(57)【要約】  六角形状に形成された半導体発光素子が２次元状に多数形成された半導体発光装置で、光の取り出し効率が低下しないように、光の取り出し面側に正電極及び負電極を形成した半導体発光装置を提供する。  成長用基板１上に選択成長用マスク１１が形成され、選択成長用マスク１１の一部が除去された領域にＡｌＮバッファ層２が形成される。ＡｌＮバッファ層２上には、アンドープＧａＮ層３、ｎ型ＧａＮ層４、活性層５、ｐ型ＧａＮ層６が順に積層され、素子間を分離する分離溝Ａが形成される。各半導体発光素子Ｄのｐ電極８及びｎ電極７が六角形状の光の取り出し面側に形成され、隣接する半導体発光素子のｐ電極同士又はｎ電極同士は、分離溝Ａを挟んで隣接するように配置される。
2009088084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に六角形状の半導体発光素子が２次元状に複数形成された半導体発光装置であって、
各半導体発光素子の正電極及び負電極が六角形状の光の取り出し面側に形成され、隣接する半導体発光素子の正電極同士又は負電極同士は、各半導体発光素子を分離している分離溝を挟んで隣接するように配置されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
基板上に六角形状の半導体発光素子が２次元状に複数形成された半導体発光装置であって、
各半導体発光素子の正電極及び負電極が六角形状の光の取り出し面側に形成され、隣接する半導体発光素子間の一方の素子における正電極と他方の素子における負電極は、各半導体発光素子を分離している分離溝を挟んで隣接するように配置されていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
前記半導体発光素子における正電極及び負電極は、六角形の一辺又は頂点を挟んだ二辺を利用した形状となっており、正電極と負電極とは対向して配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記半導体発光素子の正電極又は負電極の少なくとも一方は、素子形状の六角形の一辺と平行な長辺を有する四角形に形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記各半導体発光素子の正電極又は負電極の少なくとも一方は、素子形状の六角形の頂点を挟んだ二辺と平行な二辺を用いた、くの字形状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記各半導体発光素子の正電極又は負電極の少なくとも一方は、素子形状の六角形の頂点を挟んだ二辺と平行な二辺を用いた扇形状又は三角形状のいずれかに形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記半導体発光装置に電力を供給するワイヤー接続用の金属電極を、少なくとも隣接する２つ以上の前記半導体発光素子表面に渡って連続的に形成したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記金属電極は、前記半導体発光素子の上面及び側面に渡って連続的に形成されていることを特徴とする請求項７記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子が２次元状に多数形成された半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板上に複数の化合物半導体層を積層して形成した半導体発光素子が知られている。半導体発光素子の代表的なものとしてＬＥＤ(Light Emitting Diode)が知られている。ＬＥＤは化合物半導体（ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＡｓ等）のｐｎまたはｐｉｎの接合を形成し、これに順方向電圧を印加することにより接合内部にキャリアを注入、その再結合の過程で生じる発光現象を利用したものである。【０００３】
このようなＬＥＤは従来、ＧａＡｓやＩｎＰなどの単結晶基板上にＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰなどそれぞれの基板に格子整合した化合物半導体をＬＰＥ(liquid phase epitaxy)法、ＭＯＣＶＤ(metal organic chemical vapordeposition)法、ＶＰＥ(vapor phase epitaxy)法、ＭＢＥ(molecular beam epitaxy)法などの結晶成長法を用いてエピタキシャル成長し、加工を施すことで製造される。【０００４】
また、近年では、窒化物半導体が、照明やバックライト用の光源等に使用される青色ＬＥＤや多色化で使用されるＬＥＤ、ＬＤ等に用いられている。窒化物半導体発光素子では、サファイア基板等の基板上に、ＭＯＣＶＤ法等を用いて、ｐｎまたはｐｉｎの接合を形成する。【０００５】
