JP5378130B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光装置に関する。

回路基板等に半導体チップを実装する方法の一つとしてフリップチップ実装が知られている。これは、小型、薄型に対する要求の強い機器に向いており、またチップの熱を基板に伝えやすいため、発熱が問題になる発光ダイオードの実装にも使われている。

フリップチップ実装においては、バンプと呼ばれる突起状の端子を介してチップが基板に対して接合される。また、チップの電極パッドと、バンプとの間に柱状金属を介在させた構造も知られている（例えば、特許文献１）。柱状金属が、チップと基板との熱膨張率差に起因する応力を吸収して、接合信頼性を高めることができる。

柱状金属のアスペクト比（太さに対する高さの比）が高いほど応力緩和効果は高くなる。柱状金属のアスペクト比を高くするには、柱状金属を細くする、あるいは高くする選択肢がある。しかし、柱状金属が細くなると、バンプとの接合面積が小さくなることによる接合強度の低下が懸念される。また、柱状金属を高くすると、柱状金属を形成するためのメッキコストが増大し、また低背化の要求にも逆行する。

特開２００８−８４９２０号公報

本発明は、高い実装信頼性が得られる半導体発光装置を提供する。

本発明の一態様によれば、発光層と、光取り出し面とを有し、基板の上に形成され前記基板が除去された半導体層と、前記半導体層における前記光取り出し面の反対側の面に設けられたｐ側電極及びｎ側電極と、前記光取り出し面の反対側の面に設けられ、前記ｐ側電極に達する第１の開口と、前記ｎ側電極に達する第２の開口とを有する絶縁膜と、前記絶縁膜上及び前記第１の開口内に設けられ、前記ｐ側電極と電気的に接続されたｐ側電極パッドと、前記絶縁膜上及び前記第２の開口内に設けられ、前記ｎ側電極と電気的に接続されたｎ側電極パッドと、前記ｐ電極パッド及び前記ｎ側電極パッドのそれぞれに対して、各々が互いに離間して接合され、周囲を樹脂で覆われた複数の金属ピラーと、前記複数の金属ピラーの先端部に共通に設けられた外部端子と、を備え、個々の前記金属ピラーの径が、前記外部端子の径よりも小さいことを特徴とする半導体発光装置が提供される。

本発明によれば、高い実装信頼性が得られる半導体発光装置が提供される。

本発明の実施形態に係る半導体装置の模式断面図。 同半導体装置における要部の平面レイアウトを示す模式図。 同半導体装置の製造方法を示す模式断面図。 図３に続く工程を示す模式断面図。 図４に続く工程を示す模式断面図。 図５に続く工程を示す模式断面図。 図６に続く工程を示す模式断面図。 図７に続く工程を示す模式断面図。 本発明の実施形態に係る半導体装置における金属ピラーの他の形成方法を示す模式断面図。 本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式断面図。 本発明のさらに他の実施形態に係る半導体装置の模式断面図。 比較例の半導体装置の模式断面図。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。各図面中、同様の要素には同じ符号を付している。

図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置の模式断面図である。本実施形態では、半導体装置として半導体発光装置を一例に挙げて説明する。

本実施形態に係る半導体装置は、半導体構造部として発光素子１２を有する。発光素子１２は、第１の半導体層１３と第２の半導体層１４とを有する。第２の半導体層１４は、発光層（または活性層）をｐ型クラッド層とｎ型クラッド層とで挟んだ構造を有する。第１の半導体層１３は、例えばｎ型であり、電流の横方向経路として機能する。但し、第１の半導体層１３の導電型はｎ型に限らず、ｐ型であってもよい。

第１の半導体層１３の第１の主面は光取り出し面１５として機能する。その光取り出し面１５の反対側の第２の主面に第２の半導体層１４が設けられている。第２の半導体層１４の平面サイズは、第１の半導体層１３の平面サイズより小さい。

発光素子１２における光取り出し面１５の反対側の面には、配線層が設けられている。配線層は、ｎ側電極１６、ｐ側電極１７及び絶縁膜２４を有する。

ｎ側電極１６は、第１の半導体層１３の第２の主面における第２の半導体層１４が設けられていない部分に形成されている。ｐ側電極１７は、第２の半導体層１４における第１の半導体層１３と接する面の反対面に形成されている。

