JP6248604B2 - 半導体発光素子及びその電極形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子及びその電極形成方法に関し、特にフェイスダウン実装される半導体発光素子及びその電極形成方法に関する。

フリップチップ実装は、半導体発光素子の電極面と対向する基板側を主たる光取出し面とする実装方式であり、フェイスダウン実装とも呼ばれている（特許文献１参照）。フェイスダウン実装に用いる半導体発光素子は、素子基板と対向する面にｐパッド電極とｎパッド電極との両方を備えた構造であり、電極面を下に向けて外部の実装基板に実装される。フェイスダウン実装は、金属バンプを用いたり、合金からなる接着層を用いたりして行われている。

そして、半導体発光素子の電極は、例えばリフトオフ法により形成すれば、マスクを除去することにより所定の形状の電極を形成することができる。特許文献２及び特許文献３には、半導体発光素子の保護層（絶縁膜）をＣＶＤ法やスピンコート法により形成する技術が記載されている。

特開２００５−１９９３９号公報 特開２００６−７３８１５号公報 特開２０１１−１００９７５号公報

近年、ｐ型半導体層上に絶縁膜を介してｎ型半導体層と電気的に接続されたｎパッド電極を設け、ｐ型半導体層上にｐパッド電極とｎパッド電極との双方を配置した構造の半導体発光素子が種々提案されている。そのような構造の半導体発光素子は、ｐパッド電極とｎパッド電極との段差を解消することにより、フェイスダウンの実装性を向上させることができる。また、ｐパッド電極およびｎパッド電極と実装面との接合領域を大きくすることにより、接合強度・精度、放熱性を向上させることもできる。

しかしながら、近年提案されている上記電極構造の場合、例えばｐ側の電極上にｎパッド電極を設ける際に間に形成される絶縁膜に、仮に隙間や亀裂が発生してしまうと、ｐ側の電極とｎ側の電極とが短絡してしまうことがある。電極を形成した直後には短絡していなくても、半導体発光素子を駆動させることによって絶縁膜の隙間等からｐ側の電極とｎ側の電極とが繋がり、短絡してしまうことがある。よって、ｐ側の電極とｎ側の電極との間に設ける絶縁膜の絶縁性の向上が要求されている。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、絶縁膜の絶縁性を向上させ、電極の短絡を防止することができ、信頼性を高めることのできる半導体発光素子及びその電極形成方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る半導体発光素子の電極形成方法は、第１半導体層及び第２半導体層を有するウェハを準備する工程と、前記第１半導体層上の一領域に第１電極を形成すると共に、前記第１半導体層上の他の領域に設けられた前記第２半導体層上に第２電極を形成する工程と、前記第１電極及び前記第２電極上に、前記第１電極の表面を露出させる第１開口及び前記第２電極の表面を露出させる第２開口を設けた絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上の一領域に前記第１開口を通じて前記第１電極と導通した第１パッド電極を形成すると共に、前記絶縁膜上の他の領域に前記第２開口を通じて前記第２電極と導通した第２パッド電極を形成する工程と、前記ウェハを個片化する工程と、を有し、前記第１電極及び前記第２電極を形成する工程では、前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくとも一方の電極を、レジストをマスクとして用いるリフトオフ法により形成し、前記絶縁膜を形成する工程では、前記第１電極及び前記第２電極上の全面に絶縁性樹脂をスピンコート法により形成することで前記絶縁膜を形成し、前記第１パッド電極及び前記第２パッド電極を形成する工程では、少なくとも前記一方の電極と導通したパッド電極を、前記絶縁膜を介して前記一方の電極とは異なる他方の電極上に形成することを特徴とする。

また、前記課題を解決するために、本発明に係る半導体発光素子は、第１半導体層と、前記第１半導体層上の一領域に設けられた第２半導体層とを備える半導体構造体と、前記第１半導体層上の他の領域に設けられた第１電極と、前記第２半導体層上に設けられた第２電極と、を備えた半導体発光素子であって、前記第１電極及び前記第２電極上に設けられ、前記第１電極上に第１開口を有し、前記第２電極上に第２開口を有する、樹脂からなる絶縁膜と、前記第１開口を通じて前記第１電極と導通し、前記第２電極上かつ前記絶縁膜上の一領域に設けられた第１パッド電極と、前記第２開口を通じて前記第２電極と導通し、前記第１電極上かつ前記絶縁膜上の他の領域に設けられた第２パッド電極と、を備え、前記第２電極の上面の周縁端部に形成されたバリの上端よりも高い位置に、前記絶縁膜の上面を設けたことを特徴とする。

本発明に係る半導体発光素子の電極形成方法によれば、第１電極や第２電極にバリがあったとしても、バリが絶縁膜で覆われて絶縁膜上面が平坦化されるため、絶縁膜に隙間や亀裂が生じることを防止できる。そのため、絶縁膜の絶縁性を向上させ、電極の短絡を防止することができ、当該電極構造を有する半導体発光素子の信頼性を高めることができる。
また、本発明に係る半導体発光素子は、絶縁膜の上面が、発生したバリの上端よりも高い位置にあるので、絶縁膜に隙間や亀裂が生じることを防止できる。そのため、絶縁膜の絶縁性を向上させ、電極の短絡を防止することができ、半導体発光素子の信頼性を高めることができる。