以上のように、半導体発光素子が形成されるが、この半導体発光素子を共通の基板上に多数形成して、アレイ状に半導体発光素子を配置した半導体発光装置が作製されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−６５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、複数の半導体発光素子を共通の基板上に形成する場合、互いに分離して形成される半導体発光素子は、円形、又は正方形や長方形の矩形状に形成されている。発光素子を高密度に配置するには、通常、矩形状の発光素子が作製される。そして、電極は素子の形状に合わせて矩形状に形成されるのが一般的である。【０００７】
例えば、１次元アレイ状に素子を形成し、ｐ電極（正電極）とｎ電極（負電極）が同一面側で、かつ光の取り出し方向に存在する場合には、各電極とワイヤーボンディング用電極との配線は、１次元アレイ状に素子が並ぶ方向とは直角方向の相反する一端部へ交互に引き出して接続すれば良い。【０００８】
しかし、２次元アレイ状に素子を形成する場合には、各素子のｐ電極及びｎ電極とワイヤーボンディング用電極パッドとの間の配線を行うのは簡単ではなく、配線が各素子の光の取り出し面を横切って行われると光取り出し面からの光を遮ってしまう。この光を遮る割合が増えると、光の取り出し効率が極端に低下するという問題があった。【０００９】
また、例えば、窒化物半導体は六方晶の結晶構造を持ち、Ｇａ原子又はＮ原子が成長表面方向になる結晶極性（ｃ軸方向に成長）を有している。したがって、素子形状そのものを六角形状にして、六角形の光の取り出し面にｐ電極とｎ電極を配置するような半導体発光素子が提案されている。【００１０】
上記のように、六角形状であると、各素子を高密度に配置した場合、上記円形や矩形状の素子よりも、さらに、ｎ電極及びｐ電極とワイヤーボンディング用電極との接続は、難しくなり、光取り出し面からの光を遮る割合が多くなるという問題があった。【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、六角形状に形成された半導体発光素子が２次元状に多数形成された半導体発光装置で、光の取り出し効率が低下しないように、光の取り出し面側に正電極及び負電極を形成した半導体発光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、基板上に六角形状の半導体発光素子が２次元状に複数形成された半導体発光装置であって、各半導体発光素子の正電極及び負電極が六角形状の光の取り出し面側に形成され、隣接する半導体発光素子の正電極同士又は負電極同士は、各半導体発光素子を分離している分離溝を挟んで隣接するように配置されていることを特徴とする半導体発光装置である。【００１３】
また、請求項２記載の発明は、基板上に六角形状の半導体発光素子が２次元状に複数形成された半導体発光装置であって、各半導体発光素子の正電極及び負電極が六角形状の光の取り出し面側に形成され、隣接する半導体発光素子間の一方の素子における正電極と他方の素子における負電極は、各半導体発光素子を分離している分離溝を挟んで隣接するように配置されていることを特徴とする半導体発光装置である。【００１４】
また、請求項３記載の発明は、前記半導体発光素子における正電極及び負電極は、六角形の一辺又は頂点を挟んだ二辺を利用した形状となっており、正電極と負電極とは対向して配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の半導体発光装置である。【００１５】
また、請求項４記載の発明は、前記半導体発光素子の正電極又は負電極の少なくとも一方は、素子形状の六角形の一辺と平行な長辺を有する四角形に形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体発光装置である。【００１６】
また、請求項５記載の発明は、前記各半導体発光素子の正電極又は負電極の少なくとも一方は、素子形状の六角形の頂点を挟んだ二辺と平行な二辺を用いた、くの字形状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体発光装置である。【００１７】
また、請求項６記載の発明は、前記各半導体発光素子の正電極又は負電極の少なくとも一方は、素子形状の六角形の頂点を挟んだ二辺と平行な二辺を用いた扇形状又は三角形状のいずれかに形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体発光装置である。【００１８】
