(57)【要約】【課題】ｎ側半導体層が露出した領域付近における熱応力の集中を緩和し、その領域に形成された絶縁膜や電極の剥離を低減する。【解決手段】ｎ側半導体層と、ｎ側半導体層の上面のうち所定の領域を除く領域に設けられた活性層と、活性層の上面に設けられたｐ側半導体層と、を有する複数の半導体構造を備える。そして、ｐ側半導体層に設けられた光反射性電極と、所定の領域に設けられた第１ｎ側開口部と、第１ｐ側開口部と、を有する第１絶縁膜と、隣接する２つの半導体構造を接続する配線電極と、第１ｎ側開口部にて接続された第１電極と、第１ｐ側開口部にて接続された第２電極と、第２ｎ側開口部と、第２ｐ側開口部と、を有する第２絶縁膜と、所定の領域を除く領域に設けられ、第２ｎ側開口部にて第１電極に接続された第１外部接続部と、第２ｐ側開口部にて第２電極に接続された第２外部接続部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基板と、
前記基板の上面に設けられたｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層の上面のうち複数の所定の領域を除く領域に設けられた活性層と、前記活性層の上面に設けられたｐ側半導体層と、をそれぞれが有する複数の半導体構造と、
前記複数の半導体構造それぞれにおける前記ｐ側半導体層の上面に設けられた光反射性電極と、
前記複数の半導体構造を覆うとともに、前記複数の半導体構造それぞれについて、前記ｎ側半導体層の上面のうち前記複数の所定の領域それぞれの上方に設けられた第１ｎ側開口部と、前記光反射性電極の上方に設けられた第１ｐ側開口部と、を有する、無機材料からなる第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜の上面に設けられるとともに、前記複数の半導体構造のうち隣接する２つの半導体構造の一方の前記ｎ側半導体層と前記第１ｎ側開口部にて接続され、前記隣接する２つの半導体構造の他方の前記光反射性電極と前記第１ｐ側開口部にて接続された少なくとも１つの配線電極と、
前記第１絶縁膜の上面に設けられるとともに、前記複数の半導体構造のうち前記配線電極が前記光反射性電極に接続された半導体構造における前記ｎ側半導体層と前記第１ｎ側開口部にて接続された第１電極と、
前記第１絶縁膜の上面に設けられるとともに、前記複数の半導体構造のうち前記配線電極が前記ｎ側半導体層に接続された半導体構造における前記光反射性電極と前記第１ｐ側開口部にて接続された第２電極と、
前記第１電極の上方に設けられた第２ｎ側開口部と、前記第２電極の上方に設けられた第２ｐ側開口部と、を有する、無機材料からなる第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜の上面に設けられるとともに、上面視において前記複数の所定の領域を除く領域に設けられ、前記第２ｎ側開口部にて前記第１電極に接続された第１外部接続部と、
前記第２絶縁膜の上面に設けられるとともに、上面視において前記複数の所定の領域を除く領域に設けられ、前記第２ｐ側開口部にて前記第２電極に接続された第２外部接続部と、を備える発光素子。
【請求項２】
前記第１外部接続部及び前記第２外部接続部のそれぞれは、上面視において、２以上の前記半導体構造に亘って設けられる請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
絶縁性の基板と、
前記基板の上面に設けられたｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層の上面のうち複数の所定の領域を除く領域に設けられた活性層と、前記活性層の上面に設けられたｐ側半導体層と、を有する半導体構造と、
前記半導体構造の前記ｐ側半導体層の上面に設けられた光反射性電極と、
前記半導体構造を覆うとともに、前記ｎ側半導体層の上面のうち前記複数の所定の領域それぞれの上方に設けられた第１ｎ側開口部と、前記光反射性電極の上方に設けられた第１ｐ側開口部と、を有する、無機材料からなる第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜の上面に設けられるとともに、前記第１ｎ側開口部にて前記ｎ側半導体層と接続された第１電極と、
前記第１絶縁膜の上面に設けられるとともに、前記第１ｐ側開口部にて前記ｐ側半導体層と接続された第２電極と、
前記第１電極の上方に設けられた第２ｎ側開口部と、前記第２電極の上方に設けられた第２ｐ側開口部と、を有する、無機材料からなる第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜の上面に設けられるとともに、上面視において前記複数の所定の領域を除く領域に設けられ、前記第２ｎ側開口部にて前記第１電極に接続された第１外部接続部と、
前記第２絶縁膜の上面に設けられるとともに、上面視において前記複数の所定の領域を除く領域に設けられ、前記第２ｐ側開口部にて前記第２電極に接続された第２外部接続部と、を備える発光素子。
【請求項４】
上面視において、
前記第１外部接続部及び前記第２外部接続部のそれぞれは、外周部に複数の切り欠き部を有し、
前記複数の所定の領域のそれぞれは、前記第１外部接続部及び前記第２外部接続部の双方における前記複数の切り欠き部のそれぞれに設けられている請求項１から３の何れか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
上面視において、
前記第１外部接続部及び前記第２外部接続部は、互いに対向するとともに、
