(57)【要約】【課題】  本発明は、簡単な構成により、チップ毎にダイシングにより分離する際に、発光層を構成する半導体と絶縁膜や金属層とが剥離したり、あるいはダイシングブレードの目詰まりを低減するようにした、半導体発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】  実装面側に発光層１２を備えた半導体基板１１と、この発光層の表面に形成されたパターンニングされた絶縁膜１３と、この絶縁膜の上に形成され且つ絶縁膜のない領域にて上記発光層に対して部分的にオーミック接触する第一の電極層１４と、この第一の電極層の上にバリアメタル層１５を介して形成された接合層１７と、上記半導体基板の発光層とは反対側の表面に形成された第二の電極層１６と、を含むジャンクションダウン構造の半導体発光装置１０であって、上記絶縁膜または金属層，バリアメタル層及び接合層が、半導体基板及び発光層よりも小さく形成されるように、半導体発光装置１０を構成する。【選択図】        図１
2007317771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装面側に発光層を備えた半導体基板と、この発光層の表面に形成されたパターンニングされた絶縁膜または金属層と、この絶縁膜または金属層の上に形成され且つ絶縁膜または金属層のない領域にて上記発光層に対して部分的にオーミック接触する第一の電極層と、この第一の電極層の上にバリアメタル層を介して形成された接合層と、上記半導体基板の発光層とは反対側の表面に形成された第二の電極層と、を含んでいるジャンクションダウン構造の半導体発光装置であって、
上記絶縁膜または金属層，電極層，バリアメタル層及び接合層が、半導体基板及び発光層よりも小さいことを特徴とする、半導体発光装置。
【請求項２】
上記絶縁膜または金属層，電極層，バリアメタル層及び接合層が、素子分離された半導体基板端面より１０μｍ以上小さいことを特徴とする、請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
上記発光層と第一の電極層の間に、パターニングされた絶縁膜が設けられており、上記第一の電極層が、絶縁膜のない領域にて上記発光層とオーミック接触すると共に、上記絶縁膜が発光層からの光を反射させることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
上記発光層と第一の電極層の間に、パターニングされた金属層が設けられており、上記第一の電極層が、金属層のない領域にて上記発光層とオーミック接触すると共に、上記金属層が発光層からの光を反射させることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
上記接合層が、ＡｕＳｎ等の共晶材から構成されていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所謂ジャンクションダウン構造の半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所謂ジャンクションダウン構造の半導体発光装置は、例えば図３に示すように構成されている。
図３において、半導体発光装置１は、半導体基板２の表面（下面）に発光層３が形成されており、さらにこの発光層３の下側に、順次にパターニングされた絶縁膜４を介して、ｐ型電極５及びバリアメタル層６が形成されると共に、上記半導体基板２の上面にｎ型電極７が形成されることにより、チップ状に構成されている。
【０００３】
さらに、上記半導体発光装置１は、実装の際に、その下面がパッケージやサブマウント等の実装基板上に形成された接続用ランド等に対して接合され得るように、その下面に、接合層８が形成されている。
【０００４】
上記半導体基板２は、発光層３で生ずる光を上方に透過させるように、発光波長に対して透光性を有する半導体から構成されている。
上記発光層３は、公知の構成の発光層であって、実際には複数の半導体層を積層させることにより、構成されている。
【０００５】
上記絶縁膜４は、ＳｉＯ2 等から構成されており、上記発光層３とｐ型電極５のオーミック接触の際の合金化により生ずる光吸収体としての合金層が発光層３の下面全体に形成されることを部分的に回避し得るように、パターニングにより形成されている。これにより、発光層３から下方に向かう光が、上記絶縁膜４で反射して、上方に向かって効果的に取り出され得るようになっている。
