JP6166954B2 - Semiconductor light emitting element array and method for manufacturing semiconductor light emitting element array - Google Patents
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Description
本発明は、複数の半導体発光素子を含む半導体発光素子アレイ、および、その製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting element array including a plurality of semiconductor light emitting elements, and a method for manufacturing the same.
GaN等の窒化物半導体を用いた半導体発光素子は、紫外光ないし青色光を発光することができ、さらに蛍光体を利用することにより白色光を発光することができる。このような半導体発光素子は、たとえば照明などに用いられる。 A semiconductor light emitting device using a nitride semiconductor such as GaN can emit ultraviolet light or blue light, and can emit white light by using a phosphor. Such a semiconductor light emitting element is used for illumination, for example.
半導体発光素子は、たとえば、n型GaN層、発光性を有するGaN系活性層およびp型GaN層が積層する光半導体積層と、n型およびp型GaN層に接触して、光半導体積層に電圧を印加することができる電極と、から構成される。半導体発光素子は、電極の構造や配置位置に応じて、対向電極タイプやフリップチップタイプ、ジャンクションダウンタイプ、ビアタイプ等に分類される。 The semiconductor light-emitting element includes, for example, an n-type GaN layer, a photo-semiconductor laminate in which a light-emitting GaN-based active layer and a p-type GaN layer are laminated, and a voltage applied to the photo-semiconductor laminate in contact with the n-type and p-type GaN layers. And an electrode to which can be applied. Semiconductor light emitting devices are classified into a counter electrode type, a flip chip type, a junction down type, a via type, and the like according to the structure and arrangement position of the electrodes.
GaN系光半導体積層を成長させるための基板として、一般的にサファイア基板が用いられる。しかし、サファイア基板は、熱伝導率が比較的低く放熱性が劣るため、大電流が投入されるデバイスの支持基板には相応しくない。そこで、近年は、サファイア基板にGaN系光半導体積層を成長させた後、当該光半導体積層を放熱性に有利なシリコン基板などに接着して、サファイア基板をレーザリフトオフや研磨などにより除去する方法が開発されている(たとえば、特許文献1)。 A sapphire substrate is generally used as a substrate for growing a GaN-based optical semiconductor stack. However, since the sapphire substrate has a relatively low thermal conductivity and poor heat dissipation, it is not suitable as a support substrate for a device to which a large current is input. Therefore, in recent years, after growing a GaN-based optical semiconductor stack on a sapphire substrate, the optical semiconductor stack is bonded to a silicon substrate that is advantageous for heat dissipation, and the sapphire substrate is removed by laser lift-off or polishing. It has been developed (for example, Patent Document 1).
高い光出力が求められる照明、たとえば車両用灯具に半導体発光素子を用いる場合、一般的に、複数の半導体発光素子を電気的に直列ないし並列に接続して用いる(半導体発光素子アレイ)。この場合、半導体発光素子が配置される領域が発光領域となり、半導体発光素子の間隙に画定される領域が非発光領域となる。発光領域と非発光領域との間には、著しい光強度分布(輝度ムラ)が生じる可能性がある。 When a semiconductor light emitting element is used for illumination that requires high light output, for example, a vehicular lamp, a plurality of semiconductor light emitting elements are generally used connected in series or in parallel (semiconductor light emitting element array). In this case, a region where the semiconductor light emitting element is disposed is a light emitting region, and a region defined by a gap between the semiconductor light emitting elements is a non-light emitting region. There may be a significant light intensity distribution (brightness unevenness) between the light emitting region and the non-light emitting region.
本発明の目的は、複数の半導体発光素子を含む半導体発光素子アレイに生じうる輝度ムラを抑制することにある。 An object of the present invention is to suppress luminance unevenness that may occur in a semiconductor light emitting element array including a plurality of semiconductor light emitting elements.
本発明の1つの観点によれば、支持基板と、前記支持基板上に配置され、光反射性および電気伝導性を有し、相互に間隙を空けて一方向に順に配列する第1〜第3光反射導電層と、前記第1および第2光反射導電層上方に配置され、第1導電型を有する第1下側半導体層、発光性を有する第1活性層、および、該第1導電型とは異なる導電型を有する第1上側半導体層が順に積層し、該第1上側半導体層が該第1光反射導電層と電気的に接続し、該第1下側半導体層が該第2光反射導電層と電気的に接続する第1半導体発光素子と、前記第2および第3光反射導電層上方に、前記第1半導体発光素子と間隙を空けて配置され、第2導電型を有する第2下側半導体層、発光性を有する第2活性層、および、該第3導電型とは異なる導電型を有する第2上側半導体層が順に積層し、該第2上側半導体層が該第2光反射導電層と電気的に接続し、該第2下側半導体層が該第3光反射導電層と電気的に接続する第2半導体発光素子と、前記支持基板上に配置され、前記第1または第3光反射導電層に電気的に接続し、電気伝導性を有する導電層、および、該導電層上に配置される、光吸収性を有する光吸収層を含む給電層と、を備え、前記第2光反射導電層には、前記支持基板、前記第1および第2光反射導電層、および前記第1半導体発光素子に囲まれる管状の第1空洞領域と連続し、外部と通じる通気溝が、少なくとも1つ以上設けられており、前記第3光反射導電層には、前記支持基板、前記第2および第3光反射導電層、および前記第2半導体発光素子に囲まれる管状の第2空洞領域と連続し、外部と通じる通気溝が、少なくとも1つ以上設けられている、半導体発光素子アレイ、が提供される。
According to one aspect of the present invention, a support substrate and first to third elements disposed on the support substrate, having light reflectivity and electrical conductivity, and sequentially arranged in one direction with a gap therebetween. A light-reflecting conductive layer; a first lower semiconductor layer having a first conductivity type disposed above the first and second light-reflecting conductive layers; a first active layer having light emission; and the first conductivity type First upper semiconductor layers having different conductivity types from each other are sequentially stacked, the first upper semiconductor layer is electrically connected to the first light-reflecting conductive layer, and the first lower semiconductor layer is the second light A first semiconductor light emitting element electrically connected to the reflective conductive layer; and a second conductive type disposed above the second and third light reflective conductive layers and spaced apart from the first semiconductor light emitting element. 2 lower semiconductor layer, light-emitting second active layer, and a conductivity type different from the third conductivity type The second upper semiconductor layer is sequentially stacked, the second upper semiconductor layer is electrically connected to the second light reflecting conductive layer, and the second lower semiconductor layer is electrically connected to the third light reflecting conductive layer. A second semiconductor light emitting element to be connected, a conductive layer disposed on the support substrate, electrically connected to the first or third light-reflecting conductive layer and having electrical conductivity, and disposed on the conductive layer A power feeding layer including a light absorbing layer having a light absorbing property , wherein the second light reflecting conductive layer includes the support substrate, the first and second light reflecting conductive layers, and the first semiconductor. At least one ventilation groove that is continuous with the tubular first hollow region surrounded by the light emitting element and communicates with the outside is provided, and the third light-reflecting conductive layer includes the support substrate, the second and second A three-light-reflective conductive layer and a tubular second cavity region surrounded by the second semiconductor light-emitting element Contiguous with a ventilation groove communicating with the outside is provided at least one semiconductor light-emitting device array, is provided.
