(57)【要約】      （修正有）【課題】放熱性を確保しつつ、基板への接合時に生じる熱応力に起因する絶縁膜及び電極等の破損を防止することができる発光素子及び発光装置を提供する。【解決手段】第１半導体層１３ｎ、発光層及び第２半導体層１３ｐを順に有し、かつ第２半導体層側に第２半導体層及び発光層から第１半導体層が露出する複数の露出部１３ｂが、第１方向に沿って複数の列状に配置される半導体積層体と、半導体積層体を覆い、複数の露出部の上方に開口部を有する絶縁膜１４と、開口部にて露出部と接続され、かつ一部が絶縁膜を介して第２半導体層上に配置された第１電極１１と、第２半導体層上に接続された第２電極１２と、第１電極と接続され、平面視において、露出部と離間し、露出部の第１方向に沿って配列する列間で第１方向に長い形状を有する第１外部接続部２１と、第２電極と接続される第２外部接続部２２とを含む発光素子。【選択図】図１Ａ
2019062172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１半導体層、発光層及び第２半導体層を順に有し、かつ前記第２半導体層側に前記第２半導体層及び前記発光層から前記第１半導体層が露出する複数の露出部が、第１方向に沿って複数の列状に配置される半導体積層体と、
前記半導体積層体を覆い、複数の前記露出部の上方に開口部を有する絶縁膜と、
前記開口部にて前記露出部と接続され、かつ一部が前記絶縁膜を介して前記第２半導体層上に配置された第１電極と、
前記第２半導体層上に接続された第２電極と、
前記第１電極と接続され、平面視において、前記露出部と離間し、前記第１方向に沿って配列する前記露出部の列間で前記第１方向に長い形状を有する第１外部接続部と、
前記第２電極と接続される第２外部接続部とを含む発光素子。
【請求項２】
前記第１外部接続部は、平面視において前記第１方向に直交する第２方向に延伸する複数の凸部を有する請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記凸部は、前記第１方向に隣接する前記露出部間に延伸する請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第１外部接続部は、前記発光素子の外縁に隣接する前記露出部に対して、該露出部の前記外縁側の端部よりも前記外縁に近い端部を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記列状に配置される前記露出部は、互いに隣接するように３列以上配置されており、
前記列間に延長する２つ以上の前記第１外部接続部は、互いに、前記列状に配置される露出部を挟んで離間して配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
平面視において、前記第２外部接続部は前記第１方向に長い形状であり、前記第１外部接続部は、前記第２外部接続部を挟んで配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
平面視において、前記列状に配置される前記露出部の列の数は、１つの列内に配置される露出部の数よりも少ない請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
平面視において、前記第２外部接続部は前記第１方向に直交する第２方向に長い形状であり、前記第１外部接続部は、前記第２外部接続部を挟んで配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項９】
平面視において、前記列状に配置される露出部の列の数は、１つの列内に配置される露出部の数よりも多い請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１０】
上面に配線パターンを有する基板と、
前記配線パターン上にフリップチップ実装される請求項１〜９のいずれか１つに記載の発光素子と、
前記発光素子、前記第１外部接続部及び第２外部接続部並びに前記基板を被覆する被覆部材とを備える発光装置。
【請求項１１】
前記被覆部材は、光反射性物質を含む請求項１０に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子及び発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ｎ型半導体層とｎ型半導体層の一部を露出するように積層された発光層及びｐ型半導体層とを有する半導体構造と、半導体構造上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発光層及びｐ型半導体層から露出したｎ型半導体層上に設けられた開口部を通して接続されたｎ電極と、複数の開口部のうちｐ型半導体層上に設けられた開口部を通して接続された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提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５２５５８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような発光素子では、放熱性を確保するため、ｎ側外部接続部及びｐ側外部接続部は大面積とすることが好ましい。しかし、これらの外部電極が、発光層及びｐ型半導体層から露出したｎ型半導体層上に設けられている場合、基板に接合する際に、熱応力が、ｎ型半導体層が露出した領域付近に集中し、ｎ型半導体層が露出した領域に形成された絶縁膜及び電極が破損するおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、放熱性を確保しつつ、基板への接合時に生じる熱応力に起因する絶縁膜及び電極等の破損を防止することができる発光素子及び発光装置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】
本開示は、以下の発明を含む。
（１）第１半導体層、発光層及び第２半導体層を順に有し、かつ前記第２半導体層側に前記第２半導体層及び前記発光層から前記第１半導体層が露出する複数の露出部が、第１方向に沿って複数の列状に配置される半導体積層体と、
前記半導体積層体を覆い、複数の前記露出部の上方に開口部を有する絶縁膜と、
