(57)【要約】 【課題】  発光層部の裏面側に、切欠部を介して吸収性の基板が残されている構造を採用し、かつ、該切り欠き部側に放出される発光光束の取り出し効率をより高めることができる発光素子を提供する。【解決手段】  発光素子１００の素子チップ１００Ｃにおいて、光吸収性のベース半導体層１が、切り欠き部１ｊの内側面を形成する本体部１ｍと、該本体部１ｍの第二主表面側端部に一体化された鍔状部１ｇとを有する。該鍔状部１ｇの第二主表面は金属ステージ５２に対し金属ペースト層１１７により接着される。該金属ペースト層１１７は、鍔状部１ｇの第二主表面面内方向において、該鍔状部１ｇの周側面よりも外側にはみ出した部分が、該周側面を経て該鍔状部１ｇの第一主表面側に回り込む回り込み肉盛部１１７ｍを形成する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層部を有するとともに自身の第一主表面側に主光取り出し面が形成された主化合物半導体層と、該主化合物半導体層の第二主表面側に位置する光吸収性のベース半導体層とを備えた素子チップの、前記ベース半導体層の第二主表面が金属ペースト層を介して金属ステージに接着された構造を有し、さらに、
前記主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留部分が、前記光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部を含むように、前記ベース半導体層に切り欠き部が形成され、
かつ、該ベース半導体層は、前記切り欠き部の内側面を形成する本体部と、該本体部の第二主表面側端部に一体化され、該本体部の周側面よりも外向きに突出する鍔状部とを有し、該鍔状部の第二主表面が前記金属ステージに対し前記金属ペースト層により接着されるとともに、該金属ペースト層は、前記鍔状部の第二主表面面内方向において、該鍔状部の周側面よりも外側にはみ出した部分が、該周側面を経て該鍔状部の第一主表面側に回り込む回り込み肉盛部を形成してなることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記回り込み肉盛部は、前記ベース半導体層の前記本体部を、その高さ方向途中位置まで覆うことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記本体部の高さが前記回り込み肉盛部の高さよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記ベース半導体層の前記本体部の高さが前記鍔状部の高さよりも大きく設定されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記鍔状部の高さが１０μｍ以上６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記鍔状部の前記本体部周側面からの突出寸法が５μｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記本体部は、高さ方向中間部で軸断面積が極小となるように周側面がくびれ形状をなしてなる請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記主化合物半導体層が光吸収性化合物半導体基板の第一主表面上にエピタキシャル成長され、前記主化合物半導体層の第一主表面の一部領域を主光取り出し面とし、前記発光層部に発光駆動電圧を印加するための前記光取り出し側電極が、前記主化合物半導体層の第一主表面の一部を覆う形で形成され、
前記主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留基板部に前記光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部が含まれるように前記光吸収性化合物半導体基板に切り欠き部が形成され、当該残留基板部が前記ベース半導体層を形成してなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００３−３４７５７８号公報
【０００３】
