(57)【要約】      （修正有）【課題】反射防止構造を保護できる半導体装置および製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置は、半導体層１５と、複数の第１凸部７１と、第１凸部７１の高さ以上の高さをもつ第２凸部７２とを有し、第１ヤング率をもつ材料を主成分として含む第１光透過層３１と、半導体層１５と第１光透過層３１との間に設けられ、第１ヤング率よりも高い第２ヤング率をもつ材料を主成分として含む第２光透過層３２と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層と、
複数の第１凸部と、前記第１凸部の高さ以上の高さをもつ第２凸部とを有し、第１ヤング率をもつ材料を主成分として含む第１光透過層と、
前記半導体層と前記第１光透過層との間に設けられ、前記第１ヤング率よりも高い第２ヤング率をもつ材料を主成分として含む第２光透過層と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
半導体層と、
第１曲率をもつ複数の第１凸部と、前記第１曲率よりも小さい第２曲率をもち、かつ、前記第１凸部の高さ以上の高さをもつ第２凸部と、を有する第１光透過層と、
を備えた半導体装置。
【請求項３】
前記半導体層と前記第１光透過層との間に設けられた第２光透過層をさらに備えた請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１光透過層のヤング率は、前記第２光透過層のヤング率よりも低い請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２凸部は、頂部に平坦領域を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
複数の第１凸部と、前記第１凸部の高さ以上の高さをもつ第２凸部とを有する第１光透過層を、半導体層上に形成する工程を備え、
第１材料の自己組織化により形成されたパターンをもつパターン転写体を用いて、前記第１光透過層に前記第１凸部を形成する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの光学デバイスの表面に反射防止構造を設けた半導体装置が提案されている。その反射防止構造は微細な凹凸構造物であるため、半導体装置の製造工程中における破損が懸念される。反射防止構造の破損は、光学デバイスの光取り出し効率や光取り込み効率を低下させ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３００５０１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、反射防止構造を保護できる半導体装置および製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、半導体装置は、半導体層と、複数の第１凸部と、前記第１凸部の高さ以上の高さをもつ第２凸部とを有し、第１ヤング率をもつ材料を主成分として含む第１光透過層と、前記半導体層と前記第１光透過層との間に設けられ、前記第１ヤング率よりも高い第２ヤング率をもつ材料を主成分として含む第２光透過層と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】（ａ）は実施形態の半導体発光装置の模式断面図であり、（ｂ）は実施形態の半導体発光装置の模式上面図。
【図２】（ａ）は実施形態の半導体発光装置の電極のレイアウトを示す模式平面図であり、（ｂ）は実施形態の半導体発光装置の模式下面図。
【図３】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４】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５】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】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】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】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】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】実施形態の半導体発光装置の第１光透過層の他の例の模式断面図。
【図１２】実施形態の半導体発光装置の第１光透過層の他の例の模式断面図。
【図１３】実施形態の半導体発光装置の第１光透過層の他の例の模式平面図。
【図１４】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１５】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１６】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。  
本実施形態においては、半導体装置として半導体発光装置を例に挙げて説明する。
