JP2014096560A - 半導体発光素子アレイおよび車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた光出力特性を有する半導体発光素子アレイを提供する。
【解決手段】半導体発光素子アレイ１００は、絶縁性表面を有する支持基板１０と、支持基板の絶縁性表面上に形成された、第１の接着金属領域１２ａと、第１の接着金属領域と間隔を空けて設けられた第２の接着金属領域１２ｂと、を含む接着金属パターンと、第１の接着金属領域に接続された第１の下側電極３を有し、支持基板上に支持された第１の半導体発光素子１０１ａと、第２の接着金属領域に接続された第２の下側電極３を有し、支持基板上に支持された第２の半導体発光素子１０１ｂと、支持基板の絶縁性表面上に形成され、表面に光反射性金属層５を有し、第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子との間に光反射表面を構成する金属層１２ｃとを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体発光素子アレイ、およびそれを用いた車両用灯具に関する。

ＧａＮ（ガリウム・窒素）等の窒化物半導体を用いた半導体発光素子（ＬＥＤ）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。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、発熱の抑制ないし輝度ムラの均一化の観点から、一般的に、複数の半導体発光素子を電気的に直列に接続して用いる（直列接続型半導体発光素子アレイ）。

直列接続型半導体発光素子アレイは、支持基板上に複数の半導体発光素子が配列した構成を備える。半導体発光素子は、少なくともｐ型半導体層、発光のための活性層（発光層）、および、ｎ型半導体層が積層する構成を備える。複数の半導体発光素子各々は、たとえばｐ型半導体層が支持基板側（下面）になり、ｎ型半導体層が支持基板とは反対側（上面）になるように形成される。また、相互に隣接する半導体発光素子において、一方の半導体発光素子の上面（ｎ型半導体層）と、他方の半導体発光素子の下面（ｐ型半導体層）と、を電気的に接続する配線層が形成される。

米国特許第７９８５９７０号明細書

本発明の目的は、優れた光出力特性を有する半導体発光素子アレイを提供することにある。

本発明の主な観点によれば、
絶縁性表面を有する支持基板と；
前記支持基板の絶縁性表面上に形成され、第１の接着金属領域と、前記第１の接着金属領域と間隔をあけて設けられた第２の接着金属層と、を含む接着金属層パターンと；
前記第１の接着金属領域に接続された第１の下側電極を有し、前記支持基板上に支持された第１の半導体発光素子と；
前記第２の接着金属領域に接続された第２の下側電極を有し、前記支持基板上に支持された第２の半導体発光素子と；
前記支持基板の絶縁性表面上に形成され、表面に光反射性金属層を有し、前記第１の半導体素子と前記第２の半導体素子との間に光反射面を構成する金属層と；
を含む半導体発光素子アレイ
が提供される。

優れた光出力特性を有する半導体発光素子アレイを得ることができる。

図１Ａ〜図１Ｃは、参考例による半導体発光素子アレイを示す平面図および断面図である。 図２Ａおよび図２Ｂは、実施例による半導体発光素子アレイを示す平面図および断面図である。 、 、 および、 図３Ａ〜図３Ｎは、実施例による半導体発光素子アレイを製造する工程を示す断面図である。 図４Ａおよび図４Ｂは、実施例による半導体発光素子アレイを組み込んだ車両用灯具（ヘッドランプ）の構成を示す概念図である。

図１Ａは、参考例による半導体発光素子アレイ（ＬＥＤアレイ）２００を示す概略平面図である。なお、図中に示す各構成要素の相対的なサイズは、説明の便宜のために拡大縮小されており、実際のものとは異なっている。

参考例によるＬＥＤアレイ２００は、支持基板２１０と、支持基板２１０上に配列された、たとえば４つの半導体発光素子（ＬＥＤ素子）２０１とを含む構成である。ＬＥＤアレイ２００の平面形状は、たとえば、複数のＬＥＤ素子が配列する方向の幅が６０００μｍ、その方向と直交する方向の幅が１０００μｍ程度の矩形状である。

