JP2016001750A - 半導体発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで配光を制御することが可能な半導体発光装置を提供する。【解決手段】半導体発光装置400は、第1の面15aと、その反対側の第2の面と、第1の面15aにつながる側面15cと、発光層13と、を有する半導体層15と、半導体層15の発光層13を含む領域における第2の面に設けられた第1電極16と、半導体層15の発光層を含まない領域における第2の面に設けられた第2電極17と、側面15cを覆う絶縁層54と、透明樹脂31と、透明樹脂31中に分散された蛍光体32と、を含み、第1の面15a上に設けられた第1部分と、絶縁層54上に設けられた第2部分と、を有する蛍光体層30と、を備える。半導体層15から蛍光体層30に向かう方向において、第2部分の絶縁層54に向き合う面は、第1部分の半導体層15に向き合う面よりも半導体層15から離間した位置にある。【選択図】図21
Description
実施形態は、半導体発光装置に関する。
半導体発光素子と、蛍光体と、を組み合わせ、白色光などの可視光やその他の波長帯の光を放射する半導体発光装置は、小型で扱い易い光源としてその用途が広がりつつある。そして、それぞれの用途に適合した配光特性を低コストで実現することが求められている。
例えば、半導体発光素子を収容するパッケージに、その放射光を反射する外囲器を設けることにより配光を制御することができる。しかしながら、外囲器を有する半導体発光装置の製造工程は複雑でありコストの低減が難しい。そこで、低コストで配光を制御することが可能な半導体発光装置およびその製造方法が必要とされている。
実施形態は、低コストで配光を制御することが可能な半導体発光装置を提供する。
実施形態に係る半導体発光装置は、第1の面と、その反対側の第2の面と、前記第1の面につながる側面と、発光層と、を有する半導体層であって、前記発光層を含む領域と、前記発光層を含まない領域と、を有する半導体層と、前記半導体層の前記発光層を含む領域における前記第2の面に設けられた第1電極と、前記半導体層の前記発光層を含まない領域における前記第2の面に設けられた第2電極と、前記側面を覆う絶縁層と、透明樹脂と、前記透明樹脂中に分散された蛍光体と、を含む蛍光体層であって、前記第1の面上に設けられた第1部分と、前記絶縁層上に設けられた第2部分と、を有する蛍光体層と、を備える。前記半導体層から前記蛍光体層に向かう第1方向において、前記第2部分の前記絶縁層に向き合う面は、前記第1部分の前記半導体層に向き合う面よりも前記半導体層から離間した位置にある。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の半導体発光装置100の模式断面図である。半導体発光装置100は、発光層13を含む半導体層15と、蛍光体層30と、を備える。半導体層15は、第1の面15aと、その反対側の第2の面15b(図2(a)参照)を有する。蛍光体層30は、第1の面15aの上に設けられ、透明樹脂31と、透明樹脂中に分散された蛍光体32と、を含む。
図1は、第1実施形態の半導体発光装置100の模式断面図である。半導体発光装置100は、発光層13を含む半導体層15と、蛍光体層30と、を備える。半導体層15は、第1の面15aと、その反対側の第2の面15b(図2(a)参照)を有する。蛍光体層30は、第1の面15aの上に設けられ、透明樹脂31と、透明樹脂中に分散された蛍光体32と、を含む。
図1に示すように、蛍光体層30は、第1の面15aに対向する発光面30bと、発光面30bに接する側面30aと、を有する。そして、蛍光体層30の側面30aの上に、発光層13から放射される光、および、蛍光体32から放射される光を遮る遮光膜35を設けることにより配光を制御する。以下、図1を参照して、発光装置100の構造を詳細に説明する。
半導体層15は、第1の面15aと、その反対側の第2の面を有し、第2の面側に電極および配線部が設けられる。そして、電極及び配線部の設けられていない第1の面15aから主として光を外部に出射する。
半導体層15は、第1の半導体層11と第2の半導体層12とを有する。第1の半導体層11及び第2の半導体層12は、例えば窒化ガリウムを含む。第1の半導体層11は、例えば、下地バッファ層、n型GaN層などを含む。第2の半導体層12は、p型GaN層、発光層(活性層)13などを含む。発光層13は、青、紫、青紫、紫外光などを発光する材料を用いることができる。半導体層15は、発光層13を含む領域と、発光層13を含まない領域と、を有する。
半導体層15の第2の面は凹凸形状に加工されている。第1の領域である凸部は、発光層13を含む。その凸部の表面である第2の半導体層12の表面には、p側電極16が設けられる。すなわち、p側電極16は、発光層13を含む第1の領域における第2の面に設けられる。
半導体層15の第2の面において凸部の横には、発光層13を含まない第2の領域が設けられている。その領域の第1の半導体層11の表面に、n側電極17が設けられる。すなわち、n側電極17は、発光層13を含まない第2の領域における第2の面に設けられる。
図4(b)に示すように、半導体層15の第2の面において、発光層13を含む第2の半導体層12の面積は、発光層13を含まない第1の半導体層11の面積よりも広い。
また、図5(b)に示すように、半導体層15において、発光層13を含む領域に設けられたp側電極16の方が、発光層13を含まない領域に設けられたn側電極17よりも面積が広い。これにより、広い発光領域が得られる。なお、図5(b)に示すp側電極16及びn側電極17のレイアウトは一例であって、これに限らない。
半導体層15の第2の面側には、第1の絶縁膜(以下、単に絶縁膜と言う)18が設けられている。絶縁膜18は、半導体層15、p側電極16及びn側電極17を覆っている。また、絶縁膜18は、発光層13及び第2の半導体層12の側面を覆い保護する。
なお、絶縁膜18と半導体層15との間に別の絶縁膜(例えばシリコン酸化膜)が設けられることもある。絶縁膜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、絶縁膜18としてシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機膜を用いてもよい。
絶縁膜18は、半導体層15の第1の面15a上には設けられていない。絶縁膜18は、半導体層15における第1の面15aから続く側面15cを覆い保護する。
絶縁膜18における、半導体層15の第2の面とは反対側の面上に、p側配線層21とn側配線層22とが互いに離間して設けられる。
p側配線層21は、p側電極16に達して絶縁膜18に形成された複数の第1の開口18a内にも設けられ、p側電極16と電気的に接続される。n側配線層22は、n側電極17に達して絶縁膜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と電気的に接続される。
p側配線層21のp側電極16とは反対側に位置する面には、p側金属ピラー23が設けられる。p側配線層21、p側金属ピラー23、および後述するシード層として使われる金属膜19は、本実施形態におけるp側配線部を構成する。
