JP2013225640A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板上での素子分離を簡略化できる半導体発光装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、半導体発光装置の製造方法は、基板上に犠牲層を選択的に形成する工程と、前記基板における前記犠牲層が形成されていない素子領域上に発光層を含む半導体層を形成する工程と、前記半導体層の表面側の一部の領域を選択的に除去し、前記半導体層の表面側に前記発光層を含まない非発光領域を形成する工程と、前記犠牲層を除去することで、前記基板上で前記半導体層を複数に分離する溝を形成する工程と、前記半導体層における前記非発光領域の表面上にｎ側電極を形成する工程と、前記半導体層における前記発光層を含む発光領域の表面上にｐ側電極を形成する工程と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、半導体発光装置及びその製造方法に関する。
基板上に発光層を含む半導体層、電極などを形成した後、基板上で（ウェーハレベルで）半導体層を複数に分離する半導体発光装置の製造方法が知られている。
特開２０１１−７１２７２号公報
本発明の実施形態は、基板上での素子分離を簡略化できる半導体発光装置及びその製造方法を提供する。
実施形態によれば、半導体発光装置の製造方法は、基板上に、犠牲層を選択的に形成する工程を有する。また、前記半導体発光装置の製造方法は、前記基板における前記犠牲層が形成されていない素子領域上に、発光層を含む半導体層を形成する工程を有する。また、前記半導体発光装置の製造方法は、前記半導体層の表面側の一部の領域を選択的に除去し、前記半導体層の表面側に前記発光層を含まない非発光領域を形成する工程を有する。また、前記半導体発光装置の製造方法は、前記犠牲層を除去することで、前記基板上で前記半導体層を複数に分離する溝を形成する工程を有する。また、前記半導体発光装置の製造方法は、前記半導体層における前記非発光領域の表面上に、ｎ側電極を形成する工程を有する。また、前記半導体発光装置の製造方法は、前記半導体層における前記発光層を含む発光領域の表面上に、ｐ側電極を形成する工程を有する。
また、実施形態によれば、半導体発光装置は、半導体層と、ｐ側電極と、ｎ側電極と、絶縁膜と、ｐ側配線部と、ｎ側配線部と、蛍光体層と、金属膜と、を備えている。前記半導体層は、基板上に形成され、前記基板が除去された半導体層であって、第１の面と、その反対側の第２の面と、前記第１の面に続く側面と、発光層とを有する。前記ｐ側電極は、前記発光層を含む領域における前記第２の面に設けられている。前記ｎ側電極は、前記発光層を含まない領域における前記第２の面に設けられている。前記絶縁膜は、前記第ｐ側電極及び前記ｎ側電極を覆っている。前記ｐ側配線部は、前記絶縁膜上に設けられ、前記絶縁膜を貫通するｐ側ビアを通じて前記ｐ側電極と電気的に接続されている。前記ｎ側配線部は、前記絶縁膜上に設けられ、前記絶縁膜を貫通するｎ側ビアを通じて前記ｎ側電極と電気的に接続されている。前記蛍光体層は、前記第１の面上に設けられるとともに、前記半導体層の前記側面に続く段部を有する。前記金属膜は、前記半導体層の前記側面および前記蛍光体層の前記段部の側面に設けられている。
また、実施形態によれば、半導体発光装置は、半導体層と、ｐ側電極と、ｎ側電極と、絶縁膜と、ｐ側配線部と、ｎ側配線部と、蛍光体層と、無機絶縁膜と、金属膜と、を備えている。前記半導体層は、基板上に形成され、前記基板が除去された半導体層であって、第１の面と、その反対側の第２の面と、前記第１の面に続く側面と、発光層とを有する。前記ｐ側電極は、前記発光層を含む領域における前記第２の面に設けられている。前記ｎ側電極は、前記発光層を含まない領域における前記第２の面に設けられている。前記絶縁膜は、前記第ｐ側電極及び前記ｎ側電極を覆っている。前記ｐ側配線部は、前記絶縁膜上に設けられ、前記絶縁膜を貫通するｐ側ビアを通じて前記ｐ側電極と電気的に接続されている。前記ｎ側配線部は、前記絶縁膜上に設けられ、前記絶縁膜を貫通するｎ側ビアを通じて前記ｎ側電極と電気的に接続されている。前記蛍光体層は、前記第１の面上に設けられている。前記無機絶縁膜は、前記半導体層の前記側面に設けられている。前記金属膜は、前記無機絶縁膜を介して前記半導体層の前記側面に設けられている。
第１実施形態の半導体発光装置の模式断面図。 第１実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第１実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第１実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第１実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第１実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第１実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式平面図。 第１実施形態の半導体発光装置の変形例の模式断面図。 第１実施形態の半導体発光装置の変形例の模式断面図。 比較例の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第２実施形態の半導体発光装置の模式断面図。 第２実施形態の半導体発光装置の模式平面図。 図１２（ａ）におけるＡ−Ａ’拡大断面図。 第２実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第２実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第２実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第２実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第２実施形態の変形例の半導体発光装置の模式平面図。 図１８（ａ）におけるＡ−Ａ’拡大断面図。 第２実施形態の変形例の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第２実施形態の変形例の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第２実施形態の変形例の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第２実施形態の変形例の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 第２実施形態の変形例の半導体発光装置の模式平面図。 図１の半導体発光装置に密着層８１を設けた構造の模式断面図。 図９の半導体発光装置に密着層８１を設けた構造の模式断面図。 図１３の半導体発光装置に密着層８１を設けた構造の模式断面図。 図１９の半導体発光装置に密着層８１を設けた構造の模式断面図。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の半導体発光装置の模式断面図である。
第１実施形態の半導体発光装置は、半導体層１５を含む。半導体層１５は、第１の面１５ａと、その反対側に形成された第２の面とを有する。半導体層１５の第１の面（図１において上面）１５ａから主に光が外部に放出される。半導体層１５の第２の面に、ｐ側電極１３及びｎ側電極１４が設けられている。
半導体層１５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及び第２の半導体層１２は、例えば窒化ガリウムを含む材料からなる。第１の半導体層１１は、例えば電流の横方向経路として機能するｎ型層などを含む。第２の半導体層１２は、ｐ型層と発光層（活性層）１２ａを含む。
半導体層１５の第２の面は凹凸形状に加工され、発光層１２ａの一部が除去されている。したがって、半導体層１５の第２の面は、発光層１２ａを含む（または発光層１２ａに対向する）発光領域３と、発光層１２ａを含まない（または発光層１２ａに対向しない）非発光領域４とを有する。
ｐ側電極１３は第２の面における発光領域３に設けられ、ｎ側電極１４は第２の面における非発光領域４に設けられている。第２の面において、発光領域３の面積は非発光領域４の面積よりも広い。ｐ側電極１３が第２の面（発光領域３）上に広がっている面積は、ｎ側電極１４が第２の面（非発光領域４）上に広がっている面積よりも広い。