本発明の他の観点によれば、a)デバイス構造体を形成する工程であって、a1)成長基板表面に、第1導電型を有する第1半導体層、発光性を有する活性層、および、該第1導電型とは異なる第2導電型を有する第2半導体層を順に成長して光半導体積層を形成するサブ工程と、a2)前記光半導体積層に、第1素子領域と、該第1素子領域と離隔する第2素子領域と、を区画し、該第1素子領域内の該第2素子領域から離れた領域に第1導電部材を形成し、該第1素子領域内の第2素子領域に近い領域に、該第1導電部材と間隙を空けて第2導電部材を形成し、該第2素子領域内の該第1素子領域に近い領域に第3導電部材を形成し、該第2素子領域内の該第1素子領域から離れた領域に、該第3導電部材と間隙を空けて第4導電部材を形成するサブ工程と、a3)前記光半導体積層において、エッチングにより、前記第1および第2素子領域を物理的に分離するサブ工程と、を含む工程と、b)支持基板表面に、光反射性および電気伝導性を有し、相互に間隙を空けて一方向に順に配列する第1〜第3光反射導電層、および、前記第1光反射導電層または前記第3光反射導電層に電気的に接続する給電層を形成して、支持体を形成する工程と、c)前記第1および第2導電部材と前記第1および第2光反射導電層とがそれぞれ接触し、前記第3および第4導電部材と前記第2および第3光反射導電層とがそれぞれ接触するように、前記デバイス構造体と前記支持体とを貼り合わせて、貼り合せ構造体を形成する工程であって、前記第1および第2導電部材の間隙と、前記第1および第2光反射導電層の間隙と、が重なって、前記光半導体積層の第1素子領域、前記第1および第2導電部材、前記第1および第2光反射導電層、ならびに前記支持基板により囲まれる管状の第1空洞領域が画定され、かつ、前記第2素子領域における第3および第4導電部材の間隙と、前記第2および第3光反射導電層の間隙と、が重なって、前記光半導体積層の第2素子領域、前記第3および第4導電部材、前記第2および第3光反射導電層、ならびに前記支持基板により囲まれる管状の第2空洞領域が画定されるように、前記デバイス構造体と前記支持体とを貼り合せる工程と、d)前記貼り合わせ構造体から前記成長基板を除去して、前記光半導体積層の第1半導体層を露出する工程と、e)前記成長基板が除去された前記貼り合わせ構造体において、前記給電層が形成された領域以外の領域にレジスト膜を形成し、該レジスト膜から露出する該給電層に光吸収性を有する光吸収層を形成する工程と、を有し、前記サブ工程a2)または前記工程b)において、前記第1若しくは第2導電部材、または、前記第1若しくは第2光反射導電層に、前記工程c)で画定される第1空洞領域と連続し、外部と通じる通気溝を、少なくとも1つ以上設け、前記第3若しくは第4導電部材、または、前記第2若しくは第3光反射導電層に、前記工程c)で画定される第2空洞領域と連続し、外部と通じる通気溝を、少なくとも1つ以上設ける、半導体発光素子アレイの製造方法、が提供される。 According to another aspect of the present invention, a) a step of forming a device structure, comprising: a1) a first semiconductor layer having a first conductivity type on a growth substrate surface, an active layer having a light emitting property, and A sub-process of sequentially growing a second semiconductor layer having a second conductivity type different from the first conductivity type to form an optical semiconductor stack; a2) a first element region in the optical semiconductor stack; A second element region separated from the element region, a first conductive member is formed in a region of the first element region away from the second element region, and a second element in the first element region is formed. Forming a second conductive member in a region close to the region with a gap from the first conductive member; forming a third conductive member in a region of the second element region close to the first element region; In a region of the two-element region away from the first element region, a fourth conductive member is provided with a gap from the third conductive member. A sub step of forming, a3) in the optical semiconductor multilayer, the etching, a step including a substep, the physical separation of the first and second element regions, b) the support substrate surface, the light reflectivity And the first to third light-reflecting conductive layers that are electrically conductive and are arranged in one direction in order with a gap between them , and the first light-reflecting conductive layer or the third light-reflecting conductive layer. Forming a power feeding layer connected to the substrate, and forming a support; c) the first and second conductive members and the first and second light-reflecting conductive layers are in contact with each other; 4 is a step of bonding the device structure and the support to form a bonded structure such that the four conductive members and the second and third light-reflecting conductive layers are in contact with each other, A gap between the first and second conductive members and the first And the gap between the second light-reflecting conductive layer and the first element region of the optical semiconductor stack, the first and second conductive members, the first and second light-reflecting conductive layers, and the support substrate An enclosed tubular first cavity region is defined, and the gap between the third and fourth conductive members in the second element region and the gap between the second and third light-reflecting conductive layers overlap, The second element region of the optical semiconductor stack, the third and fourth conductive members, the second and third light reflecting conductive layers, and the tubular second cavity region surrounded by the support substrate are defined. Bonding the device structure and the support; d) removing the growth substrate from the bonding structure to expose the first semiconductor layer of the optical semiconductor stack; and e) the growth substrate. The paste removed In Align structure, the feed layer resist film is formed in a region other than the forming region where has a step of forming a light-absorbing layer having a light absorbing property to the power feed layer exposed from the resist film, the In the sub-step a2) or the step b), the first or second conductive member or the first or second light-reflecting conductive layer is continuous with the first cavity region defined in the step c). In addition, at least one ventilation groove communicating with the outside is provided, and the second cavity region defined in the step c) is provided in the third or fourth conductive member or the second or third light reflecting conductive layer. And a method for manufacturing a semiconductor light-emitting element array , in which at least one ventilation groove communicating with the outside is provided.
半導体発光素子アレイに生じうる輝度ムラを抑制することができる。 Luminance unevenness that may occur in the semiconductor light emitting element array can be suppressed.
以下、第1の実施例による半導体発光素子アレイ(LEDアレイ)の構造、および、その製造方法について説明する。LEDアレイは、たとえばビア構造を有する複数の半導体発光素子(LED素子)を含んで構成される。実施例では、電気的に直列に接続する2つのLED素子を含むLEDアレイについて説明する。ただし、LED素子は、2つ以上あってもかまわないし、電気的に並列に接続されていてもかまわない。 The structure of the semiconductor light emitting element array (LED array) according to the first embodiment and the manufacturing method thereof will be described below. The LED array includes, for example, a plurality of semiconductor light emitting elements (LED elements) having a via structure. In the embodiment, an LED array including two LED elements electrically connected in series will be described. However, there may be two or more LED elements, or they may be electrically connected in parallel.
