半導体発光装置
【課題】チップサイズの増大を抑えつつ電極面積の増大を図れる半導体発光装置を提供する。
【解決手段】半導体発光装置は、第１の主面と、その反対側の第２の主面と、第２の主面に選択的に設けられた凸部と、第２の主面から第１の主面方向に形成された溝と、を有し、第１の主面側に基板を含まない第１の半導体層と、第１の半導体層の凸部に積層され、発光層を含む第２の半導体層と、第１の半導体層の第２の主面及び溝の側面に設けられた第１の電極と、第２の半導体層における第１の半導体層に対する反対側の面に設けられた第２の電極と、第１の主面側に、第１の半導体層との間に基板を介することなく設けられた蛍光体層と、を備えている。
【解決手段】半導体発光装置は、第１の主面と、その反対側の第２の主面と、第２の主面に選択的に設けられた凸部と、第２の主面から第１の主面方向に形成された溝と、を有し、第１の主面側に基板を含まない第１の半導体層と、第１の半導体層の凸部に積層され、発光層を含む第２の半導体層と、第１の半導体層の第２の主面及び溝の側面に設けられた第１の電極と、第２の半導体層における第１の半導体層に対する反対側の面に設けられた第２の電極と、第１の主面側に、第１の半導体層との間に基板を介することなく設けられた蛍光体層と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、ｐ型コンタクト層及び発光半導体層の一部をエッチングによってｎ型コンタクト層が露出するまで除去することで、ｎ型コンタクト層が露出した領域が発光半導体層の積層領域に隣接して形成された構造が開示されている。ｎ型コンタクト層の露出領域にはｎ型電極が形成され、ｐ型コンタクト層にはｐ型電極が形成される。ｎ、ｐ両電極を基板にボンディングするフリップチップ（フェイスダウン）タイプの発光素子として用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３１１１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、チップサイズの増大を抑えつつ電極面積の増大を図れる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】
本発明の一態様によれば、第１の主面と、前記第１の主面に対する反対側に設けられた第２の主面と、前記第２の主面に選択的に設けられた凸部と、前記第２の主面から前記第１の主面方向に形成された溝と、を有し、前記第１の主面側に基板を含まない第１の半導体層と、前記第１の半導体層の前記凸部に積層され、発光層を含む第２の半導体層と、前記第１の半導体層の前記第２の主面及び前記溝の側面に設けられた第１の電極と、前記第２の半導体層における前記第１の半導体層に対する反対側の面に設けられた第２の電極と、前記第１の電極における前記２の主面に対する反対側の面に設けられた第１の配線と、前記第２の電極における前記第２の半導体層に対する反対側の面に設けられた第２の配線と、前記第１の半導体層の前記第１の主面側に、前記第１の半導体層との間に基板を介することなく設けられた蛍光体層と、を備えたことを特徴とする半導体発光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、チップサイズの増大を抑えつつ電極面積の増大を図れる半導体発光装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面に対応する実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図。
【図２】図１に示す半導体層における発光層近傍の拡大断面図。
【図３】実施形態に係る半導体発光装置の要部模式斜視図。
【図４】実施形態に係る半導体発光装置の要部模式平面図。
【図５】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示し、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面に対応する模式断面図。
【図６】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示し、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に対応する模式断面図。
【図７】図６に続く工程を示す模式断面図。
【図８】図７に続く工程を示す模式断面図。
【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平面図。
【図１０】実施形態に係る半導体発光装置の他の製造方法を示す模式平面図。
【図１１】図１の構造に対して基板を残した具体例を示す模式断面図。
【図１２】実施形態に係る半導体発光装置の他具体例の要部模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図である。
【０００９】
本実施形態に係る半導体発光装置は、半導体層の積層体と、配線、封止樹脂を含むパッケージ構造部と、蛍光体層とを有し、これらはウェーハ状態で一括して形成される。半導体層の積層体は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１２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。
【００１０】
第１の半導体層１１の第１の主面１１ａから主として光が外部へと取り出される。第２の半導体層１２は、第１の半導体層１１の第１の主面１１ａの反対側の第２の主面１１ｂに設けられている。
【００１１】
第２の半導体層１２は、発光層（活性層）を含む複数の半導体層の積層構造を有する。その構造の一例を図２に示す。
【００１２】
第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂ上に、ｎ型のＧａＮ層３１が設けられている。ＧａＮ層３１上に、ｎ型のＩｎＧａＮ層３２が設けられている。ＩｎＧａＮ層３２上に、発光層３３が設けられている。発光層３３は、例えばＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造を有する。発光層３３上に、ｐ型のＧａＮ層３４が設けられている。ＧａＮ層３４上に、ｐ型のＡｌＧａＮ層３５が設けられている。ＡｌＧａＮ層３５上に、ｐ型のＧａＮ層３６が設けられている。
【００１３】
第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂ側には、凸部２１と凹部２２が設けられている。第２の半導体層１２は凸部２１の表面に設けられている。したがって、凸部２１は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１２との積層構造を含む。
【００１４】
凹部２２の底面は第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂであり、その凹部２２の第２の主面１１ｂに、第１の電極としてｎ側電極１４が設けられている。
【００１５】
凸部２１の第２の半導体層１２において第１の半導体層１１と接する面の反対面には、第２の電極としてｐ側電極１５が設けられている。
【００１６】
第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂは、例えばシリコン酸化膜等の絶縁膜１３で覆われている。ｎ側電極１４及びｐ側電極１５は、絶縁膜１３から露出している。ｎ側電極１４とｐ側電極１５とは、絶縁膜１３によって絶縁され、互いに電気的に独立した電極となっている。また、絶縁膜１３は、発光層を含む凸部２１の側面も覆っている。
【００１７】
絶縁膜１３、ｎ側電極１４およびｐ側電極１５を覆うように、の第２の主面１１ｂ側に絶縁膜１６が設けられている。絶縁膜１６は、例えば、シリコン酸化膜あるいは樹脂である。
【００１８】
絶縁膜１６において、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２に対する反対側の面は平坦化され、その面に第１の配線としてのｎ側配線１７と、第２の配線としてのｐ側配線１８が設けられている。
【００１９】
