(57)【要約】【課題】安定した特性の半導体発光装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】第１主面５ａ、第１主面５ａの反対側の第２主面５ｂ及び第１主面５ａと第２主面５ｂとをつなぐ第３主面５ｃを有し、発光層を含む半導体層５と、半導体層５の第２主面５ｂに設けられた第１電極部１４及び第２電極部１５と、半導体層５の第２主面５ｂ及び第３主面５ｃを覆う第１絶縁膜１３と、第１電極部１４及び第２電極部１５のうちの少なくとも第２電極部１５の上に積層され、近接する第３主面５ｃを覆う第１絶縁膜１３ｃの延長上まで延在した金属層４０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】
第１主面、前記第１主面の反対側の第２主面及び前記第１主面と前記第２主面とをつなぐ第３主面を有し、発光層を含む半導体層と、
前記半導体層の前記第２主面に設けられた第１電極部及び第２電極部と、
前記半導体層の前記第２主面及び前記第３主面を覆う第１絶縁膜と、
前記第１電極部及び前記第２電極部のうちの少なくとも前記第２電極部の上に積層され、近接する前記第３主面を覆う前記第１絶縁膜の延長上まで延在した金属層と、
を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第３主面を覆う前記第１絶縁膜の厚さは、前記半導体層を基板上に形成し、形成後に前記基板を剥離する際に照射するレーザ光の波長以上であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１絶縁膜は、前記半導体層を基板上に形成し、形成後に前記基板を剥離する際に照射するレーザ光のエネルギーよりも大きいバンドギャップエネルギーを有する材料であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項４】
前記第２絶縁膜及び前記半導体層は、前記半導体層を基板上に形成し、形成後に前記基板を剥離する際に照射するレーザ光のエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有する材料であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項５】
前記第２絶縁膜及び前記半導体層は、前記半導体層を基板上に形成し、形成後に前記基板を剥離する際に照射するレーザ光を吸収する材料であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項６】
前記金属層は、Ａｌ及びＴｉの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項７】
前記金属層は、前記第２電極部の表面に接していることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項８】
前記金属層は、前記近接する前記第３主面を覆う前記第１絶縁膜と接していることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項９】
前記第１絶縁膜を覆う第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜を貫通し、前記第１電極部と導通する第１配線と、
前記第２絶縁膜を貫通し、前記第２電極部と導通する第２配線と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第２絶縁膜上に設けられた第３絶縁膜と、
前記第３絶縁膜を貫通し、前記第１配線と導通する第１金属ピラーと、
前記第３絶縁膜を貫通し、前記第２配線と導通する第２金属ピラーと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項９記載の発光装置。
【請求項１１】
基板の第１主面上に、発光層を含む半導体層を形成する工程と、
前記半導体層の少なくとも上面及び側面を第１絶縁膜で覆う工程と、
前記半導体層と導通する第１電極部及び第２電極部を形成する工程と、
前記第１電極部及び前記第２電極部のうちの少なくとも前記第２電極部の上に積層された金属層であって、近接する前記側面を覆う前記第１絶縁膜の延長上まで延在する金属層を形成する工程と、
前記第１絶縁膜を第２絶縁膜で覆う工程と、
前記基板の前記第１主面とは反対側の第２主面の側から前記半導体層にレーザ光を照射して、前記基板を前記半導体層から剥離する工程と、
を備え、
前記第１絶縁膜のバンドギャップエネルギーが、前記レーザ光のエネルギーよりも大きいことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１２】
前記側面を覆う前記第１絶縁膜の厚さは、前記レーザ光の波長以上であることを特徴とする請求項１１記載の発光装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第２絶縁膜のバンドギャップエネルギー及び前記半導体層のバンドギャップエネルギーが、前記レーザ光のエネルギーよりも小さいことを特徴とする請求項１１記載の発光装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第２絶縁膜及び前記半導体層は、前記レーザ光を吸収することを特徴とする請求項１１記載の発光装置の製造方法。