発光素子１２における光取り出し面１５の反対側の面は絶縁膜２４で覆われ、ｎ側電極１６及びｐ側電極１７も絶縁膜２４で覆われている。絶縁膜２４は有機系絶縁膜であり、例えばポリイミド膜である。

絶縁膜２４における発光素子１２が設けられた面の反対側の面には、相互に分離されたｎ側電極パッド２１とｐ側電極パッド２２が形成されている。ｎ側電極パッド２１は、ｎ側電極１６に達して絶縁膜２４に形成された開口２４ａ内にも設けられ、ｎ側電極１６と電気的に接続されている。ｐ側電極パッド２２は、ｐ側電極１７に達して絶縁膜２４に形成された開口２４ｂ内にも設けられ、ｐ側電極１７と電気的に接続されている。例えば、ｎ側電極パッド２１とｐ側電極パッド２２は、絶縁膜２４表面及び開口２４ａ、２４ｂ内壁に形成されたシード金属２３を電流経路として利用した電解メッキ法によって形成される。

ｎ側電極パッド２１の下には、複数の金属ピラー３１が設けられている。各々の金属ピラー３１は互いに離間し、各々の金属ピラー３１の一端部が共通のｎ側電極パッド２１に対して接合されている。

ｐ側電極パッド２２の下にも同様に、複数の金属ピラー３１が設けられている。各々の金属ピラー３１は互いに離間し、各々の金属ピラー３１の一端部が共通のｐ側電極パッド２２に対して接合されている。

各々の金属ピラー３１の周囲、ｎ側電極パッド２１およびｐ側電極パッド２２は、絶縁材である樹脂３５で覆われている。樹脂３５は、金属ピラー３１を支える役目をし、実装対象である回路基板等と熱膨張率が同じもしくは近いものを用いるのが望ましい。そのような樹脂３５として、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などを一例として挙げることができる。

金属ピラー３１は、樹脂３５の形成後、樹脂３５に形成したホールの内面及び樹脂３５の表面に形成されたシード金属２５を電流経路として利用した電解メッキ法によって形成することができる。

第１の半導体層１３は、ｎ側電極１６及びｎ側電極パッド２１を介して金属ピラー３１と電気的に接続されている。第２の半導体層１４は、ｐ側電極１７及びｐ側電極パッド２２を介して金属ピラー３１と電気的に接続されている。

各々の金属ピラー３１における電極パッド２１、２２と接合された一端部の反対側の他端部（先端部）には、複数の金属ピラー３１間で共通なパッド３０が設けられている。パッド３０は、例えば金属ピラー３１を形成するメッキ時に金属ピラー３１と一体に形成される。パッド３０は、樹脂３５における、金属ピラー３１を挟んで電極パッド２１、２２に対向する部分に形成されている。パッド３０の下面は樹脂３５から露出し、その下面には、例えばはんだボール、金属バンプなどの外部端子４１が設けられている。この外部端子４１を介して、図１に示す半導体装置は回路基板等に実装される。

ここで、パッド３０およびその下に形成される外部端子４１のの径は、金属ピラー３１の径よりも大きく形成される。図２は、パッド３０に対する複数の金属ピラー３１の平面レイアウトの一例を示す。一つのｎ側電極パッド２１に対して例えば１３本の金属ピラー３１が、ｎ側電極パッド２１の面方向に均等に配置されている。

ｎ側電極パッド２１、ｐ側電極パッド２２、金属ピラー３１の材料としては、銅、金、ニッケル、銀などを用いることができる。これらのうち、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性及び絶縁膜との優れた密着性を備えた銅がより好ましい。

発光素子１２の光取り出し面１５上には、光取り出し面１５に対向して蛍光体層４２が設けられている。蛍光体層４２は、発光層からの光を吸収し波長変換光を放出可能である。このため発光層からの光と蛍光体層４２における波長変換光との混合光が放出可能となる。例えば発光層を窒化物系とすると、その発光層からの青色光と、例えば黄色蛍光体層４２における波長変換光である黄色光との混合色として白色または電球色などを得ることができる。

