内部应力的情况。此外，第一 金属柱23、第二金属柱24及绝缘层25例如为比GaN系材料的半导体部15柔软的材料。从而， 即便外延生长时的内部应力在基板10剥离时一下子被释放，第一金属柱23、第二金属柱24 及绝缘层25也会吸收该应力。因此，能够避免半导体部15在将基板10除去的过程中破损。
[0095] 如图10B所示，通过将基板10除去而使半导体部15的第一面15a露出。在露出的第 一面15a上形成有微细的凹凸。例如，利用Κ0Η(氢氧化钾)水溶液或TMAH(氢氧化四甲基铵） 等对第一面15a进行湿式蚀刻。在该蚀刻中，会产生依存于结晶面方位的蚀刻速度的不同。 因此，能够在第一面15a上形成凹凸。通过在第一面15a上形成凹凸，能够提高发光层13的放 射光的提取效率。
[0096] 如图11A所示，在第一面15a上隔着层间绝缘层19而形成有荧光体层30。荧光体层 30例如是通过印刷、灌注、铸模、压缩成形等方法而形成。层间绝缘层19提高半导体部15与 荧光体层30的密接性。
[0097]作为荧光体层30,也可隔着层间绝缘层19而将烧结荧光体粘结在荧光体层30上， 该烧结荧光体是经由结合材料而使粒状的荧光体烧结而成。
[0098]荧光体层30也形成在半导体部15的侧面15c的周围区域上。在半导体部15的侧面 15c的周围区域残留着掩模层55。在该掩模层55上，隔着反射层50、层间绝缘层18及层间绝 缘层19而形成有荧光体层30。
[0099]如图11B所示，在形成荧光体层30之后，对绝缘层25的表面进行磨削而使第一金属 柱23及第二金属柱24从绝缘层25露出。即，第一金属柱23的第一端面23c露出，第二金属柱 24的第二端面24c露出。
[0100]成为被磨削的面的第一端面23c是镍。成为被磨削的面的第二端面24c是镍。如上 所述，镍比铜硬。因此，能够抑制在磨削时形状变得不均匀。
[0101] 其次，在形成有将多个半导体部15分离的槽90的区域，将图11B所示的结构体切 断。即，切断荧光体层30、层间绝缘层19、层间绝缘层18、反射层50、掩模层55、及绝缘层25。 这些例如是通过切割刀片、或激光光而切断。半导体部15不处于切割区域，因此不会受到由 切割所致的损伤。
[0102] 单片化之前的所述各步骤是在包含多个半导体部15的晶片状态下进行。晶片被单 片化为包含至少一个半导体部15的半导体发光装置110。另外，半导体发光装置110既可具 有包含一个半导体部15的单芯片结构，也可具有包含多个半导体部15的多芯片结构。
[0103] 单片化之前的所述各步骤是在晶片状态下分批进行，因此无需针对已单片化的每 一器件进行配线层的形成、柱的形成、利用树脂层的封装、及荧光体层的形成，从而能够大 幅度地降低成本。
[0104] 在晶片状态下形成支撑体100及荧光体层30之后将该等切断，因此荧光体层30的 侧面、支撑体100的侧面(掩模层55的侧面、绝缘层25的侧面)对齐，该等侧面形成单片化的 半导体发光装置110的侧面。从而，能够与无基板10的情况相互配合而提供芯片尺寸封装结 构的小型半导体发光装置110。
[0105] (第二实施方式）
[0106] 图12是例示第二实施方式的半导体发光装置的示意性剖视图。
[0107] 实施方式的半导体发光装置112包含第一金属柱23e、及第二金属柱24e。第一金属 柱23e具有多层结构，即例如包括含有铜的第一金属层23a、及含有镍的第二金属层23b。第 二金属柱24e具有多层结构，即例如包括含有铜的第三金属层24a、及含有镍的第四金属层 Mb〇
[0108]在实施方式中，第一金属层23a包含沿着Z轴方向的第一侧面23s。第二金属层23b 设置在第一侧面23s与绝缘层25之间。第三金属层24a包含沿着Z轴方向的第二侧面24s。第 四金属层24b设置在第二侧面24s与绝缘层25之间。即，含有镍的金属层不仅沿着含有铜的 金属层的上表面，而且沿着含有铜的金属层的侧面而设置。通过介置有含有镍的金属层，而 使含有铜的金属层不与绝缘层25接触。含有镍的金属层例如能够使用无电解电镀而形成。 含有镍的金属层(第二金属层23b及第四金属层24b)的厚度例如为Ο.ΟΙμηι以上20μηι以下。 [0109]第二金属层23b优选含有镍及钛中的至少一种金属。也可为第二金属层23b还含有 锌。第四金属层24b优选含有镍及钛中的至少一种金属。也可为第四金属层24b还含有锌。 [0110]在第一实施方式中，绝缘层25与第一金属层23a的第一侧面23s、及绝缘层25与第 三金属层24a的第二侧面24s相互接触。第一金属层23a及第三金属层24a均为铜。绝缘层25 为树脂，因此存在产生通过铜而氧化的铜害（copper-induced degradation)的情况。由于 铜害，绝缘层25劣化。