発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子に使用される材料及び素子構造は、長年にわたる進歩の結果、素子内部における光電変換効率が理論上の限界に次第に近づきつつある。従って、一層高輝度の素子を得ようとした場合、素子からの光取り出し効率が極めて重要となる。例えば、ＡｌＧａＩｎＰ混晶により発光層部が形成された発光素子は、薄いＡｌＧａＩｎＰ（あるいはＧａＩｎＰ）活性層を、それよりもバンドギャップの大きいｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテロ構造を採用することにより、高輝度の素子を実現できる。このようなＡｌＧａＩｎＰダブルへテロ構造は、ＡｌＧａＩｎＰ混晶がＧａＡｓと格子整合することを利用して、ＧａＡｓ単結晶基板上にＡｌＧａＩｎＰ混晶からなる各層をエピタキシャル成長させることにより形成できる。そして、これを発光素子として利用する際には、通常、ＧａＡｓ単結晶基板をそのまま素子基板として利用することも多い。しかしながら、発光層部を構成するＡｌＧａＩｎＰ混晶はＧａＡｓよりもバンドギャップが大きいため、発光した光がＧａＡｓ基板に吸収されて十分な光取り出し効率が得られにくい難点がある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、ＧａＡｓ基板を残しつつも、発光層形成部を含む半導体積層部との接触する界面側のＧａＡｓ基板外周部を一部欠落させた発光素子チップ構造が開示されている。該文献には、この欠落部から外部へ光を放出させることにより、基板に吸収される発光光束を現ずることができ、外部量子効率を高くすることができる旨が謳われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の素子構造では、切り欠き部を挟んで半導体積層部の露出した裏面（第二主表面）は、その全面が吸収性のＧａＡｓ基板と対向しており、切り欠き部に放出された発光光束の依然多くがＧａＡｓ基板に吸収され、思ったほど外部量子効率が高められない欠点がある。
【０００６】
本発明の課題は、発光層部の裏面側に、切り欠き部を介して吸収性の基板が残されている構造を採用し、かつ、該切り欠き部側に放出される発光光束の取り出し効率をより高めることができる発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の発光素子は、
発光層部を有するとともに自身の第一主表面側に主光取り出し面が形成された主化合物半導体層と、該主化合物半導体層の第二主表面側に位置する光吸収性のベース半導体層とを備えた素子チップの、ベース半導体層の第二主表面が金属ペースト層を介して金属ステージに接着された構造を有し、さらに、
主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留部分が、光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部を含むように、ベース半導体層に切り欠き部が形成され、
かつ、該ベース半導体層は、切り欠き部の内側面を形成する本体部と、該本体部の第二主表面側端部に一体化され、該本体部の周側面よりも外向きに突出する鍔状部とを有し、該鍔状部の第二主表面が金属ステージに対し金属ペースト層により接着されるとともに、該金属ペースト層は、鍔状部の第二主表面面内方向において、該鍔状部の周側面よりも外側にはみ出した部分が、該周側面を経て該鍔状部の第一主表面側に回り込む回り込み肉盛部を形成してなることを特徴とする。
【０００８】
なお、素子の「光取り出し面」とは、発光光束が外部に取り出し可能となっている素子表面のことであり、「主光取り出し面」とは、主化合物半導体層の第一主表面に形成される光取り出し面のことをいう。また、上記主光取り出し面以外にも、主化合物半導体層の側面や化合物半導体層の第二主表面に形成される切り欠き部の底面などが光取り出し面を構成可能である。また、「主化合物半導体層」は、発光層部を含む化合物半導体の積層体を、切り欠き部底面を含む平面にて厚さ方向に二分したとき、発光層部を含んでいる部分のことをいう。
【０００９】
上記本発明の発光素子においては、光吸収性のベース半導体層が、切り欠き部の内側面を形成する本体部と、該本体部の第二主表面側端部に一体化された鍔状部とを有し、該鍔状部の第二主表面が金属ステージに対し金属ペースト層により接着される。該金属ペースト層は、鍔状部の第二主表面面内方向において、該鍔状部の周側面よりも外側にはみ出した部分が、該周側面を経て該鍔状部の第一主表面側に回り込む回り込み肉盛部を形成する。この構造により、以下のごとき効果が達成される。