第1の実施例によるLEDアレイは、主に、成長基板上に複数のLED素子が形成されたデバイス構造体を製造する工程(図1B〜図1G)、支持体を製造する工程(図2Bおよび図2C)、デバイス構造体と支持体とを貼り合わせて貼り合わせ構造体を製造し、当該貼り合わせ構造体から成長基板を除去する工程(図3B〜図3D)、および、複数のLED素子に電力を供給するための配線を形成する工程(図3E〜図3G)、を経て製造される。なお、複数のLED素子は、それぞれ同様の構成を有するものとする。また、図中に示す各構成要素の相対的なサイズは、実際のものと異なっている。 The LED array according to the first embodiment mainly includes a step of manufacturing a device structure in which a plurality of LED elements are formed on a growth substrate (FIGS. 1B to 1G), and a step of manufacturing a support (FIGS. 2B and 2B). 2C), manufacturing the bonded structure by bonding the device structure and the support, removing the growth substrate from the bonded structure (FIGS. 3B to 3D), and a plurality of LED elements It is manufactured through a process of forming wiring for supplying electric power (FIGS. 3E to 3G). The plurality of LED elements are assumed to have the same configuration. Moreover, the relative size of each component shown in the figure is different from the actual one.
図1Aは、デバイス構造体102を示す平面図である。デバイス構造体102は、成長基板11上に、たとえば2つのLED素子101(第1,第2LED素子101a,101b)が、間隙Geを空けて配列する構成を有する。LED素子101の平面形状は、たとえば一辺0.5mm〜1mm程度の矩形状である。また、間隙Geの幅(LED素子101の間隔)は、たとえば80μm程度である。
FIG. 1A is a plan view showing the
LED素子101は、n型半導体層、活性層(発光層)およびp型半導体層を含む光半導体積層20(第1、第2素子領域20a,20b)と、光半導体積層20のn型半導体層と電気的に接続するn側電極層61(第1素子領域20a上に配置される第1n側電極層61a、および、第2素子領域20b上に配置される第2n側電極層61b)と、光半導体積層20のp型半導体層と電気的に接続するp側電極層62(第1素子領域20a上に配置される第1p側電極層62a、および、第2素子領域20b上に配置される第2p側電極層62b)と、を含んで構成される。n側電極層61およびp側電極層62は、電極層60を構成する。なお、n側電極層61およびp側電極層62は、相互に電気的に短絡しないように、間隙Gcを空けて配置されている。
The
図1B〜図1Gは、デバイス構造体102を製造する様子を示す断面図である。以下、図1B〜図1Gを参照して、デバイス構造体101の製造方法について説明する。
1B to 1G are cross-sectional views showing how the
最初に、図1Bに示すように、C面サファイア基板からなる成長基板11を準備し、有機金属化学気相成長(MOCVD)法を用いて、GaN系半導体(AlxInyGazN,x+y+z=1)からなる光半導体積層20を形成する。具体的には、まず、成長基板11をサーマルクリーニングして、GaNからなるバッファ層21を成長する。続いて、Si等をドープしたn型GaNからなるn型半導体層22、井戸層(InGaN)および障壁層(GaN)を含む多重量子井戸構造からなる活性層(発光層)23、および、Mg等をドープしたp型GaNからなるp型半導体層24を順次成長して光半導体積層20を形成する。
First, as shown in FIG. 1B, a
なお、成長基板11は、GaN結晶と整合する格子定数を有する単結晶基板であり、後工程であるレーザリフトオフ工程(図3C参照)において成長基板を剥離できるように、GaN結晶の吸収端波長である362nmの光に対して透明なものから選択される。サファイア以外に、スピネル、ZnO等を用いることができる。
The
また、光半導体積層20において、n型半導体層22と活性層23との間に、InGaN層およびGaN層を含む超格子構造からなる歪緩和層を成長してもかまわない。さらに,活性層23とp型半導体層24との間に、p型AlGaNからなるクラッド層を成長してもかまわない。
In the optical semiconductor stacked
その後、光半導体積層20に、第1,第2素子領域20a,20bを区画する。そして、第1,第2素子領域20a,20b内に、電子ビーム蒸着法やスパッタ法などにより、たとえば、インジウム錫酸化物(10nm)/Ag(100nm)/TiW(250nm)/Ti(50nm)/Pt(100nm)/Au(1000nm)/Ti(30nm)からなる多層膜を成膜し、フォトリソグラフィ法やリフトオフ法などによりパターニングして、所望形状のp側電極30を形成する。p側電極30は、光反射性を有する部材、たとえばAgやAlなどを含むことが好ましい。
Thereafter, the first and
このとき、p側電極30は、後工程(図1C)において、光半導体積層20にビア20dを形成するための開口部30hを含んでパターニングされる。開口部30hは、第1素子領域20aにおいては、第2素子領域20bから離れた領域に形成され、第2素子領域20bにおいては第1素子領域に近い領域に形成される。
At this time, the p-
次に、図1Cに示すように、レジストマスク及び塩素ガスを用いたドライエッチング法により、光半導体積層20の、p側電極30の開口部30hに対応する領域をエッチングし、ビア20dを形成する。ビア20dはp型半導体層24および活性層23を貫通して形成されており、ビア20dの底面にはn型半導体層22が露出する。これにより、光半導体積層20の第1,第2素子領域20a,20b内に、ビア20dに対応するビア領域20nと、ビア領域20n以外の領域である平坦領域20pと、が画定される。なお、ここでは、光半導体積層20の各素子領域に、それぞれ1つのビア20dが形成される様子を示すが、実際には、ビア20dは複数設けられていることとする(図1H参照)。
Next, as shown in FIG. 1C, a region corresponding to the
次に、図1Dに示すように、p側電極30および光半導体積層20のビア20d内側面を覆う絶縁層40を形成する。まず、p側電極30上およびビア20d内に、スパッタ法などにより、膜厚300nmのSiO2膜を成膜する。続いて、レジストマスクおよびCF4/Ar混合ガスを用いたドライエッチング法により、p側電極30の上面一部およびビア20dの底面部に位置するSiO2膜をエッチングし、絶縁層40を形成する。なお、このとき、ビア20dの底面には、n型半導体層23が露出している。また、p側電極30の一部も露出している。絶縁層40としては、SiO2のほかに、SiNを用いることができる。
Next, as illustrated in FIG. 1D, an insulating
次に、図1Eに示すように、光半導体積層20のビア20d内に、n型半導体層22に接触するn側電極50を形成する。まず、絶縁層40上およびビア20d内のn型半導体層22が露出する領域に、電子ビーム蒸着法やスパッタ法などにより、Ti(1nm)/Ag(200nm)/Ti(100nm)/Pt(200nm)/Au(200nm)からなる金属多層膜を成膜する。続いて、当該金属多層膜を、リフトオフ法などによりパターニングして、柱状のn側電極50を形成する。n側電極50に用いられる部材は、接触抵抗が低い、たとえば1×10−4Ωcm2以下であることが望ましく、また、光反射性を有する、たとえばAgやAlなどを含むことが好ましい。なお、n側電極50は、図1Fに示す工程において、電極層60と一体的に形成してもよい。
Next, as illustrated in FIG. 1E, an n-
