(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に形成されたｎ型窒化物半導体層と、該ｎ型窒化物半導体層上に互いに分離されて設けられたｎ電極とｐ型窒化物半導体層と、上記ｐ型窒化物半導体層の一部に設けられたｐ電極と、上記ｎ電極及びｐ電極の各上面の開口部分を除き上記各半導体層及び上記各電極を覆うように設けられた絶縁保護膜とを備えた窒化物半導体発光素子において、
上記ｐ電極上の上記開口部分外側の上記絶縁保護膜上に上記ｐ電極と導通する第１導体を形成し、
上記ｎ電極上の上記開口部分外側の上記絶縁保護膜上に上記ｎ電極と導通する第２導体を形成し、
上記ｐ電極は、上記ｐ型窒化物半導体層上のほぼ全面に形成された全面電極と該全面電極の一部に形成されたｐパッド電極とからなり、上記絶縁保護膜において上記ｐパッド電極上に上記開口部分が形成され、かつ
上記第１導体と上記第２導体との間隔を、上記ｐパッド電極と上記ｎ電極の間隔に比較して大きくしたことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【請求項２】
上記第１導体と上記第２導体を窒化物半導体素子の周辺部以外の上記絶縁保護膜上に形成し、上記絶縁保護膜を該周辺部において露出させた請求項１記載の窒化物半導体発光素子。
【請求項３】
透光性基板上に形成されたｎ型窒化物半導体層と、該ｎ型窒化物半導体層上に互いに分離されて設けられたｎ電極とｐ型窒化物半導体層と、上記ｐ型窒化物半導体層の一部に設けられたｐ電極と、上記ｎ電極及びｐ電極の各上面の開口部分を除き上記各半導体層及び上記各電極を覆うように設けられた絶縁保護膜とを備えた窒化物半導体発光素子において、
上記ｐ電極上の上記開口部分外側の上記絶縁保護膜上に上記ｐ電極と導通する第１導体を形成し、
上記ｎ電極上の上記開口部分外側の上記絶縁保護膜上に上記ｎ電極と導通する第２導体を形成し、
上記第１導体と上記第２導体を窒化物半導体素子の周辺部以外の上記絶縁保護膜上に形成し、上記絶縁保護膜を該周辺部において露出させたことを特徴とする窒化物半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ｎ型及びｐ型窒化物半導体層を備えた、チップタイプの窒化物半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化物化合物半導体を用いた発光素子が、青色系の発光が可能な発光素子として注目されている。この窒化物化合物半導体を用いた発光素子は、サファイヤ基板上にｎ型窒化物半導体層を成長させ、そのｎ型窒化物半導体層上に直接又は発光層を介してｐ型窒化物半導体層を成長させた層構造を有する。また、絶縁体であるサファイア基板を用いて構成される窒化物半導体発光素子では、導電性の半導体基板を用いて構成される他の発光素子とは異なり、正電極及び負電極が同一面側の半導体層上に形成される。すなわち、ｐ側の正電極はｐ型窒化物半導体層上に形成され、ｎ側の負電極は、所定の位置で、ｐ型窒化窒化物半導体層（発光層を備えたものでは発光層も含む）をエッチングにより除去してｎ型窒化物半導体層の上面を露出させて形成される。
【０００３】
このように、窒化物半導体発光素子では、通常、同一面側に正負の電極が形成されているので、正負の電極間の短絡を防止するために正負の電極の取り出し部分（実装基板の電極との接続部分）を除いて絶縁保護膜が形成され、電極面を上又は下にして実装基板に実装されて使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の窒化物半導体発光素子は、電極面を下にして実装基板にフリップチップボンディングする場合、同一面側に形成された正負の電極間に例えばハンダ等の導電性接着剤がはみ出して電極間を短絡させることがあるという問題があった。