（１）ベース半導体層が、主化合物半導体層の第二主表面のうち主光取り出し面の直下領域となる部分で切り欠かれることにより、該部分へ向かう発光光束をより効率的に切り欠き部より取り出すことが可能となり、光取り出し効率を大幅に高めることができる。そして、切り欠き部により露出した主化合物半導体層の第二主表面は、ベース半導体層の鍔状部の第一主表面と対向するが、これが反射率の高い金属ペースト層をなす回り込み肉盛部により覆われるので、切り欠き部側に放出される発光光束は、鍔状部の第一主表面側においても該回り込み肉盛部表面にて反射することができ、光取り出し効率を向上することができる。
（２）金属ステージ上に金属ペースト層を介してベース半導体層を接着する際に、多少過剰に金属ペースト層を盛り付けてベース半導体層を押し付けることで、ベース半導体層の底面（第二主表面）の周縁から滲み出た金属ペースト層は、鍔状部の側面を這い上がった後、鍔状部の上面側に回り込み、所期の回り込み肉盛部を簡単に形成することができる。（３）（２）と関連するが、鍔状部の形成によりベース半導体層の底面積が増加し、過剰に盛られた金属ペースト層は鍔状部にてつぶれるように大きく押し広げられた後、鍔状部の外へ比較的大きな面積で滲み出る。従って、該滲み出た金属ペースト層は、底面積が増加している分だけ盛り上がり高さが減じられ、かつ、鍔状部の上方にある切り欠き部吸収空間として回り込み肉盛部を形成するので、金属ペースト層がベース半導体層の側面を這い上がって発光層部側面にまで及び、短絡等を引き起こす不具合も生じにくい。
（４）鍔状部の形成によりベース半導体層の底面積が増加している分だけ、金属ペースト層による接着面積も増え、素子チップの金属ステージに対する接着強度を高めることができる。また、回り込み肉盛部が、鍔状部の上面側を押さえ込む構造になるので、これも接着強度の向上に寄与する。
【００１０】
なお、素子チップを金属ペースト層とともに金属ステージ上にてモールド部により覆う構造を採用する場合は、次の効果もさらに達成される。すなわち、切り欠き部は高分子モールド材料により充填されるが、ベース半導体層の第二主表面側に鍔状部を設けることにより、切り欠き部内部を充填する高分子モールド材料が膨張したときの膨張応力が、鍔状部においてベース半導体層を金属ペースト層に押し付ける向きに作用するので、素子チップが金属ペースト層から浮き上がって剥がれる等の不具合を効果的に抑制することができる。なお、モールド部は、少なくとも一部をエポキシ樹脂にて構成することができる。エポキシ樹脂は屈折率が比較的大きいので、光取り出し効率の向上効果が特に著しいが、熱膨張率も高いため、上記のような素子チップ剥がれなどの不具合が生じやすい。しかし、熱膨張率の高いエポキシ樹脂をモールド材料として採用した場合においても、素子チップ剥がれなどの不具合を効果的に抑制しつつ、光取り出し改善効果を問題なく享受できるようになる。エポキシ樹脂により切り欠き部が充填された構成を採用する場合は、特に効果が著しい。なお、モールド部は全体がエポキシ樹脂で構成されていてもよいし、一部のみがエポキシ樹脂で構成されていてもよい。
【００１１】
なお、発光層部側面への金属ペーストの這い上がりを防止するには、回り込み肉盛部は、ベース半導体層の本体部を、その高さ方向途中位置まで覆うものとして構成することが望ましい。また、このような構造を具体的に得るには、本体部の高さを回り込み肉盛部の高さよりも大きく設定しておくことが望ましい。
【００１２】
他方、鍔状部の第二主表面（上面）に回り込む回り込み肉盛部を確実に形成するには、ベース半導体層の本体部の高さを、鍔状部の高さよりも大きく設定しておくことが望ましい。この場合、鍔状部の高さは、より具体的には、１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲内に定めるのがよい。鍔状部の高さが１０μｍ未満ではエッチング等により鍔状部を安定に形成することが困難になる。他方、鍔状部の高さが６０μｍを超えると、回り込み肉盛部の確実な形成が困難になる場合がある。
【００１３】
また、鍔状部の本体部周側面からの突出寸法は５μｍ以上に設定することが望ましい。該突出寸法が５μｍ未満では、回り込み肉盛部の形成面積が不十分となり、前述の（１）〜（４）の効果も十分に達成できなくなる。なお、半導体ウェーハのダイシングとエッチングとを組み合わせて鍔状部を形成することを考慮すれば、鍔状部の外形線が化合物半導体層の外形線に重なっているか、あるいはその内側に収まっているかのいずれかとなることが必要である。この場合、ベース半導体層の本体部が過度に細くなりすぎないよう、本体部の軸断面積（最小となる位置での値）が、鍔状部を含めたベース半導体層の第二主表面全面積の５０％以上となるように、該突出寸法の上限を定めることが望ましい。
【００１４】