本発明の実施形態に係る半導体発光素子を電極面側から見た平面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視における断面を示す模式図である。 図１のＢ−Ｂ線矢視における断面を示す模式図である。 図２においてＸで示す領域の拡大図である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造工程における平面図（その１）である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造工程における平面図（その２）である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造工程における平面図（その３）である。 図８（ａ）はレジストの端部の断面図、図８（ｂ）はレジストの上から積層された電極材料の断面図、図８（ｃ）は電極層の端部の断面図である。 レジストの庇部の形成手順を示す模式的な断面図である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造工程における平面図（その５）である。 本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造工程における平面図（その６）である。 図１２（ａ）は比較例の方法で電極層上に形成された絶縁層の断面図であり、図１２（ｂ）は本発明の実施例の方法で電極層上に形成された絶縁層の断面図である。

以下、本発明に係る半導体発光素子及びその電極形成方法を実施するための形態を、いくつかの具体例を示した図面と共に詳細に説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。

まず、図１〜図４を参照して半導体発光素子１の構成について説明する。図１に示すように、半導体発光素子１の形状は、電極面側から見て、矩形である。また、図２に示すように、半導体発光素子１は、基板２と、半導体構造体３と、ｎ側電極層（第１電極）１１と、ｐ側電極層（第２電極）１２と、絶縁膜２０と、ｎパッド電極（第１パッド電極）３１と、ｐパッド電極（第２パッド電極）３２と、第２絶縁膜４０と、透光性導電膜５１，５２と、を、主に備えている。なお、図２〜４では、分かり易くするために符号２，４，５，６，４５２には、断面を示すハッチングを記載していない。

この半導体発光素子１は、基板２側から外部に光を取り出す素子であり、接着層として合金を用いてフェイスダウン実装されるものである。以下、各部の構成について順次詳細に説明する。

（基板２）
基板２の材料には、半導体構造体３に例えば窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合に好適な材料が用いられる。このような基板材料としては、サファイア、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯやＧａＮ単結晶等が挙げられる。中でも結晶性の良い窒化ガリウムを量産性良く形成させるためにはサファイア基板を用いることが好ましい。基板２には、図２に示すように、半導体構造体３が積層される面（電極側の面）に凹凸が形成されていてもよい。この凹凸により半導体構造体３からの光を散乱または回折させて光取り出し効率を高めることができる。

（半導体構造体３）
半導体構造体３は、基板２の上に形成され、ｎ型半導体層（第１半導体層）４と、活性層５と、ｐ型半導体層（第２半導体層）６とがこの順に積層されている。半導体構造体３には、上面に対して段差を有する凹部７と周辺部８とが形成されている。凹部７は、図１にＡ−Ａ線に沿って横方向に長く伸びた溝の形状となっている。図１に示す例では、２つの凹部７が形成されている。周辺部８は、半導体構造体３の実質的な発光部を取り囲むように配置されており、電極が形成された後の大判のウェハから半導体発光素子を切り出す際の切りしろとして利用することができる。

半導体発光素子１の製造工程の過程において、ｐ型半導体層６および活性層５の一部が除去されて、その下のｎ型半導体層４が露出することで、凹部７と周辺部８とが形成される。よって、ｐ型半導体層６は、凹部７を取り囲むようにｎ型半導体層４上の一領域に設けられている。ｎ型半導体層４上の他の領域、すなわち凹部７の底面には、透光性導電膜５１を介してｎ側電極層１１が設けられている。ｐ型半導体層６上には、透光性導電膜５２及び第２絶縁膜４０を介してｐ側電極層１２が設けられている。

半導体構造体３において、第１半導体層であるｎ型半導体層４と、第２半導体層であるｐ型半導体層６とのうちの一方または双方を複数の半導体層を積層した多層構造で構成することもできる。また、活性層５も単層であっても多層であってもよい。例えば、ｎ型半導体層４およびｐ型半導体層６をそれぞれ、コンタクト層、クラッド層等の必要な機能に対応させた複数の層で構成することができ、用途に応じた発光特性を実現することができる。なお、例えば、第１半導体層をｐ型半導体層とし、第２半導体層をｎ型半導体層とする構成を採用してもよい。

（ｎ側電極層１１）
ｎ側電極層１１は、ｎ型半導体層４とｎパッド電極３１との間に設けられた金属からなる電極層であり、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｕ等の材料を用いることができる。ｎ側電極層１１は、ｎ型半導体層４側から順に、例えばＴｉ、Ｒｈ、Ｔｉが積層されてなる。
本実施形態では、ｎ側電極層１１は、第２絶縁膜４０の第３貫通孔４３を通じて透光性導電膜５１と導通している。なお、変形例として、透光性導電膜５１を介在させずにｎ側電極層１１をｎ型半導体層４に直接接触させるようにしてもよい。

（ｐ側電極層１２）
ｐ側電極層１２は、ｐ型半導体層６とｐパッド電極３２との間に設けられた金属からなる電極層である。ｐ側電極層１２の材料は、ｎ側電極層１１と同様である。ｐ側電極層１２は、ｐ型半導体層６側から順に、例えばＴｉ、Ｒｈ、Ｔｉが積層されてなる。
本実施形態では、ｐ側電極層１２は、第２絶縁膜４０の第１貫通孔４１を通じて透光性導電膜５２と導通している。また、ｐ側電極層１２は、アンカー用開口（貫通孔）１５を有している。なお、変形例として、透光性導電膜５２を介在させずにｐ側電極層１２をｐ型半導体層６に直接接触させるようにしてもよい。
ｐ側電極層１２やｎ側電極層１１をリフトオフ法により形成すると、その上面の周縁端部にバリが形成される場合がある。ここでは、ｐ側電極層１２が、上面の周縁端部にバリ１３，１４が形成されていることとした。