半導体層１５の側面には絶縁膜３１が設けられている。また、絶縁膜３１は、第２の面におけるｐ側電極１３及びｎ側電極１４が設けられていない部分にも設けられている。さらに、絶縁膜３１は、発光領域３と非発光領域４との間の段差部にも設けられている。絶縁膜３１は、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの無機絶縁膜である。
ｐ側電極１３はｐ側パッド１６で覆われ、ｎ側電極１４はｎ側パッド１７で覆われている。ｐ側パッド１６及びｎ側パッド１７は、金属材料からなり、電極の保護や、反射層としての機能を担う。
第２の面側には、さらに第１の絶縁層（以下、単に絶縁層という）３２が設けられている。絶縁層３２は、絶縁膜３１、ｐ側パッド１６の一部、およびｎ側パッド１７の一部を覆っている。絶縁膜３１及び絶縁層３２は、第１の面１５ａ上には設けられていない。
第１の面１５ａから続く半導体層１５の側面は、絶縁膜３１及び絶縁層３２で覆われている。絶縁層３２は、後述する樹脂層３３とともに半導体発光装置の側面を形成している。
絶縁層３２は、例えば、微細開口のパターニング性に優れたポリイミド等の樹脂である。あるいは、絶縁層３２としてシリコン酸化物やシリコン窒化物等の無機物を用いることもできる。
絶縁層３２には、ｐ側パッド１６に達する複数の第１の開口３２ａと、ｎ側パッド１７に達する第２の開口３２ｂが形成されている。
絶縁層３２上には、ｐ側配線層１８とｎ側配線層１９とが互いに離間して設けられている。ｐ側配線層１８は、第１の開口３２ａ内にも設けられ、ｐ側パッド１６及びｐ側電極１３と電気的に接続されている。ｎ側配線層１９は、第２の開口３２ｂ内にも設けられ、ｎ側パッド１７及びｎ側電極１４と電気的に接続されている。
ｐ側配線層１８において半導体層１５に対する反対側の面上には、ｐ側金属ピラー２１が設けられている。ｐ側金属ピラー２１は、ｐ側配線層１８よりも厚い。ｐ側配線層１８およびｐ側金属ピラー２１は、実施形態におけるｐ側配線部を構成する。
ｎ側配線層１９において半導体層１５に対する反対側の面上には、ｎ側金属ピラー２２が設けられている。ｎ側金属ピラー２２は、ｎ側配線層１９よりも厚い。ｎ側配線層１９およびｎ側金属ピラー２２は、実施形態におけるｎ側配線部を構成する。
また、絶縁層３２上には、第２の絶縁層として樹脂層３３が設けられている。樹脂層３３は、ｐ側配線部の周囲およびｎ側配線部の周囲を覆っている。
ｐ側配線層１８におけるｐ側金属ピラー２１との接続面以外の面、およびｎ側配線層１９におけるｎ側金属ピラー２２との接続面以外の面は、樹脂層３３で覆われている。また、樹脂層３３は、ｐ側金属ピラー２１とｎ側金属ピラー２２との間に設けられ、ｐ側金属ピラー２１の側面及びｎ側金属ピラー２２の側面を覆っている。樹脂層３３は、ｐ側金属ピラー２１とｎ側金属ピラー２２との間に充填されている。
ｐ側金属ピラー２１におけるｐ側配線層１８に対する反対側の面は、樹脂層３３で覆われずに露出され、実装基板に接合されるｐ側外部端子２１ａとして機能する。ｎ側金属ピラー２２におけるｎ側配線層１９に対する反対側の面は、樹脂層３３で覆われずに露出され、実装基板に接合されるｎ側外部端子２２ａとして機能する。
ｐ側配線部、ｎ側配線部及び樹脂層３３のそれぞれの厚さは、半導体層１５の厚さよりも厚い。なお、ｐ側金属ピラー２１及びｎ側金属ピラー２２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。
ｐ側金属ピラー２１、ｎ側金属ピラー２２及びこれらを補強する樹脂層３３は、半導体層１５の支持体として機能する。したがって、半導体層１５を形成するために使用した基板を後述するように除去しても、ｐ側金属ピラー２１、ｎ側金属ピラー２２及び樹脂層３３を含む支持体によって、半導体層１５を安定して支持し、半導体発光装置の機械的強度を高めることができる。
また、半導体発光装置を実装基板に実装した状態で半導体層１５に加わる応力を、ｐ側金属ピラー２１及びｎ側金属ピラー２２が吸収することで緩和することができる。
ｐ側配線層１８及びｐ側金属ピラー２１を含むｐ側配線部は、複数の第１の開口３２ａ内に設けられ相互に分断された複数のビアを介して、ｐ側パッド１６に接続されている。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９に示すように、１つの大きな第１の開口３２ａを介して、ｐ側配線層１８をｐ側パッド１６に接続させてもよく、この場合、いずれも金属であるｐ側電極１３、ｐ側パッド１６、ｐ側配線層１８及びｐ側金属ピラー２１を通じた、発光層１２ａの放熱性の向上を図れる。
ｐ側配線層１８、ｎ側配線層１９、ｐ側金属ピラー２１およびｎ側金属ピラー２２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、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及び絶縁材料との優れた密着性が得られる。
樹脂層３３は、実装基板と熱膨張率が同じもしくは近いものを用いるのが望ましい。そのような樹脂層として、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。
第１の半導体層１１は、ｎ側電極１４、ｎ側パッド１７及びｎ側配線層１９を介して、ｎ側外部端子２２ａを含むｎ側金属ピラー２２と電気的に接続されている。発光層１２ａを含む第２の半導体層１２は、ｐ側電極１３、ｐ側パッド１６及びｐ側配線層１８を介して、ｐ側外部端子２１ａを含むｐ側金属ピラー２１と電気的に接続されている。
ｎ側配線層１９の一部は、絶縁層３２上における発光層１２ａに対向する部分に重なっている。絶縁層３２上に広がるｎ側配線層１９の面積は、ｎ側配線層１９がｎ側パッド１７と接続する面積よりも大きい。
実施形態によれば、ｎ側電極１４よりも広い領域にわたって形成された発光層１２ａによって高い光出力を得ることができる。なおかつ、発光層１２ａを含まず、発光領域３よりも狭い非発光領域４に設けられたｎ側電極１４が、これよりも面積の大きなｎ側配線層１９として実装面側に配置し直された構造を実現できる。
ｐ側配線層１８が複数の第１の開口３２ａを通じてｐ側パッド１６と接続する面積は、ｎ側配線層１９が第２の開口３２ｂを通じてｎ側パッド１７と接続する面積よりも大きい。よって、発光層１２ａへの電流分布が向上し、且つ発光層１２ａで発生した熱の放熱性が向上できる。
半導体層１５の第１の面１５ａ上には、蛍光体層４０が設けられている。蛍光体層４０は、発光層１２ａからの放出光（励起光）を吸収し波長変換光を放出可能な蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子は、発光層１２ａからの光および蛍光体粒子における波長変換光に対して透明な透明樹脂に分散されている。実施形態の半導体発光装置は、発光層１２ａからの光と、蛍光体粒子による波長変換光との混合光を放出可能である。
例えば、蛍光体粒子が黄色光を発光する黄色蛍光体粒子とすると、ＧａＮ系材料である発光層１２ａからの青色光と、蛍光体層４０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。
蛍光体層としては、以下に例示する赤色蛍光体層、黄色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を用いることができる。
赤色蛍光体層は、例えば、窒化物系蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕやサイアロン系蛍光体を含有することができる。
サイアロン系蛍光体を用いる場合、特に、
（Ｍ１−ｘ，Ｒｘ）ａ１ＡｌＳｉｂ１Ｏｃ１Ｎｄ１・・・組成式（１）
（ＭはＳｉ及びＡｌを除く少なくとも１種の金属元素であり、特に、Ｃａ若しくはＳｒの少なくとも一方が望ましい。Ｒは発光中心元素であり、特に、Ｅｕが望ましい。ｘ、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１は、次の関係を満たす。０＜ｘ≦１、０．６＜ａ１＜０．９５、２＜ｂ１＜３．９、０．２５＜ｃ１＜０．４５、４＜ｄ１＜５．７）を用いることができる。
組成式（１）で表されるサイアロン系蛍光体を用いることで、波長変換効率の温度特性が向上し、大電流密度領域での効率をさらに向上させることができる。