前記第１外部接続部及び前記第２外部接続部のそれぞれは、互いに対向している側における両隅部に前記切り欠き部を有する請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第１絶縁膜及び第２絶縁膜は、ＳｉＯ２からなる請求項１から５の何れか一項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ｎ側半導体層とｎ側半導体層の所定の領域を除く領域に設けられたｐ側半導体層とを有する半導体構造と、半導体構造に設けられた複数の開口部を有する絶縁膜と、複数の開口部のうち一部にてｎ側半導体層に接続されたｎ電極と、複数の開口部のうち他の一部にてｐ側半導体層に接続されたｐ電極と、ｐ電極に接続されたｐ側外部接続部と、ｎ電極に接続されたｎ側外部接続部とを備える発光素子が記載されている。この発光素子では、上側（電極が形成された側）から見て、ｐ側外部接続部及びｎ側外部接続部は、ｐ側半導体層から露出したｎ側半導体層の所定の領域を覆うように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５２５５８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した発光素子を実装基板などに接合する場合、接合時の熱応力が半導体構造のうちｐ側半導体層が除去されｎ側半導体層が露出した領域付近に集中し、ｎ側半導体層が露出した領域に形成された絶縁膜や電極が半導体構造から剥離する虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は、ｎ側半導体層がｐ側半導体層から露出した領域付近における熱応力の集中を緩和し、その領域に形成された絶縁膜や電極の剥離を低減することのできる発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る発光素子は、以下の構成を備える。
絶縁性の基板；
前記基板の上面に設けられたｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層の上面のうち複数の所定の領域を除く領域に設けられた活性層と、前記活性層の上面に設けられたｐ側半導体層と、をそれぞれが有する複数の半導体構造；
前記複数の半導体構造それぞれにおける前記ｐ側半導体層の上面に設けられた光反射性電極；
前記複数の半導体構造を覆うとともに、前記複数の半導体構造それぞれについて、前記ｎ側半導体層の上面のうち前記複数の所定の領域それぞれの上方に設けられた第１ｎ側開口部と、前記光反射性電極の上方に設けられた第１ｐ側開口部と、を有する、無機材料からなる第１絶縁膜；
前記第１絶縁膜の上面に設けられるとともに、前記複数の半導体構造のうち隣接する２つの半導体構造の一方の前記ｎ側半導体層と前記第１ｎ側開口部にて接続され、前記隣接する２つの半導体構造の他方の前記光反射性電極と前記第１ｐ側開口部にて接続された少なくとも１つの配線電極
前記第１絶縁膜の上面に設けられるとともに、前記複数の半導体構造のうち前記配線電極が前記光反射性電極に接続された半導体構造における前記ｎ側半導体層と前記第１ｎ側開口部にて接続された第１電極；
前記第１絶縁膜の上面に設けられるとともに、前記複数の半導体構造のうち前記配線電極が前記ｎ側半導体層に接続された半導体構造における前記光反射性電極と前記第１ｐ側開口部にて接続された第２電極と、前記第１電極の上方に設けられた第２ｎ側開口部と、前記第２電極の上方に設けられた第２ｐ側開口部と、を有する、無機材料からなる第２絶縁膜；
前記第２絶縁膜の上面に設けられるとともに、上面視において前記複数の所定の領域を除く領域に設けられ、前記第２ｎ側開口部にて前記第１電極に接続された第１外部接続部；
前記第２絶縁膜の上面に設けられるとともに、上面視において前記複数の所定の領域を除く領域に設けられ、前記第２ｐ側開口部にて前記第２電極に接続された第２外部接続部
【０００７】
本発明の他の態様に係る発光素子は、以下の構成を備える。
絶縁性の基板；
前記基板の上面に設けられたｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層の上面のうち複数の所定の領域を除く領域に設けられた活性層と、前記活性層の上面に設けられたｐ側半導体層と、を有する半導体構造；
前記半導体構造の前記ｐ側半導体層の上面に設けられた光反射性電極；
前記半導体構造を覆うとともに、前記ｎ側半導体層の上面のうち前記複数の所定の領域それぞれの上方に設けられた第１ｎ側開口部と、前記光反射性電極の上方に設けられた第１ｐ側開口部と、を有する、無機材料からなる第１絶縁膜；
前記第１絶縁膜の上面に設けられるとともに、前記第１ｎ側開口部にて前記ｎ側半導体層と接続された第１電極；
前記第１絶縁膜の上面に設けられるとともに、前記第１ｐ側開口部にて前記ｐ側半導体層と接続された第２電極；
前記第１電極の上方に設けられた第２ｎ側開口部と、前記第２電極の上方に設けられた第２ｐ側開口部と、を有する、無機材料からなる第２絶縁膜；
前記第２絶縁膜の上面に設けられるとともに、上面視において前記複数の所定の領域を除く領域に設けられ、前記第２ｎ側開口部にて前記第１電極に接続された第１外部接続部；
前記第２絶縁膜の上面に設けられるとともに、上面視において前記複数の所定の領域を除く領域に設けられ、前記第２ｐ側開口部にて前記第２電極に接続された第２外部接続部
【発明の効果】
【０００８】
以上の構成とすることにより、ｎ側半導体層が露出した領域付近に生じる熱応力を緩和し、ｎ側半導体層がｐ側半導体層から露出した領域に形成された電極や絶縁膜の剥離を低減できるため、信頼性に優れた発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係る発光素子の構成を模式的に示す平面図である。
【図２】実施形態１に係る発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、図１のＡ−Ａ線における断面を示す。
【図３】実施形態１に係る発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、図１のＢ−Ｂ線における断面を示す。
【図４】実施形態１に係る発光素子の構成を模式的に示す平面図である。
