(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層部を有するとともに自身の第一主表面に主光取り出し面が形成された素子チップの第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、前記素子チップを前記導電性接着層とともに前記金属ステージ上にて、前記発光層部からの発光光束に対して透光性を有する高分子モールド材料からなるモールド部にて覆った構造を有し、さらに、
前記素子チップは、該素子チップの厚さ方向における少なくとも一部区間において、前記第一主表面側から前記第二主表面側に向けて、前記厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に減少する断面減少部が形成され、前記モールド部の一部が、該断面減少部を少なくとも覆う第一モールド層と、該第一モールド層の外側を覆う第二モールド層とを有し、前記第一モールド層が前記第二モールド層よりも軟質の高分子モールド材料にて構成され、
前記素子チップは、発光層部を有するとともに自身の第一主表面側に主光取り出し面が形成された主化合物半導体層と、該主化合物半導体層の第二主表面側に位置する導電性のベース半導体層とを備え、該ベース半導体層の第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、
前記主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留部分が、前記光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部を含むように前記ベース半導体層に切り欠き部が形成され、該切り欠き部の少なくとも底面が前記断面減少部を構成し、
前記ベース半導体層は、その厚さ方向における少なくとも途中位置から前記金属ステージに接着される第二主表面側に向けて、該厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に増加する断面増加部が形成されてなることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記第一モールド層がシリコーン樹脂により構成されてなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第二モールド層の少なくとも一部がエポキシ樹脂により構成されてなる請求の範囲第１項又は第２項に記載の発光素子。
【請求項４】
発光層部を有するとともに自身の第一主表面に主光取り出し面が形成された素子チップの第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、前記素子チップを前記導電性接着層とともに前記金属ステージ上にて、前記発光層部からの発光光束に対して透光性を有する高分子モールド材料からなるモールド部にて覆った構造を有し、さらに、
前記素子チップは、該素子チップの厚さ方向における少なくとも一部区間において、前記第一主表面側から前記第二主表面側に向けて、前記厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に減少する断面減少部が形成され、前記モールド部は、該断面減少部を覆う部分が少なくとも、シリコーン樹脂からなる高分子モールド材料にて構成され、
前記素子チップは、発光層部を有するとともに自身の第一主表面側に主光取り出し面が形成された主化合物半導体層と、該主化合物半導体層の第二主表面側に位置する導電性のベース半導体層とを備え、該ベース半導体層の第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、
前記主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留部分が、前記光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部を含むように前記ベース半導体層に切り欠き部が形成され、該切り欠き部の少なくとも底面が前記断面減少部を構成し、
前記ベース半導体層は、その厚さ方向における少なくとも途中位置から前記金属ステージに接着される第二主表面側に向けて、該厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に増加する断面増加部が形成されてなることを特徴とする発光素子。
【請求項５】
発光層部を有するとともに自身の第一主表面に主光取り出し面が形成された素子チップの第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、前記素子チップを前記導電性接着層とともに前記金属ステージ上にて、前記発光層部からの発光光束に対して透光性を有する高分子モールド材料からなるモールド部にて覆った構造を有し、さらに、
前記素子チップは、該素子チップの厚さ方向における少なくとも一部区間において、前記第一主表面側から前記第二主表面側に向けて、前記厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に減少する断面減少部が形成され、前記モールド部は、該断面減少部を覆う部分が少なくとも、ＪＩＳ：Ｋ６２５３に規定のタイプＡデュロメータ硬度にて５０以下の柔軟材料からなる高分子モールド材料にて構成され、
前記素子チップは、発光層部を有するとともに自身の第一主表面側に主光取り出し面が形成された主化合物半導体層と、該主化合物半導体層の第二主表面側に位置する導電性のベース半導体層とを備え、該ベース半導体層の第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、
前記主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留部分が、前記光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部を含むように前記ベース半導体層に切り欠き部が形成され、該切り欠き部の少なくとも底面が前記断面減少部を構成し、
前記ベース半導体層は、その厚さ方向における少なくとも途中位置から前記金属ステージに接着される第二主表面側に向けて、該厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に増加する断面増加部が形成されてなることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
前記導電性接着層がＡｇペースト層として前記素子チップの第二主表面の周囲にはみ出して形成され、該Ａｇペースト層のはみ出し面がペースト反射面を形成すると共に、該ペースト反射面が、シリコーン樹脂からなる前記高分子モールド材料にて覆われてなることを特徴とする請求の範囲第２項ないし第５項のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記切り欠き部において前記ベース半導体層の側面が凹状湾曲断面形態に形成されてなり、前記厚さ方向において該ベース半導体層の前記側面の湾曲底位置よりも前記第二主表面側に位置する部分が前記断面増加部を形成してなることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記ベース半導体層の側面には、前記厚さ方向における第二主表面側末端位置に、外向きに突出する鍔状の突出部分が前記断面増加部の少なくとも一部をなす形で形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項に記載の記載の発光素子。
【請求項９】
前記主化合物半導体層が光吸収性化合物半導体基板の第一主表面上にエピタキシャル成長され、前記主化合物半導体層の第一主表面の一部領域を主光取り出し面とし、前記発光層部に発光駆動電圧を印加するための光取り出し側電極が、前記主化合物半導体層の第一主表面の一部を覆う形で形成され、
前記主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留基板部に前記光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部が含まれるように前記光吸収性化合物半導体基板に切り欠き部が形成され、当該残留基板部が前記ベース半導体層を形成してなることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第８項のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記素子チップの側面は、前記厚さ方向において、前記第一主表面から前記第二主表面に至る少なくとも一部区間が、断面積が連続的に減少する傾斜面とされ、前記第一モールド層は該傾斜面を覆う形で形成されてなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発光素子。
