JP2000244012A - Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 - Google Patents
Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】生産性を向上させた、III族窒化物系化合物半
導体素子の樹脂封止工程を提供すること。 【解決手段】フリップチップ型又はワイヤボンディング
型のIII族窒化物系化合物半導体素子を、樹脂封止した
後、個々の素子に分割する。III族窒化物系化合物半導
体は安定性、耐久性が高く、電極部分のみ樹脂封止すれ
ば素子として使用可能であるので本発明が適用できる。
個別素子ではなく、ウエハの状態でウエハ全体を樹脂封
止するので、封止工程や検査工程が簡便となる。
導体素子の樹脂封止工程を提供すること。 【解決手段】フリップチップ型又はワイヤボンディング
型のIII族窒化物系化合物半導体素子を、樹脂封止した
後、個々の素子に分割する。III族窒化物系化合物半導
体は安定性、耐久性が高く、電極部分のみ樹脂封止すれ
ば素子として使用可能であるので本発明が適用できる。
個別素子ではなく、ウエハの状態でウエハ全体を樹脂封
止するので、封止工程や検査工程が簡便となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、III族窒化物系化
合物半導体から成る半導体素子の製造方法に関する。特
に、フリップチップ型及びワイヤボンディング型の素子
の製造方法に関する。
合物半導体から成る半導体素子の製造方法に関する。特
に、フリップチップ型及びワイヤボンディング型の素子
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、フリップチップ型の素子
をIII族窒化物系化合物半導体から形成した後、外部部
材と接続、封止する工程は以下のようであった。図６に
その概略を示す。
をIII族窒化物系化合物半導体から形成した後、外部部
材と接続、封止する工程は以下のようであった。図６に
その概略を示す。
【０００３】即ち、図６の（ａ）に示すように、個別に
分割されたIII族窒化物系化合物半導体から成るフリッ
プチップ型の素子１００は、図６の（ｂ）のように基板
１０上に素子層の上に形成された正電極１１、負電極１
２がバンプ１が形成された外部部材（フレーム）６と金
ボール又はハンダ等により接合されて、樹脂３で封止さ
れている。あるいは、図６の（ｃ）に示すように、正電
極１１及び負電極１２が間接部材（サブフレーム）２０
上にパターニングされた電極２１及び２２にバンプ１に
より接合された後、その間接部材２０が導電性接着剤４
により外部部材（フレーム）６に接合されている。そし
て、電極２１及び２２が外部部材（フレーム）６とワイ
ヤ５によりボンディングされている。その後、素子１０
０、間接部材２０、外部部材６とが樹脂３で封止されて
いる。尚、素子１００と外部部材（フレーム）６との間
隙３３、又は素子１００と間接部材（サブフレーム）２
０との間隙３３は非常に狭窄しており、通常の封止に用
いられている樹脂３では充分に充填されない場合が有る
ため、専用の樹脂（アンダーフィル剤）で予め間隙３３
を封止した後に、通常の樹脂３で全体を封止するという
工夫も行われている。ワイヤボンディング型の素子も存
在するが、この素子においても、ウエハを各チップに分
割した後に、各個別のチップ毎に樹脂封止が行われてい
る。
分割されたIII族窒化物系化合物半導体から成るフリッ
プチップ型の素子１００は、図６の（ｂ）のように基板
１０上に素子層の上に形成された正電極１１、負電極１
２がバンプ１が形成された外部部材（フレーム）６と金
ボール又はハンダ等により接合されて、樹脂３で封止さ
れている。あるいは、図６の（ｃ）に示すように、正電
極１１及び負電極１２が間接部材（サブフレーム）２０
上にパターニングされた電極２１及び２２にバンプ１に
より接合された後、その間接部材２０が導電性接着剤４
により外部部材（フレーム）６に接合されている。そし
て、電極２１及び２２が外部部材（フレーム）６とワイ
ヤ５によりボンディングされている。その後、素子１０
０、間接部材２０、外部部材６とが樹脂３で封止されて
いる。尚、素子１００と外部部材（フレーム）６との間
隙３３、又は素子１００と間接部材（サブフレーム）２
０との間隙３３は非常に狭窄しており、通常の封止に用
いられている樹脂３では充分に充填されない場合が有る
ため、専用の樹脂（アンダーフィル剤）で予め間隙３３
を封止した後に、通常の樹脂３で全体を封止するという
工夫も行われている。ワイヤボンディング型の素子も存
在するが、この素子においても、ウエハを各チップに分
割した後に、各個別のチップ毎に樹脂封止が行われてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の通り、従来のフ
リップチップ型やワイヤボンディング型の素子は、１つ
ずつ、樹脂のポッティングと加熱硬化処理を行ってい
た。このため、作業効率が悪いという問題点があった。
そこで本発明者らは、作業効率を上げる製造方法を開発
し、本発明を完成した。よって本発明の目的は、III族
窒化物系化合物半導体から成る半導体素子の製造方法の
生産性を向上させることである。また、他の目的は、樹
脂封止前と樹脂封止後にそれぞれ行われていた検査工程
を一本化かすることで、検査を簡便とすることである。
リップチップ型やワイヤボンディング型の素子は、１つ
ずつ、樹脂のポッティングと加熱硬化処理を行ってい
た。このため、作業効率が悪いという問題点があった。
そこで本発明者らは、作業効率を上げる製造方法を開発
し、本発明を完成した。よって本発明の目的は、III族
