JP6306308B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

Description

実施形態は、半導体発光装置に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子を用いた照明装置が開発されている。例えば、青色の光を放出する窒化物半導体ＬＥＤと、青色光を吸収して黄色系の光を放出する蛍光体と、を組み合わせることで、白色の光を放出する半導体発光装置を構成することができる。このような半導体発光装置において、発光層から放出される光の取り出し効率を高めることは重要である。

特開２００８−２０５００５号公報

実施形態は、高効率の半導体発光装置を提供する。

実施形態に係る半導体発光装置は、発光層を含む積層体と、前記積層体の上に設けられた第１および第２電極と、前記積層体、前記第１および第２電極を覆う絶縁層と、前記第１電極に電気的に接続された第第１中間配線と、前記第２電極に電気的に接続された第２中間配線と、前記積層体の側面を覆う遮光部と、前記第１中間配線の上に設けられた第１ピラーと、前記第２中間配線の上に設けられた第２ピラーと、前記第１ピラーの端部及び前記第２ピラーの端部を露出させて、前記積層体および前記第１ピラー、前記第２ピラーを覆う封止部と、を備える。前記積層体は、第１導電形の第１半導体層の一部と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層の一部と、前記第２半導体層と、の間に設けられた前記発光層と、を含む第１部分と、前記第１部分に並設され、前記第１半導体層の残りの部分を含む第２部分と、を有する。前記第１電極は、前記第１部分において、前記第２半導体層の前記発光層とは反対側の面上に設けられる。前記第２電極は、前記第２部分において、前記第１半導体層の前記発光層に接する側の面上に設けられる。前記絶縁層は、前記積層体の前記第１電極および前記第２電極が設けられた側の表面と、その表面に接する側面と、を覆う。前記第１中間配線は、前記第１部分において前記絶縁層上に設けられ、前記第１電極に電気的に接続される。前記第２中間配線は、前記第２部分において前記絶縁層上に設けられ、前記第２電極と電気的に接続される。前記遮光部は、前記絶縁層上において、前記第１中間配線と、前記第２中間配線と、を囲み、前記積層体の前記側面を覆う。前記第１ピラーは、前記第１中間配線上に設けられ、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に延びる。前記第２ピラーは、前記第２中間配線上に設けられ、前記第１方向に延びる。前記第１中間配線、前記第２中間配線および前記遮光部は、前記絶縁層に接したアルミニウムを含む第１金属層と、前記第１金属層の上に設けられ、前記第１金属層よりも厚い銅を含む第２金属層と、を含む。

実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。 実施形態に係る半導体発光装置の構成を例示する模式図である。 実施形態に係る半導体発光装置の一部の構成を例示する模式的である。 実施形態に係る半導体発光装置の一部の構成を例示するグラフである。 実施形態の変形例に係る半導体発光装置を例示する模式的断面図である。 実施形態に係る半導体発光装置の製造過程を例示する模式断面図である。 図６に続く製造過程を表す模式断面図である。 図７に続く製造過程を表す模式断面図である。 図８に続く製造過程を表す模式断面図である。 実施形態の別の変形例に係る半導体発光装置を例示する模式的断面図である。

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る半導体発光装置１００を例示する模式図である。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、実施形態に係る半導体発光装置１００は、積層体１５と、第１電極４０と、第２電極５０と、第１再配線４３と、第２再配線５３と、遮光部５７と、第１ピラー４５と、第２ピラー５５と、封止部８０と、を含む。

積層体１５は、第１導電形の第１半導体層１０と、第２導電形の第２半導体層２０と、発光層３０と、を含む。そして、積層体１５は、第１部分１５ａと、第２部分１５ｂと、を有する。第１部分１５ａは、第１半導体層１０の一部と、第２半導体層２０と、第１半導体層１０の一部および第２半導体層２０の間に設けられた発光層３０と、を含む。第２部分１５ｂは、第１半導体層１０の残りの部分を含む。

ここで、第１導電形は、例えば、ｎ形であり、第２導電形は、第１導電形とは異なるｐ形である。実施形態はこれに限らず、第１導電形をｐ形、第２導電形をｎ形としても良い。

第１半導体層１０、第２半導体層２０及び発光層３０は、例えば、窒化物半導体を含む。第１半導体層１０は、例えば、ｎ形クラッド層を含む。第２半導体層２０は、例えば、ｐ形クラッド層を含む。発光層３０は、例えば、組成の異なる窒化物半導体を積層した量子井戸を含む。

積層体１５は、例えば、第１の面１５ｆと、第１の面１５ｆとは反対側の第２の面１５ｇと、を有する。第１の面１５ｆは、第１半導体層１０の発光層３０とは反対側の面である。第２の面１５ｇは、第２半導体層２０の発光層３０とは反対側の面である。

