(57)【要約】【課題】信頼性の高い半導体発光装置を提供する。【解決手段】第２の絶縁膜は、第１の配線部と第２の配線部との間、および半導体層の側面に隣接するチップ外周部に設けられている。光学層は、第１の側、およびチップ外周部の第２の絶縁膜上に設けられ、発光層の放射光に対して透過性を有する。光学層と接する側に粗面を有する膜が、チップ外周部の第２の絶縁膜と光学層との間に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の側と、前記第１の側の反対側の第２の側とを持ち、発光層を有する半導体層と、
前記第２の側において前記半導体層に設けられた第１の電極と、
前記第２の側において前記半導体層に設けられた第２の電極と、
前記第２の側に設けられた第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に設けられるとともに、前記第１の電極に接続された第１の配線部と、
前記第１の絶縁膜上に設けられるとともに、前記第２の電極に接続された第２の配線部と、
前記第１の配線部と前記第２の配線部との間、および前記半導体層の側面に隣接するチップ外周部に設けられた第２の絶縁膜と、
前記第１の側、および前記チップ外周部の前記第２の絶縁膜上に設けられ、前記発光層の放射光に対して透過性を有する光学層と、
前記チップ外周部の前記第２の絶縁膜と前記光学層との間に設けられ、前記光学層と接する側に粗面を有する膜と、
を備えた半導体発光装置。
【請求項２】
前記半導体層の前記第１の側の平面形状は四角形に形成され、
前記膜は、前記四角形の４辺に対応して設けられている請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記膜は、前記半導体層の外周に沿って設けられている請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記４辺のうちの対向する２辺に対応して設けられた前記膜の幅の合計値が、１０μｍ以上である請求項２または３に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記４辺のうちの１辺の前記膜の幅が、５μｍ以上である請求項２〜４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記第１の配線部は、前記第１の絶縁膜上に設けられた第１の配線層と、前記第１の配線層上に設けられ、前記第１の配線層よりも厚い第１の金属ピラーとを有し、
前記第２の配線部は、前記第１の絶縁膜上に設けられた第２の配線層と、前記第２の配線層上に設けられ、前記第２の配線層よりも厚い第２の金属ピラーとを有する請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記光学層は、
前記発光層の放射光により励起され前記発光層の放射光とは異なる波長の光を放射する複数の蛍光体と、
前記複数の蛍光体を一体化し、前記発光層の放射光及び前記蛍光体の放射光を透過させる結合材と、
を含む蛍光体層である請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記第１の絶縁膜は、前記半導体層における前記第１の側に続く側面にも設けられている請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記膜は、前記第１の絶縁膜と同じ材料で一体に設けられている請求項８記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記半導体層の前記側面に、前記第１の絶縁膜を介して設けられた反射膜をさらに備えた請求項８または９に記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記膜は、前記反射膜の前記光学層側の端部を覆っている請求項１０記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記第１の絶縁膜および前記膜は無機膜であり、
前記第２の絶縁膜は樹脂である請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記膜は、シリコン酸化膜である請求項１〜１２のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１４】
前記半導体層の前記第１の側の平面形状は多角形に形成され、
前記膜は、前記多角形の各辺に対応して設けられている請求項１、３、６〜１３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光層を含む半導体層の一方の側に蛍光体層を設け、他方の側に電極、配線層および樹脂層を設けたチップサイズパッケージ構造の半導体発光装置が提案され、実用化に向けて高い信頼性が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４４０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、信頼性の高い半導体発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、半導体発光装置は、半導体層と、第１の電極と、第２の電極と、第１の絶縁膜と、第１の配線部と、第２の配線部と、第２の絶縁膜と、光学層と、粗面を有する膜と、を備えている。前記半導体層は、第１の側と、前記第１の側の反対側の第２の側とを持ち、発光層を有する。前記第１の電極および前記第２の電極は、前記第２の側において前記半導体層に設けられている。前記第１の絶縁膜は、前記第２の側に設けられている。前記第１の配線部は、前記第１の絶縁膜上に設けられるとともに、前記第１の電極に接続されている。前記第２の配線部は、前記第１の絶縁膜上に設けられるとともに、前記第２の電極に接続されている。前記第２の絶縁膜は、前記第１の配線部と前記第２の配線部との間、および前記半導体層の側面に隣接するチップ外周部に設けられている。前記光学層は、前記第１の側、および前記チップ外周部の前記第２の絶縁膜上に設けられ、前記発光層の放射光に対して透過性を有する。前記膜は、前記チップ外周部の前記第２の絶縁膜と前記光学層との間に設けられ、前記光学層と接する側に粗面を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の半導体発光装置の模式断面図。
