(57)【要約】【課題】光取り出し効率の高い半導体発光装置を提供する。【解決手段】積層体の側面１５ｃに隣接する領域に設けられた第１透明層１１ａと、第１透明層１１ａと絶縁層２５との間に設けられた第１反射膜２７と、第１層１１の粗面１５ａ上および第１透明層１１ａ上に設けられ、複数の光学粒子３１を含む第２透明層３２と、を備えている。第１透明層１１ａの屈折率は、第２透明層３２の屈折率よりも高い。第１透明層１１ａにおける第２透明層３２側の面９１の表面粗さは、第１層１１の粗面１５ａの表面粗さよりも小さい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗面を持つ第１層と、第２層と、前記第１層と前記第２層との間に設けられた発光層と、を有する積層体と、
前記第１層に設けられた第１電極と、
前記第２層に設けられた第２電極と、
前記積層体における前記粗面の反対側に設けられ、前記第１電極に接続された第１配線部と、
前記積層体における前記粗面の反対側に設けられ、前記第２電極に接続された第２配線部と、
前記第１配線部の側面および前記第２配線部の側面に設けられた絶縁層と、
前記積層体の側面に隣接する領域に設けられた第１透明層と、
前記第１透明層と前記絶縁層との間に設けられた第１反射膜と、
前記第１層の前記粗面上および前記第１透明層上に設けられ、複数の光学粒子を含む第２透明層と、
を備え、
前記第１透明層の屈折率は、前記第２透明層の屈折率よりも高く、
前記第１透明層における前記第２透明層側の面の表面粗さは、前記第１層の前記粗面の表面粗さよりも小さい半導体発光装置。
【請求項２】
前記光学粒子は、前記発光層の放射光により励起され前記発光層の放射光とは異なる波長の光を放射する蛍光体である請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記積層体の前記側面と、前記第１透明層との間に設けられた第２反射膜をさらに備えた請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記第１透明層は、前記第１層と同じ材料の層を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
同じ材料の層が、前記第２反射膜によって、前記第１層と前記第１透明層とに分断されている請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記第１層は、
第１半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２透明層との間に設けられ、前記粗面を持つ透明基板と、
を有する請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記第１半導体層は、前記透明基板上に成長された請求項６記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記第１透明層は、無機材料で形成されている請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記第１反射膜は、前記第１電極または前記第２電極と同種の膜である請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記第１反射膜は、銀およびアルミニウムの少なくともいずれかを含む請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記第１透明層の屈折率が、１．７以上である請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記絶縁層は、樹脂層である請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子と蛍光体との組み合わせにより白色光などの可視光やその他の波長帯の光を放射する半導体発光装置として、チップサイズパッケージ構造の半導体発光装置が提案されている。このような半導体発光装置において、光の取り出し効率を高めることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４２１９１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、光取り出し効率の高い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、粗面を持つ第１層と、第２層と、前記第１層と前記第２層との間に設けられた発光層と、有する積層体と、前記第１層に設けられた第１電極と、前記第２層に設けられた第２電極と、前記積層体における前記粗面の反対側に設けられ、前記第１電極に接続された第１配線部と、前記積層体における前記粗面の反対側に設けられ、前記第２電極に接続された第２配線部と、前記第１配線部の側面および前記第２配線部の側面に設けられた絶縁層と、前記積層体の側面に隣接する領域に設けられた第１透明層と、前記第１透明層と前記絶縁層との間に設けられた第１反射膜と、前記第１層の前記粗面上および前記第１透明層上に設けられ、複数の光学粒子を含む第２透明層と、を備えている。前記第１透明層の屈折率は、前記第２透明層の屈折率よりも高い。前記第１透明層における前記第２透明層側の面の表面粗さは、前記第１層の前記粗面の表面粗さよりも小さい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の半導体発光装置の模式断面図。