ここで、第１半導体層１０から第２半導体層２０に向かう方向をＺ軸方向（第１方向）とする。Ｚ軸に対して垂直な１つの軸をＸ軸（第２軸）とする。Ｚ軸とＸ軸とに対して垂直な軸をＹ軸（第３軸）とする。Ｚ軸（第１軸）は、第１の面１５ｆに対して垂直であり、第２の面１５ｆに対して垂直である。

例えば、基板上に、第１半導体層１０、発光層３０及び第２半導体層２０がこの順で結晶成長され、積層体１５が形成される。そして、この積層体１５の一部が、第２の面１５ｇの側から、第１半導体層１０に到達するまで除去される。これにより、第１半導体層１０の一部（第２部分１５ｂ）が露出する。そして、第１部分１５ａには発光層３０及び第２半導体層２０が残る。これにより、第２部分１５ｂは、第１部分１５ａとＸ−Ｙ平面内において並置される。

第１電極４０は、第２半導体層２０の第２の面１５ｇの側に設けられる。この例では、第１電極４０は、ｐ側電極４１と、ｐ側導電層４２と、を有する。ｐ側導電層４２は、第２の面１５ｇの側の第２半導体層２０の上に設けられている。ｐ側電極４１と第２半導体層２０との間に、ｐ側導電層４２の一部が設けられている。

第２電極５０は、積層体１５の第２部分１５ｂの第２の面１５ｇの側の面上に設けられる。すなわち、上記の露出した第１半導体層の一部の上に第２電極５０が設けられる。

だたし、実施形態はこれに限らず、第１電極４０には、ｐ側導電層４２が設けられていなくても良い。この場合には、ｐ側電極４１が、第２半導体層２０に接触する。

第１再配線４３は，第１電極４０と電気的に接続される。第２再配線５３は第２電極５０と電気的に接続される。遮光部５７は、第１再配線４３および第２再配線５３の周りに設けられ、積層体１５の外縁側面１５ｓを覆う。遮光部５７は、第１再配線４３及び第２再配線５３の何れか一方に電気的に接続される。また、遮光部５７は、第１再配線４３および第２再配線５３から隔離され、電気的に接続されていなくても良い。第１再配線４３、第２再配線５３および遮光部５７は、例えば、電界めっきにより形成される。

第１再配線４３、第２再配線５３および遮光部５７は、図示しないめっきシード層４７を含む（図３（ａ）参照）。第１再配線４３、第２再配線５３および遮光部５７は、発光層３０から放出される光を反射する部材を含む。各再配線４３、５３および遮光部５７は、積層体１５との間に設けられた絶縁層７０に接する面に、例えば、光波長４００ナノメートル（ｎｍ）から７００ｎｍの範囲において８０％以上の反射率を有する部材、例えば、アルミニウムを含む。

また、積層体１５は、好ましくは、その外縁側面１５ｓが第１面１５ｆ側に向くように傾けて形成する。すなわち、積層体１５は、第２面１５ｇの側が第１面１５ｆの側よりも狭くなるように傾いたテーパ状の外縁側面１５ｓを有することが望ましい。これにより、発光層３０から放射された光のうちの外縁側面１５ｓに向かって伝播する光は、外縁側面１５ｓを覆う遮光部５７により第１面１５ｆの方向に反射される。その結果、発光装置１００の発光効率を向上させることができる。また、第１面１５ｆに沿って横方向に放出される光に起因する色ムラを改善することもできる。

第１ピラー４５は、第１再配線４３の上に設けられ、両者は電気的に接続される。第１ピラー４５は、Ｚ軸方向に延びる。第２ピラー５５は、第２再配線５３の上に設けられ、両者は電気的に接続される。第２ピラー５５は、Ｚ軸方向に延びる。

図１（ａ）および（ｂ）には、各再配線の上にそれぞれ１つのピラーが設けられた例を示すが、実施形態はこれに限らない。第１再配線４３の上に設けられる第１ピラー４５の数は任意である。また、第２再配線５３の上に設けられる第２ピラー５５の数も任意である。

封止部８０は、第１ピラー４５の端部４５ｅ及び第２ピラー５５の端部５５ｅを露出させ、第１再配線４３と、第１ピラー４５と、第２再配線５３と、第２ピラー５５と、を覆う。第１ピラー４５の端部４５ｅは、第１ピラー４５の第１電極４０とは反対側に位置する。第２ピラー５５の端部５５ｅは、第２ピラー５５の第２電極５０とは反対側に位置する。すなわち、封止部８０は、第１ピラー４５の側面を覆い、第２ピラー５５の側面を覆う。

発光層３０から放射される光に対する封止部８０の反射率は、第１再配線４３、第２再配線５３および遮光部５７の反射率以下である。換言すれば、第１再配線４３、第２再配線５３および遮光部５７の反射率は、封止部８０の反射率よりも高い。これにより、発光層３０から放射される光のうちの封止材に吸収される分を、第１再配線４３、第２再配線および遮光部５７において反射させ、外部に取り出すことが可能となる。すなわち、発光層３０の放射光の取り出し効率を向上させることができる。

