(57)【要約】【課題】小さなサイズの素子本体に対しても十分な電気的な接続を図ると共に、配線層を素子本体に接続させた場合であっても光の取り出しを十分に図ることが可能な半導体発光素子、及びそのような半導体発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】第１導電層、発光層、及び前記第１導電層と反対の導電型を有し発光層で発光した光を素子外部に透過させる第２導電層を積層させ、半導体発光素子を駆動させる電流を注入するための金属層を第２導電層の側面に限って接触して形成する。素子が小さくて正確な位置合わせが困難な場合にも容易に導電層と金属層の接続を行うことが可能となり、金属膜などの遮蔽などを回避しながら発光した光を取り出すことができ、光の取り出し効率を向上させることができる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電層、発光層、及び前記第１導電層と反対の導電型を有し該発光層で発光した光を素子外部に透過させる第２導電層を積層させてなる半導体発光素子であって、当該半導体発光素子を駆動させる電流を注入するための金属層を前記第２導電層の側面に限って接触して形成してなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１導電層、前記発光層、前記第２導電層、及び前記金属層はそれぞれ樹脂内に埋め込まれてなることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記金属層は前記第２導電層の周囲の全部若しくは一部を囲んで形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記金属層はその主成分がＡｇ又はＡｌであることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１導電層は前記第２導電層よりも小さなサイズを以って形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第２導電層は平板状部上に尖頭形状の結晶層が積層された構造を有し、前記発光層は前記尖頭形状の結晶層の結晶面に沿った斜面上に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記第１導電層、前記発光層、及び前記第２導電層は窒化ガリウム系結晶層からなることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項８】
第１導電層、発光層、及び前記第１導電層と反対の導電型を有し該発光層で発光した光を素子外部に透過させる第２導電層を積層させてなる半導体発光素子であって、当該半導体発光素子を駆動させる電流を注入するための金属層を前記第２導電層の側面に限って接触して形成してなる半導体発光素子を複数個配列させ、
前記第１導電層に接続する配線層及び前記金属層を介して素子駆動信号を前記各半導体発光素子に送って動作させることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
所定の支持基板上で第１導電層、発光層、及び前記第１導電層と反対の導電型を有する第２導電層を積層して構成される素子本体を各素子サイズに切断する工程と、
前記切断された素子本体を前記支持基板から絶縁層を形成した転写基板に転写して前記絶縁層に素子本体を埋め込む工程と、
前記素子本体の周囲の絶縁層を除去して前記素子本体の前記第２導電層の側面を露出させる工程と、
前記絶縁層が除去された部分に金属層を前記第２導電層の前記側面に接触して形成する工程と、
前記第２導電層の光取り出し面上の前記金属層を除去し前記金属層を前記第２導電層の側面に限って接触するように形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第２導電層の前記光取り出し面上の前記金属層の除去は該金属層を研磨することで行なわれることを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第２導電層の前記光取り出し面上の前記金属層の除去は該金属層をエッチングすることで行なわれることを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記素子本体の絶縁層への埋め込みは該絶縁層を樹脂層で形成した上で前記素子本体の該樹脂層への埋め込みの後、該樹脂層を硬化させることを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記転写基板は前記金属層の形成の後、剥離されることを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記転写基板の剥離後、前記素子本体の前記第１導電層に配線層を接続させることを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記配線層は全面に延在される前記絶縁層を挟んで前記金属層とは反対側に形成されることを特徴とする請求項１４記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記前記絶縁層が除去された部分は複数の素子本体に亘る領域であることを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記前記絶縁層が除去された部分は異なる深さの部分を有することを特徴とする請求項９記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１導電層と第２導電層の間に発光層を介在させて電流を注入させて発光させる半導体発光素子、そのような半導体発光素子を用いた表示装置、及びそのような半導体発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