【図５】実施形態１に係る発光装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図６】実施形態１に係る発光装置の構成を模式的に示す断面図であり、図５のＣ−Ｃ線における断面を示す。
【図７】実施形態２に係る発光素子の構成を模式的に示す平面図である。
【図８】実施形態２に係る発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、図７のＤ−Ｄ線における断面を示す。
【図９】実施形態２に係る発光素子の構成を模式的に示す断面図であり、図７のＥ−Ｅ線における断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る発光素子１Ａの構成を示す図である。図２は、発光素子１Ａの断面図であり、図１のＡ−Ａ線における断面を示す。図３は、発光素子１Ａの断面図であり、図１のＢ−Ｂ線における断面を示す。図４は、発光素子１Ａの第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐが設けられる領域を説明するための平面図を示す。図５は、発光素子１Ａを基体２３に実装した発光装置１００を示す断面図である。図６は、発光素子１Ａを基体２３に実装した発光装置１００の断面図であり、図４のＣ−Ｃ線における断面を示す。
【００１１】
なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
【００１２】
発光素子１Ａは、図１〜３に示すように、以下の構成を備える。
絶縁性の基板１１；
基板１１の上面に設けられたｎ側半導体層１２ｎと、ｎ側半導体層１２ｎの上面のうち複数の所定の領域を除く領域に設けられた活性層１２ａと、活性層１２ａの上面に設けられたｐ側半導体層１２ｐと、をそれぞれが有する複数の半導体構造１２；
複数の半導体構造１２それぞれにおけるｐ側半導体層１２ｐの上面に設けられた光反射性電極１３；
複数の半導体構造１２を覆うとともに、複数の半導体構造１２それぞれについて、ｎ側半導体層１２ｎの上面のうち複数の所定の領域それぞれの上方に設けられた第１ｎ側開口部１７ｎと、光反射性電極１３の上方に設けられた第１ｐ側開口部１７ｐと、を有する、無機材料からなる第１絶縁膜１７；
第１絶縁膜１７の上面に設けられるとともに、複数の半導体構造１２のうち隣接する２つの半導体構造１２の一方のｎ側半導体層１２ｎと第１ｎ側開口部１７ｎにて接続され、隣接する２つの半導体構造１２の他方の光反射性電極１３と第１ｐ側開口部１７ｐにて接続された少なくとも１つの配線電極１４１〜１４３；
第１絶縁膜１７の上面に設けられるとともに、複数の半導体構造１２のうち配線電極１４１〜１４３が光反射性電極１３に接続された半導体構造１２におけるｎ側半導体層１２ｎと第１ｎ側開口部１７ｎにて接続された第１電極１５；
第１絶縁膜１７の上面に設けられるとともに、複数の半導体構造１２のうち配線電極１４１〜１４３がｎ側半導体層１２ｎに接続された半導体構造１２における光反射性電極１３と第１ｐ側開口部１７ｐにて接続された第２電極１６と、第１電極１５の上方に設けられた第２ｎ側開口部１８ｎと、第２電極１６の上方に設けられた第２ｐ側開口部１８ｐと、を有する、無機材料からなる第２絶縁膜１８；
第２絶縁膜１８の上面に設けられるとともに、上面視において複数の所定の領域を除く領域に設けられ、第２ｎ側開口部１８ｎにて第１電極１５に接続された第１外部接続部１９ｎ；
第２絶縁膜１８の上面に設けられるとともに、上面視において複数の所定の領域を除く領域に設けられ、第２ｐ側開口部１８ｐにて第２電極１６に接続された第２外部接続部１９ｐ
【００１３】
これにより、ｎ側半導体層１２ｎのうち複数の所定の領域を除く領域、つまり活性層１２ａが設けられていない領域付近に生じる熱応力を緩和させることができるため、第１絶縁膜１７、または第１ｎ側開口部１７ｎ内に設けられｎ側半導体層１２ｎに接続された電極の剥離を低減することができる。以下、この点について詳細に説明する。
【００１４】
外部接続部をｎ側半導体層のうち活性層が設けられておらず段差部が形成されている領域を覆うように形成した場合、発光素子を基体に実装する際に外部接続部に生じる熱応力が、段差部が形成されている領域に集中しやすい。これは、外部接続部のうち、段差部が形成されている領域は他の領域に比べて薄くなる部分を有し、その部分に熱応力がかかりやすいためであると考えられる。このようにして生じる外部接続部における熱応力に起因して、ｎ側半導体層のうち活性層が設けられていない領域にも熱応力が生じることで、その領域に形成された絶縁膜や配線が半導体構造から剥離したり、剥離した部分に半導体構造上に設けられた電極がマイグレーションし、リーク電流が発生することで、発光素子の信頼性が低下することがある。
【００１５】
そこで、図１に示すように、第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐを、ｎ側半導体層１２ｎの上面のうち所定の領域を除く領域、つまりｎ側半導体層１２ｎの上面のうち活性層１２ａ及びｐ側半導体層１２ｐが設けられていない領域を除く領域に形成している。これにより、ｎ側半導体層１２ｎの上面の所定の領域における熱応力の影響を緩和することができるため、所定の領域に形成された電極や絶縁膜の剥離等を低減できる。以下では、第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐをまとめて外部接続部１９ともいう。
【００１６】
以下、発光素子１Ａについて詳細に説明する。
【００１７】
発光素子１Ａは、図１に示すように、上面視で略正方形に形成され、絶縁性の基板１１と、基板１１の上面に設けられたｎ側半導体層１２ｎと、ｎ側半導体層１２ｎの上面のうち所定の領域に設けられた活性層１２ａと、活性層１２ａの上面に設けられたｐ側半導体層１２ｐと、を有する複数の半導体構造１２を備える。本実施形態では、溝部１２ｄにより分割された４つの第１〜第４半導体構造１２１〜１２４を有しており、各半導体構造１２は、それぞれＬＥＤ構造を有している。また、複数の半導体構造１２１〜１２４は、光反射性電極１３及び配線電極１４１〜１４３により直列接続されている。
