专利名称：发光器件以及其制造方法
技术领域：
本发明涉及发光器件以及其制造方法。
背景技术：
使用了发光二极管的发光器件具有节能、寿命长等优点，作为照明装置、彩色图像显示装置、液晶面板的背光灯或者交通信号灯等的光源而倍受关注。对于这种发光器件，例如在日本特开2006-114820号公报中公开了一种将透明结晶基板、由P型及N型氮化物半导体构成的一对半导体层、用于向一对半导体层注入电流的半导体面电极、和绝缘基板按顺序层叠而成的发光元件。绝缘基板中形成有纵导体。该纵导体在沿厚度方向贯通绝缘基板而形成的纵孔内，通过镀覆处理或者焊料等导电性膏埋入处理而形成，半导体面电极与形成在绝缘基板的另一面的安装面电极电连接。由于日本特开2006-114820号公报的发光元件在光出射面的相反侧的绝缘基板的表面具备安装面电极，因此以与表面安装在印制基板的元件同样被处理为前提。但是，由于这种发光元件通常成为厚度为20μπι左右的极薄构造，所以即使如日本特开2006-114820号公报所述那样，将发光元件与表面安装在印制基板的其他元件同样处理，也难以进行操作(handling)。例如，当在表面安装作业中操作失败、发光元件破损时， 照明装置等的可靠性会降低。另外，在如日本特开2006-114820号公报所述那样通过镀覆处理形成纵导体的情况下，由于镀覆处理必然需要一定的时间，所以制造效率极其差。另一方面，在通过焊料等导电性膏埋入处理来形成纵导体的情况下，埋入于纵孔内的导电性膏在凝固时必然收缩，会在纵导体中产生缩孔。这样的缩孔成为电阻增大、高频特性劣化以及可靠性降低等的原因。
发明内容
本发明的课题在于，提供可靠性高的面发光的发光器件以及发光器件的制造方法。本发明的另一个课题在于，提供容易制造的发光器件以及发光器件的制造方法。为了解决上述课题，本发明涉及的发光器件包括发光元件、和支承基板。上述发光元件包括透明结晶基板、半导体层、半导体面电极、绝缘层和纵导体，上述透明结晶基板的一面是光出射面，上述半导体层包含将P型半导体层以及N型半导体层层叠而成的构造，该上述半导体层被层叠在上述透明结晶基板的与上述光出射面相反侧的另一面。上述P型半导体层以及N型半导体层中位于上述透明结晶基板一侧的一方半导体层，具有不与另一方半导体层重合的部分。上述半导体面电极具有第1半导体面电极和第2半导体面电极，上述第1半导体面电极在上述一方半导体层中设置在上述不重合的部分的表面上，上述第2半导体面电极在上述另一方半导体层中，设置在与设置有上述第1半导体面电极的上述表面相同侧的面上。上述绝缘层覆盖上述半导体层。上述纵导体由含有因凝固而膨胀的金属成分的膨胀金属体构成，包括第1纵导体以及第2纵导体。上述第1纵导体贯通上述绝缘层而与上述第1半导体面电极连接，上述第2纵导体贯通上述绝缘层而与上述第2半导体面电极连接。上述支承基板具有基板部和贯通电极，层叠于上述绝缘层。上述贯通电极由含有因凝固而膨胀的金属成分的膨胀金属体构成，包括第1贯通电极以及第2贯通电极。上述第1贯通电极贯通上述基板部而与上述第1纵导体连接，上述第2贯通电极贯通上述基板部而与上述第2纵导体连接。如上所述，本发明涉及的发光器件包括发光元件和支承基板，支承基板与发光元件层叠。根据该构造，通过支承基板来弥补极薄构造的发光元件，因此制造步骤中的操作性显著提高，生产率、制造效率提高。并且，可以通过不同的工序预先制造发光元件和支承基板，并利用将支承基板粘贴到发光元件的绝缘层等手段使两者一体化，或者，也可以采用在将支承基板粘贴于发光元件的状态下，一次性执行纵导体以及贯通电极用的埋入工序等手段。因此，可以通过适合于生产、制造设备等的最佳制造方法，来高效地进行制造。另外，由于支承基板作为内插器发挥功能，所以能够使用支承基板来实现针对发光元件的合理的供电电路。并且，通过活用支承基板，能够减少发光元件中的绝缘层的厚度，使针对绝缘层的穿孔工序以及其后的纵导体形成工序变得容易。发光元件包括透明结晶基板和半导体层，透明结晶基板的一个面是光出射面，半导体层层叠在透明结晶基板的与光出射面相反侧的另一面。该构造成为用于实现半导体层用的电极无论是P侧电极还是N侧电极，都不出现在光出射面的构造的基础。作为用于实现半导体层用的电极不出现在光出射面的构造的具体的构造，在本发明中，构成半导体层的P型半导体层以及N型半导体层中、位于透明结晶基板一侧的一方半导体层，具有与另一方半导体层不重合的部分。