青色の発光ダイオードや短波長領域の発光素子の材料として、窒化ガリウム系化合物半導体が注目されている。一般に、発光ダイオードの構造としては、発光層を挟むように第１導電型の半導体層とその第１導電型と反対の導電型を有する半導体層を形成し、これらの各導電層に電流を流すための金属層を接続させるようになっている。
【０００３】
絶縁性の基板上に半導体層が積層される構造の半導体発光素子では、第１導電型半導体層に接続するｐ側電極も、反対導電型半導体層に接続するｎ側電極も同一面側に設けられることが多く、それら両電極とリード若しくはチップ型素子の接続のためには端子電極との間の接続には、ワイヤボンデリングが広く行われている。ところが、発光ダイオードの構造として半導体層を積層させる場合では、電極の基板面からの高さにｐ側とｎ側で差異が生じてしまい、その結果、ワイヤボンデリングが良好にできないと言う問題が生じており、そのような問題を解決できる技術として例えば一対の電極を同じ高さに形成する半導体発光素子が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２２３９３０号公報
【０００５】
また、他の半導体発光素子に対する電極周りの接続技術としては、積層された窒化物半導体の一部に選択的にその導電型を反転させるようのドーパントを導入して、下層側の電極取り出しを有効に行なう技術も知られており、このような技術は例えば特許文献２に記載されている。
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−２９４４９１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、最近では発光させる半導体発光素子のサイズも徐々に微細になってきており、また、発光ダイオードを２次元状に配列させて画像表示装置などを製造することも行なわれている。例えば、発光ダイオードを２次元状に配列させて画像表示装置を作成する場合では、発光ダイオードに接続する電極を各発光ダイオードのそれぞれに接続する必要が生ずるが、発光ダイオードの発光面を覆うように配線層を設けた場合では光損失になることから、配線層を発光面を避けて引き回す必要があり、特に素子の位置との位置ずれが問題となり易くなってきている。
【０００８】
上述のような窒化ガリウム系化合物半導体では、その素子本体のサイズが１０μｍから１００μｍの範囲と言う様に比較的に小さなものとなってきており、そのプロセス上、的確な配線を行なうためにはアライメントの精度を十分に高いものにする必要がある。しかしながら、積層される構造の一部をコンタクト領域にする場合では、コンタクト領域やコンタクトホールを介して配線層と素子本体がマスクずれなどに起因して十分に接触できないこともあり、特に素子が小さい場合には電気的な接続が問題となり易い。
【０００９】
そこで、本発明は、上述の技術的な課題に鑑み、小さなサイズの素子本体に対しても十分な電気的な接続を図ると共に、配線層を素子本体に接続させた場合であっても光の取り出しを十分に図ることが可能な半導体発光素子、及びそのような半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の技術的な課題を解決するため、本発明の半導体発光素子は、第１導電層、発光層、及び前記第１導電層と反対の導電型を有し該発光層で発光した光を素子外部に透過させる第２導電層を積層させてなる半導体発光素子であって、当該半導体発光素子を駆動させる電流を注入するための金属層を前記第２導電層の側面に限って接触して形成してなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の半導体発光素子によれば、発光層で発光した光を取り出す側が第２導電層側とされ、その第２導電層に対して接続する金属層は当該第２導電層の側面だけに接触して形成されることから、第２導電層の表面（又は裏面）の部分を光取り出し用の領域として確保することが可能である。また、第２導電層の側面に限定した接続構造では、該側面から第２導電層の表面（又は裏面）に沿って大きなサイズを以って延在させることが可能となる。このため多少前記第１導電層、前記発光層、及び前記第２導電層からなる素子本体の位置がずれた場合でも確実に接続を図ることができ、特に素子サイズが小さい場合に有効である。
【００１２】
