JP2018190896A

JP2018190896A - 発光装置の製造方法

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Publication number: JP2018190896A
Application number: JP2017094010A
Authority: JP
Inventors: 浩史西山; Hiroshi Nishiyama; 真一大黒; Shinichi Oguro
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2037-05-10
Also published as: JP6879042B2

Abstract

【課題】発光部と非発光部の輝度の差がより明確な発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】発光装置の製造方法は、基板と、前記基板の一方の主面に２次元に配置され、それぞれが発光部を有する複数の半導体積層体と、を有するウエハを準備する工程と、前記基板のうち平面視において前記複数の発光部の間に位置する部分を除去して、前記基板に溝部を形成する工程と、前記溝部に光反射性部材を充填する工程と、除去されずに残った基板を除去する工程と、を有する。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、発光装置の製造方法に関する。

基板と、基板上の半導体積層体とを有する半導体発光素子が知られている。半導体発光素子中の半導体積層体は、一般に、基板上に成長させたｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、これらの間の活性層とを含む。ｎ型半導体層上およびｐ型半導体層上には、給電のための電極等が設けられる。

半導体積層体を同一基板上の複数箇所に配置した構造が提案されている。例えば下記の特許文献１は、マトリクス状に配置された複数の青色発光部を含む発光装置を開示している。

特開２０１５−０２６７３１号公報

発光状態の発光部と非発光状態の発光部との輝度の差がより明確な発光装置が求められている。

本発明は、発光部と非発光部の輝度の差がより明確な発光装置の製造方法を提供する。

本発明の一態様の波長変換部材の製造方法は、基板と、前記基板の一方の主面に２次元に配置され、それぞれが発光部を有する複数の半導体積層体と、を有するウエハを準備する工程と、前記基板のうち平面視において前記複数の発光部の間に位置する部分を除去して、前記基板に溝部を形成する工程と、前記溝部に光反射性部材を充填する工程と、除去されずに残った基板を除去する工程と、を有する。

本発明の一態様の発光装置の製造方法によれば、発光部と非発光部の輝度の差がより明確な発光装置を比較的簡便に製造することができる。

本発明のある実施形態による製造方法によって得られる例示的な発光装置の模式的な上面図である。図１に示す発光装置１００の模式的な底面図である。図３Ａは、図１のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ’断面の一例を模式的に示す図である。図３Ａは、図１のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ’断面の一例を模式的に示す図である。本発明のある実施形態による発光装置の製造方法の概略を示すフローチャートである。本発明のある実施形態による発光装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。本発明のある実施形態による発光装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。本発明のある実施形態による発光装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。本発明のある実施形態による発光装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。本発明のある実施形態による発光装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。本発明のある実施形態による発光装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。溝部を形成した後の、半導体積層体１２０のアレイの一部を拡大して示す模式的な上面図である。本発明のある実施形態による発光装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。本発明のある実施形態による発光装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。溝部の底面の位置を反射層の上面の位置に揃えた発光装置を、図１に示すＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ’線の位置で切断したときの模式的な断面図である。溝部の底面の位置を反射層の上面の位置に揃えた発光装置を、図１に示すＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ’線の位置で切断したときの模式的な断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、例示であり、本発明は、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序などは、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。

まず、図１、図２、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、本実施形態の製造方法によって得られる発光装置１００の構成を説明する。参考のために、図１、図２、図３Ａおよび図３Ｂには、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸が示されている。その他の図面においても、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を示すことがある。

図１は、発光装置１００に関する模式的な上面図である。図１は、発光装置１００の模式的な底面図である。図３Ａは、図１のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ’線の位置で発光装置１００を切断したときの断面を模式的に示し、図３Ｂは、図１のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ’線の位置で発光装置１００を切断したときの断面を模式的に示す。後述するように、発光装置１００は、底面側に光反射性樹脂層１９０を有しているが、図２では、説明の便宜のために、この光反射性樹脂層１９０を除いて発光装置１００の構造を図示している。