ｎ側配線１７は、ｎ側電極１４に達して絶縁膜１６に形成された開口１６ａ内にも設けられ、ｎ側電極１４と電気的に接続されている。ｐ側配線１８は、ｐ側電極１５に達して絶縁膜１６に形成された開口１６ｂ内にも設けられ、ｐ側電極１５と電気的に接続されている。
【００２０】
例えば、ｎ側配線１７とｐ側配線１８は、開口１６ａ、１６ｂの内壁面も含めた絶縁膜１６の表面に形成されたシード金属を電流経路として利用しためっき法によって同時に形成される。
【００２１】
ｎ側電極１４、ｐ側電極１５、ｎ側配線１７およびｐ側配線１８は、いずれも第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂ側に設けられ、発光層に電流を供給するための配線層を構成する。
【００２２】
ｎ側配線１７においてｎ側電極１４に対する反対側の面には、第１の金属ピラーとしてｎ側金属ピラー１９が設けられている。ｐ側配線１８においてｐ側電極１５に対する反対側の面には、第２の金属ピラーとしてｐ側金属ピラー２０が設けられている。ｎ側金属ピラー１９の周囲、ｐ側金属ピラー２０の周囲、ｎ側配線１７およびｐ側配線１８は、樹脂２６で覆われている。
【００２３】
第１の半導体層１１は、ｎ側電極１４及びｎ側配線１７を介してｎ側金属ピラー１９と電気的に接続されている。第２の半導体層１２は、ｐ側電極１５及びｐ側配線１８を介してｐ側金属ピラー２０と電気的に接続されている。ｎ側金属ピラー１９及びｐ側金属ピラー２０における樹脂２６から露出する下端面には、例えばはんだボール、金属バンプなどの外部端子２５が設けられ、その外部端子２５を介して、半導体発光装置は外部回路と電気的に接続可能である。
【００２４】
本実施形態の構造によれば、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２の積層体が薄くても、ｎ側金属ピラー１９、ｐ側金属ピラー２０および樹脂２６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、回路基板等に実装した場合に、外部端子２５を介して半導体層に加わる応力をｎ側金属ピラー１９とｐ側金属ピラー２０が吸収することで緩和することができる。ｎ側金属ピラー１９及びｐ側金属ピラー２０を補強する役目をする樹脂２６は、回路基板等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２６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。
【００２５】
また、ｎ側配線１７、ｐ側配線１８、ｎ側金属ピラー１９、ｐ側金属ピラー２０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膜との優れた密着性を備えた銅がより好ましい。
【００２６】
第１の半導体層１１の第１の主面１１ａ上には、蛍光体層２７が設けられている。蛍光体層２７は、第１の主面１１ａの面方向にわたって略均一な厚さで設けられている。発光層から発光された光は、主に、第１の半導体層１１中を進んで第１の主面１１ａから蛍光体層２７に進入し、蛍光体層２７を通過して、外部に放出される。
【００２７】
蛍光体層２７は、発光層からの光を吸収し波長変換光を放出可能である。このため発光層からの光と、蛍光体層２７における波長変換光との混合光が放出可能となる。例えば発光層を窒化物系とすると、その発光層からの青色光と、例えば黄色蛍光体層２７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。
【００２８】
図３は、前述した半導体発光装置における主要要素の模式斜視図である。
図４（ａ）は、図３の平面図に対応する。
図４（ｂ）は、ｎ側配線１７、ｐ側配線１８、ｎ側金属ピラー１９およびｐ側金属ピラー２０の平面レイアウトの一例を示す平面図である。
図１は、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面に対応する。また、図８（ｂ）は、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に対応する。但し、図８（ｂ）は基板１０が除去される前の状態を表す。
【００２９】
凹部２２は、相対的に幅が広い第１の凹部２２ａと、相対的に幅が狭い第２の凹部２２ｂとを有する。第１の凹部２２ａと第２の凹部２２ｂとの深さは同じである。第２の半導体層１２を含む凸部２１は、凹部２２のまわりを囲んでいる。第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１の一部が除去されて露出した第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂが、凹部２２の底面を構成する。
【００３０】
凹部２２における第２の主面１１ｂには、その第２の主面１１ｂから第１の主面１１ａに達する溝４０が形成されている。すなわち、溝４０は、凹部２２の下方の第１の半導体層１１を貫通している。例えば、溝４０は、第１の凹部２２ａ及び第２の凹部２２ｂにわたって直線状に延びている。溝４０における幅方向の両側および長手方向の一端側に、凸部１５が設けられている。プロセス上の理由から、溝４０は凸部２１の下には形成されていない。
【００３１】
凹部２２の第２の主面１１ｂには、ｎ側電極１４が形成されている。凸部２１の第２の半導体層１２上には、ｐ側電極１５が形成されている。平面的に見ると、図４（ａ）に示すように、ｎ側電極１４のまわりをｐ側電極１５が囲んでいる。
【００３２】
相対的に幅が広い第１の凹部２２ａの第２の主面１１ｂには、パッド状にｎ側電極１４が形成されている。これにより、第２の主面１１ｂ上でのｎ側電極１４とｎ側配線１７との大きなコンタクト面積を確保できる。第２の凹部２２ｂの第２の主面１１ｂには、溝４０の開口縁部近傍に、溝４０の長手方向に沿ってｎ側電極１４が形成されている。
【００３３】
さらに、図８（ｂ）に示すように、溝４０の内部（側面及び底部）にもｎ側電極１４が形成されている。ｎ側電極１４は、凹部２２の第２の主面１１ｂ上および溝４０の内部に、図示しないレジストマスクを用いて例えば蒸着法で同時に一体形成される。
【００３４】
溝４０の底部にもｎ側電極１４を形成することで、後述する基板１０を除去した後に第１の主面１１ａ上に蛍光体層２７を形成する際に、溝４０内に蛍光体層２７が入り込まず、均一な厚さで蛍光体層２７を形成可能となる。
【００３５】
図８（ｂ）に示すように、凹部２２の周辺の凸部２１の側面には絶縁膜１３、１６が設けられている。絶縁膜１３、１６により、ｎ側電極１４と第２の半導体層１２との短絡、およびｎ側電極１４とｐ側電極１８との短絡を防止できる。
【００３６】
前述したように、ｎ側配線１７は例えばめっき法により形成される。このときのシード金属は、溝４０内のｎ側電極１４の側面及び底面にも形成される。したがって、図８（ｂ）に示すように、溝４０内におけるｎ側電極１４の内側にもｎ側配線１７が埋め込まれる。したがって、ｎ側電極１４とｎ側配線１７とは、第２の主面１１ｂ上でだけでなく、溝４０内でも接触するため、それら両者の接触面積が増大し接触抵抗を低減できる。
【００３７】
半導体層における一方の主面側にｎ側電極とｐ側電極が形成された構造において、ｐ側電極の平面面積を相対的に大きくすれば、発光面積を大きくして輝度の向上が図れる。しかし、チップサイズ（平面サイズ）を変えずにｐ側電極の平面面積を大きくすると、相対的にｎ側電極の平面面積が縮小する。ｎ側電極の平面面積が縮小するとｎ側電極への電流集中により、信頼性の低下が懸念される。
【００３８】
しかし、本実施形態では、ｎ側電極１４が形成される領域の第１の半導体層１１に溝４０を形成し、その溝４０の側面、すなわち第１の半導体層１１の側面にもｎ側電極１４を形成している。これにより、平面的なｐ側電極１５及びｎ側電極１４の面積比率を変えることなく、第１の半導体層１１と接触するｎ側電極１４の面積を増大させることができる。したがって、チップサイズを増大させることなく、ｎ側電極１４の面積を増大させて信頼性を高め、且つｐ側電極１５の面積縮小を抑えて高輝度化を図れる。
【００３９】
