(57)【要約】  半導体層は、第１面と、前記第１面の反対側に設けられた第２面と、前記第２面に対して段差を形成して前記第１面の反対側に設けられた第３面とをもつ。前記半導体層は前記第１面と前記第３面との間に発光層を含む。第１電極は前記第２面に接している。第２電極は前記第３面の面内に設けられている。前記第２電極は、前記第３面に接するコンタクト部と、前記第３面に接しない端部とを有し、銀を含む。絶縁膜は、前記第２電極の前記端部と、前記第３面との間に設けられている。高い光取り出し効率の半導体発光装置が提供される。
2017154975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と、前記第１面の反対側に設けられた第２面と、前記第２面に対して段差を形成して前記第１面の反対側に設けられた第３面とをもつ半導体層であって、前記第１面と前記第３面との間に発光層を含む半導体層と、
前記第２面に接する第１電極と、
前記第３面の面内に設けられた第２電極であって、前記第３面に接するコンタクト部と、前記第３面に接しない端部とを有し、銀を含む第２電極と、
前記第２電極の前記端部と、前記第３面との間に設けられた絶縁膜と、
前記第１電極に接続された第１配線部と、
前記第２電極に接続された第２配線部と、
を備えた半導体発光装置。
【請求項２】
前記第２電極は、前記半導体層における前記第２面と前記第３面との間に形成された側面には設けられていない請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記絶縁膜と前記第３面とのコンタクト面積は、前記第２電極の前記コンタクト部と前記第３面とのコンタクト面積よりも小さい請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記第２電極は、前記第３面に接する銀膜を有し、
前記銀膜の端部は、前記絶縁膜を介して、前記第３面に対向している請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記第２電極は、前記銀膜を覆うパッド電極をさらに有する請求項４記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記第１電極は、前記第２面に接するアルミニウム膜を有する請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記第１電極と前記第２電極との間で前記半導体層に対向して設けられた第１金属膜をさらに備えた請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記第１金属膜は、アルミニウム膜を有する請求項７記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記半導体層の側方に設けられた第２金属膜をさらに備えた請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記第２金属膜は、アルミニウム膜を有する請求項９記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記第１面側に設けられた蛍光体層をさらに備えた請求項１記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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における一方の面側にｐ側電極とｎ側電極が形成された構造の半導体発光装置では、発光層の光を電極で反射させて、他方の面側から取り出すことができる。この場合、前記一方の面側に、高い光反射率をもつ電極が広い面積で広がっていることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４１４５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、高い光取り出し効率の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電極と、第２電極と、絶縁膜と、第１配線部と、第２配線部と、を備えている。前記半導体層は、第１面と、前記第１面の反対側に設けられた第２面と、前記第２面に対して段差を形成して前記第１面の反対側に設けられた第３面とをもつ。前記半導体層は、前記第１面と前記第３面との間に発光層を含む。前記第１電極は、前記第２面に接している。前記第２電極は、前記第３面の面内に設けられている。前記第２電極は、前記第３面に接するコンタクト部と、前記第３面に接しない端部とを有し、銀を含む。前記絶縁膜は、前記第２電極の前記端部と、前記第３面との間に設けられている。前記第１配線部は、前記第１電極に接続されている。前記第２配線部は、前記第２電極に接続されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態の半導体発光装置の一部の要素の模式平面図。