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、所定の支持基板上で第１導電層、発光層、及び前記第１導電層と反対の導電型を有する第２導電層を積層して構成される素子本体を各素子サイズに切断する工程と、前記切断された素子本体を前記支持基板から絶縁層を形成した転写基板に転写して前記絶縁層に素子本体を埋め込む工程と、前記素子本体の周囲の絶縁層を除去して前記素子本体の前記第２導電層の側面を露出させる工程と、前記絶縁層が除去された部分に金属層を前記第２導電層の前記側面に接触して形成する工程と、前記第２導電層の光取り出し面上の前記金属層を除去し前記金属層を前記第２導電層の側面に限って接触するように形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の半導体発光素子の製造方法によれば、所要の半導体層を積層し所要の素子のサイズに形成された素子本体が支持基板上から転写基板上に転写される際に、素子本体は転写基板上の絶縁層に埋め込まれる。このように素子本体が絶縁層に埋め込まれた後、素子本体の周囲の絶縁層を除去して素子本体の前記第２導電層の側面を露出させた上で、その除去部分に金属層を形成すれば、第２導電層の側面に限り接触する形で金属層を第２導電層の側面に形成することができる。素子本体の周囲の絶縁層を素子サイズに比べて大きなサイズとすることで、多少の位置ずれが生じた場合でも確実に接続が行われる。金属層を前記第２導電層の側面に限って接触するように形成する方法としては、金属層を全面に形成した後、研磨やエッチングによって第２導電層の光取り出し面を覆うような金属層は除去されてしまうことになり、光損失も十分に低減されることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［第一の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１５】
先ず、図示しない成長基板を用いてその成長基板上に素子本体が形成される。ここで素子本体１３は、図１に示すように、例えば発光ダイオードの構造を有しており、素子本体１３は基板上に結晶成長されて積層されたｎ型導電層１４、発光層である活性層１５、及びｐ型導電層１６とからなり、これらの各層１４、１５、１６を素子のサイズにダイシングなどの加工によって切断して構成される。例えば、この素子本体１３のチップサイズは１０μｍ角乃至１００μｍ角程度の微細な大きさであり、図１に示すように窒化ガリウム系化合物材料の薄膜を積層させて素子本体１３を構成しても良い。素子本体１３の層構造は特に限定されるものではないが、第２導電層であるｎ型導電層１４の厚みが厚くなれば、後述するように金属層との接続を良好に維持できる。
【００１６】
図１に示すように、成長基板上でダイシングなどによって切断された素子本体１３は、素子本体同士の間隔を広げながら支持基板１１上に再配列される。この素子本体１３の再配列のために、転写法を用いても良く、治具で把持して機械的に並べるようにすることも可能である。支持基板１１上には仮接着のために例えばシリコーン樹脂からなる粘着層１２が形成されており、その粘着層１２の表面に配置することで素子本体１３を一時的に保持することが可能となる。本実施形態の半導体発光素子は、各素子を複数個マトリクス状に配列して、所要に配線を施すことで画像表示装置のような表示装置或いは照明装置に組み上げることができる。なお、本実施形態では、ｎ型導電層１４が光取り出し側の導電層とされるが、ｐ型導電層１６側を光取り出し側の導電層とすることも可能であり、導電層も多層構造であったり、活性層１５も多重量子井戸（ＭＱＷ）構造などを用いた構造としたり、トランジスタなどの能動素子や受光素子を素子本体１３に組込んだ構造とすることも可能である。図１では、１つの素子本体１３を図示しているが、離間して配列された図示しない他の素子本体は同一の構造を有していても良く、他の構造を有していても良い。
【００１７】
次に、図２に示すように、所要の樹脂層からなる粘着絶縁層１７を表面に形成した転写基板１８を前述の支持基板１１に対向させ、粘着絶縁層１７の表面を前述の支持基板１１上の粘着層１２上に貼り合わせる形で重ねる。粘着絶縁層１７は軟化した樹脂層や樹脂フィルムによって形成されていることから、支持基板１１と転写基板１８を貼り合わせた際に転写基板１８側の粘着絶縁層１７にその表面から素子本体１３が埋め込まれることになる。支持基板１１と転写基板１８を密着して貼り合わせた時、粘着層１２と粘着絶縁層１７が密着することになり、粘着層１２と接する素子本体１３の底面を除いて該素子本体１３は粘着絶縁層１７に埋め込まれることになる。
【００１８】
このように支持基板１１と転写基板１８を密着して貼り合わせた後、支持基板１１と転写基板１８を重ねたままに転写基板１８側の粘着絶縁層１７を硬化させ、粘着絶縁層１７と素子本体１３の密着強度を高める。この粘着絶縁層１７の硬化処理法は、当該粘着絶縁層１７を構成する樹脂材料に依存するものの、熱硬化処理や紫外線などの照射による硬化による処理など種々の方法を用いることができる。
【００１９】
転写基板１８側の粘着絶縁層１７が十分に硬化して素子本体１３との密着度が向上したところで、支持基板１１を転写基板１８から剥がして、図２に示すように、素子本体１３を粘着絶縁層１７に埋め込まれた状態で転写する。転写の際には、粘着絶縁層１７の表面２０が粘着層１２の表面から剥がれることになり、同時に粘着絶縁層１７の表面２０と面一で素子本体１３のｎ型導電層１４の裏面が臨むことになる。
【００２０】
