(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と、その反対側に形成された第２の面と、発光層とを含む半導体層と、
前記半導体層に設けられたｐ側電極と、
前記半導体層に設けられたｎ側電極と、
前記第２の面側に設けられ、前記ｐ側電極と電気的に接続されたｐ側金属ピラーと、
前記第２の面側で前記ｐ側金属ピラーに対して離間して設けられ、前記ｎ側電極と電気的に接続されたｎ側金属ピラーと、
少なくとも前記ｐ側金属ピラーと前記ｎ側金属ピラーとの間に設けられた絶縁材と、
前記第１の面側に、前記半導体層の成長用の基板を介さずに設けられ、前記発光層からの放出光に対して透明な透明体と、
を備え、
前記ｐ側金属ピラーは、前記ｐ側電極と接続された面とは異なる面で前記絶縁材から露出されたｐ側外部端子を有し、
前記ｎ側金属ピラーは、前記ｎ側電極と接続された面とは異なる面であって、前記ｐ側外部端子が露出する面と同一面で前記絶縁材から露出されたｎ側外部端子を有し、
前記ｐ側外部端子は第１の形状に形成され、前記ｎ側外部端子は前記第１の形状と同じ外形形状の一部の角を欠いた第２の形状に形成され、
前記ｐ側外部端子及び前記ｎ側外部端子の一方は、前記ｐ側外部端子及び前記ｎ側外部端子が露出する面を２等分する２つの領域の一方の領域内に形成され、前記ｐ側外部端子及び前記ｎ側外部端子の他方は前記２つの領域の他方の領域内に形成されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記ｐ側外部端子の面積は、前記ｎ側外部端子の面積よりも広いことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記第１の形状は四角形であり、前記第２の形状は前記第１の形状の四角形と同じ外形形状の四角形の一部の角を欠いた形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記絶縁材は、前記ｐ側金属ピラー及び前記ｎ側金属ピラーのすべての側面を覆っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記ｐ側外部端子及び前記ｎ側外部端子が露出する前記面の外形は矩形状に形成され、その長手方向を２等分する中心線に対して対称に前記ｐ側外部端子及び前記ｎ側外部端子が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記第２の面側に設けられ、前記第ｐ側電極に通じる第１のビアと、前記ｎ側電極に通じる第２のビアとを有する絶縁層と、
少なくとも前記第１のビア内に設けられ、前記ｐ側電極と電気的に接続されたｐ側配線層と、
前記ｐ側配線層に対して離間して、前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側に形成された配線面に設けられ、且つ前記第２のビア内に設けられ、前記ｎ側電極と電気的に接続されたｎ側配線層と、
をさらに備え、
前記ｐ側金属ピラーは、前記ｐ側配線層における前記第１のビアとの接触部に対して反対側の面に設けられ、
前記ｎ側金属ピラーは、前記ｎ側配線層における前記第２のビアとの接触部に対して反対側の面に設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記ｐ側配線層の面積は、前記ｐ側外部端子の面積よりも広いことを特徴とする請求項６記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記ｎ側配線層の面積は、前記ｎ側電極の面積よりも広いことを特徴とする請求項６または７に記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記ｐ側配線層は、複数の前記第１のビアを介して、前記ｐ側電極と接続されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記ｐ側金属ピラーは、前記ｐ側配線層よりも厚いことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記ｎ側金属ピラーは、前記ｎ側配線層よりも厚いことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記ｐ側外部端子と前記ｎ側外部端子との間の距離は、前記ｐ側配線層と前記ｎ側配線層との間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記透明体は、透明樹脂と、前記透明樹脂に分散された蛍光体とを含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パッケージ工程までをウェーハ状態で一括して行うウェーハレベルＬＥＤパッケージ技術において、実装時にアノードとカソードを区別するためのマークを、個片化後に個々の半導体発光素子の外形に設けることは生産性の低下をまねく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１４８１９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態によれば、外部端子の極性を識別可能な半導体発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、半導体発光装置は、半導体層と、ｐ側電極と、ｎ側電極と、ｐ側金属ピラーと、ｎ側金属ピラーと、絶縁材と、透明体と、を備えている。  