ベース半導体層の本体部は、高さ方向中間部で軸断面積が極小となるように、周側面がくびれ形状をなすように構成することができる。本体部の側面を上記のごときくびれ形状とすることで、切り欠き部内に充填されたモールド材料の膨張応力を湾曲面に沿って種々の方向に分散でき、素子チップの剥がれ等を一層起こりにくくすることができる。
【００１５】
次に、本発明の発光素子は以下のように構成することができる。すなわち、主化合物半導体層が光吸収性化合物半導体基板の第一主表面上にエピタキシャル成長され、主化合物半導体層の第一主表面の一部領域を主光取り出し面とし、発光層部に発光駆動電圧を印加するための光取り出し側電極が、主化合物半導体層の第一主表面の一部を覆う形で形成される。そして、主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留基板部に光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部が含まれるように光吸収性化合物半導体基板に切り欠き部が形成され、当該残留基板部がベース半導体層を形成してなる。発光層部が例えばＡｌＧａＩｎＰにて構成される場合、そのエピタキシャル成長に使用する光吸収性化合物半導体基板（ひいては残留基板部）としては、ＧａＡｓ基板を使用することができる。
【００１６】
該構成においては、発光層部（を含む主化合物半導体層）のエピタキシャル成長に用いる光吸収性化合物半導体基板を、該発光層部の成長後に全て除去するのではなく、主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留基板部に光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部が含まれるように切り欠くようにした。光吸収部として作用する成長用の化合物半導体基板が、主化合物半導体層の第二主表面のうち主光取り出し面の直下領域となる部分で切り欠かれることにより、該部分へ向かう発光光束も外部へ取り出すことが可能となり、光取り出し効率を大幅に高めることができる。他方、光取り出し側電極の直下領域には基板の一部が残留基板部として残される。残留基板部は光吸収の作用を有するが、光取り出し側電極の直下領域にて仮に反射光を生じても光取り出し側電極に結局は遮られるので、この部分に基板の一部が残されることによる実害は少ない。そして、光吸収性化合物半導体基板の一部を該領域に残留基板部として残すことで、該残留基板部による光吸収の影響をそれほど顕著化することなく、発光層部への剛性付与の機能を担わせることができる。
【００１７】
上記切り欠き部は、光取り出し側電極の直下部分を取り囲む形で、その周縁部に沿って形成しておけば、該切り欠き部を利用して取り出される発光光束をより増加させることができる。また、残留基板部と発光層部との間に、化合物半導体よりなる補助電流拡散層を設けておくと、切り欠き部底面から取り出される発光光束をより増加することができる。切り欠き部を形成する際には、厚さが十分（例えば２０ｎｍ以下）に小さければ、光吸収性化合物半導体基板の一部が切り欠き部の底に残留していても差し支えない。しかし、反射率を可及的に高める観点においては、基板に由来した光吸収性の化合物半導体がなるべく切り欠き部の底に残留していないこと、つまり、切り欠き部が光吸収性化合物半導体基板を厚さ方向に貫通して形成され、（基板よりも光吸収性の小さい）主化合物半導体層の第二主表面を切り欠き部に露出させることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を添付の図面を用いて説明する。図１の発光素子１００は、発光層部２４を有した主化合物半導体層４０が光吸収性化合物半導体基板１０（図３参照）の第一主表面上にエピタキシャル成長された素子チップ１００Ｃを有する。図２は、素子チップ１００Ｃの拡大図であり、主化合物半導体層４０の第一主表面側に主光取り出し面ＥＡが形成されるとともに、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための光取り出し側電極９が、主化合物半導体層４０の第一主表面の一部（具体的には、主光取り出し面ＥＡの残余領域）を覆うように形成されている。光吸収性化合物半導体基板１０は、光取り出し側電極９の直下部分を除いて周縁部が切り欠かれることにより切り欠き部１ｊが形成され、該切り欠き部１ｊの周縁に残された基板部分が残留基板部（ベース半導体層）１とされている。図１において、透明厚膜半導体層２０及び発光層部２４が主化合物半導体層４０に属し、残留基板部１は主化合物半導体層４０に属さない。
【００１９】