また、請求項７記載の発明は、前記半導体発光装置に電力を供給するワイヤー接続用の金属電極を、少なくとも隣接する２つ以上の前記半導体発光素子表面に渡って連続的に形成したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体発光装置である。【００１９】
また、請求項８記載の発明は、前記金属電極は、前記半導体発光素子の上面及び側面に渡って連続的に形成されていることを特徴とする請求項７記載の半導体発光装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、基板上に分離溝を隔てて、六角形状の半導体発光素子が２次元状に複数形成されており、各半導体発光素子の六角形形状の光の取り出し面側に正電極及び負電極が設けられるとともに、隣接する半導体発光素子の正電極同士、負電極同士は分離溝を挟んで隣接するように配置されている。したがって、配線を用いて電極を接続する場合、光取り出し面を跨らずに、隣接する半導体発光素子の同じ極性の電極を最短距離で配線接続することができるため、個々の素子毎にワイヤーボンディング用電極に配線するよりも、配線本数を減らすことができ、光を遮る割合が減少する。また、各電極間配線を接続するための配線を分離溝に設けることができ、光取り出し面を跨らずに、電力供給ラインを構成することができる。【００２１】
また、他方の発明では、基板上に分離溝を隔てて、六角形状の半導体発光素子が２次元状に複数形成されており、各半導体発光素子の六角形形状の光の取り出し面側に正電極及び負電極が設けられるとともに、隣接する半導体発光素子間の一方の素子における正電極と他方の素子における負電極は、分離溝を挟んで隣接するように配置されている。したがって、配線を用いて電極を接続する場合、光取り出し面を跨らずに、隣接する半導体発光素子の異なる極性の電極を最短距離で配線接続することができ、２次元状に配置された素子の端部からワイヤーボンディング用電極に配線すれば良いので、配線によって光を遮ることがほとんど発生せず、特に効果が高い。また、各電極間配線を接続するための配線を分離溝に設けることができ、光取り出し面を跨らずに、電力供給ラインを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の半導体発光装置の断面構造の一例を示す図である。
【図２】本発明の半導体発光装置における半導体発光素子の正電極及び負電極の形状例を示す図である。
【図３】選択成長用マスクの形状例を示す図である。
【図４Ａ】半導体発光素子を並列接続した場合の配線状態を示す平面図である。
【図４Ｂ】半導体発光素子を並列接続した場合の配線状態を示す平面図である。
【図５】半導体発光素子を直列接続した場合の配線状態を示す平面図である。
【図６】図８の半導体発光装置のＣ−Ｃ断面構造の一例を示す図である。
【図７】図８の半導体発光装置のＢ−Ｂ断面構造の一例を示す図である。
【図８Ａ】ワイヤーボンディング用電極が形成された半導体発光装置の平面図である。
【図８Ｂ】ワイヤーボンディング用電極が形成された半導体発光装置の平面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１、３１    成長用基板
２、３２    ＡｌＮバッファ層
３、３３    アンドープＧａＮ層
４、３４    ｎ型ＧａＮ層
５、３５    活性層
６、３６    ｐ型ＧａＮ層
７、３９    ｎ電極
８、４０    ｐ電極
１１        選択成長用マスク
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の１枚のウエハからなる半導体発光装置を示す。【００２５】
本発明の半導体発光装置は、共通の基板上に半導体発光素子を２次元状に多数形成した構成となっている。半導体発光素子は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ等の半導体を用いて作製することができるが、本実施例では、窒化物半導体による発光素子を例にとり、説明することとする。【００２６】
窒化物半導体は、既知のＭＯＣＶＤ法等によって形成する。ここで、窒化物半導体は、ＡｌＧａＩｎＮ４元混晶を表し、いわゆるIII−V族窒化物半導体と呼ばれるもので、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表すことができる。【００２７】
成長用基板１上に選択成長用マスク１１が形成され、選択成長用マスク１１の一部が除去された領域にＡｌＮバッファ層２が形成される。ＡｌＮバッファ層２上には、アンドープＧａＮ層３、ｎ型ＧａＮ層４、活性層５、ｐ型ＧａＮ層６が順に積層されており、これらの各半導体層は、ＭＯＣＶＤ法によって形成される。各半導体発光素子Ｄは、選択横方向成長と呼ばれる方法によって分離した状態に形成され、丁度、選択成長用マスク１１の上部に、素子間を分離する分離溝Ａが形成される。ここで、選択成長又は選択横方向成長（ＥＬＯ：Epitaxial Lateral Overgrowth）は、転位を低減する方法として良く知られている。【００２８】