n側配線層22のn側電極17とは反対側に位置する面には、n側金属ピラー24が設けられる。n側配線層22、n側金属ピラー24、および後述するシード層として使われる金属膜19は、本実施形態におけるn側配線部を構成する。
絶縁膜18には、第2の絶縁膜として例えば樹脂層25が積層されている。樹脂層25は、p側配線部の周囲及びn側配線部の周囲を覆っている。また、樹脂層25は、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の側面およびn側金属ピラー24の側面は、樹脂層25で覆われる。p側金属ピラー23のp側配線層21とは反対側に位置する面は、樹脂層25から露出し、p側外部端子23aとして機能する。n側金属ピラー24のn側配線層22とは反対側に位置する面は、樹脂層25から露出し、n側外部端子24aとして機能する。
p側外部端子23a及びn側外部端子24aは、実装基板に形成されたパッドに、はんだ、その他の金属、導電性材料等の接合材を介して接合される。
樹脂層25における同じ面(図1における下面)に露出するp側外部端子23aとn側外部端子24aとの間の距離は、絶縁膜18上でのp側配線層21とn側配線層22との間の距離よりも大きい。p側外部端子23aとn側外部端子24aとは、実装基板への実装時にはんだ等によって相互に短絡しない距離を隔てて設けられる。
p側配線層21は、プロセス上の限界まで、n側配線層22に近づけることができ、p側配線層21の面積を広くできる。この結果、p側配線層21とp側電極16との接触面積の拡大を図れ、電流分布及び放熱性を向上できる。
複数の第1の開口18aを通じてp側配線層21がp側電極16と接する面積は、第2の開口18bを通じてn側配線層22がn側電極17と接する面積よりも大きい。よって、発光層13への電流分布が向上し、且つ発光層13の熱の放熱性が向上する。
絶縁膜18上に広がるn側配線層22の面積は、n側配線層22がn側電極17と接する面積よりも大きい。
実施形態によれば、n側電極17よりも広い領域にわたって形成された発光層13によって高い光出力を得ることができる。一方、発光層13を含む領域よりも狭い領域に設けられたn側電極17は、より面積の大きなn側配線層22として実装面側に引き出される。
第1の半導体層11は、n側電極17、金属膜19およびn側配線層22を介して、n側外部端子24aを有するn側金属ピラー24と電気的に接続される。発光層13を含む第2の半導体層12は、p側電極16、金属膜19およびp側配線層21を介して、p側外部端子23aを有するp側金属ピラー23と電気的に接続される。
p側金属ピラー23はp側配線層21よりも厚く、n側金属ピラー24はn側配線層22よりも厚い。p側金属ピラー23、n側金属ピラー24および樹脂層25のそれぞれの厚さは、半導体層15よりも厚い。なお、ここでの「厚さ」は、図1において上下方向の厚さを表す。
また、p側金属ピラー23及びn側金属ピラー24のそれぞれの厚さは、半導体層15、p側電極16、n側電極17および絶縁膜18を含む積層体の厚さよりも厚い。なお、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薄くてもよい。
実施形態によれば、半導体層15を形成するために使用した後述する基板10が除去されても、p側金属ピラー23、n側金属ピラー24および樹脂層25によって、半導体層15を安定して支持し、半導体発光装置100の機械的強度を高めることができる。
p側配線層21、n側配線層22、p側金属ピラー23およびn側金属ピラー24の材料として、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、銅を用いると、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性および絶縁材料との優れた密着性が得られる。
樹脂層25は、p側金属ピラー23及びn側金属ピラー24を補強する。樹脂層25は、熱膨張率が実装基板と同じ、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。
また、p側外部端子23aおよびn側外部端子24aを介して、半導体発光装置100を実装基板に実装した状態において、はんだ等を介して半導体層15に加わる応力を、p側金属ピラー23とn側金属ピラー24が吸収し緩和する。
p側配線層21及びp側金属ピラー23を含むp側配線部は、複数の第1の開口18a内に設けられ相互に分断された複数のビア21aを介して、p側電極16に接続される。このため、p側配線部による高い応力緩和効果が得られる。
あるいは、図16の変形例に示すように、1つの大きな第1の開口18a内に設けられ、ビア21aよりも平面サイズの大きなポスト21cを介して、p側配線層21をp側電極16に接続させても良い。これにより、いずれも金属であるp側電極16、p側配線層21及びp側金属ピラー23を介して、発光層13の放熱性の向上を図ることができる。
後述するように、半導体層15を形成するときに使った基板10は、第1の面15a上から除去する。これにより、半導体発光装置100を低背化することができる。
半導体層15の第1の面15aには、微小な凹凸を形成する。第1の面15aに対して、例えばアルカリ系溶液を使ったウェットエッチング(フロスト処理)を行い、凹凸を形成する。発光層13の発光光の主たる取り出し面である第1の面15aに凹凸を設けることで、様々な角度で第1の面15aに入射する光を全反射させることなく第1の面15aの外側に取り出すことが可能となる。
第1の面15a上には、蛍光体層30が設けられる。蛍光体層30は、透明樹脂31と、透明樹脂31中に分散された蛍光体32と、を含む。透明樹脂31は、発光層13の発光及び蛍光体32の発光に対する透過性を有し、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フェニル樹脂などを用いることができる。蛍光体32は、発光層13の発光(励起光)を吸収し、波長変換光を放射する。そして、半導体発光装置100は、発光層13の発光、および、蛍光体32の波長変換光の混合光を出射する。
蛍光体32が黄色光を放射する黄色蛍光体とすると、GaN系材料である発光層13の青色光と、蛍光体32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30は、複数種の蛍光体(例えば、赤色光を発光する赤色蛍光体と、緑色光を発光する緑色蛍光体)を含む構成であってもよい。
さらに、蛍光体層30は、半導体層15の第1の面15aに対向する発光面30bを有する。そして、発光面30bに接する側面35aに遮光膜35が設けられる。遮光膜35は、例えば、発光層13の放射光、および、蛍光体32の放射光を反射する金属膜である。これにより、蛍光体層30の側面30aからの出射光が遮蔽され、発光層13の放射光、および、蛍光体32の放射光は、発光面30bから上方へ出射される。さらに、遮光膜35の上に、銀の硫化やアルミニウムの酸化を防止する金属保護膜(バリアメタル)を設けても良い。