発光層部２４は、ノンドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５，０．４５≦ｙ≦０．５５）混晶からなる活性層５を、第一導電型クラッド層、本実施形態ではｐ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層６と、前記第一導電型クラッド層とは異なる第二導電型クラッド層、本実施形態ではｎ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層４とにより挟んだ構造を有し、活性層５の組成に応じて、発光波長を、緑色から赤色領域（発光波長（ピーク発光波長）が５５０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下）にて調整できる。発光素子１００においては、光取り出し側電極９にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６が配置されており、残留基板部１側にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４が配置されている。従って、通電極性は光取り出し側電極９が正である。なお、ここでいう「ノンドープ」とは、「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有（例えば１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。また、残留基板部１はＧａＡｓ単結晶からなる。
【００２０】
主化合物半導体層４０においては、発光層部２４の第一主表面上に、ＧａＰ（あるいはＧａＡｓＰやＡｌＧａＡｓでもよい）よりなる透明厚膜半導体層２０が形成され、該透明厚膜半導体層２０の第一主表面の略中央に前述の光取り出し側電極９（例えばＡｕ電極）が形成されている。透明厚膜半導体層２０の第一主表面における、光取り出し側電極９の周囲の領域が主光取り出し面ＥＡをなす。透明厚膜半導体層２０は、光取り出し側電極９との間にオーミック接触が形成できる程度に有効キャリア濃度（従って、ｐ型ドーパント濃度）が高められている（例えばｐ型クラッド層６と同等以上であって２×１０１８／ｃｍ３以下）。透明厚膜半導体層２０は、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下（好ましくは４０μｍ以上２００μｍ以下）の厚膜に形成されることで、層側面２０Ｓからの取り出し光束も増加させ、発光素子全体の輝度（積分球輝度）を高める役割も担う。また、透明厚膜半導体層２０を、発光層部２４からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成することで、発光光束に対する吸収も抑制されている。なお、光取り出し側電極９と透明厚膜半導体層２０との間には、両者の接触抵抗を減ずるための接合合金化層９ａが、例えばＡｕＢｅ合金等を用いて形成されている。
【００２１】
他方、残留基板部（ベース半導体層）１側においては、切り欠き部１ｊが該残留基板部１を厚さ方向に貫通して形成され、主化合物半導体層４０の第二主表面に露出している。光吸収性化合物半導体基板ひいては残留基板部１は、本実施形態では、ｎ型を有するものとされている。
【００２２】
発光層部２４からの発光光束は、切り欠き部１ｊからも取り出し可能とされている。具体的には、残留基板部１の第二主表面が、反射部材を兼ねた金属ステージ５２上に接着され、切り欠き部１ｊから取り出された発光光束を該金属ステージ５２上で反射させるようにしている。残留基板部１の第二主表面には、その全面に裏面電極部をなす接合合金化層１６が形成されている。接合合金化層１６は、Ａｕ又はＡｇを主成分として（５０質量％以上）、これに、コンタクト先となる半導体の種別及び導電型に応じ、オーミックコンタクトを取るための合金成分を適量配合したコンタクト用金属を半導体表面上に膜形成した後、合金化熱処理（いわゆるシンター処理）を施すことにより形成されたものである。接合合金化層１６は、本実施形態ではＡｕＧｅＮｉ合金（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％、残部Ａｕ）を用いて形成されている。
【００２３】