P侧电极、N侧电极中任意一个的第1半导体面电极在一方半导体层中，设置在不重合的部分的表面上，第2半导体面电极在另一方半导体层中，设置在与设置有第1半导体面电极的表面相同侧的面上。因此，从透明结晶基板所处的侧的相反侧，对半导体层注入电流。由于半导体层被绝缘层覆盖，所以受到绝缘层的保护。发光元件包括第1纵导体及第2纵导体。第1纵导体贯通绝缘层而与第1半导体面电极连接，第2纵导体贯通绝缘层而与第2半导体面电极连接。另外，支承基板包括第1 贯通电极以及第2贯通电极，第1贯通电极贯通基板部而与第1纵导体连接，第2贯通电极贯通基板部而与第2纵导体连接。因此，从透明结晶基板所处的侧的相反侧，通过由第1贯通电极以及第1纵导体构成的电路、和由第2贯通电极以及第2纵导体构成的电路，对半导体层的第1半导体面电极以及第2半导体面电极供给电流，实现了半导体层用的电极不出现在光出射面的构造。第1纵导体以及第2纵导体是膨胀金属体。该膨胀金属体通过向设置于绝缘层的纵孔内流入熔融金属并使其凝固的熔融金属填充法而形成。通过对流入到纵孔内的熔融金属施加机械方式的力，例如使用了压板的冲压、注射压或者碾压的同时使其冷却、凝固，可以在短时间内高效地形成没有孔穴、空隙、空洞的具有致密构造的纵导体。构成第1纵导体以及第2纵导体的膨胀金属体含有因凝固而体积膨胀的金属成分 (凝固膨胀金属成分)。其具体例是Bi (铋)。如果含有Bi等凝固膨胀金属成分，则通过凝固时的体积膨胀特性，可以在纵孔的内部形成没有空洞、空隙的致密的纵导体。在应用了熔融金属填充法的情况下，由熔融金属暂时加热的绝缘层随着熔融金属的温度降低而逐渐收缩。此时，如果熔融金属也因温度降低而体积收缩，则会在纵孔的内壁面与膨胀金属体之间产生空隙、空洞。在本发明中，由于熔融金属含有Bi等凝固膨胀金属成分，所以不会产生上述的空隙、空洞。因此，能够形成电气特性出色的高品质的纵导体。设置于支承基板的第1贯通电极以及第2贯通电极也是膨胀金属体。该膨胀金属体也通过与纵导体同样的熔融金属填充法形成，能够在短时间高效地形成没有孔穴、空隙、 空洞的具有致密构造的贯通电极。构成第1贯通电极以及第2贯通电极的膨胀金属体也含有凝固膨胀金属成分。对于凝固膨胀金属成分的具体例以及作用如已经说明的那样，可以通过凝固膨胀金属成分的体积膨胀特性，在贯通孔的内部形成没有空洞、空隙的致密的贯通电极。在本发明涉及的发光器件中，发光元件可以是一个，也可以是多个。在发光元件是多个的情况下，可以实现具有与其数量对应的发光量的面发光器件。在发光元件是多个的情况下，优选发光元件的每一个通过穿过透明结晶基板、半导体层以及绝缘层的分离槽而被个别化。这是为了使发光元件的每一个能够在电气稳定的状态下发光。该情况下，优选支承基板在发光元件的每一个中被共用。这是为了使构造简单、容易制造。支承基板可以由陶瓷基板构成，也可以由树脂基板构成。优选第1半导体面电极以及第2半导体面电极包括含有Au的电极膜。并且，优选第2半导体面电极包含光反射电极膜。由此，能够通过光反射电极膜将半导体层的接合区域中的发光向透明结晶基板的方向反射，使在透明结晶基板的光出射面观察到的发光量增大。透明结晶基板可以在光出射面形成微细凹凸形状。由此，能够通过透明结晶基板的光出射面使光扩散或者分散，实现均勻的面发光。也可以与此不同，在透明结晶基板的光出射面配置具有微细凹凸形状的透明光学部件。该情况下，也可以获得同样的作用效果。并且，也可以在透明结晶基板的光出射面或者内部配置荧光体。本发明还公开了上述的发光器件的制造方法。在其制造时，准备在透明结晶基板的与光出射面相反侧的另一面上层叠了半导体层以及半导体面电极的层叠体。然后，将上述层叠体的上述半导体层以及上述半导体面电极图案化，形成被个别化的发光元件。接下来，涂敷共同覆盖上述发光元件的耐热性树脂，并使其固化而形成绝缘层。接着，在上述绝缘层中形成到达上述半导体面电极的纵孔。向如此形成的上述纵孔内填充含有因凝固而膨胀的金属成分的熔融金属并使其凝固，由此形成纵导体。然后，对上述绝缘层粘贴具有贯通电极的支承基板，将上述纵导体与上述贯通电极接合。如上所述，根据本发明，可获得下述那样的效果。(a)可以提供可靠性高的面发光的发光器件以及其制造方法。(b)可以提供容易制造的发光器件以及其制造方法。参照附图对本发明的其他目的、构成以及优点更详细地进行说明。附图只不过是简单的例示。