例えば、蛍光体層30において、発光層13から放射され側面30aの方向に伝播する光の光路長は、上方の発光面の方向に伝播する光の光路長とは異なる。このため、側面30aの方向に伝播する光により励起される蛍光体の数は、発光面30bの方向に伝播する光より励起される蛍光体の数とは異なる。これにより、側面30aから出射する光は、発光面30bから放射される光とは異なる色度の光となる。すなわち、発光面30bから出射される光と、側面30aから出射される光の色度が異なる、所謂、色割れが生じ易い。
上記の通り、本実施形態では、側面30aから出射する光を遮蔽することにより、色割れを抑制し、発光面30bから出射光が支配的となる配光を実現することができる。
また、蛍光体層30は、第1の面15aに対向する発光面30bと、発光面30bに接する側面30aと、の間の角度θが90度以上となるように設けられる。これにより、遮光膜35の形成が容易となり、製造コストを低減することができる。
次に、図2(a)〜図15(b)を参照して、実施形態の半導体発光装置100の製造方法について説明する。図2(a)〜図15(b)は、ウェーハ状態における一部の領域を表す。
図2(a)は、基板10の主面(図2(a)における下面)に、第1の半導体層11及び第2の半導体層12を形成した積層体を示す。図2(b)は、図2(a)における下面図に対応する。
基板10の主面上に第1の半導体層11が形成され、その上に発光層13を含む第2の半導体層12を形成する。窒化ガリウムを含む第1の半導体層11及び第2の半導体層12は、例えばサファイア基板上にMOCVD(metal organic chemical vapor deposition)法で結晶成長させることができる。あるいは、基板10としてシリコン基板を用いることもできる。
第1の半導体層11における基板10に接する面が、半導体層15の第1の面15aであり、第2の半導体層12の表面が半導体層15の第2の面15bである。
次に、図3(a)及びその下面図である図3(b)に示すように、図示しないレジストマスクを用いた、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)法により、半導体層15を貫通して基板10に達する溝80を形成する。溝80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を基板10上で複数のチップに分離する。
なお、半導体層15を複数に分離する工程は、後述する第2の半導体層12の選択的除去後、あるいは電極の形成後に行ってもよい。
次に、図4(a)及びその下面図である図4(b)に示すように、図示しないレジストマスクを用いた、例えば、RIE法により、第2の半導体層12の一部を除去し、第1の半導体層11の一部を露出させる。第1の半導体層11が露出された領域は、発光層13を含まない。
次に、図5(a)及びその下面図である図5(b)に示すように、半導体層15の第2の面にp側電極16とn側電極17とを形成する。p側電極16は、第2の半導体層12の表面に形成する。n側電極17は、第1の半導体層11の露出面に形成する。
p側電極16及びn側電極17は、例えば、スパッタ法、蒸着法等で形成する。p側電極16とn側電極17とは、どちらを先に形成してもよいし、同じ材料で同時に形成してもよい。
p側電極16は、発光層13の発光に対して反射性を有する、例えば、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を含む。また、p側電極16の硫化、酸化防止のため、金属保護膜(バリアメタル)を含む構成であってもよい。
また、p側電極16とn側電極17との間、および、発光層13の端面(側面)にパッシベーション膜として、例えばシリコン窒化膜やシリコン酸化膜をCVD(chemical vapor deposition)法で形成してもよい。また、各電極と半導体層とのオーミックコンタクトをとるための熱処理などは必要に応じて実施する。
次に、基板10の主面上の露出している部分すべてを図6(a)に示す絶縁膜18で覆った後、例えばウェットエッチングにより絶縁膜18をパターニングする。続いて、絶縁膜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は複数形成され、各々の第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。
絶縁膜18としては、例えば、感光性ポリイミド、ベンゾシクロブテン(Benzocyclobutene)などの有機材料を用いることができる。この場合、レジストを使わずに、絶縁膜18に対して直接露光及び現像が可能である。
あるいは、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜などの無機膜を絶縁膜18として使用してもよい。絶縁膜18が無機膜の場合、絶縁膜18上に形成したレジストをパターニングし、レジストマスクを用いた選択エッチングにより第1の開口18a及び第2の開口18bを形成する。
次に、絶縁膜18の表面、第1の開口18aの内壁(側壁及び底部)、および第2の開口18bの内壁(側壁及び底部)に、図6(b)に示すように、金属膜19を形成する。金属膜19は、後述するメッキ工程においてシードメタルとして使われる。
金属膜19は、例えばスパッタ法で形成する。金属膜19は、例えば、絶縁膜18側から順に積層されたチタン(Ti)と銅(Cu)との積層膜を含む。あるいは、チタン膜の代わりにアルミニウム膜を使っても良い。
次に、図6(c)に示すように、金属膜19上に選択的にレジスト91を形成し、金属膜19を電流経路としたCu電解メッキを行う。
これにより、図7(a)及びその下面図である図7(b)に示すように、金属膜19上に、選択的にp側配線層21とn側配線層22とを形成する。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、例えば、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、金属膜19を介してp側電極16に電気的に接続される。n側配線層22は、第2の開口18b内にも形成され、金属膜19を介してn側電極17に電気的に接続される。
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91は、溶剤もしくは酸素プラズマを使って除去する。
次に、図8(a)及びその下面図である図8(b)に示すように、金属ピラー形成用のレジスト92を形成する。レジスト92は、前述のレジスト91よりも厚い。なお、前の工程でレジスト91は除去せずに残し、そのレジスト91にレジスト92を重ねて形成してもよい。レジスト92には、第1の開口92aと第2の開口92bを形成する。
そして、レジスト92をマスクに用いて、金属膜19を電流経路としたCu電解メッキを行う。これにより、図9(a)及びその下面図である図9(b)に示すように、p側金属ピラー23とn側金属ピラー24とを形成する。
p側金属ピラー23は、レジスト92に形成した第1の開口92a内であって、p側配線層21の表面上に形成する。n側金属ピラー24は、レジスト92に形成した第2の開口92b内であって、n側配線層22の表面上に形成する。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、例えば、銅材料からなる。
