半導体発光装置
【課題】線状や面状光源として使い勝手のよい半導体発光装置を提供する。
【解決手段】半導体発光装置は、複数の半導体層と、第１の電極と、第２の電極と、絶縁層と、第１の配線層と、第２の配線層と、第１の金属ピラーと、第２の金属ピラーと、樹脂層とを備え、曲げられた状態で曲面上に実装された。複数の半導体層は互いに分離され、各々の半導体層は発光層を含む。第１の電極は半導体層の第２の主面における発光層を有する領域に設けられ、第２の電極は第２の主面における発光層を含まない領域に設けられた。絶縁層は半導体層の第２の主面側に設けられた。第１の配線層は絶縁層における半導体層に対する反対側の面に設けられ、第１の電極と接続された。第２の配線層は絶縁層における半導体層に対する反対側の面に設けられて第２の電極と接続され、第２の電極と接続する面よりも第２の電極に対する反対側の面において面積が大である。
【解決手段】半導体発光装置は、複数の半導体層と、第１の電極と、第２の電極と、絶縁層と、第１の配線層と、第２の配線層と、第１の金属ピラーと、第２の金属ピラーと、樹脂層とを備え、曲げられた状態で曲面上に実装された。複数の半導体層は互いに分離され、各々の半導体層は発光層を含む。第１の電極は半導体層の第２の主面における発光層を有する領域に設けられ、第２の電極は第２の主面における発光層を含まない領域に設けられた。絶縁層は半導体層の第２の主面側に設けられた。第１の配線層は絶縁層における半導体層に対する反対側の面に設けられ、第１の電極と接続された。第２の配線層は絶縁層における半導体層に対する反対側の面に設けられて第２の電極と接続され、第２の電極と接続する面よりも第２の電極に対する反対側の面において面積が大である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光や白色光を放出可能な発光装置の用途は、照明装置、画像表示装置のバックライト光源、ディスプレイ装置などに拡大している。これらの用途では、線状光源や面状光源として広い面積を明るく照らすことが要求されている。また、用途の拡大に合わせて様々な実装形態への対応も求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４４０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、線状や面状光源として使い勝手のよい半導体発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、半導体発光装置は、複数の半導体層と、第１の電極と、第２の電極と、絶縁層と、第１の配線層と、第２の配線層と、第１の金属ピラーと、第２の金属ピラーと、樹脂層とを備え、曲げられた状態で曲面上に実装された。前記複数の半導体層は、互いに分離され、各々の半導体層は、第１の主面と、その反対側に形成された第２の主面と、発光層とを含む。前記第１の電極は、前記第２の主面における前記発光層を有する領域に設けられた。前記第２の電極は、前記第２の主面における前記発光層を含まない領域に設けられた。前記絶縁層は、前記半導体層の前記第２の主面側に設けられ、前記第１の電極に達する第１の開口と、前記第２の電極に達する第２の開口とを有する。前記第１の配線層は、前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第１の開口内に設けられ、前記第１の電極と接続された。前記第２の配線層は、前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第２の開口内に設けられて前記第２の電極と接続され、前記第２の電極と接続する面よりも前記第２の電極に対する反対側の面において面積が大である。前記第１の金属ピラーは、前記第１の配線層における前記第１の電極に対する反対側の面に設けられた。前記第２の金属ピラーは、前記第２の配線層における前記第２の電極に対する反対側の前記面に設けられた。前記樹脂層は、前記第１の金属ピラーの側面と前記第２の金属ピラーの側面との間に設けられた。前記互いに分離された複数の半導体層間には、前記半導体層より可撓性が高い部材が設けられた。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図。
【図２】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図３】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図４】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図５】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図６】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図７】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図８】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図９】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図１０】他の実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図。
【図１１】さらに他の実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。また、工程を表す図面においては、ウェーハ状態における一部の領域を表す。
【０００８】
図１は、実施形態に係る半導体発光装置９の模式断面図である。図１は、半導体発光装置９が、湾曲して曲面上に実装された状態を表す。
【０００９】
半導体発光装置９は、互いに分離された複数の半導体層１５を有し、いわゆるマルチチップ構造の半導体発光装置である。各半導体層１５は、第１の主面１５ａと、その反対側に形成された第２の主面を有する。第２の主面側に電極及び配線層が設けられ、第１の主面１５ａから、主として光が取り出される。
【００１０】
各半導体層１５は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１３を有する。第１の半導体層１１は、例えばｎ型のＧａＮ層であり、電流の横方向経路として機能する。但し、第１の半導体層１１の導電型はｎ型に限らず、ｐ型であってもよい。第２の半導体層１３は、発光層（活性層）１２を、ｎ型層とｐ型層とで挟んだ積層構造を有する。
【００１１】
各半導体層１５の第２の主面側は凹凸形状に加工され、第２の主面側には上段部と下段部が設けられている。第１の主面１５ａから見て下段部よりも上段側に位置する上段部は、発光層１２を含む。下段部は、発光層１２を含まず、発光層１２の外周（端部）よりも外側に設けられている。
【００１２】
上段部の表面である第２の半導体層１３の表面には、第１の電極としてｐ側電極１６が設けられている。すなわち、ｐ側電極１６は、発光層１２を有する領域に設けられている。下段部の第１の半導体層１１の表面には、第２の電極としてｎ側電極１７が設けられている。
【００１３】
図２（ｂ）に、ｐ側電極１６とｎ側電極１７の平面レイアウトの一例を示す。一つの半導体層１５において、ｐ側電極１６の面積の方がｎ側電極１７の面積よりも広い。したがって、発光領域を広く確保できる。
【００１４】
半導体層１５の第２の主面側は、絶縁層１８で覆われている。また、隣り合う複数の半導体層１５の間にも絶縁層１８が充填され、各半導体層１５の端部（側面）は絶縁層１８で覆われている。絶縁層１８は、ｐ側電極１６とｎ側電極１７との間にも充填されている。絶縁層１８は、例えば、微細開口のパターニング性に優れたポリイミド等の樹脂である。あるいは、絶縁層１８としてシリコン酸化物を用いてもよい。
【００１５】
絶縁層１８において、半導体層１５に対する反対側の面に第１の配線層としてのｐ側配線層２１と、第２の配線層としてのｎ側配線層２２が設けられている。ｐ側配線層２１は、ｐ側電極１６に達して絶縁層１８に形成された第１の開口１８ａ内にも設けられ、ｐ側電極１６と接続されている。ｎ側配線層２２は、ｎ側電極１７に達して絶縁層１８に形成された第２の開口１８ｂ内にも設けられ、ｎ側電極１７と接続されている。
【００１６】
ｐ側配線層２１においてｐ側電極１６に対する反対側の面には、第１の金属ピラーとしてｐ側金属ピラー２３が設けられている。ｎ側配線層２２においてｎ側電極１７に対する反対側の面には、第２の金属ピラーとしてｎ側金属ピラー２４が設けられている。
【００１７】