图1是本发明的一个实施方式涉及的发光器件的部分剖视图。图2是表示本发明的一个实施方式涉及的发光器件的制造方法的部分剖视图。图3是表示图2所示的工序之后的工序的部分剖视图。图4是表示图3所示的工序之后的工序的部分剖视图。图5是表示图4所示的工序之后的工序的部分剖视图。图6是表示图5所示的工序之后的工序的部分剖视图。图7是表示图6所示的工序之后的工序的部分剖视图。图8是表示图7所示的工序之后的工序的部分剖视图。图9是表示图8所示的工序之后的工序的部分剖视图。图10是表示图9所示的工序之后的工序的部分剖视图。图11是表示图10所示的工序之后的工序的部分剖视图。图12是表示图11所示的工序之后的工序的部分剖视图。图13是表示图12所示的工序之后的工序的部分剖视图。图14是表示图13所示的工序之后的状态的部分剖视图。图15是针对本发明的一个实施方式涉及的发光器件表示另一个制造方法的部分剖视图。图16是表示图15所示的工序之后的工序的部分剖视图。图17是表示图16所示的工序之后的状态的部分剖视图。图18是针对本发明的一个实施方式涉及的发光器件表示又一个制造方法的部分剖视图。图19是表示图18所示的工序之后的工序的部分剖视图。图20是本发明的另一个实施方式涉及的发光器件的部分剖视图。图21是本发明的又一个实施方式涉及的发光器件的部分剖视图。附图标记说明1-发光元件，2-透明结晶基板，21-光出射面，23-透明光学部件， 31-N型半导体层，32-P型半导体层，33-不重合的部分，51-第1半导体面电极，52-第2半导体面电极，53-光反射电极膜，6-绝缘层，71-第1纵导体，72-第2纵导体，8-分离槽，9-支承基板，90-贯通孔，91-基板部，94-第1贯通电极，95-第2贯通电极。
具体实施例方式1.发光器件参照图1，本发明涉及的发光器件包括发光元件1和支承基板9。发光元件1是发光二极管，包括透明结晶基板2、半导体层(31、32)、半导体面电极(51、52)、绝缘层6和纵导体(71、72)。代表性的透明结晶基板2是蓝宝石基板，其一面成为光出射面21。在透明结晶基板2的一个面上有缓冲层30，半导体层(31、32)隔着缓冲层30在透明结晶基板2之上生长。
半导体层(31、32)在发光元件1中是公知的。具有PN结，代表性的可以使用III-V 族化合物半导体。当然，并不限于公知技术，也可以包括今后提出的某种化合物半导体。在本发明中，发光元件1可以是红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件、橙色发光元件中的任意一个，也可以是白色发光元件。在这些发光元件1中，构成半导体层 (31,32)的半导体材料是已知的。图1表示使用了氮(N)类化合物半导体的GaN类蓝色发光元件的一个例子。参照附图，半导体层(31、32)具有在附着于由蓝宝石构成的透明结晶基板2的一个面上的缓冲层30之上，按顺序将N型半导体层31、活性层4以及P型半导体层32进行层叠的构造。作为一个例子，N型半导体层31由Si掺杂GaN层构成，P型半导体层32由Mg掺杂GaN层构成。活性层4具有由GaN-MGaN等构成的多量子阱MQW(MultipleQuantum Well)构造， 有时在与P型半导体层32相接的一侧，具备Al-GaN超晶格覆盖层。P型半导体层以及N型半导体层中位于透明结晶基板2的一侧的N型半导体层31， 具有与P型半导体层32不重合的部分33。不重合的部分33被设置成在由N型半导体层 31、活性层4以及P型半导体层32构成的有源区域的外侧，例如夹持或者包围该有源区域。 不重合的部分33可以是其表面从与活性层4的接触面下降的阶梯状，也可以是从与活性层 4的接触面保持平面延伸的状态。半导体面电极(51、52)具有第1半导体面电极51和第2半导体面电极52。第1 半导体面电极51以及第2半导体面电极52是含有Au (金)的薄膜电极。第1半导体面电极51在N型半导体层31中，设置于不重合的部分33的表面上。不重合的部分33尽可能小地设置。第2半导体面电极52在P型半导体层32中，设置在与设置有第1半导体面电极 51的表面相同侧的面上。