【請求項１１】
発光層部を有するとともに自身の第一主表面側に主光取り出し面が形成された主化合物半導体層と、該主化合物半導体層の第二主表面側に位置する光吸収性のベース半導体層とを備えた素子チップの、前記ベース半導体層の第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、前記素子チップを前記導電性接着層とともに前記金属ステージ上にて、前記発光層部からの発光光束に対して透光性を有する高分子モールド材料からなるモールド部にて覆った構造を有し、さらに、
前記主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留部分が、前記光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部を含むように、前記ベース半導体層に切り欠き部が形成され、
前記切り欠き部が形成された前記ベース半導体層の第二主表面を金属ステージ上に前記導電性接着層を介して接着し、その状態で前記素子チップを前記金属ステージ上にて、前記切り欠き部が高分子モールド材料により充填されるように前記モールド部が形成され、さらに、前記ベース半導体層は、その厚さ方向における少なくとも途中位置から前記金属ステージに接着される第二主表面側に向けて、該厚さ方向と直交する断面積が増加する断面増加部が形成されてなることを特徴とする発光素子。
【請求項１２】
前記モールド部の少なくとも一部がエポキシ樹脂にて構成されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記エポキシ樹脂により前記切り欠き部が充填されてなることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記切り欠き部において前記ベース半導体層の側面が凹状湾曲断面形態に形成されてなり、前記厚さ方向において該ベース半導体層の前記側面の湾曲底位置よりも前記第二主表面側に位置する部分が前記断面増加部を形成してなることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１３項のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記ベース半導体層の側面には、前記厚さ方向における第二主表面側末端位置に、外向きに突出する鍔状の突出部分が前記断面増加部の少なくとも一部をなす形で形成されていることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１４項のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記主化合物半導体層が光吸収性化合物半導体基板の第一主表面上にエピタキシャル成長され、前記主化合物半導体層の第一主表面の一部領域を主光取り出し面とし、前記発光層部に発光駆動電圧を印加するための前記光取り出し側電極が、前記主化合物半導体層の第一主表面の一部を覆う形で形成され、
前記主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留基板部に前記光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部が含まれるように前記光吸収性化合物半導体基板に切り欠き部が形成され、当該残留基板部が前記ベース半導体層を形成してなることを特徴とする請求の範囲第１１項ないし第１５項のいずれか１項に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子は、ＡｌＧａＩｎＰやＩｎＡｌＧａＮなどを基本材料とする高輝度タイプのものが開発されてきたが、材料及び素子構造の長年にわたる進歩の結果、素子内部における光電変換効率が理論上の限界に次第に近づきつつある。従って、一層高輝度の素子を得ようとした場合、素子からの光取り出し効率が極めて重要となる。光取り出し効率を高めるために、一般的に採用されている方法として、素子チップの周囲を屈折率の高い樹脂によりモールドする手法を例示できる。具体的には、特開平１１−１９１６４１号公報のように、エポキシ樹脂で素子チップを覆った発光素子が広く知られている。この場合、素子チップの底面を発光駆動端として用いるために、該底面をＡｇペースト等の導電性接着層を介して金属ステージに接着し、該金属ステージに設けた駆動端子から素子チップに発光駆動電圧を印加する構造が採用されることも多い。該構造では、金属ステージ上に接着された素子チップを導電性接着層とともにモールドすることになる。【０００３】
ところで、素子チップを樹脂でモールドした場合、多くの樹脂は発光駆動時の温度上昇や、使用環境温度の昼夜の寒暖差、あるいは真夏の直射日光照射などの影響により膨張を起こす。この膨張時の応力が素子チップに付加されると、金属ステージ上に接着した素子チップが剥がれ、金属ステージとの導通不良を生ずることがある。特に、特開平６−２９６０４０号公報の図８のように、素子チップの底面側に、発光層部成長用に用いたＧａＡｓ基板の一部を残し、このＧａＡｓ基板の底面にて接着を行なう場合、ＧａＡｓ基板を除去した領域では、発光層部と金属ステージとの間に隙間を生じる。この隙間に充填された樹脂が上記のような膨張を起こすと、素子チップは、樹脂膨張変位によりジャッキアップされるような形で浮き上がり、接着層から剥がれて点灯不能となってしまうなどの不具合を生ずることがある。【０００４】
本発明の課題は、モールド樹脂が膨張しても金属ステージ上に接着した素子チップの剥がれを生じにくい構造を有した発光素子を提供することにある。
【発明の開示】
【０００５】
（第一発明）
上記の課題を解決するために、第一発明の発光素子の第一は、発光層部を有するとともに自身の第一主表面に主光取り出し面が形成された素子チップの第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、素子チップを導電性接着層とともに金属ステージ上にて、発光層部からの発光光束に対して透光性を有する高分子モールド材料からなるモールド部にて覆った構造を有し、さらに、
素子チップは、該素子チップの厚さ方向における少なくとも一部区間において、第一主表面側から第二主表面側に向けて、厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に減少する断面減少部が形成され、モールド部の一部が、該断面減少部を少なくとも覆う第一モールド層と、該第一モールド層の外側を覆う第二モールド層とを有し、第一モールド層が第二モールド層よりも軟質の高分子モールド材料にて構成され、
素子チップは、発光層部を有するとともに自身の第一主表面側に主光取り出し面が形成された主化合物半導体層と、該主化合物半導体層の第二主表面側に位置する導電性のベース半導体層とを備え、該ベース半導体層の第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、
主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留部分が、光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部を含むようにベース半導体層に切り欠き部が形成され、該切り欠き部の少なくとも底面が断面減少部を構成し、
ベース半導体層は、その厚さ方向における少なくとも途中位置から金属ステージに接着される第二主表面側に向けて、該厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に増加する断面増加部が形成されてなることを特徴とする。
【０００６】
なお、本明細書を通じて素子の「光取り出し面」とは、発光光束が外部に取り出し可能となっている素子表面のことであり、「主光取り出し面」とは、主化合物半導体層の第一主表面に形成される光取り出し面のことをいう。また、上記主光取り出し面以外にも、主化合物半導体層の側面や化合物半導体層の第二主表面に形成される切り欠き部の底面などが光取り出し面を構成可能である。また、「主化合物半導体層」は、発光層部を含む化合物半導体の積層体を、切り欠き部底面を含む平面にて厚さ方向に二分したとき、発光層部を含んでいる部分のことをいう。
【０００７】