前記半導体層は、第１の面と、その反対側に形成された第２の面と、発光層とを含む。前記ｐ側電極は、前記半導体層に設けられている。前記ｎ側電極は、前記半導体層に設けられている。前記ｐ側金属ピラーは、前記第２の面側に設けられ、前記ｐ側電極と電気的に接続されている。前記ｎ側金属ピラーは、前記第２の面側で前記ｐ側金属ピラーに対して離間して設けられ、前記ｎ側電極と電気的に接続されている。前記絶縁材は、少なくとも前記ｐ側金属ピラーと前記ｎ側金属ピラーとの間に設けられている。前記透明体は、前記第１の面側に、前記半導体層の成長用の基板を介さずに設けられ、前記発光層からの放出光に対して透明である。
前記ｐ側金属ピラーは、前記ｐ側電極と接続された面とは異なる面で前記絶縁材から露出されたｐ側外部端子を有する。前記ｎ側金属ピラーは、前記ｎ側電極と接続された面とは異なる面であって、前記ｐ側外部端子が露出する面と同一面で前記絶縁材から露出されたｎ側外部端子を有する。
前記ｐ側外部端子は第１の形状に形成され、前記ｎ側外部端子は前記第１の形状と同じ外形形状の一部の角を欠いた第２の形状に形成されている。
前記ｐ側外部端子及び前記ｎ側外部端子の一方は、前記ｐ側外部端子及び前記ｎ側外部端子が露出する面を２等分する２つの領域の一方の領域内に形成され、前記ｐ側外部端子及び前記ｎ側外部端子の他方は前記２つの領域の他方の領域内に形成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】（ａ）は実施形態の半導体発光装置の模式断面図であり、（ｂ）は実施形態の半導体発光装置における外部端子の模式平面図。
【図２】実施形態の半導体発光装置における外部端子の他の具体例を示す模式平面図。
【図３】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図４】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図５】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図６】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図７】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図８】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図９】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図１０】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図１１】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図１２】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図１３】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図１４】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図１５】他の実施形態の半導体発光装置の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。なお、製造工程を表す図面においては、複数の半導体層１５（チップ）を含むウェーハの一部の領域を表している。
【０００８】
図１（ａ）は、実施形態の半導体発光装置１０の模式断面図である。  
図１（ｂ）は、同半導体発光装置１０におけるｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａを含む実装面の模式平面図である。
【０００９】
半導体発光装置１０は半導体層１５を有する。半導体層１５は、第１の面１５ａと、その反対側に形成された第２の面を有する。第２の面側に電極及び配線層が設けられ、その反対側の第１の面１５ａから主として光が外部に放出される。
【００１０】
半導体層１５は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１２を有する。第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２は、いずれも例えば窒化物半導体を含む。第１の半導体層１１は、例えば下地バッファ層、ｎ型層などを含み、ｎ型層は電流の横方向経路として機能する。第２の半導体層１２は、発光層（活性層）１３を、ｎ型層とｐ型層とで挟んだ積層構造を有する。
【００１１】
半導体層１５の第２の面側は凹凸形状に加工されている。その第２の面側に形成された凸部は発光層１３を含む。その凸部の表面である第２の半導体層１２の表面には、ｐ側電極１６が設けられている。ｐ側電極１６は、発光層１３を有する領域に設けられている。
【００１２】
半導体層１５の第２の面側において凸部の横には、第２の半導体層１２がない領域が設けられ、その領域の第１の半導体層１１の表面に、ｎ側電極１７が設けられている。ｎ側電極１７は、発光層１３を含まない領域に設けられている。
【００１３】
図５（ｂ）に示すように、半導体層１５の第２の面側において、発光層１３を含む第２の半導体層１２の面積は、発光層１３を含まない第１の半導体層１１の面積よりも広い。
【００１４】
また、図６（ｂ）に示すように、ひとつの半導体層１５において、発光層１３を含む領域に設けられたｐ側電極１６の方が、発光層１３を含まないｎ側電極１７よりも面積が広い。これにより、広い発光領域が得られる。なお、図６（ｂ）に示すｐ側電極１６及びｎ側電極１７のレイアウトは一例であって、これに限らない。
【００１５】
半導体層１５の第２の面側には、絶縁層１８が設けられている。絶縁層１８は、半導体層１５、ｐ側電極１６及びｎ側電極１７を覆っている。また、絶縁層１８と半導体層１５との間に別の絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）が設けられることもある。絶縁層１８は、例えば、微細開口のパターニング性に優れたポリイミド等の樹脂である。あるいは、絶縁層１８としてシリコン酸化物やシリコン窒化物等の無機物を用いてもよい。