また、ｎ側電極１４が、平面方向の限られた表面とのみ第１の半導体層１１と接触する構造では、第１の半導体層１１における電界分布が表面側に集中し、発光効率、色度均一性の制御が困難になる。このため、蛍光体層やレンズへの設計負荷が増加し、チップサイズが大きくならざるを得ず、コストの増加となり、性能との両立が困難である。
【００４０】
これに対して、本実施形態では、ｎ側電極１４は、第１の半導体層１１の表面に対してだけでなく、第１の半導体層１１の側面に対しても接触している。これにより、第１の半導体層１１とｎ側電極１４との接触面積が増大するため、第１の半導体層１１における電界分布の集中が抑制され、特性制御が容易になる。結果として、蛍光体層やレンズへの設計負荷が軽減され、小型化及び低コスト化が図れる。
【００４１】
なお、溝４０の加工を第１の半導体層１１の途中で停止させる場合、プロセス上、深さのばらつきが生じやすい。溝４０の深さのばらつきは、ｎ側電極１４と、溝４０の側面を構成する第１の半導体層１１との接触面積のばらつきにつながる。これは、それら両者の接触抵抗のばらつきとなり、特性ばらつきにつながるおそれがある。
【００４２】
これに対して本実施形態では、溝４０は、第１の半導体層１１における第２の主面１１ｂからその反対側の第１の主面１１ａに達して形成されている。具体的には、後述するように、第１の主面１１ａの下の基板１０が、溝４０を加工する際のストッパーとなり、一定深さの溝４０を得ることができる。このため、溝４０の側面を介したｎ側電極１４と第１の半導体層１１との接触面積のばらつきによる特性ばらつきを防ぐことができる。
【００４３】
次に、図５（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。
【００４４】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面に対応する。図６（ａ）〜図８（ｂ）は、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に対応する。
【００４５】
まず、図５（ａ）に示すように、基板１０の主面上に第１の半導体層１１を形成する。第１の半導体層１１において基板１０側の面が第１の主面１１ａに対応する。基板１０において第１の主面１１ａの反対側の第２の主面１１ｂ上に、第２の半導体層１２が形成される。例えば、発光層が窒化物系半導体の場合、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２の積層体は、サファイア基板上に結晶成長させることができる。
【００４６】
次に、例えば図示しないレジストを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で、第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１の一部を選択的に除去する。図５（ｂ）、図６（ａ）に示すように、第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１の一部が除去された部分が凹部２２となり、発光層を含む第２の半導体層１２が残された部分が凸部２１となる。凹部２２の底部には、第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂが露出する。
【００４７】
基板１０、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２の積層体はウェーハ状態であり、そのウェーハの一部を平面的に見た図９（ａ）に示すように、複数の凹部２２が形成される。
【００４８】
次に、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、凸部２１と凹部２２との段差部分を含むウェーハ表面の全面を、絶縁膜１３で覆う。絶縁膜１３は、例えばＣＶＤ（chemical vapor deposition）法で形成される。絶縁膜１３の形成後、熱処理により第２の半導体層１２を活性化させる。
【００４９】
次に、図７（ａ）、図９（ｂ）に示すように、凹部２２の底部の第２の主面１１ｂから基板１０に達する溝４０を形成する。さらに、図９（ｂ）に示すように、ダイシング溝５０を形成する。溝４０及びダイシング溝５０は、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ法で同時に形成される。
【００５０】
ダイシング溝５０は、第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１を貫通し基板１０に達する。あるいは、前述した凹部２２の形成時に、ダイシング溝５０の形成箇所にも凹部を形成しておき、ダイシング溝５０はその凹部の底面から基板１０に達して形成される。
【００５１】
ダイシング溝５０は、第１の半導体層１１を基板１０上で複数に分離する。ダイシング溝５０は、例えばウェーハ面内で格子状に形成される。これにより、ダイシング溝５０によって周囲を囲まれた複数のチップ領域が形成される。なお、個々のチップ領域の平面形状は、矩形でも正方形でもよい。溝４０を、ダイシング溝５０の形成時に同時に形成することで、工程数の増加をまねかない。
【００５２】
次に、絶縁膜１３を選択的に開口し、図５（ｃ）、図７（ｂ）に示すように、凸部２１の第２の半導体層１２上にｐ側電極１５を、凹部２２における第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂ上にｎ側電極１４を形成する。さらに、図７（ｂ）に示すように、溝４０の内部（側面及び底部）にもｎ側電極１４を形成する。凹部２２の第２の主面１１ｂ上および溝４０の内部に、ｎ側電極１４は同工程で一体に形成される。
【００５３】
次に、図１、図８（ａ）に示すように、ｎ側電極１４、ｐ側電極１５および絶縁膜１３を覆う絶縁膜１６を形成する。図８（ａ）に示すように、溝４０内におけるｎ側電極１４の内側にも絶縁膜１６は埋め込まれる。絶縁膜１６を形成した後、例えばフッ酸溶液を用いて、ｎ側電極１４に達する開口１６ａと、ｐ側電極１５に達する開口１６ｂを絶縁膜１６に形成する。また、溝４０内の絶縁膜１６も除去する。
【００５４】
次に、絶縁膜１６の上面、開口１６ａ、１６ｂの内壁（側面及び底面）、および溝４０内のｎ側電極１４の内面に、図示しないシード金属（Ｃｕ）を形成し、さらに図示しないめっきレジストを形成した後、シード金属を電流経路としたＣｕめっきを行う。
【００５５】
これにより、図１、図８（ｂ）に示すように、絶縁膜１６の上面（第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２に対する反対側の面）に、選択的にｎ側配線１７とｐ側配線１８が形成される。ｐ側配線１８は、開口１６ｂ内にも形成され、ｐ側電極１５と接続される。
【００５６】
ｎ側配線１７は、開口１６ａ内にも形成され、ｎ側電極１４と接続される。さらに、ｎ側配線１７は、溝４０内にも形成され、溝４０内のｎ側電極１４とも接続される。溝４０内には、ｎ側電極１４及びｎ側配線１７が埋め込まれ、溝４０の側面である第１の半導体層１１の側面と、ｎ側配線１７との間の抵抗を低減できる。
【００５７】
次に、ｎ側配線１７及びｐ側配線１８のめっきに使っためっきレジストを薬液で除去した後、今度は金属ピラー形成用の別のめっきレジストを形成し、前述したシード金属を電流経路とした電解めっきを行う。これにより、図１に示すように、ｎ側配線１７にｎ側金属ピラー１９が形成され、ｐ側配線１８にｐ側金属ピラー２０が形成される。
【００５８】
その後、金属ピラー形成用のめっきレジストを薬液で除去し、さらにシード金属の露出している部分を除去する。これにより、ｎ側配線１７とｐ側配線１８とのシード金属を介した電気的接続が分断される。
【００５９】
次に、図１に示すように、ｎ側配線１７、ｐ側配線１８、ｎ側金属ピラー１９、ｐ側金属ピラー２０および絶縁膜１６を、樹脂２６で覆う。また、このとき、前述したダイシング溝５０内に樹脂２６の一部を埋め込む。
【００６０】
その後、樹脂２６の表面を研削してｎ側金属ピラー１９及びｐ側金属ピラー２０の端面を露出させる。そして、その露出面に、はんだボール、金属バンプなどの外部端子２５を設ける。
【００６１】