（絶縁膜２０）
絶縁膜２０は、半導体発光素子１の表面を覆って保護するものである。絶縁膜２０は、樹脂からなり、ｎ側電極層１１及びｐ側電極層１２上に設けられている。本実施形態では、ｐ側電極層１２の上面の周縁端部に形成されたバリ１３の上端よりも高い位置に、絶縁膜２０の上面を設けた。絶縁膜２０の上面はほぼ平坦であり、つまり、バリ１３付近以外のｐ側電極層１２上においても、絶縁膜２０の上面がバリ１３の上端よりも高い位置にある。このようにすることで、絶縁膜２０が充分な厚みを有するので、ｐ側電極層１２にバリがあったとしてもｎパッド電極３１の側に電流がリークしない。また、ｎ側電極層１１にバリがあったとしてもｐパッド電極３２の側に電流がリークしない。

絶縁膜２０の材料は、特に感光性のあるフッ素系樹脂であることが好ましい。感光性があると、フォトリソグラフィ法により絶縁膜を所望のパターン形状にすることができる。また、フッ素系樹脂は硬化したときに、絶縁膜としてＳｉＯ₂等の酸化物を用いた場合よりも軟らかくなり、隙間や亀裂が生じにくくなる。

図４に示すようにｐ側電極層１２上の絶縁膜２０の厚みｔ₂₀は、ｐ側電極層１２を形成するときに用いるレジストの膜厚ｔ₈₀（図８（ａ）参照）以下になるように絶縁膜を形成することが好ましい。ｐ側電極層１２上の絶縁膜２０の厚みｔ₂₀は、例えば、１〜３μｍとすることができる。これにより、ｐ側電極層１２にバリ１３があってもｎパッド電極３１側にリークしない小型の半導体発光素子１を提供することができる。図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、通常、バリ１３の厚みｔ₁₃はレジスト膜厚ｔ₈₀よりも小さく、最大限に大きくなったとしてもレジスト膜厚ｔ₈₀を超えることはない。このため、絶縁膜２０の厚みｔ₂₀がレジスト膜厚ｔ₈₀以下であれば、十分絶縁可能であると考えられる。

＜絶縁膜２０の貫通孔＞
絶縁膜２０は、ｎ側電極層１１上にｎ側開口（第１開口）２１を有し、ｐ側電極層１２上にｐ側開口（第２開口）２２を有する（図１１参照）。
ｎ側開口２１は、その上に形成されるｎパッド電極３１と、凹部７に設けられたｎ側電極層１１との充分な導通が得られる範囲で小さく作製されている。
ｐ側開口２２は、その上のｐパッド電極３２が形成される位置において、ｎ側電極層１１に近い部分（素子中央に近い部分）に少なくとも設けられている。このような位置に形成することで、半導体構造体３における電流の拡散を阻害しないようにすることができる。ｐ側開口２２は、ｐ側電極層１２とｐパッド電極３２との間の接触抵抗が小さくなるように、できるだけ大きく作製されている。図１に示したｐ側開口２２の大きさは一例であり、図示した半分以下の大きさでも構わない。

本実施形態では、絶縁膜２０は、ｐ側電極層１２のアンカー用開口１５と、第２絶縁膜４０の第２貫通孔４２とを通じて、透光性導電膜５２と接触している。これにより、透光性導電膜５２は、絶縁膜２０がｐ側電極層１２から剥離することを防止している。

（ｎパッド電極３１）
ｎパッド電極３１は、半導体発光素子１を実装するときのｎ側の最表面となる電極層である。ｎパッド電極３１は、絶縁膜２０のｎ側開口２１を通じてｎ側電極層１１と導通し、ｐ側電極層１２上かつ絶縁膜２０上の一領域に設けられている。つまり、ｎパッド電極３１は、ｐ型半導体層６上にまで絶縁膜２０を介して延在しｎ型半導体層４と電気的に接続されている。

ｎパッド電極３１は、例えば、ｎ側電極層１１側から順にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕが積層されてなる。または、ｎパッド電極３１は、例えば、ｎ側電極層１１側から順にＴｉ、Ｎｉ、Ａｕを積層するようにしてもよい。ｎパッド電極３１は、図１に示すように、平面視で縦長の矩形の形状とすることができる。また、図１及び図３に示すようにｎパッド電極３１には切欠部３３を形成してもよい。切欠部３３は、カソード（ｎ側電極）のマークの役割を果たしている。

（ｐパッド電極３２）
ｐパッド電極３２は、半導体発光素子１を実装するときのｐ側の最表面となる電極層である。ｐパッド電極３２は、絶縁膜２０のｐ側開口２２を通じてｐ側電極層１２と導通し、ｎ側電極層１１上かつ絶縁膜２０上の他の領域にも設けられている。つまり、ｐパッド電極３２は、ｎ型半導体層４上にまで絶縁膜２０を介して延在しｐ型半導体層６と電気的に接続されている。

ｐパッド電極３２は、例えば、ｐ側電極層１２側から順にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕ等が積層されてなる。ｐパッド電極３２は、ｎパッド電極３１と同様の積層構造であってもよい。ｐパッド電極３２は、図１に示すように、平面視で縦長の矩形の形状とすることができる。なお、図１では、分かり易くするために、紙面に垂直な方向において最も手前に存在するｐパッド電極３２とｎパッド電極３１とを実線で記載し、符号７，８，２１，２２等で示す領域を破線で記載した。