図１に示すように、この接合合金化層１６において残留基板部１は、金属ペースト層（金属ペースト層）１１７を介して金属ステージ５２上に接着されている。これにより、発光層部２４は残留基板部１を導通路とする形で、金属ペースト層１１７を介して金属ステージ５２に電気的に接続される。金属ペースト層１１７は、Ａｇ等の金属粉末を結合用の樹脂及び溶剤からなるビヒクル中に分散させた金属ペーストを塗付後、乾燥させることにより形成されるものである。一方、光取り出し側電極９は導体金具５１にＡｕワイヤ等で構成されたボンディングワイヤ９ｗを介して電気的に接続される。導体金具５１は金属ステージ５２を貫通して裏面側に延び、第一通電端子５１ａを形成している。他方、金属ステージ５２の裏面側には第二通電端子５２ａが突出形成されている。導体金具５１と金属ステージ５２との間には樹脂製の絶縁リング５１ｉが配置されている。発光層部２４には、第一通電端子５１ａ及び第二通電端子５２ａを介して発光駆動電圧が印加される。
【００２４】
残留基板部１は、切り欠き部１ｊの内側面を形成する本体部１ｍと、該本体部１ｍの第二主表面側端部に一体化され、該本体部１ｍの周側面よりも外向きに突出する鍔状部１ｇとを有する。本体部１ｍと鍔状部１ｇとはＧａＡｓ単結晶により一体形成されている。鍔状部１ｇの第二主表面が金属ステージ５２に対し金属ペースト層１１７により接着される。金属ペースト層１１７は、鍔状部１ｇの第二主表面面内方向において、該鍔状部１ｇの周側面よりも外側にはみ出した部分が、該周側面を経て該鍔状部１ｇの第一主表面側に回り込む回り込み肉盛部１１７ｍを形成している。
【００２５】
金属ステージ５２上において素子チップ１００Ｃは、金属ペースト層１１７とともに、発光層部２４からの発光光束に対して透光性を有する高分子モールド材料、ここではエポキシ樹脂からなるモールド部２５にて覆われている。モールド部２５は、素子チップ１００Ｃの切り欠き部１ｊが高分子モールド材料により充填される形で形成されている。本実施形態では、モールド部２５の全体がエポキシ樹脂にて構成され、その結果、切り欠き部１ｊにもエポキシ樹脂が充填されてなる。
【００２６】
残留基板部１に切り欠き部１ｊを形成することで、該部分へ向かう発光光束をより効率的に切り欠き部１ｊより取り出すことが可能となり、光取り出し効率を大幅に高めることができる。また、切り欠き部１ｊにより露出した主化合物半導体層４０の第二主表面は、残留基板部１の鍔状部１ｇの第一主表面と対向するが、これが反射率の高い金属ペースト層１１７をなす回り込み肉盛部１１７ｍにより覆われるので、切り欠き部１ｊ側に放出される発光光束は、鍔状部１ｇの第一主表面側においても該回り込み肉盛部１１７ｍ表面にて反射することができ、光取り出し効率を向上することができる。
【００２７】
図８に示すように、もし上記のような鍔状部１ｇが形成されない素子チップ１００Ｃ’の場合、金属ペースト層１１７は、底面積の小さい本体部１ｍのみではつぶれ変形があまり進まず、はみ出した金属ペーストは本体部１ｍの周囲に大きく盛り上がる形となり、発光層部２４の側面への這い上がりも生じやすくなる。この問題は、図８のように、金属ペースト層１１７の塗布領域に対し、素子チップ１００Ｃ’が中心から偏って接着された場合に生じやすい傾向にある。
【００２８】
しかし、図２のごとく、鍔状部１ｇが形成された発光素子チップ１００Ｃでは、鍔状部１ｇの形成により残留基板部１の底面積が増加し、金属ペースト層１１７は鍔状部１ｇにてつぶれるように大きく押し広げられた後、鍔状部１ｇの外へ比較的大きな面積で滲み出る。従って、該滲み出た金属ペースト層１１７は、底面積が増加している分だけ盛り上がり高さが減じられ、かつ、鍔状部１ｇの上方にある切り欠き部１ｊ吸収空間として回り込み肉盛部１１７ｍを形成する。これにより、金属ペースト層１１７が残留基板部１の側面を這い上がって発光層部２４側面にまで及び、短絡等を引き起こす不具合も生じにくい。
【００２９】
なお、残留基板部１の底面（第二主表面）周縁から滲み出た金属ペースト層１１７は、鍔状部１ｇの側面を這い上がった後、鍔状部１ｇの上面側に回り込み、回り込み肉盛部１１７ｍを形成することとなる。鍔状部１ｇの形成により残留基板部１の底面積が増加している分だけ、金属ペースト層１１７による接着面積も増え、素子チップの金属ステージ５２に対する接着強度を高めることができる。また、回り込み肉盛部１１７ｍが、鍔状部１ｇの上面側を押さえ込む構造になるので、これも接着強度の向上に寄与する。
【００３０】