【０００８】
図１（ａ）は、実施形態の半導体発光装置の模式断面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面に対応する。  
図１（ｂ）は、実施形態の半導体発光装置の光取り出し面（図１（ａ）の半導体発光装置の上面）の模式平面図である。
【０００９】
図２（ａ）は、実施形態の半導体発光装置におけるｐ側電極１６とｎ側電極１７の平面レイアウトの一例を示す模式平面図である。図１（ａ）は、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面に対応する。図２（ａ）は、図１における配線部４１、４３、樹脂層２５、絶縁膜１８、および反射膜５１を取り除いて半導体層１５の第２面側を見た図に対応する。また、図２（ａ）は、図４（ｂ）の積層体（基板１０を除く）の上面図に対応する。  
図２（ｂ）は、実施形態の半導体発光装置の実装面（図１（ａ）の半導体発光装置の下面）の模式平面図である。
【００１０】
実施形態の半導体発光装置は、発光層１３を有する半導体層１５を備えている。半導体層１５は、第１面１５ａと、その反対側の第２面１５ｂ（図３（ａ）参照）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、発光層１３とを有する。発光層１３は、第１半導体層１１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および第２半導体層１２は、例えば、窒化ガリウムを含む。
【００１２】
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。
【００１３】
半導体層１５の第２面側は、凹凸形状に加工される。その凸部は、発光層１３を含む部分１５ｅであり、凹部は、発光層１３を含まない部分１５ｆである。発光層１３を含む部分１５ｅの表面は第２半導体層１２の表面であり、その第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の表面は第１半導体層１１の表面であり、その第１半導体層１１の表面にｎ側電極１７が設けられている。
【００１４】
半導体層１５の第２面において、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。
【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】
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（ａ）に示すようにｎ側配線層２２が接続している。
【００１７】
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面１５ａ側から半導体発光装置の外部に出射される。
【００１８】
半導体層１５の第２面側には、図１（ａ）に示すように支持体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、第２面側に設けられた支持体１００によって支持されている。
【００１９】
半導体層１５の第１面１５ａ側には、蛍光体層（第２光透過層）３２が設けられている。蛍光体層３２は、複数の粒子状の蛍光体３２ａを含む。蛍光体３２ａは、発光層１３の放射光により励起され、その発光層１３の放射光とは異なる波長の光を放射する。
【００２０】
複数の蛍光体３２ａは、結合材３２ｂにより一体化されている。結合材３２ｂは、発光層１３の放射光および蛍光体３２ａの放射光に対して透過性をもつ。本明細書において「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。結合材３２ｂは、例えばシリコーン樹脂である。または、結合材３２ｂとしてガラスを用いることもできる。
【００２１】
蛍光体層３２上には、第１光透過層３１が設けられている。第１光透過層３１は、発光層１３の放射光および蛍光体３２ａの放射光に対して透過性をもつ。
【００２２】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、第１光透過層３１は、ｎｍオーダーの周期で凹凸が繰り返された、いわゆるモスアイ構造を有する。すなわち、第１光透過層３１は、複数の第１凸部７１を有する。図１（ａ）に示す例では、第１凸部７１は、例えば、略砲弾型である。
【００２３】
このような複数の第１凸部７１が形成された第１光透過層３１は、発光層１３の放射光および蛍光体３２ａの放射光の反射を抑制する。第１光透過層３１は、例えば可視光の反射を抑制し、半導体発光装置の光取り出し効率を向上させる。
【００２４】
第１光透過層３１は、さらに第２凸部７２を有する。第２凸部７２は半導体発光装置の外周側に設けられ、図１（ｂ）に示すように、複数の第１凸部７１が設けられた領域を囲むライン状に形成されている。
【００２５】
第２凸部７２の高さは、第１凸部７１の高さ以上である。図１（ａ）に示す例では、第２凸部７２の高さは、第１凸部７１の高さよりも高い。ここでの「高さ」は、第１光透過層３１の下地の蛍光体層（第２光透過層）３２の上面を基準として高さを表す。