また、活性層５は、ＧａＮからなる障壁層と、ＩｎＸ１Ｇａ１−Ｘ１Ｎ（０＜Ｘ１）からなる井戸層との多重量子井戸構造で構成される。また、成長用基板１としてはサファイア基板等が用いられるが、その他にも六方晶構造（ウルツ鉱構造）を持つ基板であれば良い。また、アンドープＧａＮ層３に替えてｎ型不純物ＳｉドープＧａＮ層で構成しても良い。【００２９】
ＡｌＮバッファ層２〜ｐ型ＧａＮ層６までを選択成長させるのであるが、選択成長用マスク１１には、絶縁膜が用いられ、絶縁膜としては、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＯ２等がある。【００３０】
ｐ型ＧａＮ層６からｎ型ＧａＮ層４の一部が露出するまでメサエッチングして、六角形状のメサ領域Ｄ１が形成される。したがって、半導体発光素子Ｄは、台座領域Ｄ２とメサ領域Ｄ１とで構成される。露出したｎ型ＧａＮ層４上にｎ電極（負電極）７が、ｐ型ＧａＮ層６上にｐ電極（正電極）８が設けられる。また、図示はしていないが、ｐ型ＧａＮ層６上にＺｎＯ等の透明電極を形成しても良く、この場合は、透明電極上にｐ電極８が設けられる。ｐ電極８はＡｌ／Ｎｉ等の金属多層膜、ｎ電極７もＡｌ／Ｎｉ等で構成される。【００３１】
ｐ電極８及びｎ電極７の上面を除いて、各半導体発光素子Ｄの表面はすべて絶縁膜９で覆われている。絶縁膜９には、絶縁性が高く発光波長に対して透明なＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＯ２等が用いられる。絶縁膜９には、ｎ電極７上及びｐ電極８上にコンタクトホールが設けられており、コンタクトホールを介して金属配線１２や金属配線１３と接続されている。金属配線１２、１３は、Ｎｉ／ＡｌやＴｉ／Ａｌの金属多層膜を用いることができ、Ｎｉ／Ａｌの場合は、例えば３００Å／８０００Åの各膜厚で、Ｔｉ／Ａｌの場合は、例えば５００Å／８０００Åの各膜厚とすることができる。【００３２】
図４Ａは、図１の構成を上から見た平面図であり、ｎ電極７、ｐ電極８、金属配線１２、１３との関係をわかりやすくするために、絶縁膜９を取り除いた状態で記載している。ここで、活性層５からの発光は、図１のｐ電極８側、すなわち、ｐ型ＧａＮ層６の上面から取り出されるようになっている。【００３３】
また、図１、４Ａは、各半導体発光素子Ｄのｐ電極８とｎ電極７について、同極性の電極を接続し、各半導体発光素子Ｄを並列接続した場合の構成を示している。図４Ａに示すように、端部の金属配線１４、１５と接続される電極を除いては、隣接する半導体発光素子のｐ電極８同士が素子間を分離する分離溝Ａを挟んで隣接するように形成されている。また、金属配線１２、１３、１４、１５のうちの少なくとも２つの金属配線は、図示はしていないが、ワイヤーボンディング用電極に接続され、電圧が供給される。【００３４】
したがって、隣接するｐ電極８同士、又はｎ電極７同士が光取り出し面を跨らずに、最短距離で接続することができる。また、各電極間配線を接続する配線を分離溝Ａの領域に設けることができる。ここで、図４Ａのように、電極間配線と、この配線を繋ぐ接続配線とを一体化した金属配線１２、１３としても良い。このようにして、光取り出し面上を横切って配線する可能性のある配線数を減らすことができるので、光取り出し効率を高く維持できる。また、図４Ｂのように、隣接する２つの半導体発光素子を逆極性にして並列に接続し、これらを多数配置するようにしても良い。【００３５】
一方、図５は、各半導体発光素子Ｄの配置状態を上から見た平面図であり、絶縁膜９を取り除いた状態で記載しているが、図４Ａ、４Ｂとは異なり、各半導体発光素子Ｄのｐ電極８とｎ電極７について、異極性の電極を接続し、各半導体発光素子Ｄを直列接続した場合の構成を示している。【００３６】
図５に示すように、端部の金属配線２１、２２と接続される電極を除いては、隣接する半導体発光素子間において、一方の素子のｐ電極８と他方の素子のｎ電極７が素子間を分離する分離溝Ａを挟んで隣接するように形成されている。このように、一方の素子の電極から、隣接する他の２つの素子における電極に対し、電極間を接続する金属配線２０を二股に分岐するように形成しても良い。また、金属配線２１、２２は、図示はしていないが、ワイヤーボンディング用電極に接続され、電圧が供給される。【００３７】
したがって、分離溝を挟んで隣接するｐ電極８とｎ電極７との金属配線２０は、光取り出し面を跨らずに、最短距離で接続することができる。このようにして、光取り出し面上を横切って配線する可能性のある配線数を実質的に０にすることができるので、半導体発光素子を直列に接続した場合には、特にその効果が高く、光取り出し効率を高く維持できる。【００３８】