【図２】実施形態の半導体発光装置の模式平面図。
【図３】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図４】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図５】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図６】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図７】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図８】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【図９】実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【０００８】
図１は、実施形態の半導体発光装置の模式断面図である。  
図２（ａ）は、実施形態の半導体発光装置におけるｐ側電極１６とｎ側電極１７の平面レイアウトの一例を示す模式平面図である。図１は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ’断面に対応する。図２（ａ）は、図１における配線部４１、４３、樹脂層２５、絶縁膜１８、および反射膜５１を取り除いて半導体層１５の第２の側を見た図に対応する。また、図２（ａ）は、図４（ｂ）の積層体（基板１０を除く）の上面図に対応する。  
図２（ｂ）は、実施形態の半導体発光装置の実装面（図１の半導体発光装置の下面）の模式平面図である。
【０００９】
実施形態の半導体発光装置は、発光層１３を有する半導体層１５を備えている。半導体層１５は、第１の側１５ａと、その反対側の第２の側１５ｂ（図３（ａ）参照）とを有する。
【００１０】
半導体層１５の第２の側１５ｂは、図４（ａ）に示すように、発光層１３を含む部分（発光領域）１５ｅと、発光層１３を含まない部分（非発光領域）１５ｆとを有する。発光層１３を含む部分１５ｅは、半導体層１５のうちで、発光層１３が積層されている部分である。発光層１３を含まない部分１５ｆは、半導体層１５のうちで、発光層１３が積層されていない部分である。発光層１３を含む部分１５ｅは、発光層１３の発光光を外部に取り出し可能な積層構造となっている領域を示す。
【００１１】
第２の側において、発光層１３を含む部分１５ｅの上に、第１の電極としてｐ側電極１６が設けられ、発光層を含まない部分１５ｆの上に、第２の電極としてｎ側電極１７が設けられている。
【００１２】
図２（ａ）に示す例では、発光層１３を含まない部分１５ｆが発光層１３を含む部分１５ｅを囲んでおり、ｎ側電極１７がｐ側電極１６を囲んでいる。
【００１３】
ｐ側電極１６とｎ側電極１７を通じて発光層１３に電流が供給され、発光層１３は発光する。そして、発光層１３から放射される光は、第１の側１５ａから半導体発光装置の外部に出射される。
【００１４】
半導体層１５の第２の側には、図１に示すように支持体１００が設けられている。半導体層１５、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７を含む発光素子は、第２の側に設けられた支持体１００によって支持されている。
【００１５】
半導体層１５の第１の側１５ａには、半導体発光装置の放出光に所望の光学特性を与える光学層として、蛍光体層３０が設けられている。蛍光体層３０は、複数の粒子状の蛍光体３１を含む。蛍光体３１は、発光層１３の放射光により励起され、その放射光とは異なる波長の光を放射する。
【００１６】
複数の蛍光体３１は、結合材３２により一体化されている。結合材３２は、発光層１３の放射光および蛍光体３１の放射光を透過する。ここで「透過」とは、透過率が１００％であることに限らず、光の一部を吸収する場合も含む。
【００１７】
半導体層１５は、第１の半導体層１１と、第２の半導体層１２と、発光層１３とを有する。発光層１３は、第１の半導体層１１と、第２の半導体層１２との間に設けられている。第１の半導体層１１および第２の半導体層１２は、例えば、窒化ガリウムを含む。
【００１８】
第１の半導体層１１は、例えば、下地バッファ層、ｎ型ＧａＮ層を含む。第２の半導体層１２は、例えば、ｐ型ＧａＮ層を含む。発光層１３は、青、紫、青紫、紫外光などを発光する材料を含む。発光層１３の発光ピーク波長は、例えば、４３０〜４７０ｎｍである。
【００１９】
半導体層１５の第２の側は、凹凸形状に加工される。その凸部は、発光層１３を含む部分１５ｅであり、凹部は、発光層１３を含まない部分１５ｆである。発光層１３を含む部分１５ｅの表面は第２の半導体層１２の表面であり、第２の半導体層１２の表面にｐ側電極１６が設けられている。発光層１３を含まない部分１５ｆの表面は第１の半導体層１１の表面であり、第１の半導体層１１の表面にｎ側電極１７が設けられている。
【００２０】