そのために、製造時に正負の電極間の短絡を防止するため、導電性接着剤の量等を厳しく管理する必要があり製造コストを上昇させる原因にもなっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、製造時（フリップチップボンディング時）において電極間の短絡を効果的に防止できる構造を有する窒化物半導体発光素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係る窒化物半導体発光素子は、透光性基板上に形成されたｎ型窒化物半導体層と、該ｎ型窒化物半導体層上に互いに分離されて設けられたｎ電極とｐ型窒化物半導体層と、上記ｐ型窒化物半導体層の一部に設けられたｐ電極と、上記ｎ電極及びｐ電極の各上面の開口部分を除き上記各半導体層及び上記各電極を覆うように設けられた絶縁保護膜とを備えた窒化物半導体発光素子において、上記ｐ電極上の上記開口部分外側の上記絶縁保護膜上に上記ｐ電極と導通する第１導体を形成し、上記ｎ電極上の上記開口部分外側の上記絶縁保護膜上に上記ｎ電極と導通する第２導体を形成し、上記ｐ電極は、上記ｐ型窒化物半導体層上のほぼ全面に形成された全面電極と該全面電極の一部に形成されたｐパッド電極とからなり、上記絶縁保護膜において上記ｐパッド電極上に上記開口部分が形成され、かつ上記第１導体と上記第２導体との間隔を、上記ｐパッド電極と上記ｎ電極の間隔に比較して大きくしたことを特徴とする。
このように構成することにより、外側に延在した第１導体と第２導体とによって、フリップチップボンディング時に溶けたハンダを外側に誘導することができるので、ｐ電極とｎ電極の間への溶けたハンダのはみ出しを抑制でき、ｐ電極とｎ電極間の短絡を防止できる。
【０００７】
また、本発明に係る窒化物半導体発光素子において、上記第１導体と上記第２導体を窒化物半導体素子の周辺部以外の上記絶縁保護膜上に形成し、上記絶縁保護膜を該周辺部において露出させるようにしてもよい。
【０００８】
さらに、本発明に係る他の窒化物半導体発光素子は、透光性基板上に形成されたｎ型窒化物半導体層と、該ｎ型窒化物半導体層上に互いに分離されて設けられたｎ電極とｐ型窒化物半導体層と、上記ｐ型窒化物半導体層の一部に設けられたｐ電極と、上記ｎ電極及びｐ電極の各上面の開口部分を除き上記各半導体層及び上記各電極を覆うように設けられた絶縁保護膜とを備えた窒化物半導体発光素子において、上記ｐ電極上の上記開口部分外側の上記絶縁保護膜上に上記ｐ電極と導通する第１導体を形成し、上記ｎ電極上の上記開口部分外側の上記絶縁保護膜上に上記ｎ電極と導通する第２導体を形成し、上記第１導体と上記第２導体を窒化物半導体素子の周辺部以外の上記絶縁保護膜上に形成し、上記絶縁保護膜を該周辺部において露出させたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（発明の実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態１の窒化物半導体発光素子について説明する。
本実施の形態１の窒化物半導体発光素子は、透光性基板であるサファイア基板１を用いて構成され、そのサファイア基板１を介して光を出力するようにした、いわゆる基板側発光の発光素子であって以下のような特徴を有する。
すなわち、本実施の形態１の窒化物半導体発光素子は、図１に示すように、
（１）ｐパッド電極５上の第１開口部７ｂの外側に位置する絶縁保護膜７上に延在させてｐパッド電極５と導通する第１導体１０を形成し、
（２）ｎ電極６上の第２開口部７ａの外側に位置する絶縁保護膜７上に延在させてｎ電極６と導通する第２導体１１を形成した点が従来例とは異なり、
これによって、フリップチップ実装した時のｐ電極とｎ電極との間の短絡を防止するようにしたものである。
以下、本実施の形態１の窒化物半導体発光素子について詳細に説明する。
【００１０】
本実施の形態１の窒化物半導体発光素子において、ｎ型窒化物半導体層２はサファイア基板１のほぼ全面に形成される。
また、ｎ電極６とｐ型窒化物半導体層３とは互いに分離されてｎ型窒化物半導体層２上に形成される。
具体的には、ｎ型窒化物半導体層２上にｐ型窒化物半導体層を形成した後、ｎ電極６を形成する領域のｐ型窒化物半導体層をエッチング等により除去してｎ型窒化物半導体層２の表面の一部を露出させた後、その露出させたｎ型窒化物半導体層２の表面にｐ型窒化物半導体層３と電気的に分離されるようにｎ電極６を形成する。
【００１１】
また、ｐ電極８はｐ型窒化物半導体層３のほぼ全面に形成された全面電極４と、その全面電極４の一部の表面に形成されたｐパッド電極５とによって構成される。尚、ｐパッド電極５は、ｎ電極６と可能な限り離して形成することが好ましい。
絶縁保護膜７は、上述のように形成された各半導体層及び各電極を覆うように形成され、その絶縁保護膜７において、ｐパット電極５上に第１開口部７ｂが形成され、ｎ電極６上に第２開口部７ａが形成される。
【００１２】