レジスト92は、図10(a)に示すように、例えば溶剤もしくは酸素プラズマを用いて除去する。この後、金属ピラー23、n側金属ピラー24、p側配線層21およびn側配線層22をマスクにして、金属膜19の露出している部分をウェットエッチングにより除去する。これにより、図10(b)に示すように、p側配線層21とn側配線層22との間の金属膜19を介した電気的接続を分断する。
次に、図11(a)に示すように、絶縁膜18に対して樹脂層25を積層する。樹脂層25は、p側配線層21、n側配線層22、p側金属ピラー23及びn側金属ピラー24を覆う。
樹脂層25は、絶縁性を有する。また、樹脂層25に、例えばカーボンブラックを含有させて、発光層13の発光に対して遮光性を与えてもよい。
次に、図11(b)に示すように、基板10を除去する。基板10がサファイア基板の場合、例えば、レーザーリフトオフ法によって基板10を除去することができる。具体的には、基板10の裏面側から第1の半導体層11に向けてレーザ光を照射する。レーザ光は、基板10を透過し、第1の半導体層11に吸収される波長領域の光である。
基板10と第1の半導体層11との界面にレーザ光が到達すると、その界面付近の第1の半導体層11はレーザ光を吸収して分解する。第1の半導体層11はガリウム(Ga)と窒素ガスとに分解する。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る。そして、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を第1の半導体層11から分離する。
また、基板10がシリコン基板の場合には、エッチングにより半導体層11から除去することができる。
基板10の主面上に形成した積層体は、半導体層15よりも厚いp側金属ピラー23、n側金属ピラー24および樹脂層25によって補強されているため、基板10がなくなっても、ウェーハ状態を保つことが可能である。
また、樹脂層25も、p側金属ピラー23及びn側金属ピラー24を構成する金属も、半導体層15に比べて柔軟な材料である。そのような柔軟な支持体に半導体層15は支持されている。そのため、基板10上に半導体層15をエピタキシャル成長させる際に生じた大きな内部応力が、基板10の剥離時に一気に開放されても、半導体層15が破壊されるのを回避できる。
次に、基板10が除去された半導体層15の第1の面15aを洗浄する。例えば、希フッ酸等で、第1の面15aに付着したガリウム(Ga)を除去する。
その後、例えば、KOH(水酸化カリウム)水溶液やTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)等で、第1の面15aをウェットエッチングする。このエッチングでは、結晶面方位に依存したエッチング速度の違いが生じる。これにより、図12(a)に示すように、第1の面15aに凹凸を形成することができる。あるいは、レジストでパターニングした後にエッチングを行って、第1の面15aに凹凸を形成してもよい。第1の面15aに凹凸を形成することにより、光取り出し効率を向上できる。
次に、図12(b)に示すように、第1の面15a上に蛍光体層30を形成する。蛍光体層30は、隣り合う半導体層15間の絶縁膜18上にも形成する。具体的には、蛍光体32が分散された液状の透明樹脂31を、例えば、印刷、ポッティング、モールド、圧縮成形などの方法によって第1の面15a上に供給した後、熱硬化させる。
次に、図13に示すように、蛍光体層30を切断し、側面30aを含む溝37を形成する。溝37は、例えば、格子状に形成され、前述した溝80の中央に、その底部37aが位置するように形成する。また、溝37は、例えば、V溝であり、刃先がテーパ状に加工されたダイシングブレードを用いて蛍光体層30を切断することにより形成することができる。そして、溝37の底部37aは、蛍光体層30と、絶縁層18と、の間の界面近傍に位置する深さに形成することが好ましい。また、V溝を有する蛍光体層30は、金型を用いた成形、または、インプリント等の方法を用いて形成しても良い。
また、溝37を深く形成し、蛍光体30および絶縁層18の両方を切断しても良い。この場合、図16の変形例に示すように、蛍光体層30の切断面である溝37の側面37bは、蛍光体層30の側面30aおよび絶縁層18の一部を含む。そして、溝37は、側面37bが第1の半導体層11に達しない深さに設けることが望ましい。これにより、遮光膜35と、第1の半導体層11と、の間の電気的な短絡を避けることができる。
次に、図14(a)に示すように、蛍光体層30の上面および側面30aの上に遮光膜35を形成する。遮光膜35は、例えば、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を含む金属膜であり、真空蒸着法またはスパッタ法を用いて形成することができる。
続いて、図14(b)に示すように、蛍光体層30の上面に形成された遮光膜35を除去し、発光面30bを露出させる。遮光膜35は、例えば、研削または研磨により除去することができる。
このように、発光面30bに対して90度以上の角度を有する側面30aに遮光膜35を形成することは容易であり、簡便な製造工程により、色割れを抑制し配光を制御することができる。
続いて、樹脂層25の表面(図12(b)における下面)を研削し、図15(a)及びその下面図である図15(b)に示すように、p側外部端子23a及びn側外部端子24aを露出させる。
その後、溝37の底部37aに沿って、絶縁膜18および樹脂層25を切断し、複数の半導体発光装置100に個片化する。例えば、ダイシングブレードを用いて切断する。あるいは、レーザ照射により切断してもよい。
ダイシング時、基板10はすでに除去されている。さらに、溝80には、半導体層15は存在しないため、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、個片化後の追加工程なしで、半導体層15の端部(側面)が絶縁膜18で覆われて保護された構造が得られる。
実施形態は、上記の例に限られる訳ではなく、他の方法を用いても良い。例えば、金型を用いて発光面30bおよび側面30aを有する蛍光体層30を成形しても良い。また、遮光膜35は、メタルマスク等を用いて選択的に形成することもできる。さらに、遮光膜35として、例えば、酸化チタンなどの反射材を含む樹脂膜を用いても良い。
なお、個片化された半導体発光装置100は、ひとつの半導体層15を含むシングルチップ構造でも、複数の半導体層15を含むマルチチップ構造であってもよい。
また、ダイシングする前までの各工程は、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。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。
図17は、第1実施形態の変形例に係る半導体発光装置200を表す模式断面図である。半導体発光装置200では、p側電極16の表面及び側面に、p側電極16を覆うp側パッド51が設けられている。p側電極16は、半導体層15に含まれるガリウム(Ga)と合金を形成可能な、例えば、ニッケル(Ni)、金(Au)およびロジウム(Rh)のうちの少なくとも1つを含む。p側パッド51は、p側電極16よりも発光層13の発光光に対する反射率が高く、主成分として例えば銀(Ag)を含む。