【請求項１５】
前記金属層は、Ａｌ及びＴｉの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１１記載の発光装置の製造方法。
【請求項１６】
前記金属層を、前記第２電極部の表面に接するように形成することを特徴とする請求項１１記載の発光装置の製造方法。
【請求項１７】
前記金属層を、前記近接する前記側面を覆う前記第１絶縁膜と接するように形成することを特徴とする請求項１１記載の発光装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第１絶縁膜を形成した後、前記レーザ光を照射する前に、前記基板と接する前記第１絶縁膜の部分を除去することを特徴とする請求項１１記載の発光装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第２絶縁膜を貫通し、前記第１電極部と導通する第１配線及び前記第２電極部と導通する第２配線を形成する工程を、さらに備えたことを特徴とする請求項１１記載の発光装置の製造方法。
【請求項２０】
前記第１配線と導通する第１金属ピラー及び前記第２配線と導通する第２金属ピラーを形成する工程と、
前記第１金属ピラー及び前記第２金属ピラーの周囲に第３絶縁膜を形成する工程と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１９記載の発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置の用途は、照明装置、画像表示装置のバックライト光源、及びディスプレイ装置などに拡大している。
近年では、発光装置の小型化の要求がますます強まっている。また、量産性を高めるため、発光層を含む半導体層を基板上で結晶成長させ、レーザ光の照射によって半導体層から基板を剥離し、複数個に分割する製造方法が考えられている。
【０００３】
しかしながら、半導体層と、この半導体層に設けた電極部と、のコンタクト抵抗について、さらなる低抵抗化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２８６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、コンタクト抵抗の低抵抗化を図り、高効率な発光装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態によれば、第１主面、前記第１主面の反対側の第２主面及び前記第１主面と前記第２主面とをつなぐ第３主面を有し、発光層を含む半導体層と、前記半導体層の前記第２主面に設けられた第１電極部及び第２電極部と、前記半導体層の前記第２主面及び前記第３主面を覆う第１絶縁膜と、前記第１電極部及び前記第２電極部のうちの少なくとも前記第２電極部の上に積層され、近接する前記第３主面を覆う前記第１絶縁膜の延長上まで延在した金属層と、を備えたことを特徴とする発光装置が提供される。
【０００７】
また、他の実施形態によれば、基板の第１主面上に、発光層を含む半導体層を形成する工程と、前記半導体層の少なくとも上面及び側面を第１絶縁膜で覆う工程と、前記半導体層と導通する第１電極部及び第２電極部を形成する工程と、前記第１電極部及び前記第２電極部のうちの少なくとも前記第２電極部の上に積層された金属層であって、近接する前記側面を覆う前記第１絶縁膜の延長上まで延在する金属層を形成する工程と、前記第１絶縁膜を第２絶縁膜で覆う工程と、前記基板の前記第１主面とは反対側の第２主面の側から前記半導体層にレーザ光を照射して、前記基板を前記半導体層から剥離するとともに、前記第１絶縁膜を介して前記レーザ光を前記金属層に照射し、前記金属層を加熱する工程と、を備え、前記第１絶縁膜のバンドギャップエネルギーが、前記レーザ光のエネルギーよりも大きいことを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る発光装置を例示する模式断面図である。
【図２】各種金属材料のフルエンス閾値を例示する図である。
【図３】図１における要部の拡大断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を順に説明する模式断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を順に説明する模式断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を順に説明する模式断面図である。
【図８】第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を順に説明する模式断面図である。
【図９】第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を順に説明する模式断面図である。
