(57)【要約】  紫外線発光動作に伴う電極間に充填された樹脂に起因する電気的特性の劣化を防止する。ｎ型ＡｌＧａＮ層１６とＡｌＧａＮ層からなる活性層１７とｐ型ＡｌＧａＮ層１９，２０を備える半導体積層部２１、ｎ電極２３、ｐ電極２２、保護絶縁膜２４、第１及び第２メッキ電極２５，２６、フッ素樹脂膜２７を備えた紫外線発光素子を基板１２上に有する窒化物半導体ウェハであって、第１領域Ｒ１のｐ型ＡｌＧａＮ層上面にｐ電極が形成され、第２領域Ｒ２のｎ型ＡｌＧａＮ層上面にｎ電極が形成され、保護絶縁膜はｎ電極とｐ電極の少なくとも一部が露出する開口部を有し、第１メッキ電極が、第２メッキ電極から離間して、ｐ電極と接触し、第１領域Ｒ１の上面及び外周側面の全面、第１領域Ｒ１と接する第２領域Ｒ２の一部を被覆し、第２メッキ電極がｎ電極と接触し、フッ素樹脂膜２７が第１及び第２メッキ電極の側壁面及び間隙部３１の底面を被覆する。
2017022754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の素子単位がマトリクス状に配列して形成された窒化物半導体ウェハであって、
前記素子単位の夫々が、
ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層を含む第１半導体層と、ＡｌＧａＮ系半導体層を含む活性層と、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層を含む第２半導体層を積層してなる半導体積層部、１または複数の金属層からなるｎ電極、１または複数の金属層からなるｐ電極、絶縁保護膜、前記ｐ電極の前記保護絶縁膜で被覆されていない露出面と接触する第１メッキ電極、前記ｎ電極の前記保護絶縁膜で被覆されていない露出面と接触する第２メッキ電極、及び、フッ素樹脂膜を備えた窒化物半導体紫外線発光素子であり、
前記素子単位の夫々において、
前記半導体積層部は、前記半導体積層部の表面と平行な面内において１つの前記素子単位が占有する領域を素子領域とした場合、前記素子領域内の一部の第１領域において、前記第１半導体層上に前記活性層と前記第２半導体層が積層し、前記素子領域内の前記第１領域以外の第２領域において、前記第１半導体層が露出するように形成され、
前記ｎ電極は、前記第２領域内の前記第１半導体層の露出面上に形成され、
前記ｐ電極は、前記第２半導体層の最上面に形成され、
前記保護絶縁膜は、前記半導体積層部の前記第１領域の外周側面の全面、前記第１領域と前記ｎ電極の間の前記第１半導体層の上面、及び、前記ｎ電極の外周端縁部の内の少なくとも前記第１領域と対向する部分を含む上面と側面を、少なくとも被覆し、且つ、前記ｎ電極の表面の少なくとも一部及び前記ｐ電極の表面の少なくとも一部を被覆せず露出するように、形成され、
前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極は、夫々、銅または銅を主成分とする合金からなる本体電極と、前記本体電極の上面及び側壁面を被覆する最外層が金または白金族金属の１層または多層の表面金属膜で構成され、
前記第１メッキ電極は、更に、前記第２メッキ電極から離間して、前記ｐ電極の露出面を含む前記第１領域の上面の全面、前記保護絶縁膜に被覆された前記第１領域の外周側面の全面、及び、前記第２領域の一部であって前記第１領域と接する境界領域を被覆するように形成されており、
前記フッ素樹脂膜は、少なくとも、前記第１メッキ電極の側壁面の上端部を除く部分、前記第２メッキ電極の側壁面の上端部を除く部分、及び、前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極間の間隙部に露出した前記保護絶縁膜の露出面の外周端を除く部分を、夫々連続して被覆していることを特徴とする窒化物半導体ウェハ。
【請求項２】
前記フッ素樹脂膜は、前記複数の素子単位の隣接する前記素子領域間のチップ切断領域には形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項３】
前記フッ素樹脂膜は、前記第１メッキ電極の上面、及び、前記第２メッキ電極の上面には形成されていないことを特徴とする請求項１または２に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項４】
前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極の各表面が夫々平坦化されており、前記各表面の前記半導体積層部の表面に垂直な方向の高さ位置が揃っていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項５】
前記第１メッキ電極の外周の全てが、前記保護絶縁膜を介して前記ｎ電極上に位置していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項６】
前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極間の離間距離が７５μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項７】
前記フッ素樹脂膜が、含フッ素脂肪族環構造を構造単位とする重合体または共重合体で構成される非晶質フッ素樹脂を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項８】
前記フッ素樹脂膜が、フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が金属に対して結合性を呈しない非反応性の末端官能基である第１タイプのフッ素樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項９】
前記フッ素樹脂膜が２層以上の積層膜で形成され、前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極と接触する前記積層膜の１層目の樹脂膜が、フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が金属に対して結合性を呈する反応性の末端官能基である第２タイプのフッ素樹脂を含み、前記積層膜の２層目以降の樹脂膜が、フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が、金属に対して結合性を呈しない非反応性の末端官能基である第１タイプのフッ素樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項１０】
前記複数の素子単位の隣接する前記素子領域間のチップ切断領域とその側方領域、または、前記チップ切断領域の側方領域に、前記フッ素樹脂膜の下地膜として、フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が金属に対して結合性を呈する反応性の末端官能基である第２タイプのフッ素樹脂を含む第２のフッ素樹脂膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項１１】
前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極間の前記間隙部の底面の前記保護絶縁膜と前記フッ素樹脂膜の間に、紫外線を透過しない無機材料膜を備えることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハの製造方法であって、
前記基板上に、前記半導体積層部、前記ｎ電極、前記ｐ電極、前記絶縁保護膜、前記第１メッキ電極、及び、前記第２メッキ電極を形成した後、
前記複数の素子単位の隣接する前記素子領域間のチップ切断領域または前記チップ切断領域及びその側方領域に、前記フッ素樹脂膜の形成を阻止する第１マスク材料を形成し、
前記第１マスク材料の形成後のウェハ表面に、前記フッ素樹脂膜を構成するフッ素樹脂を含む塗工液を塗布し、
前記塗工液を乾燥させて前記フッ素樹脂膜を形成した後に、前記第１マスク材料と前記第１マスク材料上に形成された前記フッ素樹脂膜を除去することを特徴とする窒化物半導体ウェハの製造方法。
【請求項１３】
前記第１マスク材料の形成後に、前記複数の素子単位の前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極の上面に、前記フッ素樹脂膜の形成を阻止する第２マスク材料を形成し、
前記第１及び第２マスク材料の形成後に、前記第１マスク材料に囲まれた前記素子領域に前記フッ素樹脂を注入し、
前記フッ素樹脂膜の形成後に、前記第１及び第２マスク材料を同時または個別に除去することを特徴とする請求項１２に記載の窒化物半導体ウェハの製造方法。
【請求項１４】
前記第２マスク材料はフッ素樹脂を含まない樹脂組成物で構成され、
前記第２マスク材料を有機溶剤により溶解して除去する際に、前記フッ素樹脂膜が前記第２マスク材料の上に形成されている場合は、当該第２マスク材料上のフッ素樹脂膜を同時に除去することを特徴とする請求項１３に記載の窒化物半導体ウェハの製造方法。
【請求項１５】
前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極の上面に形成された前記フッ素樹脂膜を研磨して除去することを特徴とする請求項１２に記載の窒化物半導体ウェハの製造方法。
【請求項１６】
前記基板として紫外線を透過する基板を用い、
前記第１メッキ電極の外周の全てが前記保護絶縁膜を介して前記ｎ電極上に位置するように、前記第１メッキ電極を形成し、
前記第１マスク材料として、ネガタイプのフォトレジスト材を使用し、
前記フォトレジスト材を、前記基板表面の全面に形成し、
引き続き、前記基板の裏面から紫外線を照射して、前記フォトレジスト材を露光し、
引き続き、前記第１メッキ電極と前記ｎ電極によって前記紫外線の露光が阻止された前記フォトレジスト材の一部を現像処理により除去することを特徴とする請求項１２〜１５の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハの製造方法。
【請求項１７】
インクジェット方式により前記第１マスク材料を前記チップ切断領域に塗布することを特徴とする請求項１２〜１５の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハの製造方法。
【請求項１８】
前記第１マスク材料の形成に代えて、または、追加して、
前記フッ素樹脂膜を構成するフッ素樹脂を含む塗工液を塗布する前に、
前記複数の素子単位の隣接する前記素子領域間のチップ切断領域とその側方領域、または、前記チップ切断領域の側方領域に、前記フッ素樹脂膜の下地膜として、フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が金属に対して結合性を呈する反応性の末端官能基である第２タイプのフッ素樹脂を含む第２のフッ素樹脂膜を形成することを特徴とする請求項１２〜１７の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハの製造方法。
【請求項１９】
請求項１〜１１の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハを、前記素子単位毎に分割して成ることを特徴とする窒化物半導体紫外線発光素子。
【請求項２０】
フリップチップ実装用の基台上に、少なくとも１つの請求項１９に記載の窒化物半導体紫外線発光素子をフリップチップ実装してなる窒化物半導体紫外線発光装置であって、
前記基台が、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面に形成され、上面と側壁面が金または白金族金属で被覆され、且つ、互いに電気的に分離した２以上の金属膜と、を備えてなり、
前記２以上の金属膜が、少なくとも１つの前記窒化物半導体発光素子を搭載可能に、全体として、２以上の電極パッドを含む所定の平面視形状に形成され、
前記金属膜で被覆されていない前記絶縁性基材の露出面と前記金属膜の側壁面との境界線に沿って、少なくとも、前記境界線と連続する前記絶縁性基材の前記露出面の一部と、前記境界線と連続する前記金属膜の前記側壁面の一部が、フッ素樹脂で被覆され、
前記金属膜の上面の少なくとも前記電極パッドを構成する箇所が、前記フッ素樹脂で被覆されていないことを特徴とする窒化物半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体ウェハとその製造方法、窒化物半導体紫外線発光素子、及び、当該窒化物半導体紫外線発光素子を基台上に実装してなる窒化物半導体紫外線発光装置に関し、特に、発光中心波長が約３６５ｎｍ以下の発光を基板側から取り出すフリップチップ実装用の窒化物半導体紫外線発光素子の電極構造の改善技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤ（発光ダイオード）や半導体レーザ等の窒化物半導体発光素子は、サファイア等の基板上にエピタキシャル成長により複数の窒化物半導体層からなる発光素子構造を形成したものが多数存在する（例えば、下記の非特許文献１、非特許文献２参照）。窒化物半導体層は、一般式Ａｌ１−ｘ−ｙＧａｘＩｎｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される。【０００３】
発光素子構造は、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層との間に、単一量子井戸構造（ＳＱＷ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｅｌｌ）或いは多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｅｌｌ）の窒化物半導体層よりなる活性層が挟まれたダブルへテロ構造を有している。活性層がＡｌＧａＮ系半導体層の場合、ＡｌＮモル分率（Ａｌ組成比とも言う）を調整することにより、バンドギャップエネルギを、ＧａＮとＡｌＮが取り得るバンドギャップエネルギ（約３．４ｅＶと約６．２ｅＶ）を夫々下限及び上限とする範囲内で調整でき、発光波長が約２００ｎｍから約３６５ｎｍまでの紫外線発光素子が得られる。具体的には、ｐ型窒化物半導体層からｎ型窒化物半導体層に向けて順方向電流を流すことで、活性層において上記バンドギャップエネルギに応じた発光が生じる。【０００４】
一方、窒化物半導体紫外線発光素子の実装形態として、フリップチップ実装が一般的に採用されている（例えば、下記特許文献１の図４等参照）。フリップチップ実装では、活性層からの発光が、活性層よりバンドギャップエネルギの大きいＡｌＧａＮ系窒化物半導体及びサファイア基板等を透過して、素子外に取り出される。このため、フリップチップ実装では、サファイア基板が上向きになり、チップ上面側に向けて形成されたｐ側及びｎ側の各電極面が下向きになり、チップ側の各電極面とサブマウント等のパッケージ部品側の電極パッドとが、各電極面上に形成された金属バンプを介して、電気的及び物理的に接合される。【０００５】
窒化物半導体紫外線発光素子は、一般的に、下記特許文献２の図４，６及び７等、或いは、下記特許文献３の図２，４及び６等に開示されているように、フッ素系樹脂或いはシリコーン樹脂等の紫外線透過性の樹脂によって封止されて実用に供される。当該封止樹脂は、内部の紫外線発光素子を外部雰囲気から保護して、水分の浸入や酸化等による発光素子の劣化を防いでいる。更に、当該封止樹脂は、集光レンズと紫外線発光素子との間の屈折率差、或いは、紫外線の照射対象空間と紫外線発光素子との間の屈折率差に起因する光の反射損失を緩和して、光の取り出し効率の向上を図るための屈折率差緩和材料として設けられる場合もある。また、当該封止樹脂の表面を球面等の集光性曲面に成形して、照射効率を高めることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１７８２８８号
【特許文献２】特開２００７−３１１７０７号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０１３８４４３号明細書
【特許文献４】特開２００６−３４８０８８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｋｅｎｔａｒｏ  Ｎａｇａｍａｔｓｕ，ｅｔａｌ．，“Ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ＡｌＧａＮ−ｂａｓｅｄ  ＵＶ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ  ｏｎ  ｌａｔｅｒａｌｌｙ  ｏｖｅｒｇｒｏｗｎ  ＡｌＮ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ，２００８，３１０，ｐｐ．２３２６−２３２９
【非特許文献２】Ｓｈｉｇｅａｋｉ  Ｓｕｍｉｙａ，ｅｔａｌ．，“ＡｌＧａＮ−Ｂａｓｅｄ  Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ  Ｇｒｏｗｎ  ｏｎ  Ｅｐｉｔａｘｉａｌ  ＡｌＮ／Ｓａｐｐｈｉｒｅ  Ｔｅｍｐｌａｔｅｓ”，ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．４７，  Ｎｏ．１，  ２００８，ｐｐ．４３−４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、紫外線発光素子の封止樹脂として、フッ素系樹脂及びシリコーン樹脂等の使用が提案されているが、シリコーン樹脂は、高エネルギの紫外線を多量に被曝すると劣化が進むことが分かっている。特に、紫外線発光素子の高出力化が進められており、紫外線被曝による劣化が加速される傾向にあり、また、高出力化に伴う消費電力の増加により発熱も増加して、当該発熱による封止樹脂の劣化も問題となる。【０００９】