また、蛍光体層４２の上には石英ガラスなどからなるレンズ４３が設けられ、白色または電球色などの混合光がレンズ４３で集光され、高輝度化が容易となる。

本実施形態に係る半導体装置によれば、回路基板等に実装した場合に、発光素子１２と回路基板との熱膨張率差に起因してそれら両者が相対的に面方向に位置ずれを起こすような応力が生じたとしても、その応力を金属ピラー３１が吸収することで、外部端子４１と回路基板との接合部における剪断強度を高めることができ、高い信頼性が得られる。

さらに、本実施形態によれば、金属ピラー３１を十分に細くすることで、金属ピラー３１の高さは増大させることなく、高アスペクト比の金属ピラー３１を実現できる。金属ピラー３１が高アスペクト比になることで、応力緩和効果をよりいっそう高めることができる。ここで、アスペクト比は、金属ピラー３１の太さ（もしくは直径）に対する高さの比を表す。

そして、各々の金属ピラー３１が細くなっても、一つのパッド３０あたりにつき複数本の金属ピラー３１を設けることで、金属ピラー３１を介したパッド３０と、外部端子４１との間の接合強度の低下および電気抵抗の増大を抑えることができる。また、パッド３０の平面サイズは各々の金属ピラー３１の太さよりも大きく、よって外部端子４１との接合面積を広く確保でき、信頼性をより高めることができる。また、金属ピラー３１の高さを増大させなくても、金属ピラー３１の高アスペクト比化を実現できるので、メッキコストの増大をまねかず、さらに薄型化の妨げにもならない。

また、図２に示すように、複数の金属ピラー３１を、対応するパッド３０の面方向に略均等に配置することで、応力を各金属ピラー３１にほぼ均等に分散させることができる。これにより、特定の金属ピラー３１への局所的な応力集中を防いで、信頼性をより高めることができる。

次に、図３〜８を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、基板１１の主面上に第１の半導体層１３を、その上に第２の半導体層１４を形成する。第１の半導体層１３における基板１１の主面に接する面が光取り出し面１５となる。例えば、発光層が窒化物系半導体の場合、第１の半導体層１３及び第２の半導体層１４はサファイア基板上に結晶成長させることができる。第２の半導体層１４はパターニングされ、第１の半導体層１３上に選択的に残される。その後、第２の半導体層１４上にｐ側電極１７を形成し、第１の半導体層１３上における第２の半導体層１４が存在しない部分にｎ側電極１６を形成する。

第１の半導体層１３は、基板１１上で分離溝１８によって複数に分離される。分離溝１８は、基板１１上で例えば格子状に形成される。分離溝１８は、例えば図示しないマスクを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で形成される。あるいは、レーザーアブレーション法で分離溝１８を形成してもよい。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１の半導体層１３、第２の半導体層１４、ｐ側電極１７及びｎ側電極１６を覆う絶縁膜２４を形成する。絶縁膜２４は分離溝１８内にも設けられる。その後、絶縁膜２４には、図４（ａ）に示すように、ｐ側電極１７に達する開口２４ｂと、ｎ側電極１６に達する開口２４ａが形成される。また、第１の半導体層１３を分断する分離溝１８内の絶縁膜２４及び分離溝１８上の絶縁膜２４は除去される。これにより、絶縁膜２４及び第１の半導体層１３を貫通し基板１１の主面に達する分離溝１８ａが形成される。

次に、絶縁膜２４の上面、開口２４ａ、２４ｂの内壁、分離溝１８ａの内壁などの露出している部分全面に、シード金属２３を例えばスパッタ法で形成する。その後、図４（ｂ）に示すように、シード金属２３上に選択的にメッキレジスト５１を形成する。メッキレジスト５１は、分離溝１８内にも充填される。そして、シード金属２３を電流経路とした電解メッキを行う。

これにより、開口２４ｂ内及びその周辺の絶縁膜２４上に、ｐ側電極１７と接続されたｐ側電極パッド２２が形成され、開口２４ａ内及びその周辺の絶縁膜２４上に、ｎ側電極１６と接続されたｎ側電極パッド２１が形成される。

次に、メッキレジスト５１を除去した後、シード金属２３の露出している部分を除去し、図５（ａ）に示すように、ｐ側電極パッド２２とｎ側電極パッド２１とのシード金属２３を介した電気的接続を分断する。分離溝１８ａ内のシード金属２３も除去される。

