(57)【要約】【課題】活性層への注入電流の密度を均一化でき、その上、光取り出し効率を向上させることもできる半導体発光装置およびそれを備えた半導体パッケージを提供する。【解決手段】半導体発光装置１は、サファイア基板１１と、このサファイア基板１１下に設けられたｎ型半導体層１２と、このｎ型半導体層１２下に設けられ、光を発する活性層１３と、この活性層１３下に設けられたｐ型半導体層１４と、このｐ型半導体層１４下に設けられ、上記光を透過する透明導電膜１５と、この透明導電膜１５下に設けられ、島状の第１開口１６ａ複数有する層間絶縁膜１６と、この層間絶縁膜１６下に設けられて、第１開口１６ａに重なる島状の第２開口１７ａを複数有し、上記光を反射する反射膜１７と、この反射膜１７上に設けられると共に、一部が第１開口１６ａおよび第２開口１７ａ内に入って透明導電膜１５に接続された接続電極１８とを備えている。【選択図】図１
2012019153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長基板と、
上記成長基板上に設けられた第１導電型半導体層と、
上記第１導電型半導体層上に設けられ、光を発する活性層と、
上記活性層上に設けられた第２導電型半導体層と、
上記第２導電型半導体層上に設けられ、上記光を透過する透明導電膜と、
上記透明導電膜上に設けられて、島状の第１開口を複数有し、上記光を透過する層間絶縁膜と、
上記層間絶縁膜上に設けられて、少なくなくとも一部が上記第１開口に重なる島状の第２開口を複数有し、上記光を反射する反射膜と、
上記反射膜上に設けられて、一部が上記第１開口および第２開口内に入って上記透明導電膜に接続された接続電極と
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体発光装置において、
上記第１開口と上記第２開口とは互いに同一形状または略同一形状を有し、
上記第２開口の全部が上記第１開口に重なることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体発光装置において、
上記第１開口同士の間隔が一方向において同一または略同一であり、かつ、上記第２開口同士の間隔が一方向において同一または略同一であることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項４】
実装基板と、
上記実装基板にバンプを介してフリップチップ実装される請求項１から３までのいずれか一項に記載の半導体発光装置と、
上記半導体発光装置を封止し、蛍光体を含む樹脂と
を備えたことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体パッケージにおいて、
上記バンプは半田バンプまたは金バンプであることを特徴とする半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば青色発光ダイオードなどの光デバイスに利用される窒化ガリウム系化合物を材料とし、例えばフリップチップボンディングなどで実装される半導体発光装置に関し、また、そのような半導体発光装置を備えた半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体発光素子の進展は著しく、特にＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）は、小型、低消費電力、高信頼性などの特徴を備え、広く表示用光源として用いられている。実用化されているＬＥＤの材料の一つにIII−Ｖ族化合物半導体がある。このIII−Ｖ族化合物半導体の中でも窒化ガリウム系化合物半導体（ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）は、紫外領域からオレンジ色域をカバーする直接遷移型の半導体であり、現在では、主に青色、緑色のＬＥＤの材料として用いられている。このような青色、緑色のＬＥＤは屋外表示器や交通信号機へ数多く用いられている。
【０００３】
また、ＬＥＤは、紫外領域を含め更なる高効率化を進めることにより、蛍光灯に用いられる蛍光体の励起光源にできる大きな可能性を有しており、水銀（Ｈｇ）フリーへの環境面での期待も相俟って精力的に開発が進められている。
【０００４】
最近、特に、半導体発光素子の高出力化と共に注目を集めているのが、ＬＥＤのフリップチップ接続である。現在のところ、最も市場普及率が高いＷＢ（ワイヤーボンド）構造では、図１９に示すように、実装基板１００１の上に半導体層群１００３付のサファイア基板１００２が実装されて、サファイア基板１００２が半導体層群１００３と実装基板１００１との間に位置する。この場合、上記半導体層群１００３内の活性層が発した光が上方へ向かう経路の途中にはｐ型電極１００４が存在することになる。つまり、上記光はｐ型電極１００４で遮られる。このため、上記ｐ型電極１００４の材料として透明度の高いＩＴＯ（酸化インジウムスズ）が多用される。このＩＴＯは光吸収を低減するために１４０ｎｍ程度の薄膜とすることが多いが、膜厚とトレイドオフの関係でＩＴＯのシート抵抗が高くなる。このため、現状のＷＢ実装されたＬＥＤチップでは、活性層に流れる電流の密度にばらつきを生んでいる状態である。特に、注入電流が大きい条件では、ＩＴＯでの電圧降下が全体の電圧降下に対して占める割合が増加していくので、活性層に流れる電流の密度のばらつきがさらに大きくなる。つまり、上記活性層への注入電流の密度の不均一化が顕著に生じる。
【０００５】
なお、上記注入電流密度の不均一化は、注入されたキャリアが光に変換される割合を意味する内部量子効率を低下させる要因として問題視されている。例えば、電流の高注入領域では、局所的に温度が上昇することにより結晶欠陥が熱的に活性化し、注入されたキャリアがそれらの欠陥で熱として消費される結果、内部量子効率を低下させる。また、注入電流密度の高い領域では、バンドフィリング効果により注入電流の低い領域よりも高エネルギーの光が発せられるので、その光が低電流注入領域で吸収される結果、内部量子効率を低下させる。このような内部量子効率の低下が、印加電圧（Ｖf）の増大や、発光量の減少となって表れる。
【０００６】
それに対して、図２０に示すＦＣ（フリップチップ）構造では、実装基板２００１とサファイア基板２００２との間に半導体層群２００３が位置するように、実装基板２００１上に半導体層群２００３付のサファイア基板２００２を実装する。これにより、上記サファイア基板２００２下にｐ型電極２００４が位置して、半導体層群２００３が含む活性層からの光はｐ型電極２００４で遮られない。したがって、上記ｐ型電極２００４は透明である必要はないので、電気伝導率を優先して、ｐ型電極２００４の材料を選定することが可能である。ここで、上記ｐ型電極２００４の材料に高伝導材料を用いれば、上記活性層に対して均一に電流を注入することが可能である。このようなわけで、ＬＥＤのＦＣ接合は、高い内部量子効率を実現可能な技術と位置づけられている。
【０００７】
