(57)【要約】【課題】色むらを抑えることができる発光モジュールを提供する。【解決手段】実施形態によれば、発光モジュールは、実装基板と、実装基板上に実装された複数の発光チップと、複数の発光チップ間および発光チップ上に設けられ、蛍光体を含まない透明層と、透明層上に設けられた蛍光体層と、を備えている。透明層は、第１の透明体と、第１の透明体とは異なる屈折率を有し、少なくとも複数の発光チップ間の第１の透明体中に分散された散乱剤とを有する。発光チップは、発光層を有する半導体層と、ｐ側電極と、ｎ側電極と、ｐ側電極と実装基板のパッドとの間に設けられ、ｐ側電極及びパッドと電気的に接続されたｐ側外部端子と、ｎ側電極と実装基板のパッドとの間に設けられ、ｎ側電極及びパッドと電気的に接続されたｎ側外部端子とを有する。【選択図】図１
2013232477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装面と、前記実装面に設けられたパッドとを有する実装基板と、
互いに離間して前記実装面上に実装された複数の発光チップと、
前記実装面上における前記複数の発光チップ間および前記発光チップ上に設けられ、蛍光体を含まない透明層であって、第１の透明体と、前記第１の透明体とは異なる屈折率を有し、少なくとも前記複数の発光チップ間の前記第１の透明体中に分散された散乱剤とを有する透明層と、
前記透明層上に設けられ、第２の透明体と、前記第２の透明体中に分散された蛍光体とを有する蛍光体層と、
を備え、
前記発光チップは、
第１の面と、その反対側の第２の面と、発光層とを有する半導体層と、
前記発光層を含む領域における前記第２の面に設けられたｐ側電極と、
前記発光層を含まない領域における前記第２の面に設けられたｎ側電極と、
前記ｐ側電極と前記パッドとの間に設けられ、前記ｐ側電極及び前記パッドと電気的に接続されたｐ側外部端子と、
前記ｎ側電極と前記パッドとの間に設けられ、前記ｎ側電極及び前記パッドと電気的に接続されたｎ側外部端子と、
を有する発光モジュール。
【請求項２】
前記複数の発光チップ間には、前記透明層が充填され、前記蛍光体層は設けられていない請求項１記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記透明層の上面は平坦である請求項１または２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記散乱剤のサイズは、前記発光層の発光波長よりも小さい請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記発光チップは、前記第１の面側から見た平面視で四角形状に形成され、
前記発光チップにおいて、最短距離を隔てて隣の発光チップに向き合う部分の前記平面視での長さは、前記発光チップの１辺の長さよりも短い請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記発光チップは、
前記第２の面側に設けられ、前記第ｐ側電極に通じる第１の開口と、前記ｎ側電極に通じる第２の開口とを有する第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に設けられ、前記第１の開口を通じて前記ｐ側電極と電気的に接続され、前記ｐ側外部端子を有するｐ側配線部と、
前記第１の絶縁膜上に設けられ、前記第２の開口を通じて前記ｎ側電極と電気的に接続され、前記ｎ側外部端子を有するｎ側配線部と、
をさらに有する請求項１〜５のいずれか１つに記載の発光モジュール。
【請求項７】
前記第１の絶縁膜は、前記半導体層の前記第１の面から続く側面を覆っている請求項６記載の発光モジュール。
【請求項８】
前記発光チップは、前記ｐ側配線部と前記ｎ側配線部との間に設けられた第２の絶縁膜をさらに有する請求項６または７に記載の発光モジュール。
【請求項９】
前記第２の絶縁膜は、前記ｐ側配線部の周囲及び前記ｎ側配線部の周囲を覆っている請求項８記載の発光モジュール。
【請求項１０】
前記ｐ側配線部は、
前記第１の開口内及び前記第１の絶縁膜上に設けられたｐ側配線層と、
前記ｐ側配線層上に設けられ、前記ｐ側配線層よりも厚く、前記ｐ側外部端子を有するｐ側金属ピラーと、
を有し、
前記ｎ側配線部は、
前記第２の開口内及び前記第１の絶縁膜上に設けられたｎ側配線層と、
前記ｎ側配線層上に設けられ、前記ｎ側配線層よりも厚く、前記ｎ側外部端子を有するｎ側金属ピラーと、
を有する請求項６〜９のいずれか１つに記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
実装基板上に複数のフリップチップ構造の発光素子を実装し、複数の発光素子を蛍光体層で覆った発光モジュールにおいて、複数の発光素子間の空間への蛍光体層の充填が不十分であると、色むらにつながり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２００２７３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２９６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、色むらを抑えることができる発光モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、発光モジュールは、実装面と、前記実装面に設けられたパッドとを有する実装基板と、互いに離間して前記実装面上に実装された複数の発光チップと、前記実装面上における前記複数の発光チップ間および前記発光チップ上に設けられ、蛍光体を含まない透明層と、前記透明層上に設けられ、第２の透明体と、前記第２の透明体中に分散された蛍光体とを有する蛍光体層と、を備えている。前記透明層は、第１の透明体と、前記第１の透明体とは異なる屈折率を有し、少なくとも前記複数の発光チップ間の前記第１の透明体中に分散された散乱剤とを有する。前記発光チップは、第１の面と、その反対側の第２の面と、発光層とを有する半導体層と、前記発光層を含む領域における前記第２の面に設けられたｐ側電極と、前記発光層を含まない領域における前記第２の面に設けられたｎ側電極と、前記ｐ側電極と前記パッドとの間に設けられ、前記ｐ側電極及び前記パッドと電気的に接続されたｐ側外部端子と、前記ｎ側電極と前記パッドとの間に設けられ、前記ｎ側電極及び前記パッドと電気的に接続されたｎ側外部端子と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態の発光モジュールの模式断面図。
