(57)【要約】【課題】短絡不良が生じにくい信頼性の高い窒化物半導体装置を提供する。【解決手段】窒化物半導体装置１０は、窒化物半導体素子１と、基体２と、第一接続体３と、第二接続体４を備える。窒化物半導体素子１は、窒化物半導体層１２と、窒化物半導体層１２上に形成された第一電極１５ａ〜１５ｅおよび第二電極１６ａ〜１６ｄと、第一電極１５ａ〜１５ｅ上に形成された配線層１８と、を有する。基体２の、窒化物半導体素子の第一電極および第二電極が形成されている面と向かい合う面に、第三電極２５および第四電極２６２ａ〜２６２ｄが形成されている。第一接続体３は、配線層１８と第三電極とを電気的に接続する。第二接続体４は、窒化物半導体素子の第二電極と基体の第四電極とを電気的に接続する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体層と、前記窒化物半導体層上に形成された第一電極および第二電極と、前記第一電極上に形成された配線層と、を有する窒化物半導体素子、
前記窒化物半導体素子の前記第一電極および前記第二電極が形成されている面と向かい合う面に、第三電極および第四電極が形成されている基体、
前記配線層と前記基体の前記第三電極とを電気的に接続する第一接続体、
および
前記窒化物半導体素子の前記第二電極と前記基体の前記第四電極とを電気的に接続する第二接続体
を備える窒化物半導体装置。
【請求項２】
前記窒化物半導体素子は、前記配線層と前記窒化物半導体層との間に形成された絶縁層を有し、
前記配線層の前記第一接続体と接触している部位の裏側は、前記窒化物半導体層または前記絶縁層と接触している請求項１記載の窒化物半導体装置。
【請求項３】
前記配線層の前記第一接続体と接触している部位の裏側は、前記窒化物半導体層と接触している請求項１記載の窒化物半導体装置。
【請求項４】
前記配線層の前記第一接続体が形成されている部分と前記窒化物半導体層または前記絶縁層との間に、接着層を有する請求項１記載の窒化物半導体装置。
【請求項５】
前記接着層はチタン（Ｔｉ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれかを含む層である請求項４記載の窒化物半導体装置。
【請求項６】
前記第一電極の平面視での短径ｘ1は、前記第一接続体の平面視での短径ｘ2よりも小さい請求項１〜５のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項７】
前記短径ｘ1は０＜ｘ1＜５０μｍを満たし、前記短径ｘ2はｘ1＜ｘ2＜２００μｍを満たす請求項６記載の窒化物半導体装置。
【請求項８】
前記第一電極の平面視での面積Ｓ１に対する、前記第一接続体の前記配線層に対する接触面積Ｓ２の比（Ｓ２／Ｓ１）が、０．２５以上３．０未満である請求項１〜７のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項９】
前記配線層の前記第一接続体が形成されている部分は、平面視で、前記窒化物半導体層から外れた位置に存在する請求項１〜８のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１０】
前記第一接続体を複数有し、複数の前記第一接続体は、平面視で、前記窒化物半導体素子の重心から等しい距離の位置に存在する請求項１〜９のいずれか一項記載の窒化物半導体装置。
【請求項１１】
前記窒化物半導体素子は、発光波長が３６０ｎｍ以下の紫外線発光素子である請求項１〜１０のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の窒化物半導体装置を備えたモジュール。
【請求項１３】
窒化物半導体素子に形成された第一電極および第二電極と基体に形成された第三電極および第四電極とが、第一接続体および第二接続体を用いてそれぞれ電気的に接続された窒化物半導体装置の製造方法であって、
前記窒化物半導体素子の第一窒化物半導体層上に前記第一電極を、第二窒化物半導体層上に前記第二電極をそれぞれ形成する工程、
前記窒化物半導体素子の前記第一電極上に配線層を形成する工程、
前記配線層上に前記第一接続体を形成し、前記第二電極上に前記第二接続体を形成する工程、
および、
前記第一接続体および前記第二接続体を、前記基体の前記第三電極および前記第四電極にそれぞれ固定する工程を備える窒化物半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
窒化物半導体素子に形成された第一電極および第二電極と基体に形成された第三電極および第四電極とが、第一接続体および第二接続体を用いてそれぞれ電気的に接続された窒化物半導体装置の製造方法であって、
前記窒化物半導体素子の第一窒化物半導体層上に前記第一電極を、第二窒化物半導体層上に前記第二電極をそれぞれ形成する工程、
前記第一電極および前記第二電極を形成した後の前記第一窒化物半導体層上、前記第二窒化物半導体層上、前記第一電極上、および前記第二電極上に、絶縁層を形成する工程、
前記絶縁層の一部を除去して、前記第一電極および前記第二電極を露出させる露出工程、
前記露出工程後の前記第一電極上に配線層を形成する工程、
前記配線層上に前記第一接続体を形成し、前記第二電極上に前記第二接続体を形成する工程、
および、
前記第一接続体および前記第二接続体を、前記基体の前記第三電極および前記第四電極にそれぞれ固定する工程を備える窒化物半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体装置は、様々な電子機器、例えば、演算処理装置、発光装置や受光装置などの光学デバイス、および各種センサなどとして使用され、中でも、光学デバイスとして広く使用されている。
窒化物半導体装置の一般的な形態では、窒化物半導体素子（半導体チップ）が、外部金属線との接続体を有する回路基板（パッケージ基板）に実装されている。
【０００３】
この形態の一つであるフリップチップ構造の窒化物半導体装置では、半導体チップの一面（窒化物半導体層）上のｐ型電極上およびｎ型電極上に金属ボールなどの接続体を形成した後、この一面とパッケージ基板とを対向させて、金属ボールなどの接続体を加熱加圧している。これにより、互いに対向する半導体チップのｐ型電極およびｎ型電極とパッケージ基板上の正極および負極とが、金属ボールなどの接続体で電気的に接合されている。
そして、パッケージ基板に対する電圧印加により、金属ボールなどの接続体を介して電流が半導体チップへ供給される。また、金属ボールなどの接続体は、半導体チップで発生した熱をパッケージ基板へ逃がす放熱作用も発揮する。
【０００４】
特許文献１には、フリップチップ実装される窒化物半導体紫外線発光素子の発光に伴う廃熱を、より効率的に放熱することを目的とした発明が開示されている。具体的には、例えば、ｐ型電極を、平面視で、並列に配置された複数の帯状部の隣同士が連結された形状とし、ｎ型電極を、平面視で、この帯状部間と周縁部に形成している。帯状部間のｎ型電極上には保護絶縁膜を介して、ｐ型電極上には保護絶縁膜に設けた開口部に、連続する第一メッキ電極を形成している。第一メッキ電極は、銅または銅を主成分とする合金からなる。
