CN103354955B - 半导体发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在使用大型粘贴半导体发光元件的半导体发光元件中，使光取出效率提高的技术。本发明的半导体发光装置（90）包含：半导体发光元件（1），其具有依次层积有p型半导体层（43）、活性层（42）以及n型半导体层（41）的半导体层积体（40）和接合于所述半导体层积体（40）的所述p型半导体层（43）侧的导电性支承基板（10）；透光性密封树脂（92），其覆盖所述半导体层积体（40）；荧光体粒子（93），其被包含在所述透光性密封树脂（92）中，其中，所述半导体层积体（40）通过贯通所述p型半导体层（43）、所述活性层（42）以及所述n型半导体层（41）的槽（2）而被分割成至少两个半导体块（45a～45d），所述槽（2）的宽度（W）比所述荧光体粒子（93）的平均粒径小。

Description

半导体发光装置
技术领域
本发明涉及半导体发光装置及其制造方法，尤其是涉及组合了半导体发光元件和波长变换用荧光体的半导体发光装置。
背景技术
近年来，期望半导体发光元件的大型化。但是，若半导体发光元件的尺寸增大，则该元件的半导体层积体中包含不良区域的可能性变高。在半导体层积体的局部包含不良区域的半导体发光元件即使大部分的半导体层积体为合格区域也会被判定为不良品。因此，可由一个晶圆形成的合格的大型半导体发光元件的数量减少，结果导致成品率差。另外，也存在合格区域被浪费的问题。
已知有为了有效地使用合格区域而将多个小型元件结合形成大型芯片的方法(例如专利文献1)。该方法中，以不包含不良品的小型元件的方式对大型芯片进行切割，并且由与不良品小型元件一同残留的合格的小型元件切割中型芯片。由此，减少浪费的合格区域，从大型芯片及中型芯片的角度来看，能够提高芯片的成品率。
另外，已知有将半导体层积体粘贴于导电性基板(将其称为“支承基板”)，将用于使半导体层积体生长的基板(将其称为“生长基板”)剥离的半导体发光元件(所谓的“粘贴半导体发光元件”)(例如专利文献2～3)。
专利文献1：(日本)特开2010－192837号公报
专利文献2：(日本)特开2004－266240号公报
专利文献3：国际公开第2003/065464号小册子
若要形成包含多个小型元件的半导体发光元件并将其与波长变换用荧光体粒子一同使用而形成白色发光装置，则在小型元件之间填充荧光体粒子，通过荧光体粒子对从此射出的光进行遮光。其结果，光取出效率变差。
另外，作为半导体发光元件大型化时的问题，存在光取出效率降低的问题。在半导体层积体的活性层产生的光的一部分一边在半导体层积体的上下面反射一边在横向传播。到达半导体层积体侧面的光向元件外侧射出。在大型的半导体发光元件中，光到达侧面为止的平均距离增长，因此，反射次数增加。光反射时(尤其是在半导体层积体与基板之间的界面进行反射时)，引起光的吸收，因此，若反射次数增加，则取出的光的强度降低。
尤其是，在使用了氮化物半导体层积体的粘贴半导体发光元件中，由于活性层与基板之间的距离(p型半导体层的厚度)短，故而在活性层产生的光中，未被取出至外部而反复反射的光具有在半导体层积体与基板的界面被吸收的倾向，因此，期望将半导体发光元件的大型化后的光取出效率提高。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种将使用大型的粘贴半导体发光元件的半导体发光装置中的光取出效率提高的半导体发光装置及其制造方法。
本发明的半导体发光装置包括：半导体发光元件，其具有依次层积有p型半导体层、活性层以及n型半导体层的半导体层积体和接合于所述半导体层积体的所述p型半导体层侧的导电性支承基板；透光性密封树脂，其覆盖所述半导体层积体；荧光体粒子，其被包含在所述透光性密封树脂内，其中，所述半导体层积体通过贯通所述p型半导体层、所述活性层以及所述n型半导体层的槽而被分割成至少两个半导体块，所述槽的宽度比所述荧光体粒子的平均粒径小。
本发明的半导体发光装置的制造方法中，所述半导体发光装置包括：半导体发光元件，其具有层积有p型半导体层、活性层以及n型半导体层的半导体层积体和接合于所述半导体层积体的所述p型半导体层侧的导电性支承基板；透光性密封树脂，其覆盖所述半导体层积体；荧光体粒子，其被包含在所述透光性密封树脂内，其中，所述制造方法包含：制造所述半导体发光元件的元件制造工序；利用包含所述荧光体粒子的所述透光性密封树脂覆盖所述半导体发光元件的被覆工序，所述半导体层积体在所述被覆工序之前通过槽而被分割成至少两个半导体块，所述槽的宽度比所述荧光体粒子的平均粒径小。
本发明的半导体发光装置中，由于半导体层积体被分割成多个半导体块，故而在活性层发出的光到达侧面为止的平均距离缩短。因此，能够减少半导体层积体内的反射次数，能够提高光取出效率。而且，槽的宽度比所述荧光体粒子的平均粒径小，故而在制造半导体发光装置时，能够抑制荧光体粒子在槽内堆积的情况。因此，能够提高光取出效率。
根据本发明的制造方法，将槽的宽度设为比所述荧光体粒子的平均粒径小，故而，在被覆工序中，能够抑制荧光体粒子在槽内堆积的情况。因此，能够制造提高了光取出效率的半导体发光装置。
根据本发明的半导体发光装置，由于不易在槽内堆积荧光体粒子，故而成为使用提高了光取出效率的大型的粘贴半导体发光元件的半导体发光装置。另外，根据本发明的制造方法，能够制造使用提高了光取出效率的大型的粘贴半导体发光元件的半导体发光装置。
附图说明
图1A是实施方式1的半导体发光装置的概略剖面图；
图1B是实施方式1的半导体发光装置的部分放大俯视图；
图1C是图1B的Y－Y线的概略剖面图；
图2A是实施方式1的半导体发光元件的概略俯视图；
图2B是图1的X－X线的概略剖面图；
图3A是实施方式1的半导体发光元件的概略俯视图；
图3B是实施方式1的半导体发光元件的概略俯视图；
图4A是实施方式1的半导体发光元件的概略俯视图；
图4B是实施方式1的半导体发光元件的概略俯视图；
图4C是实施方式1的半导体发光元件的概略俯视图；