次に、図３に示すように、転写基板１８上の硬化した粘着絶縁層１７を素子本体１３の周囲で除去して凹部１９を形成する。この凹部１９の形成は、所要のフォトリソグラフィ技術を用いて行なわれるが、特に露呈している素子本体１３をエッチングすることなく、マスクの窓部内で臨んでいる粘着絶縁層１７を除去できるようなＲＩＥなどの異方性エッチングを用いることが望ましく、例えばＯ２ガスやＣＦ４ガスを用いた条件でこのような異方性エッチングを行なうことが可能である。この凹部１９を形成する際のマスクは、凹部１９を素子本体１３の周囲で比較的に広い範囲を開口するもので良いことから、その位置合わせを容易に行なうことができる。すなわち、後述するように素子本体１３のｎ型導電層１４の側面で金属層との接続がなされるが、その接続位置が多少ずれた場合でも、比較的に大きなサイズで形成される凹部１９の範囲であれば、確実な電気的な接続が可能であり、また、本実施形態のように凹部１９の範囲で金属層とｎ型導電層１４の側面が接続される場合には、その接触面積はほぼｎ型導電層１４の周囲の長さを凹部１９の深さで乗じた面積で略一定の値とされる。このためｎ型導電層１４と金属層の間の接続に関して素子間のばらつきが発生することも有効に抑えられることになる。
【００２１】
ここで凹部１９の深さはｎ型導電層１４の厚みよりはやや浅いものとされる。凹部１９の深さをｎ型導電層１４の厚みよりも深くしたときでは、形成する金属層によって活性層１５やｐ型導電層１６まで短絡を生じさせる可能性があるからである。予め活性層１５やｐ型導電層１６の側面だけ凹部１９の形成時のエッチングによっては除去されない保護膜などを付加していれば、凹部１９の深さをｎ型導電層１４の厚みよりも深くしても良い。凹部１９の平面形状は特に限定されるものではなく、矩形状や帯状に限らず、円形や楕円形などであっても良い。凹部１９の深さは全体に亘って同じ深さとする場合が比較的に形成しやすいものとなるが、後述するように凹部１９の深さが局所的に他の部分よりも深いような構造であったり、凹部１９の端部にテーパーなどを設けた構造であっても良い。
【００２２】
凹部１９の形成の後、図４に示すように、全面に金属層２１を形成する。金属層２１は後述するように素子本体１３のｎ型導電層１４に電流を注入するための配線の一部とされ、転写基板１８の上（図４では下側として図示。）にめっき、蒸着、デポジション、スパッタリングなどの各種薄膜形成法を用いて形成できる。全面に金属層２１を形成することで、硬化した粘着絶縁層１７の表面で素子本体１３の周囲に形成された凹部１９の内部にも該金属層２１が形成される。金属層２１は単一の金属材料を用いて形成しても良く、２種類以上の金属を組み合わせ或いは合金化して形成しても良い。特に金属層２１は凹部１９の内部でｎ型導電層１４の側面に接触する。このため金属層２１の主成分を高反射金属であるＡｇやＡｌなどによって形成することで、金属層２１が無ければｎ型導電層１４の側面から散逸してしまう光もＡｇやＡｌなどの表面反射によって当該素子から発光した光として取り出すことができ、素子の発光効率を高めることができる。ここで金属層２１の形成は転写基板１８及び硬化した粘着絶縁層１７の全面に対して行なわれるため、マスク形成などが不要であり、工程上も困難無く形成できることは勿論である。
【００２３】
全面の金属層２１を形成した後、図５に示すように、転写基板１８の表面側から全面に形成された金属層２１を研磨などの手法によって一部除去し、凹部１９の内部に金属層２１を残す。この金属層２１の一部除去の際には、全面に形成された金属層２１を膜厚を徐々に減ずるように工程が進められるが、素子本体１３のｎ型導電層１４の表面（図５では底面で図示）と硬化した粘着絶縁層１７の表面で研磨が停止され、丁度凹部１９の内部に金属層２１を残すことができる。
【００２４】
次に図６に示すように、接着剤層２３が形成された支持基板２４を粘着絶縁層１７の金属層２１が形成された面に貼り付ける。このとき、粘着絶縁層１７に形成された金属層２１と接着剤層２３とが接触するため、接着剤層２３は絶縁性の材質を選択する。また、接着剤層２３及び支持基板２４とは、活性層１５が発光した光を透過することが可能な材質で形成される。支持基板２４を貼り付けた後、例えば、レーザーを照射すること等によって図７に示すように転写基板１８を粘着絶縁層１７から剥離する。
【００２５】
次に、図８に示すように、硬化した粘着絶縁層１７の素子本体１３に相当する位置を開口して、素子本体１３のｐ型導電層１６まで到達する開口部であるコンタクトビア２５を形成する。このコンタクトビア２５の形成は、所要のフォトリソグラフィ技術を用いて行なわれるが、特に最終的に露呈してくる素子本体１３をエッチングすることなく、マスクの窓部内で臨んでいる粘着絶縁層１７を除去できるようなＲＩＥなどの異方性エッチングを用いることが望ましく、例えばＯ２ガスやＣＦ４ガスを用いた条件でこのような異方性エッチングを行なうことが可能である。
【００２６】
このようなコンタクトビア２５を形成した後、図９に示すように、コンタクトビア２５及び粘着絶縁層１７の領域上に配線層２６を形成する。配線層２６の形成には、粘着絶縁層１７上にマスクを施して金属膜をスパッタする方法や、コンタクトビア２５および粘着絶縁層１７上に金属膜を積層した後にフォトリソグラフィーおよびエッチングを行う方法など、通常用いられる方法により形成することが可能である。コンタクトビア２５から露出した素子本体１３の面はｐ型導電層１６であるので、配線層２６は素子本体１３のｐ型導電層１６と接続された配線となる。