【０００５】
また、平面視で基板の四隅となる位置に、周縁部のｎ型電極と接続された第二メッキ電極を設け、第一メッキ電極を基体（サブマウント）の第１電極パッドに、第二メッキ電極を基体の第２電極パッドに、それぞれハンダ付けしている。
このように、銅または銅を主成分とする合金からなる第一メッキ電極を、ｐ型電極の帯状部間のｎ型電極上にも保護絶縁膜を介して形成することで、フリップチップ実装した場合の第１メッキ電極とパッケージ側の電極パッドとの間の接触面積が大きく確保されるため、放熱効果の大幅な改善が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５９８５７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された窒化物半導体装置は、保護絶縁膜にクラックが生じた場合、ｐ型電極の帯状部間のｎ型電極と第一メッキ電極とが短絡する可能性があり、信頼性の点で改善の余地がある。
本発明の課題は、短絡不良が生じにくい信頼性の高い窒化物半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一態様は、下記の構成要件(a)〜(d)を有する窒化物半導体装置である。
(a)窒化物半導体素子を備える。この窒化物半導体素子は、窒化物半導体層と、窒化物半導体層上に形成された第一電極および第二電極と、第一電極上に形成された配線層と、を有する。
(b)窒化物半導体素子の第一電極および第二電極が形成されている面と向かい合う面に、第三電極および第四電極が形成されている基体を備える。
(c)窒化物半導体素子の第一電極上に形成された配線層と基体の第三電極とを電気的に接続する第一接続体を備える。
(d)窒化物半導体素子の第二電極と基体の第四電極とを電気的に接続する第二接続体を備える。
【０００９】
本発明の第二態様は、第一態様の窒化物半導体装置の製造方法であって、下記の構成要件(1)〜(5)を有する。
(1)窒化物半導体素子に形成された第一電極および第二電極と基体に形成された第三電極および第四電極とが、第一接続体および第二接続体を用いてそれぞれ電気的に接続された窒化物半導体装置の製造方法である。
(2)窒化物半導体素子の第一窒化物半導体層上に第一電極を、第二窒化物半導体層上に第二電極をそれぞれ形成する工程を備える。
(3)窒化物半導体素子の第一電極上に配線層を形成する工程を備える。
(4)配線層上に第一接続体を形成し、第二電極上に第二接続体を形成する工程を備える。
(5)第一接続体および第二接続体を、基体の第三電極および第四電極にそれぞれ固定する工程を備える。
【００１０】
本発明の第三態様は、第一態様の窒化物半導体装置の製造方法であって、上記構成(1)(2)と下記の構成要件(6)〜(10)を有する。
(6)上記(2)工程後の第一窒化物半導体層上、第二窒化物半導体層上、第一電極上、および第二電極上に、絶縁層を形成する工程を備える。
(7)絶縁層の一部を除去して、第一電極および第二電極を露出させる露出工程を備える。
(8)露出工程後の第一電極上に配線層を形成する工程を備える。
(9)配線層上に第一接続体を形成し、第二電極上に第二接続体を形成する工程を備える。
(10)第一接続体および第二接続体を、基体の第三電極および第四電極にそれぞれ固定する工程を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第一態様の窒化物半導体装置は、短絡不良が生じにくい信頼性の高いものとなることが期待できるとともに、配線層を有することで放熱効果の改善も期待できる。
本発明の第二態様の窒化物半導体装置の製造方法によれば、本発明の第一態様の窒化物半導体装置が製造できる。
本発明の第三態様の窒化物半導体装置の製造方法によれば、本発明の第一態様の窒化物半導体装置が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に相当する窒化物半導体発光装置を示す平面図である。
【図２】図１の部分断面図であって、Ａ−Ａ断面に対応する図が示されている。
【図３】図1の窒化物半導体発光装置を構成する半導体発光素子の電極配置を示す平面図である。
【図４】図1の窒化物半導体発光装置を構成する半導体発光素子を示す平面図である。
【図５】図1の窒化物半導体発光装置を構成する基体を示す平面図である。
【図６】第一実施形態の窒化物半導体発光装置における図１の部分断面図であって、Ｂ−Ｂ断面に対応する図が示されている。
【図７】絶縁層形成工程後の状態を示す平面図である。
【図８】絶縁層の一部除去工程（露出工程）後の状態を示す平面図である。
【図９】実施形態の半導体発光素子に第一接続体および第二接続体が形成された状態を示す平面図である。
【図１０】第二実施形態の窒化物半導体発光装置における図１の部分断面図であって、Ｂ−Ｂ断面に対応する図が示されている。
【図１１】第三実施形態の窒化物半導体発光装置における図１の部分断面図であって、Ｂ−Ｂ断面に対応する図が示されている。
【図１２】第四実施形態の窒化物半導体発光装置における図１の部分断面図であって、Ｂ−Ｂ断面に対応する図が示されている。
【図１３】第五実施形態の窒化物半導体発光装置における図１の部分断面図であって、Ｂ−Ｂ断面に対応する図が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第一態様について］
上述のように、第一態様の窒化物半導体装置は、(a)の窒化物半導体素子、(b)の基体、(c)の第一接続体、および(d)の第二接続体を備える。これらの構成要素について以下に詳述する。
＜窒化物半導体素子＞
(a)の窒化物半導体素子は、窒化物半導体層と、窒化物半導体層上に形成された第一電極および第二電極と、第一電極上に形成された配線層を有する。
〔窒化物半導体素子の種類〕
窒化物半導体素子としては、窒化物半導体発光ダイオード、窒化物半導体レーザダイオード、窒化物半導体トランジスタ、窒化物半導体光電変換素子などが例示できる。
【００１４】
〔窒化物半導体層〕
窒化物半導体素子を構成する窒化物半導体層は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。多層構造の場合は、例えば、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とで、量子井戸層と電子バリア層とからなる多重量子井戸層（ＭＱＷ）を挟む構造が挙げられる。量子井戸層および電子バリア層の材料としては、例えばＡｌxＧａ(1-x)Ｎが用いられる。多層構造の他の例としては、組成の異なる窒化物半導体層が積層され、層間に圧電分極による電子ガスや正孔ガスを生成する構造が挙げられる。
【００１５】