ｐ側金属ピラー２３の周囲、ｎ側金属ピラー２４の周囲、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２は、樹脂層２５で覆われている。樹脂層２５は、隣接するピラー間に充填されている。ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの下面は、樹脂層２５から露出している。
【００１８】
各半導体層１５において発光層１２を含まない部分に設けられたｎ側電極１７と接続するｎ側配線層２２の面積は、ｎ側電極１７側の面よりも、ｎ側電極１７とは反対側の面において大きくなっている。すなわち、ｎ側配線層２２とｎ側金属ピラー２４とが接触する面積は、ｎ側配線層２２とｎ側電極１７とが接触する面積より大きい。また、ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とが接触する面積は、ｐ側配線層２１とｐ側電極１６とが接触する面積より大きい。あるいは、ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とが接触する面積が、ｐ側配線層２１とｐ側電極１６とが接触する面積より小さい場合もある。また、ｎ側配線層２２の一部は、絶縁層１８上を、発光層１２の下に重なる位置まで延在する。
【００１９】
これにより、より広い発光層１２によって高い光出力を保ちつつ、半導体層１５における発光層１２を含まない部分の狭い面積に設けられたｎ側電極１７から、ｎ側配線層２２を介して、より広い引き出し電極を形成できる。
【００２０】
第１の半導体層１１は、ｎ側電極１７及びｎ側配線層２２を介してｎ側金属ピラー２４と電気的に接続されている。第２の半導体層１３は、ｐ側電極１６及びｐ側配線層２１を介してｐ側金属ピラー２３と電気的に接続されている。
【００２１】
なお、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの表面（図１において下面）には、必要に応じて、防錆などを目的とした表面処理膜（例えば、Ｎｉ、Ａｕなどの無電解メッキ膜、プリコートされたはんだ、ＯＳＰ（Organic Solderbility Preservatives）と呼ばれる揮発性の有機塗布膜等）が形成される。
【００２２】
ｎ側配線層２２、ｐ側配線層２１、ｎ側金属ピラー２４、ｐ側金属ピラー２３の材料としては、銅、金、ニッケル、銀などを用いることができる。これらのうち、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性及び絶縁材との優れた密着性を備えた銅がより好ましい。
【００２３】
ｎ側金属ピラー２４及びｐ側金属ピラー２３を補強する役目をする樹脂層２５は、実装基板８１と熱膨張率が同じもしくは近いものを用いるのが望ましい。そのような樹脂層２５として、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などを一例として挙げることができる。
【００２４】
半導体層１５の第１の主面１５ａ上には蛍光体層２８が設けられ、さらに蛍光体層２８の上にレンズ２７が設けられている。蛍光体層２８は、各半導体層１５の第１の主面１５ａ上、および隣接する半導体層１５間の絶縁層１８上に連続して一体に設けられている。
【００２５】
蛍光体層２８は、発光層１２からの光を吸収し波長変換光を放出可能である。このため発光層１２からの光と蛍光体層２８における波長変換光との混合光が放出可能となる。例えば発光層１２を窒化物系とすると、その発光層１２からの青色光と、例えば黄色蛍光体層２８における波長変換光である黄色光との混合色として白色または電球色などを得ることができる。なお、蛍光体層２８は、複数種の蛍光体（例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体）を含む構成であってもよい。
【００２６】
発光層１２から発光された光は、主に、第１の半導体層１１、第１の主面１５ａ、蛍光体層２８およびレンズ２７を進んで、外部に放出される。
【００２７】
半導体発光装置９は、例えばはんだ等の外部端子５０を介して、実装基板８１上に実装される。外部端子５０は、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの下面と、実装基板８１上に形成されたパッド８２との間に介在され、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれとパッド８２とを接続する。
【００２８】
半導体発光装置９は、全体が湾曲した状態で実装基板８１の曲面上に実装されている。例えば、図１に示す形態では、蛍光体層２８が設けられた光の放出面側が凸状に湾曲している。これにより、放出光を拡げる配光特性が実現できる。あるいは、光の放出面側が凹状になるように半導体発光装置９を曲げてもよい。この場合、集光効果が期待できる。いずれにしても、半導体発光装置９を曲げて実装することで、配光を制御することが容易になり、線状もしくは面状光源として使う場合の光学設計が容易になる。
【００２９】
実装基板８１が例えばフレキシブル基板の場合、半導体発光装置９の実装後にフレキシブル基板ごと半導体発光装置９を曲げることで、曲面上に実装された形態の半導体発光装置９が得られる。あるいは、半導体発光装置９が実装される前の状態で、湾曲している実装基板８１に対して、半導体発光装置９を曲げつつ実装してもよい。
【００３０】
複数の半導体層１５は相互に分離され、つながっていない。したがって、半導体発光装置９全体を曲げるにあたって、半導体層１５は曲げる必要がなく、半導体層１５の破損を回避できる。また、複数のｐ側電極１６とｎ側電極１７も相互に分離され、複数のｐ側配線層２１とｎ側配線層２２も相互に分離され、複数のｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４も相互に分離されている。
【００３１】
樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４の周囲を囲んで、面方向全体にわたって形成されている。また、半導体発光装置９の強度を確保するために、樹脂層２５は、半導体層１５、ｐ側電極１６、ｎ側電極１７、絶縁層１８、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２を含む積層体の厚みよりも厚い。したがって、半導体発光装置９の曲げやすさは、樹脂層２５の曲げやすさに依存し、樹脂層２５には可撓性が要求される。
【００３２】
例えば、樹脂層２５が、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ：polydimethylsiloxane）などのゴムを主成分として含む構造であれば、樹脂層２５は半導体層１５及び絶縁層１８よりも高い可撓性を発現し、半導体発光装置９を容易に湾曲させることが可能になる。
【００３３】
また、絶縁層１８も分断されずに面方向全体にわたって形成されている。このため、絶縁層１８も、半導体層１５より可撓性が高く、無機物に比べて軟らかい樹脂材料から構成することが望ましい。絶縁層１８には、複数の微細開口１８ａ、１８ｂが形成されるパターニングが行われる。このため、絶縁層１８として、微細開口のパターニング性に優れた例えばポリイミドなどの樹脂を用いるのが望ましい。これに対して、樹脂層２５は、低コストで厚く形成でき、且つ補強を担う機能に適した樹脂を用いるのが望ましい。また、樹脂層２５は、実装基板８１と熱膨張率が同じもしくは近いものを用いるのが望ましい。
【００３４】
また、樹脂層２５の補強材としての機能を高めるために、樹脂層２５に例えばシリカ等の固形粉末を混入させることが有効である。この場合、樹脂層２５が硬くなり、曲げにくくなる場合がある。
【００３５】
そこで、図１０に示すように、樹脂層２５にスリット２５ａを形成することで、樹脂層２５をより曲げやすくできる。スリット２５ａは、樹脂層２５の厚み方向に形成されている。複数の半導体層１５がつながっていない部分で、半導体発光装置９は曲げられるため、複数の半導体層１５の間の部分の下にスリット２５ａを形成することが効果的である。
【００３６】
スリット２５ａは、樹脂層２５側から絶縁層１８にまで入り込んで形成されていてもよい。また、蛍光体層２８側から絶縁層１８に対してスリットを形成してもよい。半導体発光装置９の曲げやすさと強度との両立を考慮した上で、スリットの本数、深さなどが決められる。
【００３７】