半導体層１５の第２の側において、発光層１３を含む部分１５ｅの面積は、発光層１３を含まない部分１５ｆの面積よりも広い。また、発光層１３を含む部分１５ｅの表面に設けられたｐ側電極１６の面積は、発光層１３を含まない部分１５ｆの表面に設けられたｎ側電極１７の面積よりも広い。これにより、広い発光面が得られ、光出力を高くできる。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、ｎ側電極１７は例えば４本の直線部を有し、そのうちの１本の直線部には、その直線部の幅方向に突出したコンタクト部１７ｃが設けられている。そのコンタクト部１７ｃの表面には、図１に示すようにｎ側配線層２２のビア２２ａが接続される。
【００２２】
半導体層１５の第２の側、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７は、図１に示すように、絶縁膜（第１の絶縁膜）１８で覆われている。絶縁膜１８は、例えば、シリコン酸化膜などの無機絶縁膜である。絶縁膜１８は、発光層１３の側面及び第２の半導体層１２の側面にも設けられ、それら側面を覆っている。
【００２３】
また、絶縁膜１８は、半導体層１５における第１の側１５ａから続く側面（第１の半導体層１１の側面）１５ｃにも設けられ、その側面１５ｃを覆っている。
【００２４】
さらに、絶縁膜１８の一部は密着膜１８ｃとして、半導体層１５の側面１５ｃの周囲のチップ外周部にも設けられている。チップ外周部に設けられた密着膜１８ｃは、第１の側１５ａで、側面１５ｃから遠ざかる方向に延在している。絶縁膜１８および密着膜１８ｃは、同じ材料で一体に設けられている。
【００２５】
第２の側の絶縁膜１８上には、第１の配線層としてのｐ側配線層２１と、第２の配線層としてのｎ側配線層２２とが互いに分離して設けられている。絶縁膜１８には、図５（ｂ）に示すように、ｐ側電極１６に通じる複数の第１の開口１８ａと、ｎ側電極１７のコンタクト部１７ｃに通じる第２の開口１８ｂが形成される。なお、第１の開口１８ａは、より大きな１つの開口でも良い。
【００２６】
ｐ側配線層２１は、絶縁膜１８上および第１の開口１８ａの内部に設けられている。ｐ側配線層２１は、第１の開口１８ａ内に設けられたビア２１ａを介してｐ側電極１６と電気的に接続されている。
【００２７】
ｎ側配線層２２は、絶縁膜１８上および第２の開口１８ｂの内部に設けられている。ｎ側配線層２２は、第２の開口１８ｂ内に設けられたビア２２ａを介してｎ側電極１７のコンタクト部１７ｃと電気的に接続されている。
【００２８】
ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２が、第２の側の領域の大部分を占めて絶縁膜１８上に広がっている。ｐ側配線層２１は、複数のビア２１ａを介してｐ側電極１６と接続している。
【００２９】
また、半導体層１５の側面１５ｃを、絶縁膜１８を介して反射膜５１が覆っている。反射膜５１は側面１５ｃに接しておらず、半導体層１５に対して電気的に接続されていない。反射膜５１は、ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２に対して分離している。反射膜５１は、発光層１３の放射光及び蛍光体３１の放射光に対して反射性を有する。
【００３０】
反射膜５１、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２は、図６（ａ）に示す共通の金属膜６０上に例えばめっき法により同時に形成される銅膜を含む。
【００３１】
反射膜５１、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２を構成する例えば銅膜は、絶縁膜１８上に形成された金属膜６０上にめっき法で形成される。反射膜５１、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２のそれぞれの厚さは、金属膜６０の厚さよりも厚い。
【００３２】
金属膜６０は、絶縁膜１８側から順に積層された、下地金属膜６１と、密着層６２と、シード層６３とを有する。
【００３３】
下地金属膜６１は、発光層１３の放射光に対して高い反射性を有する例えばアルミニウム膜である。
【００３４】
シード層６３は、めっきで銅を析出させるための銅膜である。密着層６２は、アルミニウム及び銅の両方に対するぬれ性に優れた例えばチタン膜である。
【００３５】
なお、半導体層１５の側面１５ｃに隣接するチップ外周部においては、金属膜６０上にめっき膜（銅膜）を形成せずに、金属膜６０で反射膜５１を形成してもよい。反射膜５１は、少なくともアルミニウム膜６１を含むことで、発光層１３の放射光及び蛍光体３１の放射光に対して高い反射率を有する。
【００３６】
また、ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２の下にも下地金属膜（アルミニウム膜）６１が残されるので、第２の側の大部分の領域にアルミニウム膜６１が広がって形成されている。これにより、蛍光体層３０側に向かう光の量を増大できる。
【００３７】
ｐ側配線層２１における半導体層１５とは反対側の面には、第１の金属ピラーとしてｐ側金属ピラー２３が設けられている。ｐ側配線層２１及びｐ側金属ピラー２３は、ｐ側配線部（第１の配線部）４１を形成している。
【００３８】
ｎ側配線層２２における半導体層１５とは反対側の面には、第２の金属ピラーとしてｎ側金属ピラー２４が設けられている。ｎ側配線層２２及びｎ側金属ピラー２４は、ｎ側配線部（第２の配線部）４３を形成している。
【００３９】
ｐ側配線部４１とｎ側配線部４３との間には、第２の絶縁膜として樹脂層２５が設けられている。樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３の側面とｎ側金属ピラー２４の側面に接するように、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４との間に設けられている。すなわち、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４との間に、樹脂層２５が充填されている。