また、n側電極17の表面及び側面に、n側電極17を覆うn側パッド52が設けられている。n側電極17は、半導体層15に含まれるガリウム(Ga)と合金を形成可能な、例えば、ニッケル(Ni)、金(Au)およびロジウム(Rh)のうちの少なくとも1つを含む。n側パッド52は、n側電極17よりも発光層13の発光に対する反射率が高く、主成分として例えば銀(Ag)を含む。
半導体層15の第2の面におけるp側電極16の周囲およびn側電極17の周囲には、例えば、シリコン酸膜、シリコン窒化膜などの絶縁膜53が設けられている。絶縁膜53は、p側電極16とn側電極17との間、およびp側パッド51とn側パッド52との間に設けられ、それぞれを相互に絶縁する。
絶縁膜53上、p側パッド51上およびn側パッド52上には、絶縁膜18に代えて、例えば、シリコン酸膜、シリコン窒化膜などの絶縁膜54が設けられている。また、絶縁膜54は、半導体層15の側面15cにも設けられ、側面15cを覆う。
絶縁膜54上には、p側配線層21とn側配線層22が設けられている。p側配線層21は、絶縁膜54に形成された第1の開口54aを通じてp側パッド51に接続されている。n側配線層22は、絶縁膜54に形成された第2の開口54bを通じてn側パッド52に接続されている。
p側配線層21は、複数のビア21aを介してp側パッド51に接続されてもよいし、あるいは、ビア21aよりも平面サイズの大きな1つのポストを介してp側パッド51に接続されてもよい。
p側配線層21上には、p側配線層21よりも厚いp側金属ピラー23が設けられている。n側配線層22上には、n側配線層22よりも厚いn側金属ピラー24が設けられている。
絶縁膜54に対して樹脂層25が積層されている。樹脂層25は、p側配線層21及びp側金属ピラー23を含むp側配線部と、n側配線層22及びn側金属ピラー24を含むn側配線部を覆っている。また、p側金属ピラー23のp側配線層21とは反対側に位置する面(図において下面)は樹脂層25から露出され、p側外部端子23aとして機能する。同様に、n側金属ピラー24のn側配線層22とは反対側に位置する面(図において下面)は樹脂層25から露出され、n側外部端子24aとして機能する。
あるいは、後述するように、p側金属ピラー23の側面と、n側金属ピラー24の側面を露出させて、サイドビュータイプの半導体発光装置とすることもできる。
樹脂層25は、基板10上で半導体層15を複数に分離する前述した溝80内に、絶縁膜54を介して充填される。したがって、半導体層15の側面15cは、無機膜である絶縁膜54と、樹脂層25とで覆われて保護される。
第1の面15aの上には、発光面30bと、それに接する側面30aと、を有する蛍光体層30を設ける。そして、側面30aの上に遮光膜35を設け、側面30aからの出射光を遮蔽する。これにより、出射光の色割れを抑制し、発光面30bから光が出射されるように配光を制御することができる。
さらに、図18に示すように、蛍光体層30を深く切断し、樹脂層25に至る溝37(図13参照)の側面37bを形成しても良い。すなわち、蛍光体層30、絶縁膜54および樹脂層25を切断した深い溝37を形成し、その側面に遮光膜35を形成する。これにより、蛍光体層30の側面30aからの出射光、および、絶縁膜54の端面からの漏れ光を遮蔽することができる。
本実施形態のさらなる変形例として、p側金属ピラー23及びn側金属ピラー24を設けずに、p側配線層21及びn側配線層22を実装基板のパッドに対して接合させてもよい。また、p側配線層21とp側金属ピラー23とは別体であることに限らず、p側配線層21とp側金属ピラー23とを同じ工程で一体に形成することによりp側配線部を設けても良い。同様に、n側配線層22とn側金属ピラー24とは別体であることに限らず、n側配線層22とn側金属ピラー24とを同じ工程で形成し、n側配線部を一体に設けても良い。
(第2実施形態)
図19(a)は、第1実施形態の変形例の半導体発光装置300の模式斜視図である。図19(b)は、図19(a)におけるA−A断面図である。図19(c)は、図19(a)におけるB−B断面図である。また、図20は、半導体発光装置300を実装基板310上に実装した構成を有する発光モジュールの模式断面図である。
図19(a)は、第1実施形態の変形例の半導体発光装置300の模式斜視図である。図19(b)は、図19(a)におけるA−A断面図である。図19(c)は、図19(a)におけるB−B断面図である。また、図20は、半導体発光装置300を実装基板310上に実装した構成を有する発光モジュールの模式断面図である。
図19(a)及び(c)に示すように、p側金属ピラー23の一部の側面は、半導体層15の第1の面15a及び第2の面と異なる面方位の第3の面25bで、樹脂層25から露出している。その露出面は、外部の実装基板に実装するためのp側外部端子23bとして機能する。
第3の面25bは、半導体層15の第1の面15a及び第2の面に対して略垂直な面である。樹脂層25は、例えば矩形状の4つの側面を有し、そのうちのひとつの側面が第3の面25bとなっている。
その同じ第3の面25bで、n側金属ピラー24の一部の側面が樹脂層25から露出している。その露出面は、外部の実装基板に実装するためのn側外部端子24bとして機能する。
また、図19(a)に示すように、p側配線層21の一部の側面21bも、第3の面25bで樹脂層25から露出し、p側外部端子として機能する。同様に、n側配線層22の一部の側面22bも、第3の面25bで樹脂層25から露出し、n側外部端子として機能する。
p側金属ピラー23において、第3の面25bで露出しているp側外部端子23b以外の部分は、樹脂層25で覆われている。また、n側金属ピラー24において、第3の面25bで露出しているn側外部端子24b以外の部分は、樹脂層25で覆われている。
また、p側配線層21において、第3の面25bで露出している側面21b以外の部分は、樹脂層25で覆われている。さらに、n側配線層22において、第3の面25bで露出している側面22b以外の部分は、樹脂層25で覆われている。
一方、第1の面15aと、蛍光体層30と、の間にはレンズ36が設けられている。レンズ36は、発光層13の発光を集光し配光を向上させる。また、レンズ36を設けない構成も可能である。また、蛍光体層30は、第1の面15aに対向する発光面30bと、発光面30bに接する側面30aと、を有し、側面30aに遮光膜35が設けられている。
この半導体発光装置300は、図20に示すように、第3の面25bを実装基板310の実装面301に向けた姿勢で実装される。第3の面25bで露出しているp側外部端子23b及びn側外部端子24bは、それぞれ、実装面301に形成されたパッド302に対してはんだ303を介して接合されている。実装基板310の実装面301には配線パターンも形成されており、パッド302はその配線パターンと接続されている。
第3の面25bは、光の主な出射面である第1の面15aに対して略垂直である。したがって、第3の面25bを下方の実装面301側に向けた姿勢で、第1の面15aは実装面301の上方ではなく、横方向を向く。すなわち、半導体発光装置300は、実装面301を水平面とした場合に横方向に光が放出される、いわゆるサイドビュータイプの半導体発光装置である。