【図１０】第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を順に説明する模式断面図である。
【図１１】第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を順に説明する模式断面図である。
【図１２】第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を順に説明する模式断面図である。
【図１３】第２の実施形態に係る発光装置を例示する模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る発光装置を例示する模式断面図である。
本実施形態に係る発光装置１１０は、第１主面５ａ、第１主面５ａの反対側の第２主面５ｂ及び第１主面５ａと第２主面５ｂとをつなぐ第３主面５ｃを有し、発光層を含む半導体層５と、半導体層５の第２主面５ｂに設けられた第１電極部１４及び第２電極部１５と、半導体層５の第２主面５ｂ及び第３主面５ｃを覆う第１絶縁膜１３と、第１電極部１４及び第２電極部１５のうちの少なくとも第２電極部１５の上に積層され、近接する第３主面５ｃを覆う第１絶縁膜１３（１３ｃ）の延長上まで延在した金属層４０と、を備える。
【００１１】
半導体層５は、発光層を含み、基板を支持体として形成され、形成後にレーザ光照射によって基板が剥離（レーザリフトオフ）されたものである。半導体層５の第３主面５ｃは、第１主面５ａと第２主面５ｂとをつなぐ面である。第３主面５ｃは、第１主面５ａまたは第２主面５ｂと垂直に設けられている場合のほか、斜めに設けられている場合も含まれる。
【００１２】
第３主面５ｃを覆う第１絶縁膜１３ｃは、上記のレーザ光を透過させる。このため、第１絶縁膜１３ｃの厚さ（第３主面５ｃに垂直な方向に沿った厚さ）ｔは、上記のレーザ光の波長以上に設けられている。
【００１３】
レーザ光としては、例えば、ＡｒＦレーザ（波長：１９３ｎｍ）、ＫｒＦレーザ（波長：２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌレーザ（波長：３０８ｎｍ）、ＸｅＦレーザ（波長：３５３ｎｍ）が用いられる。したがって、第１絶縁膜１３ｃの厚さｔは、上記のレーザ光の波長以上に形成される。
【００１４】
図１に例示した発光装置１１０では、金属層４０が第１電極部１４及び第２電極部１５の両方に対応して設けられている。金属層４０は、第１電極部１４及び第２電極部１５のそれぞれの表面に沿って設けられている。
【００１５】
また、金属層４０のうち、第１電極部１４に対応した金属層４０（Ａ）は、近接する第３主面５ｃを覆う第１絶縁膜１３ｃ（Ａ）の第３主面５ｃに沿った延長上まで延在して設けられている。
また、金属層４０のうち、第２電極部１５に対応した金属層４０（Ｂ）は、近接する第３主面５ｃを覆う第１絶縁膜１３ｃ（Ｂ）の第３主面５ｃに沿った延長上まで延在して設けられている。
【００１６】
このような発光装置１１０によれば、レーザリフトオフの際に照射するレーザ光が、第３主面５ｃを覆う第１絶縁膜１３ｃを透過して、金属層４０に照射される。レーザ光が照射された金属層４０は、レーザ光のエネルギーによって加熱される。金属層４０の加熱によって、第１電極部１４及び第２電極部１５が加熱される。さらに、半導体層５における第１電極部１４及び第２電極部１５との接触部分がそれぞれ加熱される。この加熱によって半導体層５のバルク抵抗、半導体層５と第１電極部１４及び第２電極部１５とのコンタクト抵抗が低減することになる。
【００１７】
ここで、金属層４０としては、第１絶縁膜１３ｃを透過したレーザ光の照射によって溶融が生じる材質が適用される。つまり、照射するレーザ光のフルエンスよりも、溶融が生じるフルエンス閾値の方が低い材質を用いる。ここで、フルエンスとは、レーザ光の単位面積あたりのエネルギー量のことをいう。
例えば、池田氏ほか、「中部レーザ応用技術研究会，第４１回研究会論文，各種金属材料のエキシマレーザ加工法，平成１３年２月２３日」によると、各種金属材料のフルエンス閾値は、図２に表したようになる。図２に例示した数値は、ＫｒＦレーザを照射した際の金属表面の溶融が生じるフルエンス閾値（Ｊ／ｃｍ２）である。
したがって、例えば、レーザ光のフルエンスが１．０Ｊ／ｃｍ２であるとすると、これ以下のフルエンス閾値を有する金属（例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ａｇ）のうちいずれかを含む材料が適用される。これらのうち、例えば、Ａｌ、Ｔｉが製造上の観点からより好ましい。
【００１８】
金属層４０は、第１電極部１４及び第２電極部１５の表面に、それぞれ接している。例えば、金属層４０は、第１電極部１４及び第２電極部１５の表面に、それぞれ直接接している。なお、金属層４０は、第１電極部１４及び第２電極部１５の表面に、中間層（図示せず）を介してそれぞれ接していてもよい。すなわち、加熱された金属層４０から第１電極部１４及び第２電極部１５へ、それぞれ熱が伝わるようになっていればよい。