また、フッ素系樹脂は、耐熱性に優れ、紫外線耐性も高いことが知られているが、ポリテトラフルオロエチレン等の一般的なフッ素樹脂は、不透明である。当該フッ素系樹脂は、ポリマー鎖が直線的で剛直であり、容易に結晶化するため、結晶質部分と非晶質部分が混在し、その界面で光が散乱して不透明となる。【００１０】
そこで、例えば、上記特許文献４では、紫外線発光素子の封止樹脂として、非晶質のフッ素樹脂を使用することで、紫外線に対する透明性を高めることが提案されている。非晶質のフッ素樹脂としては、結晶性ポリマーのフッ素樹脂を共重合化してポリマーアロイとして非晶質化させたものや、パーフルオロジオキソールの共重合体（デュポン社製の商品名テフロンＡＦ（登録商標））やパーフルオロブテニルビニルエーテルの環化重合体（旭硝子社製の商品名サイトップ（登録商標））が挙げられる。後者の環化重合体のフッ素樹脂は、主鎖に環状構造を持つため非晶質となり易く、透明性が高い。【００１１】
非晶質フッ素樹脂は、大別して、金属に対して結合可能な官能基を有する結合性フッ素樹脂と金属に対して難結合性の官能基を有する非結合性フッ素樹脂の２種類がある。ＬＥＤチップを搭載する基台表面及びＬＥＤチップを覆う部分に、結合性フッ素樹脂を用いて、基台等とフッ素樹脂間の結合性を高めることができる。尚、本発明において、金属に対する「結合性」という用語は、金属界面との親和性を有するという意味内容を含む。同様に、金属に対する「非結合性」という用語は、金属界面との親和性を有しないという意味内容を含む。【００１２】
一方、上記特許文献１では、末端官能基が金属に対して結合性を呈する反応性官能基を有する結合性の非晶質フッ素樹脂を、窒化物半導体の紫外線発光素子のパッド電極を被覆する箇所に使用した場合に、紫外線発光素子のｐ電極及びｎ電極に夫々接続する金属電極配線間に順方向電圧を印加して紫外線発光動作を行うと、紫外線発光素子の電気的特性に劣化の生じることが報告されている。具体的には、紫外線発光素子のｐ電極及びｎ電極間に抵抗性のリーク電流経路が形成されることが確認されている。上記特許文献１によれば、非晶質フッ素樹脂が、結合性の非晶質フッ素樹脂であると、高エネルギの紫外線が照射された当該結合性の非晶質フッ素樹脂において、光化学反応により反応性の末端官能基が分離してラジカル化し、パッド電極を構成する金属原子と配位結合を起こして、当該金属原子がパッド電極から分離すると考えられ、更に、発光動作中はパッド電極間に電界が印加される結果、当該金属原子がマイグレーションを起こして、抵抗性のリーク電流経路が形成され、紫外線発光素子のｐ電極及びｎ電極間が短絡するものと考えられている。【００１３】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、紫外線発光動作に伴う電極間に充填された封止樹脂に起因する電気的特性の劣化を防止し、高品質、高信頼度の紫外線発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、基板上に複数の素子単位がマトリクス状に配列して形成された窒化物半導体ウェハであって、
前記素子単位の夫々が、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層を含む第１半導体層と、ＡｌＧａＮ系半導体層を含む活性層と、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層を含む第２半導体層を積層してなる半導体積層部、１または複数の金属層からなるｎ電極、１または複数の金属層からなるｐ電極、絶縁保護膜、前記ｐ電極の前記保護絶縁膜で被覆されていない露出面と接触する第１メッキ電極、前記ｎ電極の前記保護絶縁膜で被覆されていない露出面と接触する第２メッキ電極、及び、フッ素樹脂膜を備えた窒化物半導体紫外線発光素子であり、
前記素子単位の夫々において、
前記半導体積層部が、前記半導体積層部の表面と平行な面内において１つの前記素子単位が占有する領域を素子領域とした場合、前記素子領域内の一部の第１領域において、前記第１半導体層上に前記活性層と前記第２半導体層が積層し、前記素子領域内の前記第１領域以外の第２領域において、前記第１半導体層が露出するように形成され、
前記ｎ電極が、前記第２領域内の前記第１半導体層の露出面上に形成され、
前記ｐ電極が、前記第２半導体層の最上面に形成され、
前記保護絶縁膜が、前記半導体積層部の前記第１領域の外周側面の全面、前記第１領域と前記ｎ電極の間の前記第１半導体層の上面、及び、前記ｎ電極の外周端縁部の内の少なくとも前記第１領域と対向する部分を含む上面と側面を、少なくとも被覆し、且つ、前記ｎ電極の表面の少なくとも一部及び前記ｐ電極の表面の少なくとも一部を被覆せず露出するように、形成され、
前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極が、夫々、銅または銅を主成分とする合金からなる本体電極と、前記本体電極の上面及び側壁面を被覆する最外層が金または白金族金属の１層または多層の表面金属膜で構成され、
前記第１メッキ電極が、更に、前記第２メッキ電極から離間して、前記ｐ電極の露出面を含む前記第１領域の上面の全面、前記保護絶縁膜に被覆された前記第１領域の外周側面の全面、及び、前記第２領域の一部であって前記第１領域と接する境界領域を被覆するように形成されており、
前記フッ素樹脂膜が、少なくとも、前記第１メッキ電極の側壁面の上端部を除く部分、前記第２メッキ電極の側壁面の上端部を除く部分、及び、前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極間の間隙部に露出した前記保護絶縁膜の露出面の外周端を除く部分を、夫々連続して被覆していることを第１の特徴とする窒化物半導体ウェハを提供する。【００１５】
尚、本発明では、ＡｌＧａＮ系半導体は、一般式ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘはＡｌＮモル分率、０≦ｘ≦１）で表わされる３元（または２元）加工物を基本とし、そのバンドギャップエネルギがＧａＮ（ｘ＝０）のバンドギャップエネルギ（約３．４ｅＶ）以上の３族窒化物半導体であり、当該バンドギャップエネルギに関する条件を満たす限りにおいて、微量のＩｎ、Ｐ、Ａｓ等が含有されている場合も含まれる。【００１６】
上述の窒化物半導体ウェハの素子構造では、ｎ電極を第１領域に近接して配置することで、ｎ電極から活性層に至る電流経路上の寄生抵抗を低減でき、外部量子効率等の発光特性の向上を図ることができる。しかし、当該素子構造において、第１及び第２メッキ電極を設けずに、ｎ電極とｐ電極を直接フリップチップ実装に使用するとすれば、ｎ電極とｐ電極間も近接するため、発光動作中にｎ電極とｐ電極間に印加される電界強度が大きくなる。そして、ｎ電極とｐ電極の間の空間にも封止樹脂のフッ素樹脂が充填されると、上述した電極を構成する金属原子のマイグレーションが誘起され、電極間の短絡に至る可能性が高くなる。【００１７】
上述の窒化物半導体ウェハの素子構造では、ｐ電極に接続する第１メッキ電極とｎ電極に接続する第２メッキ電極を備え、当該第１及び第２メッキ電極がフリップチップ実装に使用されるため、上記フッ素樹脂は、ｎ電極とｐ電極間ではなく、第１及び第２メッキ電極間に充填される。よって、上述の金属原子のマイグレーションを誘起する電界は、ｎ電極とｐ電極間に印加される電界ではなく、第１及び第２メッキ電極間に印加される電界となる。一方、発光特性の向上のためにｎ電極を第１領域に近接して配置しても、ｎ電極とは異なり第２メッキ電極の配置箇所は自由度が高いため、第１及び第２メッキ電極間の離間距離は、ｎ電極とｐ電極間の離間距離より大きくできるため、上述の電極間の短絡に至る可能性は大幅に低減される。【００１８】
更に、第１及び第２メッキ電極の最外面は、高融点でイオン化傾向の低いマイグレーションしにくい金または白金族金属により被覆されているため、上述の電極間の短絡に至る可能性はより確実に低減される。【００１９】
しかし、実際の発光動作は、発光素子がサブマウント等の基台上にフリップチップ実装された状態で行われるため、第１及び第２メッキ電極の上面と基台上の対応する電極パッドとの間には、はんだ材料が介在している。従って、当該はんだ材料中にスズ等の金または白金族金属よりマイグレーションし易い金属が含まれていると、上述の電極間の短絡に至る可能性が高くなるため、当該はんだ材料中の金属原子のマイグレーションを防止する必要がある。【００２０】
上述の窒化物半導体ウェハの素子構造では、フッ素樹脂膜が、少なくとも、第１メッキ電極の側壁面の上端部を除く部分、第２メッキ電極の側壁面の上端部を除く部分、及び、第１及び第２メッキ電極間の間隙部に露出した保護絶縁膜の露出面の外周端を除く部分を、夫々連続して被覆しており、はんだレジストとして機能するため、上記はんだ材料は、第１及び第２メッキ電極の上面と基台上の対応する電極パッドとの間に止まり、第１及び第２メッキ電極間の間隙部に入り込むのが阻止される。また、フッ素樹脂膜は紫外線に対する耐性が高いため、当該間隙部に仮に紫外線が入射しても劣化し難いため、フッ素樹脂以外の樹脂をはんだレジストとして使用した場合に比べて、発光素子の信頼性を高く維持できる。【００２１】
はんだ材料中の金属原子の発光素子側のマイグレーション経路は、当該はんだ材料が第１及び第２メッキ電極の上面に存在する場合、各メッキ電極の側壁面と上記間隙部に露出した保護絶縁膜の露出面を繋げた経路となる。しかし、各メッキ電極の側壁面に沿った経路では、当該側壁面上は同電位であるので、電界が生じていないため、当該側壁面に沿った経路での金属原子のマイグレーションは、当該側壁面に沿った経路が長い程、生じ難くなる。【００２２】
従って、上述の窒化物半導体ウェハの素子構造では、第１及び第２メッキ電極とフッ素樹脂膜を設けることにより、はんだ材料中の金属原子の発光素子側でのマイグレーションが抑制され、はんだ材料に起因する電極間の短絡に至る可能性が大幅に低減される。【００２３】
更に、上述の窒化物半導体ウェハの素子構造では、半導体積層部の第１領域の外周側面の全面が第１メッキ電極に覆われているため、当該半導体積層部内の活性層から出射される紫外線が、半導体積層部の第１領域の外周側面から、第１及び第２メッキ電極間の間隙部に充填された封止樹脂のフッ素樹脂に直接到達できなくなるため、フッ素樹脂の紫外線被ばくを大幅に低減でき、上述のメッキ電極及びはんだ材料中の金属原子のマイグレーションの抑制に寄与する。【００２４】
更に、上記第１の特徴の窒化物半導体ウェハは、前記フッ素樹脂膜が、前記複数の素子単位の隣接する前記素子領域間のチップ切断領域には形成されていないことを第２の特徴とする。当該第２の特徴構成により、当該窒化物半導体ウェハを、前記素子単位毎に分割してチップ状の窒化物半導体紫外線発光素子を作製する場合に、当該分割処理が容易となるとともに、分割時にフッ素樹脂膜の端部が破損する等して、形成されたフッ素樹脂膜が剥離するのを防止できる。【００２５】
更に、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハにおいて、前記フッ素樹脂膜が、前記第１メッキ電極の上面、及び、前記第２メッキ電極の上面には形成されていないことを第３の特徴とする。当該第３の特徴構成により、当該窒化物半導体ウェハを、前記素子単位毎に分割してチップ状の窒化物半導体紫外線発光素子にして、サブマウント等の基台上にフリップチップ実装する際に、第１及び第２メッキ電極の上面と基台上の対応する電極パッドとの間をはんだ付けすることができる。【００２６】
尚、前記フッ素樹脂膜が第１及び第２メッキ電極の上面には形成されていないことは、当該窒化物半導体ウェハを分割する直前において必要となるが、中間生成物としての窒化物半導体ウェハにおいて、前記フッ素樹脂膜が第１及び第２メッキ電極の上面に形成されていても、上記分割直前に除去すれば、当該除去処理の手間は生じるが、フリップチップ実装する上で特に問題ない。【００２７】
更に、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハは、前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極の各表面が夫々平坦化されており、前記各表面の前記半導体積層部の表面に垂直な方向の高さ位置が揃っていることが好ましい。【００２８】
更に、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハは、前記第１メッキ電極の外周の全てが、前記保護絶縁膜を介して前記ｎ電極上に位置していることを第４の特徴とする。当該第４の特徴構成により、上述した半導体積層部の第１領域の外周側面の全面が第１メッキ電極に覆われていることに加えて、第１及び第２メッキ電極間の間隙部と第２領域の第１半導体層との間にｎ電極が介在することになるため、当該半導体積層部内の活性層から出射した紫外線が、基板と第１半導体層との界面或いは基板の裏面等で一部が反射して、第２領域の第１半導体層を通過して、第１及び第２メッキ電極間の間隙部に充填された封止樹脂に到達するのが防止される。これにより、第１及び第２メッキ電極間の間隙部に充填された封止樹脂のフッ素樹脂の紫外線被ばくを大幅に低減でき、上述のメッキ電極及びはんだ材料中の金属原子のマイグレーションの抑制に寄与する。【００２９】
更に、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハは、前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極間の離間距離が７５μｍ以上であることが、好ましい。当該好適な態様により、第１メッキ電極と第２メッキ電極を、互いに接触することなく、高歩留りで形成することができる。【００３０】
更に、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハは、前記フッ素樹脂膜が、含フッ素脂肪族環構造を構造単位とする重合体または共重合体で構成される非晶質フッ素樹脂を有することが、好ましい。当該好適な態様により、上述のメッキ電極及びはんだ材料中の金属原子のマイグレーションが抑制される。【００３１】
更に、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハは、前記フッ素樹脂膜が、フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が金属に対して結合性を呈しない非反応性の末端官能基である第１タイプのフッ素樹脂を含むことが、好ましい。【００３２】
更に、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハは、前記フッ素樹脂膜が２層以上の積層膜で形成され、前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極と接触する前記積層膜の１層目の樹脂膜が、フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が金属に対して結合性を呈する反応性の末端官能基である第２タイプのフッ素樹脂を含み、前記積層膜の２層目以降の樹脂膜が、フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が、金属に対して結合性を呈しない非反応性の末端官能基である第１タイプのフッ素樹脂を含むことが、好ましい。当該好適な態様により、反応性の末端官能基が金属原子のマイグレーションに及ぼす影響が抑制されつつ、前記フッ素樹脂膜と第１及び第２メッキ電極の側壁面との間の結合が強固となり、前記フッ素樹脂膜が剥離し難くなる。【００３３】
更に、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハは、前記複数の素子単位の隣接する前記素子領域間のチップ切断領域とその側方領域、または、前記チップ切断領域の側方領域に、前記フッ素樹脂膜の下地膜として、フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が金属に対して結合性を呈する反応性の末端官能基である第２タイプのフッ素樹脂を含む第２のフッ素樹脂膜が形成されていることが、好ましい。当該好適な態様により、当該窒化物半導体ウェハを、前記素子単位毎に分割してチップ状の窒化物半導体紫外線発光素子を作製する場合に、当該下地膜が、フッ素樹脂膜とチップ間のバインダーとして機能することで、フッ素樹脂膜の端部が破損する等して、形成されたフッ素樹脂膜が剥離するのを防止できる。【００３４】
更に、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハは、前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極間の前記間隙部の底面の前記保護絶縁膜と前記フッ素樹脂膜の間に、紫外線を透過しない無機材料膜を備えることが、好ましい。当該好適な態様により、上述したように、半導体積層部の第１領域の外周側面の全面が第１メッキ電極に覆われていることに加えて、第１及び第２メッキ電極間の間隙部と第２領域の第１半導体層との間に紫外線を透過しない無機材料膜が介在しているため、当該半導体積層部内の活性層から出射した紫外線が、基板と第１半導体層との界面或いは基板の裏面等で一部が反射して、第２領域の第１半導体層を通過して、第１及び第２メッキ電極間の間隙部に充填された封止樹脂のフッ素樹脂に到達するのが防止される。これにより、第１及び第２メッキ電極間の間隙部に充填された封止樹脂のフッ素樹脂の紫外線被ばくを大幅に低減でき、上述のメッキ電極及びはんだ材料中の金属原子のマイグレーションの抑制に寄与する。【００３５】
上記目的を達成するために、本発明は、上記特徴の窒化物半導体ウェハを製造するための製造方法であって、
前記基板上に、前記半導体積層部、前記ｎ電極、前記ｐ電極、前記絶縁保護膜、前記第１メッキ電極、及び、前記第２メッキ電極を形成した後、