【００２６】
第２凸部７２の頂部は、１つの第１凸部７１の頂部よりも面積の広い平坦領域を有する。
【００２７】
第１凸部７１および第２凸部７２は同じ材料で一体に設けられている。それら第１凸部７１および第２凸部７２を含む第１光透過層３１は、例えばシリコーン樹脂を主成分として含む材料からなる。
【００２８】
蛍光体層３２の結合材３２ｂも、例えばシリコーン樹脂を主成分として含む材料からなる。ただし、同じシリコーン樹脂系材料でも、第１光透過層３１のヤング率（第１ヤング率）は、蛍光体層３２の結合材３２ｂのヤング率（第２ヤング率）よりも低い。
【００２９】
すなわち、第１ヤング率をもつ材料を主成分として含む第１光透過層３１は、第１ヤング率よりも高い第２ヤング率をもつ材料を主成分として含む蛍光体層３２の結合材３２ｂよりも柔らかい。
【００３０】
図１（ａ）に示すように、半導体層１５の第２面側には絶縁膜（第１絶縁膜）１８が設けられている。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、ｐ側電極１６の一部およびｎ側電極１７の一部を覆っている。絶縁膜１８は、発光層１３の側面および第２半導体層１２の側面にも設けられ、それら側面を覆っている。
【００３１】
また、絶縁膜１８は、半導体層１５における第１面１５ａから続く側面（第１半導体層１１の側面）１５ｃにも設けられ、その側面１５ｃを覆っている。絶縁膜１８は、側面１５ｃから、半導体層１５の周囲のチップ外周部に向けて延在している。
【００３２】
絶縁膜１８上には、第１配線層としてのｐ側配線層２１と、第２配線層としてのｎ側配線層２２とが互いに離間して設けられている。絶縁膜１８には、図５（ｂ）に示すように、ｐ側電極１６に通じる複数の第１開口１８ａと、ｎ側電極１７のコンタクト部１７ｃに通じる第２開口１８ｂが形成される。
【００３３】
ｐ側配線層２１は、絶縁膜１８上および第１開口１８ａ内に設けられている。ｐ側配線層２１は、第１開口１８ａ内に設けられたビア２１ａ（図６（ｂ））を介してｐ側電極１６と電気的に接続されている。
【００３４】
ｎ側配線層２２は、絶縁膜１８上および第２開口１８ｂ内に設けられている。ｎ側配線層２２は、第２開口１８ｂ内に設けられたビア２２ａ（図６（ｂ））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。
【００３５】
ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２が、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。
【００３６】
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および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３２ａの放射光に対して反射性を有する。
【００３７】
反射膜５１、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２は、図６（ａ）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銅膜を含む。
【００３８】
反射膜５１、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２を構成する例えば銅膜は、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。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、アルミニウムおよ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。
【００４１】
なお、半導体層１５の側面１５ｃに隣接するチップ外周部においては、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３２ａの放射光に対して高い反射率を有する。
【００４２】
ｐ側配線層２１および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、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３２側に向かう光の量を増大できる。
【００４３】
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側配線層２１およびｐ側金属ピラー２３は、ｐ側配線部４１を形成している。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側配線層２２およびｎ側金属ピラー２４は、ｎ側配線部４３を形成している。
【００４４】
樹脂層（第２絶縁膜）２５が、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４との間、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。樹脂層２５は、半導体層１５の側面１５ｃに隣接するチップ外周部にも設けられ、反射膜５１を覆っている。