【図２】実施形態の発光モジュールにおける複数の発光チップの配列を示す模式平面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態の発光チップの模式断面図。
【図４】実施形態の発光チップの製造方法を示す模式図。
【図５】実施形態の発光チップの製造方法を示す模式図。
【図６】実施形態の発光チップの製造方法を示す模式図。
【図７】実施形態の発光チップの製造方法を示す模式図。
【図８】実施形態の発光チップの製造方法を示す模式図。
【図９】実施形態の発光チップの製造方法を示す模式図。
【図１０】実施形態の発光チップの製造方法を示す模式図。
【図１１】実施形態の発光チップの製造方法を示す模式図。
【図１２】実施形態の発光チップの製造方法を示す模式図。
【図１３】実施形態の発光チップの製造方法を示す模式図。
【図１４】実施形態の発光チップの製造方法を示す模式図。
【図１５】他実施形態による発光チップの模式断面図。
【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）は、実施形態の発光モジュール１００の模式断面図である。
【０００９】
実施形態の発光モジュール１００は、実装基板２００と、実装基板２００上に実装された複数の半導体発光チップ（以下、単に発光チップまたはチップとも称する）１と、透明層４０と、蛍光体層３０とを備えている。
【００１０】
実装基板２００は、例えば樹脂基板あるいはセラミック基板をベースとする基板と、その基板の一方の面である実装面２０１に設けられたパッド２０２と、実装面２０１に設けられパッド２０２と接続された配線パターン（図示せず）とを有する。
【００１１】
あるいは、実装基板２００のベース基板として、放熱性に優れた金属板を用いてもよく、その場合、金属板上に絶縁膜が設けられ、その絶縁膜上にパッド２０２及び配線パターンが設けられる。
【００１２】
発光チップ１の外形形状は、例えば直方体形状に形成されている。発光チップ１は、図３（ａ）を参照して後述するように、同じ面で露出されたｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとを有する。ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａが露出する面の反対側の面（第１の面１５ａ）が光の主な取り出し面として機能する。
【００１３】
発光チップ１は、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａが露出する面を、実装基板２００の実装面２０１に向け、第１の面（光取り出し面）１５ａを、実装面２０１の上方に向けた姿勢で、実装面２０１上に実装される。
【００１４】
ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａが、例えば、はんだ２０３などの接合剤を介して、パッド２０２に接合される。発光チップ１の後述する発光層１３は、パッド２０２、はんだ２０３、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａを介して、実装基板２００の配線パターンと電気的に接続される。
【００１５】
複数の発光チップ１は、互いに離間して実装面２０１上に実装されている。そして、透明層４０は、実装面２０１上における複数の発光チップ１の間、および発光チップ１上に設けられている。
【００１６】
透明層４０は、第１の透明体４１と、第１の透明体４１中に分散された複数の粒子状の散乱剤４２とを有する。透明層４０は、蛍光体を含まない。
【００１７】
第１の透明体４１は、発光チップ１の発光光（発光層１３の発光光）に対して透過性を有し、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの透明樹脂である。
【００１８】
散乱剤４２は、第１の透明体４１とは異なる屈折率を有し、例えば酸化シリコン、酸化チタンなどの微粒子である。発光チップ１からの出射光は、後述するように、透明層４０中で散乱剤４２によって散乱される。
【００１９】
透明層４０の上面は平坦面であり、その上面上に、蛍光体層３０が設けられている。蛍光体層３０は、第２の透明体３１と、第２の透明体３１中に分散された複数の粒子状の蛍光体３２とを有する。
【００２０】
第２の透明体３１は、発光チップ１の発光光に対する透過性を有し、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フェニル樹脂などである。
【００２１】
蛍光体３２は、発光チップ１の発光光（励起光）を吸収し波長変換光を発光する。このため、発光モジュール１００は、発光チップ１の発光光と、蛍光体３２の波長変換光との混合光を出射可能である。
【００２２】
例えば、蛍光体３２が黄色光を発光する黄色蛍光体とすると、ＧａＮ系材料である発光層１３の青色光と、蛍光体３２における波長変換光である黄色光との混合色として、白色や電球色などを得ることができる。なお、蛍光体層３０は、複数種の蛍光体（例えば、赤色光を発光する赤色蛍光体と、緑色光を発光する緑色蛍光体）を含む構成であってもよい。
【００２３】
複数の発光チップ１の間には、蛍光体を含まない透明層４０が充填され、蛍光体層３０は設けられていない。透明層４０は、発光チップ１の側面及び上面に接して、発光チップ１の側面及び上面を覆っている。
【００２４】
次に、発光チップ１について説明する。
【００２５】
図３（ａ）は、図１（ａ）における発光チップ１に対応する発光チップ１ａの模式断面図である。
【００２６】
図１（ａ）及び（ｂ）に示す発光チップ１としては、例えば、図３（ａ）に示す発光チップ１ａ、後述する図３（ｂ）に示す発光チップ１ｂ、図１５（ａ）に示す発光チップ１ｃ、図１５（ｂ）に示す発光チップのいずれかを用いることができる。
【００２７】
