JP2013239699A - 半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る半導体発光素子は、支持基板と、第1半導体層と発光層と第2半導体層とを有してなり、前記支持基板上に設けられた半導体積層構造体と、前記第1半導体層と電気的に接続される第1電極と、前記第2半導体層と電気的に接続される第2電極と、前記半導体積層構造体の上面の一部及び側面を覆い、前記第1及び第2電極と電気的に分離された遮光部材と、前記遮光部材で覆われていない前記半導体積層構造体の上面を覆う波長変換部材と、を有することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
すなわち、この特許文献1の発光装置は、ディスペンサーを用いて波長変換部材を塗布する際に波長変換部材が半導体発光素子の各コーナー部にまで十分に濡れ広がらないといった問題を考慮して、コーナー部に光を放射しない非放射部を形成して、色ムラと防止するものである。
すなわち、支持基板上の半導体積層構造体が設けられている領域以外の部分で第1電極又は第2電極が占める面積が大きくなると、半導体発光素子全体に対して半導体積層構造体が占める領域の割合が相対的に小さくなるが、第1電極と第2電極を平面視で重なった立体的な配線とすることで、相対的に半導体積層構造体が占める領域の割合を大きくすることができ、発光面積を大きくすることができる。
第一の実施形態に係る半導体発光素子について図面を用いて詳述する。図1は、第一の実施形態に係る半導体発光素子を示す概略平面図である。図2は、第一の実施形態に係る半導体発光素子を示し、図1のI−I’線における概略断面図である。図3は、第一の実施形態に係る半導体発光素子を示し、図2のII−II’線における概略平面図である(保護膜15c、遮光部材16、波長変換部材18は不図示)。図1及び図3のI−I’線は、同一の線を示している。図4は、第一の実施形態に係る半導体発光素子の変形例を示す概略断面図である。図5は、第一の実施形態に係る半導体発光素子の変形例を示す概略平面図である。ただし、説明の便宜上、図1乃至5は同一縮尺ではない。本明細書において、半導体発光素子100の波長変換部材18形成面を上面と称する。また、本明細書において、層上等でいう「上」とは、必ずしも上面に接触して形成される場合に限られず、離間して上方に形成される場合も含んでおり、部材と部材との間に介在する部材が存在する場合も包含する意味で使用する。さらに、「平面視」とは、波長変換部材18が設けられた側から半導体発光素子100を見ることを指し、透過された状態の平面視という意味を含む。
さらにまた、波長変換部材18が設けられた側を上面とし、光取り出し面側とする。
具体的には、半導体積層構造体12は、支持基板11とほぼ同じ大きさの略矩形状であるが、パッド電極14c上がバンプ17を形成するために除去されて、図1に示すように、平面視をすると半導体積層構造体12の向かい合う2辺の中央部が半円状に内側にへこんでいる(以下、内側にへこんだ部分を除去部という)。また、図2に示すように、半導体積層構造体12において、第1半導体層12aの上面は粗面又は凹凸形状となっている。また、図1及び図3に示すように、第2半導体層12c及び発光層12bを部分的に除去して、第1半導体層12aと第1電極13とを接続する複数の貫通孔13bが設けられている。貫通孔13bの壁面は支持基板11側が徐々に拡がるように傾斜しており、さらに第1半導体層12aの壁面には段差がある。貫通孔13bの横断面は略楕円形であり、複数の貫通孔13bは縦横ほぼ等間隔になるように行列を成して、半導体積層構造体12の全面に配列されている。
支持基板としては、主に、Si基板の他、GaAsの半導体基板、Cu、Ge、Niの金属材料、Cu−Wの複合材料等の導電性基板が挙げられる。加えて、Cu−Mo、AlSiC、AlSi、AlN、SiC、Cu−ダイヤ等の金属とセラミックの複合体等も利用できる。例えば、Cu−W、Cu−Moの一般式は、CuxW100−x(0≦x≦30)、CuxMo100−x(0≦x≦50)のようにそれぞれ示すことができる。またSiを用いる利点は安価でチップ化がしやすい点である。支持基板の好ましい板厚としては50〜500μmである。支持基板の板厚をこの範囲に設定することで放熱性が良くなる。また、支持基板に導電性基板を使用すれば、基板側からの電力供給が可能になる他、高い静電耐圧及び放熱性に優れた素子とできる。また、Si、Cu(Cu−W)等の不透光性の材料で放熱性に優れた支持基板を用い、それと半導体層との間、若しくは半導体層内に反射構造を設けて、支持基板と反対側から光りを取り出す構造とすると、放熱性、発光特性に優れた半導体発光素子を構成することができる。