（第２絶縁膜４０）
本実施形態では、一例として、透光性導電膜５２上に、さらに、多層膜からなる第２絶縁膜４０を設けることとした。第２絶縁膜４０は、ｐ側電極層１２による光の吸収を減らし、光出力を向上させるための光反射膜である。第２絶縁膜４０は、多層膜の内部に、光反射用の金属膜４６を有する。金属膜４６はその全周囲が絶縁材料に被覆され、半導体構造体３等とは導通していないため、ここでは第２絶縁膜４０の一部として説明する。詳細には、第２絶縁膜４０は、図４に示すように、例えば透光性導電膜５２の側から、下地層４４と、ＤＢＲ（分布ブラッグ反射器）４５と、金属膜４６と、キャップ層４７とを備えることとした。金属膜４６以外の材料は絶縁材料で構成される。

下地層４４は、ＤＢＲ４５の下地となる層である。下地層４４は、絶縁膜からなるものであって、特に酸化膜からなるものが好ましい。酸化膜としては、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂等が挙げられる。

ＤＢＲ４５は、図４に示すように、低屈折率層４５１と高屈折率層４５２とからなる１組の誘電体を、複数組にわたって積層させた多層構造であり、所定の波長光を選択的に反射するものである。具体的には、屈折率の異なる膜を、例えば活性層５からの発光ピーク波長について１／４波長の光学的厚み（optical thickness）で交互に積層することで、発光ピーク波長を中心とする帯域の光を高効率に反射できる。材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の金属の酸化物または窒化物から選択されたものが好ましい。
ＤＢＲ４５を酸化膜で形成した場合、低屈折率層４５１は、例えばＳｉＯ₂で形成される。このとき、高屈折率層４５２は、例えば、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅等で形成される。

金属膜４６は、電流を流さないことを前提としている。金属膜４６は、例えば、ＡｌやＡｇ等の反射率の高い金属や合金で形成される。
金属膜４６は、ＤＢＲ４５の上に形成されているので、半導体構造体３からＤＢＲ４５を透過した光を反射することができる。ＤＢＲ４５と金属膜４６とを組み合わせることで、入射光を効率よく反射することができる。

キャップ層４７は、金属膜４６を覆って保護する層である。キャップ層４７は、下地層４４と同様に例えばＳｉＯ₂等の酸化膜からなる。

＜第２絶縁膜４０の貫通孔＞
この第２絶縁膜４０は、金属膜４６の多数の貫通孔（図７参照）のそれぞれの内側に、第１貫通孔４１、第２貫通孔４２、または第３貫通孔４３を有している。第２貫通孔４２の個数は、１個または複数個である。図８には、一例として８行１０列の略格子状に貫通孔を設け、このうち、左上と左下の２箇所は第２貫通孔４２とし、残りを第１貫通孔４１としている。第１貫通孔４１および第２貫通孔４２の個数や配置は、これに限定されるものではない。第３貫通孔４３は、凹部７の長手方向に沿った溝であり、凹部７の底面よりも狭小に形成されている。

第２貫通孔４２の平均直径は、予め定められた範囲の大きさに設定されている。ここで、平均直径とは、第２貫通孔４２の平面形状が円形ではない場合、例えば、楕円である場合には長径と短径の平均値をいい、正方形である場合には、正方形の面積と同じ面積を有する円の直径をいう。この平均直径が５μｍ未満の大きさの場合、エッチング用のレジストパターンがつぶれて第２貫通孔４２を製造することが困難になる。また、この平均直径が１５μｍを超える大きさの場合、第２貫通孔４２が電流拡散を阻害する場合がある。したがって、第２貫通孔４２の平均直径は、５μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。なお、電気が流れる第１貫通孔４１の場合、電流特性を良好にするためには平均直径が１０μｍ以上であることが好ましい。

（透光性導電膜５１）
透光性導電膜５１は、ｎ型半導体層４の上に設けられ、オーミック電極として機能する。透光性導電膜５１は、金属、合金または導電性の酸化物からなる薄膜で形成されている。導電性の酸化物（酸化物半導体）としては、亜鉛、インジウム、スズ、ガリウムおよびマグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む導電性の酸化物膜が挙げられる。具体的には、錫を含む酸化インジウム（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）、ＺｎＯ、インジウムを含む酸化亜鉛（Indium Zinc Oxide：ＩＺＯ）、ガリウムを含む酸化亜鉛（Gallium-doped Zinc Oxide：ＧＺＯ）、Ｉｎ₂Ｏ₃またはＳｎＯ₂等が挙げられる。特に導電性の酸化物については、導電性と透光性の観点からＩＴＯが最も好ましい。

（透光性導電膜５２）
透光性導電膜５２は、ｐ型半導体層６の上に設けられ、オーミック電極として機能する。透光性導電膜５２の材料は、透光性導電膜５１と同様である。透光性導電膜５２は、例えばＩＴＯ等で形成されている。なお、透光性とは、半導体発光素子１から出射された光を７０％程度以上、８０％程度以上、９０％程度以上、９５％程度以上透過させる性質を意味する。

［半導体発光素子の製造工程の流れ］
半導体発光素子１の製造工程は、主に、ウェハ準備工程と、前処理工程と、電極形成工程と、絶縁膜形成工程と、パッド電極形成工程と、ウェハ個片化工程と、を含んでいる。なお、ウェハ個片化工程のウェハとは、少なくとも、ｎ側電極層（第１電極）１１、ｐ側電極層（第２電極）１２、絶縁膜２０、ｎパッド電極（第１パッド電極）３１、ｐパッド電極（第２パッド電極）３２が形成されたものである。