また、上記ＦＣ構造において、導電膜として使用するｐ型電極２００４を高反射化することは、上記活性層からの光を効率よく外部に取り出す上で必要となる。なぜなら、上記サファイア基板１００２の屈折率は半導体層１００３の屈折率よりも封止樹脂の屈折率に近いことから、上記活性層からの光はサファイア基板１００２側からの方が外部に取り出しやすいためである。
【０００８】
以上のことから、上記活性層への注入電流密度の均一化と、導電膜として使用するｐ型電極２００４の高反射化との両立が、ＦＣ構造の発光効率を向上させる上で重要である。
【０００９】
ところで、ＦＣ構造の光取り出し効率を向上させる方法としては、すでに様々な方法が提案されている。なかでも、大きな効果が期待されているのが、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｒｈ（ロジウム)またはＰｄ（パラジウム)のような反射率が高い金属でｐ型電極を形成することにより、光取り出し効率を向上させる方法がある。しかし、上記ＡｇやＡｌ、ＰｄおよびＲｈは紫外域から可視域で高い反射率を持つ材料ではあるが、半導体層上への直接の形成は、半導体層に対する密着性やオーミック性の観点から望ましくない。
【００１０】
特許文献１（特開２００７−１０３６９０号公報）には、ｐ型半導体層上に、ＩＴＯ膜を介して、Ａｇから電極を形成することにより、ｐ型半導体層に対する電極の良好な密着性と、電極の高反射率との両立を意図した構造が示されている。しかし、この構造には、電極を構成するＡｇが、ＩＴＯ膜内にマイグレーションし、ＩＴＯ膜内の酸素と結合してＡｇＯ（酸化銀）を形成する結果、電極の反射率が低下するという問題が生じる。また、Ａｇからなる電極とＩＴＯ膜との間にＡｇＯが介在する箇所では、ｐ型半導体層に対する電極の密着性が低下するといった問題も生じる。
【００１１】
それに対して、特許文献２（特開２００６−１０８１６１号公報）では、Ａｇの酸化を抑止するための構造が開示されている。この構造は、ｐ型半導体層と、このｐ型半導体層上に形成されたＩＴＯ膜と、このＩＴＯ膜上に形成されたＳｉＯ２（シリコン酸化）膜と、このＳｉＯ２膜上に形成されたＡｇ製の反射膜と、この反射膜上に形成されたｐ型電極とを備える。この場合、上記ＩＴＯ膜およびＳｉＯ２膜ともに透光な材料なので、活性層からの光は途中で吸収されることなく、反射膜まで到達し、この反射膜で反射されるので、高い反射率を得ることが可能である。しかし、この場合、ＩＴＯ膜のシート抵抗が高いのにもかかわらず、ＩＴＯ膜はＳｉＯ２膜によって反射膜と絶縁されており、ｐ型電極のシート抵抗を下げる工夫がされていない。したがって、上記構造には、活性層に対して均一に電流注入することができないという問題がある。
【００１２】
特許文献３（特開２００７−３１８１５７号公報）では、電流密度のチップ面内の均一性と高い光取り出し効率とを両立させることを意図して、ｐ型半導体層とＡｇ膜との間に薄いＮｉ膜を形成している。しかし、上記Ｎｉ膜を形成する場合においても、Ｎｉ膜の厚さを２ｎｍ程度に抑えた条件であっても、Ｎｉ膜による光吸収により光反射率は８０％以下に低下することが示されており、実際上、高い反射率は得られているとは言い難い。また、高い光取り出し効率が得られているとは言えない。
【００１３】
その他の方法として、特許文献４（特開２００５−１２９９０７号公報）には、ｐ型半導体層とＡｇ膜との間に、ＰｄやＩＴＯなどのコンタクト材料をドット状に間に挟みこんだ構造などが示されている。より詳しくは、上記構造では、図２１に示すように、ｐ型半導体層３００１上に、ＰｄやＩＴＯなどでコンタクトメタル構造体３００２をドット状に形成し、さらに、コンタクトメタル構造体３００２を反射層３００３で覆っている。この構造では、ｐ型半導体層３００１の抵抗が非常に高いので、電流をｐ型半導体層３００１内において面内方向で均一に拡げるために、コンタクトメタル構造体３００２のドットパターンを高面積比率で形成しなければならない。その結果、コンタクトメタル構造体３００２による光吸収により、光取り出し効率が低下するといった問題が生じてしまう。また、上記構造には、ｐ型半導体層３００１と反射層３００３との密着性が悪いため、信頼性が優れないといった問題もある。
【００１４】
以上のように、活性層への注入電流の密度の均一化と高い光取り出し効率とが得られる構造は、これまで示されてこなかったのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−１０３６９０号公報（図８）
【特許文献２】特開２００６−１０８１６１号公報（図１）
【特許文献３】特開２００７−３１８１５７号公報（図１，図２）
【特許文献４】特開２００５−１２９９０７号公報（図３Ａ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで、本発明の課題は、活性層への注入電流の密度を均一化でき、その上、光取り出し効率を向上させることもできる半導体発光装置およびそれを備えた半導体パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明の半導体発光装置は、
成長基板と、
上記成長基板上に設けられた第１導電型半導体層と、
上記第１導電型半導体層上に設けられ、光を発する活性層と、
上記活性層上に設けられた第２導電型半導体層と、
上記第２導電型半導体層上に設けられ、上記光を透過する透明導電膜と、
上記透明導電膜上に設けられて、島状の第１開口を複数有し、上記光を透過する層間絶縁膜と、
上記層間絶縁膜上に設けられて、少なくなくとも一部が上記第１開口に重なる島状の第２開口を複数有し、上記光を反射する反射膜と、
上記反射膜上に設けられて、一部が上記第１開口および第２開口内に入って上記透明導電膜に接続された接続電極と
を備えたことを特徴としている。
【００１８】
ここで、上記第１導電型とは、ｐ型またはｎ型を意味する。そして、上記第２導電型とは、第１導電型がｐ型の場合はｎ型、ｎ型の場合はｐ型を意味する。
【００１９】
また、上記層間絶縁膜は、電気絶縁性と透光性とを有する絶縁膜、または、接続電極に注入されるキャリアに対して障壁を形成する材料からなって透光性を有する障壁膜である。なお、上記透光性とは、活性層が発した光を透過する性質を意味する。
【００２０】
上記構成によれば、上記透明導電膜、層間絶縁膜、反射膜および接続電極の形成により、活性層への注入電流の密度の均一化と、光取り出し効率の向上とを実現できる。
【００２１】
まず、上記活性層への注入電流の密度の均一化について説明する。
【００２２】
上記透明導電膜では注入された電流を十分に拡げることができるので、活性層への注入電流の密度を均一化できる。
【００２３】
また、上記接続電極と第２導電型半導体層との間の電流の経路において、電流が透明導電膜を面方向（膜厚方向に垂直な方向）に沿って流れる経路は、抵抗率が最も大きい。したがって、電流が透明導電膜を面方向に沿って流れる経路での電圧降下を低下させることが電流密度を均一化する上で重要となる。
【００２４】
本発明の構成では、層間絶縁膜の各第１開口に注入される電流が小さいので、層間絶縁膜の膜厚が例えば１０ｎｍと薄くて層間絶縁膜のシート抵抗が高いとしても、電流が透明導電膜を面方向に沿って流れる経路での電圧降下は小さい。したがって、上記活性層への注入電流の均一化を十分に図ることができる。