黄色蛍光体層は、例えば、シリケート系蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕを含有することができる。
緑色蛍光体層は、例えば、ハロ燐酸系蛍光体（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２：Ｅｕやサイアロン系蛍光体を含有することができる。
サイアロン系蛍光体を用いる場合、特に、
（Ｍ１−ｘ，Ｒｘ）ａ２ＡｌＳｉｂ２Ｏｃ２Ｎｄ２・・・組成式（２）
（ＭはＳｉ及びＡｌを除く少なくとも１種の金属元素であり、特に、Ｃａ若しくはＳｒの少なくとも一方が望ましい。Ｒは発光中心元素であり、特に、Ｅｕが望ましい。ｘ、ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２は、次の関係を満たす。０＜ｘ≦１、０．９３＜ａ２＜１．３、４．０＜ｂ２＜５．８、０．６＜ｃ２＜１、６＜ｄ２＜１１）を用いることができる。
組成式（２）で表されるサイアロン系蛍光体を用いることで、波長変換効率の温度特性が向上し、大電流密度領域での効率をさらに向上させることができる。
青色蛍光体層は、例えば、酸化物系蛍光体ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを含有することができる。
また、図２５に示すように、半導体層１５の第１の面１５ａに、光取り出し効率を向上させるため、微小凹凸を形成してもよい。その第１の面１５ａと蛍光体層４０との間には、密着層８１が設けられている。密着層８１は、第１の面１５ａの凹凸に沿ってコンフォーマルに形成され、蛍光体層４０よりも薄い。密着層８１は、発光層１２ａの発光光に対して透過性を有する。
また、前述した図９に示す構造においても、図２６に示すように、半導体層１５の第１の面１５ａと蛍光体層４０との間に、密着層８１を設けてもよい。
密着層８１は、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、スピンコート法で形成されたガラス膜（ＳＯＧ（spin on glass）膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）、炭化シリコン膜（ＳｉＣ膜）、炭素含有シリコン酸化膜（ＳｉＯＣ膜）の少なくとも１つを含む。
密着層８１は、半導体層１５よりも蛍光体層４０に対する密着力が高い。すなわち、密着層８１に接着された蛍光体層４０を密着層８１から剥離するのに要する力は、半導体層１５に接着された蛍光体層４０を半導体層１５から剥離するのに要する力よりも大きい。密着層８１は、半導体層１５よりも蛍光体層４０に対する密着力が高いため、半導体層１５に対する蛍光体層４０の剥離を防いで信頼性を向上できる。
次に、図２（ａ）〜図７（ｂ）を参照して、第１実施形態の半導体発光装置の製造方法について説明する。
図２（ａ）は、基板１０の主面上に、犠牲層５１及びレジスト膜６１が形成されたウェーハの断面を表す。例えば、基板１０はシリコン基板であり、犠牲層５１はシリコン酸化膜である。あるいは、犠牲層５１としてシリコン窒化膜を用いることもできる。
レジスト膜６１に対して露光及び現像が行われ、図２（ｂ）に示すように、レジスト膜６１はパターニングされる。そして、そのレジスト膜６１をマスクにして、犠牲層５１は図２（ｃ）に示すように加工される。犠牲層５１は、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法によって、エッチング加工される。犠牲層５１の加工後、レジスト膜６１は、図２（ｄ）に示すように、除去される。
ここで、図７（ａ）は、図２（ｄ）の上面図に対応する。
犠牲層５１は、ウェーハ面上で例えば格子状の平面パターンで形成される。犠牲層５１は、例えば、基板１０における犠牲層５１が形成されていない素子領域５２を連続して囲む平面パターンで形成される。図７（ａ）では、例えば矩形状の平面形状の素子領域５２を示すが、素子領域５２の平面形状は矩形状に限らない。
犠牲層５１は基板１０上に例えば格子状に形成され、基板１０における犠牲層５１が形成されていない素子領域５２上には、図３（ａ）に示すように、半導体層１５が形成される。
例えば、窒化ガリウム系材料からなる半導体層１５が、基板１０上にＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法でエピタキシャル成長される。犠牲層５１で覆われずに、基板１０の表面が露出している素子領域５２の表面上にのみ半導体層１５がエピタキシャル成長する。
シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜である犠牲層５１は、半導体層１５のエピタキシャル成長工程のときの温度に耐えることができる。
犠牲層５１が有機膜であると、半導体層１５のエピタキシャル成長工程のときに犠牲層５１が分解して消失する可能性がある。また、有機膜の分解物が、半導体層１５のエピタキシャル成長を阻害したり、ダストの原因となる懸念がある。
基板１０の主面上に第１の半導体層１１が形成され、その第１の半導体層１１の上に第２の半導体層１２が形成される。第１の半導体層１１は、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、発光層１２ａ、ｐ型ＧａＮ層などを含む。発光層１２ａは、青、紫、青紫、近紫外、紫外光などを発光するものを用いることができる。
半導体層１５の膜厚は、犠牲層５１の高さと同じ、あるいは犠牲層５１の高さより小さくなるように制御される。半導体層１５は、犠牲層５１上にオーバーグロースしない。
半導体層１５の上面及び犠牲層５１の上面はほぼ面一にされ、それらの上面上に、図３（ｂ）に示すマスク層５５が形成される。マスク層５５には、選択的に開口５５ａが形成されている。マスク層５５は、犠牲層５１と同じ材料である例えばシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜が用いられる。
そして、マスク層５５を用いた例えばＲＩＥ法により、開口５５ａに露出する半導体層１５の表面側の一部の領域を選択的に除去する。開口５５ａの下の部分は、発光層１２ａが除去され、これにより、図３（ｃ）に示すように、半導体層１５の表面側に発光層１２ａを含まない非発光領域４が形成される。
次に、犠牲層５１およびこれと同じ材料であるマスク層５５を同時に除去する。犠牲層５１及びマスク層５５は、例えば、ウェットエッチングまたはドライエッチングによって除去される。
シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜である犠牲層５１は、窒化ガリウム系材料の半導体層１５に対して高い選択比でもって容易に除去することができる。
犠牲層５１の除去により、図３（ｄ）に示すように、基板１０に達する溝５６が形成される。この溝５６は、基板１０上で半導体層１５を複数に分離する。すなわち、犠牲層５１の除去と同時に、半導体層１５が複数に素子分離された構造が得られる。
ここで、図７（ｂ）は、図３（ｄ）の上面図に対応する。
溝５６は、犠牲層５１と同じ平面パターンを有する。すなわち、溝５６は、ウェーハ面上で例えば格子状の平面パターンで形成される。溝５６は、半導体層１５を連続して囲む平面パターンで形成される。
図７（ｂ）に示すように、溝５６で囲まれた１つの半導体層１５あたりにつき、発光領域３は非発光領域４よりも広い。
次に、図４（ａ）に示すように、基板１０上の露出部分を絶縁膜３１で覆う。すなわち、絶縁膜３１は、溝５６の内壁（側壁及び底部）、および半導体層１５の図４（ａ）における上面（第２の面）に形成される。
次に、非発光領域４上の絶縁膜３１の一部を除去して非発光領域４の一部を露出させ、露出された非発光領域４上に、図４（ｂ）に示すようにｎ側電極１４を形成する。また、発光領域３上の絶縁膜３１の一部を除去して発光領域３の一部を露出させ、露出された発光領域３上に、図４（ｃ）に示すようにｐ側電極１３を形成する。
ｎ側電極１４及びｐ側電極１３は、例えば、スパッタ法、蒸着法などで形成される。ｎ側電極１４とｐ側電極１３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。
次に、図４（ｄ）に示すように、ｐ側電極１３上にｐ側パッド１６を、ｎ側電極１４上にｎ側パッド１７を形成する。ｐ側パッド１６の上面の面積は、ｐ側電極１３と半導体層１５とのコンタクト面積よりも広い。ｎ側パッド１７の上面の面積は、ｎ側電極１４と半導体層１５とのコンタクト面積よりも広い。