以下では一例として、図５ないし図７を参照（適宜図１ないし図４参照）して説明する。図５ないし図７は、説明のため、個片化された半導体発光素子１に着目して本願発明の製造工程を示す模式的な平面図である。

（ウェハ準備工程）
まず、ｎ型半導体層（第１半導体層）４及びｐ型半導体層（第２半導体層）６を有するウェハを準備する。既に製作されたウェハがあれば、それを用いてもよい。ウェハを製作する場合、具体的には、基板２の上に、ｎ型半導体層４、活性層５、ｐ型半導体層６をこの順番に積層し、半導体構造体３を形成する（図２参照）。そして、半導体構造体３の一部を、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching反応性イオンエッチング）によってエッチングし、図５に示すように半導体構造体３の段差部である凹部７及び周辺部８を形成する。

（前処理工程）
前処理工程は、準備されたウェハ上で各素子に対応した電極をそれぞれ形成する前に行う工程である。本発明に係る電極形成方法では、前処理工程は、特に限定されるものではない。ここでは、一例として、透光性導電膜や絶縁膜を形成することとした。この場合、図６に示すように、凹部７にてｐ型半導体層６から露出されたｎ型半導体層４上面に透光性導電膜５１を形成し、ｐ型半導体層６上面に透光性導電膜５２を形成する。

次に、図７に示すように、透光性導電膜５１，５２の上に、第１貫通孔４１、第２貫通孔４２および第３貫通孔４３を有する第２絶縁膜４０を形成する。

（電極形成工程）
電極形成工程は、ｎ型半導体層４上の一領域にｎ側電極層１１を形成すると共に、ｎ型半導体層４上の他の領域に設けられたｐ型半導体層６上にｐ側電極層１２を形成する工程である。電極形成工程では、ｎ側電極層１１及びｐ側電極層１２のうち少なくとも一方の電極を、レジストをマスクとして用いるリフトオフ法により形成する。ここでは、ｎ側電極層１１及びｐ側電極層１２の両方をリフトオフ法により形成することとする。

図８を参照（適宜図２参照）して、レジストをマスクとして用いるリフトオフ法により、一例としてｐ側電極層１２を、その下地である第２絶縁膜４０上に形成する方法について説明する。以下の第１工程、第２工程、第３工程により、ｐ側電極層１２を形成することができる。

第１工程において、図８（ａ）に示すように、第２絶縁膜４０の表面の一部に、レジスト８０をマスクとして形成する。ここでは、レジストの膜厚をｔ₈₀とする。ここで、膜厚ｔ₈₀は、形成するｐ側電極層１２の膜厚よりも大きい。

レジスト８０は、その端縁部に庇部（オーバーハング）８１を有している。この庇部８１は、従来公知の方法で作製される。例えば反転ネガレジストを用いて次の第１−１工程、第１−２工程、第１−３工程により作製することができる。ここで、反転ネガレジストは、露光された箇所が現像により溶解する性質を有している。また、反転ネガレジストは、現像の前に反転工程を行うと、光の当たった部分に、熱処理による組成変化（クロスリンク）が起こって、光の当たった部分が現像により残るという性質を有している。

（第１−１工程）図９（ａ）に示すように、一般的には、基板９１の表面（本実施形態では第２絶縁膜４０の表面に相当）にレジスト９２を形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、現像後にレジスト９２を残さない部分をマスクするマスクパターン９３を用いて初期露光を行う。このとき、露光する部分９４の露光深さはレジスト９２の下面に達しない深さとすればよい。これによって、後述する庇部８１を形成することができる。
（第１−２工程）図９（ｃ）に示すように、反転工程を行う。すなわち、反転ベーク（リバーサルベーク）を行う。これにより、第１−１工程で露光された部分９４の性質が反転する。具体的には、露光された部分９４に、熱による架橋反応で、アルカリ耐性と紫外光耐性とを持たせる。
（第１−３工程）図９（ｄ）に示すように、全面露光を行う。これにより、初期露光で感光した領域以外の部分を感光させる。ここで、レジスト９２の破線で挟まれた領域（第１−１工程で露光された部分９４の直下）は感光されにくくなっている。その後、図９（ｅ）に示すように、現像により、第１−１工程で露光されなかった部分が除去され、第１−１工程で露光された部分９４が残る。このとき、第１−１工程にて露光され第１−２工程にて反転された部分９４の直下は感光されにくく、全面露光による可溶性の上昇の影響が少ない。このため、そのほとんどが現像後も残るが、側面９５は現像液によるウェットエッチングによってやや除去されるので、庇部８１が形成される。

ここで、庇部８１の逆テーパの度合いは、第１−１工程における露光量（露光深さ）や第１−３工程における現像時間などに依存する。なお、庇部８１を形成する方法は、これに限るものではなく、例えば、マスクの大きさを変えて複数回露光することによっても形成することができる。

前記第１工程に続いて、第２工程では、図８（ｂ）に示すように、レジスト８０の上から、第２絶縁膜４０の表面に、例えばスパッタリング法によりＲｈ等の電極材料を用いて電極材料層１００を成膜する。これにより、電極材料層１００は、レジスト８０に覆われていない第２絶縁膜４０の表面に付着する。このとき、電極材料層１００は、レジスト８０の側面には付着しにくいものの、部分的には側面に沿って付着する場合がある。