【００４５】
半導体層１５は、後述するように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、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を形成した後に除去され、半導体層１５の第１面１５ａ側に基板が設けられていない。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。
【００４６】
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およびｎ側外部端子２４ａは、例えばはんだを介して、実装基板のランドに接合される。
【００４７】
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を実装基板のラン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。
【００４８】
次に、図３（ａ）〜図１０（ｂ）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。
【００４９】
図３（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）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。
【００５０】
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側が第１面１５ａであり、基板１０の反対側が第２面１５ｂである。
【００５１】
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。
【００５２】
図３（ｂ）は、第２半導体層１２および発光層１３を選択的に除去した状態を表している。例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により、第２半導体層１２および発光層１３を選択的にエッチングし、第１半導体層１１の一部を露出させる。
【００５３】
次に、図４（ａ）に示すように、第１半導体層１１を選択的に除去し、溝９０を形成する。半導体層１５は、例えば格子状パターンの溝９０によって複数に分離される。
【００５４】
溝９０は、半導体層１５を貫通し、基板１０に達する。このとき、基板１０の主面も少しエッチングされ、溝９０の底面が基板１０と半導体層１５との界面よりも下方に後退する場合がある。なお、溝９０は、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７を形成した後に形成してもよい。
【００５５】
次に、図４（ｂ）に示すように、第２半導体層１２の表面にｐ側電極１６が形成される。第２半導体層１２および発光層１３が選択的に除去された領域の第１半導体層１１の表面にｎ側電極１７が形成される。
【００５６】
発光層１３が積層された領域に形成されるｐ側電極１６は、発光層１３の放射光を反射する反射膜を含む。例えば、ｐ側電極１６は、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金を含む。その反射膜の硫化や酸化防止のため、ｐ側電極１６はさらに金属保護膜（バリアメタル）を含む。
【００５７】
次に、図５（ａ）に表すように、基板１０上に設けられた積層体を覆うように絶縁膜１８を形成する。絶縁膜１８は、半導体層１５の第２面１５ｂ、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７を覆う。絶縁膜１８は、半導体層１５の第１面１５ａに続く側面１５ｃを覆う。さらに、絶縁膜１８は、溝９０の底面の基板１０の表面にも形成される。
【００５８】
絶縁膜１８は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成されるシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜である。その絶縁膜１８には、例えば、レジストマスクを用いたウェットエッチングにより、図５（ｂ）に示すように第１開口１８ａと第２開口１８ｂが形成される。第１開口１８ａはｐ側電極１６に達し、第２開口１８ｂはｎ側電極１７のコンタクト部１７ｃに達する。
【００５９】
絶縁膜１８をパターニングした後、絶縁膜１８の表面、第１開口１８ａの内壁（側壁および底面）、および第２開口１８ｂの内壁（側壁および底面）に、図５（ｂ）に示すように金属膜６０を形成する。金属膜６０は、図６（ａ）に示すように、アルミニウム膜６１と、チタン膜６２と、銅膜６３とを有する。金属膜６０は、例えば、スパッタ法により形成される。
【００６０】
金属膜６０上に、図６（ｂ）に示すレジストマスク９１を選択的に形成した後、金属膜６０の銅膜６３をシード層として用いた電解銅めっき法により、ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２および反射膜５１を形成する。
【００６１】