回り込み肉盛部１１７ｍは、残留基板部１の本体部１ｍを、その高さ方向途中位置まで覆うものとなっている。また、本体部１ｍの高さＨは、回り込み肉盛部１１７ｍの高さＵよりも大きく設定されている。さらに、本体部１ｍの高さＨは、鍔状部１ｇの高さｔよりも大きく設定されている。鍔状部１ｇの高さｔは、具体的には、１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲内にて定められている。また、鍔状部１ｇの本体部１ｍ周側面からの突出寸法Ｑは５μｍ以上に設定されている。本実施形態においては、残留基板部１の本体部１ｍが、高さ方向中間部で軸断面積が極小となるように、周側面がくびれ形状をなすように構成されている。この場合、鍔状部１ｇの本体部１ｍの周側面からの突出寸法Ｑは、上記軸断面積が極小となる位置を基点として測定するものとする。
【００３１】
図１に示すごとく、切り欠き部１ｊを形成した素子チップ１００Ｃは、該切り欠き部１ｊに充填されたエポキシ樹脂が、素子チップ１００Ｃの通電発熱等により膨張すると、切り欠き部１ｊの底面と金属ステージ５２の上面との間で突っ張り力的な膨張応力を生じる。この場合、図９に示すように、残留基板部（ベース半導体層）１の外周面が単純な切り立ち面状になっていると、残留基板部１の厚さ方向の移動に対し、規制的に作用する部位が存在しないため、上記の突っ張り力により素子チップ１００Ｃがジャッキアップされるような形で浮き上がり、接着層をなす金属ペースト層１１７から剥がれてしまう不具合を生ずる。
【００３２】
しかし、図１の発光素子１００によると、残留基板部１（ベース半導体層）に鍔状部１ｇを設けたので、切り欠き部１ｊに充填されたエポキシ樹脂（高分子モールド材料）が膨張したとき、その膨張応力は、鍔状部１ｇにおいて残留基板部１ひいては素子チップ１００Ｃを金属ペースト層１１７（金属ペースト層）に押し付ける向きに作用する。その結果、素子チップ１００Ｃが金属ペースト層１１７から浮き上がって剥がれる等の不具合を効果的に抑制することができる。また、本体部１ｍの側面が上記のようにくびれ形状となっていることで、切り欠き部１ｊ内に充填されたモールド材料の膨張応力を湾曲面に沿って種々の方向に分散でき、素子チップ１００Ｃの剥がれ等を一層起こりにくくすることができる。
【００３３】
以下、図１の発光素子１００の製造方法について説明する。
まず、図３の工程１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ単結晶からなる成長用基板１０を用意し、その成長用基板１０の第一主表面上に図示しないＧａＡｓバッファ層を成長する。続いて、工程２に示すように、発光層部２４として、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、ＡｌＧａＩｎＰ活性層（ノンドープ）５、及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６を、この順序にて周知のＭＯＶＰＥ（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法によりエピタキシャル成長させる。次に工程３に進み、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ又はＡｌＧａＡｓからなる透明厚膜半導体層２０（厚さ：１０μｍ以上２００μｍ以下（例えば１００μｍ））を、例えばハイドライド気相成長法（Hydride Vapor Phase Epitaxial Growth Method：ＨＶＰＥ）あるいはＭＯＶＰＥ法を用いてエピタキシャル成長する。なお、透明厚膜半導体層２０は、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ又はＡｌＧａＡｓからなる基板を発光層部２４に貼り合わせることにより形成してもよい。以上で主化合物半導体層４０の形成が終わる。
【００３４】
そして、工程４に進み、成長用基板１０の厚さを減ずる処理を行なう。本実施形態では該処理を、成長用基板１０の第二主表面側部分を研削により除去し、残った基板部分を基板本体部１としている。これにより、主化合物半導体層４０の第二主表面に基板本体部１’が一体化された素子ウェーハＷが得られる。
【００３５】
次に、図４の工程５に進み、素子ウェーハＷの基板本体部１’の第二主表面に、接合合金化層を形成するための金属材料層を蒸着等により形成し、３５０℃以上５００℃以下の温度域で合金化熱処理を行なうことにより、接合合金化層１６とする。また、透明厚膜半導体層２０の第一主表面に接合合金化層９ａを同様に形成する（接合合金化層１６と合金化熱処理を兼用することができる）。接合合金化層９ａは図１に示すごとく、Ａｕ等を蒸着することにより光取り出し側電極９にて覆われる。
【００３６】