なお、上述した金属配線１４、１５、２１、２２の材料については、金属配線１２、１３同様、Ｎｉ／ＡｌやＴｉ／Ａｌの金属多層膜を用いることができ、Ｎｉ／Ａｌの場合は、例えば３００Å／８０００Åの各膜厚で、Ｔｉ／Ａｌの場合は、例えば５００Å／８０００Åの各膜厚とすることができる。【００３９】
また、図４Ａ、４Ｂ、５のいずれの構成の場合でも、隣接する半導体発光素子間のｐ電極とｐ電極を接続する配線、あるいは、ｐ電極とｎ電極とを接続する配線は、六角形状の半導体発光素子Ｄに形成された１２個の頂点をすべてを避けた構成としている。半導体発光素子Ｄの台座領域Ｄ２における六角形の頂点及びメサ領域Ｄ１における六角形の頂点のいずれも角を形成しているため、電界が集中する。したがって、電極間の配線が半導体発光素子Ｄに形成された１２個の頂点のいずれかの上を跨って形成されると、配線と半導体発光素子Ｄとが短絡しやすくなるので、これを避けるためである。【００４０】
他方、各半導体発光素子Ｄに形成されるｐ電極８、ｎ電極７の形状について、図２に示す。これは、図１に記載した半導体発光素子Ｄを上から見た平面図で示したものである。電極の配置は、活性層５での発光面積が最大で、かつ、各半導体発光素子相互の配線が簡単になる位置に形成される。【００４１】
金属で構成されるｐ電極８、ｎ電極７は、光を反射、又は吸収してｐ型ＧａＮ層６からの光の取り出し効率を低下させる。したがって、特にｐ電極８の面積を小さくすれば良いのであるが、小さくしすぎると、コンタクト抵抗が大きくなってしまい問題である。そこで、ｐ型ＧａＮ層６等に対して、ある程度の接触面積を維持しつつ、発光の強い領域を遮らないようにするために、ｐ電極又はｎ電極は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、素子形状と相似な六角形の一辺又は頂点を挟んだ二辺を利用した形状となっており、正電極と負電極とは対向して配置されている。【００４２】
なお、ｐ電極８、ｎ電極７ともに、その面積は、半導体発光素子Ｄの六角形面積、すなわち図２の外側の六角形の面積の１０％〜２０％程度になるように形成されている。【００４３】
図２（ａ）は、ｐ電極８、ｎ電極７ともに、半導体発光素子Ｄの形状の六角形の一辺と平行な長辺を有する四角形に形成されている。図２（ｂ）は、ｐ電極８、ｎ電極７ともに、半導体発光素子形状の六角形の頂点を挟んだ二辺と平行な二辺を用いており、「く」の字形状に形成されている。図２（ｃ）は、ｐ電極８、ｎ電極７ともに、半導体発光素子形状の六角形の頂点を挟んだ二辺と平行な二辺を利用しており、扇形状に形成されている。図２（ｃ）では、扇形とせずに、円弧部分を直線形状にして三角形としても良い。【００４４】
ここで、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、ｎ電極７の長手方向の全体の長さをＬ２、六角形状のメサ領域Ｄ１の辺のうち、ｎ電極７と対向している辺の全体の長さをＬ１とする。Ｌ２は、発光に寄与する領域から外れた領域にあるｎ電極７の長さを示しており、Ｌ２を大きくしても、光取り出し効率に影響を与えない。一方、電極間の配線を短くし、かつｎ電極７の接触抵抗を低減させるためには、Ｌ２の長さを大きくしてｎ電極７の面積を大きくすれば良い。以上の理由により、Ｌ２≧Ｌ１とするのが望ましい。【００４５】
また、図２（ａ）〜（ｃ）に示すようにｐ電極８、ｎ電極７ともに、同じ形状とせずに、これらを組み合わせても良い。例えば、ｐ電極８は、図２（ａ）の形状で、ｎ電極７は図２（ｂ）の形状とすることができ、図２（ａ）〜（ｃ）の各種類を組み合わせてｐ電極、ｎ電極に適用することができる。【００４６】
図１、４、５に示すような半導体発光装置の製造方法を以下に説明する。まず、成長用基板１上に選択成長用マスク１１を形成する。例えば、成長用基板１としてサファイア基板をＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）装置に入れ、水素ガスを流しながら、１０５０℃程度まで温度を上げ、サファイア基板をサーマルクリーニングする。その後、サファイア基板上に選択成長用マスク１１として絶縁膜であるＳｉＯ２を形成する。スパッタパワー３００Ｗ、スパッタ原子Ａｒを２０ｃｃ／分で供給し、圧力１Ｐａの雰囲気中で２０分スパッタを行ってサファイア基板上にＳｉＯ２を膜厚１０００Å程度形成する。【００４７】
次に、フォトリソグラフィー技術により所定のパターンにレジストをＳｉＯ２膜上に形成し、ドライエッチング、例えば、ＣＦ４ガスを圧力３Ｐａ、パワー１００Ｗでプラズマ状態にして供給し、エッチングを行う。このときの選択成長用マスク１１のパターンは後述するように、図３のようになる。【００４８】