ｎ側金属ピラー２４及びｐ側金属ピラー２３のそれぞれの厚み（図１において上下方向の厚み）は、半導体層１５、ｎ側電極１７、ｐ側電極１６、および絶縁層１８を含む積層体の厚みよりも厚い。各金属ピラー２３、２４のアスペクト比（平面サイズに対する厚みの比）は１以上であることに限らず、その比は１よりも小さくてもよい。すなわち、金属ピラー２３、２４は、その平面サイズよりも厚みが小さくてもよい。
【００３８】
本実施形態の構造によれば、半導体層１５が薄くても、ｎ側金属ピラー２４、ｐ側金属ピラー２３および樹脂層２５を厚くすることで機械的強度を保つことが可能となる。また、実装基板８１に実装した場合に、外部端子５０を介して半導体層１５に加わる応力をｎ側金属ピラー２４とｐ側金属ピラー２３が吸収することで緩和することができる。なお、半導体発光装置９と実装基板８１との接続を担う外部端子５０は、はんだに限らず、他の金属を用いてもよい。
【００３９】
次に、図２（ａ）〜図９（ｂ）を参照して、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
【００４０】
まず、基板１０の主面上に第１の半導体層１１を形成し、その上に発光層１２を含む第２の半導体層１３を形成する。これら半導体層１５が例えば窒化物系半導体の場合、半導体層１５は例えばサファイア基板上に結晶成長させることができる。
【００４１】
次に、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で、図２（ａ）及びその下面図である図２（ｂ）に示すように、半導体層１５を貫通して基板１０に達する分離溝１４を形成する。分離溝１４は、ウェーハ状態の基板１０上で例えば格子状に形成され、半導体層１５を複数に分離する。
【００４２】
また、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ法で、発光層１２を含む第２の半導体層１３の一部を除去して、第１の半導体層１１の一部を露出させる。これにより、半導体層１５の第２の主面側に、基板１０から見て相対的に上段に位置する上段部と、上段部よりも基板１０側の下段に位置する下段部が形成される。上段部は発光層１２を含み、下段部は発光層１２を含まない。
【００４３】
そして、上段部の表面（第２の半導体層１３の表面）にｐ側電極１６を、下段部の表面（第１の半導体層１１の表面）にｎ側電極１７を形成する。ｐ側電極１６とｎ側電極１７はどちらを先に形成してもよく、あるいはｐ側電極１６とｎ側電極１７とを同じ材料で同時に形成してもよい。
【００４４】
次に、基板１０上の露出している部分すべてを絶縁層１８で覆った後、図３（ａ）に示すように、例えばウェットエッチングにより絶縁層１８をパターニングし、絶縁層１８に選択的に第１の開口１８ａと第２の開口１８ｂを形成する。第１の開口１８ａは、ｐ側電極１６に達する。第２の開口１８ｂは、ｎ側電極１７に達する。分離溝１４には、絶縁層１８が充填される。
【００４５】
次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁層１８の表面、第１の開口１８ａおよび第２の開口１８ｂの内面に、連続したシードメタル１９を形成する。さらに、図４（ａ）に示すように、シードメタル１９上に選択的にレジスト４１を形成し、シードメタル１９を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。
【００４６】
これにより、図４（ｂ）に示すように、シードメタル１９上に、選択的にｐ側配線層２１とｎ側配線層２２が形成される。ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２はメッキ法により同時に形成される銅材料からなる。ｐ側配線層２１は、第１の開口１８ａ内にも形成され、シードメタル１９を介してｐ側電極１６と接続される。ｎ側配線層２２は、第２の開口１８ｂ内にも形成され、シードメタル１９を介してｎ側電極１７と接続される。
【００４７】
ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２のメッキに使ったレジスト４１は、例えば薬液で除去される（図５（ａ））。この後、図５（ｂ）に示すように、金属ピラー形成用の別のレジスト４２を形成し、シードメタル１９を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。レジスト４２は、レジスト４１よりも厚い。
【００４８】
これにより、図６（ａ）に示すように、ｐ側配線層２１の表面にｐ側金属ピラー２３が形成され、ｎ側配線２２の表面にｎ側金属ピラー２４が形成される。ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４は、メッキ法により同時に形成される銅材料からなる。
【００４９】
レジスト４２は、図６（ｂ）に示すように、例えば薬液で除去される。この後、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４をマスクにして、シードメタル１９の露出している部分をウェットエッチングする。これにより、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２とのシードメタル１９を介した電気的接続が分断される。
【００５０】
次に、図７（ａ）に示すように、絶縁層１８に対して樹脂層２５を積層させる。樹脂層２５は、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間、およびｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４との間に充填される。ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの側面は、樹脂層２５で覆われる。樹脂層２５の裏面は研削され、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの下面は露出される。
【００５１】
この後、図７（ｂ）に示すように、基板１０を除去する。基板１０は、例えばレーザーリフトオフ法により除去される。具体的には、基板１０の裏面側から第１の半導体層１１に向けてレーザ光が照射される。レーザ光は、基板１０に対して透過性を有し、第１の半導体層１１に対しては吸収領域となる波長を有する。
【００５２】
レーザ光が基板１０と第１の半導体層１１との界面に到達すると、その界面付近の第１の半導体層１１はレーザ光のエネルギーを吸収して分解する。例えば、第１の半導体層１１がＧａＮの場合、Ｇａと窒素ガスに分解する。この分解反応により、基板１０と第１の半導体層１１との間に微小な隙間が形成され、基板１０と第１の半導体層１１とが分離する。
【００５３】
レーザ光の照射を、設定された領域ごとに複数回に分けてウェーハ全体にわたって行い、基板１０を除去する。第１の主面１５ａ上から基板１０が除去されることで、光取り出し効率の向上を図れる。
【００５４】
基板１０が除去された面は洗浄され、さらにフロスト処理により粗面化される。第１の主面１５ａが粗面化されることで、光取り出し効率を向上できる。
【００５５】
その後、図８（ａ）に示すように、第１の主面１５ａ上及び隣接する半導体層１５間の絶縁層１８上に蛍光体層２８が形成される。例えば、蛍光体粒子が分散された液状の透明樹脂をスピンコート法で塗布した後、熱硬化させることで、蛍光体層２８が形成される。さらに、図８（ｂ）に示すように、蛍光体層２８上にレンズ２７が形成される。
【００５６】
その後、分離溝１４（図２（ａ）、（ｂ））の位置でダイシングし、複数の半導体発光装置９に個片化する（図９（ａ））。ダイシング時、基板１０はすでに除去されている。さらに、分離溝１４には、半導体層１５は存在せず、絶縁層１８として樹脂を埋め込んでおけば、容易にダイシングでき生産性を向上できる。さらに、ダイシング時に半導体層１５が受けるダメージを回避することができる。また、個片化後に、半導体層１５の端部（側面）が樹脂で覆われて保護された構造が得られる。個片化された半導体発光装置９は、複数の半導体層１５を含むマルチチップ構造である。
【００５７】
ダイシングされる前までの前述した各工程は、ウェーハ状態で一括して行われるため、個片化された個々のデバイスごとに、配線及びパッケージングを行う必要がなく、大幅な生産コストの低減が可能になる。すなわち、個片化された状態で、すでに配線及びパッケージングが済んでいる。また、ウェーハレベルで検査することが可能となる。このため、生産性を高めることができ、その結果として価格低減が容易となる。
【００５８】