前記開口部にて前記露出部と接続され、かつ一部が前記絶縁膜を介して前記第２半導体層上に配置された第１電極と、
前記第２半導体層上に接続された第２電極と、
前記第１電極と接続され、平面視において、前記露出部と離間し、前記第１方向に沿って配列する前記露出部の列間で前記第１方向に長い形状を有する第１外部接続部と、
前記第２電極と接続される第２外部接続部とを含む発光素子。
（２）上面に配線パターンを有する基板と、
前記配線パターン上にフリップチップ実装された上記発光素子と、
前記発光素子、前記外部接続部及び前記基板を被覆する被覆部材とを備える発光装置。
（３）上面に配線パターンを有する基板と、
前記配線パターン上にフリップチップ実装された発光素子と、
前記発光素子及び前記基板を被覆する被覆部材とを備える発光装置であって、
前記発光素子は、
第１半導体層、発光層及び第２半導体層を順に有し、かつ前記第２半導体層側に前記第２半導体層及び前記発光層から前記第１半導体層が露出する複数の露出部が、第１方向に沿って複数の列状に配置される半導体積層体と、
前記半導体積層体を覆い、複数の前記露出部の上方に開口部を有する絶縁膜と、
前記開口部にて前記露出部と接続され、かつ一部が前記絶縁膜を介して前記第２半導体層上に配置された第１電極と、
前記第２半導体層上に接続された第２電極とを備え、
前記第１電極及び前記配線パターンと接続され、平面視において、前記露出部と離間し、前記第１方向に沿って配列する前記露出部の列間で前記第１方向に長い形状を有する第１外部接続部と、
前記第２電極及び前記配線パターンと接続される第２外部接続部とによって配線パターン上に実装されている発光装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一実施形態の発光素子及び発光装置によれば、放熱性を確保しつつ、基板への接合時に生じる熱応力に起因する絶縁膜及び電極等の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本開示の一実施形態の発光素子を模式的に示す平面図である。
【図１Ｂ】図１ＡにおけるＩ−Ｉ'線断面図である。
【図１Ｃ】図１ＡにおけるＩＩ−ＩＩ'線断面図である。
【図２Ａ】本開示の一実施形態の発光装置を模式的に示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＩＩＩ−ＩＩＩ'線断面図である。
【図３】本開示の別の実施形態の発光素子を模式的に示す平面図である。
【図４】本開示の別の実施形態の発光装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
〔発光素子１０〕
本開示の一実施形態における発光素子１０は、図１Ａから１Ｃに示すように、第１半導体層１３ｎ、発光層１３ａ及び第２半導体層１３ｐを順に有し、かつ第２半導体層１３ｐ側に第２半導体層１３ｐ及び発光層１３ａから第１半導体層１３ｎが露出する複数の露出部１３ｂが、第１方向に沿って複数の列状に配置される半導体積層体１３と、半導体積層体１３を覆い、複数の露出部１３ｂの上方に開口部１４ａを有する絶縁膜１４と、開口部１４ａにて露出部１３ｂと接続され、かつ一部が絶縁膜１４を介して第２半導体層１３ｐ上に配置された第１電極１１と、第２半導体層１３ｐ上に接続された第２電極１２と、第１電極１１と接続され、平面視において、露出部１３ｂと離間し、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂの列間で第１方向に長い形状を有する第１外部接続部２１と、第２電極と接続される第２外部接続部２２とを含む。このような発光素子１０においては、第１電極１１及び第２電極１２と、第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２とが設けられた面側を実装面としたフリップチップ実装に適した構造を有している。この際、実装面と反対側の面が主な光取り出し面となる。
本願においては、第１方向に沿って配置される露出部を列、第２方向に沿って配置される露出部を行と称する。
発光素子１０の平面形状は、例えば、略矩形状、六角形等の多角形、これらの角に丸みを帯びた形状、円形又は楕円形等が挙げられる。なかでも、略矩形が好ましい。
【００１１】
（半導体積層体１３）
発光素子１０を構成する半導体積層体１３は、第１半導体層１３ｎ、発光層１３ａ及び第２半導体層１３ｐがこの順に積層されて構成される。このような半導体積層体１３は、通常、絶縁性の支持基板１５上に形成されている。ただし、最終的に、発光素子１０においては、支持基板１５が除去されたものでもよい。発光層１３ａと、発光層１３ａの上面に設けられた第２半導体層１３ｐとは、第１半導体層１３ｎの上面のうち所定の領域に設けられている。つまり、第１半導体層１３ｎ上の一部の領域には、第２半導体層１３ｐ及び発光層１３ａが存在しない。このように、第１半導体層１３ｎが、発光層１３ａ及び第２半導体層１３ｐから露出する領域を露出部１３ｂと称する。つまり、半導体積層体１３は、第２半導体層１３ｐの表面に、平面視において互いに離間した複数の孔を有し、孔の底面に第１半導体層１３ｎが露出している。そして、孔の側面には第２半導体層１３ｐ、発光層１３ａ及び第１半導体層１３ｎの一部が露出している。
【００１２】
露出部１３ｂの形状、大きさ、位置、数は、意図する発光素子の大きさ、形状、電極パターン等によって適宜設定することができる。
露出部１３ｂの形状は、例えば、平面視において円又は楕円、三角形、四角形、六角形等の多角形等が挙げられ、なかでも、円形又は円形に近い形状（例えば楕円又は六角形以上の多角形）が好ましい。露出部１３ｂの大きさは、半導体積層体の大きさ、求められる発光素子の出力、輝度等によって適宜調整することができ、例えば、直径が数十μｍ〜数百μｍ程度の大きさであることが好ましい。別の観点から、直径が、半導体積層体の一辺の１／２０〜１／５程度の大きさであることが好ましい。露出部１３ｂは、１つの発光素子において規則的に配置していることが好ましい。具体的には、第１方向に沿って複数列配置されていることが好ましい。ここでの第１方向とは、例えば、半導体積層体１３又は発光素子１０の一辺に平行な一方向を指す。例えば、第１方向に沿って数列配置されていることが好ましい。また、露出部１３ｂは、第１方向に直交する第２方向にも数行以上配置されていることが好ましい。例えば、第２方向に数行〜十数行配置されていることが好ましい。なかでも、第１方向に沿って列状に配置する露出部１３ｂは、互いに隣接するように３列以上配置されていることがより好ましい。第２方向に並ぶ露出部１３ｂの数は、第１方向に並ぶ露出部１３ｂの数よりも少ないことが好ましい。言い換えると、列状に配置される露出部１３ｂの第２方向に沿った列の数は、１つの列内に配置される露出部１３ｂの数よりも少ないことが好ましい。これにより、後述する第１外部接続部を、第１方向に沿って配列する露出部の列間により大きな面積で形成することができる。