半導体発光装置１００は、絶縁層７０をさらに含む。絶縁層７０は、積層体１５、及び、その上に設けられた第１電極４０、第２電極５０を覆う。発光層３０の放射光に対する絶縁層７０の反射率は、各再配線および遮光部５７の反射率よりも低い。絶縁層７０は、絶縁性を有し、例えば、シリコン酸化膜を含む。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示す例において、半導体発光装置１００のＸ軸に沿った長さＬ_Ｘは、例えば、約６００マイクロメートル（μｍ）である。また、Ｙ軸に沿った長さは、例えば、長さ３００μｍである。ただし、実施形態はこれに限らず、半導体発光装置１００の寸法は任意である。

上記のように、半導体発光装置１１０は、第２の面１５ｇの側に第１電極４０及び第２電極５０を備え、発光層３０の放射光は、第１の面１５ｆから出射される。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施形態に係る半導体発光装置１００の構成を例示する模式図である。これらの図では、第１再配線４３、第２再配線５３および遮光部５７の構成を説明するために、第１ピラー４５、第２ピラー５５及び封止部８０を除去した状態の半導体発光装置１００を例示している。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に表したように、この例では、第１再配線４３および第２再配線５３は、積層体１５の第２の面１５ｇの側に設けられる。遮光部５７は、積層体１５の外縁側面１５ｓの少なくとも一部を覆う。また、第２再配線５３は、第１電極４０と第２電極５０との間の境界側面１５ｔの少なくとも一部と、を覆う。

絶縁層７０は、外縁側面１５ｓと、積層体１５の第２の面１５ｇの側を覆う。さらに、絶縁層７０は、境界側面１５ｔの少なくとも一部を覆う。この例では、絶縁層７０は、境界側面１５ｔの全てを覆う。これにより、第１電極４０と第２電極５０との間の絶縁性が向上し、例えば、信頼性を向上させることが可能である。

第２再配線５３は、絶縁層７０を介して、第１電極４０と、第２電極５０と、の間を覆うように設けられる。そして、第２再配線５３は、第１電極４０と第２電極５０との間から漏れる光を反射する。また、遮光部５７は、外縁側面１５ｓの少なくとも一部と、境界側面１５ｔの少なくとも一部を覆うよう形成される。これにより、外縁側面１５ｓおよび境界側面１５ｔから漏れる光を反射し取り出すことが可能になる。これにより、半導体発光装置１００の発光効率を向上させることができる。

絶縁層７０は、第１電極４０の一部と、第２電極５０の一部と、を覆う。具体的には、絶縁層７０は、第１電極４０のうちの第１再配線４３と接続される部分を除く、他の部分を覆う。絶縁層７０は、第２電極５０のうちの第２再配線５３と接続される部分を除く、他の部分を覆う。

そして、第１再配線４３は、絶縁層７０と、第１電極４０のコンタクト部と、を覆うように形成される。第２再配線５３も、絶縁層７０と、第２電極５０のコンタクト部と、を覆うように形成される。そして、第１再配線４３と第２再配線５３との間を電気的に絶縁するように、両者の間にスペースを設ける。

本実施形態に係る半導体発光装置１００では、発光層３０の放射光の一部は、直接、第１の面１５ｆから外部に出射する。そして、放射光の別の一部は、例えば、第１電極４０及び第２電極５０で反射し、進行方向を変え、第１の面１５ｆから出射する。さらに、第１電極４０と第２電極５０との間に向かう放射光は第２再配線５３により反射され、第１の面１５ｆから外部に出射する。また、外縁側面１５ｓに向かう放射光は、遮光部５７により反射され、進行方向を変えて第１の面１５ｆから出射する。

このように、半導体発光装置１００では、発光層３０の放射光は、第１の面１５ｆから出射するように構成されている。すなわち、他の面からの出射を抑制し、光の取り出し効率を向上させ、高い光出力を得ることができる。

例えば、ｐ側導電層４２として、発光層３０の放射光に対する反射率の高い材料、例えば、銀（Ａｇ）を用いる。また、ｐ側導電層４２として、光透過性の材料、例えば、ＩＴＯを用いても良い。この場合、発光層３０の放射光は、ｐ側導電層４２を通過し、第１再配線４３、および、第２再配線５３の一部で反射され、第１の面１５ｆに向かう。これにより、光取り出し効率を向上させることができる。

さらに、半導体発光装置１００では、積層体１５で発生する熱を、第１再配線４３及び第２再配線５３、さらに、それらに接続された第１ピラー４５及び第２ピラー５５を介して、外部に効率良く放散させる。これにより、発光層３０の温度上昇を抑制し、発光効率（内部量子効率）を向上させることが可能である。