また、メッキにより、支持基板、支持基板との間の接着部を形成することもできる。また、支持基板を設けない素子でも良く、発光装置の載置部、基台上に直接実装されても良い。
半導体積層構造体を構成する第1半導体層、発光層及び第2半導体層としては、特に限定されるものではなく、例えば、InAlGaP系、InP系、AlGaAs系、これらの混晶、GaN系等の窒化物半導体を用いて構成することができる。窒化物半導体としては、より具体的には、GaN、AlNもしくはInN、又はこれらの混晶であるIII−V族窒化物半導体(InXAlYGa1−X−YN(0≦X、0≦Y、X+Y≦1))が挙げられる。さらに、III族元素として一部又は全部にBを用いても、V族元素としてNの一部をP、As、Sbで置換した混晶であってもよい。これらの半導体層は、通常、n型、p型のいずれかの不純物がドーピングされている。
第1及び第2半導体層において、第1半導体層とは、n型又はp型半導体層を指し、第2半導体層とは、第1半導体層とは異なる導電型、つまりp型又はn型半導体層を示す。好ましくは、第1半導体層がn型半導体層であり、第2半導体層がp型半導体層である。
各半導体層の膜厚は特に限定されるものではなく、適宜調整することができる。
遮光部材は、反射率の高い材料が好ましい。例えば、ニッケル(Ni)、白金(Pt)パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タングステン(W)、ランタン(La)、銅(Cu)、銀(Ag)、イットリウム(Y)、アルミニウム(Al)、シリコン(Si)これらの酸化物又は窒化物からなる群から選択された少なくとも一種を含む材料、金属、合金の単層膜又は積層膜により形成することができる。また、金属と絶縁膜の両方が含有されて構成されることもできる。膜厚は特に限定されることなく、得ようとする特性を考慮して適宜調整することができる。また、例えば反射性物質を含む樹脂を用いてもよい。反射性物質としては、ZrO2、Al2O3、TiO2、SiO2等を、樹脂としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が使用できる。DBR(Distributed Bragg Reflector)膜としてもよい。
したがって、波長変換部材18を通って波長変換した光と発光層12bから側面方向に波長変換されずに出た光との混色による色ムラが生じない。また、半導体積層構造体12から放出する光は上面方向が主となり、ほぼ全ての光が波長変換部材を通過して波長変換されることに加え、遮光部材16により余分な光を遮っているので、発光面を所望の形状にかつ明瞭に光らせることができる。
また、例えば図4に示すように、遮光部材16に覆われた第1半導体層12aの上面を平坦面とした場合、その平坦面における光の散乱を抑制することができるため光の損失が少なくなり発光効率がよくなる。
波長変換部材は、半導体発光素子からの光の一部を異なる波長の光に変換する光変換物質を含有する樹脂からなる。光変換物質は、少なくとも、発光層からの発光波長によって励起され蛍光光を発する。光変換物質は、公知の蛍光体を用いることができ、例えばYAG系蛍光体が使用できる。樹脂は目的や用途に応じて、フェニル系シリコーン樹脂、ジメチル系シリコーン樹脂、硬質ハイブリットシリコーン樹脂等のシリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂を用いることができる。樹脂には蛍光体の他に、フィラー、拡散剤等を含有させることができる。これにより、発光層からの光を変換させ、例えば、白色系、電球色等の所望の光を発する半導体発光素子を得ることができる。
波長変換部材18は、板状のものであってもよい。例えば、遮光部材16で覆われない半導体積層構造体12上に、それよりも大きい面積の板状の波長変換部材18を、接着用の樹脂を用いて設けることもできる。
第1、第2電極は、例えば、ニッケル(Ni)、白金(Pt)パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タングステン(W)、ランタン(La)、銅(Cu)、銀(Ag)、イットリウム(Y)、アルミニウム(Al)、シリコン(Si)、金(Au)これらの酸化物又は窒化物、ITO、ZnO、In2O3等の透明導電性酸化物からなる群から選択された少なくとも一種を含む金属、合金の単層膜又は積層膜により形成することができる。膜厚は特に限定されることなく、得ようとする特性を考慮して適宜調整することができる。
