[go: up one dir, main page]

TW201806197A - 氮化物半導體紫外線發光裝置及其製造方法 - Google Patents

氮化物半導體紫外線發光裝置及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201806197A
TW201806197A TW106107414A TW106107414A TW201806197A TW 201806197 A TW201806197 A TW 201806197A TW 106107414 A TW106107414 A TW 106107414A TW 106107414 A TW106107414 A TW 106107414A TW 201806197 A TW201806197 A TW 201806197A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
sapphire substrate
ultraviolet light
nitride semiconductor
emitting device
light emitting
Prior art date
Application number
TW106107414A
Other languages
English (en)
Inventor
平野光
山田貴穂
青崎耕
Original Assignee
創光科學股份有限公司
旭硝子股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 創光科學股份有限公司, 旭硝子股份有限公司 filed Critical 創光科學股份有限公司
Publication of TW201806197A publication Critical patent/TW201806197A/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/81Bodies
    • H10H20/819Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates
    • H10H20/82Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01Manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/81Bodies
    • H10H20/822Materials of the light-emitting regions
    • H10H20/824Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
    • H10H20/825Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP containing nitrogen, e.g. GaN
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/85Packages
    • H10H20/852Encapsulations
    • H10H20/854Encapsulations characterised by their material, e.g. epoxy or silicone resins
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01Manufacture or treatment
    • H10H20/036Manufacture or treatment of packages
    • H10H20/0362Manufacture or treatment of packages of encapsulations
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/85Packages
    • H10H20/852Encapsulations
    • H10H20/853Encapsulations characterised by their shape
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/85Packages
    • H10H20/857Interconnections, e.g. lead-frames, bond wires or solder balls

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

藉由使用非鍵結性的非晶質氟樹脂,防止因光化學反應而起的電氣特性的劣化及非晶質氟樹脂的分解等,此外,防止該非晶質氟樹脂剝離,提供高品質、高可靠度的紫外線發光裝置。
氮化物半導體紫外線發光裝置(1)係具備有:基台(30);被覆晶構裝在基台(30)上的氮化物半導體紫外線發光元件;及直接接觸氮化物半導體紫外線發光元件而進行被覆的非晶質氟樹脂(40)。氮化物半導體紫外線發光元件係具備有:藍寶石基板(11)、積層在藍寶石基板(11)的主面上的複數AlGaN系半導體層(12)、n電極(13)、及p電極(14)。非晶質氟樹脂(40)的末端官能基為過氟化烷基,非晶質氟樹脂(40)進入至形成在藍寶石基板(11)的側面的凹部的內部。

Description

氮化物半導體紫外線發光裝置及其製造方法
本發明係關於氮化物半導體紫外線發光裝置,尤其係關於由基板背面側取出藉由非晶質氟樹脂被密封之發光中心波長為約350nm以下的發光的背面出射型的氮化物半導體紫外線發光裝置。
自以往以來,LED(發光二極體)或半導體雷射等氮化物半導體發光元件係存在多數在藍寶石等基板上,藉由磊晶成長形成有由複數氮化物半導體層所成之發光元件構造者(參照例如下述非專利文獻1、非專利文獻2)。氮化物半導體層係以一般式Al1-x-yGaxInyN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)表示。
發光元件構造係具有在n型氮化物半導體層與p型氮化物半導體層之間,夾著由單量子井構造(SQW:Single-Quantum-Well)或多量子井構造(MQW:Multi-Quantum-Well)的氮化物半導體層所成之活性層的雙重混雜構造。若活性層為AlGaN系半導體層,藉由調整AlN莫耳分率(亦稱為Al組成比),可將帶隙能,在將GaN與AlN可取得的帶隙能(約3.4eV與 約6.2eV)分別設為下限及上限的範圍內進行調整,可得發光波長為由約200nm至約365nm的紫外線發光元件。具體而言,由p型氮化物半導體層朝向n型氮化物半導體層流通順方向電流,藉此在活性層發生對應上述帶隙能的發光。
另一方面,以氮化物半導體紫外線發光元件的構裝形態而言,一般採用覆晶構裝(參照例如下述專利文獻1的圖4等)。在覆晶構裝中,來自活性層的發光通過帶隙能大於活性層的AlGaN系氮化物半導體及藍寶石基板等,而被取出至元件外。因此,在覆晶構裝中,藍寶石基板成為朝上,朝向晶片上面側所形成的p側及n側的各電極面成為朝下,晶片側的各電極面與副載具等封裝體零件側的電極焊墊透過形成在各電極面上的金屬凸塊,以電性及物理性相接合。