図３（ａ）に示される発光チップ１ａは、発光層１３を含む半導体層１５を有する。また、半導体層１５は、第１の面１５ａと、その反対側の第２の面を有する。第２の面側に電極及び配線部が設けられ、電極及び配線部の設けられていない第１の面１５ａから主として光が発光チップ１ａの外部に出射される。
【００２８】
半導体層１５は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１２を有する。第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２は、例えば窒化ガリウムを含む。第１の半導体層１１は、例えば、下地バッファ層、ｎ型ＧａＮ層などを含む。第２の半導体層１２は、ｐ型ＧａＮ層、発光層（活性層）１３などを含む。発光層１３は、青、紫、青紫、紫外光などを発光する材料を用いることができる。
【００２９】
半導体層１５の第２の面は凹凸形状に加工され、凸部は発光層１３を含む。その凸部の表面である第２の半導体層１２の表面には、ｐ側電極１６が設けられている。すなわち、ｐ側電極１６は、発光層１３を有する領域における第２の面に設けられている。
【００３０】
半導体層１５の第２の面において凸部の横には、発光層１３を含まない領域が設けられ、その領域の第１の半導体層１１の表面に、ｎ側電極１７が設けられている。すなわち、ｎ側電極１７は、発光層１３を含まない領域における第２の面に設けられている。
【００３１】
図６（ｂ）に示すように、半導体層１５の第２の面において、発光層１３を含む第２の半導体層１２の面積は、発光層１３を含まない第１の半導体層１１の面積よりも広い。
【００３２】
また、図７（ｂ）に示すように、半導体層１５において、発光層１３を含む領域に設けられたｐ側電極１６の方が、発光層１３を含まない領域に設けられたｎ側電極１７よりも面積が広い。これにより、広い発光領域が得られる。なお、図７（ｂ）に示すｐ側電極１６及びｎ側電極１７のレイアウトは一例であって、これに限らない。
【００３３】
半導体層１５の第２の面側には、第１の絶縁膜（以下、単に絶縁膜と言う）１８が設けられている。絶縁膜１８は、半導体層１５、ｐ側電極１６及びｎ側電極１７を覆っている。また、絶縁膜１８は、発光層１３及び第２の半導体層１２の側面を覆って保護している。
【００３４】
なお、絶縁膜１８と半導体層１５との間に別の絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）が設けられることもある。絶縁膜１８は、例えば、微細開口のパターニング性に優れたポリイミド等の樹脂である。あるいは、絶縁膜１８としてシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機膜を用いてもよい。
【００３５】
絶縁膜１８は、半導体層１５の第１の面１５ａ上には設けられていない。絶縁膜１８は、半導体層１５における第１の面１５ａから続く側面１５ｃを覆って保護している。
【００３６】
絶縁膜１８における、半導体層１５の第２の面とは反対側の面上に、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２とが互いに離間して設けられている。
【００３７】
ｐ側配線層２１は、ｐ側電極１６に達して絶縁膜１８に形成された複数の第１の開口１８ａ内にも設けられ、ｐ側電極１６と電気的に接続されている。ｎ側配線層２２は、ｎ側電極１７に達して絶縁膜１８に形成された第２の開口１８ｂ内にも設けられ、ｎ側電極１７と電気的に接続されている。
【００３８】
ｐ側配線層２１においてｐ側電極１６に対する反対側の面には、ｐ側金属ピラー２３が設けられている。ｐ側配線層２１、ｐ側金属ピラー２３、および後述するシード層として使われる金属膜１９は、本実施形態におけるｐ側配線部を構成する。
【００３９】
ｎ側配線層２２においてｎ側電極１７に対する反対側の面には、ｎ側金属ピラー２４が設けられている。ｎ側配線層２２、ｎ側金属ピラー２４、および後述するシード層として使われる金属膜１９は、本実施形態におけるｎ側配線部を構成する。
【００４０】
絶縁膜１８には、第２の絶縁膜として例えば樹脂層２５が積層されている。樹脂層２５は、ｐ側配線部の周囲及びｎ側配線部の周囲を覆っている。また、樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４との間に充填されている。
【００４１】
ｐ側金属ピラー２３の側面およびｎ側金属ピラー２４の側面は、樹脂層２５で覆われている。ｐ側金属ピラー２３におけるｐ側配線層２１に対する反対側の面は、樹脂層２５から露出し、ｐ側外部端子２３ａとして機能する。ｎ側金属ピラー２４におけるｎ側配線層２２に対する反対側の面は、樹脂層２５から露出し、ｎ側外部端子２４ａとして機能する。
【００４２】
樹脂層２５における同じ面（図３（ａ）における下面）で露出するｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの間の距離は、絶縁膜１８上でのｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間の距離よりも大きい。ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとは、実装基板への実装時にはんだ等によって相互に短絡しない距離を隔てて離れている。
【００４３】
ｐ側配線層２１は、プロセス上の限界まで、ｎ側配線層２２に近づけることができ、ｐ側配線層２１の面積を広くできる。この結果、ｐ側配線層２１とｐ側電極１６との接触面積の拡大を図れ、電流分布及び放熱性を向上できる。
【００４４】
ｐ側配線層２１が複数の第１の開口１８ａを通じてｐ側電極１６と接する面積は、ｎ側配線層２２が第２の開口１８ｂを通じてｎ側電極１７と接する面積よりも大きい。よって、発光層１３への電流分布が向上し、且つ発光層１３の熱の放熱性が向上できる。
【００４５】
絶縁膜１８上に広がるｎ側配線層２２の面積は、ｎ側配線層２２がｎ側電極１７と接する面積よりも大きい。
【００４６】
実施形態によれば、ｎ側電極１７よりも広い領域にわたって形成された発光層１３によって高い光出力を得ることができる。なおかつ、発光層１３を含む領域よりも狭い領域に設けられたｎ側電極１７が、より面積の大きなｎ側配線層２２として実装面側に引き出されている。