発光装置１００では、複数の半導体積層体１２０が２次元に配置されている。半導体積層体１２０は、第１の半導体層であるｎ型半導体層１２２ｎおよび第２の半導体層であるｐ型半導体層１２２ｐを含む。なお、図３Ａ及び図３Ｂでは、隣接する半導体積層体１２０において、ｐ型半導体層１２２ｐは完全に離間しているのに対して、ｎ型半導体層１２２ｎは部分的に繋がっている。しかし、１つの半導体構造体１２０に含まれるｎ型半導体層１２２ｎの主要部は半導体構造１２０ごとに離間しているので、ここでは、図３Ａ及び図３Ｂに示すようにｎ型半導体層１２２ｎが部分的に繋がったような構造であっても、隣接する半導体積層体１２０を個々のものとして扱うものとする。

この例では、半導体積層体１２０のそれぞれは、上面視において正方形状を有している。正方形状の一辺の長さは、例えば、１５μｍ以上６００μｍ以下程度の範囲であり得る。半導体積層体１２０は、ｎ側電極１３６ｎ及びｐ側電極１３６ｐをさらに含み、各半導体積層体１２０のそれぞれが一つの発光素子として機能する。なお、この例では、発光装置１００の外形も正方形状である。正方形状の発光装置１００の一辺のサイズは、例えば４．２ｍｍ程度であり得る。もちろん、発光装置１００中の半導体積層体１２０の数および形状は、任意に設定可能であり、発光装置１００の形状も任意に設定してよい。また、発光装置１００中の半導体積層体の形状およびサイズは、これらの全てに共通であってもよいし、異なる形状および／またはサイズの半導体積層体１２０が発光装置１００中に混在していてもよい。

発光部１００ｅは、各半導体積層体１２０のうち、第１の半導体層及び第２の半導体層が重なる部分である。各半導体積層体１２０は、それぞれが１つの発光部１００ｅを含む。図３Ａに示すように、半導体積層体１２０は、ｎ型半導体層１２２ｎがｐ型半導体層１２２ｐによって覆われていない第１領域Ｒ１と、ｐ型半導体層１２２ｐによって覆われた第２領域Ｒ２とを含む。この第２領域Ｒ２は、ｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層が順に積層されており、上述した発光部１００ｅに相当する。

図１に示す例において、発光装置１００は、行方向および列方向に沿って発光部１００ｅがそれぞれ８個ずつ配置された、合計６４個の発光部１００ｅを含む。なお、本明細書において、「行方向」は、複数の発光部１００ｅの行が延びる方向（図１では紙面の左右方向）を指し、「列方向」は、複数の発光部１００ｅの列が延びる方向（図１では紙面の上下方向）を指す。

図１に例示する構成において、互いに隣接する２つの発光部１００ｅは、互いに分離されており、互いに隣接する２つの発光部１００ｅの間に、後述の反射層１３０の一部が介在している。ここでは、発光部１００ｅのマトリクス状の配置に対応して、互いに隣接する２つの発光部１００ｅ間に反射層１３０の一部がグリッド状に現れている。反射層１３０のうち、互いに隣接する２つの発光部１００ｅの間に現れた部分の幅Ｗは、例えば１μｍ以上１０００μｍ以下程度の範囲に適宜設定され得る。

互いに隣接する２つの発光部１００ｅが反射層１３０によって分離されることにより、例えば、互いに隣接する２つの発光部１００ｅの一方が点灯され、他方が消灯されている場合に、反射層１３０を跨ぐ光の漏れ込みを低減できる。これにより、点灯された発光部１００ｅによって描かれる図形、文字等のパターンを認識しやすくなるので有益である。以下、発光装置１００中、発光部１００ｅの繰り返し構造が位置する領域を表示領域Ｒｒと呼ぶことがある。表示領域Ｒｒ中の発光部１００ｅを例えば全て点灯させることによって、発光装置１００を面光源として利用することも可能である。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、半導体積層体１２０の上面には、複数の発光部１００ｅの間に光反射性部材２１０が設けられている。光反射性部材２１０は、発光部１００ｅを囲む開口を有する格子状に形成されている。光反射性部材２１０によって発光部１００ｅの光取り出し面が囲まれることで、発光部と非発光部の輝度の差をより明確にすることができる。なお、以下では、発光部と非発光部の輝度の差が明確になることを単に「見切り性が良い」などともいう。