ｐ側配線層２１は、第１開口１８ａ内にも形成され、ｐ側電極１６と電気的に接続される。ｎ側配線層２２は、第２開口１８ｂ内にも形成され、ｎ側電極１７のコンタクト部１７ｃと電気的に接続される。
【００６２】
次に、レジストマスク９１を、例えば溶剤もしくは酸素プラズマを使って除去した後、図７（ａ）に示すレジストマスク９２を選択的に形成する。あるいは、レジストマスク９１を除去せずに、レジストマスク９２を形成してもよい。
【００６３】
レジストマスク９２を形成した後、電解銅めっき法により、ｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４を形成する。
【００６４】
ｐ側金属ピラー２３はｐ側配線層２１上に形成される。ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とは同じ銅材料で一体化される。ｎ側金属ピラー２４はｎ側配線層２２上に形成される。ｎ側配線層２２とｎ側金属ピラー２４とは同じ銅材料で一体化される。
【００６５】
レジストマスク９２は、例えば溶剤もしくは酸素プラズマを使って除去される。この時点で、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２は金属膜６０を介してつながっている。また、ｐ側配線層２１と反射膜５１も金属膜６０を介してつながり、ｎ側配線層２２と反射膜５１も金属膜６０を介してつながっている。
【００６６】
そこで、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間の金属膜６０、ｐ側配線層２１と反射膜５１との間の金属膜６０、およびｎ側配線層２２と反射膜５１との間の金属膜６０をエッチングにより除去する。
【００６７】
これにより、金属膜６０を介した、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との電気的接続、ｐ側配線層２１と反射膜５１との電気的接続、およびｎ側配線層２２と反射膜５１との電気的接続が分断される（図７（ｂ））。
【００６８】
次に、図７（ｂ）に示す構造体の上に、図８（ａ）に示す樹脂層２５を形成する。樹脂層２５は、ｐ側配線部４１、ｎ側配線部４３、および反射膜５１を覆う。
【００６９】
樹脂層２５は、ｐ側配線部４１およびｎ側配線部４３とともに支持体１００を構成する。その支持体１００に半導体層１５が支持された状態で、基板１０が除去される（図８（ｂ））。
【００７０】
例えば、シリコン基板である基板１０が、ドライエッチングまたはウェットエッチングで除去される。または、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で除去することができる。
【００７１】
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２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５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ため、エピタキシャル成長時の内部応力が基板１０の除去時に一気に開放されたとしても、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。
【００７２】
基板１０の除去により、半導体層１５の第１面１５ａが露出される。露出された第１面１５ａには、粗面化処理（フロスト処理）が行われ、微小凹凸が形成される。例えば、第１面１５ａをウェットエッチングする。このエッチングでは、結晶面方位に依存したエッチング速度の違いが生じる。このため、第１面１５ａに微小凹凸を形成することができる。第１面１５ａに微小凹凸を形成することにより、発光層１３の放射光の取り出し効率を向上させることができる。
【００７３】
第１面１５ａ上には、図９（ａ）に示すように、絶縁膜１９を介して蛍光体層３２が形成される。蛍光体層３２は、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り形成される。絶縁膜１９は、半導体層１５と蛍光体層３２との密着性を高める。
【００７４】
蛍光体層３２は、半導体層１５の側面１５ｃの周囲の領域の上にも形成される。半導体層１５の側面１５ｃの周囲の領域にも樹脂層２５が設けられている。その樹脂層２５の上に、絶縁膜１８を介して、蛍光体層３２が形成される。
【００７５】
蛍光体層３２上には、図９（ｂ）に示すように、第１光透過層３１が形成される。第１光透過層３１には、図１（ａ）に示すように、第１凸部７１および第２凸部７２を含む凹凸パターンが形成される。第１凸部７１および第２凸部７２の具体的な形成方法については後で詳細に説明する。
【００７６】
第１光透過層３１を形成した後、樹脂層２５の表面（図９（ａ）における下面）が研削され、図９（ｂ）に示すように、ｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４が樹脂層２５から露出される。ｐ側金属ピラー２３の露出面はｐ側外部端子２３ａとなり、ｎ側金属ピラー２４の露出面はｎ側外部端子２４ａとなる。
【００７７】