窒化物系化合物半導体から成る半導体素子の製造方法の
生産性を向上させることである。また、他の目的は、樹
脂封止前と樹脂封止後にそれぞれ行われていた検査工程
を一本化かすることで、検査を簡便とすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
には、以下の手段が有効である。即ち、第１の手段は、
基板上にIII族窒化物系化合物半導体から成る層が積層
された半導体素子の製造方法において、個別の素子に分
割する前に、電極形成側に封止樹脂を塗布し、硬化させ
た後、個別の素子に分割することを特徴とする。これら
の半導体素子にはフリップチップ型又はワイヤボンディ
ング型の素子を用いることができる。フリップチップ型
の素子は、フェースダウンによりフレームに搭載する型
の素子であり、ワイヤボンディング型の層はフェースア
ップにより素子の電極とフレームとをワイヤボンディン
グにより接続する素子である。
には、以下の手段が有効である。即ち、第１の手段は、
基板上にIII族窒化物系化合物半導体から成る層が積層
された半導体素子の製造方法において、個別の素子に分
割する前に、電極形成側に封止樹脂を塗布し、硬化させ
た後、個別の素子に分割することを特徴とする。これら
の半導体素子にはフリップチップ型又はワイヤボンディ
ング型の素子を用いることができる。フリップチップ型
の素子は、フェースダウンによりフレームに搭載する型
の素子であり、ワイヤボンディング型の層はフェースア
ップにより素子の電極とフレームとをワイヤボンディン
グにより接続する素子である。
【０００６】また、第２の手段は、基板上にIII族窒化
物系化合物半導体から成る層が積層された半導体素子の
製造方法において、個別の素子に分割する前に、各電極
面上に金属柱又は電極パッドを形成し、金属柱又は電極
パッドの形成されていない部分に封止樹脂を塗布し、封
止樹脂を硬化させた後、個別の素子に分割することを特
徴とする。封止樹脂の塗布前に、金属柱や電極パッドを
形成するので、樹脂封止後の回路接続が容易となる。
尚、金属柱はフリップチップ型の素子の電極の上に形成
される金属体であり、電極パッドはワイヤボンディング
型の素子の電極の上に形成されるボンディングのための
台の意味であり、ランドとも呼ばれる。
物系化合物半導体から成る層が積層された半導体素子の
製造方法において、個別の素子に分割する前に、各電極
面上に金属柱又は電極パッドを形成し、金属柱又は電極
パッドの形成されていない部分に封止樹脂を塗布し、封
止樹脂を硬化させた後、個別の素子に分割することを特
徴とする。封止樹脂の塗布前に、金属柱や電極パッドを
形成するので、樹脂封止後の回路接続が容易となる。
尚、金属柱はフリップチップ型の素子の電極の上に形成
される金属体であり、電極パッドはワイヤボンディング
型の素子の電極の上に形成されるボンディングのための
台の意味であり、ランドとも呼ばれる。
【０００７】また、第３の手段は、窓の形成された樹脂
マスクを形成し、窓に金属柱又は電極パッドを形成し、
その後に、樹脂マスクを除去した後、封止樹脂を塗布す
ることを特徴とする。この方法は、金属柱又は電極パッ
ドを形成するためのマスク樹脂と封止樹脂とを別にした
ものである。また、第４の手段は、封止樹脂は感光性樹
脂であり、塗布した後、フォトリソグラフにより所定の
位置に窓を形成し、この窓に金属柱又は電極パッドを形
成することを特徴とする。この方法は、金属柱又は電極
パッドを形成するためのマスク樹脂と封止樹脂とを同一
にして、マスク形成工程と封止工程とを同一とすること
で、工程を簡略化したものである。
マスクを形成し、窓に金属柱又は電極パッドを形成し、
その後に、樹脂マスクを除去した後、封止樹脂を塗布す
ることを特徴とする。この方法は、金属柱又は電極パッ
ドを形成するためのマスク樹脂と封止樹脂とを別にした
ものである。また、第４の手段は、封止樹脂は感光性樹
脂であり、塗布した後、フォトリソグラフにより所定の
位置に窓を形成し、この窓に金属柱又は電極パッドを形
成することを特徴とする。この方法は、金属柱又は電極
パッドを形成するためのマスク樹脂と封止樹脂とを同一
にして、マスク形成工程と封止工程とを同一とすること
で、工程を簡略化したものである。
【０００８】また、第５の手段は、封止樹脂を一面に塗
布した後、金属柱又は電極パッドの上部における封止樹
脂を除去することで、金属柱又は電極パッドの上面を露
出させることを特徴とする。更に、第６の手段は、金属
柱又は電極パッドは、メッキにより形成されることを特
徴とする。
布した後、金属柱又は電極パッドの上部における封止樹
脂を除去することで、金属柱又は電極パッドの上面を露
出させることを特徴とする。更に、第６の手段は、金属
柱又は電極パッドは、メッキにより形成されることを特
徴とする。
【０００９】
【作用及び発明の効果】基板上にIII族窒化物系化合物
半導体から成る層が積層された素子は正負電極が基板面
に対して同一側に形成される。よって、封止樹脂も正負
電極が形成された側だけで良い。III族窒化物系化合物
半導体は安定性が高く、耐久性も高いので、この面から
も封止樹脂は電極が形成された側だけで良い。この封止
樹脂について、個別素子毎に塗布、硬化するのでなく、
封止樹脂の塗布、硬化が複数の素子に対して同時に行っ
ているので、生産性が向上し、又、検査工程も１基板に
関して１回にすることができる。例えばチップ型のフリ
ップチップ型発光ダイオード（ＬＥＤ）であれば、本発
明にかかる製造方法により分割された段階で最終製品と
なる。また、チップ型のワイヤボンディング型発光ダイ
オード（ＬＥＤ）であれば、本発明にかかる製造方法に
より分割された後にフレームに搭載して、露出している
電極パッドとフレームのランドとをワイヤでボンディン
グすれば良い。さらに、ワイヤボンディング型素子の場