その後、ＡｌＮバッファ層２を成長させる。このＡｌＮバッファ層２は、高温ＡｌＮバッファ層であり、温度９００℃以上で（例えば９００℃）、成長圧力は２００Ｔｏｒｒとし、キャリアガスとしては水素を用い、このキャリア水素（Ｈ２）の流量を１４Ｌ／分とし、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）の流量については２０ｃｃ／分、ＮＨ３（アンモニア）の流量については５００ｃｃ／分とした。このときのＮＨ３／ＴＭＡのモル比を計算すると、約２６００となる。この成長条件下で膜厚３０Åの高温ＡｌＮバッファ層２を形成する。なお、選択成長用マスク１１として用いる絶縁膜には、上記ＳｉＯ２の他に、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＯ２等がある。【００４９】
このようにＡｌＮバッファ層２を積層すると、ＡｌＮバッファ層２を薄く形成できるだけでなく、選択成長用マスク１１上へは、ＡｌＮバッファ層２は堆積せずに、選択成長用マスク１１の間を埋めるように形成される。【００５０】
ところで、図１、４Ａ、４Ｂ、５のように、分離した半導体発光素子Ｄを形成するためには、横方向の成長レートよりも縦方向の成長レートを大きくしておく必要がある。このようにするために、選択成長用マスク１１の開口部は絶縁膜の一部を除去して作製するのであるが、その開口部の形状が図３に示されている。【００５１】
図３のように、六角形状の開口部１１ａを多数形成した選択成長用マスク１１を用いる。このようにして、六角形状の素子が得られる。窒化物半導体は、（０００１）方位のウルツ鉱型（六方晶）の結晶構造を持ち、Ｇａ原子又はＮ原子が成長表面方向になる結晶極性（ｃ軸方向に成長）を有している。【００５２】
したがって、成長用基板には、同じウルツ鉱型の結晶構造を有するサファイア基板等が用いられ、サファイア基板の主面がＣ面を有し、その主面に窒化物半導体が積層された場合は、すべてＣ面が成長表面方向となる。その場合、図３の六角形状の開口部１１ａを有する選択成長用マスクであれば、六角形の一辺Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６のいずれかを成長用基板のＭ面と平行に配置すれば、選択成長によって成長する結晶は、ほとんど縦方向に成長を行うので、分離した半導体層になる。【００５３】
なお、縦方向に結晶成長を行わせるためには、Ｌ３〜Ｌ６について、以下のようにすることが望ましい。Ｌ３はＬ６と同じ長さでも、異なる長さでも良い。異なる長さとする場合は、長さの違いが１０％以内となるようにする。Ｌ４は小さい方が良く、Ｌ３の５％〜２０％程度の長さとすることが望ましい。また、Ｌ５≧Ｌ３とするのが良い。【００５４】
次に、ＭＯＣＶＤ装置において、成長温度を１０２０℃〜１０４０℃にし、ＮＨ３とＴＭＡのうち、ＴＭＡの供給を停止し、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を２０μモル／分供給し、アンドープＧａＮ層３を厚さ０．５μｍ程度積層する。【００５５】
その後、ｎ型ドーパントガスとしてシラン（ＳｉＨ４）を供給してｎ型ＧａＮ層４を膜厚４μｍ程度成長させる。次に、ＴＭＧａ、シランの供給を停止し、アンモニアと水素の混合雰囲気中で基板温度を７００℃〜８００℃の間に下げて、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）を２０μモル／分供給して活性層５のアンドープＧａＮ障壁層を積層し、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）を２００μモル／分供給してＩｎＧａＮ井戸層を積層する。そして、ＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層との繰り返しにより多重量子井戸構造とする。活性層５の膜厚は例えば０．１μｍ程度形成する。【００５６】
活性層５成長後、成長温度を１０２０℃〜１０４０℃に上昇させて、Ｇａ原子の原料ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、窒素原子の原料ガスであるアンモニア（ＮＨ３）、ｐ型不純物Ｍｇのドーパント材料であるＣＰ２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエチルマグネシウム）を供給し、ｐ型不純物ＭｇドープのＧａＮ層６を膜厚約０．３μｍ成長させる。【００５７】
次に、ｐ型ＧａＮ層６からｎ型ＧａＮ層４が露出するまでメサエッチングを行い、透明電極を形成する場合は、ｐ型ＧａＮ層６上に透明電極としてＺｎＯを膜厚２０００Å程度形成し、透明電極上にｐ電極８、露出したｎ型ＧａＮ層４の面上にｎ電極９を形成する。一方、透明電極がない構造にするには、ｐ型ＧａＮ層６上にｐ電極８が形成される。【００５８】