【００１８】
複数の半導体構造１２を直列接続したときの一方の端部である第１半導体構造１２１は、光反射性電極１３、第２電極１６、シード層２０、及び第２外部接続部１９ｐと接続されている。また、直列接続の他方の端部である第４半導体構造１２４は、第１電極１５、シード層２０、及び第１外部接続部１９ｎと接続されている。
【００１９】
発光素子１Ａは、カソード電極である第１外部接続部１９ｎと、アノード電極である第２外部接続部１９ｐとに電源を接続することで、第１〜第４半導体構造１２１〜１２４が発光するように構成されている。また、ｐ側半導体層１２ｐの上面側に、光反射性電極１３と、配線電極１４１〜１４３とが設けられており、発光素子１Ａの下面側が光取り出し面である。また、発光素子１Ａは、第１外部接続部１９ｎと第２外部接続部１９ｐとが上面側に設けられており、フリップチップ実装に適した構造を有している。
【００２０】
（基板）
基板１１は、絶縁性を備え、半導体構造１２を支持するものである。また、基板１１は、半導体構造１２をエピタキシャル成長させるための成長基板であってもよい。基板１１としては、例えば、半導体構造１２に窒化物半導体を用いる場合、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板を用いることができる。基板１１の上面視形状は、例えば、矩形状、正方形状とすることができる。本実施形態においては、基板１１は略正方形状である。基板１１が略正方形状である場合、一辺の長さを３００μｍ以上３０００μｍ以下程度、好ましくは５００μｍ以上１５００μｍ以下程度とすることができる。
【００２１】
（半導体構造）
半導体構造１２は、基板１１の上面側から、ｎ側半導体層１２ｎと、活性層１２ａと、ｐ側半導体層１２ｐとが順に積層されてなる。活性層１２ａは、ｎ側半導体層１２ｎの上面のうち複数の所定の領域を除く領域に設けられ、ｐ側半導体層１２ｐは、活性層１２ａの上面に設けられている。したがって、ｎ側半導体層１２ｎの上面のうち複数の所定の領域には、活性層１２ａ及びｐ側半導体層１２ｐが設けられていない。
【００２２】
図１に示すように、基板の上面に設けられた第１〜第４半導体構造１２１〜１２４である４つの半導体構造１２は、発光素子１Ａの縦方向に延在し互いに平行な３本の溝部１２ｄによって分割されている。溝部１２ｄの底部には、基板１１の上面が半導体構造１２から露出している。第１〜第４半導体構造１２１〜１２４は、配線電極１４１〜１４３を介して接続されているが、それら自体は互いに電気的に独立している。
【００２３】
第１〜第４半導体構造１２１〜１２４それぞれには、ｐ側半導体層１２ｐ及び活性層１２ａが部分的に存在しない領域、すなわちｎ側半導体層１２ｎのうち活性層１２ａ及びｐ側半導体層１２ｐが設けられていない領域が形成されている（以下、この領域を「第１露出部１２ｂ」と呼ぶ）。第１露出部１２ｂは、ｎ側半導体層１２ｎの上面のうち複数の所定の領域に設けられており、ｐ側半導体層１２ｐの表面から凹んでｎ側半導体層１２ｎが露出した領域である。換言すると、第１露出部１２ｂは、半導体構造１２において、ｐ側半導体層１２ｐの上面とｎ側半導体層１２ｎの上面とによる段差部が形成されている領域である。第１〜第４半導体構造１２１〜１２４それぞれには、上面視で略円形状をした７個の第１露出部１２ｂが設けられている。
【００２４】
第１〜第４半導体構造１２１〜１２４は、基板１１の外周に沿って、ｎ側半導体層１２ｎがｐ側半導体層１２ｐ及び活性層１２ａから露出した領域である第２露出部１２ｃが溝部１２ｄを除く領域に設けられている。
【００２５】
ｎ側半導体層１２ｎ、活性層１２ａ及びｐ側半導体層１２ｐは、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）などの窒化物半導体が用いられる。
【００２６】
（光反射性電極）
光反射性電極１３は、ｐ側半導体層１２ｐの広い領域に電流を流すために、第１電極１５、第２電極１６、及び配線電極１４１〜１４３から供給された電流を拡散させる電流拡散層として機能するとともに、光反射層としても機能する。光反射性電極１３は、第１〜第４半導体構造１２１〜１２４それぞれにおけるｐ側半導体層１２ｐの上面に設けられており、ｐ側半導体層１２ｐの上面の略全領域に設けられている。
【００２７】
光反射性電極１３は、良好な導電性と光反射性とを有する金属材料からなる金属層を有することが好ましい。このような金属材料としては、例えば、Ａｇ、Ａｌ又はこれらの何れかの金属を主成分とする合金を用いることができ、特に半導体構造１２から発せられる可視光に対して高い光反射性を有するＡｇ又はその合金がより好ましい。また、光反射性電極１３は、積層構造としてもよい。例えば、下層側にＡｇ又はその合金などの光反射性の良好な材料を用いた光反射層を設け、上層側に光反射層に用いた金属材料のマイグレーションを低減するためのバリア層を設けるようにしてもよい。バリア層は、光反射性電極１３を覆うように設けることが好ましく、例えば、ＳｉＮを用いることができる。
【００２８】
（第１絶縁膜）
第１絶縁膜１７は、図１〜３に示すように、第１〜第４半導体構造１２１〜１２４の側面と、第１露出部１２ｂの一部と、第２露出部１２ｃと、溝部１２ｄと、光反射性電極１３の側面及び上面とを連続して被覆している。なお、光反射性電極１３は、上下方向における一断面視において、その端部が曲面となることがある。その場合は、ｐ側半導体層１２ｐの上面と実施的に平行をなす面が上面であり、端部における曲面が側面となる。
【００２９】
