JP2006019594A - Semiconductor wafer, semiconductor device manufacturing method, and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
【課題】安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現する半導体ウェハを提供する。
【解決手段】本発明の半導体ウェハは、複数の発光素子駆動用半導体チップが形成された半導体ウェハであって、発光素子駆動用半導体チップは、発光素子駆動用回路と上面に形成された電気信号端子及び複数のワイヤボンディング用パターンとを有し、電気信号端子を通じて発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子を上面に搭載し、少なくとも発光素子の上面を覆い、且つ複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない蛍光体が塗布されており、蛍光体の塗布された領域が、互いに隣接する複数の発光素子駆動用半導体チップに渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域である。
【選択図】図１A semiconductor wafer for realizing a semiconductor device including a light-emitting element that is inexpensive and has a small mounting area is provided.
A semiconductor wafer according to the present invention is a semiconductor wafer on which a plurality of light emitting element driving semiconductor chips are formed, and the light emitting element driving semiconductor chip is formed with a light emitting element driving circuit and an electric signal formed on the upper surface. A light emitting element having a terminal and a plurality of wire bonding patterns, driven by emitting current from the light emitting element driving circuit through the electric signal terminal, and mounted on the upper surface, covering at least the upper surface of the light emitting element; A phosphor that does not cover the upper surfaces of the plurality of wire bonding patterns is applied, and the region where the phosphor is applied substantially extends in the longitudinal direction across a plurality of light emitting element driving semiconductor chips adjacent to each other. This is a band-like region having a constant width.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体ウェハ、半導体装置の製造方法、及び半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor wafer, a method for manufacturing a semiconductor device, and a semiconductor device.
近年、携帯電話やデジタルカメラ等の電子機器において、可視発光ダイオード（可視ＬＥＤ）等の発光装置が利用される機会が増えている。特開２０００−２０８８２２号公報に、青色発光の発光素子（ＬＥＤ素子）に蛍光体を塗布することにより、白色の発光を得る従来例の発光装置が開示されている。 In recent years, in electronic devices such as cellular phones and digital cameras, opportunities for using light emitting devices such as visible light emitting diodes (visible LEDs) are increasing. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-208822 discloses a conventional light emitting device that obtains white light emission by applying a phosphor to a blue light emitting element (LED element).
図８及び図１２〜１４を用いて、従来例の発光装置について説明する。図８は、従来例の発光装置の製造工程を示す図である。図１２は、従来例の半導体ウェハに発光素子を実装し、蛍光体を塗布した状態を示す図である。図１３は、図１２の半導体ウェハを切断して得られる従来例の発光装置の一部を示す斜視図である。図１４は、図１３の発光装置の平面図である。 A conventional light emitting device will be described with reference to FIGS. 8 and 12 to 14. FIG. 8 is a diagram illustrating a manufacturing process of a conventional light emitting device. FIG. 12 is a diagram showing a state where a light emitting element is mounted on a conventional semiconductor wafer and a phosphor is applied. FIG. 13 is a perspective view showing a part of a conventional light emitting device obtained by cutting the semiconductor wafer of FIG. 14 is a plan view of the light emitting device of FIG.
図８及び図１２〜１４において、１１１はサファイア基板の表面にＧａＮのｎ型層、ＩｎＧａＮの活性層及びＧａＮのｐ型層を積層した発光素子、１１５はバンプ、１２６は蛍光体、８０１はボンダー、８０２は研磨機、８０３はダイサー、１１４は外部接続端子（銅合金リードフレーム）、１１６はボンディングワイヤ、１２０１は半導体ウェハ、１３０１は半導体ウェハ１２０１に複数形成されたツェナダイオード、１４０１はワイヤボンディング用パターンである。図８及び図１２〜１４において、同じ構成要素については、同じ符号を用いている。 8 and 12 to 14, 111 is a light emitting device in which a GaN n-type layer, an InGaN active layer and a GaN p-type layer are stacked on the surface of a sapphire substrate, 115 is a bump, 126 is a phosphor, and 801 is a bonder. , 802 is a polishing machine, 803 is a dicer, 114 is an external connection terminal (copper alloy lead frame), 116 is a bonding wire, 1201 is a semiconductor wafer, 1301 is a plurality of Zener diodes formed on the semiconductor wafer 1201, and 1401 is for wire bonding It is a pattern. 8 and 12 to 14, the same reference numerals are used for the same components.
従来例の発光装置の製造工程について説明する。発光素子１１１は、チップ単位でシートに貼り付けられている（ステップ８１１：ＬＥＤチップ）。半導体ウェハ１２０１に複数のツェナダイオード１３０１を形成し、各ツェナダイオード１３０１の上面の電極にバンプ１１５を形成する（ステップ８１２：バンプ形成）。バンプ１１５の上に発光素子１１１を搭載する（ステップ８１３：チップ接合）。ツェナダイオード１３０１の上に発光素子１１１を搭載することにより、発光素子１１１は静電破壊及び高耐圧破壊から保護される。発光素子１１１のサファイア基板の高さ及び平行度を基準面に対して均一にするために、研磨機８０２により研磨する（ステップ８１４：チップ研磨）。 A manufacturing process of a conventional light emitting device will be described. The light emitting element 111 is affixed to the sheet on a chip basis (step 811: LED chip). A plurality of Zener diodes 1301 are formed on the semiconductor wafer 1201, and bumps 115 are formed on the electrodes on the upper surface of each Zener diode 1301 (Step 812: bump formation). The light emitting element 111 is mounted on the bump 115 (step 813: chip bonding). By mounting the light emitting element 111 on the Zener diode 1301, the light emitting element 111 is protected from electrostatic breakdown and high breakdown voltage. In order to make the height and parallelism of the sapphire substrate of the light emitting element 111 uniform with respect to the reference plane, the polishing is performed by the polishing machine 802 (step 814: chip polishing).
ツェナダイオード１３０１は、上面に１つのワイヤボンディング用パターン１４０１を有する。ツェナダイオード１３０１のワイヤボンディング用パターン１４０１を汚さないようにメタルマスクを半導体ウェハ１２０１の上に載せた後、発光素子１１１とツェナダイオード１３０１とが一体化した半導体ウェハ１２０１上に蛍光物質を含有した蛍光体１２６をスクリーン印刷法によって発光素子１１１を覆うように塗布する（ステップ８１５：蛍光体塗布、図１２）。これにより、蛍光体１２６は、ツェナダイオード１３０１のワイヤボンディング用パターン１４０１を除く部分に塗布される（図１４）。蛍光体１２６を塗布した後、メタルマスクを取り外し、熱硬化する。蛍光体１２６の厚みを基準面に対し均一にし、設定値に近づけるために、研磨機８０２により蛍光体１２６を研磨する（ステップ８１６：蛍光体研磨）。 The Zener diode 1301 has one wire bonding pattern 1401 on the upper surface. After placing a metal mask on the semiconductor wafer 1201 so as not to contaminate the wire bonding pattern 1401 of the Zener diode 1301, the fluorescent light containing a fluorescent material is formed on the semiconductor wafer 1201 in which the light emitting element 111 and the Zener diode 1301 are integrated. The body 126 is applied by screen printing so as to cover the light emitting element 111 (step 815: phosphor application, FIG. 12). Thereby, the phosphor 126 is applied to the portion of the Zener diode 1301 excluding the wire bonding pattern 1401 (FIG. 14). After applying the phosphor 126, the metal mask is removed and heat-cured. In order to make the thickness of the phosphor 126 uniform with respect to the reference plane and approach the set value, the phosphor 126 is polished by the polishing machine 802 (step 816: phosphor polishing).
ダイサー８０３により半導体ウェハ１２０１をチップ単位にダイシングする（ステップ８１７：ダイシング、図１３）。リードフレーム１１４の上にチップ１３０１を取り付ける（ステップ８１８：ダイスボンド）。ワイヤボンディング用パターン１４０１と外部接続端子（リードフレーム）１１４とをボンディングワイヤ１１６で接続する（ステップ８１９：ワイヤーボンド）。光透過性の樹脂で封止する（ステップ８２０：封止）。光透過性樹脂で封止された状態のチップを発光モジュールと呼ぶ。 The semiconductor wafer 1201 is diced into chips by the dicer 803 (step 817: dicing, FIG. 13). A chip 1301 is attached on the lead frame 114 (step 818: die bonding). The wire bonding pattern 1401 and the external connection terminal (lead frame) 114 are connected by the bonding wire 116 (step 819: wire bonding). Sealing is performed with a light-transmitting resin (step 820: sealing). A chip sealed with a light transmissive resin is called a light emitting module.