在实施方式中，第2半导体面电极52作为其一部分，具有光反射电极膜34。光反射电极膜34以Ag或者Al为主要成分、设置在P型半导体层32之上，第2 半导体面电极52层叠于光反射电极膜34。由此，可以通过光反射电极膜34将位于N型半导体层31以及P型半导体层32之间的活性层4中的发光向透明结晶基板2的方向反射， 使在透明结晶基板2的光出射面21观察到的发光量增大。优选光反射电极膜34在与P型半导体层32相反的一侧，具有对以Ag或者Al为主要成分的反射电极膜层叠了以Cr为主要成分的第2反射电极膜的双层构造。通过具有这样的第2反射电极膜，光反射效率进一步提高。绝缘层6覆盖由半导体层(31、32)以及活性层4等构成的有源区域。该绝缘层6 可以由耐热性绝缘树脂，例如具有耐热性的环氧类树脂、聚酰亚胺类树脂或者液晶聚酯等构成。第1半导体面电极51以及第2半导体面电极52与纵导体(71、72)的一端接合。 纵导体(71、72)包括第1纵导体71以及第2纵导体72。第1纵导体71贯通绝缘层6而与第1半导体面电极51连接，第2纵导体72贯通绝缘层6而与第2半导体面电极52连接。 第1纵导体71以及第2纵导体72都由含有因凝固而膨胀的金属成分(以下称为凝固膨胀金属成分)，具体为Bi的膨胀金属体构成。组成第1纵导体71以及第2纵导体72的材料中可以包含从fe、Sb、Ag、Cu、Ge的组中选择出的至少一种、和上述的凝固膨胀金属成分。
支承基板9具有基板部91和贯通电极(94、95)。支承基板9可以由陶瓷基板构成。作为优选的例子，是以Si为主要成分的基板(半导体基板)。在支承基板9由半导体基板构成的情况下，在其两面设置绝缘层92、93。在半导体基板的情况下，进而优选厚度方向的两面以及穿过贯通电极(94、95)的贯通孔90的内壁面被氧化或者被氮化。氧化可以是自然氧化，也可以是强制氧化。也可以与此不同，支承基板9由绝缘树脂基板或者绝缘性陶瓷基板构成。该情况下，可以省略绝缘层92、93。贯通电极(94、95)由含有因凝固而膨胀的金属成分，具体为Bi的膨胀金属体构成，包括第1贯通电极94以及第2贯通电极95。第1贯通电极94贯通基板部91而与第1 纵导体71连接，第2贯通电极95贯通基板部91而与第2纵导体72连接。第1贯通电极 94以及第2贯通电极95也和第1纵导体71以及第2纵导体72同样，由含有因凝固而膨胀的金属成分的膨胀金属体构成。如上所述，本发明涉及的发光器件包含发光元件1和支承基板9，支承基板9被层叠于对发光元件1的半导体层进行覆盖的绝缘层6。根据该构造，由于通过支承基板9来弥补极薄构造的发光元件1，所以制造工序中的操作性显著提高，生产、制造效率提高。并且，可以通过不同的工序预先制造发光元件1和支承基板9，并利用将支承基板 9粘贴到发光元件1的绝缘层6等手段将两者一体化，或者，也可以采用在将支承基板9粘贴于发光元件1的状态下，一次性执行纵导体以及贯通电极用的埋入工序等手段。因此，可以通过适于生产、制造设备等的最佳制造方法，高效地进行制造。另外，由于支承基板9作为内插器(Interpose!·)发挥功能，所以可以利用支承基板9来实现针对发光元件1的合理的供电电路。并且，通过将支承基板9作为绝缘基板加以活用，能够减少发光元件1中的绝缘层 6的厚度，使得针对绝缘层6穿孔工序以及之后的纵导体形成工序变得容易。发光元件1包含透明结晶基板2和半导体层(31、32)，透明结晶基板2的一个面是光出射面21，半导体层(31、32)层叠在透明结晶基板2的与光出射面21相反侧的另一面 22上。该构造成为用于实现半导体层(31、32)用的电极无论是P侧电极还是N侧电极，都不出现于光出射面21的构造的基础。根据该构成，由于不会通过电极使得光出射面21的面积缩小，所以能够实现发光量变大、发光效率高的发光器件。作为用于实现半导体层(31、32)用的电极不出现于光出射面21的构造的具体构造，在本发明中，构成半导体层(31、32)的P型半导体层32以及N型半导体层31之中、位于透明结晶基板2 —侧的N型半导体层31具有与P型半导体层32不重合的部分33。第1半导体面电极51在N型半导体层31中设置于不重合的部分33的表面上，第 2半导体面电极52在P型半导体层32中，设置在与设置有第1半导体面电极51的表面相同侧的面上。