【図２】図１（ａ）におけるＡ−Ａ’断面に対応する断面図。
【図３】（ａ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面に対応する断面図であり、（ｂ）は図１（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面に対応する断面図。
【図４】図３（ｂ）におけるＡ部の拡大断面図。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、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】図６（ａ）〜（ｃ）は、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】図７（ａ）〜（ｃ）は、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】図８（ａ）及び（ｂ）は、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】図９（ａ）及び（ｂ）は、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１０】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１１】図１１（ａ）及び（ｂ）は、実施形態の半導体発光装置の一部の要素の模式平面図。
【図１２】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（ａ）及び（ｂ）は、実施形態の半導体発光装置の一部の要素の模式平面図である。図１（ａ）及び（ｂ）において、相互に直交する方向をＸ方向およびＹ方向とする。
【０００９】
図２は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’断面に対応する断面図である。
図３（ａ）は、図１（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面に対応する断面図である。
図３（ｂ）は、図１（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面に対応する断面図である。
図４は、図３（ｂ）におけるＡ部の拡大断面図である。
【００１０】
図２に示すように、実施形態の半導体発光装置は、支持体１００と、蛍光体層８０と、支持体１００と蛍光体層８０との間に設けられた半導体層１５とを有する。
【００１１】
半導体層１５は、第１半導体層１１と、第２半導体層１２と、第１半導体層１１と第２半導体層１２との間に設けられた発光層１３と、を有する。
【００１２】
半導体層１５は、例えば、窒化ガリウムを含む。第１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半導体層１２は、例えば、ｐ型ＧａＮ層を含む。
【００１３】
発光層１３は、例えば、multiple quantum well（ＭＱＷ）構造をもつ。発光層１３の発光ピーク波長は、例えば、３６０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下である。
【００１４】
第１半導体層１１は、第１面１５ａと、第１面１５ａの反対側に設けられた第２面１５ｂをもつ。第１面１５ａは複数の微小凹凸をもつ。第１半導体層１１における第１面１５ａの反対側は凹凸形状に加工される。その凹部に第２面１５ｂが設けられている。凸部に、発光層１３と第２半導体層１２が設けられている。第１半導体層１１の凹部には、発光層１３および第２半導体層１２が設けられていない。
【００１５】
第２半導体層１２は、第１半導体層１１の第２面１５ｂに対して段差を形成して、第１面１５ａの反対側に設けられた第３面１５ｃをもつ。発光層１３は、第１面１５ａと第３面１５ｃとの間に設けられている。
【００１６】
第１半導体層１１の第２面１５ｂに第１電極としてｎ側電極４０が設けられている。第２半導体層１２の第３面１５ｃに第２電極としてｐ側電極３０が設けられている。
【００１７】
図１（ａ）は、ｎ側電極４０とｐ側電極３０の平面レイアウトの一例を示す。例えば、２本のｎ側電極４０が、ｐ側電極３０をＸ方向に挟んで配置されている。ｎ側電極４０は、Ｙ方向に延びるラインパターンである。
【００１８】
ｎ側電極４０の長手方向（Ｙ方向）の一方の端部に、コンタクト部４０ａが設けられている。コンタクト部４０ａのＸ方向の幅は、ライン状に延びる部分のＸ方向の幅よりも広い。
【００１９】
発光層１３の積層領域である第３面１５ｃの面積は、発光層１３が積層されていない第２面１５ｂの面積よりも広い。ｐ側電極３０と第３面１５ｃとのコンタクト面積は、ｎ側電極４０と第２面１５ｂとのコンタクト面積よりも広い。
【００２０】
ｐ側電極３０とｎ側電極４０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半導体層１１の第１面（粗面）１５ａ側から蛍光体層８０に入射する。