発光モジュールと、発光モジュールとは別個の半導体装置である、発光素子を駆動するドライバＩＣチップを含むドライバＩＣモジュール（図示していない。）とを、配線基板の上に搭載して、従来例の発光装置が得られる。
発光素子１１１は、ドライバＩＣチップから電気信号を供給され発光する。従来例の発光装置は、発光素子１１１の青色発光と、青色が蛍光体１２６によって波長変換された黄緑色との混色によって、白色を発光する。
The light emitting element 111 emits light when supplied with an electrical signal from the driver IC chip. The light emitting device of the conventional example emits white light by a color mixture of blue light emission of the light emitting element 111 and yellow-green whose wavelength is converted by the phosphor 126.
電子機器の高集積化に伴い、実装面積の小さい発光装置が市場より要求されている。しかし、従来例の発光装置は、別々の半導体装置として形成された、発光素子１１１を含む発光モジュールと、ドライバＩＣチップを含むドライバＩＣモジュールとを配線基板上に搭載して構成される故に、実装面積が大きくなるという問題があった。発光素子１１１を複数個使用する発光装置はその実装面積が更に大きくなるという問題があった。 As electronic devices are highly integrated, light-emitting devices with a small mounting area are required from the market. However, the light emitting device of the conventional example is configured by mounting a light emitting module including the light emitting element 111 and a driver IC module including a driver IC chip, which are formed as separate semiconductor devices, on a wiring board. There was a problem that the area became large. A light emitting device using a plurality of light emitting elements 111 has a problem that the mounting area is further increased.
本発明は、上記問題を解決するもので、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現する半導体ウェハ、半導体装置の製造方法、及び半導体装置を提供することを目的とする。
本発明は、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にし、短い工数で高い製品歩留まりを実現する、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a semiconductor wafer, a semiconductor device manufacturing method, and a semiconductor device that realize a semiconductor device including a light emitting element that is inexpensive and has a small mounting area.
The present invention enables a phosphor to be applied to a light emitting element by a screen printing method in the same manufacturing process as before, realizes a high product yield with a short man-hour, and is a low-cost, small mounting area semiconductor including a light emitting element. An object is to provide a method for manufacturing a device.
上記課題を解決するため、本発明は下記の構成を有する。請求項１に記載の発明は、複数の発光素子駆動用半導体チップが形成された半導体ウェハであって、前記発光素子駆動用半導体チップは、発光素子駆動用回路と上面に形成された電気信号端子及び複数のワイヤボンディング用パターンとを有し、前記電気信号端子を通じて前記発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子を上面に搭載し、少なくとも前記発光素子の上面を覆い、且つ前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない蛍光体が塗布されており、前記蛍光体の塗布された領域が、互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域である、ことを特徴とする半導体ウェハである。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. The invention according to claim 1 is a semiconductor wafer in which a plurality of light emitting element driving semiconductor chips are formed, wherein the light emitting element driving semiconductor chip includes a light emitting element driving circuit and an electric signal terminal formed on an upper surface. And a plurality of wire bonding patterns, and a light emitting element that is driven by outputting current from the light emitting element driving circuit through the electric signal terminal and that emits light is mounted on the upper surface, and covers at least the upper surface of the light emitting element. In addition, a phosphor that does not cover the upper surfaces of the plurality of wire bonding patterns is applied, and the region where the phosphor is applied continuously extends over the plurality of light emitting element driving semiconductor chips adjacent to each other. A semiconductor wafer characterized by being a band-like region having a substantially constant width extending in a longitudinal direction.
本発明の半導体ウェハは、実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現できる。
発光素子とその駆動用半導体チップを有する本発明の半導体装置は、発光素子とツェナダイオードのみからなる従来例の半導体装置と比較して、多数の外部接続端子を有する。従って、発光素子駆動用半導体チップの上面には多数のワイヤボンディング用パターンが形成される。発光素子に蛍光体を塗布する時、ワイヤボンディング用パターンを汚さないようにしなければならない。ワイヤボンディング用パターンが発光素子の周りを取り囲むように発光素子駆動用半導体チップを構成にしたならば、発光素子と隣の発光素子との間にあるワイヤーボンディング用パターンに蛍光体が載らないようにしなければならない故に、スクリーン印刷法により半導体ウェハ上に多数搭載した発光素子に一度に蛍光体を塗布することができない。発光素子の１つずつに蛍光体を滴下して塗布する方法は、塗布時間が長くなり、蛍光体の厚さが不均一になって製品歩留まりの低下を招き、製品のコストアップを招く恐れがある。
The semiconductor wafer of the present invention can realize a semiconductor device including a light emitting element with a small mounting area.
The semiconductor device of the present invention having a light emitting element and its driving semiconductor chip has a larger number of external connection terminals than a conventional semiconductor device consisting of only a light emitting element and a Zener diode. Accordingly, a large number of wire bonding patterns are formed on the upper surface of the light emitting element driving semiconductor chip. When the phosphor is applied to the light emitting element, the wire bonding pattern should not be soiled. If the semiconductor chip for driving the light emitting element is configured so that the wire bonding pattern surrounds the light emitting element, the phosphor should not be placed on the wire bonding pattern between the light emitting element and the adjacent light emitting element. Therefore, the phosphor cannot be applied to the light emitting elements mounted on the semiconductor wafer at a time by the screen printing method. The method in which the phosphor is dropped and applied to each of the light emitting elements increases the coating time, and the phosphor thickness becomes uneven, leading to a decrease in product yield and an increase in product cost. is there.
ワイヤボンディング用パターンが発光素子の周りを取り囲むように発光素子駆動用半導体チップを構成し、ワイヤボンディング用パターンに蛍光体が付着しないようにメタルマスクを半導体ウェハの上に載せて、スクリーン印刷法により発光素子に蛍光体を塗布することもできない。メタルマスク上及びその周辺にあまりに大量の蛍光体が付着する故に、メタルマスクを取り除いた時、周辺にたまった蛍光体がワイヤーボンディング用パターンにまで流れ込む恐れがあるからである。蛍光体濃度を高くすると粘度が高くなり、流れ込みにくくなるが、研削量による色度変化が大きくなるため、色度調整が難しくなる。 The semiconductor chip for driving the light emitting element is configured so that the wire bonding pattern surrounds the light emitting element, and a metal mask is placed on the semiconductor wafer so that the phosphor does not adhere to the wire bonding pattern. The phosphor cannot be applied to the light emitting element. This is because an excessively large amount of phosphor adheres on and around the metal mask, so that when the metal mask is removed, the phosphor accumulated in the periphery may flow into the wire bonding pattern. Increasing the phosphor concentration increases the viscosity and makes it difficult to flow in. However, since the change in chromaticity due to the amount of grinding increases, chromaticity adjustment becomes difficult.
本発明の半導体ウェハにおいては、互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であって、発光素子の上面を覆う塗布領域を設けるとともに、塗布領域以外の領域に複数のワイヤボンディング用パターンを設ける。これにより、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にする。本発明の半導体ウェハにより、製造工程において短い工数と高い製品歩留まりを実現し、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現できる。 In the semiconductor wafer of the present invention, a coating region covering a top surface of the light emitting element, which is a belt-like region having a substantially constant width continuously extending in the longitudinal direction across the plurality of semiconductor chips for driving the light emitting elements adjacent to each other. A plurality of wire bonding patterns are provided in a region other than the coating region. This makes it possible to apply the phosphor to the light emitting element by the screen printing method in the same manufacturing process as before. With the semiconductor wafer of the present invention, a short man-hour and a high product yield can be realized in the manufacturing process, and a semiconductor device including a light emitting element that is inexpensive and has a small mounting area can be realized.
請求項２に記載の発明は、前記蛍光体の塗布された領域が、ダイシングラインの１つに平行に長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハである。
本発明は、上記問題を解決するもので、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現する半導体ウェハを実現できるという作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, the region where the phosphor is applied is a strip-shaped region having a substantially constant width extending in the longitudinal direction in parallel with one of the dicing lines. This is a semiconductor wafer.