因此，从与透明结晶基板2所处的一侧相反侧对半导体层(31、3幻注入电流。 半导体层(31、32)由于被绝缘层6覆盖，所以受到绝缘层6的保护。第1纵导体71贯通绝缘层6而与第1半导体面电极51连接，第2纵导体72贯通绝缘层6而与第2半导体面电极52连接。另外，发光元件1的绝缘层6上层叠的支承基板 9包含第1贯通电极94以及第2贯通电极95，第1贯通电极94贯通基板部91而与第1纵导体71连接，第2贯通电极95贯通基板部91而与第2纵导体72连接。因此，从透明结晶基板2所处的一侧相反侧，通过由第1贯通电极94以及第1纵导体71构成的电路、和由第2贯通电极95以及第2纵导体72构成的电路对半导体层的第 1半导体面电极51以及第2半导体面电极52供给电流。第1纵导体71以及第2纵导体72是膨胀金属体。该膨胀金属体可以通过使熔融金属流入到设置于绝缘层6的纵孔70内并凝固的熔融金属填充法来形成。因此，成为没有孔穴、空洞、空隙的具有致密构造的高品质第1纵导体71以及第2纵导体72。构成第1纵导体71以及第2纵导体72的膨胀金属体含有因凝固而体积膨胀的金属成分、即凝固膨胀金属成分。其具体例是Bi(铋)、In(铟)。如果含有Bi等凝固膨胀金属成分，则可以基于凝固时的体积膨胀特性在纵孔70的内部形成没有空洞、空隙的致密的纵导体(71、72)。构成第1贯通电极94以及第2贯通电极95的膨胀金属体也含有凝固膨胀金属成分。对于凝固膨胀金属成分的具体例以及作用如已经说明那样，可以通过凝固膨胀金属成分的体积膨胀特性，在贯通孔的内部形成没有空洞、空隙的致密贯通电极。在本发明涉及的发光器件中，发光元件1可以是一个，也可以是多个。在发光元件 1是多个的情况下，可以实现具有与其数量对应的发光量的面发光器件。在发光元件1是多个的情况下，优选发光元件1的每一个通过穿过透明结晶基板 2、半导体层以及绝缘层6的分离槽8而被个别化(分离为个体)。这是为了使发光元件1 的每一个能够在电气稳定的状态下发光。在实施方式中，由于支承基板9在发光元件1的每一个中被共用，所以构造简单、 容易制造。透明结晶基板2可以在光出射面21形成有微细凹凸形状。由此，能够通过透明结晶基板2的光出射面21使光扩散或者分散，实现均勻的面发光。也可以与之不同，在透明结晶基板2的光出射面21配置具有微细凹凸形状的透明光学部件。该情况下，也能够得到同样的作用效果。并且，也可以在透明结晶基板2的光出射面21或者内部配置荧光体。2.发光器件的制造方法接下来，参照图2 图21对图1所示的发光器件的制造方法进行说明。首先，如图2所示，在由蓝宝石构成的透明结晶基板2的与光出射面21相反侧的另一面22上设置的缓冲层30之上，具有按顺序层叠了 N型半导体层31、活性层4以及P型半导体层32的构造，并在P型半导体层32之上形成光反射电极膜53。作为一个例子，透明结晶基板1的厚度为0. 5mm, N型半导体层31的厚度为6 μ m，P型半导体层32的厚度为0. 2 μ m，但并不限定于此。接下来，如图3所示，在光反射电极膜53之上执行光刻工序，将光致抗蚀剂膜100 图案化成规定图案，然后如图4所示，以光致抗蚀剂膜100作为掩模，对光反射电极膜53进行蚀刻。光反射电极膜53的蚀刻基于化学方式的湿蚀刻而进行。接下来，如图5所示，将光致抗蚀剂膜100以及其下的光反射电极膜53作为掩模， 对P型半导体层32、活性层4以及N型半导体层31进行蚀刻。此时的蚀刻可以采用RIE (反应离子蚀刻)等干蚀刻。N型半导体层31未对全部进行蚀刻而残余一部分，将其蚀刻成在与P型半导体层32之间产生不重合的部分33。由此，将光反射电极膜53、P型半导体层32、 活性层4以及N型半导体层31图案化，形成个别化的发光元件。不重合的部分33在图示中是，其表面从与活性层4的接触面下降的阶梯状，但也可以是从与活性层4的接触面开始保持平面延伸的状态。不重合的部分33的表面位置由蚀刻量来控制。然后，将作为掩模使用的光致抗蚀剂膜100通过例如灰化(ashing)除去，由此成为图6所示的状态。接下来，在按照共同覆盖发光元件的整体的方式涂敷了光致抗蚀剂膜之后，通过执行光刻工序，如图7所示，将光致抗蚀剂膜101图案化，形成用于形成第1半导体面电极 51以及第2半导体面电极52的光致抗蚀剂孔102。