このようなサイドビュータイプの半導体発光装置300では、第1の面15aに対向する発光面30bから光を出射させることが望ましい。本実施形態では、蛍光体層30の側面30aに遮光膜35を設けることにより、発光面30bから出射する光が支配的となる配光を実現することができる。
(第3実施形態)
図21は、第3実施形態の半導体発光装置400の模式断面図である。半導体発光装置400は、半導体層15と、蛍光体層30と、を備える。半導体層15は、第1の面15aと、その反対側の第2の面15b(図22(c)参照)を有し、発光層13を含む。蛍光体層30は、第1の面15aの上に設けられ、透明樹脂31と、透明樹脂中に分散された蛍光体32と、を含む。
図21は、第3実施形態の半導体発光装置400の模式断面図である。半導体発光装置400は、半導体層15と、蛍光体層30と、を備える。半導体層15は、第1の面15aと、その反対側の第2の面15b(図22(c)参照)を有し、発光層13を含む。蛍光体層30は、第1の面15aの上に設けられ、透明樹脂31と、透明樹脂中に分散された蛍光体32と、を含む。
半導体層15は、第1の面15aと、その反対側の第2の面を有し、第2の面側に電極および配線部が設けられる。そして、電極及び配線部の設けられていない第1の面15aから主として光を外部に出射する。
半導体層15は、第1の半導体層11と第2の半導体層12とを有する。第1の半導体層11及び第2の半導体層12は、例えば、窒化ガリウムを含む。第1の半導体層11は、例えば、下地バッファ層、n型GaN層などを含む。第2の半導体層12は、p型GaN層、発光層(活性層)13などを含む。発光層13は、青、紫、青紫、紫外光などを発光する材料を用いることができる。半導体層15は、発光層13を含む領域と、発光層13を含まない領域と、を有する。
半導体層15の第2の面は凹凸形状に加工される。第1の領域である凸部は、発光層13を含む。その凸部の表面である第2の半導体層12の表面には、p側電極16が設けられる。すなわち、p側電極16は、発光層13を含む第1の領域における第2の面に設けられる。
半導体層15の第2の面において、発光層13を含まない第2の領域が凸部に並設される。その領域の第1の半導体層11の表面に、n側電極17が設けられる。すなわち、n側電極17は、発光層13を含まない第2の領域における第2の面に設けられる。さらに、p側電極15の表面に、p側電極16を覆うp側パッド51が設けられ、n側電極17の表面に、n側電極17を覆うn側パッド52が設けられる。
半導体層15の側面15cおよびその凸部の側面には絶縁膜54は設けられ、発光層13および半導体層12の側面を保護する。
半導体層15の第2の面において、発光層13を含む第2の半導体層12の面積は、発光層13を含まない第1の半導体層11の面積よりも広い。また、発光層13を含む領域に設けられたp側電極16の方が、発光層13を含まない領域に設けられたn側電極17よりも面積が広い。これにより、広い発光領域が得られる。
半導体層15の第2の面側には、第1の絶縁膜(以下、絶縁膜18)が設けられている。絶縁膜18は、絶縁膜54を介して半導体層15を覆い、p側パッド51およびn側パッド52を覆う。絶縁膜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、絶縁膜18としてシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機膜を用いてもよい。
絶縁膜18における、半導体層15の第2の面とは反対側の面上に、p側配線層21とn側配線層22とが互いに離間して設けられる。p側配線層21は、絶縁膜18に設けられた複数の開口18a(第1の開口)を介してp側電極16と電気的に接続される。n側配線層22は、絶縁膜18に形成された開口18b(第2の開口)を介してn側電極17と電気的に接続される。
p側配線層21のp側電極16とは反対側に位置する面には、p側金属ピラー23が設けられる。p側配線層21、p側金属ピラー23、および、シード層として使われる金属膜19(図示しない)は、本実施形態におけるp側配線部を構成する。
n側配線層22のn側電極17とは反対側に位置する面には、n側金属ピラー24が設けられる。n側配線層22、n側金属ピラー24、および、シード層として使われる金属膜19(図示しない)は、本実施形態におけるn側配線部を構成する。
絶縁膜18の上には、第2の絶縁膜として、例えば、樹脂層25が積層される。樹脂層25は、p側配線部の周囲及びn側配線部の周囲を覆っている。また、樹脂層25は、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の側面およびn側金属ピラー24の側面は、樹脂層25で覆われる。p側金属ピラー23のp側配線層21とは反対側に位置する面は、樹脂層25から露出し、p側外部端子23aとして機能する。n側金属ピラー24のn側配線層22とは反対側に位置する面は、樹脂層25から露出し、n側外部端子24aとして機能する。
p側外部端子23a及びn側外部端子24aは、はんだ、その他の金属、導電性材料等の接合材を介して、例えば、実装基板に設けられたパッドに接合される。
樹脂層25における同じ面(図21における下面)に露出するp側外部端子23aとn側外部端子24aとの間の距離は、絶縁膜18上でのp側配線層21とn側配線層22との間の距離よりも広く設けられる。これにより、p側外部端子23aと、n側外部端子24aと、の間が、実装基板への実装時に短絡することを防ぐことができる。
例えば、p側配線層21は、プロセス上の限界まで、n側配線層22に近づけることにより、p側配線層21の面積を広くすることが可能である。これにより、p側配線層21とp側電極16との接触面積が拡大され、電流密度の低減、および、放熱性を向上を実現できる。
複数の第1の開口18aを通じてp側配線層21がp側電極16と接する面積は、第2の開口18bを通じてn側配線層22がn側電極17と接する面積よりも大きい。よって、発光層13へ注入される電流の密度を低減し、且つ、発光層13の熱の放熱性を向上させることができる。
n側配線層22は、絶縁膜18上において横方向に広がるように設けられる。。このため、絶縁膜18に接するn側配線層22の面積は、n側電極17と接する面積よりも大きい。
実施形態によれば、n側電極17よりも広い領域にわたって形成された発光層13によって高い光出力を得ることができる。一方、発光層13を含む領域よりも狭い領域に設けられたn側電極17は、より面積の大きなn側配線層22として実装面側に引き出される。
第1の半導体層11は、n側電極17および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る。発光層13を含む第2の半導体層12は、p側電極16および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る。
p側金属ピラー23はp側配線層21よりも厚く、n側金属ピラー24はn側配線層22よりも厚い。p側金属ピラー23、n側金属ピラー24および樹脂層25のそれぞれの厚さは、半導体層15よりも厚い。なお、ここでの「厚さ」は、図21において上下方向の厚さを表す。