The present invention solves the above-described problems and has the effect of realizing a semiconductor wafer that realizes a semiconductor device including a light-emitting element that is inexpensive and has a small mounting area.
請求項３に記載の発明は、発光素子駆動用回路と上面に形成された電気信号端子及び複数のワイヤボンディング用パターンとを有する複数の発光素子駆動用半導体チップを半導体ウェハに形成する半導体ウェハ形成ステップと、前記電気信号端子を通じて前記発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子をそれぞれの前記発光素子駆動用半導体チップの上面に搭載する発光素子搭載ステップと、互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であって、少なくともそれぞれの前記発光素子の上面を覆い、且つそれぞれの前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない領域に、蛍光体を塗布する蛍光体塗布ステップと、前記半導体ウェハをダイシングするダイシングステップと、前記発光素子駆動用半導体チップの前記ワイヤボンディング用パターンと外部接続端子とをボンディングワイヤによって接続するワイヤボンディングステップと、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor wafer forming method in which a plurality of light emitting element driving semiconductor chips having a light emitting element driving circuit, an electric signal terminal formed on an upper surface, and a plurality of wire bonding patterns are formed on a semiconductor wafer. A light emitting element mounting step for mounting a light emitting element that is driven by outputting a current from the light emitting element driving circuit through the electrical signal terminal and is mounted on an upper surface of each of the light emitting element driving semiconductor chips; A strip-like region having a substantially constant width continuously extending in the longitudinal direction over the plurality of light emitting element driving semiconductor chips, covering at least the upper surface of each of the light emitting elements, and each of the plurality of wire bondings A phosphor coating step of coating a phosphor on a region not covering the upper surface of the pattern for use, and the semiconductor A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a dicing step of dicing a wafer; and a wire bonding step of connecting the wire bonding pattern of the light emitting element driving semiconductor chip and an external connection terminal by a bonding wire. It is.
本発明は、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にし、短い工数で高い製品歩留まりを実現する、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置の製造方法を実現できるという作用を有する。 The present invention enables a phosphor to be applied to a light emitting element by a screen printing method in the same manufacturing process as before, realizes a high product yield with a short man-hour, and is a low-cost, small mounting area semiconductor including a light emitting element. It has the effect | action that the manufacturing method of an apparatus is realizable.
請求項４に記載の発明は、前記蛍光体塗布ステップにおいて、互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続し、ダイシングラインの１つに平行に長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であって、少なくともそれぞれの前記発光素子の上面を覆い、且つそれぞれの前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない領域に、蛍光体を塗布することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the phosphor applying step, the light emitting element driving semiconductor chip is continuous over a plurality of adjacent light emitting element driving semiconductor chips and extends in a longitudinal direction parallel to one of the dicing lines. 4. The phosphor is applied to a band-shaped region that covers at least the upper surface of each of the light emitting elements and does not cover the upper surfaces of the plurality of wire bonding patterns. It is a manufacturing method of the semiconductor device of description.
本発明は、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にし、短い工数で高い製品歩留まりを実現する、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置の製造方法を実現できるという作用を有する。 The present invention enables a phosphor to be applied to a light emitting element by a screen printing method in the same manufacturing process as before, realizes a high product yield with a short man-hour, and is a low-cost, small mounting area semiconductor including a light emitting element. It has the effect | action that the manufacturing method of an apparatus is realizable.
請求項５に記載の発明は、発光素子駆動用回路と上面に形成された電気信号端子及び複数のワイヤボンディング用パターンとを有する発光素子駆動用半導体チップと、前記発光素子駆動用半導体チップの上面に搭載され、前記電気信号端子を通じて前記発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子と、少なくとも前記発光素子の上面を覆い、且つ前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない、略一定幅の帯状の領域に塗布された蛍光体と、前記ワイヤボンディング用パターンとボンディングワイヤによって接続される外部接続端子と、を有することを特徴とする半導体装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a light emitting element driving semiconductor chip having a light emitting element driving circuit, an electric signal terminal formed on the upper surface, and a plurality of wire bonding patterns, and an upper surface of the light emitting element driving semiconductor chip. A light emitting element that is driven by outputting current from the light emitting element driving circuit through the electric signal terminal and emits light, and covers at least the upper surface of the light emitting element, and the upper surfaces of the plurality of wire bonding patterns A semiconductor device comprising: a phosphor applied to a strip-shaped region having a substantially constant width that is not covered; and an external connection terminal connected by the wire bonding pattern and a bonding wire.
本発明は、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にし、短い工数で高い製品歩留まりを実現する、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現できるという作用を有する。 The present invention enables a phosphor to be applied to a light emitting element by a screen printing method in the same manufacturing process as before, realizes a high product yield with a short man-hour, and is a low-cost, small mounting area semiconductor including a light emitting element. The device can be realized.
請求項６に記載の発明は、前記蛍光体の塗布された領域が、ダイシングラインの１つに平行に長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置である。 The invention described in claim 6 is characterized in that the region where the phosphor is applied is a strip-like region having a substantially constant width extending in the longitudinal direction in parallel with one of the dicing lines. This is a semiconductor device.
本発明は、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にし、短い工数で高い製品歩留まりを実現する、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現できるという作用を有する。 The present invention enables a phosphor to be applied to a light emitting element by a screen printing method in the same manufacturing process as before, realizes a high product yield with a short man-hour, and is a low-cost, small mounting area semiconductor including a light emitting element. The device can be realized.
本発明によれば、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現する半導体ウェハ及び半導体装置の製造方法を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、従来と同一の製造工程で蛍光体をスクリーン印刷法により発光素子に塗布することを可能にし、短い工数で高い製品歩留まりを実現する、安価で実装面積の小さい、発光素子を含む半導体装置の製造方法を得られるという有利な効果が得られる。
According to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect that it is possible to realize a semiconductor wafer that realizes a semiconductor device including a light emitting element that is inexpensive and has a small mounting area, and a method for manufacturing the semiconductor device.
According to the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect that it is possible to realize a semiconductor device including a light emitting element that is inexpensive and has a small mounting area.
According to the present invention, it is possible to apply a phosphor to a light emitting element by a screen printing method in the same manufacturing process as before, realize a high product yield with a short man-hour, an inexpensive, small mounting area, and a light emitting element. An advantageous effect is obtained that a manufacturing method of a semiconductor device including the above can be obtained.
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments that specifically show the best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
《実施の形態》
図１〜１１、１５を用いて、本発明の実施の形態の発光素子駆動用半導体チップ、発光装置（半導体装置）、半導体ウェハ及び半導体装置の製造方法について説明する。図１〜１１において、同じ構成要素については同じ符号を用いている。図１は、本発明の実施の形態における発光装置の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’破線で切断した断面図である。図１５は、本発明の実施の形態の発光装置の回路構成を示す図である。
図１及び図２において、１０１は発光モジュール、１０２は基板、１０３は基板配線、１１１は発光素子、１１２はドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）、１１３はバンプ用パターン、１１４はリードフレーム、１１５はバンプ、１１６はボンディングワイヤ、１１７は光透過性樹脂、１１８はアルミ配線、１１９はレンズ、１２０はワイヤボンディング用パターン、１２１はＶＣＣ端子、１２２はＧＮＤ端子、１２３は制御端子、１２４はスイッチング端子、１２５は電圧帰還端子、１２６は蛍光体、１３１は絶縁膜、１３２はＰ型シリコン基板、１３３は絶縁層、１４１はコイル、１４２はショットキーダイオード、１４３は入力コンデンサ、１４４は出力コンデンサである。
<< Embodiment >>
A method for manufacturing a light-emitting element driving semiconductor chip, a light-emitting device (semiconductor device), a semiconductor wafer, and a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11, the same reference numerals are used for the same components. FIG. 1 is a plan view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the broken line AA ′ in FIG. FIG. 15 is a diagram illustrating a circuit configuration of the light-emitting device according to the embodiment of the present invention.