[0111]由于金属离子促进树脂的氧化反应的触媒作用(氧化还原反应)而树脂劣化。铜有 尤其易于对树脂造成影响的倾向。铜促进被称为所述铜害的劣化。金属对橡胶及塑料所造 成的影响度按元素分为如下所示。据此，钴(Co)最易使树脂劣化，镁(Mg)最难使树脂劣化。
[0112] Co>Mn>Cu>Fe>V>Ni>(Ti、Ca、Ag、Zn)>Al>Mg
[0113] 通过氧化还原反应，金属离子(Mn+/M(n+1) + )将过氧化氢(R00H)接触分解为自由基 (R0 ·、R00 ·)而促进连锁反应。
[0114]
[0115]
[0116]
[0117]在劣化的初始阶段，聚合物(RH)与金属离子(Mn+)直接反应而生成自由基(R·)。
[0118] RH+MX2-R ·+MX+HX
[0119] RH+MX-R ·+M+HX
[0120] 镍、钛及锌与铜相比对绝缘层25的影响度较低。在实施方式中，在第一金属层23a (铜层）的第一侧面23s与绝缘层25之间设置第二金属层23b(例如，镍层）。在第三金属层24a (铜层）的第二侧面24s与绝缘层25之间设置第四金属层24b(例如，镍层）。由此，第一金属层 23a(铜层)不与绝缘层25接触，第三金属层24a(铜层)也不与绝缘层25接触。因此，通过第一 金属柱23及第二金属柱24各自的多层结构而能够抑制形状的不均匀，并且能够抑制在绝缘 层25产生铜害。
[0121 ]图13是例示第二实施方式的另一半导体发光装置的示意性剖视图。
[0122] 实施方式的半导体发光装置113包含第一金属柱23e、及第二金属柱24e。第一金属 柱23e还包含第五金属层23d。第五金属层23d含有金。第二金属层23b设置在第一金属层23a 与第五金属层23d之间。第二金属柱24e还包含第六金属层24d。第六金属层24d含有金。第四 金属层24b设置在第三金属层24a与第六金属层24d之间。
[0123] 具体而言，例如，在含有镍的第二金属层23b下还设置有含有金的第五金属层23d。 在含有镍的第四金属层24b下还设置有含有金的第六金属层24d。第五金属层23d及第六金 属层24d例如为镀金层。通过设置镀金层，能够提高焊料的濡湿性。第五金属层23d及第六金 属层24d各者的厚度例如为0. Ο?μπι以上0. Ιμπι以下。
[0124] 如上所述，在焊料基底层形成步骤中设置有镀镍层及镀金层。镀镍层成为镀金层 的基底。实施方式的金属柱具有镍层。因此，能够省略焊料基底层形成步骤中的镀镍层及镀 金层中的镀镍层的形成步骤。另外，镀金层的形成方法能够使用电解电镀或无电解电镀中 的任一种方法。
[0125] (第三实施方式）
[0126] 图14是例示第三实施方式的半导体发光装置的一部分的示意性剖视图。
[0127] 实施方式的半导体发光装置114包含第一金属柱23f、及第二金属柱24f。第一金属 柱23f包含第一金属层23a、及第二金属层23b。第二金属层23b与第一金属层23a的第一侧面 23s对向而设置。第二金属层23b未设置在第一金属层23a的下表面。第二金属柱24f包含第 三金属层24a、及第四金属层24b。第四金属层24b与第三金属层24a的第二侧面24s对向而设 置。第四金属层24b未设置在第三金属层24a的下表面。
[0128] 绝缘层25设置在第二金属层23b与第四金属层24b之间。即，第二金属层23b设置在 第一侧面23s与绝缘层25之间。第四金属层24b设置在第二侧面24s与绝缘层25之间。含有镍 的金属层(第二金属层23b、第四金属层24b)仅设置在含有铜的金属层(第一金属层23a、第 三金属层24a)的侧面。因此，含有铜的金属层不与绝缘层25接触。
[0129] 如此，也可仅在含有铜的金属层的侧面（周面）与绝缘层之间设置含有镍的金属 层。由此，能够抑制金属柱的形状的不均匀，并且能够抑制在绝缘层产生铜害。此外，也能够 抑制金属柱自身的氧化。