反射電極14aは、発光層12bからの光を効率よく反射させることを意図するものであるため、第2半導体層12cの略全面に、広い面積で形成されることが好ましい。ここで略全面とは、第2半導体層12cの外縁及び第1半導体層12aの露出部の外縁以外の領域を指し、例えば、半導体発光素子100の上面積の70%以上、80%以上であることが好ましい。これにより、反射電極14aの第2半導体層12cへの接触面積を最大限として、接触抵抗を低下させて駆動電圧を低減させることができる。また、発光層12bからの光を、第2半導体層12cの略全面積で反射させることが可能となり、光の取り出し効率を向上させることができる。反射電極14aは、第1電極13を第1半導体層12aに導通させるための貫通孔13bが形成されているので、複数の穴が設けられたような形状をしている。
反射電極は、マイグレーション防止のためにカバー電極となる別の金属含有層で側面と下側(支持基板側)が完全に被覆されていてもよい。本実施形態においては、反射電極はその下側が配線電極で、側面が絶縁膜で覆われているので、これらがカバー電極としての役割も担っている。
反射電極14aの下側には、配線電極14bが設けられている。配線電極14bは、反射電極14aのほぼ全面を覆い、また反射電極14aと外部電源とを接続するために半導体積層構造体の外側まで延伸し、平面視で半導体積層構造体から露出する領域を持つ。配線電極14bも、発光層12bからの光を反射する機能を有しているのが好ましく、また導電性が高い材料であることが好ましい。
平面視で半導体積層構造体12から外部に延伸した配線電極14b上には、パッド電極14cが形成されている。パッド電極14cは、その上面に外部電源や配線と接続するためのバンプ17が形成される。本実施形態において、2つのパッド電極14cが、半導体発光素子100の角部以外の領域であって、半導体積層構造体12を間に挟むように素子端部の辺に配置されており、向かい合うものどうしの形状は円形で等しい。パッド電極14cは、角部以外の領域に設けることが好ましく、外部接続用のワイヤーが発光を遮ることを考慮すると半導体発光素子100の周辺付近に配置した方がよいが、半導体発光素子100の中央領域に形成してもよい。半導体発光素子100の大きさや半導体積層構造体12の形状に合わせて、適宜大きさ、個数、配置を変更することができる。
第1電極13は、平面視で半導体積層構造体12よりも大きく半導体発光素子100の略全面に広く設けられる。第1電極13は、第1半導体層12aと導通するために、絶縁膜15bによって絶縁されて第2電極14の下側から、配線電極14b、反射電極14a、第2半導体層12c、発光層12b、第1半導体層12aの一部の側面へ延びるように設けられて第1半導体層12aと接している。第1電極13は、貫通孔13bを満たしており、貫通孔13b内において第1電極13の上面とその上面につながる側面の一部が絶縁膜15bから露出されており、第1電極13の上面と絶縁膜15bから露出した側面の一部で第1半導体層12aと接している。以上のような構成により、貫通孔13b内において、第1電極13の側面が全て絶縁膜15bで被覆されるよりも、第1電極13と第1半導体層12aとの接触面積が大きくなるため、電流が広がり易くVf(順方向電圧)が低減する。また、貫通孔13b内において第1半導体層12aの壁面には絶縁膜15bの端部に段差が形成されている。
貫通孔13bの平面視での形状は楕円形に限らず、円形、多角形、線状、曲線状等任意の形状とすることができ、形状が統一されていなくてもよいし、複数が繋がるような形状でもよい。形状は、面積が小さすぎるとVfが高くなる虞があるので、円形よりも少し面積を大きくできる楕円形や、例えば図5のような直線状とすることもできる。配置する数や位置は、半導体積層構造体12や遮光部材16の大きさや形状によって適宜変更することができる。したがって、行列配置に限らず、線対称配置、点対称配置、距離が不均一な配置であってもよい。
絶縁膜、保護膜は、例えば、Si、Ti、V、Zr、Nb、Hf、Ta、Alよりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化膜、窒化膜、酸化窒化膜等が挙げられる。特に、SiO2、ZrO2、SiN、SiON、BN、SiC、SiOC、Al2O3、AlN、AlGaNが挙げられる。保護膜は、単一の材料の単層膜又は積層膜でもよいし、異なる材料の積層膜でもよい。DBR膜(分布ブラッグ反射膜): Distributed Bragg Reflector)としてもよい。