第一発明の適用対象となるのは、厚さ方向における少なくとも一部区間において、第一主表面側から第二主表面側に向けて、厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に減少する断面減少部が形成される発光素子チップである。この断面減少部に接するモールド材料が、発光駆動時の温度上昇や、使用環境温度の昼夜の寒暖差、あるいは真夏の直射日光照射などの影響等により膨張を起こすと、素子チップを接着層から浮き上がらせる向きに応力が生じ、素子チップの剥がれを起こす要因となる。しかし、第一発明の第一では、該断面減少部に接する第一モールド層を、該第一モールド層の外側を覆う第二モールド層よりも軟質の樹脂で構成したので、膨張を生じても簡単に圧縮変形するので発生応力レベルが軽減され、素子チップが導電性接着層から剥がれる等の不具合を効果的に抑制することができる。
【０００８】
具体的には、第二モールド層は、少なくともその一部をエポキシ樹脂により構成することができる。ただし、エポキシ樹脂以外のモールド材料（例えば、ポリフッ化ビニリデンなどのふっ素樹脂：エポキシ樹脂とともに、後述のシリコーン樹脂よりは硬質である）をエポキシ樹脂と併用することも可能であり、例えばエポキシ樹脂とふっ素樹脂との複数層構造を有するものとして第二モールド層を構成することもできる。
【０００９】
第一モールド層を構成する軟質の高分子材料としては、シリコーン樹脂を好適に使用できる。シリコーン樹脂は、一般に柔軟で膨張変位の吸収効果が良好であり透明性も高く、また、液状の未硬化組成物も簡単に得られるので、モールド層の形成も容易である。具体的には、半導体デバイスのｐ−ｎ接合短絡防止用に汎用されているジャンクションコーティングレジン（Junction Coating Resin：ＪＣＲ） 用のシリコーン樹脂（ゴム及びエラストマーを概念として含む）を、第一発明の第一に好適に採用できる。
【００１０】
また、第一発明の発光素子の第二は、発光層部を有するとともに自身の第一主表面に主光取り出し面が形成された素子チップの第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、素子チップを導電性接着層とともに金属ステージ上にて、発光層部からの発光光束に対して透光性を有する高分子モールド材料からなるモールド部にて覆った構造を有し、さらに、
素子チップは、該素子チップの厚さ方向における少なくとも一部区間において、第一主表面側から第二主表面側に向けて、厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に減少する断面減少部が形成され、モールド部は、該断面減少部を覆う部分が少なくとも、シリコーン樹脂からなる高分子モールド材料にて構成され、
素子チップは、発光層部を有するとともに自身の第一主表面側に主光取り出し面が形成された主化合物半導体層と、該主化合物半導体層の第二主表面側に位置する導電性のベース半導体層とを備え、該ベース半導体層の第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、
主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留部分が、光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部を含むようにベース半導体層に切り欠き部が形成され、該切り欠き部の少なくとも底面が断面減少部を構成し、
ベース半導体層は、その厚さ方向における少なくとも途中位置から金属ステージに接着される第二主表面側に向けて、該厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に増加する断面増加部が形成されてなることを特徴とする。上記第一発明の第二では、モールド部の断面減少部に接する部分を、柔軟で膨張変位の吸収効果が良好であり透明性も高いシリコーン樹脂で構成したので、膨張を生じても簡単に圧縮変形するので発生応力レベルが軽減され、素子チップが導電性接着層から剥がれる等の不具合を効果的に抑制することができる。
【００１１】
また、第一発明の発光素子の第三は、発光層部を有するとともに自身の第一主表面に主光取り出し面が形成された素子チップの第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、素子チップを導電性接着層とともに金属ステージ上にて、発光層部からの発光光束に対して透光性を有する高分子モールド材料からなるモールド部にて覆った構造を有し、さらに、
素子チップは、該素子チップの厚さ方向における少なくとも一部区間において、第一主表面側から第二主表面側に向けて、厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に減少する断面減少部が形成され、モールド部は、該断面減少部を覆う部分が少なくとも、ＪＩＳ：Ｋ６２５３に規定のタイプＡデュロメータ硬度にて５０以下の柔軟材料からなる高分子モールド材料にて構成され、
素子チップは、発光層部を有するとともに自身の第一主表面側に主光取り出し面が形成された主化合物半導体層と、該主化合物半導体層の第二主表面側に位置する導電性のベース半導体層とを備え、該ベース半導体層の第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、
主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留部分が、光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部を含むようにベース半導体層に切り欠き部が形成され、該切り欠き部の少なくとも底面が断面減少部を構成し、
ベース半導体層は、その厚さ方向における少なくとも途中位置から金属ステージに接着される第二主表面側に向けて、該厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に増加する断面増加部が形成されてなることを特徴とする。断面減少部と接するモールド層が上記タイプＡデュロメータ硬度にて５０以下の硬度を有している場合に、膨張変位の吸収効果ひいては素子チップの剥がれ防止効果がより顕著となり、素子チップが導電性接着層から剥がれる等の不具合を効果的に抑制することができる。
【００１２】
一方、断面減少部と接するモールド層の硬度の好ましい値には下限値も存在する。例えば、硬度が適当な下限値以上（例えばＪＩＳ：Ｋ６２５３に規定のタイプＡデュロメータ硬度にて１７以上：望ましくは３０以上）を有するシリコーン樹脂であれば、モールド部の全体をシリコーン樹脂にて構成することも可能である（第一発明の発光素子の第二に係る下位概念である）。また、タイプＡデュロメータ硬度にて５０以下の硬度条件を満たすものであれば、シリコーン樹脂のほかに、ウレタン系エラストマー（ゴム）などの使用も可能である。
【００１３】
他方、第一発明の発光素子の第一の構成、すなわち軟質の第一のモールド層の外側を、エポキシ樹脂等の硬質の第二のモールド層で覆う構成を採用する場合は、第一のモールド層の硬度の下限値をさらに低く設定すること、例えばタイプＡデュロメータ硬度にて１７未満の樹脂にて第一のモールド層を構成することもできる。例えばゲル状シリコーン樹脂は、タイプＡデュロメータでは硬度測定不能であり、この場合は、別の方法により硬度が規定される。具体的には、ＪＩＳ：Ｋ２２２０に規定の稠度試験法において、１／４コーン針を使用し、荷重９．３８ｇにて測定した針入度を硬度の指標として使用できる。上記ゲル状シリコーン樹脂は、その針入度が例えば５０以上８０未満（この数値は、タイプＡデュロメータ硬度１７よりもはるかに低い硬度である）のものを採用できる。このように、より軟質の材料を第一のモールド層に適用すると、その外側をエポキシ樹脂等の硬質の第二のモールド層で覆うことで、モールドとしての強度及び耐久性を確保することができる。また、断面減少部がより柔軟な樹脂で覆われることで、膨張変位の吸収効果がより高められ、さらには、エポキシ樹脂等の第二のモールド層が硬化時の収縮等により、第一のモールド層との間に不要な隙間を生じようとしても、第一のモールド層が容易に追従変形して隙間を埋めるので、モールドの密閉性を高めることができる。
【００１４】
第一発明に採用可能なシリコーン樹脂（ＪＣＲ用）の市販品としては、ゲル状シリコーン樹脂としてのＫＪＲ−９０１０（針入度：６５）、ＫＪＲ−９０１５（針入度：６５）、ＫＪＲ−９０１６（針入度：７０）、ＫＪＲ９０１７（針入度：６５）（いずれも信越化学工業（株）の製品名）、シリコーンエラストマーとしてのＫＪＲ−９０２２（タイプＡデュロメータ硬度：１７）、ＫＪＲ−９０２３（タイプＡデュロメータ硬度：２２）、ＫＪＲ−９０２５（タイプＡデュロメータ硬度：４２）、ＫＪＲ−９０３０及びＸ−３５−２３３−２（いずれも信越化学工業（株）の製品名）を例示できる。全て、タイプＡデュロメータ硬度では５０以下の値を有する材料である。
【００１５】