图5A是用于说明图2的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图5B是用于说明图2的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图5C是用于说明图2的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图5D是用于说明图2的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图5E是用于说明图2的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图5F是用于说明图2的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图5G是用于说明图2的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图5H是用于说明图2的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图5I是用于说明图2的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图5J是用于说明图2的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图5K是用于说明图2的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图5L是用于说明图2的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图6是用于说明实施方式1的半导体发光元件的芯片化工序的概略俯视图；
图7是用于说明目前的大型半导体发光元件的芯片化工序的概略俯视图；
图8是实施方式2的半导体发光元件的概略剖面图；
图9是实施方式3的半导体发光元件的概略剖面图；
图10A是用于说明实施方式4的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图10B是用于说明实施方式4的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图10C是用于说明实施方式4的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图10D是用于说明实施方式4的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图10E是用于说明实施方式4的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图10F是用于说明实施方式4的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图10G是用于说明实施方式4的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图10H是用于说明实施方式4的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图10I是用于说明实施方式4的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图10J是用于说明实施方式4的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图11A是用于说明实施方式5的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图11B是用于说明实施方式5的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图11C是用于说明实施方式5的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图12A是用于说明实施方式6的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图12B是用于说明实施方式6的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图12C是用于说明实施方式6的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图；
图12D是用于说明实施方式6的半导体发光元件的制造方法的概略剖面图。
标记说明
1、1’：半导体发光元件
2：槽
2b：槽的底部
10：支承基板
20：接合层
30：反射层
40：半导体层积体
40a～40h：半导体块
41：n型半导体层
42：发光层
43：p型半导体层
45：外侧面
46：内侧面
50：n侧电极
51：导电线
55：延伸电极
60：外侧保护膜
70：背面金属化层
80：保护膜
81：贯通孔
90：发光装置
91：外壳
92：密封树脂
93：发光体层
93a：荧光体粒子
93b：荧光体粒子
A：半导体发光元件的宽度
B：半导体块的宽度
W：槽的宽度
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在以下说明中，根据需要使用表示特定的方向及位置的用语(例如“上”、“下”、“右”、“左”及包含这些用语的其他用语)。这些用语的使用是为了容易参照附图理解本发明，并不是通过这些用语的意思来限定本发明的技术范围。另外，多个附图中出现同一标记的部分表示同一部分或部件。
＜实施方式1＞
图1A～图1C表示本实施方式的半导体发光装置90，包含：安装在外壳91的凹部内的半导体发光元件1；覆盖半导体层积体40的透光性密封树脂92，在透光性密封树脂92中包含荧光体粒子93，其堆积在半导体发光元件1的周围。在图1B及图2B中，荧光体粒子93作为球状粒子进行了图示，但荧光体粒子93也可以不是球状。例如，荧光体粒子93也可以是不规则的形状。无论其形状如何，各个荧光体粒子具有各自的平均粒径。