第1電極は、第1電極の下面のほぼ全面に形成された第1電極接着層によって、支持基板側接着層と接合される。第1電極接着層と支持基板側接着層を接合したものを接着部材とする。第1電極接着層は第1電極に使用可能な材料を用いることができ、この他にもSi、Au、Su、Pd、In等の金属も使用可能で、これら材料の単層、積層並びに合金などが利用できる。第1電極接着層は、密着層、バリア層、共晶層を有することが好ましい。第1電極接着層は接合のための機能と、第1電極のように電流供給としての機能を兼ねることができる。第1電極接着層と支持基板側接着層との接合面をAu−Au接合にすれば、熱に対する耐性が強いため信頼性の高い半導体発光素子とすることができる。
支持基板側接着層19は、支持基板11の上面のほぼ全面に形成され、支持基板11のオーミック電極且つ第1電極接着層と接合するためのものであり、第1電極接着層と同様の材料を用いることができる。支持基板側接着層19は、密着層、バリア層、共晶層を有することが好ましい。支持基板側接着層19を金属の積層構造にする場合、第1電極接着層をAuで構成するときには第1電極接着層とAu−Au接合するために、最上面はAuであることが好ましい。
裏面接着層は、支持基板の支持基板側接着層19が形成されている面と反対側に形成されオーミック電極として機能し、且つ半導体発光素子を実装基板に実装するための層である。TiSi2、Ti、Pt、Ru、Au、Suなどの金属を含む層やその積層構造とすることができる。第1電極接着層、支持基板側接着層と同様の材料を使用することができるが、樹脂を用いてもよい。
次に、第二の実施形態に係る半導体発光素子について説明する。図6は、第二の実施形態に係る半導体発光素子を示す概略平面図である。図7は、第二の実施形態に係る半導体発光素子を示し、図6のIII−III’線における概略断面図である。
図8は、第二の実施形態に係る半導体発光素子の変形例を示す概略断面図である。ただし、説明の便宜上、図6乃至8は同一縮尺ではない。第二の実施形態に係る半導体発光素子200は、遮光部材26と波長変換部材28の形状、配置が異なる以外は、第一の実施形態と実質的に同様である。
遮光部材26で覆われない第1半導体層22aの上面のみを粗面又は凹凸が形成された面にして、遮光部材26に覆われた第1半導体層22aの上面を平坦面とすることもできる。
次に、第三の実施形態に係る半導体発光素子について説明する。図9は、第三の実施形態に係る半導体発光素子における反射電極34aの形状を示す横断面図である。ここで、横断面図とは支持基板の上面と平行な断面図である。第三の実施形態に係る半導体発光素子300は、反射電極34aの形状が異なる以外は、第一の実施形態と実質的に同様である。当該横断面図には、半導体積層構造体、絶縁膜、保護膜、遮光部材、バンプ、波長変換部材は現れていないが、その構成は第一の実施形態と同様である。
第一の実施形態と同様の矩形状の配線電極34bは反射電極34aの下側に反射電極34aよりも大きい面積で設けられている。配線電極34bの下の第1電極33を第1半導体層32aに接続するための貫通孔33bを形成するために、反射電極34aと配線電極34bには楕円形の穴が複数均等に形成されている。尚、貫通孔33bは、反射電極34aが形成されている部分だけに形成すればよい。また、配線電極34b上であって、反射電極34aが形成されていない領域には絶縁膜が設けられており(図9には図示していない)、反射電極34aと絶縁膜の上に半導体積層構造体が半導体発光素子300と同様の略矩形状に形成される。
次に、第四の実施形態に係る半導体発光素子について説明する。図10は、第四の実施形態に係る半導体発光素子を示す概略平面図である。第四の実施形態に係る半導体発光素子400は、半導体積層構造体42と反射電極44aの形状が異なる以外は、第一の実施形態と実質的に同様である。概略平面図では、絶縁膜、保護膜、遮光部材、バンプ、波長変換部材を省略している。
したがって、第四の実施形態に係る半導体発光素子400において、半導体積層構造体42の表面は、遮光部材46と波長変換部材のいずれかにより覆われている。
まず、成長基板10のウエハを準備する。成長基板10は、半導体積層構造体をエピタキシャル成長させるのに適した材料から形成され、基板の大きさや厚さ等は特に限定されない。窒化物半導体のエピタキシャル成長に適した基板としては、サファイア、スピネル等の絶縁性基板、透光性基板や、SiC、窒化物半導体(例えば、GaN等)、CuW等の導電性基板が挙げられる。成長基板10の表面は凹凸を有していてもよい。このサファイア基板10をMOCVD装置内に設置し、このサファイア基板10の凹凸を有する表面に、図11(A)に示すように、第1半導体層12a、発光層12bおよび第2半導体層12cを順に成長させることで、半導体積層構造が形成される。