1 and 2, 101 is a light emitting module, 102 is a substrate, 103 is substrate wiring, 111 is a light emitting element, 112 is a driver IC chip (semiconductor chip for driving light emitting element), 113 is a bump pattern, and 114 is a lead frame. , 115 is a bump, 116 is a bonding wire, 117 is a light transmissive resin, 118 is an aluminum wiring, 119 is a lens, 120 is a wire bonding pattern, 121 is a VCC terminal, 122 is a GND terminal, 123 is a control terminal, and 124 is Switching terminal, 125, voltage feedback terminal, 126, phosphor, 131, insulating film, 132, P-type silicon substrate, 133, insulating layer, 141, coil, 142, Schottky diode, 143, input capacitor, 144, output capacitor It is.
本発明の実施の形態の発光装置は、発光モジュール１０１、コイル１４１、ショットキーダイオード１４２、入力コンデンサ１４３、及び出力コンデンサ１４４を基板１０２上に実装し、それぞれの素子を基板配線１０３で接続して、形成される。
発光モジュール１０１は、それぞれ別個のチップで構成された複数の発光素子１１１、ドライバＩＣチップ１１２、リードフレーム１１４、バンプ１１５、ボンディングワイヤ１１６、光透過性樹脂１１７、アルミ配線１１８、レンズ１１９、蛍光体１２６、ＶＣＣ端子１２１、ＧＮＤ端子１２２、制御端子１２３、スイッチング端子１２４、電圧帰還端子１２５を有する。
In the light emitting device according to the embodiment of the present invention, the light emitting module 101, the coil 141, the Schottky diode 142, the input capacitor 143, and the output capacitor 144 are mounted on the substrate 102, and the respective elements are connected by the substrate wiring 103. ,It is formed.
The light emitting module 101 includes a plurality of light emitting elements 111, driver IC chips 112, lead frames 114, bumps 115, bonding wires 116, light transmissive resin 117, aluminum wiring 118, lenses 119, and phosphors each composed of a separate chip. 126, a VCC terminal 121, a GND terminal 122, a control terminal 123, a switching terminal 124, and a voltage feedback terminal 125.
本発明の発光装置が従来例の発光装置と異なる点は、発光素子１１１をドライバＩＣチップ１１２上に実装して、発光モジュール１０１が形成されていることである。本発明の発光装置は、発光素子１１１をドライバＩＣチップ１１２上に実装するため、従来例の発光装置と比較して、発光装置全体の実装面積を大幅に小さくすることができる。
本発明の発光装置は、従来例のツェナダイオード１３０１を有しない。本発明の発光装置は、ドライバＩＣチップ１１２の内部に保護回路を設けることで、ツェナダイオードを有しなくても、発光素子１１１を外部から印加される電荷から保護することができる。
The light emitting device of the present invention is different from the conventional light emitting device in that a light emitting module 101 is formed by mounting a light emitting element 111 on a driver IC chip 112. In the light emitting device of the present invention, since the light emitting element 111 is mounted on the driver IC chip 112, the mounting area of the entire light emitting device can be significantly reduced as compared with the conventional light emitting device.
The light emitting device of the present invention does not have the Zener diode 1301 of the conventional example. The light-emitting device of the present invention can protect the light-emitting element 111 from an externally applied charge without providing a Zener diode by providing a protection circuit inside the driver IC chip 112.
発光モジュール１０１の各素子について説明する。
発光素子１１１は、可視発光ダイオード（ＬＥＤ）である。発光素子の色は任意である。複数の発光素子がそれぞれ異なる波長で発光しても良い。実施の形態において、２個の発光素子１１１は青色発光ダイオードである。
Each element of the light emitting module 101 will be described.
The light emitting element 111 is a visible light emitting diode (LED). The color of the light emitting element is arbitrary. A plurality of light emitting elements may emit light at different wavelengths. In the embodiment, the two light emitting elements 111 are blue light emitting diodes.
ドライバＩＣチップ１１２は、リードフレーム１１４上に固定されている。ドライバＩＣチップ１１２は、Ｐ型シリコン基板１３２の上面をアルミ配線１１８と絶縁膜１３１とで覆われて、形成される。
実施の形態において、絶縁膜１３１は酸化膜（ＳｉＯ２）である。なお、絶縁膜１３１の材質は、酸化膜（ＳｉＯ２）に限定されず、窒化膜（ＳｉＮ）、高分子化合物（ポリイミド等）、樹脂（エポキシ等）等であっても良い。
The driver IC chip 112 is fixed on the lead frame 114. The driver IC chip 112 is formed by covering the upper surface of the P-type silicon substrate 132 with the aluminum wiring 118 and the insulating film 131.
In the embodiment, the insulating film 131 is an oxide film (SiO 2 ). The material of the insulating film 131 is not limited to the oxide film (SiO 2 ), and may be a nitride film (SiN), a polymer compound (polyimide or the like), a resin (epoxy or the like), or the like.
ドライバＩＣチップ１１２上には、バンプ１１５を設けるためのバンプ用パターン１１３とボンディングワイヤ１１６を接続するためのワイヤボンディング用パターン１２０とがある。バンプ用パターン１１３及びワイヤボンディング用パターン１２０とは、ドライバＩＣチップ１１２上において、絶縁層１３３が存在しない部分のことである。
アルミ配線１１８と絶縁膜１３１の上面は、バンプ用パターン１１３及びワイヤボンディング用パターン１２０を除いて、絶縁層１３３で覆われている。
On the driver IC chip 112, there are a bump pattern 113 for providing the bump 115 and a wire bonding pattern 120 for connecting the bonding wire 116. The bump pattern 113 and the wire bonding pattern 120 are portions where the insulating layer 133 does not exist on the driver IC chip 112.
The upper surfaces of the aluminum wiring 118 and the insulating film 131 are covered with an insulating layer 133 except for the bump pattern 113 and the wire bonding pattern 120.
アルミ配線１１８上のバンプ用パターン１１３には、バンプ１１５が設けられ、発光素子１１１はバンプ１１５の上に実装される。発光素子１１１は、バンプ１１５及びアルミ配線１１８を介して、ドライバＩＣチップ１１２の内部回路素子と接続する。
アルミ配線１１８に代えて、金属配線層又は拡散層等で形成された導電経路により、ドライバＩＣチップ１１２及び複数の発光素子１１１の相互の接続をしても良い。金属配線層は、例えばアルミ、金又は銅で形成される。
The bump pattern 113 on the aluminum wiring 118 is provided with a bump 115, and the light emitting element 111 is mounted on the bump 115. The light emitting element 111 is connected to the internal circuit element of the driver IC chip 112 via the bump 115 and the aluminum wiring 118.
Instead of the aluminum wiring 118, the driver IC chip 112 and the plurality of light emitting elements 111 may be connected to each other by a conductive path formed of a metal wiring layer or a diffusion layer. The metal wiring layer is formed of, for example, aluminum, gold, or copper.
ドライバＩＣチップ１１２は、ボンディングワイヤ１１６をワイヤボンディング用パターン１２０に接続して、内部回路素子と外部接続端子（ＶＣＣ端子１２１、ＧＮＤ端子１２２、制御端子１２３、スイッチング端子１２４、電圧帰還端子１２５）とを電気的に接続する。 The driver IC chip 112 connects the bonding wire 116 to the wire bonding pattern 120, and internal circuit elements and external connection terminals (VCC terminal 121, GND terminal 122, control terminal 123, switching terminal 124, voltage feedback terminal 125) Are electrically connected.
ドライバＩＣチップ１１２は、実施の形態において、入力電圧を昇圧し、発光素子１１１に所定の電流を流す定電流回路である。これに代えて、ドライバＩＣチップは、入力電圧を昇圧し、発光素子１１１に所定の電圧を印加する定電圧回路であっても良い。ドライバＩＣチップは、入力電圧を一定電圧に昇圧する定電圧回路と、並列に接続された複数の発光素子のそれぞれに所定の電流を流す定電流回路とを有していても良い。ドライバＩＣチップは、入力電圧を降圧し、発光素子１１１に所定の電流を流す定電流回路、又は発光素子１１１に所定の電圧を印加する定電圧回路であっても良い。 In the embodiment, the driver IC chip 112 is a constant current circuit that boosts the input voltage and flows a predetermined current to the light emitting element 111. Alternatively, the driver IC chip may be a constant voltage circuit that boosts the input voltage and applies a predetermined voltage to the light emitting element 111. The driver IC chip may include a constant voltage circuit that boosts the input voltage to a constant voltage, and a constant current circuit that supplies a predetermined current to each of the plurality of light emitting elements connected in parallel. The driver IC chip may be a constant current circuit that steps down the input voltage and supplies a predetermined current to the light emitting element 111 or a constant voltage circuit that applies a predetermined voltage to the light emitting element 111.