合には、この後に、電極パッド、ワイヤを保護するため
に、フレームを含めて全体を樹脂封止すれば良い。ま
た、例えばランプ型のフリップチップ型又はワイヤボン
ディング型発光ダイオード（ＬＥＤ）とする場合は、フ
レームにマウント後、キャップを装着するだけで最終製
品とすることができる。このように、本発明により、大
幅な生産性の向上を図ることが可能となる。
半導体から成る層が積層された素子は正負電極が基板面
に対して同一側に形成される。よって、封止樹脂も正負
電極が形成された側だけで良い。III族窒化物系化合物
半導体は安定性が高く、耐久性も高いので、この面から
も封止樹脂は電極が形成された側だけで良い。この封止
樹脂について、個別素子毎に塗布、硬化するのでなく、
封止樹脂の塗布、硬化が複数の素子に対して同時に行っ
ているので、生産性が向上し、又、検査工程も１基板に
関して１回にすることができる。例えばチップ型のフリ
ップチップ型発光ダイオード（ＬＥＤ）であれば、本発
明にかかる製造方法により分割された段階で最終製品と
なる。また、チップ型のワイヤボンディング型発光ダイ
オード（ＬＥＤ）であれば、本発明にかかる製造方法に
より分割された後にフレームに搭載して、露出している
電極パッドとフレームのランドとをワイヤでボンディン
グすれば良い。さらに、ワイヤボンディング型素子の場
合には、この後に、電極パッド、ワイヤを保護するため
に、フレームを含めて全体を樹脂封止すれば良い。ま
た、例えばランプ型のフリップチップ型又はワイヤボン
ディング型発光ダイオード（ＬＥＤ）とする場合は、フ
レームにマウント後、キャップを装着するだけで最終製
品とすることができる。このように、本発明により、大
幅な生産性の向上を図ることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限
定されるものではない。
基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限
定されるものではない。
【００１１】（第１実施例）図１に、本発明の具体的な
実施例に使用するフリップチップ型の半導体素子１００
の模式的断面図を示す。半導体素子１００は発光ダイオ
ードの例である。サファイヤ基板１０１の上には窒化ア
ルミニウム(AlN)から成る膜厚約200Åのバッファ層１０
２が設けられ、その上にシリコン(Si)ドープのGaNから
成る膜厚約4.0μmの高キャリア濃度ｎ+層１０３が形成
されている。そして、層１０３の上にGaNとGa0.8In0.2N
からなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１０４が
形成されている。発光層１０４の上にはマグネシウム(M
g)ドープのAl0.15Ga0.85Nから成る膜厚約600Åのｐ型層
１０５が形成されている。さらに、ｐ型層１０５の上に
はマグネシウム(Mg)ドープのGaNから成る膜厚約1500Å
のｐ型層１０６が形成されている。
実施例に使用するフリップチップ型の半導体素子１００
の模式的断面図を示す。半導体素子１００は発光ダイオ
ードの例である。サファイヤ基板１０１の上には窒化ア
ルミニウム(AlN)から成る膜厚約200Åのバッファ層１０
２が設けられ、その上にシリコン(Si)ドープのGaNから
成る膜厚約4.0μmの高キャリア濃度ｎ+層１０３が形成
されている。そして、層１０３の上にGaNとGa0.8In0.2N
からなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の発光層１０４が
形成されている。発光層１０４の上にはマグネシウム(M
g)ドープのAl0.15Ga0.85Nから成る膜厚約600Åのｐ型層
１０５が形成されている。さらに、ｐ型層１０５の上に
はマグネシウム(Mg)ドープのGaNから成る膜厚約1500Å
のｐ型層１０６が形成されている。
【００１２】また、ｐ型層１０６の上には金属蒸着によ
る多重厚膜電極１２０が、ｎ+層１０３上には負電極１
４０が形成されている。多重厚膜電極１２０は、ｐ型層
１０６に接合する膜厚約0.3μmのロジウム(Rh)又は白金
(Pt)より成る第１金属層１１１、第１金属層１１１の上
部に形成される膜厚約1.2μmの金(Au)より成る第２金属
層１１２、更に第２金属層１１２の上部に形成される膜
厚約30Åのチタン(Ti)より成る第３金属層１１３の３層
構造である。一方、２層構造の負電極１４０は、膜厚約
175Åのバナジウム(V)層１４１と、膜厚約1.8μmのアル
ミニウム(Al)層１４２とを高キャリア濃度ｎ+層１０３
の一部露出された部分の上から順次積層させることによ
り構成されている。
る多重厚膜電極１２０が、ｎ+層１０３上には負電極１
４０が形成されている。多重厚膜電極１２０は、ｐ型層
１０６に接合する膜厚約0.3μmのロジウム(Rh)又は白金
(Pt)より成る第１金属層１１１、第１金属層１１１の上
部に形成される膜厚約1.2μmの金(Au)より成る第２金属
層１１２、更に第２金属層１１２の上部に形成される膜
厚約30Åのチタン(Ti)より成る第３金属層１１３の３層
構造である。一方、２層構造の負電極１４０は、膜厚約
175Åのバナジウム(V)層１４１と、膜厚約1.8μmのアル
ミニウム(Al)層１４２とを高キャリア濃度ｎ+層１０３
の一部露出された部分の上から順次積層させることによ
り構成されている。
【００１３】このように形成された多重厚膜正電極１２
０と負電極１４０との間にはSiO2膜より成る保護膜１３
０が形成されている。保護層１３０は、負電極１４０を
形成するために露出したｎ+層１０３から、エッチング
されて露出した、発光層１０４の側面、ｐ型層１０５の
側面、及びｐ型層１０６の側面及び上面の一部、第１金