第１絶縁膜１７は、複数の半導体構造１２それぞれにおいて、第１露出部１２ｂの上方に設けられた略円形状の第１ｎ側開口部１７ｎと、光反射性電極１３の上方に設けられた第１ｐ側開口部１７ｐとを有している。本実施形態では、複数の第１ｎ側開口部１７ｎが、半導体構造１２それぞれに設けられた７つの第１露出部１２ｂごとに設けられている。
【００３０】
第１絶縁膜１７は、無機材料からなり、例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｈｆからなる群より選択された少なくとも一種を含有する酸化物又は窒化物を用いることができる。これらの中で、可視光に対する透光性が高く、屈折率の低いＳｉＯ２を用いることが好ましい。半導体構造１２や基板１１よりも屈折率が低く、かつ、半導体構造１２や基板１１との屈折率差が大きな材料を用いることで、これらの部材と第１絶縁膜１７との界面で、効率的に光を反射させることができる。界面での光反射率を高めることで、発光素子１Ａの上面側から、すなわち光取り出し面とは反対側からの漏れ光を低減することができる。
【００３１】
（配線電極）
配線電極１４１〜１４３は、図１〜３に示すように、第１絶縁膜１７の上面に設けられるとともに、第１〜第４半導体構造１２１〜１２４の少なくとも２つを互いに導通させるための配線である。配線電極１４１〜１４３は、複数の半導体構造１２のうち隣接する２つの半導体構造１２の一方のｎ側半導体層１２ｎと第１ｎ側開口部１７ｎにて接続され、隣接する２つの半導体構造１２の他方の光反射性電極１３と第１ｐ側開口部１７ｐにて接続されている。また、配線電極１４１〜１４３は、光反射性電極１３の上面に設けられた第１ｐ側開口部１７ｐにて、光反射性電極１３を介してｐ側半導体層１２ｐと電気的に接続されている。
【００３２】
ここでは、配線電極１４１は、第１半導体構造１２１と第２半導体構造１２２とを電気的に接続し、配線電極１４２は、第２半導体構造１２２と第３半導体構造１２３とを電気的に接続し、配線電極１４３は、第３半導体構造１２３と第４半導体構造１２４とを電気的に接続している。配線電極１４１〜１４３は、第１〜第４半導体構造１２１〜１２４の上面、側面及びその間の領域を連続して被覆するように設けられている。本実施形態のように、複数の半導体構造１２が配線電極１４１〜１４３により直列接続されている構造を有する発光素子１Ａは、複数の半導体構造１２間に電位差が生じやく、光反射性電極１３、もしくは配線電極１４１〜１４３のマイグレーションを生じさせる要因となる。本実施形態では、第１露出部１２ｂにおける第１絶縁膜１７の剥離を低減できるので、光反射性電極１３や配線電極１４１〜１４３のマイグレーションの発生を抑制しリーク電流の発生を低減できる。
【００３３】
配線電極１４１〜１４３は、図１〜３に示すように、第１絶縁膜１７を介して、第１〜第４半導体構造１２１〜１２４の側面と、第１〜第４半導体構造１２１〜１２４の間と、光反射性電極１３の上面とを連続して被覆している。このように配線電極１４１〜１４３が設けられることで、上面視において、配線電極１４１〜１４３の一部は、光反射性電極１３と重なり合って設けられる。配線電極１４１〜１４３は、各半導体構造１２の側面の少なくとも一部、より好ましくは活性層１２ａが設けられている領域を含む側面を被覆するように配線電極１４１〜１４３を設けることにより、半導体構造１２の側面からの漏れ光を低減することができる。
【００３４】
配線電極１４１〜１４３は、導電性及び光反射性が良好な金属材料からなる金属層を有することが好ましい。このような金属材料としては、Ａｇ、Ａｌ又はこれらの金属の合金を用いることができる。Ａｌ又はＡｌ合金は、光反射性が高く、Ａｇに比べてマイグレーションが起こり難いため、配線電極１４１〜１４３として好適である。
【００３５】
（第１電極、第２電極）
第１電極１５は、第１絶縁膜１７の上面に設けられるとともに、複数の半導体構造１２のうち配線電極１４１〜１４３が光反射性電極１３に接続された半導体構造１２におけるｎ側半導体層１２ｎと第１ｎ側開口部にて接続されている。第２電極１６は、第１絶縁膜１７の上面に設けられるとともに、複数の半導体構造１２のうち配線電極１４１〜１４３がｎ側半導体層１２ｎに接続された半導体構造１２における光反射性電極１３と第１ｐ側開口部１７ｐにて接続されている。第１電極１５の上方には、後記する第２絶縁膜１８の第２ｎ側開口部１８ｎが設けられ、第２電極１６の上方には、後記する第２絶縁膜１８の第２ｐ側開口部１８ｐが設けられる。
【００３６】
第１電極１５及び第２電極１６は、導電性及び光反射性が良好な金属材料からなる金属層を有することが好ましい。このような金属材料としては、上記した配線電極１４１〜１４３と同様の金属材料を用いることができる。
【００３７】
（第２絶縁膜）
第２絶縁膜１８は、図１〜３に示すように、第１電極１５、第２電極１６、配線電極１４１〜１４３、及び第１絶縁膜１７の表面の略全領域を連続して被覆している。第２絶縁膜１８は、無機材料からなり、第１電極１５の上方に設けられた第２ｐ側開口部１８ｐと、第２電極１６の上方に設けられた第２ｎ側開口部１８ｎと、を有している。本実施形態では、第１絶縁膜１７に、６つの第２ｐ側開口部１８ｐと、６つの第２ｎ側開口部１８ｎが設けられている。なお、第２ｐ側開口部１８ｐ及び第２ｎ側開口部１８ｎの配置数や形状は特に限定されるものではない。
【００３８】
第２絶縁膜１８は、第１電極１５、第２電極１６、及び配線電極１４１〜１４３を保護する保護膜としても機能する。第２絶縁膜１８は、前記した第１絶縁膜１７と同様の無機材料を用いることが好ましい。なお、第１絶縁膜１７と第２絶縁膜１８とは、異なる材料を用いてもよい。第２絶縁膜１８を無機材料で構成することにより、第１電極１５、第２電極１６、及び配線電極１４１〜１４３と、後記する外部接続部１９と、を電気的に絶縁することができる。また、無機材料からなる第２絶縁膜１８は、樹脂などを用いる場合に比較して、容易に加工がで形成できる。一方で、無機材料からなる絶縁膜は、樹脂などの有機材料を用いる場合に比較して、熱応力がかかることで亀裂などが生じやすい傾向がある。しかしながら、本実施形態では、外部接続部１９にかかる熱応力が集中しにくいため、第２絶縁膜１８に亀裂などが生じることなく用いることができる。
