半導体発光装置及びその製造方法
【課題】基板実装に際して高い半田接合強度の確保が可能な半導体発光装置、及び該半導体発光装置を高い生産性で製造することが可能な製造方法を提供することにある。
【解決手段】半導体発光装置は、結晶面（１００）のＳｉ基板１の表面側に設けられた凹部と裏面から立ち上がって互いに対向する側面の夫々に交差する傾斜面を有し、凹部内に実装された半導体発光素子の電極に接続された電極パターンがスルーホール及び裏面を介して前記傾斜面まで延びている。この半導体発光装置を予め配線パターン２２ａ、２２ｂが形成された半導体発光装置実装用基板に半田実装すると、配線パターン２２ａと裏面電極パターン１３ａの傾斜部１２ａの間、及び配線パターン２２ｂと裏面電極パターン１３ｂの傾斜部１２ｂの間で半田フィレット２４が形成される。
【解決手段】半導体発光装置は、結晶面（１００）のＳｉ基板１の表面側に設けられた凹部と裏面から立ち上がって互いに対向する側面の夫々に交差する傾斜面を有し、凹部内に実装された半導体発光素子の電極に接続された電極パターンがスルーホール及び裏面を介して前記傾斜面まで延びている。この半導体発光装置を予め配線パターン２２ａ、２２ｂが形成された半導体発光装置実装用基板に半田実装すると、配線パターン２２ａと裏面電極パターン１３ａの傾斜部１２ａの間、及び配線パターン２２ｂと裏面電極パターン１３ｂの傾斜部１２ｂの間で半田フィレット２４が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置及びその製造方法に関するものであり、詳しくは、加工されたＳｉ基板上に半導体発光素子が実装されてなる半導体発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の半導体発光装置としては、図６に示す構成のものが提案されている。それは、平板状のＳｉ基板５０の一方の面側に凹部５１が形成され、該凹部５１の内周面を含む凹面側表面及びその反対面に絶縁膜５２、５３が形成されている。そして、凹部５１側の絶縁膜５２上には互いに分離独立した導電性の２つの反射膜５４ａ、５４ｂが形成され、凹部５１の反対側の絶縁膜５３上には互いに分離独立した導電性の２つの電極パターン５５ａ、５５ｂが形成されている。
【０００３】
反射膜５４ａと電極パターン５５ａ、反射膜５４ｂと電極パターン５５ｂは夫々Ｓｉ基板５０を貫通する導電性ビアホール５６ａ、５６ｂで電気的に接続され、凹部５１の底部に位置する一方の反射膜５４ａ上にＬＥＤチップ５７が載置されて前記反射膜５４ａとＬＥＤチップ５７の下部電極とが電気的に接続されると共に、凹部５１の底部に位置する他方の反射膜５４ｂ上に、一方の端部をＬＥＤチップ５７の上部電極に接続されたボンディングワイヤ５８の他方の端部が接続されて前記反射膜５４ｂとＬＥＤチップ５７の上部電極とがボンディングワイヤ５８を介して電気的に接続されている。
【０００４】
更に、凹部５１内には封止樹脂５９が充填され、ＬＥＤチップ５７及びボンディングワイヤ５８が樹脂封止されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】米国特許第６，５３１，３２８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成の半導体発光装置６０は、例えば半導体発光装置実装用基板６１に実装する際には図７のように、半導体発光装置実装用基板６１上の配線パターン６１ａ、６１ｂと半導体発光装置６０のＳｉ基板５０に形成された電極パターン５５ａ、５５ｂとを半田６２で接合することにより、両者間の電気的導通を図るものである。
【０００６】
ところで、上記構成の半導体発光装置はその製造上、順次、Ｓｉ基板の加工による複数の凹部形成、凹部形成されたＳｉ基板に対する絶縁膜、反射膜及び電極パターン形成、各凹部内へのＬＥＤチップの載置及びボンディングワイヤの架空配線、凹部内への封止樹脂の充填の各工程を経て多数個取り半導体発光装置が作製され、最後にダイシング工程で切断されて個々の半導体発光装置に個片化される。
【０００７】
そのため、個片化された個々の半導体発光装置は各側面がダイシング工程での切断面となるため該側面に電極パターン（外部電極）を形成することは難しい。そのため、半導体発光装置実装用基板に半導体発光装置を半田実装する際に半田フィレットが形成しづらく、半導体発光装置実装用基板に対する半導体発光装置の半田接合強度が弱いものとなってしまう。
【０００８】
そこで、個片化された後の個々の半導体発光装置の側面に対して外部電極を設けることが考えられるが、そのためには側面電極パターンを形成のための新たな製造工程が必要となり、工数増加による生産性の低下が生じることになる。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、基板実装に際して高い半田接合強度の確保が可能な半導体発光装置、及び該半導体発光装置を高い生産性で製造することが可能な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、結晶面（１００）のＳｉ基板が、（１００）面の表面側に形成された凹部と、前記凹部の（１００）面の底面から（１００）面の裏面に達する複数の貫通孔と、前記裏面から立ち上がって互いに対向する少なくとも一対の、前記表面に略垂直な側面の夫々に交差する傾斜面を有し、前記凹部内に半導体発光素子が実装されると共に該半導体発光素子の各電極に接続された、互いに分離独立した各電極パターンが前記貫通孔及び前記裏面を経て前記傾斜面上まで延長して形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、少なくとも前記Ｓｉ基板と前記各電極パターンの間に絶縁膜が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は２の何れか１項において、前記凹部内に封止樹脂が充填されており、該封止樹脂は透光性樹脂又は１種以上の蛍光体が分散された透光性樹脂からなることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、結晶面（１００）のＳｉ基板に対して面方位に依存する異方性エッチングを施して（１００）面の表面側に複数の凹部、前記凹部の（１００）面の底面から（１００）面の裏面に達する複数の貫通孔及び裏面側に該裏面側から前記表面側に向かって徐々に幅狭となる断面略台形形状の溝部を形成する工程と、