属層１１１、第２金属層１１２の側面、第３金属層１１
３の上面の一部を覆っている。SiO2膜より成る保護膜１
３０の第３金属層１１３を覆う部分の厚さは0.5μmであ
る。
０と負電極１４０との間にはSiO2膜より成る保護膜１３
０が形成されている。保護層１３０は、負電極１４０を
形成するために露出したｎ+層１０３から、エッチング
されて露出した、発光層１０４の側面、ｐ型層１０５の
側面、及びｐ型層１０６の側面及び上面の一部、第１金
属層１１１、第２金属層１１２の側面、第３金属層１１
３の上面の一部を覆っている。SiO2膜より成る保護膜１
３０の第３金属層１１３を覆う部分の厚さは0.5μmであ
る。
【００１４】このように形成されたフリップチップ型素
子１００の、樹脂封止と個別分離（ダイシング）の工程
を図２に示す。図２の（ａ）に示す通り、フリップチッ
プ型素子１００にマスクとして感光性の厚膜レジスト２
１０を形成する。厚膜レジスト２１０は、フォトリソグ
ラフィによりメッキ膜成長部２１１を除去して、パター
ニングした。次に、無電解メッキにより、金属柱として
のニッケル(Ni)メッキ膜２２０を100μm形成した
（ｂ）。この後、厚膜レジスト２１０を除去し（ｃ）、
封止樹脂としてエポキシレジン２３０をニッケル(Ni)メ
ッキ膜２２０の高さまで封止した。この後、スクリーン
印刷にて、ハンダバンプ２４０をニッケル(Ni)メッキ膜
２２０上に形成した（ｅ）。リフロー炉にてハンダバン
プの形状を整えた後、ダイシングして個々の樹脂封止さ
れたIII族窒化物系化合物半導体素子１００とした
（ｆ）。
子１００の、樹脂封止と個別分離（ダイシング）の工程
を図２に示す。図２の（ａ）に示す通り、フリップチッ
プ型素子１００にマスクとして感光性の厚膜レジスト２
１０を形成する。厚膜レジスト２１０は、フォトリソグ
ラフィによりメッキ膜成長部２１１を除去して、パター
ニングした。次に、無電解メッキにより、金属柱として
のニッケル(Ni)メッキ膜２２０を100μm形成した
（ｂ）。この後、厚膜レジスト２１０を除去し（ｃ）、
封止樹脂としてエポキシレジン２３０をニッケル(Ni)メ
ッキ膜２２０の高さまで封止した。この後、スクリーン
印刷にて、ハンダバンプ２４０をニッケル(Ni)メッキ膜
２２０上に形成した（ｅ）。リフロー炉にてハンダバン
プの形状を整えた後、ダイシングして個々の樹脂封止さ
れたIII族窒化物系化合物半導体素子１００とした
（ｆ）。
【００１５】このように製造されたIII族窒化物系化合
物半導体素子１００は、電極部分は樹脂封止されてお
り、安定性及び耐久性の高いフリップチップ型の半導体
素子とすることができる。このように製造されたIII族
窒化物系化合物半導体素子１００は封止樹脂の塗布、硬
化が複数の素子を同時に行えるので、生産性が向上し、
又、検査工程も１回にすることができた。このように、
本発明により、大幅な生産性の向上を図ることが可能と
なった。
物半導体素子１００は、電極部分は樹脂封止されてお
り、安定性及び耐久性の高いフリップチップ型の半導体
素子とすることができる。このように製造されたIII族
窒化物系化合物半導体素子１００は封止樹脂の塗布、硬
化が複数の素子を同時に行えるので、生産性が向上し、
又、検査工程も１回にすることができた。このように、
本発明により、大幅な生産性の向上を図ることが可能と
なった。
【００１６】本発明の具体的一実施例にかかる上記の製
造方法の、封止樹脂としてのエポキシレジン２３０をニ
ッケル(Ni)メッキ膜２２０の高さまで封止する工程にお
いて、エポキシレジン２３０がニッケル(Ni)メッキ膜２
２０の上面を一部或いは全部覆ってしまった場合の措置
としては、次のような手段を講じることができる。いず
れの手段も、エポキシレジン２３０の薄膜がニッケル(N
i)メッキ膜２２０の上面に固着しないことを多用したも
のである。 （１）洗浄工程を設け、ニッケル(Ni)メッキ膜２２０の
上面のエポキシレジン２３０の薄膜のみを溶媒で物理的
に取り除く。 （２）粘着テープ等を貼り、ニッケル(Ni)メッキ膜２２
０の上面のエポキシレジン２３０の薄膜のみを剥離させ
る。 （３）加圧整形により、ニッケル(Ni)メッキ膜２２０の
上面のエポキシレジン２３０の薄膜のみを物理的に取り
除く。
造方法の、封止樹脂としてのエポキシレジン２３０をニ
ッケル(Ni)メッキ膜２２０の高さまで封止する工程にお
いて、エポキシレジン２３０がニッケル(Ni)メッキ膜２
２０の上面を一部或いは全部覆ってしまった場合の措置
としては、次のような手段を講じることができる。いず
れの手段も、エポキシレジン２３０の薄膜がニッケル(N
i)メッキ膜２２０の上面に固着しないことを多用したも
のである。 （１）洗浄工程を設け、ニッケル(Ni)メッキ膜２２０の
上面のエポキシレジン２３０の薄膜のみを溶媒で物理的
に取り除く。 （２）粘着テープ等を貼り、ニッケル(Ni)メッキ膜２２
０の上面のエポキシレジン２３０の薄膜のみを剥離させ
る。 （３）加圧整形により、ニッケル(Ni)メッキ膜２２０の
上面のエポキシレジン２３０の薄膜のみを物理的に取り
除く。
【００１７】上記の実施例ではメッキ膜をニッケル(Ni)
としたが、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、スズ(Sn)その他、
導電性金属を使用することができる他、それらの合金或
いは積層膜として形成しても良い。また、上記の実施例
では封止樹脂としてエポキシレジンを使用したが、ポリ
エステルレジン、ポリイミドレジン、フェノールレジ
ン、ポリウレタンレジン、シリコーンレジン、その他、
熱硬化性樹脂を使用しても良い。また、上記の実施例で
はハンダバンプを形成するものを示したが、ワイヤボン
ディングを使用する半導体素子にも本発明は適用でき