また、p側金属ピラー23及びn側金属ピラー24のそれぞれの厚さは、半導体層15、p側電極16、n側電極17および絶縁膜18を含む積層体の厚さよりも厚い。なお、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薄くてもよい。
実施形態によれば、半導体層15を形成するために使用した後述する基板20が除去されても、p側金属ピラー23、n側金属ピラー24および樹脂層25によって、半導体層15を安定して支持し、半導体発光装置100の機械的強度を高めることができる。
本実施形態では、第1の面15の側において、半導体層15の外縁に沿った壁61が設けられる。壁61は、例えば、シリコン酸化膜であり、発光層13から放射される光の配光を制御する。また、壁61は、第1の面15の上に蛍光体層30を形成する際に、透明樹脂31を保持し厚さを均一にする。
半導体層15の第1の面15aには、微小な凹凸を形成する。第1の面15aに対して、例えばアルカリ系溶液を使ったウェットエッチング(フロスト処理)を行い、凹凸を形成する。発光層13の発光光の主たる取り出し面である第1の面15aに凹凸を設けることで、様々な角度で第1の面15aに入射する光を全反射させることなく第1の面15aの外側に取り出すことが可能となる。
第1の面15a上には、蛍光体層30が設けられる。蛍光体層30は、透明樹脂31と、透明樹脂31中に分散された蛍光体32と、を含む。透明樹脂31は、発光層13の発光及び蛍光体32の発光に対する透過性を有し、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フェニル樹脂などを用いることができる。蛍光体32は、発光層13の発光(励起光)を吸収し、波長変換光を放射する。そして、半導体発光装置400は、発光層13の発光、および、蛍光体32の波長変換光の混合光を出射する。
蛍光体32が黄色光を放射する黄色蛍光体とすると、GaN系材料である発光層13の青色光と、蛍光体32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30は、複数種の蛍光体(例えば、赤色光を発光する赤色蛍光体と、緑色光を発光する緑色蛍光体)を含む構成であってもよい。
次に、図22(a)〜図25(b)を参照して、実施形態に係る半導体発光装置400の製造方法について説明する。図22(a)〜図25(b)は、製造過程におけるウェーハの部分断面を表す。なお、第1実施形態1および第2実施形態と同じ構成要素であって、その製造過程について詳細に言及しないものは、前述した方法および同じ材料を用いて形成される。
図22(a)に示しように、基板20の表面に溝61aを形成する。溝61aは、例えば、メッシュ状に形成される。本実施形態では、基板20として、例えば、エッチング等の加工が容易なシリコン基板を用いる。
次に、溝61aの内部に、壁61の材料となる部材を埋め込む。例えば、CVD法を用いて、基板20の上にシリコン酸化膜を形成する。その後、シリコン酸化膜をエッチバック、または、研磨して除去することにより、溝61aの内部に壁61となるシリコン酸化膜を埋め込む。
続いて、図22(c)に示すように、第1の半導体層11、発光層13および第2の半導体層12を順にエピタキシャル成長し、半導体層15を形成する。各層の成長には、例えば、MOCVD法を用いることができる。そして、シリコン酸化膜で埋め込まれた溝61の上に各エピタキシャル層が成長しないように条件を制御する。これにより、基板20の上に半導体層15が選択的に形成される。
次に、半導体層15の表面を覆う絶縁膜63を形成する。絶縁膜63は、例えば、CVD法を用いたシリコン酸化膜である。
続いて、絶縁膜63を選択的に除去し、第2の半導体層12の一部を露出させる。そして、図22(e)に示すように、第2の半導体層12および発光層13を選択的にエッチングし、半導体層15に凸部を形成する。これにより、第1の半導体層11が露出された発光層13を含まない領域と、発光層13を含む領域(凸部)を形成することができる。
次に、絶縁膜63を除去し、図23(a)に示すように、半導体層15の表面を覆う絶縁膜54を形成する。絶縁膜54は、例えば、CVD法を用いて形成したシリコン酸化膜である。
次に、図23(b)に示すように、発光層13を含まない領域において、第1の半導体層11の表面に設けられた絶縁膜54に開口を形成し、第1の半導体層11にコンタクトするn側電極17を形成する。
続いて、図23(c)に示すように、発光層13を含む領域の表面に設けられた絶縁膜54に開口を形成し、第2の半導体層12にコンタクトするp側電極16を形成する。
次に、図24(a)に示すように、p側電極16を覆うp側パッド51と、n側電極17を覆うn側パッド52を形成する。p側パッド51と、n側パッド52と、の間は、凸部の側面を覆う絶縁膜54により、電気的に分離される。
次に、図24(b)に示すように、p側パッド51、n側パッド52および絶縁膜54を覆う絶縁膜18を形成する。絶縁膜18として、例えば、ポリイミド膜を用いることにより、半導体層15の第2の面側を平坦に覆うことができる。さらに、感光性ポリイミドを用いたフォトリソグラフィにより、p側パッド51に連通する開口18a、および、n側パッド52に連通する開口18bを容易に形成することができる。
続いて、開口18aを介してp側パッド51に電気的に接続されるp側配線層21と、開口18bを介してn側パッド52に電気的に接続されるn側配線層22と、を絶縁層18の上に形成する。
なお、本実施形態では、p側パッド51に連通する複数の開口18aを設ける例を示しているが、開口18aよりも広い面積の1つの開口により、p側パッド51と、p側配線層21と、を電気的に接続しても良い。
次に、図24(c)に示すように、p側配線層21の上にp側金属ピラー23を形成し、n側配線層22の上にn側金属ピラー24を形成する。そして、絶縁層18の上に、p側配線層21、n側配線層22、p側金属ピラー23およびn側金属ピラー24を覆う樹脂層25を形成する。
なお、上記の工程において、p側配線層21、n側配線層22、p側金属ピラー23およびn側金属ピラー24は、例えば、図示しない金属膜19(図7および図9参照)を通電層としたCuメッキにより形成することができる。
次に、図25(a)に示すように、半導体層15の第1の面15aの側において、基板20を除去する。例えば、基板20がシリコン基板である場合、ウェットエッチングにより基板20を除去することができる。溝61aに埋め込まれた壁61には、シリコンのエッチング液に対して耐性を有する材料を用いる。これにより、図25(a)に示すように、半導体層15の外縁に沿った壁61が形成される。
次に、図25(b)に示すように、半導体層15の第1の面15aを、例えば、ウェットエッチングすることにより、微細な凹凸を形成する。続いて、第1の面15aの上に蛍光体層30を形成する。壁61は、第1の面15aに塗布される液状の透明樹脂31の流動を抑え、蛍光体層30の厚さの均一性を向上させる。