【００２５】
また、本発明の構成では、透明導電膜と反射膜との間に層間絶縁膜を挟んでいるため、経時的な反射膜の反射率低下や密着性低下を防ぐことができる。
【００２６】
特許文献２に記載されているように、透明導電膜と反射膜との接触面では、反射膜の劣化が生じることが知られている。この反射膜の材料として使用されるＡｇ、Ａｌ、ＰｄもしくはＲｈまたはこれらの合金は、反応性が比較的高い。特に、Ａｇは反射率が高い反面、マイグレーション性が高いので周囲に拡散しやすく、電気的なリークや反射膜の表面凸凹化による反射率の低下を引き起こす要因であることが知られている。特に、ＬＥＤチップの電極のように高電流が注入される環境下では、さらにこのような問題は加速して発生しやすい。ただし、これはあくまで周囲に拡散する経路がある場合に生じる問題である。
【００２７】
それに対して、本発明の構成では、反射膜の周囲には層間絶縁膜および接続電極を設けているので、反射膜が例えばＡｇを含んでいても、そのＡｇが周囲に拡散するのを防ぐことができる。したがって、上記反射膜の周囲での電気的なリークや、反射膜の表面凸凹化による反射率の低下を防ぐことができる。
【００２８】
また、本来、反射膜は性質上、空気や水分の近くでは酸化しやすいが、本発明の構成では、反射膜上に接続電極を設けているので、反射膜の酸化を防ぐことができる。その結果、上記反射膜の酸化による反射率の低下も防ぐことができる。
【００２９】
次に、上記光取り出し効率の向上について説明する。
【００３０】
上記活性層から発せられて成長基板とは逆方向へ向かう光は、主に、透明導電膜を通過して、層間絶縁膜と反射膜との界面、または、透明導電膜と接続電極との界面で反射される。前者での反射に関して、反射膜に光が到達するまでの経路に位置する層間絶縁膜は、活性層が発する光に対して透明である。これにより、上記光は反射膜に到達するまでほとんど吸収されることがないので、層間絶縁膜と反射膜との界面による反射光量が大きく、その界面での上記光の反射率は高い。一方、後者での反射については、層間絶縁膜と反射膜との界面の面積に対して、透明導電膜と接続電極との界面の面積を無視できるほど小さくすることができる。
【００３１】
したがって、上記透明導電膜と接続電極との界面の光反射率が低くても、反射膜および接続電極における実効的な反射率は反射膜の反射率により決定されるので、高くすることができる。
【００３２】
一実施形態の半導体発光装置において、
上記第１開口と上記第２開口とは互いに同一形状または略同一形状を有し、
上記第２開口の全部が上記第１開口に重なる。
【００３３】
上記実施形態によれば、上記第１開口と第２開口とは互いに同一形状または略同一形状を有し、第２開口の全部が第１開口に重なるので、反射膜が透明導電膜に接触するのを防ぐことができ、その結果、信頼性の向上を図ることができる。
【００３４】
また、上記第１開口と第２開口とは互いに同一形状または略同一形状を有し、第２開口の全部が第１開口に重なるようにすることによって、反射膜の形成領域が層間絶縁膜の形成領域に対して狭くなりすぎることがないので、接続電極が層間絶縁膜上にもせり出して、活性層からの光の反射率が低下するのを防ぐことができる。
【００３５】
また、上記第１開口と第２開口とは互いに同一形状または略同一形状を有し、第２開口の全部が第１開口に重なるようにすることは、層間絶縁膜および反射膜の形成プロセスを簡略化できる。この接続電極の形成プロセスの手順をより詳しく説明すると、透明導電膜上の全面に層間絶縁膜および反射膜をこの順で積層して、一枚のフォトマスクを用いて反射膜上にレジストパターンを形成した後、層間絶縁膜および反射膜を同一または異なるエッチャントでパターニングすることにより、複数の第１開口を有する層間絶縁膜と、複数の第２開口を有する反射膜とを形成することができる。
【００３６】
例えば、上記層間絶縁膜がＳｉＯ２、反射膜がＡｇであった場合、レジストをパターニングした後、Ａｇを硝酸エッチングし、ＳｉＯ２をバッファードフッ酸でエッチングすることで、層間絶縁膜および反射膜をパターニングできる。
【００３７】
一実施形態の半導体発光装置において、
上記第１開口同士の間隔が一方向において同一または略同一であり、かつ、上記第２開口同士の間隔が一方向において同一または略同一である。
【００３８】
上記実施形態によれば、上記第１開口同士の間隔が一方向において同一または略同一であり、かつ、第２開口同士の間隔が一方向において同一または略同一であるので、透明導電膜内において電流を面方向により均一に拡げることができる。
【００３９】
仮に、上記層間絶縁膜において第１開口同士の距離が遠い部分と近い部分とが混じっている場合、その遠い部分よりも近い部分の下で多くの電流が流れることになる。
【００４０】
一実施形態の半導体発光装置では、
上記接続電極は、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＰｄもしくはＰｔからなる膜、または、その膜を積層した積層膜、または、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＰｄおよびＰｔの少なくとも一つを含む合金膜である。
【００４１】
上記実施形態によれば、上記接続電極の材料として、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＰｄおよびＰｔの少なくとも一つを使用することによって、反射膜の構成元素の周囲への拡散に起因する経時的な反射膜の反射率低下や密着性低下を防止する効果を高めることができる。
【００４２】
また、上記接続電極の材料特性として望まれるのは、反射膜の材料として使用可能なＡｇ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｒｈなどと合金を形成しにくく、さらに、酸化しないことである。さらに、上記透明導電膜に反射膜を電気的に接続する必要があるので、接続電極の電気伝導度が求められる。これらの観点から、上記接続電極は、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＰｄもしくはＰｔからなる膜、または、その膜を積層した積層膜、または、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＰｄおよびＰｔの少なくとも一つを含む合金膜であることが望ましい。
【００４３】
一実施形態の半導体発光装置では、
上記反射膜は、Ａｇ、Ａｌ、ＲｈもしくはＰｄからなる膜、または、Ａｇ、Ａｌ、ＲｈおよびＰｄの少なくとも一つを含む合金膜であり、かつ、厚さが１０００ｎｍ以上である。
【００４４】
上記実施形態によれば、上記反射膜の材料として、Ａｇ、Ａｌ、ＲｈおよびＰｄの少なくとも一つを使用することによって、活性層が発した光を効率よく外部に取り出すことができる。
【００４５】
また、金属の中で、４６０ｎｍ程度の短波長の光に対して９０％以上の高反射率を有するものは少ないが、Ａｇは９８％の反射率、Ａｌは９２％の反射率を有している。したがった、上記反射膜は、Ａｇ、Ａｌの少なくとも一方を含んでいれば、４６０ｎｍ程度の短波長の光に対して高反射膜となり得る。