【００２１】
蛍光体層８０は、複数の粒子状の蛍光体８１を含む。蛍光体８１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。複数の蛍光体８１は、透明層（バインダー層）８２中に分散されている。透明層８２は、発光層１３の放射光および蛍光体８１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。
【００２２】
図３（ａ）、図３（ｂ）、および図４に示すように、ｎ側電極４０は、アルミニウム（Ａｌ）膜４１と、パッド電極４２とを有する。
【００２３】
アルミニウム膜４１は、第１半導体層１１の第２面１５ｂに接している。アルミニウム膜４１は、例えばｎ型ＧａＮを含む第２面１５ｂとのコンタクト抵抗を低減するコンタクト電極として機能する。また、アルミニウム膜４１は、発光層１３から放射された光を反射させる反射膜としても機能する。
【００２４】
パッド電極４２は、アルミニウム膜４１における、第２面１５ｂに接する面の反対側の面を覆っている。パッド電極４２は、例えば、チタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、およびニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれかを含む。
【００２５】
ｐ側電極３０は、銀（Ａｇ）膜３１と、パッド電極３２とを有する。
【００２６】
銀膜３１は、例えばｐ型ＧａＮを含む第３面１５ｃとのコンタクト抵抗を低減するコンタクト電極として機能する。また、銀膜３１は、発光層１３から放射された光を反射させる反射膜としても機能する。
【００２７】
パッド電極３２は、銀膜３１における、第３面１５ｃに接する面の反対側の面を覆っている。また、パッド電極３２は、銀膜３１の端面を覆っている。パッド電極３２は、銀の拡散を防止する。また、パッド電極３２は、銀膜３１の硫化および酸化を防ぐ。
【００２８】
パッド電極３２は、例えば、チタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、およびニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれかを含む。
【００２９】
銀膜３１は、第３面１５ｃに接するコンタクト部３１ａと、端部３１ｂとを有する。端部３１ｂは、図１（ａ）に示すｐ側電極３０の輪郭線（エッジ）に沿って、そのエッジ付近に設けられている。
【００３０】
銀膜３１の端部３１ｂは第３面１５ｃに接していない。端部３１ｂと第３面１５ｃとの間に、絶縁膜６１が設けられている。端部３１ｂは、絶縁膜６１に乗り上がるように設けられ、絶縁膜６１を挟んで第３面１５ｃに対向している。
【００３１】
銀膜３１のコンタクト部３１ａと第３面１５ｃとのコンタクト面積は、絶縁膜６１と第３面１５ｃとのコンタクト面積よりも広い。
【００３２】
ｐ側電極３０は、第３面１５ｃの面内に設けられている。ｐ側電極３０は、半導体層１５の図４に示す側面１５ｅ、第２面１５ｂ、および側面１５ｄには設けられていない。
【００３３】
ｐ側電極３０の端は、プロセス上のばらつきにより、側面１５ｅにかからない程度に、第３面１５ｃの端から多少はみ出す場合もあり得る。このような場合も、ｐ側電極３０は第３面１５ｃの面内に設けられているという表現に含めることができる。
【００３４】
側面１５ｅは、第３面１５ｃおよび第２面１５ｂに連続している。側面１５ｅは、半導体層１５における第２半導体層１２および発光層１３の積層部を含む凸状の部分の側面である。
【００３５】
側面１５ｄは、第１半導体層１１の側面であり、第１面１５ａおよび第２面１５ｂに連続している。
【００３６】
側面１５ｅには絶縁膜６１が設けられている。絶縁膜６１は、側面１５ｅとｎ側電極４０との間の第２面１５ｂにも設けられている。
【００３７】
側面１５ｄには絶縁膜６２ｂが設けられている。ｐ側電極３０およびｎ側電極４０は、絶縁膜６２ａで覆われている。
【００３８】
半導体層１５の第３面１５ｃ側に、支持体１００が設けられている。半導体層１５、ｐ側電極３０およびｎ側電極４０を含む発光素子は、支持体１００によって支持されている。
【００３９】
支持体１００は、ｎ側配線部（第１配線部）２１と、ｐ側配線部（第２配線部）２４と、樹脂層（絶縁層）７０とを有する。
【００４０】
ｎ側配線部２１は、ｎ側配線層２２と、ｎ側金属ピラー２３とを有する。ｐ側配線部２４は、ｐ側配線層２５と、ｐ側金属ピラー２６とを有する。
【００４１】
図１（ｂ）は、ｎ側配線層２２、ｎ側金属ピラー２３、ｐ側配線層２５、およびｐ側金属ピラー２６の平面レイアウトの一例を示す。
【００４２】
ｐ側配線層２５とｎ側配線層２２は、絶縁膜６２ａ上に設けられ、Ｙ方向に離間している。
【００４３】
ｐ側配線層２５は、絶縁膜６２ａを貫通する複数のビア２５ａを介してｐ側電極３０と電気的に接続されている。ｎ側配線層２２は、絶縁膜６２ａを貫通するビア２２ａを介して、ｎ側電極４０のコンタクト部４０ａと電気的に接続されている。