個々のＬＥＤ素子２０１は、ｎ型およびｐ型のＧａＮ系半導体を含む光半導体積層２０２を含み、光半導体積層２０２のｎ型半導体が第１電極２０８と電気的に接続し、光半導体積層２０２のｐ型半導体が第２電極２１１（２１６）と電気的に接続する。所定のＬＥＤ素子２０１の第１電極２０８は、その隣接するＬＥＤ素子の第２電極２１１と電気的に接続する。これにより、複数のＬＥＤ素子２０１は、電気的に直列に接続される。直列接続する複数のＬＥＤ素子２０１には、支持基板２１０の両端部に配置された給電パッド２１５，２１６を介して、電力が供給される。

図１Ｂおよび図１Ｃは、ＬＥＤアレイ２００の一部を示す拡大平面図、および、図１Ｂに示すＬＥＤアレイ２００のＩＣ−ＩＣ仮想線に沿う断面図である。以下、簡略化のため、支持基板２１０上に配列する複数のＬＥＤ素子のうち、所定のＬＥＤ素子（第１のＬＥＤ素子２０１ａ）、および、それに隣接するＬＥＤ素子（第２のＬＥＤ素子２０１ｂ）の構成を図示し、説明する。ただし、第１および第２のＬＥＤ素子以外のＬＥＤ素子も、同様の構成を有するものとする。

第１および第２のＬＥＤ素子２０１ａ，２０１ｂは、図１Ｂに示すように、たとえば、複数のＬＥＤ素子が配列する方向に延在する矩形状の平面形状を有している。ＬＥＤ素子の寸法は、たとえば、複数のＬＥＤ素子が配列する方向の幅が１４００μｍ程度であり、その方向と直交する方向の幅が９００μｍ程度である。第１電極２０８は、たとえば、複数のＬＥＤ素子が配列する方向に延在し、その方向と直交する方向に複数列配列するストライプ形状を有する。

第１および第２のＬＥＤ素子２０１ａ，２０１ｂ各々は、図１Ｃに示すように、ｐ型ＧａＮ層２２４，活性層２２３およびｎ型ＧａＮ層２２２を含むＧａＮ系光半導体積層２０２と、光半導体積層２０２のｐ型ＧａＮ層２２４側（基板側、ないし図面下側）に形成されたｐ側電極２０３と、ｐ側電極２０３と同一平面上に並んで形成されたエッチストップ層２０４と、光半導体積層２０２のｎ型ＧａＮ層側（基板の反対側、ないし図面上側）に選択的に形成されたｎ側電極（第１電極）２０８と、を有している。なお、図中において、第２のＬＥＤ素子２０１ｂの各構成の符号は、便宜的に省略している。

エッチストップ層２０４は、ＬＥＤ素子（ないしＬＥＤアレイ）の製造工程のエッチングにおいて、エッチストッパとして機能する層である。エッチストップ層２０４は、電気絶縁性を有する。

第１および第２のＬＥＤ素子２０１ａ，２０１ｂ（ないし光半導体積層２０２）は、それらの側面が支持基板２１０に向かって徐々に、隣接するＬＥＤ素子に近づくような断面形状を有している。このような形状を、順テーパ形状と呼ぶこととする。

第１および第２のＬＥＤ素子２０１ａ，２０１ｂ各々は、表面に絶縁膜２０９が形成された支持基板２１０上に、第１の接着層２０５および第２の接着層２０６からなる接着層ないし融着層２１２を介して、支持される。融着層２１２は、電気伝導性を有し、ｐ側電極２０３と電気的に導通する。

ここで、図１Ｃ中右側の第１のＬＥＤ素子２０１ａと支持基板２１０とを融着し、第１のＬＥＤ素子２０１ａを支持する融着層２１２の領域を、第１の導電領域２１２ａと呼ぶこととする。また、図１Ｃ中左側の第２のＬＥＤ素子２０１ｂと支持基板２１０とを融着し、第２のＬＥＤ素子２０１ｂを支持する融着層２１２の領域を、第２の導電領域２１２ｂと呼ぶこととする。第１の導電領域２１２ａと、第２の導電領域２１２ｂとの間には支持基板２１０に達する窪みが形成された溝領域２１３が配置されており、第１および第２の導電領域２１２ａ，２１２ｂは、電気的に絶縁されている。