前記複数の素子単位の隣接する前記素子領域間のチップ切断領域または前記チップ切断領域及びその側方領域に、前記フッ素樹脂膜の形成を阻止する第１マスク材料を形成し、
前記第１マスク材料の形成後に、前記第１マスク材料に囲まれた前記素子領域に、フッ素樹脂を注入して前記フッ素樹脂膜を形成し、
前記フッ素樹脂膜の形成後に、前記第１マスク材料を除去することを第１の特徴とする窒化物半導体ウェハの製造方法を提供する。【００３６】
上記第１の特徴の窒化物半導体ウェハの製造方法によれば、上記第１及び第２の特徴を有する窒化物半導体ウェハが作製される。【００３７】
更に、上記第１の特徴の窒化物半導体ウェハの製造方法は、前記第１マスク材料の形成後に、前記複数の素子単位の前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極の上面に、前記フッ素樹脂膜の形成を阻止する第２マスク材料を形成し、前記第１及び第２マスク材料の形成後に、前記第１マスク材料に囲まれた前記素子領域に前記フッ素樹脂を注入し、前記フッ素樹脂膜の形成後に、前記第１及び第２マスク材料を同時または個別に除去することを第２の特徴とする。【００３８】
更に、上記第２の特徴の窒化物半導体ウェハの製造方法は、前記第２マスク材料がフッ素樹脂を含まない樹脂組成物で構成され、前記第２マスク材料を有機溶剤により溶解して除去する際に、前記フッ素樹脂膜が前記第２マスク材料の上に形成されている場合は、当該第２マスク材料上のフッ素樹脂膜を同時に除去することが、好ましい。【００３９】
更に、上記第１の特徴の窒化物半導体ウェハの製造方法は、前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極の上面に形成された前記フッ素樹脂膜を研磨して除去することを第３の特徴とする。【００４０】
上記第２または第３の特徴の窒化物半導体ウェハの製造方法によれば、上記第１乃至第３の特徴を有する窒化物半導体ウェハが作製される。【００４１】
更に、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハの製造方法において、
前記基板として紫外線を透過する基板を用い、
前記第１メッキ電極の外周の全てが前記保護絶縁膜を介して前記ｎ電極上に位置するように、前記第１メッキ電極を形成し、
前記第１マスク材料として、ネガタイプのフォトレジスト材を使用し、
前記フォトレジスト材を、前記基板表面の全面に形成し、
引き続き、前記基板の裏面から紫外線を照射して、前記フォトレジスト材を露光し、
引き続き、前記第１メッキ電極と前記ｎ電極によって前記紫外線の露光が阻止された前記フォトレジスト材の一部を現像処理により除去することが、好ましい。【００４２】
当該好適な態様により、前記ｎ電極と前記第１メッキ電極により素子領域の略全面を覆うことができ、更に、当該電極が露光時のマスクとなって、チップ切断領域またはチップ切断領域とその側方領域のみをウェハの裏面側から自己整合的に露光でき、簡易に、上記第１の特徴の窒化物半導体ウェハの製造方法を実現できる。【００４３】
更に、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハの製造方法は、インクジェット方式により前記第１マスク材料を前記チップ切断領域に塗布することが好ましい。当該好適な態様によっても、簡易に、上記第１の特徴の窒化物半導体ウェハの製造方法を実現できる。【００４４】
更に、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハの製造方法は、前記第１マスク材料の形成に代えて、または、追加して、前記フッ素樹脂膜を構成するフッ素樹脂を含む塗工液を塗布する前に、前記複数の素子単位の隣接する前記素子領域間のチップ切断領域とその側方領域、または、前記チップ切断領域の側方領域に、前記フッ素樹脂膜の下地膜として、フッ素樹脂を構成する重合体または共重合体の末端官能基が金属に対して結合性を呈する反応性の末端官能基である第２タイプのフッ素樹脂を含む第２のフッ素樹脂膜を形成することが好ましい。当該好適な態様により、前記素子単位毎に分割してチップ状の窒化物半導体紫外線発光素子を作製する際に、フッ素樹脂膜の端部が破損する等して、形成されたフッ素樹脂膜が剥離するのを防止できる窒化物半導体ウェハを提供できる。【００４５】
上記目的を達成するために、本発明は、上記何れかの特徴の窒化物半導体ウェハを、前記素子単位毎に分割して成ることを特徴とする窒化物半導体紫外線発光素子を提供する。【００４６】
更に、上記目的を達成するために、本発明は、フリップチップ実装用の基台上に、少なくとも１つの上記特徴の窒化物半導体紫外線発光素子をフリップチップ実装してなる窒化物半導体紫外線発光装置であって、
前記基台が、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面に形成され、上面と側壁面が金または白金族金属で被覆され、且つ、互いに電気的に分離した２以上の金属膜と、を備えてなり、
前記２以上の金属膜が、少なくとも１つの前記窒化物半導体発光素子を搭載可能に、全体として、２以上の電極パッドを含む所定の平面視形状に形成され、
前記金属膜で被覆されていない前記絶縁性基材の露出面と前記金属膜の側壁面との境界線に沿って、少なくとも、前記境界線と連続する前記絶縁性基材の前記露出面の一部と、前記境界線と連続する前記金属膜の前記側壁面の一部が、フッ素樹脂で被覆され、
前記金属膜の上面の少なくとも前記電極パッドを構成する箇所が、前記フッ素樹脂で被覆されていないことを特徴とする窒化物半導体紫外線発光装置を提供する。
【発明の効果】
【００４７】
上記特徴の窒化物半導体ウェハによれば、当該ウェハを素子単位毎に分割して得られた窒化物半導体紫外線発光素子を基台上に実装することにより、紫外線発光動作に伴う電極間に充填された封止樹脂に起因する電気的特性の劣化を防止し、高品質、高信頼度の紫外線発光装置が実現できる。【００４８】
また、上記特徴の窒化物半導体ウェハによれば、上記電気的特性の劣化を防止するための手段が、ウェハ製造段階で講じられているので、窒化物半導体紫外線発光素子を基台上に実装する段階で、上記電気的特性の劣化を防止するための手段を講じる必要がなく、通常の実装工程を利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る窒化物半導体ウェハの一実施形態における窒化物半導体紫外線発光素子の配列構造の一例を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明に係る窒化物半導体ウェハの第１〜第５実施形態における窒化物半導体紫外線発光素子の保護絶縁膜、第１及び第２メッキ電極形成前のＡ−Ａ’断面における素子構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る窒化物半導体ウェハの第１〜第５実施形態における窒化物半導体紫外線発光素子の保護絶縁膜、第１及び第２メッキ電極形成前のＢ−Ｂ’断面における素子構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】図２及び図３に示す素子構造の要部を模式的に示す要部断面図である。
【図５】本発明に係る窒化物半導体ウェハの第１〜第３及び第５実施形態における窒化物半導体紫外線発光素子の保護絶縁膜、第１及び第２メッキ電極、フッ素樹脂膜形成後のＡ−Ａ’断面における素子構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明に係る窒化物半導体ウェハの第１〜第３及び第５実施形態における窒化物半導体紫外線発光素子の保護絶縁膜、第１及び第２メッキ電極、フッ素樹脂膜形成後のＢ−Ｂ’断面における素子構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明に係る窒化物半導体ウェハの第１〜第６実施形態における窒化物半導体紫外線発光素子のｐ電極、ｎ電極、第１及び第２メッキ電極形成前の平面構造及び第１領域と第２領域の平面視パターンの一例を模式的に示す平面図である。
【図８】本発明に係る窒化物半導体ウェハの第１〜第６実施形態における窒化物半導体紫外線発光素子の第１及び第２メッキ電極形成前の平面構造及びｐ電極とｎ電極の平面視パターンの一例を模式的に示す平面図である。
【図９】本発明に係る窒化物半導体ウェハの第１〜第６実施形態における窒化物半導体紫外線発光素子の第１及び第２メッキ電極形成前の平面構造及び保護絶縁膜の平面視パターンの一例を模式的に示す平面図である。
【図１０】本発明に係る窒化物半導体ウェハの第１〜第６実施形態における窒化物半導体紫外線発光素子の第１及び第２メッキ電極の平面視パターンの一例を模式的に示す平面図である。
【図１１】本発明に係る窒化物半導体ウェハの製造方法におけるフッ素樹脂膜の形成工程の一実施形態を模式的に示す工程断面図である。
【図１２】本発明に係る窒化物半導体ウェハの製造方法におけるフッ素樹脂膜の形成工程の一実施形態を模式的に示す工程断面図である。
【図１３】本発明に係る窒化物半導体ウェハの製造方法におけるフッ素樹脂膜の形成工程の一実施形態を模式的に示す工程断面図である。
【図１４】本発明に係る窒化物半導体ウェハの製造方法におけるフッ素樹脂膜の形成工程の一実施形態を模式的に示す工程断面図である。
【図１５】本発明に係る窒化物半導体ウェハの製造方法におけるフッ素樹脂膜の形成工程の一実施形態を模式的に示す工程断面図である。
【図１６】本発明に係る窒化物半導体ウェハの第４実施形態における窒化物半導体紫外線発光素子の保護絶縁膜、第１及び第２メッキ電極、フッ素樹脂膜形成後のＢ−Ｂ’断面における素子構造の要部を模式的に示す要部断面図である。
【図１７】本発明に係る窒化物半導体ウェハの第６実施形態における窒化物半導体紫外線発光素子の保護絶縁膜、第１及び第２メッキ電極、フッ素樹脂膜形成後のＢ−Ｂ’断面における素子構造の要部を模式的に示す要部断面図である。
【図１８】本発明に係る窒化物半導体紫外線発光装置の一構成例を模式的に示す断面図である。
【図１９】図１８に示す窒化物半導体紫外線発光装置で使用されるサブマウントの平面視形状と断面形状を模式的に示す平面図と断面図である。
【図２０】図１８に示す窒化物半導体紫外線発光装置の要部の構造を模式的に示す断面図である。
【図２１】本発明に係る窒化物半導体紫外線発光装置の別構成例の要部の構造を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明に係る窒化物半導体ウェハ及びその製造方法、並びに、窒化物半導体紫外線発光素子及び装置の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。尚、以下の説明で使用する図面では、説明の理解の容易のために、要部を強調して発明内容を模式的に示しているため、各部の寸法比は必ずしも実際の素子及び使用する部品と同じ寸法比とはなっていない。以下、上記窒化物半導体紫外線発光素子が発光ダイオードの場合を想定して説明する。更に、適宜、本発明に係る窒化物半導体ウェハを「本ウェハ」、その製造方法を「本製造方法」、本ウェハを分割してなる窒化物半導体紫外線発光素子を「本発光素子」、本発光素子を所定の基台上にフリップチップ実装してなる窒化物半導体紫外線発光装置を「本発光装置」と称する。
【００５１】
〈第１実施形態〉
図１に示すように、本ウェハ１０は、基板１２上に複数の同じ素子構造の本発光素子１１がマトリクス状に配列して形成された窒化物半導体ウェハである。以下、便宜的に、基板１２の表面と平行な面内において、素子単位である１つの本発光素子１１が占有する領域を素子領域ＲＥと定義する。また、素子領域ＲＥは、後述するように、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２で構成される。隣接する素子領域ＲＥ間には、本ウェハ１０上の複数の本発光素子１１を個々のチップに分割する際の切断代となるスクライブ領域ＳＬ（チップ切断領域に相当）が存在し、当該スクライブ領域ＳＬは、ウェハ表面上を縦及び横方向に延伸し、格子状に存在する。従って、本ウェハ１０の表面は、複数の素子領域ＲＥとスクライブ領域ＳＬで構成される。
【００５２】
次に、本発光素子１１のウェハ状態での素子構造について説明する。本発光素子１１は、半導体積層部２１、ｐ電極２２、ｎ電極２３、絶縁保護膜２４、第１メッキ電極２５、第２メッキ電極２６、及び、フッ素樹脂膜２７を備えて構成される。
【００５３】
より具体的には、図２〜図４に示すように、本発光素子１１は、一例として、サファイア（０００１）基板１２上にＡｌＮ層１３とＡｌＧａＮ層１４を成長させた基板をテンプレート１５として用い、当該テンプレート１５上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１６、活性層１７、ＡｌＮモル分率が活性層１７より大きいｐ型ＡｌＧａＮの電子ブロック層１８、ｐ型ＡｌＧａＮのｐ型クラッド層１９、ｐ型ＧａＮのｐ型コンタクト層２０を順番に積層した半導体積層部２１を有している。ｎ型クラッド層１６が第１半導体層に相当し、電子ブロック層１８、ｐ型クラッド層１９、及び、ｐ型コンタクト層２０が第２半導体層に相当する。ｎ型クラッド層１６より上部の活性層１７、電子ブロック層１８、ｐ型クラッド層１９、ｐ型コンタクト層２０の一部の平面視領域（第２領域Ｒ２）が、ｎ型クラッド層１６の一部表面が露出するまで反応性イオンエッチング等により除去され、ｎ型クラッド層１６上の第１領域Ｒ１に活性層１７からｐ型コンタクト層２０までの積層構造が形成されている。活性層１７は、一例として、膜厚１０ｎｍのｎ型ＡｌＧａＮのバリア層１７０と膜厚３．５ｎｍのＡｌＧａＮまたはＧａＮの井戸層１７１からなる単層の量子井戸構造となっている。活性層１７は、下側層と上側層にＡｌＮモル分率の大きいｎ型及びｐ型ＡｌＧａＮ層で挟持されるダブルヘテロジャンクション構造であれば良く、また、上記単層の量子井戸構造を多層化した多重量子井戸構造であっても良い。
【００５４】
各ＡｌＧａＮ層は、有機金属化合物気相成長（ＭＯＶＰＥ）法、或いは、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法等の周知のエピタキシャル成長法により形成されており、ｎ型層のドナー不純物として例えばＳｉを使用し、ｐ型層のアクセプタ不純物として例えばＭｇを使用する。尚、導電型を明記していないＡｌＮ層及びＡｌＧａＮ層は、不純物注入されないアンドープ層である。活性層１７以外の各ＡｌＧａＮ層の膜厚は、例えば、ｎ型クラッド層１６が２０００ｎｍ、電子ブロック層１８が２ｎｍ、ｐ型クラッド層１９が５４０ｎｍ、ｐ型コンタクト層２０が２００ｎｍである。尚、各ＡｌＧａＮ層の膜厚は、上記例示した値に限定されるものではない。
【００５５】
ｐ型コンタクト層２０の表面に、例えば、Ｎｉ／Ａｕのｐ電極２２が、ｎ型クラッド層１６の第２領域Ｒ２の表面に、例えば、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕのｎ電極２３が形成されている。尚、ｐ電極２２及びｎ電極２３を構成する金属層の層数、材質及び膜厚は、上記例示した層数、材質、及び、以降で例示する膜厚に限定されるものではない。
【００５６】
便宜的に直交座標系ＸＹＺを想定し、基板１２の表面と平行な面をＸＹ面として、基板１２の厚み方向をＺ方向とし、本発光素子１１の素子領域ＲＥの中心のＸＹ座標を（０，０）とした場合、図２は、後述する図９の平面図のＡ−Ａ’に沿ったＸＺ面に平行な本発光素子１１の断面図を示し、図３は、同平面図のＢ−Ｂ’に沿ったＸＺ面に平行な本発光素子１１の断面図を示す。図２及び図３は、夫々、テンプレート１５上に半導体積層部２１が形成され、更に、ｐ電極２２及びｎ電極２３が形成された状態であって、後述する保護絶縁膜２４、第１メッキ電極２５、第２メッキ電極２６、及び、フッ素樹脂膜２７が形成される前の素子構造を模式的に示している。以下、説明の便宜上、保護絶縁膜２４、第１及び第２メッキ電極２５，２６、フッ素樹脂膜２７が形成される前の本発光素子１１の素子構造を、「メッキ前素子構造」と称し、当該形成後の本発光素子１１の素子構造を、「メッキ後素子構造」と称する。図４は、図２及び図３に示す本発光素子１１のメッキ前素子構造の要部断面図を模式的に示す。
【００５７】
図２〜図４に示すように、第１領域Ｒ１の半導体積層部２１は、ｎ型クラッド層１６からｐ型コンタクト層２０までの多層構造であり、第２領域Ｒ２のｎ型クラッド層１６の露出面からＺ方向に突出している。以下、第１領域Ｒ１の半導体積層部２１を、便宜的に「メサ」と称する。当該メサの最外面はｐ型コンタクト層２０の上面であり、当該メサの最外面（第１領域Ｒ１）とｎ型クラッド層１６の露出面（第２領域Ｒ２）との間のＺ方向の差異（メサの段差）は、活性層１７からｐ型コンタクト層２０までの膜厚の合計に、ｎ型クラッド層１６の表面が上記エッチングで−Ｚ方向に後退した深さを加えた値となり、約８００ｎｍ程度である。素子領域ＲＥのＸ及びＹ方向の寸法（チップサイズ）が、仮に０．８〜１．５ｍｍ程度とすると、上記段差は、チップサイズの０．１％以下と極めて小さく、模式的に図示されている寸法比とは大きく異なる。
【００５８】
図５及び図６に、保護絶縁膜２４、第１及び第２メッキ電極２５，２６、フッ素樹脂膜２７が形成された本発光素子１１のメッキ後素子構造の一例を模式的に示す。図５は、図９の平面図のＡ−Ａ’に沿ったＸＺ面に平行な断面図であり、図６は、同平面図のＢ−Ｂ’に沿ったＸＺ面に平行な本発光素子１１の断面図である。
【００５９】
図５及び図６に示すように、第１及び第２メッキ電極２５，２６は、夫々、本体部である第１及び第２本体電極２５０，２６０と、当該本体部の表面を被覆する金属膜の第１及び第２表面金属膜２５１，２６１で構成される。図２〜図６においてハッチングを施した部分はｐ電極２２とｎ電極２３であり、図５及び図６においてドットパターンを付した部分が第１及び第２本体電極２５０，２６０である。