图2A及图2B表示半导体发光元件1，在导电性的支承基板10的上表面层积有接合层20、保护层80、反射层30、半导体层积体40。半导体层积体40通过槽2被分割成多个(在图1中为四个)，形成半导体块40a～40d。如图2所示，各半导体块40a～40d依次层积p型半导体层43(43a、43d)、活性层42(42a、42d)以及n型半导体层41(41a、41d)而构成。
在半导体块40a～40d的n型半导体层41a～41d形成有n侧焊盘50(50a～50d)。半导体块40a～40d的表面除了n侧焊盘50的一部分之外均被透光性的外侧保护膜60覆盖。
在支承基板10的背面形成有背面金属化层70。背面金属化层70作为支承基板10的欧姆电极而发挥作用。
在反射层30中的n侧焊盘50的正下方区域未形成反射层30，而是优选配置绝缘膜(例如SiO2膜)。即，成为如下方式，即，在图2的反射膜30中的n侧焊盘50的正下方配置绝缘膜，在其周围设置反射膜30。由此，能够防止电流仅在n侧焊盘50的正下方流动。
另外，在设置与n侧焊盘50电连接的延伸电极(后述)的情况下，n侧焊盘50及延伸电极也可以都不与n型半导体层41相接。例如，也可以在n型半导体层41与n侧焊盘50及延伸电极之间的一部分(例如，n侧焊盘50与n型半导体层41之间)配置绝缘膜，其它部分(例如，延伸电极)与n型半导体层41接触。在该情况下，也可以在p型半导体层43的整个表面设置反射层30。
此外，在本实施方式中，设置保护层80，而且在保护层80形成贯通孔81a，但优选贯通孔81a不形成在n侧焊盘50的正下方。另外，保护层80及贯通孔81a不是必须的，也可以省略。在形成贯通孔81的情况下，在形成接合层时接合层的材料被填充于贯通孔81。
本发明的半导体发光装置90由于槽2的宽度W(图2A)比荧光体粒子93的平均粒径小，故而能够抑制荧光体粒子93堆积于槽2中的情况(图1C)。另外，通过槽2能够排列荧光体粒子93(93a)。因此，从槽2取出的光几乎都基于荧光体粒子93a而进行波长变换并发出荧光。另一方面，由于堆积在槽2以外的荧光体粒子93(93b)存在疏密，故而来自半导体发光元件1的上表面的光的一部分未进行波长变换而从荧光体粒子93b的间隙被取出至外部。通过对来自槽2的荧光和来自半导体发光元件1的上表面的发光(未进行波长变换的光)进行混色，则能够得到平衡良好的白色光。
如果槽2的宽度W和荧光体粒子93的平均粒径的比率为1：1.2～1：10，则荧光体粒子93沿槽2高效地排列，故而优选。
另外，优选槽2上的荧光体粒子93的密度比半导体发光元件1的半导体层积体40上的荧光体粒子93的密度大。由此，将来自槽2的荧光和来自半导体发光元件1的上表面的发光平衡性良好地进行混色，能够得到白色光。
另外，平均粒径不同的第二荧光体粒子优选堆积在上述荧光体粒子之上。第二荧光体粒子的平均粒径也可以比荧光体粒子93的平均粒径小。此外，第二荧光体粒子的平均粒径也可以比槽宽度小。由此，能够在荧光体粒子93的间隙堆积第二荧光体粒子，故而容易使由荧光体粒子构成的荧光体层的厚度比较均匀。因此，能够得到色度不均较少的半导体发光装置90。
此外，在制造工序中，由于平均粒径大的荧光体粒子93先沉降而将槽2密封，故而之后平均粒径小的第二荧光体粒子即使沉降也不易在槽2中堆积。
参照图2A及图2B对适合本实施方式的半导体发光装置90的半导体发光元件1进行详细说明。
本实施方式的半导体发光元件1可以说支承基板10经由保护层80和反射层30接合于半导体块40a～40d的p型半导体层43a、43d侧。而且，半导体层积体40a、40d由贯通p型半导体层43a、43d、活性层42a、42d以及n型半导体层41a、41d的槽2而被分割成多个半导体块40a～40d。
若半导体层积体40通过槽2而被分割成多个半导体块40a～40d，则从活性层42a、42d在横向传播的光可以从半导体块40a～40d的侧面中面向外侧的外侧面45a～45d以及面向槽2的内侧面46a～46d中的任一面射出。从内侧面46a～46d射出的光在槽2中反射(例如，向半导体块40a、40b之间的槽2射出的光在内侧面46a、46b之间反射)，被取出至槽2的外侧。
在不存在槽2的大型的半导体发光元件中，在半导体层积体中沿横向传播的光一边在半导体层积体的上下面被反射，一边从外侧面(相当于图1的外侧面45a～45d)向外部射出。另一方面，在图1所示的本发明的半导体发光元件1中，光不仅可以从外侧面45a～45d向外部射出，也可以从内侧面46a～46d向外部射出。因此，本发明的半导体发光元件1与目前的大型半导体发光元件相比，从发光到射出的平均传播距离减少至约1/2。因此，在半导体层积体40的内部反射的次数也减少至约1/2。在半导体层积体40的内部反射时会引起光的吸收，因此，若反射次数减少，则被取出至外部的光的强度提高。
这样，通过将半导体层积体40分割成多个半导体块40a～40d，能够缩短在活性层42发出的光到达侧面45a～45d、46a～46d的平均距离，故而能够降低在半导体层积体40内部的反射次数，能够提高光取出效率。
在本实施方式中，优选在支承基板10与半导体层积体40之间包含反射层30(图2)。光的吸收在半导体层积体40与支承基板10之间的界面进行反射时较大，这是因为容易引起支承基板10对光的吸收。因此，如本实施方式，能够高效地反射从半导体层积体40朝向支承基板10方向的光，能够抑制光的吸收。由于包含反射层30，从而能够较高地维持在半导体层积体40中传播的光强度，能够提高光取出效率。
在本发明的半导体发光元件中，若将p型半导体层43和n型半导体层41的厚度的比率设为1：3～1：50，则能够使p型半导体层43比较薄。本发明为粘贴半导体发光元件，故而若p型半导体层43薄，则活性层42接近支承基板10(图2)。即，活性层42发出的光容易被接近的支承基板10吸收，故而光取出效率容易变差。但是，在本发明中，通过槽2将半导体层积体40分割成多个半导体块40a～40d，因此，能够抑制光射出外部之前的吸收，缓和光取出效率的恶化。
在p型半导体层43薄的情况下，优选在支承基板10与半导体层积体40之间设置反射层30。在活性层42发出的光被接近的支承基板10吸收之前在反射层30被反射，因此，能够有效抑制在支承基板10的光吸收。