次に、素子ウェーハＷの基板本体部１’の第二主表面に、ＥＶＡ樹脂等の柔軟弾性材料からなる支持シート５０を貼り付け、工程６に示すように、素子ウェーハＷを個々の発光素子チップに分離するためのダイシング溝ＤＧを、ウェーハＷの第一主表面側から第二主表面側に貫通するように周知のダイサーを用いて形成する。このとき、ダイシング刃ＤＢは、支持シート５０が分断されない程度であれば支持シート５０側に多少食い込んでもよい。
【００３７】
工程７に示すように、支持シート５０を面内に引っ張って伸張し、分離された素子チップ間のダイシング溝ＤＧを拡張して、拡張溝ＥＧとする。この状態で、各素子チップを支持シート５０に向けて加圧し、基板本体部１’の第二主表面側を一定厚さだけ支持シート５０内に圧入してこれを埋め込む。
【００３８】
そして、工程９に進み、ダイシング終了後の素子ウェーハＷを、ＧａＡｓに対して選択エッチング性を有するエッチング液（例えば硫酸／過酸化水素混合液）ＥＴに浸漬する。エッチング液ＥＴは、拡張溝ＥＧ内に浸透し、溝底側に露出するする基板本体部１’を側面から侵食する。拡張溝ＥＧは、支持シート５０を事前に伸張することにより幅が広がっているので、エッチング液ＥＴは溝内に容易に浸透し、基板本体部１’のエッチングが促進される。拡張溝ＥＧの幅は、ダイシング刃ＤＢの厚さ（例えば３０μｍ程度である）よりも広ければよく、かつ、支持シート５０の過度の伸張によりチップの剥離が生じない程度であれば、上限に特に制限はないが、例えば５０μｍ以上２００μｍ以下とするのが適当である。
【００３９】
エッチング液ＥＴの腐食活性を適当に調整することにより、基板本体部１’の側面を凹状湾曲断面形態（つまり、くびれ形態）にエッチングすることができる。他方、基板本体部１’の基端部は、埋め込み用シート６０内に埋まっていることでエッチングから保護される。また、この埋め込みにより、エッチングが進行しても個々の素子チップ１００Ｃ’が上記の埋め込み用シート６０から脱落し難くなる利点もある。このようにしてエッチングが面内に一定距離進むまでエッチングを継続し、その後エッチング液から引き上げて洗浄すれば、側面が凹状湾曲断面形態となった切り欠き部１ｊが形成され、基板本体部の残った部分が残留基板部１の本体部１ｍとなる。他方、埋め込み用シート６０内に埋まっていた基板本体部１’の基端部は鍔状部１ｇとなる。
【００４０】
なお、エッチング液の活性を上げれば、図６に示す発光素子チップ２００Ｃのごとく、本体部１ｍの側面を切り立ち面状に形成することも可能である。さらに、図７の発光素子チップ３００Ｃのごとく、残留基板部１の第二主表面側基端部だけを、エッチング液に対して腐食されにくいＡｌＧａＡｓ等からなるエッチング不活性層２６として形成し、残余の本体部１ｍはＧａＡｓで形成しておけば、このエッチング不活性層２６をエッチングから取り残す形で鍔状部１ｇを形成することができる。この場合、エッチング不活性層２６は、必ずしも埋め込み用シート６０に埋めこむ必要がなくなり、例えば図４の工程７（支持シート５０への貼着状態）にて直ちにエッチング工程に移行することも可能となる。ただし、素子チップ１００Ｃ’のエッチング中の脱落防止を考慮すれば、埋め込み用シート６０への埋め込みを行った後エッチングすることがより望ましいといえる。
【００４１】
図１に示すごとく、分離後の発光素子チップ１００Ｃは、残留基板部１の第二主表面側を金属ペースト層１１７により金属ステージ５２に接着し、さらに光取り出し側電極９をボンディングワイヤ９ｗにより導体金具５１と接続し、さらにエポキシ樹脂からなるモールド部２５を形成すれば、発光素子１００が完成する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の発光素子の一例を示す断面模式図。
【図２】図１の素子チップを拡大して示す断面模式図。
【図３】図１の発光素子の、製造方法の一例を示す工程説明図。
【図４】図３に続く工程説明図。
【図５】図４に続く工程説明図。
【図６】図１の発光素子の第一変形例を示す断面模式図。
【図７】図１の発光素子の第二変形例を示す断面模式図。
【図８】金属ペーストの這い上がりにより生ずる不具合を説明する図。
【符号の説明】
【００４３】
１００  発光素子
１００Ｃ，２００Ｃ，３００Ｃ  発光素子チップ
１  残留基板部（ベース半導体層）
１ｍ  本体部
１ｊ  切り欠き部
１ｇ  鍔状部
９  光取り出し側電極
１１７  金属ペースト層
１１７ｍ  回り込み肉盛部
２４  発光層部
４０  主化合物半導体層
５２  金属ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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