窒化物半導体層には、導電性を持たせたり、窒化物半導体のエネルギー準位を調整したりするためにＰ、Ａｓ、Ｓｂなどの他のＶ族元素や、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｍｇ，Ｃｄ，Ｚｎ、Ｂｅなどの他の元素が含まれていてもよい。
窒化物半導体層の材料は、特に、アルミニウムを含む窒化物であることが好ましい。アルミニウムを含む窒化物の具体例としては、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）が挙げられる。窒化物半導体層の材料は、アルミニウムの含有量がガリウムの含有量よりも多い窒化アルミニウムガリウム（ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０．５＜ｘ＜１））を含むことがさらに好ましい。
【００１６】
窒化アルミニウムガリウム（ＡｌxＧａ(1-x)Ｎ（０．５＜ｘ＜１））を含む材料は、窒化物半導体トランジスタにおいては高耐圧、窒化物半導体発光素子においては殺菌に利用可能な紫外線照射、窒化物半導体受光素子においては火炎センサ等を実現できるなど、応用範囲が広い。この材料を用いることで、第一態様における第一電極と第一接続体の配置設計により、素子抵抗を下げ、発光効率を向上させ、信頼性の高い素子を実現する効果がより強まる。
また、窒化物半導体層が多層構造の場合には、窒化物半導体層以外の層が含まれていても良い。窒化物半導体層以外の層の材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、燐化アルミニウム（ＡｌＰ）、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、硫化アルミニウム（Ａｌ2Ｓ3）、セレン化アルミニウム（Ａｌ2Ｓｅ3）、テルル化アルミニウム（Ａｌ2Ｔｅ3）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、臭化アルミニウム（Ａｌ2Ｂｒ6、ＡｌＢｒ3）、沃化アルミニウム（ＡｌＩ3）、あるいはこれらの混晶などである。
【００１７】
窒化物半導体層（薄膜）を形成する方法としては、有機金属気層成長法（ＭＯＣＶＤ法)、ハイドライド気層成長法（ＨＶＰＥ法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などが挙げられる。高品質の窒化物半導体層を大量に製造できる観点から、有機金属気相成長法を用いることが好ましい。
窒化物半導体層はメサ構造などの凹凸構造を有していてもよい。例えば、窒化物半導体層が、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層とで多重量子井戸層（ＭＱＷ）を挟む多層構造を有する場合、これらの層からなる積層体に対して平面視で部分的に、ｐ型窒化物半導体層側からｎ型窒化物半導体層の厚さ方向の途中まで各層を除去する（メサエッチングを行う）ことにより、メサ構造を形成することができる。
【００１８】
〔基板〕
窒化物半導体素子は、窒化物半導体層（窒化物半導体薄膜）を成長させるための基板を有していることが好ましい。
基板の具体例としては、材料がサファイア、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＭｇＯ、Ｇａ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＧａＮ、ＩｎＮ、あるいはＡｌＮ、またはこれらの混晶である単一基板や積層基板が挙げられる。これらのうち、基板上に形成される窒化物半導体層の材料との格子定数差が小さく、欠陥の発生の少ない窒化物半導体層が成長できるＧａＮ、ＡｌＮ、およびＡｌＧａＮ等の窒化物半導体基板が好ましく、ＡｌＮ基板がより好ましい。また、基板には他の元素が混入していてもよい。
【００１９】
基板の作製方法としては、インゴットと呼ばれる結晶の塊をウェハ形状にスライス、研磨する方法が一般的である。インゴットの成長方法は、核となる種結晶を液相又は気相中で成長させる方法が一般的であるが、貫通転位密度等の欠陥の少ない高品質な窒化物半導体薄膜を成長させるためには、昇華法が好適である。
基板は半導体薄膜の成長後、その一部又は全部が除去されても良い。基板の除去方法としては、支持基板に窒化物半導体素子を貼りつけた後に、研削除去する方法やレーザリフトオフが挙げられる。レーザリフトオフを用いる場合では、例えば波長１９３ｎｍ程度のエキシマレーザ光を絶縁性基板に対して裏面側から照射することにより、基板と窒化物半導体薄膜との界面に存在する結晶欠陥にエキシマレーザ光を集光して、基板を第一窒化物半導体層から剥離する。エキシマレーザ光のエネルギー密度は、例えば約２５０ｍＪ／ｃｍ2以上１００００Ｊ／ｃｍ2以下の範囲とすることができる。エキシマレーザ光の照射は同一カ所に対して1回だけの照射でも，複数回の照射でも良い。
【００２０】
基板の除去方法の他の例としては、次の二つの方法が挙げられる。一つは、基板上に剥離層を形成した上に窒化物半導体薄膜を形成し、絶縁性基板を除去する際に、基板の側面に衝撃を与えて、剥離層を基板とともに窒化物半導体薄膜から機械的に切り離す方法である。剥離層としては、例えば、層状の結晶構造を有する窒化ホウ素層や、絶縁性基板の凹凸面に半導体を斜め方向に成長させることで得られる、空洞を有する半導体層が挙げられる。
もう一つは、基板の裏面（窒化物半導体薄膜が形成される面とは反対面）に応力層を設け、この応力層に機械的な外力を加えることで、窒化物半導体薄膜の一部とともに基板を除去する方法である。応力層の材料としては、基板の裏面側が凹になるような応力が付与できるものであればいずれのものでも良いが、層形成が簡便なことからニッケル（Ｎｉ）を用いることが好ましい。
【００２１】
〔電極〕
(a)の窒化物半導体素子が有する第一電極および第二電極（以下、両電極を総称して、単に「電極」とも称する）の材料としては、窒化物半導体素子に電子又は正孔を注入することができる材料を用いる。
ｎ型窒化物半導体層に電子を注入するｎ型電極の材料としては、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗおよびそれらを含む合金、またはＩＴＯ等が使用できる。ｐ型窒化物半導体層に正孔を注入するｐ型電極の材料としては、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕおよびその合金、またはＩＴＯ等が使用できる。これらの材料のうち、窒化物半導体層とのコンタクト抵抗が小さいＮｉ、Ａｕもしくはこれらの合金、またはＩＴＯを使用することが好ましい。
【００２２】
第一電極と第二電極の関係は、第一電極がｎ型電極の場合に第二電極がｐ型電極となり、第一電極がｐ型電極の場合に第二電極がｎ型電極となる。
電極は、複数の金属層を積層した後に熱処理を実施して得られたものであってもよい。熱処理により、各金属層をなす電極材料が相互拡散したり、混晶を形成したりする。