また、第一発明の発光素子においては、導電性接着層がＡｇペースト層として素子チップの第二主表面の周囲にはみ出して形成されている場合、このＡｇペースト層のはみ出し面がペースト反射面を形成し、発光光束の反射率を向上することができる。この場合、該ペースト反射面を、シリコーン樹脂からなる高分子モールド材料にて覆っておくとよい。シリコーン樹脂はエポキシ樹脂等と比較して水分の遮断性に優れ、エポキシ樹脂モールドによりペースト反射面を覆った従来の構造と比較して、ペースト反射面への浸透水分の到達、ひいてはそれによるペースト反射面の酸化劣化が抑制され、反射率を長期にわたって良好に保つことができる。
【００１６】
上記第一発明の発光素子は、素子チップが、発光層部を有するとともに自身の第一主表面側に主光取り出し面が形成された主化合物半導体層と、該主化合物半導体層の第二主表面側に位置する導電性のベース半導体層とを備え、ベース半導体層の第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、
主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留部分が、光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部を含むようにベース半導体層に切り欠き部が形成され、該切り欠き部の少なくとも底面が断面減少部を構成するものとすることができる。
【００１７】
上記の構成によると、ベース半導体層が、主化合物半導体層の第二主表面のうち主光取り出し面の直下領域となる部分で切り欠かれることにより、該部分へ向かう発光光束をより効率的に取り出すことが可能となり、光取り出し効率を大幅に高めることができる。また、第一発明では、切り欠き部が上記したように軟質の高分子モールド材料により充填されるので、充填された該高分子モールド材料が仮に膨張しても発生応力レベルが小さくて済み、素子チップが導電性接着層から浮き上がって剥がれる等の不具合を効果的に抑制することができる。
【００１８】
この場合、ベース半導体層は、その厚さ方向における少なくとも途中位置から金属ステージに接着される第二主表面側に向けて、該厚さ方向と直交する断面積が連続的又は段階的に増加する断面増加部が形成されてなるものとして形成することができる。ベース半導体層の第二主表面側にこのような断面増加部を設けることで、切り欠き部内部の高分子モールド材料が膨張したときの膨張応力が、断面増加部においてベース半導体層を導電性接着層に押し付ける向きに作用し、素子チップが導電性接着層から浮き上がって剥がれる等の不具合をより効果的に抑制することができる。
【００１９】
この場合、切り欠き部においてベース半導体層の側面が凹状湾曲断面形態に形成されてなり、厚さ方向において該ベース半導体層の側面の湾曲底位置よりも第二主表面側に位置する部分が断面増加部を形成した構成とすることができる。ベース半導体層の側面を上記のごとき凹状湾曲断面形態とすることで、切り欠き部内に充填されたモールド材料の膨張応力を湾曲面に沿って種々の方向に分散でき、素子チップの剥がれ等を一層起こりにくくすることができる。また、形態的には、ウェーハを素子チップに分離する際のダイシング溝を利用して、ベース半導体層の側面部を化学エッチングすることにより、比較的容易に得ることができる利点もある。
【００２０】
また、ベース半導体層の側面には、厚さ方向における第二主表面側末端位置に、外向きに突出する鍔状の突出部分が断面増加部の少なくとも一部をなす形で形成することもできる。このような鍔状の突出部分を形成することにより、断面増加部を面積的に寸法拡大することができ、モールド材料からの膨張応力を受けたときに、ベース半導体層が導電性接着層に押し付けられる効果がより高められ、素子チップの剥がれ等を一層起こりにくくすることができる。さらに、鍔状の突出部分形成により金属ステージへの接着面積も増加し、接着強度を高めることができる。
【００２１】
また、第一発明の発光素子は以下のように構成することもできる。すなわち、主化合物半導体層が光吸収性化合物半導体基板の第一主表面上にエピタキシャル成長され、主化合物半導体層の第一主表面の一部領域を主光取り出し面とし、発光層部に発光駆動電圧を印加するための光取り出し側電極が、主化合物半導体層の第一主表面の一部を覆う形で形成される。そして、主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留基板部に光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部が含まれるように光吸収性化合物半導体基板に切り欠き部が形成され、当該残留基板部がベース半導体層を形成してなる。発光層部が例えばＡｌＧａＩｎＰにて構成される場合、そのエピタキシャル成長に使用する光吸収性化合物半導体基板（ひいては残留基板部）としては、ＧａＡｓ基板を使用することができる。
【００２２】
該構成においては、発光層部（を含む主化合物半導体層）のエピタキシャル成長に用いる光吸収性化合物半導体基板を、該発光層部の成長後に全て除去するのではなく、主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留基板部に光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部が含まれるように切り欠くようにした。光吸収部として作用する成長用の化合物半導体基板が、主化合物半導体層の第二主表面のうち主光取り出し面の直下領域となる部分で切り欠かれることにより、該部分へ向かう発光光束も外部へ取り出すことが可能となり、光取り出し効率を大幅に高めることができる。他方、光取り出し側電極の直下領域には基板の一部が残留基板部として残される。残留基板部は光吸収の作用を有するが、光取り出し側電極の直下領域にて仮に反射光を生じても光取り出し側電極に結局は遮られるので、この部分に基板の一部が残されることによる実害は少ない。そして、光吸収性化合物半導体基板の一部を該領域に残留基板部として残すことで、該残留基板部による光吸収の影響をそれほど顕著化することなく、発光層部への剛性付与の機能を担わせることができる。
【００２３】
上記切り欠き部は、光取り出し側電極の直下部分を取り囲む形で、その周縁部に沿って形成しておけば、該切り欠き部を利用して取り出される発光光束をより増加させることができる。また、残留基板部と発光層部との間に、化合物半導体よりなる補助電流拡散層を設けておくと、切り欠き部底面から取り出される発光光束をより増加することができる。切り欠き部を形成する際には、厚さが十分（例えば２０ｎｍ以下）に小さければ、光吸収性化合物半導体基板の一部が切り欠き部の底に残留していても差し支えない。しかし、反射率を可及的に高める観点においては、基板に由来した光吸収性の化合物半導体がなるべく切り欠き部の底に残留していないこと、つまり、切り欠き部が光吸収性化合物半導体基板を厚さ方向に貫通して形成され、（基板よりも光吸収性の小さい）主化合物半導体層の第二主表面を切り欠き部に露出させることが望ましい。
【００２４】
素子チップに形成された前述の切り欠き部は、導電性接着層によるベース半導体層の接着時において、主化合物半導体層の側面側に這い上がろうとする金属ペーストの吸収空間として利用できる。これにより、這い上がった金属ペーストにより主化合物半導体層に含まれる発光層部のｐ−ｎ接合が短絡するなどの不具合を効果的に防止することができる。この場合、残留基板部の厚さを４０μｍ以上に確保しておくと、上記効果を一層顕著なものとすることができる。
【００２５】
他方、素子チップの側面は、厚さ方向において、第一主表面から第二主表面に至る少なくとも一部区間を、断面積が連続的に減少する傾斜面とすることができる。このような傾斜面の形成により、素子チップの側面面積を増加でき、光取り出し効率を向上できる。また、該傾斜面を反射金属層で覆えば、発光層部からの発光光束を主光取り出し面側に反射でき、該側への発光光束の指向性を高めることができる。そして、該傾斜面は前述の断面減少部となるので、第一モールド層を、該傾斜面を覆う形で形成しておけば、素子チップの導電性接着層からの剥がれ等を効果的に抑制できる。
【００２６】
なお、第二モールド層が、第一モールド層よりも屈折率が大きく、主化合物半導体層をなす化合物半導体よりも屈折率が小さい材料からなる場合、上記のいずれの構成においても、主化合物半導体層の主光取り出し面と直接接する形で配置しておけば、主光取り出し面での光取り出し効率をより高めることができる。
【００２７】
（第二発明）