次に、図４（ｄ）までの工程で得られた基板１０上構造体のすべての露出部を、図５（ａ）に示す絶縁層３２で覆う。その後、図示しないレジストマスクを用いたエッチングにより、絶縁層３２に第１の開口３２ａと第２の開口３２ｂを形成する。第１の開口３２ａはｐ側パッド１６に達する。第２の開口３２ｂはｎ側パッド１７に達する。溝５６内は、絶縁層３２で充填される。
次に、絶縁層３２の上面、第１の開口３２ａの内壁（側壁及び底部）および第２の開口３２ｂの内壁（側壁及び底部）に、メッキのシードメタルとして機能する図示しない金属膜を形成する。そして、その金属膜上に図示しないレジストを選択的に形成し、金属膜を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。
このメッキにより、絶縁層３２上に、図５（ｂ）に示すように、ｐ側配線層１８とｎ側配線層１９とが形成される。ｐ側配線層１８及びｎ側配線層１９は、メッキ法により同時に形成される例えば銅材料からなる。
ｐ側配線層１８は、第１の開口３２ａ内にも形成され、シードメタルである前記金属膜を介してｐ側パッド１６と電気的に接続される。ｎ側配線層１９は、第２の開口３２ｂ内にも形成され、シードメタルである前記金属膜を介してｎ側パッド１７と電気的に接続される。
次に、図示しないレジストをマスクに用いて、まだ残っている前記金属膜を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。このメッキにより、図５（ｃ）に示すように、ｐ側金属ピラー２１とｎ側金属ピラー２２が形成される。ｐ側金属ピラー２１はｐ側配線層１８上に形成され、ｎ側金属ピラー２２はｎ側配線層１９上に形成される。
ｐ側金属ピラー２１及びｎ側金属ピラー２２を形成した後、前記シードメタルとして使った金属膜の露出部を除去する。したがって、ｐ側配線層１８とｎ側配線層１９間でつながっていた金属膜が分断される。
次に、図５（ｃ）に示すように、絶縁層３２上、ｐ側金属ピラー２１の周囲およびｎ側金属ピラー２２の周囲に、樹脂層３３を形成する。
そして、ｐ側金属ピラー２１、ｎ側金属ピラー２２及び樹脂層３３を含む支持体に半導体層１５が支持された状態で、基板１０を除去する。基板１０は、例えばシリコン基板であり、ウェットエッチングあるいはドライエッチングによって容易に除去することができる。
図６（ａ）は、基板１０の除去後の状態を表す。半導体層１５は、これよりも厚い支持体（ｐ側金属ピラー２１、ｎ側金属ピラー２２及び樹脂層３３）によって支持されているため、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３３を構成する樹脂、ｐ側金属ピラー２１及びｎ側金属ピラー２２を構成する金属は、ＧａＮ系材料の半導体層１５に比べて柔軟な材料である。そのため、基板１０上に半導体層１５を形成するエピタキシャル成長で発生した大きな内部応力が基板１０の除去時に一気に開放されても、半導体層１５が破損されることを回避できる。
基板１０を除去した後、第１の面１５ａは洗浄され、また必要に応じて凹凸を形成するフロスト処理が行われる。第１の面１５ａに微小凹凸を形成することで、光取り出し効率を向上できる。
その後、図６（ｂ）に示すように、第１の面１５ａ上に、蛍光体層４０を形成する。蛍光体層４０を形成する工程は、蛍光体粒子が分散された液状の透明樹脂を、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上に供給する工程と、それを熱硬化させる工程とを有する。
また、樹脂層３３は研削され、図６（ｃ）に示すように、ｐ側外部端子２１ａとｎ側外部端子２２ａが樹脂層３３から露出される。
そして、溝５６の位置で、蛍光体層４０、絶縁層３２および樹脂層３３を切断して、複数の半導体発光装置に個片化する。
溝５６には、半導体層１５が形成されておらず、樹脂である絶縁層３２が充填されている。また、溝５６の下方には、樹脂層３３が設けられている。したがって、ダイシング領域には、半導体層１５は設けられず、半導体層１５よりも軟らかい樹脂が設けられている。このため、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。
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。したがって、ダイシング後に、個々の半導体発光装置ごとに、支持体の形成および絶縁材によるチップの保護を行う必要がなく、大幅な生産コストの低減が可能になる。図１に示す個片化された状態で、すでに半導体層１５の側面が絶縁膜３１及び絶縁層３２で覆われて保護されている。
以上説明した実施形態によれば、基板１０上における素子分離領域となる部分に予め犠牲層５１を形成した状態で、半導体層１５を基板１０上に形成する。すなわち、半導体層１５は、犠牲層５１によってすでに複数に素子分離された状態で基板１０上に形成される。したがって、電極１３、１４やパッド１６、１７などを形成した後に半導体層１５を分離する加工が不要であり、素子分離工程を簡略化できる。
基板１０としては、サファイア基板を用いてもよい。サファイア基板は、例えばレーザーリフトオフ法によって除去することができる。
すなわち、サファイア基板の裏面側から第１の半導体層１１に向けてレーザ光が照射される。レーザ光は、サファイア基板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。
レーザ光がサファイア基板と第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ＧａＮ系材料の第１の半導体層１１はガリウム（Ｇａ）と窒素ガスに分解する。この分解反応により、サファイア基板と第１の半導体層１１との間に微小な隙間が形成され、サファイア基板と第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、サファイア基板を除去する。
サファイア基板を使った場合でも、犠牲層５１として、シリコン酸化膜を用いることができる。犠牲層５１としては、例えばシリコン窒化膜を用いてもよい。なお、シリコン酸化膜を使った犠牲層５１は、シリコン窒化膜を使った犠牲層５１よりも容易な除去が可能となる。
半導体層１５が例えば窒化物半導体層の場合、サファイア基板はその半導体層１５から放出される光に対する透過性を有する。したがって、サファイア基板は除去せずに、第１の面１５ａ上に残してもよい。
また、図５（ｂ）の状態で基板１０を除去して、蛍光体層４０を第１の面１５ａ上に形成し、その後、溝５６の位置で、蛍光体層４０及び絶縁層３２を切断して個片化してもよい。この個片化された半導体発光装置の模式断面図を図８（ａ）に表す。この構造の場合、ｐ側配線層１８及びｎ側配線層１９が外部端子として機能する。
また、図４（ｄ）の状態で基板１０を除去して、蛍光体層４０を第１の面１５ａ上に形成し、その後、溝５６の位置で蛍光体層４０を切断して個片化してもよい。この個片化された半導体発光装置の模式断面図を図８（ｂ）に表す。この構造の場合、ｐ側パッド１６及びｎ側パッド１７が外部端子として機能する。
また、蛍光体層４０は必ずしも設けなくてもよい。あるいは、第１の面１５ａ上にレンズ層を設けてもよい。
基板１０を除去した図６（ａ）の工程の後、露出部全面に絶縁膜を形成し、その後、蛍光体層４０を形成してもよい。絶縁膜は、例えばスパッタ法、プラズマ化学気相成長法によって形成され、光取り出し効率を低下させない膜厚を有するシリコン酸化膜、シリコン窒化膜である。これにより、第１の面１５ａを通じた光の取り出し方向で、媒質の屈折率が大きく変化するのを防いで、光の取り出し効率を向上できる。また、蛍光体層４０と第１の面１５ａとの密着性を向上できる。
実施形態によれば、ｐ側配線層上にｐ側金属ピラーを形成する工程と、ｎ側配線層上にｎ側金属ピラーを形成する工程と、を備えている。
また、実施形態によれば、ｐ側金属ピラーの側面及びｎ側金属ピラーの側面に、第２の絶縁層を形成する工程を備えている。
また、実施形態によれば、ｐ側金属ピラー及びｎ側金属ピラーを形成した後、基板を除去する工程を備えている。
また、実施形態によれば、第２の絶縁層を形成した後、基板を除去する工程を備えている。
また、実施形態によれば、基板の除去によって露出された半導体層の表面上に、蛍光体層を形成する工程を備えている。
また、実施形態によれば、蛍光体層を形成した後、溝の位置で、蛍光体層及び第１の絶縁層を切断する工程を備えている。
また、実施形態によれば、基板の除去によって露出された半導体層の表面上に、蛍光体層を形成する工程を備えている。