第１光透過層３１の第１凸部７１および第２凸部７２を形成するまでの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２１、２２の形成、ピラー２３、２４の形成、樹脂層２５によるパッケージング、蛍光体層３２の形成、および第１光透過層３１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。
【００７８】
前述した構造が形成されたウェーハは、図１０（ａ）に示すように、ステージ１１０上に支持され、ブレードまたはレーザーを用いて複数のデバイスに個片化される。第１光透過層３１がステージ１１０に対して押しつけられた状態で、ウェーハは切断される。
【００７９】
実施形態によれば、第１光透過層３１の第２凸部７２の高さｈ２は、第１凸部７１の高さｈ１よりも高い。したがって、ダイシング時、第２凸部７２の先端部がステージ１１０に接触し、第１凸部７１はステージ１１０に接触しない。そのため、第１凸部７１に機械的圧力がかからず、第１凸部７１の破損が抑制される。複数の第１凸部７１は、光の反射を抑制するようにピッチや高さが所望に設計されている。そのような第１凸部７１による光取り出し効率を向上させる機能を適切に発揮できる。
【００８０】
第２凸部７２は、蛍光体層３２に使われる例えばシリコーン樹脂よりも柔らかい（ヤング率の低い）例えばシリコーン樹脂を主成分として含み、弾性変形しやすい。第２凸部７２の弾性変形によりステージ１１０から受ける機械的圧力が緩和され、第２凸部７２自体の破損が抑制できる。
【００８１】
なお、第２凸部７２の高さｈ２が第１凸部７１の高さｈ１と同じ高さであっても、第２凸部７２の先端部はステージ１１０に接触するので、ステージ１１０から受ける機械的圧力を第２凸部７２に分散でき、第１凸部７１にかかる力を低減することができる。
【００８２】
個片化された半導体発光装置は、図１０（ｂ）に示すように、例えばコレット１２０を用いてバキュームピックアップされる。実施形態によれば、第１凸部７１よりも高い第２凸部７２の上面に、コレット１２０の先端面１２０ａを容易に接触させることができる。
【００８３】
図１（ｂ）に示すように、第２凸部７２は平面視で閉じたパターンで形成されているため、第２凸部７２で囲まれた領域に確実に負圧を発生させ、半導体発光装置を容易にピックアップすることができる。また、第２凸部７２が弾性変形することで、コレット１２０の先端面１２０ａと第２凸部７２の上面との間の密着性を高めることができる。すなわち、コレット１２０の先端面１２０ａと第２凸部７２の上面との間に隙間を生じにくくし、負圧を利用したピックアップが容易になる。このように、第２凸部７２は、個片化されたデバイスをピックアップするときの作業性を向上させる。
【００８４】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、第１光透過層３１の第２凸部の他の例を示す模式断面図である。図１１（ａ）〜（ｃ）は、図１０（ｂ）と同様、コレット１２０によるピックアップ工程を表す。
【００８５】
図１１（ａ）に示す第２凸部７２ａは、先端部（頂部）に平面部７２ａｐを有している。  
図１１（ｂ）に示す第２凸部７２ｂの形状は、第１凸部７１の形状と同様に略砲弾型である。  
図１１（ｃ）に示す第２凸部７２ｃは、先端部（頂部）に平面部７２ｃｐを有している。
【００８６】
砲弾型の第２凸部７２ｂはコレット１２０の先端面１２０ａに対して点接触に近い状態で接触するのに対して、平面部７２ａｐを有する第２凸部７２ａ、および平面部７２ｃｐを有する第２凸部７２ｃは、砲弾型の第２凸部７２ｂよりもコレット１２０の先端面１２０ａとの接触面積を広くできる。この接触面積の増大は、第２凸部７２ａ、７２ｂと、コレット１２０の先端面１２０ａとの密着性を高め、第２凸部７２ａ、７２ｂの内側の領域に発生する負圧を利用したコレット１２０による吸引力を増大させ、デバイスのピックアップを容易にする。
【００８７】
図１１（ｃ）に示す第２凸部７２ｃの幅（最大幅）Ｗ２ｃは、第１凸部７１の幅（最大幅）Ｗ１よりも広い。このため、第２凸部７２ｃは、ダイシング時にステージ１１０上でデバイスを支える安定した支持体となり、安定したダイシングが可能となる。また、個片化後のピックアップ時には、第２凸部７２ｃと、コレット１２０の先端面１２０ａとの広い接触面積を確保でき、安定したピックアップが可能となる。
【００８８】
図１１（ｂ）に示す第２凸部７２ｂの幅（最大幅）Ｗ２ｂは、第１凸部７１の幅（最大幅）Ｗ１と略同じである。さらに、第２凸部７２ｂとそれに隣接する第１凸部７１との間のピッチは、第１凸部７１間のピッチと略同じである。すなわち、第２凸部７２ｂは、第１凸部７１とともに周期構造（モスアイ構造）の一要素を担っており、光の取り出し効率の向上に貢献している。
【００８９】
図１２は、第１光透過層３１の凹凸構造の他の例を示す模式断面図である。
【００９０】
図１２に示す第１光透過層３１も上記実施形態と同様に蛍光体層（第２光透過層）３２上に設けられ、発光層１３の放射光および蛍光体３２ａの放射光に対して透過性をもつ。
【００９１】