図１（ａ）及び図２（ａ）に例示するように、積層体１５の第２の面１５ｇ上において、第１再配線４３および第２再配線５３は、発光層３０を含む積層体１５の第１部分１５ａの大部分を覆う。これにより、積層体１５の熱を効率良く放散させることができる。

図１（ｂ）に表すように、第１ピラー４５は、第１再配線４３を介して積層体１５の第１部分１５ａの上に設けられる。また、第２ピラー５５は、第２再配線５３を介して積層体１５の第１部分１５ａの一部を覆う。これにより、積層体１５で発生する熱は、第１ピラー４５および第２ピラー５５の両方を介して効率良く放散される。

このように、実施形態に係る半導体発光装置１００においては、発光層３０の放射光の取り出し効率、および、内部量子効率を向上させることができる。これにより、発光効率の高い半導体発光装置を実現することができる。

発光層３０は、複数の井戸層と、隣り合う２つの井戸層の間に設けられた障壁層と、を含む。すなわち、複数の井戸層と、複数の障壁層と、がＺ軸方向に交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構造を有する。

井戸層のエネルギーバンドギャップは、障壁層のエネルギーバンドギャップよりも小さい。そして、井戸層において、正孔および電子が再結合し光を放出する。

井戸層は、例えば、組成式Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）で表される窒化物半導体を含む。障壁層は、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む。また、障壁層に組成比Ｉｎ_ｙＧａ_１−ｙＮ（０＜ｙ＜１）で表される窒化物半導体を用いても良く、障壁層におけるＩｎ組成比ｙは、井戸層におけるＩｎ組成比ｘよりも小さい。このように構成される発光層３０は、例えば、３５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下のピーク波長を有する光を放射する。

なお、実施形態において、発光層３０の構成は、この例に限定される訳ではない。例えば、発光層３０は、単一量子井戸（ＳＱＷ：Single Quantum Well）構造であっても良い。この場合、発光層３０は、２つの障壁層と、その間に設けられた井戸層と、を含む。

図３は、実施形態に係る半導体発光装置の一部の構成を例示する断面図である。図３（ａ）は、再配線４３（５３）およびピラー４５（５５）の構成を表している。図３（ｂ）は、再配線の反射特性を表すグラフである。

図３（ａ）に表すように、絶縁層７０の上に、シード層４７と、メッキ層４９と、ピラー４５（５５）が順に設けられる。各再配線は、電界めっきにおいて電流を通電するためのシード層４７と、メッキ層４９と、を含む。

シード層４７は、単一の金属層でも、複数の金属を積層した積層構造を有しても良い。ただし、絶縁層７０に接する面において、光波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲における反射率が高い材料、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やその合金、銀（Ａｇ）やその合金、白金（Ｐｔ）やその合金、ニッケル（Ｎｉ）やその合金などを含む。

図３（ｂ）は、ガラス板の上にＡｌ（１００ｎｍ）およびチタン（Ｔｉ：２００ｎｍ）を順に積層し、ガラス板側から光を照射して測定した反射率（グラフＡ）と、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ（５ｎｍ／１００ｎｍ／２００ｎｍ）を積層した場合の反射率（グラフＢ）と、Ｔｉ（２００ｎｍ）の単層膜を形成した場合の反射率（グラフＣ）と、を表している。横軸は光波長であり、縦軸は反射率である。

グラフＡに表すように、ガラス板に接するＡｌ膜を含むことにより、可視光領域（光波長：４５０〜７５０ｎｍ）における反射率を８０％以上にすることができる。また、グラフＢは、ガラス板上に形成された積層膜がＡｌ膜を含むとしても、ガラス板に接する層がＴｉ膜であれば反射率は低下することを示している。

図４は、実施形態に係る半導体発光装置の一部の構成を例示するグラフである。例えば、シード層４７に含まれるＡｌ膜の厚さと、その反射率と、の関係を表している。グラフＤは、Ａｌ膜に光を垂直入射した場合の反射率であり、グラフＥは、立体角に対して積分した反射率である。同図に示すように、Ａｌ膜の厚さが３０ｎｍ以上であれば、８９％以上の反射率が得られる。

このように、シード層４７は、絶縁層７０に接する面に、好ましくは、光波長４００ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲における反射率が８０％以上のアルミニウムもしくはその合金、または、アルミニウムよりも反射率の高い銀もしくはその合金を用いる。そして、シード層４７は、例えば、３０ｎｍ以上の厚さを有するＡｌ膜を含むことが望ましい。

第１再配線４３及び第２再配線５３の厚さは、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下とする。各再配線の厚さは、放熱性と、電気的特性と、生産性と、を勘案して、適宜設定することができる。