【００４０】
また、樹脂層２５は、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間、ｐ側配線層２１と反射膜５１との間、およびｎ側配線層２２と反射膜５１との間に設けられている。
【００４１】
樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３の周囲およびｎ側金属ピラー２４の周囲に設けられ、ｐ側金属ピラー２３の側面およびｎ側金属ピラー２４の側面を覆っている。
【００４２】
また、樹脂層２５は、半導体層１５の側面１５ｃに隣接するチップ外周部にも設けられ、反射膜５１を覆っている。
【００４３】
ｐ側金属ピラー２３におけるｐ側配線層２１とは反対側の端部（面）は、樹脂層２５から露出し、実装基板等の外部回路と接続可能なｐ側外部端子２３ａとして機能する。ｎ側金属ピラー２４におけるｎ側配線層２２とは反対側の端部（面）は、樹脂層２５から露出し、実装基板等の外部回路と接続可能なｎ側外部端子２４ａとして機能する。ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａは、例えば、はんだ、または導電性の接合材を介して、実装基板のランドパターンに接合される。
【００４４】
図２（ｂ）に示すように、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａは、樹脂層２５の同じ面内で離間して並んで形成されている。ｐ側外部端子２３ａは例えば矩形状に形成され、ｎ側外部端子２４ａは、ｐ側外部端子２３ａの矩形と同じサイズの矩形における２つの角を切り欠いた形状に形成されている。これにより、外部端子の極性を判別できる。もちろん、ｎ側外部端子２４ａを矩形状にし、ｐ側外部端子２３ａを矩形の角を切り欠いた形状にしてもよい。
【００４５】
ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの間隔は、絶縁膜１８上におけるｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間隔よりも広い。ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの間隔は、実装時のはんだの広がりよりも大きくする。これにより、はんだを通じた、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの間の短絡を防ぐことができる。
【００４６】
これに対し、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間隔は、プロセス上の限界まで狭くすることができる。このため、ｐ側配線層２１の面積、およびｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３との接触面積の拡大を図れる。これにより、発光層１３の熱の放散を促進できる。
【００４７】
また、複数のビア２１ａを通じてｐ側配線層２１がｐ側電極１６と接する面積は、ビア２２ａを通じてｎ側配線層２２がｎ側電極１７と接する面積よりも広い。これにより、発光層１３に流れる電流の分布を均一化できる。
【００４８】
絶縁膜１８上で広がるｎ側配線層２２の面積は、ｎ側電極１７の面積よりも広くできる。そして、ｎ側配線層２２の上に設けられるｎ側金属ピラー２４の面積（ｎ側外部端子２４ａの面積）をｎ側電極１７よりも広くできる。これにより、信頼性の高い実装に十分なｎ側外部端子２４ａの面積を確保しつつ、ｎ側電極１７の面積を小さくすることが可能となる。すなわち、半導体層１５における発光層１３を含まない部分（非発光領域）１５ｆの面積を縮小し、発光層１３を含む部分（発光領域）１５ｅの面積を広げて光出力を向上させることが可能となる。
【００４９】
第１の半導体層１１は、ｎ側電極１７及びｎ側配線層２２を介してｎ側金属ピラー２４と電気的に接続されている。第２の半導体層１２は、ｐ側電極１６及びｐ側配線層２１を介してｐ側金属ピラー２３と電気的に接続されている。
【００５０】
ｐ側金属ピラー２３の厚さ（ｐ側配線層２１とｐ側外部端子２３ａとを結ぶ方向の厚さ）は、ｐ側配線層２１の厚さよりも厚い。ｎ側金属ピラー２４の厚さ（ｎ側配線層２２とｎ側外部端子２４ａとを結ぶ方向の厚さ）は、ｎ側配線層２２の厚さよりも厚い。ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５のそれぞれの厚さは、半導体層１５よりも厚い。
【００５１】
金属ピラー２３、２４のアスペクト比（平面サイズに対する厚みの比）は、１以上であっても良いし、１より小さくても良い。すなわち、金属ピラー２３、２４は、その平面サイズより厚くても良いし、薄くても良い。
【００５２】
ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５を含む支持体１００の厚さは、半導体層１５、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７を含む発光素子（ＬＥＤチップ）の厚さよりも厚い。
【００５３】
半導体層１５は、後述するように基板上にエピタキシャル成長法により形成される。その基板は、支持体１００を形成した後に除去され、半導体層１５は第１の側１５ａに基板を含まない。半導体層１５は、剛直な板状の基板にではなく、金属ピラー２３、２４と樹脂層２５との複合体からなる支持体１００によって支持されている。
【００５４】