光致抗蚀剂孔102形成为在其底部出现N型半导体层31的不重合的部分33、以及位于P型半导体层32之上的光反射电极膜53。 光致抗蚀剂膜101作为一个例子可以是厚度5μπι左右。然后，如图8所示，应用溅射等薄膜形成技术，在位于光致抗蚀剂孔102的底部的N 型半导体层31的不重合的部分33上、以及位于P型半导体层32之上的光反电极膜53上， 形成第1半导体面电极51以及第2半导体面电极52。第1半导体面电极51以及第2半导体面电极52作为一个例子可以是1 μ m左右。接下来，如图9所示，在涂敷共同覆盖发光元件的光致抗蚀剂层并形成了绝缘层6 之后，对绝缘层6执行光刻工序，经过曝光、显影，如图10所示，形成到达第1半导体面电极 51及第2半导体面电极52的纵孔70。接下来，向如此形成的纵孔70内如图11所示那样，填充含有因凝固而膨胀的金属成分，具体为Bi (铋)的熔融金属并使其凝固，由此形成第1纵导体71以及第2纵导体 72。为了形成第1纵导体71以及第2纵导体72，向设置于绝缘层6的纵孔70内流入熔融金属，并对流入到纵孔70内的熔融金属施加机械方式的力例如使用了压板的冲压、注射压或者碾压，同时使其冷却而凝固。由此，能够短时间、高效地形成没有孔穴、空隙、空洞的具有致密构造的膨胀金属体。作为利用熔融金属填充法形成第1纵导体71以及第2纵导体72的情况下所采用的主要金属材料，可举出Bi、In、Sn以及Cu。特别是若含有Bi，则基于Bi所具有的凝固时的体积膨胀特性，能够在纵孔70的内部形成不产生空洞、空隙的致密的第1纵导体71以及第2纵导体72。作为熔融金属可以采用如下金属，该金属利用上述的金属材料将由颗粒直径为1 μ m以下、结晶直径为200nm以下的多晶体的集合体构成的粒子(纳米粒子)的粉状体熔融而形成。纵孔70可以利用激光穿孔法或者化学穿孔法等公知的穿孔技术容易地形成。并且，由于第1纵导体71以及第2纵导体72由填充到如此形成的纵孔70内并凝固的膨胀金属体构成，所以在电极制造时，可以采用将熔融金属填充到纵孔70内，并且维持加压的状态使其凝固的加压填充方法。根据该方法，能够在纵孔70内形成没有空洞的致密的第1 纵导体71以及第2纵导体72。即，在应用了熔融金属填充法的情况下，由熔融金属暂时加热的绝缘层6随着熔融金属的温度降低而逐渐收缩。此时，如果熔融金属是因温度降低而体积收缩的一般金属材料，则在纵孔70的内壁面与膨胀金属体之间会产生空隙、空洞。在本发明中，由于熔融金属含有Bi等凝固膨胀金属成分，所以不会产生上述的空隙、空洞。因此，能够形成电气特性出色的高品质的纵导体(71、72)。另外，上述的加压填充方法属于冲压施工方法，与以往的采用了 ICP型RIE装置的干蚀刻法相比，设备费用显著低廉，处理时间也短。因此，可以实现成本低廉的发光器件。接下来，如图12所示，在对绝缘层6的表面粘贴了切割带103的基础上，对透明结晶基板2、缓冲层30、N型半导体层31的不重合的部分33以及绝缘层6进行切割，形成分离槽8。然后，将切割带103剥离，并根据需要通过选择性的化学蚀刻法、物理蚀刻法或者两者的组合，使绝缘层6的表面从第1纵导体71以及第2纵导体72的端部起后退，由此使第 1纵导体71以及第2纵导体72的端部突出。然后，如图13以及图14所示，对绝缘层6粘贴支承基板9，将第1纵导体71及第 2纵导体72、与第1贯通电极94及第2贯通电极95接合。在使绝缘层6的表面从第1纵导体71以及第2纵导体72的端部起后退、而使第 1纵导体71以及第2纵导体72的端部突出的情况下，使第1贯通电极94以及第2贯通电极95的前端后退与第1纵导体71以及第2纵导体72的端部的突出量相适合的深度，并且，以所谓的“凹窝(in low) ”方式，使第1纵导体71以及第2纵导体72的端部嵌合到贯通孔90的内部。由此，可在贴合的同时执行对位。也可以与图示不同，使支承基板9的表面从第1贯通电极94以及第2贯通电极95的端部起后退，使得第1贯通电极94以及第2 贯通电极95的端部突出，并使第1纵导体71以及第2纵导体72的前端后退与第1贯通电极94以及第2贯通电极95的端部的突出量相适合的深度。对于在绝缘层6形成纵孔70的时机(timing)、在绝缘层6形成第1纵导体71以及第2纵导体72的时机、贴合支承基板9的时机、在支承基板9形成第1贯通电极94以及第2贯通电极95的时机，有几种方法。