【００４７】
第１の半導体層１１は、ｎ側電極１７、金属膜１９およびｎ側配線層２２を介して、ｎ側外部端子２４ａを有するｎ側金属ピラー２４と電気的に接続されている。発光層１３を含む第２の半導体層１２は、ｐ側電極１６、金属膜１９およびｐ側配線層２１を介して、ｐ側外部端子２３ａを有するｐ側金属ピラー２３と電気的に接続されている。
【００４８】
ｐ側金属ピラー２３はｐ側配線層２１よりも厚く、ｎ側金属ピラー２４はｎ側配線層２２よりも厚い。ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５のそれぞれの厚さは、半導体層１５よりも厚い。なお、ここでの「厚さ」は、図３（ａ）において上下方向の厚さを表す。
【００４９】
また、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの厚さは、半導体層１５、ｐ側電極１６、ｎ側電極１７および絶縁膜１８を含む積層体の厚さよりも厚い。なお、各金属ピラー２３、２４のアスペクト比（平面サイズに対する厚みの比）は１以上であることに限らず、その比は１よりも小さくてもよい。すなわち、金属ピラー２３、２４は、その平面サイズよりも厚さが小さくてもよい。
【００５０】
実施形態によれば、半導体層１５を形成するために使用した後述する基板１０が除去されても、ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５によって、半導体層１５を安定して支持し、発光チップ１ａの機械的強度を高めることができる。
【００５１】
ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４の材料としては、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及び絶縁材料との優れた密着性が得られる。
【００５２】
樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を補強する。樹脂層２５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２５として、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などを一例として挙げることができる。
【００５３】
また、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａを介して、発光チップ１ａを図１（ａ）に示す実装基板２００に実装した状態において、はんだ２０３を介して半導体層１５に加わる応力を、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４が吸収することで緩和することができる。
【００５４】
ｐ側配線層２１及びｐ側金属ピラー２３を含むｐ側配線部は、複数の第１の開口１８ａ内に設けられ相互に分断された複数のビア２１ａを介して、ｐ側電極１６に接続されている。このため、ｐ側配線部による高い応力緩和効果が得られる。
【００５５】
あるいは、図３（ｂ）に示す発光チップ１ｂのように、１つの大きな第１の開口１８ａ内に設けられ、ビア２１ａよりも平面サイズの大きなポスト２１ｃを介して、ｐ側配線層２１をｐ側電極１６に接続させてもよく、この場合、いずれも金属であるｐ側電極１６、ｐ側配線層２１及びｐ側金属ピラー２３を通じた、発光層１３の放熱性の向上を図れる。
【００５６】
後述するように、半導体層１５を形成するときに使った基板１０は第１の面１５ａ上から除去される。このため、半導体発光装置１を低背化できる。
【００５７】
半導体層１５の第１の面１５ａには、微小な凹凸が形成されている。第１の面１５ａに対して、例えばアルカリ系溶液を使ったウェットエッチング（フロスト処理）を行い、凹凸が形成される。発光層１３の発光光の主たる取り出し面である第１の面１５ａに凹凸を設けることで、様々な角度で第１の面１５ａに入射する光を全反射させることなく第１の面１５ａの外側に取り出すことが可能となる。
【００５８】
また、図３（ｂ）に示すように、第１の面１５ａ上に、発光層１３の発光光に対して透過性を有する透明層６１を設けてもよい。透明層６１は、例えば可視光領域で光透過率に優れたシリコーン樹脂、エポキシ樹脂などである。
【００５９】
次に、図４（ａ）〜図１４（ｂ）を参照して、発光チップ１ａの製造方法について説明する。図４（ａ）〜図１４（ｂ）は、ウェーハ状態における一部の領域を表す。
【００６０】
図４（ａ）は、基板１０の主面（図４（ａ）における下面）に、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２を形成した積層体を示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）における下面図に対応する。
【００６１】
基板１０の主面上に第１の半導体層１１が形成され、その上に発光層１３を含む第２の半導体層１２が形成される。窒化ガリウムを含む第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２は、例えばサファイア基板上にＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法で結晶成長させることができる。あるいは、基板１０としてはシリコン基板を用いることもできる。
【００６２】
第１の半導体層１１における基板１０に接する面が、半導体層１５の第１の面１５ａであり、第２の半導体層１２の表面が半導体層１５の第２の面１５ｂである。
【００６３】
次に、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で、図５（ａ）及びその下面図である図５（ｂ）に示すように、半導体層１５を貫通して基板１０に達する溝８０を形成する。溝８０は、ウェーハ状態の基板１０上で例えば格子状に形成され、半導体層１５を基板１０上で複数のチップに分離する。
【００６４】
なお、半導体層１５を複数に分離する工程は、後述する第２の半導体層１２の選択的除去後、あるいは電極の形成後に行ってもよい。
【００６５】