制御端子１２３は、発光装置のＯＮ／ＯＦＦ切替を行う。入力電圧がＨｉｇｈの時、ドライバＩＣチップ１１２が動作して、発光素子１１１は連続発光する。入力電圧がＬｏｗの時、ドライバＩＣチップ１１２は動作を停止し、発光素子１１１の発光も停止する。制御端子１２３にパルス電圧を入力することで、発光素子１１１を点滅の繰り返し動作させることもできる。 The control terminal 123 performs ON / OFF switching of the light emitting device. When the input voltage is High, the driver IC chip 112 operates and the light emitting element 111 emits light continuously. When the input voltage is low, the driver IC chip 112 stops operating, and the light emitting element 111 also stops light emission. By inputting a pulse voltage to the control terminal 123, the light emitting element 111 can be repeatedly blinked.
スイッチング端子１２４は、ショットキーダイオード１４２のアノード端子とコイル１４１とに接続している。電圧帰還端子１２５は、基板配線１０３によって、ショットキーダイオード１４２のカソード端子と出力コンデンサ１４４とに接続している。実施の形態の発光装置においては、外部接続端子としての電流帰還端子は設けられていない。入力コンデンサ１４３は、ＶＣＣ配線とＧＮＤ配線との間に接続される。出力コンデンサ１４４は、電圧帰還端子１２５とＧＮＤ配線との間に配置される。コイル１４１は、スイッチング端子１２４とＶＣＣ配線との間に接続される。 The switching terminal 124 is connected to the anode terminal of the Schottky diode 142 and the coil 141. The voltage feedback terminal 125 is connected to the cathode terminal of the Schottky diode 142 and the output capacitor 144 by the substrate wiring 103. In the light emitting device of the embodiment, a current feedback terminal as an external connection terminal is not provided. The input capacitor 143 is connected between the VCC wiring and the GND wiring. The output capacitor 144 is disposed between the voltage feedback terminal 125 and the GND wiring. The coil 141 is connected between the switching terminal 124 and the VCC wiring.
スイッチング端子１２４、コイル１４１、ショットキーダイオード１４２、入力コンデンサ１４３、及び出力コンデンサ１４４は、昇圧回路を構成する。外部電源からの入力電圧をコイル１４１とショットキーダイオード１４２を用いて昇圧動作を行い、出力コンデンサ１４４へ入力電圧より高い電圧を出力する。出力コンデンサ１４４の電圧は、発光素子１１１に印加される。 Switching terminal 124, coil 141, Schottky diode 142, input capacitor 143, and output capacitor 144 constitute a booster circuit. The input voltage from the external power source is boosted using the coil 141 and the Schottky diode 142, and a voltage higher than the input voltage is output to the output capacitor 144. The voltage of the output capacitor 144 is applied to the light emitting element 111.
発光素子１１１は、ドライバＩＣチップ１１２から電気信号を供給され発光する。発光素子１１１の周辺は、蛍光体１２６で覆われている。本発明の発光装置は、発光素子１１１の青色発光と、青色が蛍光体１２６によって波長変換された黄緑色との混色によって、白色を発光する。
発光素子１１１の上部に配置された凸レンズ１１９は、発光素子１１１の光を集光し、光の指向性を強くし、基板１０２に垂直な方向の輝度を高める。
The light emitting element 111 is supplied with an electrical signal from the driver IC chip 112 and emits light. The periphery of the light emitting element 111 is covered with a phosphor 126. The light emitting device of the present invention emits white light by mixing the blue light emitted from the light emitting element 111 and the yellowish green whose wavelength is converted by the phosphor 126.
The convex lens 119 disposed on the top of the light emitting element 111 condenses the light from the light emitting element 111, increases the directivity of the light, and increases the luminance in the direction perpendicular to the substrate 102.
光透過性樹脂１１７は、発光素子１１１、ドライバＩＣチップ１１２、リードフレーム１１４、レンズ１１９を含む全体を覆い、固定する。光透過性樹脂１１７は、パラボラ形状であって、光を実効的に全反射して集光し、基板１０２に垂直な方向の輝度を高める反射面を形成している。実施の形態において、光透過性樹脂１１７及び凸レンズ１１９は、同一材質で一体に形成されている。複数の発光素子１１１は、一体で形成された１個の光透過性樹脂１１７及び凸レンズ１１９の焦点近傍に配置されている。光透過性樹脂１１７で覆われたチップを、発光モジュール１０１と呼ぶ。 The light transmissive resin 117 covers and fixes the whole including the light emitting element 111, the driver IC chip 112, the lead frame 114, and the lens 119. The light-transmitting resin 117 has a parabolic shape, and forms a reflection surface that effectively reflects and collects light totally and increases luminance in a direction perpendicular to the substrate 102. In the embodiment, the light transmissive resin 117 and the convex lens 119 are integrally formed of the same material. The plurality of light emitting elements 111 are disposed in the vicinity of the focal point of the single light transmitting resin 117 and the convex lens 119 formed integrally. The chip covered with the light transmissive resin 117 is referred to as a light emitting module 101.
図１５の実施の形態の発光装置（半導体装置）の回路図を説明する。ドライバＩＣチップ１１２は、第１の保護回路５０１、駆動回路５０２、電圧検出回路５０３、及び電流検出抵抗５０４を有する。１４０は外部電源である。
第１の保護回路５０１は、電圧帰還端子１２５へのサージ電圧の印加で電圧検出回路５０３が静電破壊されることを防止すると共に、サージ電圧の印加で発光素子１１１が静電破壊されることを防止する。実施の形態において、第１の保護回路５０１は、ツェナダイオードである。
駆動回路５０２は、ＡＮＤ回路５１１、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ５１２を有する。
電圧検出回路５０３は、第１の分圧抵抗５２１、第２の分圧抵抗５２２、第２の基準電圧５２３、コンパレータ５２４、第１の基準電圧５２５、誤差アンプ５２６、鋸波発振器５２７、及びＰＷＭコンパレータ５２８を有する。
A circuit diagram of the light emitting device (semiconductor device) of the embodiment of FIG. 15 will be described. The driver IC chip 112 includes a first protection circuit 501, a drive circuit 502, a voltage detection circuit 503, and a current detection resistor 504. Reference numeral 140 denotes an external power source.
The first protection circuit 501 prevents the voltage detection circuit 503 from being electrostatically destroyed by applying a surge voltage to the voltage feedback terminal 125, and also causes the light emitting element 111 to be electrostatically destroyed by applying a surge voltage. To prevent. In the embodiment, the first protection circuit 501 is a Zener diode.
The drive circuit 502 includes an AND circuit 511 and an N channel MOS transistor 512.
The voltage detection circuit 503 includes a first voltage dividing resistor 521, a second voltage dividing resistor 522, a second reference voltage 523, a comparator 524, a first reference voltage 525, an error amplifier 526, a sawtooth oscillator 527, and a PWM. A comparator 528 is included.
駆動回路５０２は、外部電源１４０からの入力電圧をコイル１４１、ショットキーダイオード１４２、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ５１２を用いて昇圧し、出力コンデンサ１４４へ入力電圧より高い電圧を出力する。出力コンデンサ１４４の電圧は、電圧帰還端子１２５を通して、発光素子１１１のアノードに印加される。発光素子１１１のカソードは、電流検出抵抗５０４に接続される。 The drive circuit 502 boosts the input voltage from the external power supply 140 using the coil 141, the Schottky diode 142, and the N-channel MOS transistor 512, and outputs a voltage higher than the input voltage to the output capacitor 144. The voltage of the output capacitor 144 is applied to the anode of the light emitting element 111 through the voltage feedback terminal 125. The cathode of the light emitting element 111 is connected to the current detection resistor 504.