【００２７】
図９に示した構造の半導体発光素子を用いた表示装置では、金属層２１と配線層２６との間に所要の電圧を加えることにより、素子本体１３の活性層１５での発光が行われる。金属層２１は凹部１９の範囲でｎ型導電層１４の側面と接続され、支持基板２４と接着剤層２３とは発光した光を透過する材質により形成されているため、素子本体１３の支持基板２４側を活性層１５で発光した光を取り出す領域として確保できる。素子本体１３から発光方向に配線層などの光を遮蔽する部材が存在しないため、当該半導体発光素子を用いた表示装置の光の取り出し効率を向上できることになる。
【００２８】
また、前述のように素子本体１３のｎ型導電層１４の側面に限って凹部１９に形成された金属層２１に接触して電気的な接続がなされるが、凹部１９を比較的に大きなサイズで形成することで、その位置合わせを容易に行なうことができる。すなわち、素子本体１３のｎ型導電層１４の側面で金属層２１との接続がなされるが、その接続位置が多少ずれた場合でも、比較的に大きなサイズで形成される凹部１９内の範囲であれば、確実な電気的な接続が可能であり、また、本実施形態に示すように凹部１９の範囲で金属層とｎ型導電層１４の側面が接続される場合には、その接触面積はほぼｎ型導電層１４の周囲の長さを凹部１９の深さで乗じた面積で略一定の値とされる。このためｎ型導電層１４と金属層２１の間の接続に関して素子間のばらつきが発生することも有効に抑えられることになる。
【００２９】
［第二の実施の形態］
本発明の他の実施の形態として、素子本体の活性層とｐ型導電層とをｎ型活性層よりも小さいサイズに形成した場合について説明する。
【００３０】
上述した第一の実施の形態と同様に、図１０に示す構造の半導体発光素子では、ｎ型導電層３１の面積よりも活性層３３とｐ型導電層３４の面積が小さくなるように形成されている。すなわち、ｎ型導電層３１の側面には凹部３６に形成された金属層３５が接触して電気的な接続がなされるが、素子本体の上側の部分が小さいサイズで形成されており、このため粘着絶縁層１７が介在して金属層３５と活性層３３やｐ型導電層３４が接触することがなく、電気的な短絡を未然に防止できることになる。
【００３１】
なお、図１０では活性層３３と同面積のｎ型導電層３２をｎ型導電層３１とは別に形成している例を示しているが、活性層３３およびｐ型導電層３４と金属層３５とが接触しないように、ｎ型導電層３１とｎ型導電層３２とを一層で構成しても良い。
【００３２】
また、製造方法について説明すれば、先ず支持基板上に再配列された素子本体は転写基板上の粘着絶縁層１７に埋め込まれた状態となるように転写される。その後、硬化した粘着絶縁層１７を硬化し、その硬化した粘着絶縁層１７を素子本体の周囲で除去して凹部３６を形成して素子本体のｎ型導電層３１の側面を露出させる。全面に金属層を形成した後に研磨して、凹部３６内に金属層３５を形成し、ｎ型導電層３１の側面と金属層３５とを接触させる。この時、本実施の形態では、素子本体の上側の部分が小さいサイズで形成されており、このため粘着絶縁層１７が介在して金属層３５と活性層３３やｐ型導電層３４が接触することがなく、電気的な短絡を未然に防止できることになる。
【００３３】
次いで接着剤層２３が形成された支持基板２４を粘着絶縁層１７の金属層３５が形成された面に貼り付けた後に、転写基板と粘着絶縁層１７の剥離を行い、粘着絶縁層１７の素子本体に相当する位置を除去して、素子本体まで到達する開口部であるコンタクトビア３８を形成する。最後に、コンタクトビア３８に金属すると共に粘着絶縁層１７上に配線層３７を形成する。
【００３４】
上述した方法で素子本体の転写と金属層３５および配線層３７の形成とを行うことで、接着剤層２３上に形成された金属層３５と粘着絶縁層１７に埋め込まれた素子本体とが接着剤層２３と粘着絶縁層１７の間に保持され、金属層３５が素子本体のｎ型導電層３１の側面と接触し、活性層３３とｐ型導電層３４の側面には粘着絶縁層１７が接触し、粘着絶縁層１７に形成されたコンタクトビア３８が金属で充填されて、ｐ型導電層３４と接続された配線層３７が形成された表示装置が得られる。
【００３５】
この半導体発光素子では、ｎ型導電層３１のサイズが活性層３３とｐ型導電層３４のサイズよりも大きいため、粘着絶縁層１７を除去して凹部３６を形成する際に、異方性エッチングを用いることで活性層３３とｐ型導電層３４の側面に接している粘着絶縁層１７を残留させることができる。そのため、凹部３６の形成に際してｎ型導電層３１の厚さよりも深く凹部３６を形成しても、活性層３３とｐ型導電層３４の側面が凹部３６に露出せず、金属層３５を形成してもｎ型導電層３１の側面とのみ金属層３５が接触することになる。したがって、凹部３６の形成時に深さ方向の制御を厳密に行わなくても、活性層３３およびｐ型導電層３４と金属層３５の絶縁を確保することができ、当該素子を用いた表示装置の製造工程の簡易化を図ることが可能となる。
【００３６】
［第三の実施の形態］
本発明の他の実施の形態として、素子本体が平板状部上に尖頭形状の結晶層が積層された構造である場合について説明する。
【００３７】