【０００６】
上記ｐ型電極５は、上述した絶縁膜４が形成されない領域にて、発光層３の下面とオーミック接触することにより、電気的に接続されるようになっている。
【０００７】
上記バリアメタル層６は、半導体発光装置１がパッケージやサブマウント等に実装される際に、接合層８が発光層３側にしみ出すことを阻止するようになっている。
【０００８】
上記接合層８は、上記発光層３が実装面（半導体発光装置１の下面）に近いことから、銀ペースト等の接合剤を使用した場合、溶融した接合剤がチップ側面を這い上がって、リークすることを回避するために、ＡｕＳｎ等の共晶材を使用される。
これにより、半導体発光装置１は、実装基板に対して共晶接合されることになる。
尚、上記ＡｕＳｎ等の共晶材は、パッケージ等の実装基板の表面の凹凸形状を考慮して、ある程度の厚さにする必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、このような構成の半導体発光装置１においては、図３に示すように、複数個のチップが一体に並んだ状態で作製された後、個々のチップ１ａ毎にダイシング又はブレーキングによって分離されるようになっている。
しかしながら、このようなチップ１ａ毎の分離の際に、上記絶縁膜４が割れて剥離してしまったり、接合層８を構成するＡｕＳｎ等の比較的軟らかく且つ厚い金属膜がダイシングブレードを目詰まりさせることにより、チッピングが発生するという問題があった。
特に、上述したジャンションダウン構造の場合には、発光層３のうち活性層にダメージが生じやすく、半導体発光装置１の特性が悪化すると共に、歩留まりが低下してしまうという問題があった。
【００１０】
このような問題は、発光層の下面に、パターニングされた絶縁膜４の代わりに、パターニングされた金属層が形成され、この金属層の無い領域に形成された電極層が発光層とオーミック接触すると共に、発光層からの光に対して反射面として作用するようにした半導体発光装置においても、同様に発生する。
【００１１】
本発明は、以上の点から、簡単な構成により、チップ毎にダイシングにより分離する際に、発光層を構成する半導体と絶縁膜，電極層，金属層とが剥離したり、あるいはダイシングブレードの目詰まりを低減するようにした、半導体発光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、本発明によれば、実装面側に発光層を備えた半導体基板と、この発光層の表面に形成されたパターンニングされた絶縁膜または金属層と、この絶縁膜または金属層の上に形成され且つ絶縁膜または金属層のない領域にて上記発光層に対して部分的にオーミック接触する第一の電極層と、この第一の電極層の上にバリアメタル層を介して形成された接合層と、上記半導体基板の発光層とは反対側の表面に形成された第二の電極層と、を含んでいるジャンクションダウン構造の半導体発光装置であって、上記絶縁膜または金属層，電極層，バリアメタル層及び接合層が、半導体基板及び発光層よりも小さいことを特徴とする、半導体発光装置により、達成される。
【００１３】
本発明による半導体発光装置は、好ましくは、上記絶縁膜または金属層，電極層，バリアメタル層及び接合層が、チップ毎に分離する際のダイシングで使用されるダイシングブレードの厚さの半分以上、半導体基板及び発光層よりも小さい。
【００１４】
本発明による半導体発光装置は、好ましくは、上記発光層と第一の電極層の間に、パターニングされた絶縁膜が設けられており、上記第一の電極層が、絶縁膜のない領域にて上記発光層とオーミック接触すると共に、上記絶縁膜が発光層からの光を反射させる。
【００１５】
本発明による半導体発光装置は、好ましくは、上記発光層と第一の電極層の間に、パターニングされた金属層が設けられており、上記第一の電極層が、金属層のない領域にて上記発光層とオーミック接触すると共に、上記金属層が発光層からの光を反射させる。
【００１６】
本発明による半導体発光装置は、好ましくは、上記接合層が、ＡｕＳｎ等の共晶材から構成されている。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成によれば、第一及び第二の電極層に駆動電圧が印加されると、オーミック接触により発光層に駆動電圧が印加されることになり、この発光層から光が出射する。
【００１８】