出力コンデンサ１４４に昇圧出力が発生し、発光素子１１１を流れる電流は電流検出抵抗５０４によって検出されて、電圧検出回路５０３により一定電流が流れるように制御される。
電圧検出回路５０３において、誤差アンプ５２６、発振器５２７、及びＰＷＭコンパレータ５２８は、電流検出抵抗５０４の端子間電圧が誤差アンプ５２６の非反転入力端子に入力される第１の基準電圧５２５と等しくなるように、負帰還の動作を行う。このように電流検出抵抗５０４に流れる電流を一定にすることで、発光素子１１１に流れる電流を一定に制御し、発光の明るさを一定に保つことができる。
電圧検出回路５０３において、第１、第２の分圧抵抗５２１、５２２、第２の基準電圧５２３、及びコンパレータ５２４は、出力コンデンサ１４４の出力電圧（電圧帰還端子１２５の電圧）が規定値を超えないように出力電圧の検出及び制御を行う保護回路である。
A boosted output is generated in the output capacitor 144, and the current flowing through the light emitting element 111 is detected by the current detection resistor 504, and controlled by the voltage detection circuit 503 so that a constant current flows.
In the voltage detection circuit 503, the error amplifier 526, the oscillator 527, and the PWM comparator 528 make the voltage between the terminals of the current detection resistor 504 equal to the first reference voltage 525 input to the non-inverting input terminal of the error amplifier 526. The negative feedback operation is performed. Thus, by making the current flowing through the current detection resistor 504 constant, the current flowing through the light emitting element 111 can be controlled to be constant, and the brightness of light emission can be kept constant.
In the voltage detection circuit 503, the first and second voltage dividing resistors 521 and 522, the second reference voltage 523, and the comparator 524 have the output voltage of the output capacitor 144 (voltage of the voltage feedback terminal 125) exceeding a specified value. This is a protection circuit that detects and controls the output voltage so as not to occur.
発光素子１１１のアノード側は電圧帰還端子１２５を通して外部に電気的に露出している。実装工程などにおいて、電圧帰還端子１２５を通して発光素子アノードに印加されるサージは、第１の保護回路５０１により吸収される。第１の保護回路５０１は本来、ドライバＩＣチップ１１２の内部を保護するための回路であるが、発光素子１１１と発光モジュール１０１内で接続されることで発光素子１１１の保護回路としても機能する。よって従来例の発光装置で必要であったツェナダイオード１３０１を省略することができる。発光素子１１１のカソード側は電流検出抵抗５０４に発光モジュール１０１内部で接続されているため、外部からのサージ印加を受けることがない。 The anode side of the light emitting element 111 is electrically exposed to the outside through the voltage feedback terminal 125. In a mounting process or the like, a surge applied to the light emitting element anode through the voltage feedback terminal 125 is absorbed by the first protection circuit 501. The first protection circuit 501 is originally a circuit for protecting the inside of the driver IC chip 112, but also functions as a protection circuit for the light emitting element 111 by being connected within the light emitting element 111 and the light emitting module 101. Therefore, the Zener diode 1301 required in the conventional light emitting device can be omitted. Since the cathode side of the light emitting element 111 is connected to the current detection resistor 504 inside the light emitting module 101, no surge is applied from the outside.
図３〜８を用いて、本発明の実施の形態の発光装置の製造工程について説明する。図３は、半導体ウェハの上に発光素子を搭載した図である。図４は、図３の半導体ウェハに蛍光体１２６を塗布した図である。図５は、図３の半導体ウェハの部分拡大平面図である。図６は、参考用の半導体ウェハの部分拡大平面図である。図７は、図４の半導体ウェハを切断した後の発光装置の斜視図である。図８は、本発明の実施の形態の発光装置の製造工程を示す図である。図８の発光装置の製造工程は、従来例と同一である。但し、従来例の半導体ウェハ１２０１はツェナダイオード１３０１で形成されたが、本発明の半導体ウェハ３０１はドライバＩＣ（発光素子駆動用回路）１１２で形成される。
図３〜８において、３０１は半導体ウェハ、５０１は蛍光体塗布領域、５０２はワイヤボンディング用パターン配置領域、１１１は発光素子、１１５はバンプ、１２６は蛍光体、８０１はボンダー、８０２は研磨機、８０３はダイサー、１１４は外部接続端子（銅合金リードフレーム）、１１６はボンディングワイヤ、１２０はワイヤボンディング用パターンである。
A manufacturing process of the light-emitting device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram in which a light emitting element is mounted on a semiconductor wafer. FIG. 4 is a diagram in which the phosphor 126 is applied to the semiconductor wafer of FIG. FIG. 5 is a partially enlarged plan view of the semiconductor wafer of FIG. FIG. 6 is a partially enlarged plan view of a semiconductor wafer for reference. FIG. 7 is a perspective view of the light emitting device after the semiconductor wafer of FIG. 4 is cut. FIG. 8 is a diagram illustrating a manufacturing process of the light emitting device according to the embodiment of the present invention. The manufacturing process of the light emitting device of FIG. 8 is the same as the conventional example. However, the semiconductor wafer 1201 of the conventional example is formed by the Zener diode 1301, but the semiconductor wafer 301 of the present invention is formed by the driver IC (light emitting element driving circuit) 112.
3-8, 301 is a semiconductor wafer, 501 is a phosphor coating area, 502 is a pattern arrangement area for wire bonding, 111 is a light emitting element, 115 is a bump, 126 is a phosphor, 801 is a bonder, 802 is a polishing machine, Reference numeral 803 denotes a dicer, 114 an external connection terminal (copper alloy lead frame), 116 a bonding wire, and 120 a wire bonding pattern.
発光素子１１１は、チップ単位でシートに貼り付けられている（ステップ８１１：ＬＥＤチップ）。半導体ウェハ３０１にドライバＩＣ１１２の発光素子駆動用回路を行列状に多数形成する（ドライバＩＣチップ１１２）。 The light emitting element 111 is affixed to the sheet on a chip basis (step 811: LED chip). A large number of light emitting element driving circuits of the driver IC 112 are formed in a matrix on the semiconductor wafer 301 (driver IC chip 112).
各ドライバＩＣ１１２の上面の電極にバンプ１１５を形成する（ステップ８１２：バンプ形成）。次にボンダー８０１で発光素子１１１を電極形成面を下にしてピックアップし、半導体ウェハ３０１のドライバＩＣに位置合わせをし、バンプ１１５を接触させながら、溶着させることにより、電気的接続をとりながら固定させる。このようにして、バンプ１１５の上に発光素子１１１を搭載する（ステップ８１３：チップ接合）。発光素子１１１のサファイア基板の高さ及び平行度を基準面に対して均一にするために、研磨機８０２により研磨する（ステップ８１４：チップ研磨）。 A bump 115 is formed on the electrode on the upper surface of each driver IC 112 (step 812: bump formation). Next, the light emitting element 111 is picked up with the electrode forming surface down by the bonder 801, aligned with the driver IC of the semiconductor wafer 301, and fixed while maintaining electrical connection by contacting and bumping the bump 115. Let In this way, the light emitting element 111 is mounted on the bump 115 (step 813: chip bonding). In order to make the height and parallelism of the sapphire substrate of the light emitting element 111 uniform with respect to the reference plane, the polishing is performed by the polishing machine 802 (step 814: chip polishing).
ドライバＩＣ１１２は、上面に複数のワイヤボンディング用パターン１２０を有する。ドライバＩＣ１１２のワイヤボンディング用パターン１２０を汚さないようにメタルマスクを半導体ウェハ３０１の上に載せた後、発光素子１１１とドライバＩＣ１１２とが一体化した半導体ウェハ３０１上に蛍光物質を含有した蛍光体１２６をスクリーン印刷法によって発光素子１１１を覆うように塗布する（ステップ８１５：蛍光体塗布、図４）。これにより、蛍光体１２６は、ドライバＩＣ１１２のワイヤボンディング用パターン１２０を除く部分に塗布される。 The driver IC 112 has a plurality of wire bonding patterns 120 on the upper surface. After placing a metal mask on the semiconductor wafer 301 so as not to contaminate the wire bonding pattern 120 of the driver IC 112, the phosphor 126 containing a fluorescent material is formed on the semiconductor wafer 301 in which the light emitting element 111 and the driver IC 112 are integrated. Is applied so as to cover the light emitting element 111 by screen printing (step 815: phosphor application, FIG. 4). Thereby, the phosphor 126 is applied to a portion of the driver IC 112 excluding the wire bonding pattern 120.