第１光透過層３１は、ｎｍオーダーの周期で凹凸が繰り返された、いわゆるモスアイ構造を有する。すなわち、第１光透過層３１は、複数の第１凸部７１ｅを有する。図１２に示す例では、第１凸部７１ｅは、例えば略円錐形状である。このような複数の第１凸部７１ｅが形成された第１光透過層３１は、発光層１３の放射光および蛍光体３２ａの放射光の反射を抑制し、半導体発光装置の光取り出し効率を向上させる。
【００９２】
第１光透過層３１は、さらに第２凸部７２ｅを有する。第２凸部７２ｅは半導体発光装置の外周側に設けられ、例えば、複数の第１凸部７１ｅが設けられた領域を囲むライン状に形成されている。
【００９３】
第１凸部７１ｅおよび第２凸部７２ｅは同じ材料で一体に設けられている。それら第１凸部７１ｅおよび第２凸部７２ｅを含む第１光透過層３１は、例えばシリコーン樹脂を主成分として含む材料からなる。
【００９４】
蛍光体層３２の結合材３２ｂも、例えばシリコーン樹脂を主成分として含む材料からなる。ただし、同じシリコーン樹脂系材料でも、第１光透過層３１のヤング率（第１ヤング率）は、蛍光体層３２の結合材３２ｂのヤング率（第２ヤング率）よりも低い。
【００９５】
すなわち、第１ヤング率をもつ材料を主成分として含む第１光透過層３１は、第１ヤング率よりも高い第２ヤング率をもつ材料を主成分として含む蛍光体層３２の結合材３２ｂよりも柔らかい。
【００９６】
第２凸部７２ｅに尖った部分があると、ステージ１１０やコレット１２０との接触時に欠けやすく、そのかけらがデバイスに付着し、デバイスの光学特性や電気特性に影響する懸念がある。
【００９７】
図１２に示す第２凸部７２ｅの先端側は、第１凸部７１ｅの先端側よりも、小さい曲率（大きな曲率半径）をもった曲面状に形成され、尖った部分がない。そのため、ステージ１１０やコレット１２０との接触時に、第２凸部７２ｅの角が欠けることを抑制できる。さらに、第２凸部７２ｅが弾性変形可能な柔らかさをもつことも破損を抑制する。
【００９８】
第２凸部７２ｅの高さは、第１凸部７１ｅの高さと略同一である。ここでの「高さ」は、第１光透過層３１の下地の蛍光体層（第２光透過層）３２の上面を基準として高さを表す。なお、製造上生じるわずかな差も、高さが略同一に含まれる。
【００９９】
第１凸部７１ｅの高さと第２凸部７２ｅの高さとは略同一であるため、光反射抑制機能を担う複数の第１凸部７１ｅが形成された領域から取り出された光が、第２凸部７２ｅによって遮られることが抑制され、半導体発光装置の光取り出し効率が向上する。
【０１００】
図１３（ａ）〜（ｅ）は、第１光透過層３１の第２凸部の平面レイアウトの他の例を示す模式平面図である。
【０１０１】
図１３（ａ）の第２凸部７２ｆおよび図１３（ｂ）の第２凸部７２ｇは、図１（ｂ）に示した第２凸部７２と同様に、平面視で閉じた形状を有している。これにより、バキュームピックアップの際に負圧を発生させやすく、ピックアップ作業性が向上する。
【０１０２】
第２凸部は、バキュームピックアップが可能であれば、必ずしも平面視で閉じた形状を有さなくともよい。このような平面視で閉じた形状を有さない第２凸部の例を、図１３（ｃ）〜図１３（ｅ）に示す。
【０１０３】
図１３（ｃ）に示す第２凸部７２ｈは、半導体発光装置における互いに対向する辺部にそれぞれ設けられている。このように、第２凸部７２ｈは、複数の箇所に設けられていてもよい。
【０１０４】
図１３（ｄ）に示す第２凸部７２ｉも同様に、対向するように２箇所に設けられている。第２凸部７２ｉは、半導体発光装置の外縁部よりも内側に位置している。
【０１０５】
図１３（ｅ）に示す第２凸部７２ｊは、半導体発光装置の四隅に設けられている。
【０１０６】
次に、第１光透過層３１の第１凸部７１および第２凸部７２の具体的な形成方法について説明する。
【０１０７】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、テンプレート１３０を用いたインプリント法により、第１光透過層３１に凹凸パターンを形成する方法を示す模式断面図である。
【０１０８】
蛍光体層３２上に第１光透過層３１の材料層１３１を形成する。その材料層１３１として例えば液状のシリコーン樹脂が、蛍光体層３２上に塗布される。その液状の材料層１３１に対して、テンプレート１３０を接触させる。
【０１０９】
テンプレート１３０は、第１凹部１３０ａと第２凹部１３０ｂを含む凹凸パターンを有する。テンプレート１３０の凹凸パターンは、ＤＳＡ（directed self-assembly：誘導自己組織化）技術を用いて形成される。
【０１１０】
自己組織化材料の一つであるジブロックコポリマーは、２種類のポリマーが化学的に結合した高分子化合物で、同一ポリマー成分同士が分子間集合することでミクロな領域で相分離し、熱処理などにより規則的な周期構造を形成する。この周期構造は、ポリマー成分の体積比により、スフィア（球状）、シリンダ（柱状）、またはラメラ（板状）と変化し、その周期は分子量に依存する。そこで、特定分子量のジブロックコポリマーを用いることで、微細なパターン形成が可能となる。ミクロ相分離構造から一方のポリマー成分を選択除去することで、コンタクトホールやラインアンドスペースに対応したパターンを自己組織化材料に形成することができる。
【０１１１】