次に、図５（ｂ）に示すように、ｎ側電極パッド２１及びｐ側電極パッド２２を覆う樹脂３５を絶縁膜２４上に形成した後、樹脂３５に複数のホール３５ａを形成する。複数のホール３５ａは樹脂３５を貫通して電極パッド２１、２２に達している。ホール３５ａは、例えば、樹脂３５の感光性を利用して形成しても構わない。あるいは、図５（ｃ）のように樹脂３５の上に無機絶縁膜などからなるハードマスク８１を形成した後にＲＩＥ法で形成しても構わない。なお、ハードマスク８１はＲＩＥ加工後もそのまま残しておいても良いし、除去しても構わない。

樹脂３５は、図５（ａ）までの工程で得られた分離溝１８ａ内に一旦充填されるが、ホール３５ａを形成する時に、分離溝１８ａ内の樹脂３５及び分離溝１８ａ上の樹脂３５も除去される。これにより、樹脂３５、絶縁膜２４及び第１の半導体層１３を貫通し基板１１の主面に達する分離溝１８ｂが形成される。なお、分離溝１８ｂをＲＩＥ法で形成する場合には、樹脂３５を形成する時点において、絶縁膜２４が溝１８ａ上で除去されていなくても構わない。この場合には、ＲＩＥ法で溝１８ｂを形成する際に絶縁膜２４も一括して除去することとなる。

次に、ホール３５ａの内壁、分離溝１８ｂの内壁などを含む露出している部分全面に、図６（ａ）に示すように、シード金属２５を例えばスパッタ法で形成した後、シード金属２５を電流経路とした電解メッキを行う。これにより、ホール３５内、分離溝１８ｂ内および樹脂３５上に金属膜３０が形成される。この金属膜３０におけるホール３５ａ内に設けられた部分は前述した金属ピラー３１となり、シード金属２５を介して、対応する電極パッド２１、２２と電気的に接続される。金属膜３０は樹脂３５の表面上を覆い、したがって金属ピラー３１の先端部は樹脂３５から突出する。

樹脂３５は、金属ピラー３１の周囲を覆う補強樹脂として機能すると共に、金属ピラー３１を形成するメッキ時のメッキレジストとして機能する。樹脂３５の材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などを一例として挙げることができる。

次に、図６（ｂ）に示すように、金属膜３０上に選択的にメッキレジスト５２を形成する。メッキレジスト５２は、金属膜３０における電極パッド２１、２２と対向する部分以外を覆う。そして、シード金属２５を電流経路として、例えばはんだメッキを行う。これにより、金属膜３０における、電極パッド２１、２２と対向する部分に外部端子４１が形成される。外部端子４１は、樹脂３５から突出した金属ピラー３１の先端部を覆うように形成される。

その後、メッキレジスト５２を除去した後、外部端子４１をマスクにしてエッチングを行い、露出している金属膜３０及びその下のシード金属２５を除去する。分離溝１８ｂ内の金属膜３０及びシード金属２５も除去される。これにより、図７（ａ）に示すように、金属膜３０及びシード金属２５を介した、電極パッド２１、２２間の電気的接続が分断される。樹脂３５表面上の金属膜３０において、外部端子４１の直下であって、電極パッド２１、２２と対向する部分はパッド状に残され、金属ピラー３１の先端部と外部端子４１との接合強度の向上に寄与する。

次に、例えばはんだからなる外部端子４１を融点以上まで加熱して溶融させる。これにより、外部端子４１は表面張力により凝縮し、図７（ｂ）に示すようにボール状になる。

図６（ａ）の状態で、シード金属２５及び金属膜３０は分断されずウェーハ全面でつながっているため、それらを電流経路としたパターンメッキを行うことで、ボール搭載法などでは対応が困難な微小ピッチの端子であっても、精度良く簡単にウェーハ全面に外部端子４１を形成することができる。

次に、基板１１を、例えばレーザーリフトオフ法を利用して剥離する。レーザ光は、基板１１における第１の半導体層１３が形成された主面の反対面である裏面側から第１の半導体層１３に向けて照射される。レーザ光は、基板１１に対して透過性を有し、第１の半導体層１３に対しては吸収領域となる波長を有する。