図４及び５に示すように、本発明の発光装置は、発光素子１１１を蛍光体塗布領域５０１内に実装し、ドライバＩＣチップ１１２の全てのワイヤボンディング用パターン１２０をドライバＩＣチップのワイヤボンディング用パターン配置領域５０２内に配置している。蛍光体塗布領域５０１は、少なくとも各発光素子１１１の上面を覆い、且つ複数のワイヤボンディング用パターン１２０の上面を覆わない蛍光体１２６の塗布領域であって、互いに隣接する複数のドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）１１２に渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域である。実施の形態において、蛍光体塗布領域５０１は半導体ウェハ３０１の端から端まで伸びる帯状の領域である。図５において、蛍光体塗布領域５０１及びワイヤボンディング用パターン配置領域５０２はドライバＩＣチップ１１２の一辺に対して平行な帯状の領域である。蛍光体塗布領域５０１は、ドライバＩＣチップ１１２の中心側の領域である。 As shown in FIGS. 4 and 5, in the light emitting device of the present invention, the light emitting element 111 is mounted in the phosphor coating region 501, and all the wire bonding patterns 120 of the driver IC chip 112 are used for wire bonding of the driver IC chip. It arrange | positions in the pattern arrangement | positioning area | region 502. FIG. The phosphor coating region 501 is a coating region of the phosphor 126 that covers at least the top surface of each light emitting element 111 and does not cover the top surfaces of the plurality of wire bonding patterns 120, and a plurality of driver IC chips (light emitting devices) adjacent to each other. This is a band-like region having a substantially constant width continuously extending in the longitudinal direction over the element driving semiconductor chip) 112. In the embodiment, the phosphor coating region 501 is a band-like region extending from end to end of the semiconductor wafer 301. In FIG. 5, a phosphor coating region 501 and a wire bonding pattern arrangement region 502 are band-like regions parallel to one side of the driver IC chip 112. The phosphor coating area 501 is an area on the center side of the driver IC chip 112.
ワイヤボンディング用パターン配置領域５０２は、蛍光体塗布領域５０１を除いた両外側の領域であり、複数のワイヤボンディング用パターン１２０が設けられている。ステップ８１５の蛍光体塗布前に、ワイヤボンディング用パターン１２０保護用のメタルマスクは、半導体ウェハ３０１のワイヤボンディング用パターン配置領域５０２上に載せられる。 The wire bonding pattern arrangement region 502 is a region on both outer sides excluding the phosphor coating region 501, and a plurality of wire bonding patterns 120 are provided. Prior to the phosphor application in step 815, a metal mask for protecting the wire bonding pattern 120 is placed on the wire bonding pattern arrangement region 502 of the semiconductor wafer 301.
従来例のツェナダイオード１３０１を用いた発光装置の場合、ツェナダイオード１３０１上のワイヤボンディング用パターン１４０１は一つであったので、容易に蛍光体１２６を発光素子１１１にスクリーン印刷することができた。これに対し、ドライバＩＣチップ１１２は、ワイヤボンディング用パターン１２０を複数個有するため、その配置の仕方が重要になる。
図６に示すように、ワイヤボンディング用パターン１２０が発光素子１１１の周りを取り囲むようにドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）１１２を構成したならば、半導体ウェハ上に、互いに隣接する複数のドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）１１２に渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の蛍光体塗布領域５０１を形成することが出来ない。それ故に、蛍光体１２６を発光素子１１１にスクリーン印刷法によって塗布することができない。
In the case of the light emitting device using the Zener diode 1301 of the conventional example, since the wire bonding pattern 1401 on the Zener diode 1301 is one, the phosphor 126 can be easily screen-printed on the light emitting element 111. On the other hand, since the driver IC chip 112 has a plurality of wire bonding patterns 120, the arrangement method is important.
As shown in FIG. 6, when the driver IC chip (light emitting element driving semiconductor chip) 112 is configured so that the wire bonding pattern 120 surrounds the light emitting element 111, a plurality of adjacent ones on the semiconductor wafer. The band-shaped phosphor coating region 501 having a substantially constant width continuously extending in the longitudinal direction over the driver IC chip (light emitting element driving semiconductor chip) 112 cannot be formed. Therefore, the phosphor 126 cannot be applied to the light emitting element 111 by a screen printing method.
図４及び５に示すように本発明の半導体ウェハ３０１上には、互いに隣接する複数のドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）１１２に渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の蛍光体塗布領域５０１が形成される故に、蛍光体１２６を発光素子１１１にスクリーン印刷法によって塗布することができる。全てのワイヤボンディング用パターン１２０はワイヤボンディング用パターン配置領域５０２内に配置する故に、蛍光体１２６で汚される恐れはない。 As shown in FIGS. 4 and 5, on the semiconductor wafer 301 of the present invention, a strip having a substantially constant width continuously extending in the longitudinal direction over a plurality of driver IC chips (light emitting element driving semiconductor chips) 112 adjacent to each other. Therefore, the phosphor 126 can be applied to the light emitting element 111 by a screen printing method. Since all the wire bonding patterns 120 are arranged in the wire bonding pattern arrangement region 502, there is no fear of being stained with the phosphor 126.
蛍光体１２６を塗布した後、メタルマスクを取り外し、熱硬化する。蛍光体１２６の厚みを基準面に対し均一にし、設定値に近づけるために、研磨機８０２により蛍光体１２６を研磨する（ステップ８１６：蛍光体研磨）。ダイサー８０３により半導体ウェハ３０１をチップ単位にダイシングする（ステップ８１７：ダイシング、図７）。発光素子１１１とドライバＩＣチップ１１２とを一体化し蛍光体１２６を塗布したチップを、リードフレーム１１４上に取り付ける（ステップ８１８：ダイスボンド）。 After applying the phosphor 126, the metal mask is removed and heat-cured. In order to make the thickness of the phosphor 126 uniform with respect to the reference plane and approach the set value, the phosphor 126 is polished by the polishing machine 802 (step 816: phosphor polishing). The semiconductor wafer 301 is diced into chips by the dicer 803 (step 817: dicing, FIG. 7). A chip in which the light emitting element 111 and the driver IC chip 112 are integrated and the phosphor 126 is applied is attached on the lead frame 114 (step 818: die bonding).
ワイヤボンディング用パターン１２０と外部接続端子（リードフレーム）１１４とをボンディングワイヤ１１６で接続する（ステップ８１９：ワイヤーボンド）。光透過性の樹脂１１７で封止する（ステップ８２０：封止）。発光モジュール１０１が完成する。発光モジュール１０１を基板１０２に搭載して、本発明の発光装置（白色ＬＥＤランプ）ができる（図１及び図２）。 The wire bonding pattern 120 and the external connection terminal (lead frame) 114 are connected by the bonding wire 116 (step 819: wire bond). Sealing is performed with a light transmissive resin 117 (step 820: sealing). The light emitting module 101 is completed. The light emitting module (white LED lamp) of the present invention can be obtained by mounting the light emitting module 101 on the substrate 102 (FIGS. 1 and 2).
図８においては外部接続端子の数を４個で記載しているが、本発明においては５個の外部接続端子を有する。ステップ８１８及び８１９に示すリードフレーム１１４を切断することによって、図１及び図２に示すリードフレーム１１４と外部接続端子（ＶＣＣ端子１２１、ＧＮＤ端子１２２、制御端子１２３、スイッチング端子１２４、電圧帰還端子１２５）となる。
なお、図８の発光装置の製造工程のうち、チップ研磨と蛍光体研磨のステップは省略しても良い。
Although the number of external connection terminals is four in FIG. 8, the present invention has five external connection terminals. By cutting the lead frame 114 shown in steps 818 and 819, the lead frame 114 shown in FIGS. 1 and 2 and the external connection terminals (the VCC terminal 121, the GND terminal 122, the control terminal 123, the switching terminal 124, the voltage feedback terminal 125). )
Note that the chip polishing and phosphor polishing steps may be omitted in the manufacturing process of the light emitting device of FIG.