る。
としたが、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、スズ(Sn)その他、
導電性金属を使用することができる他、それらの合金或
いは積層膜として形成しても良い。また、上記の実施例
では封止樹脂としてエポキシレジンを使用したが、ポリ
エステルレジン、ポリイミドレジン、フェノールレジ
ン、ポリウレタンレジン、シリコーンレジン、その他、
熱硬化性樹脂を使用しても良い。また、上記の実施例で
はハンダバンプを形成するものを示したが、ワイヤボン
ディングを使用する半導体素子にも本発明は適用でき
る。
【００１８】第２実施例 第２実施例は、第１実施例において、金属柱としてのニ
ッケル(Ni)メッキ膜２２０を形成するためのマスクとし
て機能する厚膜レジスト２１０を封止樹脂としてのレジ
ン２３０と共通化したものである。第３図において、レ
ジン２３０は、感光性ポリイミッド樹脂から成る。各層
及び各電極が形成された基板１０上に、一様に、感光性
ポリイミッド樹脂２３０をスピンコーティング法により
コートする。次に、１８０℃で３０分加熱して、感光性
ポリイミッド樹脂２３０を半硬化させる。次に、ポジ型
レジストをコートし、９０℃で２分間ベークする。次
に、マスクパターンを用いて露光する。現像液を用い
て、感光性ポリイミッド樹脂２３０の感光部分をエッチ
ングして除去する。感光性ポリイミッド樹脂２３０は感
光すると、アルカリ液に溶解する。アセトン又はＩＰＡ
等によりポジ型レジストのみを除去する。次に、残った
感光性ポリイミッド樹脂２３０を３００℃で３０分ベー
クして、完全に硬化させる。このようにして、図３
（ａ）に示すように、図２（ａ）と同様にメッキ膜成長
部２１１が形成される。次に、図３（ｂ）に示すよう
に、無電界メッキによりにより、金属柱であるニッケル
(Ni)メッキ膜２２０が形成される。次に、図３（ｃ）に
示すように、スクリーン印刷によりハンダバンプ２２０
が形成される。その後の工程は、第１実施例と同一であ
る。
ッケル(Ni)メッキ膜２２０を形成するためのマスクとし
て機能する厚膜レジスト２１０を封止樹脂としてのレジ
ン２３０と共通化したものである。第３図において、レ
ジン２３０は、感光性ポリイミッド樹脂から成る。各層
及び各電極が形成された基板１０上に、一様に、感光性
ポリイミッド樹脂２３０をスピンコーティング法により
コートする。次に、１８０℃で３０分加熱して、感光性
ポリイミッド樹脂２３０を半硬化させる。次に、ポジ型
レジストをコートし、９０℃で２分間ベークする。次
に、マスクパターンを用いて露光する。現像液を用い
て、感光性ポリイミッド樹脂２３０の感光部分をエッチ
ングして除去する。感光性ポリイミッド樹脂２３０は感
光すると、アルカリ液に溶解する。アセトン又はＩＰＡ
等によりポジ型レジストのみを除去する。次に、残った
感光性ポリイミッド樹脂２３０を３００℃で３０分ベー
クして、完全に硬化させる。このようにして、図３
（ａ）に示すように、図２（ａ）と同様にメッキ膜成長
部２１１が形成される。次に、図３（ｂ）に示すよう
に、無電界メッキによりにより、金属柱であるニッケル
(Ni)メッキ膜２２０が形成される。次に、図３（ｃ）に
示すように、スクリーン印刷によりハンダバンプ２２０
が形成される。その後の工程は、第１実施例と同一であ
る。
【００１９】第3 実施例 第3 実施例は、ワイヤボンディング型の発光素子に関す
るものである。図４は、ワイヤボンディング型の発光素
子３００の構造を示している。サファイヤ基板３０１の
上には窒化アルミニウム(AlN) から成る膜厚約２００Å
のバッファ層３０２が設けられ、その上にシリコン(Si)
ドープのGaN から成る膜厚約4.0 μｍの高キャリア濃度
ｎ+ 層３０３が形成されている。
るものである。図４は、ワイヤボンディング型の発光素
子３００の構造を示している。サファイヤ基板３０１の
上には窒化アルミニウム(AlN) から成る膜厚約２００Å
のバッファ層３０２が設けられ、その上にシリコン(Si)
ドープのGaN から成る膜厚約4.0 μｍの高キャリア濃度
ｎ+ 層３０３が形成されている。
【００２０】この高キャリア濃度ｎ+ 層３０３の上に
は、ノンドープのIn0.03Ga0.97N から成る膜厚約２００
０Åの中間層３０４が形成されている。
は、ノンドープのIn0.03Ga0.97N から成る膜厚約２００
０Åの中間層３０４が形成されている。
【００２１】そして、中間層３０４の上には、膜厚約１
５０ÅのGaN から成るｎ型クラッド層３０５が積層さ
れ、更に、膜厚約30ÅのGa0.8In0.2N から成る井戸層３
６１と、膜厚約70ÅのGaN から成るバリア層３６２とが
交互に積層された多重量子井戸(MQW) 構造のＭＱＷ活性
層３６０が形成されている。即ち、３層の井戸層３６１
と２層のバリア層３６２とが交互に積層されることによ
り、合計５層で２周期、膜厚約２３０ÅのＭＱＷ構造が
構成されている。
５０ÅのGaN から成るｎ型クラッド層３０５が積層さ
れ、更に、膜厚約30ÅのGa0.8In0.2N から成る井戸層３
６１と、膜厚約70ÅのGaN から成るバリア層３６２とが
交互に積層された多重量子井戸(MQW) 構造のＭＱＷ活性
層３６０が形成されている。即ち、３層の井戸層３６１
と２層のバリア層３６２とが交互に積層されることによ
り、合計５層で２周期、膜厚約２３０ÅのＭＱＷ構造が
構成されている。
【００２２】このＭＱＷ活性層３６０の上には、膜厚約
１４０ÅのGaN から成るキャップ層３０７、及びｐ型Al
0.12Ga0.88N から成る膜厚約２００Åのｐ型クラッド層
３０８が形成されている。さらに、ｐ型クラッド層３０
８の上にはｐ型Al0.05Ga0.95N から成る膜厚約６００Å