図11(A)に示すように、第2半導体層12cの表面に所定の形状にパターンニングされた反射電極14aを形成する。パターンニングされた反射電極14aは、図示はしていないが、貫通孔13bのための穴を有している。電流注入により発光する領域を大きくするために、反射電極14aは第2半導体層12cのほぼ全面に形成する。反射電極14aは、光を反射させる側に形成する電極であるため、反射させることが可能な電極構造とし、具体的には、例えば、反射率の高い反射層を有するものとする。反射電極14aは、この反射層を第2半導体層接触側に有することが好ましいが、例えば、光透過する薄膜の密着層を介して、例えば密着層/反射層の順に積層した多層構造とすることもできる。
図11(B)に示すように、反射電極14aから露出した第2半導体層12c上に絶縁膜15aを形成する。例えば、反射電極14aは、互いに隣接若しくは離間して設けられていてもよい。絶縁膜15aは反射電極14aの一部を覆うように設けることもできる。第2半導体層12cの表面上に選択的に設けられた反射電極14aは第2半導体層12cに導通されている。
図11(C)に示すように、反射電極14aと絶縁膜15aの上の略全面に配線電極14bを形成する。配線電極14bは反射電極14aと同様に貫通孔13b用のための穴が設けられている。配線電極14bの貫通孔13b用の穴と反射電極14aの貫通孔13b用の穴は重なるように反射電極14aと配線電極14bを形成する。
貫通孔13bとなる領域を除いて、絶縁膜15aと配線電極14bの上面にレジストを設け、エッチングする。エッチングによりレジスト開口部を介して、絶縁膜15a、第2半導体層12c、発光層12b、第1半導体層12aの一部を除去して、図11(D)に示すように、第1半導体層12aを露出させ貫通孔13bを形成する。
この時、第1半導体層12aは発光層12bとの界面が露出するまでエッチングしてもよいし、第1半導体層12aの内部までエッチングしてもよい。
図11(E)に示すように、貫通孔13bの壁面を構成する配線電極14b、絶縁膜15a、反射電極14a、第2半導体層12c、発光層12b、第1半導体層12aの表面を全て被覆する絶縁膜15bを形成する。この絶縁膜15bによって、第1電極が第2電極、第2半導体層12c及び発光層12bと絶縁される。
図11(F)に示すように、貫通孔13bにおいて、第1半導体層12aが露出するように絶縁膜15bをエッチングにより除去する。さらに絶縁膜15bをエッチングした際のダメージを除去するために第1半導体層12aの一部を除去する。
図12(G)に示すように、絶縁膜15b上に第1電極13を形成する。このとき、第1電極は貫通孔13bを埋め込み、第1半導体層12aの露出面と接する。
続いて、第1電極13の上面をCMP(ケミカル・メカニカル・ポリッシュ)処理するか研磨し、平坦化する(図12(H))。第1電極13は、貫通孔13bがあるためにその孔の位置に凹部が形成されてしまうが、研磨等を行い表面を平坦化することで、後の貼り合わせ工程で接着層間にボイドが発生するのを防止することができる。
図12(I)に示すように、平坦化された第1電極13上に、貼り合わせ時に支持基板側接着層と接着するための第1電極接着層13aを形成する。第1電極13の表面が平坦であるので、その上に形成される第1電極接着層13aも平坦となる。
他方、支持基板側接着層19が形成された支持基板11を準備する。図12(J)及び図13(K)に示すように、支持基板側接着層19と第1電極接着層13aとを熱圧着により接着する。このとき、支持基板側接着層19と第1電極接着層13aを構成する材料の一部が合金化されていてもよいし、材料の成分が拡散していてもよい。
図13(L)に示すように、第1半導体層12a上の成長基板10は、成長基板10側からエキシマレーザやフェムト秒レーザを含む固体レーザ等を照射して剥離・除去する(Laser Lift Off:LLO)か、又は研削によって取り除かれる。成長基板10を除去後、露出した第1半導体層12aの表面をCMP処理することで所望の膜である第1半導体層12aを露出させる。その後、図13(M)に示すように、第1半導体層12aの上面にレジストを設けてRIE等でエッチングし、個々の半導体発光素子100を構成する複数の半導体積層構造体12に分離する。このエッチングにより、半導体積層構造体12間の半導体積層構造が除去された部分には絶縁膜15aが露出される。半導体積層構造体12の上面は、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)溶液により異方性エッチングを行う。この処理により、図13(N)に示すように、第1半導体層12aの表面が粗面になり、光取り出し効率が向上する。
半導体積層構造体12間に露出した絶縁膜15aの上面に開口部を有したレジストを設け、その開口部を介して絶縁膜15aを除去して、図14(O)に示すように、開口部底面に配線電極14bを露出させる。図14(P)に示すように、その開口部底面に露出した配線電極14b上にパッド電極14cを形成した後、レジストを除去する。