この場合、上記絶縁膜または金属層，電極層，バリアメタル層及び接合層が、特に好ましくは、チップ毎に分離する際のダイシングで使用されるダイシングブレードの厚さの半分以上、半導体基板及び発光層より小さく形成されている。これにより、この寸法差が、チップ毎に分離する際のダイシングストリートとして作用することになる。
【００１９】
従って、チップ分離の際に、絶縁膜または金属層，電極層，バリアメタル層及び接合層が切断されることはない。これにより、チップ分離工程によって、絶縁膜や金属層が割れたり、発光層を構成する半導体層から剥離するようなことはなく、さらに発光層のうち活性層がダメージを受けることもなく、安定した半導体発光装置が作製され得る。
【００２０】
また、ダイシングの際に、接合層を構成するＡｕＳｎ等の軟らかい金属によりダンシングブレードが目詰まりして、チッピングが発生するようなことはない。
【００２１】
上記発光層と第一の電極層の間に、パターニングされた絶縁膜が設けられており、上記第一の電極層が、絶縁膜のない領域にて上記発光層とオーミック接触すると共に、上記絶縁膜が発光層からの光を反射させる場合には、絶縁膜が反射面として作用することにより、発光層から実装面側に出射する光が、絶縁膜で反射される。これにより、光取出し効率が向上することになる。
【００２２】
上記発光層と第一の電極層の間に、パターニングされた金属層が設けられており、上記金属層の無い領域に形成された電極層が上記発光層とオーミック接触すると共に、上記金属層が発光層からの光を反射させる場合には、同様に金属層が反射面として作用することにより、発光層から実装面側に出射する光が、金属層で反射される。これにより、光取出し効率が向上することになる。
【００２３】
上記接合層が、ＡｕＳｎ等の共晶材から構成されている場合には、同様にダイシングの際に、この接合層がダイシングされない。このため、ダイシングブレードのＡｕＳｎによる目詰まりが回避され得ることになる。
【００２４】
このようにして、本発明によれば、複数のチップが一体に製造される場合の各チップの外周に、ダイシングストリートが画成されることになる。これにより、ダイシングの際に、絶縁膜または金属層，電極層，バリアメタル層及び接合層が切断されることはない。
従って、ダイシングによって、絶縁膜や金属層が割れたり、発光層を構成する半導体層から剥離するようなことはなく、さらに発光層のうち活性層がダメージを受けることもなく、接合層を構成するＡｕＳｎ等の軟らかい金属によりダンシングブレードが目詰まりして、チッピングが発生するようなことはない。
これにより、特性の安定した半導体発光装置が歩留まり良く作製され得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図２を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２６】
図１は、本発明による半導体発光装置の一実施形態の構成を示している。
図１において、半導体発光装置１０は、所謂ジャンクションダウン構造の半導体発光装置であって、半導体基板１１の表面（下面）に発光層１２が形成されており、さらにこの発光層１２の下側に、順次にパターニングされた絶縁膜１３を介して、ｐ型電極１４及びバリアメタル層１５が形成される。また、上記半導体基板１１の上面にｎ型電極１６が形成されることにより、チップ状に構成されている。
【００２７】
さらに、上記半導体発光装置１０は、実装の際に、その下面がパッケージやサブマウント等の実装基板上に形成された接続用ランド等に対して接合され得るように、その下面に、接合層１７が形成されている。
【００２８】
上記半導体基板１１は、発光層１２で生ずる光を上方に透過させるように、発光波長に対して透光性を有する半導体から構成されている。
上記発光層１２は、公知の構成の発光層であって、実際には複数の半導体層を積層させることにより、構成されている。
【００２９】
上記絶縁膜１３は、ＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 等から構成されており、反射率が最大となる厚さ（ＳｉＯ2 の場合には、例えば約１００ｎｍ）に蒸着により形成されている。
そして、上記絶縁膜１３は、上記発光層１２とｐ型電極１４のオーミック接触を可能にするように、パターニングにより一部が除去されている。
これにより、上記発光層３とｐ型電極５のオーミック接触の際の合金化により、光吸収体としての合金層が部分的に形成されないようになっている。従って、絶縁膜１３の存在する領域では、発光層１２から下方に向かう光が、上記絶縁膜１３で反射して、上方に向かって効果的に取り出され得るようになっている。