電極と窒化物半導体層は、コンタクト抵抗を下げるためには直接接触していることが望ましいが、電極と窒化物半導体層との間の一部に絶縁層が形成されていてもよい。絶縁層には、塩素やフッ素などの不純物が含まれていても良い。
【００２３】
電極の形成は、一般的な半導体製造装置を用いた方法で行うことができる。例えば、熱や電子ビームで蒸着原料を熱することで蒸着により形成する方法、スパッタ装置を用いる方法、あるいはプリント配線技術を用いた形成方法などを挙げることができる。
電極の好ましい配置は、窒化物半導体層（薄膜）の物性（窒化物半導体素子の種類）によって異なる。窒化物半導体層として、例えば、Ａｌ組成５０％以上である高Ａｌ組成のＡｌＧａＮ層を用いた窒化物半導体発光素子では、コンタクト抵抗を低減するために、電極面積が大きくなる電極配置が望ましい。高い電流密度が求められる窒化物半導体レーザダイオードでは、電極面積が小さくなる電極配置が望ましい。外部からの光を多く取り込む必要がある窒化物半導体受光素子では、窒化物半導体薄膜の表面積に対して電極表面積の比率が小さくなる電極配置が望ましい。
【００２４】
電極を所望の位置に配置する方法としては、一般的な半導体のリソグラフィー技術を用いることができる。具体的には、先ず、紫外線反応性レジストを窒化物半導体薄膜上に塗布した後に、所望の位置において露光機の光が透過するよう設計および作製されたフォトマスクを通して露光を行い、紫外線反応性レジストを所望の配置に従い変質させる。その後、現像液で紫外線反応性レジストの変質した箇所のみ開口除去し、電極を、例えば蒸着法により、紫外線反応性レジストおよび開口箇所の窒化物半導体薄膜上に成膜する。その後、紫外線反応性レジストを、その上部に形成された蒸着堆積物とともに例えば薬液により除去することで、電極を所望の位置に配置することが出来る。
【００２５】
〔配線層〕
第一態様の窒化物半導体装置では、配線層が第一電極と第一接続体とを電気的に接続している。また、配線層は、窒化物半導体素子中で発生した熱を外部へ放熱する際の放熱経路にもなる。配線層を形成する材料は、第一電極と異なる材料であっても第一電極と同一の材料であってもよい。配線層を形成する材料が第一電極と同一の材料である場合には、窒化物半導体層と接触している部分を第一電極と定義し、第一接続体と接触している面およびそこから第一電極と接触している面まで連続的に繋がっている部分を、配線層と定義する。
【００２６】
配線層の材料としては、導電率が高く、酸素や湿気で変質しにくいＡｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ等の金属材料を用いることが好ましい。また、ＩＴＯやＩＺＯなどの酸化物導電性材料、導電性カーボンペースト材料、錫や鉛などの半田材料を用いることも可能である。窒化物半導体素子が、ｐｉｎ発光素子のように、ｎ型窒化物半導体層とｐ型窒化物半導体層を有しており、両材料の電気的接触によりリーク不良を誘発する構造の場合、n型電極と電気的に接触している配線層はn型窒化物半導体層上のみに、ｐ型電極と電気的に接触している配線層はｐ型窒化物半導体層上のみに配置されていることが好ましい。
配線層の形成は、上述した電極の形成方法と同様に、一般的な半導体製造装置を用いて行うことができる。純度の高い金属層を形成できる観点から、蒸着法を採用することが好ましい。
なお、配線層は、第一電極上だけでなく、第二電極上に形成されていてもよい。
【００２７】
〔配線層の第一接続体が形成されている部分と窒化物半導体層との関係〕
第一態様の窒化物半導体装置において、配線層は第一接続体と電気的・熱的に接触している。配線層の第一接続体と接触している部位の裏側は、窒化物半導体層と直接接触していてもよく、上記裏側と窒化物半導体層との間に絶縁層が存在していてもよい。また、上記裏側と窒化物半導体層または絶縁層との間に接着層が存在していてもよい。
つまり、第一態様の窒化物半導体装置は、下記の構成(h)(i)(j)のいずれかを有することができる。
(h)窒化物半導体素子は、配線層と窒化物半導体層との間に形成された絶縁層を有し、配線層の第一接続体と接触している部位の裏側が、窒化物半導体層または絶縁層と接触している。
(i)配線層の第一接続体と接触している部位の裏側が、窒化物半導体層と接触している。
(j)配線層の第一接続体が形成されている部分と、窒化物半導体層または絶縁層と、の間に接着層を有する。
【００２８】
接着層の材料としては、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｖ、Ｚｒなどの金属材料を用いることが好ましい。また、配線層と窒化物半導体層を簡便かつ強固に接着する観点から、ＴｉおよびＮｉの少なくともいずれかを含む材料用いることが好ましく、Ｔｉを含む材料を用いることが最も好ましい。接着層は、接着層から窒化物半導体層へ電流が流れることを抑制するため、電極と異なる物質又は組成で構成された材料で形成されていることが好ましい。
なお、接着層と電極を同一の材料で形成する場合には、接着層と電極とで窒化物半導体層に対するコンタクト抵抗に差を設けるために、接着層と電極とで、平面視における組成分布あるいは膜厚分布が異なっていることが好ましい。電極と接着層は、材料を層状に形成した後に、それぞれの熱処理条件を変えることで、組成分布や膜厚分布を変えることができる。組成分布や膜厚分布は、例えば断面ＳＥＭおよびＥＤＸ解析を行うことにより、組成比率を比較したり、膜厚を測長して膜厚比率を比較したりして求めることができる。
【００２９】
また、第一態様の窒化物半導体装置を構成する窒化物半導体素子は、平面視で、電極が形成されていない領域に窒化物半導体層が形成されていない領域を有していてもよい。この場合、第一態様では、窒化物半導体層が形成されていない領域まで配線層が連続して形成され、且つ、この領域に第一接続体が形成されている構造を採用することができる。つまり、第一態様の窒化物半導体装置は、下記の構成(k)を有することができる。
(k)配線層の第一接続体が形成されている部分は、平面視で、窒化物半導体層から外れた位置に存在する。
これにより、構成(i)を採用した場合と比較して、配線層から窒化物半導体層へ直接電流が流れることを抑制できる。また、窒化物半導体層が形成されていない領域に形成された配線層と窒化物半導体層との間に、絶縁層を設けることが好ましい。これにより、窒化物半導体層への電流注入経路が第一電極に制限されるため、第一電極パターン設計時に想定した通りの電流分布を実現できる。
【００３０】
〔絶縁層〕
第一態様の窒化物半導体装置を構成する窒化物半導体素子には、窒化物半導体層と配線層との間で電気が流れることを抑制する目的で、配線層と窒化物半導体層との間に絶縁層が配置される場合（例えば構成(h)を有する場合）がある。絶縁層の材料としては、例えば、ＳｉＯ2やＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ2Ｏ3等の酸化物または窒化物などが挙げられる。形成プロセスが簡便であることから、特に、ＳｉＯ2またはＳｉＮが好ましい。また、絶縁層は、単層でもよいし、複数の材料が積層された多層構造でもよい。