のｐ型コンタクト層３０９が形成されている。
１４０ÅのGaN から成るキャップ層３０７、及びｐ型Al
0.12Ga0.88N から成る膜厚約２００Åのｐ型クラッド層
３０８が形成されている。さらに、ｐ型クラッド層３０
８の上にはｐ型Al0.05Ga0.95N から成る膜厚約６００Å
のｐ型コンタクト層３０９が形成されている。
【００２３】又、ｐ型コンタクト層３０９の上には金属
蒸着による透光性薄膜正電極３１０が、ｎ+ 層３０３上
には負電極３４０が形成されている。透光性薄膜正電極
３１０は、ｐ型コンタクト層３０９に接合する膜厚約15
Åのコバルト(Co)より成る薄膜正電極第１層３１１と、
Coに接合する膜厚約60Åの金(Au)より成る薄膜正電極第
２層３１２とで構成されている。
蒸着による透光性薄膜正電極３１０が、ｎ+ 層３０３上
には負電極３４０が形成されている。透光性薄膜正電極
３１０は、ｐ型コンタクト層３０９に接合する膜厚約15
Åのコバルト(Co)より成る薄膜正電極第１層３１１と、
Coに接合する膜厚約60Åの金(Au)より成る薄膜正電極第
２層３１２とで構成されている。
【００２４】厚膜正電極（パッド）３２０は、膜厚約１
７５Åのバナジウム（Ｖ）より成る厚膜正電極第１層３
２１と、膜厚約１５０００Åの金（Ａｕ）より成る厚膜
正電極第２層３２２と、膜厚約１００Åのアルミニウム
（Ａｌ）より成る厚膜正電極第３層３２３とを透光性薄
膜正電極３１０の上から順次積層させることにより構成
されている。多層構造の負電極（パッド）３４０は、膜
厚約１７５Åのバナジウム(V) 層３４１と、膜厚約１．
８μｍのアルミニウム(Al)層３４２とを高キャリア濃度
ｎ+ 層３０３の一部露出された部分の上から順次積層さ
せることにより構成されている。
７５Åのバナジウム（Ｖ）より成る厚膜正電極第１層３
２１と、膜厚約１５０００Åの金（Ａｕ）より成る厚膜
正電極第２層３２２と、膜厚約１００Åのアルミニウム
（Ａｌ）より成る厚膜正電極第３層３２３とを透光性薄
膜正電極３１０の上から順次積層させることにより構成
されている。多層構造の負電極（パッド）３４０は、膜
厚約１７５Åのバナジウム(V) 層３４１と、膜厚約１．
８μｍのアルミニウム(Al)層３４２とを高キャリア濃度
ｎ+ 層３０３の一部露出された部分の上から順次積層さ
せることにより構成されている。
【００２５】また、最上部には、ＳｉＯ2 膜より成る保
護膜３３０が形成されており、また、サファイヤ基板３
０１の底面に当たる反対側の最下部には、膜厚約５００
０Åのアルミニウム（Ａｌ）より成る反射金属層３５０
が、金属蒸着により成膜されている。
護膜３３０が形成されており、また、サファイヤ基板３
０１の底面に当たる反対側の最下部には、膜厚約５００
０Åのアルミニウム（Ａｌ）より成る反射金属層３５０
が、金属蒸着により成膜されている。
【００２６】上記の構造を有した複数の発光素子ユニッ
トを共通の基板３０１に形成した後、図５に示す工程が
実行される。即ち、図５（ａ）に示すように、封止樹脂
である感光性樹脂４１０を一様に塗布した後、各電極の
パッド部３２０、３４０の上だけを露光する。そして、
露光部をエッチング除去して、図５（ａ）のようにパッ
ド部上に窓４１１が形成される。この窓４１１により露
出したパッド３２０、３４０が外部のフレームに接続す
るためのワイヤボンディングに使用される。このように
樹脂で基板の表面を封止した後、図５（ｂ）のように各
チップに分離される。
トを共通の基板３０１に形成した後、図５に示す工程が
実行される。即ち、図５（ａ）に示すように、封止樹脂
である感光性樹脂４１０を一様に塗布した後、各電極の
パッド部３２０、３４０の上だけを露光する。そして、
露光部をエッチング除去して、図５（ａ）のようにパッ
ド部上に窓４１１が形成される。この窓４１１により露
出したパッド３２０、３４０が外部のフレームに接続す
るためのワイヤボンディングに使用される。このように
樹脂で基板の表面を封止した後、図５（ｂ）のように各
チップに分離される。
【００２７】尚、本実施例において、保護膜３３０は特
になくとも良い。即ち、封止用の感光性樹脂４２０がこ
の保護作用をする。又、本実施例では、パッド３２０、
３４０まで形成してから、樹脂封止しているが、パッド
３２０、３４０を形成する前に樹脂封止工程を行って良
い。その場合には、第１、２実施例におけるメッキ工程
によりパッド３２０、３４０が形成される。このワイヤ
ボンディング型の発光素子においても、第２実施例のよ
うにマスク樹脂と封止樹脂とを共通して、感光性樹脂に
よりマスク形成を兼ねて樹脂封止しても良い。
になくとも良い。即ち、封止用の感光性樹脂４２０がこ
の保護作用をする。又、本実施例では、パッド３２０、
３４０まで形成してから、樹脂封止しているが、パッド
３２０、３４０を形成する前に樹脂封止工程を行って良
い。その場合には、第１、２実施例におけるメッキ工程
によりパッド３２０、３４０が形成される。このワイヤ
ボンディング型の発光素子においても、第２実施例のよ
うにマスク樹脂と封止樹脂とを共通して、感光性樹脂に
よりマスク形成を兼ねて樹脂封止しても良い。
【００２８】上記の実施例では、発光素子を封止するも
のを示したが、本発明は、III族窒化物系化合物半導体
を積層してなる任意の半導体素子に適用できる。又、本
発明は、III族窒化物系化合物半導体以外であっても、
安定性及び耐久性の高いフリップチップ型の半導体素子
であれば、任意の半導体からなるフリップチップ型の半
導体素子に適用できる。
のを示したが、本発明は、III族窒化物系化合物半導体
を積層してなる任意の半導体素子に適用できる。又、本
発明は、III族窒化物系化合物半導体以外であっても、
安定性及び耐久性の高いフリップチップ型の半導体素子