【００３９】
（第１外部接続部、第２外部接続部）
外部接続部１９は、第１電極１５及び第２電極１６と電気的に接続され、外部と接続するために設けられる。第１外部接続部１９ｎは、図１〜３に示すように、第２絶縁膜１８の上面に設けられるとともに、上面視において第１露出部１２ｂが設けられた領域を除く領域に設けられ、第２ｎ側開口部１８ｎにて第１電極１５と接続している。また、第２外部接続部１９ｐは、第２絶縁膜１８の上面に設けられるとともに、上面視において第１露出部１２ｂが設けられた領域を除く領域に設けられ、第２ｐ側開口部１８ｐにて第２電極１６と接続している。
【００４０】
外部接続部１９のそれぞれは、図１〜３に示すように、上面視において、２以上の半導体構造１２に亘って設けられている。これにより、後記する基体２３に設けられた導電部２４と接合する際に、外部接続部１９と導電部２４との接合面積を増加させ、接合性を向上させることができる。また、複数の半導体構造１２それぞれに、複数の第１露出部１２ｂを設け第１ｎ側開口部１７ｎにて第１電極１５、配線電極１４１〜１４３を設けることで、発光素子１Ａの電流密度分布の偏りを低減することができる。本実施形態では、外部接続部１９にかかる熱応力が第１露出部１２ｂの付近に集中することがないため、発光素子１Ａの電流密度分布の偏りを低減しつつ、外部接続部１９を配置する面積を増加させ、外部接続部１９と導電部２４との接合性を効率よく向上させることができる。
【００４１】
外部接続部１９のそれぞれは、図１、４に示すように、上面視において、外周部に複数の切り欠き部２２を有している。図４において、右上がりのハッチングを施して示す領域に第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐが設けられており、左上がりのハッチングを施して示す領域に切り欠き部２２が設けられている。平面視において、第１露出部１２ｂは、第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐの双方における複数の切り欠き部２２のそれぞれに設けられている。これにより、第１露出部１２ｂ付近に熱応力が集中することがなくなる。
【００４２】
外部接続部１９には後にはんだ等の導電性部材が形成されるので、外部接続部１９の実装面となる部分には四方八方に連続して繋がった領域を大きくとることが好ましい。このため、切り欠き部２２は、外部接続部１９の中央付近ではなく周縁付近に設けることが好ましい。切り欠き部２２を外部接続部１９の周縁付近に設ける場合、図１、４と異なる形態として、切り欠き部２２の全周囲が外部接続部１９に取り囲まれる形態も考えられる。この場合、上面視において外部接続部１９の幅が狭い部分が存在することになるが、そこに熱応力が集中し、第１露出部１２ｂに設けられた部材に影響を及ぼす虞がある。そこで、本実施形態では、切り欠き部２２を外部接続部１９の周縁付近に設ける場合でも、平面視において切り欠き部２２が細くなる部分が生じないように、切り欠き部２２を所定の方向に開口させている。換言すると、切り欠き部２２は、その全周囲が外部接続部に取り囲まれておらず、上面視において外部接続部１９の周縁が凹んだ形状に相当する。これにより、外部接続部１９に比較的幅の狭い部分が存在するという事態を回避できるので、熱応力による悪影響を低減することができる。なお、本明細書において切り欠き部２２とは、その作成方法に関係なく、平面視において単に切り欠いたように見える部分を指す。
【００４３】
図１、４に示すように、第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐは、互いに対向するとともに、上面視において、第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐそれぞれは、互いに対向している側における両隅部に切り欠き部２２を有することが好ましい。つまり、外部接続部の上面視形状の概略形状が矩形である場合、第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐの両隅部に設けられる切り欠き部２２は、第１外部接続部１９ｎと第２外部接続部１９ｐとの間に位置する中央領域（以下、単に「中央領域」ともいう。）の側と、発光素子１Ａの外縁側との双方に開口した形状を有している。このような切り欠き部２２を設けることで、図６に示すように、発光素子１Ａを基体２３に設けられた導電部２４に接合した後、光反射性部材２５を充填するときに、光反射性部材２５を第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐの両隅部に形成された切り欠き部２２から中央領域に侵入させやすくすることができる。その結果、半導体構造１２と基体２３との間に光反射性部材２５が設けられ、発光素子１Ａから基体２３側に意図せずに漏れた光を反射させることができるので光取り出し効率を向上させることができる。さらに、半導体構造１２と基体２３との間に光反射性部材２５が設けられることで発光素子１Ａの表面へ水分などが侵入することを抑制し、第１外部接続部１９ｎと第２外部接続部１９ｐとが電気的に接続されることを低減することができる。
【００４４】
切り欠き部２２は、第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐが対向している場合、第１外部接続部１９ｎにおいて、第１外部接続部１９ｎと第２外部接続部１９ｐとが対向している側及び対向していない側の双方に設けられていることが好ましい。第２外部接続部１９ｐについても同様である。
【００４５】