【００１９】
さらに、金属層４０は、延出して設けられた部分で第１絶縁膜１３ｃと接している。すなわち、第１電極部１４に対応して設けられた金属層４０（Ａ）では、延出している部分が、第１電極部１４側の第３主面５ｃを覆う第１絶縁膜１３ｃ（Ａ）と接している。
また、第２電極部１５に対応して設けられた金属層４０（Ｂ）では、延出している部分が、第１電極部１５側の第３主面５ｃを覆う第１絶縁膜１３ｃ（Ｂ）と接している。
なお、金属層４０は、中間層（図示せず）を介して第１絶縁膜１３ｃと接していてもよい。すなわち、第１絶縁膜１３ｃを透過したレーザ光が、金属層４０に照射されるようになっていればよい。
【００２０】
本実施形態に係る発光装置１１０は、ウェーハ状態で一括して形成される。半導体層５は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１２とを有する。第１の半導体層１１は、例えばｎ形のＧａＮ層であり、電流の横方向経路として機能する。ただし、第１の半導体層１１の導電型はｎ形に限らず、ｐ形であってもよい。
【００２１】
発光装置１１０では、第１の半導体層１１の第１主面１１ａ（半導体層の第１主面５ｃ）から主として光が外部へと放出される。第２の半導体層１２は、第１の半導体層１１における第１主面１１ａの反対側の第２主面１１ｂに設けられている。
【００２２】
第２の半導体層１２は、発光層（活性層）を含む複数の半導体層の積層構造を有する。その構造の一例を図３に示す。なお、図３は図１と上下が逆になっている。
【００２３】
第１の半導体層１１の第２主面１１ｂ上に、ｎ形のＧａＮ層３１が設けられている。ＧａＮ層３１上に、発光層３３が設けられている。発光層３３は、例えばＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造を有する。発光層３３上に、ｐ形のＧａＮ層３４が設けられている。
【００２４】
図１に表したように、第１の半導体層１１の第２主面１１ｂ側には、凸部と凹部が設けられている。第２の半導体層１２は凸部の表面に設けられている。したがって、凸部は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１２との積層構造を含む。
【００２５】
凹部の底面は第１の半導体層１１の第２主面１１ｂであり、その凹部の第２主面１１ｂに、第１電極部１４としてｎ側電極が設けられている。
【００２６】
第２の半導体層１２において第１の半導体層１１と接する面の反対面には、第２電極部１５としてｐ側電極が設けられている。
【００２７】
第１の半導体層１１の第２主面１１ｂは、例えば酸化シリコンによる第１絶縁膜１３で覆われている。第１絶縁膜１３は、半導体層５を基板上に形成し、形成後にこの基板を剥離する際に照射するレーザ光のエネルギーよりも大きいバンドギャップエネルギーを有する材料である。第１電極部１４及び第２電極部１５は、第１絶縁膜１３から露出している。第１電極部１４と第２電極部１５とは、第１絶縁膜１３によって絶縁され、互いに電気的に独立した電極となっている。また、第１絶縁膜１３は、第２の半導体層１２を含む凸部の側面も覆っている。
【００２８】
金属層４０は、第１電極部１４及び第２電極部１５のそれぞれを覆うように設けられている。そして、第１絶縁膜１３、金属層４０（Ａ）の一部および金属層４０（Ｂ）の一部を覆うように、第２主面１１ｂ側に第２絶縁膜１６が設けられている。
第２絶縁膜１６及び半導体層５は、半導体層５を基板上に形成し、形成後にこの基板を剥離する際に照射するレーザ光のエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを有する材料である。
または、第２絶縁膜１６及び半導体層５は、上記のレーザ光を吸収する材料である。
第２絶縁膜１６は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンあるいはポリイミド等の樹脂である。
【００２９】
第２絶縁膜１６において、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２に対する反対側の面は平坦化され、その面に第１配線１７としてのｎ側配線と、第２配線１８としてのｐ側配線が設けられている。
【００３０】
第１配線１７は、金属層４０（Ａ）に達して第２絶縁膜１６に形成された開口１６ａ内にも設けられ、金属層４０（Ａ）及び第１電極部１４と電気的に接続されている。なお、第１配線１７と金属層４０（Ａ）との間に、中間膜（図示せず）が設けられていてもよい。第２配線１８は、金属層４０（Ｂ）に達して第２絶縁膜１６に形成された開口１６ｂ内にも設けられ、金属層４０（Ｂ）及び第２電極部１５と電気的に接続されている。なお、第２配線１８と金属層４０（Ｂ）との間に、中間膜（図示せず）が設けられていてもよい。
【００３１】
第１電極部１４、第２電極部１５、第１配線１７および第２配線１８は、いずれも第１の半導体層１１の第２主面１１ｂ側に設けられ、発光層に電流を供給するための配線層を構成する。
【００３２】