絶縁層７０は、珪素酸化物及び珪素窒化物の少なくともいずれかを含むことができる。絶縁層７０には、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、リン・シリケート・ガラス（ＰＳＧ）、及び、ボロン・リン・シリケート・ガラス（ＢＰＳＧ）などの無機材料を用いることができる。絶縁層７０は、例えば、ＣＶＤにより形成される。絶縁層７０の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であり、好ましくは、４００ｎｍである。絶縁層７０の形成には、ＣＶＤの他に、蒸着またはスパッタなどを用いても良い。

さらに、絶縁層７０として、有機ＳＯＧ(Spin on Glass)または無機ＳＯＧ等のガラス材料を用いても良い。有機ＳＯＧ膜として、例えば、メチルシルセスキオキサン膜を用いることができる。無機ＳＯＧ膜として、水素化シルセスキオキサン膜を用いることができる。無機ＳＯＧ膜として、例えば、シラノールのアルコール溶液を塗布し、熱処理した膜を用いることができる。

また、絶縁層７０として、低誘電率層間絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）などを用いることもできる。さらに、絶縁層７０として、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、及び、シリコーン系材料等の樹脂系材料を用いても良い。この場合、絶縁層７０の厚さは、例えば、１０００ｎｍ以上、２００００ｎｍ以下である。

絶縁層７０の放射光に対する反射率は、第１再配線４３および第２再配線５３の反射率よりも低く、絶縁層７０には、例えば、透光性の材料を用いることができる。

ｐ側導電層４２には、任意の導電材料を用いることができる。ｐ側導電層４２は、第２半導体層２０に対するコンタクト電極として機能する。

ｐ側導電層４２として、例えば、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ及びＰｄの少なくともいずれかを含む膜を用いることができる。ｐ側導電層４２として、Ｎｉ膜、Ａｕ膜、Ａｇ膜、Ａｌ膜及びＰｄ膜から選択された少なくとも２つ以上を含む積層膜を用いることができる。好ましくは、ｐ側導電層４２として、Ａｇ膜、Ａｌ膜及びＰｄ膜のいずれか、または、Ａｇ膜、Ａｌ膜及びＰｄ膜の少なくとも２つ以上を含む積層膜のいずれかを用いる。これにより、短波長の光（紫外光〜青色光）に対する高い反射率が得られる。これにより、高い光取り出し効率が得られる。

また、ｐ側導電層４２として、透光性の金属酸化物を用いることができる。例えば、ｐ側導電層４２として、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３及びＺｎＯの少なくともいずれかを用いることができる。

ｐ側導電層４２の形成には、例えば、スパッタ及び蒸着などを用いることができる。ｐ側導電層４２が単層である場合、ｐ側導電層４２の厚さは、例えば、０．２μｍである。

ｐ側電極４１および第２電極５０には、例えば、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜を用いることができる。このとき、Ｎｉ膜の厚さは、例えば約１００ｎｍであり、Ａｕ膜の厚さは、例えば約１００ｎｍである。または、ｐ側電極４１および第２電極５０には、例えば、Ｔｉ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜を用いることができる。このとき、Ｔｉ膜の厚さは、例えば５０ｎｍであり、Ｎｉ膜の厚さは、例えば約１００ｎｍであり、Ａｕ膜の厚さは、例えば約１００ｎｍである。

ｐ側電極４１の材料、厚さ及び構成は、第２電極５０の材料、厚さ及び構成と同じであることが好ましい。ｐ側電極４１及び第２電極５０の形成には、例えば、スパッタ及び蒸着を用いることができる。

封止部８０には、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁性の樹脂を用いることができる。封止部８０は、例えば、石英フィラーやアルミナフィラーなどを含むことができる。これらのフィラーを含むことにより、封止部８０の熱伝導性が向上し、放熱性を向上することができる。

また、封止部８０は、例えば、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＴｉＯ_２、ＢａＳＯ_４、ＺｎＳ及びＣａＣＯ_３よりなる群から選択された少なくともいずれかを含むフィラーを含んでも良い。これにより、封止部８０における反射率が高まり、積層体１５の第１の面１５ｆ以外の面からの漏れ光をさらに抑制することができる。

また、上記の熱伝導性と向上させるフィラーと、反射率を向上させるフィラーと、を混合して用いても良い。ただし、実施形態はこれに限らず、封止部８０には、任意の絶縁材料を用いることができる。また、フィラーは含まれなくても良い。

図５は、実施形態の変形例に係る半導体発光装置１１０の構成を例示する模式的断面図である。実施形態に係る半導体発光装置１１０は、波長変換層９０をさらに含む。他の構成要素、および、その組み合わせは、半導体発光装置１００と同じである。