[0130] 根据实施方式，能够提供一种高生产性的半导体发光装置。
[0131] 以上，一面参照具体例，一面对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不 限定于这些具体例。例如，关于半导体部、第一金属柱、第二金属柱及绝缘层等各要素的具 体构成，只要通过本领域技术人员从公知的范围适当地选择而能够同样地实施本发明，并 能够获得相同的效果，则也包含在本发明的范围内。
[0132] 此外，将各具体例中的任意两个以上要素在技术上可行的范围进行组合所得者只 要包含本发明的主旨，则也包含在本发明的范围内。
[0133] 除此以外，本领域技术人员基于上文中作为本发明的实施方式而叙述的半导体发 光装置来适当地进行设计变更而能够实施的所有半导体发光装置，只要包含本发明的主旨 则均属于本发明的范围。
[0134] 除此以外，在本发明的思想范畴中，只要是本领域技术人员就会想到各种变更例 及修正例，并且知晓该等变更例及修正例也属于本发明的范围。
[0135] 已对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为例子而提出 者，并非意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够通过其他各种方式来实施，且能够 在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变化包含在发 明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。
[0136] [符号的说明]
[0137] 1〇 基板
[0138] 11 第一半导体层
[0139] 11a 一部分
[0140] lib 其他部分
[0141] 12 第二半导体层
[0142] 13 发光层
[0143] 15 半导体部
[0144] 15a 第一面
[0145] 15b 第二面
[0146] 15c 侧面
[0147] 15e 第一区域
[0148] 15f 第二区域
[0149] 16 第一电极
[0150] 16a 焊垫部
[0151] 17 第二电极
[0152] 18、19 层间绝缘层
[0153] 18a 第一开口
[0154] 18b 第二开口
[0155] 21 第一配线层
[0156] 21a,22a 通孔
[0157] 22 第二配线层
[0158] 23、23e、23f 第一金属柱
[0159] 23a 第一金属层
[0160] 23b 第二金属层
[0161] 23c 第一端面
[0162] 23d 第五金属层
[0163] 23s 第一侧面
[0164] 24、24e、24f 第二金属柱
[0165] 24a 第三金属层
[0166] 24b 第四金属层
[0167] 24c 第二端面
[0168] 24d 第六金属层
[0169] 24s 第二侧面
[0170] 25 绝缘层
[0171] 30 荧光体层
[0172] 50 反射层
[0173] 55 掩模层
[0174] 60 基底金属层
[0175] 90 槽
[0176] 91、92 抗蚀剂掩模
[0177] 1〇〇 支撑体
[0178] 110~114 半导体发光装置
[0179] dl ~d4 厚度
【主权项】
1. 一种半导体发光装置，其特征在于具备： 半导体部，包含第一面、与所述第一面为相反侧的第二面、及发光层，且所述第二面包 含与所述发光层重叠的第一区域、及不与所述发光层重叠的第二区域； 第一金属柱，作为与所述第二区域电性连接的第一金属柱，包含第一金属层、及硬度比 所述第一金属层的硬度硬的第二金属层，且所述第一金属层设置在所述第二面与所述第二 金属层的至少一部分之间； 第二金属柱，作为在第二方向上与所述第一金属柱并排且与所述第一区域电性连接的 第二金属柱，所述第二方向与从所述第一面朝向所述第二面的第一方向交叉，包含第三金 属层、及硬度比所述第三金属层的硬度硬的第四金属层，且所述第三金属层设置在所述第 二面与所述第四金属层的至少一部分之间；以及 绝缘层，设置在所述第一金属柱与所述第二金属柱之间。2. 