次に、図1Fに示すように、絶縁層40上およびn側電極50上に、電極層60を形成する。まず、絶縁層40上およびn側電極50上に、電子ビーム蒸着法やスパッタ法などにより、Ti(1nm)/Ag(200nm)/Ti(100nm)/Pt(200nm)/Au(200nm)/Ti(50nm)/Pt(100nm)/Au(100nm)からなる金属多層膜を成膜する。続いて、金属多層膜を、リフトオフ法などによりパターニングして、電極層60を形成する。なお、電極層60の最上層に形成されるAu層(接合層)71は、後工程(図3B)において、支持体103を構成する融着層70(図2C)と接合する層である。また、電極層60は、光反射性を有する部材、たとえばAgやAlなどを含むことが好ましい。
Next, as illustrated in FIG. 1F, the
なお、電極層60は、n側電極50と電気的に接続するn側導電領域61(第1素子領域に配置される第1n側導電領域61a、および、第2素子領域に配置される第2n側導電領域61b)と、p型電極30と電気的に接続するp側導電領域62(第1素子領域に配置される第1p側導電領域62a、および、第2素子領域に配置される第2p側導電領域62b)と、に区分される。n側導電領域61およびp側導電領域62は、電気的に短絡しないように、間隙Gcを空けてパターニングされる(図1A参照)。間隙Gcの幅(n側導電領域61とp側導電領域62の間隔)は、たとえば10μm程度である。
The
次に、図1Gに示すように、レジストマスク及び塩素ガスを用いたドライエッチング法により、光半導体積層20の一部(第1,第2素子領域20a,20bの間隙Ge)をエッチングし、第1,第2素子領域20a,20bを物理的に分離する。なお、分離された第1,第2素子領域20a,20bは、それらの平断面積が成長基板11に向かって徐々に増加する順テーパ形状を有する。
Next, as shown in FIG. 1G, a part of the optical semiconductor stack 20 (gap Ge between the first and
以上により、LED素子101(第1および第2LED素子101a,101b)が完成し、また、デバイス構造体102が完成する。
Thus, the LED element 101 (first and
図1Hに、光半導体積層20、p側電極30およびn側電極50の全体的平面形状を示す。光半導体積層20(第1,第2素子領域20a,20b)に形成されるビア領域20n(ないしビア20d,図1C)は、たとえば、円形状であり、平坦領域20pに囲まれるように形成されている。また、たとえば5つのビア領域20nが光半導体積層20面内に分布するように設けられている。なお、ビア領域20nの平面形状は、円形状に限らず、楕円状や矩形状であってもかまわない。また、ビア領域20nの配設数も5つに限らず、より多く設けてもよい。
FIG. 1H shows the overall planar shape of the
ビア領域20n(ないし平坦領域20p)のサイズや形状、分布密度などは、LEDアレイ(ないしLED素子)の発光強度ないし輝度ムラ・色ムラなどに影響する。ビア領域20n(ないし平坦領域20p)のサイズや形状、分布密度などは、LEDアレイ(ないしLED素子)の用途に応じて適宜調整することが望ましい。
The size, shape, distribution density, and the like of the via
また、n側電極50(図中、ピッチが相対的に狭い斜線模様で示す領域)は、たとえば円形状であり、それぞれ光半導体積層20のビア領域20nに対応する位置に形成される。
Further, the n-side electrode 50 (a region indicated by an oblique line pattern with a relatively narrow pitch in the figure) is, for example, a circular shape, and is formed at a position corresponding to the via
さらに、p側電極30(図中、ピッチが相対的に広い斜線模様で示す領域)は、光半導体積層20の平坦領域20pに対応する位置に、n側電極50(ないしビア領域20n)を覗くことができる円形状の開口部30hを含んでパターニングされている。なお、開口部30hの平面形状は、円形状に限らず楕円状や矩形状であってもかまわない。
Further, the p-side electrode 30 (a region indicated by a hatched pattern with a relatively wide pitch in the drawing) looks into the n-side electrode 50 (or the via
図2Aは、支持体103を示す平面図である。支持体103は、支持基板12上に、光反射性および電気伝導性を有する部材、たとえばAuを含む融着層70が形成された構成を有する。融着層70は、相互に電気的に短絡しないように、間隙Gjを空けて一方向に配列する複数の融着領域(第1〜第3融着領域70a〜70c)と、第1,第3融着領域70a,70cと連続して形成される給電領域70pと、を含む構成である。
FIG. 2A is a plan view showing the
図2Bおよび図2Cは、支持体103を製造する様子を示す断面図である。以下、図2Bおよび図2Cを参照して、支持体103の製造方法について説明する。
2B and 2C are cross-sectional views showing how the
まず、図2Bに示すように、表面に絶縁膜12aが形成された支持基板12を準備する。支持基板12には、熱膨張係数がサファイア(7.5×10−6/K)やGaN(5.6×10−6/K)に近く、熱伝導率が高い部材を用いることが好ましい。例えば、Si、Ge、Mo、CuW、AlN等を用いることができる。支持基板12にSi基板を用いた場合、たとえば、当該Si基板の表面を熱酸化させることにより、SiO2からなる絶縁膜12aを形成する。
First, as shown in FIG. 2B, a
次に、図2Cに示すように、支持基板12(絶縁膜12a)上に、スパッタ法などによりTi/Ni/Au/Pt/AuSn(Sn:20wt%)からなる金属多層膜を成膜し、フォトリソグラフィ法やリフトオフ法などによりパターニングして、融着層70を形成する。融着層70は、第1〜第3融着領域70a〜70cが間隙Gjを空けてパターニングされており、また、給電領域70pが第1,第3融着領域70a,70cと連続して形成されるようにパターニングされている。
Next, as shown in FIG. 2C, a metal multilayer film made of Ti / Ni / Au / Pt / AuSn (Sn: 20 wt%) is formed on the support substrate 12 (insulating
なお、間隙Gjの幅(第1,第2融着領域の間隔、ないし、第2,第3融着領域の間隔)は、デバイス構造体102におけるn側導電領域61およびp側導電領域62の間隙Gcの幅と同程度である(図1F参照)。また、融着層70(金属多層膜の最上膜)と、後工程(図3B)で当該融着層70と接合する電極層60接合層71(図1F参照)と、に用いられる部材は、融着接合が可能な、Au−Sn、Au−In、Pd−In、Cu−In、Cu−Sn、Ag−Sn、Ag−In、Ni−Sn等を含む金属や、拡散接合が可能なAuを含む金属を用いることができる。
Note that the width of the gap Gj (the interval between the first and second fusion regions or the interval between the second and third fusion regions) is the same as that of the n-side
以上により、支持体103が完成する。
Thus, the
図3Aは、LEDアレイ100を示す平面図である。LEDアレイ100は、既に作製したデバイス構造体と支持体とを貼り合わせて、その後、成長基板を除去することにより作製される。
FIG. 3A is a plan view showing the
LEDアレイ100は、支持基板12上に、LED素子101(第1,第2LED素子101a,101b)が間隙Geを空けて配置される構成を有する。支持基板12および第1,第2LED素子101a,101bは、融着層70(および接合層71,図1G参照)を介して、物理的に結合している。第1,第2LED素子101a,101bは、たとえば電気的に直列に接続されている。第1,第2LED素子101a,101bの間隙Geからは、支持基板12上に形成された、光反射性を有する融着層70の第2融着領域70bを覗くことができる。