【図２】実施形態の半導体発光装置の模式平面図。
【図３】実施形態の半導体発光装置の一部の拡大模式断面図。
【図４】実施形態の半導体発光装置の一部の拡大模式断面図。
【図５】実施形態の半導体発光装置の一部の拡大模式断面図。
【図６】実施形態の半導体発光装置の一部の拡大模式断面図。
【図７】実施形態の半導体発光装置の一部の拡大模式断面図。
【図８】実施形態の半導体発光装置の一部の拡大模式断面図。
【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は、実施形態の半導体発光装置の模式断面図である。  
図２（ａ）は、実施形態の半導体発光装置における一部要素の平面レイアウトの一例を示す模式平面図である。図１は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ’断面に対応する。  
図２（ｂ）は、実施形態の半導体発光装置の実装面（図１の半導体発光装置の下面）の模式平面図である。  
図３は、図１に示す半導体発光装置における半導体層１１の側面１５ｃおよびその側面１５ｃに隣接する領域の拡大断面図である。図３において、図１に示す粗面１５ａ上の絶縁膜１９の図示は省略している。
【０００９】
実施形態の半導体発光装置は、支持体１００と、蛍光体層３０と、支持体１００と蛍光体層３０との間に設けられ、半導体層１５を含む積層体と、を有する。
【００１０】
半導体層１５は、第１半導体層１１を含む第１層と、第２半導体層１２を含む第２層と、第１層と第２層との間に設けられた発光層１３と、を有する。
【００１１】
第１半導体層１１および第２半導体層１２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。発光層１３は、青、紫、青紫、紫外光などを発光する材料を含む。発光層１３の発光ピーク波長は、例えば、４３０〜４７０ｎｍである。
【００１２】
第１半導体層１１は粗面（第１面）１５ａを有する。粗面１５ａは複数の微小凹凸を持つ。第１半導体層１１における粗面１５ａの反対側は凹凸形状に加工される。その凸部に、発光層１３と第２半導体層１２が設けられている。発光層１３は、第１半導体層１１の凸部と第２半導体層１２との間に設けられている。第１半導体層１１の凹部は、発光層１３および第２半導体層１２が設けられていない。
【００１３】
したがって、半導体層１５は、発光層１３を含む部分（発光領域）１５ｅと、発光層１３を含まない部分（非発光領域）１５ｆとを有する。発光層１３を含む部分１５ｅは、半導体層１５のうちで、発光層１３が積層されている部分である。発光層１３を含まない部分１５ｆは、半導体層１５のうちで、発光層１３が積層されていない部分である。発光層１３を含む部分１５ｅは、発光層１３の発光光を外部に取り出し可能な積層構造となっている領域を示す。
【００１４】
発光層１３を含む部分１５ｅの第２半導体層１２の表面に、ｐ側電極１６が設けられている。発光層１３を含まない部分１５ｆの第１半導体層１１の表面に、ｎ側電極１７が設けられている。
【００１５】
図２（ａ）に示す例では、発光層１３を含まない部分１５ｆが発光層１３を含む部分１５ｅを囲んでおり、ｎ側電極１７がｐ側電極１６を囲んでいる。
【００１６】
発光層１３を含む部分１５ｅの面積は、発光層１３を含まない部分１５ｆの面積よりも広い。また、発光層１３を含む部分１５ｅの表面に設けられたｐ側電極１６の面積は、発光層１３を含まない部分１５ｆの表面に設けられたｎ側電極１７の面積よりも広い。これにより、広い発光面が得られ、光出力を高くできる。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、ｎ側電極１７は例えば４本の直線部を有し、そのうちの１本の直線部には、その直線部の幅方向に突出したコンタクト部１７ｃが設けられている。そのコンタクト部１７ｃの表面には、図１に示すようにｎ側配線層２２のビア２２ａが接続される。
【００１８】
ｐ側電極１６とｎ側電極１７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３０に入射する。
【００１９】
半導体層１５における粗面１５ａの反対側（第２面側）には、支持体１００が設けられている。半導体層１５、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７を含む発光素子は、支持体１００によって支持されている。
【００２０】
半導体層１５の粗面１５ａ側には、半導体層１５の放射光に所望の光学特性を与える光学層として、蛍光体層３０が設けられている。蛍光体層３０は、光学粒子として複数の蛍光体３１を含む。蛍光体３１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。
【００２１】
複数の蛍光体３１は、透明層（第２透明層）３２により一体化されている。透明層３２は、発光層１３の放射光および蛍光体３１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】