前記Ｓｉ基板の両面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、前記凹部の内面から前記貫通孔及び前記裏面を経て前記溝部の側面上まで延びる、互いに分離独立した複数の電極パターンを形成する工程と、
前記凹部内に半導体発光素子を実装して該凹部内に封止樹脂を充填する工程と、
前記溝部の（１００）面の底面に沿って断面を（１１０）面とするダイシングにより切断して個片化する工程と
を有することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項４において、前記溝部の底面の幅は、前記ダイシング時に使用するブレードの幅よりも広く形成されることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項４又は５のいずれか１項において、前記異方性エッチングに用いる溶液はＴＭＡＨ溶液又はＫＯＨ溶液であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
結晶面（１００）のＳｉ基板に、表面側の凹部、該凹部の底面から裏面に達する複数の貫通孔、及び裏面から立ち上がって互いに対向する側面の夫々に交差する傾斜面の夫々を形成し、凹部内に半導体発光素子を実装する共に該半導体発光素子の各電極に接続された、互いに分離独立した各電極パターンを前記貫通孔及び前記裏面を経て前記傾斜面上まで延長して形成した。
【００１７】
その結果、この半導体発光装置を半導体発光装置実装用基板に半田実装する際、半導体発光装置実装用基板に予め形成された配線パターンと半導体発光装置の傾斜面上に位置する電極パターンとの間で半田フィレットが形成されて両パターン間の半田接合強度が増し、半導体発光装置実装用基板に対する半導体発光装置の実装信頼性が高まった。
【００１８】
また、この半導体発光装置の製造工程において、該半導体発光装置を半導体発光装置実装用基板に半田実装する際に半導体発光装置実装用基板の配線パターンとで半田フィレットを形成する電極パターンが位置する傾斜部を、結晶面（１００）の前記Ｓｉ基板に対して面方位に依存する異方性エッチングを施して形成される表面側の複数の凹部及び前記凹部の底面から裏面に達する複数の貫通孔と同時に、裏面側に該裏面側から前記表面側に向かって徐々に幅狭となる断面略台形形状の溝部として形成するようにした。
【００１９】
その結果、製造工程中に特別な工程を別途設けることなく形成することができ、工数増加による生産性の低下を生じることなく実装信頼性の高い半導体発光装置を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図５を参照しながら、詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００２１】
図１〜図３は本発明の半導体発光装置に係る実施形態の概略説明図であり、そのうち図１は上面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は底面図である。
【００２２】
結晶面（１００）のＳｉ基板１の一方の（１００）面（表面）２側に凹部３が形成され、他方の（１００）面（裏面）４から凹部３の（１００）面の底面３ａに達する２つの貫通溝５ａ、５ｂが設けられている。この貫通溝５ａ、５ｂは、Ｓｉ基板１の裏面４側から凹部３の底面３ａ側に向かって徐々に幅狭となる断面略台形形状を呈している。
【００２３】
更に、Ｓｉ基板１の互いに対向する一対の（１１０）面の側面６ａ、６ｂの夫々と裏面４とで形成される稜線の側に、Ｓｉ基板１の裏面４から立ち上がって互いに対向する側面６ａ、６ｂの夫々に交差する傾斜面７ａ、７ｂが形成されている。
【００２４】
Ｓｉ基板１の凹部３内及び貫通溝５ａ、５ｂ内を含めた、表面２側の面及び裏面４側の面に絶縁層８が設けられている。このとき、貫通溝５ａ、５ｂは該貫通溝５ａ、５ｂ内に形成された絶縁層８で塞がれることはなく、貫通状態はそのまま維持されている。
【００２５】
Ｓｉ基板１の表面２側の絶縁膜８上には、夫々凹部３の内底部９ａ、９ｂから内側部１０ａ、１０ｂまで延びる互いに分離独立した表面電極パターン１１ａ、１１ｂが形成され、裏面４側の絶縁膜８上には、夫々傾斜部１２ａ、１２ｂから内側に延びる裏面電極パターン１３ａ、１３ｂが形成され、夫々の貫通溝５ａ、５ｂ内の絶縁膜８上にはスルーホール電極パターン１４ａ、１４ｂが形成されている。
【００２６】
Ｓｉ基板１の表面２側の表面電極パターン１１ａと裏面４側の裏面電極パターン１３ａは貫通溝５ａ内のスルーホール電極パターン１４ａがスルーホールとして機能して電気的に導通状態となっている。同様に、Ｓｉ基板１の表面２側の表面電極パターン１１ｂと裏面４側の裏面電極パターン１３ｂは貫通溝５ｂ内のスルーホール電極パターン１４ｂがスルーホールとして機能して電気的に導通状態となっている。なお、表面電極パターン１１ａ又はスルーホール電極パターン１４ａによって貫通溝５ａが塞がれてもよい。同様に、表面電極パターン１１ｂ又はスルーホール電極パターン１４ｂによって貫通溝５ｂが塞がれてもよい。
【００２７】