個片化された半導体発光装置９は、図９（ｂ）に示すように、外部端子５０を介して実装基板８１上に実装される。外部端子５０として例えばはんだを用いた場合、はんだを実装基板８１上に形成されたパッド８２上に供給、もしくは半導体発光装置９のｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４の下面に設けた後、はんだを介して半導体発光装置９を実装基板８１上にマウントする。そして、はんだを溶融させることで、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれと、パッド８２とをはんだ接合させる。
【００５９】
実装基板８１が例えばフレキシブル基板の場合、半導体発光装置９の実装後にフレキシブル基板ごと半導体発光装置９を曲げることで、図１に示すように、曲面上に実装された形態の半導体発光装置９が得られる。あるいは、湾曲した実装基板に対して、半導体発光装置９を曲げつつ実装してもよい。
【００６０】
なお、図１１に示すように、第１の主面１５ａ上にレンズ２７を形成した後、そのレンズ２７を覆うように、蛍光体層２８を形成してもよい。また、レンズは、凸状に限らず、凹状であってもよい。
【００６１】
以上、実施形態について説明したが、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形、代用、省略が可能である。
【００６２】
蛍光体層としては、以下に例示する赤色蛍光体層、黄色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を用いることができる。
【００６３】
赤色蛍光体層は、例えば、窒化物系蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕやサイアロン系蛍光体を含有することができる。
サイアロン系蛍光体を用いる場合、特に、
（Ｍ１−ｘ，Ｒｘ）ａ１ＡｌＳｉｂ１Ｏｃ１Ｎｄ１・・・組成式（１）
（ＭはＳｉ及びＡｌを除く少なくとも１種の金属元素であり、特に、Ｃａ若しくはＳｒの少なくとも一方が望ましい。Ｒは発光中心元素であり、特に、Ｅｕが望ましい。ｘ、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１は、次の関係を満たす。０＜ｘ≦１、０．６＜ａ１＜０．９５、２＜ｂ１＜３．９、０．２５＜ｃ１＜０．４５、４＜ｄ１＜５．７）を用いることが好ましい。
組成式（１）で表されるサイアロン系蛍光体を用いることで、波長変換効率の温度特性が向上し、大電流密度領域での効率をさらに向上させることができる。
【００６４】
黄色蛍光体層は、例えば、シリケート系蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕを含有することができる。
【００６５】
緑色蛍光体層は、例えば、ハロ燐酸系蛍光体（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２：Ｅｕやサイアロン系蛍光体を含有することができる。
サイアロン系蛍光体を用いる場合、特に、
（Ｍ１−ｘ，Ｒｘ）ａ２ＡｌＳｉｂ２Ｏｃ２Ｎｄ２・・・組成式（２）
（ＭはＳｉ及びＡｌを除く少なくとも１種の金属元素であり、特に、Ｃａ若しくはＳｒの少なくとも一方が望ましい。Ｒは発光中心元素であり、特に、Ｅｕが望ましい。ｘ、ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２は、次の関係を満たす。０＜ｘ≦１、０．９３＜ａ２＜１．３、４．０＜ｂ２＜５．８、０．６＜ｃ２＜１、６＜ｄ２＜１１）を用いることが好ましい。
組成式（２）で表されるサイアロン系蛍光体を用いることで、波長変換効率の温度特性が向上し、大電流密度領域での効率をさらに向上させることができる。
【００６６】
青色蛍光体層は、例えば、酸化物系蛍光体ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを含有することができる。
【符号の説明】
【００６７】
９…半導体発光装置、１０…基板、１１…第１の半導体層、１２…発光層、１３…第２の半導体層、１５…半導体層、１５ａ…第１の主面、１６…ｐ側電極、１７…ｎ側電極、１８…絶縁層、１９…シードメタル、２１…ｐ側配線層、２２…ｎ側配線層、２３…ｐ側金属ピラー、２４…ｎ側金属ピラー、２５…樹脂層、２５ａ…スリット、２８…蛍光体層、８１…実装基板
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光や白色光を放出可能な発光装置の用途は、照明装置、画像表示装置のバックライト光源、ディスプレイ装置などに拡大している。これらの用途では、線状光源や面状光源として広い面積を明るく照らすことが要求されている。また、用途の拡大に合わせて様々な実装形態への対応も求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４４０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、線状や面状光源として使い勝手のよい半導体発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、半導体発光装置は、複数の半導体層と、第１の電極と、第２の電極と、絶縁層と、第１の配線層と、第２の配線層と、第１の金属ピラーと、第２の金属ピラーと、樹脂層とを備え、曲げられた状態で曲面上に実装された。前記複数の半導体層は、互いに分離され、各々の半導体層は、第１の主面と、その反対側に形成された第２の主面と、発光層とを含む。前記第１の電極は、前記第２の主面における前記発光層を有する領域に設けられた。前記第２の電極は、前記第２の主面における前記発光層を含まない領域に設けられた。前記絶縁層は、前記半導体層の前記第２の主面側に設けられ、前記第１の電極に達する第１の開口と、前記第２の電極に達する第２の開口とを有する。前記第１の配線層は、前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第１の開口内に設けられ、前記第１の電極と接続された。前記第２の配線層は、前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第２の開口内に設けられて前記第２の電極と接続され、前記第２の電極と接続する面よりも前記第２の電極に対する反対側の面において面積が大である。前記第１の金属ピラーは、前記第１の配線層における前記第１の電極に対する反対側の面に設けられた。前記第２の金属ピラーは、前記第２の配線層における前記第２の電極に対する反対側の前記面に設けられた。前記樹脂層は、前記第１の金属ピラーの側面と前記第２の金属ピラーの側面との間に設けられた。前記互いに分離された複数の半導体層間には、前記半導体層より可撓性が高い部材が設けられた。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図。
【図２】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図３】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図４】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図５】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図６】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図７】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図８】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図９】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式図。
【図１０】他の実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図。
【図１１】さらに他の実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。また、工程を表す図面においては、ウェーハ状態における一部の領域を表す。
【０００８】
図１は、実施形態に係る半導体発光装置９の模式断面図である。図１は、半導体発光装置９が、湾曲して曲面上に実装された状態を表す。
【０００９】
半導体発光装置９は、互いに分離された複数の半導体層１５を有し、いわゆるマルチチップ構造の半導体発光装置である。各半導体層１５は、第１の主面１５ａと、その反対側に形成された第２の主面を有する。第２の主面側に電極及び配線層が設けられ、第１の主面１５ａから、主として光が取り出される。