上述した第一の実施の形態と同様にして、図１１に示す構造の表示装置の製造方法を簡単に説明する。本実施の形態では素子本体は、平板状のｎ型導電層４１上に尖頭形状のｎ型導電層と活性層とｐ型導電層とが積層され、尖頭形状部４２を形成した構造を有している。尖頭形状部４２の例としては六角錐形状などが挙げられ、成長基板上にマスク層を形成してマスク層に六角形状の窓領域を開口し、窓領域で成長基板の主面に対して傾斜した傾斜結晶面方向に結晶成長させることにより六角錐形状のｎ型導電層を形成し、傾斜決勝面方向に活性層とｐ型導電層とを形成することにより尖頭形状部４２を得ることができる。
【００３８】
次に、上述した方法により得られた素子本体を用いて、表示装置を製造する手順について簡単に説明する。まず、支持基板上に再配列された素子本体は転写基板上の粘着絶縁層１７に埋め込まれた状態に転写される。その後、硬化した粘着絶縁層１７を素子本体の周囲で除去して凹部４６を形成して素子本体のｎ型導電層４１の側面を露出させ、凹部４６内に金属層４５を形成してｎ型導電層４１の側面と金属層４５とを接触させる。接着剤層２３が形成された支持基板２４を粘着絶縁層１７の金属層４５が形成された面に貼り付けた後に、転写基板と粘着絶縁層１７の剥離を行い、粘着絶縁層１７の素子本体に相当する位置を除去して、尖頭形状部４２まで到達する開口部であるコンタクトビア４８を形成する。最後に、コンタクトビア４８に金属を充填すると共に粘着絶縁層１７上に配線層４７を形成する。
【００３９】
上述した方法で素子本体の転写と金属層４５および配線層４７の形成とを行うことで、接着剤層２３上に形成された金属層４５と粘着絶縁層１７に埋め込まれた素子本体とが接着剤層２３と粘着絶縁層１７の間に保持され、金属層４５が素子本体のｎ型導電層４１の側面と接触し、尖頭形状部４２の側面には粘着絶縁層１７が接触し、粘着絶縁層１７に形成されたコンタクトビア４８が金属で充填されて、尖頭形状部４２と接続された配線層４７が形成された表示装置が得られる。
【００４０】
平板状のｎ型導電層１上に尖頭形状部４２が形成されているため、粘着絶縁層１７を除去して凹部４６を形成する際に、異方性エッチングを用いることで尖頭形状部４２の側面に接している粘着絶縁層１７を残留させることができる。そのため、凹部４６の形成に際してｎ型導電層４１の厚さよりも深く凹部４６を形成しても、尖頭形状部４２の側面が凹部４６に露出せず、金属層４５を形成してもｎ型導電層４１の側面とのみ金属層４５が接触することになる。
【００４１】
したがって、凹部４６の形成時に深さ方向の制御を厳密に行わなくても、尖頭形状部４２と金属層３５の絶縁を確保することができ、表示装置の製造工程の簡易化を図ることが可能となる。また、発光を行う活性層が尖頭形状部４２の傾斜結晶面方向に形成されているため、発光面積を大きくすることが可能となり、発光の輝度を向上させることが可能となる。
【００４２】
［第四の実施の形態］
本発明の他の実施の形態として、複数の素子本体を絶縁粘着層に埋め込んで、複数の素子本体に共通の金属層とｎ型導電層の側面を介して接触させる場合について説明する。
【００４３】
図１２に示す構造の半導体発光素子は、支持基板５１上に接着剤層５２を有し、その接着剤層５２上に積層される硬化した粘着絶縁層５３に２つの素子本体５５ａ，５５ｂ共通とされ金属層５４がｎ型導電層５７側面およびｎ型導電層６３側面と接触しながら埋め込まれている構造を有している。接着剤層５２上に形成された金属層５４と粘着絶縁層５３に埋め込まれた素子本体５５ａ、５５ｂとが接着剤層５２と粘着絶縁層５３の間に保持されている。また、活性層５９，６４とｐ型導電層５９，６５の側面には粘着絶縁層５３が接触して、金属層５４は接触していない。粘着絶縁層５３に形成されたコンタクトビア６１，６７が金属層などの配線材料層で埋め込まれており、ｐ型導電層５９と接続された配線層６０およびｐ型導電層６５と接続された配線層６６で当該半導体発光素子の２つの素子本体５５ａ，５５ｂを駆動する電流が供給される。
【００４４】
このような構造の半導体発光素子においても、粘着絶縁層５３に形成した凹部に金属層５４を埋め込んで、電気的な接続を図ることができ、素子本体５５ａ、５５ｂの光取り出し側には配線層が存在しないことから、光取り出し効率を上げることができる。
【００４５】
このような本実施形態の半導体発光素子の製造方法について簡単に説明すると、支持基板上に再配列された複数の素子本体５５ａ，５５ｂは、先ず、転写基板上の粘着絶縁層５３に埋め込まれた状態に転写される。その後、硬化した粘着絶縁層５３を素子本体５５ａ，５５ｂの周囲で除去して凹部を形成し、素子本体５５ａのｎ型導電層６３側面と素子本体５５ｂのｎ型導電層５７側面を露出させ、凹部内に金属層５４を形成してｎ型導電層６３側面およびｎ型導電層５７側面と金属層５４とを接触させる。接着剤層５２が形成された支持基板５１を粘着絶縁層５３の金属層５４が形成された面に貼り付けた後に、転写基板と粘着絶縁層５３の剥離を行い、粘着絶縁層５３の素子本体５５ａ，５５ｂに相当する位置を除去して、素子本体５５ａまで到達する開口部であるコンタクトビア６７と、素子本体５５ｂまで到達する開口部であるコンタクトビア６１を形成する。最後に、コンタクトビア６７に金属を充填してｐ型導電層６５と接続された配線層６６を形成し、コンタクトビア６１に金属を充填してｐ型導電層５９と接続された配線層６０を形成する。