【００３１】
絶縁層材料の絶縁破壊電圧をＥとし、絶縁層の厚さをｄとした際に、この絶縁層の耐圧はＥｄで表される。絶縁層の一方の面に接触する窒化物半導体層と他方の面に接触する配線層（チップ上配線）との電位差が、このＥｄより大きい場合、絶縁破壊が生じて窒化物半導体層と配線層とが電気的に接続される。その場合、窒化物半導体層に想定外の電流経路が形成され、電流の流れに偏りが出来、通電時の局所破壊などの素子不良を誘発するため、Ｅｄを上記電位差より大きくする必要がある。
窒化物半導体層と配線層との間に絶縁層を設けることで得られる効果は、高出力を実現するために大電流を要する紫外線発光素子や、高温でも安定した特性を実現することが求められる車載用半導体トランジスタ等で大きい。
【００３２】
ＡｌＧａＮ層を窒化物半導体層として用いた窒化物半導体素子では、Ｅｄの値は１０Ｖより大きいことが好ましく、２０Ｖより大きいことがより好ましい。絶縁層が多層構造である場合は、各層において算出されたＥｄの和が１０Ｖより大きいことが好ましい。
なお、第一態様の窒化物半導体装置を構成する窒化物半導体素子では、配線層と窒化物半導体層との間に形成された絶縁層が対象となるため、この部分で最も薄い部分の厚さを「絶縁層の厚さｄ」として使用し、絶縁層の絶縁破壊電圧Ｅとして、絶縁層の材料に対して当業者が一般的に用いる物性値を使用して、Ｅｄの値を算出する。
【００３３】
第一態様の窒化物半導体装置を構成する窒化物半導体素子は、窒化物半導体層の表面が絶縁層で覆われていることで、静電気、水、物理的な衝撃などから保護される。
絶縁層の形成は、一般的な半導体製造装置を用いて行うことができる。例えば、原料ガスをプラズマ雰囲気下で分解し、窒化物半導体薄膜上に絶縁層を成膜するプラズマ気相成長装置（プラズマＣＶＤ）や、原材料をスパッタリングで成膜するスパッタ装置、熱や電子ビームで原材料を気化し成膜する蒸着装置などが挙げられる。
絶縁層は、窒化物半導体層上の電極を露出させる部分以外の全面に形成されていてもよいし、上記部分以外の一部に絶縁層が形成されていない領域を設けて、この領域に配線層を設けてもよい。
【００３４】
＜第一接続体、第二接続体＞
第一接続体および第二接続体（以下、これらを総称して「接続体」とも称する。）の材料としては、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの金属、あるいはこれらを含む合金が挙げられる。これらのうち、熱伝導率が高く、耐食性に優れ、接合が容易なことから、Ａｕを含む材料であることが好ましい。また、接続体の主成分がＡｕであることがより好ましい。なお、「主成分はＡｕである」とは、一番多く含まれている成分がＡｕであることを意味する。
接続体の形成方法は特に制限されないが、例えば、金属線を熱又は超音波、あるいはその両方を用いて溶融させて、金属線の一端を電極に固定する方法や、無電解めっき法によりＡｕを堆積させる方法が挙げられる。また、接続体の形状は、柱状でも球状も他の形状でもよい。接続体としては、金メッキ体や金ボールが挙げられる。
【００３５】
〔接続体の寸法と電極の寸法との関係〕
対象の平面形状の重心を通る直線は複数存在し、これらの直線は対象と重なる線分をそれぞれ含んでいるが、ここでは、これらの線分のうち最も短い線分の長さを「平面視での短径」と定義し、最も長い線分の長さを「平面視での長径」と定義する。また、第一態様の窒化物半導体装置において、第一電極の平面視での短径をｘ1、第一接続体の平面視での短径をｘ2とする。
第一電極の平面視での短径ｘ1と第一接続体の平面視での短径ｘ2は、ｘ2＞ｘ1を満たすことが好ましい。第一接続体は配線層と電気的および熱的に結合されているが、ｘ2＞ｘ1を満たすことにより、第一接続体内に電流や熱が局所的に偏ることが回避できる。この観点から、短径ｘ1は０＜ｘ1＜５０μｍを満たし、短径ｘ2はｘ1＜ｘ2＜２００μｍを満たすことが好ましい。また、０μｍ＜ｘ1＜ｘ2＜５０μｍを満たすことがより好ましく、０μｍ＜ｘ1＜ｘ2＜３０μｍを満たすことがさらに好ましい。
【００３６】
第一電極を複数有する場合は、全ての第一電極の平面視での短径ｘ1が第一接続体の平面視での短径ｘ2より小さいことが好ましい。
また、第一電極および第二電極上に各接続体を形成する際の物理的強度の点から、各接続体の高さ（素子側電極と基体側電極との距離）ｚ2は、各接続体の平面視での短径ｘ1より大きいか長径ｙ2より大きいことが好ましい。
第一接続体および第二接続体はそれぞれ１つであってもよいし、複数であってもよい。
第一電極および第二電極を複数有する場合は、複数の各電極に均一な電流を流すために、複数の各電極が接続されている各配線に、それぞれ等数の接続体が配置されていることが好ましい。
【００３７】
〔第一接続体が複数の場合の配置〕
窒化物半導体素子が、窒化物半導体層の面内に、窒化物半導体素子の重心を中心として均一に配置された複数の第一電極を有する場合には、複数の第一電極に均一な電流を流すために、複数の第一接続体を、平面視で、窒化物半導体素子の重心から等しい距離の位置に配置することが好ましい。つまり、第一態様の窒化物半導体装置は、複数の第一接続体を有し、複数の第一接続体が、平面視で、窒化物半導体素子の重心から等しい距離の位置に存在することが好ましい。
【００３８】
〔第一接続体の配線層に対する接触面積と第一電極との面積関係〕
第一態様の窒化物半導体装置を構成する第一接続体は、配線層と基体の第三電極とを電気的に接続している。
第一態様の窒化物半導体装置は、接続強度と電流密度の均一性の観点から、第一電極の平面視での面積Ｓ１に対する、第一接続体の配線層に対する接触面積Ｓ２の比（Ｓ２／Ｓ１）が、０．２５以上３．０未満であることが好ましい。この比（Ｓ２／Ｓ１）は０．２５以上２．０未満であることがより好ましく、０．７０以上１．３未満であることがさらに好ましい。
【００３９】
＜基体＞
第一態様の窒化物半導体装置は、(b)の基体を有する。つまり、基体は、窒化物半導体素子の第一電極および第二電極が形成されている面と向かい合う面（対向面）を有し、この対向面に形成された第三電極および第四電極を有する。窒化物半導体素子が基板を有する場合、基体は基板の一面（第一電極および第二電極が形成されている面）と向かい合う対向面を有する。
第一態様の窒化物半導体装置では、基体の第三電極が、第一接続体を介して配線層と電気的に接続されている。
【００４０】
基体は、第三電極および第四電極に接続された配線を有することができる。第一接続体および第二接続体を用いて窒化物半導体素子を基体に電気的に接続した上で、基体の配線に電源や負荷を接続することで、窒化物半導体素子に外部から電流を供給したり、窒化物半導体素子から外部へ電流を取り出したりすることができる。
基体の例としては、パッケージ基板、プリント基板、自由に後の設計が可能なサブマウント基板、照明装置や水殺菌装置などの本体部（発光ダイオードである半導体チップが第一接続体および第二接続体で直接接続できるもの）などが挙げられる。