凹部３内の内底部９ａに位置する表面電極パターン１１ａ上には、上部に一対の電極を有する半導体発光素子１５が接着剤（図示せず）を介して固定されており、半導体発光素子１５の上部電極の一方と表面電極パターン１１ａがボンディングワイヤ１６を介して電気的に接続されている。半導体発光素子１５の上部電極の他方はボンディングワイヤ１６を介して凹部３内の内底部９ｂに位置する表面電極パターン１１ｂに接続されて電気的な導通が図られている。
【００２８】
凹部３内には封止樹脂１７が充填され、半導体発光素子１５とボンディングワイヤ１６が樹脂封止されている。封止樹脂１７はエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性樹脂、又は１種以上の蛍光体を分散した透光性樹脂からなる。
【００２９】
以上が本発明の半導体発光装置の構成の説明である。この半導体発光装置を半導体発光装置実装用基板に実装すると図４のようになる。
【００３０】
半導体発光装置実装用基板２０の、半導体発光装置２１の実装領域に予め分離独立して形成された配線パターン２２ａ、２２ｂの夫々に半導体発光装置２１の裏面４側の裏面電極パターン１３ａ、１３ｂが対峙し、配線パターン２２ａと裏面電極パターン１３ａ、及び配線パターン２２ｂと裏面電極パターン１３ｂが半田２３によって接合されて電気的導通が図られると共に半導体発光装置実装用基板２０上に半導体発光装置２１が固定されている。
【００３１】
このとき、半田２３は配線パターン２２ａと裏面電極パターン１３ａの間及び配線パターン２２ｂと裏面電極パターン１３ｂの間に位置すると共に、特に、配線パターン２２ａと裏面電極パターン１３ａの傾斜部１２ａの間、及び配線パターン２２ｂと裏面電極パターン１３ｂの傾斜部１２ｂの間で半田フィレット２４が形成されている。
【００３２】
そこで、この半田フィレット２４が形成されることにより、従来例で示したような、ダイシング工程での切断面をそのまま側面としてその側面に配線パターンを有しない構成の半導体発光装置と比較して、配線パターン２２ａと裏面電極パターン１３ａの半田接合、及び配線パターン２２ｂと裏面電極パターン１３ｂの半田接合の強度が増し、半導体発光装置実装用基板２０に対する半導体発光装置２１の実装信頼性を高めることができる。
【００３３】
また、半導体発光装置２１の傾斜部１２ａ、１２ｂの上方に位置する側面に電極パターンが形成されていないため、半導体発光装置実装用基板２０上に半田実装した際に半田の這い上がりによる側面の汚染がなく、見栄えのよい実装状態を確保することができる。
【００３４】
次に、上記構成の半導体発光装置の製造方法について、図５の製造工程図を参照して説明する。
【００３５】
まず、（ａ）の工程において、結晶面（１００）のＳｉ基板３０を準備し、表面を酸化処理して全面に酸化膜３１を形成する。
【００３６】
次に、（ｂ）の工程において、Ｓｉ基板３０の両（１００）面の酸化膜３１上にフォトレジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィプロセスにより、後工程において結晶面（１００）のＳｉ基板３０に対して面方位に依存する異方性エッチングを行う領域を剥離してレジストマスク３２を形成する。
【００３７】
次に、（ｃ）の工程において、レジストマスク３２で覆われた領域以外の領域の酸化膜３１をフッ酸等のエッチング液によりエッチング除去し、その後有機溶剤等の溶剤によりレジストマスク３２を全て除去する。
【００３８】
次に、（ｄ）の工程において、上記（ｃ）の工程で残った酸化膜３１をレジストマスクとして、レジストマスク３３で覆われた領域以外の領域のＳｉ基板３０に対してＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液により異方性エッチングを行う。この工程により、完成品における凹部３、貫通溝５ａ、５ｂ及び傾斜面７ａ、７ｂが形成される（図２参照）。なお、凹部３の底面３ａは（１００）面である。
【００３９】
この工程において、傾斜面７ａ、７ｂを形成する溝部３７の（１００）面の底面３７ａは、後工程におけるダイシング時にブレードが傾斜面７ａ、７ｂに触れないように、ブレードの刃幅に対して十分余裕をもった幅に形成することが必要である。
【００４０】
次に、（ｅ）の工程において、再度、Ｓｉ基板３０の表面を酸化処理して全面に酸化膜３１を形成する。
【００４１】
次に、（ｆ）の工程において、Ｓｉ基板３０の両面の酸化膜３１上にフォトレジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィプロセスにより、後工程において電極パターンを形成する領域を剥離してレジストマスク３４を形成する。
【００４２】
次に、（ｇ）の工程において、Ｓｉ基板３０の両面の酸化膜３１上及びレジストマスク３４上にスパッタ法や蒸着法により金属膜３５を形成する。
【００４３】
次に、（ｈ）の工程において、レジストマスク３４を全て除去する。このとき、レジストマスク３４の除去に伴ってその上面に位置する金属膜３５も除去され、絶縁膜３１上に残った金属膜３５が、完成品における表面電極パターン１１ａ、１１ｂ、裏面電極１３ａ、１３ｂ、スルーホール電極１４ａ、１４ｂとなる（図２参照）。
【００４４】
次に、（ｉ）の工程において、異方性エッチングにより形成された凹部３の内底部に位置する、金属膜３５からなる表面電極パターン１１ａ上に半導体発光素子１５を接着剤（図示せず）を介して固定し、半導体発光素子１５の上部電極の一方と表面電極パターン１１ａをボンディングワイヤ１６を介して電気的に接続すると共に、半導体発光素子１５の上部電極の他方と表面電極パターン１１ｂをボンディングワイヤ１６を介して電気的に接続する。
【００４５】