そして、本実施の形態１の窒化物半導体発光素子ではさらに、第１開口部７ｂでｐパット電極５と導通しかつ第１開口部７ｂの外側に位置する絶縁保護膜７上に延在する第１導体１０が形成され、第２開口部７ａでｎ電極６と導通しかつ第２開口部７ａの外側に位置する絶縁保護膜７上に延在する第２導体１１が形成される。
【００１３】
ここで第１導体１０は、以下の条件▲１▼ないし▲４▼の条件を満足するように選定される。すなわち、▲１▼ｐパッド電極５及び絶縁保護膜７との接着力が強いこと、▲２▼半田または導電性ペーストとの接着力が長期間にわたり維持されること、▲３▼抵抗値が低いこと、および▲４▼本発光素子が動作中に第１の導体がイオンマイグレーション現象によって絶縁保護膜７の欠陥を貫通してｎ半導体に短絡することが少ないこと、である。これらを満足するために、第１導体１０は１層または複数層の金属膜で構成される。成膜方法は上記特性を満足するような既存の方法を使用する。
【００１４】
また第１導体１０は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、又はＮｉを主成分とする金属又はそれらの合金をまず成膜し、その後Ａｕ、Ｎｉ、又はＰｔを主成分とする金属又はそれらの合金を成膜することによって作成される。実施例においては、Ｔｉをまず成膜し、その後Ｐｔ、さらにＡｕを最終層として成膜している。別の実施例においては、Ｃｒをまず成膜し、その後その後Ｐｔ、さらにＡｕを最終層として成膜している。
【００１５】
そして第２導体１１は、以下の▲１▼ないし▲３▼の条件を満足するように選定される。すなわち、▲１▼ｎパッド電極及び絶縁保護膜７との接着力が強いこと、▲２▼半田または導電性ペーストとの接着力が長期間にわたり維持されること、および▲３▼抵抗値が低いこと、である。これらを満足するために、第２導体１１は１層または複数層の金属膜で構成される。成膜方法は上記特性を満足するような既存の方法を使用する。
【００１６】
また第２導体１１は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、又はＮｉを主成分にする金属、又はそれらの合金をまず成膜し、その後Ａｕ、Ｎｉ、又はＰｔを主成分にする金属、又はそれらの合金を成膜することによって作成される。実施例においては、Ｔｉをまず成膜し、その後Ｐｔ、さらにＡｕを最終層として成膜している。別の実施例においては、Ｃｒをまず成膜し、その後その後Ｐｔ、さらにＡｕを最終層として成膜している。
【００１７】
尚、第１導体１０および第２導体１１は、同じ層構成であることが製造上望ましい。
【００１８】
以上のように構成された実施の形態１の窒化物半導体発光素子は、図２に示すように、例えば、正の電極２２と負の電極２１とが所定の間隔を隔てて形成された実装基板２０上に、正の電極２２と第１導体１０とが対向しかつ負の電極２１と第２導体１１とが対向するように載置され、対向する導体と電極間がそれぞれハンダ３１，３２で接合されて、いわゆるフリップチップ実装される。
【００１９】
以上のようにフリップチップ実装される本実施の形態１の窒化物半導体発光素子は、第１開口部７ｂ外側の絶縁保護膜７上に延在する第１導体１０と、第２開口部７ａ外側の絶縁保護膜７上に延在する第２導体１１が形成されているので、図２に示すようにフリップチップ実装されるときに、溶けたハンダ３１，３２が外側に延在する第１導体１０と第２導体１１によって外側に誘導されて、第１導体１０（ｐパッド電極５）と第２導体１１（ｎ電極６）との間のハンダの量を少なくすることができる。
これによって、本実施の形態１の窒化物半導体発光素子は、ｐパッド電極５とｎ電極６との間の短絡を効果的に防止することができる。
【００２０】
これに対して従来の窒化物半導体発光素子では、図３に示すように、半導体層及び電極を覆う絶縁保護膜７０に形成された第１開口部７ｃ及び第２開口部７ｄを介してｐパッド電極５及びｎ電極６をそれぞれ、実装基板２０に形成された正電極２４及び負電極２３に対向させて接続する。このように実装される従来例の窒化物半導体発光素子において、実装時に溶けたハンダ３３，３４はｐパッド電極５及びｎ電極６の外側と内側（ｐパッド電極５とｎ電極６の間）の両側にほぼ均等にはみ出す。
従って、従来例の窒化物半導体発光素子では、フリップチップ実装した時に、ｐパッド電極５とｎ電極６の間にはみ出すハンダ量が比較的多くなり、ｐパッド電極５とｎ電極６とを短絡させることがある。