【００１６】
絶縁層１８は、半導体層１５に対する反対側に配線面１８ｃを有する。その配線面１８ｃには、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２とが互いに離間して設けられている。
【００１７】
ｐ側配線層２１は、ｐ側電極１６に達して絶縁層１８に形成された第１のビア１８ａ内にも設けられ、ｐ側電極１６と電気的に接続されている。なお、ｐ側配線層２１は必ずしも絶縁層１８上に形成されなくてもよい。例えば、ｐ側電極１６上にだけｐ側配線層２１が設けられた構造であってもよい。
【００１８】
ｎ側配線層２２は、ｎ側電極１７に達して絶縁層１８に形成された第２のビア１８ｂ内にも設けられ、ｎ側電極１７と電気的に接続されている。
【００１９】
ｐ側配線層２１においてｐ側電極１６に対する反対側の面には、ｐ側金属ピラー２３が設けられている。ｎ側配線層２２においてｎ側電極１７に対する反対側の面には、ｎ側金属ピラー２４が設けられている。
【００２０】
絶縁層１８の配線面１８ｃ上には、絶縁材として樹脂層２５が設けられている。樹脂層２５は、ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２を覆っている。樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のすべての側面を覆っている。ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４との間に、樹脂層２５が充填されている。
【００２１】
ｐ側金属ピラー２３におけるｐ側配線層２１に対する反対側の面はｐ側外部端子２３ａとして機能する。ｎ側金属ピラー２４におけるｎ側配線層２２に対する反対側の面はｎ側外部端子２４ａとして機能する。
【００２２】
ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａは、樹脂層２５から露出され、実装基板に形成されたパッドに、はんだ、その他の金属、導電性材料等の接合材を介して接合される。
【００２３】
実装面に露出するｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの間の距離は、絶縁層１８の配線面１８ｃ上でのｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間の距離よりも大きい。すなわち、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとは、実装基板への実装時にはんだ等によって相互に短絡しない距離を隔てて離れている。
【００２４】
ｐ側配線層２１の平面サイズは、ｐ側外部端子２３ａの平面サイズよりも大きい。ｐ側配線層２１は、例えば銅などの低抵抗金属を用いて形成することができる。このため、ｐ側配線層２１の面積が広いほど第２の半導体層１２に対して、より均一な分布で電流を供給することが可能となる。さらに、ｐ側配線層２１の熱伝導率も高くすることができ、第２の半導体層１２で発生した熱を効率的に逃がすことも可能となる。
【００２５】
ｐ側電極１６は、発光層１３を含む領域に広がっている。したがって、複数の第１のビア１８ａを介してｐ側配線層２１とｐ側電極１６とを接続することで、発光層１３への電流分布が向上し、且つ発光層１３で発生した熱の放熱性も向上できる。
【００２６】
ｎ側配線層２２とｎ側金属ピラー２４とが接触する面積は、ｎ側配線層２２とｎ側電極１７とが接触する面積より大きい。また、ｎ側配線層２２の一部は、絶縁層１８の配線面１８ｃ上を、発光層１３の下に重なる位置まで延在している。
【００２７】
これにより、広い領域にわたって形成された発光層１３によって高い光出力を得つつ、発光層１３を含まない狭い領域に設けられたｎ側電極１７から、ｎ側配線層２２を介して、より広い引き出し電極を形成できる。
【００２８】
なお、ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とが接触する面積は、ｐ側配線層２１とｐ側電極１６とが接触する面積より大きい場合もあるし、小さい場合もある。
【００２９】
第１の半導体層１１は、ｎ側電極１７及びｎ側配線層２２を介してｎ側金属ピラー２４と電気的に接続されている。発光層１３を含む第２の半導体層１２は、ｐ側電極１６及びｐ側配線層２１を介してｐ側金属ピラー２３と電気的に接続されている。
【００３０】
ｐ側金属ピラー２３はｐ側配線層２１よりも厚く、ｎ側金属ピラー２４はｎ側配線層２２よりも厚い。このため、半導体層１５を支持する基板がなくても、ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４およびそれらの間を充填した樹脂層２５によって、半導体発光装置１０の機械的強度を高めることができる。
【００３１】
ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４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、銅を用いると、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性及び絶縁材料との優れた密着性が得られる。
【００３２】
樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を補強する。樹脂層２５は、実装基板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。そのような樹脂層２５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。
【００３３】
ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの厚み（図１（ａ）において上下方向の厚み）は、半導体層１５、ｐ側電極１６、ｎ側電極１７および絶縁層１８を含む積層体の厚みよりも厚い。各金属ピラー２３、２４のアスペクト比（平面サイズに対する厚みの比）は１以上であることに限らず、その比は１よりも小さくてもよい。すなわち、金属ピラー２３、２４は、その平面サイズよりも厚みが小さくてもよい。
【００３４】
本実施形態によれば、半導体層１５が薄く、なおかつ半導体層１５を支持する基板がなくても、ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５を厚くすることで機械的強度を保つことが可能となる。
【００３５】
また、半導体発光装置１０を実装基板に実装した状態で、はんだ等を介して半導体層１５に加わる応力を、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４が吸収することで緩和することができる。
【００３６】
半導体層１５の第１の面１５ａ上には、発光層１３からの放出光に対して透明な透明体として、レンズ２６及び蛍光体層２７が設けられている。レンズ２６は第１の面１５ａ上に設けられ、そのレンズ２６を覆うように蛍光体層２７が設けられている。
【００３７】
蛍光体層２７は、透明樹脂と、透明樹脂に分散された蛍光体とを含む。蛍光体層２７は、発光層１３からの放出光を吸収し波長変換光を放出可能である。このため、半導体発光装置１０は、発光層１３からの光と、蛍光体層２７における波長変換光との混合光を放出可能である。
【００３８】
例えば、発光層１３が窒化物半導体、蛍光体が黄色光を発光する黄色蛍光体とすると、発光層１３からの青色光と、蛍光体層２７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。なお、蛍光体層２７は、複数種の蛍光体（例えば、赤色光を発光する赤色蛍光体と、緑色光を発光する緑色蛍光体）を含む構成であってもよい。
【００３９】
発光層１３から発光された光は、主に、第１の半導体層１１、第１の面１５ａ、レンズ２６および蛍光体層２７を進んで、外部に放出される。なお、蛍光体層２７の上にレンズ２６を設けてもよい。また、図１５（ａ）に示すように、レンズを設けなくてもよい。
【００４０】
実装時、半導体発光装置１０のアノードとカソードの識別が要求される。本実施形態の半導体発光装置１０は、後述するように、前述した各要素をウェーハ状態で一括して形成する。そのウェーハにおける一方の面が光放出面であり、その反対側の他方の面が実装面となる。特に、光放出面に蛍光体層２７を設けた構造においては、その下の要素の視認性が悪い。したがって、光放出面側からｐ側電極１６とｎ側電極１７を識別することは難しい。また、光放出面側に、識別マークを設けることは、発光特性への影響が懸念される。
【００４１】
また、実装面側には樹脂層２５、ｐ側外部端子２３ａおよびｎ側外部端子２４ａが設けられているため、実装面側からｐ側電極１６とｎ側電極１７を識別することも難しい。また、半導体発光装置の側面に識別マークを設けることも考えられる。しかし、この場合、ウェーハ状態から個片化した後に、個々の半導体発光装置の側面に対して加工することになるので、製造効率が非常に悪い。
【００４２】
そこで、本実施形態では、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの間で、面積及び平面形状の少なくともいずれかが互いに異なるようにしている。ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａは、ウェーハの他方の面側に設けられる。そのため、ウェーハ状態で複数の半導体発光装置に対して一括してｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａの面積や平面形状を任意にデザインすることが可能となる。したがって、生産性の低下をまねかない。
【００４３】
具体的には、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａの一方は第１の形状に形成され、他方はその第１の形状の一部を欠損した第２の形状に形成されている。さらに具体的には、図１（ｂ）に示すように、ｐ側外部端子２３ａが四角形に形成され、ｎ側外部端子２４ａがその四角形の一部の角を欠いた形状に形成されている。これにより、実装工程において、アノード端子であるｐ側外部端子２３ａと、カソード端子であるｎ側外部端子２４ａとを、画像認識もしくは目視にて瞬時に判別することができる。
【００４４】
また、発光層１３に接続されたｐ側外部端子２３ａの方が、ｎ側外部端子２４ａよりも高い放熱性が要求される。したがって、ｐ側外部端子２３ａの面積はｎ側外部端子２４ａの面積よりも広いほうが望ましい。すなわち、ｎ側外部端子２４ａのほうを、一部を欠いた形状にするのが望ましい。
【００４５】
また、図１（ｂ）に示すように矩形の実装面では、実装時に短辺方向に半導体発光装置が傾く懸念がある。ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａのデザインには、実装時の安定性も要求される。そのため、図１（ｂ）に示すように、矩形状の実装面の長手方向を２等分する中心線ｃに対して対称に、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａをレイアウトすることが望ましい。
【００４６】