その後、凹部３内に封止樹脂１７を充填し、半導体発光素子１５及びボンディングワイヤ１６を樹脂封止する。このとき、封止樹脂１７はエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性樹脂、又は１種以上の蛍光体を分散した透光性樹脂が用いられる。
【００４６】
上記（ａ）〜（ｉ）の製造工程を経て多数個取り半導体発光装置３６が完成する。
【００４７】
最後に、（ｊ）の工程において、多数個取り半導体発光装置３６をＳｉ基板３０の溝部３７の底面に沿って断面を（１１０）面とするダイシングにより切断して個々の半導体発光装置２１に個片化し、半導体発光装置２１（図２参照）が完成する。
【００４８】
なお、上記製造工程は、異方性エッチングにＴＭＡＨ溶液を用いた場合の１例であるが、ＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液等の他のエッチング溶液を用いた場合は、（ａ）〜（ｃ）の工程と必ずしも同一となるとは限らない。
【００４９】
また、半導体発光素子１５の固定、ボンディングワイヤ１６の配線及び封止樹脂１７による樹脂封止の工程（ｉ）は、エッチング加工及び金属膜形成がなされた多数個取りＳｉ基板を個片化した後に個別に行ってもよい。
【００５０】
つまり上記（ａ）〜（ｈ）の工程後にダイシングを行い、その後に半導体発光素子１５の固定、ボンディングワイヤ１６の配線及び封止樹脂１７による樹脂封止を行うものである。
【００５１】
なお、半導体発光装置を導体発光装置実装用基板に半田実装するときに該半導体発光装置実装用基板の回路パターンとで半田フィレットを形成する半導体発光装置の傾斜面は、Ｓｉ基板の互いに対向する一対の側面側に限らず、互いに対向する二対の側面側に設けてもよい。つまり、Ｓｉ基板の２面に限らず４面に設けてもよい。
【００５２】
また、傾斜面はＳｉ基板の各側面側の全面に設けられる必要はなく、各側面側の中央部あるいは各側面側の隅部に設けてもよい。また、傾斜面に形成する裏面電極パターンは必ずしも傾斜面全面に形成する必要はなく、その一部に形成することも可能である。
【００５３】
以上説明したように、本発明の半導体発光装置はこのような製造工程によって作製することができる。そのため、半導体発光装置を導体発光装置実装用基板に半田実装するときに該半導体発光装置実装用基板の回路パターンとで半田フィレットを形成する半導体発光装置の裏面電極パターンが位置する傾斜面を、製造工程中に特別な工程を別途設けることなく形成することができる。
【００５４】
そのため、工数増加による生産性の低下を生じることなく実装信頼性の高い半導体発光装置を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の光半導体装置に係る実施形態の概略上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の光半導体装置に係る実施形態の概略底面図である。
【図４】本発明の光半導体装置に係る実施形態の実装説明図である。
【図５−１】本発明の光半導体装置に係る実施形態の製造方法を示す工程図である。
【図５−２】本発明の光半導体装置に係る実施形態の製造方法を示す工程図である。
【図６】従来例の半導体発光装置の説明図である。
【図７】従来例の半導体発光装置の実装説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ Ｓｉ基板
２ 表面
３ 凹部
４ 裏面
８ 絶縁層
１５ 半導体発光素子
１６ ボンディングワイヤ
１７ 封止樹脂
２０ 半導体発光装置実装用基板
２１ 半導体発光装置
２３ 半田
２４ 半田フィレット
３０ Ｓｉ基板
３１ 酸化膜
３２ レジストマスク
３３ レジストマスク
３４ レジストマスク
３５ 金属膜
３６ 多数個取り半導体発光装置
３７ 溝部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置及びその製造方法に関するものであり、詳しくは、加工されたＳｉ基板上に半導体発光素子が実装されてなる半導体発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の半導体発光装置としては、図６に示す構成のものが提案されている。それは、平板状のＳｉ基板５０の一方の面側に凹部５１が形成され、該凹部５１の内周面を含む凹面側表面及びその反対面に絶縁膜５２、５３が形成されている。そして、凹部５１側の絶縁膜５２上には互いに分離独立した導電性の２つの反射膜５４ａ、５４ｂが形成され、凹部５１の反対側の絶縁膜５３上には互いに分離独立した導電性の２つの電極パターン５５ａ、５５ｂが形成されている。
【０００３】
反射膜５４ａと電極パターン５５ａ、反射膜５４ｂと電極パターン５５ｂは夫々Ｓｉ基板５０を貫通する導電性ビアホール５６ａ、５６ｂで電気的に接続され、凹部５１の底部に位置する一方の反射膜５４ａ上にＬＥＤチップ５７が載置されて前記反射膜５４ａとＬＥＤチップ５７の下部電極とが電気的に接続されると共に、凹部５１の底部に位置する他方の反射膜５４ｂ上に、一方の端部をＬＥＤチップ５７の上部電極に接続されたボンディングワイヤ５８の他方の端部が接続されて前記反射膜５４ｂとＬＥＤチップ５７の上部電極とがボンディングワイヤ５８を介して電気的に接続されている。
【０００４】
更に、凹部５１内には封止樹脂５９が充填され、ＬＥＤチップ５７及びボンディングワイヤ５８が樹脂封止されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】米国特許第６，５３１，３２８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成の半導体発光装置６０は、例えば半導体発光装置実装用基板６１に実装する際には図７のように、半導体発光装置実装用基板６１上の配線パターン６１ａ、６１ｂと半導体発光装置６０のＳｉ基板５０に形成された電極パターン５５ａ、５５ｂとを半田６２で接合することにより、両者間の電気的導通を図るものである。