氮化物半導體紫外線發光元件一般如下述專利文獻2的圖4、6及7等、或下述專利文獻3的圖2、4及6等之揭示,藉由氟系樹脂或矽氧樹脂等紫外線透過性的樹脂予以密封而被供作實用。該密封樹脂係保護內部的紫外線發光元件免於受到外部氣體環境影響,防止因水分浸入或氧化等所致之發光元件的劣化。此外,該密封樹脂係亦有作為用以緩和因聚光透鏡與紫外線發光元件之間的折射率差、或紫外線的照射對象空間與紫外線發光元件之間的折射率差而起的光的反射損失,以達成光的取出效率的提升的折射率差緩和材料而設的情形。此外,亦可將該 密封樹脂的表面成形在球面等聚光性曲面,提高照射效率。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2014/178288號
[專利文獻2]日本特開2007-311707號公報
[專利文獻3]美國專利出願公開第2006/0138443號說明書
[專利文獻4]日本特開2006-348088號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]Kentaro Nagamatsu, etal.,“High-efficiency AlGaN-based UV light-emitting diode on laterally overgrown AlN”, Journal of Crystal Growth, 2008, 310, pp.2326-2329
[非專利文獻2]Shigeaki Sumiya, etal.,“AlGaN-Based Deep Ultraviolet Light-Emitting Diodes Grown on Epitaxial AlN/Sapphire Templates”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.47, No.1, 2008, pp.43-46
[非專利文獻3]Kiho Yamada, etal., “Development of underfilling and encapsulation for deep-ultraviolet LEDs”, Applied Physics Express, 8, 012101, 2015
如上所述,提案出使用氟系樹脂及矽氧樹脂等,作為紫外線發光元件的密封樹脂,但是已知矽氧樹脂係若大量曝曬高能量的紫外線,劣化會進展。尤其,紫外線發光元件的低波長化以及高輸出化進展,呈現因曝曬紫外線所致之劣化被加速的傾向,此外,因伴隨高輸出化的消耗電力的增加,發熱亦增加,因該發熱所致之密封樹脂劣化亦成為問題。
此外,氟系樹脂已知耐熱性優異,紫外線耐性亦高,但是聚四氟乙烯等一般的氟樹脂為不透明。該氟系樹脂係高分子鏈直線且剛直,容易結晶化,因此混合存在結晶質部分與非晶質部分,光在其界面散射而成為不透明。
因此,例如,在上述專利文獻4中係提案出藉由使用非晶質的氟樹脂,作為紫外線發光元件的密封樹脂,以提高對紫外線的透明性。以非晶質的氟樹脂而言,列舉:將結晶性高分子的氟樹脂共聚合化而形成為高分子合金而使其非晶質化者、或全氟二氧雜環戊烯的共聚物(杜邦公司製的商品名鐵氟龍AF(註冊商標))或全氟丁烯基乙烯基醚的環化聚合物(旭硝子公司製的商品名CYTOP(註冊商標))。後者的環化聚合物的氟樹脂係在主鏈具有環狀構造,因此容易形成為非晶質,透明性高。
非晶質氟樹脂大致上有:具有羧基等可對金 屬鍵結的反應性官能基的鍵結性的非晶質氟樹脂;及具有過氟化烷基等對金屬難鍵結性的官能基的非鍵結性的非晶質氟樹脂等2種類。在覆蓋裝載LED晶片的基台表面及LED晶片的部分,使用鍵結性的非晶質氟樹脂,可提高基台等與氟樹脂間的鍵結性。其中,在本發明中,所謂「鍵結性」的用語係包含與金屬等界面具有親和性的涵義內容。同樣地,所謂「非鍵結性」的用語係包含與金屬等界面不具有親和性或該親和性極小的涵義內容。
另一方面,在上述專利文獻1及上述非專利文獻3中,已有報告:若將末端官能基具有對金屬呈現鍵結性的反應性官能基的鍵結性的非晶質氟樹脂,使用在被覆發出發光中心波長為300nm以下的深紫外線的氮化物半導體紫外線發光元件的焊墊電極的部位時,若在與紫外線發光元件的p電極及n電極分別相連接的金屬電極配線間施加順方向電壓而進行紫外線發光動作,會在紫外線發光元件的電氣特性產生劣化。具體而言,確認出在紫外線發光元件的p電極及n電極間形成有電阻性的漏電流路徑。藉由上述專利文獻1,若非晶質氟樹脂為鍵結性的非晶質氟樹脂,在被照射高能量的深紫外線的該鍵結性的非晶質氟樹脂中,藉由光化學反應,反應性的末端官能基分離而自由基化,與構成焊墊電極的金屬原子發生配位鍵結,該金屬原子被認為會由焊墊電極分離,此外,發光動作中係對焊墊電極間被施加電場,結果,被認為該金屬原子發生遷移,形成電阻性的漏電流路徑,紫外線發光元件 的p電極及n電極間會短路者。
此外,在上述非專利文獻3中,已有報告:若使用鍵結性的非晶質氟樹脂,若繼續施加藉由深紫外線的發光動作所造成的應力,產生因該非晶質氟樹脂的光化學反應所造成的分解,在被覆基台側的金屬電極配線的非晶質氟樹脂與該金屬電極配線之間產生氣泡。
在上述專利文獻1及上述非專利文獻3中,對發出深紫外線的氮化物半導體紫外線發光元件,為避免因光化學反應而起的上述紫外線發光元件的p電極及n電極間的短路、及非晶質氟樹脂與金屬電極配線間發生氣泡,建議使用上述非鍵結性氟樹脂。
但是,上述非鍵結性的非晶質氟樹脂係如上所述,對金屬呈現難鍵結性,但是對在覆晶構裝時與非鍵結性的非晶質氟樹脂直接相接的藍寶石基板的背面及側面,亦呈現難鍵結性。亦即,由於非鍵結性的非晶質氟樹脂與藍寶石基板的背面及側面的界面藉由凡得瓦力(Van der Waals force)所致之鍵結弱,因此因某些要因,在該界面產生大於該凡得瓦力的斥力時,非晶質氟樹脂的一部分由藍寶石基板的背面或側面剝離,無法否定在該剝離部分產生空隙的可能性。萬一在藍寶石基板的背面或側面產生上述空隙,若空氣等低折射率的氣體浸入,紫外線由藍寶石基板透過至非晶質氟樹脂側受到阻礙,有紫外線對元件外部的取出效率降低之虞。
本發明係鑑於上述問題點而完成者,其目的 在藉由使用非鍵結性的非晶質氟樹脂,防止因光化學反應而起的電氣特性的劣化及非晶質氟樹脂的分解等,此外,防止該非晶質氟樹脂剝離,提供高品質、高可靠度的紫外線發光裝置。
為達成上述目的,本發明係提供一種氮化物半導體紫外線發光裝置,其係具備有以下而成:基台;被覆晶構裝在前述基台上的氮化物半導體紫外線發光元件;及直接接觸前述氮化物半導體紫外線發光元件而進行被覆的非晶質氟樹脂,該紫外線發光裝置之特徵為:前述氮化物半導體紫外線發光元件具備有:藍寶石基板;積層在前述藍寶石基板的主面上的複數AlGaN系半導體層;由1或複數金屬層所成之n電極;及由1或複數金屬層所成之p電極而成,前述非晶質氟樹脂的末端官能基為過氟化烷基,前述非晶質氟樹脂進入至形成在前述藍寶石基板的側面的凹部的內部。
其中,在本發明中,AlGaN系半導體係將以一般式AlxGa1-xN(x為AlN莫耳分率、0≦x≦1)表示的3元(或2元)加工物作為基本,其帶隙能為GaN(x=0)的帶隙能(約3.4eV)以上的3族氮化物半導體,只要滿足關於該帶隙能的條件,亦包含含有微量In的情形。
在上述特徵之氮化物半導體紫外線發光裝置 中,首先,由於使用末端官能基為過氟化烷基的非鍵結性的非晶質氟樹脂,作為將氮化物半導體紫外線發光元件密封的樹脂,因此可防止使用伴隨上述之紫外線發光動作的鍵結性的非晶質氟樹脂時因光化學反應而起的電氣特性的劣化及非晶質氟樹脂的分解等的發生。
此外,在該氮化物半導體紫外線發光裝置中,由於非晶質氟樹脂進入至形成在藍寶石基板的側面的凹部的內部,因此可藉由定準效應,使藍寶石基板的側面與非晶質氟樹脂的密接性及鍵結力提升而防止剝離。接著,藉由提高藍寶石基板的側面與非晶質氟樹脂的密接性及鍵結力來防止剝離,可亦一併防止藍寶石基板的背面與非晶質氟樹脂的剝離。因此,藉由防止在經覆晶構裝的氮化物半導體紫外線發光元件中的光(紫外線)的出射面亦即藍寶石基板的側面及背面的非晶質氟樹脂的剝離,可使光的取出效率提升。