第３工程において、例えば強アルカリの剥離液に浸すことで、図８（ｃ）に示すように、第２絶縁膜４０の表面からレジスト８０が剥離し、レジスト８０と共にレジスト８０上の電極材料層１００も除去される。そして、第２絶縁膜４０の表面に直接付着していた電極材料層１００は、ｐ側電極層１２として残る。このとき、ｐ側電極層１２の端部には、レジスト８０の側面に付着していた電極材料がそのままの形状でバリ１３として残ることになる。

例えば数百ｎｍの厚みのｐ側電極層１２を形成するためにレジスト８０の膜厚をｔ₈₀＝２．５μｍ程度とした場合、ｐ側電極層１２の上面から測ったバリ１３の厚みｔ₁₃は最大のものでも１μｍ程度であった。仮に、庇部８１が形成されていないレジストを用いると、電極材料がレジスト８０の側面に付着し易く、より大きなバリが発生し易くなる。これに対して、庇部８１を有するレジスト８０を用いる場合、バリの発生を抑えることができる。

（絶縁膜形成工程）
絶縁膜形成工程は、ｎ側電極層１１及びｐ側電極層１２上に絶縁膜２０を形成する工程である。絶縁膜形成工程では、まず、ｎ側電極層１１及びｐ側電極層１２上の全面に絶縁性樹脂をスピンコート法により形成することで絶縁膜２０を形成する。その後、絶縁膜２０に、ｎ側電極層１１の表面を露出させるｎ側開口２１と、ｐ側電極層１２の表面を露出させるｐ側開口２２と、を設ける。

ｎ側電極層１１及びｐ側電極層１２の少なくとも一方をリフトオフ法により形成した後で、電極層の上面の周縁端部にバリが形成される場合がある。そこで、絶縁膜形成工程では、絶縁膜２０の上面が、バリの上端よりも高い位置となるように絶縁膜２０を形成することが好ましい。

絶縁膜形成工程では、図４に示すように、ｐ側電極層１２上の絶縁膜２０の厚みｔ₂₀が、レジストの膜厚ｔ₈₀（図８（ａ）参照）以下になるように絶縁膜２０を形成することが好ましい。

前記電極形成工程にて、図１０に示すｎ側電極層１１及びｐ側電極層１２が形成されている場合、この絶縁膜形成工程では、ｎ側電極層１１及びｐ側電極層１２の上から、全面（ｐ型半導体層６上、凹部７、半導体構造体３の周縁）に、スピンコート法により絶縁性樹脂からなる絶縁膜２０を形成する。

これにより、ｐ側電極層１２の表面における第１貫通孔４１に対応した窪みには、絶縁性樹脂が充填され、ｐ側電極層１２の表面における凹凸を平坦化することができる。また、このとき、ｐ側電極層１２のアンカー用開口１５と、その下の第２絶縁膜４０の第２貫通孔４２とを通じて、絶縁性樹脂が透光性導電膜５２の上に積層されることになる。そのため、このアンカー用開口１５における凹凸も平坦化される。

そして、凹部７を挟んでｐパッド電極３２となる側（図１１において左側）の複数の第１貫通孔４１を含む領域の絶縁膜２０を除去することで、図１１に示すように、絶縁膜２０には、ｐ側開口２２が形成される。本実施形態では、絶縁膜２０は感光性がある材料で構成されているので、所望の開口を有するマスクを用いて露光し、現像液に浸すことで、容易に絶縁膜を所望のパターン形状にすることができる。例えば、絶縁膜２０が、電極形成時に用いたレジストと同様のネガ型レジストで構成されている場合には、除去したい部分を露光して現像液に浸せばよい。
同様に、第３貫通孔４３のうち、ｎパッド電極３１となる側（図１１において右側）の一部を含む領域の絶縁膜２０を除去することで、ｎ側開口２１が形成される。

（パッド電極形成工程）
パッド電極形成工程は、絶縁膜２０上の一領域にｎ側開口２１を通じてｎ側電極層１１と導通したｎパッド電極３１を形成すると共に、絶縁膜２０上の他の領域にｐ側開口２２を通じてｐ側電極層１２と導通したｐパッド電極３２を形成する工程である。
パッド電極形成工程では、少なくとも一方の電極層と導通したパッド電極を、絶縁膜２０を介して他方の電極層上に形成する。つまり、図２において右側に示すようにｎ側電極層１１と導通したｎパッド電極３１を、絶縁膜２０を介して延在するようにｐ側電極層１２上に形成する。また、図２において左側に示すようにｐ側電極層１２と導通したｐパッド電極３２を、絶縁膜２０を介して延在するようにｎ側電極層１１上に形成する。

前記絶縁膜形成工程にて、図１１に示す絶縁膜２０が形成されている場合、このパッド電極形成工程では、絶縁膜２０の上から、例えばスパッタリング法によりＴｉ、Ｐｔ、Ａｕ等の電極材料を用いて成膜し、リフトオフ法等によりパターニングすることにより、図１に示すように、ｎパッド電極３１と、ｐパッド電極３２とを形成する。

（ウェハ個片化工程）
ウェハ個片化工程は、各素子に対応した電極がそれぞれ形成された大判のウェハを各素子のサイズに切り出して個片化する工程である。なお、個片化された素子は、接着層として合金を用いて、電極面側が実装基板等に接合される。なお、接着層の具体的な材料としては、例えば、ＡｕとＳｎとを主成分とする合金等の共晶合金膜が挙げられる。