The
支持基板12の両端には、第1,第2LED素子101a,101bに電力を供給するための融着層70の給電領域70pが露出している。給電領域70pの幅Wは、たとえば160μm程度である。給電領域70p上の一部の領域には、光吸収性を有する部材、たとえばTiなどを含む光吸収層73が形成されている。また、給電領域70p上の、光吸収層73が形成されていない領域には、外部電源に接続するための配線74が設けられている。
At both ends of the
図3Bおよび図3Gは、LEDアレイ100を製造する様子を示す断面図である。以下、図3Bおよび図3Gを参照して、LEDアレイ100の製造方法について説明する。なお、図3Bおよび図3Gは、図3AにおけるIIIB−IIIB断面に対応する。
3B and 3G are cross-sectional views showing how the
まず、図3Bに示すように、既に作製したデバイス構造体102および支持体103を、電極層60(第1,第2n側導電領域61a,61b、および、第1,第2p側導電領域62a,62b)と融着層70(第1〜第3融着領域70a〜70c)とが対向接触するように配置し、3MPaで加圧しながら300℃に加熱した状態で、10分間保持する。続いて、室温まで冷却して、電極層60(その最上層である接合層71)と融着層70とを融着接合する。これにより、貼り合せ構造体104が形成される。
First, as shown in FIG. 3B, the
なお、デバイス構造体102および支持体103は、デバイス構造体102における電極層60の間隙Gcと、支持体103における融着層70の間隙Gjと、が重なるように貼り合せる。これにより、LED素子101(光半導体積層20および電極層60)、融着層70、および、支持基板12に囲まれる筒状(ないし管状)の空洞領域Svが画定される。
Note that the
また、第1LED素子101aのn側導電領域61aは、融着層70の第1融着領域70aと接触して電気的に接続しており、第1LED素子101aのp側導電領域62aは、融着層70の第2融着領域70bと接触して電気的に接続している。また、第2LED素子101bのn側導電領域61bは、融着層70の第2融着領域70bと接触して電気的に接続しており、第2LED素子101bのp側導電領域62bは、融着層70の第3融着領域70cと接触して電気的に接続している。これにより、第1,第2LED素子101a,101bは、電気的に直列に接続されることになる。
Further, the n-side
次に、図3Cに示すように、貼り合せ構造体104に、成長基板11側からKrFエキシマレーザ光(波長:248nm,照射エネルギ密度:800〜900mJ/cm2)を照射し、バッファ層21の一部を熱分解する。これにより、成長基板11と光半導体積層20とが分離する。
Next, as shown in FIG. 3C, the bonded
その後、バッファ層21(GaN結晶)の熱分解で発生したGaを熱水などで除去し、塩酸や水酸化ナトリウムなどで光半導体積層20表面(バッファ層21およびn型半導体層22の一部)をエッチングする。これにより、光半導体積層20のn型半導体層22が露出する。なお、第1,第2素子領域20a,20bは、それらの平断面積が支持基板12に向かって徐々に減少する逆テーパ形状となる。
Thereafter, Ga generated by thermal decomposition of the buffer layer 21 (GaN crystal) is removed with hot water or the like, and the surface of the
次に、図3Dに示すように、露出したn型半導体層22表面に、いわゆるマイクロコーン構造層(MC層)22aを形成する。光半導体積層20の光出射面(n型半導体層22表面)に微細な凹凸構造を有するMC層22aを形成することにより、LED素子(ないしLEDアレイ)の光取り出し効率を向上させることができる。MC層22aは、たとえば、n型半導体層22表面を、TMAH(水酸化フェニルトリメチルアンモニウム)水溶液(温度約70℃,濃度約25%)などによりウエットエッチングすることにより形成することができる。
Next, as shown in FIG. 3D, a so-called microcone structure layer (MC layer) 22a is formed on the exposed n-
次に、図3Eおよび図3Fに示すように、スパッタ法およびリフトオフ法などを用いて、融着層70の給電領域70pの一部に、光吸収層73を形成する。
Next, as shown in FIGS. 3E and 3F, the
まず、図3Eに示すように、支持基板12全面に、第1,第2LED素子101a,101bおよび融着層70を覆ってフォトレジスト(たとえばクラリアント社製AZ5214)を塗布し、90℃以下に設定したホットプレートを用い、大気中で90秒間程度のプリベークを行う。続いて、紫外光(UV光)を用い、ファースト露光量17mJとして、フォトレジストにパターンを露光する。露光後のフォトレジストを120℃の大気中で90秒間程度のリバーサルベーク処理を行い、露光部を熱架橋させる。その後、反転露光量600mJとして、UV光をフォトレジスト全面に照射する。さらに、現像液中に130秒間浸漬し、現像処理を行うことにより所望のフォトレジストパターンRPを形成する。なお、このようなフォトリソグラフィ処理の条件は、適宜変更可能である。
First, as shown in FIG. 3E, a photoresist (for example, AZ5214 manufactured by Clariant) is applied to the entire surface of the
続いて、スパッタ法を用いて、膜厚約20nmのTi膜73aを成膜し、その後、フォトレジストパターンRP(同時にその上方に形成されたTi膜73a)を除去(リフトオフ)することにより、図3Fに示すように、融着層70の給電領域70pの一部に、光吸収層73を形成する。なお、給電領域70pにおいて、後工程(図3G)で形成される配線74との密着性の観点から、当該配線74が形成される領域には、吸収層73を形成しないことが好ましい。また、光吸収層73は、Tiのほか、Cr,Ni,TiN等で形成してもよい。
Subsequently, a sputtering method is used to form a
次に、図3Gに示すように、第1,第2LED素子101a,101b上に、化学気相堆積(CVD)法などにより、SiO2などからなる表面保護膜80を形成する。その後、ワイヤーボンディングにより、Auなどからなる配線74で、給電領域70pの光吸収層73が形成されていない領域と外部電源PSの端子との間を接続する。以上により、LEDアレイ100が完成する。
Next, as shown in FIG. 3G, a surface
なお、その後、図3Hに示すように、LEDアレイ100を覆う蛍光層90を形成してもかまわない。蛍光層90は、たとえば、黄色光を放出する蛍光体微粒子91を含む樹脂を、支持基板12全面に、第1,第2LED素子101a,101bを覆うように滴下し、その後、当該樹脂を硬化させることにより形成することができる。
After that, as shown in FIG. 3H, a
融着層の給電領域に接続された配線を介して、複数のLED素子に電力を供給することにより、電気的に直列に接続された複数のLED素子各々の光半導体積層(特にその活性層)に電流が注入される。これにより、光半導体積層(特にその活性層)が発光し、光半導体積層(特にそのn型半導体層)から光が放出される。実施例の場合、光半導体積層はGaN系半導体により構成されているため、青色光ないし紫外光が放出される。複数のLED素子を覆うように、黄色光を放出する蛍光層を形成することにより、LEDアレイから白色光を出射させることができる。このようなLEDアレイ100は、たとえば車両用灯具に用いることができる。