第二発明の発光素子は、発光層部を有するとともに自身の第一主表面側に主光取り出し面が形成された主化合物半導体層と、該主化合物半導体層の第二主表面側に位置する光吸収性のベース半導体層とを備えた素子チップの、ベース半導体層の第二主表面が導電性接着層を介して金属ステージに接着され、素子チップを導電性接着層とともに金属ステージ上にて、発光層部からの発光光束に対して透光性を有する高分子モールド材料からなるモールド部にて覆った構造を有し、さらに、
主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留部分が、光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部を含むように、ベース半導体層に切り欠き部が形成され、
切り欠き部が形成されたベース半導体層の第二主表面を金属ステージ上に導電性接着層を介して接着し、その状態で素子チップを金属ステージ上にて、切り欠き部が高分子モールド材料により充填されるようにモールド部が形成され、さらに、ベース半導体層は、その厚さ方向における少なくとも途中位置から金属ステージに接着される第二主表面側に向けて、該厚さ方向と直交する断面積が増加する断面増加部が形成されてなることを特徴とする。
【００２８】
第二発明の発光素子においては、光吸収性のベース半導体層の第二主表面を導電性接着層を介して金属ステージに接着し、素子チップを導電性接着層とともに金属ステージ上にてモールド部により覆う。ベース半導体層が、主化合物半導体層の第二主表面のうち主光取り出し面の直下領域となる部分で切り欠かれることにより、該部分へ向かう発光光束をより効率的に切り欠き部より取り出すことが可能となり、光取り出し効率を大幅に高めることができる。また、切り欠き部は高分子モールド材料により充填されるが、ベース半導体層の第二主表面側には上記の断面増加部を設けることにより、切り欠き部内部を充填する高分子モールド材料が膨張したときの膨張応力が、断面増加部においてベース半導体層を導電性接着層に押し付ける向きに作用するので、素子チップが導電性接着層から浮き上がって剥がれる等の不具合を効果的に抑制することができる。断面増加部は、厚さ方向と直交する断面積が連続的に増加するものであっても、段階的に増加するものであってもいずれでもよい。
【００２９】
上記のモールド部は、少なくとも一部をエポキシ樹脂にて構成することができる。エポキシ樹脂は屈折率が比較的大きいので、光取り出し効率の向上効果が特に著しいが、熱膨張率も高いため、上記のような素子チップ剥がれなどの不具合が生じやすい。しかし、第二発明により、熱膨張率の高いエポキシ樹脂をモールド材料として採用した場合においても、素子チップ剥がれなどの不具合を効果的に抑制しつつ、光取り出し改善効果を問題なく享受できるようになる。エポキシ樹脂により切り欠き部が充填された構成を採用する場合は、特に効果が著しい。なお、モールド部は全体がエポキシ樹脂で構成されていてもよいし、一部のみがエポキシ樹脂で構成されていてもよい。
【００３０】
第二発明の発光素子においては、切り欠き部においてベース半導体層の側面が凹状湾曲断面形態に形成されてなり、厚さ方向において該ベース半導体層の側面の湾曲底位置よりも第二主表面側に位置する部分が断面増加部を形成した構成とすることができる。ベース半導体層の側面を上記のごとき凹状湾曲断面形態とすることで、切り欠き部内に充填されたモールド材料の膨張応力を湾曲面に沿って種々の方向に分散でき、素子チップの剥がれ等を一層起こりにくくすることができる。また、形態的には、ウェーハを素子チップに分離する際のダイシング溝を利用して、ベース半導体層の側面部を化学エッチングすることにより、比較的容易に得ることができる利点もある。
【００３１】
また、ベース半導体層の側面には、厚さ方向における第二主表面側末端位置に、外向きに突出する鍔状の突出部分が断面増加部の少なくとも一部をなす形で形成することもできる。このような鍔状の突出部分を形成することにより、断面増加部を面積的に寸法拡大することができ、モールド材料からの膨張応力を受けたときに、ベース半導体層が導電性接着層に押し付けられる効果がより高められ、素子チップの剥がれ等を一層起こりにくくすることができる。さらに、鍔状の突出部分形成により金属ステージへの接着面積も増加し、接着強度を高めることができる。
【００３２】
次に、第二発明の発光素子は以下のように構成することができる。すなわち、主化合物半導体層が光吸収性化合物半導体基板の第一主表面上にエピタキシャル成長され、主化合物半導体層の第一主表面の一部領域を主光取り出し面とし、発光層部に発光駆動電圧を印加するための光取り出し側電極が、主化合物半導体層の第一主表面の一部を覆う形で形成される。そして、主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留基板部に光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部が含まれるように光吸収性化合物半導体基板に切り欠き部が形成され、当該残留基板部がベース半導体層を形成してなる。発光層部が例えばＡｌＧａＩｎＰにて構成される場合、そのエピタキシャル成長に使用する光吸収性化合物半導体基板（ひいては残留基板部）としては、ＧａＡｓ基板を使用することができる。
【００３３】
該構成においては、発光層部（を含む主化合物半導体層）のエピタキシャル成長に用いる光吸収性化合物半導体基板を、該発光層部の成長後に全て除去するのではなく、主光取り出し面の直下部分の少なくとも一部が切り欠き対象部となり、かつ、該切り欠きの結果として生ずる残留基板部に光取り出し側電極の直下部分の少なくとも一部が含まれるように切り欠くようにした。光吸収部として作用する成長用の化合物半導体基板が、主化合物半導体層の第二主表面のうち主光取り出し面の直下領域となる部分で切り欠かれることにより、該部分へ向かう発光光束も外部へ取り出すことが可能となり、光取り出し効率を大幅に高めることができる。他方、光取り出し側電極の直下領域には基板の一部が残留基板部として残される。残留基板部は光吸収の作用を有するが、光取り出し側電極の直下領域にて仮に反射光を生じても光取り出し側電極に結局は遮られるので、この部分に基板の一部が残されることによる実害は少ない。そして、光吸収性化合物半導体基板の一部を該領域に残留基板部として残すことで、該残留基板部による光吸収の影響をそれほど顕著化することなく、発光層部への剛性付与の機能を担わせることができる。
【００３４】
上記切り欠き部は、光取り出し側電極の直下部分を取り囲む形で、その周縁部に沿って形成しておけば、該切り欠き部を利用して取り出される発光光束をより増加させることができる。また、残留基板部と発光層部との間に、化合物半導体よりなる補助電流拡散層を設けておくと、切り欠き部底面から取り出される発光光束をより増加することができる。切り欠き部を形成する際には、厚さが十分（例えば２０ｎｍ以下）に小さければ、光吸収性化合物半導体基板の一部が切り欠き部の底に残留していても差し支えない。しかし、反射率を可及的に高める観点においては、基板に由来した光吸収性の化合物半導体がなるべく切り欠き部の底に残留していないこと、つまり、切り欠き部が光吸収性化合物半導体基板を厚さ方向に貫通して形成され、（基板よりも光吸収性の小さい）主化合物半導体層の第二主表面を切り欠き部に露出させることが望ましい。
【００３５】
素子チップに形成された前述の切り欠き部は、導電性接着層によるベース半導体層の接着時において、主化合物半導体層の側面側に這い上がろうとする金属ペーストの吸収空間として利用できる。これにより、這い上がった金属ペーストにより主化合物半導体層に含まれる発光層部のｐ−ｎ接合が短絡するなどの不具合を効果的に防止することができる。この場合、残留基板部の厚さを４０μｍ以上に確保しておくと、上記効果を一層顕著なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、第一発明の発光素子の一例を示す断面模式図。
【図２】図２は、図１の素子チップを拡大して示す断面模式図。
【図３】図３は、図１の発光素子の製造方法の一例を示す工程説明図。
【図４】図４は、図３に続く工程説明図。
【図５】図５は、凹状湾曲断面形態の切り欠き部を形成する別工程の説明図。
【図６】図６は、図１の発光素子の第一変形例を示す断面模式図。
【図７】図７は、図５の発光素子の製造方法の一例を示す工程説明図。
【図８】図８は、残留基板部の製造工程の変形例を示す説明図。
【図９】図９は、図１の発光素子の第二変形例を示す断面模式図。
【図１０】図１０は、図１の発光素子の第三変形例を示す断面模式図。
【図１１】図１１は、図１の発光素子の第四変形例を示す断面模式図。
【図１２】図１２は、図１の発光素子の第五変形例を示す断面模式図。
【図１３】図１３は、第二発明の発光素子の一例を示す断面模式図。
【図１４】図１４は、モールド部の膨張により素子チップに剥がれが生ずる様子を示す説明図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（第一発明）