【００６０】
図７に、ｐ電極２２、ｎ電極２３、第１メッキ電極２５、及び、第２メッキ電極２６を形成する前の第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の平面視パターンの一例を示す。図７においてハッチングを施した部分が第１領域Ｒ１である。図７に例示する平面視パターンでは、第１領域Ｒ１は、図面上側（Ｙ＞０）の４か所と図面下側（Ｙ＜０）の４か所に、夫々、凹部を備えた櫛形形状をしている。図７では、第２領域Ｒ２の内の当該凹部で三方を囲まれた凹部領域Ｒ３の内の２つに、ドットパターンを付して、当該凹部領域Ｒ３以外の第２領域である周辺領域と区別している。第２領域Ｒ２は、８か所の凹部領域Ｒ３と、凹部領域Ｒ３と第１領域Ｒ１を取り囲む周辺領域Ｒ４で構成される。図７中、凹部領域Ｒ３と周辺領域Ｒ４の境界を破線Ｃで示す。
【００６１】
図８に、第１メッキ電極２５及び第２メッキ電極２６を形成する前のｐ電極２２及びｎ電極２３の平面視パターンの一例を示す。図８において、ハッチングを施した部分が、夫々、ｐ電極２２とｎ電極２３である。また、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界線ＢＬを参照用に示している。図８より、図７との対比において、ｎ電極２３が、凹部領域Ｒ３及び周辺領域Ｒ４にまたがって連続的に形成され、第１領域Ｒ１を取り囲むように環状に形成されていることが分かる。また、ｐ電極２２は、第１領域Ｒ１と同様に、図面上側と図面下側に凹部を有する櫛形形状となっている。ｐ電極２２の外周ラインは、例えば、第１領域Ｒ１の外周ライン（第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界線）より、例えば１０μｍ程度第１領域Ｒ１の内側に後退している。また、ｎ電極２３の内周ラインは、第１領域Ｒ１の外周ラインより第２領域側に１０μｍ程度後退しており、ｎ電極２３の外周ラインは、素子領域ＲＥの外周ラインより内側に後退しており、更に、保護絶縁膜２４の外周ラインより、例えば１０μｍ程度内側に後退している。
【００６２】
図９に、第１メッキ電極２５及び第２メッキ電極２６を形成する前の保護絶縁膜２４の平面視パターンの一例を示す。保護絶縁膜２４は素子領域ＲＥの略全面に設けられており、その外周ラインは、素子領域ＲＥの外周ラインと同じか、或いは、素子領域ＲＥの外周ラインより僅かに、例えば１０μｍ程度内側に後退していても良い。保護絶縁膜２４は、更に、第１領域Ｒ１内に第１開口部２８を、周辺領域Ｒ４内の４隅に、第２開口部２９を、夫々有しており、第１開口部２８を通してｐ電極２２が、第２開口部２９を通してｎ電極２３が、保護絶縁膜２４に被覆されずに露出する。従って、ｎ電極２３は、第２開口部２９を通して露出する部分以外は、保護絶縁膜２４によって被覆されている。第１開口部２８の外周ラインは、第１領域Ｒ１の外周ラインより、例えば５〜１５μｍ程度第１領域Ｒ１の内側に後退している。但し、第１開口部２８の外周ラインは、ｐ電極２２の外周ラインに対して同位置、外側、或いは、内側の何れに位置しても良い。図９において、ドットパターンを付した部分が保護絶縁膜２４であり、ハッチングを施した部分が、第１開口部２８を通して露出したｐ電極２２と第２開口部２９を通して露出したｎ電極２３である。また、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界線ＢＬを参照用に示している。
【００６３】
本実施形態では、保護絶縁膜２４は、化学的気相成長（ＣＶＤ）法で成膜されたＳｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜等であり、１００ｎｍ〜１μｍ程度、より好ましくは１５０ｎｍ〜３５０ｎｍ程度の膜厚に形成される。図５、図６及び図９に示すように、保護絶縁膜２４は、第１領域Ｒ１の半導体積層部２１の外周側面の全面（メサの段差部の側壁面）、第１領域Ｒ１とｎ電極２３の間のｎ型クラッド層１６の露出面、及び、ｎ電極２３の外周端縁部の内の少なくとも第１領域Ｒ１と対向する部分を含む上面と側面を、少なくとも被覆するように形成されている。但し、保護絶縁膜２４は、ｐ電極２２の表面の少なくとも一部が被覆されず、第１開口部２８を通して露出するように、更に、ｎ電極２３の表面の少なくとも一部が被覆されず、第２開口部２９を通して露出するように、形成されている。これにより、第１本体電極２５０とｐ電極２２が第１開口部２８を通して、後述するシード膜３０を介して接触して電気的に接続され、第２本体電極２６０とｎ電極２３が第２開口部２９を通して、後述するシード膜３０を介して接触して電気的に接続される。
【００６４】
尚、保護絶縁膜２４は、第１本体電極２５０がｎ型クラッド層１６の露出面とｐ型クラッド層１９の側方端面と直接接触して、ｐ型クラッド層１９から活性層１７を介してｎ型クラッド層１６に至る電流経路に対する迂回路が形成されるのを防止するために設けられている。従って、保護絶縁膜２４が、仮にメサの段差部の上端から僅かに下方に後退して、メサの段差部の側壁面の上端の一部、つまり、ｐ型コンタクト層２０の側方端面が部分的に露出して、第１本体電極２５０と直接接触しても、上記迂回路は形成されないので、発光動作に問題は生じない。従って、図５、図６及び図９では、保護絶縁膜２４は、ｐ型コンタクト層２０のｐ電極２２で被覆されていない露出面も被覆しているが、当該ｐ型コンタクト層２０の露出面は必ずしも保護絶縁膜２４で被覆される必要はない。逆に、図５、図６及び図９では、保護絶縁膜２４は、ｐ電極２２の外周端部を被覆していないが、当該ｐ電極２２の外周端部を被覆しても良い。
【００６５】
図１０に、第１メッキ電極２５及び第２メッキ電極２６の平面視パターンの一例を示す。図１０において、ドットパターンを付した部分が第１メッキ電極２５であり、ハッチングを施した部分が第２メッキ電極２６である。また、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界線ＢＬを参照用に示している。第１メッキ電極２５及び第２メッキ電極２６の各外周ラインは、夫々、第２領域Ｒ２内の保護絶縁膜２４上に位置しており、互いに近接する箇所では、７５μｍ以上離間している。当該離間距離は１００μｍ以上が好ましく、１００〜１５０μｍ程度であるのがより好ましい。更に、第１メッキ電極２５の外周ラインは、保護絶縁膜２４を介してｎ電極２３上に位置しているのが好ましいが、ｎ電極２３の平面視形状によっては、ｎ電極２３上に位置していない部分があっても構わない。更に、図８では、第１メッキ電極２５の外周ラインは、第２領域Ｒ２内の周辺領域Ｒ４に位置しているが、凹部領域Ｒ３の形状或いは大きさによっては、第１メッキ電極２５の外周ラインの一部が、凹部領域Ｒ３内に入っていても良い。第２メッキ電極２６の外周ラインは、保護絶縁膜２４の第２開口部２９の外周ラインより、例えば０〜３０μｍ程度、外側に位置しているのが好ましい。但し、第２メッキ電極２６の外周ラインの一部または全部が、保護絶縁膜２４の第２開口部２９の外周ラインと一致、或いは、内側に位置していても、第２メッキ電極２６に被覆されていないｎ電極２３が第２開口部２９から露出するだけであるので、当該露出したｎ電極２３と第１メッキ電極２５間の離間距離を、上述の第１メッキ電極２５及び第２メッキ電極２６間の離間距離と同様に確保できれば、また、第２メッキ電極２６の上面の面積が、後述するはんだ付けに必要な面積を確保できれば、特に問題はない。第１メッキ電極２５の外周ラインの内側の第２領域Ｒ２が、第１メッキ電極２５の形成領域の内の第２領域Ｒ２の一部であって第１領域Ｒ１と接する境界領域に相当する。
【００６６】
図５、図６及び図１０に示すように、第１メッキ電極２５は、ｐ電極２２の保護絶縁膜２４で被覆されていない露出面を含む第１領域Ｒ１の最上面の全面、保護絶縁膜２４で被覆された第１領域Ｒ１の半導体積層部２１の外周側面の全面（メサの段差部の側壁面）、及び、第２領域Ｒ２の一部であって第１領域Ｒ１と接して第１領域Ｒ１を取り囲む境界領域を被覆するように形成されている。更に、同図に示すように、第２メッキ電極２６は、少なくとも保護絶縁膜２４の第２開口部２９を通して露出したｎ電極２３上に形成され、好ましくは、第２開口部２９の周囲の保護絶縁膜２４上にも形成される。第２メッキ電極２６は、図１０に示す例では、平面視円形であるので、第２メッキ電極２６と近接して対向する第１メッキ電極２５の外周ラインは円弧状になっており、当該近接区間における第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の間の離間距離が一定になるように設計している。つまり、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の間で局所的に電界集中が生じるのを回避している。従って、当該観点から、第２メッキ電極２６の平面視形状は、円形以外に扇型でも良く、更に、少なくとも第１メッキ電極２５と対向する角が円弧状の矩形でも構わない。
【００６７】
本実施形態では、第１及び第２本体電極２５０，２６０は、夫々、銅で形成され、周知の電解メッキ法で作製される。尚、第１及び第２本体電極２５０，２６０は、銅を主成分とし、鉛（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ベリリウム（Ｂｅ）等の金属を含む合金で形成しても良いが、合金とすることで熱伝導率が低下するため、銅で形成するのが好ましい。
【００６８】
第１及び第２本体電極２５０，２６０の厚みは、４５μｍ以上、或いは、第１本体電極２５０同士が凹部領域Ｒ３を挟んで対向する距離の２分の１以上が好ましく、特に、４５〜１００μｍ程度、より好ましくは、５０〜７５μｍ程度が、製造工程上好ましい。膜厚は、薄過ぎると、ウェハの反りの影響を受け易くなり、各本体電極２５０，２６０の表面の平坦化処理が困難となるため、４５μｍ以上が好ましい。
【００６９】
更に、第１及び第２本体電極２５０，２６０は、ウェハ製造工程で使用する蒸着等の乾式メッキ法に分類される成膜法ではなく、湿式メッキ法である電解メッキ法で作製することで、容易に４５μｍ以上の厚膜に形成することができる。第１及び第２本体電極２５０，２６０と同様の厚膜の電極を蒸着等で形成すると、成膜に時間が掛かり過ぎるため、極めて効率が悪く、現実的ではない。逆に、第１及び第２本体電極２５０，２６０を、電解メッキ法で作製せずに、蒸着等で現実的な時間内で成膜すると、膜厚がｐ電極２２及びｎ電極２３と同等程度の薄さの膜厚となるため、第１本体電極２５０を全面に亘って平坦面とすることができないため、第１本体電極２５０の最上面の平面視形状が、第１領域Ｒ１の平面視形状と略同じとなり、フリップチップ実装した場合の、パッケージ側の電極パッドとの間の接触面積を拡大できない。また、第１及び第２本体電極２５０，２６０を厚膜に形成できないと、第１及び第２メッキ電極２５，２６の側壁面の高さが低くなり、上述したはんだ材料中の金属原子のマイグレーションの防止効果が低下する。
【００７０】
図５及び図６に示すように、電解メッキ法で作製した第１本体電極２５０と第２本体電極２６０の断面構造では、第１本体電極２５０と第２本体電極２６０の下側に、電解メッキの給電用のシード膜３０が形成されている。尚、電解メッキの給電用のシード膜３０は膜厚が約１０〜１００ｎｍのＮｉ膜またはＴｉ／Ｃｕ膜で形成される。尚、シード膜３０は、下側の保護絶縁膜２４及び上側の第１及び第２本体電極２５０，２６０に対する接着性を備えた導電性材料であれば、Ｎｉ膜やＴｉ／Ｃｕ膜に限定されるものではない。
【００７１】
上述したように、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１は、第１及び第２本体電極２５０，２６０の表面（上面及び側壁面）を被覆する１層または多層の金属膜である。第１及び第２表面金属膜２５１，２６１の最外層は、第１及び第２本体電極２５０，２６０を構成する銅よりイオン化傾向の小さい金属（例えば、金（Ａｕ）または白金族金属（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ、または、これらの内の２以上の合金）または金と白金族金属の合金）で構成することで、本発光素子１１がフリップチップ実装されるまでの期間、酸素雰囲気中に保管されたとしても、第１及び第２メッキ電極２５，２６の表面が、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１で被覆されていない場合より酸化し難くなる。更に、フリップチップ実装時のはんだ付け処理中の高温処理において当該被覆面が酸化するのも防止できる。更に、上述した第１及び第２メッキ電極２５，２６中の金属原子のマイグレーションが抑制される。
【００７２】
本実施形態では、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１は、下から順に、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕの３層の金属膜で構成され、湿式メッキ法である周知の無電解メッキ法で成膜される。第１及び第２表面金属膜２５１，２６１のＮｉ／Ｐｄ／Ａｕの各層の膜厚は、例えば、下から順に、３〜７．５μｍ／５０〜１５０ｎｍ／５０〜１５０ｎｍである。尚、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１は、必ずしも、３層金属膜で構成される必要はなく、単層金属膜或いは３層以外の多層金属膜であっても良い。更に、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１を構成する材料は上記の金属に限定されないが、最外層は金（Ａｕ）であるのが好ましい。
【００７３】
尚、本実施形態では、図７〜図１０に例示するように、第１及び第２領域Ｒ１，Ｒ２、保護絶縁膜２４、及び、第１及び第２メッキ電極２５、２６の平面視形状は、Ｘ軸及びＹ軸に対して夫々線対称となる形状となっているが、必ずしもＸ軸及びＹ軸に対して線対称となる形状である必要はない。例えば、第２メッキ電極２６と第２開口部２９は、必ずしも素子領域ＲＥの４隅に設ける必要はなく、周辺領域Ｒ４内の任意の場所に任意の個数、例えば、周辺領域Ｒ４内の対角の２隅に設けても良い。更に、第１領域Ｒ１、ｐ電極２２、及び、第１開口部２８の平面視形状も、図７〜図１０に示すような櫛形形状に限定されるものではない。更に、第１領域Ｒ１は、必ずしも、三方から第２領域Ｒ２を囲む凹部を有する平面視形状でなくても構わない。
【００７４】
図１０には図示されていないが、図５及び図６に示されているように、フッ素樹脂膜２７は、第２領域Ｒ２内の第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の間の間隙部３１の底面に露出する保護絶縁膜２４の上面または保護絶縁膜２４とｎ型クラッド層１６の上面、及び、第１及び第２メッキ電極２５，２６の側壁面に形成されている。本実施形態では、第１及び第２メッキ電極２５，２６間の間隙部３１は、素子領域ＲＥ内の第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６が形成されていない領域を意味し、素子領域ＲＥの外枠と第１メッキ電極２５の外周との間の領域、及び、素子領域ＲＥの外枠と第２メッキ電極２６の外周との間の領域も含まれる。尚、保護絶縁膜２４が、ｎ電極２３に覆われていないｎ型クラッド層１６の露出面を全て覆う場合は、第１及び第２メッキ電極２５，２６間の間隙部３１の底面にｎ型クラッド層１６の上面は露出しない。
【００７５】
本実施形態では、フッ素樹脂膜２７は、一例として、本発光素子１１をフリップチップ実装する際に、樹脂封止に使用するものと同じ、非晶質フッ素樹脂で構成される。一般的には、非晶質のフッ素樹脂としては、結晶性ポリマーのフッ素樹脂を共重合化してポリマーアロイとして非晶質化させたものや、パーフルオロジオキソールの共重合体（デュポン社製の商品名テフロンＡＦ（登録商標））やパーフルオロブテニルビニルエーテルの環化重合体（旭硝子社製の商品名サイトップ（登録商標））が挙げられる。尚、本実施形態でフッ素樹脂膜２７に使用する非晶質フッ素樹脂については、フッ素樹脂膜２７の形成工程の説明で詳述する。
【００７６】
次に、本ウェハ１０の製造方法（本製造方法）について説明する。本製造方法は、保護絶縁膜２４、第１メッキ電極２５、及び、第２メッキ電極２６が形成されるまでの図２〜図４に示すメッキ前素子構造の製造工程（第１製造工程）、図５及び図６に示すメッキ後素子構造の保護絶縁膜２４、第１メッキ電極２５、及び、第２メッキ電極２６を形成する製造工程（第２製造工程）、及び、フッ素樹脂膜２７を形成する製造工程（第３製造工程）の３段階に区分される。先ず、第１製造工程を簡単に説明する。
【００７７】
先ず、サファイア（０００１）基板１２上に、上述したテンプレート１５、及び、ｎ型クラッド層１６からｐ型コンタクト層２０までの各層を、ＭＯＶＰＥ法等の周知の成長方法により形成する。ｐ型コンタクト層２０の形成後、アクセプタ不純物の活性化のため、例えば８００℃で熱処理を施す。次に、周知のフォトリソグラフィ技術により、ｐ型コンタクト層２０の表面の第１領域Ｒ１を、例えばＮｉマスクで被覆し、ｎ型クラッド層１６より上部の第１領域Ｒ１以外の活性層１７からｐ型コンタクト層２０までの各層を、ｎ型クラッド層１６の表面が露出するまで反応性イオンエッチング等により除去し、その後、Ｎｉマスクを除去する。この結果、第１領域Ｒ１には、テンプレート１５上に、ｎ型クラッド層１６からｐ型コンタクト層２０までの半導体積層部２１が形成され、第２領域Ｒ２には、テンプレート１５上に、表面が露出したｎ型クラッド層１６が形成される。
【００７８】