【００４６】
また、上記反射膜として必要な膜厚は誘電率を含めたファクターを用いて算出され、１００ｎｍ以上の膜厚であれば、反射膜を高反射膜にしやすい。
【００４７】
一実施形態の半導体発光装置では、
上記層間絶縁膜は、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜であり、かつ、厚さが１１５ｎｍ未満である。
【００４８】
上記実施形態によれば、上記層間絶縁膜としてＳｉＮ（シリコン窒化）膜またはＳｉＯ２膜を用いることにより、反射膜の酸化を防止して、反射膜の反射率低下を抑制できる。
【００４９】
また、上記活性層が発した光の波長が４６０ｎｍ程度である場合、ＳｉＮおよびＳｉＯ２はともに上記光に対して透明なので、ＳｉＮおよびＳｉＯ２による上記光の吸収を防ぐことができる。ここで、ＳｉＯ２は分子中に酸素を所持しているが、Ｓｉ（シリコン）とＯ（酸素）の結合力が大きいので、このＯが反射膜と結びつくことはまれである。つまり、上記層間絶縁膜としてＳｉＯ２膜を使用しても、反射膜の酸化は滅多に起きない。したがって、上記反射膜の長期信頼性を保障できる。
【００５０】
一実施形態の半導体発光装置では、
上記透明導電膜は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）またはＺｎＯ（酸化亜鉛）からなり、かつ、厚さが６０ｎｍ以下である。
【００５１】
上記実施形態によれば、上記透明導電膜は、ＩＴＯまたはＺｎＯからなり、かつ、厚さが６０ｎｍ以下であるので、光取り出し効率に影響を与えない程度に、活性層が発した光の吸収を抑えることができる。
【００５２】
上記透明導電膜には高い光透過率が求められ、透明導電膜が活性層からの光を吸収するのを抑えるには、透明導電膜の材料としてＩＴＯまたはＺｎＯを使用することが望ましく、また、透明導電膜の膜厚は６０ｎｍ以下であることが望ましい。例えば、透明導電膜の材料としてＩＴＯを使用した場合、ＩＴＯにドーピングするＳｎの濃度にもよるが、通常、活性層からの光は６０ｎｍ進むごとに１％の割合で光が吸収される。したがって、上記透明導電膜の厚さが６０ｎｍである場合、活性層を出て反射膜で一度反射される光は、反射膜に近づくときに６０ｎｍの透明導電膜を通過すると共に、反射膜から離れるときにも６０ｎｍの透明導電膜を通過するので、１２０ｎｍの透明導電膜を通過したときと同じ光吸収を受けることになる。その結果、上記光のおよそ２％が失われる。この場合、上記光が外部に出て行くまでに、透明導電膜を数回往復しても、光取り出し効率の低下への影響は小さい。
【００５３】
本発明の半導体パッケージは、
実装基板と、
上記実装基板にバンプを介してフリップチップ実装される請求項１から３までのいずれか一項に記載の半導体発光装置と、
上記半導体発光装置を封止し、蛍光体を含む樹脂と
を備えたことを特徴としている。
【００５４】
上記構成によれば、上記実装基板に、はんだバンプまたは金バンプなどのバンプを介して本発明の半導体発光装置をフリップチップ実装するので、高い発光効率の半導体パッケージとすることが可能である。
【００５５】
一実施形態の半導体パッケージでは、
上記バンプは半田バンプまたは金バンプである。
【００５６】
上記実施形態によれば、上記バンプは半田バンプまたは金バンプであるので、熱伝導率
が高い。したがって、上記半導体発光装置の熱をバンプを介して効率良く放出できる。すなわち、上記半導体パッケージは放熱性の観点からも優れている。
【発明の効果】
【００５７】
本発明の半導体発光装置によれば、第２導電型半導体層上に設けられ、活性層からの光を透過する透明導電膜と、この透明導電膜上に設けられ、島状の第１開口を複数有する層間絶縁膜と、この層間絶縁膜上に設けられて、少なくなくとも一部が第１開口に重なる島状の第２開口を複数有し、活性層からの光を反射する反射膜と、この反射膜上に設けられると共に、一部が第１開口および第２開口内に入って透明導電膜に接続された接続電極とを備えることによって、第１，第２開口の形成密度を下げても、透明導電膜で電流を拡散できるので、活性層への注入電流の密度を均一化でき、また、活性層からの光を反射膜で反射できるので、光取り出し効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の半導体発光装置の概略断面図である。
【図２】図２は図１のＦ２−Ｆ２線矢視の概略断面図である。
【図３】図３は上記第１実施形態の半導体発光装置の変形例の概略断面図である。
【図４】図４は上記第１実施形態の半導体発光装置の変形例の概略断面図である。
【図５】図５は図１の要部の拡大図である。
【図６】図６はｐ型電極の実効的な反射率と光取り出し効率との関係を示すグラフである。
【図７】図７は層間絶縁膜および反射膜の開口サイズと開口間距離との関係を示すグラフである。
【図８】図８は本発明の第１実施形態の半導体パッケージの概略断面図である。
【図９】図９は本発明の第１実施形態の半導体パッケージの概略断面図である。
【図１０】図１０は本発明の第２実施形態の半導体発光装置の製造方法の工程図である。
【図１１】図１１は図１０に続く半導体発光装置の製造方法の工程図である。
【図１２】図１２は図１１に続く半導体発光装置の製造方法の工程図である。
【図１３】図１３は図１２のサファイア基板の概略平面図である。
【図１４】図１４は図１２に続く半導体発光装置の製造方法の工程図である。
【図１５】図１５は図１４に続く半導体発光装置の製造方法の工程図である。
【図１６】図１６は図１５に続く半導体発光装置の製造方法の工程図である。
【図１７】図１７は本発明の第２実施形態の半導体発光装置の概略断面図である。
【図１８】図１８は本発明の第３実施形態の半導体発光装置の製造方法の一工程におけるサファイア基板の概略平面図である。
【図１９】図１９は従来の半導体発光装置の概略断面図である。
【図２０】図２０は他の従来の半導体発光装置の概略断面図である。
【図２１】図２１は他の従来の半導体発光装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
以下、本発明の半導体発光装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００６０】
〔第１実施形態〕
図１に、本発明の第１実施形態の半導体発光装置１の概略断面図を示す。また、図２に、図１のＦ２−Ｆ２線矢視の概略断面図を示す。なお、以下の説明において、「上」は図１で「下」に相当し、「下」は図１で「上」に相当する。
【００６１】
上記半導体発光装置（ＬＥＤチップ）１は、図１に示すように、サファイア基板１１、半導体層群３０、ｎ型電極４０およびｐ型電極８０を備えている。ここで、上記サファイア基板１１のサイズは５００μｍ×２５０μｍであるが、別段そのサイズに限定されるわけではなく、例えば、一般的にラージサイズと呼ばれる１ｍｍ□のサイズにしてもよい。なお、上記サファイア基板１１は本発明の成長基板の一例である。
【００６２】