【００３０】
上記ｐ型電極１４は、ＡｕＺｎのｐ型電極として、例えば１００〜４００ｎｍの厚さで形成され、上述した絶縁膜１３が形成されない領域にて、発光層１２の下面とオーミック接触することにより、電気的に接続されるようになっている。  ここで、上記ｐ型電極１４は、チップ毎に、チップ分離後のチップ外周部となるべき境界線から０より大きく３０μｍだけ小さいサイズだけ内側の領域に成膜される。
好ましくは、素子分離の際のアライメントのずれ、ｐ型電極の大きさによる光取り出し効率、Ｖｆの上昇を考慮してチップ外周部となるべき境界線から１０μｍ以上小さく成膜する。
【００３１】
上記バリアメタル層１５は、例えばＴａＮ／Ｔａの周期構造を有する複合バリアメタル層として、ＥＢ，スパッタ法または蒸着法により形成されており、半導体発光装置１０がパッケージやサブマウント等に実装される際に、接合層１７が発光層１２側にしみ出すことを阻止するようになっている。
ここで、上記バリアメタル層１５は、その大きさが上記ｐ型電極１４より僅かに小さく選定されている。
【００３２】
さらに、上記バリアメタル層１５は、その下面に、接合層１７の密着性を高めるために、密着層１５ａを備えている。
この密着層１５ａは、上記バリアメタル層１５に続いて、同様にＥＢ，スパッタ法または蒸着法により形成されており、その大きさが上記バリアメタル層１５とほぼ同じ大きさに選定されている。
【００３３】
上記ｎ型電極１６は、Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉのｎ型電極として、半導体基板１１の上面に例えば真空蒸着により形成され、合金化される。
【００３４】
上記接合層１７は、上記発光層１２が実装面（半導体発光装置１０の下面）に近いことから、銀ペースト等の接合剤を使用した場合、溶融した接合剤がチップ側面を這い上がって、リークすることを回避するために、ＡｕＳｎ等の共晶材が使用される。
この共晶材は、実装面の表面の凹凸を均すために十分な厚さ、例えば１〜３μｍ程度の厚さを有するようになっている。
これにより、半導体発光装置１０は、ステム上またはパッケージ，サブマウント等の実装基板に対して共晶接合されることになる。
【００３５】
このようにして、本発明実施形態による半導体装置１０は、従来の半導体発光層１０とほぼ同様の構成であるが、本発明実施形態による半導体発光装置１０においては、各チップ毎に、そのチップ外周部となるべき境界線に沿って、ｐ型電極１４，バリアメタル層１５，密着層１５ａ及び接合層１７が、３０〜５０μｍだけ小さく形成される。これにより、隣接するチップ外周部との間に、ダイシングストリートとして作用する間隙を画成している点で異なる構成になっている。
【００３６】
本発明実施形態による半導体発光装置１０は、以上のように構成されており、製造の際には、以下のようにして製造される。
即ち、まずウェハ状の半導体基板１１の表面全体に、発光層１２を形成する。  次に、ウェハ状の発光層１２を備えた半導体基板１１に対して、発光層１２側の表面全体に、絶縁膜１３を形成する。
【００３７】
続いて、絶縁膜１３のパターニングのために、レジストパターンを形成し、絶縁膜１３を部分的に除去する。
これにより、絶縁膜１３が残った領域では、ｐ型電極１４が形成される際に、合金層の形成が阻止されることになる。
【００３８】
その後、パターニングした絶縁膜１３の上に、レジストパターンを形成し、各チップ毎にダイシングストリートを除く領域に、ｐ型電極１４を形成する。そして、このｐ型電極１４をマスクとして、周縁に露出する絶縁膜１３を除去することにより、上記ダイシングストリートをエッチングする。
次に、半導体基板１１の反対側の表面に、ｎ型電極１６を形成する。
【００３９】
さらに、上記半導体基板１１の発光層１２側にて、上記ｐ型電極１４の上から、レジストパターンを形成し、ダイシングストリートを除く領域に、ｐ型電極１４より僅かに小さく、バリアメタル層１５，密着層１５ａを形成する。
そして、上記バリアメタル層１５，密着層１５ａより僅かに小さく、共晶材から成る接合層１７を形成する。
【００４０】
その後、各チップ１８毎に、例えば４００μｍピッチで、ダイシングを行なう。その際、カーフ幅２０μｍのダイシングブレードを使用することにより、ダイシング後の各チップ１８の仕上がりチップサイズは、３８０μｍとなる。
チップ分離方法は、ブレーキングを用いても良い。