ｐ側配線部４１及びｎ側配線部４３の材料として、例えば、銅、金、ニッケル、銀などを用いることができる。これらのうち、銅を用いると、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性および絶縁材料に対する密着性を向上させることができる。
【００５５】
樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４を補強する。樹脂層２５は、実装基板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。そのような樹脂層２５として、例えば、エポキシ樹脂を主に含む樹脂、シリコーン樹脂を主に含む樹脂、フッ素樹脂を主に含む樹脂を挙げることができる。
【００５６】
また、樹脂層２５におけるベースとなる樹脂に遮光材（光吸収剤、光反射剤、光散乱剤など）が含まれ、樹脂層２５は発光層１３の発光光に対して遮光性を有する。これにより、支持体１００の側面及び実装面側からの光漏れを抑制することができる。
【００５７】
半導体発光装置の実装時の熱サイクルにより、ｐ側外部端子２３ａおよびｎ側外部端子２４ａを実装基板のランドに接合させるはんだ等に起因する応力が半導体層１５に加わる。ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５は、その応力を吸収し緩和する。特に、半導体層１５よりも柔軟な樹脂層２５を支持体１００の一部として用いることで、応力緩和効果を高めることができる。
【００５８】
反射膜５１は、ｐ側配線部４１及びｎ側配線部４３に対して分離している。このため、実装時にｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４に加わる応力は、反射膜５１には伝達されない。したがって、反射膜５１の剥離を抑制することができる。また、半導体層１５の側面１５ｃ側に加わる応力を抑制することができる。
【００５９】
後述するように、半導体層１５の形成に用いた基板は、半導体層１５から除去される。これにより、半導体発光装置は低背化される。また、基板の除去により、半導体層１５の第１の側１５ａに微小凹凸を形成することができ、光取り出し効率の向上を図れる。
【００６０】
例えば、第１の側１５ａに対して、アルカリ系溶液を使ったウェットエッチングを行い微小凹凸を形成する。これにより、第１の側１５ａでの全反射成分を減らして、光取り出し効率を向上できる。
【００６１】
基板が除去された後、第１の側１５ａ上に絶縁膜１９を介して蛍光体層３０が形成される。絶縁膜１９は、半導体層１５と蛍光体層３０との密着性を高める密着層として機能し、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜である。
【００６２】
蛍光体層３０は、結合材３２中に複数の粒子状の蛍光体３１が分散された構造を有する。結合材３２には、例えば、シリコーン樹脂を用いることができる。
【００６３】
蛍光体層３０は、半導体層１５の側面１５ｃの周囲のチップ外周部上にも形成される。したがって、蛍光体層３０の平面サイズは半導体層１５の平面サイズよりも大きい。チップ外周部においては、密着膜１８ｃ上に蛍光体層３０が設けられている。
【００６４】
蛍光体層３０は、半導体層１５の第１の側１５ａ、および半導体層１５の側面１５ｃに隣接する領域上に限定され、半導体層１５の第２の側、金属ピラー２３、２４の周囲、および支持体１００の側面にまわりこんで形成されていない。蛍光体層３０の側面と、支持体１００の側面（樹脂層２５の側面）とが揃っている。
【００６５】
すなわち、実施形態の半導体発光装置は、チップサイズパッケージ構造の非常に小型の半導体発光装置である。このため、例えば照明用灯具などへの適用に際して、灯具デザインの自由度が高まる。
【００６６】
また、光を外部に取り出さない実装面側には蛍光体層３０が無駄に形成されず、コスト低減が図れる。また、第１の側１５ａに基板がなくても、第２の側に広がるｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２を介して発光層１３の熱を実装基板側に放散させることができ、小型でありながらも放熱性に優れている。
【００６７】
一般的なフリップチップ実装では、ＬＥＤチップを実装基板にバンプなどを介して実装した後に、チップ全体を覆うように蛍光体層が形成される。あるいは、バンプ間に樹脂がアンダーフィルされる。
【００６８】
これに対して実施形態によれば、実装前の状態で、ｐ側金属ピラー２３の周囲及びｎ側金属ピラー２４の周囲には、蛍光体層３０と異なる樹脂層２５が設けられ、実装面側に応力緩和に適した特性を与えることができる。また、実装面側にすでに樹脂層２５が設けられているため、実装後のアンダーフィルが不要となる。
【００６９】
第１の側１５ａには、光取り出し効率、色変換効率、配光特性などを優先した設計の層が設けられ、実装面側には、実装時の応力緩和や、基板に代わる支持体としての特性を優先した層が設けられる。例えば、樹脂層２５は、ベースとなる樹脂にシリカ粒子などのフィラーが高密度充填された構造を有し、支持体として適切な硬さに調整されている。
【００７０】
発光層１３から第１の側１５ａに放射された光は蛍光体層３０に入射し、一部の光は蛍光体３１を励起し、発光層１３の光と、蛍光体３１の光との混合光として例えば白色光が得られる。
【００７１】
ここで、第１の側１５ａに基板があると、蛍光体層３０に入射せずに、基板の側面から外部に漏れる光が生じる。すなわち、基板の側面から発光層１３の光の色みの強い光が漏れ、蛍光体層３０を上面から見た場合に、外縁側に青色光のリングが見える現象など、色割れや色ムラの原因になり得る。
【００７２】