ＬＥＤ素子を覆って、支持基板上に電気絶縁性を有する保護膜２０７が、電極接続領域を除いて、形成されている。保護膜２０７は、第１および第２のＬＥＤ素子２０１ａ，２０１ｂの側面（光半導体積層２０２およびエッチストップ層２０４の側面）、第１および第２の導電領域２１２ａ，２１２ｂの側面、および、溝領域２１３の内面（ないし第１および第２の導電領域２１２ａ，２１２ｂの間に露出する支持基板２１０の表面）を覆う。導電領域２１２がエッチストップ層２０４の外側に張り出す露出領域２１１においては、保護膜２０７が除去され、接着層２０５が露出している。ｎ型ＧａＮ層２２２表面においては、周辺部を除いて、保護層２０７が除去され、ｎ型ＧａＮ層２２２が露出している。保護膜２０７の表面上に、配線電極２１４が形成されている。配線電極２１４は、溝領域２１３を跨いで、第２のＬＥＤ素子２０１ｂのｎ側電極２０８と、第１の導電領域２１２ａの露出領域２１１（つまり、第１のＬＥＤ素子２０１ａのｐ側電極２０３）と、を電気的に接続する。これにより、第１および第２のＬＥＤ素子２０１ａ，２０１ｂは、電気的に直列に接続される。

第１および第２のＬＥＤ素子２０１ａ，２０１ｂ（それらの光半導体積層２０２およびエッチストップ層２０４）および融着層１２の側面（第１および第２の導電領域２１２ａ，２１２ｂの側面ないし溝部２１３の内側面）において、それらを構成する各層の境界には段差が形成されうる。配線電極２１４の配線距離が長い場合、配線電極２１４の抵抗成分が大きくなり、配線電極２１４による電圧降下が大きくなる。
ＬＥＤ素子２０１ａ、２０１ｂの間の領域には、光半導体積層が存在せず、自発発光機能はない。発光状態を平面視すると、自発発光機能のない領域は、輝度の低い領域となる。

図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の実施例によるＬＥＤアレイ１００の一部を示す概略平面図、および、図２Ａに示すＬＥＤアレイ１００のＩＩＢ−ＩＩＢ仮想線に沿う断面図である。以下、図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら、本発明の実施例によるＬＥＤアレイの構成について説明する。

実施例によるＬＥＤアレイ１００は、参考例によるＬＥＤアレイと同様に、簡略化して示す。相互に隣接する第１および第２のＬＥＤ素子１０１ａ，１０１ｂを含む複数のＬＥＤ素子が、表面にＳｉＯ_２等の絶縁膜９が形成されたＳｉ等の支持基板１０上に配列した構成を有する。第１および第２のＬＥＤ素子１０１ａ，１０１ｂ各々は、支持基板１０上に、第１および第２の接着層５，６からなる接着層ないし融着層１２を介して、支持される。第１の接着層５は、たとえばＡｕ層で形成され、第２の接着層６は、たとえばＡｕ−Ｓｎ層を含む。また、第１および第２のＬＥＤ素子１０１ａ，１０１ｂ各々は、ｐ型ＧａＮ層２４、活性層２３、およびｎ型ＧａＮ層２２を含む光半導体積層２と、Ａｇ層等のｐ側電極３と、ＳｉＯ_２のエッチストップ層４と、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕ積層等のｎ側電極８と、を含む。