反射层30能够由金属膜形成。由此，能够使反射层30作为用于使在p型半导体层43与支承基板10之间导通的p侧电极发挥作用。尤其是，金属膜为Ag膜或Al膜时，光的反射率高，故而能够提高半导体发光元件1的光取出效率。
如图2所示，优选在支承基板10与半导体层积体40之间从支承基板10侧还依次包含绝缘性的保护膜80、反射层30。
通过在活性层42与支承基板10之间配置反射层30，能够抑制在半导体层积体40的内部传播的光的吸收。
而且，若在支承基板10与反射层30之间配置绝缘性的保护膜80，则阻碍反射层30与支承基板10之间的导通。因此，需要在保护膜80设置贯通孔81(81a～81d)来确保他们之间的导通。通过适当设计该贯通孔81的形状、尺寸及形成位置，能够控制在半导体层积体40中流动的电流的路径。例如，在图1的矩形的半导体块40a中，若n侧焊盘50a和贯通孔81a位于对角而形成，则能够在半导体块40a内的大范围内流动电流。若在槽2的底部2b也包含保护膜80，则能够使半导体块40a～40d之间绝缘。
此外，在反射层30由容易引起迁移的材料(例如Ag)等构成的情况下，若形成反射层30直至槽2的底部2b，则在半导体块40a～40d之间、及半导体块40a～40d内的p型半导体层43、活性层42及n型半导体层41之间有可能由于迁移而引起短路。但是，如本实施方式，仅通过在槽2的底部2b形成保护膜80便可抑制短路的问题。
也可以由电介质多层膜形成保护膜80，具备作为对光进行反射的反射部件的功能。例如，在图2的半导体发光元件1中，在槽2的底部2b形成有保护膜80，但未形成反射层30。从半导体块40a～40d的内侧面46a～46d射出的光的一部分朝向槽2的底部2b向保护膜80照射。在此，通过由电介质多层膜形成保护膜80，能够由保护膜80对光进行反射并取出到槽2的外侧。因此，通过由电介质多层膜形成保护膜80，能够提高半导体发光元件1的光取出效率。
优选槽2的宽度W(图1)为25μm以下。在大型的半导体发光元件中，存在电流不能在整体中流动、发光面不均匀发光的问题。因此，通过使延伸电极较长地遍布，使电流在整个元件中流动。延伸电极通常由宽度为5～50μm的金属膜形成，延伸电极的形成部分将光遮挡。在本发明中，通过由槽2分割成半导体块40a～40d，在不使用延伸电极、或延伸电极较短的情况下，能够实现比较均匀的发光。但是，形成了槽2的区域由于除去了半导体层积体40，故而成为非发光区域。从光取出效率的观点进行比较，若将槽2的宽度设为25μm以上，则相比设有较长的延伸电极的大型的半导体发光元件1，光取出效率降低，因此不优选。
此外，槽2的宽度通常形成为3μm以上。这是因为在使用现在的蚀刻技术(湿式蚀刻及干式蚀刻)的情况下，很难正确地形成不足3μm宽度的槽。图示的槽2具有垂直的侧壁，以成为细长地延伸的剖面矩形的槽。但是，也可以形成为其他形状的槽。例如，槽2也可以具有倾斜的侧壁，以成为细长地延伸的截面V形的槽。该情况下，“宽度”是指槽的最大宽度。显然，槽2的截面形状依赖于形成槽2的方法。
半导体发光元件1的俯视观察的形状为矩形，优选矩形的一边的长度A和在与该边正交的方向上延伸的槽2的宽度W的比率为100：25以下。通过形成槽2，光从半导体块40a～40d的内侧面46a～46d射出，因此，光取出效率提高。但是，形成了槽2的区域由于除去了半导体层积体40，因此成为非发光区域。从光取出效率的观点进行比较，半导体发光元件1的一边的长度A和槽2的宽度W的比率为100：25以上时，与未形成槽2的情况相比，光取出效率降低，因此不优选。
此外，半导体发光元件1的一边的长度A和槽2的宽度W的比率通常为100：0.28以上。这是一边的长度A＝1.4mm、槽的宽度W＝3μm时的下限。
另外，各半导体块40a～40d的俯视观察的形状为矩形，优选一边的长度B和在与该边正交的方向上延伸的槽2的宽度W的比率为10：1以下。比率为10：1以上时，与未形成槽2的情况相比，光取出效率降低，故而不优选。
优选半导体块40a～40h的俯视观察的形状为正方形(图2)、矩形(例如，图3A)或者三角形(例如，图3B)。在这些形状中，能够将半导体发光元件1的上表面等分分割，而且，能够扩大半导体层积体40的面积。此外，即使将半导体块40a～40h形成为六边形，也可以将半导体发光元件1的上表面等分分割，但存在不能将半导体发光元件1形成为矩形的缺点。
如图2、图3A～图3B所示，在各半导体块40a～40h的n型半导体层41形成有引线接合用的n侧焊盘50a～50h，优选n侧焊盘50a～50h与半导体块40a～40h的一边邻接配置。从n侧焊盘50a～50h到外部端子(未图示)对导电线51a～51h进行配线时，能够缩短在半导体块40a～40h上横穿的导电线的长度。因此，导电线51a～51h的遮光量减少，能够提高光取出效率。
尤其是，以半导体块40a～40h的至少一边与半导体发光元件1的外周接近的方式排列，优选n侧焊盘50a～50h与和外周邻接的边中的任一边邻接配置。由此，与半导体块40a～40h连接的导电线51a～51h不横穿其他半导体块40a～40h。因此，导电线51a～51h的遮光量进一步降低，故而能够进一步提高光取出效率。
为了使半导体块40a～40h内的电流扩散更理想，可以在n型半导体层41上形成与n侧焊盘50电连接的延伸电极55(55a～55h)(图4A～图4C)。半导体块40a～40h与大型的半导体发光元件相比较小，因此，与大型的半导体发光元件的延伸电极相比，利用较短的延伸电极55能够发挥充分的效果。
若n型半导体层41的表面(即、半导体层积体40的上表面)被粗面化，则能够减少在n型半导体层41的表面反射的光，因此优选。由此，能够得到如下效果，即，能够增加从半导体层积体40的上表面射出的光、能够降低半导体层积体40的横向上传播的光(在半导体层积体40的上下面反射)并减少在半导体层积体40的内部的光吸收量。
以下，参照图5A～图5L对图2所示的半导体发光元件1的制造方法进行说明。
(1)生长工序(图5A)