波長変換層９０は、積層体１５の第１の面１５ｆの少なくとも一部の上に設けられる。波長変換層９０は、発光層３０の放射光の一部を吸収し、その放射光の波長とは異なる波長の光を放出する。例えば、波長変換層９０は、例えば、蛍光体を含む。波長変換層９０に含まれる蛍光体は、互いに異なる波長の光を放出する複数の蛍光体を含んでも良い。また、波長変換層９０は、異なる種類の蛍光体をそれぞれ含む複数の蛍光体層を積層した構造でも良い。例えば、発光層３０から放出される光が、紫外線、紫光または青光であり、蛍光体から放出される光は、黄光または赤光である。波長変換層９０から放出される光（変換光）と、発光層３０の放射光と、の合成光は、例えば、実質的に白色光である。

この例では、波長変換層９０は、第１の面１５ｆの全体を覆っている。実施形態はこれに限らず、第１の面１５ｆの一部は、波長変換層９０で覆われていなくても良い。

以下、図６〜図９を参照し、実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を説明する。図６（ａ）〜図９（ｃ）は、半導体発光装置１１０の製造過程の１つの例を表す模式断面図である。この例では、複数の半導体発光装置１１０を１つのウェーハ内に一括して形成する。

図６（ａ）は、基板５の上に形成された第１半導体層１０、第２半導体層２０および発光層３０を表す断面図である。例えば、ＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法を用いて、基板５の上に第１半導体層１０、発光層３０および第２半導体層２０を順に成長させる。基板５は、例えば、シリコン基板である。また、基板５としてサファイア基板を用いても良い。第１半導体層１０、発光層３０および第２半導体層２０は、例えば、窒化物半導体であり、窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む。

第１半導体層１０は、例えば、ｎ形ＧａＮ層である。また、第１半導体層１０は、基板５の上に設けられたバッファ層と、バッファ層の上に設けられたｎ形ＧａＮ層と、を含む積層構造を有しても良い。第２半導体層２０は、例えば、発光層３０の上に設けられたｐ形ＡｌＧａＮ層と、その上に設けられたｐ形ＧａＮ層と、を含む。

図６（ｂ）は、第２半導体層２０および発光層３０を選択的に除去し、第１半導体層１０を露出させた状態を表している。例えば、図示しないエッチングマスク用いて、第２半導体層２０および発光層３０を選択的にエッチングし、第１半導体層１０を露出させる。第２半導体層２０および発光層３０のエッチングには、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いる。

次に、図６（ｃ）に表すように、第１半導体層１０を選択的に除去し、基板５の上に複数の積層体１５を形成する。例えば、第２半導体層２０および発光層３０を覆うエッチングマスク（図示しない）を第１半導体層１０の上に設ける。続いて、ＲＩＥ法を用いて第１半導体層１０をエッチングし、基板５に至る深さの溝１９を形成する。溝１９は、基板５をエッチングし、第１の面１５ｆよりも深く形成する。溝１９は、第１電極４０および第２電極５０を形成した後に形成しても良い。また、溝１９の側壁である積層体１５の外縁側面１５ｓは、例えば、第２面１５ｇの側が狭くなるように傾いたテーパ形状とする。

また、図６（ｃ）に示すように、積層体１５の第１の面１５ｆは、基板５に接する面であり、第２の面１５ｇは、第１半導体層１０および第２半導体層２０の表面である。

次に、図６（ｄ）に表すように、積層体１５の第２の面１５ｇに第１電極４０と第２電極５０とを形成する。第１電極４０は、第２半導体層２０の上に形成する。第２電極５０は、第１半導体層１０の上に形成する。第１電極４０は、第２電極５０よりも広い面積を有するように形成される。

第１電極４０および第２電極５０は、例えば、スパッタ法、蒸着法等で形成する。第１電極４０および第２電極５０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。

次に、図７（ａ）に表すように、基板５の上に積層体１５を覆う絶縁層７０を形成する。さらに、絶縁層７０には、積層体１５の上に設けられた第１電極４０に連通する開口、および、第２電極５０に連通する開口を形成する。

次に、図７（ｂ）に表すように、絶縁層７０の上に金属膜（シード層４７）を形成する。シード層４７は、絶縁膜７０の開口に露出した第１電極４０および、第２電極５０を覆う。シード層４７は、絶縁層７０に接する面に、例えば、発光層３０の放射光に対する反射率が８０％以上の部材を含むことが望ましい。

次に、図７（ｃ）に表すように、シード層４７上にレジストマスク９１を形成する。レジストマスク９１は、開口９１ａと開口９１ｂとを含む。開口９１ａは、第１電極４０の上に設けられ、開口９１ｂは、第２電極５０の上に設けられる。

続いて、図７（ｄ）に表すように、電界メッキを用いて第１再配線４３と、第２再配線５３と、溝１９の内面を覆う遮光部５７と、を形成する。すなわち、シード層４７を電流経路として、レジストマスク９１の開口９１ａ、９１ｂおよび溝１９の内部に、例えば、銅（Ｃｕ）をメッキし、第１再配線４３、第２再配線５３および遮光部５７を選択的に形成する。