此外,上述特徵之氮化物半導體紫外線發光裝置較佳為在前述藍寶石基板的側面形成有前述凹部斷續性或連續性相連而成的粗面帶。藉由該適當態樣,在粗面帶中,使藍寶石基板的側面與非晶質氟樹脂的密接性及鍵結力集中提升,可有效防止非晶質氟樹脂的剝離。
此外,上述特徵之氮化物半導體紫外線發光裝置較佳為形成在前述藍寶石基板的側面的前述粗面帶係沿著具有與前述藍寶石基板的主面呈平行的成分的方向延伸。藉由該適當態樣,利用進行一般的隱形切割(註冊商 標,以下省略)時所形成的粗面帶,可使藍寶石基板的側面與非晶質氟樹脂的密接性及鍵結力提升。其中,隱形切割係指使透過基板的波長的雷射光在基板內部聚光,藉此對切斷預定面造成損傷而將晶圓切斷的手法,藉由對沿著具有與基板的主面呈平行的成分的方向延伸的區域造成損傷,可沿著與基板的主面呈平行的方向輕易切斷晶圓。
此外,上述特徵之氮化物半導體紫外線發光裝置較佳為在前述藍寶石基板的側面形成有複數條前述粗面帶。藉由該適當態樣,藉由將粗面帶的條數增加為2條、3條,可將非晶質氟樹脂進入至形成在藍寶石基板的側面的凹部的內部的場所增加為2倍、3倍,因此可使藍寶石基板的側面與非晶質氟樹脂的密接性及鍵結力提升。
其中,上述特徵之氮化物半導體紫外線發光裝置係形成在前述藍寶石基板的側面的前述粗面帶亦可偏向分布在前述藍寶石基板的主面側。在該態樣中,利用進行藉由提高形成AlGaN系半導體層的藍寶石基板的主面中的切斷位置的精度來抑制AlGaN系半導體層的破裂或切口(碎屑不良)的隱形切割時所形成的粗面帶,可使藍寶石基板的側面與非晶質氟樹脂的密接性及鍵結力提升。
此外,上述特徵之氮化物半導體紫外線發光裝置亦可形成在前述藍寶石基板的側面的前述粗面帶偏向分布在前述藍寶石基板的主面的相反側。在該態樣中,可利用進行聚光的雷射光的熱不易對形成在藍寶石基板的主面的AlGaN系半導體層造成影響的隱形切割時所形成的 粗面帶,使藍寶石基板的側面與非晶質氟樹脂的密接性及鍵結力提升。
此外,在該態樣中,粗面帶偏向分布在藍寶石基板的主面的相反側(亦即背面側),可在藍寶石基板的背面附近,使其發揮強力的定準效應。因此,可有效防止經覆晶構裝的氮化物半導體紫外線發光元件中的光(紫外線)的主要出射面亦即藍寶石基板的背面中的非晶質氟樹脂的剝離。
此外,上述特徵之氮化物半導體紫外線發光裝置亦可形成在前述藍寶石基板的側面的前述粗面帶相對與前述藍寶石基板的主面呈垂直的方向作均一分布。在該態樣中,利用進行可相對與藍寶石基板的主面呈垂直的方向,將晶圓均一切斷的隱形切割時所形成的粗面帶,可使藍寶石基板的側面與非晶質氟樹脂的密接性及鍵結力提升。
此外,上述特徵之氮化物半導體紫外線發光裝置亦可當將前述藍寶石基板的厚度設為Xμm時,形成在前述藍寶石基板的側面的前述粗面帶的條數為X/200條以上。藉由該適當態樣,利用以為了以一定程度確實地沿著切斷預定面藉由隱形切割來切斷晶圓所需的密度所形成的粗面帶,可使藍寶石基板的側面與非晶質氟樹脂的密接性及鍵結力提升。
此外,上述特徵之氮化物半導體紫外線發光裝置較佳為當將前述藍寶石基板的厚度設為Xμm時,形 成在前述藍寶石基板的側面的前述粗面帶的條數為X/150條以上。藉由該適當態樣,利用以用以進行碎屑不良等不良發生率低於1%之極為良好的隱形切割所需的密度所形成的粗面帶,可使藍寶石基板的側面與非晶質氟樹脂的密接性及鍵結力提升。
此外,本發明係提供一種氮化物半導體紫外線發光裝置之製造方法,其係上述特徵之氮化物半導體紫外線發光裝置之製造方法,其特徵為:具有:第1工程,其係使透過前述藍寶石基板的波長的雷射光由前述藍寶石基板的主面的相反側入射,且在前述藍寶石基板的內部聚光,藉此對前述藍寶石基板的內部的切斷預定面造成損傷;第2工程,其係藉由在前述切斷預定面切斷前述藍寶石基板,獲得前述凹部表露出的前述藍寶石基板的側面;第3工程,其係使將前述非晶質氟樹脂溶解於預定的溶媒而成的塗佈液,以被覆前述氮化物半導體紫外線發光元件與前述基台的各露出表面,且填充前述氮化物半導體紫外線發光元件與前述基台的間隙部的方式進行塗佈;及第4工程,其係使前述溶媒蒸發,形成被覆前述氮化物半導體紫外線發光元件與前述基台的各露出表面,且填充前述氮化物半導體紫外線發光元件與前述基台的間隙部,並且進入至形成在前述藍寶石基板的側面的前述凹部的內部的前述非晶質氟樹脂之層。
藉由上述特徵之氮化物半導體紫外線發光裝置之製造方法,製造出一種使非晶質氟樹脂進入至因進行 隱形切割而在藍寶石基板的側面產生的凹部的內部,藉由定準效應,使藍寶石基板的側面與非晶質氟樹脂的密接性及鍵結力提升而防止剝離的氮化物半導體紫外線發光裝置。因此,並不需要另外有在藍寶石基板的側面形成凹部的工程,僅以隱形切割進行晶片量產所需的晶圓的切割,即可製造防止非晶質氟樹脂剝離的氮化物半導體紫外線發光裝置。
藉由上述特徵之氮化物半導體紫外線發光裝置,藉由使用非鍵結性的非晶質氟樹脂,防止因光化學反應而起的電氣特性的劣化及非晶質氟樹脂的分解等,此外,可防止該非晶質氟樹脂剝離,提供高品質、高可靠度的紫外線發光裝置。
1‧‧‧氮化物半導體紫外線發光裝置
10‧‧‧氮化物半導體紫外線發光元件
11‧‧‧藍寶石基板
111‧‧‧主面
112‧‧‧背面
12‧‧‧半導體積層部(AlGaN系半導體層)
13‧‧‧n電極
14‧‧‧p電極
20‧‧‧AlN層
21‧‧‧AlGaN層
22‧‧‧n型包覆層
23‧‧‧活性層
24‧‧‧電子阻擋層
25‧‧‧p型包覆層
26‧‧‧p接觸層
30‧‧‧副載具(基台)
31‧‧‧基材
32‧‧‧第1金屬電極配線
320‧‧‧第1電極焊墊
321‧‧‧第1配線部
33‧‧‧第2金屬電極配線
330‧‧‧第2電極焊墊
331‧‧‧第2配線部
34、35‧‧‧引線端子
40‧‧‧密封樹脂(非晶質氟樹脂)
41‧‧‧透鏡
50、50a~50l‧‧‧凹部
51、51a~51j‧‧‧粗面帶
510‧‧‧改質層
60‧‧‧晶圓
61‧‧‧晶片區域
62‧‧‧切斷預定面
70‧‧‧第1薄片
71‧‧‧雷射光
72‧‧‧聚光透鏡
73‧‧‧聚光區域
74‧‧‧第2薄片
75‧‧‧區塊
76‧‧‧刀刃
圖1係模式顯示本發明之氮化物半導體紫外線發光元件之一實施形態中的元件構造之一例的剖面圖。
圖2係模式顯示由p電極及n電極側觀看圖1所示之氮化物半導體紫外線發光元件時的形狀的平面圖。
圖3係模式顯示本發明之氮化物半導體紫外線發光裝置之一實施形態中的剖面構造之一例的剖面圖。
圖4係將圖3所示之氮化物半導體紫外線發光裝置中 的基板及密封樹脂的接觸部分放大而模式顯示的剖面圖。
圖5係模式顯示在圖3所示之氮化物半導體紫外線發光裝置中所使用的副載具的平面視形狀與剖面形狀的平面圖與剖面圖。
圖6係模式顯示基板的側面的平面圖。
圖7係顯示圖6所示之基板的側面的一部分(粗面帶附近)的照片。
圖8係模式顯示切割工程前的晶圓形狀的平面圖。
圖9係模式顯示本發明之氮化物半導體紫外線發光裝置之製造方法之一例的工程剖面圖。
圖10係模式顯示相對圖9(B)所示之剖面呈垂直的剖面的工程剖面圖。
圖11係模式顯示本發明之氮化物半導體紫外線發光裝置之製造方法之一例的工程剖面圖。
圖12係模式顯示形成在基板的側面的凹部及粗面帶的變形例的平面圖。
圖13係模式顯示形成在基板的側面的凹部及粗面帶的變形例的平面圖。
圖14係模式顯示形成在基板的側面的凹部的變形例的平面圖。
根據圖示,說明本發明之氮化物半導體紫外線發光裝置及其製造方法之實施形態。其中,在以下說明 所使用的圖示中,為易於理解說明,強調主要部位而模式顯示發明內容,因此各部的尺寸比並不一定成為與實際元件及所使用的零件為相同的尺寸比。以下分別適當將本發明之氮化物半導體紫外線發光裝置稱為「本發光裝置」,將其製造方法稱為「本製造方法」,將本發光裝置所使用之氮化物半導體紫外線發光元件稱為「本發光元件」。此外,在以下說明中,假定本發光元件為發光二極體的情形。