在生长基板100上使n型半导体层41、活性层42及p型半导体层43依次生长而形成半导体层积体40。半导体生长用基板100为在后工序中被剥离的基板，例如由以C面、R面及A面中的任一面为主面的蓝宝石构成。此外，作为半导体生长用基板100也可以使用与蓝宝石不同的异种基板。作为异种基板，例如可以使用尖晶石(MgA12O4)那样的绝缘性基板、与SiC(包含6H、4H、3C)、ZnS、ZnO、GaAs以及氮化物半导体晶格匹配的氧化物基板等能够使氮化物半导体生长且以往公知的基板材料。
(2)反射层形成工序(图5B)
在半导体层积体40的p型半导体层侧的表面(p型半导体层侧表面)40u形成反射层30。反射层30优选例如使用磁控溅射法形成的金属膜(Ag膜、Al膜等)。
(3)保护膜形成工序(图5C)
在反射膜30的表面形成绝缘性的保护膜80。保护膜80优选由电介质单层膜、或电介质多层膜形成。
保护膜30例如可利用溅射法、ECR(Electron Cyclotron Resonance：电子回旋共振)溅射法、CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相淀积)法、ECR－CVD法、ECR－等离子CVD法、蒸镀法、EB法(Electron Beam：电子束蒸镀法)等公知的方法形成。尤其优选利用ECR溅射法、ECR－CVD法、ECR－等离子CVD法等形成。
(4)半导体侧接合层21的形成工序(图5D)
在保护膜80的表面形成与支承基板接合用的半导体侧接合层21。另外，在支承基板10上形成基板侧接合层(未图示)。
(5)接合工序(图5E～图5F)
通过使支承基板10的基板侧接合层22与基板侧接合层22和半导体侧接合层21相对(图5E)并将基板侧接合层22和半导体侧接合层21贴合，将p型半导体层43和支承基板10(图5F)接合。基板侧接合层22和半导体侧接合层21融合而形成接合层20。
在接合工序中，优选以之后形成的槽2的延伸方向和支承基板10的结晶方向一致的方式将p型半导体层43和支承基板10接合。由此，在之后的“芯片化工序”中，在分割支承基板10时，分割线与支承基板10的劈开方向一致。因此，支承基板10的分割变得容易，另外，分割后的支承基板10的侧面变得光滑。
(5)生长基板去除工序(图5G)
在接合了支承基板10之后，将生长基板100除去。由此，半导体层积体40的n型半导体层侧的表面40t露出。
(6)研磨工序(图5H)
在剥离了半导体生长用基板100之后，支承基板10翻过来而位于下方，由此，通过CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械研磨)对成为最上表面的半导体层积体40的n型半导体层侧的表面(n侧表面)40t进行研磨。另外，该CMP的研磨工序也可通过RIE(反应性离子蚀刻)将表面除去。
(7)粗面化工序
在研磨后的半导体层积体40的n侧表面40t形成微细的凹凸而进行粗面化。粗面化可使用干式蚀刻法或者湿式蚀刻法。
作为湿式蚀刻法的溶液，作为各向异性的蚀刻溶液可以使用KOH水溶液、四甲基氢氧化铵(TMAH：Tetramethyl ammonium hydroxide)及乙二胺邻苯二酚(EDP：Ethylene diamine pyrocatechol)等。
干式蚀刻法的情况下，可利用RIE(Reactive Ion Etching反应性离子蚀刻)。
(8)块分割工序(图5I)
通过槽2将半导体层积体40分割成多个半导体块40a～40d。若槽2通过干式蚀刻法或湿式蚀刻法形成，则能够正确地形成宽度小的槽2。
在半导体层积体40的内部施加与支承基板10的热膨胀系数的差导致的应力。其结果，在半导体层积体40和支承基板10的整体产生翘曲(半导体层积体40侧变凸)。在大型的半导体发光元件的情况下，芯片化之后在芯片上仍然会残留翘曲，在引线接合等中成为问题。但是，在本发明中，通过由槽2分割半导体层积体40，半导体层积体40内的翘曲得到缓和，能够消除翘曲。
在半导体层积体40上形成槽2时，能够除去形成于半导体层积体40与支承基板10之间的反射层30。由此，在槽2形成的同时，能够从槽2的底部2b将反射层30除去。另外，之后的“芯片化工序”中，无论由哪个槽2进行分割，在半导体发光元件1的外周，反射层30都不露出。由此，能够抑制半导体发光元件1中的反射层30的迁移。
(9)芯片化工序(图5J)
沿槽2将支承基板10分割成多个半导体发光元件1。在各半导体发光元件1中包含至少两个半导体块(例如，如图1所示地四个半导体块40a～40d)。分割可以利用划线、切割、激光划片等方法。
在芯片化工序中，优选半导体块40a～40d被芯片化，以使各半导体块40a～40d的至少一边与半导体发光元件1的外周接近。
在芯片化工序中，只要包含期望的个数及期望的排列的半导体块40a～40d即可。因此，例如如图1所示，将四个半导体块排列成2行×2列的情况下，能够避免不良的半导体块40X，得到三个合格的半导体发光元件1A～1C(图6)。另一方面，在未形成槽2的大型的半导体发光元件的情况下，不能避免不良的半导体区域，因此，两个半导体发光元件1C’、1D’成为不良品，只能得到两个合格的半导体发光元件1A’、1B’(图7)。即，如本发明这样通过由多个半导体块40a～40d形成半导体发光元件1，能够以半导体块40a～40d单位避免不良区域，因此能够提高半导体发光元件1的产量。
(10)n侧焊盘形成工序(图5K)
在半导体块40a～40d的n侧表面40t形成n侧焊盘50。优选n侧焊盘50与各半导体块40a～40d的该一边邻接配置(图1、图3A～图3B)。
(11)外侧保护膜形成工序(图5L)
由保护膜60覆盖将表面的一部分(引线接合的区域)除去后的n侧焊盘50、半导体层积体40的上表面40t、外侧面45a～45d及内侧面46a～46d。外侧保护膜60例如可利用溅射法、ECR(Electron Cyclotron Resonance：电子回旋共振)溅射法、CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相淀积)法、ECR－CVD法、ECR－等离子CVD法、蒸镀法、EB法(Electron Beam：电子束蒸镀法)等公知的方法形成。尤其优选利用ECR溅射法、ECR－CVD法、ECR－等离子CVD法等形成。