第１配線１７において第１電極部１４に対する反対側の面には、第１金属ピラー１９としてｎ側金属ピラーが設けられている。第２配線１８において第２電極部１５に対する反対側の面には、第２金属ピラー２０としてｐ側金属ピラーが設けられている。第１金属ピラー１９の周囲、第２金属ピラー２０の周囲、第１配線１７および第２配線１８は、樹脂（第３絶縁膜）２６で覆われている。
【００３３】
第１の半導体層１１は、第１電極部１４及び第１配線１７を介して第１金属ピラー１９と電気的に接続されている。第２の半導体層１２は、第２電極部１５及び第２配線１８を介して第２金属ピラー２０と電気的に接続されている。第１金属ピラー１９及び第２金属ピラー２０における樹脂２６から露出する下端面には、例えばはんだボール、金属バンプなどの外部端子２５が設けられ、その外部端子２５を介して、発光装置１１０は外部回路と電気的に接続される。
【００３４】
第１金属ピラー１９の厚み（図１において上下方向の厚み）は、半導体層５、第１電極部１４、第２電極部１５、第１絶縁膜１３、１６、第１配線１７および第２配線１８を含む積層体の厚みよりも厚い。同様に、第２金属ピラー２０の厚みも、上記積層体の厚みよりも厚い。この条件を満足すれば、各金属ピラー１９、２０のアスペクト比（平面サイズに対する厚みの比）は１以上であることに限らず、その比は１よりも小さくてもよい。すなわち、金属ピラー１９、２０の平面サイズよりも厚みが小さくてもよい。
【００３５】
本実施形態の構造によれば、半導体層５が薄くても、第１金属ピラー１９、第２金属ピラー２０および樹脂２６を厚くすることで機械的強度が保たれる。また、発光装置１１０を回路基板等に実装した場合に、外部端子２５を介して半導体層５に加わる応力が第１金属ピラー１９と第２金属ピラー２０によって吸収される。よって、半導体層５に加わる応力が緩和される。第１金属ピラー１９及び第２金属ピラー２０を補強する役目をする樹脂２６は、回路基板等と熱膨張率が同じもしくは近いものを用いるのが望ましい。そのような樹脂２６としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂が適用される。また、樹脂２６は、例えば黒色に着色されており、外部への光漏れ、外部からの不要光の入射を防止している。
【００３６】
また、第１配線１７、第２配線１８、第１金属ピラー１９、第２金属ピラー２０の材料としては、銅、金、ニッケル、銀などが用いられる。これらのうち、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性及び絶縁膜との優れた密着性を備えた銅がより好ましい。
【００３７】
発光装置１１０の光放出面には、必要に応じて蛍光体層２７が設けられている。例えば、発光層によって青色の光を放出する場合、そのまま青色光を放射する場合には蛍光体層２７は不要である。一方、白色等、発光光とは異なる波長の光を放出する場合には、発光光の波長を吸収し、放出光の波長へと変換する蛍光体を含む蛍光体層２７を設ける。
【００３８】
また、発光装置１１０の光放出面には、必要に応じてレンズ（図示せず）が設けられていてもよい。レンズの形状には、凸型、凹型、非球面など、種々の形態が適用される。また、レンズの個数や配置も、適宜設けられる。
【００３９】
本実施形態に係る発光装置１１０によれば、レーザリフトオフの際に照射するレーザ光によって金属層４０が加熱され、レーザリフトオフと同時に、半導体層５のバルク抵抗、半導体層５と第１電極部１４及び第２電極部１５とのコンタクト抵抗の低減が達成される。これにより、高効率な発光装置１１０が得られる。
【００４０】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するフローチャートである。
図４に表したように、本実施形態に係る発光装置の製造方法は、基板上に半導体層を形成する工程（ステップＳ１１０）、第１絶縁膜を形成する工程（ステップＳ１２０）、第１電極及び第２電極を形成する工程（ステップＳ１３０）、金属層を形成する工程（ステップＳ１４０）、第２絶縁膜を形成する工程（ステップＳ１５０）及び基板を剥離する工程（ステップＳ１６０）、を備える。
【００４１】
ステップＳ１１０では、基板の第１主面上に、発光層（活性層）を含む半導体層５を形成する。
ステップＳ１２０では、基板上に形成された半導体層５の少なくとも上面（第２主面５ｂ）及び側面（第３主面５ｃ）を第１絶縁膜１３で覆う。
ステップＳ１３０では、半導体層５と導通する第１電極部１４及び第２電極部１５を形成する。
ステップＳ１４０では、第１電極部１４及び第２電極部１５のうちの少なくとも第２電極部１５の上に積層された金属層であって、近接する側面（第３主面５ｃ）を覆う第１絶縁膜１３ｃの延長上まで延在する金属層４０を形成する。
ステップＳ１５０では、第１絶縁膜１３を第２絶縁膜１６で覆う。
ステップＳ１６０では、基板の第１主面とは反対側の第２主面の側から半導体層５にレーザ光を照射して、基板を半導体層５から剥離する。
【００４２】