発光装置１００は、複数の発光部１００ｅから構成される表示領域Ｒｒの外側に周辺領域Ｒｐを有し得る。図１に例示する構成において、周辺領域Ｒｐには、給電用の複数の端子部１００ｓおよび１００ｔが設けられている。この例では、表示領域Ｒｒの上側に、マトリクス状に配置された複数の発光部１００ｅの行方向に沿って８個の端子部１００ｓが直線状に並んでおり、表示領域Ｒｒの右側に、複数の発光部１００ｅの列方向に沿って８個の端子部１００ｔが直線状に並んでいる。言うまでもないが、端子部１００ｓの配置および端子部１００ｔの配置は、直線状に限定されない。

図２に示すように、発光装置１００は、複数の半導体積層体１２０の列毎に配置された複数の第１配線１６０ｗと、複数の半導体積層体１２０の行毎に配置された複数の第２配線１８０ｗとを有する。ここでは、各第１配線１６０ｗは、半導体積層体１２０のマトリクス状の配置の列方向に延び、列方向に配置された８個の発光構造１２０を互いに電気的に接続している。各第１配線１６０ｗは、列方向に沿って並ぶ半導体積層体１２０のｐ型半導体層に電気的に接続される。第１配線１６０ｗをｐ側配線と呼んでもよい。一方、各第２配線１８０ｗは、半導体積層体１２０のマトリクス状の配置の行方向に延び、行方向に並ぶ半導体積層体１２０のｎ型半導体層を互いに電気的に接続する。第２配線１８０ｗをｎ側配線と呼んでもよい。

この例では、各第１配線１６０ｗの一端は、周辺領域Ｒｐに配置された端子部１００ｓの位置（図１参照）まで延びている。同様に、各第２配線１８０ｗの一端は、周辺領域Ｒｐに配置された端子部１００ｔの位置（図１参照）まで延びている。

各第１配線１６０ｗおよび各第２配線１８０ｗは、これらの間に第２絶縁層１７０が介在されることによって互いに電気的に分離される。すなわち、図２は、いわゆるパッシブマトリクス駆動が可能な配線の構成を例示しており、このような配線の構成によれば、発光装置１００中の発光部１００ｅのうちの一部の発光部１００ｅを選択して電流を供給することができる。したがって、表示領域Ｒｒ中の一部の発光部１００ｅから選択的に光を出射させることができる。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、発光装置１００は、光反射性樹脂層１９０と、光反射性樹脂層１９０に支持され、それぞれが発光部１００ｅを有する複数の半導体積層体１２０と、複数の発光部１００ｅの間において半導体積層体の光反射性樹脂層１９０が設けられた側と反対側に設けられた光反射性部材２１０とを有する。

図３Ａに示すように、半導体積層体１２０のそれぞれは、ｎ型半導体層１２２ｎと、ｐ型半導体層１２２ｐと、ｎ型半導体層１２２ｎおよびｐ型半導体層１２２ｐに挟まれた活性層１２２ａと、ｐ型半導体層１２２ｐの上面の略全面を覆うように設けられた全面電極層１２４ｅとを含む。ｎ型半導体層１２２ｎには、ｎ側電極１３６ｎが接続されており、ｐ型半導体層１２２ｐには、全面電極層１２４ｅを介してｐ側電極１３６ｐが接続されている。ｎ側電極１３６ｎおよびｐ側電極１３６ｐは、反射層１３０を貫通している。なお、この例では、互いに隣接する半導体積層体１２０は、ｎ型半導体層１２２ｎによって繋がっている。光反射性部材２１０は、半導体積層体１２０の光反射性樹脂層１９０が設けられた側と反対側のｎ型半導体層１２２ｎの表面に形成される。