次に、基板１０が除去される。基板１０は、例えばレーザーリフトオフ法により第１の半導体層１１から除去される。具体的には、基板１０における第１の半導体層１１が形成された主面の反対面である裏面側から第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。
【００６２】
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。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。
【００６３】
基板１０の除去後、図１に示すように、第１の半導体層１１の第１の主面１１ａ上に蛍光体層２７を形成する。例えば、蛍光体粒子が混合された液状の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２７が形成される。
【００６４】
このとき、図８（ｂ）に示すように、溝４０における第１の主面１１ａ側の開口は閉塞されているため、溝４０内に蛍光体層２７が入り込まない。また、ダイシング溝５０内には樹脂２６が埋め込まれているため、ダイシング溝５０内にも蛍光体層２７が入り込まない。この結果、蛍光体層２７を均一な厚さで形成することができ、色度特性のばらつきを抑制できる。
【００６５】
第１の主面１１ａ上から基板１０を除去した後に蛍光体層２７を形成することで、光取り出し面である第１の主面１１ａと蛍光体層２７との間に基板１０が存在せず、光取り出し効率の向上を図れる。
【００６６】
その後、ダイシング溝５０の位置で切断し、個片化された半導体発光装置が得られる。基板１０はすでに除去され、さらにダイシング溝５０に樹脂２６が埋め込まれているため、容易にダイシングでき生産性を向上できる。また、ダイシング溝５０には、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２が存在しないため、ダイシング時にそれら半導体層が受けるダメージを回避することができる。樹脂２６が埋め込まれたダイシング溝５０で切断することで、図１に示すように、個片化されたデバイスにおける第１の半導体層１１の端面は樹脂２６で覆われる。
【００６７】
図９（ｂ）に示すようなダイシング溝５０によって囲まれた複数のチップ領域のうち、少なくとも１つのチップ領域を含む位置で切断して個片化する。すなわち、複数のチップ領域を囲むダイシング溝５０で切断して個片化してもよい。
【００６８】
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、個々のデバイスの平面サイズをベアチップ（第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２の積層体）の平面サイズに近くした小型化が容易になる。
【００６９】
いずれも基板１０に達する溝４０及びダイシング溝５０の形成は、凹部２２を形成する工程より前に行ってもよい。すなわち、図５（ａ）に示すように、基板１０上に第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２を順に形成した後、図１０（ａ）に示すように、溝４０及びダイシング溝５０を形成する。溝４０及びダイシング溝５０は、例えばレジストを用いたＲＩＥ法で同時に形成され、第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１を貫通して基板１０に達する。
【００７０】
その後に、溝４０の周辺の第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１の一部を選択的に除去し、図１０（ｂ）に示すように、溝４０の周辺で第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂが露出された凹部２２を形成する。このとき、凸部２１となる部分、溝４０及びダイシング溝５０はレジストで覆われ、エッチングされない。
【００７１】
なお、基板１０をすべて除去しないで、図１１に示すように、薄く研削した上で第１の半導体層１１の第１の主面１１ａ上に残してもよい。蛍光体層２７は基板１０上に設けられ、基板１０を介して第１の主面１１ａに対向する。
【００７２】
基板１０を薄層化して残すことにより、基板１０をすべて除去する構造よりも機械的強度を高めることができ、信頼性の高い構造とすることができる。また、基板１０が残っていることで、個片化した後の反りを抑制でき、回路基板等への実装が容易になる。
【００７３】
１つのチップ領域において、凸部２１は、図１２（ａ）に示すように、凹部２２及び溝４０によって分断されていてもよい。ｐ側電極１５が分断されていても、それぞれにｐ側配線１８及びｐ側金属ピラー２０を設けることができる。
【００７４】
図１２（ｂ）は、溝４１、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５の平面レイアウトの他の具体例を示す。この具体例における溝４１は、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ方向に延びて形成されている。この溝４１も凹部２２の底面（第２の主面１１ｂ）から反対側の第１の主面１１ａに達し、その溝４１の側面にｎ側電極１４が形成されている。なお、複数方向に延びて交差する複数の溝を形成してもよい。また、図４（ａ）には、凹部２２及びｎ側電極１４の一部が凸部２１側に延びて食い込むようなレイアウトが例示されているが、図１２（ｂ）に示すように、凹部２２は矩形もしくは正方形状の平面レイアウトであってもよい。
【００７５】
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態は、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が可能である。基板、半導体層、電極、配線、金属ピラー、絶縁膜、樹脂の材料、サイズ、形状、レイアウトなどに関して当業者が各種設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７６】
１０…基板、１１…第１の半導体層、１２…第２の半導体層、１３，１６…絶縁膜、１４…ｎ側電極、１５…ｐ側電極、１７…ｎ側配線、１８…ｐ側配線、１９…ｎ側金属ピラー、２０…ｐ側金属ピラー、２１…凸部、２２…凹部、２６…樹脂、２７…蛍光体層、４０，４１…溝、５０…ダイシング溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、ｐ型コンタクト層及び発光半導体層の一部をエッチングによってｎ型コンタクト層が露出するまで除去することで、ｎ型コンタクト層が露出した領域が発光半導体層の積層領域に隣接して形成された構造が開示されている。ｎ型コンタクト層の露出領域にはｎ型電極が形成され、ｐ型コンタクト層にはｐ型電極が形成される。ｎ、ｐ両電極を基板にボンディングするフリップチップ（フェイスダウン）タイプの発光素子として用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３１１１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、チップサイズの増大を抑えつつ電極面積の増大を図れる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】
本発明の一態様によれば、第１の主面と、前記第１の主面に対する反対側に設けられた第２の主面と、前記第２の主面に選択的に設けられた凸部と、前記第２の主面から前記第１の主面方向に形成された溝と、を有し、前記第１の主面側に基板を含まない第１の半導体層と、前記第１の半導体層の前記凸部に積層され、発光層を含む第２の半導体層と、前記第１の半導体層の前記第２の主面及び前記溝の側面に設けられた第１の電極と、前記第２の半導体層における前記第１の半導体層に対する反対側の面に設けられた第２の電極と、前記第１の電極における前記２の主面に対する反対側の面に設けられた第１の配線と、前記第２の電極における前記第２の半導体層に対する反対側の面に設けられた第２の配線と、前記第１の半導体層の前記第１の主面側に、前記第１の半導体層との間に基板を介することなく設けられた蛍光体層と、を備えたことを特徴とする半導体発光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、チップサイズの増大を抑えつつ電極面積の増大を図れる半導体発光装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面に対応する実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図。