その後、絶縁膜９としてＳｉＯ２を０．５μｍ〜２μｍ程度、ウエハ上の表面全体に渡って堆積させる。ウエハ表面をＳｉＯ２で被覆するために、プラズマＣＶＤが用いられ、パワー３００Ｗ、成長温度４００℃にして、シラン（ＳｉＨ４）を１０ｃｃ／分、Ｎ２Ｏを５００ｃｃ／分供給して、ＳｉＯ２を０．５μｍ〜２μｍ程度形成する。【００５９】
次に、ｐ電極８、ｎ電極７上のＳｉＯ２をエッチングにより除去してコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介して、図４Ａ、４Ｂの場合であれば、ｐ電極８同士、ｎ電極７同士を六角形の頂点を跨がないように金属配線１２、１３で接続する。また、２次元状に多数形成された半導体発光素子Ｄのうち、端部に配置されている半導体発光素子については、各ｐ電極８を金属配線１４で、各ｎ電極７を金属配線１５で、六角形の頂点を跨がないように接続する。これら、金属配線１２、１３、１４、１５のうちの少なくとも２つは、図示はしていないが、ワイヤーボンディング用電極に接続される。【００６０】
一方、図５の場合であれば、コンタクトホールを介して、素子の分離溝を挟んで隣接するｐ電極８とｎ電極７とを金属配線２０で六角形の頂点を跨がないように接続する。また、２次元状に多数形成された半導体発光素子Ｄのうち、端部に配置されている半導体発光素子については、各ｐ電極８を金属配線２１で、各ｎ電極７を金属配線２２で、六角形の頂点を跨がないように接続する。これら、金属配線２１、２２は、図示はしていないが、ワイヤーボンディング用電極に接続される。【００６１】
なお、各半導体層の製造については、キャリアガスの水素又は窒素とともに、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ３）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などの各半導体層の成分に対応する反応ガス、ｎ型にする場合のドーパントガスとしてのシラン（ＳｉＨ４）、ｐ型にする場合のドーパントガスとしてのＣＰ２Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）等の必要なガスを供給して、７００℃〜１２００℃程度の範囲で順次成長させることにより、所望の組成で、所望の導電型の半導体層を、必要な厚さに形成することができる。【００６２】
ところで、図４Ａ、４Ｂ、５のように、六角形状に形成された半導体発光素子が２次元状に多数形成された半導体発光装置を動作させるためには、外部から電力を供給する必要がある。このために、一部の半導体発光素子に電力供給用のワイヤーを接続するワイヤーボンディングが行われる。ここで、上記ワイヤーと接続するために、特定の１個の半導体素子上にワイヤーボンディング用金属を形成し、このワイヤーボンディング用金属とワイヤーとを接続しても良い。【００６３】
図８Ａ、８Ｂは、変形例の半導体発光装置を上から見た平面図であり、わかりやすくするために、絶縁膜４２を取り除いた状態で描いている。図８ＢのＣ−Ｃ断面が図６に、Ｂ−Ｂ断面が図７に対応している。図１、４Ａ、４Ｂ、５に示した半導体発光装置と同様、基板上に分離溝を隔てて、六角形状の半導体発光素子が２次元状に多数形成されており、各半導体発光素子の六角形形状の光の取り出し面側に正電極及び負電極が設けられている。ここで、ｐ電極及びｎ電極の形状は、図２（ｃ）の扇形状を用いた。また、図６の中央に２つ並んだ半導体発光素子、又は図８Ａ、８Ｂの点線で描かれた半導体発光素子は、ワイヤーボンディング用に用いられる半導体発光素子を示している。すなわち、図８Ａは、ワイヤーボンディング用に用いられる半導体発光素子が、半導体発光装置の角に配置されている例であり、図８Ｂは、半導体発光装置の上辺及び下辺の中央に配置された例を示す。【００６４】
このように、ワイヤー接続用の金属電極を、例えば隣接する２つの発光素子に渡って形成すれば、ワイヤーボンディング後の組み立て工程や搬送時等に、ワイヤーに過大な力が加えられた場合でも、ワイヤーボンディング用金属の剥離を発生しにくくし、取り扱いを容易にできる。積層構成は、ボンディング用金属４３を除けば、図１の半導体発光装置と同じであり、以下に説明する。【００６５】
成長用基板３１上に選択成長用マスク１１が形成され、選択成長用マスク１１の一部が除去された領域にＡｌＮバッファ層３２が形成される。ＡｌＮバッファ層３２上には、アンドープＧａＮ層３３、ｎ型ＧａＮ層３４、活性層３５、ｐ型ＧａＮ層３６が順に積層されており、これらの各半導体層は、ＭＯＣＶＤ法によって形成される。各半導体発光素子Ｄは、選択横方向成長（ＥＬＯ：Epitaxial Lateral Overgrowth）と呼ばれる方法によって分離した状態に形成され、丁度、選択成長用マスク１１の上部に、素子間を分離する分離溝が形成される。【００６６】