テンプレート１３０におけるパターン形成面上に、第１材料および第２材料を塗布する。第１材料は第１凹部１３０ａの形成に利用できる第１自己組織化特性を有する。第２材料は第２凹部１３０ｂの形成に利用できる第２自己組織化特性を有する。第２自己組織化特性は第１自己組織化特性と異なる。
【０１１２】
例えば、第１材料として球状ドメインを形成するＢＰＣ（Block Copolymers：ブロック共重合体）を塗布する。第２材料として面内シリンダー状ドメインを形成するＢＰＣを塗布する。そして、熱処理により各材料を相分離させる。これにより、第１材料を塗布した第１領域にドット状の第１凸部が形成され、第２材料を塗布した第２領域に面内シリンダー状の第２凸部が形成される。
【０１１３】
そのような相分離した第１材料および第２材料をマスクにして、テンプレート１３０をエッチングすることで、テンプレート１３０の第１領域に複数の第１凹部１３０ａが形成され、テンプレート１３０の第２領域に第２凹部１３０ｂが形成される。
【０１１４】
図１４（ｂ）に示すように、液状の材料層１３１に対してテンプレート１３０の凹凸パターンを接触させた後、材料層１３１を光または熱で硬化させる。
【０１１５】
材料層１３１の硬化後、テンプレート１３０を材料層１３１から離す。これにより、図１４（ｃ）に示すように、第１光透過層３１に第１凸部７１および第２凸部７２が同時に形成される。
【０１１６】
第１凸部７１および第２凸部７２のうち少なくとも第２凸部７２は、蛍光体層３２の結合材３２ｂよりもヤング率が低く、柔らかい。
【０１１７】
図１５（ａ）〜（ｃ）は、マスク１４０を用いたエッチング法により、第１光透過層３１に凹凸パターンを形成する方法を示す模式断面図である。
【０１１８】
蛍光体層３２上に第１凸部７１の材料層を形成した後、その材料層上に図１５（ａ）に示すマスク１４０を形成する。そして、そのマスク１４０を用いて、下の材料層をエッチングして、複数の第１凸部７１を形成する。
【０１１９】
マスク１４０には複数の開口１４０ａが形成されている。このマスク１４０のパターニングに、ＤＳＡ技術が用いられる。マスク１４０自体が自己組織化特性をもつ材料で、その材料の相分離によりマスク１４０がパターニングされる。あるいは、自己組織化材料をマスク１４０の上に形成し、相分離した自己組織化材料をマスクにしたエッチングにより、マスク１４０がパターニングされる。
【０１２０】
次に、図１５（ｂ）に示すように、第１凸部７１をマスク層１５０で覆い、さらに、蛍光体層３２上に、第２凸部７２の材料層１７２を形成する。
【０１２１】
その材料層１７２を、図１５（ｃ）に示すように、エッチバックする。このとき、第１凸部７１はマスク層１５０で保護されている。その後、マスク層１５０を除去することで、第１光透過層３１に第１凸部７１および第２凸部７２が形成される。
【０１２２】
第１凸部７１および第２凸部７２のうち少なくとも第２凸部７２は、蛍光体層３２の結合材３２ｂよりもヤング率が低く、柔らかい。
【０１２３】
以上説明したように、第１光透過層３１の凹凸パターンの形成にＤＳＡ技術を利用することで、分子レベルの解像性をもつ高解像リソグラフィが可能となり、微細凹凸パターンを低コストで第１光透過層３１に形成することができる。
【０１２４】
図１６は、第２凸部７２の他の形成方法を示す模式断面図である。
【０１２５】
蛍光体層３２上に、前述した方法により複数の第１凸部７１を形成した後、インクジェット法により第１凸部７２を形成する。
【０１２６】
第１凸部７１は、第２凸部７２を形成する領域にも形成されている。その第１凸部７１が形成された領域に、ノズルから液状材料を滴下する。その後、滴下された液状材料を熱や光で硬化させ、第２凸部７２が形成される。第２凸部７２は、一部の第１凸部７１を覆うように、半球状に盛り上がって形成される。
【０１２７】
液状材料の表面張力により、第２凸部７２の先端側は、第１凸部７１の先端側よりも、小さい曲率（大きな曲率半径）をもった曲面状に形成され、尖った部分がない。
【０１２８】
第１凸部７１および第２凸部７２のうち少なくとも第２凸部７２は、蛍光体層３２の結合材３２ｂよりもヤング率が低く、柔らかい。
【０１２９】
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】
【０１３０】
１３…発光層、１５…半導体層、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、３１…第１光透過層、３２…蛍光体層（第２光透過層）、３２ａ…蛍光体、３２ｂ…結合材、７１…第１凸部、７２…第２凸部、１１０…ステージ、１２０…コレット、１３０…テンプレート、１４０…マスク
【図１】
2017050329.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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【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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【図１６】
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