根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于:所述第一金属层及所述第三金 属层含有铜，且 所述第二金属层及所述第四金属层含有镍及钛中的至少一种金属。3. 根据权利要求2所述的半导体发光装置，其特征在于:所述第二金属层及所述第四金 属层还含有锌。4. 根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于:所述第一金属层还包含沿着所 述第一方向的第一侧面， 所述第三金属层还包含沿着所述第一方向的第二侧面，且 所述第二金属层设置在所述第一侧面与所述绝缘层之间， 所述第四金属层设置在所述第二侧面与所述绝缘层之间。5. 根据权利要求4所述的半导体发光装置，其特征在于:所述第一金属柱还包含含有金 的第五金属层， 所述第二金属柱还包含含有金的第六金属层，且 所述第二金属层设置在所述第一金属层与所述第五金属层之间， 所述第四金属层设置在所述第三金属层与所述第六金属层之间。6. 根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于:所述第一金属层的所述第一方 向上的厚度比所述第二金属层的所述第一方向上的厚度厚，且 所述第三金属层的所述第一方向上的厚度比所述第四金属层的所述第一方向上的厚 度厚。7. 根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于:所述第一金属柱还包含含有金 的第五金属层， 所述第二金属柱还包含含有金的第六金属层，且 所述第二金属层设置在所述第一金属层与所述第五金属层之间， 所述第四金属层设置在所述第三金属层与所述第六金属层之间。8. 根据权利要求6所述的半导体发光装置，其特征在于:所述第一金属层的所述第一方 向上的所述厚度为3微米以上100微米以下， 所述第二金属层的所述第一方向上的所述厚度为2微米以上5微米以下， 所述第三金属层的所述第一方向上的所述厚度为3微米以上100微米以下， 所述第四金属层的所述第一方向上的所述厚度为2微米以上5微米以下。9. 根据权利要求7所述的半导体发光装置，其特征在于:所述第五金属层的厚度为0.01 微米以上0.1微米以下，且 所述第六金属层的厚度为〇. 01微米以上〇. 1微米以下。10. 根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于:还具备设置在所述第一面上 的荧光体层。11. 根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于:所述绝缘层设置在所述第一 金属柱的周围、及所述第二金属柱的周围。12. 根据权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于:所述绝缘层包含含有颜料成 分的黑色树脂。13. -种半导体发光装置，其特征在于具备： 半导体部，包含第一面、与所述第一面为相反侧的第二面、及发光层，且所述第二面包 含与所述发光层重叠的第一区域、及不与所述发光层重叠的第二区域； 第一金属柱，作为与所述第二区域电性连接的第一金属柱，包含第一金属层、及硬度比 所述第一金属层的硬度硬的第二金属层，且所述第一金属层包含沿着从所述第一面朝向所 述第二面的第一方向的第一侧面； 第二金属柱，作为在与所述第一方向交叉的第二方向上与所述第一金属柱并排且与所 述第一区域电性连接的第二金属柱，包含第三金属层、及硬度比所述第三金属层的硬度硬 的第四金属层，且所述第三金属层包含沿着所述第一方向的第二侧面；以及 绝缘层，设置在所述第一金属柱与所述第二金属柱之间;且 所述第二金属层设置在所述第一侧面与所述绝缘层之间， 所述第四金属层设置在所述第二侧面与所述绝缘层之间。14. 根据权利要求13所述的半导体发光装置，其特征在于:所述第一金属层及所述第三 金属层含有铜，且 所述第二金属层及所述第四金属层含有镍及钛中至少一种金属。15. 根据权利要求14所述的半导体发光装置，其特征在于:所述第二金属层及所述第四 金属层还含有锌。
【文档编号】H01L33/62GK105990506SQ201610012015
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年1月8日
【发明人】小幡进, 小岛章弘
【申请人】株式会社东芝