引き続き、基板全面にｎ電極２３の反転パターンとなるフォトレジストを形成しておき、その上に、ｎ電極２３となるＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕの４層金属膜を、電子ビーム蒸着法等により蒸着し、当該フォトレジストをリフトオフにより除去して、当該フォトレジスト上の４層金属膜を剥離し、必要に応じて、ＲＴＡ（瞬間熱アニール）等により熱処理を加えて、ｎ型クラッド層１６上にｎ電極２３を形成する。Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕの４層金属膜の膜厚は、例えば、記載順に、２０ｎｍ／１００ｎｍ／５０ｎｍ／１００ｎｍである。
【００７９】
引き続き、基板全面にｐ電極２２の反転パターンとなるフォトレジストを形成しておき、その上に、ｐ電極２２となるＮｉ／Ａｕの２層金属膜を、電子ビーム蒸着法等により蒸着し、当該フォトレジストをリフトオフにより除去して、当該フォトレジスト上の２層金属膜を剥離し、ＲＴＡ等により例えば４５０℃の熱処理を加えて、ｐ型コンタクト層２０の表面にｐ電極２２を形成する。Ｎｉ／Ａｕの２層金属膜の膜厚は、例えば、記載順に、６０ｎｍ／５０ｎｍである。
【００８０】
以上の要領で、図２〜図４に示す本発光素子１１のメッキ前素子構造が完成する。図２〜図４に示すメッキ前素子構造は、発光素子として必要な半導体積層部２１、ｐ電極２２、及び、ｎ電極２３を備えているため、この段階で、本ウェハ１０をダイシングして得られる素子単位をフリップチップ実装等によりサブマウント等に実装し、樹脂封止することで、発光素子として機能し得る。
【００８１】
しかし、本発光素子１１では、フリップチップ実装時のはんだ付け処理を容易化し、発光動作に伴う廃熱を効率的に放熱し、更に、電極及びはんだ材料中の金属原子のマイグレーションを抑制するために、図２〜図４に示すメッキ前素子構造に対して、更に、保護絶縁膜２４、第１及び第２メッキ電極２５，２６、フッ素樹脂膜２７が形成される。次に、第２製造工程を説明する。
【００８２】
引き続き、基板全面に、ＳｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜等の保護絶縁膜２４を、一例としてＣＶＤ法で成膜する。保護絶縁膜２４の膜厚は、例えば、１５０〜３５０ｎｍ程度である。尚、保護絶縁膜２４の成膜温度は、図２〜図４に示すメッキ前素子構造が形成されるまでに施した成膜温度及び熱処理温度の最低温度以下、例えば、６００℃程度に抑える。
【００８３】
引き続き、基板全面に成膜された保護絶縁膜２４の一部をエッチングで除去する。具体的には、周知のフォトリソグラフィ技術により、第１開口部２８と第２開口部２９とスクライブ領域ＳＬを除く領域をマスク層で被覆し、基板全面に成膜された保護絶縁膜２４を周知の反応性イオンエッチング等のドライエッチングにより除去し、その後、当該マスク層を除去する。これにより、素子領域ＲＥ内において、保護絶縁膜２４に第１開口部２８と第２開口部２９が形成される。ここまでが、窒化物半導体のウェハ製造プロセスで、これ以降がメッキ製造プロセスとなり、位置合わせ精度が低くなる。但し、以下に説明するメッキ製造プロセスは、上記ウェハ製造プロセスに引き続いて、ウェハ状態において実施される。
【００８４】
引き続き、基板全面に例えばＮｉをスパッタリング等で成膜して、電解メッキの給電用のシード膜３０を形成する。
【００８５】
引き続き、シード膜３０上にメッキ用の感光性シートフィルムを貼付し、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６を形成する箇所の当該フィルムを、フォトリソグラフィ技術により露光と現像を行って除去し、シード膜３０を露出させる。引き続き、シード膜３０に給電して、電解メッキ法により、露出したシード膜３０上に、第１本体電極２５０と第２本体電極２６０を形成する。引き続き、第１本体電極２５０と第２本体電極２６０で覆われていないシートフィルムを有機溶剤等で除去し、第１本体電極２５０と第２本体電極２６０で覆われていないシード膜３０を、ウェットエッチング等により除去する。
【００８６】
第１本体電極２５０と第２本体電極２６０の成膜直後の膜厚は概ね均一であるが、第１本体電極２５０は、第１領域Ｒ１上と第２領域Ｒ２の一部領域を跨って形成されており、第１本体電極２５０の下には、メサ、ｐ電極２２、ｎ電極２３、及び、保護絶縁膜２４の第１開口部２８の各段差が存在する。更に、上述の電解メッキ法では、シード膜３０に対して印加される電界の強さが不均等となる場合もあり得るため、第１本体電極２５０と第２本体電極２６０の成膜直後の膜厚にバラツキが生じる場合もある。従って、当該各段差や膜厚のバラツキによって、成膜直後の第１本体電極２５０の上面には、当該各段差分程度の凹凸が生じている可能性があり、第１本体電極２５０と第２本体電極２６０の上面の高さが揃っていない可能性がある。尚、本実施形態では、「高さ」とは、Ｚ方向の任意の位置（例えば、基板１２の表面）を基準とするＺ方向の距離を意味する。
【００８７】
従って、本実施形態では、引き続き、第１及び第２本体電極２５０，２６０の上面の凹凸を除去して平坦化するとともに、第１及び第２本体電極２５０，２６０の上面の高さを揃えるために、ＣＭＰ（化学機械研磨）法等の周知の研磨方法で、第１及び第２本体電極２５０，２６０の上面を研磨する。研磨後の第１本体電極２５０と第２本体電極２６０の好適な膜厚（第２領域Ｒ２上のシード膜３０の上面からの高さ）は、上述の通り、５０〜７５μｍ程度である。尚、上述のシートフィルムとシード膜３０の除去は、上記研磨工程後に行うこともできる。
【００８８】
引き続き、上記第１及び第２本体電極２５０，２６０の上面の研磨後に、第１及び第２本体電極２５０，２６０の上面及び側壁面の各露出面上に、例えば、下から順に、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕの３層の金属膜からなる第１及び第２表面金属膜２５１，２６１を、湿式メッキ法である周知の無電解メッキ法で成膜する。Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕの各層の膜厚は、例えば、下から順に、３〜７．５μｍ／５０〜１５０ｎｍ／５０〜１５０ｎｍである。
【００８９】
以上の第２製造工程により、第１及び第２メッキ電極２５，２６が形成される。第１メッキ電極２５は、第１メッキ電極２５直下のシード膜３０を介して、保護絶縁膜２４の第１開口部２８を通して露出したｐ電極２２の表面と電気的に接続される。更に、第２メッキ電極２６は、第２メッキ電極２６直下のシード膜３０を介して、保護絶縁膜２４の第２開口部２９を通して露出したｎ電極２３の表面と電気的に接続される。
【００９０】
次に、フッ素樹脂膜２７を形成する第３製造工程について、図１１〜図１５を参照して説明する。
【００９１】
第１及び第２メッキ電極２５，２６が形成された本ウェハ１０の表面全面に、フッ素を含まないネガタイプのフォトレジスト材をスピンコートして、フォトレジスト層を形成する（工程Ａ１）。引き続き、当該フォトレジスト層の露光に適した波長の紫外線を、基板１２の裏面側から照射する。照射された紫外線は、テンプレート１５及び半導体積層部２１を透過するが、ｐ電極２２、ｎ電極２３、第１メッキ電極２５、及び、第２メッキ電極２６を透過できないので、これらの電極の形成されていないスクライブ領域ＳＬ上に形成されたフォトレジスト層が露光される（工程Ａ２）。より正確に言えば、各素子単位のｎ電極２３の外周ラインより外側のスクライブ領域ＳＬとその側方領域が、露光される。本実施形態では、第１メッキ電極２５の外周ラインの全てが、保護絶縁膜２４を介してｎ電極２３上に位置しているので、ｎ電極２３より内側の領域は全て第１メッキ電極２５で覆われている。つまり、ｎ電極２３と第１メッキ電極２５が、フォトレジスト層の露光用のマスクとして利用される。
【００９２】
引き続き、ｎ電極２３と第１メッキ電極２５に遮蔽されて露光されなかったフォトレジスト層を現像処理により除去する（工程Ａ３）。これにより、図１１に示すように、スクライブ領域ＳＬとその側方領域上に形成されたフォトレジスト層が、フッ素樹脂膜２７の形成を阻止する第１マスク材料３２となる。ここで、スクライブ領域ＳＬ上に形成されたフォトレジスト層の膜厚は、例えば、０．１〜５μｍ程度で、第２領域Ｒ２内の保護絶縁膜２４とｎ電極２３の膜厚の合計より厚い。従って、スクライブ領域ＳＬ上のフォトレジスト層の上面位置は、間隙部３１内の保護絶縁膜２４の上面より高くなる。
【００９３】
引き続き、図１２に示すように、フッ素樹脂膜２７の形成を阻止する第２マスク材料３３を、本ウェハ１０の表面の全面において、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の各上面に塗布する（工程Ａ４）。第２マスク材料３３は、フッ素樹脂を含まないバインド樹脂（アクリル樹脂、エポキシ樹脂、セルロース系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、等）と有機溶剤と必要に応じて選択される添加物を混錬して得られる樹脂組成物であり、例えば、スクリーン印刷用のインク等が使用可能である。本実施形態では、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の各上面の高さは、略同じ高さに揃っているため、例えば、本ウェハ１０より面積の大きい平板状の板材の表面に第２マスク材料３３を塗布し、当該塗布面を本ウェハ１０の表面に押し当てて、第２マスク材料３３を、当該板材の表面から第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の各上面の全面に転写する。転写後、加熱或いは紫外線照射等により、第２マスク材料３３を第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の各上面に固着させる（工程Ａ５）。この場合、第２マスク材料３３は、転写時に第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の側壁面を垂れ落ちない程度の粘度（１〜１００Ｐａ・ｓ）であるのが好ましい。尚、第２マスク材料３３は、転写時に、側壁面を垂れ落ちても、側壁面の上端部を僅かに覆う程度であれば問題はない。また、第２マスク材料３３は、顔料や染料によって着色しておくことで、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の各上面に第２マスク材料３３が正しく転写されたか否かを目視或いは光学的に検査するのに都合が良い。
【００９４】
引き続き、図１３に示すように、第１マスク材料３２と第２マスク材料３３が表面に形成された本ウェハ１０の表面の全面に、例えば、スピンコーター等を用いて、フッ素樹脂膜２７となるフッ素樹脂を溶媒で希釈した塗工液２７０を注入する（工程Ａ６）。塗工液２７０の注入量は、第１及び第２メッキ電極２５，２６上の第２マスク材料３３が塗工液２７０で僅かに覆われる程度とし、塗工液２７０が、第１及び第２メッキ電極２５，２６の上面と側壁面、及び、第１及び第２メッキ電極２５，２６間の間隙部３１の底面に露出した保護絶縁膜２４の露出面を被覆するように注入する。尚、本ウェハ１０の表面への塗工液２７０の注入は、スピンコート以外に、インクジェット方式、ディスペンサー、或いはポッティングにより行っても良い。
【００９５】
引き続き、図１４に示すように、塗工液２７０を徐々に加熱しながら溶媒を蒸発させて、フッ素樹脂膜２７の原型となる樹脂膜２７１を、本ウェハ１０の上面の凹凸状態に沿って、本ウェハ１０の全面に形成する（工程Ａ７）。この時、塗工液２７０中のフッ素樹脂の濃度に応じて、塗工液２７０の上面の高さが本ウェハ１０の上面の凹凸状態に沿って徐々に低下して、第１及び第２メッキ電極２５，２６の各側壁面、第１及び第２メッキ電極２５，２６間の間隙部３１に露出した保護絶縁膜２４の露出面を被覆するように、当該原型樹脂膜２７１が形成される。当該原型樹脂膜２７１は、第１マスク材料３２と第２マスク材料３３の上面及び側面にも形成される。尚、当該原型樹脂膜２７１は、第１及び第２メッキ電極２５，２６の側壁面及び間隙部３１の底面を密に被覆していれば十分で、膜厚を不必要に厚くする必要はなく、例えば、数原子層（１０ｎｍ程度）の厚さでも良い。また、当該膜厚は、塗工液２７０中のフッ素樹脂の濃度及び原型樹脂膜２７１の形成箇所に応じて定まり、例えば、０．１〜１μｍ程度とするのが好ましい。
【００９６】
引き続き、原型樹脂膜２７１の形成後に、第１マスク材料３２と第２マスク材料３３を、第１マスク材料３２と第２マスク材料３３を溶解する有機溶媒（例えば、アセトン等）で溶解する（工程Ａ８）。この時、当該有機溶媒は、原型樹脂膜２７１を構成するフッ素樹脂は溶解せず、一方で、当該フッ素樹脂を透過して第１マスク材料３２と第２マスク材料３３を溶解する有機溶媒を使用する。溶解した第１マスク材料３２と第２マスク材料３３を洗浄して除去すると、第１マスク材料３２と第２マスク材料３３の上面を覆っていた原型樹脂膜２７１が同時に除去される。この結果、図１５に示すように、第１メッキ電極２５の側壁面、第２メッキ電極２６の側壁面、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６間の間隙部３１に露出した保護絶縁膜２４の露出面を被覆するフッ素樹脂膜２７が形成される。尚、原型樹脂膜２７１を構成するフッ素樹脂は溶解せず、且つ、第１マスク材料３２と第２マスク材料３３を同時に溶解できる適当な有機溶媒が存在しない場合は、当該フッ素樹脂は溶解せず、第１マスク材料３２を溶解可能な第１の有機溶媒で、第１マスク材料３２を溶解し、当該フッ素樹脂は溶解せず、第２マスク材料３３を溶解可能な第２の有機溶媒で、第２マスク材料３３を溶解するようにしても良い。
【００９７】
フッ素樹脂膜２７の形成箇所は、第１マスク材料３２と第２マスク材料３３によって被覆されていなかった箇所となる。第１マスク材料３２は、基本的に、スクライブ領域ＳＬ上を被覆するが、上述の露光処理では、ｎ電極２３と第１メッキ電極２５をマスクとして使用したため、ｎ電極２３の外周ラインとスクライブ領域ＳＬ間のスクライブ領域ＳＬの側方領域にも第１マスク材料３２が形成されるため、ｎ電極２３の外周ラインより外側（保護絶縁膜２４の露出面の外周端に相当）には、フッ素樹脂膜２７は形成されない。フッ素樹脂膜２７は、フリップチップ実装時のはんだ付けにおいて、はんだ材料が、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６間の間隙部３１の両電極が対向する箇所に付着するのを防止するハンダレジスト材として使用され、はんだ材料の金属原子のマイグレーションにより両電極間の短絡を防止するためのものである。よって、上述のように、フッ素樹脂膜２７がｎ電極２３の外周ラインより外側に形成されなくても、上記所期の目的は達成される。更に、第２マスク材料３３は、基本的に、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の上面に形成されるが、僅かに上面からはみ出て側壁面の上端部を被覆しても、当該側壁面の当該上端部より下側の大部分はフッ素樹脂膜２７により被覆されるので、はんだ材料が、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６間の間隙部３１の両電極が対向する箇所に付着するのを十分に抑制できる。
【００９８】
次に、フッ素樹脂膜２７の形成に使用する塗工液２７０について簡単に説明する。本発光素子１１をフリップチップ実装して得られる発光装置では、活性層１７から出射した紫外線は、基板１２を通過して、基板１２の裏面側から出射され、封止樹脂を通過して外部に放射される。よって、フッ素樹脂膜２７の形成箇所は、当該紫外線が出射される基板１２の裏面とは反対の本発光素子１１の上面側に位置するため、封止樹脂に使用する紫外線に対して透明なフッ素樹脂である必要性はない。
【００９９】
しかし、フリップチップ実装時の樹脂封止処理において、フッ素樹脂膜２７の形成後に第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の間の間隙部３１に残存する空隙にも、封止樹脂が充填されるため、本実施形態では、塗工液２７０に使用するフッ素樹脂として、封止樹脂として好適に用いられる非晶質フッ素樹脂を用いる。
【０１００】
非晶質フッ素樹脂は、大別して、末端官能基が金属に対して結合性を呈しない非反応性の官能基を有する非結合性フッ素樹脂（第１タイプの非晶質フッ素樹脂）と、末端官能基が金属に対して結合可能な反応性の官能基を有する結合性フッ素樹脂（第２タイプの非晶質フッ素樹脂）との２種類がある。本実施形態では、一態様例として、金属原子のマイグレーションの抑制効果の高い第１タイプの非晶質フッ素樹脂を使用する。
【０１０１】
当該第１タイプの非晶質フッ素樹脂は、より具体的には、重合体または共重合体を構成する構造単位が含フッ素脂肪族環構造を有し、上記末端官能基がＣＦ３等のパーフルオロアルキル基である。つまり、第１タイプの非晶質フッ素樹脂は、上記金属に対して結合性を呈する反応性の末端官能基を有していない。一方、上記第２タイプの非晶質フッ素樹脂の当該反応性の官能基は、一例として、カルボキシル基（ＣＯＯＨ）またはエステル基（ＣＯＯＲ）である。但し、Ｒはアルキル基を表す。
【０１０２】
また、含フッ素脂肪族環構造を有する構造単位としては、環状含フッ素単量体に基づく単位（以下、「単位Ａ」）、または、ジエン系含フッ素単量体の環化重合により形成される単位（以下、「単位Ｂ」）が好ましい。尚、非晶質フッ素樹脂の組成及び構造は、本願発明の本旨ではないため、当該単位Ａ及び単位Ｂに関する詳細な説明は割愛するが、当該単位Ａ及び単位Ｂに関しては、本願と同じ出願人による特許文献１の段落［００３１］〜［００６２］に詳細に説明されているので、参照されたい。
【０１０３】