以下、第一発明を実施するための最良の形態を添付の図面を用いて説明する。図１の発光素子１００は、発光層部２４を有した主化合物半導体層４０が光吸収性化合物半導体基板（図３参照：符号１０）の第一主表面上にエピタキシャル成長された素子チップ１００Ｃを有する。図２は、素子チップ１００Ｃの拡大図であり、主化合物半導体層４０の第一主表面側に主光取り出し面ＥＡが形成されるとともに、発光層部２４に発光駆動電圧を印加するための光取り出し側電極９が、主化合物半導体層４０の第一主表面の一部（具体的には、主光取り出し面ＥＡの残余領域）を覆うように形成されている。図３の光吸収性化合物半導体基板１０は、図１において光取り出し側電極９の直下部分を除いて周縁部が切り欠かれることにより切り欠き部１ｊが形成され、該切り欠き部１ｊの周縁に残された基板部分が残留基板部（ベース半導体層）１とされている。図１において、透明厚膜半導体層２０、接続層７、発光層部２４及び補助電流拡散層９１は主化合物半導体層４０に属し、バッファ層２及び残留基板部１は主化合物半導体層４０に属さない。【００３８】
図２に拡大して図示するように、発光層部２４は、ノンドープ（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦０．５５，０．４５≦ｙ≦０．５５）混晶からなる活性層５を、ｐ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｐ型クラッド層６と、ｎ型（ＡｌｚＧａ１−ｚ）ｙＩｎ１−ｙＰ（ただしｘ＜ｚ≦１）からなるｎ型クラッド層４とにより挟んだ構造を有し、活性層５の組成に応じて、発光波長を、緑色から赤色領域（発光波長（ピーク発光波長）が５５０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下）にて調整できる。発光素子１００（図１）においては、光取り出し側電極９側にｐ型クラッド層６が配置されており、残留基板部１側にｎ型クラッド層４が配置されている。従って、通電極性は光取り出し側電極９が正である。なお、ここでいう「ノンドープ」とは、「ドーパントの積極添加を行なわない」との意味であり、通常の製造工程上、不可避的に混入するドーパント成分の含有（例えば１０１３〜１０１６／ｃｍ３程度を上限とする）をも排除するものではない。また、残留基板部１はＧａＡｓ単結晶からなる。【００３９】
主化合物半導体層４０においては、発光層部２４の第一主表面上に、ＧａＰ（あるいはＧａＡｓＰやＡｌＧａＡｓでもよい）よりなる透明厚膜半導体層２０が形成され、該透明厚膜半導体層２０の第一主表面の略中央に前述の光取り出し側電極９（例えばＡｕ電極）が形成されている。透明厚膜半導体層２０の第一主表面における、光取り出し側電極９の周囲の領域が主光取り出し面ＥＡをなす。なお、本実施形態では、光取り出し側電極９との接触抵抗をより軽減し、また面内の電流拡散効果を高めるために、透明厚膜半導体層２０の光取り出し側電極９側の表層部が、残余の部分よりもドーパント濃度が高められた高濃度ドーピング層２０ｈとされている。透明厚膜半導体層２０は、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下（好ましくは４０μｍ以上２００μｍ以下）の厚膜に形成されることで、層側面２０Ｓからの取り出し光束も増加させ、発光素子全体の輝度（積分球輝度）を高める役割も担う。また、透明厚膜半導体層２０を、発光層部２４からの発光光束のピーク波長に相当する光量子エネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にて構成することで、発光光束に対する吸収も抑制されている。なお、光取り出し側電極９と透明厚膜半導体層２０との間には、両者の接触抵抗を減ずるための接合合金化層９ａが、例えばＡｕＢｅ合金等を用いて形成されている。【００４０】
他方、残留基板部１側においては、切り欠き部１ｊが該残留基板部１を厚さ方向に貫通して形成され、主化合物半導体層４０の第二主表面、ここでは補助電流拡散層９１の第二主表面の一部が切り欠き部１ｊに露出している（この露出面が切り欠き部１ｊの底面を形成する）。光吸収性化合物半導体基板ひいては残留基板部１は、本実施形態では、ｎ型を有するものとされている。【００４１】
本実施形態においては、発光層部２４からの発光光束が、該切り欠き部１ｊからも取り出し可能とされている。具体的には、残留基板部１の第二主表面が、反射部材を兼ねた金属ステージ５２上に接着され、切り欠き部１ｊから取り出された発光光束を該金属ステージ５２の反射面ＲＰにて反射させるようにしている。残留基板部１の第二主表面には、その全面に裏面電極部をなす接合合金化層１６が形成されている。接合合金化層１６は、Ａｕ又はＡｇを主成分として（５０質量％以上）、これに、コンタクト先となる半導体の種別及び導電型に応じ、オーミックコンタクトを取るための合金成分を適量配合したコンタクト用金属を半導体表面上に膜形成した後、合金化熱処理（いわゆるシンター処理）を施すことにより形成されたものである。接合合金化層１６は、本実施形態ではＡｕＧｅＮｉ合金（例えばＧｅ：１５質量％、Ｎｉ：１０質量％、残部Ａｕ）を用いて形成されている。【００４２】
図１に示すように、この接合合金化層１６において残留基板部１は、金属ペースト層（導電性接着層）１１７を介して金属ステージ５２の反射面ＲＰ上に接着されている。これにより、発光層部２４は残留基板部１を導通路とする形で、金属ペースト層１１７を介して金属ステージ５２に電気的に接続される。金属ペースト層１１７は、Ａｇ等の金属粉末を結合用の樹脂及び溶剤からなるビヒクル中に分散させた金属ペーストを塗付後、乾燥させることにより形成されるものである。一方、光取り出し側電極９は導体金具５１にＡｕワイヤ等で構成されたボンディングワイヤ９ｗを介して電気的に接続される。導体金具５１は金属ステージ５２を貫通して裏面側に延び、第一通電端子５１ａを形成している。他方、金属ステージ５２の裏面側には第二通電端子５２ａが突出形成されている。導体金具５１と金属ステージ５２との間には樹脂製の絶縁リング５１ｉが配置されている。発光層部２４には、第一通電端子５１ａ及び第二通電端子５２ａを介して発光駆動電圧が印加される。【００４３】
金属ステージ５２上において素子チップ１００Ｃは、金属ペースト層１１７とともに、発光層部２４からの発光光束に対して透光性を有する高分子モールド材料からなるモールド部２５にて覆われている。モールド部２５は、素子チップ１００Ｃの切り欠き部１ｊが高分子モールド材料により充填される形で形成されている。素子チップ１００Ｃの第一主表面側から第二主表面側に向けて、厚さ方向と直交するチップの断面積は、切り欠き部１ｊの底面（主化合物半導体層４０の第二主表面の露出面）によって段階的に減少している。つまり、切り欠き部１ｊの底面が断面減少部を形成してなる。そして、モールド部２５においては、この切り欠き部１ｊを充填する形で、ＪＣＲ用のシリコーン樹脂（例えば、前述のゲル状シリコーン樹脂としてのＫＪＲ−９０１０など）からなる第一モールド層２６が形成され、さらに第一モールド層２６を覆う形でエポキシ樹脂からなる第二モールド層２５ｍが形成されている。第一モールド層２６は第二モールド層２５ｍよりも軟質である。また、屈折率の大きい第二モールド層２５ｍは、主化合物半導体層４０の側面及び主光取り出し面をなす第一主表面と直接接する形で配置され、主化合物半導体層の側面及び主光取り出し面からの光取り出し効率が高められている。【００４４】
また、残留基板部１は、その厚さ方向における途中位置から、金属ステージ５２に接着される第二主表面側に向けて、該厚さ方向と直交する断面積が連続的に増加する断面増加部１ｇが形成されている。具体的には、切り欠き部１ｊにおいて残留基板部１の側面が凹状湾曲断面形態に形成されてなり、厚さ方向において該残留基板部１の側面の湾曲底位置よりも第二主表面側に位置する部分が断面増加部１ｇを形成してなる。他方、残留基板部１の側面の湾曲底位置よりも第一主表面側に位置する部分は断面減少部を形成しているが、この部分は、切り欠き部１ｊの底面と共に軟質の第一モールド層２６により覆われている。【００４５】
次に、残留基板部１と発光層部２４との間には、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＩｎＧａＰ等の化合物半導体よりなる補助電流拡散層９１が形成されている。補助電流拡散層９１の厚さは例えば０．５μｍ以上３０μｍ以下（望ましくは１μｍ以上１５μｍ以下）であり、発光層部２４の、これに近い側のクラッド層（本実施形態ではｎ型クラッド層４）よりも有効キャリア濃度（従って、ｎ型ドーパント濃度）が高くされ、面内の電流拡散効果が高められている。なお、ｎ型クラッド層４の厚さをｐ型クラッド層６よりも厚くし、該ｎ型クラッド層４の第二主表面側の表層部に補助電流拡散層としての機能を担わせることも可能である。【００４６】