上記半導体層群３０は、サファイア基板１１上にＧａＮをベース材料として結晶成長された複数の半導体層からなる構造体である。この複数の半導体層は、サファイア基板１１側から、ｎ型半導体層１２、活性層１３およびｐ型半導体層１４である。この活性層１３は波長４６０ｎｍの光を発する。なお、上記ｎ型半導体層１２の本発明の第１導電型半導体層の一例であり、活性層１３は本発明の活性層の一例であり、ｐ型半導体層１４は本発明の第２導電型半導体層の一例である。
【００６３】
上記ｎ型電極４０は、ｎ型半導体層１２上にＴｉ、Ｎｉ、Ａｕが順に積層させたものである。つまり、上記ｎ型電極４０は、Ｔｉ層、Ｎｉ層およびＡｕ層で構成されている。
【００６４】
上記ｐ型電極８０は、ｐ型半導体層１４の上面の略全面に設けられた透明導電膜１５と、この透明導電膜１５上の一部の領域に設けられた層間絶縁膜１６と、この層間絶縁膜１６上に設けられた反射膜１７と、この反射膜１７上および透明導電膜１５上に設けられた接続電極１８とにより構成されている。
【００６５】
上記透明導電膜１５の材料には、透光性および電気伝導性を両立するためにＩＴＯを用いている。このＩＴＯ以外にも、例えばＺｎＯも透明導電膜１５の材料として用いることができる。
【００６６】
上記層間絶縁膜１６は、透明導電膜１５上に設けられ、島状の第１開口１６ａを複数有している。この層間絶縁膜１６の材料としては、透光性およびバリア性の観点からＳｉＯ２を用いているが、ＳｉＮなどを用いてもよい。本来、絶縁膜という言葉は、電気的な絶縁性を有する膜を指すが、本発明の層間絶縁膜は、電気的な絶縁性を有しなくても、透光性およびバリア性を有する膜であれば、どんな膜であってもよい。
【００６７】
上記反射膜１７は、層間絶縁膜１６上に設けられ、島状の第２開口１７ａを複数有している。この第２開口１７ａの形状は第１開口１６ａと形状と同一であり、第２開口１７ａの全部が層間絶縁膜１６の第１開口１６ａに重なっている。また、上記反射膜１７は、層間絶縁膜１６と同一形状であり、全部が層間絶縁膜１６に重なっている。また、上記反射膜１７は、活性層１３が発した光を効率よく反射する役割を担っている。この反射膜１７の材料は、上記光の波長（４６０ｎｍ程度）に対して、９８％程度の高い反射率を有するＡｇである。また、上記反射膜１７の材料としては、Ａｌ、Ｐｄ、Ｒｈもある。すなわち、上記反射膜１７は、Ａｇ、Ａｌ、ＲｈもしくはＰｄからなる単層膜であってもよいし、Ａｇ、Ａｌ、ＲｈもしくはＰｄの少なくとも一つを含む合金膜であってもよい。また、上記反射膜１７は、第２開口１７ａの一部が層間絶縁膜１６の第１開口１６ａに重なるように形成してもよい。また、上記第２開口１７ａの形状は第１開口１６ａの形状と略同一にしてもよい。また、上記反射膜１７の膜厚を１００ｎｍ以上にしてもよい。
【００６８】
上記接続電極１８は、島状に露出した透明導電膜１５の表面に電気的に接続されるように反射膜１７上に設けられる。これにより、上記接続電極１８の一部は、層間絶縁膜１６の第１開口１６ａ内、および、反射膜１７の第２開口１７ａ内に入っている。
【００６９】
以上がｐ型電極８０の基本構成であり、以下にｐ型電極８０の各要素の具体的な設計について記述する。
【００７０】
上記透明導電膜１５に求められるのは高い光透過率であり、活性層１３が発した光の吸収を抑えるには６０ｎｍ程度以下の厚さにすることが望ましい。ＩＴＯにドーピングされるＳｎの濃度にもよるが、通常、６０ｎｍ進むごとに１％の割合で光が吸収される。したがって、上記透明導電膜１５が６０ｎｍの厚さの場合、活性層１３を出て反射膜１７で一度反射をされる光は、反射膜１７に近づくときに６０ｎｍの透明導電膜１５を通過すると共に、反射膜１７から離れるときにも６０ｎｍの透明導電膜１５を通過するので、透明導電膜１５によりおよそ２％の光が失われる。この場合、上記活性層１３が発した光が半導体発光装置１を出るまでに、仮に、反射膜１７で複数回反射されたとしても、光取り出し効率は大きく低下しない。
【００７１】
次に、上記層間絶縁膜１６の設計に関して、厚さが重要なファクターの一つである。上記透明導電膜１５と層間絶縁膜１６との界面から、層間絶縁膜１６と反射膜１７との界面までの距離、つまり、層間絶縁膜１６の厚さは、活性層１３の発光波長４６０ｎｍの１/４以上の厚さであれば、光の多重反射が起こりやすくなる。これによる光の減衰を抑えるためには、層間絶縁膜１６の厚さを、活性層１３の発光波長４６０ｎｍの１/４にあたる１１５ｎｍ未満にすることが望ましい。本第１実施形態では、上述のことを考慮し、層間絶縁膜１６の厚さを１００ｎｍとしている。
【００７２】
また、上記層間絶縁膜１６に設けられた島状の第１開口１６ａの断面形状は、線対称性を有する形状がよい、例えば、正三角形、正方形、正六角形、円などの形状が性能面から望ましいが、特にそれらに制限されることはない。本第１実施形態では、第１開口１６ａの断面形状は正方形となっている。
【００７３】
また、上記第１開口１６ａの配置は、図２に示すように、隣り合う４個の第１開口１６ａを結ぶ仮想線が正方形を描くようにしている。この配置についても、別段制限はない。ただし、隣り合う複数の第１開口１６ａを結ぶ仮想線が描く図形の対称性を高くする方が、活性層１３への注入電流の均一化の観点から望ましい。例えば、上記第１開口１６ａの配置を、図３に示すように、隣り合う３つの第１開口１６ａを結ぶ仮想線が正三角形を描くようにしたり、図４に示すように、隣り合う６つの第１開口１６ａを結ぶ仮想線が正六角形を描くようにしたりすることも、半導体発光装置１の性能面の向上には有効である。ただし、上述以外の配置であっても、極端に活性層１３への注入電流の密度にばらつきがでるようなことはないので、利用可能である。
【００７４】
また、上記第１開口１６ａ同士間の距離は、活性層１３に均一に電流を注入するために重要な要素であり、透明導電膜１５での電流拡がり量を決定付ける。上記第１開口１６ａ同士間の距離は、図２中左右方向において同一であり、かつ、図２中上下方向において同一である。つまり、上記第１開口１６ａは、図２中左右方向において等間隔で並んでいると共に、図２中上下方向において等間隔に並んでいる。また、図２中左右方向における第１開口１６ａ同士間の距離は、図２中上下方向における第１開口１６ａ同士間の距離と同一である。また、上記第１開口１６ａ同士間の距離は第２開口１７ａ同士間の距離と一致する。なお、図２中左右方向における第１開口１６ａ同士間の距離は略同一にしもよい。また、図２中上下方向における第１開口１６ａ同士間の距離も略同一にしもよい。
【００７５】
図５に、図１の透明導電膜１５付近の部分を拡大して示す。
【００７６】
図５中の電流経路Ｂでは、層間絶縁膜１６の各第１開口１６ａにある接続電極１８と透明導電膜１５との界面から電流が活性層１３へ向かって流れる。この電流は、透明導電膜１５を膜厚方向（図５中上下方向）に流れて通過し、シート抵抗の低いｎ型半導体層１２を面方向（図５中左右方向）に沿って流れるので、抵抗の最も低い経路である。
【００７７】
それに対して、図５中の電流経路Ａを流れる電流は、シート抵抗が高い透明導電膜１５に沿ってキャリアが走行した後、ｐ型半導体層１４を膜厚方向に走行して通過するので、抵抗が最も大きな経路である。
【００７８】