下面表示其一个例子。(a)在绝缘层6的纵孔70中形成了第1纵导体71以及第2纵导体72之后，将已经形成了第1贯通电极94以及第2贯通电极95的支承基板9与绝缘层6贴合的方法。图 13及图14表示了这样的方法。(b)如图15所示，在形成了第1纵导体71以及第2纵导体72之后，将已经形成了贯通孔90但没有形成第1贯通电极94以及第2贯通电极95的支承基板9，如图16所示那样，与绝缘层6粘贴，然后，如图17所示，向贯通孔90内填充熔融金属来形成第1贯通电极 94以及第2贯通电极95的方法。(c)如图18所示，在绝缘层6中形成了纵孔70之后，对形成第1纵导体71以及第 2纵导体72之前的绝缘层6，粘贴已经形成了贯通孔90但尚未形成第1贯通电极94以及第2贯通电极95的支承基板9，然后，如图19所示，向纵孔70以及贯通孔90内填充熔融金属，而同时形成第1纵导体71及第2纵导体72、以及第1贯通电极94及第2贯通电极95 的方法。(d)在绝缘层6中形成纵孔70之前，将未形成贯通孔90的支承基板9与绝缘层6 粘贴，然后同时形成纵孔70以及贯通孔90，并向纵孔70以及贯通孔90内填充熔融金属， 而同时形成第1纵导体71及第2纵导体72以及第1贯通电极94及第2贯通电极95的方法。当第1纵导体71及第2纵导体72、与第1贯通电极94及第2贯通电极95接合时，在两者的接合界面夹设有接合膜。接合膜可以含有从Sn、In、Bi、( 或者Sb的组中选择出的至少1种低熔点金属成分、和包含从Cr、Ag、Cu、Au、Pt、Pd、Ni、Ni-P合金、Ni-B合金的组中选择出的至少1种的高熔点金属材料。低熔点金属与第1纵导体71及第2纵导体 72、和第1贯通电极94及第2贯通电极95反应，形成金属间化合物而被消耗，接合后熔点大幅上升。
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3.发光器件的其他方式本发明涉及的发光器件可以采用各种方式。图20以及图21表示了其一个例子。图20所示的发光器件不具有图1 图19所示的发光器件中具备的分离槽8。透明结晶基板2、缓冲层30以及N型半导体层31在发光元件1的每一个中共用。图21所示的发光器件在透明结晶基板2的光出射面21配置有具有微细凹凸形状的透明光学部件23。由此，能够通过透明结晶基板2的光出射面21使光扩散或者分散，实现均勻的面发光。也可以取代设置透明光学部件23，而在透明结晶基板2的光出射面21形成微细凹凸形状。并且，虽然省略了图示，但也可以与微细凹凸一同，或者不设置微细凹凸地在透明结晶基板2的光出射面21设置荧光体。本发明涉及的发光器件适用于作为单一的发光元件的发光二极管、将多个发光元件例如配置成矩阵状的面发光装置、照明装置、液晶显示器用背光灯、信号灯等，具有广泛的用途。以上，参照优选的实施例对本发明的内容具体进行了说明，但本领域技术人员根据本发明的基本技术思想以及启示，能够获得各种变形方式。
权利要求
1.一种发光器件，包括发光元件和支承基板，其特征在于，上述发光元件含有透明结晶基板、半导体层、半导体面电极、绝缘层和纵导体， 上述透明结晶基板的一个面是光出射面，上述半导体层含有将P型半导体层以及N型半导体层层叠而成的构造，并且上述半导体层被层叠在上述透明结晶基板的与上述光出射面相反侧的另一面， 上述绝缘层覆盖上述半导体层， 上述纵导体含有第1纵导体以及第2纵导体，上述第1纵导体贯通上述绝缘层，上述第1纵导体的一端与设置在上述P型半导体层以及N型半导体层中的一个上的第1半导体面电极连接，上述第2纵导体贯通上述绝缘层，上述第2纵导体的一端与设置在上述P型半导体层以及N型半导体层中的另一个上的第2半导体面电极连接，上述支承基板具有基板部和贯通电极，并被层叠于上述绝缘层， 上述贯通电极包括第1贯通电极以及第2贯通电极，上述第1贯通电极贯通上述基板部，上述第1贯通电极的一端与上述第1纵导体的另一端连接，上述第2贯通电极贯通上述基板部，上述第2贯通电极的一端与上述第2纵导体的另一端连接，上述第1纵导体以及上述第2纵导体的上述另一端比上述绝缘层的表面突出，并在上述支承基板的内部与上述第1贯通电极以及上述第2贯通电极的上述一端连接。