これに対して、実施形態によれば、第１の側１５ａと蛍光体層３０との間には基板がないため、基板側面から発光層１３の光の色みが強い光が漏れることによる色割れや色ムラを防ぐことができる。
【００７３】
さらに、実施形態によれば、半導体層１５の側面１５ｃに、絶縁膜１８を介して反射膜５１が設けられている。発光層１３から半導体層１５の側面１５ｃに向かった光は、反射膜５１で反射し、外部に漏れない。このため、基板が第１の側１５ａにない特徴とあいまって、半導体発光装置の側面側からの光漏れによる色割れや色ムラを防ぐことができる。
【００７４】
反射膜５１と、半導体層１５の側面１５ｃとの間に設けられた絶縁膜１８は、反射膜５１に含まれる金属の半導体層１５への拡散を防止する。これにより、半導体層１５の例えばＧａＮの金属汚染を防ぐことができ、半導体層１５の劣化を防ぐことができる。
【００７５】
また、反射膜５１と蛍光体層３０との間、および樹脂層２５と蛍光体層３０との間に設けられた密着膜１８ｃは、反射膜５１と蛍光体層３０との密着性、および樹脂層２５と蛍光体層３０との密着性を高める。
【００７６】
絶縁膜１８および密着膜１８ｃは、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの無機絶縁膜である。すなわち、半導体層１５の第１の側１５ａ、第２の側、第１の半導体層１１の側面１５ｃ、第２の半導体層１２の側面、発光層１３の側面は、無機絶縁膜で覆われている。無機絶縁膜は半導体層１５を囲み、金属や水分などから半導体層１５をブロックする。
【００７７】
実施形態の半導体発光装置の前述した各要素は、後述するようにウェーハ状態で形成され、図１に示すように個片化される。例えばブレードを使ったダイシングにより個片化される。図１に示す半導体発光装置の側面は、ブレードによってウェーハ状態から切断された切断面に対応する。ブレードを使ったダイシングでは、砥石などの巻き込みの影響で、切断面側の蛍光体層３０が剥がれてしまうことがありうる。
【００７８】
そこで、実施形態によれば、切断面（デバイス側面）と半導体層１５の側面１５ｃとの間の領域であるチップ外周部の上の蛍光体層３０を樹脂層２５や反射膜５１に対して密着させる密着膜１８ｃの表面を粗面化している。これにより、樹脂層２５や反射膜５１に対する蛍光体層３０の密着性が向上し、ダイシング時の蛍光体層３０の剥離を防ぐことができる。
【００７９】
密着膜１８ｃの膜厚は、例えば６００〜９００ｎｍである。その密着膜１８ｃにおいて、蛍光体層３０と接する側の表面に、例えば数ｎｍから数十ｎｍの凹凸が形成されている。すなわち、高さが数ｎｍから数十ｎｍの複数の凸部と、深さが数ｎｍから数十ｎｍの複数の凹部が密着膜１８ｃの表面に形成されている。
【００８０】
図２（ｃ）は、実施形態の半導体発光装置における蛍光体層３０および絶縁膜１９を除いた第１の側１５ａの模式平面図である。
【００８１】
半導体層１５の第１の側１５ａの平面形状は例えば四角形に形成されている。その第１の側１５ａの四角形を囲むようにチップ外周部に密着膜１８ｃが形成されている。あるいは、半導体層１５の第１の側１５ａの平面形状は四角形に限らず、多角形でもよい。第１の側１５ａの形状がどのような形状であれ、密着膜１８ｃは、半導体層１５の外周に沿って設けられている。図２（ｃ）に示す例では、密着膜１８ｃは、第１の側１５ａの四角形状の平面形状の４辺に対応して設けられ、４辺のそれぞれの辺に沿った４つの直線状領域１８ｄを有する。
【００８２】
４つの直線状領域１８ｄのそれぞれに粗面が形成されている。さらには、４つの直線状領域１８ｄのすべてにわたって粗面が形成されている。すなわち、密着膜１８ｃにおける蛍光体層３０と接する側の面の全領域が粗面化されている。
【００８３】
したがって、密着膜１８ｃにおける蛍光体層３０と接する側の面に、粗面化されていない領域（粗面化領域よりも密着性が低い領域）が偏在することなく、その領域に応力が集中することによる蛍光体層３０の剥離を防ぐことができる。
【００８４】
また、密着膜１８ｃは、反射膜５１の蛍光体層３０側の端部を覆い、金属膜である反射膜５１が蛍光体層３０に接していない。無機膜である密着膜１８ｃと蛍光体層３０との密着性は、金属膜と蛍光体層３０との密着性よりも高い。
【００８５】
密着膜１８ｃで反射膜５１の端部を確実に覆うため、図２（ｃ）において４辺のうちの１辺の密着膜１８ｃの幅（１つの直線状領域１８ｄの幅）Ｗ１、Ｗ２は５μｍ以上が望ましい。
【００８６】
また、第１の側１５ａの四角形状の平面形状の４辺のうちの対向する２辺に対応して設けられた一対の直線状領域１８ｄの幅の合計値（Ｗ１＋Ｗ２）は、１０μｍ以上である。そして、実施形態によれば、５μｍ以上の幅Ｗ１の領域、同じく５μｍ以上の幅Ｗ２の領域、および１０μｍ以上の幅（Ｗ１＋Ｗ２）の領域が粗面化されている。これは、蛍光体層３０との密着性を高めるのに十分な幅である。
【００８７】
次に、図３（ａ）〜図９（ｂ）を参照して、半導体発光装置の製造方法について説明する。
【００８８】
図３（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法により、基板１０の主面側に、第１の半導体層１１、発光層１３および第２の半導体層１２が順にエピタキシャル成長される。
【００８９】
半導体層１５において、基板１０側が第１の側１５ａであり、基板１０の反対側が第２の側１５ｂである。
【００９０】
基板１０は、例えばシリコン基板である。または、基板１０はサファイア基板であってもよい。半導体層１５は、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む窒化物半導体層である。
【００９１】