本実施形態において、第１絶縁層１３のバンドギャップエネルギーが、レーザ光のエネルギーよりも大きくなっている。このような製造方法によって、基板を半導体層５から剥離するレーザリフトオフとともに、その際に照射するレーザ光によって金属層４０を加熱し、半導体層５のバルク抵抗、半導体層５と第１電極部１４及び第２電極部１５とのコンタクト抵抗の低減を図る。
【００４３】
次に、図５〜図１２を参照して、具体的な発光装置の製造方法について説明する。
図５は、ウェーハ状態での実施形態に係る発光装置の製造方法を示す模式平面図である。
図６〜図１２は、発光装置の製造方法を順に説明する模式断面図である。
【００４４】
まず、図６（ａ）に表したように、基板１０の第１主面１０ａ上に第１の半導体層１１を形成する。第１の半導体層１１において基板１０側の面が第１主面１１ａに対応する。次に、基板１０において第１主面１１ａの反対側の第２主面１１ｂ上に、第２の半導体層１２を形成する。例えば、発光層が、窒化物系半導体の場合、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２の積層体（半導体層５）は、サファイア基板上に結晶成長させることができる。一例として、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２には、窒化ガリウム（ＧａＮ）が用いられている。
【００４５】
次に、例えば図示しないレジストを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で、第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１の一部を選択的に除去する。これにより、図６（ｂ）に表したように、第１の半導体層１１の第２主面１１ｂ側に凹部及び凸部が形成される。第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１の一部が除去された部分が凹部となり、発光層を含む第２の半導体層１２が残された部分が凸部となる。凹部の底部には、第１の半導体層１１の第２主面１１ｂが露出する。
【００４６】
また、半導体層５を貫通し、基板１０に達する溝８を形成する。溝８は、半導体層５を基板１０上で複数に分離する。溝８は、図５に表したように、例えばウェーハ面内で格子状に形成される。これにより、個々の半導体層５が、溝８に囲まれた状態になる。
【００４７】
次に、図６（ｃ）に表したように、第１の半導体層１１の第２主面１１ｂ、第２の半導体層１２の全面、及び溝８の内面を、第１絶縁膜１３で覆う。第１絶縁膜１３は、例えばＣＶＤ（chemical vapor deposition）法で形成される。また、第１絶縁膜１３には、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）が適用される。これにより、第１絶縁膜１３は、半導体層５の少なくとも上面（第２主面５ｂ）及び側面（第３主面５ｃ）を覆う状態になる。
【００４８】
本実施形態では、第１絶縁膜１３の形成にあたり、半導体層５の側面（第３主面５ｃ）を覆う第１絶縁膜１３ｃの厚さｔ（第３主面５ｃに垂直な方向に沿った厚さ）を、基板１０の剥離を行う際に用いるレーザ光の波長以上に形成する。
レーザ光としては、例えば、ＡｒＦレーザ（波長：１９３ｎｍ）、ＫｒＦレーザ（波長：２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌレーザ（波長：３０８ｎｍ）、ＸｅＦレーザ（波長：３５３ｎｍ）が用いられる。第１絶縁膜１３ｃの厚さｔは、上記のレーザ光の波長以上に形成される。
【００４９】
次に、第１絶縁膜１３を選択的に開口し、図７（ａ）に表したように、凸部の第２の半導体層１２上にｐ側電極（第２電極）１５を、凹部における第１の半導体層１１の第２主面１１ｂ上にｎ側電極（第１電極）１４を形成する。
【００５０】
また、第１絶縁膜１３の開口とともに、溝８の底部に形成された第１絶縁膜１３を除去しておく。第１絶縁膜１３は、例えば、フッ酸溶液を用いてエッチングにより選択的に除去される。溝８の底部における第１絶縁膜１３は、基板１０の第１主面１０ａが露出するまで除去される。
【００５１】
次に、図７（ｂ）に表したように、第１電極部１４上に金属層４０（Ａ）を形成する。また、第２電極部１５上に金属層４０（Ｂ）を形成する。すなわち、一旦、全面に金属層４０を形成した後、第１電極部１４及び第２電極部１５と対応する部分のみ残すようにエッチングする。金属層４０（Ａ）は、第１電極部１４の上に積層され、近接する側面５ｃを覆う第１絶縁膜１３ｃ（Ａ）の側面５ｃに沿った延長上まで延在するよう形成される。また、金属層４０は、第２電極部１５の表面に沿って形成され、近接する側面５ｃを覆う第１絶縁膜１３ｃ（Ｂ）の側面５ｃに沿った延長上まで延在するよう形成される。
【００５２】
次に、図７（ｃ）に表したように、金属層４０（Ａ）及び金属層４０（Ｂ）の一部、並びに第１絶縁膜１３を覆う第２絶縁膜１６を形成する。また、第２絶縁膜１６は溝８内に埋め込まれる。第２絶縁膜１６には、例えばポリイミドが用いられる。
【００５３】
第２絶縁膜１６を形成した後、例えばフッ酸溶液を用いて、図７（ｃ）に表したように、第１電極部１４に達する開口１６ａと、第２電極部１５に達する開口１６ｂと、を第２絶縁膜１６に形成する。