次に、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ法で、図６（ａ）及びその下面図である図６（ｂ）に示すように、第２の半導体層１２の一部を除去して、第１の半導体層１１の一部を露出させる。第１の半導体層１１が露出された領域は、発光層１３を含まない。
【００６６】
次に、図７（ａ）及びその下面図である図７（ｂ）に示すように、半導体層１５の第２の面にｐ側電極１６とｎ側電極１７を形成する。ｐ側電極１６は、第２の半導体層１２の表面に形成される。ｎ側電極１７は、第１の半導体層１１の露出面に形成される。
【００６７】
ｐ側電極１６及びｎ側電極１７は、例えば、スパッタ法、蒸着法等で形成される。ｐ側電極１６とｎ側電極１７は、どちらを先に形成してもよいし、同じ材料で同時に形成してもよい。
【００６８】
ｐ側電極１６は、発光層１３の発光光に対して反射性を有する、例えば、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を含む。また、ｐ側電極１６の硫化、酸化防止のため、金属保護膜（バリアメタル）を含む構成であってもよい。
【００６９】
また、ｐ側電極１６とｎ側電極１７との間や、発光層１３の端面（側面）にパッシベーション膜として、例えばシリコン窒化膜やシリコン酸化膜をＣＶＤ（chemical vapor deposition）法で形成してもよい。また、各電極と半導体層とのオーミックコンタクトをとるための活性化アニールなどは必要に応じて実施される。
【００７０】
次に、基板１０の主面上の露出している部分すべてを図８（ａ）に示す絶縁膜１８で覆った後、例えばウェットエッチングにより絶縁膜１８をパターニングし、絶縁膜１８に選択的に第１の開口１８ａと第２の開口１８ｂを形成する。第１の開口１８ａは複数形成され、各々の第１の開口１８ａはｐ側電極１６に達する。第２の開口１８ｂはｎ側電極１７に達する。
【００７１】
絶縁膜１８としては、例えば、感光性ポリイミド、ベンゾシクロブテン（Benzocyclobutene）などの有機材料を用いることができる。この場合、レジストを使わずに、絶縁膜１８に対して直接露光及び現像が可能である。
【００７２】
あるいは、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜などの無機膜を絶縁膜１８として使用してもよい。絶縁膜１８が無機膜の場合、絶縁膜１８上に形成したレジストをパターニングした後のエッチングによって第１の開口１８ａ及び第２の開口１８ｂが形成される。
【００７３】
次に、絶縁膜１８の表面、第１の開口１８ａの内壁（側壁及び底部）、および第２の開口１８ｂの内壁（側壁及び底部）に、図８（ｂ）に示すように、金属膜１９を形成する。金属膜１９は、後述するメッキのシードメタルとして使われる。
【００７４】
金属膜１９は、例えばスパッタ法で形成される。金属膜１９は、例えば、絶縁膜１８側から順に積層されたチタン（Ｔｉ）と銅（Ｃｕ）との積層膜を含む。あるいは、チタン膜の代わりにアルミニウム膜を使ってもかまわない。
【００７５】
次に、図８（ｃ）に示すように、金属膜１９上に選択的にレジスト９１を形成し、金属膜１９を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。
【００７６】
これにより、図９（ａ）及びその下面図である図９（ｂ）に示すように、金属膜１９上に、選択的にｐ側配線層２１とｎ側配線層２２が形成される。ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２はメッキ法により同時に形成される例えば銅材料からなる。
【００７７】
ｐ側配線層２１は、第１の開口１８ａ内にも形成され、金属膜１９を介してｐ側電極１６と電気的に接続される。ｎ側配線層２２は、第２の開口１８ｂ内にも形成され、金属膜１９を介してｎ側電極１７と電気的に接続される。
【００７８】
ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２のメッキに使ったレジスト９１は、溶剤もしくは酸素プラズマを使って、除去される。
【００７９】
次に、図１０（ａ）及びその下面図である図１０（ｂ）に示すように、金属ピラー形成用のレジスト９２を形成する。レジスト９２は、前述のレジスト９１よりも厚い。なお、前の工程でレジスト９１は除去せずに残し、そのレジスト９１にレジスト９２を重ねて形成してもよい。レジスト９２には、第１の開口９２ａと第２の開口９２ｂが形成されている。
【００８０】
そして、レジスト９２をマスクに用いて、金属膜１９を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。これにより、図１１（ａ）及びその下面図である図１１（ｂ）に示すように、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４が形成される。
【００８１】
ｐ側金属ピラー２３は、レジスト９２に形成された第１の開口９２ａ内であって、ｐ側配線層２１の表面上に形成される。ｎ側金属ピラー２４は、レジスト９２に形成された第２の開口９２ｂ内であって、ｎ側配線層２２の表面上に形成される。ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４は、メッキ法により同時に形成される例えば銅材料からなる。
【００８２】
レジスト９２は、図１２（ａ）に示すように、例えば溶剤もしくは酸素プラズマを用いて除去される。この後、金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２をマスクにして、金属膜１９の露出している部分をウェットエッチングにより除去する。これにより、図１２（ｂ）に示すように、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との金属膜１９を介した電気的接続が分断される。
【００８３】
次に、図１３（ａ）に示すように、絶縁膜１８に対して樹脂層２５を積層する。樹脂層２５は、ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を覆う。
【００８４】
樹脂層２５は、絶縁性を有する。また、樹脂層２５に、例えばカーボンブラックを含有させて、発光層１３の発光光に対して遮光性を与えてもよい。