塗工液２７０は、第１タイプの非晶質フッ素樹脂を、含フッ素溶媒、好ましくは、非プロトン性含フッ素溶媒に溶解して作製される。当該含フッ素溶媒についても、特許文献１の段落［００６７］〜［００７３］に詳細に説明されているので、参照されたい。尚、塗工液２７０中の第１タイプの非晶質フッ素樹脂の濃度は、フッ素樹脂膜２７が上述の膜厚（０．１〜１μｍ程度）となるように調整される。
【０１０４】
第１タイプの非晶質フッ素樹脂の市販品の一例として、サイトップ（旭硝子社製）等が挙げられる。尚、末端官能基がＣＦ３であるサイトップは、下記の化１に示す上記単位Ｂの重合体である。
【０１０５】
【化１】
2017022754.tif 000003
【０１０６】
以上の工程を経て、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６とフッ素樹脂膜２７を備えた本ウェハ１０が完成する。
【０１０７】
本ウェハ１０が完成した時点では、本発光素子１１はウェハ状態であるので、所定の検査工程を経て、周知のダイシング技術によって、スクライブ領域ＳＬに沿って本ウェハ１０を切断または割断することで、チップ状態の本発光素子１１が得られる。
【０１０８】
〈第２実施形態〉
次に、上記第１実施形態の一変形例として、本ウェハ１０及び本発光素子１１の別実施形態について説明する。第２実施形態に係る本ウェハ１０及び本発光素子１１は、第１実施形態と同じ素子構造を有するが、本ウェハ１０の製造方法の第３製造工程の細部において第１実施形態と相違する。以下、第３製造工程の相違する箇所について説明する。
【０１０９】
第１実施形態の第３製造工程では、工程Ａ１〜Ａ３により、フォトレジスト層からなる第１マスク材料３２を、スクライブ領域ＳＬとその側方領域上に形成したが、第２実施形態では、工程Ａ１〜Ａ３に代えて、工程Ａ１で使用したフォトレジスト材、或いは、工程Ａ４で使用した第２マスク材料３３を、インクジェット方式により、スクライブ領域ＳＬ上に、第１マスク材料３２として塗布し（工程Ｂ１）、加熱或いは紫外線照射等により、塗布した当該第１マスク材料３２をスクライブ領域ＳＬ上に固着させる（工程Ｂ２）。ここで、スクライブ領域ＳＬ上に形成された第１マスク材料３２の膜厚は、例えば、第１実施形態と同様、０．１〜５μｍ程度で、第２領域Ｒ２内の保護絶縁膜２４とｎ電極２３の膜厚の合計より厚い。従って、スクライブ領域ＳＬ上の第１マスク材料３２の上面位置は、間隙部３１内の保護絶縁膜２４の上面より高くなる。
【０１１０】
工程Ｂ１及びＢ２に引き続き、第１実施形態で説明した工程Ａ４〜Ａ８を同じ要領で実行する。この結果、スクライブ領域ＳＬ上と第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の上面を被覆せず、第１メッキ電極２５の側壁面、第２メッキ電極２６の側壁面、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６間の間隙部３１に露出した保護絶縁膜２４の露出面を被覆するフッ素樹脂膜２７が形成される。尚、第２実施形態では、ｎ電極２３の外周ラインとスクライブ領域ＳＬ間のスクライブ領域ＳＬの側方領域には第１マスク材料３２が形成されないため、フッ素樹脂膜２７は、ｎ電極２３の外周ラインより外側（保護絶縁膜２４の露出面の外周端に相当）にも形成される。
【０１１１】
〈第３実施形態〉
次に、上記第１または第２実施形態の一変形例として、本ウェハ１０及び本発光素子１１の別実施形態について説明する。第３実施形態に係る本ウェハ１０及び本発光素子１１は、第１実施形態と同じ素子構造を有するが、本ウェハ１０の製造方法の第３製造工程の細部において第１及び第２実施形態と相違する。以下、第３製造工程の相違する箇所について説明する。
【０１１２】
第１実施形態の第３製造工程では、工程Ａ４及びＡ５により、第２マスク材料３３を、予め第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の上面に形成した上で、工程Ａ６において、第１マスク材料３２と第２マスク材料３３が表面に形成された本ウェハ１０の表面の全面に、塗工液２７０を注入したが、第３実施形態では、工程Ａ４及びＡ５を実施せず、つまり、第２マスク材料３３を、予め第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の上面に形成せずに、工程Ａ６において、表面に第１マスク材料３２が形成された本ウェハ１０の表面の全面に、塗工液２７０を注入する。当該工程Ａ６に引き続き、第１実施形態で説明した工程Ａ７及びＡ８を同じ要領で実行する。この結果、スクライブ領域ＳＬ上を被覆せず、第１及び第２メッキ電極２５，２６の上面、第１及び第２メッキ電極２５，２６の側壁面、第１及び第２メッキ電極２５，２６間の間隙部３１に露出した保護絶縁膜２４の露出面を被覆するフッ素樹脂膜２７が形成される。引き続き、ＣＭＰ（化学機械研磨）法等の周知の研磨方法で、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１の最外面が露出し、最外層の金属（Ａｕ）が第１及び第２メッキ電極２５，２６の上面に残存するように、第１及び第２メッキ電極２５，２６の上面に形成されたフッ素樹脂膜２７を除去する（工程Ａ９）。この結果、スクライブ領域ＳＬ上と第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の上面を被覆せず、第１メッキ電極２５の側壁面、第２メッキ電極２６の側壁面、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６間の間隙部３１に露出した保護絶縁膜２４の露出面を被覆するフッ素樹脂膜２７が形成される。
【０１１３】
尚、第３実施形態では、工程Ａ９の研磨により、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１の最外層の金属がある程度研磨され薄膜化するため、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１を無電解メッキで成膜する際に、最外層の膜厚を第１及び第２実施形態より厚くするのが好ましい。また、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１の最外層の膜厚を第１及び第２実施形態より厚くする代わりに、或いは、追加して、工程Ａ９の研磨後に、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１の露出面に、最外層の金属（Ａｕ）を無電解メッキで再度成膜しても良い。
【０１１４】
尚、上述の工程Ａ４及びＡ５を実施せず、その代わりに、工程Ａ６〜Ａ８の実施後に工程Ａ９を実施する別実施形態は、第２実施形態の第３製造工程にも適用し得る。つまり、工程Ａ１〜Ａ３に代えて、第２実施形態で説明した工程Ｂ１及びＢ２を実行し、引き続き、工程Ａ４及びＡ５を実施せずに、工程Ａ６〜Ａ９を実施しても良い。
【０１１５】
〈第４実施形態〉
次に、上記第１乃至第３実施形態の一変形例として、本ウェハ１０及び本発光素子１１の別実施形態について、図１６を参照して説明する。図１６は、本発光素子１１のＢ−Ｂ’断面における素子構造の要部を模式的に示す要部断面図である。
【０１１６】
図１６に示すように、第４実施形態に係る本ウェハ１０及び本発光素子１１は、基本的に第１実施形態と同じ素子構造を有するが、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６間の間隙部３１において、フッ素樹脂膜２７と第１及び第２メッキ電極２５，２６の側壁面との間、及び、フッ素樹脂膜２７と当該間隙部３１の底面に露出した保護絶縁膜２４との間に、紫外線を透過しない不透明絶縁膜３４を備える。
【０１１７】
本実施形態では、不透明絶縁膜３４は、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＳｉＮ等の無機材料膜であり、使用する材料に応じた成膜方法で形成される。例えば、ＧａＰからなる不透明絶縁膜３４は、スパッタリングで成膜し、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＳｉＮ等はＣＶＤで成膜する。不透明絶縁膜３４の膜厚は、例えば、約３００ｎｍ程度であり、厚い方が遮光膜としては好ましい。
【０１１８】
上記第１〜第３実施形態の本ウェハ１０では、保護絶縁膜２４は、紫外線を透過するＳｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜等で形成されている。従って、本発光素子１１の活性層１７から出射した紫外線の一部は、基板１２の裏面から外部に出射せずに半導体積層部２１側に反射して、上記間隙部３１の底面に露出している保護絶縁膜２４を通過して、上記間隙部３１に入射する可能性がある。本実施形態では、間隙部３１の底面の下側には、ｎ電極２３が存在するため、紫外線が、間隙部３１の直下のｎ型クラッド層１６から保護絶縁膜２４を通過して間隙部３１に入射することは阻止されているが、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界付近のｎ電極２３が形成されていない箇所のｎ型クラッド層１６から保護絶縁膜２４に入射した紫外線が、保護絶縁膜２４を通過して、上記間隙部３１に入射する可能性がある。従って、不透明絶縁膜３４を上記間隙部３１の底面に露出している保護絶縁膜２４の上面を覆うように形成することで、保護絶縁膜２４を通過して間隙部３１に入射する紫外線をより確実に遮断することができる。
【０１１９】
次に、本ウェハ１０の製造方法における不透明絶縁膜３４の作製手順について説明する。第４実施形態における本ウェハ１０の製造方法は、図２〜図４に示すメッキ前素子構造の製造工程（第１製造工程）は、第１実施形態で説明した第１製造工程と全く同じである。また、図５及び図６に示すメッキ後素子構造の製造工程（第２製造工程）も、第１及び第２メッキ電極２５，２６の形成直後までは、第１実施形態で説明した第２製造工程と全く同じである。
【０１２０】
第４実施形態では、第２製造工程において、第１及び第２メッキ電極２５，２６の形成後の本ウェハ１０の表面の全面に、不透明絶縁膜３４となる無機材料膜を堆積する。無機材料膜がＧａＰの場合は、例えば、スパッタリングで堆積する。不透明絶縁膜３４は、第１及び第２メッキ電極２５，２６の間隙部３１の底面に露出した保護絶縁膜２４上に堆積すれば、上述の間隙部３１の紫外線の入射は遮断できる。よって、不透明絶縁膜３４が、第１及び第２メッキ電極２５，２６の側壁面の一部または全面に堆積されなくても、つまり、フッ素樹脂膜２７と第１及び第２メッキ電極２５，２６の側壁面との間に形成されなくても構わない。
【０１２１】
引き続き、第３製造工程に移行し、第１実施形態で説明した工程Ａ１〜Ａ３、或いは、第２実施形態で説明した工程Ｂ１及びＢ２を実施して、第１マスク材料３２をスクライブ領域ＳＬ上に形成する。第４実施形態では、第３実施形態と同様に、工程Ａ４及びＡ５を実施せず、つまり、第２マスク材料３３を、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の上面に形成せずに、工程Ａ６において、第１マスク材料３２が表面に形成された本ウェハ１０の表面の全面に、塗工液２７０を注入する。当該工程Ａ６に引き続き、第１実施形態で説明した工程Ａ７及びＡ８を同じ要領で実行する。この結果、スクライブ領域ＳＬを除く素子領域ＲＥ内において、不透明絶縁膜３４を被覆するフッ素樹脂膜２７が形成される。引き続き、ＣＭＰ（化学機械研磨）法等の周知の研磨方法で、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１の最外面が露出し、最外層の金属（Ａｕ）が第１及び第２メッキ電極２５，２６の上面に残存するように、第１及び第２メッキ電極２５，２６の上面に形成されたフッ素樹脂膜２７と不透明絶縁膜３４を同時に除去する（工程Ｃ９）。この結果、スクライブ領域ＳＬ上と第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６の上面を被覆せず、第１メッキ電極２５の側壁面、第２メッキ電極２６の側壁面、第１メッキ電極２５と第２メッキ電極２６間の間隙部３１に露出した保護絶縁膜２４の露出面を被覆するフッ素樹脂膜２７が形成されると同時に、当該フッ素樹脂膜２７と第１及び第２メッキ電極２５，２６の側壁面との間、及び、当該フッ素樹脂膜２７と当該間隙部３１の底面に露出した保護絶縁膜２４との間に、不透明絶縁膜３４が形成される。
【０１２２】
尚、第４実施形態では、工程Ｃ９の研磨により、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１の最外層の金属がある程度研磨され薄膜化するため、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１を無電解メッキで成膜する際に、最外層の膜厚を第１及び第２実施形態より厚くするのが好ましい。また、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１の最外層の膜厚を第１及び第２実施形態より厚くする代わりに、或いは、追加して、工程Ａ９の研磨後に、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１の露出面に、最外層の金属（Ａｕ）を無電解メッキで再度成膜しても良い。
【０１２３】
尚、上記工程Ｃ９では、第１及び第２メッキ電極２５，２６の上面に形成されたフッ素樹脂膜２７と不透明絶縁膜３４を、研磨処理により同時に除去したが、研磨処理に代えて、フォトリソグラフィとエッチングにより除去しても良い。
【０１２４】
〈第５実施形態〉
次に、上記第１乃至第３実施形態の一変形例として、本ウェハ１０及び本発光素子１１の別実施形態について説明する。上記第１乃至第３実施形態の本ウェハ１０及び本発光素子１１では、保護絶縁膜２４は、紫外線を透過するＳｉＯ２膜またはＡｌ２Ｏ３膜等で形成されているため、本発光素子１１の活性層１７から出射した紫外線の一部は、基板１２の裏面から外部に出射せずに半導体積層部２１側に反射して、上記間隙部３１の底面に露出している保護絶縁膜２４を通過して、上記間隙部３１に入射する可能性がある。上記第４実施形態では、不透明絶縁膜３４を別途設けることで、当該紫外線の間隙部３１への入射を阻止したが、第５実施形態では、保護絶縁膜２４を、紫外線を透過する材料で形成せずに、第４実施形態で説明した不透明絶縁膜３４と同様の紫外線を透過しない材料、即ち、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＳｉＮ等の無機材料膜を、ＣＶＤ法やスパッタリング等の周知の成膜方法により形成する。この場合の保護絶縁膜２４は、第１実施形態と同様に、１００ｎｍ〜１μｍ程度、より好ましくは１５０ｎｍ〜３５０ｎｍ程度の膜厚に形成される。しかし、保護絶縁膜２４に使用する材料によっては、例えば、ＳｉＮ等は、膜厚が薄いと紫外線を透過する可能性があり、紫外線に対して半透明膜となり得るため、発光波長に応じて膜厚を調整するのが好ましい。
【０１２５】
第５実施形態では、保護絶縁膜２４が紫外線を透過しない材料で形成されているため、本発光素子１１の活性層１７から出射した紫外線が、保護絶縁膜２４を通過して、上記間隙部３１に入射することが防止されるため、第４実施形態で説明した不透明絶縁膜３４を当該間隙部３１の底面に別途設ける必要はない。
【０１２６】
〈第６実施形態〉
次に、上記第１乃至第５実施形態の一変形例として、本ウェハ１０及び本発光素子１１の別実施形態について、図１７を参照して説明する。上記第１乃至第５実施形態の本ウェハ１０及び本発光素子１１では、第１マスク材料３２を、スクライブ領域ＳＬとその側方領域上、または、スクライブ領域ＳＬ上に形成して、フッ素樹脂膜２７が、スクライブ領域ＳＬとその側方領域上、または、スクライブ領域ＳＬ上に形成されないようにした。これにより、本ウェハ１０をスクライブ領域ＳＬに沿って切断或いは割断した際に、素子単位に分割された本発光素子１１の外周端部において、フッ素樹脂膜２７の外周端が損傷を受けて剥離するのが未然に防止できる。
【０１２７】
第６実施形態では、第１マスク材料３２を、スクライブ領域ＳＬとその側方領域上、または、スクライブ領域ＳＬ上に形成せずに、つまり、第３製造工程の工程Ａ１〜Ａ３或いは工程Ｂ１及びＢ２を実行せずに、その代わりに、スクライブ領域ＳＬとその側方領域上に、フッ素樹脂膜２７の下地膜として、第１タイプの非晶質フッ素樹脂を使用するフッ素樹脂膜２７より金属との結合性の高い上記第２タイプの非晶質フッ素樹脂から成る、或いは、上記第２タイプの非晶質フッ素樹脂を主として含む第２のフッ素樹脂膜３５を、例えば、インクジェット方式等により形成する（工程Ｄ１）。その後、第３製造工程の工程Ａ４〜Ａ８を実行する。尚、第６実施形態では、工程Ａ４及びＡ５を実行しない場合は、工程Ａ８の第１マスク材料３２と第２マスク材料３３の溶解処理は不要であり、工程Ａ９またはＣ９を実行する。第２のフッ素樹脂膜３５の膜厚は、不必要に厚くする必要はなく、フッ素樹脂膜２７の膜厚より薄くても良く、例えば、単層分子層の厚さでも良く、０．０１〜０．５μｍ程度とするのが好ましい。
【０１２８】
この結果、第６実施形態では、図１７に示すように、スクライブ領域ＳＬとその側方領域上にも、第２のフッ素樹脂膜３５を介して、フッ素樹脂膜２７が形成される。しかし、本ウェハ１０をスクライブ領域ＳＬに沿って切断或いは割断した際に、素子単位に分割された本発光素子１１の外周端部において、フッ素樹脂膜２７の外周端が損傷を受けても、上記第２のフッ素樹脂膜３５がバインダーとなって、本ウェハ１０の外周端において剥離するのが防止できる。尚、第２のフッ素樹脂膜３５は、スクライブ領域ＳＬの側方領域上に形成されていれば、上述の剥離は抑制される。また、第２のフッ素樹脂膜３５の形成されるスクライブ領域ＳＬの側方領域は、第２実施形態で説明したｎ電極２３の外周ラインとスクライブ領域ＳＬ間の領域に限らず、ｎ電極２３の外周ラインより内側に延長しても良い。