【００５４】
次に、第２絶縁膜１６の上面、開口１６ａ、１６ｂの内壁（側面及び底面）に、図示しないシード金属を形成し、さらに図示しないめっきレジストを形成した後、シード金属を電流経路としたＣｕめっきを行う。シード金属は、例えばＣｕを含む。
【００５５】
これにより、図８（ａ）に表したように、第２絶縁膜１６の上面（第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２に対する反対側の面）に、選択的に第１配線１７と第２配線１８が形成される。第１配線１７は、開口１６ａ内にも形成され、金属層４０（Ａ）と接続される。第２配線１８は、開口１６ｂ内にも形成され、金属層４０（Ｂ）と接続される。
【００５６】
次に、第１配線１７及び第２配線１８のめっきに使っためっきレジストを薬液で除去した後、今度は金属ピラー形成用の別のめっきレジストを形成し、前述したシード金属を電流経路とした電解めっきを行う。これにより、図８（ｂ）に表したように、第１配線１７の上方に第１金属ピラー１９が形成され、第２配線１８の上方に第２金属ピラー２０が形成される。
【００５７】
その後、金属ピラー形成用のめっきレジストを薬液で除去し、さらにシード金属の露出している部分を除去する。これにより、第１配線１７と第２配線１８とのシード金属を介した電気的接続が分断される。
【００５８】
次に、図９（ａ）に表したように、第１配線１７、第２配線１８、第１金属ピラー１９、第２金属ピラー２０および第２絶縁膜１６を、樹脂（第３絶縁膜）２６で覆う。樹脂２６は、半導体層５、第１金属ピラー１９及び第２金属ピラー２０の補強の役目を果たす。樹脂２６としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂が適用される。また、樹脂２６は、例えば黒色に着色されており、外部への光漏れ、外部からの不要光の入射を防止している。
【００５９】
次に、図９（ｂ）〜図１０に表したように、レーザリフトオフ法（Laser Lift Off, LLO）を施し、基板１０を半導体層５から剥離する。なお、図９（ｂ）〜図１０では、図９（ａ）に示す構造体の上下を反転させた状態が示されている。
【００６０】
レーザ光ＬＳＲとしては、例えば、ＡｒＦレーザ（波長：１９３ｎｍ）、ＫｒＦレーザ（波長：２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌレーザ（波長：３０８ｎｍ）、ＸｅＦレーザ（波長：３５３ｎｍ）が用いられる。
【００６１】
レーザ光ＬＳＲは、基板１０の第２主面（第１主面１０ａの反対側）１０ｂから半導体層５に向けて照射される。レーザ光ＬＳＲは、基板１０を透過し、半導体層５の下面（第２主面５ｃ）にまで到達する。ここで、第２絶縁膜（窒化シリコン、樹脂のいずれの場合も）１６及び半導体層５は、レーザ光ＬＳＲを吸収する。または、第２絶縁膜１６のバンドギャップエネルギー及び半導体層５のバンドギャップエネルギーは、レーザ光ＬＳＲのエネルギーよりも小さい。これにより、基板１０を透過したレーザ光ＬＳＲは、半導体層５及び第２絶縁膜１６で吸収される。この際、基板１０と半導体層５との界面では、レーザ光ＬＳＲの吸収によって、半導体層５中のＧａＮ成分が、例えば、以下の反応式のごとく熱分解する。
ＧａＮ→Ｇａ＋（１／２）Ｎ２↑
その結果、図１０に表したように、基板１０が半導体層５から剥がれる。
【００６２】
また、本実施形態では、予め、基板１０と接する第１絶縁膜１３の部分を除去している（図７（ａ）参照）。したがって、レーザリフトオフによって基板１０を半導体層５から剥がす際、基板１０側に第１絶縁膜１３が付着せず、容易に基板１０が剥がれるようになる。特に、第１絶縁膜１３の厚さが厚い場合、この部分での基板１０の密着力が強くなることから、予めこの部分の第１絶縁膜１３を除去しておくことで、基板１０を容易に剥離できるようになる。
【００６３】
また、第１絶縁膜１３のバンドギャップエネルギーは、レーザ光ＬＳＲのエネルギーよりも大きい。これにより、レーザリフトオフの際、照射されたレーザ光ＬＳＲは、半導体層５の側面（第３主面５ｃ）を覆う第１絶縁膜１３ｃに侵入し、透過して、金属層４０にまで達する。
図１１は、金属層の部分を拡大した模式断面図である。
図１１では、第２電極部１５側の第１絶縁膜１３ｃ及び金属層４０（Ｂ）の部分を拡大している。
【００６４】
先に説明したように、第１絶縁膜１３のバンドギャップエネルギーは、レーザ光ＬＳＲのエネルギーよりも大きい。また、第１絶縁膜１３ｃの厚さｔは、レーザ光ＬＳＲの波長以上に形成されている。これにより、レーザ光ＬＳＲは、半導体層５の側面５ｃを覆う第１絶縁膜１３ｃの下面（第２主面５ｂ）側の端面から侵入し、第１絶縁膜１３ｃの内部を透過していく。
【００６５】
第１絶縁膜１３ｃを透過したレーザ光ＬＳＲは、側面（第３主面５ｃ）に沿った第１絶縁膜１３ｃの延長上まで延出している金属層４０（Ｂ）に照射される。金属層４０（Ｂ）は、レーザ光ＬＳＲの照射によって加熱される。この熱は、金属層４０（Ｂ）を溶融し、第１電極部１５及び第１電極部１５と接する第２の半導体層１２の界面を加熱する。加熱された第１電極部１５及び第２の半導体層１２は活性化され、第２の半導体層１２のバルク抵抗及び第１電極部１５とのコンタクト抵抗が低減する。