第１再配線４３は、絶縁層７０の開口を介して第１電極４０に電気的に接続される。第２再配線５３は、絶縁層７０の開口を介して第２電極５０に電気的に接続される。

次に、図８（ａ）に表すように、開口９２ａと開口９２ｂとを有するレジストマスク９２を形成する。例えば、レジストマスク９１を溶剤もしくは酸素プラズマを使って除去した後、フォトリソグラフィを用いて新たにレジストマスク９１を形成する。また、レジストマスク９１の上に、レジストマスク９２を重ねて形成しても良い。

続いて、図８（ａ）に示すように、開口９２ａおよび９２ｂの内部にそれぞれ第１ピラー４５および第２ピラー５５を形成する。第１ピラー４５および第２ピラー５５は、例えば、電界メッキを用いて形成する。第１ピラー４５および第２ピラー５５は、例えば、銅メッキにより形成する。

続いて、図８（ｂ）に表すように、レジストマスク９２を、例えば、溶剤もしくは酸素プラズマを用いて除去する。続いて、図８（ｃ）に表すように、第１ピラー４５、第２ピラー５５、第１再配線４３および第２再配線５３をマスクとして、シード層４７の露出した部分をウェットエッチングにより除去する。これにより、第１再配線４３と第２再配線５３との間の電気的な接続を分断する。

次に、図８（ｄ）に表すように、絶縁層７０の上および第１ピラー４５、第２ピラー５５を覆う封止部８０を形成する。封止部８０は、例えば、カーボンブラックを含有し、発光層３０の放射光を遮光する。また、封止部８０は、例えば、酸化チタンなど、発光層３０の放射光を反射する部材を含有しても良い。

図９（ａ）に表すように、積層体１５から基板５を除去する。なお、図９（ａ）〜図９（ｃ）では、図８（ｄ）に示す断面の上下を逆に表している。

基板５がシリコン基板の場合、例えば、ウェットエッチングにより基板５を選択的に除去することができる。基板５がサファイア基板の場合には、例えば、レーザーリフトオフ法により基板５を除去する。

次に、積層体１５の第１の面１５ｆに微細な凹凸を形成する。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半導体層１０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、図９（ａ）に表すように、第１の面１５ｆに凹凸を形成することができる。また、第１の面１５ｆの上にレジストマスクを形成し、第１半導体層１０の表面を選択的にエッチングしても良い。このように、第１の面１５ｆに凹凸を形成することにより、発光層３０の放射光の取り出し効率を向上させることができる。

次に、図９（ｂ）に示すように、第１の面１５ｆの上に波長変換層９０を形成する。波長変換層９０は、例えば、蛍光体９５を分散した樹脂層である。波長変換層９０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を用いて形成される。

続いて、積層体１５の第２の面１５ｇの側において、封止部８０の表面を研削し、第１ピラー４５および第２ピラー５５のそれぞれの端部を露出させる。第１ピラー４５の端部４５ｅは、例えば、ｐ側外部端子として機能し、第２ピラー５５の端部５５ｅは、例えば、ｎ側外部端子として機能する。

次に、図９（ｃ）に示すように、隣り合う積層体１５の間において、波長変換層９０、絶縁層７０および封止部８０を切断する。これにより、積層体１５を含む半導体発光装置１００を個片化する。波長変換層９０、絶縁層７０および封止部８０の切断は、例えば、ダイシングブレードを用いて行う。また、レーザ照射により切断しても良い。

次に、図１０を参照して、実施形態の別の変形例に係る半導体発光装置１２０を説明する。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、実施形態に係る半導体発光装置１２０の構成を例示する模式図である。これらの図では、第１再配線４３、第２再配線５３および遮光部５７の構成を説明するために、第１ピラー４５、第２ピラー５５及び封止部８０を除去した状態の半導体発光装置１２０を例示している。図１０（ａ）は平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

この例では、第２電極５０は、積層体１５の中央に設けられる。すなわち、積層体１５のＸ方向における中央部に第２部分１５ｂが設けられ、その両側に第１部分１５ａが設けられる。

絶縁層７０は、外縁側面１５ｓと、積層体１５の第２の面１５ｇの側を覆う。さらに、絶縁層７０は、第１部分１５ａと第２部分１５ｂとの間の境界側面１５ｔの少なくとも一部を覆う。この例では、絶縁層７０は、境界側面１５ｔの全てを覆う。

第１再配線４３および第２再配線５３は、積層体１５の第２の面１５ｇの側に設けられる。第１再配線４３は、２つの第１部分１５ａの第２面側にそれぞれ第１電極４０を覆うように設けられる。第２再配線５３は、第２部分１５ｂの第２面側に設けられ、境界側面１５ｔを越えて第１の部分１５ａの側に延在する。

遮光部５７は、積層体１５の外縁側面１５ｓの少なくとも一部を覆う。また、第２再配線５３は、第１電極４０と第２電極５０との間の境界側面１５ｔの少なくとも一部と、を覆う。