レーザ光が基板１１と第１の半導体層１３との界面に到達すると、その界面付近の第１の半導体層１３はレーザ光のエネルギーを吸収して分解する。例えば、第１の半導体層１３がＧａＮの場合、Ｇａと窒素ガスに分解する。Ｇａは第１の半導体層１３側に残る。この分解反応により、基板１１と第１の半導体層１３との間に微小な隙間が形成され、基板１１と第１の半導体層１３とが分離する。

レーザ光の照射を、設定された領域ごとに複数回に分けてウェーハ全体にわたって行い、基板１１を剥離する。基板１１上の構造物は、ウェーハ状態で形成された分離溝１８ｂによって複数に分離されている。したがって、基板１１が剥離されると、図８（ａ）に示すように、自然と個片化されることになり、別途ダイシング工程を行う必要がない。例えば粘着シートなどの支持体５５に外部端子４１を貼り付けた状態で、レーザーリフトオフ、その後の蛍光体層４２、レンズ４３の形成が行われる。

分離溝１８ｂは、ウェーハ状態にあるときに、微細加工を精度良く容易に行えるフォトリソグラフィ及びエッチングによって一括して形成される。したがって、分離溝１８ｂをプロセス上可能な極限まで狭くすることができ、その分、ウェーハ面内におけるデバイス領域の割合を大きくできる。この結果、１枚のウェーハから取れるチップ数を増やして、コスト低減を図れる。

基板１１の剥離後、図８（ｂ）に示すように、光取り出し面１５上に蛍光体層４２を形成し、さらに蛍光体層４２上にレンズ４３を形成する。光取り出し面１５と蛍光体層４２との間に基板１１が存在しないことで、光取り出し効率を向上できる。

発光素子１２の形成、配線層、電極パッド２１、２２、樹脂３５、金属ピラー３１などのパッケージ構造の形成は、ウェーハ状態で一括して行われるため、低コストでの生産が可能となり、また、半導体装置全体の平面サイズをベアチップ（発光素子１２）の平面サイズに近くした小型化が容易になる。

なお、基板１１はすべて除去しないで、薄く研削した上で残すようにしてもよい。基板１１を薄層化して残した場合、基板１１をすべて除去する構造よりも機械的強度を高めることができ、信頼性の高い構造とすることができる。また、基板１１が残っていることで、個片化した後の反りを抑制でき、回路基板等への実装が容易になる。

次に、図９は、金属ピラー３１の他の形成方法を示す模式断面図である。

この図９に示す方法では、ホール３５ａの内壁面を含む樹脂３５の表面にシード金属２５を形成した後、選択的にメッキレジスト５３を形成してパターンメッキを行う。メッキレジスト５３は、樹脂３５の表面上における電極パッド２１、２２と対向する部分以外を覆う。また、メッキレジスト５３は、分離溝１８ｂ内にも充填される。

パターンメッキによる金属ピラー３１の形成後、そのままメッキレジスト５３を残した状態で、メッキ液を切り替えて続けてメッキを行うことで、パッド状の金属膜３０上に外部端子４１を形成することができる。その後、メッキレジスト５３を除去することで、前述した図７（ａ）の状態が得られ、以降同様な工程が続けられる。

図１０は、パターンメッキにより金属ピラー３１を形成する方法の他の具体例を示す。

ホール３５ａの内壁面を含む樹脂３５の表面にシード金属２５を形成した後、メッキレジスト５４を形成する。メッキレジスト５４は、隣り合うホール３５ａ間に存在する樹脂３５に対向する部分にも形成される。例えば、メッキレジスト５４となるレジスト膜を樹脂３５の表面（図１０における下面）の全面に形成した後、そのレジスト膜におけるホール３５ａに対向する部分に開口５４ａを形成する。
開口５４ａの形成は、例えばメッキレジスト５４の感光性を用いて行われ、そのときホール３５ａ内のレジスト膜も除去される。ここで、ホール３５ａ内のレジスト５４の除去と開口５４ａのパターニング精度を両立させるためには、ホール３５ａ内に照射が不要なネガ型レジストをレジスト５４として用いることが望ましい。また、開口５４ａの径をホール３５ａの径よりも大きくすることによって、後述のメッキ性が向上するため、より好ましい形態である。