【図２】図１に示す半導体層における発光層近傍の拡大断面図。
【図３】実施形態に係る半導体発光装置の要部模式斜視図。
【図４】実施形態に係る半導体発光装置の要部模式平面図。
【図５】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示し、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面に対応する模式断面図。
【図６】実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示し、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に対応する模式断面図。
【図７】図６に続く工程を示す模式断面図。
【図８】図７に続く工程を示す模式断面図。
【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平面図。
【図１０】実施形態に係る半導体発光装置の他の製造方法を示す模式平面図。
【図１１】図１の構造に対して基板を残した具体例を示す模式断面図。
【図１２】実施形態に係る半導体発光装置の他具体例の要部模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図である。
【０００９】
本実施形態に係る半導体発光装置は、半導体層の積層体と、配線、封止樹脂を含むパッケージ構造部と、蛍光体層とを有し、これらはウェーハ状態で一括して形成される。半導体層の積層体は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１２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。
【００１０】
第１の半導体層１１の第１の主面１１ａから主として光が外部へと取り出される。第２の半導体層１２は、第１の半導体層１１の第１の主面１１ａの反対側の第２の主面１１ｂに設けられている。
【００１１】
第２の半導体層１２は、発光層（活性層）を含む複数の半導体層の積層構造を有する。その構造の一例を図２に示す。
【００１２】
第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂ上に、ｎ型のＧａＮ層３１が設けられている。ＧａＮ層３１上に、ｎ型のＩｎＧａＮ層３２が設けられている。ＩｎＧａＮ層３２上に、発光層３３が設けられている。発光層３３は、例えばＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造を有する。発光層３３上に、ｐ型のＧａＮ層３４が設けられている。ＧａＮ層３４上に、ｐ型のＡｌＧａＮ層３５が設けられている。ＡｌＧａＮ層３５上に、ｐ型のＧａＮ層３６が設けられている。
【００１３】
第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂ側には、凸部２１と凹部２２が設けられている。第２の半導体層１２は凸部２１の表面に設けられている。したがって、凸部２１は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１２との積層構造を含む。
【００１４】
凹部２２の底面は第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂであり、その凹部２２の第２の主面１１ｂに、第１の電極としてｎ側電極１４が設けられている。
【００１５】
凸部２１の第２の半導体層１２において第１の半導体層１１と接する面の反対面には、第２の電極としてｐ側電極１５が設けられている。
【００１６】
第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂは、例えばシリコン酸化膜等の絶縁膜１３で覆われている。ｎ側電極１４及びｐ側電極１５は、絶縁膜１３から露出している。ｎ側電極１４とｐ側電極１５とは、絶縁膜１３によって絶縁され、互いに電気的に独立した電極となっている。また、絶縁膜１３は、発光層を含む凸部２１の側面も覆っている。
【００１７】
絶縁膜１３、ｎ側電極１４およびｐ側電極１５を覆うように、の第２の主面１１ｂ側に絶縁膜１６が設けられている。絶縁膜１６は、例えば、シリコン酸化膜あるいは樹脂である。
【００１８】
絶縁膜１６において、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２に対する反対側の面は平坦化され、その面に第１の配線としてのｎ側配線１７と、第２の配線としてのｐ側配線１８が設けられている。
【００１９】
ｎ側配線１７は、ｎ側電極１４に達して絶縁膜１６に形成された開口１６ａ内にも設けられ、ｎ側電極１４と電気的に接続されている。ｐ側配線１８は、ｐ側電極１５に達して絶縁膜１６に形成された開口１６ｂ内にも設けられ、ｐ側電極１５と電気的に接続されている。
【００２０】
例えば、ｎ側配線１７とｐ側配線１８は、開口１６ａ、１６ｂの内壁面も含めた絶縁膜１６の表面に形成されたシード金属を電流経路として利用しためっき法によって同時に形成される。
【００２１】
ｎ側電極１４、ｐ側電極１５、ｎ側配線１７およびｐ側配線１８は、いずれも第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂ側に設けられ、発光層に電流を供給するための配線層を構成する。
【００２２】
ｎ側配線１７においてｎ側電極１４に対する反対側の面には、第１の金属ピラーとしてｎ側金属ピラー１９が設けられている。ｐ側配線１８においてｐ側電極１５に対する反対側の面には、第２の金属ピラーとしてｐ側金属ピラー２０が設けられている。ｎ側金属ピラー１９の周囲、ｐ側金属ピラー２０の周囲、ｎ側配線１７およびｐ側配線１８は、樹脂２６で覆われている。
【００２３】
第１の半導体層１１は、ｎ側電極１４及びｎ側配線１７を介してｎ側金属ピラー１９と電気的に接続されている。第２の半導体層１２は、ｐ側電極１５及びｐ側配線１８を介してｐ側金属ピラー２０と電気的に接続されている。ｎ側金属ピラー１９及びｐ側金属ピラー２０における樹脂２６から露出する下端面には、例えばはんだボール、金属バンプなどの外部端子２５が設けられ、その外部端子２５を介して、半導体発光装置は外部回路と電気的に接続可能である。
【００２４】
本実施形態の構造によれば、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２の積層体が薄くても、ｎ側金属ピラー１９、ｐ側金属ピラー２０および樹脂２６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、回路基板等に実装した場合に、外部端子２５を介して半導体層に加わる応力をｎ側金属ピラー１９とｐ側金属ピラー２０が吸収することで緩和することができる。ｎ側金属ピラー１９及びｐ側金属ピラー２０を補強する役目をする樹脂２６は、回路基板等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２６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。
【００２５】
また、ｎ側配線１７、ｐ側配線１８、ｎ側金属ピラー１９、ｐ側金属ピラー２０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膜との優れた密着性を備えた銅がより好ましい。
【００２６】
第１の半導体層１１の第１の主面１１ａ上には、蛍光体層２７が設けられている。蛍光体層２７は、第１の主面１１ａの面方向にわたって略均一な厚さで設けられている。発光層から発光された光は、主に、第１の半導体層１１中を進んで第１の主面１１ａから蛍光体層２７に進入し、蛍光体層２７を通過して、外部に放出される。