また、実施形態によれば、蛍光体層を形成した後、溝の位置で、蛍光体層、第１の絶縁層及び第２の絶縁層を切断する工程を備えている。
また、実施形態によれば、基板を除去した後、溝の位置で、第１の絶縁層を切断する工程を備えている。
また、実施形態によれば、基板を除去した後、溝の位置で、第１の絶縁層及び第２の絶縁層を切断する工程を備えている。
前述した犠牲層５１は、図１０（ａ）に示すように断面が台形状に形成される場合がある。この台形状の犠牲層５１をマスクにして半導体層１５が基板１０上に成長すると、図１０（ｂ）に示すように、犠牲層５１によって分離された半導体層１５は、逆台形状の断面形状に形成される。すなわち、基板１０と半導体層１５の側面とがなす角度が鋭角になるように、半導体層１５の側面がテーパー形状に形成される。
そして、図１０（ｃ）に示すように犠牲層５１を除去すると、基板１０上で半導体層１５を複数に分離する溝５６が形成される。その溝５６は、底面幅よりも間口が狭い断面台形状に形成される。
このような底面幅に対して間口の狭い溝５６に、前述した図４（ａ）に示す工程で絶縁膜３１を形成すると、絶縁膜３１を溝５６の内壁（側面及び底面）に沿ってコンフォーマルに形成できない可能性がある。すなわち、図１０（ｄ）に示すように、溝５６の内壁に絶縁膜３１が形成されない箇所が生じたり、絶縁膜３１の膜厚が不均一になる可能性がある。
したがって、溝５６の間口が底面幅に対して狭くなりすぎるのを防ぐ観点から、基板１０と犠牲層５１の側面とがなす角度（図１０（ａ）におけるθ）は、１００°以下が望ましい。また、犠牲層５１の断面が逆台形状になるように犠牲層５１を加工するのは難しいことから、基板１０と犠牲層５１の側面とがなす角度θの適切な範囲は、８０°以上１００°で与えることができる。
（第２実施形態）
次に、図１１〜２３を参照して、第２実施形態の半導体発光装置について説明する。
第２実施形態の半導体発光装置は、蛍光体層４０に、半導体層１５の側面１５ｃに続く段部６５が形成されている点、半導体層１５の側面１５ｃおよび蛍光体層４０の段部６５の側面６６に金属膜４２、４１が形成されている点、半導体層１５の側面１５ｃと金属膜４２との間に無機絶縁膜３６が形成されている点、などで第１実施形態の半導体発光装置と異なる。
図１１は、第２実施形態の半導体発光装置の模式断面図である。
図１２（ａ）及び（ｂ）は、第２実施形態の半導体発光装置の模式平面図である。
図１３は、図１２（ａ）におけるＡ−Ａ’拡大断面図である。
前述した第１実施形態の半導体発光装置と同じ要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
第２実施形態の半導体発光装置も、第１実施形態と同様、例えば窒化ガリウムを含む半導体層１５を含む。半導体層１５は、第１の面１５ａと、その反対側に形成された第２の面と、第１の面１５ａに続く側面１５ｃを有する。また、半導体層１５は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１２を有し、第２の半導体層１２は発光層１２ａを有する。半導体層１５の側面１５ｃは、第１の半導体層１１の側面である。
半導体層１５の第２の面は凹凸形状に加工され、発光層１２ａの一部が除去されている。したがって、半導体層１５の第２の面は、発光層１２ａを含む発光領域３と、発光層１２ａを含まない非発光領域４とを有する。
ｐ側電極１３は発光領域３における第２の面上に設けられ、ｎ側電極１４は非発光領域４における第２の面上に設けられている。
第１の半導体層１２と第１の半導体層１１との間の段部には、図１３に示すように、絶縁膜３５が形成されている。絶縁膜３５は、例えばシリコン酸化膜である。絶縁膜３５は、発光層１２ａの側面（端部）を覆っている。
ｐ側電極１３はｐ側パッド１６で覆われ、ｎ側電極１４はｎ側パッド１７で覆われている。ｐ側パッド１６及びｎ側パッド１７は、金属材料からなり、電極の保護や、反射膜としての機能を担う。
第２の面側には、さらに無機絶縁膜３６が設けられている。無機絶縁膜３６は、例えばシリコン窒化膜である。あるいは、無機絶縁膜３６は、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜でもよい。
無機絶縁膜３６は、半導体層１５の第２の面、その第２の面に設けられた絶縁膜３５、ｐ側パッド１６およびｎ側パッド１７を覆っている。また、無機絶縁膜３６は、半導体層１５の側面１５ｃを覆っている。
無機絶縁膜３６上には、図１３に示す金属膜４２を介して、ｐ側配線層１８とｎ側配線層１９とが互いに離間して設けられている。さらに、無機絶縁膜３６上には、金属膜４２を介して金属膜４１が設けられている。
ｐ側配線層１８、ｎ側配線層１９および金属膜４１は、金属膜４２をシード層として利用した電解めっき法により、同時に形成される。したがって、ｐ側配線層１８、ｎ側配線層１９および金属膜４１は、同じ材料（例えば銅）からなる。
シード層として使われる金属膜４２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）膜と、チタン（Ｔｉ）膜と、銅（Ｃｕ）膜との積層膜である。無機絶縁膜３６上にアルミニウム膜が形成され、そのアルミニウム膜上にチタン膜が形成され、そのチタン膜上に銅膜が形成されている。金属膜４２の厚さは、ｐ側配線層１８およびｎ側配線層１９のそれぞれの厚さよりも薄い。
ｐ側配線層１８は、無機絶縁膜３６を貫通してｐ側パッド１６に達する複数のｐ側ビア１８ａを介して、ｐ側パッド１６及びｐ側電極１３と電気的に接続されている。ｐ側ビア１８ａは、無機絶縁膜３６を貫通してｐ側パッド１６に達する第１の開口内に設けられる。シード層として用いられる金属膜４２は、第１の開口の内壁にも形成され、上記電解めっきにより第１の開口内にｐ側配線層１８の一部がｐ側ビア１８ａとして形成される。
ｎ側配線層１９は、無機絶縁膜３６を貫通してｎ側パッド１７に達するｎ側ビア１９ａを介して、ｎ側パッド１７及びｎ側電極１４と電気的に接続されている。ｎ側ビア１９ａは、無機絶縁膜３６を貫通してｎ側パッド１７に達する第２の開口内に設けられる。シード層として用いられる金属膜４２は、第２の開口の内壁にも形成され、上記電解めっきにより第２の開口内にｎ側配線層１９の一部がｎ側ビア１９ａとして形成される。
ｐ側配線層１８上には、ｐ側配線層１８よりも厚いｐ側金属ピラー２１が設けられている。金属膜４２、ｐ側配線層１８およびｐ側金属ピラー２１は、ｐ側電極１３と外部回路との電気的接続を担うｐ側配線部を構成する。
ｎ側配線層１９上には、ｎ側配線層１９よりも厚いｎ側金属ピラー２２が設けられている。金属膜４２、ｎ側配線層１９およびｎ側金属ピラー２２は、ｎ側電極１４と外部回路との電気的接続を担うｎ側配線部を構成する。
無機絶縁膜３６上、ｐ側配線層１８上およびｎ側配線層１９上には、樹脂層３３が設けられている。樹脂層３３は、ｐ側配線部の周囲およびｎ側配線部の周囲を覆っている。
樹脂層３３は、ｐ側配線層１８とｎ側配線層１９との間に設けられ、ｐ側配線層１８の側面及びｎ側配線層１９の側面を覆っている。また、樹脂層３３は、ｐ側金属ピラー２１とｎ側金属ピラー２２との間に設けられ、ｐ側金属ピラー２１の側面及びｎ側金属ピラー２２の側面を覆っている。
ｐ側金属ピラー２１におけるｐ側配線層１８に対する反対側の面は、樹脂層３３で覆われずに露出され、実装基板に接合されるｐ側外部端子２１ａとして機能する。ｎ側金属ピラー２２におけるｎ側配線層１９に対する反対側の面は、樹脂層３３で覆われずに露出され、実装基板に接合されるｎ側外部端子２２ａとして機能する。
半導体層１５の第１の面１５ａ上には、蛍光体層４０が設けられている。蛍光体層４０は、発光層１２ａの発光光（励起光）を吸収し波長変換光を放出可能な蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子は、図１３に示すように、例えば、発光層１２ａの励起光を吸収して緑色光を発光する緑色蛍光体粒子６２と、発光層１２ａの励起光を吸収して赤色光を発光する赤色蛍光体粒子６３とを含む。
半導体層１５の第１の面１５ａには、光取り出し効率を向上させるため、微小凹凸が形成されている。第１の面１５ａと蛍光体層４０との間には、図２７に示すように、第１実施形態と同様、密着層８１を設けてもよい。密着層８１は、半導体層１５よりも蛍光体層４０に対する密着力が高いため、半導体層１５に対する蛍光体層４０の剥離を防いで信頼性を向上できる。