したがって、上記活性層１３に均一に電流を注入するためには、つまり、電流経路Ａを流れる電流が、電流経路Ｂを流れる電流に対して、極端に小さくならないためには、透明導電膜１５に沿ってキャリアが走行する距離を狭める必要がある。
【００７９】
なお、上記接続電極１８への注入電流に比例して、透明導電膜１５における電圧降下が半導体発光装置１の動作電圧である３Ｖ程度に対して占める割合が大きくなるので、活性層１３に注入される電流の密度が不均一化する方向に向かう。
【００８０】
ところで、上記電流の密度を均一化する上で、電流経路Ａにおける透明導電膜１５での電圧降下は、全ての電流が電流経路Ａを通るとした場合に０．６Ｖが一つの目安である。この電流経路Ａにおいて、電圧降下を０．６Ｖ以下に抑えるための条件を、以下の仮定の下に算出する。
【００８１】
まず、隣り合う第１開口１６ａ間の距離、および、隣り合う第２開口１７ａ間の距離が４０μｍ、開口サイズ（第１開口１６ａおよび第２開口１７ａの断面形状の正方形の一辺の長さ）が２μｍ□、透明導電膜１５の厚さが６０ｎｍ、透明導電膜１５のシート抵抗Ｒｓが８０Ω／□である場合、接続電極１８と透明導電膜１５との各接面から透明導電膜１６に流れる電流は、円形に拡がると近似すると、表面抵抗ρは次式で表される。
ρ＝π(Ｄ＋ｄ)／(Ｄ−ｄ)×Ｒｓ
【００８２】
この式において、Ｄは電流の拡がり距離（開口間距離）、ｄは開口サイズ（開口断面の正方形の一辺の長さ）である。
【００８３】
また、Ｄ>>ｄなので、上記式はρ＝π×Ｒｓとみなすことができ、これを計算すると、
ρ≒２５１．２Ω
となる。
【００８４】
さらに、上記半導体発光装置１へ注入電流値を高電流条件である１００ｍＡとし、半導体発光装置１のチップサイズを５００μｍ×２５０μｍとする。そして、上記第１開口１６ａ同士間および第２開口１７ａ同士間の距離が４０μｍであり、第１開口１６ａおよび第２開口１７ａのそれぞれの開口数が４４（図２参照）なので、第１開口１６ａおよび第２開口１７ａのそれぞれに流れ入る電流Ｉは、
Ｉ＝０．１[Ａ]／４４
となる。
【００８５】
したがって、上記電流経路Ｂの透明導電膜１５における電圧降下Ｖは、
Ｖ＝ρ[Ω]×０．１ [Ａ]／４４≒０．５７１[Ｖ]
ここでのチップサイズ、開口間距離、開口サイズ、開口数の条件を「条件Ａ」とする。
【００８６】
この算出結果は、電圧降下０．６Ｖの目安を満足するので、上記「条件Ａ」は十分条件であることがわかる。なお、この算出結果は５００μｍ×２５０μｍ以外のチップサイズの場合においても当てはまる。なお、上記透明導電膜１５の異なる膜厚については、上記算出結果を踏まえ、以下のような関係式が成り立つ。
Ｖ＝(透明導電膜１５の膜厚６０ｎｍのときのρ)/(透明導電膜１５の膜厚が膜厚６０ｎｍ以外のときのρ)×注入電流／開口数
【００８７】
この関係式は、開口間距離は開口数の１/２乗にほぼ比例するので以下のように書き換えられる。
Ｖ＝(透明導電膜１５の膜厚６０ｎｍのときのρ)/(透明導電膜１５の膜厚が膜厚６０ｎｍ以外のときのρ)×注入電流/((隣接開口間距離)２×Ｌ)
【００８８】
この関係式において、Ｌは定数である。そして、上記関係式より、透明導電膜１５の膜厚が、６０ｎｍでなく、例えば１５ｎｍである場合、開口間距離は４０μｍではなく２０μｍとなる。開口サイズに関しては、実質的なｐ型電極８０の反射率に関係するので、第１開口１６ａおよび第２開口１７ａの分布と合わせて決定する。
【００８９】
図６に、ｐ型電極８０の実効的な反射率と光取り出し効率との関係についての実験結果を示す。
【００９０】
上記半導体層群３０と同様の半導体層群を有するＬＥＤチップをＷＢ実装した場合、光取り出し効率が６５％であったので、少なくともこれに対してＦＣ構造を優位化するため、６５％を越える光取出し効率が必要である。そのためのｐ型電極８０の反射率としては、図６より、８５％以上必要であることがわかる。
【００９１】
上記第１開口１６ａおよび第２開口１７ａの配置は図２の配置であり、かつ、波長４６０ｎｍの光に対する反射率が６０％であるＮｉで接続電極１８を形成し、かつ、波長４６０ｎｍの光に対する反射率が９８％であるＡｇで反射膜１７を形成した場合に、開口サイズと開口間距離の関係は簡単な算術計算により、図７に示す関係となる。この図７より、上記開口間距離が４０μｍの場合、開口サイズとしては１５μｍ□であれば十分である。ところが、上記反射膜１７を、Ａｌ、Ｐｄ、Ｒｈなどのように反射率がやや低い材料で形成した場合や、反射膜１７をＡｇで形成しているが、反射膜１７の表面の凹凸が激しいために反射率が低い場合は、さらに、開口サイズを縮小する必要がある。図７には、そのようなケースの一例として、反射膜１７の反射率を９２％または８８％にするための、開口サイズと開口間距離の関係も示している。この関係より、反射率９２％の場合、開口サイズは１０μｍあれば十分であり、反射率８８％の場合５μｍあれば十分である。
【００９２】
上記開口サイズの下限値は、層間絶縁膜１６のパターニングプロセスにおける、レジストの露光工程の精度によるところが大きい。この層間絶縁膜１６の上に形成するレジストの露光時間によって、レジストの裾部の形状が変わり、数十ｎｍのばらつきがでる。安定した接続電極１８と透明導電膜１５との電気接続を確保するために、少なくともレジストの開口幅は１００ｎｍ以上とした方が望ましい。
【００９３】
最後に、上記接続電極１８の設計について述べる。この接続電極１８において最も必要とされる物性は、反射膜１７の拡散防止性と密着性とである。この物性を満たす接続電極１８は、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＰｄもしくはＰｔからなる膜、または、その膜を積層した積層膜、または、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＰｄおよびＰｔの少なくとも一つを含む合金膜で得られる。これらの膜は、拡散防止膜として優れ、密着性が高い膜として知られている。これらの性質以外にも、透明導電膜１５と反射膜１７とを電気的に接続する必要があるが、それらが層間絶縁膜１６の厚さにあたり１００ｎｍと非常に短いので抵抗値は問題とならない。したがって、上記接続電極１８の厚さとしては１０ｎｍもあれば十分であるが、材料コストの面から１００ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００９４】
以上が本発明の第１実施形態の主幹であるｐ型電極８０の設計である。実際上、ＦＣ実装接続するまでに、ｐ型電極８０の上や、ｎ型電極４０の上にＡｕめっき膜やＡｕのボールバンプを形成する。さらに、上記ｐ型電極８０やｎ型電極４０の上と半導体層群３０の側面にＳｉＯ２やＳｉＮなどからなる保護膜１９を設け、電極間や、電極と半導体層群３０との間で、表面電流が流れることによるリークが起こらない構成とする。
【００９５】
このように、上記半導体層群３０上にｐ型電極８０を形成しているので、活性層１３への注入電流の密度の均一化と、光取り出し効率の向上とを実現できる。
【００９６】
また、上記第１開口１６ａと第２開口１７ａとは互いに同一形状を有し、第２開口１７ａの全部が第１開口１６ａに重なることによって、反射膜１７が透明導電膜１５に接触するのを防ぐことができるので、信頼性を高くできる。