【００２７】
蛍光体層２７は、発光層からの光を吸収し波長変換光を放出可能である。このため発光層からの光と、蛍光体層２７における波長変換光との混合光が放出可能となる。例えば発光層を窒化物系とすると、その発光層からの青色光と、例えば黄色蛍光体層２７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。
【００２８】
図３は、前述した半導体発光装置における主要要素の模式斜視図である。
図４（ａ）は、図３の平面図に対応する。
図４（ｂ）は、ｎ側配線１７、ｐ側配線１８、ｎ側金属ピラー１９およびｐ側金属ピラー２０の平面レイアウトの一例を示す平面図である。
図１は、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面に対応する。また、図８（ｂ）は、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に対応する。但し、図８（ｂ）は基板１０が除去される前の状態を表す。
【００２９】
凹部２２は、相対的に幅が広い第１の凹部２２ａと、相対的に幅が狭い第２の凹部２２ｂとを有する。第１の凹部２２ａと第２の凹部２２ｂとの深さは同じである。第２の半導体層１２を含む凸部２１は、凹部２２のまわりを囲んでいる。第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１の一部が除去されて露出した第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂが、凹部２２の底面を構成する。
【００３０】
凹部２２における第２の主面１１ｂには、その第２の主面１１ｂから第１の主面１１ａに達する溝４０が形成されている。すなわち、溝４０は、凹部２２の下方の第１の半導体層１１を貫通している。例えば、溝４０は、第１の凹部２２ａ及び第２の凹部２２ｂにわたって直線状に延びている。溝４０における幅方向の両側および長手方向の一端側に、凸部１５が設けられている。プロセス上の理由から、溝４０は凸部２１の下には形成されていない。
【００３１】
凹部２２の第２の主面１１ｂには、ｎ側電極１４が形成されている。凸部２１の第２の半導体層１２上には、ｐ側電極１５が形成されている。平面的に見ると、図４（ａ）に示すように、ｎ側電極１４のまわりをｐ側電極１５が囲んでいる。
【００３２】
相対的に幅が広い第１の凹部２２ａの第２の主面１１ｂには、パッド状にｎ側電極１４が形成されている。これにより、第２の主面１１ｂ上でのｎ側電極１４とｎ側配線１７との大きなコンタクト面積を確保できる。第２の凹部２２ｂの第２の主面１１ｂには、溝４０の開口縁部近傍に、溝４０の長手方向に沿ってｎ側電極１４が形成されている。
【００３３】
さらに、図８（ｂ）に示すように、溝４０の内部（側面及び底部）にもｎ側電極１４が形成されている。ｎ側電極１４は、凹部２２の第２の主面１１ｂ上および溝４０の内部に、図示しないレジストマスクを用いて例えば蒸着法で同時に一体形成される。
【００３４】
溝４０の底部にもｎ側電極１４を形成することで、後述する基板１０を除去した後に第１の主面１１ａ上に蛍光体層２７を形成する際に、溝４０内に蛍光体層２７が入り込まず、均一な厚さで蛍光体層２７を形成可能となる。
【００３５】
図８（ｂ）に示すように、凹部２２の周辺の凸部２１の側面には絶縁膜１３、１６が設けられている。絶縁膜１３、１６により、ｎ側電極１４と第２の半導体層１２との短絡、およびｎ側電極１４とｐ側電極１８との短絡を防止できる。
【００３６】
前述したように、ｎ側配線１７は例えばめっき法により形成される。このときのシード金属は、溝４０内のｎ側電極１４の側面及び底面にも形成される。したがって、図８（ｂ）に示すように、溝４０内におけるｎ側電極１４の内側にもｎ側配線１７が埋め込まれる。したがって、ｎ側電極１４とｎ側配線１７とは、第２の主面１１ｂ上でだけでなく、溝４０内でも接触するため、それら両者の接触面積が増大し接触抵抗を低減できる。
【００３７】
半導体層における一方の主面側にｎ側電極とｐ側電極が形成された構造において、ｐ側電極の平面面積を相対的に大きくすれば、発光面積を大きくして輝度の向上が図れる。しかし、チップサイズ（平面サイズ）を変えずにｐ側電極の平面面積を大きくすると、相対的にｎ側電極の平面面積が縮小する。ｎ側電極の平面面積が縮小するとｎ側電極への電流集中により、信頼性の低下が懸念される。
【００３８】
しかし、本実施形態では、ｎ側電極１４が形成される領域の第１の半導体層１１に溝４０を形成し、その溝４０の側面、すなわち第１の半導体層１１の側面にもｎ側電極１４を形成している。これにより、平面的なｐ側電極１５及びｎ側電極１４の面積比率を変えることなく、第１の半導体層１１と接触するｎ側電極１４の面積を増大させることができる。したがって、チップサイズを増大させることなく、ｎ側電極１４の面積を増大させて信頼性を高め、且つｐ側電極１５の面積縮小を抑えて高輝度化を図れる。
【００３９】
また、ｎ側電極１４が、平面方向の限られた表面とのみ第１の半導体層１１と接触する構造では、第１の半導体層１１における電界分布が表面側に集中し、発光効率、色度均一性の制御が困難になる。このため、蛍光体層やレンズへの設計負荷が増加し、チップサイズが大きくならざるを得ず、コストの増加となり、性能との両立が困難である。
【００４０】
これに対して、本実施形態では、ｎ側電極１４は、第１の半導体層１１の表面に対してだけでなく、第１の半導体層１１の側面に対しても接触している。これにより、第１の半導体層１１とｎ側電極１４との接触面積が増大するため、第１の半導体層１１における電界分布の集中が抑制され、特性制御が容易になる。結果として、蛍光体層やレンズへの設計負荷が軽減され、小型化及び低コスト化が図れる。
【００４１】
なお、溝４０の加工を第１の半導体層１１の途中で停止させる場合、プロセス上、深さのばらつきが生じやすい。溝４０の深さのばらつきは、ｎ側電極１４と、溝４０の側面を構成する第１の半導体層１１との接触面積のばらつきにつながる。これは、それら両者の接触抵抗のばらつきとなり、特性ばらつきにつながるおそれがある。
【００４２】
これに対して本実施形態では、溝４０は、第１の半導体層１１における第２の主面１１ｂからその反対側の第１の主面１１ａに達して形成されている。具体的には、後述するように、第１の主面１１ａの下の基板１０が、溝４０を加工する際のストッパーとなり、一定深さの溝４０を得ることができる。このため、溝４０の側面を介したｎ側電極１４と第１の半導体層１１との接触面積のばらつきによる特性ばらつきを防ぐことができる。
【００４３】
次に、図５（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。
【００４４】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面に対応する。図６（ａ）〜図８（ｂ）は、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に対応する。
【００４５】
まず、図５（ａ）に示すように、基板１０の主面上に第１の半導体層１１を形成する。第１の半導体層１１において基板１０側の面が第１の主面１１ａに対応する。基板１０において第１の主面１１ａの反対側の第２の主面１１ｂ上に、第２の半導体層１２が形成される。例えば、発光層が窒化物系半導体の場合、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２の積層体は、サファイア基板上に結晶成長させることができる。
【００４６】
次に、例えば図示しないレジストを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で、第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１の一部を選択的に除去する。図５（ｂ）、図６（ａ）に示すように、第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１の一部が除去された部分が凹部２２となり、発光層を含む第２の半導体層１２が残された部分が凸部２１となる。凹部２２の底部には、第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂが露出する。