そして、シード金属２５を電流経路として電解メッキを行い、ホール３５ａ内に金属ピラー３１となる金属（例えば銅）を析出させる。このとき、図１０（ａ）に示すように、メッキレジスト５４の開口５４ａ内にも金属ピラー３１を成長させる。金属ピラー３１の先端部は、メッキレジスト５４の開口５４ａ内に納まる。

金属ピラー３１を形成した後、そのままメッキレジスト５４を残した状態で、メッキ液を切り替えて続けてメッキを行う。これにより、図１０（ｂ）に示すように、金属ピラー３１の先端部に例えばはんだからなる外部端子４１が形成される。外部端子４１は、対応する複数の金属ピラー３１に対して、ひとつながりに一体となって形成される。

その後、図１０（ｃ）に示すように、メッキレジスト５４を除去し、シード金属２５の露出した部分を除去した後、外部端子４１を溶融させる。メッキレジスト５４が除去されることで金属ピラー３１の先端部が樹脂３５から突出する。溶融した外部端子４１は、樹脂３５から突出した金属ピラー３１の先端部の側面にもぬれて広がり、図１０（ｄ）に示すように、金属ピラー３１の先端面及び先端部の側面を覆うように外部端子４１が付着する。外部端子４１の溶融時、金属ピラー３１の側面を含むウエハ全面にフラックスを塗布しておけば、金属ピラー３１先端部の側面に対する外部端子４１のぬれ性を向上させることができる。あるいは、ギ酸雰囲気や還元雰囲気でリフローしても構わない。

この図１０（ｄ）に示す構造によれば、金属ピラー３１の先端部は外部端子４１の中に食い込むようにして入り込み、外部端子４１は金属ピラー３１の先端部の周囲を覆っている。したがって、金属ピラー３１と外部端子４１とは、ある一つの面だけではなく、複数の面でもって立体的に接合しており、その接合強度を非常に高くすることができ、高い信頼性が得られる。

また、外部端子４１を溶融させつつ回路基板等に押し付けて実装する時には、外部端子４１内に入り込んだ金属ピラー３１の先端部が、回路基板側の実装面に形成されたパッド等に接触して止まることで、半導体装置の実装位置のずれを抑制できる。

また、外部端子４１を構成するはんだよりも熱伝導率が高い銅からなる金属ピラー３１が外部端子４１内に食い込んでいる構造であるため、図１に示す構造よりも、半導体装置と回路基板との接合部分の熱伝導率を高くすることができる。したがって、半導体装置側からの熱を回路基板側に逃がす放熱性に優れている。この放熱性が高いことは、特に発光するデバイスにとって有利であり、製品寿命を延ばすことができる。

次に、図１０（ｄ）の構造と、図１２に示す比較例の構造とで、放熱性を比較した結果について説明する。図１２の比較例は、各電極パッド２１、２２につき、複数の金属ピラーではなく、太い一つの金属ピラー７６を設けている。金属ピラー７６は銅からなっていて、円柱状であり、その直径は１２０（μｍ）、高さは６０（μｍ）とした。また、外部端子４１は錫からなっていて、その直径は１２０（μｍ）、高さは４０（μｍ）とした。

これに対して、図１０（ｄ）の構造を採用した半導体装置では、図２に示すように、一つの電極パッド２１、２２あたりにつき、１３本の金属ピラー３１を設けた。各々の金属ピラー３１は円柱状に形成され、その直径は２０（μｍ）、高さは２０（μｍ）とした。電極パッド２１、２２および金属ピラー３１は銅からなり、外部端子４１は錫からなる。

比較例の構造において、熱抵抗を計算したところ、金属ピラー７６における熱抵抗は８．８（Ｋ／Ｗ）であり、外部端子４１における熱抵抗は２６．６（Ｋ／Ｗ）であり、これらを合計した熱抵抗は３５．４（Ｋ／Ｗ）であった。