【００８５】
次に、図１３（ｂ）に示すように、基板１０を除去する。基板１０がサファイア基板の場合、例えばレーザーリフトオフ法によって基板１０を除去することができる。具体的には、基板１０の裏面側から第１の半導体層１１に向けてレーザ光が照射される。レーザ光は、基板１０に対して透過性を有し、第１の半導体層１１に対しては吸収領域となる波長を有する。
【００８６】
レーザ光が基板１０と第１の半導体層１１との界面に到達すると、その界面付近の第１の半導体層１１はレーザ光のエネルギーを吸収して分解する。第１の半導体層１１はガリウム（Ｇａ）と窒素ガスに分解する。この分解反応により、基板１０と第１の半導体層１１との間に微小な隙間が形成され、基板１０と第１の半導体層１１とが分離する。
【００８７】
レーザ光の照射を、設定された領域ごとに複数回に分けてウェーハ全体にわたって行い、基板１０を除去する。
【００８８】
基板１０がシリコン基板の場合には、エッチングによって基板１０を除去することができる。
【００８９】
基板１０の主面上に形成された前述した積層体は、半導体層１５よりも厚いｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５によって補強されているため、基板１０がなくなっても、ウェーハ状態を保つことが可能である。
【００９０】
また、樹脂層２５も、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を構成する金属も、半導体層１５に比べて柔軟な材料である。そのような柔軟な支持体に半導体層１５は支持されている。そのため、基板１０上に半導体層１５をエピタキシャル成長させる際に生じた大きな内部応力が、基板１０の剥離時に一気に開放されても、半導体層１５が破壊されるのを回避できる。
【００９１】
基板１０が除去された半導体層１５の第１の面１５ａは洗浄される。例えば、希フッ酸等で、第１の面１５ａに付着したガリウム（Ｇａ）を除去する。
【００９２】
その後、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）等で、第１の面１５ａをウェットエッチングする。これにより、結晶面方位に依存したエッチング速度の違いによって、第１の面１５ａに凹凸が形成される。あるいは、レジストでパターニングした後にエッチングを行って、第１の面１５ａに凹凸を形成してもよい。第１の面１５ａに凹凸が形成されることで、光取り出し効率を向上できる。
【００９３】
次に、樹脂層２５の表面（図１３（ｂ）における下面）を研削し、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａを樹脂層２５から露出させる。
【００９４】
その後、図１４（ａ）及びその下面図である図１４（ｂ）に示すように、前述した溝８０の位置で、絶縁膜１８および樹脂層２５を切断し、複数の発光チップ１ａに個片化する。例えば、ダイシングブレードを用いて切断する。あるいは、レーザ照射によって、切断してもよい。
【００９５】
ダイシング時、基板１０はすでに除去されている。さらに、溝８０には、半導体層１５は存在しないため、ダイシング時に半導体層１５が受けるダメージを回避することができる。また、個片化後の追加工程なしで、半導体層１５の端部（側面）が絶縁膜１８で覆われて保護された構造が得られる。
【００９６】
なお、個片化された発光チップ１ａは、ひとつの半導体層１５を含むシングルチップ構造でも、複数の半導体層１５を含むマルチチップ構造であってもよい。
【００９７】
ダイシングされる前まで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、配線及びパッケージングを行う必要がなく、大幅な生産コストの低減が可能になる。すなわち、個片化された状態で、すでに配線及びパッケージングが済んでいる。このため、生産性を高めることができ、その結果として価格低減が容易となる。
【００９８】
図１（ａ）に示すように、個片化された個々の発光チップ１は、実装基板２００上に実装される。前述したように、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａが、例えばはんだ２０３によってパッド２０２に接合される。
【００９９】
発光チップ１を実装した後、実装面２０１上に透明層４０が形成される。透明層４０の第１の透明体４１が樹脂材料である場合、散乱剤４１を分散させた液状の樹脂を実装面２０１上に供給した後、硬化させることで、透明層４０を形成することができる。
【０１００】
透明層４０の上面は平坦にされ、その上に蛍光体層３０が形成される。蛍光体層３０の第２の透明体３１が樹脂材料である場合、蛍光体３２を分散させた液状の樹脂を、例えば、印刷、ポッティング、モールド、圧縮成形などの方法によって、透明層４０上に供給した後、熱硬化させる。
【０１０１】
あるいは、フィルム状の蛍光体層３０を透明層４０の上面に貼り付けてもよい。透明層４０の上面は平坦であるため、透明層４０と蛍光体層３０との間の隙間を抑えて、容易に蛍光体層３０を透明層４０に密着させることができる。
【０１０２】
例えば、蛍光体を分散させた液状樹脂を印刷法により形成する場合、その蛍光体含有液状樹脂の粘度は５０００〜１００００（ｃＰ）ほどと比較的粘度が高く、チップ間の隙間の大きさによっては、チップ間に蛍光体層の未充填部（ボイド）が形成されてしまう懸念がある。チップ間に生じるボイド（空隙）は、蛍光体層の剥離、発泡、色むらの原因になり得る。
【０１０３】
これに対して実施形態によれば、発光チップ１間には蛍光体層ではなく、蛍光体を含まない透明層４０が充填される。蛍光体を含まない透明層４０は、蛍光体層３０よりも粘度が低い。そのため、高密度実装による高パワー密度化を図るため、発光チップ１間の隙間が狭い場合でも、ボイドを生じさせることなく、チップ間隙間に透明層４０を充填させることができる。
【０１０４】
そして、透明層４０は、散乱剤４２を含む。発光チップ１の発光光（励起光）は、透明層４０中で散乱剤４２によって散乱され、励起光の配光角を広げることができる。
【０１０５】
図３（ａ）に示す発光チップ１ａにおいて、半導体層１５の側面に設けられた絶縁膜１８は、発光層１３の発光光に対して透過性を有し、半導体層１５の側面からも光が出射される。