By supplying power to the plurality of LED elements through the wiring connected to the power feeding region of the fusion layer, the optical semiconductor stack of each of the plurality of LED elements electrically connected in series (particularly the active layer thereof) Current is injected into the. As a result, the optical semiconductor stack (especially its active layer) emits light, and light is emitted from the optical semiconductor stack (especially its n-type semiconductor layer). In the case of the embodiment, since the optical semiconductor stack is composed of a GaN-based semiconductor, blue light or ultraviolet light is emitted. White light can be emitted from the LED array by forming a fluorescent layer that emits yellow light so as to cover the plurality of LED elements. Such an
図3Iに、完成したLEDアレイの全体的平面形状を示す。なお、図中において、光半導体積層20(第1,第2素子領域20a,20b)は破線によって示されている。また、電極層60(第1,第2n側導電領域61a,61b、および、p側導電領域、第1,第2p側導電領域62a,62b)は、ピッチが相対的に広い斜線模様によって示され、融着層70の給電領域70pにおける光吸収層73は、ピッチが相対的に狭い斜線模様によって示されている。
FIG. 3I shows the overall planar shape of the completed LED array. In the drawing, the optical semiconductor stack 20 (first and
配線74から電力を供給することにより、光半導体積層20(第1,第2素子領域20a,20b)から光が放出される。このとき、LEDアレイ100面内において、第1,第2LED素子101a,101bが配置されている領域が発光領域となり、それらLED素子が配置されていない領域、つまり、第1,第2LED素子101a,101bの間隙領域、および、LEDアレイ100の両端領域が非発光領域となる。
By supplying power from the
第1および第2LED素子101a,101bの間には、光反射性を有する、たとえばAuなどを含む融着層70の第2融着領域70bが露出している。第1,第2LED素子101a,101bの間から露出する融着層70(第2融着領域70b)は、第1および第2LED素子101a,101bの間に画定される間隙領域Rgの大部分を占有することが好ましい。たとえば、第1および第2LED素子101a,101bの間から露出する融着層70(第2融着領域70b)の面積は、間隙領域Rgの面積の80%以上であることが好ましい。
Between the first and
融着層70(第2融着領域70b)が、間隙領域Rgの大部分を占有していない場合、光半導体積層20(第1,第2素子領域20a,20b)から間隙領域Rgの支持基板12方向に放出される光の大部分は、Siなどから構成される支持基板12に吸収されてしまい、LEDアレイ100の光出射面側には反射されない。このため、発光領域(第1,第2LED素子101a,101b)と間隙領域Rgとの間には、著しい輝度ムラが生じうる。また、LEDアレイ100に発光層90(図3H参照)を設ける場合には、光半導体積層20からの発光(たとえば青色光)と蛍光層90による蛍光(たとえば黄色光)とのバランスが、発光領域と間隙領域とで異なってしまい、著しい色ムラが生じる可能性がある。
When the fusion layer 70 (
一方、融着層70(第2融着領域70b)が、間隙領域Rgの大部分を占有している場合、光半導体積層20から間隙領域Rgの支持基板12方向に放出される光の大部分は、光反射性を有する融着層70によりLEDアレイ100の光出射面側に反射される。つまり、第1および第2素子領域20a,20bの間から露出する融着層70の第2融着領域は、第1および第2素子領域20a,20bによる2方向からの入射光を反射する。このため、発光領域と間隙領域との間に生じうる輝度ムラが緩和される。また、LEDアレイ100に発光層90を設ける場合には、発光領域と間隙領域との間に生じうる色ムラも緩和することができる。
On the other hand, when the fusion layer 70 (
なお、光反射性を有する融着層が間隙領域の大部分を占有している場合であっても、相互に隣接するLED素子の間隔が著しく広い場合には、発光領域と間隙領域との間に著しい輝度ムラが生じうる。したがって、相互に隣接するLED素子の間隔は、80μm以下であることが好ましいであろう。 Even when the light-reflecting fusion layer occupies most of the gap region, the gap between the light-emitting region and the gap region can be reduced if the LED elements adjacent to each other are extremely wide. Remarkably uneven brightness can occur. Therefore, it is preferable that the interval between the LED elements adjacent to each other is 80 μm or less.
また、支持基板12の両端には、第1,第2LED素子101a,101bから露出して、融着層70の給電領域70pが形成されている。給電領域70pの配線74が形成される領域以外の領域には、光吸収性を有する、たとえばTiなどを含む光吸収層73を形成することが好ましい。
In addition, at both ends of the
光吸収層73が給電領域70pに形成されていない場合、光半導体積層20から給電領域70p方向に放出される光の大部分は、LEDアレイの光出射面側に反射される。しかしながら、給電領域70pは、支持基板12の端部に形成されており、第1または第2素子領域20a,20bによる一方向からの入射光しか反射することができない。このため、発光領域(第1,第2LED素子101a,101b)および間隙領域Rgと、給電領域70pと、の間には、輝度ムラ(発光層90を設ける場合には色ムラ)が生じうる。
When the
一方、光吸収層73が給電領域70pに形成される場合、光半導体積層20から給電領域70p方向に放出される光の大部分は、光吸収層73により吸収されるため、LEDアレイの光出射面側に反射されない。このため、LEDアレイ100の光出射面内において、光出射面積は低減するものの、出射光強度を均一化することができる。
On the other hand, when the
以上のように、相互に隣接するLED素子の間隙から露出する、光反射性を有する融着層(第2融着領域)が、LED素子の間隙に画定される間隙領域の大部分を占有することにより、LEDアレイの光出射面内に生じうる輝度ムラ(ないし色ムラ)を抑制することが可能となる。また、支持基板の両端にLED素子から露出して形成される融着層(給電領域)に、光吸収層を形成することにより、LEDアレイの出射光強度を均一化することが可能となる。 As described above, the light-reflecting fusion layer (second fusion region) exposed from the gap between the LED elements adjacent to each other occupies most of the gap area defined by the gap between the LED elements. Accordingly, it is possible to suppress luminance unevenness (or color unevenness) that may occur in the light exit surface of the LED array. Moreover, it becomes possible to make the emitted light intensity of the LED array uniform by forming a light absorption layer in the fusion layer (power feeding region) formed by being exposed from the LED element at both ends of the support substrate.