【００４４】
図２に示すように、半導体層１５の側方には、ｐ側配線層２５と連続した金属膜５１ｐと、ｎ側配線層２２と連続した金属膜５１ｎが設けられている。金属膜５１ｐおよび金属膜５１ｎは、半導体層１５の側面１５ｄを絶縁膜６２ｂを介して覆っている。金属膜５１ｐと金属膜５１ｎは、図１（ｂ）に示すＹ方向に分離している。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、金属膜５１ｐは、ｐ側電極３０とｎ側電極４０との間の絶縁膜６１、ｎ側電極４０を覆う絶縁膜６２ａ、および側面１５ｄを覆う絶縁膜６２ｂに沿って設けられている。
【００４６】
図３（ｂ）および図４に示すように、金属膜５１ｎは、ｐ側電極３０とｎ側電極４０との間の絶縁膜６１、ｎ側電極４０を覆う絶縁膜６２ａ、および側面１５ｄを覆う絶縁膜６２ｂに沿って設けられている。
【００４７】
ｐ側配線層２５、ｎ側配線層２２、金属膜５１ｐ、および金属膜５１ｎは、例えば銅膜を含む。ｐ側配線層２５、ｎ側配線層２２、金属膜５１ｐ、および金属膜５１ｎは、図４に示す下地金属膜５２上に同時に形成される。
【００４８】
下地金属膜５２は、絶縁膜６１、６２ａ、６２ｂ側から順に積層された、アルミニウム膜と、チタン膜と、銅膜とを有する。
【００４９】
下地金属膜５２の銅膜上に、めっきで、ｐ側配線層２５、ｎ側配線層２２、金属膜５１ｐ、および金属膜５１ｎが析出される。下地金属膜５２のチタン膜は、アルミニウム膜および銅膜の両方に対するぬれ性に優れ、密着層として機能する。
【００５０】
実施形態によれば、図４に示すように、発光層１３から放射され第３面１５ｃ側に向かう光を、銀膜３１で反射させて蛍光体層８０側に向かわせることができる。銀膜３１は、発光層１３が発光する光、例えば３６０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の発光ピーク波長をもつ光に対して、チタンおよびアルミニウムよりも高い反射率をもつ。そのような高反射率の銀膜３１が第３面１５ｃの端まで広がっており、第３面１５ｃの面積と同じ面積の銀の反射面が得られる。これは、蛍光体層８０側からの光の取り出し効率を高める。
【００５１】
ｎ側電極４０はアルミニウム膜４１を含み、下地金属膜５２もアルミニウム膜を含む。アルミニウムは、例えば３６０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の発光ピーク波長をもつ光に対して、チタンおよび銅よりも高い反射率をもつ。
【００５２】
したがって、半導体層１５の側面１５ｅ、第２面１５ｂ、および側面１５ｄから出てくる光をアルミニウム膜で反射させて、蛍光体層８０側に向かわせることができる。これも蛍光体層８０側からの光の取り出し効率を高める。
【００５３】
一般に、ｎ側電極との距離が近いｐ側電極の端付近では電流が集中する傾向がある。電流分布の偏りは、発光強度分布の偏りにつながり、効率、放熱性、寿命の低下につながり得る。
【００５４】
これに対して、実施形態によれば、ｐ側電極３０の銀膜３１の端部３１ｂと第３面１５ｃとの間には絶縁膜６１が設けられ、ｐ側電極３０は第３面１５ｃに接していない。端部３１ｂと半導体層１５との間では、ｐ側電極３０と半導体層１５との積層方向に直接電流が流れない。
【００５５】
このため、ｐ側電極３０の端付近における電流集中を緩和でき、発光強度分布の均一化を図れる。これは、発光効率および信頼性を向上させる。
【００５６】
図２に示すように、ｐ側配線層２５にはｐ側金属ピラー２６が設けられ、ｎ側配線層２２にはｎ側金属ピラー２３が設けられている。
【００５７】
ｐ側配線層２５およびｐ側金属ピラー２６を含むｐ側配線部２４と、ｎ側配線層２２およびｎ側金属ピラー２３を含むｎ側配線部２１との間には、絶縁層として樹脂層７０が設けられている。樹脂層７０は、ｐ側配線部２４の側面およびｎ側配線部２１の側面に設けられている。
【００５８】
樹脂層７０は、ｐ側金属ピラー２６の側面とｎ側金属ピラー２３の側面に接するように、ｐ側金属ピラー２６とｎ側金属ピラー２３との間に設けられている。樹脂層７０は、ｐ側金属ピラー２６の周囲およびｎ側金属ピラー２３の周囲に設けられ、ｐ側金属ピラー２６の側面およびｎ側金属ピラー２３の側面を覆っている。樹脂層７０は、ｐ側配線層２５とｎ側配線層２２との間に設けられている。
【００５９】
また、樹脂層７０は、半導体層１５の側方にも設けられ、金属膜５１ｎおよび金属膜５１ｐを覆っている。
【００６０】
蛍光体層８０の一部は、半導体層１５の側方の樹脂層７０上に、絶縁膜６２ｂおよび絶縁膜７１を介して設けられている。
【００６１】
ｐ側金属ピラー２６の端部（端面）２６ａは、樹脂層７０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２６ａとして機能する。ｎ側金属ピラー２３の端部（端面）２３ａは、樹脂層７０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２３ａとして機能する。ｐ側外部端子２６ａおよびｎ側外部端子２３ａは、例えばはんだを介して、実装基板のパッドに接合される。