であれば、任意の半導体からなるフリップチップ型の半
導体素子に適用できる。
【００２９】上記の実施例における半導体素子の各層の
構成は、あくまでも各層を形成する際の物理的または化
学的構成であって、その後、より強固な密着性を得るた
めに、あるいは、コンタクト抵抗の値を下げる等の目的
で実施される例えば熱処理などのような物理的または化
学的処理によって各層間では、固溶あるいは化合物形成
が起きていることは言うまでもない。
構成は、あくまでも各層を形成する際の物理的または化
学的構成であって、その後、より強固な密着性を得るた
めに、あるいは、コンタクト抵抗の値を下げる等の目的
で実施される例えば熱処理などのような物理的または化
学的処理によって各層間では、固溶あるいは化合物形成
が起きていることは言うまでもない。
【００３０】なお、上記の実施例では、発光素子１０
０、３００の発光層１０４、３６０はＭＱＷ構造とした
が、ＳＱＷ構造やホモ接合構造でもよい。また、本発明
の素子を形成するIII族窒化物系化合物半導体層は、任
意の混晶比の４元、３元、２元系のAlxGayIn1-x-yN（0
≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1）としても良い。又、ｐ型
不純物としては、マグネシウム(Mg)の他、ベリリウム(B
e)、亜鉛(Zn)等の２族元素を用いることができる。ま
た、正電極１４０、負電極１２０の積層構造や使用する
金属も任意である。又、本発明が応用できる半導体素子
としては、フリップチップ型、ワイヤボンディング型の
発光ダイオード、レーザダイオード、ＦＥＴ等のトラン
ジスタをあげることができる。
０、３００の発光層１０４、３６０はＭＱＷ構造とした
が、ＳＱＷ構造やホモ接合構造でもよい。また、本発明
の素子を形成するIII族窒化物系化合物半導体層は、任
意の混晶比の４元、３元、２元系のAlxGayIn1-x-yN（0
≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1）としても良い。又、ｐ型
不純物としては、マグネシウム(Mg)の他、ベリリウム(B
e)、亜鉛(Zn)等の２族元素を用いることができる。ま
た、正電極１４０、負電極１２０の積層構造や使用する
金属も任意である。又、本発明が応用できる半導体素子
としては、フリップチップ型、ワイヤボンディング型の
発光ダイオード、レーザダイオード、ＦＥＴ等のトラン
ジスタをあげることができる。
【図１】本発明の具体的な第１実施例のIII族窒化物系
化合物半導体素子の製造方法にかかる半導体素子の模式
的断面図。
化合物半導体素子の製造方法にかかる半導体素子の模式
的断面図。
【図２】第１実施例の製造方法にかかる樹脂封止と分離
の一連の手順を示した模式図。
の一連の手順を示した模式図。
【図３】本発明の具体的な第２実施例の製造方法にかか
る樹脂封止と分離の一連の手順を示した模式図。
る樹脂封止と分離の一連の手順を示した模式図。
【図４】本発明の具体的な第３実施例のIII族窒化物系
化合物半導体素子の製造方法にかかる半導体素子の模式
的断面図。
化合物半導体素子の製造方法にかかる半導体素子の模式
的断面図。
【図５】第３実施例の製造方法にかかる樹脂封止と分離
の一連の手順を示した模式図。
の一連の手順を示した模式図。
【図６】従来の樹脂封止の一連の手順を示した模式図。
１００…III族窒化物系化合物半導体素子（半導体発光
素子） １０１…サファイヤ基板 １０２…AlNバッファ層 １０３…ｎ型のGaN層 １０４…発光層 １０５…ｐ型のAlGaN層 １０６…ｐ型のGaN層 １１１…第１薄膜金属層 １１２…第２薄膜金属層 １２０…厚膜正電極 １３０…保護膜 １４０…多層構造の負電極 ２２０…金属柱（ニッケル(Ni)メッキ膜） ２３０…封止樹脂（レジン、感光性ポリイミッド樹脂） ３００…発光素子 ３２０…厚膜正電極（パッド） ３４０…負電極（パッド）
素子） １０１…サファイヤ基板 １０２…AlNバッファ層 １０３…ｎ型のGaN層 １０４…発光層 １０５…ｐ型のAlGaN層 １０６…ｐ型のGaN層 １１１…第１薄膜金属層 １１２…第２薄膜金属層 １２０…厚膜正電極 １３０…保護膜 １４０…多層構造の負電極 ２２０…金属柱（ニッケル(Ni)メッキ膜） ２３０…封止樹脂（レジン、感光性ポリイミッド樹脂） ３００…発光素子 ３２０…厚膜正電極（パッド） ３４０…負電極（パッド）
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上にIII族窒化物系化合物半導体か
ら成る層が積層された半導体素子の製造方法において、 個別の素子に分割する前に、電極形成側に封止樹脂を塗
布し、 前記封止樹脂を硬化させた後、個別の素子に分割するこ
とを特徴とする III族窒化物系化合物半導体素子の製造
方法。 - 【請求項２】 前記半導体素子はフリップチップ型の素
子であることを特徴とする請求項１に記載の III族窒化
物系化合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記半導体素子はワイヤボンディング型
の素子であることを特徴とする請求項１に記載の III族
窒化物系化合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項４】 基板上にIII族窒化物系化合物半導体か
ら成る層が積層された半導体素子の製造方法において、 個別の素子に分割する前に、各電極面上に金属柱又は電
極パッドを形成し、 前記金属柱又は前記電極パッドの形成されていない部分
に封止樹脂を塗布し、 前記封止樹脂を硬化させた後、個別の素子に分割するこ
とを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造