【００１３】
複数の露出部１３ｂの平面視形状は、すべてが略同じ形状、略同じ大きさであってもよいし、それぞれ又は一部が異なる形状、大きさであってもよい。露出部１３ｂは発光層を有さない領域であるため、同程度の大きさの複数の露出部を規則的に整列して配置することにより、発光面積及び電流の供給量の偏りを抑制することができる。その結果、発光素子全体として、輝度ムラを抑制することができる。
【００１４】
露出部１３ｂは、半導体積層体１３の外縁よりも内側に複数形成されていることが好ましく、半導体積層体１３の外縁の内側に配置されるものの合計面積が、半導体積層体１３の平面積の３０％以下、２５％以下、２０％以下、１８％以下、１５％以下が好ましい。このような範囲とすることで、第１半導体層１３ｎ及び第２半導体層１３ｐへの電流供給のバランスを図ることができ、供給される電力の偏りによる輝度ムラを抑制することができる。
露出部１３ｂは、規則的に配置していることが好ましい。これによって、発光素子の輝度ムラを抑制して、均一に光取り出しすることができる。具体的には、露出部１３ｂは、上面視で略円形状であり、その大きさは、例えば、直径数十μｍ〜数百μｍであり、上面側に一定の間隔で整列して配置されていることが好ましい。
【００１５】
半導体積層体１３は、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等、種々の半導体が挙げられる。具体的には、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料が挙げられ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等を用いることができる。各層の膜厚及び層構造は、当該分野で公知のものを利用することができる。
【００１６】
（絶縁膜１４）
絶縁膜１４は、半導体積層体１３の上面及び側面を被覆するとともに、露出部１３ｂの上方に開口部１４ａを、第２半導体層１３ｐの上方に開口部１４ｂを有する。絶縁膜１４が半導体積層体１３を被覆し、かつ露出部１３ｂの上方に開口部１４ａを有することにより、第２半導体層１３ｐの上面を覆う絶縁膜１４の上面の広範囲に第１電極１１を形成することができる。
絶縁膜１４は、当該分野で公知の材料によって、電気的な絶縁性を確保し得る材料及び厚みで形成されていることが好ましい。具体的には、絶縁膜１４は、金属酸化物及び金属窒化物等、例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物又は窒化物によって形成することができる。
【００１７】
（第１電極１１及び第２電極１２）
第１電極１１及び第２電極１２は、半導体積層体１３の上面側（つまり、成長基板とは反対側、第２半導体層側）に配置されている。
第１電極１１は、露出部１３ｂの上方における絶縁膜１４の開口部１４ａにて、露出部１３ｂと接続している。この場合、第１電極１１は複数の露出部１３ｂを覆うように接続されることが好ましく、全ての露出部１３ｂが第１電極１１に覆われ、一体的に接続されることがより好ましい。従って、第１電極は、第１半導体層１３ｎ上のみならず、第２半導体層１３ｐ上方にも配置される。つまり、第１電極１１は絶縁膜１４を介して、露出部１３ｂを形成する孔の側面（つまり発光層１３ａ及び第２半導体層１３ｐの側面）及び第２半導体層１３ｐ上に配置される。
【００１８】
第２電極１２は、第２半導体層１３ｐの上方にある絶縁膜１４の開口部１４ｂを通して、第２半導体層１３ｐ上に配置され、かつ第２半導体層１３ｐと接続されている。
第１電極１１及び第２電極１２は、第１半導体層１３ｎ及び第２半導体層１３ｐと、それぞれ直接接触しておらず、後述する光反射性電極等の導電性部材を介して電気的に接続されていてもよい。
【００１９】
第１電極１１及び第２電極１２は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属又はこれらの合金の単層膜又は積層膜によって形成することができる。具体的には、これら電極は、半導体層側からＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ａｌ−Ｃｕ合金／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｒｈなどの積層膜によって形成することができる。膜厚は、当該分野で用いられる膜の膜厚のいずれでもよい。
第１電極１１及び第２電極１２の平面視形状は、半導体積層体の平面視形状が矩形の場合、同様にその外縁形状が矩形又は略矩形であることが好ましい。第１電極１１及び第２電極１２は、平面視、１つの半導体積層体において、一方向に並行して交互に配置されていることが好ましい。例えば、平面視、第１電極が第２電極を挟むように配置されていることが好ましい。
【００２０】
（光反射性電極）
発光素子１０は、第１電極及び／又は第２電極と第２半導体層との間に介在する光反射性電極１６を有する。
光反射性電極１６としては、銀、アルミニウム又はこれらのいずれかの金属を主成分とする合金を用いることができ、特に発光層から発せられる光に対して高い光反射性を有する銀又は銀合金がより好ましい。光反射性電極１６は、発光層から出射される光を効果的に反射することができる厚みを有することが好ましく、例えば、２０ｎｍ〜１μｍ程度が挙げられる。光反射性電極と第２半導体層との接触面積は大きいほど好ましく、このため、光反射性電極１６は、第１電極１１と第２半導体層１３ｐとの間にも配置されることが好ましい。具体的には、光反射性電極１６の総平面積は、半導体積層体の平面積の５０％以上、６０％以上、７０％以上が挙げられる。
【００２１】