【００１０】
各半導体層１５は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１３を有する。第１の半導体層１１は、例えばｎ型のＧａＮ層であり、電流の横方向経路として機能する。但し、第１の半導体層１１の導電型はｎ型に限らず、ｐ型であってもよい。第２の半導体層１３は、発光層（活性層）１２を、ｎ型層とｐ型層とで挟んだ積層構造を有する。
【００１１】
各半導体層１５の第２の主面側は凹凸形状に加工され、第２の主面側には上段部と下段部が設けられている。第１の主面１５ａから見て下段部よりも上段側に位置する上段部は、発光層１２を含む。下段部は、発光層１２を含まず、発光層１２の外周（端部）よりも外側に設けられている。
【００１２】
上段部の表面である第２の半導体層１３の表面には、第１の電極としてｐ側電極１６が設けられている。すなわち、ｐ側電極１６は、発光層１２を有する領域に設けられている。下段部の第１の半導体層１１の表面には、第２の電極としてｎ側電極１７が設けられている。
【００１３】
図２（ｂ）に、ｐ側電極１６とｎ側電極１７の平面レイアウトの一例を示す。一つの半導体層１５において、ｐ側電極１６の面積の方がｎ側電極１７の面積よりも広い。したがって、発光領域を広く確保できる。
【００１４】
半導体層１５の第２の主面側は、絶縁層１８で覆われている。また、隣り合う複数の半導体層１５の間にも絶縁層１８が充填され、各半導体層１５の端部（側面）は絶縁層１８で覆われている。絶縁層１８は、ｐ側電極１６とｎ側電極１７との間にも充填されている。絶縁層１８は、例えば、微細開口のパターニング性に優れたポリイミド等の樹脂である。あるいは、絶縁層１８としてシリコン酸化物を用いてもよい。
【００１５】
絶縁層１８において、半導体層１５に対する反対側の面に第１の配線層としてのｐ側配線層２１と、第２の配線層としてのｎ側配線層２２が設けられている。ｐ側配線層２１は、ｐ側電極１６に達して絶縁層１８に形成された第１の開口１８ａ内にも設けられ、ｐ側電極１６と接続されている。ｎ側配線層２２は、ｎ側電極１７に達して絶縁層１８に形成された第２の開口１８ｂ内にも設けられ、ｎ側電極１７と接続されている。
【００１６】
ｐ側配線層２１においてｐ側電極１６に対する反対側の面には、第１の金属ピラーとしてｐ側金属ピラー２３が設けられている。ｎ側配線層２２においてｎ側電極１７に対する反対側の面には、第２の金属ピラーとしてｎ側金属ピラー２４が設けられている。
【００１７】
ｐ側金属ピラー２３の周囲、ｎ側金属ピラー２４の周囲、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２は、樹脂層２５で覆われている。樹脂層２５は、隣接するピラー間に充填されている。ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの下面は、樹脂層２５から露出している。
【００１８】
各半導体層１５において発光層１２を含まない部分に設けられたｎ側電極１７と接続するｎ側配線層２２の面積は、ｎ側電極１７側の面よりも、ｎ側電極１７とは反対側の面において大きくなっている。すなわち、ｎ側配線層２２とｎ側金属ピラー２４とが接触する面積は、ｎ側配線層２２とｎ側電極１７とが接触する面積より大きい。また、ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とが接触する面積は、ｐ側配線層２１とｐ側電極１６とが接触する面積より大きい。あるいは、ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とが接触する面積が、ｐ側配線層２１とｐ側電極１６とが接触する面積より小さい場合もある。また、ｎ側配線層２２の一部は、絶縁層１８上を、発光層１２の下に重なる位置まで延在する。
【００１９】
これにより、より広い発光層１２によって高い光出力を保ちつつ、半導体層１５における発光層１２を含まない部分の狭い面積に設けられたｎ側電極１７から、ｎ側配線層２２を介して、より広い引き出し電極を形成できる。
【００２０】
第１の半導体層１１は、ｎ側電極１７及びｎ側配線層２２を介してｎ側金属ピラー２４と電気的に接続されている。第２の半導体層１３は、ｐ側電極１６及びｐ側配線層２１を介してｐ側金属ピラー２３と電気的に接続されている。
【００２１】
なお、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの表面（図１において下面）には、必要に応じて、防錆などを目的とした表面処理膜（例えば、Ｎｉ、Ａｕなどの無電解メッキ膜、プリコートされたはんだ、ＯＳＰ（Organic Solderbility Preservatives）と呼ばれる揮発性の有機塗布膜等）が形成される。
【００２２】
ｎ側配線層２２、ｐ側配線層２１、ｎ側金属ピラー２４、ｐ側金属ピラー２３の材料としては、銅、金、ニッケル、銀などを用いることができる。これらのうち、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性及び絶縁材との優れた密着性を備えた銅がより好ましい。
【００２３】
ｎ側金属ピラー２４及びｐ側金属ピラー２３を補強する役目をする樹脂層２５は、実装基板８１と熱膨張率が同じもしくは近いものを用いるのが望ましい。そのような樹脂層２５として、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などを一例として挙げることができる。
【００２４】
半導体層１５の第１の主面１５ａ上には蛍光体層２８が設けられ、さらに蛍光体層２８の上にレンズ２７が設けられている。蛍光体層２８は、各半導体層１５の第１の主面１５ａ上、および隣接する半導体層１５間の絶縁層１８上に連続して一体に設けられている。
【００２５】
蛍光体層２８は、発光層１２からの光を吸収し波長変換光を放出可能である。このため発光層１２からの光と蛍光体層２８における波長変換光との混合光が放出可能となる。例えば発光層１２を窒化物系とすると、その発光層１２からの青色光と、例えば黄色蛍光体層２８における波長変換光である黄色光との混合色として白色または電球色などを得ることができる。なお、蛍光体層２８は、複数種の蛍光体（例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体）を含む構成であってもよい。
【００２６】
発光層１２から発光された光は、主に、第１の半導体層１１、第１の主面１５ａ、蛍光体層２８およびレンズ２７を進んで、外部に放出される。
【００２７】
半導体発光装置９は、例えばはんだ等の外部端子５０を介して、実装基板８１上に実装される。外部端子５０は、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの下面と、実装基板８１上に形成されたパッド８２との間に介在され、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれとパッド８２とを接続する。
【００２８】
半導体発光装置９は、全体が湾曲した状態で実装基板８１の曲面上に実装されている。例えば、図１に示す形態では、蛍光体層２８が設けられた光の放出面側が凸状に湾曲している。これにより、放出光を拡げる配光特性が実現できる。あるいは、光の放出面側が凹状になるように半導体発光装置９を曲げてもよい。この場合、集光効果が期待できる。いずれにしても、半導体発光装置９を曲げて実装することで、配光を制御することが容易になり、線状もしくは面状光源として使う場合の光学設計が容易になる。
【００２９】
実装基板８１が例えばフレキシブル基板の場合、半導体発光装置９の実装後にフレキシブル基板ごと半導体発光装置９を曲げることで、曲面上に実装された形態の半導体発光装置９が得られる。あるいは、半導体発光装置９が実装される前の状態で、湾曲している実装基板８１に対して、半導体発光装置９を曲げつつ実装してもよい。
【００３０】
複数の半導体層１５は相互に分離され、つながっていない。したがって、半導体発光装置９全体を曲げるにあたって、半導体層１５は曲げる必要がなく、半導体層１５の破損を回避できる。また、複数のｐ側電極１６とｎ側電極１７も相互に分離され、複数のｐ側配線層２１とｎ側配線層２２も相互に分離され、複数のｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４も相互に分離されている。
【００３１】
樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４の周囲を囲んで、面方向全体にわたって形成されている。また、半導体発光装置９の強度を確保するために、樹脂層２５は、半導体層１５、ｐ側電極１６、ｎ側電極１７、絶縁層１８、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２を含む積層体の厚みよりも厚い。したがって、半導体発光装置９の曲げやすさは、樹脂層２５の曲げやすさに依存し、樹脂層２５には可撓性が要求される。
【００３２】
例えば、樹脂層２５が、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ：polydimethylsiloxane）などのゴムを主成分として含む構造であれば、樹脂層２５は半導体層１５及び絶縁層１８よりも高い可撓性を発現し、半導体発光装置９を容易に湾曲させることが可能になる。
【００３３】
また、絶縁層１８も分断されずに面方向全体にわたって形成されている。このため、絶縁層１８も、半導体層１５より可撓性が高く、無機物に比べて軟らかい樹脂材料から構成することが望ましい。絶縁層１８には、複数の微細開口１８ａ、１８ｂが形成されるパターニングが行われる。このため、絶縁層１８として、微細開口のパターニング性に優れた例えばポリイミドなどの樹脂を用いるのが望ましい。これに対して、樹脂層２５は、低コストで厚く形成でき、且つ補強を担う機能に適した樹脂を用いるのが望ましい。また、樹脂層２５は、実装基板８１と熱膨張率が同じもしくは近いものを用いるのが望ましい。
【００３４】
また、樹脂層２５の補強材としての機能を高めるために、樹脂層２５に例えばシリカ等の固形粉末を混入させることが有効である。この場合、樹脂層２５が硬くなり、曲げにくくなる場合がある。
【００３５】
そこで、図１０に示すように、樹脂層２５にスリット２５ａを形成することで、樹脂層２５をより曲げやすくできる。スリット２５ａは、樹脂層２５の厚み方向に形成されている。複数の半導体層１５がつながっていない部分で、半導体発光装置９は曲げられるため、複数の半導体層１５の間の部分の下にスリット２５ａを形成することが効果的である。
【００３６】
スリット２５ａは、樹脂層２５側から絶縁層１８にまで入り込んで形成されていてもよい。また、蛍光体層２８側から絶縁層１８に対してスリットを形成してもよい。半導体発光装置９の曲げやすさと強度との両立を考慮した上で、スリットの本数、深さなどが決められる。
【００３７】
ｎ側金属ピラー２４及びｐ側金属ピラー２３のそれぞれの厚み（図１において上下方向の厚み）は、半導体層１５、ｎ側電極１７、ｐ側電極１６、および絶縁層１８を含む積層体の厚みよりも厚い。各金属ピラー２３、２４のアスペクト比（平面サイズに対する厚みの比）は１以上であることに限らず、その比は１よりも小さくてもよい。すなわち、金属ピラー２３、２４は、その平面サイズよりも厚みが小さくてもよい。
【００３８】
本実施形態の構造によれば、半導体層１５が薄くても、ｎ側金属ピラー２４、ｐ側金属ピラー２３および樹脂層２５を厚くすることで機械的強度を保つことが可能となる。また、実装基板８１に実装した場合に、外部端子５０を介して半導体層１５に加わる応力をｎ側金属ピラー２４とｐ側金属ピラー２３が吸収することで緩和することができる。なお、半導体発光装置９と実装基板８１との接続を担う外部端子５０は、はんだに限らず、他の金属を用いてもよい。
【００３９】
次に、図２（ａ）〜図９（ｂ）を参照して、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。
【００４０】
まず、基板１０の主面上に第１の半導体層１１を形成し、その上に発光層１２を含む第２の半導体層１３を形成する。これら半導体層１５が例えば窒化物系半導体の場合、半導体層１５は例えばサファイア基板上に結晶成長させることができる。
【００４１】
次に、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で、図２（ａ）及びその下面図である図２（ｂ）に示すように、半導体層１５を貫通して基板１０に達する分離溝１４を形成する。分離溝１４は、ウェーハ状態の基板１０上で例えば格子状に形成され、半導体層１５を複数に分離する。
【００４２】
また、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ法で、発光層１２を含む第２の半導体層１３の一部を除去して、第１の半導体層１１の一部を露出させる。これにより、半導体層１５の第２の主面側に、基板１０から見て相対的に上段に位置する上段部と、上段部よりも基板１０側の下段に位置する下段部が形成される。上段部は発光層１２を含み、下段部は発光層１２を含まない。
【００４３】
そして、上段部の表面（第２の半導体層１３の表面）にｐ側電極１６を、下段部の表面（第１の半導体層１１の表面）にｎ側電極１７を形成する。ｐ側電極１６とｎ側電極１７はどちらを先に形成してもよく、あるいはｐ側電極１６とｎ側電極１７とを同じ材料で同時に形成してもよい。
【００４４】
次に、基板１０上の露出している部分すべてを絶縁層１８で覆った後、図３（ａ）に示すように、例えばウェットエッチングにより絶縁層１８をパターニングし、絶縁層１８に選択的に第１の開口１８ａと第２の開口１８ｂを形成する。第１の開口１８ａは、ｐ側電極１６に達する。第２の開口１８ｂは、ｎ側電極１７に達する。分離溝１４には、絶縁層１８が充填される。
【００４５】
次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁層１８の表面、第１の開口１８ａおよび第２の開口１８ｂの内面に、連続したシードメタル１９を形成する。さらに、図４（ａ）に示すように、シードメタル１９上に選択的にレジスト４１を形成し、シードメタル１９を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。
【００４６】
これにより、図４（ｂ）に示すように、シードメタル１９上に、選択的にｐ側配線層２１とｎ側配線層２２が形成される。ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２はメッキ法により同時に形成される銅材料からなる。ｐ側配線層２１は、第１の開口１８ａ内にも形成され、シードメタル１９を介してｐ側電極１６と接続される。ｎ側配線層２２は、第２の開口１８ｂ内にも形成され、シードメタル１９を介してｎ側電極１７と接続される。
【００４７】
ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２のメッキに使ったレジスト４１は、例えば薬液で除去される（図５（ａ））。この後、図５（ｂ）に示すように、金属ピラー形成用の別のレジスト４２を形成し、シードメタル１９を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。レジスト４２は、レジスト４１よりも厚い。
【００４８】
これにより、図６（ａ）に示すように、ｐ側配線層２１の表面にｐ側金属ピラー２３が形成され、ｎ側配線２２の表面にｎ側金属ピラー２４が形成される。ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４は、メッキ法により同時に形成される銅材料からなる。
【００４９】
レジスト４２は、図６（ｂ）に示すように、例えば薬液で除去される。この後、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４をマスクにして、シードメタル１９の露出している部分をウェットエッチングする。これにより、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２とのシードメタル１９を介した電気的接続が分断される。
【００５０】
次に、図７（ａ）に示すように、絶縁層１８に対して樹脂層２５を積層させる。樹脂層２５は、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間、およびｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４との間に充填される。ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの側面は、樹脂層２５で覆われる。樹脂層２５の裏面は研削され、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの下面は露出される。
【００５１】
この後、図７（ｂ）に示すように、基板１０を除去する。基板１０は、例えばレーザーリフトオフ法により除去される。具体的には、基板１０の裏面側から第１の半導体層１１に向けてレーザ光が照射される。レーザ光は、基板１０に対して透過性を有し、第１の半導体層１１に対しては吸収領域となる波長を有する。