半導体層１５における粗面１５ａの反対側（第２面側）、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７は、絶縁膜１８に覆われている。絶縁膜１８は、例えば、シリコン酸化膜などの無機絶縁膜である。絶縁膜１８は、発光層１３の側面及び第２の半導体層１２の側面にも設けられ、発光層１３の側面及び第２の半導体層１２の側面を覆っている。
【００２３】
絶縁膜１８は、第１半導体層１１における粗面１５ａから続く側面１５ｃにも設けられ、その側面１５ｃを覆っている。
【００２４】
絶縁膜１８上には、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２とが互いに分離して設けられている。絶縁膜１８には、ｐ側電極１６に通じる複数の第１開口と、ｎ側電極１７のコンタクト部１７ｃに通じる第２開口が形成される。なお、第１開口は、より大きな１つの開口でも良い。
【００２５】
ｐ側配線層２１は、絶縁膜１８上および第１開口の内部に設けられている。ｐ側配線層２１は、第１開口内に設けられたビア２１ａを介してｐ側電極１６と電気的に接続されている。
【００２６】
ｎ側配線層２２は、絶縁膜１８上および第２開口の内部に設けられている。ｎ側配線層２２は、第２開口内に設けられたビア２２ａを介してｎ側電極１７のコンタクト部１７ｃと電気的に接続されている。
【００２７】
ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２が、半導体層１５の第２面側の領域の大部分を占めて絶縁膜１８上に広がっている。ｐ側配線層２１は、複数のビア２１ａを介してｐ側電極１６と接続している。
【００２８】
また、半導体層１５の側面１５ｃを、絶縁膜１８を介して反射膜５１が覆っている。反射膜５１は側面１５ｃに接しておらず、半導体層１５に対して電気的に接続されていない。反射膜５１は、ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２に対して分離している。反射膜５１は、発光層１３の放射光及び蛍光体３１の放射光に対して反射性を有する金属膜である。
【００２９】
反射膜５１、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２は、図４に示す共通の金属膜６０上に、例えばめっき法により同時に形成される。
【００３０】
反射膜５１、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２は、例えば銅膜を含む。その銅膜は、絶縁膜１８上に形成された金属膜６０上にめっき法で形成される。反射膜５１、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２のそれぞれの厚さは、金属膜６０の厚さよりも厚い。
【００３１】
金属膜６０は、絶縁膜１８側から順に積層された、下地金属膜６１と、密着層６２と、シード層６３とを有する。
【００３２】
下地金属膜６１は、発光層１３の放射光に対して高い反射性を有する例えばアルミニウム膜である。
【００３３】
シード層６３は、めっきで銅を析出させるための銅膜である。密着層６２は、アルミニウム及び銅の両方に対するぬれ性に優れた例えばチタン膜である。
【００３４】
半導体層１５の側面１５ｃに隣接する領域においては、金属膜６０上にめっき膜（銅膜）を形成せずに、金属膜６０で反射膜５１を形成してもよい。反射膜５１は、少なくともアルミニウム膜６１を含むことで、発光層１３の放射光及び蛍光体３１の放射光に対して高い反射率を有する。
【００３５】
ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２の下にも下地金属膜（アルミニウム膜）６１が残されるので、半導体層１５の第２面側の大部分の領域にアルミニウム膜６１が広がって形成されている。これにより、蛍光体層３０側に向かう光の量を増大できる。
【００３６】
ｐ側配線層２１における半導体層１５とは反対側の面にはｐ側金属ピラー２３が設けられている。ｐ側配線部４１は、ｐ側配線層２１及びｐ側金属ピラー２３を含む。
【００３７】
ｎ側配線層２２における半導体層１５とは反対側の面にはｎ側金属ピラー２４が設けられている。ｎ側配線部４３は、ｎ側配線層２２及びｎ側金属ピラー２４を含む。
【００３８】
ｐ側配線部４１とｎ側配線部４３との間には、絶縁層として樹脂層２５が設けられている。樹脂層２５は、ｐ側配線部４１の側面およびｎ側配線部４３の側面に設けられている。
【００３９】
樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３の側面とｎ側金属ピラー２４の側面に接するように、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４との間に設けられている。ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４との間に、樹脂層２５が充填されている。
【００４０】