第三電極および第四電極の材料としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの金属、あるいはこれらを含む合金が用いられる。これらのうち、熱伝導率が高く、耐食性に優れ、接合が容易であるＡｕを含む材料を用いることが望ましい。また、第三電極および第四電極は単層であっても積層体であってもよいし、絶縁層を介して積層された多層金属構造を有していても。
【００４１】
＜紫外線発光装置、紫外線発光モジュール＞
第一態様の窒化物半導体装置は、窒化物半導体素子を発光波長が３６０ｎｍ以下の紫外線発光素子とした場合、紫外線発光装置（以下、これを「第四態様の紫外線発光装置」と称する）となる。よって、紫外線発光モジュールは、第一態様の窒化物半導体装置を備えたモジュールに含まれる。
第四態様の紫外線発光装置は、紫外線発光素子から放射される紫外線を用いて、殺菌、計測、樹脂硬化、治療、半導体加工などを行う、種々の紫外線発光モジュールに適用することが可能である。
紫外線発光モジュールの一例としては、殺菌装置、計測装置、樹脂硬化装置等が挙げられる。
【００４２】
殺菌装置の一例としては、冷蔵庫、空気洗浄器、加湿器、除湿器、便器などの装置内に第四態様の紫外線発光装置を組み込んだものが挙げられ、これらの殺菌装置により、雑菌が繁殖しやすい場所の殺菌を行うことができる。
また、殺菌装置の別の例としては、ウォーターサーバーや浄水器、給水器、排水処理装置、透析用水殺菌モジュールなどの装置内に第四態様の紫外線発光装置を組み込んだものが挙げられ、これらの殺菌装置により、水などの流体内に含まれる雑菌を殺菌することができる。
また、殺菌装置の別の例としては、掃除機、布団乾燥機、靴乾燥機、洗濯機、衣類乾燥機などの装置内に第四態様の紫外線発光装置を組み込んだものが挙げられ、これらの殺菌装置により、床や布などの表面及び内部に含まれる雑菌を殺菌することができる。
また、殺菌装置の別の例としては、室内殺菌灯に第四態様の紫外線発光装置を組み込んだものが挙げられ、これらの殺菌装置により、空気中の細菌の殺菌を行うことができる。
【００４３】
［実施形態］
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
【００４４】
＜第一実施形態＞
〔全体構成〕
図１に示すように、第一実施形態の窒化物半導体装置１０は、半導体チップ（窒化物半導体素子）１と、パッケージ基板（基体）２と、第一接続体３と、第二接続体４と、を有する。
【００４５】
〔半導体チップ〕
図２〜図４に示すように、半導体チップ１は、基板１１と、ｎ型窒化物半導体層１２と、窒化物半導体活性層１３と、ｐ型窒化物半導体層１４と、ｎ型電極（第一電極）１５ａ〜１５ｅと、ｐ型電極（第二電極）１６ａ〜１６ｄと、パッド電極１６０ａ〜１６０ｄと、絶縁層１７と、配線層１８を有する。
図２に示すように、ｎ型窒化物半導体層１２は、基板１１の一面１１０上に形成されている。ｎ型窒化物半導体層１２は、厚い部分１２１と、それ以外の部分である薄い部分１２２を有する。窒化物半導体活性層１３は、ｎ型窒化物半導体層１２の厚い部分１２１の上に形成されている。ｐ型窒化物半導体層１４は、窒化物半導体活性層１３上に形成されている。
【００４６】
半導体チップ１は、発光波長が２００ｎｍ以上３６０ｎｍの紫外線発光素子である。基板１１はＡｌＮ基板である。ｎ型窒化物半導体層１２はｎ−ＡｌＧａＮ層である。窒化物半導体活性層１３は、ＡｌＧａＮからなる量子井戸層とＡｌＧａＮからなる電子バリア層とからなる多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有する層である。ｐ型窒化物半導体層１４はｐ−ＧａＮ層である。
ｎ型電極１５ａ〜１５ｅは、ｎ型窒化物半導体層１２の薄い部分１２２に形成されている。ｐ型電極１６ａ〜１６ｄは、ｐ型窒化物半導体層１４上に形成されている。パッド電極１６０ａ〜１６０ｄは、ｐ型電極１６ａ〜１６ｄ上に形成されている。
【００４７】
絶縁層１７は、ｎ型窒化物半導体層１２の厚い部分１２１、窒化物半導体活性層１３、ｐ型窒化物半導体層１４、およびｐ型電極１６ａ〜１６ｄと、ｎ型電極１５ａ〜１５ｅとを絶縁している。配線層１８は、絶縁層１７上の一部とｎ型電極１５ａ〜１５ｅ上に形成されている。配線層１８は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ等の金属材料で形成されている。
【００４８】
図３に示すように、平面視で半導体チップ１の基板１１は正方形であり、その全面にｎ型窒化物半導体層１２が形成されている。ｎ型電極１５ａ〜１５ｅとｐ型電極１６ａ〜１６ｄは、平面視で隙間を開けて交互に並列に配置されている。
ｎ型電極１５ａ〜１５ｅの平面形状は、細長い長方形であり、その長辺が基板１１をなす正方形の第一の辺（図３の左右方向に延びる辺）１１ａと平行である。ｐ型電極１６ａ〜１６ｄの平面形状は、ｎ型電極１５ａ〜１５ｅよりも短辺が長い長方形であって、その長辺方向（長手方向）の両端部に、先端が凸の半円弧（曲線）１６１ａ〜１６１ｄを有する。ｎ型電極１５ａ〜１５ｅとｐ型電極１６ａ〜１６ｄは長辺同士が平行に配置されている。
【００４９】
ｎ型電極１５ａ〜１５ｅのうち、第一窒化物半導体層１２の面内で、第一の辺１１ａに沿う（帯状の長手方向に沿う）縁部に最も近い位置に配置されたｎ型電極（縁部第一電極）１５ａ，１５ｅをなす長方形の幅（短辺の寸法）ｘ11は、これらよりも中央側（縁部から離れる側）に配置されたｎ型電極（内側第一電極）１５ｂ〜１５ｄをなす長方形の幅ｘ12よりも狭い。
ｎ型電極１５ａとｎ型電極１５ｅは同じ平面形状と寸法を有し、ｎ型電極１５ｂ〜１５ｄは同じ平面形状と寸法を有する。ｐ型電極１６ａとｐ型電極１６ｄは同じ平面形状と寸法を有し、ｐ型電極１６ｂとｐ型電極１６ｃは同じ平面形状と寸法を有する。
【００５０】
図４に示すように、配線層１８は、ｎ型電極１５ａ〜１５ｅに対応する帯状部１８ａ〜１８ｅの長手方向端部同士が、一対の側部１８ｆと四つの角部１８ｇとで結合された平面形状を有する。角部１８ｇは、ｐ型電極１６ａ，１６ｄに向けて突出する円弧状ラインＥを有する。図２および図６に示すように、側部１８ｆと角部１８ｇは、ｎ型窒化物半導体層１２上に絶縁層１７を介して形成され、帯状部１８ａ〜１８ｅは、ｎ型電極１５ａ〜１５ｅ上に直接形成されている。
つまり、配線層１８の帯状部１８ａ〜１８ｅは、ｎ型電極１５ａ〜１５ｅ上に形成された部分（第一部分）であり、側部１８ｆと角部１８ｇは、ｎ型電極１５ａ〜１５ｅ上でもｐ型電極１６ａ〜１６ｄ上でもない部分に形成された部分（第二部分）である。また、配線層１８は、ｐ型電極１６ａ〜１６ｄ上の部分を有さない。
【００５１】
〔パッケージ基板〕
図２および図５に示すように、パッケージ基板２は、半導体チップ１のｎ型電極およびｐ型電極が形成されている面と向かい合う対向面２１１を有する。