上記の構成によると、切り欠き部１ｊの底面から取り出された発光光束を金属ステージ５２の反射面ＲＰにて反射させることで、その反射光束ＲＢにより発光層部２４の第一主表面側への発光光束を大幅に増加させることができる。残留基板部１と発光層部２４との間に設けられた補助電流拡散層９１は、切り欠き部１ｊの底面部への電流拡散効果を高め、発光層部２４の該切り欠き部１ｊに対応した領域への分配電流を増加させる。これにより、切り欠き部１ｊの底面から取り出される発光光束をより増加することができる。【００４７】
また、図１４に示すように、残留基板部１の外周面が単純な切り立ち面状になっており、かつモールド部２５の全体が硬質のエポキシ樹脂にて構成されていると、該切り欠き部１ｊに充填されたエポキシ樹脂が、素子チップ１００Ｃの通電発熱等により膨張したとき、切り欠き部１ｊの底面（図では、補助電流拡散層９１の露出した外周面）と金属ステージ５１の上面との間で突っ張り力的な膨張応力を強く生じる。この場合、残留基板部１の厚さ方向の移動に対し、規制的に作用する部位が存在しないため、上記の突っ張り力により素子チップ１００Ｃがジャッキアップされるような形で浮き上がり、接着層をなす金属ペースト層１１７から剥がれてしまう不具合を生ずる。【００４８】
しかし、図１の発光素子１００によると、切り欠き部１ｊに充填されているのが、第一モールド層２６を構成する軟質のシリコーン樹脂（高分子モールド材料）であり、熱膨張が生じても容易に圧縮変形するため発生応力レベルは小さくて済む。また、残留基板部１の第二主表面側に断面増加部１ｇを設けたので、切り欠き部１ｊに充填されたシリコーン樹脂が膨張したとき、その膨張応力は、断面増加部１ｇにおいて残留基板部１ひいては素子チップ１００Ｃを金属ペースト層１１７（導電性接着層）に押し付ける向きに作用する。その結果、素子チップ１００Ｃが金属ペースト層１１７から浮き上がって剥がれる等の不具合を効果的に抑制することができる。また、残留基板部１の側面は凹状湾曲断面形態となっており、切り欠き部１ｊ内に充填されたシリコーン樹脂の膨張応力を湾曲面に沿って種々の方向に分散でき、素子チップ１００Ｃの剥がれ等を一層起こりにくくすることができる。図１では、第一モールド層２６をタイプＡデュロメータ硬度にて１７未満の樹脂、具体的にはゲル状シリコーン樹脂にて構成しているので、膨張変位の吸収効果がより高められているほか、エポキシ樹脂（高分子モールド材料）からなる第二モールド層２５ｍが硬化時の収縮等により、第一モールド層２６との間に不要な隙間を生じようとしても、第一モールド層２６は容易に追従変形して隙間を埋めるので、モールド部２５の密閉性を高めることができる。【００４９】
さらに、本実施形態においては、金属ペースト層１１７がＡｇペースト層として素子チップ１００Ｃの第二主表面の周囲にはみ出して形成されており、このＡｇペースト層のはみ出し面がペースト反射面ＲＰ’を形成している。シリコーン樹脂からなる第一モールド層２６は、該ペースト反射面ＲＰ’を覆うように形成されている。シリコーン樹脂は、第二モールド層２５ｍをなすエポキシ樹脂等と比較して水分の遮断性に優れるので、ペースト反射面ＲＰ’への浸透水分の到達による酸化劣化が抑制され、反射率を長期にわたって良好に保つことができる。【００５０】
以下、図１の発光素子１００の製造方法について説明する。
まず、図３の工程１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ単結晶からなる成長用基板１０を用意する。そして、工程２に示すように、その成長用基板１０の第一主表面上にＧａＡｓバッファ層２を成長し、さらに、補助電流拡散層９１を成長する。続いて、発光層部２４として、ｎ型クラッド層４、活性層（ノンドープ）５、及びｐ型クラッド層６を、この順序にて周知のＭＯＶＰＥ（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）法によりエピタキシャル成長させる。次に工程３に進み、透明厚膜半導体層２０（厚さ：１０μｍ以上２００μｍ以下（例えば１００μｍ））を、例えばハイドライド気相成長法（Hydride Vapor Phase Epitaxial Growth Method：ＨＶＰＥ）あるいはＭＯＶＰＥ法を用いてエピタキシャル成長する。特に、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ又はＡｌＧａＡｓからなる透明厚膜半導体層２０は、ＨＶＰＥ法により良質のものを高速成長しやすく、水素や炭素の残留も少ない利点がある。なお、透明厚膜半導体層２０は、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ又はＡｌＧａＡｓからなる基板を発光層部２４に貼り合わせることにより形成してもよい。この場合は、発光層部２４に続く形でＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＡｓからなる結合層７を形成しておき、この結合層７にＧａＰ、ＧａＡｓＰ又はＡｌＧａＡｓからなる基板を貼り合わせるようにすれば、該貼り合わせをより確実に行なうことができる。ＨＶＰＥ法を用いる場合は、結合層７は特に不要である。【００５１】
そして、工程４に進み、成長用基板１０の厚さを減ずる処理を行なう。本実施形態では該処理を、成長用基板１０の第二主表面側部分１”を研削により除去し、残った基板部分を基板本体部１’としている。これにより、主化合物半導体層４０の第二主表面に基板本体部１’が一体化された素子ウェーハＷが得られる。【００５２】
次に、図４の工程５に進み、素子ウェーハＷの基板本体部１’の第二主表面に、接合合金化層を形成するための金属材料層を蒸着等により形成し、３５０℃以上５００℃以下の温度域で合金化熱処理を行なうことにより、接合合金化層１６とする。また、透明厚膜半導体層２０の第一主表面に接合合金化層９ａを同様に形成する（接合合金化層１６と合金化熱処理を兼用することができる）。接合合金化層９ａは図１に示すごとく、Ａｕ等を蒸着することにより光取り出し側電極９にて覆われる。その後、基板本体部１’の第二主表面に、ＥＶＡ（Ethylene Vinylacetate Copolymer）樹脂等の柔軟弾性材料からなるブレーク用補助支持シート５０を貼り付け、工程６に示すように、素子ウェーハＷを個々の発光素子チップに分離するためのダイシング溝ＤＧを、ウェーハの第一主表面側から周知のダイサーを用いて形成する。このとき、ダイシング溝ＤＧは、補助支持シート５０が分断されない程度であれば補助支持シート５０側に多少食い込んで形成されてもよい。【００５３】
そして、工程７に示すように、ダイシング終了後の素子ウェーハＷを、ＧａＡｓに対して選択エッチング性を有するエッチング液ＥＴ（例えばアンモニア／過酸化水素混合液）に浸漬する。エッチング液ＥＴはダイシング溝ＤＧ内に浸透し、溝底側に露出するＧａＡｓ基板本体部１’とＧａＡｓバッファ層２とを側面から侵食する。基板本体部１’とバッファ層２の侵食は、エッチング液に対する腐食速度が小さい主化合物半導体層４０（ＧａＡｓバッファ層２と接する層は、ここではＡｌＧａＩｎＰ等からなる補助電流拡散層９１である）との界面側では進みにくく、該界面から離れるに従って侵食は進みやすくなる。しかし、エッチング液ＥＴが、狭いダイシング溝ＤＧを経て基板本体部１’の側面に供給されるため、溝底側ほどエッチング液の交換が進みにくくなる影響で、途中から溝底に向けて再びエッチング速度は鈍る。また、溝底位置には腐食されにくい接合合金化層１６が形成されていることも、溝底側でエッチング速度が小さくなる要因である。こうして、基板本体部１’とバッファ層２の側面は凹状湾曲断面形態に侵食されてゆく。この侵食が面内に一定距離進むまでエッチングを継続し、その後エッチング液から引き上げて洗浄すれば、側面が凹状湾曲断面形態となった切り欠き部１ｊが得られる。なお、エッチング速度はダイシング溝ＤＧの幅により調整できるが、この場合、ダイサーで形成直後の溝幅を、補助支持シート５０を面内方向に引張り変形させることにより拡張することもでき、ダイシング代によるウェーハの損失を低減することができる。【００５４】
なお、図５に示すように、素子ウェーハＷの第二主表面側から、接合合金化層１６（電極部）及び基板本体部１’を貫くハーフダイシング溝ＨＤＧを形成し、その状態でエッチングを行なうことにより、側面が凹状湾曲断面形態となった切り欠き部１ｊを形成することもできる。この場合、切り欠き部１ｊの形成後に、ハーフダイシング溝ＨＤＧを延長する形で残余の主化合物半導体層４０にフルダイシング溝ＦＤＧを形成し、素子チップに分離する。【００５５】