【００５２】
レーザ光が基板１０と第１の半導体層１１との界面に到達すると、その界面付近の第１の半導体層１１はレーザ光のエネルギーを吸収して分解する。例えば、第１の半導体層１１がＧａＮの場合、Ｇａと窒素ガスに分解する。この分解反応により、基板１０と第１の半導体層１１との間に微小な隙間が形成され、基板１０と第１の半導体層１１とが分離する。
【００５３】
レーザ光の照射を、設定された領域ごとに複数回に分けてウェーハ全体にわたって行い、基板１０を除去する。第１の主面１５ａ上から基板１０が除去されることで、光取り出し効率の向上を図れる。
【００５４】
基板１０が除去された面は洗浄され、さらにフロスト処理により粗面化される。第１の主面１５ａが粗面化されることで、光取り出し効率を向上できる。
【００５５】
その後、図８（ａ）に示すように、第１の主面１５ａ上及び隣接する半導体層１５間の絶縁層１８上に蛍光体層２８が形成される。例えば、蛍光体粒子が分散された液状の透明樹脂をスピンコート法で塗布した後、熱硬化させることで、蛍光体層２８が形成される。さらに、図８（ｂ）に示すように、蛍光体層２８上にレンズ２７が形成される。
【００５６】
その後、分離溝１４（図２（ａ）、（ｂ））の位置でダイシングし、複数の半導体発光装置９に個片化する（図９（ａ））。ダイシング時、基板１０はすでに除去されている。さらに、分離溝１４には、半導体層１５は存在せず、絶縁層１８として樹脂を埋め込んでおけば、容易にダイシングでき生産性を向上できる。さらに、ダイシング時に半導体層１５が受けるダメージを回避することができる。また、個片化後に、半導体層１５の端部（側面）が樹脂で覆われて保護された構造が得られる。個片化された半導体発光装置９は、複数の半導体層１５を含むマルチチップ構造である。
【００５７】
ダイシングされる前までの前述した各工程は、ウェーハ状態で一括して行われるため、個片化された個々のデバイスごとに、配線及びパッケージングを行う必要がなく、大幅な生産コストの低減が可能になる。すなわち、個片化された状態で、すでに配線及びパッケージングが済んでいる。また、ウェーハレベルで検査することが可能となる。このため、生産性を高めることができ、その結果として価格低減が容易となる。
【００５８】
個片化された半導体発光装置９は、図９（ｂ）に示すように、外部端子５０を介して実装基板８１上に実装される。外部端子５０として例えばはんだを用いた場合、はんだを実装基板８１上に形成されたパッド８２上に供給、もしくは半導体発光装置９のｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４の下面に設けた後、はんだを介して半導体発光装置９を実装基板８１上にマウントする。そして、はんだを溶融させることで、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれと、パッド８２とをはんだ接合させる。
【００５９】
実装基板８１が例えばフレキシブル基板の場合、半導体発光装置９の実装後にフレキシブル基板ごと半導体発光装置９を曲げることで、図１に示すように、曲面上に実装された形態の半導体発光装置９が得られる。あるいは、湾曲した実装基板に対して、半導体発光装置９を曲げつつ実装してもよい。
【００６０】
なお、図１１に示すように、第１の主面１５ａ上にレンズ２７を形成した後、そのレンズ２７を覆うように、蛍光体層２８を形成してもよい。また、レンズは、凸状に限らず、凹状であってもよい。
【００６１】
以上、実施形態について説明したが、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形、代用、省略が可能である。
【００６２】
蛍光体層としては、以下に例示する赤色蛍光体層、黄色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を用いることができる。
【００６３】
赤色蛍光体層は、例えば、窒化物系蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕやサイアロン系蛍光体を含有することができる。
サイアロン系蛍光体を用いる場合、特に、
（Ｍ１−ｘ，Ｒｘ）ａ１ＡｌＳｉｂ１Ｏｃ１Ｎｄ１・・・組成式（１）
（ＭはＳｉ及びＡｌを除く少なくとも１種の金属元素であり、特に、Ｃａ若しくはＳｒの少なくとも一方が望ましい。Ｒは発光中心元素であり、特に、Ｅｕが望ましい。ｘ、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１は、次の関係を満たす。０＜ｘ≦１、０．６＜ａ１＜０．９５、２＜ｂ１＜３．９、０．２５＜ｃ１＜０．４５、４＜ｄ１＜５．７）を用いることが好ましい。
組成式（１）で表されるサイアロン系蛍光体を用いることで、波長変換効率の温度特性が向上し、大電流密度領域での効率をさらに向上させることができる。
【００６４】
黄色蛍光体層は、例えば、シリケート系蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕを含有することができる。
【００６５】
緑色蛍光体層は、例えば、ハロ燐酸系蛍光体（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２：Ｅｕやサイアロン系蛍光体を含有することができる。
サイアロン系蛍光体を用いる場合、特に、
（Ｍ１−ｘ，Ｒｘ）ａ２ＡｌＳｉｂ２Ｏｃ２Ｎｄ２・・・組成式（２）
（ＭはＳｉ及びＡｌを除く少なくとも１種の金属元素であり、特に、Ｃａ若しくはＳｒの少なくとも一方が望ましい。Ｒは発光中心元素であり、特に、Ｅｕが望ましい。ｘ、ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２は、次の関係を満たす。０＜ｘ≦１、０．９３＜ａ２＜１．３、４．０＜ｂ２＜５．８、０．６＜ｃ２＜１、６＜ｄ２＜１１）を用いることが好ましい。
組成式（２）で表されるサイアロン系蛍光体を用いることで、波長変換効率の温度特性が向上し、大電流密度領域での効率をさらに向上させることができる。
【００６６】
青色蛍光体層は、例えば、酸化物系蛍光体ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを含有することができる。
【符号の説明】
【００６７】
９…半導体発光装置、１０…基板、１１…第１の半導体層、１２…発光層、１３…第２の半導体層、１５…半導体層、１５ａ…第１の主面、１６…ｐ側電極、１７…ｎ側電極、１８…絶縁層、１９…シードメタル、２１…ｐ側配線層、２２…ｎ側配線層、２３…ｐ側金属ピラー、２４…ｎ側金属ピラー、２５…樹脂層、２５ａ…スリット、２８…蛍光体層、８１…実装基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と、その反対側に形成された第２の主面と、発光層とを含み、互いに分離された複数の半導体層と、
前記第２の主面における前記発光層を有する領域に設けられた第１の電極と、
前記第２の主面における前記発光層を含まない領域に設けられた第２の電極と、
前記半導体層の前記第２の主面側に設けられ、前記第１の電極に達する第１の開口と、前記第２の電極に達する第２の開口とを有する絶縁層と、
前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第１の開口内に設けられ、前記第１の電極と接続された第１の配線層と、
前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第２の開口内に設けられて前記第２の電極と接続され、前記第２の電極と接続する面よりも前記第２の電極に対する反対側の面において面積が大である第２の配線層と、
前記第１の配線層における前記第１の電極に対する反対側の面に設けられた第１の金属ピラーと、
前記第２の配線層における前記第２の電極に対する反対側の前記面に設けられた第２の金属ピラーと、
前記第１の金属ピラーの側面と前記第２の金属ピラーの側面との間に設けられた樹脂層と、
を備え、
前記互いに分離された複数の半導体層間には、前記半導体層より可撓性が高い部材が設けられ、
曲げられた状態で曲面上に実装されたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
第１の主面と、その反対側に形成された第２の主面と、発光層とを含み、互いに分離された複数の半導体層と、
前記第２の主面における前記発光層を有する領域に設けられた第１の電極と、
前記第２の主面における前記発光層を含まない領域に設けられた第２の電極と、