【００４７】
基板１０、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２の積層体はウェーハ状態であり、そのウェーハの一部を平面的に見た図９（ａ）に示すように、複数の凹部２２が形成される。
【００４８】
次に、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、凸部２１と凹部２２との段差部分を含むウェーハ表面の全面を、絶縁膜１３で覆う。絶縁膜１３は、例えばＣＶＤ（chemical vapor deposition）法で形成される。絶縁膜１３の形成後、熱処理により第２の半導体層１２を活性化させる。
【００４９】
次に、図７（ａ）、図９（ｂ）に示すように、凹部２２の底部の第２の主面１１ｂから基板１０に達する溝４０を形成する。さらに、図９（ｂ）に示すように、ダイシング溝５０を形成する。溝４０及びダイシング溝５０は、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ法で同時に形成される。
【００５０】
ダイシング溝５０は、第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１を貫通し基板１０に達する。あるいは、前述した凹部２２の形成時に、ダイシング溝５０の形成箇所にも凹部を形成しておき、ダイシング溝５０はその凹部の底面から基板１０に達して形成される。
【００５１】
ダイシング溝５０は、第１の半導体層１１を基板１０上で複数に分離する。ダイシング溝５０は、例えばウェーハ面内で格子状に形成される。これにより、ダイシング溝５０によって周囲を囲まれた複数のチップ領域が形成される。なお、個々のチップ領域の平面形状は、矩形でも正方形でもよい。溝４０を、ダイシング溝５０の形成時に同時に形成することで、工程数の増加をまねかない。
【００５２】
次に、絶縁膜１３を選択的に開口し、図５（ｃ）、図７（ｂ）に示すように、凸部２１の第２の半導体層１２上にｐ側電極１５を、凹部２２における第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂ上にｎ側電極１４を形成する。さらに、図７（ｂ）に示すように、溝４０の内部（側面及び底部）にもｎ側電極１４を形成する。凹部２２の第２の主面１１ｂ上および溝４０の内部に、ｎ側電極１４は同工程で一体に形成される。
【００５３】
次に、図１、図８（ａ）に示すように、ｎ側電極１４、ｐ側電極１５および絶縁膜１３を覆う絶縁膜１６を形成する。図８（ａ）に示すように、溝４０内におけるｎ側電極１４の内側にも絶縁膜１６は埋め込まれる。絶縁膜１６を形成した後、例えばフッ酸溶液を用いて、ｎ側電極１４に達する開口１６ａと、ｐ側電極１５に達する開口１６ｂを絶縁膜１６に形成する。また、溝４０内の絶縁膜１６も除去する。
【００５４】
次に、絶縁膜１６の上面、開口１６ａ、１６ｂの内壁（側面及び底面）、および溝４０内のｎ側電極１４の内面に、図示しないシード金属（Ｃｕ）を形成し、さらに図示しないめっきレジストを形成した後、シード金属を電流経路としたＣｕめっきを行う。
【００５５】
これにより、図１、図８（ｂ）に示すように、絶縁膜１６の上面（第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２に対する反対側の面）に、選択的にｎ側配線１７とｐ側配線１８が形成される。ｐ側配線１８は、開口１６ｂ内にも形成され、ｐ側電極１５と接続される。
【００５６】
ｎ側配線１７は、開口１６ａ内にも形成され、ｎ側電極１４と接続される。さらに、ｎ側配線１７は、溝４０内にも形成され、溝４０内のｎ側電極１４とも接続される。溝４０内には、ｎ側電極１４及びｎ側配線１７が埋め込まれ、溝４０の側面である第１の半導体層１１の側面と、ｎ側配線１７との間の抵抗を低減できる。
【００５７】
次に、ｎ側配線１７及びｐ側配線１８のめっきに使っためっきレジストを薬液で除去した後、今度は金属ピラー形成用の別のめっきレジストを形成し、前述したシード金属を電流経路とした電解めっきを行う。これにより、図１に示すように、ｎ側配線１７にｎ側金属ピラー１９が形成され、ｐ側配線１８にｐ側金属ピラー２０が形成される。
【００５８】
その後、金属ピラー形成用のめっきレジストを薬液で除去し、さらにシード金属の露出している部分を除去する。これにより、ｎ側配線１７とｐ側配線１８とのシード金属を介した電気的接続が分断される。
【００５９】
次に、図１に示すように、ｎ側配線１７、ｐ側配線１８、ｎ側金属ピラー１９、ｐ側金属ピラー２０および絶縁膜１６を、樹脂２６で覆う。また、このとき、前述したダイシング溝５０内に樹脂２６の一部を埋め込む。
【００６０】
その後、樹脂２６の表面を研削してｎ側金属ピラー１９及びｐ側金属ピラー２０の端面を露出させる。そして、その露出面に、はんだボール、金属バンプなどの外部端子２５を設ける。
【００６１】
次に、基板１０が除去される。基板１０は、例えばレーザーリフトオフ法により第１の半導体層１１から除去される。具体的には、基板１０における第１の半導体層１１が形成された主面の反対面である裏面側から第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。
【００６２】
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。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。
【００６３】
基板１０の除去後、図１に示すように、第１の半導体層１１の第１の主面１１ａ上に蛍光体層２７を形成する。例えば、蛍光体粒子が混合された液状の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２７が形成される。
【００６４】
このとき、図８（ｂ）に示すように、溝４０における第１の主面１１ａ側の開口は閉塞されているため、溝４０内に蛍光体層２７が入り込まない。また、ダイシング溝５０内には樹脂２６が埋め込まれているため、ダイシング溝５０内にも蛍光体層２７が入り込まない。この結果、蛍光体層２７を均一な厚さで形成することができ、色度特性のばらつきを抑制できる。
【００６５】
第１の主面１１ａ上から基板１０を除去した後に蛍光体層２７を形成することで、光取り出し面である第１の主面１１ａと蛍光体層２７との間に基板１０が存在せず、光取り出し効率の向上を図れる。
【００６６】
その後、ダイシング溝５０の位置で切断し、個片化された半導体発光装置が得られる。基板１０はすでに除去され、さらにダイシング溝５０に樹脂２６が埋め込まれているため、容易にダイシングでき生産性を向上できる。また、ダイシング溝５０には、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２が存在しないため、ダイシング時にそれら半導体層が受けるダメージを回避することができる。樹脂２６が埋め込まれたダイシング溝５０で切断することで、図１に示すように、個片化されたデバイスにおける第１の半導体層１１の端面は樹脂２６で覆われる。
【００６７】
図９（ｂ）に示すようなダイシング溝５０によって囲まれた複数のチップ領域のうち、少なくとも１つのチップ領域を含む位置で切断して個片化する。すなわち、複数のチップ領域を囲むダイシング溝５０で切断して個片化してもよい。
【００６８】
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、個々のデバイスの平面サイズをベアチップ（第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２の積層体）の平面サイズに近くした小型化が容易になる。
【００６９】