〔本發光元件之元件構造之一例〕
首先,說明本發光元件10之元件構造。圖1係模式顯示本發明之氮化物半導體紫外線發光元件之一實施形態中的元件構造之一例的剖面圖。如圖1所示,本發光元件10的基本的元件構造係構成為在藍寶石基板11的主面111上,具備有由複數AlGaN系半導體層所成之半導體積層部12、n電極13、及p電極14。
以一例而言,半導體積層部12係由藍寶石基板11側依序積層AlN層20、AlGaN層21、由n型AlGaN所成之n型包覆層22、活性層23、p型AlGaN的電子阻擋層24、p型AlGaN的p型包覆層25、p型GaN的p型接觸層26所構成。藉由n型包覆層22至p型接觸層26,形成發光二極體構造。藍寶石基板11與AlN層20與AlGaN層21係為了在其上形成發光二極體構造,作為模板來發揮功能。比n型包覆層22更為上部的活性層 23、電子阻擋層24、p型包覆層25、及p型接觸層26的一部分藉由反應性離子蝕刻等被去除至n型包覆層22的一部分表面露出為止。由比該去除後的n型包覆層22的露出面更為上部的活性層23至p型接觸層26,為方便起見,將半導體層稱為「台面(mesa)部分」。以一例而言,活性層23係形成為由n型AlGaN的阻障層與AlGaN或GaN的井層所成之單層的量子井構造。活性層23若為以AlN莫耳分率大的n型及p型AlGaN層被夾持在下側層與上側層的雙異質接合構造即可,此外,亦可為將上述單層的量子井構造多層化的多量子井構造。
各AlGaN層係藉由有機金屬化合物氣相成長(MOVPE)法、或分子線磊晶(MBE)法等周知的磊晶成長法所形成,使用例如Si作為n型層的施體雜質,使用例如Mg作為p型層的受體雜質。
在n型包覆層22所露出的表面形成有例如Ti/Al/Ti/Au的n電極13,在p型接觸層26的表面形成有例如Ni/Au的p電極14。其中,構成n電極13及p電極14的金屬層的層數、材質並非為限定為上述例示之層數、材質者。
圖2係模式顯示由p電極14及n電極13側觀看圖1所示之本發光元件10時的形狀的平面圖。如圖2所示,在本實施形態中,假想本發光元件10的平面視的形狀為正方形,在上面形成有p電極14的台面部分位於中央,在上面形成有n電極13的n型包覆層22的露出 面包圍該台面部分的構成例。其中,本發光元件10的平面視的形狀、台面部分的平面視的形狀、n電極13及p電極14的形狀及形成位置並非為限定於圖2例示的形狀及形成位置者。
詳細內容在以下之〔本發光裝置之構成之一例〕中說明,惟具備本發光元件10的本發光裝置係在藍寶石基板11的側面形成有凹部,並且作為密封樹脂的非晶質氟樹脂進入至該凹部的內部,此為特徵。因此,形成在藍寶石基板11的主面111側的半導體積層部12、n電極13、及p電極14並非為限定於上述例示的構成及構造者,可採用各種周知構成及構造。此外,本發光元件10亦可具備有半導體積層部12、n電極13、及p電極14以外的構成要素,例如絕緣性的保護膜等,因此各AlGaN層20~26、各電極13、14的膜厚等詳細說明不再贅述。但是,各AlGaN層21~25的AlN莫耳分率係本發光元件10的發光中心波長成為約350nm以下,以通過藍寶石基板11而被出射的方式被適當設定。
〔本發光裝置之構成之一例〕
接著,參照圖3~圖5,說明將本發光元件10,藉由覆晶構裝方法載置在覆晶構裝用基台亦即副載具30而成的本發光裝置1。圖3係模式顯示本發光裝置1之一構成例的概略的剖面構造的剖面圖。圖4係將圖3所示之本發光裝置1的基板11及密封樹脂40的接觸部分放大而模式 顯示的剖面圖。在圖3及圖4中,本發光元件10係將藍寶石基板11的主面111側朝下,將與主面111為相反側的面亦即背面112側朝上來圖示。在參照圖3及圖4的以下說明中,上方向係以副載具30的載置面為基準,本發光元件10的方向。
圖5係顯示副載具30的平面視形狀的平面圖(A)、及顯示該平面圖(A)中與通過副載具30的中心的副載具30的表面呈垂直的剖面下的剖面形狀的剖面圖(B)。副載具30的一邊長度係裝載本發光元件10,若有可在其周圍形成密封樹脂的餘裕,並非為限定為特定的值者。以一例而言,平面視正方形的副載具30的一邊長度係以例如所裝載的同為平面視正方形的本發光元件10的晶片尺寸(一邊長度)的1.5~2倍左右以上為佳。其中,副載具30的平面視形狀並非為限定於正方形者。
副載具30係具備有由絕緣性陶瓷等絕緣材料所成之平板狀的基材31,在基材31的表面側分別形成有陽極側的第1金屬電極配線32與陰極側的第2金屬電極配線33而成,在基材31的背面側形成有引線端子34、35。基材31的表面側的第1及第2金屬電極配線32、33係透過設在上述基材31的貫穿電極(未圖示),與基材31的背面側的引線端子34、35個別相連接。若將副載具30載置於其他配線基板等之上時,在該配線基板上的金屬配線與引線端子34、35之間形成電性連接。此外,引線端子34、35係覆蓋基材31的背面的大致全面,發揮散 熱片的功能。
第1及第2金屬電極配線32、33係如圖5所示,形成在基材31的中央部分之裝載本發光元件10的部位及其周圍,彼此分離配置,作電性分離。第1金屬電極配線32係由第1電極焊墊320、及與其相連接的第1配線部321所構成。此外,第2金屬電極配線33係由4個第2電極焊墊330、及與該等相連接的第2配線部331所構成。第1電極焊墊320係具有比本發光元件10的p電極14的平面視形狀為稍微大的平面視形狀,位於基材31的中央部分的中心。第2電極焊墊330的平面視形狀、個數、及配置係若以本發光元件10的p電極14與第1電極焊墊320相對面的方式配置有本發光元件10時,以n電極13與第2電極焊墊330分別相對面的方式作設定。在圖5(A)中,在第1電極焊墊320與第2電極焊墊330分別標註影線。其中,第1及第2金屬電極配線32、33的平面視形狀並非為限定為圖5(A)所示之形狀者,若為p電極14可與第1電極焊墊320相對面,且n電極13可與第2電極焊墊330相對面的平面視形狀,可為各種變形。
在本實施形態中,副載具30的基材31係以氮化鋁(AlN)等藉由紫外線曝曬亦不會劣化的絕緣材料所形成。其中,基材31由放熱性來看,以AlN為佳,但是亦可為碳化矽(SiC)、氮化矽(SiN)、或氮化硼(BN),此外,亦可為氧化鋁(Al2O3)等陶瓷。此外, 基材31並非侷限於上述絕緣材料的無垢材,亦可為將矽石玻璃作為黏合劑而使上述絕緣材料的粒子縝密地鍵結的燒結體,此外,亦可為類鑽碳(DLC)薄膜、工業用鑽石薄膜等。
其中,若副載具30為在基材31的背面側未設置引線端子34、35的構成,基材31並非僅以絕緣材料構成,亦可形成為由金屬膜(例如Cu、Al等)與上述絕緣材料所成之絕緣層的積層構造。
以一例而言,第1及第2金屬電極配線32、33係由銅的厚膜鍍敷膜、及被覆該厚膜鍍敷膜的表面(上面及側壁面)的1層或多層的表面金屬膜所構成。該表面金屬膜的最外層係由離子化傾向小於構成厚膜鍍敷膜的銅的金屬(例如金(Au)或鉑族金屬(Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、或該等之中的2以上的合金)或金與鉑族金屬的合金)所構成。
本發光元件10係將n電極13與p電極14朝下,p電極14與第1電極焊墊320、4個n電極13與4個第2電極焊墊330分別相對向而透過金凸塊等(鍵結材料)作電性及物理性連接,被載置在基材31的中央部分上予以固定。如圖3所示,被構裝在副載具30上的本發光元件10係藉由密封樹脂40予以密封。具體而言,在本發光元件10的上面與側面(基板11的背面112及側面、半導體積層部12的側面、n電極13及p電極14的側面)、及副載具30的上面(第1及第2金屬電極配線 32、33的上面及側面、第1及第2金屬電極配線32、33間露出的基材31的表面),密封樹脂40直接接觸而被覆該等,此外,在副載具30與本發光元件10之間的間隙部填充有密封樹脂40。