【００９７】
また、上記第１開口１６ａと第２開口１７ａとは互いに同一形状を有し、第２開口１７ａの全部が第１開口１６ａに重なるようにすることによって、反射膜１７の形成領域が層間絶縁膜１６の形成領域に対して狭くなりすぎることがないので、活性層１３からの光の反射率が低下するのを防ぐことができる。
【００９８】
また、上記第１開口１６ａと第２開口１７ａとは互いに同一形状を有し、第２開口１７ａの全部が第１開口１６ａに重なるようにすることは、層間絶縁膜１６および反射膜１７の形成プロセスを簡略化できる。
【００９９】
また、上記第１開口１６ａおよび第２開口１７ａを図２に示すように配置しているので、透明導電膜１５内において電流を面方向により均一に拡げることができる。
【０１００】
以下において、上記半導体発光装置１の実装基板２１への実装方法を例を交えて記載する。ここで、上記実装基板２１の役割は、ｐ型電極８０とｎ型電極４０とを外部取り出し電極に接続するためであり、最低限２種類の電極を有する基板であればよい。この実装基板２１には、活性層１３が発した光が当たるので、好ましくは高い反射率を有する方がよい。ただし、ＦＣ実装の場合、チップ裏面に反射能があるので、ＷＢ実装の場合ほど実装基板２１に反射率は重要ではない。
【０１０１】
本第１実施形態では、実装基板２１として厚さ６００μｍのアルミナ基板を用いており、このアルミナ基板は半導体発光装置１から出る光を反射できる。また、上記実装基板２１の材質は特にアルミナに限られるわけでなく、白色の樹脂基板など絶縁材料であれば、実装基板２１の材質として用いることが可能である。また、上記実装基板２１の表面には、半導体発光装置１へ電流を流すための経路として配線７０を設けている。この配線７０の材料としては、Ａｇペースト、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄの少なくとも１つを含む材料が使用可能である。そして、接合部２０は、半導体発光装置１と実装基板２１とを接続するために用いられ、Ａｕ、ＡｕＳｎはんだ、または、ＳｎＡｇを含むはんだ材料が使用可能である。このようにして半導体発光装置１が実装基板２１に備え付けられる。この半導体発光装置１は、図８に示すように、蛍光体を含むシリコーン樹脂５１で封止したり、図９に示すように、蛍光体を含むガラス５２で封止することにより、白色化と信頼性の向上を図った形態で実際は使用される。すなわち、本第１実施形態の半導体パッケージは、実装基板２１と、この実装基板２１に接合部２０を介してＦＣ実装された半導体発光装置１と、この半導体発光装置１を封止するシリコーン樹脂５１またはガラス５２とを備えている。
【０１０２】
上述のように実装基板２１に備え付けられた半導体発光装置１は、ＬＥＤ電球モジュールや、ＬＥＤバックライト、ＬＥＤ蛍光灯、ＬＥＤ電灯、ＬＥＤ街灯、砲弾型ＬＥＤパッケージなど、ＷＢ実装されたＬＥＤチップがこれまで搭載されていた、モジュールすべてに対して使用可能である。
【０１０３】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態の半導体発光装置１０１および半導体パッケージの製造方法について説明する。
【０１０４】
＜窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長＞
本発明の第２実施形態の半導体発光装置１０１の製造では、窒化ガリウム系化合物半導体を成長させる基板として、２インチのサファイア基板を用いる。このサファイア基板を洗浄及び気相エッチングして、図１０に示すサファイア基板１２１を得る。このサファイア基板１２１は本発明の成長基板の一例である。
【０１０５】
次に、上記サファイア基板１２１上に、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法により、Ｓｉをドープした約４μｍのＧａＮからなるｎ型層、ＧａＮとＧａＩｎＮからなる多重量子井戸構造の活性層、Ｍｇをドープした６０ｎｍのＡｌＧａＮおよびＭｇをドープした１５０ｎｍのＧａＮからなるｐ型層を順次形成する。
【０１０６】
次に、上記ｐ型層の所定の領域を覆うマスク（図示せず）を形成して、マスクの形成されていない部分をｎ型層の途中までドライエッチング法によりエッチング除去することにより、ｎ型層１２２、活性層１２３およびｐ型層１２４を得る。その後、マスクを除去する。なお、上記ｎ型層１２２は本発明の第１導電型半導体層の一例で、活性層１２３は本発明の活性層の一例で、ｐ型層１２４は本発明の第２導電型半導体層の一例である。
【０１０７】
＜ｐ型層への透明導電膜形成＞
次に、上記ｎ型層１２２およびｐ型層１２４上に、スパッタ法によりＩＴＯ膜を１５ｎｍの厚さで全面に形成した後、５００℃、Ｎ２雰囲気の条件で１時間、アニール処理を施し、ｐ型層１２４とＩＴＯ膜とのオーミック化を行う。
【０１０８】
次に、上記ＩＴＯ膜の所定の領域を覆うレジストマスク（図示せず）を形成した後、王水に２０分間浸漬して、ｎ型層１２２上のＩＴＯ膜をウェットエッチングすることにより、図１１に示すＩＴＯ膜１２５を得る。その後、レジストマスクを炭酸ナトリウムで剥離する。なお、上記ＩＴＯ膜１２５は本発明の透明導電膜の一例である。
【０１０９】
＜層間絶縁膜と反射膜の形成＞
次に、上記サファイア基板１２１上の全領域に対して、ＭＯＣＶＤ装置によりＳｉＯ２膜を５０ｎｍの厚さで形成した後、ＳｉＯ２膜上に蒸着機を用いてＡｇ膜を２００ｎｍの厚さで形成する。
【０１１０】
次に、上記Ａｇ膜上に、開口サイズ２μｍ□の開口を複数有するレジストパターン（図示せず）を形成する。この開口は、隣り合う３つの開口を結ぶ仮想線が一辺３０μｍの正三角形を描くように配置されている。
【０１１１】
次に、上記サファイア基板１２１を５％の硝酸溶液に１０分間浸漬する。これにより、上記レジストパターンの開口から露出するＡｇ膜がエッチングされて、レジストパターンの開口からＳｉＯ２膜が露出する。
【０１１２】
次に、上記サファイア基板１２１を５％のバッファードフッ酸に５分間浸漬する。これにより、上記レジストパターンの開口から露出するＳｉＯ２膜がエッチングされる。
【０１１３】
次に、上記レジストマスクを炭酸ナトリウムで剥離すると、ＩＴＯ膜１２５上には、図１２に示すように、層間絶縁膜１２６と反射膜１２７とからなる網目状の積層構造体が形成される。この層間絶縁膜１２６は島状の第１開口１２６ａを複数有する。また、上記反射膜１２７は、第１開口１２６ａの全部に重なる島状の第２開口１２７ａを複数有する。また、上記積層構造体が形成された直後のサファイア基板１２１を上方から見た概略図を図１３に示す。
【０１１４】
＜接続電極の形成＞
次に、上記サファイア基板１２１上の全領域に対して、ＮｉをＥＢ（電子ビーム）蒸着により３０ｎｍの厚さで形成する。
【０１１５】
次に、上記ｐ型層１２４上のＮｉを覆うようにレジストマスク（図示せず）を形成した後、このレジストマスクで覆われていない部分を３０ｗｔ％の塩化鉄溶液に浸漬することによりエッチング除去する。これにより、図１４に示す接続電極１２８がｐ型層１２４上のみに配置される。なお、図１４の１５０は、ＩＴＯ膜１２５、層間絶縁膜１２６、反射膜１２７および接続電極１２８からなるｐ型電極である。