ここで、第１のＬＥＤ素子１０１ａを支持し、かつ、そのｐ側電極３と電気的に導通する融着層１２の領域を、第１の導電領域１２ａと定義し、第２のＬＥＤ素子１０１ｂを支持し、かつ、そのｐ側電極３と電気的に導通する融着層１２の領域を、第２の導電領域１２ｂと定義する。さらに、融着層１２において、第１および第２の導電領域１２ａ，１２ｂの間に位置する領域を、第３の導電領域１２ｃと定義する。第１の導電領域１２ａと第３の導電領域１２ｃとは連続的に形成されており、第１および第３の導電領域１２ａ，１２ｃは電気的に導通する。また、第２の導電領域１２ｂと第３の導電領域１２ｃとの間には、溝領域１３が当該２つの領域を完全に分断し、直接的に接続する部分がないよう配置されている。このため、溝領域１３が絶縁領域として機能し、第２および第３の導電領域１２ｂ，１２ｃは、直接的には電気的に絶縁されている。第１および第２の導電領域１２ａ，１２ｂは、平面視において、それぞれ第１および第２のＬＥＤ素子１０１ａ，１０１ｂと重なる部分を有している。第３の導電領域１２ｃは、平面視において、第１および第２のＬＥＤ素子１０１ａ，１０１ｂの中間領域において、上方に露出する部分を有している。

第１のＬＥＤ素子１０１ａのｐ側電極３は、第１の導電領域１２ａ上に配置されており、第１の導電領域１２ａおよび第３の導電領域１２ｃと電気的に導通している。第３の導電領域１２ｃが、第１のＬＥＤ素子１０１ａと第２のＬＥＤ素子１０ｂの間の領域に延在し、ＬＥＤ素子間の窪みを浅くし、窪みの底面に接着層５の表面を露出させている。

第２のＬＥＤ素子１０１ｂのｐ側電極３は、第２の導電領域１２ｂ上に配置されており、第２の導電領域１２ｂと電気的に導通し、第１のＬＥＤ素子１０１ａに接続された第３の導電領域１２ｃ（ないし第１の導電領域１２ａ）とは、溝領域１３および電気絶縁性を有するエッチストップ層４により、直接的には電気的に絶縁されている。

第２のＬＥＤ素子１０１ｂにおいて、光半導体積層２は、ｐ側電極３上に配置され、溝領域１３および第３の導電領域１２ｃ上方に張り出す張り出し部２ｃを有している。光半導体積層２のｐ型ＧａＮ層２４は連続層であり、ｐ側電極３に接続されているので、張り出し部２ｃは発光機能を有する。光半導体積層２の張り出し部２ｃは、電気絶縁性を有するエッチストップ層４を介して、融着層１２の第３の導電領域１２ｃに支持される。

第２のＬＥＤ素子１０１ｂの張り出し部２ｃの側面は、支持基板１０に向かって徐々に第１のＬＥＤ素子１０１ａに近づくように傾いて形成されている。配線電極１４は、張り出し部２ｃの側面に形成される絶縁性保護膜７表面に沿って延在し、第３の導電領域１２ｃと接触し、第２のＬＥＤ素子１０１ｂのｎ側電極８と第３の導電領域１２ｃとを電気的に接続する。第２の導電領域１２ｂから、第２のＬＥＤ素子１０１ｂのｐ側電極３および光半導体積層２を貫通する電流経路は、配線電極１４を介して、第３の導電領域１２ｃと電気的に接続される。これにより、第１および第２のＬＥＤ素子１０１ａ，１０１ｂが、電気的に直列に接続される。

実施例によるＬＥＤアレイ１００は、第２のＬＥＤ素子１０１ｂにおける光半導体積層２の張り出し部２ｃ下方に、（絶縁層であるエッチストップ層４を介して）溝領域１３が配置される。第２のＬＥＤ素子１０１ｂのｐ側電極３に接続される第２の導電層１２ｂは、溝領域１３によって第３の導電領域１２ｃから電気的に分離される。第１と第２のＬＥＤ素子１０１ａ、１０１の光半導体積層２を分離する分離溝は、第３の導電領域１２ｃまでの深さでよく、浅くできる。配線電極１４は、溝領域１３を跨がずに、第１の導電領域１２ａと連続する第３の導電領域１２ｃに電気的に接続される。配線電極１４の構成を簡略化できる。
第１、第２のＬＥＤ素子１０１ａ、１０２ｂ間の領域下方に配置された第３の導電領域１２ｃの表面層は、たとえばＡｕの接着層５で形成され、配線電極１４に対する接続領域を提供すると共に、光学的反射鏡機能を示す。