【０００６】
ところで、上記構成の半導体発光装置はその製造上、順次、Ｓｉ基板の加工による複数の凹部形成、凹部形成されたＳｉ基板に対する絶縁膜、反射膜及び電極パターン形成、各凹部内へのＬＥＤチップの載置及びボンディングワイヤの架空配線、凹部内への封止樹脂の充填の各工程を経て多数個取り半導体発光装置が作製され、最後にダイシング工程で切断されて個々の半導体発光装置に個片化される。
【０００７】
そのため、個片化された個々の半導体発光装置は各側面がダイシング工程での切断面となるため該側面に電極パターン（外部電極）を形成することは難しい。そのため、半導体発光装置実装用基板に半導体発光装置を半田実装する際に半田フィレットが形成しづらく、半導体発光装置実装用基板に対する半導体発光装置の半田接合強度が弱いものとなってしまう。
【０００８】
そこで、個片化された後の個々の半導体発光装置の側面に対して外部電極を設けることが考えられるが、そのためには側面電極パターンを形成のための新たな製造工程が必要となり、工数増加による生産性の低下が生じることになる。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、基板実装に際して高い半田接合強度の確保が可能な半導体発光装置、及び該半導体発光装置を高い生産性で製造することが可能な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、結晶面（１００）のＳｉ基板が、（１００）面の表面側に形成された凹部と、前記凹部の（１００）面の底面から（１００）面の裏面に達する複数の貫通孔と、前記裏面から立ち上がって互いに対向する少なくとも一対の、前記表面に略垂直な側面の夫々に交差する傾斜面を有し、前記凹部内に半導体発光素子が実装されると共に該半導体発光素子の各電極に接続された、互いに分離独立した各電極パターンが前記貫通孔及び前記裏面を経て前記傾斜面上まで延長して形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、少なくとも前記Ｓｉ基板と前記各電極パターンの間に絶縁膜が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は２の何れか１項において、前記凹部内に封止樹脂が充填されており、該封止樹脂は透光性樹脂又は１種以上の蛍光体が分散された透光性樹脂からなることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、結晶面（１００）のＳｉ基板に対して面方位に依存する異方性エッチングを施して（１００）面の表面側に複数の凹部、前記凹部の（１００）面の底面から（１００）面の裏面に達する複数の貫通孔及び裏面側に該裏面側から前記表面側に向かって徐々に幅狭となる断面略台形形状の溝部を形成する工程と、
前記Ｓｉ基板の両面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、前記凹部の内面から前記貫通孔及び前記裏面を経て前記溝部の側面上まで延びる、互いに分離独立した複数の電極パターンを形成する工程と、
前記凹部内に半導体発光素子を実装して該凹部内に封止樹脂を充填する工程と、
前記溝部の（１００）面の底面に沿って断面を（１１０）面とするダイシングにより切断して個片化する工程と
を有することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項４において、前記溝部の底面の幅は、前記ダイシング時に使用するブレードの幅よりも広く形成されることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項４又は５のいずれか１項において、前記異方性エッチングに用いる溶液はＴＭＡＨ溶液又はＫＯＨ溶液であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
結晶面（１００）のＳｉ基板に、表面側の凹部、該凹部の底面から裏面に達する複数の貫通孔、及び裏面から立ち上がって互いに対向する側面の夫々に交差する傾斜面の夫々を形成し、凹部内に半導体発光素子を実装する共に該半導体発光素子の各電極に接続された、互いに分離独立した各電極パターンを前記貫通孔及び前記裏面を経て前記傾斜面上まで延長して形成した。
【００１７】
その結果、この半導体発光装置を半導体発光装置実装用基板に半田実装する際、半導体発光装置実装用基板に予め形成された配線パターンと半導体発光装置の傾斜面上に位置する電極パターンとの間で半田フィレットが形成されて両パターン間の半田接合強度が増し、半導体発光装置実装用基板に対する半導体発光装置の実装信頼性が高まった。
【００１８】
また、この半導体発光装置の製造工程において、該半導体発光装置を半導体発光装置実装用基板に半田実装する際に半導体発光装置実装用基板の配線パターンとで半田フィレットを形成する電極パターンが位置する傾斜部を、結晶面（１００）の前記Ｓｉ基板に対して面方位に依存する異方性エッチングを施して形成される表面側の複数の凹部及び前記凹部の底面から裏面に達する複数の貫通孔と同時に、裏面側に該裏面側から前記表面側に向かって徐々に幅狭となる断面略台形形状の溝部として形成するようにした。
【００１９】
その結果、製造工程中に特別な工程を別途設けることなく形成することができ、工数増加による生産性の低下を生じることなく実装信頼性の高い半導体発光装置を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図５を参照しながら、詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００２１】