【００６６】
図１１では、第２電極部１５側の第１絶縁膜１３ｃ及び金属層４０（Ｂ）の部分について例示したが、第１電極部１４側の第１絶縁膜１３ｃ及び金属層４０（Ａ）の部分についても同様である。
【００６７】
その後、図１２に表したように、樹脂２６の表面を研削して第１金属ピラー１９及び第２金属ピラー２０の端面を露出させる。そして、その露出面に、必要に応じて、はんだボール、金属バンプなどの外部端子２５を設ける。これにより、発光装置１１０が完成する。
【００６８】
このような製造方法では、ウェーハレベルで発光装置１１０を組み立てるために、発光装置１１０のサイズをベアチップサイズに近く小型化したＣＳＰ（Chip  Size  Package)の提供が容易となる。また、ウェーハレベルで組み立てた後、ダイシング法により個片化して発光装置１１０を完成させてもよい。切断の方法としては、ダイヤモンドブレード等を用いた機械切削、レーザ照射による切断、高圧水による切断、などの手段が用いられる。
【００６９】
このような発光装置１１０の製造方法によれば、レーザリフトオフの際に照射するレーザ光によって、レーザリフトオフと同時に金属層４０が加熱され、半導体層５のバルク抵抗、半導体層５と第１電極部１４及び第２電極部１５とのコンタクト抵抗の低減が達成されることになる。
【００７０】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る発光装置について説明する。
図１３は、第３の実施形態に係る発光装置を例示する模式断面図である。
図１３に表したように、第３の実施形態に係る発光装置１２０では、金属層４０が第２電極部１５だけに対応して設けられている。
【００７１】
すなわち、金属層４０は、第２電極部１５の上に積層され、第２電極部１５に近接する第３主面５ｃを覆う第１絶縁膜１３ｃ（Ｂ）の第３主面５ｃに沿った延長上まで延在して設けられている。一方、第１電極部１４の表面には、第１配線１７が直接形成されている。
【００７２】
このような発光装置１２０では、レーザリフトオフの際に照射するレーザ光が、第３主面５ｃを覆う第１絶縁膜１３ｃを透過して、金属層４０に照射される。レーザ光が照射された金属層４０は、レーザ光のエネルギーによって加熱される。金属層４０の加熱によって、第２電極部１５が加熱される。さらに、第２の半導体層１２における第２電極部１５との接触部分が加熱される。この加熱によって第２の半導体層１２のバルク抵抗、第２の半導体層１２と第２電極部１５とのコンタクト抵抗が低減することになる。
【００７３】
ここで、第２の半導体層１２には、例えばｐ形のＧａＮ層を有する。ｐ形のＧａＮ層には、例えばＭｇがドーピングされている。金属層４０の加熱によって第２の半導体層１２が加熱され、ドーピングされたＭｇが活性化される。これにより、第２の半導体層１２のバルク抵抗の低減、及び第２の半導体層１２と第２電極部１５とのコンタクト抵抗の低減が達成される。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態によれば、レーザリフトオフを適用した発光装置１１０及び１２０において、レーザリフトオフの際に照射するレーザ光によって金属層４０が加熱され、レーザリフトオフと同時に、半導体層５のバルク抵抗、半導体層５と導通する電極部のコンタクト抵抗の低減が達成される。これにより、高効率な発光装置１１０及び１２０が提供される。
【００７５】
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態は、それらに限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態またはその変形例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。また、基板、半導体層、電極、配線、金属ピラー、絶縁膜、樹脂の材料、サイズ、形状、レイアウトなどに関して当業者が各種設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７６】
１０…基板、５…半導体層、５ａ…第１主面、５ｂ…第２主面、５ｃ…第３主面、８…溝、１１…第１の半導体層、１２…第２の半導体層、１３…第１絶縁膜、１６…第２絶縁膜、１４…第１電極部、１５…第２電極部、１７…第１配線、１８…第２配線、１９…第１金属ピラー、２０…第２金属ピラー、２６…樹脂、３３…発光層
【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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【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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