光反射性電極１６が銀を含む場合には、銀のマイグレーションを防止するために、その上面、好ましくは、上面及び側面を被覆する保護層１７を設けてもよい。保護層１７としては、通常、電極材料として用いられている金属及び合金等の導電性部材によって形成してもよいし、絶縁性部材を用いても形成してもよい。導電性部材としては、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属を含有する単層又は積層層が挙げられる。絶縁性部材としては、上述した絶縁膜１４と同様の材料が挙げられるが、なかでもＳｉＮを用いることが好ましい。ＳｉＮは膜が緻密なため、水分の侵入を抑制する材料として優れている。保護層１７の厚みは、効果的に銀のマイグレーションを防止するために、数百ｎｍ〜数μｍ程度が挙げられる。保護層１７を絶縁性部材で形成する場合、保護層１７が光反射性電極の上方に開口を有することで光反射性電極と第２電極とを電気的に接続することができる。なお、発光素子１０が第２半導体層１３ｐ上に光反射性電極１６及び保護層１７を有する場合、半導体積層体１３を覆う絶縁膜１４は光反射性電極１６及び保護層１７を覆い、かつ、第２電極１２の直下の領域に開口を有し、これにより第２電極１２と光反射性電極１６とが電気的に接続される。
【００２２】
（第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２）
第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２は、第１電極１１及び第２電極１２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２１は、第１電極１１上に設けられる。第１外部接続部２１は、第２半導体層１３ｐの上方において、絶縁膜１４の上面に設けられた第１電極１１上に設けられるとともに、平面視において、露出部１３ｂとは離間して配置されている。第１外部接続部２１は、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂの列間において、第１方向に沿って配置されている。第１外部接続部２１は、第１方向に長い形状を有する。第１外部接続部２１の第１方向における長さは、半導体積層体１３の第１方向の長さよりも若干短い程度である。具体的には半導体積層体１３の第１方向の長さの８５％〜９５％の長さが挙げられる。第１外部接続部２１は、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂの列間ごとに１つずつ配置されることが好ましい。
【００２３】
また、第１外部接続部２１は、平面視において第１方向に直交する第２方向に延伸する複数の凸部２１ａを有する。凸部２１ａは、第１方向に隣接する露出部１３ｂ間に延伸するものが好ましい。これにより、第１外部接続部２１の平面視形状をより大きなものとすることができる。凸部２１ａが第１方向に隣接する露出部１３ｂ間に延伸する場合、凸部２１ａの端部は露出部１３ｂ間に配置されていてもよいし、露出部１３ｂを超えた位置に配置されていてもよい。特に、第２方向において発光素子の外縁に近接する露出部１３ｂ間では、凸部２１ａは、露出部１３ｂを超えて延伸し、凸部２１ａの端部が露出部１３ｂよりも発光素子の外縁に近い位置に配置されることが好ましい。つまり、第１外部接続部２１の凸部２１ａは、発光素子の外縁に隣接する露出部１３ｂに対して、露出部１３ｂの外縁側の端部よりも発光素子の外縁に近い端部を有することが好ましい。凸部２１ａの幅（つまり第１方向における長さ）は、露出部１３ｂ間において、露出部１３ｂに近接し、かつ、電気的な短絡を生じさせない程度に設定される。凸部２１ａは、１つの第１外部接続部２１において複数配置され、それらは一部又は全てが異なる大きさ及び形状であってもよいが、少なくとも同じ方向に延びる縁においては、同じであることが好ましい。
【００２４】
第１外部接続部は、発光素子の外縁に隣接する露出部に対して、これらの露出部の端部よりも外縁に近い端部を有することが好ましい。つまり、凸部２１ａは、第１方向に列状に配置される露出部の、半導体積層体１３の外縁に最も近くに配列される露出部間においては、露出部を越えて延伸することが好ましい。
また、露出部が第１方向に沿って３列以上の列状に配置される場合、発光素子は複数の第１外部接続部を有し、複数の第１外部接続部は各列間に１つずつ配置されることが好ましい。つまり、各列間に延長する２つ以上の第１外部接続部は、互いに、列状に配置される露出部１３ｂを挟んで離間して配置されていることが好ましい。そして、それぞれの第１外部接続部が、第１外部接続部に沿って隣接する露出部間に延伸する凸部２１ａを備えることにより、第１外部接続部の面積をより大きく形成することができる。
【００２５】
このように第１方向に沿って形成される第１外部接続部２１が、平面視において第１方向に直交する第２方向に延伸する凸部２１ａを有することにより、半導体積層体１３上に露出部１３ｂを避けて第１外部電極をより大面積で配置することができる。平面視において、第１外部接続部２１と露出部１３ｂとが重ならないため、後述する発光素子の基板２３への接合の際に、接合時の応力による露出部１３ｂ近傍の絶縁膜及び電極の破損を回避することができる。また、第１外部接続部２１を発光素子の一面において大面積で配置することができるため、放熱性をより一層確保することが可能となる。また、上述したように、第１方向に長い形状を有する２つ以上の第１外部接続部が、列状に配置される露出部１３ｂを挟んで離間して配置されることにより、発光素子１０と基板２３との間に後述する被覆部材２７を形成する際に、被覆部材を形成する未硬化の樹脂材料が流動しやすくなる。これにより、発光素子１０の直下におけるボイド等の発生を抑制することができる。つまり、第１外部接続部が、第１方向に複数の列状に配置された露出部１３ｂの列間で第１方向に長い形状を有することにより、被覆部材を形成する未硬化の樹脂材料が基板２３上を第１外部接続部に沿って、露出部１３ｂの直下を第１方向に流動しやすくなる。これにより、露出部１３ｂを形成する孔の内部へも樹脂材料が配置されやすくなり、露出部１３ｂ直下（つまり露出部を形成する孔の内部）におけるボイドの発生を抑制することができる。
なお、第１外部接続部２１は、平面視において第１方向に延伸する複数の凸部２１ｂを有していてもよい。
【００２６】
第１外部接続部が、露出部を挟んで隣接する場合、第１外部接続部間の最も近い距離は、例えば、半導体積層体１３の長さの０．１〜２％の長さが挙げられる。
【００２７】