本発明者らの更なる検討によれば、LED素子101(光半導体積層20および電極層60)、融着層70、および、支持基板12に囲まれる空洞領域Svの形状が、筒状(ないし管状)である場合、図3Eおよび図3Fに示す工程(光吸収層パターニング工程)において、光吸収層73が良好にパターニングされない可能性があることがわかった。たとえば、空洞領域Svの開口部Op付近にTi膜73aが形成されてしまい、融着層70の第1および第2融着領域70a,70b、ないし、第2および第3融着領域70b、70cが電気的に短絡しうることがわかった。
According to further studies by the present inventors, the shape of the hollow region Sv surrounded by the LED element 101 (the
これは、LED素子101を覆うフォトレジストバターンPRが、空洞領域Svの開口部Opを塞いでしまい、空洞領域Sv内に閉じ込められた空気がプリベーク処理などで膨張して、フォトレジストパターンPRを破裂させるためだと考えられる。本発明者らは、光吸収層を良好にパターニングすることができる空洞領域の形状について検討を行った。
This is because the photoresist pattern PR covering the
図4Aは、第2の実施例によるデバイス構造体102aを示す平面図である。第2の実施例によるデバイス構造体102aは、電極層60の平面形状を除いて、第1の実施例によるデバイス構造体102と同様の構成を有する。
FIG. 4A is a plan view showing a
第2の実施例によるデバイス構造体102aでは、光半導体積層20(第1,第2素子領域20a,20b)上に形成される電極層60(p側導電領域62)が、間隙Gcと連続して電極層60の外部と通じる溝部(通気溝)63aを含むようにパターニングされる。また、溝部63aは、間隙Geと交差する方向に形成される。溝部63aを含む電極層60は、図1Fに示す工程で使用するマスクパターンを変更することにより、容易に形成することが可能である。なお、溝部63aの幅は、1μm以上あることが好ましい。
In the
図4Bは、デバイス構造体102aを用いて作製したLEDアレイ100aを示す断面図である。電極層60に分離溝部63aを含むデバイス構造体102aを用いて、LEDアレイ100aを形成することにより、空洞領域Svに、LED素子101の外部に通じる通気溝63を、開口部Op(図3I参照)に加えて設けることができる。
FIG. 4B is a cross-sectional view showing an
空洞領域SvにLED素子101の外部に通じる通気溝63を設けることにより、光吸収層パターニング工程(図3Eおよび図3F)において、空洞領域Sv内に閉じ込められる空気の膨張圧力が分散し、フォトレジストパターンPRの破裂を抑制することが可能となる。これにより、光吸収層73を良好にパターンングすることが可能となる。
By providing the
図5Aは、第3の実施例による支持体103bを示す平面図である。第3の実施例による支持体103bは、融着層70の平面形状を除いて、第1の実施例による支持体103と同様の構成を有する。
FIG. 5A is a plan view showing a
第3の実施例による支持体103bでは、支持基板12上に形成される融着層70(第2,第3融着領域70b、70c)が、間隙Gjと連続する凹み部(通気溝)75aを含むようにパターニングされる。凹み部75aを含む融着層70は、図2Cに示す工程で使用するマスクパターンを変更することにより、容易に形成することが可能である。なお、凹み部75aの幅は、1μm以上あることが好ましい。
In the
図5Bは、支持体103bを用いて作製したLEDアレイ100bを示す断面図である。融着層70に凹み部75aを含む支持体103bを用いて、LEDアレイ100bを形成することにより、空洞領域Svに、LED素子101の外部に通じる通気溝75を、開口部Op(図3I参照)に加えて設けることができる。なお、融着層70に設けられる通気溝75は、LED素子101の間隙Geにおける輝度ムラ(ないし色ムラ)緩和の観点から、平面視において、LED素子101からはみ出さないように形成することが好ましいであろう。
FIG. 5B is a cross-sectional view showing an
空洞領域SvにLED素子101の外部に通じる通気溝75を設けることにより、光吸収層パターニング工程(図3Eおよび図3F)において、空洞領域Sv内に閉じ込められる空気の膨張圧力が分散し、フォトレジストパターンPRの破裂を抑制することが可能となる。これにより、光吸収層73を良好にパターンングすることが可能となる。
By providing the
なお、空洞領域と連続してLED素子の外部に通じる通気溝(溝部および凹み部)は、電極層および融着層の両方に形成してもかまわない。また、通気溝は、空洞領域に1つのみ形成してもかまわない。ただし、空洞領域内に閉じ込められる空気による膨張圧力の分散の観点から、空洞領域にはより多くの通気溝が形成されることが望ましいであろう。 In addition, you may form the ventilation groove | channel (a groove part and a dent part) which continues to a cavity area | region and leads to the exterior of both an electrode layer and a fusion | melting layer. Further, only one ventilation groove may be formed in the hollow region. However, from the viewpoint of dispersion of expansion pressure due to air confined in the cavity region, it may be desirable to form more ventilation grooves in the cavity region.
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、LEDアレイを構成するLED素子は、ビア構造でなくてもかまわない。つまり、光半導体積層にビアを形成して、当該ビア内に露出するn型半導体層と融着層とを電気的に接続する構造ではなく、n型半導体層表面(上面)にn側電極が形成され、n側電極と融着層とを、光半導体積層の側面を通って、電気的に接続する部材が設けられた構造(対向電極構造)であってもよい。その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。 As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example, this invention is not limited to these. For example, the LED elements constituting the LED array may not have a via structure. That is, it is not a structure in which a via is formed in the optical semiconductor stack and the n-type semiconductor layer and the fusion layer exposed in the via are electrically connected, but the n-side electrode is formed on the surface (upper surface) of the n-type semiconductor layer. It may be a structure (counter electrode structure) formed and provided with a member that electrically connects the n-side electrode and the fusion layer through the side surface of the optical semiconductor stack. It will be apparent to those skilled in the art that other various modifications, improvements, combinations, and the like are possible.
11…成長基板、12…支持基板、12a…絶縁膜、20…光半導体積層、第1,第2素子領域…20a,20b、20p…平坦領域(凸領域,p型半導体層表出領域)、20n…ビア領域(凹領域,n型半導体層表出領域)、21…バッファ層、22…n型半導体層、22a…マイクロコーン構造層、23…活性層(発光層)、24…p型半導体層、30…p側電極、40…絶縁層、50…n側電極、60…電極層、61…n側導電領域、62…p側導電領域、63…通気溝(溝部)、70…融着層、70a…第1融着領域、70b…第2融着領域、70c…第3融着領域、70p…給電領域、71…接合層、73…光吸収層、74…配線、75…通気溝(凹み部)、80…表面保護膜、90…蛍光層、91…蛍光体微粒子、100…LEDアレイ、101…LED素子、102…デバイス構造体、103…支持体、104…貼り合せ構造体、Gc,Ge,Gj…間隙、Rg…間隙領域、Sv…空洞領域、PR…フォトレジスト。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記支持基板上に配置され、光反射性および電気伝導性を有し、相互に間隙を空けて一方向に順に配列する第1〜第3光反射導電層と、
前記第1および第2光反射導電層上方に配置され、第1導電型を有する第1下側半導体層、発光性を有する第1活性層、および、該第1導電型とは異なる導電型を有する第1上側半導体層が順に積層し、該第1上側半導体層が該第1光反射導電層と電気的に接続し、該第1下側半導体層が該第2光反射導電層と電気的に接続する第1半導体発光素子と、
前記第2および第3光反射導電層上方に、前記第1半導体発光素子と間隙を空けて配置され、第2導電型を有する第2下側半導体層、発光性を有する第2活性層、および、該第3導電型とは異なる導電型を有する第2上側半導体層が順に積層し、該第2上側半導体層が該第2光反射導電層と電気的に接続し、該第2下側半導体層が該第3光反射導電層と電気的に接続する第2半導体発光素子と、
前記支持基板上に配置され、前記第1または第3光反射導電層に電気的に接続し、電気伝導性を有する導電層、および、該導電層上に配置される、光吸収性を有する光吸収層を含む給電層と、
を備え、
前記第2光反射導電層には、前記支持基板、前記第1および第2光反射導電層、および前記第1半導体発光素子に囲まれる管状の第1空洞領域と連続し、外部と通じる通気溝が、少なくとも1つ以上設けられており、
前記第3光反射導電層には、前記支持基板、前記第2および第3光反射導電層、および前記第2半導体発光素子に囲まれる管状の第2空洞領域と連続し、外部と通じる通気溝が、少なくとも1つ以上設けられている、半導体発光素子アレイ。 A support substrate;
First to third light-reflecting conductive layers disposed on the support substrate, having light reflectivity and electrical conductivity, and sequentially arranged in one direction with a gap between each other;
A first lower semiconductor layer having a first conductivity type, a first active layer having light emission properties, and a conductivity type different from the first conductivity type are disposed above the first and second light reflecting conductive layers. First upper semiconductor layers are sequentially stacked, the first upper semiconductor layer is electrically connected to the first light-reflecting conductive layer, and the first lower semiconductor layer is electrically connected to the second light-reflecting conductive layer. A first semiconductor light emitting element connected to
A second lower semiconductor layer having a second conductivity type, disposed above the second and third light-reflecting conductive layers and spaced apart from the first semiconductor light-emitting element; a second active layer having light emission; and A second upper semiconductor layer having a conductivity type different from the third conductivity type is sequentially stacked, and the second upper semiconductor layer is electrically connected to the second light-reflecting conductive layer, and the second lower semiconductor layer A second semiconductor light emitting device, wherein the layer is electrically connected to the third light-reflecting conductive layer;
A conductive layer disposed on the support substrate, electrically connected to the first or third light-reflecting conductive layer and having electrical conductivity, and light having light absorption disposed on the conductive layer A feeding layer including an absorption layer;
With
The second light reflecting conductive layer is continuous with the tubular first cavity region surrounded by the support substrate, the first and second light reflecting conductive layers, and the first semiconductor light emitting element, and communicates with the outside. Is provided with at least one,
The third light reflecting conductive layer is continuous with the tubular second cavity region surrounded by the support substrate, the second and third light reflecting conductive layers, and the second semiconductor light emitting element, and communicates with the outside. A semiconductor light-emitting element array in which at least one is provided .