在本發光裝置1中,如圖4所示,密封樹脂40進入至形成在基板11的側面的凹部50的內部。藉此,藉由定準效應,可使基板11的側面與密封樹脂40的密接性及鍵結力提升而防止剝離。接著,藉由提高基板11的側面與密封樹脂40的密接性及鍵結力來防止剝離,亦可一併防止基板11的背面112與密封樹脂40的剝離。因此,藉由防止在經覆晶構裝的本發光元件10中的光(紫外線)的出射面亦即基板11的側面及背面112的密封樹脂40的剝離,可使光的取出效率提升。
在本實施形態中,如圖3所示,以一例而言,密封樹脂40的上面係以與密封樹脂40相同的氟樹脂製的聚光性透鏡41覆蓋。此外,透鏡41並非侷限於氟樹脂製,亦可為具有適合本發光元件10之發光波長的紫外線透過性的其他材料,較佳為以與密封樹脂40的折射率差小者為佳,即使為例如石英玻璃製,亦可使用。透鏡41係除了聚光性透鏡以外,亦可為依使用目的而使光擴散的透鏡,此外,並不一定必須設置。
在本實施形態中,以密封樹脂40而言,使用耐熱性、紫外線耐性、及紫外線透過性優異的非鍵結性的非晶質氟樹脂。如上所述,以非晶質的氟樹脂而言,列 舉:將結晶性高分子的氟樹脂共聚合化而形成為高分子合金而使其非晶質化者、或全氟二氧雜環戊烯的共聚物(杜邦公司製的商品名鐵氟龍AF(註冊商標))或全氟丁烯基乙烯基醚的環化聚合物(旭硝子公司製的商品名CYTOP(註冊商標)),惟在本實施形態中,以一例而言,使用構成聚合物或共聚物的構造單位具有含氟脂肪族環構造,末端官能基為CF3等的過氟化烷基亦即非鍵結性的非晶質氟樹脂。過氟化烷基係對金屬等,呈現難鍵結性。亦即,非鍵結性的非晶質氟樹脂並未具有對金屬呈現鍵結性的反應性的末端官能基。另一方面,鍵結性的非晶質氟樹脂係在構成聚合物或共聚物的構造單位即使具有相同的含氟脂肪族環構造,亦具有可對金屬鍵結的反應性官能基作為末端官能基的方面,與非鍵結性的非晶質氟樹脂不同。以一例而言,該反應性的官能基係羧基(COOH)或酯基(COOR)。其中,R表示烷基。
此外,以具有含氟脂肪族環構造的構造單位而言,較佳為根據環狀含氟單體的單位(以下稱為「單位A」)、或藉由二烯系含氟單體的環化聚合而形成的單位(以下稱為「單位B」)。其中,非晶質氟樹脂的組成及構造並非為本案發明之要旨,因此不贅述關於該單位A及單位B的詳細說明,惟關於該單位A及單位B,於與本案為相同申請人所提出之專利文獻1的段落〔0031〕~〔0062〕中已詳細說明,請參考。
以非鍵結性之非晶質氟樹脂的市售品之一例 而言,列舉CYTOP(旭硝子公司製)等。其中,末端官能基為CF3的CYTOP係下述化1所示之上述單位B的聚合物。
Figure TW201806197AD00001
在本發光裝置1中,如上所示之非鍵結性的非晶質氟樹脂進入至形成在基板11的側面的凹部50的內部。藉此,如上所述,藉由定準效應,基板11的側面與密封樹脂40的密接性及鍵結力提升,藉此防止剝離。接著,基板11的側面與密封樹脂40的密接性及鍵結力被提高而防止剝離,藉此亦一併防止基板11的背面112與密封樹脂40的剝離。
如以上所示,在本發光裝置1中,使用非鍵結性的非晶質氟樹脂作為密封樹脂40,藉此可防止因光化學反應而起的電氣特性劣化及非晶質氟樹脂分解等。接著,因藉由密封樹脂40進入至形成在基板11的側面的凹部50的內部而得的定準效應,可防止在使用非鍵結性的非晶質氟樹脂時會造成問題之非晶質氟樹脂由基板11的背面112及側面的剝離,因此可防止紫外線對元件外部的 取出效率降低。
〔形成在基板側面的凹部之一例〕
接著,參照圖示,說明本發光裝置1中形成在基板11的側面的凹部。圖6係模式顯示基板11的側面的平面圖。圖7係顯示圖6所示之基板11的側面的一部分(粗面帶51a、51b附近)的照片。其中,圖6及圖7的上下方向係與圖3及圖4的上下方向相同。
圖6(A)及(B)係顯示不同的2種類的凹部50a、50b者。圖6(A)係例示形成在基板11的側面的複數凹部50a斷續相連而形成粗面帶51a(換言之,在鄰接凹部50a分離的狀態下排列成一列,藉此形成粗面帶51a),在基板11的側面形成有4條粗面帶51a的情形。此外,圖6(B)係例示形成在基板11的側面的複數凹部50b連續相連而形成粗面帶51b(換言之,在鄰接凹部50b的端部相結合的狀態下排列成一列,藉此形成粗面帶51b),在基板11的側面形成有4條粗面帶51b的情形。其中,圖6(A)及(B)所例示的粗面帶51a、51b亦可謂為僅有鄰接凹部50a、50b的間隔不同。
圖7(A)及(B)所示之粗面帶51c、51d係與圖6(A)的粗面帶51a同樣地,凹部50c、50d斷續相連而成者。但是,圖7(B)的凹部50d係比圖7(A)的凹部50c為更細,相較於圖7(A)的凹部50c,鄰接間隔更窄。此外,圖7(C)所示之粗面帶51e係與圖6(B) 的粗面帶51b同樣地,凹部50e連續相連而成者。
圖6及圖7所示之凹部50a~50e亦可藉由將晶圓切斷而獲得本發光元件10(晶片)的切割工程,在基板11的側面表露出之後,對基板11的側面進行噴砂處理(例如噴吹與鑽石等藍寶石為同等以上的硬度的粒子的處理)等而形成。但是,若可與切割工程同時形成該凹部50a~50e,可防止工時增加,因此較佳。因此,在以下之〔本發光裝置之製造方法〕中,說明與切割工程的同時,對基板11的側面形成凹部50a~50e的方法。
〔本發光裝置之製造方法〕
參照圖示,說明本發光裝置10之製造方法。首先,在晶圓狀態(被切斷成晶片之前的狀態)亦即藍寶石基板11的主面111上,藉由周知的氮化物半導體的製造工程,形成半導體積層部12、n電極13、p電極14、及保護膜等。藉此,獲得如圖8所示之晶圓60。其中,圖8係模式顯示切割工程前的晶圓60的形狀的平面圖,由p電極14及n電極13側觀看晶圓60時的平面圖。
如圖8所示,晶圓60係以矩陣狀配置有在晶圓60切斷後成為晶片(本發光元件10)的晶片區域61。在該晶圓60中,成為晶片區域61之交界的面係藉由切割工程應切斷的面亦即切斷預定面62。其中,在圖8所示之晶圓60中,晶片區域61的交界(切斷預定面62)的近傍的最表面係為了形成n電極13而露出的n型包覆層 22,但是亦可將該n型包覆層22另外去除而使基板11露出。
在本製造方法中,在切割工程中進行隱形切割。隱形切割係指使透過基板11的波長的雷射光在基板11的內部聚光,藉此對切斷預定面61造成損傷,而將晶圓60切斷的手法。
在圖9~圖11中顯示隱形切割的工程之一例。圖9~圖11係模式顯示本製造方法之一例的工程剖面圖。在本製造方法中,以圖9(A)、圖9(B)及圖10、圖9(C)、圖11(A)、圖11(B)、圖11(C)的順序進行各自的工程。其中,圖10係顯示與圖9(B)相同的工程的工程剖面圖,顯示相對圖9(B)呈垂直的剖面。此外,圖9~圖11的上下方向亦與圖3及圖4的上下方向相同。
最初,如圖9(A)所示,對第1薄片70黏貼晶圓60中的基板11的主面111側(以下僅稱之為「主面側」)。
接著,如圖9(B)所示,對晶圓60中的基板11的背面112側(以下僅稱之為「背面側」)照射雷射光71。此時,使用聚光透鏡72,使由基板11的背面112入射至內部的雷射光71聚光在切斷預定面62。例如,雷射光71係透過藍寶石基板11的波長(具體而言,例如作為Nd-YAG雷射的第2高諧波的532nm或作為第3高諧波的355nm等),對晶圓60,以脈衝照射。若在基 板11的內部,將雷射光71進行聚光時,在聚光區域73產生光吸收而溫度局部上升,藉此該聚光區域73熔融或膨脹等而受到損傷。接著,如圖10所示,一邊沿著對基板11的主面111呈平行的方向(圖中塗黑箭號的方向)使聚光區域73的位置移動,一邊照射雷射光71,藉此形成帶狀的改質層510(晶圓60切斷後成為粗面帶51的部分)。此外,在變更相對基板11的主面111呈垂直的方向(圖中的上下方向)中的聚光區域73的位置之後,再度一邊沿著對基板11的主面111呈平行的方向使聚光區域73的位置移動,一邊照射雷射光71,藉此在基板11的切斷預定面62形成複數改質層510。其中,聚光區域73的位置係可藉由驅動晶圓60及光學系(雷射光71的光源或聚光透鏡72等)的至少一方而使其移動。