第２外部接続部は、第２電極と接続される。第２外部接続部２２は、例えば、第１方向に長い形状であり、第１方向において第１外部接続部２１と同等の長さを有し、第２方向において半導体積層体１３の長さの５〜２０％の長さが挙げられる。
第２外部接続部２２は、例えば、前記第１方向に沿って延びる第１外部接続部の間に挟まれて配置されていることが好ましい。つまり、平面視において、第２外部接続部は第１方向に長い形状であり、第１外部接続部２１は、第２外部接続部２２を挟んで配置されていることが好ましい。この場合、第１外部接続部２１は、第２外部接続部２２の第１方向の中心線に対して線対称に配置されていることがより好ましい。これにより、発光素子１０を基板２３上にフリップチップ実装する際に第１外部接続部２１および第２外部接続部２２にかかる応力の偏りを少なくすることができる。これにより、接合精度が安定する。また、上述した被覆部材を形成する未硬化の樹脂材料の流動性にも寄与することができる。これにより、熱応力の低減を図ることができる。
【００２８】
第１外部接続部２１及び第２外部接続部は、それぞれ、当該分野で公知の方法で形成することができる。例えば、メッキ法、スパッタリング法、蒸着法等が挙げられる。
例えば、第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２をメッキ法で形成する場合、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金及びＡｇ合金、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉなどの金属の単層又は積層構造を用いることができる。第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２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板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。
【００２９】
〔発光素子３０〕
この実施形態における発光素子３０は、図３に示すように、半導体積層体３３に配置された露出部３３ｂの数と大きさが異なり、第１外部接続部４１の配置及び形状が異なる以外は実質的に発光素子１０と同様の構成を有する。ここで露出部の大きさが異なるとは、実際の平面積が異なることに加え、半導体積層体３３の平面積に対する露出部の平面積比が異なることも含む。
なお、この発光素子３０では、上述した露出部３３ｂと第１外部接続部４１との配置の説明のために、第１方向と第２方向とを、発光素子１０での第１方向と第２方向と反対に設定している。
【００３０】
（露出部３３ｂ）
発光素子３０では、露出部３３ｂは、第１方向に沿って複数列配置され、第１方向に直交する第２方向にも複数行配置されていることが好ましい。例えば、図３においては、第１方向に沿って列状に配置する露出部３３ｂは、第２電極を挟んで、互いに隣接するように４列ずつ配置され、第２方向に並ぶ露出部３３ｂの数は、互いに隣接するように８行配置されている。つまり、第２方向に連続して並ぶ露出部１３ｂの数は、第１方向に連続して並ぶ露出部１３ｂの数よりも多い。言い換えると、列状に配置される露出部３３ｂが第２方向沿って並ぶ数は、１つの列内に配置される露出部１３ｂの数よりも多いことが好ましい。これにより、後述する第１外部接続部を、第２方向に沿って配列する露出部の列間により大きな面積で形成することができる。
【００３１】
（第１外部接続部４１及び第２外部接続部４２）
第１外部接続部４１は、図３に示すように、第１方向に沿って配列する露出部３３ｂの列間において、第１方向に沿って配置されている。第１外部接続部４１は、第１方向に長い形状を有する。第１外部接続部４１の第１方向における長さは、半導体積層体１３の第１方向の長さの１／２よりも短い。具体的には半導体積層体３３の第１方向の長さの（８５％〜９５％）／２の長さが挙げられる。第１外部接続部４１は、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂの列間ごとに１つずつ配置されることが好ましい。
【００３２】
図３に示すように、第１外部接続部４１は、平面視において、発光素子の外縁に隣接する露出部３３ｂと発光素子の外縁との間にも配置されることが好ましい。
また、露出部が第１方向に沿って３列以上の列状に配置される場合、発光素子は複数の第１外部接続部を有し、複数の第１外部接続部は各列間に１つずつ配置されることが好ましい。つまり、各列間に延長する２つ以上の第１外部接続部は、互いに、列状に配置される露出部３３ｂを挟んで離間して配置されていることが好ましい。
第１外部接続部が、露出部を挟んで隣接する場合、第１外部接続部間の最も近い距離は、例えば、半導体積層体３３の長さの０．１〜２％の長さが挙げられる。
【００３３】
第２外部接続部４２は、例えば、前記第１方向に沿って延びる第１外部接続部の間に挟まれて配置されていることが好ましい。つまり、平面視において、第２外部接続部は第２方向に長い形状であり、第１外部接続部４１は、第２外部接続部４２を挟んで配置されていることが好ましい。この場合、第１外部接続部４１は、第２外部接続部４２の第２方向の中心線に対して線対称に配置されていることがより好ましい。
第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２の厚みは、例えば、５〜２０μｍが挙げられる。
【００３４】
〔発光装置〕
本開示の一実施形態における発光装置２０は、図２Ａ及び２Ｂに示すように、上面に配線パターンを有する基板２３と、上述した発光素子１０と、被覆部材２７とを備える。
【００３５】
（基板２３）
基板２３は、上面に配線パターン２４、２５を有し、配線パターン２４、２５上に発光素子１０が、フリップチップ実装されている。
基板の材料としては、例えば、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材、表面に絶縁性部材を形成した金属部材等が挙げられる。なかでも、基板の材料は、耐熱性及び耐候性の高いセラミックスを利用したものが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウムなどが挙げられる。
【００３６】