【００４１】
ここで、絶縁膜１３，バリアメタル層１５，密着層１５ａ及び接合層１７は、各チップ毎の境界線に沿って、ダイシングブレードより幅が広いダイシングストリートが画成されているので、ダイシングの際に、ダイシングブレードがこれらの絶縁膜１３，バリアメタル層１５，密着層１５ａ及び接合層１７に当たるようなことはない。
このようにして、図２に示す半導体発光装置１０のチップ１８が完成することになる。
【００４２】
このような構成の半導体発光装置１０によれば、ステム上またはパッケージ，サブマウント等の実装基板への実装の際には、上記半導体発光装置１０が、発光層１２側を実装面として、実装基板上に載置され、ダイボンディングにより上記接合層１７が実装基板上のチップ実装部に共晶接合される。また、上面のｎ型電極１６が実装基板上の接続ランドに対して金線等によりワイヤボンディングされる。
これにより、半導体発光装置１０のチップ１８の実装が完了する。
【００４３】
この場合、チップ１８毎に分割するためにダイシングブレードによりダイシングやブレーキングを行なう際に、ダイシングブレードが絶縁膜１３又は金属層，電極層，バリアメタル層に当たらない。ブレーキングを用いた場合も同様である。このため、絶縁膜１３，金属層，電極層，バリアメタル層がチップ分離の際に割れたり剥がれたりすることがない。
従って、絶縁膜１３の割れ，剥離や発光層１２の半導体発光装置の特性が劣化することなく、歩留まりが向上することになり、生産性が高められることになる。
【００４４】
さらに、ダイシングブレードが特にＡｕＳｎ等の軟らかい金属に当たって、目詰まりし、チッピングが発生するようなことはない。このようにして、特に軟らかい金属が１μｍ以上の厚さである場合に、上述したダイシングストリートを設けることは有効である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
上述した実施形態においては、半導体発光装置１０は、接合層１７まで形成した後に、ダイシングによりチップ毎に分離されるようになっているが、これに限らず、バリアメタル層１５まで形成した段階で、ダイシングによりチップ毎に分離された後、実装基板等に対してペーストによりダイボンディングされるようにしてもよい。
【００４６】
また、上述した実施形態においては、ｐ型電極１４と発光層１２との間に、パターニングされた絶縁膜１３が配置されているが、これに限らず、パターニングされたＡｕＺｎ等の金属膜を形成し、続いて半導体基板１１の反対側の表面に、Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉのｎ型電極１６を形成して合金化処理した後、ダイシングストリートとなるべき領域を除いて、ＡｕＺｎのｐ型電極１４を形成するようにしてもよい。
この場合、ｐ型電極１４の形成後に合金化処理が行なわれない。このため、合金化された部分でオーミック接触が構成され、それ以外の部分がミラーとなり、十分な光取出し効率が確保され得る。
実施例では、半導体のｐ側に絶縁膜やバリアメタル等を成膜し、ｐ側が接合面となる構造について示したが、ｐｎが逆のｎ側が接合面となる場合においても同様の効果が得られる。
【００４７】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、チップ毎にダイシングにより分離する際に、発光層を構成する半導体と絶縁膜や金属層とが剥離したり、あるいはダイシングブレードの目詰まりを低減するようにした、半導体発光装置が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による半導体発光装置の一実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の半導体発光装置のチップ毎に分離された状態を示す概略断面図である。
【図３】従来の半導体発光装置の一例の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    半導体発光装置
１１    半導体基板
１２    発光層
１３    パターニングされた絶縁膜
１４    ｐ型電極
１５    バリアメタル層
１５ａ  密着層
１６    ｎ型電極
１７    接合層
１８    チップ
【図１】
2007317771.tif 000003
【図２】
2007317771.tif 000004
【図３】
2007317771.tif 000005