【０１１６】
＜ｐ型領域への接続用電極形成＞
次に、後述する実装基板１３１へ搭載するために、ｎ型層１２２および接続電極１２８上の所定の領域に、Ａｕめっき膜を蒸着により１００ｎｍの厚さで形成する。
【０１１７】
＜ｎ型層への電極形成＞
次に、上記ｎ型層１２２上のＡｕめっき膜を露出させるマスク（図示せず）を形成し、蒸着法によりＡｌ膜を約１００ｎｍ、Ｔｉ膜を約５ｎｍ、Ａｕ膜を約１０ｎｍの厚さで形成する。これにより、図１５に示すように、上記ｎ型層１２２上に、Ａｕめっき膜、Ａｌ膜、Ｔｉ膜およびＡｕ膜からなるｎ型電極１２９が形成される。
【０１１８】
次に、上記接続電極１２８上の金メッキ膜と、上記マスクとを除去した後、ｎ型層１２２とｎ型電極１２９との界面に存在するショットキー障壁を除去し、オーミック特性を得るために、窒素中、約６００℃で、約３０分間熱処理する。
【０１１９】
＜ｐ型領域へのＡｕめっき膜形成＞
次に、上記ｐ型層１２４上の所定の領域（実装基板１３１と電気接続する部分）を露出させるマスク（図示せず）を形成した後、サファイア基板１２１上の全領域に１０ｎｍのＡｕメッキ膜を形成して、マスクを除去する。これにより、図１６に示すＡｕめっき膜１３０が得られる。
【０１２０】
＜ＬＥＤパッケージの作製＞
次に、上記サファイア基板１２１を通常のスクライブ法により分割すると、複数の半導体発光装置（ＬＥＤチップ）１０１が得られる。
【０１２１】
次に、図１７に示すように、実装基板１３１として白色樹脂板を用い、その実装基板１３１の片側の面に存在する配線１３２上に、ＡｕＳｎからなるはんだバンプ１３４をスクリーン印刷により形成する。
【０１２２】
次に、上記配線１３２にｎ型電極１２９およびｐ型電極１５０をはんだバンプ１３４によりリフロー接合をする。このとき、リフロー条件は、雰囲気が大気であり、ピーク温度が３００℃、保持時間１０秒のプロファイルにしたがう。
【０１２３】
次に、上記半導体発光装置１０１を図示しない蛍光体入りシリコーン樹脂により封止すると、半導体発光装置１０１のパッケージ化が完了する。つまり、半導体パッケージ（ＬＥＤパッケージ）が得られる。
【０１２４】
＜ＬＥＤ電球の作製＞
最後に、図示しないＬＥＤ電球内に半導体パッケージを備え付ける。
【０１２５】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態の半導体発光装置および半導体パッケージの製造方法について説明する。
【０１２６】
＜窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長＞
上記第２実施形態に記載の内容と同じプロセスに従う。
【０１２７】
＜ｐ型層への透明導電膜形成＞
図１８に示すように、本発明の透明導電膜の一例として膜厚４０ｎｍのＺｎＯ膜２２５を用いること以外、上記第２実施形態に記載の内容と同じプロセスに従う。
【０１２８】
＜層間絶縁膜と反射膜の形成＞
上記第２実施形態と同様に、ＳｉＯ２からなる層間絶縁膜２２６と、Ａｇからなる反射膜２２７とを形成する。この層間絶縁膜２２６は島状の第１開口２２６ａを複数有する。また、上記反射膜２２７は、第１開口２２６ａの全部に重なる島状の第２開口２２７ａを複数有する。また、上記第１開口２２６ａおよび第２開口２２７ａは開口サイズが２μｍ□である。また、上記第１開口２２６ａは、隣り合う６つの第１開口２２６ａを結ぶ仮想線が一辺３０μｍの正六角形を描くように配置されている。また、上記第２開口２２７ａも、隣り合う６つの第２開口２２７ａを結ぶ仮想線が一辺３０μｍの正六角形を描くように配置されている。なお、上記層間絶縁膜２２６を形成するためのエッチング処理は、１０ｗｔ％のシュウ酸溶液で５分間行う。また、上記第１開口２２６ａおよび第２開口２２７ａを形成するためのレジストマスクの剥離は炭酸ナトリウムで行う。
【０１２９】
＜接続電極の形成＞〜＜ｐ型領域へのＡｕめっき膜形成＞
上記第２実施形態に記載の内容と同じプロセスに従う。
【０１３０】
＜ＬＥＤパッケージの作製＞
次に、上記反射膜２２７などが形成されたサファイア基板１２１を通常のスクライブ法に分割して、複数の半導体発光装置（ＬＥＤチップ）を得る。
【０１３１】
次に、図示しないが、実装基板上の電極と半導体発光装置上の電極を金−金の超音波接合により接続した後、半導体発光装置を蛍光体入りガラスにより封止すると、半導体パッケージ（ＬＥＤパッケージ）が得られる。
【０１３２】
＜ＬＥＤバックライトの作製＞
最後に、図示しない液晶モジュールの筐体の裏面の全面に半導体パッケージを配置し、直下型バックライトモジュールとして組み込む。
【０１３３】
上記第１〜第３実施形態において、導電型を逆にして半導体発光装置を作製してもよい。例えば、上記第１実施形態において、ｎ型半導体層１２の換わりにｐ型半導体層を用いると共に、ｐ型半導体層１４の換わりにｎ型半導体層を用いてもよい。
【０１３４】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この実施形態に様々な変更を加えたものであってもよく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１，１０１…半導体発光装置（ＬＥＤチップ）
１１，１２１…サファイア基板
１２…ｎ型半導体層
１３，１２３…活性層
１４…ｐ型半導体層
１５…透明導電膜
１６，１２６，２２６…層間絶縁膜
１６ａ，１２６ａ，２２６ａ…第１開口
１７，１２７，２２７…反射膜
１７ａ，１２７ａ，２２７ａ…第２開口
１８…接続電極
１９…保護膜
２０…接合部
２１，１３１…実装基板
３０…半導体層群
４０，１２９…ｎ型電極
５１…シリコーン樹脂
５２…ガラス
７０，１３２…配線
８０，１５０…ｐ型電極
１２２…ｎ型層
１２４…ｐ型層
１２５…ＩＴＯ膜
２２５…ＺｎＯ膜
【図１】
2012019153.tif 000003
【図２】
2012019153.tif 000004
【図３】
2012019153.tif 000005
【図４】
2012019153.tif 000006
【図５】
2012019153.tif 000007
【図６】
2012019153.tif 000008
【図７】
2012019153.tif 000009
【図８】
2012019153.tif 000010
【図９】
2012019153.tif 000011
【図１０】
2012019153.tif 000012
【図１１】
2012019153.tif 000013
【図１２】
2012019153.tif 000014
【図１３】
2012019153.tif 000015
【図１４】
2012019153.tif 000016
【図１５】
2012019153.tif 000017
【図１６】
2012019153.tif 000018
【図１７】
2012019153.tif 000019
【図１８】
2012019153.tif 000020
【図１９】
2012019153.tif 000021
【図２０】
2012019153.tif 000022
【図２１】
2012019153.tif 000023