配線パターン２４、２５は、発光素子に電流を供給し得るものであればよく、当該分野で通常使用されている材料、厚み、形状等で形成されている。具体的には、配線パターン２４、２５は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、プラチナ、チタン、タングステン、パラジウム、鉄、ニッケル等の金属又はこれらを含む合金等によって形成することができる。特に、基板の上面に形成される配線パターンは、発光素子１０からの光を効率よく取り出すために、その最表面が銀又は金などの反射率の高い材料で覆われていることが好ましい。配線パターンは、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ等によって形成される。例えば、発光素子１０の電極として配線パターンに接続される第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２の最表面が金によって形成されている場合、配線パターンの最表面もＡｕとすることが好ましい。これによって、発光素子１０と基板２３との接合性を向上することができる。
【００３７】
配線パターン２４、２５は、基板２３の上面に正負のパターンを有していることが好ましい。このような配線パターンによって、発光素子１０をフリップチップ実装により接続することができる。第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２が形成された面を下面として基板２３上にフリップチップ実装する場合、下面と反対側の上面が発光素子１０の主な光取り出し面となる。配線パターン２４、２５は、基板２３の上面のみならず、内部及び／又は下面に配置されていてもよい。
【００３８】
発光素子１０における第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２と、配線パターン２４，２５との接合は、例えば、超音波接合法を用いて接合することができる。また、接合部材として、金、銀、銅などのバンプ、銀、金、銅、プラチナ、アルミニウム、パラジウムなどの金属粉末と樹脂バインダを含む金属ペースト、錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系などの半田、低融点金属などのろう材等を用いてもよい。
【００３９】
（被覆部材２７）
被覆部材２７は、発光素子１０の側面、発光素子１０と基板２３との間、基板２３の上面、第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２の側面を被覆する。被覆部材は、発光素子の下面において、露出部の直下にも配置されることが好ましい。また、後述するように、発光装置２０が、発光素子の上面に透光部材２８を有する場合には、被覆部材２７は、透光部材２８の側面も被覆することが好ましい。
被覆部材２７は、光反射性、透光性、遮光性等を有する樹脂、これらの樹脂に光反射性物質、蛍光体、拡散材、着色剤等を含有した樹脂等によって形成することができる。なかでも、被覆部材は、光反射性及び／又は遮光性を有することが好ましい。被覆部材を構成する樹脂、光反射性物質等は、当該分野で通常使用されているもののいずれをも利用することができる。例えば、樹脂としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂の１種以上を含む樹脂又はハイブリッド樹脂等が挙げられる。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、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどが挙げられる。
【００４０】
被覆部材２７を構成する材料は、発光素子１０と基板２３との間に入り込みやすく、ボイドの発生を防止しやすいという観点から、流動性が高く、熱又は光の照射により硬化する樹脂を含むことが好ましい。このような材料は、例えば、０．５Ｐａ・ｓ〜３０Ｐａ・ｓの粘度での流動性を示すものが挙げられる。また、被覆部材２７を構成する材料における光反射性物質等の含有量等によって光の反射量、透過量等を変動させることができる。被覆部材２７は、例えば、光反射性物質を２０重量％以上含有することが好ましい。
被覆部材２７は、例えば、射出成形、ポッティング成形、樹脂印刷法、トランスファーモールド法、圧縮成形などで成形することができる。
【００４１】
（透光部材２８）
発光装置２０は、発光素子１０の上面に透光部材２８を有することが好ましい。透光部材２８は、発光素子の光取り出し面を被覆し、発光素子から出射される光の５０％以上又は６０％以上、好ましくは７０％以上を透過させ、外部に放出することが可能な部材である。透光部材は、光拡散材、発光素子１０から出射される光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を含有することができる。透光部材２８の下面外縁は、発光素子の上面外縁と一致するか、上面外縁より内側又は外側のいずれかのみに位置することが好ましい。透光部材２８は板状であることが好ましく、透光部材の厚みは、例えば、５０μｍ〜３００μｍが挙げられる。
【００４２】
透光部材は、例えば、樹脂、ガラス、無機物等により形成することができる。また、蛍光体を含有する透光部材は、蛍光体の焼結体、樹脂、ガラス又は他の無機物に蛍光体を含有させたもの等が挙げられる。また、平板状の樹脂、ガラス、無機物等の成形体の表面に蛍光体を含有する樹脂層を形成したものでもよい。透光部材は、透明度が高いほど、被覆部材との界面において光を反射させやすいため、輝度を向上させることが可能となる。
【００４３】
透光部材に含有させる蛍光体としては、例えば、発光素子１０として、青色発光素子又は紫外線発光素子を用いる場合には、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＬＡＧ：Ｃｅ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（ＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｅｕ）、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（例えば（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ）、βサイアロン系蛍光体（例えばＳｉ6-zＡｌzＯzＮ8-z：Ｅｕ（０＜Ｚ＜４．２））、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体等が挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子との組み合わせにより、所望の発光色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を得ることができる。このような蛍光体を透光部材に含有される場合、蛍光体の濃度は、例えば５％〜５０％程度とすることが好ましい。