図３Ａ〜図３Ｎを参照して、実施例によるＬＥＤアレイ１００の製造方法の例をについて説明する。

図３Ａに示すように、サファイアからなる成長基板１を準備し、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて窒化物系半導体からなる光半導体積層２を形成する。具体的には、例えば、サファイア基板１をＭＯＣＶＤ装置に投入後、サーマルクリーニングを行い、ＧａＮバッファ層２０及びアンドープのＧａＮ層２１を成長した後に、Ｓｉ等をドープした膜厚５μｍ程度のｎ型ＧａＮ層２２、ＩｎＧａＮ量子井戸層を含む多重量子井戸発光層（活性層）２３、Ｍｇ等をドープした膜厚０．５μｍ程度のｐ型ＧａＮ層２４を順次成長させる。成長基板１は、ＧａＮのエピタキシャル成長が可能な格子定数を有する単結晶基板であり、後工程においてレーザーリフトオフによる基板剥離を可能にするよう、ＧａＮ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、ＳｉＣ、ＺｎＯ等を用いても良い。

その後、図３Ｂに示すように、光半導体積層２表面（ｐ型ＧａＮ層２４表面）に、電子ビーム蒸着法により膜厚２００ｎｍのＡｇ層を形成し、リフトオフ法等によりパターニングして、所定形状のｐ側電極３を形成する。ｐ側電極３を反射電極として機能させるためには、ｐ側電極３として、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｄ及びこれらの合金を用いることが好ましい。また、ｐ側電極３と光半導体積層２表面との間には、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などのオーミック接合層を挟んでもよい。オーミック接合層を挟む場合には、そのオーミック接合層の側面を反射電極としてのｐ側電極３で覆うなどしてもよい。

次に、図３Ｃに示すように、ｐ側電極３の周辺の光半導体積層２上（ｐ型ＧａＮ層２４上）に、スパッタ法を用いてｐ側電極３と同じ膜厚のＳｉＯ_２からなる絶縁性エッチストップ層４を形成する。エッチストップ層４は、図３Ｋを参照して後述するエッチング工程においてエッチストッパとして機能する。さらに、エッチストップ層４は、前述したように、最終的に製造されるＬＥＤアレイにおいて、ｐ側電極３ないし光半導体積層２（特にその張り出し部２Ｃ，図２Ｂ参照）と第３の導電領域１２ｃとを直接的には電気的に絶縁しつつ、光半導体積層２（特にその張り出し部）を支持する機能を果たす。

次に、図３Ｄに示すように、ｐ側電極３及びエッチストップ層４を含む領域に、スパッタ法を用いて膜厚２００ｎｍのＡｕ層を形成し、リフトオフ法等によりパターニングして、所定形状の第１の接着層５を形成する。ここで、第１の接着層５は、エッチストップ層４上の一部に、間隙５ｚが設けられるようにパターニングされる。Ａｕ層で形成された第１の接着層５は、融着接合を行える接着性を有すると共に、光に対して高い反射性を有する。

なお、ｐ側電極３及びエッチストップ層４を含む領域に、拡散防止層等を形成してから第１の接着層５を形成するようにしても良い。拡散防止層はｐ側電極３に用いた材質の拡散を防止するためのもので、ｐ側電極３にＡｇを含む場合には、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｕ及びこれらの合金を用いることができる。