いずれも基板１０に達する溝４０及びダイシング溝５０の形成は、凹部２２を形成する工程より前に行ってもよい。すなわち、図５（ａ）に示すように、基板１０上に第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２を順に形成した後、図１０（ａ）に示すように、溝４０及びダイシング溝５０を形成する。溝４０及びダイシング溝５０は、例えばレジストを用いたＲＩＥ法で同時に形成され、第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１を貫通して基板１０に達する。
【００７０】
その後に、溝４０の周辺の第２の半導体層１２及び第１の半導体層１１の一部を選択的に除去し、図１０（ｂ）に示すように、溝４０の周辺で第１の半導体層１１の第２の主面１１ｂが露出された凹部２２を形成する。このとき、凸部２１となる部分、溝４０及びダイシング溝５０はレジストで覆われ、エッチングされない。
【００７１】
なお、基板１０をすべて除去しないで、図１１に示すように、薄く研削した上で第１の半導体層１１の第１の主面１１ａ上に残してもよい。蛍光体層２７は基板１０上に設けられ、基板１０を介して第１の主面１１ａに対向する。
【００７２】
基板１０を薄層化して残すことにより、基板１０をすべて除去する構造よりも機械的強度を高めることができ、信頼性の高い構造とすることができる。また、基板１０が残っていることで、個片化した後の反りを抑制でき、回路基板等への実装が容易になる。
【００７３】
１つのチップ領域において、凸部２１は、図１２（ａ）に示すように、凹部２２及び溝４０によって分断されていてもよい。ｐ側電極１５が分断されていても、それぞれにｐ側配線１８及びｐ側金属ピラー２０を設けることができる。
【００７４】
図１２（ｂ）は、溝４１、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５の平面レイアウトの他の具体例を示す。この具体例における溝４１は、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ方向に延びて形成されている。この溝４１も凹部２２の底面（第２の主面１１ｂ）から反対側の第１の主面１１ａに達し、その溝４１の側面にｎ側電極１４が形成されている。なお、複数方向に延びて交差する複数の溝を形成してもよい。また、図４（ａ）には、凹部２２及びｎ側電極１４の一部が凸部２１側に延びて食い込むようなレイアウトが例示されているが、図１２（ｂ）に示すように、凹部２２は矩形もしくは正方形状の平面レイアウトであってもよい。
【００７５】
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態は、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が可能である。基板、半導体層、電極、配線、金属ピラー、絶縁膜、樹脂の材料、サイズ、形状、レイアウトなどに関して当業者が各種設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７６】
１０…基板、１１…第１の半導体層、１２…第２の半導体層、１３，１６…絶縁膜、１４…ｎ側電極、１５…ｐ側電極、１７…ｎ側配線、１８…ｐ側配線、１９…ｎ側金属ピラー、２０…ｐ側金属ピラー、２１…凸部、２２…凹部、２６…樹脂、２７…蛍光体層、４０，４１…溝、５０…ダイシング溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と、前記第１の主面に対する反対側に設けられた第２の主面と、前記第２の主面に選択的に設けられた凸部と、前記第２の主面から前記第１の主面方向に形成された溝と、を有し、前記第１の主面側に基板を含まない第１の半導体層と、
前記第１の半導体層の前記凸部に積層され、発光層を含む第２の半導体層と、
前記第１の半導体層の前記第２の主面及び前記溝の側面に設けられた第１の電極と、
前記第２の半導体層における前記第１の半導体層に対する反対側の面に設けられた第２の電極と、
前記第１の電極における前記２の主面に対する反対側の面に設けられた第１の配線と、
前記第２の電極における前記第２の半導体層に対する反対側の面に設けられた第２の配線と、
前記第１の半導体層の前記第１の主面側に、前記第１の半導体層との間に基板を介することなく設けられた蛍光体層と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記第１の電極は、前記溝の底部にも設けられたことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記第１の配線における前記第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の配線における前記第２の電極に対する反対側の面に設けられた第２の金属ピラーと、
前記第１の金属ピラーと前記第２の金属ピラーとの間に形成された樹脂と、
をさらに備え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】
前記溝は、直線状に延在することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記第１の半導体層は、基板を用いて、結晶成長された請求項１〜４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、前記第１の主面に対する反対側に設けられた第２の主面と、前記第２の主面に選択的に設けられた凸部と、前記第２の主面から前記第１の主面方向に形成された溝と、を有し、前記第１の主面側に基板を含まない第１の半導体層と、
前記第１の半導体層の前記凸部に積層され、発光層を含む第２の半導体層と、
前記第１の半導体層の前記第２の主面及び前記溝の側面に設けられた第１の電極と、
前記第２の半導体層における前記第１の半導体層に対する反対側の面に設けられた第２の電極と、
前記第１の電極における前記２の主面に対する反対側の面に設けられた第１の配線と、
前記第２の電極における前記第２の半導体層に対する反対側の面に設けられた第２の配線と、
前記第１の半導体層の前記第１の主面側に、前記第１の半導体層との間に基板を介することなく設けられた蛍光体層と、
を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記第１の電極は、前記溝の底部にも設けられたことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記第１の配線における前記第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の配線における前記第２の電極に対する反対側の面に設けられた第２の金属ピラーと、
前記第１の金属ピラーと前記第２の金属ピラーとの間に形成された樹脂と、
をさらに備え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】
前記溝は、直線状に延在することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記第１の半導体層は、基板を用いて、結晶成長された請求項１〜４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１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−７７８５６（Ｐ２０１３−７７８５６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−１７０２０（Ｐ２０１３−１７０２０）
【出願日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【分割の表示】特願２０１０−５１５０６（Ｐ２０１０−５１５０６）の分割
【原出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【分割の表示】特願２０１０−５１５０６（Ｐ２０１０−５１５０６）の分割
【原出願日】平成２２年３月９日（２０１０．３．９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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