【００６２】
図１（ｂ）に示すように、ｐ側外部端子２６ａとｎ側外部端子２３ａは、Ｙ方向に離間して並んでいる。ｐ側外部端子２６ａは例えば矩形状に形成され、ｎ側外部端子２３ａは、ｐ側外部端子２６ａ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。これは、外部端子の極性判別を可能にする。ｎ側外部端子２３ａを矩形状にし、ｐ側外部端子２６ａを矩形の角を切り欠いた形状にしてもよい。
【００６３】
ｐ側外部端子２６ａとｎ側外部端子２３ａとの間隔は、ｐ側配線層２５とｎ側配線層２２との間隔よりも広い。ｐ側外部端子２６ａとｎ側外部端子２３ａ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２６ａとｎ側外部端子２３ａとの間の短絡を防ぐことができる。
【００６４】
これに対し、ｐ側配線層２５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２５の面積、およびｐ側配線層２５とｐ側金属ピラー２６との接触面積の拡大を図れる。そのため、ｐ側電極３０、ｐ側配線層２５、およびｐ側金属ピラー２６を通じた、発光層１３の熱の放散を促進できる。
【００６５】
ｐ側金属ピラー２６の厚さ（ｐ側外部端子２６ａと半導体層１５とを結ぶ方向の厚さ）は、ｐ側配線層２５の厚さよりも厚い。ｎ側金属ピラー２３の厚さ（ｎ側外部端子２３ａと半導体層１５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２６、ｎ側金属ピラー２３、および樹脂層７０のそれぞれの厚さは、半導体層１５よりも厚い。
【００６６】
ｐ側配線層２５、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２６、ｎ側金属ピラー２３、および樹脂層７０を含む支持体１００の厚さは、半導体層１５、ｐ側電極３０、およびｎ側電極４０を含む発光素子（ＬＥＤチップ）の厚さよりも厚い。
【００６７】
半導体層１５は、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る。半導体層１５の第１面１５ａ側に基板が残らない。半導体層１５は、剛直な板状の基板にではなく、金属ピラー２６、２３と樹脂層７０との複合体からなる支持体１００によって支持されている。
【００６８】
ｐ側配線部２４およびｎ側配線部２１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。
【００６９】
樹脂層７０は、ｐ側金属ピラー２６およびｎ側金属ピラー２３を補強する。樹脂層７０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７０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。
【００７０】
また、樹脂層７０におけるベースとなる樹脂に光吸収剤、光反射剤、光散乱剤などが含まれ、樹脂層７０は発光層１３の光に対して遮光性または反射性を有する。このような樹脂層７０は、支持体１００の側面および実装面側からの光漏れを抑制する。
【００７１】
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２６ａおよびｎ側外部端子２３ａを実装基板のパッ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２６、ｎ側金属ピラー２３、および樹脂層７０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７０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。
【００７２】
半導体層１５の形成（成長）に用いた基板の除去は、半導体発光装置を低背化する。また、半導体層１５における基板が除去された第１面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。例えば、アルカリ系溶液を使ったウェットエッチングにより微小凹凸が形成され、半導体層１５の光取り出し側に粗面１５ａが形成される。粗面１５ａは、全反射成分を減らして、光取り出し効率を向上させる。
【００７３】
第１面（粗面）１５ａ上に絶縁膜７１を介して蛍光体層８０が形成される。絶縁膜７１は、半導体層１５と蛍光体層８０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。
【００７４】
絶縁膜７１は、第１面（粗面）１５ａの微小凹凸に沿ってコンフォーマルに形成される。絶縁膜７１の上面にも、第１面（粗面）１５ａの微小凹凸を反映した微小凹凸が形成される。
【００７５】