図１〜図３は本発明の半導体発光装置に係る実施形態の概略説明図であり、そのうち図１は上面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は底面図である。
【００２２】
結晶面（１００）のＳｉ基板１の一方の（１００）面（表面）２側に凹部３が形成され、他方の（１００）面（裏面）４から凹部３の（１００）面の底面３ａに達する２つの貫通溝５ａ、５ｂが設けられている。この貫通溝５ａ、５ｂは、Ｓｉ基板１の裏面４側から凹部３の底面３ａ側に向かって徐々に幅狭となる断面略台形形状を呈している。
【００２３】
更に、Ｓｉ基板１の互いに対向する一対の（１１０）面の側面６ａ、６ｂの夫々と裏面４とで形成される稜線の側に、Ｓｉ基板１の裏面４から立ち上がって互いに対向する側面６ａ、６ｂの夫々に交差する傾斜面７ａ、７ｂが形成されている。
【００２４】
Ｓｉ基板１の凹部３内及び貫通溝５ａ、５ｂ内を含めた、表面２側の面及び裏面４側の面に絶縁層８が設けられている。このとき、貫通溝５ａ、５ｂは該貫通溝５ａ、５ｂ内に形成された絶縁層８で塞がれることはなく、貫通状態はそのまま維持されている。
【００２５】
Ｓｉ基板１の表面２側の絶縁膜８上には、夫々凹部３の内底部９ａ、９ｂから内側部１０ａ、１０ｂまで延びる互いに分離独立した表面電極パターン１１ａ、１１ｂが形成され、裏面４側の絶縁膜８上には、夫々傾斜部１２ａ、１２ｂから内側に延びる裏面電極パターン１３ａ、１３ｂが形成され、夫々の貫通溝５ａ、５ｂ内の絶縁膜８上にはスルーホール電極パターン１４ａ、１４ｂが形成されている。
【００２６】
Ｓｉ基板１の表面２側の表面電極パターン１１ａと裏面４側の裏面電極パターン１３ａは貫通溝５ａ内のスルーホール電極パターン１４ａがスルーホールとして機能して電気的に導通状態となっている。同様に、Ｓｉ基板１の表面２側の表面電極パターン１１ｂと裏面４側の裏面電極パターン１３ｂは貫通溝５ｂ内のスルーホール電極パターン１４ｂがスルーホールとして機能して電気的に導通状態となっている。なお、表面電極パターン１１ａ又はスルーホール電極パターン１４ａによって貫通溝５ａが塞がれてもよい。同様に、表面電極パターン１１ｂ又はスルーホール電極パターン１４ｂによって貫通溝５ｂが塞がれてもよい。
【００２７】
凹部３内の内底部９ａに位置する表面電極パターン１１ａ上には、上部に一対の電極を有する半導体発光素子１５が接着剤（図示せず）を介して固定されており、半導体発光素子１５の上部電極の一方と表面電極パターン１１ａがボンディングワイヤ１６を介して電気的に接続されている。半導体発光素子１５の上部電極の他方はボンディングワイヤ１６を介して凹部３内の内底部９ｂに位置する表面電極パターン１１ｂに接続されて電気的な導通が図られている。
【００２８】
凹部３内には封止樹脂１７が充填され、半導体発光素子１５とボンディングワイヤ１６が樹脂封止されている。封止樹脂１７はエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性樹脂、又は１種以上の蛍光体を分散した透光性樹脂からなる。
【００２９】
以上が本発明の半導体発光装置の構成の説明である。この半導体発光装置を半導体発光装置実装用基板に実装すると図４のようになる。
【００３０】
半導体発光装置実装用基板２０の、半導体発光装置２１の実装領域に予め分離独立して形成された配線パターン２２ａ、２２ｂの夫々に半導体発光装置２１の裏面４側の裏面電極パターン１３ａ、１３ｂが対峙し、配線パターン２２ａと裏面電極パターン１３ａ、及び配線パターン２２ｂと裏面電極パターン１３ｂが半田２３によって接合されて電気的導通が図られると共に半導体発光装置実装用基板２０上に半導体発光装置２１が固定されている。
【００３１】
このとき、半田２３は配線パターン２２ａと裏面電極パターン１３ａの間及び配線パターン２２ｂと裏面電極パターン１３ｂの間に位置すると共に、特に、配線パターン２２ａと裏面電極パターン１３ａの傾斜部１２ａの間、及び配線パターン２２ｂと裏面電極パターン１３ｂの傾斜部１２ｂの間で半田フィレット２４が形成されている。
【００３２】
そこで、この半田フィレット２４が形成されることにより、従来例で示したような、ダイシング工程での切断面をそのまま側面としてその側面に配線パターンを有しない構成の半導体発光装置と比較して、配線パターン２２ａと裏面電極パターン１３ａの半田接合、及び配線パターン２２ｂと裏面電極パターン１３ｂの半田接合の強度が増し、半導体発光装置実装用基板２０に対する半導体発光装置２１の実装信頼性を高めることができる。
【００３３】
また、半導体発光装置２１の傾斜部１２ａ、１２ｂの上方に位置する側面に電極パターンが形成されていないため、半導体発光装置実装用基板２０上に半田実装した際に半田の這い上がりによる側面の汚染がなく、見栄えのよい実装状態を確保することができる。
【００３４】
次に、上記構成の半導体発光装置の製造方法について、図５の製造工程図を参照して説明する。
【００３５】
まず、（ａ）の工程において、結晶面（１００）のＳｉ基板３０を準備し、表面を酸化処理して全面に酸化膜３１を形成する。
【００３６】
次に、（ｂ）の工程において、Ｓｉ基板３０の両（１００）面の酸化膜３１上にフォトレジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィプロセスにより、後工程において結晶面（１００）のＳｉ基板３０に対して面方位に依存する異方性エッチングを行う領域を剥離してレジストマスク３２を形成する。
【００３７】
次に、（ｃ）の工程において、レジストマスク３２で覆われた領域以外の領域の酸化膜３１をフッ酸等のエッチング液によりエッチング除去し、その後有機溶剤等の溶剤によりレジストマスク３２を全て除去する。
【００３８】