さらに、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの外形形状及び面積差はなるべく小さい方が実装時の安定性に優れる。図１（ｂ）に示すように、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａの一方を四角形にし、他方をその四角形の一部の角を欠いた形状にすることで、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａ間で外形形状および面積をそれほど変えることなく、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの識別性を高めたデザインを実現できる。一部の角を欠いた部分を除いて、ｎ側外部端子２４ａはｐ側外部端子２３ａと、外形形状、外形サイズおよび面積が同じである。
【００４７】
ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａの平面形状は、円形や楕円形でもよい。ただし、同じ実装面で比較した場合、四角形の方が円形や楕円形よりもｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａの面積を大きくできる。
【００４８】
次に、図３（ａ）〜図１４（ｂ）を参照して、実施形態の半導体発光装置１０の製造方法について説明する。工程を表す図面においては、ウェーハ状態における一部の領域を表す。
【００４９】
図３（ａ）は、基板５の主面上に、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２を形成した積層体を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）における下面図に対応する。
【００５０】
基板５の主面上に第１の半導体層１１が形成され、その上に発光層１３を含む第２の半導体層１２が形成される。第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２が例えば窒化物系半導体の場合、それらは例えばサファイア基板上にＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法で結晶成長させることができる。
【００５１】
例えば、第１の半導体層１１は、下地バッファ層、ｎ型ＧａＮ層を含む。第２の半導体層１２は、発光層（活性層）１３、ｐ型ＧａＮ層を含む。発光層１３は、青、紫、青紫、紫外光などを発光するものを用いることができる。
【００５２】
第１の半導体層１１における基板５に接する面が、半導体層１５の第１の面１５ａであり、第２の半導体層１２の表面が半導体層１５の第２の面１５ｂである。
【００５３】
次に、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で、図４（ａ）及びその下面図である図４（ｂ）に示すように、ダイシング領域ｄ１、ｄ２に、半導体層１５を貫通して基板５に達する溝を形成する。ダイシング領域ｄ１、ｄ２は、ウェーハ状態の基板５上で例えば格子状に形成される。ダイシング領域ｄ１、ｄ２に形成された溝も格子状に形成され、半導体層１５を複数のチップに分離する。
【００５４】
なお、半導体層１５を複数に分離する工程は、後述する第２の半導体層１２の選択的除去後、あるいは電極の形成後に行ってもよい。
【００５５】
次に、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ法で、図５（ａ）及びその下面図である図５（ｂ）に示すように、第２の半導体層１２の一部を除去して、第１の半導体層１１の一部を露出させる。第１の半導体層１１が露出された領域は、発光層１３を含まない。
【００５６】
次に、図６（ａ）及びその下面図である図６（ｂ）に示すように、第２の面にｐ側電極１６とｎ側電極１７を形成する。ｐ側電極１６は、第２の半導体層１２の表面に形成される。ｎ側電極１７は、第１の半導体層１１の露出面に形成される。
【００５７】
ｐ側電極１６及びｎ側電極１７は、例えば、スパッタ法、蒸着法等で形成される。ｐ側電極１６とｎ側電極１７は、どちらを先に形成してもよいし、同じ材料で同時に形成してもよい。
【００５８】
ｐ側電極１６は、発光層１３からの放出光に対して反射性を有する、例えば、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を含む。また、ｐ側電極１６の硫化、酸化防止のため、金属保護膜を含む構成であってもよい。
【００５９】
また、ｐ側電極１６とｎ側電極１７との間や、発光層１３の端面（側面）にパッシベーション膜として、例えばシリコン窒化膜やシリコン酸化膜をＣＶＤ（chemical vapor deposition）法で形成してもよい。また、各電極と半導体層とのオーミックコンタクトをとるための活性化アニールなどは必要に応じて実施される。
【００６０】
次に、図７（ａ）に示すように、基板５の主面上の露出している部分すべてを絶縁層１８で覆った後、例えばウェットエッチングにより絶縁層１８をパターニングし、絶縁層１８に選択的に第１のビア１８ａと第２のビア１８ｂを形成する。第１のビア１８ａは複数形成される。各々の第１のビア１８ａはｐ側電極１６に達する。第２のビア１８ｂはｎ側電極１７に達する。
【００６１】
絶縁層１８としては、例えば、感光性ポリイミド、ベンゾシクロブテン（Benzocyclobutene）などの有機材料を用いることができる。この場合、レジストを使わずに、絶縁層１８に対して直接露光及び現像が可能である。あるいは、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜などの無機膜を絶縁層１８として使用してもよい。無機膜の場合、レジストをパターニングした後のエッチングによって所望の形状が得られる。
【００６２】
次に、絶縁層１８における半導体層１５に対する反対側の面である配線面１８ｃに、図７（ｂ）に示すように、シードメタル１９を形成する。シードメタル１９は、第１のビア１８ａの内壁及び底部と、第２のビア１８ｂの内壁及び底部にも形成される。