前記半導体層の前記第２の主面側および前記互いに分離された複数の半導体層間に設けられ、前記第１の電極に達する第１の開口と、前記第２の電極に達する第２の開口とを有する絶縁層と、
前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第１の開口内に設けられ、前記第１の電極と接続された第１の配線層と、
前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第２の開口内に設けられて前記第２の電極と接続され、前記第２の電極と接続する面よりも前記第２の電極に対する反対側の面において面積が大である第２の配線層と、
前記第１の配線層における前記第１の電極に対する反対側の面に設けられた第１の金属ピラーと、
前記第２の配線層における前記第２の電極に対する反対側の前記面に設けられた第２の金属ピラーと、
前記第１の金属ピラーの側面と前記第２の金属ピラーの側面との間に設けられ、前記絶縁層よりも高い可撓性を有する樹脂層と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
前記樹脂層に、厚み方向にスリットが形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記スリットは、前記複数の半導体層の間の部分の下に形成されたことを特徴とする請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記樹脂層は、固形粉末を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記樹脂層は、ゴムを主成分とすることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記半導体発光装置は、曲げられた状態で曲面上に実装されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記複数の半導体層の間に前記絶縁層が充填されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記絶縁層は、前記樹脂層とは異なる樹脂材料からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記第１の電極の面積は、前記第２の電極の面積よりも広いことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記第２の配線層と前記第２の金属ピラーとが接触する面積は、前記第２の配線層と前記第２の電極とが接触する面積より大であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記第２の配線層の一部は、前記絶縁層上を、前記発光層に重なる位置まで延在することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記第２の電極は、前記第２の主面における前記発光層の外周よりも外側に設けられたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１】
第１の主面と、その反対側に形成された第２の主面と、発光層とを含み、互いに分離された複数の半導体層と、
前記第２の主面における前記発光層を有する領域に設けられた第１の電極と、
前記第２の主面における前記発光層を含まない領域に設けられた第２の電極と、
前記半導体層の前記第２の主面側に設けられ、前記第１の電極に達する第１の開口と、前記第２の電極に達する第２の開口とを有する絶縁層と、
前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第１の開口内に設けられ、前記第１の電極と接続された第１の配線層と、
前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第２の開口内に設けられて前記第２の電極と接続され、前記第２の電極と接続する面よりも前記第２の電極に対する反対側の面において面積が大である第２の配線層と、
前記第１の配線層における前記第１の電極に対する反対側の面に設けられた第１の金属ピラーと、
前記第２の配線層における前記第２の電極に対する反対側の前記面に設けられた第２の金属ピラーと、
前記第１の金属ピラーの側面と前記第２の金属ピラーの側面との間に設けられた樹脂層と、
を備え、
前記互いに分離された複数の半導体層間には、前記半導体層より可撓性が高い部材が設けられ、
曲げられた状態で曲面上に実装されたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
第１の主面と、その反対側に形成された第２の主面と、発光層とを含み、互いに分離された複数の半導体層と、
前記第２の主面における前記発光層を有する領域に設けられた第１の電極と、
前記第２の主面における前記発光層を含まない領域に設けられた第２の電極と、
前記半導体層の前記第２の主面側および前記互いに分離された複数の半導体層間に設けられ、前記第１の電極に達する第１の開口と、前記第２の電極に達する第２の開口とを有する絶縁層と、
前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第１の開口内に設けられ、前記第１の電極と接続された第１の配線層と、
前記絶縁層における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第２の開口内に設けられて前記第２の電極と接続され、前記第２の電極と接続する面よりも前記第２の電極に対する反対側の面において面積が大である第２の配線層と、
前記第１の配線層における前記第１の電極に対する反対側の面に設けられた第１の金属ピラーと、
前記第２の配線層における前記第２の電極に対する反対側の前記面に設けられた第２の金属ピラーと、
前記第１の金属ピラーの側面と前記第２の金属ピラーの側面との間に設けられ、前記絶縁層よりも高い可撓性を有する樹脂層と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項３】
前記樹脂層に、厚み方向にスリットが形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記スリットは、前記複数の半導体層の間の部分の下に形成されたことを特徴とする請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記樹脂層は、固形粉末を含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記樹脂層は、ゴムを主成分とすることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記半導体発光装置は、曲げられた状態で曲面上に実装されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記複数の半導体層の間に前記絶縁層が充填されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記絶縁層は、前記樹脂層とは異なる樹脂材料からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記第１の電極の面積は、前記第２の電極の面積よりも広いことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記第２の配線層と前記第２の金属ピラーとが接触する面積は、前記第２の配線層と前記第２の電極とが接触する面積より大であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記第２の配線層の一部は、前記絶縁層上を、前記発光層に重なる位置まで延在することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記第２の電極は、前記第２の主面における前記発光層の外周よりも外側に設けられたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２５３９９９（Ｐ２０１１−２５３９９９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２７９６８（Ｐ２０１０−１２７９６８）
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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