【０１２９】
尚、第６実施形態では、第３製造工程の工程Ａ１〜Ａ３或いは工程Ｂ１及びＢ２を実行しない場合を基本とするが、工程Ａ１〜Ａ３または工程Ｂ１及びＢ２を実行し、工程Ａ８により、少なくとも第１マスク材料３２を溶解除去して、フッ素樹脂膜２７が、スクライブ領域ＳＬとその側方領域上、または、スクライブ領域ＳＬ上に形成されないようにしても良い。
【０１３０】
〈第７実施形態〉
次に、チップ状態の本発光素子１１を、フリップチップ実装用の基台であるサブマウント４０に、フリップチップ実装方法により載置してなる本発光装置５０について、図１８〜図２０を参照して説明する。
【０１３１】
図１８に、本発光装置５０の一構成例の概略断面図を模式的に示す。図１８において、本発光素子１１は、上下が反転して、つまり、第１及び第２メッキ電極２５，２６の各上面が下向きになって、サブマウント４０上に載置されている。本発光素子１１は、上記第１乃至第４実施形態で説明した素子構造を有し、ダイシングされチップ状態となったものを使用する。尚、図１８では、一例として第１実施形態で説明した本発光素子１１を使用する場合の断面構造（図９の平面図のＢ−Ｂ’に沿ったＸＺ面に平行な断面）を例示している。また、図１８及び後述する図１９及び図２０に示すＸＹＺ座標軸は、本発光素子１１を基準に表示しているため、＋Ｚ方向が図中下向きとなっている。
【０１３２】
図１９は、サブマウント４０の平面視形状を示す平面図（Ａ）と、当該平面図（Ａ）におけるサブマウント４０の中心を通過するＸＺ面に平行な断面の断面形状を示す断面図（Ｂ）である。サブマウント４０は、絶縁性セラミックス等の絶縁材料からなる基材４１の表面の一部に、アノード側の第１金属電極配線４２とカソード側の第２金属電極配線４３が夫々形成されてなり、基材４１の側壁部４４の厚みＤ１が、側壁部４４より内側の中央部分の厚みＤ２より大きく、側壁部４４に囲まれた空間内に、本発光素子１１を封止する封止樹脂４５を収容可能に構成されている。更に、側壁部４４の上面に、本発光素子１１から出射される紫外線を透過する半球状の後述する封止樹脂４５と同じ非晶質フッ素樹脂製の集光性のレンズ４６が固定されている。封止樹脂４５は、レンズ４６によって覆われることで、側壁部４４に囲まれた空間内に固定される。尚、封止樹脂４５及びレンズ４６の紫外線透過特性は使用する本発光素子１１の発光波長に適合していれば良い。
【０１３３】
また、第１及び第２金属電極配線４２，４３は、上記基材４１に設けられた貫通電極（図示せず）を介して、基材４１の裏面側に設けられたリード端子４７，４８と接続している。サブマウント４０を別のプリント基板等の上に載置する場合に、当該プリント基板上の金属配線とリード端子４７，４８との間で電気的な接続が形成される。また、リード端子４７，４８は、基材４１の裏面の略全面を覆い、ヒートシンカーの機能を果たしている。本実施形態では、サブマウント４０の基材４１は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の絶縁材料で形成される。尚、基材４１は、放熱性の点でＡｌＮが好ましいが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ケイ素（ＳｉＮ）、または、窒化ホウ素（ＢＮ）であっても良く、また、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックスであっても良い。また、基材４１は、上記絶縁材料の無垢材に限らず、シリカガラスをバインダーとして上記絶縁材料の粒子を密に結合させた焼結体でも良く、更に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）薄膜、工業用ダイヤモンド薄膜等でも良い。第１及び第２金属電極配線４２，４３は、一例として、銅の厚膜メッキ膜と、当該厚膜メッキ膜の表面（上面及び側壁面）を被覆する１層または多層の表面金属膜で構成される。当該表面金属膜の最外層は、厚膜メッキ膜を構成する銅よりイオン化傾向の小さい金属（例えば、金（Ａｕ）または白金族金属（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ、または、これらの内の２以上の合金）または金と白金族金属の合金）で構成される。当該表面金属膜は、一例として、下から順に、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕの３層の金属膜で構成され、湿式メッキ法である周知の無電解メッキ法で成膜される。銅の厚膜メッキ膜の膜厚は、例えば、５０〜１００μｍ程度である。上記Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕの各層の膜厚は、例えば、下から順に、３〜７．５μｍ／５０〜１５０ｎｍ／５０〜１５０ｎｍである。上記一例では、第１及び第２金属電極配線４２，４３は、本発光素子１１側の第１及び第２メッキ電極２５，２６と、平面視形状を除き、同じ構成（多層構造）となる。尚、当該表面金属膜を形成後に、第１及び第２金属電極配線４２，４３の上面を研磨処理する場合には、当該表面金属膜の最外層の膜厚を、上記例示した膜厚より厚くしても良い。
【０１３４】
尚、サブマウント４０が、基材４１の裏面側にリード端子４７，４８を設けない構成の場合、基材４１は、絶縁材料だけで構成するのではなく、金属膜（例えば、Ｃｕ、Ａｌ等）と上述の絶縁材料からなる絶縁層の積層構造としても良い。
【０１３５】
フッ素樹脂製のレンズ４６は、例えば射出成形、トランスファー成形、圧縮成形等により、形成できる。当該成形用の型は、金属型、シリコーン樹脂型、または、これらの組み合わせを使用できる。また、基材４１は、側壁部４４を備えず、均一な厚みの平板状であっても良い。この場合、レンズ４６に代えて封止樹脂４５をレンズ形状に形成しても良い。例えば、後述する本発光装置５０の作製方法の工程Ｅ３で形成される第２の封止樹脂膜をレンズ形状に成形しても良い。また、レンズ４６は、フッ素樹脂製に限らず、本発光素子１１の発光波長に適合した紫外線透過性を有する他の材料であっても良く、好ましくは、封止樹脂４５との屈折率差が小さいものが良いが、例えば、石英ガラス製でも使用できなくはない。レンズ４６は、集光性レンズ以外に、使用目的に応じて光を拡散させるレンズであっても良く、また、必ずしも設ける必要はない。
【０１３６】
第１及び第２金属電極配線４２，４３は、図１９に示すように、側壁部４４に囲まれた基材４１の中央部分の表面に露出するように形成され、互いに離間して配置され、電気的に分離している。第１金属電極配線４２は、第１電極パッド４２０とそれに接続する第１配線部４２１で構成される。また、第２金属電極配線４３は、４つの第２電極パッド４３０とそれらに接続する第２配線部４３１で構成される。第１電極パッド４２０は、本発光素子１１の第１メッキ電極２５の平面視形状より僅かに大きい平面視形状を有し、基材４１の中央部分の中心に位置している。第２電極パッド４３０の平面視形状及び配置は、第１メッキ電極２５が第１電極パッド４２０と対面するように本発光素子１１を配置した場合に、４つの第２メッキ電極２６が４つの第２電極パッド４３０と夫々対面するように設定されている。図１９（Ａ）において、第１電極パッド４２０と第２電極パッド４３０に夫々ハッチングを付している。
【０１３７】
本発光素子１１は、第１及び第２メッキ電極２５，２６の各上面を下向きにして、第１メッキ電極２５と第１電極パッド４２０、４つの第２メッキ電極２６と４つの第２電極パッド４３０が、夫々対向してはんだ付けにより電気的及び物理的に接続して、基材４１の中央部分上に載置され固定されている。本実施形態では、本発光素子１１は、サブマウント４０にフリップチップ実装されている。
【０１３８】
本実施形態では、封止樹脂４５として、耐熱性、紫外線耐性、及び、紫外線透過性に優れ、本ウェハ１０のフッ素樹脂膜２７に使用したものと同様の第１タイプの非晶質フッ素樹脂を使用する。
【０１３９】
封止樹脂４５として、第１タイプの非晶質フッ素樹脂を使用する場合、第１タイプの非晶質フッ素樹脂は、末端官能基が金属に対して結合性を呈しない非反応性の官能基であるため、基材４１の表面や本発光素子１１の基板１２の裏面との結合が、末端官能基が金属に対して結合性を呈する反応性の官能基を有する結合性フッ素樹脂と比して、弱いことが懸念される。そこで、第１タイプの非晶質フッ素樹脂の結合性を高めるために、基材４１の表面が例えば最大６μｍ程度の凹凸のある粗面であるサブマウント４０を使用する。当該基材４１の表面の粗面は、例えば、ナノインプリント等により粗面化処理を施して形成しても良く、或いは、基材４１の表面が未研磨で、例えば最大６μｍ程度の凹凸が残存している粗面をそのまま使用して良い。但し、封止樹脂４５は、本発光素子１１とサブマウント４０の間の空隙にも回り込んで充填されるため、当該充填部分がアンカーとなって、封止樹脂４５が仮に基材４１の表面または基板１２の裏面から剥離しても、封止樹脂４５が本発光素子１１から外れてしまうことはない。
【０１４０】
次に、本発光装置５０の作製方法の概略を、図２０を参照して簡単に説明する。図２０は、図１８に示す本発光装置５０の第１及び第２メッキ電極２５，２６と第１及び第２金属電極配線４２，４３間がはんだ４９で接続されている箇所（図９の平面図のＢ−Ｂ’に沿ったＸＺ面に平行な断面の一部）を模式的に示す要部断面図である。
【０１４１】
先ず、ダイシングされた本発光素子１１のベアチップをサブマウント４０の第１及び第２金属電極配線４２，４３上に、周知のフリップチップ実装により固定する。具体的には、第１メッキ電極２５と第１金属電極配線４２が、はんだ４９を介して、物理的且つ電気的に接続し、第２メッキ電極２６と第２金属電極配線４３が、はんだ４９を介して、物理的且つ電気的に接続する（工程Ｅ１）。これにより、本発光素子１１のｐ電極２２と第１金属電極配線４２が、本発光素子１１のｎ電極２３と第２金属電極配線４３が、夫々電気的に接続される。はんだ付けは、リフロー方式等の周知のはんだ付け方法で実施可能であり、詳細な説明は割愛する。
【０１４２】
次に、第１タイプの非晶質フッ素樹脂を、含フッ素溶媒、好ましくは、非プロトン性含フッ素溶媒に溶解した塗工液を、サブマウント４０の側壁部４４に囲まれた空間内に、剥離性の良いテフロンニードル等を用いて注入した後、塗工液を徐々に加熱しながら溶媒を蒸発させて、サブマウント４０の側壁部４４の内壁面、第１及び第２金属電極配線４２，４３の上面、第１及び第２金属電極配線４２，４３の間の基材４１の露出面、本発光素子１１の上面及び側面、本発光素子１１とサブマウント４０の上面との間の間隙内に、夫々、非結合性の非晶質フッ素樹脂の第１の封止樹脂膜が形成される（工程Ｅ２）。尚、工程Ｂ２における溶媒の蒸発に当たっては、第１の封止樹脂膜内に気泡が残らないように、溶媒の沸点以下の低温域（例えば、室温付近）から溶媒の沸点以上の高温域（例えば、２００℃付近）まで徐々に加熱して、溶媒を蒸発させる。
【０１４３】
次に、サブマウント４０の側壁部４４に囲まれた空間内の工程２で形成された第１の封止樹脂膜の内側及び上方の空間内に、固体状の非結合性の非晶質フッ素樹脂を入れて、例えば、２５０℃〜３００℃の高温で溶融させ、その後徐々に冷却して第２の封止樹脂膜を形成する（工程Ｅ３）。
【０１４４】
最後に、レンズ４６を側壁部４４の上面に固定して（工程Ｅ４）、図１８に示す本発光装置５０が作製される。上述の作製方法では、封止樹脂４５は、第１及び第２の封止樹脂膜で構成される。レンズ４６は、例えば、上記特許文献１に開示されているように、接着剤により側壁部４４の上面に固定されるか、或いは、レンズ４６と側壁部４４に設けられた嵌合構造により側壁部４４の上面に固定される。尚、封止樹脂４５の形成方法及びレンズ４６の固定方法は、上記の例示した方法に限定されるものではない。また、レンズ４６は必ずしも設ける必要はない。
【０１４５】
〈第８実施形態〉
次に、上記第７実施形態の一変形例として、本発光装置５０の別実施形態について、図２１を参照して、説明する。第８実施形態に係る本発光装置５０は、本発光素子１１に関しては、第７実施形態で使用した本発光素子１１と同じである。第７実施形態の本発光装置５０と相違する点は、サブマウント４０である。図２１は、第７実施形態の図２０に対応する図で、本発光装置５０の第１及び第２メッキ電極２５，２６と第１及び第２金属電極配線４２，４３間がはんだ４９で接続されている箇所（図９の平面図のＢ−Ｂ’に沿ったＸＺ面に平行な断面の一部）を模式的に示す要部断面図である。
【０１４６】
第８実施形態では、図２１に示すように、サブマウント４０側においても、本発光素子１１に設けたフッ素樹脂膜２７と同様のフッ素樹脂膜５１が、第１及び第２金属電極配線４２，４３の各側壁面、及び、第１及び第２金属電極配線４２，４３間の間隙部の底面に露出した基材４１の表面を被覆するように形成されている。
【０１４７】
第８実施形態では、フッ素樹脂膜５１は、一例として、フッ素樹脂膜２７と同様に、第１実施形態で説明した第１タイプの非晶質フッ素樹脂で構成される。
【０１４８】
フッ素樹脂膜５１は、第１実施形態で説明したフッ素樹脂膜２７の形成に使用した塗工液２７０と同じ塗工液を、第１及び第２金属電極配線４２，４３間の間隙部の溝内に、インクジェット方式、ディスペンサー、或いはポッティング等により注入する。塗工液中のフッ素樹脂濃度は、フッ素樹脂膜５１の膜厚に応じて調整する。この時、塗工液が溝内からはみ出て、第１及び第２電極パッド４２０，４３０の上面に付着しないようにする。尚、第１及び第２電極パッド４２０，４３０の上面に塗工液が付着しないように、少なくとも第１及び第２電極パッド４２０，４３０の上面に、第１実施形態の第３製造工程で第１及び第２メッキ電極２５，２６の上面に塗布した第２マスク材料３３を、転写方式或いはインクジェット方式等の印刷手法で予め塗布した上で、塗工液を上記溝内に注入しても良い。この場合、第２マスク材料３３上に形成されたフッ素樹脂膜５１は、第２マスク材料３３を有機溶媒で溶解して除去することで、同時に除去される。第１実施形態の第３製造工程と同じ要領で、上記溝内に注入された塗工液を徐々に加熱しながら溶媒を蒸発させて、フッ素樹脂膜５１が形成される。
【０１４９】
フッ素樹脂膜５１は、第１及び第２金属電極配線４２，４３の側壁面と間隙部の底面との境界線（つまり、上記側壁面の下端）から上方に向けて当該側壁面を連続的に被覆するように形成されていれば良い。当該側壁面の上端部は、上記塗工液の乾燥工程で露出する可能性もあり、また、第２マスク材料３３によって一部被覆され、第２マスク材料３３の除去後に当該側壁面の上端が露出する場合もある。また、第１及び第２金属電極配線４２，４３間の間隙部の底面に露出した基材４１の表面も、第１及び第２電極パッド４２０，４３０から離間した箇所で、はんだが付着する可能性の低い箇所は、必ずしもフッ素樹脂膜５１で被覆されている必要はない。
【０１５０】
〈別の実施形態〉
以下に、上記第１乃至第８実施形態の変形例につき説明する。
【０１５１】
〈１〉上記第１乃至第６実施形態では、フッ素樹脂膜２７として、本発光素子１１をフリップチップ実装する際に、樹脂封止に使用するものと同じ、非晶質フッ素樹脂で構成される場合を説明したが、基板１２の裏面側から紫外線発光を外部に取り出す裏面出射型の発光素子においては、第１及び第２メッキ電極２５，２６間の間隙部３１は、当該光の取り出し経路に位置しないため、紫外線を透過する非晶質フッ素樹脂で構成されなくても構わない。つまり、フッ素樹脂膜２７は、紫外線に対して、上述の非晶質フッ素樹脂と同様の紫外線耐性を有する結晶質部分を有するフッ素樹脂で構成されても構わない。
【０１５２】
〈２〉上記第１乃至第６実施形態では、フッ素樹脂膜２７として、末端官能基が金属に対して結合性を呈しない非反応性の官能基を有する非結合性フッ素樹脂（第１タイプの非晶質フッ素樹脂）を使用する場合を説明した。しかし、フッ素樹脂膜２７として、一部に、末端官能基が金属に対して結合性を呈する反応性の官能基を有する結合性フッ素樹脂（第２タイプの非晶質フッ素樹脂）を使用しても良い。
【０１５３】
この場合、第２タイプの非晶質フッ素樹脂の方が、第１タイプの非晶質フッ素樹脂より、金属面に対する結合性が高いため、フッ素樹脂膜２７を、第２タイプの非晶質フッ素樹脂と第１タイプの非晶質フッ素樹脂の２層構造として、第１及び第２メッキ電極２５，２６の側壁面と直接接する第１層目に、膜厚の極めて薄い第２タイプの非晶質フッ素樹脂膜を形成し、その上に重ねて、第１タイプの非晶質フッ素樹脂膜を形成するのも好ましい実施形態である。この場合、第１層目と第２層目の合計膜厚は、第１〜第６実施形態で例示したフッ素樹脂膜２７と同じであれば良く、第１層目の膜厚は、数原子層の厚さ以上であれば良い。第１層目と第２層目の非晶質フッ素樹脂膜の成膜は、第１実施形態で説明した第３製造工程の工程Ａ６及びＡ７を、非晶質フッ素樹脂膜の上記タイプを入れ替えて２回繰り返した後、工程Ａ８に移行することで実現できる。尚、２回目の工程Ａ６において、１回目の工程Ａ７で形成した第１層目の原型樹脂膜２７１が一部溶解して膜厚が薄くなる可能性があるので、当該第１層目の原型樹脂膜２７１が全て溶解しない程度に厚めに成膜するのが好ましい。
【０１５４】
〈３〉上記第１乃至第６実施形態では、本発光素子１１の平面視形状において、一つの第１領域が第２領域によって囲まれる形態を例示したが、第１領域が複数のサブ領域に分割され、当該複数のサブ領域の夫々が第２領域によって囲まれる形態であっても良い。つまり、１つの素子領域ＲＥ内に複数のメサが存在し、その複数のメサの夫々に第１メッキ電極２５が個別に形成されても良く、或いは、１つの第１メッキ電極２５が複数のメサを覆うように形成されても良い。
【０１５５】
〈４〉上記第１乃至第６実施形態では、本ウェハ１０の製造方法の第２製造工程において、第１及び第２本体電極２５０，２６０の上面の凹凸を除去して平坦化し、高さを揃えるための研磨処理を実施しているが、上面の凹凸や高さの違いが、第１及び第２表面金属膜２５１，２６１の研磨前の第１及び第２本体電極２５０，２６０の無電解メッキ法による成膜、及び、本発光素子１１をフリップチップ実装する際のはんだ付け等において支障がない場合は、当該研磨処理を省略しても良い。