第１の半導体層１１は、例えば、基板１０の主面側に設けられたバッファ層と、バッファ層上に設けられたｎ型ＧａＮ層とを有する。第２の半導体層１２は、例えば、発光層１３の上に設けられたｐ型ＡｌＧａＮ層と、その上に設けられたｐ型ＧａＮ層とを有する。発光層１３は、例えば、ＭＱＷ（Multiple Quantum well）構造を有する。
【００９２】
図３（ｂ）は、第２の半導体層１２および発光層１３を選択的に除去した状態を表している。例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により、第２の半導体層１２及び発光層１３を選択的にエッチングし、第１の半導体層１１を露出させる。
【００９３】
次に、図４（ａ）に示すように、第１の半導体層１１を選択的に除去し、溝９０を形成する。基板１０の主面側で、溝９０によって半導体層１５は複数に分離される。溝９０は、ウェーハ状の基板１０側に例えば格子状パターンで形成される。
【００９４】
溝９０は、半導体層１５を貫通し、基板１０に達する。このエッチングのとき、基板１０の主面も少しエッチングし、溝９０の底面を、基板１０と半導体層１５との界面よりも下方に後退させる。なお、溝９０は、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７を形成した後に形成してもよい。
【００９５】
次に、図４（ｂ）に示すように、第２の半導体層１２の表面にｐ側電極１６が形成される。また、第２の半導体層１２及び発光層１３が選択的に除去された領域の第１の半導体層１１の表面に、ｎ側電極１７が形成される。
【００９６】
発光層１３が積層された領域に形成されるｐ側電極１６は、発光層１３の放射光を反射する反射膜を含む。例えば、ｐ側電極１６は、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を含む。また、反射膜の硫化、酸化防止のため、ｐ側電極１６は、金属保護膜（バリアメタル）を含む。
【００９７】
次に、図５（ａ）に表すように、基板１０の上に設けられた積層体を覆うように絶縁膜１８を形成する。絶縁膜１８は、半導体層１５の第２の側、ｐ側電極１６及びｎ側電極１７を覆う。また、絶縁膜１８は、半導体層１５の第１の側１５ａに続く側面１５ｃを覆う。さらに、絶縁膜１８は、溝９０の底面の基板１０の表面にも形成される。この溝９０の底面の基板１０表面に形成された絶縁膜１８の一部は前述した密着膜１８ｃとなる。
【００９８】
絶縁膜１８は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成されるシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜である。絶縁膜１８には、例えば、レジストマスクを用いたウェットエッチングにより、図５（ｂ）に示すように第１の開口１８ａと第２の開口１８ｂが形成される。第１の開口１８ａはｐ側電極１６に達し、第２の開口１８ｂはｎ側電極１７のコンタクト部１７ｃに達する。
【００９９】
次に、図５（ｂ）に示すように、絶縁膜１８の表面、第１の開口１８ａの内壁（側壁および底面）、および第２の開口１８ｂの内壁（側壁および底面）に、金属膜６０を形成する。金属膜６０は、図６（ａ）に示すように、アルミニウム膜６１と、チタン膜６２と、銅膜６３とを有する。金属膜６０は、例えば、スパッタ法により形成される。
【０１００】
次に、金属膜６０上に、図６（ｂ）に示すレジストマスク９１を選択的に形成した後、金属膜６０の銅膜６３をシード層として用いた電解銅めっき法により、ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２及び金属膜５１を形成する。
【０１０１】
ｐ側配線層２１は、第１の開口１８ａ内にも形成され、ｐ側電極１６と電気的に接続される。ｎ側配線層２２は、第２の開口１８ｂ内にも形成され、ｎ側電極１７のコンタクト部１７ｃと電気的に接続される。
【０１０２】
次に、レジストマスク９１を、例えば溶剤もしくは酸素プラズマを使って除去した後、図７（ａ）に示すレジストマスク９２を選択的に形成する。あるいは、レジストマスク９１を除去せずに、レジストマスク９２を形成してもよい。
【０１０３】
レジストマスク９２を形成した後、ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２をシード層として用いた電解銅めっき法により、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を形成する。
【０１０４】
ｐ側金属ピラー２３は、ｐ側配線層２１上に形成される。ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とは同じ銅材料で一体化される。ｎ側金属ピラー２４は、ｎ側配線層２２上に形成される。ｎ側配線層２２とｎ側金属ピラー２４とは同じ銅材料で一体化される。
【０１０５】
レジストマスク９２は、例えば溶剤もしくは酸素プラズマを使って除去される。この時点で、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２は金属膜６０を介してつながっている。また、ｐ側配線層２１と反射膜５１も金属膜６０を介してつながり、ｎ側配線層２２と反射膜５１も金属膜６０を介してつながっている。
【０１０６】
そこで、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間の金属膜６０、ｐ側配線層２１と反射膜５１との間の金属膜６０、およびｎ側配線層２２と反射膜５１との間の金属膜６０をエッチングにより除去する。
【０１０７】
これにより、金属膜６０を介した、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との電気的接続、ｐ側配線層２１と反射膜５１との電気的接続、およびｎ側配線層２２と反射膜５１との電気的接続が分断される（図７（ｂ））。