［絶縁膜の絶縁性の比較］
半導体発光素子１は、ｐ側電極層１２の上にｎパッド電極３１の一部を形成するために、または、ｎ側電極層１１の上にｐパッド電極３２の一部を形成するために、ｎ側電極層１１及びｐ側電極層１２上に絶縁膜２０を形成する。このような立体的な電極構造を有した半導体発光素子において、ｐ側電極層１２を、リフトオフ法により形成すると、図２においてＸで示す領域の近傍にバリ１３が生じることがある。従来技術では、バリ１３の周囲において、絶縁膜２０に、仮に隙間や亀裂が発生してしまうと、ｐ側電極層１２とｎパッド電極３１が短絡してしまう場合があった。また、ｐ側電極層１２には、図２においてＹで示す領域にバリ１４が生じることがある。ただし、ｐ側電極層１２のバリ１４の上にある電極はｐパッド電極３２であり、短絡の心配はない。
半導体発光素子１のようにｎ側電極層１１及びｐ側電極層１２上に、絶縁膜２０として絶縁性樹脂をスピンコート法で形成する実施例の効果について、酸化膜をスパッタリング法により形成する場合と比較しながら説明する。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、下地となるウェハ１１０上にｐ側電極層１２０を形成する。このｐ側電極層１２０の上に絶縁膜１３０Ａまたは１３０Ｂを介してｎパッド電極１４０の一部を形成する。図１２（ａ）に示す絶縁膜１３０Ａは酸化膜であり、図１２（ｂ）に示す絶縁膜１３０Ｂは絶縁性の樹脂膜である。ウェハ１１０の表面には、いずれの場合にも絶縁性の膜が形成される。ｐ側電極層１２０、ｎパッド電極１４０は、一般的な電極材料を用いてリフトオフ法により形成する。

絶縁膜１３０Ａをスパッタリング法により形成する場合、図１２（ａ）に示すように、ｐ側電極層１２０の端部に生じたバリ１２１の上では、絶縁膜１３０Ａがバリ１２１の形状に沿って付着する。そのため、絶縁膜１３０Ａには、バリ１２１の形状に沿って空洞１３１が生じ、絶縁膜１３０Ａがバリ１２１を十分に被覆することができない。この空洞１３１に生じた隙間や亀裂に、ｎパッド電極１４０の電極材料が回り込むと、ｐ側電極層１２０とｎパッド電極１４０とが短絡し、電流がリークしてしまう。

一方、ｐ側電極層１２０の端部に生じたバリ１２１が埋まる厚みとなるように、絶縁膜１３０Ｂをスピンコート法で形成した場合、図１２（ｂ）に示すように、バリ１２１の形状に関わらず絶縁膜１３０Ｂの上面は平坦となる。このとき、ウェハ１１０上における絶縁膜１３０Ｂの厚みは、バリ１２１を含めたｐ側電極層１２０の厚みよりも大きい。よって、絶縁膜１３０Ｂには空洞が生じず、絶縁膜１３０Ｂがバリ１２１を十分に被覆することができる。そのため、ｐ側電極層１２０とｎパッド電極１４０とが短絡することを防止できる。
また、仮に、バリ１２１を含めたｐ側電極層１２０の厚みがウェハ１１０上における絶縁膜１３０Ｂの厚みよりも大きい場合でも、絶縁膜１３０Ｂをスピンコート法で形成すれば、ｐ側電極層１２０とｎパッド電極１４０とが短絡することを防止可能であると考えられる。スピンコート法に用いる絶縁性樹脂は、通常、スパッタリング法で形成されるＳｉＯ₂等よりも軟らかいので、スピンコート法で形成した絶縁膜１３０Ｂは比較的軟らかく、隙間や亀裂が生じにくい。このため、バリ１２１を含めたｐ側電極層１２０の厚みが絶縁膜１３０Ｂの厚みよりも大きい場合であっても、隙間や亀裂が発生せず、短絡を防止できると考えられる。例えば、絶縁膜１３０Ｂの材料をフッ素系樹脂とすると、硬化したときに、ＳｉＯ₂等の酸化物を用いた場合よりも軟らかくなり、隙間や亀裂が生じにくくなる。隙間や亀裂を予防できるので、ｐ側電極層１２０とｎパッド電極１４０とが短絡することを防止できる。

さらに、本実施形態のように絶縁膜をスピンコート法で形成する場合、スパッタリング法とは異なり、下地に凹凸があったとしても、絶縁膜の上面を平坦にすることができる。したがって、下地に細かな凹凸がある構造の素子であっても絶縁膜上に、パッド電極の導電材料を成膜し易くなる効果がある。

以上説明したように本実施形態に係る半導体発光素子１によれば、ｐ側電極層１２にバリがあっても、バリを覆う絶縁膜２０で絶縁しているので、ｎパッド電極３１側にリークしない。また、ｎ側電極層１１にバリがある場合においても、同様に、バリを覆う絶縁膜２０で絶縁しているので、ｐパッド電極３２側にリークしない。よって、半導体発光素子１の信頼性を高めることができる。
また、本実施形態の半導体発光素子１は、ｐ型半導体層６上に、ｎパッド電極３１とｐパッド電極３２との双方が配置された構造であり、従来の単純構造に比べて、フェイスダウン実装される際の接合領域が大きいため、接合強度・精度、放熱性を向上させることができる。

以上説明した前記各実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための半導体発光素子を例示したものであって、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、各実施形態の部材に特定するものでは決してない。各実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

例えば、第２絶縁膜４０を、光を反射する誘電体多層膜等とすることで光の吸収を減らし、光出力を向上させる電極構造としたが、第２絶縁膜４０の構成は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明において例えばＤＢＲ４５等は必須ではない。