次に、（ｄ）の工程において、上記（ｃ）の工程で残った酸化膜３１をレジストマスクとして、レジストマスク３３で覆われた領域以外の領域のＳｉ基板３０に対してＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液により異方性エッチングを行う。この工程により、完成品における凹部３、貫通溝５ａ、５ｂ及び傾斜面７ａ、７ｂが形成される（図２参照）。なお、凹部３の底面３ａは（１００）面である。
【００３９】
この工程において、傾斜面７ａ、７ｂを形成する溝部３７の（１００）面の底面３７ａは、後工程におけるダイシング時にブレードが傾斜面７ａ、７ｂに触れないように、ブレードの刃幅に対して十分余裕をもった幅に形成することが必要である。
【００４０】
次に、（ｅ）の工程において、再度、Ｓｉ基板３０の表面を酸化処理して全面に酸化膜３１を形成する。
【００４１】
次に、（ｆ）の工程において、Ｓｉ基板３０の両面の酸化膜３１上にフォトレジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィプロセスにより、後工程において電極パターンを形成する領域を剥離してレジストマスク３４を形成する。
【００４２】
次に、（ｇ）の工程において、Ｓｉ基板３０の両面の酸化膜３１上及びレジストマスク３４上にスパッタ法や蒸着法により金属膜３５を形成する。
【００４３】
次に、（ｈ）の工程において、レジストマスク３４を全て除去する。このとき、レジストマスク３４の除去に伴ってその上面に位置する金属膜３５も除去され、絶縁膜３１上に残った金属膜３５が、完成品における表面電極パターン１１ａ、１１ｂ、裏面電極１３ａ、１３ｂ、スルーホール電極１４ａ、１４ｂとなる（図２参照）。
【００４４】
次に、（ｉ）の工程において、異方性エッチングにより形成された凹部３の内底部に位置する、金属膜３５からなる表面電極パターン１１ａ上に半導体発光素子１５を接着剤（図示せず）を介して固定し、半導体発光素子１５の上部電極の一方と表面電極パターン１１ａをボンディングワイヤ１６を介して電気的に接続すると共に、半導体発光素子１５の上部電極の他方と表面電極パターン１１ｂをボンディングワイヤ１６を介して電気的に接続する。
【００４５】
その後、凹部３内に封止樹脂１７を充填し、半導体発光素子１５及びボンディングワイヤ１６を樹脂封止する。このとき、封止樹脂１７はエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性樹脂、又は１種以上の蛍光体を分散した透光性樹脂が用いられる。
【００４６】
上記（ａ）〜（ｉ）の製造工程を経て多数個取り半導体発光装置３６が完成する。
【００４７】
最後に、（ｊ）の工程において、多数個取り半導体発光装置３６をＳｉ基板３０の溝部３７の底面に沿って断面を（１１０）面とするダイシングにより切断して個々の半導体発光装置２１に個片化し、半導体発光装置２１（図２参照）が完成する。
【００４８】
なお、上記製造工程は、異方性エッチングにＴＭＡＨ溶液を用いた場合の１例であるが、ＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液等の他のエッチング溶液を用いた場合は、（ａ）〜（ｃ）の工程と必ずしも同一となるとは限らない。
【００４９】
また、半導体発光素子１５の固定、ボンディングワイヤ１６の配線及び封止樹脂１７による樹脂封止の工程（ｉ）は、エッチング加工及び金属膜形成がなされた多数個取りＳｉ基板を個片化した後に個別に行ってもよい。
【００５０】
つまり上記（ａ）〜（ｈ）の工程後にダイシングを行い、その後に半導体発光素子１５の固定、ボンディングワイヤ１６の配線及び封止樹脂１７による樹脂封止を行うものである。
【００５１】
なお、半導体発光装置を導体発光装置実装用基板に半田実装するときに該半導体発光装置実装用基板の回路パターンとで半田フィレットを形成する半導体発光装置の傾斜面は、Ｓｉ基板の互いに対向する一対の側面側に限らず、互いに対向する二対の側面側に設けてもよい。つまり、Ｓｉ基板の２面に限らず４面に設けてもよい。
【００５２】
また、傾斜面はＳｉ基板の各側面側の全面に設けられる必要はなく、各側面側の中央部あるいは各側面側の隅部に設けてもよい。また、傾斜面に形成する裏面電極パターンは必ずしも傾斜面全面に形成する必要はなく、その一部に形成することも可能である。
【００５３】
以上説明したように、本発明の半導体発光装置はこのような製造工程によって作製することができる。そのため、半導体発光装置を導体発光装置実装用基板に半田実装するときに該半導体発光装置実装用基板の回路パターンとで半田フィレットを形成する半導体発光装置の裏面電極パターンが位置する傾斜面を、製造工程中に特別な工程を別途設けることなく形成することができる。
【００５４】
そのため、工数増加による生産性の低下を生じることなく実装信頼性の高い半導体発光装置を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の光半導体装置に係る実施形態の概略上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の光半導体装置に係る実施形態の概略底面図である。
【図４】本発明の光半導体装置に係る実施形態の実装説明図である。
【図５−１】本発明の光半導体装置に係る実施形態の製造方法を示す工程図である。
【図５−２】本発明の光半導体装置に係る実施形態の製造方法を示す工程図である。
【図６】従来例の半導体発光装置の説明図である。
【図７】従来例の半導体発光装置の実装説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ Ｓｉ基板
２ 表面
３ 凹部
４ 裏面
８ 絶縁層
１５ 半導体発光素子
１６ ボンディングワイヤ
１７ 封止樹脂
２０ 半導体発光装置実装用基板
２１ 半導体発光装置
２３ 半田
２４ 半田フィレット