(12)背面金属化层形成工序
在支承基板10的背面侧形成作为欧姆电极的背面金属化层70。
(13)安装工序(图1A)
在设于外壳91的凹部的底部的第一端子(未图示)之上小片接合半导体发光元件1的背面金属化层70。另外，通过导电线51将设于外壳91的凹部的底部的第二端子和n侧焊盘50之间连接。
(13)被覆工序(图1A)
将包含荧光体粒子93的透光性密封树脂92浇注到外壳91的凹部，并利用透光性密封树脂92覆盖半导体发光元件1。分散于透光性密封树脂92整体的荧光体粒子93在透光性密封树脂92固化之前沉降并堆积于半导体发光元件1的周围。与荧光体粒子93的平均粒径相比，槽2的宽度W变小，因此，荧光体粒子93不易在槽2中堆积(图1C)。此外，在荧光体粒子93中包含有比平均粒径小的粒子，也有时这样的小粒子的平均粒径比槽2的宽度W小。但是，由于平均粒径大的荧光体粒子93先沉降并将槽2的入口密封，故而能够阻碍之后沉降的小粒子进入槽2。
在被覆工序中，优选包含在透光性密封树脂92固化之前通过离心分离使荧光体粒子93沉降的离心分离过程。由此，能够在透光性密封树脂92固化之前使荧光体粒子93堆积于半导体发光元件1的周围。
另外，优选包含在透光性密封树脂92固化之前通过超声波振动对荧光体粒子93赋予振动的超声波过程。由此，能够对荧光体粒子93赋予横向的振动，因此，对于使荧光体粒子93在槽2中排列来说是有效的。
离心分离过程和超声波过程也可以仅进行一方，优选在离心分离过程之后进行超声波过程。
槽2的宽度W和荧光体粒子93的平均粒径的比率为1：1.2～1：10时，荧光体粒子93沿槽2高效地排列，因此优选。
被覆工序能够包括：将包含荧光体粒子93的第一透光性树脂涂敷于半导体发光元件1的半导体层积体40的第一涂敷过程；在第一透光性树脂固化之前将包含平均粒径不同的第二荧光体粒子的第二透光性树脂涂敷于第一透光性树脂的第二涂敷过程。
通过本实施方式得到的半导体发光装置90能够发出色度不均少且白平衡良好的发光。
＜实施方式2＞
在本实施方式中，在形成反射层30直至槽2的底部2b方面与实施方式1不同(图8)。在反射层30由不易引起迁移的材料等构成的情况下，本变形例优选。反射层30一般反射率比电介质多层膜高，故而能够有效地反射朝向槽2的底部2b的光并取出至槽2的外侧。因此，通过形成反射层30直至槽2的底部2b，能够进一步提高半导体发光元件1的光取出效率。
在制造本实施方式的半导体发光元件1的情况下，变更实施方式1所述的制造方法的“(8)块分割工序(图5I)”。具体而言，在半导体层积体40形成槽2时，不将在半导体层积体40与支承基板10之间形成的反射层30除去，从而能够在槽2的底部2b残留反射层30。此外，其它工序与实施方式1相同。
＜实施方式3＞
在本实施方式中，在上述支承基板与上述半导体层积体之间不设置反射膜30而仅设置保护膜80这一点与实施方式1不同(图9)。与实施方式1同样地，也可以将保护膜80设于槽2的底部2b。反射膜30的材料为不易迁移的材料的情况以及在半导体层积体40上反射层30的扩散成为问题的情况下，优选不形成反射层30。形成保护膜80取代反射层30，该保护膜80由电介质多层膜形成，由此，对从半导体层积体40朝向支承基板10方向的光进行反射，能够抑制光的吸收。由于包含电介质多层膜构成的保护膜80，从而能够较高地维持在半导体层积体40中传播的光强度，能够提高光取出效率。
在制造本实施方式的半导体发光元件1的情况下，不进行实施方式1所述的制造方法的“(2)反射层形成工序(图5B)”。另外，在“(3)保护膜形成工序(图5C)”中，保护膜80由电介质多层膜形成。其它工序与实施方式1相同。
＜实施方式4＞
本实施方式中，通过与实施方式1不同的制造方法形成半导体发光元件1。得到的半导体发光元件1在槽2的底部2b不存在保护膜80及反射膜30，这一点与实施方式1～3的半导体发光元件1不同。
以下，对本实施方式的制造方法进行说明。
(1)生长工序(图10A)
与实施方式1相同，在生长基板100上使n型半导体层41、活性层42及p型半导体层43依次生长而形成半导体层积体40。
(1’)块分割工序(图10B)
与实施方式1不同，在半导体层积体40的生长工序之后，进行块分割工序。
块分割工序的详细情况与实施方式1相同。即，在块分割工序中，由槽2将半导体层积体40分割成多个半导体块40a～40d。若槽2通过干式蚀刻法或湿式蚀刻法形成，则能够正确地形成宽度小的槽2。另外，通过由槽2分割半导体层积体40，能够缓和半导体层积体40内的应力，消除翘曲，这一点也与实施方式1相同。
(2)反射层形成工序(图10C)、(3)保护膜形成工序(图10D)、(4)半导体侧接合层21的形成工序(图10E)
这些工序与实施方式1大致相同。但是，半导体层积体40已由槽2分割，因此，反射膜40、保护膜80及半导体侧接合层21也以由槽2分割的状态形成，这一点与实施方式1不同。
(5)接合工序(图10F～图10G)
这些工序与实施方式1大致相同。但是，半导体侧接合层21为由槽2分割的状态，故而半导体层积体40和支承基板10的接合仅在除了槽2以外的区域形成，这一点与实施方式1不同。
(5)生长基板去除工序(图10H)、(6)研磨工序(图10I)、(7)粗面化工序
这些工序与实施方式1相同。
(9)芯片化工序(图10J)
在本实施方式中，包含“(1’)块分割工序”，但不包含实施方式1中的“(8)块分割工序”。因此，在“(7)粗面化工序”之后进行芯片化工序。
其它与实施方式1相同。
(10)n侧焊盘形成工序(图5K)、(11)外侧保护膜形成工序(图5L)、(12)背面金属化层形成工序
这些工序与实施方式1相同。
若通过本实施方式的制造方法形成，则在与支承基板10接合之前能够缓和半导体层积体40的内部应力，故而可期待接合后的半导体发光元件1中的应力缓和效果高。
＜实施方式5＞
本实施方式的(1)～(2)的工序的顺序与实施方式4不同。(3)～(12)的工序与实施方式4相同。