若圖9(B)及圖10的工程結束,如圖9(C)所示,形成為在晶圓60中的切斷預定面62(參照圖8)的全部形成有改質層510的狀態。接著,如圖11(A)所示,在晶圓60的背面側(基板11的背面)黏貼第2薄片74。接著,如圖11(B)所示,在晶圓60的主面側之避開切斷預定面62的位置配置區塊75,並且在成為晶圓60的背面側的切斷預定面62的正上方的位置抵碰刀刃76,藉此切斷晶圓60。此時,晶圓60(基板11)的切斷預定面62係形成受到損傷的改質層510而容易被切斷,因此晶圓60沿著切斷預定面62被切斷。接著,在藉由該晶圓60的切斷所得的基板11的側面,係藉由切斷改 質層510而使凹部50及粗面帶51表露出。其中,表露出在基板11的側面的凹部50及粗面帶51的形狀係為了在圖9(B)及圖10的工程中形成改質層510而依入射至基板11的雷射光的特性(強度、脈衝寬幅、脈衝間隔等)來決定。例如愈加大雷射光的強度及脈衝寬幅,可形成愈大的凹部50,且愈減小雷射光的脈衝寬幅及脈衝間隔,可形成愈為細緻且高密度的凹部50。
若圖11(B)的工程結束,如圖11(C)所示,形成為由晶圓60被切出全部晶片(本發光元件10)的狀態。之後,例如將由第1薄片70及第2薄片74剝離而拾取的本發光元件10,藉由周知的覆晶構裝,固定在副載具30的第1及第2金屬電極配線32、33上。具體而言,p電極14與第1金屬電極配線32透過金凸塊等,作物理性且電性連接,n電極13與第2金屬電極配線33透過金凸塊等,作物理性且電性連接(參照圖3)。
接著,使用剝離性佳的鐵氟龍針等,在副載具30及本發光元件10上注入將非鍵結性的非晶質氟樹脂溶解在含氟溶媒,較佳為非質子性含氟溶媒的塗佈液之後,一邊將塗佈液慢慢加熱一邊使溶媒蒸發,而在本發光元件10的上面與側面(基板11的背面112及側面、半導體積層部12的側面、n電極13及p電極14的側面)、副載具30的上面(第1及第2金屬電極配線32、33的上面及側面、第1及第2金屬電極配線32、33間所露出的基材31的表面)、副載具30與本發光元件10之間的間 隙部,形成非鍵結性的非晶質氟樹脂的密封樹脂40(參照圖3)。此時,形成為密封樹脂40進入至形成在基板11的側面的凹部50的內部的狀態(參照圖4)。其中,在該工程中的溶媒蒸發時,以氣泡不會殘留在密封樹脂40內的方式,由溶媒的沸點以下的低溫域(例如室溫附近)至溶媒的沸點以上的高溫域(例如200℃附近)慢慢加熱,而使溶媒蒸發。
接著,在密封樹脂40的上部,將與密封樹脂40為相同的非鍵結性的非晶質氟樹脂製的透鏡41,藉由例如射出成形、轉注成形、壓縮成形等,形成為覆蓋本發光元件10(參照圖3)。該各成形用的成形模係可使用金屬模、矽氧樹脂模、或該等的組合。
如以上所示,在本製造方法中,製造使作為非晶質氟樹脂的密封樹脂40進入至因進行隱形切割而在基板11的側面所產生的凹部50的內部,藉由定準效應,使基板11的側面與密封樹脂40的密接性及鍵結力提升而防止剝離的本發光裝置1。因此,不需要另外有在基板11的側面形成凹部50的工程,僅以隱形切割進行晶片量產所需的晶圓60的切割,即可製造防止密封樹脂40剝離的本發光裝置1。
其中,亦可在密封樹脂40形成後,以非鍵結性的非晶質氟樹脂的分解開始的溫度(約350℃)以下的溫度範圍,例如150℃~300℃,較佳為200℃~300℃的溫度範圍,將密封樹脂40加熱而使其軟化,將本發光元 件10的側面(或側面及上面)的密封樹脂40朝向本發光元件10側按壓。藉此,密封樹脂40係在被壓縮的狀態下,密集地被填充在凹部50的內部。結果,被填充在凹部50的內部的密封樹脂40更難脫落,作為定錨而確實發揮功能。該密封樹脂40的加熱處理及按壓處理亦可與透鏡41的形成同時進行。或者,亦可先僅進行加熱處理,與透鏡41的形成同時進行按壓處理。此外,亦可僅進行加熱處理及按壓處理之一方。
〔其他實施形態〕
以下說明上述實施形態之變形例。
〈1〉在上述實施形態中,以將本發光元件10覆晶構裝在副載具30之一態樣而言,係說明將p電極14與第1金屬電極配線32、n電極13與第2金屬電極配線33,透過金凸塊而相連接的情形,但是亦可在以p電極14與n電極13的各上面成為同一平面的方式,使高度對齊而形成的情形等,以回焊方式等周知的焊接方法,將p電極14與第1金屬電極配線32、n電極13與第2金屬電極配線33,透過焊材材料(鍵結材料),作物理性且電性連接。其中,以p電極14與n電極13的各上面成為同一平面的方式使高度對齊的方法而言,例如,考慮一種方法,其係與p電極14作電性連接,透過絕緣保護膜,以覆蓋上述台面部分的上面及側面的方式,形成p側的鍍敷電極,由該p側的鍍敷電極分離,將與n電極13作電性 連接的n側的鍍敷電極,藉由電解鍍敷法等而形成為與p側的鍍敷電極相同的高度。其中,關於該鍍敷電極的詳細內容,參考國際申請案(PCT/JP2015/060588)的說明書等記載。
〈2〉在上述實施形態中,係說明將1個本發光元件10載置於副載具30上的本發光裝置1,但是本發光裝置1亦可在副載具或印刷基板等基台上載置複數本發光元件10而構成。此時,可將複數本發光元件10以密封樹脂40總括密封,此外,亦可1個1個地個別密封。此時,例如,在基台的表面,形成包圍密封的單位的1或複數本發光元件1的周圍的樹脂壩,在以該樹脂壩包圍的區域,例如以上述實施形態中所說明的要領,形成密封樹脂40。其中,載置本發光元件10的基台並非為限定於副載具及印刷基板者。
此外,亦可製造本發光裝置1如下:在將1個本發光元件10載置於副載具30上的情形下,亦在1塊材31的表面側,形成複數副載具30的第1及第2金屬電極配線32、33,在1塊基材31的背面側,形成複數副載具30的引線端子34、35,在以矩陣狀配置有複數副載具30的副載具板,將複數本發光元件10分別覆晶構裝在各副載具30上,對複數本發光元件10,分別形成密封樹脂40或密封樹脂40與透鏡41之後,將該副載具板分割成各個副載具30,將1個本發光元件10載置於副載具30上而成。
〈3〉在上述實施形態中,係例示在基板11的側面中,相對基板11的主面111呈平行的複數條(4條)粗面帶51,對與基板11的主面111呈垂直的方向,均一分散形成的情形(參照例如圖6(A)及(B)),但是粗面帶51的態樣並非侷限於該例。以下參照圖示,說明粗面帶51的變形例。其中,以下參照之模式顯示凹部50及粗面帶51的變形例的平面圖亦即圖12及圖13係顯示與圖6(A)及(B)所示之平面圖同樣的基板11的平面者。
圖12(A)所示之粗面帶51f係如上述實施形態所示,對與基板11的主面111呈垂直的方向未均一分散,偏向分布在基板11的主面111側。另一方面,圖12(B)所示之粗面帶51g係偏向分布在與基板11的主面111為相反側(亦即基板11的背面112側)。如上所述,粗面帶51係形成在晶圓60之形成改質層510的位置。此外,在基板11的主面111上係形成有半導體積層部12(參照圖9~11)。