３０ Ｓｉ基板
３１ 酸化膜
３２ レジストマスク
３３ レジストマスク
３４ レジストマスク
３５ 金属膜
３６ 多数個取り半導体発光装置
３７ 溝部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶面（１００）のＳｉ基板が、（１００）面の表面側に形成された凹部と、前記凹部の（１００）面の底面から（１００）面の裏面に達する複数の貫通孔と、前記裏面から立ち上がって互いに対向する少なくとも一対の、前記表面に略垂直な側面の夫々に交差する傾斜面を有し、前記凹部内に半導体発光素子が実装されると共に該半導体発光素子の各電極に接続された、互いに分離独立した各電極パターンが前記貫通孔及び前記裏面を経て前記傾斜面上まで延長して形成されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
少なくとも前記Ｓｉ基板と前記各電極パターンの間に絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記凹部内に封止樹脂が充填されており、該封止樹脂は透光性樹脂又は１種以上の蛍光体が分散された透光性樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
結晶面（１００）のＳｉ基板に対して面方位に依存する異方性エッチングを施して（１００）面の表面側に複数の凹部、前記凹部の（１００）面の底面から（１００）面の裏面に達する複数の貫通孔及び裏面側に該裏面側から前記表面側に向かって徐々に幅狭となる断面略台形形状の溝部を形成する工程と、
前記Ｓｉ基板の両面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、前記凹部の内面から前記貫通孔及び前記裏面を経て前記溝部の側面上まで延びる、互いに分離独立した複数の電極パターンを形成する工程と、
前記凹部内に半導体発光素子を実装して該凹部内に封止樹脂を充填する工程と、
前記溝部の（１００）面の底面に沿って断面を（１１０）面とするダイシングにより切断して個片化する工程と
を有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５】
前記溝部の底面の幅は、前記ダイシング時に使用するブレードの幅よりも広く形成されることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記異方性エッチングに用いる溶液はＴＭＡＨ溶液又はＫＯＨ溶液であることを特徴とする請求項４又は５のいずれか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１】
結晶面（１００）のＳｉ基板が、（１００）面の表面側に形成された凹部と、前記凹部の（１００）面の底面から（１００）面の裏面に達する複数の貫通孔と、前記裏面から立ち上がって互いに対向する少なくとも一対の、前記表面に略垂直な側面の夫々に交差する傾斜面を有し、前記凹部内に半導体発光素子が実装されると共に該半導体発光素子の各電極に接続された、互いに分離独立した各電極パターンが前記貫通孔及び前記裏面を経て前記傾斜面上まで延長して形成されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
少なくとも前記Ｓｉ基板と前記各電極パターンの間に絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記凹部内に封止樹脂が充填されており、該封止樹脂は透光性樹脂又は１種以上の蛍光体が分散された透光性樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
結晶面（１００）のＳｉ基板に対して面方位に依存する異方性エッチングを施して（１００）面の表面側に複数の凹部、前記凹部の（１００）面の底面から（１００）面の裏面に達する複数の貫通孔及び裏面側に該裏面側から前記表面側に向かって徐々に幅狭となる断面略台形形状の溝部を形成する工程と、
前記Ｓｉ基板の両面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、前記凹部の内面から前記貫通孔及び前記裏面を経て前記溝部の側面上まで延びる、互いに分離独立した複数の電極パターンを形成する工程と、
前記凹部内に半導体発光素子を実装して該凹部内に封止樹脂を充填する工程と、
前記溝部の（１００）面の底面に沿って断面を（１１０）面とするダイシングにより切断して個片化する工程と
を有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５】
前記溝部の底面の幅は、前記ダイシング時に使用するブレードの幅よりも広く形成されることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記異方性エッチングに用いる溶液はＴＭＡＨ溶液又はＫＯＨ溶液であることを特徴とする請求項４又は５のいずれか１項に記載の半導体発光装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１２９８７０（Ｐ２０１０−１２９８７０Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０４５７４（Ｐ２００８−３０４５７４）
【出願日】平成２０年１１月２８日（２００８．１１．２８）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２８日（２００８．１１．２８）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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