【０１０８】
次に、図７（ｂ）に示す構造体の上に、図８（ａ）に示す樹脂層２５を形成する。樹脂層２５は、ｐ側配線部４１及びｎ側配線部４３を覆う。また、樹脂層２５は、反射膜５１を覆う。
【０１０９】
樹脂層２５は、ｐ側配線部４１及びｎ側配線部４３とともに支持体１００を構成する。その支持体１００に半導体層１５が支持された状態で、基板１０が除去される。
【０１１０】
例えば、シリコン基板である基板１０が、ドライエッチングにより除去される。あるいは、ウェットエッチングによりシリコン基板１０を除去してもよい。あるいは、基板１０がサファイア基板の場合には、レーザーリフトオフ法により除去することができる。
【０１１１】
基板１０上にエピタキシャル成長された半導体層１５は、大きな内部応力を含む場合がある。また、ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５は、例えばＧａＮ系材料の半導体層１５に比べて柔軟な材料である。したがって、エピタキシャル成長時の内部応力が基板１０の剥離時に一気に開放されたとしても、ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５は、その応力を吸収する。このため、基板１０を除去する過程における半導体層１５の破損を回避することができる。
【０１１２】
基板１０は、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により除去される。このとき、基板１０が除去された後もＲＩＥを続けて、基板１０の除去により露出した密着膜１８ｃの表面を図８（ｂ）に示すように粗面化する。
【０１１３】
また、基板１０の除去により、半導体層１５の第１の側１５ａも露出される。露出された第１の側１５ａには、微小凹凸が形成される。例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）等で、第１の側１５ａをウェットエッチングする。このエッチングでは、結晶面方位に依存したエッチング速度の違いが生じる。このため、第１の側１５ａに凹凸を形成することができる。第１の側１５ａに微小凹凸を形成することにより、発光層１３の放射光の取り出し効率を向上させることができる。
【０１１４】
第１の側１５ａには、図９（ａ）に示すように、絶縁膜１９を介して蛍光体層３０が形成される。蛍光体層３０は、例えば、印刷、ポッティング、モールド、圧縮成形などの方法により形成される。絶縁膜１９は、半導体層１５と蛍光体層３０との密着性を高める。
【０１１５】
また、蛍光体層３０として、蛍光体を結合材を介して焼結させた焼結蛍光体を、絶縁膜１９を介して蛍光体層３０に接着してもよい。
【０１１６】
また、蛍光体層３０は、半導体層１５の側面１５ｃの周囲の領域の上にも形成される。半導体層１５の側面１５ｃの周囲の領域にも樹脂層２５が設けられている。その樹脂層２５の上に、密着膜１８ｃを介して、蛍光体層３０が形成される。密着膜１８ｃの表面は粗面化されているため、蛍光体層３０との密着力を高めることができる。
【０１１７】
蛍光体層３０を形成した後、樹脂層２５の表面（図９（ａ）における下面）が研削され、図９（ｂ）に示すように、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４が樹脂層２５から露出される。ｐ側金属ピラー２３の露出面はｐ側外部端子２３ａとなり、ｎ側金属ピラー２４の露出面はｎ側外部端子２４ａとなる。
【０１１８】
次に、複数の半導体層１５を分離した前述の溝９０が形成された領域で、図９（ｂ）に示す構造体を切断する。すなわち、蛍光体層３０、密着膜１８ｃ、および樹脂層２５が切断される。半導体層１５は、ダイシング領域に存在しないためダイシングによるダメージを受けない。
【０１１９】
個片化される前の前述した各工程は、多数の半導体層１５を含むウェーハ状態で行われる。ウェーハは、少なくとも１つの半導体層１５を含む半導体発光装置として個片化される。なお、半導体発光装置は、ひとつの半導体層１５を含むシングルチップ構造でも良いし、複数の半導体層１５を含むマルチチップ構造であっても良い。
【０１２０】
個片化される前の前述した各工程は、ウェーハ状態で一括して行われるため、個片化された個々のデバイスごとに、配線層の形成、ピラーの形成、樹脂層によるパッケージング、および蛍光体層の形成を行う必要がなく、大幅なコストの低減が可能になる。
【０１２１】
ウェーハ状態で、支持体１００および蛍光体層３０を形成した後に、それらが切断されるため、蛍光体層３０の側面と、支持体１００の側面（樹脂層２５の側面）とは揃い、それら側面が個片化された半導体発光装置の側面を形成する。したがって、基板１０がないこともあいまって、チップサイズパッケージ構造の小型の半導体発光装置を提供することができる。
【０１２２】
前述した実施形態において、半導体層１５の第１の側１５ａに設けられる光学層としては、蛍光体層に限らず、散乱層であってもよい。散乱層は、発光層１３の放射光を散乱させる複数の粒子状の散乱材（例えばチタン化合物）と、複数の散乱材を一体化し発光層１３の放射光を透過させる結合材（例えば樹脂層）とを含む。
【０１２３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２４】
１５…半導体層、１８…絶縁膜、１８ａ…密着膜、２１…ｐ側配線層、２２…ｎ側配線層、２３…ｐ側金属ピラー、２４…ｎ側金属ピラー、２５…樹脂層、３０…蛍光体層
【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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