蛍光体層８０は、半導体層１５の側方、支持体１００の側面、および実装面側にまわりこんで形成されない。蛍光体層８０の側面と、支持体１００の側面（樹脂層７０の側面）とが揃っている。このような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。
【００７６】
光を外部に取り出さない実装面側には蛍光体層８０が無駄に形成されず、コスト低減が図れる。第１面１５ａの反対側に広がるｐ側配線層２５、ｎ側配線層２２、および厚い金属ピラー２６、２３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。
【００７７】
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。
【００７８】
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２６の周囲およびｎ側金属ピラー２３の周囲には、蛍光体層８０とは発揮する機能が異なる樹脂層７０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７０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。
【００７９】
第１面１５ａ側には、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光学層が設けられ、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７０には、シリカ粒子などのフィラーを高密度充填し、支持体として適切な硬さに調整することができる。
【００８０】
発光層１３から第１面１５ａ側に放射された光は蛍光体層８０に入射し、一部の光は蛍光体８１を励起し、発光層１３の光と、蛍光体８１の光との混合光として例えば白色光が擬似的に得られる。
【００８１】
ここで、第１面１５ａ上に基板があると、蛍光体層８０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８０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。
【００８２】
これに対して、実施形態によれば、第１面１５ａと蛍光体層８０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。
【００８３】
次に、図５（ａ）〜図１０を参照して、実施形態の半導体発光装置の製造方法について説明する。
【００８４】
図５（ａ）〜図１０に示す断面は、ウェーハ状態における一部分の断面を表し、図３（ａ）に示す断面に対応する。
【００８５】
図５（ａ）に示すように、例えば、metal organic chemical vapor deposition（ＭＯＣＶＤ）法により、基板１０の主面上に、第１半導体層１１、発光層１３、および第２半導体層１２が順にエピタキシャル成長される。
【００８６】
第１半導体層１１、発光層１３、および第２半導体層１２を含む半導体層１５において、基板１０側の面が第１面１５ａである。
【００８７】
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。
【００８８】
発光層１３の一部および第２半導体層１２の一部は、例えばreactive ion etching（ＲＩＥ）法により、図５（ｂ）に示すように除去される。
【００８９】
発光層１３および第２半導体層１２が除去された部分に、第１半導体層１１の第２面１５ｂが露出する。凸状に残った部分は、上面（第３面）１５ｃと、側面１５ｅをもつ。
【００９０】
第２面１５ｂ、第３面１５ｃ、および側面１５ｅには、図５（ｃ）に示すように、絶縁膜６１が形成される。絶縁膜６１は、第２面１５ｂ、第３面１５ｃ、および側面１５ｅに沿ってコンフォーマルに形成される。
【００９１】
絶縁膜６１として、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜が、chemical vapor deposition（ＣＶＤ）法で形成される。
【００９２】
絶縁膜６１の一部は例えばウェットエッチング法で除去され、図６（ａ）に示すように、絶縁膜６１に開口６１ａが形成される。開口６１ａに、第３面１５ｃが露出する。
【００９３】
開口６１ａの面積は第３面１５ｃの面積よりも小さい。第３面１５ｃのエッジ付近は露出されず、第３面１５ｃのエッジ付近に絶縁膜６１が残される。
【００９４】
開口６１ａに露出する第３面１５ｃ上には、図６（ｂ）に示すように、ｐ側電極の銀膜３１が例えば蒸着法で形成される。銀膜３１の端部３１ｂは、第３面１５ｃのエッジ付近に残された絶縁膜６１上に乗り上げる。その端部３１ｂのエッジは、第３面１５ｃの面内に収まっている。
【００９５】
次に、図６（ｃ）に示すように、銀膜３１上にパッド電極３２を例えば蒸着法で形成する。パッド電極３２は、銀膜３１の上面および端部３１ｂのエッジを覆う。パッド電極３２のエッジは、第３面１５ｃの面内に収まっている。