【００４６】
金属層５４は複数の素子本体でｎ型導電層の側面に接触しているため、金属層５４に一定の電位を与えて共通配線とし、配線層６０，６６のそれぞれに独立に電位を与えることで信号配線として機能させて、各素子本体を独立して発光させることができる。
【００４７】
金属層５４は凹部の範囲すなわち共通の電極である金属層５４の範囲で各素子本体のｎ型導電層側面と接続されることから、この範囲でマスクずれなどが発生した場合であっても確実な接続が実現される。また、素子本体の光取り出し側では、金属層５４が研磨などによって除去されており、支持基板５１と接着剤層５２とは発光した光を透過する材質により形成されているため、素子本体の支持基板５１側を活性層で発光した光を取り出す領域として確保できる。すなわち、発光方向に配線層などの光を遮蔽する部材が存在しないことから、表示装置の光の取り出し効率を向上させることが可能となる。また、金属層５４に複数の素子本体のｎ型導電層側面を接触させて共通電極として機能させることにより、表示装置の製造工程を簡略化することが可能となる。
【００４８】
［第五の実施の形態］
本発明の他の実施の形態として、粘着絶縁層に凹部を形成する際に素子本体の高さと同程度まで粘着絶縁層を除去した領域を形成する場合について説明する。
【００４９】
第一の実施の形態で説明したものと同様に、支持基板上に再配列された素子本体８０は転写基板７１上の粘着絶縁層７２に埋め込まれた状態に転写される。その後、硬化した粘着絶縁層７２を素子本体の周囲で除去し凹部７４を形成して素子本体のｎ型導電層７７の側面を露出させる。
【００５０】
図１３に示すように、凹部７４を形成する際には、ｎ型導電層７７の厚みよりやや浅くまで除去されてｎ型導電層７７を露出させる段差部７５と、素子本体８０の高さと同程度まで除去されて後述する第二配線層と接続される深部７６とを形成する。段差部７５は素子本体８０の周囲に例えばエッチングにより形成し、例えば深部７６は段差部７５を形成した後に段差部７５の一部でさらにエッチングにより粘着絶縁層７２を除去することにより形成する。このとき、深部７６は素子本体８０に隣接する位置には形成しない。その後、凹部７４内に金属層８１を形成し段差部７５と深部７６にも金属層８１を形成する。段差部７５内に金属層８１が形成されていることにより、ｎ型導電層７７の側面は金属層８１に接触する。深部７６に金属層８１が形成されていることにより、ｐ型導電層７９と同程度の深さまで金属層８１が存在することになる。
【００５１】
次に、図１４に示すように、転写基板７１の表面側から全面に形成された金属層８１を研磨などの手法によって一部除去し、凹部７４の内部に金属層８１を残す。この金属層８１の一部除去の際には、全面に形成された金属層８１を膜厚を徐々に減ずるように工程が進められるが、素子本体８０のｎ型導電層７７の表面（図１４では底面で図示）と硬化した粘着絶縁層７２の表面で研磨が停止され、丁度凹部７４の内部に金属層８１を残すことができる。
【００５２】
次に、図１５に示すように、接着剤層８３が形成された支持基板８２を粘着絶縁層７２の金属層８１が形成された面に貼り付けた後に、転写基板７１と粘着絶縁層７２の剥離を行い、粘着絶縁層７２の素子本体に相当する位置と深部７６に相当する位置を除去して、素子本体８０まで到達する開口部であるコンタクトビア８６と、深部７６を充填している金属層８１まで到達する開口部であるコンタクトビア８５を形成する。最後に、コンタクトビア８５に金属を充填すると共に粘着絶縁層７２上に配線層８７を形成し、コンタクトビア８６に金属を充填すると共に粘着絶縁層７２上に第二配線層８４を形成する。
【００５３】
本実施の形態では、素子本体８０の高さと同程度の深さまで深部７６を形成して金属層８１が形成されることから、粘着絶縁層７２に同程度の深さまで開口部を形成することで、深部７６の金属層８１まで到達するコンタクトビア８６とｐ型導電層７９まで到達するコンタクトビア８５を同時に形成できる。従って、窓明け工程をｎ側とｐ側増加させることも無く進めることができ、全体的は工程の簡略化が実現されることになる。
【００５４】
また、配線層８７と第二配線層８４とを発光方向と反対側の面に形成することができるため、表示装置の発光面側に部材を形成しなくても発光を行うことができ、光を遮蔽してしまうことがなくなるため光の取り出し効率を向上させることが可能となる
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、粘着絶縁層に埋め込んだ素子本体の周囲に凹部を形成して、ｎ型導電層の側面を凹部に露出させて、ｎ型導電層の側面部分で金属層との接続を行い、ｎ型導電層の表面部分の金属層を除去することにより、表面部分での光が透過できる領域を広くすることができ、光の取り出し効率を向上させることが可能である。また、凹部を素子本体の周囲で比較的に広い範囲を開口するもので良いことから、その位置合わせを容易に行なうことができる。また、凹部の範囲で金属層とｎ型導電層の側面が接続されることで、その接触面積はほぼ略一定の値とされ、ｎ型導電層と金属層の間の接続に関して素子間のばらつきが発生することも有効に抑えられることになる。
【００５６】