次に、図３Ｅに示すように、Ｓｉからなる支持基板１０を用意し、熱酸化処理を行い表面に絶縁膜（熱酸化ＳｉＯ_２膜）９を形成する。支持基板１０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、熱伝導率が高い材料が好ましい。例えば、Ｓｉ、ＡｌＮ、Ｍｏ、Ｗ、ＣｕＷ等を用いることができる。絶縁膜９の膜厚は、絶縁性を確保する目的を達成できる厚さであればよい。

次に、絶縁膜９上に抵抗加熱蒸着法を用いて膜厚１μｍのＡｕＳｎ（Ｓｎ：２０ｗｔ％）を含む第２の接着層６を形成する。第１の接着層５の材質と第２の接着層６の材質は、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。

図３Ｆ及び図３Ｇに示すように、第２の接着層６は、例えば、リフトオフ法を用いて形成することができる。まず、フォトレジスト（例えば、Ｃｌａｒｉａｎｔ Ｃｏ．製フォトレジストＡＺ５２００）を熱酸化処理した支持基板１０（絶縁膜９を表面に形成した支持基板１０）の全面に塗布し、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。次いで、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。次に、反転露光量６００ｍＪとして、ＵＶ光を支持基板１０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（第２の接着層６となる部分以外に）フォトレジストパターンＰＲ１を形成する。このように形成されたフォトレジストパターンＰＲ１は、周縁部が支持基板１０に対して逆テーパ形状となる。なお、使用するレジスト及びフォトリソグラフィの条件は、適宜変更可能である。

次に、抵抗加熱蒸着法を用いて、たとえば、Ｔｉ（１５０ｎｍ）／Ｎｉ（５０ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）／Ｐｔ（２００ｎｍ）／ＡｕＳｎ（１０００ｎｍ、Ｓｎ：２０ｗｔ％）からなる金属積層６を成膜し、その後、リフトオフによって、図３Ｇに示すような端部が支持基板１０に対して順テーパ形状となる第２の接着層６を形成する。フォトレジストパターンＰＲ１が形成されていた領域は、間隙６ｚとなる。なお、第２の接着層６は、リフトオフ法以外にも、ドライエッチング法、ないし、ウエットエッチング法などを用いても形成することができる。

次に、図３Ｈに示すように、第１の接着層５と第２の接着層６とを、第１の接着層５の間隙５ｚと第２の接着層６の間隙６ｚが重なるように接触させ、圧力３ＭＰａで加圧した状態で３００℃に加熱して１０分間保持する。その後、室温まで冷却することにより融着接合を行う。この融着接合により融着層１２が形成される。また、第１の接客層５の間隙５ｚと第２の接着層６の間隙６ｚが一体化して、融着層１２を複数の領域に分割する溝領域１３が形成される。

その後、図３Ｉに示すように、ＵＶエキシマレーザの光をサファイア基板１の裏面側から照射し、バッファ層２０を加熱分解することで、レーザーリフトオフによるサファイア基板１の剥離を行う。なお、基板１の剥離あるいは除去は、エッチング等の別の手法を用いてもよい。

次に、図３Ｊに示すように、レーザーリフトオフにより発生したＧａを熱水などで除去し、その後塩酸で表面処理する。これにより、ｎ型ＧａＮ層２２が露出する。表面処理には窒化物半導体をエッチングできるものであればよく、リン酸、硫酸、ＫＯＨ、ＮａＯＨなどの酸やアルカリなどの薬剤も用いることができる。また、表面処理はＡｒプラズマや塩素系プラズマを用いたドライエッチングや、研磨などで行ってもよい。さらに、ｎ型ＧａＮ層２２の表面をＲＩＥ等のドライエッチング装置を用いたＣｌ、Ａｒ処理又は、ＣＭＰ研磨装置を用いて平滑化を行いレーザー痕やレーザーダメージ層を除去する。なお、光取り出し効率を向上させる為に露出したｎ型ＧａＮ層２２表面には、凹凸加工を施す（光取り出し構造、ないしマイクロコーン構造を形成する）ようにしても良い。