図１に示すごとく、分離後の発光素子チップ１００Ｃは、残留基板部１の第二主表面側を金属ペースト層１１７により金属ステージ５２に接着し、さらに接着側のチップ基端部周囲に第一モールド層２６をなすシリコーン樹脂を塗布して切り欠き部１ｊを充填する。その後、光取り出し側電極９をボンディングワイヤ９ｗにより導体金具５１と接続し、さらにエポキシ樹脂からなる第二モールド層２５ｍを形成すれば、発光素子１００が完成する。【００５６】
なお、図６の発光素子７００に示すように、残留基板部１の側面には、厚さ方向における第二主表面側末端位置に、外向きに突出する鍔状の突出部分１ｆを、断面増加部１ｇの一部をなす形で形成することもできる。このような突出部分１ｆを形成することにより、断面増加部１ｇを、接着側となる第二主表面側末端で面積的に寸法拡大することができ、素子チップ１００Ｃの剥がれ等を一層起こりにくくすることができる。本実施形態では、残留基板部１の突出部分１ｆを除いた本体部分の側面が凹状湾曲断面形態とされ、その本体部分１ｎの末端部も突出部分１ｆとともに断面増加部１ｇを構成している。また、本体部分１ｎと突出部分１ｆとの境界位置で、残留基板部１の断面積は段階的に増加している。【００５７】
図６のような構造を得るには、図７のような工程を採用すればよい。まず、工程５は図４の工程５と全く同じであるが、工程６のダイシング溝ＤＧの形成時において、溝底位置には基板本体部１’を一部残留させ、その状態で工程７のエッチングを同様に行なう。このエッチング時に、溝底位置に基板残留層１ｍが一定厚さ残るようにエッチングを終了させ、基板残留層１ｍにてブレ−キングすることにより素子チップ１００Ｃへ分離する。これにより、基板残留層１ｍが突出部分１ｆを形成することとなる。【００５８】
なお、図３の工程１〜工程４を、図８の工程１〜工程４に置き換えてもよい。図８では、工程１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ単結晶からなる主基板部１０ｍの第一主表面にＧａＡｓからなるバッファ層２をエピタキシャル成長し、次に分離用化合物半導体層としてのエッチストップ層１０ｋ（例えばＡｌＩｎＰよりなる）をエピタキシャル成長し、さらに該エッチストップ層１０ｋ上に、ｎ型ＧａＡｓ単結晶からなる副基板部１０ｅをエピタキシャル成長して、発光層部２４を成長するための複合成長用基板１０を得る。副基板部１０ｅはＭＯＶＰＥ法又はＨＶＰＥ法により成長する。そして、工程２及び工程３に示すように、その複合成長用基板１０の副基板部１０ｅの第一主表面に、バッファ層を形成することなく、発光層部２４及び透明厚膜半導体層２０を図３と同様にエピタキシャル成長する。【００５９】
そして、工程４に進み、複合成長用基板１０の厚さを減ずる処理を行なう。具体的には、ＧａＡｓに対して選択エッチング性を有する第一エッチング液（例えばアンモニア／過酸化水素混合液）を用いて主基板部１０ｍ及びＧａＡｓバッファ層２をエッチング除去することにより行なう。その後、ＡｌＩｎＰに対して選択エッチング性を有する第二エッチング液（例えば塩酸：Ａｌ酸化層除去用にフッ酸を添加してもよい）を用いてエッチストップ層１０ｋをエッチング除去する。なお、分離用化合物半導体層として、エッチストップ層１０ｋに代えてＡｌＡｓ等からなる剥離層を形成し、例えば１０％フッ酸水溶液からなるエッチング液に浸漬して該剥離層を選択エッチングすることにより、主基板部１０ｍを剥離する工程を採用してもよい。こうして、残った副基板部１０ｅを、図３の基板本体部１’に相当するものとして、残留基板部１の形成に、同様に使用することができる。【００６０】
なお、図９の発光素子２００のように、主化合物半導体層４０の主光取り出し面及び側面も含めて、素子チップ１００Ｃの全体を第一モールド層２６により被覆する構成を採用することもできる。シリコーン樹脂等の塗布による第一モールド層２６の形成をより容易に行なうことができる。なお、シリコーン樹脂の屈折率が第二モールド層２５ｍをなすエポキシ樹脂よりも小さい場合は、第一モールド層２６の、主化合物半導体層４０の主光取り出し面及び側面を覆う部分の厚みをなるべく小さくすることが、光取り出し効率向上の観点において望ましい。また、第一モールド層２６により、素子チップ１００Ｃを剥離させる膨張応力を十分に軽減できる場合には、図１０の発光素子３００のように、残留基板部１の側面を切り立ち面状に形成してもよい。さらに、図１２の発光素子５００のように、適当な硬度（例えばＪＩＳ：Ｋ６２５３に規定のタイプＡデュロメータ硬度にて１７以上：望ましくは３０以上）を有するシリコーン樹脂（例えば、前述のＫＪＲ−９０２２、ＫＪＲ−９０２３、ＫＪＲ−９０２５など：同様の硬度を有するものであれば透明な軟質ウレタン樹脂でもよい）であれば、全体を該樹脂にて構成したモールド部１２６を採用しても、素子チップ１００Ｃの剥がれ防止効果を達成することができる。【００６１】
また、図１１の発光素子４００のように、素子チップ１００Ｃの側面は、厚さ方向において、第一主表面から第二主表面に至る少なくとも一部区間（本実施形態では全区間）を、断面積が連続的に減少する傾斜面とすることもできる。該傾斜面上の側面は、高分子材料ないしセラミック材料からなる絶縁層１００Ｉを介してＡｕ層等からなる反射金属層１００Ｒで覆われている。なお、図１の残留基板部１に相当する部分は形成されていない。また、導電性接着層は金属ペースト層に代えてＡｕろう層２１７とされている。上記傾斜面は断面減少部を構成しており、その全体が軟質の第一モールド層２６にて覆われ、モールド材料の膨張応力によるＡｕろう層２１７からの剥離が抑制されている。他方、素子チップ１００Ｃの主光取り出し面は第二モールド層２５ｍで覆われている。【００６２】
（第二発明）
以下、第二発明を実施するための最良の形態を添付の図面を用いて説明する。ただし、多くの部分が図１〜図８を用いて説明した第一発明の発光素子１００と共通するので、共通部分には同一の符号を付与して詳細な説明は省略する。図１３の発光素子６００は、図１の発光素子１００と全く同一の構造の素子チップ１００Ｃ（図２参照）を有する（その製造方法も、図３〜図５を用いて説明したものと同じである）。そして、金属ステージ５２上において素子チップ１００Ｃは、金属ペースト層１１７とともに、発光層部２４からの発光光束に対して透光性を有する高分子モールド材料、ここではエポキシ樹脂製の単一のモールド層２２６からなるモールド部２５にて覆われている。モールド部２５は、素子チップ１００Ｃの切り欠き部１ｊがエポキシ樹脂により充填される形で形成されている。本実施形態では、モールド部２５の全体がエポキシ樹脂にて構成され、その結果、切り欠き部１ｊにもエポキシ樹脂が充填されてなる。また、残留基板部（ベース半導体層）１は、その厚さ方向における途中位置から、金属ステージ５２に接着される第二主表面側に向けて、該厚さ方向と直交する断面積が連続的に増加する断面増加部１ｇが形成されている。具体的には、切り欠き部１ｊにおいて残留基板部１の側面が凹状湾曲断面形態に形成されてなり、厚さ方向において該残留基板部１の側面の湾曲底位置よりも第二主表面側に位置する部分が断面増加部１ｇを形成してなる。【００６３】
切り欠き部１ｊを形成した素子チップ１００Ｃは、該切り欠き部１ｊに充填されたエポキシ樹脂が、素子チップ１００Ｃの通電発熱等により膨張すると、切り欠き部１ｊの底面（図では、補助電流拡散層９１の露出した外周面）と金属ステージ５２の上面との間で突っ張り力的な膨張応力を生じる。しかし、切り欠き部１ｊに充填されたエポキシ樹脂が膨張したとき、その膨張応力は、断面増加部１ｇにおいて残留基板部１ひいては素子チップ１００Ｃを金属ペースト層１１７（導電性接着層）に押し付ける向きに作用する。その結果、素子チップ１００Ｃが金属ペースト層１１７から浮き上がって剥がれる等の不具合を効果的に抑制することができる。また、残留基板部１の側面は凹状湾曲断面形態となっており、切り欠き部１ｊ内に充填されたエポキシ樹脂の膨張応力を湾曲面に沿って種々の方向に分散でき、素子チップ１００Ｃの剥がれ等を一層起こりにくくすることができる。【００６４】
なお、第二発明の発光素子においても、その素子チップ１００Ｃを、図６の発光素子７００に示すように、残留基板部１の側面において、厚さ方向における第二主表面側末端位置に、外向きに突出する鍔状の突出部分１ｆを、断面増加部１ｇの一部をなす形で形成することもできる。その製造方法は、図７のような工程を同様に採用できる。【００６５】
なお、図１、図６、図９及び図１０の発光素子１００、７００、２００及び３００は、第二発明の要件も具備しており、該第二発明の実施形態を示すものでもある。
【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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