【０１０６】
散乱剤４２は、複数の発光チップ１間の透明層４０中に分散されているため、発光チップ１の側面から出射された光は散乱剤４２によって散乱される。これにより、発光モジュール１００において、発光チップ１が実装されていない部分の上方（蛍光体層３０側）への励起光を増大させることができる。
【０１０７】
すなわち、発光チップ１間および発光チップ１上に設けられた、散乱剤４２を含む透明層４０によって、蛍光体層３０に入射する励起光強度の面方向分布の均一化を図れる。これにより、複数の発光チップ１およびそれらを覆う透明層４０からなる構造体を、あたかも単一チップのように面方向でむらなく均一に発光させることができる。その均一光が蛍光体層３０に入射するので、実装面２０１に対して平行な面方向における色むらを抑えることができる。
【０１０８】
また、透明層４０の上面が平坦であるため、その平坦面上に設けられる蛍光体層３０の厚さを均一にすることができる。このため、蛍光体層３０の厚さばらつきによる色むらを抑えることができる。
【０１０９】
散乱剤４２のサイズ（平均粒径）は、発光層１３の発光波長よりも小さい。このため、透明層４０中で励起光はレイリー散乱する。レイリー散乱では、散乱強度が波長の４乗に逆比例するため、短波長ほど散乱強度が強くなる波長依存性のある光散乱となる。したがって、ＧａＮ系材料である発光層１３から発光される青色光を散乱させやすい。
【０１１０】
透明層は、単層構造に限らず、図１（ｂ）に示す発光モジュール１００’、あるいは図１（ｃ）に示す発光モジュール１００”のように複数層の積層構造であってもよい。
【０１１１】
図１（ｂ）に示す発光モジュール１００’において、透明層４０上に別の透明層４３が設けられている。
【０１１２】
透明層４０は、前述した実施形態の発光モジュール１００における透明層４０と同じであり、第１の透明体４１と、第１の透明体４１中に分散された散乱剤４２とを有し、複数の発光チップ１間に充填されている。
【０１１３】
発光チップ１上には、透明層４０は設けられず、散乱剤を含まない透明層４３が設けられている。透明層４３は、発光チップ１の発光光（発光層１３の発光光）に対して透過性を有し、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの透明樹脂である。透明層４３は、主に蛍光体層３０との接着を担う。
【０１１４】
透明層４０の上面と発光チップ１の上面とは、実装面２０１から同じ高さの平坦面を構成する。そして、透明層４０の上面上および発光チップ１の上面上に設けられる透明層４３の上面も平坦である。したがって、蛍光体層３０を透明層４３の平坦面上に形成することができ、蛍光体層３０の膜厚を均一にしやすい。
【０１１５】
図１（ｂ）に示す発光モジュール１００’においても、散乱剤４２が、複数の発光チップ１間の透明層４０中に分散されているため、発光チップ１の側面から出射された光は散乱剤４２によって散乱される。これにより、発光モジュール１００’において、発光チップ１が実装されていない部分の上方（蛍光体層３０側）への励起光を増大させることができる。この結果、蛍光体層３０に入射する励起光強度の面方向分布の均一化を図れ、色むらを抑制することができる。
【０１１６】
また、図１（ｃ）に示す発光モジュール１００”のように、発光チップ１上に散乱剤４２を含む透明層４０を設けたうえで、その透明層４０上に散乱剤を含まない透明層４３を設けてもよい。この場合も、蛍光体層３０を透明層４３の平坦面上に形成することができる。
【０１１７】
図１５（ａ）は、他の実施形態による発光チップ１ｃの模式断面図である。
【０１１８】
この発光チップ１ｃは、ｐ側電極１６の表面及び側面に、ｐ側電極１６を覆うｐ側パッド５１が設けられている。ｐ側電極１６は、半導体層１５に含まれるガリウム（Ｇａ）と合金を形成可能な、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１つを含む。ｐ側パッド５１は、ｐ側電極１６よりも発光層１３の発光光に対する反射率が高く、主成分として例えば銀（Ａｇ）を含む。また、ｐ側パッド５１は、ｐ側電極１６を酸化や腐食から保護する。
【０１１９】
また、ｎ側電極１７の表面及び側面に、ｎ側電極１７を覆うｎ側パッド５２が設けられている。ｎ側電極１７は、半導体層１５に含まれるガリウム（Ｇａ）と合金を形成可能な、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１つを含む。ｎ側パッド５２は、ｎ側電極１７よりも発光層１３の発光光に対する反射率が高く、主成分として例えば銀（Ａｇ）を含む。また、ｎ側パッド５２は、ｎ側電極１７を酸化や腐食から保護する。
【０１２０】
半導体層１５の第２の面におけるｐ側電極１６の周囲およびｎ側電極１７の周囲には、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの絶縁膜５３が設けられている。絶縁膜５３は、ｐ側電極１６とｎ側電極１７との間、およびｐ側パッド５１とｎ側パッド５２との間に設けられている。
【０１２１】
絶縁膜５３上、ｐ側パッド５１上およびｎ側パッド５２上には、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの絶縁膜５４が設けられている。また、絶縁膜５４は、半導体層１５の側面１５ｃにも設けられ、側面１５ｃを覆っている。
【０１２２】
絶縁膜５４上には、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２が設けられている。ｐ側配線層２１は、絶縁膜５４に形成された第１の開口５４ａを通じてｐ側パッド５１に接続されている。ｎ側配線層２２は、絶縁膜５４に形成された第２の開口５４ｂを通じてｎ側パッド５２に接続されている。
【０１２３】
この構造においても、ｐ側配線層２１は、図に示すように複数のビア２１ａを介してｐ側パッド５１に接続されてもよいし、あるいは、ビア２１ａよりも平面サイズの大きな１つのポストを介してｐ側パッド５１に接続されてもよい。
【０１２４】
ｐ側配線層２１上には、ｐ側配線層２１よりも厚いｐ側金属ピラー２３が設けられている。ｎ側配線層２２上には、ｎ側配線層２２よりも厚いｎ側金属ピラー２４が設けられている。