次に、図３Ｋに示すように、光半導体積層２上に所定パターンのフォトレジストＰＲ２を形成する。その後、塩素ガスを用いたドライエッチング法により、フォトレジストＰＲ２から露出した光半導体積層２の端部をエッチストップ層４が露出するまでエッチングする。これにより、光半導体積層２が複数領域に分割される。分割された光半導体積層２の側面は、支持基板１０に対して順テーパ形状になる。

次に、図３Ｌに示すように、フォトレジストによりマスクパターンＰＲ３を形成し、エッチストップ層４をエッチングする。マスクパターンＰＲ３は、光半導体積層２の上面及び側面を覆うとともに、エッチストップ層４の上面を少し覆うように形成する。エッチング処理は、例えば、ＣＦ_４ガスを用いたドライエッチングにより行うことができる。この処理により、光半導体積層２の最上面から、融着層１２の第３の導電領域１２ｃまでが、一連の順テーパ形状に加工される。

次に、図３Ｍに示すように、上述した工程で形成した素子の上面全体に、化学気相堆積（ＣＶＤ）等によりＳｉＯ_２からなる保護膜７を形成し、その後、光半導体積層２上に形成された保護膜７の一部及び第３の導電領域１２ｃ上に形成された保護膜７の一部を、緩衝フッ酸を用いてエッチングして、光半導体積層２の表面（ｎ型ＧａＮ層２２の表面）の一部及び第３の導電領域１２ｃを露出させる。

次に、図３Ｎに示すように、電子ビーム蒸着法により、膜厚１ｎｍのＴｉ層、膜厚２００ｎｍのＡｌ層、膜厚１００ｎｍのＴｉ層、膜厚２μｍのＡｕ層をこの順序で積層し、リフトオフによってパターニングすることにより、ｎ型ＧａＮ層２２とオーミック接続するｎ側電極８、および、ｎ側電極８と第３の導電領域１２ｃとを接続する配線電極１４を形成する。ｎ側電極８および配線電極１４は、ｎ型ＧａＮ層２２の上面から連続して、光半導体積層２およびエッチストップ層４の順テーパ形状の側面上に、保護膜７を介して形成されている。ｎ側電極８および配線電極１４の表面は、厚さ２μｍのＡｕ層で形成されるので、第３の導電領域１２ｃ同様、光反射性を有する。

その後、支持基板１０をレーザースクライブ又は、ダイシングにより分割する。以上により、第１および第２のＬＥＤ素子１０１ａ，１０１ｂを含む複数のＬＥＤ素子を含むＬＥＤアレイが完成する。なお、青色ＧａＮの発光素子を白色化する場合には、発光素子を封止充填する樹脂に蛍光体（例えば、黄色発光）を入れる。蛍光体を含む樹脂はＬＥＤ素子が存在しない基板表面も覆う。ＬＥＤアレイの光半導体積層２から青色発光が生じ、封止樹脂中の蛍光体にも照射される。青色光を照射された蛍光体から黄色発光が生じる。光半導体積層２のない領域では青色発光は生じないが、青色光が蛍光体を照射すれば蛍光体から黄色発光は生じる。Ａｕ層等の接着層５に入射した光は反射され、その分輝度が向上する。

実施例によるＬＥＤアレイ１００は、複数のＬＥＤ素子が配列する方向と直交して配列する複数のｎ側電極８が、それぞれ第３の導電領域１２ｃと電気的に接続する構成であった。しかしながら、本発明はこの構成に限ったものではない。

図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の実施例によるＬＥＤアレイ１００を組み込んだ車両用灯具（ヘッドランプ）５０の構成を表す概念図である。

図４Ａは、照射用光学系５１として、照射レンズ１０５を使用した例である。照射レンズ１０５は、ＬＥＤアレイ１００の光源像１０６が、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン（照射面）１０７上に投影されるように設定されている。

照射光学系５１は、図４Ｂに示すようにマルチリフレクタ（反射面）１０３と照射レンズ１０５を用いても良い。図４Ｂに示すヘッドランプ５０は、ＬＥＤアレイ１００の発光面を覆うように配置された蛍光体層（波長変換層）１０８からなる光源１０２と、複数の小反射領域に区画されたマルチリフレクタである反射面１０３、シェード１０４及び照射レンズ１０５を含む照射光学系５１とを含んで構成される。