なお、本発明の実施の形態においては、発光素子１１１を２個有する発光装置について説明したが、発光素子の個数は２個に限定されない。任意の数の発光素子を実装した場合であっても、互いに隣接する複数のドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）に渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の蛍光体塗布領域を形成するように半導体ウェハを構成する。例えば、図９及び図１０に示すように、ドライバＩＣチップ１１２を半導体ウェハ上に行列状に配列する。これにより、蛍光体１２６をスクリーン印刷により発光素子１１１に塗布することができる。 Note that although a light-emitting device having two light-emitting elements 111 has been described in the embodiment of the present invention, the number of light-emitting elements is not limited to two. Even when an arbitrary number of light-emitting elements are mounted, a strip-shaped phosphor coating having a substantially constant width continuously extending in the longitudinal direction across a plurality of adjacent driver IC chips (light-emitting element driving semiconductor chips) The semiconductor wafer is configured to form the region. For example, as shown in FIGS. 9 and 10, the driver IC chips 112 are arranged in a matrix on the semiconductor wafer. Thereby, the phosphor 126 can be applied to the light emitting element 111 by screen printing.
なお、本発明の実施の形態の発光装置においては、蛍光体塗布領域５０１及びワイヤボンディング用パターン配置領域５０２をドライバＩＣチップ１１２の一辺に対して平行に設けた。これに代えて、図１１に示すように、ドライバＩＣチップ１１２の対角線を走る、複数のドライバＩＣチップ（発光素子駆動用半導体チップ）１１２に渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の蛍光体塗布領域を設けても良い。この場合であっても、蛍光体１２６をスクリーン印刷により発光素子１１１に塗布することができる。 In the light emitting device according to the embodiment of the present invention, the phosphor coating region 501 and the wire bonding pattern arrangement region 502 are provided in parallel to one side of the driver IC chip 112. Instead, as shown in FIG. 11, a strip having a substantially constant width continuously extending in the longitudinal direction over a plurality of driver IC chips (light emitting element driving semiconductor chips) 112 running on a diagonal line of the driver IC chip 112. A phosphor coating region may be provided. Even in this case, the phosphor 126 can be applied to the light emitting element 111 by screen printing.
なお、本発明の実施の形態の発光装置においては、ワイヤボンディング用パターン１２０を５個有したが、これに限定されず任意の数のワイヤボンディング用パターン１２０を有しても良い。任意の数のワイヤボンディング用パターン１２０は、ワイヤボンディング用パターン配置領域５０２に配置する。 In the light emitting device according to the embodiment of the present invention, five wire bonding patterns 120 are provided. However, the present invention is not limited to this, and an arbitrary number of wire bonding patterns 120 may be provided. An arbitrary number of wire bonding patterns 120 are arranged in the wire bonding pattern arrangement region 502.
本発明は、発光素子を有する半導体ウェハ、発光素子を有する半導体装置の製造方法、及び発光素子を有する半導体装置に有用である。 The present invention is useful for a semiconductor wafer having a light emitting element, a method for manufacturing a semiconductor device having a light emitting element, and a semiconductor device having a light emitting element.
１０１ 発光モジュール
１０２ 基板
１０３ 基板配線
１１１ 発光素子
１１２ ドライバＩＣチップ
１１３ バンプ用パターン
１１４ リードフレーム
１１５ バンプ
１１６ ボンディングワイヤ
１１７ 光透過性樹脂
１１８ アルミ配線
１１９ レンズ
１２０、１４０１ ワイヤボンディング用パターン
１２１ ＶＣＣ端子
１２２ ＧＮＤ端子
１２３ 制御端子
１２４ スイッチング端子
１２５ 電圧帰還端子
１２６ 蛍光体
１３１ 絶縁膜
１３２ Ｐ型シリコン基板
１３３ 絶縁層
１４１ コイル
１４２ ショットキーダイオード
１４３ 入力コンデンサ
１４４ 出力コンデンサ
３０１、１２０１ 半導体ウェハ
５０１ 蛍光体塗布領域
５０２ ワイヤボンディング用パターン配置領域
１３０１ ツェナダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Light emitting module 102 Substrate 103 Substrate wiring 111 Light emitting element 112 Driver IC chip 113 Bump pattern 114 Lead frame 115 Bump 116 Bonding wire 117 Light transmitting resin 118 Aluminum wiring 119 Lens 120, 1401 Wire bonding pattern 121 VCC terminal 122 GND terminal 123 Control terminal 124 Switching terminal 125 Voltage feedback terminal 126 Phosphor 131 Insulating film 132 P-type silicon substrate 133 Insulating layer 141 Coil 142 Schottky diode 143 Input capacitor 144 Output capacitor 301, 1201 Semiconductor wafer 501 Phosphor coating region 502 For wire bonding Pattern placement region 1301 Zener diode
Claims (6)
前記発光素子駆動用半導体チップは、
発光素子駆動用回路と上面に形成された電気信号端子及び複数のワイヤボンディング用パターンとを有し、
前記電気信号端子を通じて前記発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子を上面に搭載し、
少なくとも前記発光素子の上面を覆い、且つ前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない蛍光体が塗布されており、
前記蛍光体の塗布された領域が、互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域である、
ことを特徴とする半導体ウェハ。 A semiconductor wafer in which a plurality of light emitting element driving semiconductor chips are formed,
The light emitting element driving semiconductor chip is:
A light emitting element driving circuit, an electric signal terminal formed on the upper surface, and a plurality of wire bonding patterns;
A light emitting element that emits light by being driven by outputting a current from the light emitting element driving circuit through the electric signal terminal is mounted on the upper surface,
A phosphor that covers at least the upper surface of the light emitting element and does not cover the upper surfaces of the plurality of wire bonding patterns is applied,
The region where the phosphor is applied is a belt-like region having a substantially constant width extending continuously in the longitudinal direction over the plurality of semiconductor chips for driving the light emitting elements adjacent to each other.
A semiconductor wafer characterized by that.
前記電気信号端子を通じて前記発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子をそれぞれの前記発光素子駆動用半導体チップの上面に搭載する発光素子搭載ステップと、
互いに隣接する複数の前記発光素子駆動用半導体チップに渡って連続して長手方向に伸びる略一定幅の帯状の領域であって、少なくともそれぞれの前記発光素子の上面を覆い、且つそれぞれの前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない領域に、蛍光体を塗布する蛍光体塗布ステップと、
前記半導体ウェハをダイシングするダイシングステップと、
前記発光素子駆動用半導体チップの前記ワイヤボンディング用パターンと外部接続端子とをボンディングワイヤによって接続するワイヤボンディングステップと、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A semiconductor wafer forming step of forming, on the semiconductor wafer, a plurality of light emitting element driving semiconductor chips each having a light emitting element driving circuit, an electric signal terminal formed on the upper surface, and a plurality of wire bonding patterns;
A light emitting element mounting step of mounting a light emitting element that is driven by outputting a current from the light emitting element driving circuit through the electric signal terminal and is mounted on an upper surface of each of the light emitting element driving semiconductor chips;
A strip-shaped region having a substantially constant width continuously extending in the longitudinal direction across the plurality of light emitting element driving semiconductor chips adjacent to each other, covering at least the upper surface of each of the light emitting elements, and each of the plurality of the plurality of light emitting elements. A phosphor coating step for coating a phosphor on a region not covering the upper surface of the wire bonding pattern;
A dicing step of dicing the semiconductor wafer;
A wire bonding step of connecting the wire bonding pattern of the light emitting element driving semiconductor chip and an external connection terminal by a bonding wire;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記発光素子駆動用半導体チップの上面に搭載され、前記電気信号端子を通じて前記発光素子駆動用回路から電流を出力することにより駆動され発光する発光素子と、
少なくとも前記発光素子の上面を覆い、且つ前記複数のワイヤボンディング用パターンの上面を覆わない、略一定幅の帯状の領域に塗布された蛍光体と、
前記ワイヤボンディング用パターンとボンディングワイヤによって接続される外部接続端子と、
を有することを特徴とする半導体装置。 A light emitting element driving semiconductor chip having a light emitting element driving circuit, an electric signal terminal formed on the upper surface, and a plurality of wire bonding patterns;
A light emitting element mounted on an upper surface of the light emitting element driving semiconductor chip and driven to emit light by outputting a current from the light emitting element driving circuit through the electric signal terminal;
A phosphor that covers at least the upper surface of the light emitting element and does not cover the upper surfaces of the plurality of wire bonding patterns;
An external connection terminal connected by the wire bonding pattern and a bonding wire;
A semiconductor device comprising:
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