これに対して、図１０（ｄ）の構造における熱抵抗の計算結果は以下のようになった。１３本の金属ピラー３１をひとまとまりとして計算している。１３本の金属ピラー３１において、樹脂３５で囲まれた部分の熱抵抗は８．１（Ｋ／Ｗ）であり、外部端子４１内に食い込んだ部分の熱抵抗は８．１（Ｋ／Ｗ）であり、これらの合計は１６．２（Ｋ／Ｗ）である。
図１０（ｄ）の構造においては、外部端子４１内に銅からなる金属ピラー３１が食い込んでいるため、外部端子４１が完全に潰れてしまうことがない。従って、加圧しながら実装すれば、金属ピラー３１が実装基板側の電極端子に触れた状態で実装できるため、上記１６．２（Ｋ／Ｗ）の熱抵抗で実装することが可能となる。
一方、比較例の構造においては、外部端子４１が完全に溶融してしまうため、押し潰して実装することが困難であり、熱抵抗も上記計算通り３５．４（Ｋ／Ｗ）となってしまう。
上記のように図１０（ｄ）の構造は、比較例よりも熱抵抗が低く、放熱性に優れる。

なお、図１０（ｄ）の構造では、外部端子４１を通じての熱伝導は計算簡略化のために無視した。外部端子４１を通じた熱伝導を考慮すれば、放熱経路が増えることになるのでさらに放熱性は高くなる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。基板、発光素子、電極、配線層、金属ピラー、絶縁膜、樹脂の材料、サイズ、形状、レイアウトなどに関して当業者が各種設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。

また、前述した実施形態では、半導体構造部として発光素子１２を有する半導体装置について説明したが、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）などの半導体集積回路が形成された半導体装置に対しても本発明は適用可能である。

例えば、図１１に示す半導体装置は、半導体構造部として、シリコン等の半導体基板７１と、その主面側に形成された図示しないＣＭＯＳ回路部を有する。また、基板７１の主面側には、ＣＭＯＳ回路部に形成された入出力端子が形成され、それらは基板７１の主面側に設けられた電極パッド７２と接続されている。

電極パッド７２を含む基板７１の主面側は絶縁膜７３で覆われ、その絶縁膜７３における基板７１とは反対側の面に、電極パッド７４が形成されている。また、必要に応じて電極パッド７４を形成する金属膜を用いて配線層を形成し、電極パッド７４の位置を所望の位置に配列する。

そして、電極パッド７４上に複数の金属ピラー３１が設けられ、それら金属ピラー３１を介して、電極パッド７４が外部端子４１と電気的に接続されている。したがって、基板７１と、実装対象の回路基板との間の熱膨張率差が大きくても、アスペクト比の高い金属ピラー３１で応力を吸収し、外部端子４１に加わる剪断応力を緩和できる。この結果、高い接合信頼性が得られる。さらに、１本の金属ピラー３１が細くてもそれが複数あることで、金属ピラー３１と外部端子４１との接合面積の低減による接合強度不足を防ぐことができる。

１１…基板、１２…発光素子、１３，１４…半導体層、１５…光取り出し面、１６…ｎ側電極、１７…ｐ側電極、２１…ｎ側電極パッド、２２…ｐ側電極パッド、２３，２５…シード金属、２４…絶縁膜、３０…パッド、３１…金属ピラー、３５…樹脂、４１…外部端子、４２…蛍光体層、４３…レンズ

Claims (3)

1. 発光層と、光取り出し面とを有し、基板の上に形成され前記基板が除去された半導体層と、
   前記半導体層における前記光取り出し面の反対側の面に設けられたｐ側電極及びｎ側電極と、
   前記光取り出し面の反対側の面に設けられ、前記ｐ側電極に達する第１の開口と、前記ｎ側電極に達する第２の開口とを有する絶縁膜と、
   前記絶縁膜上及び前記第１の開口内に設けられ、前記ｐ側電極と電気的に接続されたｐ側電極パッドと、
   前記絶縁膜上及び前記第２の開口内に設けられ、前記ｎ側電極と電気的に接続されたｎ側電極パッドと、
   前記ｐ電極パッド及び前記ｎ側電極パッドのそれぞれに対して、各々が互いに離間して接合され、周囲を樹脂で覆われた複数の金属ピラーと、
   前記複数の金属ピラーの先端部に共通に設けられた外部端子と、
   を備え、
   個々の前記金属ピラーの径が、前記外部端子の径よりも小さいことを特徴とする半導体発光装置。
2. 前記金属ピラーの前記先端部に前記複数の金属ピラーに共通に接続されるパッドが設けられ、前記パッドに対して前記外部端子が接合されていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
3. 前記複数の金属ピラーの前記先端部は前記外部端子の中に入り込み、前記外部端子は前記複数の金属ピラーの前記先端部の周囲を覆っていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。

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