樹脂層２５は、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間、ｐ側配線層２１と反射膜５１との間、およびｎ側配線層２２と反射膜５１との間に設けられている。樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３の周囲およびｎ側金属ピラー２４の周囲に設けられ、ｐ側金属ピラー２３の側面およびｎ側金属ピラー２４の側面を覆っている。
【００４１】
また、樹脂層２５は、半導体層１５の側面１５ｃに隣接する領域（チップ外周部）の下にも設けられ、反射膜５１を覆っている。
【００４２】
ｐ側金属ピラー２３におけるｐ側配線層２１とは反対側の端部（面）は、樹脂層２５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とは反対側の端部（面）は、樹脂層２５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２４ａとして機能する。ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａは、例えば、はんだ、または導電性の接合材を介して、実装基板のパッドに接合される。
【００４３】
図２（ｂ）に示すように、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａは、樹脂層２５の同じ面内で離間して並んで形成されている。ｐ側外部端子２３ａは例えば矩形状に形成され、ｎ側外部端子２４ａは、ｐ側外部端子２３ａ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。これにより、外部端子の極性を判別できる。ｎ側外部端子２４ａを矩形状にし、ｐ側外部端子２３ａを矩形の角を切り欠いた形状にしてもよい。
【００４４】
ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの間隔は、絶縁膜１８上におけるｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間隔よりも広い。ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａ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２３ａとｎ側外部端子２４ａとの間の短絡を防ぐことができる。
【００４５】
これに対し、ｐ側配線層２１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２１の面積、およびｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３との接触面積の拡大を図れる。これにより、発光層１３の熱の放散を促進できる。
【００４６】
また、複数のビア２１ａを通じてｐ側配線層２１がｐ側電極１６と接する面積は、ビア２２ａを通じてｎ側配線層２２がｎ側電極１７と接する面積よりも広い。これにより、発光層１３に流れる電流の分布を均一化できる。
【００４７】
絶縁膜１８上で広がるｎ側配線層２２の面積は、ｎ側電極１７の面積よりも広くできる。そして、ｎ側配線層２２の上に設けられるｎ側金属ピラー２４の面積（ｎ側外部端子２４ａの面積）をｎ側電極１７よりも広くできる。これにより、信頼性の高い実装に十分なｎ側外部端子２４ａの面積を確保しつつ、ｎ側電極１７の面積を小さくすることが可能となる。すなわち、半導体層１５における発光層１３を含まない部分１５ｆの面積を縮小し、発光層１３を含む部分（発光領域）１５ｅの面積を広げて光出力を向上させることが可能となる。
【００４８】
第１半導体層１１は、ｎ側電極１７及びｎ側配線層２２を介してｎ側金属ピラー２４と電気的に接続されている。第２半導体層１２は、ｐ側電極１６及びｐ側配線層２１を介してｐ側金属ピラー２３と電気的に接続されている。
【００４９】
ｐ側金属ピラー２３の厚さ（ｐ側配線層２１とｐ側外部端子２３ａとを結ぶ方向の厚さ）は、ｐ側配線層２１の厚さよりも厚い。ｎ側金属ピラー２４の厚さ（ｎ側配線層２２とｎ側外部端子２４ａ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。
【００５０】
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以上であっても良いし、１より小さくても良い。すなわち、金属ピラー２３、２４は、その平面サイズより厚くても良いし、薄くても良い。
【００５１】
ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５を含む支持体１００の厚さは、半導体層１５、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７を含む発光素子（ＬＥＤチップ）の厚さよりも厚い。
【００５２】
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。図１に示す例では、基板は支持体１００を形成した後に除去され、半導体層１５は粗面１５ａ側に基板を含まない。半導体層１５は、剛直な板状の基板にではなく、金属ピラー２３、２４と樹脂層２５との複合体からなる支持体１００によって支持されている。
【００５３】
ｐ側配線部４１及びｎ側配線部４３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。