蛍光体層４０は、半導体層１５の第１の面１５ａ上に設けられるとともに、第１の面１５ａ及び側面１５ｃよりも面方向の外側の領域にも設けられている。
蛍光体層４０において、半導体層１５の第１の面１５ａ上に設けられた部分と、第１の面１５ａより外側の領域に設けられた部分との間には、図１３に示すように、段部６５が形成されている。
蛍光体層４０の段部６５の表面（密着層８１が形成された場合にはその表面を段部６５の表面とみなすこともできる）には、無機絶縁膜３６が形成されている。段部６５は、半導体層１５の側面１５ｃに続く側面６６を有し、無機絶縁膜３６は、半導体層１５の側面１５ｃから段部６５の側面６６にかけて連続して形成されている。
半導体層１５の側面１５ｃおよび蛍光体層４０の段部６５の側面６６に設けられた無機絶縁膜３６上にも、前述したシード層として使われる金属膜４２が形成され、その金属膜４２上に、上記電解めっき時に金属膜４１が形成される。
したがって、半導体層１５の側面１５ｃおよび蛍光体層４０の段部６５の側面６６は、無機絶縁膜３６を介して、金属膜４２及び金属膜４１で覆われている。
図１２（ａ）に示すように、金属膜４１は、半導体層１５の側面１５ｃの周囲を連続して囲み、且つｎ側配線層１９と一体に形成されている。したがって、金属膜４１はｎ側配線層１９と電気的に接続されている。
金属膜４１とｐ側配線層１８とは分離されている。また、金属膜４１の下地の金属膜（シード層）４２と、ｐ側配線層１８の下地の金属膜（シード層）４２も分離されている。したがって、金属膜４１はｐ側配線層１８と電気的に接続されていない。
金属膜４１とｎ側配線層１９とを一体に形成することで、広い放熱経路を実現できる。また、ｎ側配線層１９上にｎ側金属ピラー２２を形成するための面積も広く確保でき、幅の広い（断面積の大きな）ｎ側金属ピラー２２の形成が可能となる。ｎ側金属ピラー２２の幅が広くなると、実装基板への実装時にｎ側金属ピラー２２の端面であるｎ側外部端子２２ａと接合するはんだの面積も大きくできる。したがって、ｎ側配線層１９、ｎ側金属ピラー２２及びはんだを通じた実装基板への放熱性を向上できる。
側面１５ｃは発光層１２ａを含まない第１の半導体層１１の側面１５ｃであり、その側面１５ｃと金属膜４１との間には無機絶縁膜３６が介在されているが、仮に側面１５ｃと金属膜４１との間で短絡が生じると、第１の半導体層１１とｎ側配線層１９とが電気的に接続される。第１の半導体層１１とｎ側配線層１９との間の電流パスは、通常の電流パスであり問題ない。
あるいは、図１２（ｂ）に示すように、金属膜４１はｎ側配線層１９と分離され、ｎ側配線層１９と電気的に接続していなくてもよい。
第２実施形態によれば、半導体層１５の側面１５ｃは、金属膜４２及び金属膜４１で覆われている。金属膜４２及び金属膜４１は、発光層１２ａから放射される光に対して遮光性を有する。したがって、半導体層１５の側面１５ｃから、発光層１２ａの発光光（例えば青色光）が、蛍光体層４０を通過せずに、もれることによる色割れを低減でき、半導体発光装置をどの方向から見ても均一な色が得られる。
また、金属膜４２は、発光層１２ａの発光光に対して高い反射率を有するアルミニウムを含む。したがって、発光層１２ａから半導体層１５の側面１５ｃに到達した横方向の光を、金属膜４２によって上方の蛍光体層４０側に反射させて、高い光取り出し効率を実現できる。
また、半導体層１５の側面１５ｃには、無機絶縁膜３６が形成されている。金属反射では光吸収が生じるが、無機膜反射では条件によって反射率１００％を達成することが可能である。
例えば、屈折率が２．４程度のＧａＮの側面１５ｃから、ＧａＮよりも低い屈折率（１．５程度）のシリコン酸化膜の無機絶縁膜３６に入射する光は、屈折率差によって反射する。さらに、ＧａＮと無機絶縁膜３６との界面への入射角度が、エスケープコーンより大きい角度の場合は、光を全反射することが可能である。
また、無機絶縁膜３６の膜厚を発光層１２ａの発光波長の１／２にすると、ＧａＮ（第１の半導体層１１）と無機絶縁膜３６との界面での反射の振幅と、無機絶縁膜３６と金属膜４２との界面での反射の振幅とが重なり、反射率が増加する。
金属膜４１の表面は樹脂層３３で覆われている。また、図１２（ａ）の平面レイアウトの場合には、金属膜４１とｐ側配線層１８との間に樹脂層３３が設けられている。また、図１２（ｂ）の平面レイアウトの場合には、金属膜４１とｐ側配線層１８との間、および金属膜４１とｎ側配線層１９との間に樹脂層３３が設けられている。
樹脂層３３は、発光層１２ａの発光光に対して遮光性を有する黒色樹脂であり、その樹脂層３３は、金属膜４１の側面を覆っている。したがって、樹脂層３３も、半導体層１５の側面１５ｃからの発光光のもれを防ぐ遮光体として機能する。
あるいは、樹脂層３３として、発光層１２ａの発光光に対して反射性を有する例えば白色樹脂を用いてもよい。この場合、樹脂層３３は、側面１５ｃからの発光光のもれを防ぎつつ、上方へ光を反射させる反射体としても機能する。
半導体層１５の側面１５ｃは、第１の面１５ａ及び第２の面に対して垂直ではなく傾斜したテーパー形状に形成されている。側面１５ｃをテーパー形状にすることで、側面１５ｃに入射した光を蛍光体層４０に向けて効果的に反射することができ、半導体層１５内部での自己吸収ロスを低減できる。
蛍光体層４０において、半導体層１５の端部近傍には段部６５が形成されている。その段部６５の側面６６は、半導体層１５の側面１５ｃに続いており、その側面６６も、半導体層１５第１の面１５ｃ及び第２の面に対して傾斜したテーパー形状に形成されている。
段部６５の側面６６にも、無機絶縁膜３６を介して、金属膜４２及び金属膜４１が設けられ、金属膜４２及び金属膜４１は、段部６５の側面６６からもれる光に対する反射体として機能する。したがって、蛍光体層４０中を進む距離が短い励起光のもれを抑えて、色割れを低減できる。
第２の面に対する半導体層１５の側面１５ｃの傾斜角度（図１３においてθ１）と、第１の面１５ａに対する蛍光体層４０の段部６５の側面６６の傾斜角度（図１３においてθ２）とを適切に設定することで、半導体発光装置から外部に放出される光の指向性を制御することができる。
例えば、θ１よりもθ２を小さくすると、θ１よりもθ２を大きくする場合に比べて、指向性を狭くできる。逆に、θ１よりもθ２を大きくすると、θ１よりもθ２を小さくする場合に比べて、指向性を広くできる。
半導体層１５の側面１５ｃの傾斜角度は、前述した犠牲層５１の側面形状により制御することができる。蛍光体層４０の段部６５の側面６６の傾斜角度は、図１４を参照して後述する基板１０に形成される凹部７１の側面７１ａの傾斜角度に依存する。この凹部７１の側面７１ａの傾斜角度は、凹部７１を形成するエッチング条件により制御することができる。
半導体層１５の側面１５ｃと金属膜４２との間、および蛍光体層４０の段部６５の側面６６と金属膜４２との間には、無機絶縁膜３６が設けられている。無機絶縁膜３６は、半導体層１５、蛍光体層４０および金属膜４２に対して高い密着力を有する。したがって、半導体層１５の側面１５ｃ、および蛍光体層４０の段部６５の側面６６が、金属膜４２及び金属膜４１で覆われた状態の信頼性が高まる。
次に、第２実施形態の半導体発光装置の製造方法について説明する。
図３（ｄ）に示す工程までは、前述した第１実施形態と同様に進められる。すなわち、例えばシリコン基板である基板１０上における素子分離領域となる部分に予め犠牲層５１を形成した状態で、半導体層１５を基板１０上に形成する。半導体層１５は、犠牲層５１によってすでに複数に素子分離された状態で基板１０上に形成される。したがって、電極１３、１４やパッド１６、１７などを形成した後に半導体層１５を分離する加工が不要であり、素子分離工程を簡略化できる。
さらに、第２実施形態では、犠牲層５１を除去した後、半導体層１５を分離する溝５６の下の基板１０をエッチングして、図１４に示すように、基板１０の表面側に凹部７１を形成する。凹部７１の側面７１ａは、半導体層１５の側面１５ｃに続いている。基板１０はシリコン基板であるため、容易にエッチングできる。
あるいは、犠牲層５１を用いずに基板１０の全面にわたって半導体層１５を形成した後、マスクを用いたエッチングにより半導体層１５を基板１０上で複数に分離し、続けて、分離された半導体層１５間の溝の下の基板１０を前記マスクを用いてエッチングして、基板１０に凹部７１を形成してもよい。
そして、第１実施形態と同様、半導体層１５の第２の面上に、ｐ側電極１３、ｎ側電極１４、ｐ側パッド１６およびｎ側パッド１７が形成され、さらに無機絶縁膜３６が形成される。無機絶縁膜３６は、図１５に示すように、半導体層１５の側面１５ｃ、その側面１５ｃに続く凹部７１の側面７１ａ、および凹部７１の底面にも形成される。