第２再配線５３は、２つの第１電極４０と、その間に設けられた第２電極５０と、の隙間を覆うように設けられる。そして、第２再配線５３は、第１電極４０と第２電極５０との間から漏れる光を反射する。また、遮光部５７は、外縁側面１５ｓの少なくとも一部を覆うよう形成される。これにより、外縁側面１５ｓおよび境界側面１５ｔから漏れる光を反射し取り出すことが可能になる。これにより、半導体発光装置１２０の発光効率を向上させることができる。

本願明細書において、「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）のIII−Ｖ族化合物半導体を含み、さらに、Ｖ族元素としては、Ｎ（窒素）に加えてリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などを含有する混晶も含むものとする。またさらに、導電型などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。

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。

５・・・基板、 １０・・・第１半導体層、 １５・・・積層体、 １５ａ・・・第１部分、 １５ｂ・・・第２部分、 １５ｆ・・・第１の面、 １５ｇ・・・第２の面、 １５ｓ・・・外縁側面、 １５ｔ・・・境界側面、 １９・・・溝、 ２０・・・第２半導体層、 ３０・・・発光層、 ４０・・・第１電極、 ４１・・・ｐ側電極、 ４２・・・ｐ側導電層、 ４３・・・第１再配線、 ４５・・・第１ピラー、 ４５ｅ、５５ｅ・・・端部、 ４７・・・シード層、 ４９・・・メッキ層、 ５０・・・第２電極、 ５３・・・第２再配線、 ５５・・・第２ピラー、 ５７・・・遮光部、 ７０・・・絶縁層、 ８０・・・封止部、 ９０・・・波長変換層、 ９１、９２・・・レジストマスク、 ９１ａ、９１ｂ、９２ａ、９２ｂ・・・開口、 ９５・・・蛍光体、 １００、１１０、１２０・・・半導体発光装置

Claims (6)

1. 積層体であって、
   第１導電形の第１半導体層の一部と、
   第２導電形の第２半導体層と、
   前記第１半導体層の一部と、前記第２半導体層と、の間に設けられた発光層と、
   を含む第１部分と、
   前記第１部分に並設され、前記第１半導体層の残りの部分を含む第２部分と、
   を有する積層体と、
   前記第１部分において、前記第２半導体層の前記発光層とは反対側の面上に設けられた第１電極と、
   前記第２部分において、前記第１半導体層の前記発光層に接する側の面上に設けられた第２電極と、
   前記積層体の前記第１電極および前記第２電極が設けられた側の表面と、その表面に接する側面と、を覆う絶縁層と、
   前記第１部分において前記絶縁層上に設けられ、前記第１電極に電気的に接続された第１中間配線と、
   前記第２部分において前記絶縁層上に設けられ、前記第２電極と電気的に接続された第２中間配線と、
   前記絶縁層上において、前記第１中間配線と、前記第２中間配線と、を囲み、前記積層体の前記側面を覆う遮光部と、
   前記第１中間配線上に設けられ、前記第１半導体層から前記第２半導体層に向かう第１方向に延びる第１ピラーと、
   前記第２中間配線上に設けられ、前記第１方向に延びる第２ピラーと、
   前記第１ピラーの端部及び前記第２ピラーの端部を露出させて、前記積層体および前記第１ピラー、前記第２ピラーを覆う封止部と、
   を備え、
   前記第１中間配線、前記第２中間配線および前記遮光部は、前記絶縁層に接したアルミニウムを含む第１金属層と、前記第１金属層の上に設けられ、前記第１金属層よりも厚い銅を含む第２金属層と、を含む半導体発光装置。
2. 前記第２中間配線は、前記第２部分から前記第１部分に延在し、前記発光層および前記第２半導体層の側面を覆う請求項１記載の半導体発光装置。
3. 前記遮光部は、前記第１中間配線および前記第２中間配線から電気的に分離された請求項１または２に記載の半導体発光装置。
4. 前記第１中間配線層は、前記第１電極と前記第１ピラーとの間の部分を有し、
   前記第２中間配線層は、前記第２電極と前記第２ピラーとの間の部分を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
5. 前記遮光部は、前記第１中間配線および前記第２中間配線のいずれか１つと電気的に接続される請求項１または２に記載の半導体発光装置。
6. 前記積層体上に設けられ、前記発光層から放射される光の波長を変換する波長変換層をさらに備え、
   前記第１半導体層は、前記発光層と前記波長変換層との間に位置し、
   前記波長変換層は、前記積層体上から前記遮光部上に延在し、
   前記遮光部は、前記波長変換部と前記封止部から露出した端面を有し、
   前記積層体と前記波長変換層との間、および、前記遮光部と前記波長変換層との間に基板を介在させない請求項１〜５に記載の半導体発光装置。

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