また、本発明によれば、素子本体の活性層とｐ型導電層の面積をｎ型導電層よりも小さくすることにより、活性層とｐ型導電層の側面部分は凹部を形成する際の異方性エッチングで除去されず、活性層とｐ型導電層の側面に粘着絶縁層が残留するため、凹部に金属層が形成されたとしても活性層およびｐ型導電層と金属層との絶縁が確保される。これにより、凹部の形成時にエッチング深さを過剰に精密に制御する必要が無くなり、製造工程の簡略化を行うことが可能となる。
【００５７】
また、本発明によれば、素子本体の形状として平板状のｎ型導電層上に尖頭形状部を形成し、活性層とｐ型導電層を尖頭形状部の傾斜結晶面方向に形成することにより、活性層の面積を大きくすることが可能となり、発光の輝度を向上させることが可能となる。
【００５８】
更に本発明によれば、複数の素子本体のｎ型導電層側面に共通する金属層を接触させ、各素子本体ごとにｐ型導電層と接続する配線層を形成することにより、金属層を共通配線とし各配線層を信号配線として機能させる表示装置を得ることができる。一つの金属層で複数の素子本体に対しての配線を行うことができるため、表示装置の製造工程の簡略化を図ることが可能となる。
【００５９】
また更に本発明によれば、粘着絶縁層に凹部を形成する際に、素子本体のｎ型導電層側面を露出させる程度の深さの領域と、素子本体の高さと同程度の深さまで粘着絶縁層を除去する領域とを形成することで、凹部に金属層を形成した際に、金属層をｎ型導電層側面と接触させると共に、素子本体と同程度の深さまで金属層を形成することができる。これにより、粘着絶縁層側からｐ型導電層およびｎ型導電層との電気的接続を行うことが容易となり、発光面側に形成する部材数を減少させて光の取り出し効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例における支持基板上に素子本体再配列されて粘着層により保持された様子を示す工程断面図である。
【図２】本発明の第一の実施例における転写基板上に形成された粘着絶縁層に素子本体を埋め込んで転写した様子を示す工程断面図である。
【図３】本発明の第一の実施例における素子本体が埋め込まれた粘着絶縁層を硬化して、素子本体周辺の粘着絶縁層を除去して凹部を形成した様子を示す工程断面図である。
【図４】本発明の第一の実施例における粘着絶縁層の全面にわたって金属層を形成し、凹部に露出したｎ型導電層と金属層を接触させた様子を示す工程断面図である。
【図５】本発明の第一の実施例における金属層の研磨を行って凹部にのみ金属層を残留させた様子を示す工程断面図である。
【図６】本発明の第一の実施例における粘着絶縁層の金属層と素子本体が露出した面に、接着剤層が形成された支持基板を貼り付けた様子を示す工程断面図である。
【図７】本発明の第一の実施例における粘着絶縁層と転写基板を剥離した様子を示す工程断面図である。
【図８】本発明の第一の実施例における粘着絶縁層に素子本体のｐ型導電層まで到達する開口部であるコンタクトビアを形成した様子を示す断面図である。
【図９】本発明の第一の実施例におけるコンタクトビアと粘着絶縁層上に金属を積層して配線層を形成した様子を示す工程断面図である。
【図１０】第二の実施の形態として、活性層とｐ型導電層の面積をｎ型導電層よりも小さくした場合の表示装置を示す断面図である。
【図１１】第三の実施の形態として、平板状のｎ型導電層上に尖頭形状部が形成された素子本体を用いた場合の表示装置を示す断面図である。
【図１２】第四の実施の形態として、複数の素子本体に対して共通の金属層によってｎ型導電層側面との接続を行う場合の表示装置を示す断面図である。
【図１３】第四の実施の形態として、ｎ型導電層側面を露出する段差部と素子本体の高さと同程度の深さまで深部を形成して、粘着絶縁層全面にわたって金属層を形成した状態を示す断面図である。
【図１４】第四の実施の形態で、金属層の研磨を行って段差部と深部にのみ金属層を残留させた様子を示す断面図である。
【図１５】第四の実施の形態で、素子本体のｐ型導電層まで到達するコンタクトビアと、深部に充填された金属層まで到達するコンタクトビアを開口し、配線層と第二配線層を形成した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１１，２４，５１，８２    支持基板
１８，７１    転写基板
１２    粘着層
１３，５５ａ，５５ｂ，８０    素子本体
１４，３１，３２，４１，５７，６３，７７    ｎ型導電層
１６，３４，５９，６５，７９    ｐ型導電層
１５，３３，５８，６４，７８    活性層
１７，５３，７２    粘着絶縁層
２３，５２，７３，８３    接着剤層
１９，３６，４６，７４    凹部
２０    表面
２１，３５，４５，５４，８１    金属層
２６，３７，４７，６０，６６，８７    配線層
２５，３８，４８，６１，６７，８５，８６    コンタクトビア
８４    第二配線層
４２    尖頭形状部
７５    段差部
７６    深部
【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】
2004281739.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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