無機絶縁膜３６上には金属膜４２が形成される。金属膜４２は、半導体層１５の側面１５ｃおよび凹部７１の側面７１ａに形成された無機絶縁膜３６上にも形成される。
金属膜４２上には図示しないめっきレジストが形成され、金属膜４２をシード層とした電解めっき法により、金属膜４２上にｐ側配線層１８、ｎ側配線層１９、金属膜４１が形成される。
さらに、金属膜４２をシード層とした電解めっき法により、ｐ側配線層１８上にｐ側金属ピラー２１が、ｎ側配線層１９上にｎ側金属ピラー２２が形成される。
ｐ側金属ピラー２１及びｎ側金属ピラー２２を形成した後、金属膜４２の露出している部分をエッチングにより除去する。ｐ側配線層１８とｎ側配線層１９との金属膜４２を通じた電気的接続が分断される。また、図１２（ａ）のレイアウトの場合には、ｐ側配線層１８と金属膜４１との金属膜４２を通じた電気的接続が分断される。また、図１２（ｂ）のレイアウトの場合には、ｐ側配線層１８と金属膜４１との金属膜４２を通じた電気的接続、およびｎ側配線層１９と金属膜４１との金属膜４２を通じた電気的接続が分断される。
その後、第２の面側に樹脂層３３が形成される。樹脂層３３は、図１５に示すように、凹部７１内にも埋め込まれる。
樹脂層３３を形成した後、エッチングにより基板（シリコン基板）１０を除去する。図１６は、基板１０を除去した後のウェーハ断面を表し、図１５とは上下を逆に図示している。
基板１０の除去により、半導体層１５の第１の面１５ａが露出する。第１の面１５ａには光取り出し効率を上げるため、微小凹凸が形成される。
基板１０の除去により、基板１０の凹部７１に形成された無機絶縁膜３６、金属膜４２、金属膜４１および樹脂層３３が、半導体層１５の第１の面１５ａよりも突出する。
基板１０を除去した後、第１の面１５ａ上に蛍光体層４０が形成される。図１７に示すように、蛍光体層４０は、第１の面１５ａから突出した無機絶縁膜３６の側面及び上面上にも密着層８１を介して形成される。
したがって、蛍光体層４０に、半導体層１５の側面１５ｃに続く側面６６を有する段部６５が形成される。
蛍光体層４０を形成した後、無機絶縁膜３６及び樹脂層３３が半導体層１５の第１の面１５ａよりも突出している部分で、図１７に示すように、蛍光体層４０、無機絶縁膜３６および樹脂層３３を切断し、複数の半導体発光装置に個片化する。
図１８（ａ）及び（ｂ）は、第２実施形態の変形例の半導体発光装置の模式平面図である。
図１９は、図１８（ａ）におけるＡ−Ａ’拡大断面図である。
この半導体発光装置においても、図１９に示すように、半導体層１５の端部に、蛍光体層４０の段部６５が設けられ、その段部６５の側面６６は半導体層１５の側面１５ｃに続いて形成されている。
そして、その段部６５を覆うように、無機絶縁膜３６、金属膜４２および金属膜４１が形成されている。それら無機絶縁膜３６、金属膜４２および金属膜４１は、発光層１２ａを含まない第１の半導体層１１を分断している。
したがって、発光層１２ａを含む半導体層１５の側面１５ｃの外側に、無機絶縁膜３６、金属膜４２および金属膜４１を介して、第１の半導体層１１が設けられている。
図１８（ａ）に示すように、第１の半導体層１１を分断する金属膜４１は、半導体層１５の側面１５ｃの周囲を連続して囲み、且つｎ側配線層１９と一体に形成されている。したがって、金属膜４１はｎ側配線層１９と電気的に接続されている。
あるいは、図１８（ｂ）に示すように、金属膜４１はｎ側配線層１９と分離され、ｎ側配線層１９と電気的に接続していなくてもよい。
金属膜４１の外側に形成された第１の半導体層１１は、図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、金属膜４１の周囲を連続して囲んでいる。金属膜４１の外側に形成された第１の半導体層１１には、ｎ側電極１４及びｎ側パッド１７は形成されず、第１の半導体層１１の表面は無機絶縁膜３６で覆われている。
図１９に示す半導体発光装置においても、金属膜４２及び金属膜４１は、発光層１２ａから放射される光に対して遮光性を有する。したがって、半導体層１５の側面１５ｃから、発光層１２ａの発光光（例えば青色光）が、蛍光体層４０を通過せずに、もれることによる色割れを低減でき、半導体発光装置をどの方向から見ても均一な色が得られる。
また、金属膜４２は、発光層１２ａの発光光に対して高い反射率を有するアルミニウムを含む。したがって、発光層１２ａから半導体層１５の側面１５ｃに到達した横方向の光を、金属膜４２によって上方の蛍光体層４０側に反射させて、高い光取り出し効率を実現できる。また、半導体層１５の側面１５ｃには、無機絶縁膜３６が形成されているため、条件によっては、第１の半導体層１１と無機絶縁膜３６との界面で全反射させることが可能である。
また、テーパー形状の側面１５ｃにより、側面１５ｃへの入射光を蛍光体層４０に向けて効果的に反射することができ、半導体層１５内部での自己吸収ロスを低減できる。
また、第２の面に対する半導体層１５の側面１５ｃの傾斜角度（図１９においてθ１）と、第１の面１５ａに対する蛍光体層４０の段部６５の側面６６の傾斜角度（図１９においてθ２）とを適切に設定することで、半導体発光装置から外部に放出される光の指向性を制御することができる。
例えば、θ１よりもθ２を小さくすると、θ１よりもθ２を大きくする場合に比べて、指向性を狭くできる。逆に、θ１よりもθ２を大きくすると、θ１よりもθ２を小さくする場合に比べて、指向性を広くできる。
無機絶縁膜３６は、半導体層１５、蛍光体層４０および金属膜４２に対して高い密着力を有する。したがって、半導体層１５の側面１５ｃ、および蛍光体層４０の段部６５の側面６６が、金属膜４２及び金属膜４１で覆われた状態の信頼性が高まる。
図１９の構造を形成するにあたって、図３（ｄ）に示す工程までは、前述した第１実施形態と同様に進められる。すなわち、例えばシリコン基板である基板１０上における素子分離領域となる部分に予め犠牲層５１を形成した状態で、半導体層１５を基板１０上に形成する。半導体層１５は、犠牲層５１によってすでに複数に素子分離された状態で基板１０上に形成される。したがって、電極１３、１４やパッド１６、１７などを形成した後に半導体層１５を分離する加工が不要であり、素子分離工程を簡略化できる。
犠牲層５１を除去した後、半導体層１５を分離する溝５６の下の基板１０をエッチングして、図２０に示すように、基板１０の表面側に凹部７２を形成する。このとき、発光層１２ａを含む隣り合う半導体層１５の間に、発光層１２ａを含まない第１の半導体層１１が残るように、２つの凹部７２が形成される。２つの凹部７２の間の基板１０上に第１の半導体層１１が残される。凹部７２における半導体層１５側の側面７２ａは、半導体層１５の側面１５ｃに続いている。
あるいは、犠牲層５１を用いずに基板１０の全面にわたって半導体層１５を形成した後、マスクを用いたエッチングにより半導体層１５を基板１０上で複数に分離し、続けて、分離された半導体層１５間の溝の下の基板１０を前記マスクを用いてエッチングして、基板１０に凹部７２を形成してもよい。
そして、第１実施形態と同様、半導体層１５の第２の面上に、ｐ側電極１３、ｎ側電極１４、ｐ側パッド１６およびｎ側パッド１７が形成され、さらに無機絶縁膜３６が形成される。無機絶縁膜３６は、図２１に示すように、半導体層１５の側面１５ｃ、その側面１５ｃに続く凹部７２の側面７２ａ、凹部７２の底面、および凹部７２の間の第１の半導体層１１の表面にも形成される。
無機絶縁膜３６上には金属膜４２が形成される。その金属膜４２上には図示しないめっきレジストが形成され、金属膜４２をシード層とした電解めっき法により、金属膜４２上にｐ側配線層１８、ｎ側配線層１９、金属膜４１が形成される。金属膜４１は、無機絶縁膜３６及び金属膜４２を介して、凹部７２内に埋め込まれる。
さらに、金属膜４２をシード層とした電解めっき法により、ｐ側配線層１８上にｐ側金属ピラー２１が、ｎ側配線層１９上にｎ側金属ピラー２２が形成される。
ｐ側金属ピラー２１及びｎ側金属ピラー２２を形成した後、金属膜４２の露出している部分をエッチングにより除去する。ｐ側配線層１８とｎ側配線層１９との金属膜４２を通じた電気的接続が分断される。また、図１８（ａ）のレイアウトの場合には、ｐ側配線層１８と金属膜４１との金属膜４２を通じた電気的接続が分断される。また、図１８（ｂ）のレイアウトの場合には、ｐ側配線層１８と金属膜４１との金属膜４２を通じた電気的接続、およびｎ側配線層１９と金属膜４１との金属膜４２を通じた電気的接続が分断される。