【００５４】
樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３および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。
【００５５】
また、樹脂層２５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２５は発光層１３の光に対して遮光性または反射性を有する。これにより、支持体１００の側面及び実装面側からの光漏れを抑制することができる。
【００５６】
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２３ａおよびｎ側外部端子２４ａ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２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５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２５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。
【００５７】
反射膜５１は、ｐ側配線部４１及びｎ側配線部４３に対して分離している。このため、実装時にｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４に加わる応力は、反射膜５１には伝達されない。したがって、反射膜５１の剥離を抑制することができる。また、半導体層１５の側面１５ｃ側に加わる応力を抑制することができる。
【００５８】
半導体層１５の形成（成長）に用いた基板は、半導体層１５から除去される。これにより、半導体発光装置は低背化される。また、半導体層１５における基板が除去された面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により、全反射成分を減らして、光取り出し効率を向上できる。
【００５９】
粗面１５ａを形成した後、粗面１５ａ上に絶縁膜１９を介して蛍光体層３０が形成される。絶縁膜１９は、半導体層１５と蛍光体層３０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。
【００６０】
蛍光体層３０は、透明層３２中に複数の粒子状の蛍光体３１が分散された構造を有する。透明層３２は、例えばシリコーン樹脂を主に含む透明樹脂層である。
【００６１】
蛍光体層３０は、半導体層１５の第２面側、金属ピラー２３、２４の周囲、および支持体１００の側面にまわりこんで形成されていない。蛍光体層３０の側面と、支持体１００の側面（樹脂層２５の側面）とが揃っている。
【００６２】
すなわち、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。このため、例えば照明用灯具などへの適用に際して、灯具デザインの自由度が高まる。
【００６３】
光を外部に取り出さない実装面側には蛍光体層３０が無駄に形成されず、コスト低減が図れる。第２面側に広がるｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、および厚い金属ピラー２３、２４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。
【００６４】
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。
【００６５】
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２３の周囲及びｎ側金属ピラー２４の周囲には、蛍光体層３０と異なる樹脂層２５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２５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。
【００６６】
第１面（粗面）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２５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。
【００６７】
発光層１３から粗面１５ａ側に放射された光は蛍光体層３０に入射し、一部の光は蛍光体３１を励起し、発光層１３の光と、蛍光体３１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。
【００６８】
ここで、粗面１５ａ上に基板があると、蛍光体層３０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３０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。
【００６９】
これに対して、実施形態によれば、粗面１５ａと蛍光体層３０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。
【００７０】