方法。 - 【請求項５】 窓の形成された樹脂マスクを形成し、 前記窓に前記金属柱又は前記電極パッドを形成し、 その後に、前記樹脂マスクを除去した後、前記封止樹脂
を塗布することを特徴とする請求項４に記載のIII族窒
化物系化合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記封止樹脂は感光性樹脂であり、塗布
した後、フォトリソグラフにより所定の位置に窓を形成
し、この窓に前記金属柱又は前記電極パッドを形成する
ことを特徴とする請求項４に記載のIII族窒化物系化合
物半導体素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記封止樹脂を一面に塗布した後、前記
金属柱又は電極パッドの上部における封止樹脂を除去す
ることで、前記金属柱又は電極パッドの上面を露出させ
ることを特徴とする請求項４に記載のIII族窒化物系化
合物半導体素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記金属柱又は電極パッドは、メッキに
より形成されることを特徴とする請求項４乃至請求項６
のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体素
子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36531799A JP2000244012A (ja) | 1998-12-22 | 1999-12-22 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36496598 | 1998-12-22 | ||
| JP10-364965 | 1998-12-22 | ||
| JP36531799A JP2000244012A (ja) | 1998-12-22 | 1999-12-22 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000244012A true JP2000244012A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=26581630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36531799A Withdrawn JP2000244012A (ja) | 1998-12-22 | 1999-12-22 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000244012A (ja) |
Cited By (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2003063312A1 (en) * | 2002-01-21 | 2003-07-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nitride semiconductor laser device and its manufacturing method |
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| JP2011135113A (ja) * | 2011-04-08 | 2011-07-07 | Toshiba Corp | 発光装置の製造方法 |
| JP2011155295A (ja) * | 2011-04-05 | 2011-08-11 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
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| JP2011258673A (ja) * | 2010-06-07 | 2011-12-22 | Toshiba Corp | 半導体発光装置及びその製造方法 |
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| US8692279B2 (en) | 2010-06-07 | 2014-04-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
| US8766294B2 (en) | 2011-12-07 | 2014-07-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device and method of forming the same |
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| US8866179B2 (en) | 2010-05-26 | 2014-10-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same |
| US8884327B2 (en) | 2010-06-03 | 2014-11-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same |
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| US8941124B2 (en) | 2011-03-15 | 2015-01-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same |
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