2.一种发光器件，包括发光元件和支承基板，其特征在于，上述发光元件含有透明结晶基板、半导体层、半导体面电极、绝缘层和纵导体， 上述透明结晶基板的一个面是光出射面，上述半导体层含有将P型半导体层以及N型半导体层层叠而成的构造，并且上述半导体层被层叠在上述透明结晶基板的与上述光出射面相反侧的另一面， 上述绝缘层覆盖上述半导体层， 上述纵导体含有第1纵导体以及第2纵导体，上述第1纵导体贯通上述绝缘层，上述第1纵导体的一端与设置在上述P型半导体层以及N型半导体层中的一方上的第1半导体面电极连接，上述第2纵导体贯通上述绝缘层，上述第2纵导体的一端与设置在上述P型半导体层以及N型半导体层中的另一方上的第2半导体面电极连接，上述支承基板具有基板部和贯通电极，并被层叠于上述绝缘层， 上述贯通电极包括第1贯通电极以及第2贯通电极，上述第1贯通电极贯通上述基板部，上述第1贯通电极的一端与上述第1纵导体的另一端连接，上述第2贯通电极贯通上述基板部，上述第2贯通电极的一端与上述第2纵导体的另一端连接，上述第1纵导体以及上述第2纵导体的上述另一端从上述绝缘层的表面起后退，并在上述绝缘层的内部与上述第1贯通电极以及上述第2贯通电极的上述一端连接。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，上述P型半导体层以及N型半导体层中位于上述透明结晶基板一侧的一方半导体层， 具有与另一方半导体层不重合的部分，上述第1半导体面电极在上述一方半导体层中，设置在上述不重合的部分的表面上， 上述第2半导体面电极在上述另一方半导体层中，设置在与设置有上述第1半导体面电极的上述表面相同侧的面上。
4.根据权利要求2所述的发光器件，其特征在于，上述P型半导体层以及N型半导体层中位于上述透明结晶基板一侧的一方半导体层， 具有与另一方半导体层不重合的部分，上述第1半导体面电极在上述一方半导体层中，设置在上述不重合的部分的表面上， 上述第2半导体面电极在上述另一方半导体层中，设置在与设置有上述第1半导体面电极的上述表面相同侧的面上。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于， 上述发光元件是多个。
6.根据权利要求2所述的发光器件，其特征在于， 上述发光元件是多个。
7.根据权利要求5所述的发光器件，其特征在于，上述发光元件的每一个通过穿过上述透明结晶基板、上述半导体层以及上述绝缘层的分离槽而被个别化，上述支承基板在上述发光元件的每一个中被共用。
8.根据权利要求6所述的发光器件，其特征在于，上述发光元件的每一个通过穿过上述透明结晶基板、上述半导体层以及上述绝缘层的分离槽而被个别化，上述支承基板在上述发光元件的每一个中被共用。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于， 上述绝缘层由耐热性树脂构成。
10.根据权利要求2所述的发光器件，其特征在于， 上述绝缘层由耐热性树脂构成。
11.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，上述支承基板由以Si为主要成分的基板构成，上述支承基板的厚度方向的两面以及穿过上述贯通电极的贯通孔的内壁面被氧化或者被氮化。
12.根据权利要求2所述的发光器件，其特征在于，上述支承基板由以Si为主要成分的基板构成，上述支承基板的厚度方向的两面以及穿过上述贯通电极的贯通孔的内壁面被氧化或者被氮化。
全文摘要
本发明提供可靠性高、容易制造的发光器件以及其制造方法。透明结晶基板的一个面是光出射面，发光元件1被层叠在透明结晶基板的与光出射面相反侧的另一面。位于透明结晶基板一侧的N型半导体层具有与P型半导体层不重合的部分。N型半导体层的第1半导体面电极设置在不重合的部分的表面，P型半导体层的第2半导体面电极设置在与第1半导体面电极相同侧的面。发光元件被绝缘层覆盖，绝缘层上层叠有支承基板。通过绝缘层与第1及第2半导体面电极连接的第1及第2纵导体，连接于贯通支承基板的第1及第2贯通电极。
文档编号H01L33/62GK102456827SQ20111031844
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者上林和利, 关根由莉奈, 关根重信, 桑名良治 申请人:纳普拉有限公司