また、実施形態によれば、図３に示すように、第１半導体層１１の側面１５ｃに、絶縁膜１８を介して反射膜５１が設けられている。発光層１３から第１半導体層１１の側面１５ｃに向かった光は、反射膜５１で反射し、外部に漏れない。このため、基板が粗面１５ａ側にない特徴とあいまって、半導体発光装置の側面側からの光漏れによる色割れや色ムラを防ぐことができる。
【００７１】
さらに、実施形態によれば、第１半導体層１１の側面１５ｃに隣接する領域に、透明層（第１透明層）１１ａが設けられている。透明層１１ａは、無機材料で形成され、例えば、第１半導体層１１と同じ材料で形成されている。すなわち、同じ材料の層（例えばＧａＮを含む層）が、反射膜５１によって、第１半導体層１１と透明層１１ａとに分断されている。
【００７２】
図２（ａ）に示すように、反射膜５１は、絶縁膜１８を介して、第１半導体層１１の側面１５ｃを連続して囲んでいる。透明層１１ａは、反射膜５１および絶縁膜１８を介して、第１半導体層１１の側面１５ｃ（周囲）を連続して囲んでいる。
【００７３】
第１半導体層１１と反射膜５１との間、および透明層１１ａと反射膜５１との間には、絶縁膜１８が設けられている。絶縁膜１８は、第１半導体層１１と透明層１１ａとを分断する反射膜５１の表面を覆っている。絶縁膜１８は、反射膜５１と蛍光体層３０との間にも設けられている。
【００７４】
反射膜５１における、第１半導体層１１と透明層１１ａとを分断する部分の先端部は、粗面１５ａおよび透明層１１ａの上面９１よりも、蛍光体層３０側に突出している。
【００７５】
樹脂層２５は、透明層１１ａの下にも設けられている。その樹脂層２５と透明層１１ａとの間には、反射膜（第１反射膜）２７が設けられている。反射膜２７は、透明層１１ａの下面に接して設けられている。反射膜２７と樹脂層２５との間には、絶縁膜１８が設けられている。第１反射膜２７と第２反射膜５１との間には、絶縁膜１８が設けられている。
【００７６】
反射膜２７は、金属膜である、例えばｎ側電極１７またはｐ側電極１６と同種膜である。反射膜２７は、例えば、銀およびアルミニウムの少なくともいずれかを含む。図２（ａ）に示すように、反射膜２７は、ｎ側電極１７の周囲を連続して囲んでいる。
【００７７】
第１半導体層１１の側面１５ｃの周囲の領域に、透明層１１ａと反射膜２７との積層膜が設けられている。
【００７８】
透明層１１ａの屈折率（絶対屈折率）は、蛍光体層３０の透明層３２の屈折率（絶対屈折率）よりも高い。透明層１１ａの屈折率は１．７以上である。
【００７９】
透明層１１ａにおける蛍光体層３０側の面９１、または透明層１１ａと蛍光体層の透明層３２との界面９１の表面粗さは、第１半導体層１１の粗面１５ａの表面粗さよりも小さい。ここで、表面粗さを表すパラメータは、算術平均粗さ、最大高さ、十点平均粗さなどである。
【００８０】
透明層１１ａにおける蛍光体層３０側の面９１は、第１半導体層１１の粗面１５ａとの比較において実質平坦面である。半導体層１５の成長に使った基板を除去した後、チップ外領域の透明層（ＧａＮ層）１１ａの上面をマスクで覆った状態で、チップ領域の第１半導体層（ＧａＮ層）１１の上面に対して粗面化処理（フロスト処理）が行われる。
【００８１】
蛍光体は発光層１３の光で励起され、その周囲に等方的に発光する。チップ外周領域の蛍光体の放射光のうち透明層１１ａ側に向かった光は、透明層１１ａの上面（透明層１１ａと蛍光体層３０との界面）９１、または反射膜２７で反射する。
【００８２】
蛍光体層３０の透明層（透明樹脂）３２と、透明層（ＧａＮ層）１１ａとは、屈折率が異なる。例えば、ＧａＮ層の屈折率が約２．５であるのに対して、透明樹脂（例えばシリコーン樹脂）の屈折率は約１．５である。また、透明層１１ａの上面（透明層１１ａと蛍光体層３０との界面）９１は、面９１に入射する光（蛍光）の波長にとっては実質平坦面である。
【００８３】
したがって、透明層１１ａの上面９１に対して、相対的に大きい入射角度（浅い角度）で入射した光は、図３において矢印Ａで示すように、透明層１１ａの上面（透明層１１ａと蛍光体層３０との界面）９１で反射する。
【００８４】
透明層１１ａの上面９１に対して、相対的に小さい入射角度（深い角度）で入射した光は、図３において矢印Ｂで示すように、上面（界面）９１で屈折して透明層１１ａに入射する。そして、その入射光は、透明層１１ａの下の反射膜２７で反射して、蛍光体層３０側に戻される。
【００８５】
透明層（ＧａＮ層）１１ａは、蛍光体層３０の透明層（樹脂層）３２よりも屈折率が高いので、面９１に入射した光は、より反射膜２７の表面に対して垂直に近い角度で反射膜２７に入射する。金属膜である反射膜２７における反射率は、光の入射角が反射膜２７の表面に対して垂直に近いほど高くなる。
【００８６】
このように、実施形態によれば、半導体発光装置におけるチップ外領域（端部領域）の蛍光体の放射光において、下方の支持体１００側に向かう光を、透明層の上面９１または反射膜２７で反射させて蛍光体層３０側に戻すことができる。
【００８７】
したがって、半導体発光装置のチップ外領域において、蛍光体の放射光が支持体１００の樹脂層２５に吸収されることによる損失を防いで、蛍光体層３０側からの光取り出し効率を高めることができる。
【００８８】
反射膜５１と、半導体層１１の側面１５ｃとの間に設けられた絶縁膜１８は、反射膜５１に含まれる金属の半導体層１１への拡散を防止する。これにより、半導体層１１に含まれる例えばＧａＮの金属汚染を防ぐことができ、半導体層１１の劣化を防ぐことができる。