【００２１】
また、以上の実施の形態１の窒化物半導体発光素子は、第１導体１０と第２導体１１の内側の側面（互いに対向する側面）がそれぞれ、ｐパッド電極５とｎ電極６の内側の側面（互いに対向する側面）より外側に位置するようにしている。
このようにすることで、ｐパッド電極５とｎ電極６の内側の側面間の間隔に比較して、第１導体１０と第２導体１１の内側の側面間の間隔を大きくできるので、より効果的にｐ側とｎ側の短絡を防止できる。
【００２２】
以上の実施の形態の窒化物半導体発光素子では、サファイア基板１の対向する２つの辺に沿って互いに平行なｐパッド電極５とｎ電極６を形成するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、サファイア基板１の１つの対角線の隅部にｐパッド電極５とｎ電極６を形成するようにしてもよい。
【００２３】
また、本実施の形態１の窒化物半導体発光素子では、ｎ型窒化物半導体層２とｐ型窒化物半導体層３とを形成した例で示したが、本発明はこれに限られるものではなく、ｎ型窒化物半導体層２とｐ型窒化物半導体層３の間にさらに活性層を形成するようにしてもよい。
さらに、ｎ型窒化物半導体層２とｐ型窒化物半導体層３はそれぞれ１層の半導体層で示したが、本発明はこれに限られるものではなく、ｎ型窒化物半導体層２とｐ型窒化物半導体層３をそれぞれ複数の層で構成してもよい。
【００２４】
（発明の実施の形態２）
次に、第１導体１０’及び第２導体１１’を図４のように形成すること以外、本実施の形態１と同様の窒化物半導体発光素子を形成する。すなわち、第１導体１０’及び第２導体１１’がチップ周辺部において絶縁保護膜７を完全覆うのではなく、絶縁保護膜７がわずかに露出するように、第１導体１０’及び第２導体１１’を形成する。本発明の実施の形態１のように、第１導体１０及び第２導体１１がチップ周辺部において絶縁保護膜７を完全覆う場合、ダイシング又はスクライビングにより分離される前のウェハー状態にある各チップが、金属薄膜である第１導体１０及び第２導体１１を介して隣接チップと結合することになり、分離作業が困難となる傾向にある。これを防止すべく、本発明の実施の形態２のように、各チップを１つ１つに分離しやすくするために、第１導体１０’及び第２導体１１’がチップ周辺部において互いに分離して形成されることが望ましい。
【００２５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る窒化物半導体発光素子は、上記ｐ電極上の上記開口部分外側の上記絶縁保護膜上に上記ｐ電極と導通する第１導体を形成し、上記ｎ電極上の上記開口部分外側の上記絶縁保護膜上に上記ｎ電極と導通する第２導体を形成しているので、外側に延在した第１導体と第２導体とによって、フリップチップボンディング時に溶けたハンダを外側に誘導することができ、ｐ電極とｎ電極の間への溶けたハンダのはみ出しを抑制できる。
従って、本発明に係る窒化物半導体発光素子は、溶けたハンダによるｐ電極とｎ電極間の短絡を防止でき、製造時（フリップチップボンディング時）において電極間の短絡を効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明に係る実施の形態１の窒化物半導体発光素子の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線についての断面図である。
【図２】  本発明に係る実施の形態１の窒化物半導体発光素子を実装基板に実装したときの断面図である。
【図３】  従来例の窒化物半導体発光素子を実装基板に実装したときの断面図である。
【図４】  （ａ）は本発明に係る実施の形態２の窒化物半導体発光素子の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線についての断面図である。
【符号の説明】
１…サファイア基板、
２…ｎ型窒化物半導体層、
３…ｐ型窒化物半導体層３、
５…ｐパッド電極、
６…ｎ電極、
７ａ…第２開口部、
７ｂ…第１開口部、
８…ｐ電極、
１０、１０’…第１導体、
１１、１１’…第２導体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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