【００９６】
次に、第２面１５ｂ上の絶縁膜６１の一部を例えばウェットエッチング法により除去する。図７（ａ）に示すように、第２面１５ｂの一部が露出する。側面１５ｅ、およびその側面１５ｅと第２面１５ｂとのコーナー部は絶縁膜６１で覆われている。
【００９７】
次に、図７（ｂ）に示すように、第２面１５ｂ上に、ｎ側電極４０のアルミニウム膜４１およびパッド電極４２を順に形成する。ｎ側電極４０は、例えば蒸着法で形成される。図１２に示すように、ｎ側電極４０は、第２面１５ｂ上の絶縁膜６１の上に乗り上げてもよい。
【００９８】
次に、図７（ｃ）に示すように、例えばＲＩＥ法で半導体層１５に溝９１を形成する。溝９１は、第１半導体層１１における、発光層１３および第２半導体層１２が積層されていない部分を貫通し、基板１０に達する。溝９１は例えば格子状に形成され、基板１０上で複数の半導体層１５が溝９１によって分離される。
【００９９】
溝９１を形成するＲＩＥのとき、基板１０に対して少しオーバーエッチングが進み、溝９１の底は第１面１５ａよりも後退する。
【０１００】
ｐ側電極３０およびｎ側電極４０は、図８（ａ）に示すように、絶縁膜６２で覆われる。絶縁膜６２は、溝９１の側面および底にも形成され、半導体層１５の側面１５ｄは絶縁膜６２で覆われる。絶縁膜６２として、例えばシリコン酸化膜がＣＶＤ法で形成される。
【０１０１】
この後、例えばウェットエッチング法で、絶縁膜６２に、図２に示すビア２５ａと接続するための開口、および図３（ｂ）に示すビア２２ａと接続するための開口が形成される。また、このウェットエッチングのとき、溝９１の底に形成された絶縁膜６２の一部も除去される。
【０１０２】
この後、図８（ｂ）に示すように、配線部２４、２１および金属膜５１ｐ、５１ｎを構成する金属膜がめっき法で形成され、さらにそれら金属膜を覆う樹脂層７０が形成される。
【０１０３】
そして、半導体層１５が、配線部２４、２１および樹脂層７０を含む支持体１００で支えられた状態で、基板１０を除去する。
【０１０４】
例えば、シリコン基板である基板１０が、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより除去される。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。
【０１０５】
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。ｐ側金属ピラー２６、ｎ側金属ピラー２３、および樹脂層７０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２６、ｎ側金属ピラー２３、および樹脂層７０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。
【０１０６】
基板１０が除去され、図９（ａ）に示すように、半導体層１５の第１面１５ａが露出する。半導体層１５の側方に設けられた絶縁膜６２ｂの上面および樹脂層７０の上面は、前述した溝９１の底に位置していた。その絶縁膜６２ｂの上面および樹脂層７０の上面よりも第１面１５ａは下方に後退している。
【０１０７】
露出した第１面１５ａには、図９（ｂ）に示すように、微小凹凸が形成される。その後、図１０に示すように、第１面１５ａ上に、絶縁膜（密着層）７１を介して蛍光体層８０が形成される。蛍光体層８０は、半導体層１５の側方の領域の上にも、絶縁膜７１を介して形成される。
【０１０８】
蛍光体層８０を形成した後、樹脂層７０の表面（図１０における下面）が研削され、ｐ側金属ピラー２６およびｎ側金属ピラー２３が樹脂層７０から露出する。
【０１０９】
そして、前述の溝９１が形成された領域でウェーハをダイシングする。蛍光体層８０、絶縁膜７１、および樹脂層７０が切断される。これらは、例えば、ダイシングブレード、またはレーザ光により切断される。
【０１１０】
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。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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
ウェーハ状態で、支持体１００および蛍光体層８０を形成した後に、それらが切断されるため、蛍光体層８０の側面と、支持体１００の側面（樹脂層７０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。
【０１１３】
高い反射率をもつ銀膜３１は、第３面１５ｃの端まで広がっていることが望ましい。銀膜３１を第３面１５ｃの全面に形成するため、図６（ａ）に示す絶縁膜６１に開口６１ａを形成するプロセスのときに、開口６１ａの端を第３面１５ｃの端に一致させることが考えられる。しかし、このプロセス制御は難しい場合がある。プロセスばらつきにより、開口６１ａが第２面１５ｂ側まで広がってしまうと、ｐ側電極３０と第１半導体層１１との短絡や、ｐ側電極３０とｎ側電極４０との短絡が懸念される。