【００６３】
シードメタル１９は、例えばスパッタ法で形成される。シードメタル１９は、例えば、絶縁層１８側から順に積層されたチタン（Ｔｉ）と銅（Ｃｕ）との積層膜を含む。
【００６４】
次に、図７（ｃ）に示すように、シードメタル１９上に選択的にレジスト４１を形成し、シードメタル１９を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。
【００６５】
これにより、図８（ａ）及びその下面図である図８（ｂ）に示すように、絶縁層１８の配線面１８ｃ上に、選択的にｐ側配線層２１とｎ側配線層２２が形成される。ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２はメッキ法により同時に形成される例えば銅材料からなる。
【００６６】
ｐ側配線層２１は、第１のビア１８ａ内にも形成され、シードメタル１９を介してｐ側電極１６と電気的に接続される。ｎ側配線層２２は、第２のビア１８ｂ内にも形成され、シードメタル１９を介してｎ側電極１７と電気的に接続される。
【００６７】
ｐ側配線層２１は、プロセス上の限界まで、ｎ側再配線層２２に近づけることができ、ｐ側配線層２１の面積を広くできる。この結果、ｐ側配線層２１とｐ側電極１６とを複数の第１のビア１８ａを通じて接続させることができ、電流分布及び放熱性を向上できる。
【００６８】
ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２のメッキに使ったレジスト４１は、溶剤もしくは酸素プラズマを使って、除去される。
【００６９】
次に、図９（ａ）及びその下面図である図９（ｂ）に示すように、金属ピラー形成用のレジスト４２を形成する。レジスト４２は、前述のレジスト４１よりも厚い。なお、前の工程でレジスト４１は除去せずに残し、そのレジスト４１にレジスト４２を重ねて形成してもよい。
【００７０】
レジスト４２には、第１の開口４２ａと第２の開口４２ｂが形成されている。図９（ｂ）に示すように、例えば、第１の開口４２ａの平面形状は四角形であり、第２の開口４２ｂの平面形状は、第１の開口４２ａの四角形の一部の角を欠いた形状である。
【００７１】
そして、レジスト４２をマスクに用いて、シードメタル１９を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。これにより、図１０（ａ）及びその下面図である図１０（ｂ）に示すように、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４が形成される。
【００７２】
ｐ側金属ピラー２３は、レジスト４２に形成された第１の開口４２ａ内であって、ｐ側配線層２１の表面に形成される。ｎ側金属ピラー２４は、レジスト４２に形成された第２の開口４２ｂ内であって、ｎ側配線層２２の表面に形成される。ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４は、メッキ法により同時に形成される例えば銅材料からなる。
【００７３】
レジスト４２の第１の開口４２ａの平面形状にしたがって、ｐ側外部端子２３ａの平面形状は四角形になる。レジスト４２の第２の開口４２ｂの平面形状にしたがって、ｎ側外部端子２４ａの平面形状は、ｐ側外部端子２３ａの四角形の一部の角を欠いた形状になる。
【００７４】
すなわち、レジスト４２のパターニングによって、ウェーハ状態で複数のｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａを一括して適切なデザインに形成できる。個片化された個々のデバイスごとに、アノードとカソードとを識別するためのマークを設ける必要がなく、大幅な生産コストの低減が可能になる。
【００７５】
次に、レジスト４２は、例えば溶剤もしくは酸素プラズマを用いて除去される（図１１（ａ））。この後、ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４、およびｐ側金属ピラー２３からはみ出しているｐ側配線層２１の一部をマスクにして、シードメタル１９の露出している部分をウェットエッチングにより除去する。これにより、図１１（ｂ）に示すように、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２とのシードメタル１９を介した電気的接続が分断される。
【００７６】
次に、図１２（ａ）に示すように、絶縁層１８に対して樹脂層２５を積層させる。樹脂層２５は、ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を覆う。
【００７７】
樹脂層２５は、絶縁性を有する。また、樹脂層２５に、例えばカーボンブラックを含有させて、発光層からの放出光に対して遮光性を付与させてもよい。また、樹脂層２５に、発光層からの放出光に対する反射性を有する粉末を含有させてもよい。
【００７８】
次に、図１２（ｂ）に示すように、基板５を除去する。基板５は、例えばレーザーリフトオフ法によって除去される。具体的には、基板５の裏面側から第１の半導体層１１に向けてレーザ光が照射される。レーザ光は、基板５に対して透過性を有し、第１の半導体層１１に対しては吸収領域となる波長を有する。
【００７９】
レーザ光が基板５と第１の半導体層１１との界面に到達すると、その界面付近の第１の半導体層１１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１１がＧａＮの場合、ガリウム（Ｇａ）と窒素ガスに分解する。この分解反応により、基板５と第１の半導体層１１との間に微小な隙間が形成され、基板５と第１の半導体層１１とが分離する。
【００８０】
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５を除去する。第１の面１５ａ上から基板５が除去されることで、光取り出し効率の向上を図れる。