切り欠き部２２の幅は、図１、４に示すように、切り欠き部２２のうち第１露出部１２ｂが設けられている領域よりも他の領域の方が狭くなっている。これにより、切り欠き部２２の幅が、第１露出部１２ｂが設けられている領域から中央領域まで同じである場合に比較して、第１外部接続部１９ｎと第２外部接続部１９ｐの面積を増加させることができるため、基体２３との接合性を向上させることができる。
【００４６】
第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐそれぞれは、図１、４に示すように、略同じ形状を有している。このような形状とすることで、実装時に生じる熱応力が、第１外部接続部１９ｎ側、または第２外部接続部１９ｐ側に偏ることを低減できる。
【００４７】
外部接続部１９をメッキ法で形成する場合、第１電極１５または第２電極１６と電気的に接続される金属層であるシード層２０と、シード層２０の上面に積層形成されたメッキ層２１とから構成される。シード層２０は、メッキ層２１を電解メッキ法で形成する際の電流経路となる金属層であり、スパッタリング法や蒸着法などによって形成することができる。
【００４８】
シード層２０には、導電性及び光反射性が良好な金属材料からなる金属層を有することが好ましい。このような金属材料としては、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金及びＡｇ合金を挙げることができる。更に、シード層２０は、当該Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金又はＡｇ合金からなる金属層が、第２絶縁膜１８と接触するように設けられることが好ましい。これによって、半導体構造１２から基体２３側に向かう光を発光素子１Ａの光取り出し面側に効率よく反射することができる。さらに、発光素子１Ａへの水分などの浸入を抑制し、リークの発生を低減することができる。
【００４９】
メッキ層２１には、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉなどの金属を用いることができる。また、メッキ層２１を複数種類の金属を用いた積層構造としてもよい。外部接続部１９は、腐食防止及びＡｕ−Ｓｎ共晶半田などのＡｕ合金系の接着部材を用いた基体２３との接合性を高めるために、少なくとも最上層をＡｕで形成することが好ましい。
【００５０】
（基体、導電部）
基体２３と、導電部２４とは一体に形成されており、発光素子１Ａは導電部２４と接合され導通されている。本実施形態では、図４に示すように、基体２３には２つの導電部２４が設けられており、第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐそれぞれは、導電部２４に接合されている。発光素子１Ａは、基体２３に接合することで発光装置１００として用いることができ、導電部２４のうち、図６において発光素子１Ａが接合されている側とは反対側が実装基板などに実装される。
【００５１】
外部接続部１９と、導電部２４との接合には、例えば、Ａｕ−Ｓｎ系、Ａｇ−Ｓｎ系のはんだなどの接合部材を用いることができる。このような接合部材を用いて、発光素子１Ａを基体２３に接合する際に、熱処理が必要となり、このときに生じる温度差と、発光素子１Ａを構成する部材と基体２３との熱膨張係数差とが影響し、各部材に熱応力を生じさせる。
【００５２】
基体２３には、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを用いることができる。また、基体２３に光反射性物質を含有させてもよい。光反射性物質としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウムなどを用いることができる。
【００５３】
導電部２４には、例えば、良好な放熱性を備えるＣｕ、またはＣｕを主成分とする金属材料を用いることができる。このような金属材料は、熱膨張係数が大きいため、発光素子１Ａに対して大きな熱応力が生じる。このため、第１露出部１２ｂにおいて、第１絶縁膜１７、または第１ｎ側開口部１７ｎ内に設けられた配線電極１４１〜１４３、第１電極１５、及び第２電極１６などが剥離しやすい。しかしながら、本実施形態では、第１露出部１２ｂ付近に熱応力が集中することがないため、導電部２４に、Ｃｕなどの熱膨張係数の大きい金属材料を用いても発光素子１Ａの信頼性を維持しつつ、放熱性を向上させることができる。また、導電部２４の表面には、金属層を形成してもよい。例えば、導電部２４の最表面にＡｇ、Ａｌなどの金属材料からなる金属層を形成することができる。
【００５４】
（光反射部材）
光反射性部材２５は、図５に示すように、発光素子１Ａの上面を除く部分を覆うように設けられている。光反射性部材２５は、基体２３側に向かって漏れ出た光を発光素子１Ａの光取り出し面側に向かって反射させるために設けられている。光反射性部材２５には、上記した基体２３と同様の部材を用いることが好ましく、例えば、光反射物質が含有された樹脂を用いることができる。
【００５５】
（封止部材）
封止部材２６は、図５に示すように、発光素子１Ａの光取り出し面側を覆うように設けられている。封止部材２６は、発光素子１Ａを外力や埃、水分などから保護するとともに、発光素子１Ａの耐熱性、耐候性、耐光性を向上させる機能を有する。封止部材２６には、上記した基体２３と同様の部材を用いることが好ましい。
【００５６】
以上、発光素子１Ａについて説明したが、半導体構造１２の形状は、長方形に限定されず、正方形や六角形などの多角形、円形、楕円形などであってもよい。また、半導体構造１２の個数は４個に限定されず、２個以上であればよい。また、半導体構造１２は、全てが直列に接続されるものに限定されず、２個以上の直列接続が１つ以上あればよく、並列接続が含まれていてもよい。
【００５７】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２に係る発光素子１Ｂについて、図７〜９を参照して説明する。図７は、発光素子１ａの構成を示す平面図である。図８は、発光素子１ａの構成を示す断面図であり、図７のＤ−Ｄ線における断面を示す。図９は、発光素子１ａの構成を示す断面図であり、図７のＥ−Ｅ線における断面を示す。