そして、樹脂層３３を形成した後、エッチングにより基板（シリコン基板）１０を除去する。図２２は、基板１０を除去した後のウェーハ断面を表し、図２１とは上下を逆に図示している。
基板１０の除去により、半導体層１５の第１の面１５ａが露出する。第１の面１５ａには光取り出し効率を上げるため、微小凹凸が形成される。
基板１０の除去により、基板１０の凹部７２に形成された無機絶縁膜３６、金属膜４２および金属膜４１が、半導体層１５の第１の面１５ａよりも突出する。また、金属膜４１の突出部の間の第１の半導体層１１の表面が露出する。
無機絶縁膜３６は、例えば数百ｎｍと非常に薄いため、金属膜４１と金属膜４１との間の部分で軟らかい樹脂層３３に支えられた無機絶縁膜３６が割れる可能性が懸念される。しかし、樹脂層３３上の無機絶縁膜３６は、樹脂層３３よりも硬い第１の半導体層１１で覆われ保護されている。したがって、基板１０の除去時や、第１の面１５ａの表面に微小凹凸を形成するフロスト処理時に、割れた無機絶縁膜３６を通じて、金属膜４２などが薬液でエッチングされてしまうことを抑制できる。
基板１０を除去した後、第１の面１５ａ上に蛍光体層４０が形成される。図２３に示すように、蛍光体層４０は、第１の面１５ａから突出した無機絶縁膜３６の側面及び上面上にも形成される。
したがって、蛍光体層４０に、半導体層１５の側面１５ｃに続く側面６６を有する段部６５が形成される。
蛍光体層４０を形成した後、金属膜４１の間の部分で、図２３に示すように、蛍光体層４０、第１の半導体層１１、無機絶縁膜３６および樹脂層３３を切断し、複数の半導体発光装置に個片化する。
なお、図１９の構造においても、図２８に示すように、半導体層１５の第１の面１５ａと蛍光体層４０との間に、密着層８１を設けてもよい。
図２４は、第２実施形態の半導体装置におけるｎ側電極１４とｐ側電極１３との平面レイアウトの他の例を示す模式平面図である。
図２４において、ｎ側電極１４、ｐ側電極１３、および半導体層１５の側面１５ｃを覆う金属膜４１の領域を斜線で表している。
半導体層１５の第２の面の中央に第１の半導体層１１が露出され、発光層１２ａを含まない非発光領域４が形成され、その非発光領域４上にｎ側電極１４が設けられている。
半導体層１５の第２の面において、非発光領域４の周囲には発光層１２ａを含む発光領域３が形成され、その発光領域３上にｐ側電極１３が設けられている。ｐ側電極１３は、半導体層１５の第２の面の平面視で、ｎ側電極１４の周囲を囲んでいる。ｎ側電極１４とｐ側電極１３との間には、絶縁膜が設けられている。
ｎ側電極１４およびｐ側電極１３上には、前述した無機絶縁膜３６が設けられ、その無機絶縁膜３６を貫通するｎ側ビアを通じて、ｎ側電極１４は無機絶縁膜３６上に設けられたｎ側配線層１９と接続されている。ｐ側電極１３は、無機絶縁膜３６を貫通するｐ側ビアを通じて、無機絶縁膜３６上に設けられたｐ側配線層１８と接続されている。
図２４のレイアウトにおいても、半導体層１５の側面１５ｃには、前述した無機絶縁膜３６および金属膜４２を介して、金属膜４１が設けられている。図２４では、金属膜４２は、ｎ側配線層１９と分離されているが、ｎ側配線層１９と接続されていてもよい。
また、前述した図１３または図１９の断面図に示すように、蛍光体層４０には、半導体層１５の側面１５ｃに続く段部６５が設けられている。その段部６５の側面６６にも、無機絶縁膜３６および金属膜４２を介して、金属膜４１が設けられている。
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。
３…発光領域、４…非発光領域、１０…基板、１１…第１の半導体層、１２…第２の半導体層、１２ａ…発光層、１３…ｐ側電極、１４…ｎ側電極、１５…半導体層、１５ｃ…半導体層の側面、１６…ｐ側パッド、１７…ｎ側パッド、１８…ｐ側配線層、１９…ｎ側配線層、２１…ｐ側金属ピラー、２２…ｎ側金属ピラー、３６…無機絶縁膜、４０…蛍光体層、４１，４２…金属膜、５１…犠牲層、５５…マスク層、５６…溝、６５…段部

Claims (9)

  1. 基板上に形成され、前記基板が除去された半導体層であって、第１の面と、その反対側の第２の面と、前記第１の面に続く側面と、発光層とを有する半導体層と、
    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ｐ側電極と、
    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ｎ側電極と、
    前記第ｐ側電極及び前記ｎ側電極を覆う絶縁膜と、
    前記絶縁膜上に設けられ、前記絶縁膜を貫通するｐ側ビアを通じて前記ｐ側電極と電気的に接続されたｐ側配線部と、
    前記絶縁膜上に設けられ、前記絶縁膜を貫通するｎ側ビアを通じて前記ｎ側電極と電気的に接続されたｎ側配線部と、
    前記第１の面上に設けられるとともに、前記半導体層の前記側面に続く段部を有する蛍光体層と、
    前記半導体層の前記側面および前記蛍光体層の前記段部の側面に設けられた金属膜と、
    を備えた半導体発光装置。
  2. 基板上に形成され、前記基板が除去された半導体層であって、第１の面と、その反対側の第２の面と、前記第１の面に続く側面と、発光層とを有する半導体層と、
    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ｐ側電極と、
    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ｎ側電極と、
    前記第ｐ側電極及び前記ｎ側電極を覆う絶縁膜と、
    前記絶縁膜上に設けられ、前記絶縁膜を貫通するｐ側ビアを通じて前記ｐ側電極と電気的に接続されたｐ側配線部と、
    前記絶縁膜上に設けられ、前記絶縁膜を貫通するｎ側ビアを通じて前記ｎ側電極と電気的に接続されたｎ側配線部と、
    前記第１の面上に設けられた蛍光体層と、
    前記半導体層の前記側面に設けられた無機絶縁膜と、
    前記無機絶縁膜を介して前記半導体層の前記側面に設けられた金属膜と、
    を備えた半導体発光装置。
  3. 前記無機絶縁膜の膜厚は、前記発光層の発光波長の１／２である請求項２記載の半導体発光装置。
  4. 前記半導体層の前記第１の面に凹凸が形成され、
    前記凹凸が形成された前記第１の面と前記蛍光体層との間に設けられ、前記半導体層よりも前記蛍光体層に対する密着力が高い密着層をさらに備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
  5. 基板上に、犠牲層を選択的に形成する工程と、
    前記基板における前記犠牲層が形成されていない素子領域上に、発光層を含む半導体層を形成する工程と、
    前記半導体層の表面側の一部の領域を選択的に除去し、前記半導体層の表面側に前記発光層を含まない非発光領域を形成する工程と、
    前記犠牲層を除去することで、前記基板上で前記半導体層を複数に分離する溝を形成する工程と、
    前記半導体層における前記非発光領域の表面上に、ｎ側電極を形成する工程と、
    前記半導体層における前記発光層を含む発光領域の表面上に、ｐ側電極を形成する工程と、
    を備えた半導体発光装置の製造方法。
  6. 前記犠牲層を、前記素子領域を連続して囲む平面パターンで形成する請求項５記載の半導体発光装置の製造方法。
  7. 前記溝内、前記ｐ側電極上及び前記ｎ側電極上に、前記ｐ側電極に達する第１の開口と、前記ｎ側電極に達する第２の開口とを有する第１の絶縁層を形成する工程と、
    前記第１の絶縁層上及び前記第１の開口内に、ｐ側配線層を形成する工程と、
    前記第１の絶縁層上及び前記第２の開口内に、ｎ側配線層を形成する工程と、
    をさらに備えた請求項５または６に記載の半導体発光装置の製造方法。
  8. 前記溝の下の前記基板をエッチングして前記基板に凹部を形成する工程と、
    前記凹部の側面および前記凹部の前記側面に続く前記半導体層の側面に、金属膜を形成する工程と、
    をさらに備えた請求項５〜７のいずれか１つに記載の半導体発光装置の製造方法。
  9. 前記金属膜を形成する前に、前記凹部の前記側面および前記半導体層の前記側面に無機絶縁膜を形成する工程をさらに備え、
    前記金属膜は、前記無機絶縁膜を介して、前記凹部の前記側面および前記半導体層の前記側面に形成される請求項８記載の半導体発光装置の製造方法。
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