【００８１】
基板５の主面上に形成された前述した積層体は、厚い樹脂層２５によって補強されているため、基板５がなくなっても、ウェーハ状態を保つことが可能である。また、樹脂層２５も、配線層及び金属ピラーを構成する金属も、半導体層１５に比べて柔軟な材料である。そのため、基板５上に半導体層１５を形成するエピタキシャル工程で発生した大きな内部応力が、基板５の剥離時に一気に開放されても、デバイスが破壊されることを回避できる。
【００８２】
基板５が除去された半導体層１５の第１の面１５ａは洗浄される。例えば、塩酸等で、第１の面１５ａに付着したガリウム（Ｇａ）を除去する。
【００８３】
また、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）等で、第１の面１５ａをエッチングする。これにより、結晶面方位に依存したエッチング速度の違いによって、第１の面１５ａに凹凸が形成される（図１３（ａ））。あるいは、レジストでパターニングした後にエッチングを行って、第１の面１５ａに凹凸を形成してもよい。第１の面１５ａに凹凸が形成されることで、光取り出し効率を向上できる。
【００８４】
次に、図１３（ｂ）に示すように、第１の面１５ａ上にレンズ２６を形成する。レンズ２６は、発光層からの放出光に対して透明であり、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラスなどを用いることができる。レンズ２６は、例えば、グレースケールマスクを用いたエッチングや、インプリント法によって形成することができる。
【００８５】
次に、レンズ２６を覆うように、第１の面１５ａ上および隣り合う半導体層１５間で露出している絶縁層１８上に、蛍光体層２７を形成する。例えば、蛍光体粒子が分散された液状の透明樹脂を、印刷、ポッティング、モールド、圧縮成形などの方法によって供給した後、熱硬化させる。透明樹脂は、発光層からの放出光及び蛍光体が発する光に対する透過性を有し、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、液状ガラスなどの材料を用いることができる。
【００８６】
次に、樹脂層２５の表面を研削し、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａを露出させる。
【００８７】
そして、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、格子状に形成されたダイシング領域ｄ１、ｄ２の位置で、蛍光体層２７、絶縁層１８及び樹脂層２５を切断し、複数の半導体発光装置１０に個片化する。例えば、ダイシングブレードを用いて切断する。あるいは、レーザ照射によって、切断してもよい。
【００８８】
ダイシング時、基板５はすでに除去されている。さらに、ダイシング領域ｄ１、ｄ２には、半導体層１５は存在しないため、ダイシング時に半導体層１５が受けるダメージを回避することができる。また、個片化後に、半導体層１５の端部（側面）が樹脂で覆われて保護された構造が得られる。
【００８９】
なお、個片化された半導体発光装置１０は、ひとつの半導体層１５を含むシングルチップ構造でも、複数の半導体層１５を含むマルチチップ構造であってもよい。
【００９０】
ダイシングされる前までの前述した各工程は、ウェーハ状態で一括して行われるため、個片化された個々のデバイスごとに、配線及びパッケージングを行う必要がなく、大幅な生産コストの低減が可能になる。すなわち、個片化された状態で、すでに配線及びパッケージングが済んでいる。このため、生産性を高めることができ、その結果として価格低減が容易となる。
【００９１】
また、図１５（ｂ）に示すように、第１の面１５ａに基板５を薄く残してもよい。例えば、半導体ウェーハ裏面研削用のグラインダーなどを用いて基板５を研削することができる。
【００９２】
基板５は、例えばサファイア基板であり、窒化物半導体系の発光層から放出される光に対して透過性を有する。この場合、蛍光体層がないため、発光層からの放出光と同じ波長の光が、半導体発光装置から外部へと放出される。もちろん、基板５上に蛍光体層を形成してもかまわない。
【００９３】
基板５を残すことで、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。
【００９４】
ダイシングする際には、樹脂層２５側からダイシングブレードでハーフカットした後、基板５をレーザ照射によって分割することができる。あるいは、すべての部分をレーザ照射によって切断してもよい。
【００９５】
図２（ａ）〜図２（ｄ）は、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａの他のデザイン例を示す。
【００９６】
図２（ａ）に示すように、ｎ側外部端子２４ａは、四角形における２箇所の角を欠いた形状であってもよい。この場合でも、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａ間で外形形状および面積をそれほど変えることなく、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの識別性を高めたデザインを実現できる。
【００９７】
また、図２（ｂ）に示すように、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａは、同じ外形形状及び外形サイズを有し、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａの一方にスリットｓを形成したデザインであってもよい。
【００９８】