以下对与实施方式4的不同之处进行说明。
(1)生长工序(图11A)
与实施方式1及4相同，在生长基板100上使n型半导体层41、活性层42及p型半导体层43依次生长而形成半导体层积体40。
(2)反射层形成工序(图11B)
与实施方式1相同。
(2’)块分割工序(图11C)
与实施方式1及4不同，在反射层形成工序之后进行块分割工序。
块分割工序的详细情况与实施方式1及4相同。即，在块分割工序中，由槽2将半导体层积体40分割成多个半导体块40a～40d。若槽2通过干式蚀刻法或湿式蚀刻法形成，则能够正确地形成宽度小的槽2。另外，通过由槽2分割半导体层积体40，能够缓和半导体层积体40内的应力，消除翘曲，这一点也与实施方式1相同。
若通过本实施方式的制造方法形成，则与实施方式4相同，在与支承基板10接合之前能够缓和半导体层积体40的内部应力，因此，可期待接合后的半导体发光元件1中的应力缓和效果高。
＜实施方式6＞
本实施方式的(1)～(3)工序的顺序与实施方式4不同。(4)～(12)工序与实施方式4相同。
以下，对与实施方式4的不同之处进行说明。
(1)生长工序(图11A)
与实施方式1、4及5同样地，在生长基板100上使n型半导体层41、活性层42及p型半导体层43依次生长而形成半导体层积体40。
(2)反射层形成工序(图11B)
与实施方式1及5相同。
(3)保护膜形成工序(图11C)、
与实施方式1相同。
(3’)块分割工序(图11C)
与实施方式1、4及5不同，在保护膜形成工序之后进行块分割工序。
块分割工序的详细情况与实施方式1、4及5相同。即，在块分割工序中，通过槽2将半导体层积体40分割成多个半导体块40a～40d。若槽2通过干式蚀刻法或湿式蚀刻法形成，则能够正确地形成宽度小的槽2。另外，通过由槽2分割半导体层积体40，能够缓和半导体层积体40内的应力，消除翘曲，这一点也与实施方式1相同。
若通过本实施方式的制造方法形成，则与实施方式4及5相同，在与支承基板10接合前能够缓和半导体层积体40的内部应力，故而可期待接合后的半导体发光元件1中的应力缓和效果高。
＜实施方式7＞
本实施方式在(1)生长工序中，以分割为多个的状态使p型半导体层、活性层及n型半导体层生长，得到多个半导体块，这一点与实施方式4不同。即，在本实施方式中，在生长工序中，能够得到图10B那样的半导体块。因此，在本实施方式中，不包含实施方式4的“(1’)块分割工序”。
而且，(2)～(12)的工序与实施方式4相同。
若通过本实施方式的制造方法形成，则与实施方式4相同，在与支承基板10接合前能够缓和半导体层积体40的内部应力，故而可期待接合后的半导体发光元件1中的应力缓和效果高。
另外，能够省略块分割工序，故而能够减少工序数。
实施例1
关于适合本发明的半导体发光装置90和用于半导体发光装置90的半导体发光元件1的材料，以下进行详述。
(荧光体粒子93)
作为荧光体粒子93，可以选择吸收来自半导体发光元件1的发光并波长变换为不同波长的光的荧光体粒子。例如，在半导体发光元件1使用发光光谱的峰值波长为365nm～470nm的范围的半导体发光元件的情况下，在荧光体中可列举由铜激活的硫化镉锌及由铈激活的YAG系荧光体及LAG系荧光体。尤其是在高亮度且长时间使用时，优选(Re1－xSmx)3(Al1 －yGay)5O12：Ce(0≤x＜1、0≤y≤1，其中Re为选自Y、Gd、La、Lu中的至少一种元素。)等。另外，也可以使用包含选自YAG、LAG、BAM、BAM：Mn、CCA、SCA、SCESN、SESN、CESN、CASBN及CaAlSiN3：Eu中的至少一种的荧光体。
荧光体粒子93能够使用平均粒径例如为10～50μm的荧光粒子。
(透光性密封树脂92)
透光性密封树脂92以将安装于外壳91的凹部内的半导体发光元件1密封的方式进行涂敷，可使用环氧树脂、硅酮、改性丙烯酸树脂等具有透光性的绝缘树脂。
(外壳91)
外壳91只要是能够保护半导体发光元件1等，则可以由任何材料形成。其中，优选陶瓷或乳白色树脂等具有绝缘性及遮光性的材料。作为树脂材料，可利用芳香族聚酰胺树脂等热塑性树脂、或环氧树脂等热固性树脂，通过公知的方法(例如，热塑性树脂通过射出成形、热固性树脂通过传递模塑法等)成形。
另外，关于外壳91，除了以引线框架为基体的类型(例如，可列举表面安装型、或外壳型等)外，还可以使用配线有电极的陶瓷基板或玻璃环氧基板型。
(导电线51)
导电线51只要可以进行适当的引线接合，则可以由任何金属材料构成，为了得到引线接合的结合力高、可靠性高的发光装置1，优选由包含选自Au、Cu、Al、W及不锈钢中的一种的金属材料形成。尤其是，Au或Au合金为与半导体发光元件1的n侧焊盘50的欧姆性良好、机械连接性(接合性)良好、而且导电性及导热性良好的金属材料，因此，适合导电线51。
(基板10)
基板10由硅(Si)构成。此外，除了Si之外，例如可使用Ge、SiC、GaN、GaAs、GaP、InP、ZnSe、ZnS、ZnO等半导体构成的半导体基板、或者金属单体基板、或者由相互非固溶或固溶度极小的两种以上的金属的复合体构成的金属基板。其中，作为金属单体基板，具体而言可使用Cu。另外，作为金属基板的材料，具体而言可使用由选自Ag、Cu、Au、Pt等高导电性金属的一种以上的金属和选自W、Mo、Cr、Ni等高硬度金属的一种以上的金属构成的材料。在使用半导体材料的基板10的情况下，也能够形成为对其附加元件功能、例如齐纳二极管的基板10。此外，作为金属基板，优选使用Cu－W或Cu－Mo的复合体。
(接合层20)
接合层20为在制造该半导体发光元件1的工序中粘合两个基板的共晶。详细而言，将图5D所示的半导体侧接合层21和图5E所示的基板侧接合层22粘贴而构成。其中，作为半导体侧接合层21的材料，例如可列举图5D中从下开始(从保护膜80侧开始)依次层积有钛(Ti)/铂(Pt)/金(Au)/锡(Sn)/金(Au)的材料。另外，作为基板侧接合层22的材料，例如可列举在图5E中从下(支承基板10的相反侧)开始依次层积有金(Au)/铂(Pt)/二硅化钛(TiSi2)、或者、二硅化钛(TiSi2)/铂(Pt)/钯(Pd)的材料。