図14(Q)に示すように、半導体積層構造体12の上面と側面とを被覆する保護膜15cを形成する。また、図14(R)に示すように、支持基板の裏面全面に、半導体発光素子100を実装基板に実装するための裏面接着層110を形成する。
図15(A)に示すように、半導体積層構造体12の上面の一部(所定の領域)と側面に、保護膜15cを介して金属が含有されている遮光部材16を形成する。上面の一部と側面に設けられた遮光部材16は同一材料で一体として形成されている。上面の遮光部材16は、半導体積層構造体12の中央部分にNという文字を円で囲んだ形状の開口部が形成されるように所定の領域に形成する。保護膜15cと遮光部材16の間に絶縁膜を設けてもよい。これにより、半導体積層構造体12と遮光部材16が短絡するのをより効果的に防止することができる。図15(B)に示すように、パッド電極14c上には半導体積層構造体12の高さよりも高いバンプ17が形成される。図15(C)に示すように、パッド電極14cと、絶縁膜15aと、保護膜15cと、遮光部材16と、バンプ17の全ての露出面を、蛍光体が含有される樹脂からなる波長変換部材18で被覆する。波長変換部材18は、印刷、ポッティング、圧縮成型、スピンコート、スプレーコート等でウエハに塗布する。波長変換部材18の樹脂を硬化した後、図15(D)に示すように、バンプ17の上面が露出し、かつバンプ17と波長変換部材18の上面が同じ高さとなるように切削する。その後、ウエハを個々の半導体発光素子100にダイシングやブレイク等で分割する。
以上の方法により、本発明の第一の実施形態の半導体発光素子100が製造される。
以下、主として、第一の実施形態の半導体発光素子100の製造方法と異なる工程に係る点を説明する。
図16(A)に示すように、半導体積層構造体22の上面に、Nという文字を円で囲んだ形状の波長変換部材28を設ける。波長変換部材28は、型(金型、レジスト等)を作製し樹脂を流し込むことにより任意の形状に硬化して形成することができ、また、予め所望の形状に作製された板状のものを載置するようにしてもよい。図16(B)に示すように、パッド電極24c上に半導体積層構造体22の高さよりも高いバンプ27を形成する。図16(C)に示すように、パッド電極24cと、絶縁膜25aと、バンプ27と、波長変換部材28と、半導体積層構造体22の上面を覆っている波長変換部材28から露出した保護膜25cと、の全ての露出面を、遮光部材26で被覆する。遮光部材26は、反射性物質が含有されている樹脂からなる。遮光部材26の樹脂を硬化した後、図16(D)に示すように、バンプ27の上面が露出して、バンプ27と遮光部材26と波長変換部材28の上面が同じ高さとなるように切削する。これにより、波長変換部材28の上面は遮光部材26から露出される。半導体積層構造体22の上面の一部と側面に設けられた遮光部材26は同一材料で一体として形成されている。
その後、ウエハを個々の半導体発光素子200にダイシング等で分割する。
以上の方法により、本発明の第二の実施形態の半導体発光素子200が製造される。
次に、実施例1について説明する。実施例1は、第一の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法に基づいて半導体発光素子100を作製する。
図1は、実施例1に係る半導体発光素子を示す概略平面図である。図2は、実施例1に係る半導体発光素子を示し、図1のI−I’線における概略断面図である。図3は、実施例1に係る半導体発光素子を示し、図2のII−II’線における概略平面図である。図1及び図3のI−I’線は、同一の線を示している。
反射電極14aのp型半導体層12cと接する面とは反対側の面で、反射電極14aを覆うようにTi/Rh/Ti(=30nm/340nm/30nm)からなる配線電極14bが設けられる。配線電極14bは、半導体積層構造体12の外側に延在するように、つまり、平面視で半導体積層構造体12と重ならない領域まで延伸される。半導体積層構造体12の外側に延伸された配線電極14b上には、Ti/Pt/Au(=30nm/300nm/500nm)からなるパッド電極14cが形成される。パッド電極14cは、支持基板11上において、平面視で前記半導体積層構造体と異なる領域に設けられ、矩形状の半導体発光素子100の向かい合う2辺の中央の、素子端部に近い位置に2つ設けられている。さらに、2つのパッド電極14c上にそれぞれ、外部電源と接続するためのAuバンプ17が形成される。
半導体積層構造体12の側面と上面は、400nmの酸化シリコンからなる保護膜15cで被覆されている。