【００８９】
図５は、他の実施形態の半導体発光装置における、上記図３に対応する部分の拡大模式断面図である。
【００９０】
図５に示す例によれば、半導体層（ＧａＮ層）１１、１１ａの成長に使った基板１０の一部を、チップ外領域の透明層（ＧａＮ層）１１ａ上に残している。チップ領域の半導体層１１上からは基板１０が除去され、粗面１５ａ上には基板１０がない。
【００９１】
基板１０は、発光層１３の放射光および蛍光体３１の放射光に対して透明な、例えばサファイア基板または炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板である。チップ外領域に残された基板１０は、半導体層１５を成長させたときよりも薄く研削されている。
【００９２】
透明層（ＧａＮ層）１１ａと基板１０の積層体が、チップ外領域の透明層として、樹脂層２５と蛍光体層３０との間に設けられている。
【００９３】
基板１０の屈折率（絶対屈折率）は、蛍光体層３０の透明層３２の屈折率（絶対屈折率）よりも高い。基板１０の屈折率は１．７以上である。
【００９４】
基板１０における蛍光体層３０側の面９２、または基板１０と蛍光体層の透明層３２との界面９２の表面粗さは、第１半導体層１１の粗面１５ａの表面粗さよりも小さい。基板１０における蛍光体層３０側の面９２は、第１半導体層１１の粗面１５ａとの比較において実質平坦面である。基板１０の上面（基板１０と蛍光体層３０との界面）９２は、その面９２に入射する光（蛍光）の波長にとっては実質平坦面である。
【００９５】
したがって、基板１０の上面９２に対して、相対的に大きい入射角度（浅い角度）で入射した光は、図５において矢印Ａで示すように、基板１０の上面（基板１０と蛍光体層３０との界面）９２で反射する。
【００９６】
基板１０の上面９２に対して、相対的に小さい入射角度（深い角度）で入射した光は、図５において矢印Ｂで示すように、上面（界面）９２で屈折して基板１０に入射する。そして、その入射光は、透明層１１ａの下の反射膜２７で反射して、蛍光体層３０側に戻される。
【００９７】
基板１０は、蛍光体層３０の透明層（樹脂層）３２よりも屈折率が高いので、面９２に入射した光は、より反射膜２７の表面に対して垂直に近い角度で反射膜２７に入射し、反射膜２７での反射率が高まる。
【００９８】
このように、図５に示す実施形態においても、半導体発光装置におけるチップ外領域（端部領域）において、蛍光体の放射光が支持体１００の樹脂層２５に吸収されることによる損失を防いで、蛍光体層３０側からの光取り出し効率を高めることができる。
【００９９】
図６は、さらに他の実施形態の半導体発光装置における、上記図３に対応する部分の拡大模式断面図である。
【０１００】
図６に示す例では、図５に示す構造におけるチップ領域の第１半導体層１１の上面１５ａ上にも基板１０を残している。基板１０の上面（蛍光体層３０側の面）１０ａには微小凹凸が形成され、粗面化されている。チップ外領域の基板１０の上面９２の表面粗さは、チップ領域の基板１０の上面（粗面）１０ａの表面粗さよりも小さい。
【０１０１】
チップ外領域の基板１０の上面９２をマスクで覆った状態で、チップ領域の基板１０の上面１０ａに対して粗面化処理（フロスト処理）行われる。
【０１０２】
チップ領域における光取り出し側である基板１０の上面（粗面）１０ａにより、全反射成分を減らして、光取り出し効率を向上できる。
【０１０３】
蛍光体層３０の透明層（第２透明層）とは異なる屈折率を持ち、チップ外領域に設けられる透明層（第１透明層）としては、図７に示すように、透明基板１０のみでもよい。
【０１０４】
反射膜（金属膜）２７は、透明基板１０の下面に設けられる。
【０１０５】
図３に示す構造において、図８に示すように、チップ外領域の透明層（ＧａＮ層）１１ａと、蛍光体層３０の透明層（透明樹脂層）３２との間に、絶縁膜７１を設けてもよい。絶縁膜７１は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの無機膜であり。ＧａＮ層１１ａと透明樹脂層３２との密着性に優れる。
【０１０６】
前述した実施形態において、半導体層１５の粗面１５ａ側に設けられる光学層としては、蛍光体層に限らず、散乱層であってもよい。散乱層は、発光層１３の放射光を散乱させる複数の粒子状の散乱材（例えばチタン化合物）と、複数の散乱材を一体化し発光層１３の放射光を透過させる透明層（例えば透明樹脂層）とを含む。
【０１０７】
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】
【０１０８】
１０…透明基板、１１…第１半導体層、１１ａ…第１透明層、１２…第２半導体層、１３…発光層、１５…半導体層、１５ａ…第１面（粗面）、１６…ｐ側電極、１７…ｎ側電極、２１…ｐ側配線層、２２…ｎ側配線層、２３…ｐ側金属ピラー、２４…ｎ側金属ピラー、２５…樹脂層、３０…蛍光体層、３１…蛍光体、３２…第２透明層、５１，５２…反射膜
【図１】
2016058551.tif 000003
【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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