【００５８】
発光素子１Ｂは、１つの半導体構造１２で構成され、配線電極１４１〜１４３が設けられていないことが主に実施形態１と異なっている。以下では、実施形態１に対応する部材には同じ符号を付している。
【００５９】
発光素子１Ｂは、図７に示すように、上面視において、１つの半導体構造１２に、３行×３列に９個の第１露出部１２ｂが設けられている。図７〜９に示すように、第１電極１５は、９つの第１露出部１２ｂそれぞれにおいてｎ側半導体層１２ｎと接続されており、第２電極１６は、光反射性電極１３上に設けられ、ｐ側半導体層１２ｐと接続されている。
【００６０】
外部接続部１９は、ｎ側半導体構造１２ｎの上面のうち複数の所定の領域を除く領域、つまり活性層１２ａ及びｐ側半導体層１２ｐが設けられていない第１露出部１２ｂが設けられた領域を除く領域に設けられている。また、第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐのそれぞれは、第１露出部１２ｂから、中央領域に亘って開口した３つの切り欠き部２２を有している。第１外部接続部１９ｎ及び第２外部接続部１９ｐは、上面視において、略同じ形状を有しており、複数の切り欠き部２２は、第１露出部１２ｂが設けられている領域から中央領域まで略同じ幅を有する形状に設けられている。
【００６１】
発光素子１Ｂにおいても、発光素子１Ａと同様の効果を奏することができる。また、発光素子１Ｂは、発光素子１Ａと同様に基体２３に接合し発光装置１００として使用できることはいうまでもない。
＜実施例＞
【００６２】
実施例に係る発光素子は、以下のような構成を有しており、実施形態１に係る発光素子１Ａと略同じ構成を有している。
【００６３】
基板１１として、上面視において１辺が約１４００μｍの略正方形状であり、厚みが約１５０μｍであるサファイア基板を用いた。また基板１１の上面に、窒化物半導体からなる、ｎ側半導体層１２ｎと、活性層１２ａと、ｐ側半導体層１２ｐとがこの順に積層された構造をそれぞれ備える４つの第１〜第４半導体構造１２１〜１２４を設けた。第１〜第４半導体構造１２１〜１２４それぞれには、上面視において直径が約３０μｍの略円形状である７個の第１露出部１２ｂを設けた。
【００６４】
ｐ側半導体層１２ｐの上面に、Ａｇを含む光反射性電極１３を設け、光反射性電極１３の側面及び上面を被覆するようにＳｉＮからなるバリア層を設けた。第１電極１５、第２電極１６、及び配線電極１４１〜１４３には、Ａｌを含む金属を用いた。第１絶縁膜１７及び第２絶縁膜１８には、ＳｉＯ２からなる絶縁膜を用いた。
【００６５】
外部接続部１９を構成するメッキ層２１は、Ｃｕを含む金属層で形成し、図１に示す位置と略同じ位置に設け、厚みを約５０μｍとした。マスクを用いて、図４に示すような外部接続部１９を形成した。外部接続部１９における切り欠き部２２は、上面視において、第１露出部１２ｂが設けられた領域を覆うように設けられた直径が約１００μｍである円形状の領域と、その領域から外側に開口した約６０μｍの幅の領域とを有する。
【００６６】
本実施例に係る発光素子を用いて発光装置を作製した。基体２３には、エポキシ樹脂を用い、導電部２４には、Ｃｕを含む金属を用いた。実施例に係る発光素子と、導電部２４とをはんだを用いて実装した。
【００６７】
このような実施例における発光装置に対して、所定の時間の間約８５℃の熱を負荷し熱負荷に対する信頼性を評価した。実施例に係る発光素子が設けられた発光装置は、約１００時間の間熱を負荷してもリークの発生は確認されなかった。
＜比較例＞
【００６８】
比較例に係る発光素子は、外部接続部を以下のように形成した以外は、実施例と同じ構成を有している。
【００６９】
比較例に係る発光素子においては、外部接続部に切り欠き部２２を設けず、上面視形状が略矩形状である外部接続部を形成した。つまり、外部接続部を、第１露出部１２ｂが設けられた領域を覆うように配置した。
【００７０】
このような比較例における発光素子を用いて実施例と同様に発光装置を作製した。この発光装置において、実施例と同様に信頼性を評価した。比較例における発光装置は、約６０時間の間熱を負荷することでリークが発生していることが確認された。
【００７１】
以上、本発明に係る発光素子について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７２】
１Ａ、１Ｂ      発光素子
１１    基板
１２    半導体構造
１２１〜１２４  第１〜第４半導体構造
１２ｎ  ｎ側半導体層
１２ａ  活性層
１２ｐ  ｐ側半導体層
１２ｂ  第１露出部
１２ｃ  第２露出部
１２ｄ  溝部
１３    光反射性電極
１４１〜１４３  配線電極
１５  第１電極
１６  第２電極
１７  第１絶縁膜
１７ｎ  第１ｎ側開口部
１７ｐ  第１ｐ側開口部
１８  第２絶縁膜
１８ｎ  第２ｎ側開口部
１８ｐ  第２ｐ側開口部
１９    外部接続部
１９ｎ  第１外部接続部
１９ｐ  第２外部接続部
２０  シード層
２１  メッキ層
２２  切り欠き部
２３  基体
２４  導電部
２５  光反射性部材
２６  封止部材
１００  発光装置
【図１】
2018107283.tif 000003
【図２】
2018107283.tif 000004
【図３】
2018107283.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018107283.tif 000007
【図６】
2018107283.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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