如圖12(A)所示,若粗面帶51f偏向分布在基板11的主面111側,晶圓60的改質層510偏向形成在基板11的主面111側,因此進行提高基板11的主面111附近的切斷位置的精度而抑制半導體積層部12的破裂或缺口(碎屑不良)的隱形切割。另一方面,如圖12(B)所示,若粗面帶51g偏向分布在基板11的背面112側,晶圓60的改質層510偏向形成在基板11的背面112側, 因此進行所聚光的雷射光71的熱不易對半導體積層部12造成影響的隱形切割。此外,若圖6(A)及(B)所示之粗面帶51a、51b對與基板11的主面111呈垂直的方向均一分布時,進行晶圓60的改質層510對與基板11的主面111呈垂直的方向,均一分布形成,因此可進行對該方向的晶圓60的均一切斷的隱形切割。
其中,如圖12(B)所示,若粗面帶51g偏向分布在基板11的背面112側時,可在基板11的背面112附近,發揮強力的定準效應。因此,可有效防止經覆晶構裝的本發光元件10中的光(紫外線)的主要出射面亦即基板11的背面112中的密封樹脂40的剝離。
此外,圖13(A)~(C)所示之粗面帶51h~51j相對基板11的主面111未呈平行。尤其,圖13(A)所示之粗面帶51h係全部平行,但是圖13(B)所示之粗面帶51i係一部分非為平行,圖13(C)所示之粗面帶51j呈彎曲。但是,粗面帶51h~51j係均以具有相對基板11的主面111呈平行的成分的方向延伸者。因此,即使在形成如上所示之粗面帶51h~51j的情形下,以具有對基板11的主面111呈平行的成分的方向延伸的改質層510形成在晶圓60,因此可沿著與基板11的主面111呈平行的方向輕易切斷晶圓60。
〈4〉在上述實施形態中,即使將對晶圓60應形成的改質層510形成為1個,亦可進行隱形切割,亦可獲得使基板11的側面與密封樹脂40的密接性及鍵結力 提升的效果。但是,在本發光裝置1中,為了使光(紫外線)的取出效率提升,有加大基板11的厚度(例如400μm左右)的情形(參照例如國際公開第2015/111134號)。此時,若對基板11的厚度,改質層510的數量不足,則難以沿著切斷預定面62進行切斷。
此點,將基板11的厚度設為Xμm時,若將改質層510的條數(粗面帶51的條數)設為X/200條以上,可以一定程度確實地沿著切斷預定面62,藉由隱形切割來切斷晶圓60。此外,若將改質層510的條數(粗面帶51的條數)形成為X/150個以上,可進行碎屑不良等不良的發生率低於1%之極為良好的隱形切割。
〈5〉在上述實施形態中,係例示在本發光元件10中的基板11的側面中,形成凹部50相連所成之粗面帶51的情形,但是若在基板11的側面形成有凹部50,亦可不一定形成有粗面帶51。參照圖示,說明此時之一例。圖14係模式顯示形成在基板11的側面的凹部的變形例的平面圖。其中,圖14係顯示與圖6(A)及(B)所示之平面圖同樣的基板11的平面者。
圖14(A)所示之凹部50k係對基板11的側面,隨機分散形成者。如上所示之凹部50k亦可藉由例如使進行隱形切割時的雷射光71的聚光區域73的位置隨機移動來形成(參照圖9(B)及圖10),但是亦可利用在藉由周知或新穎的切割技術切斷晶圓60之後,對基板11的側面進行噴砂處理等而形成。此外,圖14(B)所示之 凹部50l係對基板11的側面,規則分散形成者。如上所示之凹部50l係可藉由例如使進行隱形切割時的雷射光71的聚光區域73的位置規則移動而形成。
若在形成如上所示之凹部50k、50l的情形下,亦可藉由定準效應,使基板11的側面與密封樹脂40的密接性及鍵結力提升而防止剝離,並且亦可進行隱形切割。
〈6〉在上述實施形態中,係在密封樹脂40的上部形成有與密封樹脂40相同的非鍵結性的非晶質氟樹脂製的透鏡41,但是亦可未形成透鏡41,而進行其他樹脂部分的形成等。亦可例如在覆晶構裝中所使用的基台並非為圖5例示的副載具30,而是在基材31的外周部分,設有高於覆晶構裝後的本發光元件10的上面且包圍本發光元件10的側壁時,在密封樹脂40上的該側壁所包圍的空間內,放入固體狀的非鍵結性的非晶質氟樹脂,例如,以250℃~300℃的高溫使其熔融,之後慢慢冷卻而形成第2密封樹脂層。此外,亦可視需要,在該第2密封樹脂膜上形成透鏡41。
[產業上可利用性]
本發明之氮化物半導體紫外線發光裝置係可利用在發光中心波長為約350nm以下的背面出射型的發光二極體。
1‧‧‧氮化物半導體紫外線發光裝置
11‧‧‧藍寶石基板
111‧‧‧主面
112‧‧‧背面
12‧‧‧半導體積層部(AlGaN系半導體層)
13‧‧‧n電極
14‧‧‧p電極
31‧‧‧基材
32‧‧‧第1金屬電極配線
33‧‧‧第2金屬電極配線
34、35‧‧‧引線端子
40‧‧‧密封樹脂(非晶質氟樹脂)
41‧‧‧透鏡
50‧‧‧凹部

Claims (10)

  1. 一種氮化物半導體紫外線發光裝置,其係具備有以下而成:基台;被覆晶構裝在前述基台上的氮化物半導體紫外線發光元件;及直接接觸前述氮化物半導體紫外線發光元件而進行被覆的非晶質氟樹脂,該紫外線發光裝置之特徵為:前述氮化物半導體紫外線發光元件具備有:藍寶石基板;積層在前述藍寶石基板的主面上的複數AlGaN系半導體層;由1或複數金屬層所成之n電極;及由1或複數金屬層所成之p電極而成,前述非晶質氟樹脂的末端官能基為過氟化烷基,前述非晶質氟樹脂進入至形成在前述藍寶石基板的側面的凹部的內部。
  2. 如申請專利範圍第1項之氮化物半導體紫外線發光裝置,其中,在前述藍寶石基板的側面,形成有前述凹部斷續地或連續地相連而成的粗面帶。
  3. 如申請專利範圍第2項之氮化物半導體紫外線發光裝置,其中,形成在前述藍寶石基板的側面的前述粗面帶係 沿著具有與前述藍寶石基板的主面呈平行的成分的方向延伸。
  4. 如申請專利範圍第3項之氮化物半導體紫外線發光裝置,其中,在前述藍寶石基板的側面形成有複數條前述粗面帶。
  5. 如申請專利範圍第4項之氮化物半導體紫外線發光裝置,其中,形成在前述藍寶石基板的側面的前述粗面帶偏向分布在前述藍寶石基板的主面側。
  6. 如申請專利範圍第4項之氮化物半導體紫外線發光裝置,其中,形成在前述藍寶石基板的側面的前述粗面帶偏向分布在前述藍寶石基板的主面的相反側。
  7. 如申請專利範圍第4項之氮化物半導體紫外線發光裝置,其中,形成在前述藍寶石基板的側面的前述粗面帶相對與前述藍寶石基板的主面呈垂直的方向作均一分布。
  8. 如申請專利範圍第3項至第7項中任一項之氮化物半導體紫外線發光裝置,其中,當將前述藍寶石基板的厚度設為Xμm時,形成在前述藍寶石基板的側面的前述粗面帶的條數為X/200條以上。
  9. 如申請專利範圍第3項至第7項中任一項之氮化物半導體紫外線發光裝置,其中,當將前述藍寶石基板的厚度設為Xμm時,形成在前述藍寶石基板的側面的前述粗面帶的條數為X/150條以上。
  10. 一種氮化物半導體紫外線發光裝置之製造方法,其係如申請專利範圍第1項至第9項中任一項之氮化物半導體紫外線發光裝置之製造方法,其特徵為:具有:第1工程,其係使透過前述藍寶石基板的波長的雷射光由前述藍寶石基板的主面的相反側入射,且在前述藍寶石基板的內部聚光,藉此對前述藍寶石基板的內部的切斷預定面造成損傷;第2工程,其係藉由在前述切斷預定面切斷前述藍寶石基板,獲得前述凹部表露出的前述藍寶石基板的側面;第3工程,其係使將前述非晶質氟樹脂溶解於預定的溶媒而成的塗佈液,以被覆前述氮化物半導體紫外線發光元件與前述基台的各露出表面,且填充前述氮化物半導體紫外線發光元件與前述基台的間隙部的方式進行塗佈;及第4工程,其係使前述溶媒蒸發,形成被覆前述氮化物半導體紫外線發光元件與前述基台的各露出表面,且填充前述氮化物半導體紫外線發光元件與前述基台的間隙部,並且進入至形成在前述藍寶石基板的側面的前述凹部的內部的前述非晶質氟樹脂之層。
TW106107414A 2016-06-03 2017-03-07 氮化物半導體紫外線發光裝置及其製造方法 TW201806197A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-112084 2016-06-03