図２（ｂ）では、ｎ側外部端子２４ａがスリットｓによって実装面の短辺方向に２等分されている。スリットｓによって分割された２つのｎ側外部端子２４ａの外形形状及び面積を同じにすることで、実装時における実装面の短辺方向の応力をバランスさせ、安定して実装できる。
【００９９】
図２（ｂ）の形態でも、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａ間で外形形状および面積をそれほど変えることなく、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの識別性を高めたデザインを実現できる。また、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとは、数も異なるため、識別性がより高まる。
【０１００】
また、図２（ｃ）に示すように、ｐ側外部端子２３ａもスリットｓによって実装面の短辺方向に２等分してもよい。この場合、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとを識別するため、例えば２つあるｎ側外部端子２４ａのうちの１つのｎ側外部端子２４ａの角を欠いている。
【０１０１】
また、図２（ｄ）に示すように、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとで数を変え、なおかつ個々のｐ側外部端子２３ａと個々のｎ側外部端子２４ａとで面積を変えてもよい。
【０１０２】
図２（ｄ）の場合、１つのｎ側外部端子２４ａと、２つのｐ側外部端子２３ａが設けられている。さらに、個々のｐ側外部端子２３ａはｎ側外部端子２４ａよりも面積が大きい。このため、発光層１３に接続されるｐ側外部端子２３ａの放熱性をより高めることができる。
【０１０３】
前述した蛍光体層としては、以下に例示する赤色蛍光体層、黄色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を用いることができる。
【０１０４】
赤色蛍光体層は、例えば、窒化物系蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕやサイアロン系蛍光体を含有することができる。
【０１０５】
サイアロン系蛍光体を用いる場合、特に、
（Ｍ１−ｘ，Ｒｘ）ａ１ＡｌＳｉｂ１Ｏｃ１Ｎｄ１・・・組成式（１）
（ＭはＳｉ及びＡｌを除く少なくとも１種の金属元素であり、特に、Ｃａ若しくはＳｒの少なくとも一方が望ましい。Ｒは発光中心元素であり、特に、Ｅｕが望ましい。ｘ、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１は、次の関係を満たす。０＜ｘ≦１、０．６＜ａ１＜０．９５、２＜ｂ１＜３．９、０．２５＜ｃ１＜０．４５、４＜ｄ１＜５．７）を用いることができる。
【０１０６】
組成式（１）で表されるサイアロン系蛍光体を用いることで、波長変換効率の温度特性が向上し、大電流密度領域での効率をさらに向上させることができる。
【０１０７】
黄色蛍光体層は、例えば、シリケート系蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕを含有することができる。
【０１０８】
緑色蛍光体層は、例えば、ハロ燐酸系蛍光体（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２：Ｅｕやサイアロン系蛍光体を含有することができる。
【０１０９】
サイアロン系蛍光体を用いる場合、特に、
（Ｍ１−ｘ，Ｒｘ）ａ２ＡｌＳｉｂ２Ｏｃ２Ｎｄ２・・・組成式（２）
（ＭはＳｉ及びＡｌを除く少なくとも１種の金属元素であり、特に、Ｃａ若しくはＳｒの少なくとも一方が望ましい。Ｒは発光中心元素であり、特に、Ｅｕが望ましい。ｘ、ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２は、次の関係を満たす。０＜ｘ≦１、０．９３＜ａ２＜１．３、４．０＜ｂ２＜５．８、０．６＜ｃ２＜１、６＜ｄ２＜１１）を用いることができる。
【０１１０】
組成式（２）で表されるサイアロン系蛍光体を用いることで、波長変換効率の温度特性が向上し、大電流密度領域での効率をさらに向上させることができる。
【０１１１】
青色蛍光体層は、例えば、酸化物系蛍光体ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを含有することができる。
【０１１２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１３】
５…基板、１０…半導体発光装置、１１…第１の半導体層、１２…第２の半導体層、１３…発光層、１５…半導体層、１５ａ…第１の面、１６…ｐ側電極、１７…ｎ側電極、１８…絶縁層、１８ａ…第１のビア、１８ｂ…第２のビア、２１…ｐ側配線層、２２…ｎ側配線層、２３…ｐ側金属ピラー、２３ａ…ｐ側外部端子、２４…ｎ側金属ピラー、２４ａ…ｎ側外部端子、２５…樹脂層、２７…蛍光体層
【図１】
0005603793.tif 000002
【図２】
0005603793.tif 000003
【図３】
0005603793.tif 000004
【図４】
0005603793.tif 000005
【図５】
0005603793.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0005603793.tif 000009
【図９】
0005603793.tif 000010
【図１０】
0005603793.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005603793.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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