まず、凹凸形状が形成された成長表面を持った成長基板であるサファイア基板10をMOCVD装置内に設置し、サファイア基板10の成長表面上に、バッファ層としてアンドープの窒化物半導体であるGaN層を形成した。n型コンタクト層として、Siドープのn型GaN層、さらにアンドープの窒化物半導体であるGaN層を積層し、n型半導体層12aを形成した。n型半導体層12a上には、発光層12bとして、バリア層となるGaN層、井戸層となるInGaN層を1セットとして9セット積層して最後にバリア層となるGaN層を積層させた多重量子井戸構造を形成した。発光層12b上には、p型半導体層12cとして、MgがドープされたAlGaN層からなるp型クラッド層として、Mgがドープされたp型GaN層からなるp型コンタクト層を順次積層した。以上の工程により、半導体積層構造体12となる半導体積層構造を形成したウエハを得た。
11、21 支持基板
12、22、42 半導体積層構造体
12a、22a 第1半導体層(n型半導体層)
12b、22b 発光層
12c、22c 第2半導体層(p型半導体層)
13、23、33 第1電極(n側電極)
13a、23a 第1電極接着層(n側電極接着層)
13b、23b、33b 貫通孔
14、24、34 第2電極(p側電極)
14a、24a、34a、44a 反射電極
14b、24b、34b、44b 配線電極
14c、24c、34c、44c パッド電極
15a、15b、25a、25b、35a、35b、45a、45b 絶縁膜
15c、25c 保護膜
16、26 遮光部材
17、27 バンプ
18、28 波長変換部材
19、29 支持基板側接着層
110、210 裏面接着層
100、200、300、400 半導体発光素子
Claims (12)
- 支持基板と、
第1半導体層と発光層と第2半導体層とを有してなり、前記支持基板上に設けられた半導体積層構造体と、
前記第1半導体層と電気的に接続される第1電極と、
前記第2半導体層と電気的に接続される第2電極と、
前記半導体積層構造体の上面の一部及び側面を覆い、前記第1及び第2電極と電気的に分離された遮光部材と、
前記遮光部材で覆われていない前記半導体積層構造体の上面を覆う波長変換部材と、
を有することを特徴とする半導体発光素子。 - 前記支持基板と前記半導体積層構造体の間に、前記第1電極と前記第2電極とを有する請求項1に記載の半導体発光素子。
- 前記波長変換部材は、さらに前記遮光部材の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体発光素子。
- 前記半導体積層構造体の側面は傾斜が設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載の半導体発光素子。
- 前記半導体積層構造体の上面の一部及び側面を覆う前記遮光部材は、同一材料であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載の半導体発光素子。
- 前記第1電極と前記第2電極とが、絶縁膜を介して重なっている請求項2に記載の半導体発光素子。
- 前記第2電極は、前記支持基板上において前記半導体積層構造体外部に延在するように形成されており、その外部に延在した第2電極上にパッド電極が形成された請求項1乃至6のいずれか一に記載の半導体発光素子。
- 前記半導体発光素子が矩形状であって、前記パッド電極が前記半導体発光素子の角部以外の領域に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の半導体発光素子。
- 前記遮光部材は、金属を含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一に記載の半導体発光素子。
- 前記遮光部材は、Ni、Ti、Rh、Al、Ag、Ptからなる群から選択された少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項9に記載の半導体発光素子。
- 前記遮光部材は、反射性物質を含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一に記載の半導体発光素子。
- 前記反射性物質は、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化シリコンからなる群から選択された少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項11に記載の半導体発光素子。
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