また、パッケージ基板２は、絶縁性基板２１と、絶縁性基板２１の対向面２１１上に形成されたｎ型電極２５とｐ型電極２６を有する。ｎ型電極２５は、基部２５１と四つの接続部２５２を有する。ｐ型電極２６は、基部２６１、接続部２６２、および連結部２６３，２６４を有する。
【００５２】
パッケージ基板２の平面視で正方形の中央部２０が半導体チップ１を配置する部分である。この中央部２０を含む範囲に、ｎ型電極２５の接続部２５２およびｐ型電極２６の接続部２６２が形成されている。ｎ型電極２５の基部２５１は、中央部２０をなす正方形の図５で上辺となる辺以外を取り囲む外側に配置されている。ｎ型電極２５の四つの接続部２５２は、図４に示す配線層１８の四つの角部１８ｇに対応する位置に配置されている。
ｐ型電極２６の基部２６１は、図５でｎ型電極２５の基部２５１の上側となる位置に配置されている。パッケージ基板２は、ｐ型電極２６の接続部２６２として、半導体チップ１のｐ型電極１６ａ〜１６ｄと重なる位置に配置された四つの帯状部２６２ａ〜２６２ｄを有する。連結部２６３は、ｐ型電極２６の基部２６１と接続部２６２の帯状部２６２ａとを連結する。連結部２６４は、帯状部２６２ａと帯状部２６２ｂ、帯状部２６２ｂと帯状部２６２ｃ、帯状部２６２ｃと帯状部２６２ｄをそれぞれ連結する。
【００５３】
〔第一接続体、第二接続体、これらによる半導体チップとパッケージ基板との接続〕
図２に示すように、第一接続体３は、配線層１８の角部（第二部分）１８ｇとパッケージ基板２のｎ型電極（第三電極）２５０の接続部２５２とを電気的に接続している。
第二接続体４は、半導体チップ１のｐ型電極（第二電極）１５ａ〜１５ｅとパッケージ基板２のｐ型電極（第四電極）２６０の帯状部２６２ａ〜２６２ｄと、をそれぞれ電気的に接続している。つまり、第一接続体３および第二接続体４により、半導体チップ１がパッケージ基板２にフリップチップ実装されている。第一接続体３および第二接続体４は、金または金を含む合金で形成されたバンプである。
【００５４】
第一接続体３はｎ型電極１５ｂ〜１５ｄと向かい合わない位置に形成されている。つまり、第一接続体３の直上にはｎ型電極１５ｂ〜１５ｄが存在しない。半導体チップ１のｎ型電極１５ｂ〜１５ｄとパッケージ基板２のｎ型電極２５の接続部２５２とは、直接ではなく、配線層１８を介して間接的に接続されている。
第一接続体３の高さｚ2は、第一接続体３をなす円の直径（第一接続体の平面視での短径ｘ1および長径ｙ2）より大きい。
図６に示すように、窒化物半導体装置１０では、配線層１８の第一接続体３と接触している部位１８１の裏側１８２が、絶縁層１７と接触した状態になっている。
【００５５】
〔第一電極と第一接続体との関係〕
ｎ型電極１５ａ，１５ｅをなす長方形の幅ｘ11は、ｎ型電極１５ａ，１５ｅの平面視での短径に相当する。ｎ型電極１５ｂ〜１５ｄをなす長方形の幅ｘ12は、ｎ型電極１５ｂ〜１５ｄの平面視での短径に相当する。図４に示すように、ｎ型電極１５ａ，１５ｅは、第一接続体３が形成される部分に最も近い位置に配置されたｎ型電極であり、その幅（短径）ｘ11が、平面形状が円である第一接続体３の円の直径（短径）ｘ2よりも小さい。また、第一接続体３の短径ｘ2は５０μｍより小さい。また、ｎ型電極１５ｂ〜１５ｄの幅ｘ12も第一接続体３の短径ｘ2より小さい。さらに、ｎ型電極１５ａ〜１５ｅの合計面積Ｓ１に対する、第一接続体３の配線層１８に対する接触面積（円の面積×４）Ｓ２の比（Ｓ２／Ｓ１）が、０．２５以上３．０未満である。
【００５６】
〔実施形態の窒化物半導体装置の製造方法〕
実施形態の窒化物半導体装置１０は、以下の方法で製造することができる。
先ず、基板１１の一面に、ｎ型窒化物半導体層１２、窒化物半導体発光層１３、およびｐ型窒化物半導体層１４をこの順に形成する。次に、ｎ型窒化物半導体層１２、窒化物半導体発光層１３、およびｐ型窒化物半導体層１４からなる積層体にメサエッチングを行って、四つの突出部を、図３に示すｐ型電極１６ａ〜１６ｄの平面形状に対応する平面形状で形成する。このメサエッチングで、積層体がｎ型窒化物半導体層１２の厚さ方向の途中で除去されることで、ｎ型窒化物半導体層１２に薄い部分１２２が形成される。
【００５７】
次に、図３に示す平面形状および平面配置で、ｎ型窒化物半導体層１２の薄い部分１２２上にｎ型電極１５ａ〜１５ｄを、各突出部のｐ型窒化物半導体層１４上にｐ型電極１６ａ〜１６ｄを形成する。
次に、図３の状態の基板１１の上面全体、つまり、ｎ型窒化物半導体層１２上、ｎ型電極１５ａ〜１５ｄ上、およびｐ型電極１６ａ〜１６ｄ上に、絶縁層１７を形成する。図７はこの状態を示す。
次に、絶縁層１７の一部を除去して、ｎ型電極１５ａ〜１５ｄ上およびｐ型電極１６ａ〜１６ｄ上を露出させる。ｐ型電極１６ａ〜１６ｄ上の絶縁層１７は、ｐ型電極１６ａ〜１６ｄの外形線に沿った少し内側の線からなる穴１７１ａ〜１７１ｄで除去する。図８はこの状態を示す。
【００５８】
次に、図８の状態の基板１１上のｐ型電極１６ａ〜１６ｄ上（穴１７１ａ〜１７１ｄ内）に、パッド電極１６０ａ〜１６０ｄを形成するとともに、絶縁層１７上の二点鎖線で囲われた部分の上とｎ型電極１５ａ〜１５ｄの上に配線層１８を形成する。これにより、図４に示す半導体チップ１が得られる。実際には、一枚の基板上に、平面視で多数の半導体チップ１を形成するため、その基板を個々の半導体チップ１に切り離す工程を有する。
次に、配線層１８の四つの角部１８ｇにそれぞれ第一接続体３を形成し、パッド電極１６０ａ〜１６０ｄ上に第二接続体４を形成する。図９はこの状態を示す。図９に示すように、四つの角部１８ｇに配置された四つの第一接続体３は、平面視で、半導体チップ１の中心（重心）Ｃから等しい距離に位置する。
【００５９】
次に、半導体チップ１を、第一接続体３および第二接続体４がパッケージ基板２の対向面２１１に向くように配置し、超音波接合により第一接続体３および第二接続体４をパッケージ基板２のｎ型電極（第三電極）２５２およびｐ型電極（第四電極）２６２ａ〜２６２ｄに固定する。つまり、半導体チップ１をパッケージ基板２にフリップチップ実装する。
これにより、半導体チップ１に形成されたｎ型電極１５ａ〜１５ｄが、配線層１８を介してパッケージ基板２のｎ型電極（第三電極）２５２と電気的に接続され、半導体チップ１に形成されたｐ型電極１６ａ〜１６ｄがパッケージ基板２のｐ型電極（第四電極）２６２ａ〜２６２ｄと電気的に接続される。その結果、図１および図２に示す窒化物半導体装置１０が得られる。
【００６０】
〔実施形態の作用、効果〕
この実施形態の窒化物半導体装置１０では、第一接続体３がｎ型電極１５ａ〜１５ｅと向かい合わない位置に形成されている。また、配線層１８の角部（第二部分）１８ｇとパッケージ基板２のｎ型電極２５の接続部２５２とを、第一接続体３で接続している。これにより、特許文献１に記載された窒化物半導体装置と比較して、短絡不良が生じにくい信頼性の高いものとなる。また、配線層１８を有することで放熱効果の改善も期待できる。
【００６１】