１ 半導体発光素子
２ 基板
３ 半導体構造体
４ ｎ型半導体層（第１半導体層）
５ 活性層
６ ｐ型半導体層（第２半導体層）
７ 凹部
８ 周辺部
１１ ｎ側電極層（第１電極）
１２ ｐ側電極層（第２電極）
１３，１４ バリ
１５ アンカー用開口
２０ 絶縁膜
２１ ｎ側開口（第１開口）
２２ ｐ側開口（第２開口）
３１ ｎパッド電極（第１パッド電極）
３２ ｐパッド電極（第２パッド電極）
３３ 切欠部
４０ 第２絶縁膜
４１ 第１貫通孔
４２ 第２貫通孔
４３ 第３貫通孔
４４ 下地層
４５ ＤＢＲ（分布ブラッグ反射器）
４５１ 低屈折率層
４５２ 高屈折率層
４６ 金属膜
４７ キャップ層
５１，５２ 透光性導電膜
８０ レジスト
８１ 庇部
１００ 電極材料層
１１０ ウェハ
１２０ ｐ側電極層
１２１ バリ
１３０Ａ，１３０Ｂ 絶縁膜
１３１ 空洞
１４０ ｎパッド電極

Claims (8)

1. 第１半導体層及び第２半導体層を有するウェハを準備する工程と、
   前記第１半導体層上の一領域に第１電極を形成すると共に、前記第１半導体層上の他の領域に設けられた前記第２半導体層上に第２電極を形成する工程と、
   前記第１電極及び前記第２電極上に、前記第１電極の表面を露出させる第１開口及び前記第２電極の表面を露出させる第２開口を設けた絶縁膜を形成する工程と、
   前記絶縁膜上の一領域に前記第１開口を通じて前記第１電極と導通した第１パッド電極を形成すると共に、前記絶縁膜上の他の領域に前記第２開口を通じて前記第２電極と導通した第２パッド電極を形成する工程と、
   前記ウェハを個片化する工程と、を有し、
   前記第１電極及び前記第２電極を形成する工程では、前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくとも一方の電極を、レジストをマスクとして用いるリフトオフ法により形成し、
   前記絶縁膜を形成する工程では、前記第１電極及び前記第２電極上の全面に絶縁性樹脂をスピンコート法により形成することで前記第２電極上の前記絶縁膜の厚みが１〜３μｍになるように前記絶縁膜を形成し、
   前記第１パッド電極及び前記第２パッド電極を形成する工程では、スパッタリング法により、前記一方の電極と導通したパッド電極を、前記絶縁膜を介して前記一方の電極とは異なる他方の電極上に形成することを特徴とする半導体発光素子の電極形成方法。
2. 前記一方の電極は、リフトオフ法により、上面の周縁端部にバリが形成されており、
   前記絶縁膜を形成する工程では、前記絶縁膜の上面が、前記バリの上端よりも高い位置にあるように前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子の電極形成方法。
3. 前記絶縁膜を形成する工程では、前記第２電極上の前記絶縁膜の厚みが、前記レジストの膜厚以下になるように前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体発光素子の電極形成方法。
4. 前記レジストは、その端縁部に庇部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体発光素子の電極形成方法。
5. 前記第１電極及び前記第２電極を形成する工程では、前記第１電極及び前記第２電極の両方を、前記第１電極及び前記第２電極の膜厚よりも大きな膜厚のレジストをマスクとして用いるリフトオフ法により形成し、
   前記第１パッド電極及び前記第２パッド電極を形成する工程では、前記第１パッド電極を、前記絶縁膜を介して前記第２電極上に形成すると共に、前記第２パッド電極を、前記絶縁膜を介して前記第１電極上に形成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体発光素子の電極形成方法。
6. 前記絶縁性樹脂は、感光性のあるフッ素系樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光素子の電極形成方法。
7. 前記第２電極を形成する工程では、
   前記第２半導体層上に透光性導電膜を形成し、前記透光性導電膜上に複数の貫通孔を有する第２絶縁膜を形成し、前記第２電極を、前記貫通孔を通じて前記透光性導電膜と導通するように前記第２絶縁膜上に形成し、
   前記絶縁膜を形成する工程では、前記第２電極上に前記絶縁膜を形成することにより、前記第２電極の表面における前記貫通孔に対応した凹凸を平坦化することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体発光素子の電極形成方法。
8. 第１半導体層と、前記第１半導体層上の一領域に設けられた第２半導体層とを備える半導体構造体と、
   前記第１半導体層上の他の領域に設けられた第１電極と、
   前記第２半導体層上に設けられた第２電極と、を備えた半導体発光素子であって、
   前記第１電極及び前記第２電極上に設けられ、前記第１電極上に第１開口を有し、前記第２電極上に第２開口を有する、樹脂からなる絶縁膜と、
   前記第１開口を通じて前記第１電極と導通し、前記第２電極上かつ前記絶縁膜上の一領域に設けられた第１パッド電極と、
   前記第２開口を通じて前記第２電極と導通し、前記第１電極上かつ前記絶縁膜上の他の領域に設けられた第２パッド電極と、を備え、
   前記第１パッド電極は、Ｔｉ、ＰｔおよびＡｕが積層されてなるか、またはＴｉ、ＮｉおよびＡｕが積層されてなり、
   前記第２パッド電極は、Ｔｉ、ＰｔおよびＡｕが積層されてなり、
   前記第２電極上の前記絶縁膜の厚みが１〜３μｍであり、
   前記第２電極の上面の周縁端部に形成されたバリの上端よりも高い位置に、前記絶縁膜の上面を設けたことを特徴とする半導体発光素子。

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