【００４４】
透光部材は、発光素子の光取り出し面を被覆するように接合されている。透光部材と発光素子との接合は、接着材を介して又は介さずに接合することができる。接着材は、例えば、エポキシ又はシリコーン等の樹脂材料を用いたものが利用できる。透光部材と発光素子との接合には、圧着、焼結、表面活性化接合、原子拡散接合、水酸基接合による直接接合法を用いてもよい。
【００４５】
発光装置２０は、任意に、保護素子２６等の別の素子又は電子部品等を有していてもよい。これらの素子及び電子部品は、被覆部材２７内に埋設されていることが好ましい。
【００４６】
実施形態１
この実施形態１の発光素子１０は、図１Ａ〜１Ｃに示すように、半導体積層体１３と、絶縁膜１４と、第１電極１１及び第２電極１２と、第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２とを含む。
半導体積層体１３は、サファイアからなり、表面に凹凸を有する支持基板１５上に、第１半導体層１３ｎ、発光層１３ａ及び第２半導体層１３ｐがこの順に積層されて構成されている。半導体積層体１３の平面視形状は略正方形状であり、一辺の長さは１．０ｍｍ程度である。
第２半導体層１３ｐ側には、第２半導体層１３ｐ及び発光層１３ａから、第１半導体層１３ｎが露出する複数の露出部１３ｂが形成されている。露出部１３ｂは行列状に配置されている。具体的には、露出部１３ｂは、第１方向に沿って７個ずつの列状に配置され、第１方向に直交する第２方向に沿って、２群に分かれて半導体積層体の両側に３個ずつの行状に配列されている。露出部１３ｂは平面視において、直径約３６μｍ程度の円形であり、その隣接する円の中心間の距離は、第１方向及び第２方向にそれぞれ１３０μｍ程度である。
【００４７】
半導体積層体１３は、ＳｉＯ2からなる絶縁膜１４に被覆されている。絶縁膜１４は、少なくとも複数の露出部１３ｂの上方及び第２半導体層の第２電極１２と接続される部位の上方に、それぞれ開口部１４ａ、１４ｂを有する。
発光素子１０は、第１電極及び／又は第２電極と第２半導体層との間に介在する光反射性電極１６を有する。
なお、第２半導体層１３ｐと第１電極及び／又は第２電極との間には、銀からなる光反射性電極１６が、略全面に配置されており、光反射性電極１６は、その上面及び側面が保護層１７によって被覆されている。
【００４８】
半導体積層体１３の略中央には、光反射性電極１６を介して、第２半導体層１３ｐに接続する第２電極１２が形成されている。第２電極１２の平面視形状は第１方向に長い形状で、８６０×１４０μｍ程度の大きさで形成されている。
また、平面視において第２電極１２を挟むように第１電極１１が形成されている。第１電極１１は、絶縁膜１４の開口部１４ａにて露出部１３ｂと接続され、さらに、絶縁膜１４を介して第２半導体層１３ｐ上に形成されている。
【００４９】
第２電極１２上には、この第２電極１２よりも若干小さな平面積を有して、第２電極１２と接続される第２外部接続部２２が、第１方向に長い形状で配置されている。第２外部接続部２２は、８４０×１２０μｍ程度の大きさで形成されている。
第２外部接続部２２の両側には、第１外部接続部２１がそれぞれ２つ、合計４つ配置されている。第１外部接続部２１は、第１電極１１と接続されており、平面視において、露出部１３ｂと離間し、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂの列間で、第１方向に長い形状を有する。第１外部接続部２１の第１方向における全長は、９００μｍ程度である。
第１外部接続部２１は、それぞれ、平面視において第２方向に延伸する複数の凸部２１ａを有する。
【００５０】
つまり、第１外部接続部２１は、第１方向に隣接する露出部１３ｂ間において、半導体層を縦断するように延伸するとともに、第２方向に隣接する露出部１３ｂ間に延伸する凸部２１ａを有する。
凸部２１ａは、離間して配置される他の第１外部接続部に向かって延伸する場合は、その端部が露出部１３ｂ間に配置されており、半導体積層体１３の外縁に向かって延伸する場合においては、露出部１３ｂを超えた位置に配置されている。つまり、第１外部接続部２１の凸部２１ａは、発光素子の外縁に隣接する露出部１３ｂに対して、露出部１３ｂの外縁側の端部よりも発光素子の外縁に近い端部を有する。凸部２１ａの幅は、露出部１３ｂ間を、露出部１３ｂを避けて電気的な短絡を生じさせない程度に設定されている。凸部２１ａは、１つの第１外部接続部２１において隣接する各露出間に配置される。つまり、１つの第１外部接続部は外縁に複数の凸部２１ａを有する。同じ方向に延伸する複数の凸部２１ａそれぞれの大きさ及び形状は、略同じである。
【００５１】
つまり、凸部２１ａの凸長さは、半導体積層体１３の外縁に隣接する露出部間においてはより長く、半導体積層体１３の内部において隣接する露出部１３ｂ間においては、より短い。
例えば、凸部２１ａの先端と、半導体積層体１３の外縁との距離は５０μｍ程度であり、隣接する第１外部接続部２１間の距離は２４μｍ程度であり、露出部１３ｂの外周と第１外部接続部２１との間の距離は１６μｍ程度であり、第１外部接続部２１と第２外部接続部２２との距離は９２μｍ程度である。
このような形状の４つの第１外部接続部２１は、半導体積層体１３の上面の合計約３５％の領域に形成されており、第２外部接続部２２は、約１０％の領域に配置されている。
第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２は、それぞれメッキによって形成されており、Ａｌ合金／Ａｕの積層構造を有し、その合計厚みは約２０μｍである。
【００５２】