続いて、半導体層15の第2の面側において、例えば、研削もしくは研磨により樹脂層25を薄層化し、p側金属ピラー23およびn側金属ピラー24の表面を露出させ、p側外部端子23aおよびn側外部端子24aを形成する。そして、壁61が形成された部分を、例えば、ダイシングブレードを用いて切断し、半導体発光装置400を完成する。
上記の通り、本実施形態では、半導体層15の第1の面15aの側に壁61を設けることにより、透明樹脂31の流動を抑制し、蛍光体層30の厚さの均一性を向上させることができる。また、溝61aを形成し、その中に壁61となる部材を埋め込むことにより、半導体層15を選択成長させることができる。これにより、そのエッチング工程(図3参照)を省くことが可能となり、製造効率を向上させることができる。
また、基板20に設ける溝61aの深さを変えることにより、壁61の高さを変化させることができる。これにより、蛍光体層30を介して放出される発光層13の放射光、および蛍光体32の発する蛍光の配光を制御することができる。
次に、図26および図27を参照して、本実施形態の変形例を説明する。図26(a)〜図27(c)は、それぞれ樹脂層25を薄層化した後のウェーハの部分断面を示している。
図26(a)に示す例では、半導体層15の外縁に沿った壁71は、蛍光体層30の厚さと同じ高さに設けられる。これにより、蛍光体層30の厚さをさらに均一にすることができ、半導体発光装置400における色度のバラツキを抑制することができる。
図26(b)に示す例では、半導体層15の外縁に沿った壁73は、光の放射方向に横幅が狭くなるテーパ形状に設けられる。これにより、壁73の側面において光が反射され、同図の横方向における放射光が抑制される。これにより、放射光の色割れを抑制することができる。
図26(c)に示す例では、半導体層15の第1の面15aの側に蛍光体層30を形成した後、例えば、図26(a)における壁71を除去する。これにより、半導体層15の外縁に沿った溝75が蛍光体層30に設けられる。これにより、ダイシングの際の蛍光体層30の側面の乱れを抑制できる。そして、蛍光体層30の側面からの光の放射を均一にし、色割れを抑制することができる。
図27(a)に示す例では、半導体層15の外縁に沿った壁77の材料として、例えば、酸化チタンの微粒子を含む樹脂、所謂白樹脂を用いる。これにより、発光層13から放射される光、および、蛍光体32が発する蛍光を反射させることができる。これにより、蛍光体30の上面から放射される光が増加し、光取り出し効率を向上させることができる。
さらに、図27(b)に示す例では、壁77の表面に反射材(金属膜)79が設けられている。これにより、発光層13の放射光、および、蛍光体32の発する蛍光をさらに効率よく反射し、光取り出し効率を向上させることができる。
図27(c)に示す例では、壁81は、外側から絶縁層83と、反射材85と、絶縁層54と、を含む。絶縁層83は、例えば、シリコン酸化膜であり、反射材85は、例えば、AgまたはAlを含む金属膜である。壁81では、反射材85が発光層13から放射される光、および、蛍光体32が発する蛍光を反射する。これにより、蛍光体30の上面から放射される光の割合を高することができ、光取り出し効率を向上させると共に色割れを抑制することができる。
図27(c)に示す構造は、次の手順で製作することができる。例えば、図22(b)示す工程において、溝61aの内面に絶縁膜83を形成する。続いて、図22(c)に示すように半導体層15を選択成長し、その後、溝61aの内側において、絶縁膜83の上に反射材85を形成する。続いて、絶縁膜54を形成する際に、同時に溝61aの内部を埋め込む。また、反射材85は、p側電極16またはn側電極17を形成する際に、同時に形成しても良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10、20・・・基板、 11・・・第1の半導体層、 12・・・第2の半導体層、 13・・・発光層、 15・・・半導体層、 15a・・・第1の面、 15b・・・第2の面、 15c・・・側面、 16・・・p側電極、 17・・・n側電極、 18・・・絶縁膜、 18a、54a、92a・・・第1の開口、 18b、54b、92b・・・第2の開口、 19・・・金属膜、 21・・・p側配線層、 21a・・・ビア、 21b、22b・・・側面、 21c・・・ポスト、 22・・・n側配線層、 23・・・p側金属ピラー、 23a、23b・・・p側外部端子、 24・・・n側金属ピラー、 24a、24b・・・n側外部端子、 25・・・樹脂層、 25b・・・第3の面、 30・・・蛍光体層、 30a・・・側面、 30b・・・発光面、 31・・・透明樹脂、 32・・・蛍光体、 35・・・遮光膜、 36・・・レンズ、 37・・・溝、 51・・・p側パッド、 52・・・n側パッド、 53、54、63、83・・・絶縁膜、 61、71、73、77、81・・・壁、 79、85・・・反射材、 75、80・・・溝、 91、92・・・レジスト、 100、200、300、400・・・半導体発光装置、 301・・・実装面、 302・・・パッド、 310・・・実装基板
Claims (5)
- 第1の面と、その反対側の第2の面と、前記第1の面につながる側面と、発光層と、を有する半導体層であって、前記発光層を含む領域と、前記発光層を含まない領域と、を有する半導体層と、
前記半導体層の前記発光層を含む領域における前記第2の面に設けられた第1電極と、
前記半導体層の前記発光層を含まない領域における前記第2の面に設けられた第2電極と、
前記側面を覆う絶縁層と、
透明樹脂と、前記透明樹脂中に分散された蛍光体と、を含む蛍光体層であって、前記第1の面上に設けられた第1部分と、前記絶縁層上に設けられた第2部分と、を有する蛍光体層と、
を備え、
前記半導体層から前記蛍光体層に向かう方向において、前記第2部分の前記絶縁層に向き合う面は、前記第1部分の前記半導体層に向き合う面よりも前記半導体層から離間した位置にある半導体発光装置。 - 前記第1部分は、前記方向において前記第2部分よりも厚い請求項1記載の半導体発光装置。
- 前記蛍光体層は、前記第2部分の前記絶縁層に向き合う面と、前記第1部分の前記半導体層に向き合う面と、の間に段差を有する請求項1または2に記載の半導体発光装置。
- 前記蛍光体層の前記半導体層とは反対側の表面において、前記第1部分の表面および前記第2部分の表面は、同一面内に位置する請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体発光装置。
- 前記第1電極に電気的に接続された第1配線部と、
前記第2電極に電気的に接続された第2配線部と、
をさらに備え、
前記絶縁層は、前記第2の面をさらに覆い、
前記第1配線部は、前記絶縁層上に設けられ、前記絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して前記第1電極に接続され、
前記第2配線部は、前記絶縁層上に設けられ、前記絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して前記第2電極に接続される請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体発光装置。
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