図４Ｂに示すように、光源１０２は、照射方向（発光面）が上向きとなるように配置され、反射面１０３は、第１焦点が光源１０２近傍に設定され、第２焦点がシェード１０４の上端縁近傍に設定された回転楕円形の反射面であり、光源１０２からの光が入射するように、光源１０２の側方から前方にかけての範囲を覆うように配置されている。

反射面１０３は、図４Ｂに示すように、光源１０２のＬＥＤアレイ１００の光源像１０６を所定の配光形状で車両前方に照射し、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーン（照射面）１０７上に、ＬＥＤアレイ１００の光源像１０６が投影されるように構成されている。

シェード１０４は、反射面１０３からの反射光の一部を遮光してヘッドランプに適したカットオフラインを形成するための遮光部材であり、上端縁を照射レンズ１０５の焦点近傍に位置させた状態で照射レンズ１０５と光源１０２の間に配置されている。

照射レンズ１０５は、車両前方側に配置され、反射面１０３からの反射光を照射面１０７上に照射する。

以上、実施例、及び応用変形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。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。

１…成長基板、２…光半導体積層（ＧａＮ系発光部）、３…ｐ側電極（反射電極）、４…エッチストップ層、５…第１の接着層、６…第２の接着層、７…保護膜、８…ｎ側電極、９…絶縁層、１０…支持基板、１１…ｎ側電極、１２…融着層、１２ａ〜１２ｃ…第１〜第３の導電領域、１３…溝領域、１４…配線電極、２０…バッファ層、２１…アンドープＧａＮ層、２２…ｎ型ＧａＮ層、２３…活性層（発光層）、２４…ｐ型ＧａＮ層、５０…車両用灯具（ヘッドランプ）、５１…投射光学系、１００…ＬＥＤアレイ（実施例）、１０１…ＬＥＤ素子、１０８…蛍光体層（波長変換層）、１０２…光源、１０３…反射面、１０４…シェード、１０５…照射レンズ、１０６…光源像、１０７…照射面、１５０…ＬＥＤアレイ（変形例）。

Claims (5)

1. 支持基板と；
   前記支持基板の表面上に形成されは、第１の接着金属領域と、前記第１の接着金属領域と間隔を空けて設けられた第２の接着金属領域と、を含む接着金属パターンと；
   前記第１の接着金属領域に接続された第１の下側電極を有し、前記支持基板上に支持された第１の半導体発光素子と；
   前記第２の接着金属領域に接続された第２の下側電極を有し、前記支持基板上に支持された第２の半導体発光素子と；
   前記支持基板の表面上に形成され、表面に光反射性金属層を有し、前記第１の半導体発光素子と前記第２の半導体発光素子との間に光反射表面を構成する金属層と；
   を含む半導体発光素子アレイ。
2. 前記金属層は、前記接着金属パターンと同じ積層構造を有する請求項１記載の半導体発光素子アレイ。
3. 前記支持基板は絶縁性表面を有し、前記金属層は、前記第１の接着金属領域と電気的に接続され、前記第２の接着金属領域からは分離されている請求項２記載の半導体発光素子アレイ。
4. 前記第１、第２の半導体素子は、下面に選択的に形成された第１、第２の絶縁パターンを有し、
   前記金属層は、前記第２の半導体発光素子下方にまで延在し、前記第２の絶縁パターンを介して前記第２の半導体発光素子を支持する請求項３記載の半導体発光素子アレイ。
5. 請求項１〜４いずれか１項記載の半導体発光素子アレイと、
   前記第１、第２の半導体発光素子を覆って前記支持基板上に形成された蛍光体含有封止樹脂層と、
   前記半導体発光素子アレイの照射像を所定の配光形状で照射する光学系と、
   を有する車両用灯具。