JP2016112084 2016-06-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201806197A true TW201806197A (zh) 2018-02-16

Family

ID=60479294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106107414A TW201806197A (zh) 2016-06-03 2017-03-07 氮化物半導體紫外線發光裝置及其製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200321491A1 (zh)
JP (1) JPWO2017208535A1 (zh)
CN (1) CN109314166A (zh)
TW (1) TW201806197A (zh)
WO (1) WO2017208535A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI706537B (zh) * 2019-05-28 2020-10-01 友達光電股份有限公司 自發光元件及發光裝置的製造方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019159265A1 (ja) * 2018-02-14 2019-08-22 創光科学株式会社 窒化物半導体紫外線発光素子
CN110350070A (zh) * 2018-04-06 2019-10-18 旭化成株式会社 紫外线发光元件、紫外线发光装置、半导体芯片和透镜的接合方法
JP6899412B2 (ja) * 2018-07-27 2021-07-07 住友化学株式会社 Ledデバイスの製造方法
CN112086547A (zh) * 2019-06-13 2020-12-15 光宝光电(常州)有限公司 发光二极管封装结构
CN111403580A (zh) * 2020-03-24 2020-07-10 营口众恩光电科技有限公司 一种紫外led封装结构及封装方法
WO2022252137A1 (zh) * 2021-06-02 2022-12-08 泉州三安半导体科技有限公司 发光二极管及其制作方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003249682A (ja) * 2002-02-22 2003-09-05 Toshiba Corp 半導体発光装置
JP4385746B2 (ja) * 2003-11-28 2009-12-16 三菱化学株式会社 窒化物系半導体素子の製造方法
JP2006245062A (ja) * 2005-02-28 2006-09-14 Toyoda Gosei Co Ltd Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法及び発光素子
JP5221007B2 (ja) * 2006-05-31 2013-06-26 アイシン精機株式会社 発光ダイオードチップ及びウェハ分割加工方法
JP5232375B2 (ja) * 2006-10-13 2013-07-10 アイシン精機株式会社 半導体発光素子の分離方法
JP2012016726A (ja) * 2010-07-08 2012-01-26 Mitsubishi Chemicals Corp 窒化物材料の加工方法、半導体機能素子の製造方法、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子アレイ、半導体発光素子およびレーザ加工装置
RU2459691C2 (ru) * 2010-11-29 2012-08-27 Юрий Георгиевич Шретер Способ отделения поверхностного слоя полупроводникового кристалла (варианты)
WO2014178288A1 (ja) * 2013-04-30 2014-11-06 創光科学株式会社 紫外線発光装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI706537B (zh) * 2019-05-28 2020-10-01 友達光電股份有限公司 自發光元件及發光裝置的製造方法
US11189762B2 (en) 2019-05-28 2021-11-30 Au Optronics Corporation Self-emissive element and manufacturing method of light emitting apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2017208535A1 (ja) 2019-03-28
CN109314166A (zh) 2019-02-05
WO2017208535A1 (ja) 2017-12-07
US20200321491A1 (en) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107408604B (zh) 氮化物半导体紫外线发光元件以及氮化物半导体紫外线发光装置
TW201806197A (zh) 氮化物半導體紫外線發光裝置及其製造方法
TWI652838B (zh) Nitride semiconductor ultraviolet light emitting device and method of manufacturing same
JP5313256B2 (ja) 基板リフトオフに関する強固なled構造
JP5537446B2 (ja) 発光装置、発光モジュール、発光装置の製造方法
US10388834B2 (en) Nitride semiconductor wafer, manufacturing method thereof, nitride semiconductor ultraviolet light-emitting element, and nitride semiconductor ultraviolet light-emitting device
TWI699011B (zh) 半導體發光裝置
JP5698633B2 (ja) 半導体発光装置、発光モジュール、および半導体発光装置の製造方法
JP2013232477A (ja) 発光モジュール
US9029892B2 (en) Device module
KR20130097815A (ko) 반도체 발광 장치
JP2013232503A (ja) 半導体発光装置
US20190148589A1 (en) Ultraviolet light emitting device and method for manufacturing same
JP6546660B2 (ja) 窒化物半導体発光素子用の基台及びその製造方法
JP2007042985A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子及びその実装体
KR20130007212A (ko) 발광 소자, 그의 제조 방법 및 그를 포함하는 발광소자 패키지
JP2013197151A (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
JP2015216408A (ja) 半導体発光装置