ｎ型電極１５ａ，１５ｅの短径ｘ11が、第一接続体３の短径ｘ2よりも小さいと、第一接続体３の一部がｎ型電極１５ａ，１５ｅから食み出した状態となるが、第一接続体３がｎ型電極１５ａ，１５ｅと向かい合う位置に形成されている場合、この食み出した部分が正しい位置からずれて、ｐ型電極のパッド電極１６０ａ，１６０ｄに接触しやすくなることから、短絡リスクが高くなる。また、食み出した部分に電界が付与されることで、配線以外の領域で、エレクトロマイグレーション（金属が引き寄せられること）による素子破壊等が起きるリスクがある。
【００６２】
これに対して、この実施形態の窒化物半導体装置１０では、第一接続体３がｎ型電極１５ａ，１５ｅと向かい合わない位置に形成されているため、上述の短絡リスクや素子破壊等のリスクが小さくなる。つまり、第一態様の窒化物半導体装置は、第一接続体が形成される部分に最も近い位置に配置された第一電極の短径が、第一接続体の短径よりも小さい場合（例えば、両者の差が０より大きく２０μｍ未満である場合）に、特に高い効果が得られる。また、両者の差を２０μｍ未満とすることで、第一電極および第一接続体を高い寸法精度で配置できるため、量産時のバラツキが抑制できる。
【００６３】
また、この実施形態の窒化物半導体装置１０では、ｎ型電極１５ａ〜１５ｅの短径ｘ11，ｘ12が、第一接続体３の短径ｘ2よりも小さいことにより、第一接続体３内に電流や熱が局所的に偏ることを回避できる。
四つの角部１８ｇに配置された四つの第一接続体３が、平面視で、半導体チップ１の中心（重心）Ｃから等しい距離に位置するため、ｎ型電極１５ａ〜１５ｅのそれぞれに流れる電流が均一になる。
また、この実施形態の窒化物半導体装置１０では、ｎ型電極１５ａ〜１５ｅの合計面積Ｓ１に対する、第一接続体３の配線層１８に対する接触面積（円の面積×４）Ｓ２の比（Ｓ２／Ｓ１）が、０．２５以上３．０未満であるため、接続強度と電流密度の均一性との点で優れている。
【００６４】
＜第二実施形態＞
図１０に示すように、第二実施形態の窒化物半導体装置１０Ａでは、配線層１８とｎ型窒化物半導体層１２との間に絶縁層１７が存在しない。つまり、窒化物半導体装置１０Ａでは、配線層１８の第一接続体３と接触している部位１８１の裏側１８２が、ｎ型窒化物半導体層１２と接触した状態になっている。
第二実施形態の窒化物半導体装置１０Ａは、これ以外の点では第一実施形態の窒化物半導体装置１０と同じである。
【００６５】
この違いにより、第二実施形態の窒化物半導体装置１０Ａは、第一実施形態の窒化物半導体装置１０と同じ効果に加えて、絶縁層１７が存在しないことにより、金属材料で形成されている配線層１８とｎ型窒化物半導体層１２との局所的な剥離を抑制できる、という効果も得られる。また、配線層１８の第一接続体３と接触している部位１８１の裏側１８２に絶縁層１７が存在しないことにより、第一接続体３の形成時に絶縁層１７が割れ、パーティクルとなって素子不良を引き起こすことを抑制する効果も得られる。
【００６６】
＜第三実施形態＞
図１１に示すように、第三実施形態の窒化物半導体装置１０Ｂでは、配線層１８の第一接続体３と接触している部位１８１の裏側１８２が、ｎ型窒化物半導体層１２と接触した状態になっている。第三実施形態の窒化物半導体装置１０Ｂは、これ以外の点では第一実施形態の窒化物半導体装置１０と同じである。
なお、第一実施形態の窒化物半導体装置１０と同様に、第三実施形態の窒化物半導体装置１０Ｂでも、配線層１８の帯状部１８ａ〜１８ｅおよび側部１８ｆとｎ型窒化物半導体層１２との間には絶縁層１７が存在する。
【００６７】
つまり、第三実施形態の窒化物半導体装置１０Ｂは、「配線層１８の帯状部１８ａ〜１８ｅおよび側部１８ｆとｎ型窒化物半導体層１２との間に絶縁層１７が存在する」という点を除いて、第二実施形態の窒化物半導体装置１０Ａと同じである。
この違いにより、第三実施形態の窒化物半導体装置１０Ｂは、第二実施形態の窒化物半導体装置１０Ａと同じ効果に加えて、電極端に形成される段差を起点として配線層１８に亀裂が生じた場合でも、絶縁層１７の存在により、この亀裂からの水分混入や大気中からの炭素、酸素などの不純物混入が抑制され、電極の腐食や汚染が抑制される効果も得られる。
【００６８】
＜第四実施形態＞
図１２に示すように、第四実施形態の窒化物半導体装置１０Ｃでは、配線層１８の角部（第一接続体が形成されている部分）１８ｇとｎ型窒化物半導体層１２との間に接着層１９を有する。接着層１９は、Ｔｉを含む材料で形成されている。
第四実施形態の窒化物半導体装置１０Ｃは、これ以外の点では第三実施形態の窒化物半導体装置１０Ｂと同じである。
第四実施形態の窒化物半導体装置１０Ｃは、第三実施形態の窒化物半導体装置１０Ｂと同じ効果が得られる。また、第四実施形態の窒化物半導体装置１０Ｃは、配線層１８の角部１８ｇとｎ型窒化物半導体層１２との間にＴｉを含む材料で形成された接着層１９を有することで、第三実施形態の窒化物半導体装置１０Ｂよりも、配線層１８の角部１８ｇとｎ型窒化物半導体層１２とを簡便かつ強固に結合することができる。
【００６９】
＜第五実施形態＞
図１３に示すように、第五実施形態の窒化物半導体装置１０Ｄでは、配線層１８の角部第一接続体が形成される部分）１８ｇが、基板１１に直接形成されている。つまり、配線層１８の角部１８ｇが、平面視でｎ型窒化物半導体層１２から外れた位置に存在する。
また、配線層１８の角部１８ｇとｎ型窒化物半導体層１２との間に絶縁層１７が形成されている。また、配線層１８の帯状部１８ａがｎ型電極１５ａを覆う部分とｎ型窒化物半導体層１２との間にも、絶縁層１７が形成されている。なお、配線層１８の角部１８ｇと基板１１との間に絶縁層が形成されていてもよい。
第五実施形態の窒化物半導体装置１０Ｄは、これ以外の点では第三実施形態の窒化物半導体装置１０Ｂと同じである。
この違いにより、第五実施形態の窒化物半導体装置１０Ｄは、第三実施形態の窒化物半導体装置１０Ｂと同じ効果に加えて、配線層８からｎ型窒化物半導体層１２へ直接電流が流れることを抑制できる効果も得られる。
【符号の説明】
【００７０】
１０  窒化物半導体装置
１  半導体チップ（窒化物半導体素子）
１１  基板
１２  ｎ型窒化物半導体層
１３  窒化物半導体活性層
１４  ｐ型窒化物半導体層
１５ａ〜１５ｅ  半導体チップのｎ型電極（第一電極）
１６ａ〜１６ｄ  半導体チップのｐ型電極（第二電極）
２  パッケージ基板（基体）
２５  パッケージ基板のｎ型電極（第三電極）
２５２  パッケージ基板のｎ型電極の接続部
２６  パッケージ基板のｐ型電極（第四電極）
２６２  パッケージ基板のｐ型電極の接続部
３  第一接続体
４  第二接続体
１６０ａ〜１６０ｄ  パッド電極
１７  絶縁層
１８  配線層
１８ａ〜１８ｅ  帯状部（第一部分）
１８ｆ  側部（第二部分）
１８ｇ  角部（第二部分、第一接続体が形成されている部分）
１８１  配線層の第一接続体と接触している部位
１８２  配線層の第一接続体と接触している部位の裏側
【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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