【０１５６】
〈５〉上記第７及び第８実施形態では、１つの本発光素子１１をサブマウント４０上に載置した本発光装置５０について説明したが、本発光装置は、サブマウントまたはＣＯＢ（ｃｈｉｐ  ｏｎ  ｂｏａｒｄ）用の配線基板等の基台上に、複数の本発光素子１１を載置して構成しても良い。この場合、複数の本発光素子１１を封止樹脂４５で、まとめて封止しても良く、また、１つずつ個別に封止しても良い。この場合、例えば、基台の表面に、封止する単位の１または複数の本発光素子１１の周りを囲む樹脂ダムを形成しておき、その樹脂ダムで囲まれた領域に、例えば、上記第７実施形態で説明した要領で、封止樹脂４５を形成する。
【０１５７】
本発光素子１１は、第１及び第２メッキ電極２５，２６の上面が平坦化され、高さを揃えることができるため、他の表面実装型の電子デバイス或いは電気素子（抵抗素子、コンデンサ、ダイオード、トランジスタ等）と同様に、ＣＯＢ用の配線基板等に直接はんだ付けにより実装可能である。従って、本発光素子１１は、１つの基台上に複数搭載することができ、更には、他の表面実装型の電子デバイス或いは電気素子とともに同じ基台上に載置することができる。尚、本発光素子１１を載置する基台は、サブマウント及びＣＯＢ用の配線基板に限定されるものではない。
【０１５８】
〈６〉本発光素子１１は、第１及び第２メッキ電極２５，２６、並びに、フッ素樹脂膜２７を備えることで、紫外線発光動作に伴う電極間に充填された封止樹脂に起因する電気的特性の劣化を防止できるという優れた特長を有する。
【０１５９】
従って、本発光素子１１のメッキ前素子構造は、図２〜図４に例示され第１実施形態で説明した積層構造、材料、膜厚、ＡｌＮモル分率等で構成されたメッキ前素子構造に限定されるものではなく、当該メッキ前素子構造に対しては種々の変更が可能である。例えば、図４に示すテンプレート１５を一例としたが、当該テンプレート１５に限定されるものではなく、例えば、ＡｌＮ層１３をエピタキシャル横方向成長法で形成されるＥＬＯ−ＡｌＮ層としても良く、ＡｌＧａＮ層１４を省略して良く、更には、サファイア基板１２に代えて他の基板を用いても良い。更に、上記実施形態で例示した本発光素子１１を構成するＡｌＧａＮまたはＧａＮの各層の膜厚及びＡｌＮモル分率は、一例であり、素子の仕様に応じて適宜変更可能である。また、上記実施形態では、電子ブロック層１８を設ける場合を例示したが、電子ブロック層１８は必ずしも設けなくても構わない。
【０１６０】
但し、本発光素子１１のメッキ前素子構造は、発光中心波長が３６５ｎｍ以下を想定しているため、少なくとも、１または複数のｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層からなる第１半導体層と、１または複数のＡｌＮモル分率が０以上のＡｌＧａＮ系半導体層からなる活性層と、１または複数のｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層を含む第２半導体層を積層してなる半導体積層部、１または複数の金属層からなるｎ電極、１または複数の金属層からなるｐ電極を備えて構成される。
【０１６１】
〈７〉上記第８実施形態では、フッ素樹脂膜５１として、第１乃至第６実施形態におけるフッ素樹脂膜２７と同様に、樹脂封止に使用するものと同じ、非晶質フッ素樹脂で構成される場合、更には、末端官能基が金属に対して結合性を呈しない非反応性の官能基を有する非結合性フッ素樹脂（第１タイプの非晶質フッ素樹脂）を使用する場合を説明した。しかし、フッ素樹脂膜５１においても、上記別実施形態の〈１〉及び〈２〉で説明したフッ素樹脂膜２７に対する別実施態様と同じ実施態様が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明に係る窒化物半導体ウェハ等は、発光中心波長が約３６５ｎｍ以下の発光ダイオードに利用可能であり、紫外線発光動作に伴う電極間に充填された封止樹脂に起因する電気的特性の劣化防止に有効である。
【符号の説明】
【０１６３】
１０：      窒化物半導体ウェハ
１１：      窒化物半導体紫外線発光素子
１２：      サファイア基板
１３：      ＡｌＮ層
１４：      ＡｌＧａＮ層
１５：      テンプレート
１６：      ｎ型クラッド層（ｎ型ＡｌＧａＮ）
１７：      活性層
１７０：    バリア層
１７１：    井戸層
１８：      電子ブロック層（ｐ型ＡｌＧａＮ）
１９：      ｐ型クラッド層（ｐ型ＡｌＧａＮ）
２０：      ｐコンタクト層（ｐ型ＧａＮ）
２１：      半導体積層部
２２：      ｐ電極
２３：      ｎ電極
２４：      保護絶縁膜
２５：      第１メッキ電極
２５０：    第１本体電極
２５１：    第１表面金属膜
２６：      第２メッキ電極
２６０：    第２本体電極
２６１：    第２表面金属膜
２７：      フッ素樹脂膜
２７０：    塗工液
２７１：    原型樹脂膜
２８：      第１開口部
２９：      第２開口部
３０：      シード膜
３１：      第１メッキ電極と第２メッキ電極の間隙部
３２：      第１マスク材料（フォトレジスト層）
３３：      第２マスク材料
３４：      不透明絶縁膜
３５：      第２のフッ素樹脂膜
４０：      サブマウント
４１：      基材
４２：      第１金属電極配線
４２０：    第１電極パッド
４２１：    第１配線部
４３：      第２金属電極配線
４３０：    第２電極パッド
４３１：    第２配線部
４４：      側壁部
４５：      封止樹脂
４６：      レンズ
４７，４８：リード端子
４９：      はんだ
５０：      窒化物半導体紫外線発光装置
５１：      フッ素樹脂膜
ＢＬ：      第１領域と第２領域の境界線
Ｃ：        凹部領域と周辺領域の境界
Ｒ１：      第１領域
Ｒ２：      第２領域
Ｒ３：      凹部領域
Ｒ４：      周辺領域
【図１】
2017022754.tif 000004
【図２】
2017022754.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017022754.tif 000009
【図７】
2017022754.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月4日(2017.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
基板上に複数の素子単位がマトリクス状に配列して形成された窒化物半導体ウェハであって、
前記素子単位の夫々が、
ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層を含む第１半導体層と、ＡｌＧａＮ系半導体層を含む活性層と、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層を含む第２半導体層を積層してなる半導体積層部、１または複数の金属層からなるｎ電極、１または複数の金属層からなるｐ電極、保護絶縁膜、前記ｐ電極の前記保護絶縁膜で被覆されていない露出面と接触する第１メッキ電極、前記ｎ電極の前記保護絶縁膜で被覆されていない露出面と接触する第２メッキ電極、及び、フッ素樹脂膜を備えた窒化物半導体紫外線発光素子であり、
前記素子単位の夫々において、
前記半導体積層部は、前記半導体積層部の表面と平行な面内において１つの前記素子単位が占有する領域を素子領域とした場合、前記素子領域内の一部の第１領域において、前記第１半導体層上に前記活性層と前記第２半導体層が積層し、前記素子領域内の前記第１領域以外の第２領域において、前記第１半導体層が露出するように形成され、
前記ｎ電極は、前記第２領域内の前記第１半導体層の露出面上に形成され、
前記ｐ電極は、前記第２半導体層の最上面に形成され、
前記保護絶縁膜は、前記半導体積層部の前記第１領域の外周側面の全面、前記第１領域と前記ｎ電極の間の前記第１半導体層の上面、及び、前記ｎ電極の外周端縁部の内の少なくとも前記第１領域と対向する部分を含む上面と側面を、少なくとも被覆し、且つ、前記ｎ電極の表面の少なくとも一部及び前記ｐ電極の表面の少なくとも一部を被覆せず露出するように、形成され、
前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極は、夫々、銅または銅を主成分とする合金からなる本体電極と、前記本体電極の上面及び側壁面を被覆する最外層が金または白金族金属の１層または多層の表面金属膜で構成され、
前記第１メッキ電極は、更に、前記第２メッキ電極から離間して、前記ｐ電極の露出面を含む前記第１領域の上面の全面、前記保護絶縁膜に被覆された前記第１領域の外周側面の全面、及び、前記第２領域の一部であって前記第１領域と接する境界領域を被覆するように形成されており、
前記フッ素樹脂膜は、少なくとも、前記第１メッキ電極の側壁面の上端部を除く部分、前記第２メッキ電極の側壁面の上端部を除く部分、及び、前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極間の間隙部に露出した前記保護絶縁膜の露出面の外周端を除く部分を、夫々連続して被覆していることを特徴とする窒化物半導体ウェハ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか１項に記載の窒化物半導体ウェハの製造方法であって、
前記基板上に、前記半導体積層部、前記ｎ電極、前記ｐ電極、前記保護絶縁膜、前記第１メッキ電極、及び、前記第２メッキ電極を形成した後、
前記複数の素子単位の隣接する前記素子領域間のチップ切断領域または前記チップ切断領域及びその側方領域に、前記フッ素樹脂膜の形成を阻止する第１マスク材料を形成し、
前記第１マスク材料の形成後のウェハ表面に、前記フッ素樹脂膜を構成するフッ素樹脂を含む塗工液を塗布し、
前記塗工液を乾燥させて前記フッ素樹脂膜を形成した後に、前記第１マスク材料と前記第１マスク材料上に形成された前記フッ素樹脂膜を除去することを特徴とする窒化物半導体ウェハの製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、基板上に複数の素子単位がマトリクス状に配列して形成された窒化物半導体ウェハであって、
前記素子単位の夫々が、ｎ型ＡｌＧａＮ系半導体層を含む第１半導体層と、ＡｌＧａＮ系半導体層を含む活性層と、ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層を含む第２半導体層を積層してなる半導体積層部、１または複数の金属層からなるｎ電極、１または複数の金属層からなるｐ電極、保護絶縁膜、前記ｐ電極の前記保護絶縁膜で被覆されていない露出面と接触する第１メッキ電極、前記ｎ電極の前記保護絶縁膜で被覆されていない露出面と接触する第２メッキ電極、及び、フッ素樹脂膜を備えた窒化物半導体紫外線発光素子であり、
前記素子単位の夫々において、
前記半導体積層部が、前記半導体積層部の表面と平行な面内において１つの前記素子単位が占有する領域を素子領域とした場合、前記素子領域内の一部の第１領域において、前記第１半導体層上に前記活性層と前記第２半導体層が積層し、前記素子領域内の前記第１領域以外の第２領域において、前記第１半導体層が露出するように形成され、
前記ｎ電極が、前記第２領域内の前記第１半導体層の露出面上に形成され、
前記ｐ電極が、前記第２半導体層の最上面に形成され、
前記保護絶縁膜が、前記半導体積層部の前記第１領域の外周側面の全面、前記第１領域と前記ｎ電極の間の前記第１半導体層の上面、及び、前記ｎ電極の外周端縁部の内の少なくとも前記第１領域と対向する部分を含む上面と側面を、少なくとも被覆し、且つ、前記ｎ電極の表面の少なくとも一部及び前記ｐ電極の表面の少なくとも一部を被覆せず露出するように、形成され、
前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極が、夫々、銅または銅を主成分とする合金からなる本体電極と、前記本体電極の上面及び側壁面を被覆する最外層が金または白金族金属の１層または多層の表面金属膜で構成され、
前記第１メッキ電極が、更に、前記第２メッキ電極から離間して、前記ｐ電極の露出面を含む前記第１領域の上面の全面、前記保護絶縁膜に被覆された前記第１領域の外周側面の全面、及び、前記第２領域の一部であって前記第１領域と接する境界領域を被覆するように形成されており、
前記フッ素樹脂膜が、少なくとも、前記第１メッキ電極の側壁面の上端部を除く部分、前記第２メッキ電極の側壁面の上端部を除く部分、及び、前記第１メッキ電極と前記第２メッキ電極間の間隙部に露出した前記保護絶縁膜の露出面の外周端を除く部分を、夫々連続して被覆していることを第１の特徴とする窒化物半導体ウェハを提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
上記目的を達成するために、本発明は、上記特徴の窒化物半導体ウェハを製造するための製造方法であって、
前記基板上に、前記半導体積層部、前記ｎ電極、前記ｐ電極、前記保護絶縁膜、前記第１メッキ電極、及び、前記第２メッキ電極を形成した後、
前記複数の素子単位の隣接する前記素子領域間のチップ切断領域または前記チップ切断領域及びその側方領域に、前記フッ素樹脂膜の形成を阻止する第１マスク材料を形成し、
前記第１マスク材料の形成後に、前記第１マスク材料に囲まれた前記素子領域に、フッ素樹脂を注入して前記フッ素樹脂膜を形成し、
前記フッ素樹脂膜の形成後に、前記第１マスク材料を除去することを第１の特徴とする窒化物半導体ウェハの製造方法を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
次に、本発光素子１１のウェハ状態での素子構造について説明する。本発光素子１１は、半導体積層部２１、ｐ電極２２、ｎ電極２３、保護絶縁膜２４、第１メッキ電極２５、第２メッキ電極２６、及び、フッ素樹脂膜２７を備えて構成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
図１０に、第１メッキ電極２５及び第２メッキ電極２６の平面視パターンの一例を示す。図１０において、ドットパターンを付した部分が第１メッキ電極２５及び第２メッキ電極２６である。また、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界線ＢＬを参照用に示している。第１メッキ電極２５及び第２メッキ電極２６の各外周ラインは、夫々、第２領域Ｒ２内の保護絶縁膜２４上に位置しており、互いに近接する箇所では、７５μｍ以上離間している。当該離間距離は１００μｍ以上が好ましく、１００〜１５０μｍ程度であるのがより好ましい。更に、第１メッキ電極２５の外周ラインは、保護絶縁膜２４を介してｎ電極２３上に位置しているのが好ましいが、ｎ電極２３の平面視形状によっては、ｎ電極２３上に位置していない部分があっても構わない。更に、図１０では、第１メッキ電極２５の外周ラインは、第２領域Ｒ２内の周辺領域Ｒ４に位置しているが、凹部領域Ｒ３の形状或いは大きさによっては、第１メッキ電極２５の外周ラインの一部が、凹部領域Ｒ３内に入っていても良い。第２メッキ電極２６の外周ラインは、保護絶縁膜２４の第２開口部２９の外周ラインより、例えば０〜３０μｍ程度、外側に位置しているのが好ましい。但し、第２メッキ電極２６の外周ラインの一部または全部が、保護絶縁膜２４の第２開口部２９の外周ラインと一致、或いは、内側に位置していても、第２メッキ電極２６に被覆されていないｎ電極２３が第２開口部２９から露出するだけであるので、当該露出したｎ電極２３と第１メッキ電極２５間の離間距離を、上述の第１メッキ電極２５及び第２メッキ電極２６間の離間距離と同様に確保できれば、また、第２メッキ電極２６の上面の面積が、後述するはんだ付けに必要な面積を確保できれば、特に問題はない。第１メッキ電極２５の外周ラインの内側の第２領域Ｒ２が、第１メッキ電極２５の形成領域の内の第２領域Ｒ２の一部であって第１領域Ｒ１と接する境界領域に相当する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
次に、第１タイプの非晶質フッ素樹脂を、含フッ素溶媒、好ましくは、非プロトン性含フッ素溶媒に溶解した塗工液を、サブマウント４０の側壁部４４に囲まれた空間内に、剥離性の良いテフロンニードル等を用いて注入した後、塗工液を徐々に加熱しながら溶媒を蒸発させて、サブマウント４０の側壁部４４の内壁面、第１及び第２金属電極配線４２，４３の上面、第１及び第２金属電極配線４２，４３の間の基材４１の露出面、本発光素子１１の上面及び側面、本発光素子１１とサブマウント４０の上面との間の間隙内に、夫々、非結合性の非晶質フッ素樹脂の第１の封止樹脂膜が形成される（工程Ｅ２）。尚、工程Ｅ２における溶媒の蒸発に当たっては、第１の封止樹脂膜内に気泡が残らないように、溶媒の沸点以下の低温域（例えば、室温付近）から溶媒の沸点以上の高温域（例えば、２００℃付近）まで徐々に加熱して、溶媒を蒸発させる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４３】
次に、サブマウント４０の側壁部４４に囲まれた空間内の工程Ｅ２で形成された第１の封止樹脂膜の内側及び上方の空間内に、固体状の非結合性の非晶質フッ素樹脂を入れて、例えば、２５０℃〜３００℃の高温で溶融させ、その後徐々に冷却して第２の封止樹脂膜を形成する（工程Ｅ３）。
【国際調査報告】
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