【０１２５】
絶縁膜５４に対して樹脂層２５が積層されている。樹脂層２５は、ｐ側配線層２１及びｐ側金属ピラー２３を含むｐ側配線部と、ｎ側配線層２２及びｎ側金属ピラー２４を含むｎ側配線部を覆っている。ただし、ｐ側金属ピラー２３におけるｐ側配線層２１に対する反対側の面（図において下面）は樹脂層２５から露出され、ｐ側外部端子２３ａとして機能する。同様に、ｎ側金属ピラー２４におけるｎ側配線層２２に対する反対側の面（図において下面）は樹脂層２５から露出され、ｎ側外部端子２４ａとして機能する。
【０１２６】
樹脂層２５は、基板１０上で半導体層１５を複数に分離する前述した溝８０内に、絶縁膜５４を介して充填される。したがって、半導体層１５の側面１５ｃは、無機膜である絶縁膜５４と、樹脂層２５とで覆われて保護されている。
【０１２７】
前述した実施形態と同様、ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４は、メッキ法により形成することができる。そのメッキ時のシードメタルとして用いられた金属膜１９は、図１５（ｂ）に示すように、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２の下地として残される。また、半導体層１５の側面１５ｃを覆う絶縁膜５４の側面にも金属膜１９が残される。
【０１２８】
また、図１５（ｂ）に示すように、第１の面１５ａに、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、ＳＯＧ（Spin On Glass）膜などの無機膜６２を設けてもよい。
【０１２９】
無機膜６２は、半導体層１５に使われている窒化ガリウムと、空気との間の屈折率を有する。また、無機膜６２は、発光層１３から放出される光に対して透過性を有する。
【０１３０】
無機膜６２は、第１の面１５ａの凹凸に沿ってコンフォーマルに設けられ、無機膜６２の表面にも、第１の面１５ａの凹凸を反映させた凹凸が形成されている。
【０１３１】
窒化ガリウムを含む第１の面１５ａに、その窒化ガリウムと空気との間の屈折率を有する無機膜６２を設けることで、第１の面１５ａを通じた光の取り出し方向で、媒質の屈折率が大きく変化するのを防いで、光の取り出し効率を向上できる。
【０１３２】
次に、複数の発光チップ１の実装基板２００上での配列について説明する。
【０１３３】
図２（ａ）及び（ｂ）は、実装基板２００上に実装された複数の発光チップ１の第１の面１５ａ側から見た模式平面図である。
【０１３４】
発光チップ１は、第１の面１５ａ側から見た平面視で、４つの角部（頂部）および４つの辺を有する四角形状に形成されている。
【０１３５】
図２（ａ）に示す配列によれば、最短距離ａを隔てて隣のチップ１に向き合う部分が角部（頂部）となっている。したがって、チップ１において、最短距離ａを隔てて隣のチップ１に向き合う部分は点であり、そのサイズはチップ１の１辺の長さよりも短い。
【０１３６】
また、図２（ｂ）に示す配列によれば、最短距離ｂを隔てて隣のチップ１に向き合う部分は、チップ１の辺の一部となっている。したがって、チップ１において、最短距離ｂを隔てて隣のチップ１に向き合う部分の前記平面視での長さｃは、チップ１の１辺の長さよりも短い。
【０１３７】
図２（ａ）及び（ｂ）の配列によれば、隣のチップ１に対して、チップ１の１辺のすべての部分を最短距離で向き合わせていない。すなわち、図２（ａ）及び（ｂ）の配列によれば、隣のチップ１との距離が最短となる部分では、チップ１の角部または１辺の一部が向き合っている。このため、チップ１の側面からの出射光が隣のチップ１の側面にじゃまされにくくなり、蛍光体層３０が設けられた上方への放射効率を高めることができる。
【０１３８】
図２（ｃ）は、第１の面１５ａを見た平面図上で直交するＸ方向およびＹ方向に沿って縦横（マトリクス状）に配列された複数のチップ１のレイアウトを示す。上記図２（ａ）及び（ｂ）のチップ配列は、図２（ｃ）のレイアウトにおけるそれぞれのチップ１を、チップ１の中心を回転中心として角度θ、ＸＹ平面内で回転させることにより得られる。
【０１３９】
例えば、図２（ａ）のチップレイアウトは、破線で重ねて示す図２（ｃ）のチップを、チップ中心ｏを回転中心として時計方向に角度θ（例えば４５度）回転させて得られる。角度θは任意に設定できる。
【０１４０】
前述した実施形態において、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を設けずに、ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２を、実装基板２００のパッド２０２に対して接合させてもよい。
【０１４１】
また、ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とは別体であることに限らず、ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とを同じ工程で一体に設けてｐ側配線部を構成してもよい。同様に、ｎ側配線層２２とｎ側金属ピラー２４とは別体であることに限らず、ｎ側配線層２２とｎ側金属ピラー２４とを同じ工程で一体に設けてｎ側配線部を構成してもよい。
【０１４２】
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。
【符号の説明】
【０１４３】
１，１ａ〜１ｃ…発光チップ、１０…基板、１１…第１の半導体層、１２…第２の半導体層、１３…発光層、１５…半導体層、１５ａ…第１の面、１６…ｐ側電極、１７…ｎ側電極、１８…絶縁膜、２１…ｐ側配線層、２２…ｎ側配線層、２３…ｐ側金属ピラー、２３ａ…ｐ側外部端子、２４…ｎ側金属ピラー、２４ａ…ｎ側外部端子、２５…樹脂層、３０…蛍光体層、３１…第２の透明体、３２…蛍光体、４０…透明層、４１，４３…第１の透明体、４２…散乱剤、１００，１００’，１００”…発光モジュール、２００…実装基板、２０１…実装面、２０２…パッド
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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