このように第１外部接続部２１の平面視における外周が、凸部２１ａを有することにより、露出部１３ｂを避けて第１外部接続部を配置することができる。これによって、後述する発光素子の基板への接合の際に、露出部１３ｂ近傍の絶縁膜及び電極の破損を回避することができる。また、露出部１３ｂを避けながら、発光素子の一面において大面積で配置することができるため、放熱性をより一層確保することが可能となる。さらに、第１の方向に長細い形状とすることにより、また、上述したように、２つ以上の第１外部接続部が、互いに列状に配置される露出部１３ｂを挟んで離間していることにより、後述する発光装置における被覆部材を形成する場合に、基板にフリップチップ実装された発光素子に対して、その直下にまで、被覆部材の流れ込みを実現することができるため、発光装置の光取出し効率を確保することができる。
【００５３】
実施形態２
この実施形態２の発光装置２０は、図２Ａ及び２Ｂに示すように、上面に配線パターンを有する基板２３と、上述した発光素子１０と、被覆部材２７とを備える。
基板２３は、アルミナからなり、その上面に正負の配線パターン２４、２５を有する。配線パターン２４、２５は、最表面がＡｕによって形成されている。基板２３上には、発光素子１０が、第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２が形成された面を下面としてフリップチップ実装されている。
【００５４】
発光素子１０の上面には、ＹＡＧが約１５重量％含有されたＹＡＧガラスが透光部材２８として、透光性のシリコーン樹脂による接着剤によって固定されている。透光部材２８の厚みは、１８０μｍ程度であり、その平面視における外縁は、発光素子１０の外縁にほぼ一致して配置されている。
発光素子１０の側方には、保護素子２６が配置されている。保護素子２６は、例えば、ツェナーダイオードである。
【００５５】
発光素子１０は、その側面、発光素子１０と基板２３との間が、被覆部材２７によって被覆されている。被覆部材２７は、さらに、基板２３の上面、第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２の側面の全てを被覆するとともに、保護素子２６をその内部に埋設している。また、被覆部材は、透光部材２８の上面を露出し、透光部材２８の側面も被覆している。
被覆部材２７は、約３０重量％の酸化チタンを含有する変性シリコーン樹脂によって形成されており、光反射性を有する。
【００５６】
このような構成を有する発光装置では、発光素子自体が、上述したように、放熱性を確保しながら、実装時における応力荷重に対しても露出部近傍において破損を効果的に防止することができる。従って、高品質で、光取出し効率の高い発光装置を得ることができる。
【００５７】
実施形態３
この実施形態３の発光素子３０は、図３に示すように、半導体積層体３３に配置された露出部３３ｂの数と大きさが異なり、第１外部接続部４１の配置及び形状が異なる以外は実質的に発光素子１０と同様の構成を有する。発光素子３０の平面視形状は１．４×１．４ｍｍ程度の略矩形状である。
半導体積層体３３に形成された露出部３３ｂは、２群に分かれて半導体積層体の両側に第１方向に沿って４個ずつの列状に配置され、第１方向に直交する第２方向に沿って、８個ずつの行状に配列されている。露出部３３ｂは平面視において、直径３６μｍ程度の円形であり、１つの群中において隣接する円の中心間の距離は、第１方向に１５０μｍ、第２方向に１７０μｍ程度である。
【００５８】
半導体積層体３３の中央部分には、第２外部接続部４２が、第２方向に沿って長い形状で配置されている。第２外部接続部４２は、８４０×１２０μｍ程度の大きさで形成されている。
第２外部接続部４２の両側には、第１外部接続部４１がそれぞれ９つ、合計１８つ配置されている。第１外部接続部４１は、平面視において、露出部３３ｂと離間し、第１方向に沿って配列する露出部３３ｂの列間で、第１方向に長い形状を有する。第１外部接続部２１の第１方向における全長は、３５０μｍ程度である。この発光素子３０は、上述した発光素子１０と同様に、基板にフリップチップ実装されて発光装置を構成する場合に、光取出し効率を確保することができる。
【００５９】
実施形態４
この実施形態４の発光装置５０は、図４に示すように、上面に配線パターン５４、５５を有する基板５３と、上述した発光素子３０とを備える以外は実質的に発光装置２０と同様の構成を有する。
この発光装置５０は、上述した発光装置２０と同様に、高品質で、光取出し効率の高い発光装置を得ることができる。
【００６０】
実施形態５
この実施形態５の発光装置は、上述した発光素子１０又は３０のうち、第１外部接続部及び第２外部接続部を有さない発光素子が、上面に配線パターン２４、２５又は５４、５５を有する基板５３と、発光素子１０又は３０に形成された第１外部接続部及び第２外部接続部と同様の形状を有する第１外部接続部及び第２外部接続部を介して接続されている以外は実質的に発光装置２０、５０と同様の構成を有する。
この発光装置は、第１外部接続部及び第２外部接続部が、配線パターン上に形成されていた基板を利用して形成することができる。
これらの発光装置は、上述した発光装置２０、５０と同様に、高品質で、光取出し効率の高い発光装置を得ることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０、３０      発光素子
１１      第１電極
１２      第２電極
１３、３３      半導体積層体
１３ａ    発光層
１３ｂ、３３ｂ    露出部
１３ｎ    第１半導体層
１３ｐ    第２半導体層
１４      絶縁膜
１４ａ、１４ｂ    開口部
１５      支持基板
１６      光反射性電極
１７      保護層
２０、５０      発光装置
２１、４１      第１外部接続部
２１ａ、２１ｂ    凸部
２２、４２      第２外部接続部
２３、５３      基板
２４、２５、５４、５５      配線パターン
２６      保護素子
２７      被覆部材
２８      透光部材
【図１Ａ】
2019062172.tif 000003
【図１Ｂ】
2019062172.tif 000004
【図１Ｃ】
2019062172.tif 000005
【図２Ａ】
2019062172.tif 000006
【図２Ｂ】
2019062172.tif 000007
【図３】
2019062172.tif 000008
【図４】
2019062172.tif 000009