(反射层30)
反射层30使用光的反射率高、且可作为电极使用的材料。例如，可以使用银(Ag)、铝(Al)、锌(Zn)、镍(Ni)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、锇(Os)、铱(Ir)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、钽Ta)、钴(Co)、铁(Fe)、锰(Mn)、钼(Mo)、铬(Cr)、钨(W)、镧(La)、铜(Cu)、钇(Y)等金属。尤其优选反射率高的银(Ag)、铝(Al)。
(保护膜80)
保护膜80由绝缘膜构成，尤其是优选由氧化膜构成。保护膜80例如能够由二氧化硅(SiO2)或Zr氧化膜(ZrO2)形成。在由电介质多层膜形成保护膜80的情况下，可以由反复层积了SiO2和其他氧化物的膜、例如反复层积了ZrO2或TiO2和SiO2的膜形成。
(半导体层积体40)
半导体层积体40由通式用InxAlyGa1－x－yN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)表示的氮化镓类化合物半导体构成。具体而言，例如为GaN、AlGaN、InGaN、AlGaInN等。尤其是从蚀刻后的面的结晶性良好这一点来看，优选为GaN。
n型半导体层41例如由作为n型杂质而包含Si或Ge、O等的GaN构成。另外，n型半导体层41也可以由多层形成。
发光层42例如由InGaN构成。
p型半导体层43例如由作为p型杂质而包含Mg的GaN构成。
(n侧焊盘50)
n侧焊盘50通过引线接合与外部连接。n侧焊盘50由从n型半导体层41的上表面侧开始包含例如Ti/Pt/Au、Ti/Pt/Au/Ni、Ti/Al、Ti/Al/Pt/Au、W/Pt/Au、V/Pt/Au、Ti/TiN/Pt/Au、Ti/TiN/Pt/Au/Ni这样的多个金属的多层膜构成。此外，n侧焊盘50也可以由欧姆电极和焊盘电极构成。
(外部保护膜60)
外部保护膜60由折射率比n型半导体层41低且透明的材料构成，将n侧焊盘50上表面的除了引线接合的区域之外的表面和n型半导体层41的表面及侧面覆盖。外部保护膜60由绝缘膜构成，尤其是优选由氧化膜构成。外部保护膜60例如由二氧化硅(SiO2)或Zr氧化膜(ZrO2)构成。
(背面金属化层70)
背面金属化层70形成在支承基板10的形成有接合层20的面的相反侧，作为欧姆电极而发挥作用。作为背面金属化层70的材料，例如可列举出在图2中从上(支承基板10侧)开始依次层积了二硅化钛(TiSi2)/铂(Pt)/金(Au)的材料。
产业上的可利用性
本发明的半导体发光元件可在能够将半导体发光元件作为器件进行应用的所有用途、例如照明、曝光、显示器、各种分析、光纤网络等各种领域利用。
本说明书的实施方式的目的在于仅作为示例考虑。本发明不受所记载的实施方式的限定，显然在本发明的范围内可进行各种变更。

Claims (10)

1.一种半导体发光装置，其包括：
半导体发光元件，其具有依次层积有p型半导体层、活性层以及n型半导体层的半导体层积体和接合于所述半导体层积体的所述p型半导体层侧的导电性支承基板；
透光性密封树脂，其覆盖所述半导体层积体；
荧光体粒子，其被包含在所述透光性密封树脂内，其特征在于，
所述半导体层积体通过贯通所述p型半导体层、所述活性层以及所述n型半导体层的槽而被分割成至少两个半导体块，
所述槽的宽度比所述荧光体粒子分别具有的各自的平均粒径小。
2.如权利要求1所述的半导体发光装置，其特征在于，所述槽的宽度和所述荧光体粒子分别具有的各自的平均粒径的比率为1：1.2～1：10。
3.如权利要求1或2所述的半导体发光装置，其特征在于，所述槽上的所述荧光体粒子的密度比所述半导体层积体上的所述荧光体粒子的密度大。
4.如权利要求1或2所述的半导体发光装置，其特征在于，在所述荧光体粒子上还堆积有平均粒径不同的第二荧光体粒子。
5.一种半导体发光装置的制造方法，该半导体发光装置包括：半导体发光元件，其具有层积有p型半导体层、活性层以及n型半导体层的半导体层积体和接合于所述半导体层积体的所述p型半导体层侧的导电性支承基板；透光性密封树脂，其覆盖所述半导体层积体；荧光体粒子，其被包含在所述透光性密封树脂内，所述制造方法的特征在于，包含：
制造所述半导体发光元件的元件制造工序；
利用包含所述荧光体粒子的所述透光性密封树脂覆盖所述半导体发光元件的被覆工序，
所述半导体层积体在所述被覆工序之前通过槽而被分割成至少两个半导体块，
所述槽的宽度比所述荧光体粒子的平均粒径小。
6.如权利要求5所述的半导体发光装置的制造方法，其特征在于，所述被覆工序包括在所述透光性密封树脂固化前通过离心分离而使所述荧光体粒子沉降的过程。
7.如权利要求5或6所述的半导体发光装置的制造方法，其特征在于，所述被覆工序包括在所述透光性密封树脂固化前通过超声波振动对所述荧光体粒子赋予振动的过程。
8.如权利要求5或6所述的半导体发光装置的制造方法，其特征在于，所述槽的宽度和所述荧光体粒子的平均粒径的比率为1：1.2～1：10。
9.如权利要求5或6所述的半导体发光装置的制造方法，其特征在于，所述被覆工序包括：
第一涂敷过程，将包含所述荧光体粒子的第一透光性树脂涂敷在所述半导体层积体；
第二涂敷过程，在所述第一透光性树脂固化之前，将包含平均粒径不同的第二荧光体粒子的第二透光性树脂涂敷在所述第一透光性树脂。
10.如权利要求5或6所述的半导体发光装置的制造方法，其特征在于，所述元件制造工序包括：
生长工序，在生长基板上使所述n型半导体层、所述活性层以及所述p型半导体层依次生长而形成所述半导体层积体；
接合工序，将所述p型半导体层和所述支承基板接合；
生长基板去除工序，将所述生长基板除去；
芯片化工序，将所述支承基板分割成所述半导体发光元件，
所述半导体层积体在所述芯片化工序前被分割成多个所述半导体块，
在所述芯片化工序中，沿所述槽分割所述支承基板，得到包含至少两个所述半导体块的所述半导体发光元件。
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