【０１１４】
そこで、実施形態によれば、絶縁膜６１の一部が第３面１５ｃのエッジ付近に残るようにして開口６１ａの拡大を抑えつつ、銀膜３１を絶縁膜６１の上に乗り上げるように形成して銀膜３１の面積の拡大を実現している。
【０１１５】
図１１（ａ）は、ｐ側電極３０とｎ側電極４０の平面レイアウトの他の例を示す模式平面図である。
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の電極レイアウトにおける、ｐ側配線部２４とｎ側配線部２１の平面レイアウト例を示す模式平面図である。
【０１１６】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す例では、半導体発光装置の平面形状は正方形である。ｎ側電極４０は、ｐ側電極３０の周囲を連続して囲んでいる。ｎ側電極４０における対向する２辺部に、ｐ側電極３０側に突出したコンタクト部４０ａが設けられている。さらに、チップ中央部にもｎ側電極４０のコンタクト部４０ｂが設けられている。そのコンタクト部４０ｂの周囲をｐ側電極３０が連続して囲んでいる。
【０１１７】
図１１（ａ）に示すｐ側電極３０において、チップ中央のｎ側コンタクト部４０ｂに近い端部も、上記実施形態のように、絶縁膜６１を介して第３面１５ｃに対向する構造にすることができる。
【０１１８】
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。
【図１】
2017154975.tif 000003
【図２】
2017154975.tif 000004
【図３】
2017154975.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017154975.tif 000009
【図８】
2017154975.tif 000010
【図９】
2017154975.tif 000011
【図１０】
2017154975.tif 000012
【図１１】
2017154975.tif 000013
【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年7月10日(2017.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と、前記第１面の反対側に設けられた第２面と、前記第２面に対して段差を形成して前記第１面の反対側に設けられた第３面とをもつ半導体層であって、前記第１面と前記第３面との間に発光層を含む半導体層と、
前記第２面に接する第１電極と、
前記第３面の面内に設けられた第２電極であって、前記第３面に接するコンタクト部と、前記第３面に接しない端部とを有し、銀を含む第２電極と、
前記第２電極の前記端部と、前記第３面との間に設けられた絶縁膜と、
前記第１電極に接続された第１配線部と、
前記第２電極に接続された第２配線部と、
を備え、
前記絶縁膜と前記第３面とのコンタクト面積は、前記第２電極の前記コンタクト部と前記第３面とのコンタクト面積よりも小さい半導体発光装置。
【請求項２】
前記第２電極は、前記半導体層における前記第２面と前記第３面との間に形成された側面には設けられていない請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記第２電極は、前記第３面に接する銀膜を有し、
前記銀膜の端部は、前記絶縁膜を介して、前記第３面に対向している請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記第２電極は、前記銀膜を覆うパッド電極をさらに有する請求項４記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記第１電極は、前記第２面に接するアルミニウム膜を有する請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記第１電極と前記第２電極との間で前記半導体層に対向して設けられた第１金属膜をさらに備えた請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記第１金属膜は、アルミニウム膜を有する請求項７記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記半導体層の側方に設けられた第２金属膜をさらに備えた請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記第２金属膜は、アルミニウム膜を有する請求項９記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記第１面側に設けられた蛍光体層をさらに備えた請求項１記載の半導体発光装置。
【国際調査報告】
2017154975.tif 000015
2017154975.tif 000016
2017154975.tif 000017
2017154975.tif 000018