また、活性層３５は、ＧａＮからなる障壁層と、ＩｎＸ１Ｇａ１−Ｘ１Ｎ（０＜Ｘ１）からなる井戸層との多重量子井戸構造で構成される。また、成長用基板３１としてはサファイア基板等が用いられるが、その他にも六方晶構造（ウルツ鉱構造）を持つ基板であれば良い。また、アンドープＧａＮ層３３に替えてｎ型不純物ＳｉドープＧａＮ層で構成しても良い。【００６７】
ＡｌＮバッファ層３２〜ｐ型ＧａＮ層３６までを選択成長させるのであるが、選択成長用マスク１１には、絶縁膜が用いられ、絶縁膜としては、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＯ２等がある。【００６８】
ｐ型ＧａＮ層３６からｎ型ＧａＮ層３４の一部が露出するまでメサエッチングして、メサ領域が形成される。露出したｎ型ＧａＮ層３４上にｎ電極（負電極）３９が、ｐ型ＧａＮ層３６上にｐ電極（正電極）４０が設けられる。ｐ電極４０はＡｌ／Ｎｉ等の金属多層膜、ｎ電極３９もＡｌ／Ｎｉ等で構成される。【００６９】
ｐ電極４０及びｎ電極３９の上面を除いて、各半導体発光素子の表面はすべて絶縁膜４２で覆われている。絶縁膜４２には、絶縁性が高いＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＯ２等が用いられる。絶縁膜４２には、ｎ電極３９上及びｐ電極４０上にコンタクトホールが設けられており、図示はしていないが、コンタクトホールを介して金属配線に接続されている。【００７０】
図６の中央に２つ並んだ半導体発光素子、又は図８Ａ、８Ｂの点線で描かれた半導体発光素子は、ワイヤーボンディング用に用いられる半導体発光素子を示している。図６、７、８Ａ、８Ｂからわかるように、隣接する２つの半導体発光素子の表面全体と２つの半導体発光素子間における分離溝に渡って連続して一体的にボンディング用金属４３が形成されている。【００７１】
ボンディング用金属４３は、半導体素子の上面にある絶縁膜４２上だけでなく、側面に存在する絶縁膜４２上にかけても連続的に形成されており、１つの半導体素子を完全に覆い包むように形成される。次に、隣接する半導体素子との間に存在する選択成長用マスク１１上を覆うようにして連続形成され、さらに、隣接する半導体素子の上面及び側面を完全に覆い包むように連続的、一体的に形成されている。【００７２】
また、絶縁膜４２に設けられたコンタクトホールを介してボンディング用金属４３とｐ電極４０又はｎ電極３９と電気的に接続される。ボンディング用金属４３は、ワイヤー接続用の金属電極のことであり、Ａｕ（金）又はＡｌ（アルミ）で構成され、その膜厚は８０００Å（０．８μｍ）程度形成される。【００７３】
そして、ボンディング用金属４３の上部のいずれかの位置にワイヤーが図のようにハンダ等でボンディング接続される。このワイヤーからボンディング用金属４３を介して電力が供給される。一方、図示してないが、上記ワイヤーボンディング用の半導体発光素子から他の半導体発光素子に電力を供給するための金属配線が行われる。また、図示してないが、図４Ａ、４Ｂ、５に示されるように、隣接する半導体発光素子のｐ電極４０とｎ電極３９については、同極性の電極を接続するための金属配線、又は異極性の電極を接続するための金属配線が形成されている。【００７４】
また、図６では、正電極側のワイヤーボンディング接続部分を示しているが、負電極側のワイヤーボンディング接続については、次のように構成することができる。図６に示される正電極側のワイヤーボンディング用半導体発光素子とは、別の隣接する２つの半導体発光素子を選んでボンディング用金属を図６と同様に形成し、ｎ電極３９と接続すれば良い。【００７５】
一方、正電極側及び負電極側のボンディング用金属を連続して一体的に形成するために必要な半導体素子の個数は、少なくとも２個必要であり、２以上の個数にすれば、さらに強度が増し、ボンディング用金属は剥がれにくくなる。以上のように、ワイヤー接続用の金属電極と半導体素子との接合面積を増やして、接合強度を高めている。これにより、ワイヤーに過大な力が加わっても、従来と比較してワイヤー接続用の金属電極（ボンディング用金属４３）は容易には剥がれない。【００７６】
次に、図６、７、８Ａ、８Ｂに示すような半導体装置の製造方法は、ボンディング用金属４３を形成するまでは、図１、４Ａ、４Ｂ、５の半導体発光装置と同じであるので説明を省略する。【００７７】
ボンディング用金属４３の作製及びワイヤーの接続については、以下のように行う。ｐ電極４０、ｎ電極３９上のＳｉＯ２をエッチングにより除去してコンタクトホールを形成した後、ワイヤー接続用の金属電極を形成するための隣接する半導体素子を少なくとも２つ選択し、これらにボンディング用金属４３を分離溝も埋まるように連続的に一体的に形成する。ボンディング用金属４３上のいずれかの位置に電力供給用のワイヤーをボンディング接続する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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