a1)成長基板表面に、第1導電型を有する第1半導体層、発光性を有する活性層、および、該第1導電型とは異なる第2導電型を有する第2半導体層を順に成長して光半導体積層を形成するサブ工程と、
a2)前記光半導体積層に、第1素子領域と、該第1素子領域と離隔する第2素子領域と、を区画し、該第1素子領域内の該第2素子領域から離れた領域に第1導電部材を形成し、該第1素子領域内の第2素子領域に近い領域に、該第1導電部材と間隙を空けて第2導電部材を形成し、該第2素子領域内の該第1素子領域に近い領域に第3導電部材を形成し、該第2素子領域内の該第1素子領域から離れた領域に、該第3導電部材と間隙を空けて第4導電部材を形成するサブ工程と、
a3)前記光半導体積層において、エッチングにより、前記第1および第2素子領域を物理的に分離するサブ工程と、
を含む工程と、
b)支持基板表面に、光反射性および電気伝導性を有し、相互に間隙を空けて一方向に順に配列する第1〜第3光反射導電層、および、前記第1光反射導電層または前記第3光反射導電層に電気的に接続する給電層を形成して、支持体を形成する工程と、
c)前記第1および第2導電部材と前記第1および第2光反射導電層とがそれぞれ接触し、前記第3および第4導電部材と前記第2および第3光反射導電層とがそれぞれ接触するように、前記デバイス構造体と前記支持体とを貼り合わせて、貼り合せ構造体を形成する工程であって、
前記第1および第2導電部材の間隙と、前記第1および第2光反射導電層の間隙と、が重なって、前記光半導体積層の第1素子領域、前記第1および第2導電部材、前記第1および第2光反射導電層、ならびに前記支持基板により囲まれる管状の第1空洞領域が画定され、かつ、前記第2素子領域における第3および第4導電部材の間隙と、前記第2および第3光反射導電層の間隙と、が重なって、前記光半導体積層の第2素子領域、前記第3および第4導電部材、前記第2および第3光反射導電層、ならびに前記支持基板により囲まれる管状の第2空洞領域が画定されるように、前記デバイス構造体と前記支持体とを貼り合せる工程と、
d)前記貼り合わせ構造体から前記成長基板を除去して、前記光半導体積層の第1半導体層を露出する工程と、
e)前記成長基板が除去された前記貼り合わせ構造体において、前記給電層が形成された領域以外の領域にレジスト膜を形成し、該レジスト膜から露出する該給電層に光吸収性を有する光吸収層を形成する工程と、
を有し、
前記サブ工程a2)または前記工程b)において、
前記第1若しくは第2導電部材、または、前記第1若しくは第2光反射導電層に、前記工程c)で画定される第1空洞領域と連続し、外部と通じる通気溝を、少なくとも1つ以上設け、
前記第3若しくは第4導電部材、または、前記第2若しくは第3光反射導電層に、前記工程c)で画定される第2空洞領域と連続し、外部と通じる通気溝を、少なくとも1つ以上設ける、半導体発光素子アレイの製造方法。
a) forming a device structure comprising the steps of:
a1) Growing a first semiconductor layer having a first conductivity type, an active layer having a light emitting property, and a second semiconductor layer having a second conductivity type different from the first conductivity type on the growth substrate surface in order. A sub-process for forming an optical semiconductor stack;
a2) A first element region and a second element region spaced apart from the first element region are partitioned in the optical semiconductor stack, and a second element region in the first element region is separated from the second element region. A first conductive member is formed, and a second conductive member is formed in a region of the first element region close to the second element region with a gap between the first conductive member and the second element region in the second element region; A third conductive member is formed in a region close to one element region, and a fourth conductive member is formed in a region of the second element region away from the first element region with a gap from the third conductive member. Sub-process,
a3) a sub-process of physically separating the first and second element regions by etching in the optical semiconductor stack;
A process including:
b) First to third light-reflecting conductive layers having light reflectivity and electric conductivity on the surface of the support substrate and arranged in one direction in order with a gap therebetween , and the first light-reflecting conductive layer or Forming a power supply layer electrically connected to the third light-reflecting conductive layer to form a support;
c) The first and second conductive members are in contact with the first and second light-reflecting conductive layers, respectively, and the third and fourth conductive members are in contact with the second and third light-reflecting conductive layers, respectively. And bonding the device structure and the support to form a bonded structure,
The gap between the first and second conductive members and the gap between the first and second light-reflecting conductive layers overlap to form a first element region of the optical semiconductor stack, the first and second conductive members, A tubular first cavity region surrounded by the first and second light-reflecting conductive layers and the support substrate is defined, and a gap between the third and fourth conductive members in the second element region; The gap between the third light-reflecting conductive layers overlaps and is surrounded by the second element region of the optical semiconductor stack, the third and fourth conductive members, the second and third light-reflecting conductive layers, and the support substrate. Bonding the device structure and the support so that a tubular second cavity region is defined;
d) removing the growth substrate from the bonded structure to expose the first semiconductor layer of the optical semiconductor stack;
e) In the bonded structure from which the growth substrate has been removed, a resist film is formed in a region other than the region where the power feeding layer is formed, and the power feeding layer exposed from the resist film has light absorption. Forming an absorbent layer;
Have
In the sub-step a2) or the step b),
The first or second conductive member or the first or second light-reflecting conductive layer has at least one ventilation groove that is continuous with the first cavity region defined in step c) and communicates with the outside. Provided,
The third or fourth conductive member or the second or third light-reflecting conductive layer has at least one ventilation groove that is continuous with the second cavity region defined in the step c) and communicates with the outside. A method for manufacturing a semiconductor light emitting element array.
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