半導体積層体１２０としては、任意の波長の光を出射する構造を選択することができる。例えば窒化物系半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いてｎ型半導体層１２２ｎ、ｐ型半導体層１２２ｐおよび活性層１２２ａを形成することにより、青色、緑色の光を出射する半導体積層体が得られる。ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ等の半導体を含む半導体積層体を形成すれば、赤色の光が得られる。以下では、全ての半導体積層体１２０が青色光を出射する場合について説明するが、異なる色の光を出射する複数種の発光構造が含まれていてもよいことは言うまでもない。例えば、発光装置が、赤、青、緑の光をそれぞれ出射する３種の半導体積層体１２０を含んでいてもかまわない。

反射層１３０は、半導体積層体１２０の側部および底部を実質的に覆い、半導体積層体１２０から出射された光のうち、半導体積層体１２０の側部または底部に向かう光を、底部とは反対の方向（ここではｚの正方向）に向けて反射させる。反射層１３０は、例えば、単層もしくは複層の金属膜、または、２種以上の誘電体膜が積層された誘電体多層膜を含む。光の利用効率の観点からは、金属膜と比較して吸収を低減し得るので、反射層１３０として誘電体多層膜を用いると有益である。反射層１３０としての誘電体多層膜は、例えば、ＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜およびＮｂ２Ｏ５膜からなる群から選択された２種以上を含む。反射層１３０は、Ａｌ２Ｏ３を含んでいてもよい。反射層１３０として金属膜を適用する場合、反射層１３０の材料として、例えばＴｉ、Ａｌ、Ａｇ等を用いることができる。

図３Ａおよび図３Ｂに例示する構成において、半導体積層体１２０の底部側（発光装置１００の底面側といってもよい。）には、さらに光反射性樹脂層１９０が配置されている。光反射性樹脂層１９０は、例えば、光反射性のフィラーが分散された樹脂層であり、反射層１３０と同様に、下方に向かう光を底部とは反対の方向に向けて反射させる機能を有する。光反射性樹脂層１９０の、半導体積層体１２０からの光に対する反射率は、例えば６０％以上である。半導体積層体１２０からの光に対する反射率は、７０％以上、８０％または９０％以上であってもよく、適宜に設定され得る。

反射層１３０と、光反射性樹脂層１９０との間には、第１絶縁層１５０Ａ、ｐ側配線層１６０、第２絶縁層１７０およびｎ側配線層１８０が配置されている。第１絶縁層１５０Ａは、反射層１３０およびｐ側配線層１６０の間に位置する。他方、第２絶縁層１７０は、ｐ側配線層１６０およびｎ側配線層１８０の間に位置し、これらを電気的に分離する。

ｐ側配線層１６０は、上述の第１配線１６０ｗと、一端が第１配線１６０ｗに接続された複数のビア１６０ｖとを有する。ビア１６０ｖは、半導体積層体１２０のｐ型半導体層１２２ｐ毎に設けられ、その他端は、ｐ型半導体層１２２ｐに電気的に接続されたｐ側電極１３６ｐに接続されている。図３Ｂを参照すればわかるように、第１配線１６０ｗは、ビア１６０ｖを介して、列方向に並ぶ複数の半導体積層体１２０のｐ型半導体層１２２ｐを互いに電気的に接続している。

ここでは、第１配線１６０ｗは、同一列の端子部１００ｓの位置まで延びている。図２に示すように、端子部１００ｓの位置に、ｐ側接続端子１２６ｐが配置されている。第１配線１６０ｗは、その少なくとも一部がｐ側接続端子１２６ｐに重なる位置まで延びている。ｐ側接続端子１２６ｐは、第１配線１６０ｗによって、同一列に属する複数の半導体積層体１２０のｐ型半導体層１２２ｐに電気的に接続される。

再び図３Ａを参照する。ｎ側配線層１８０は、上述の第２配線１８０ｗと、一端が第２配線１８０ｗに接続された複数のビア１８０ｖとを有する。ビア１８０ｖは、発光構造１２０のｎ型半導体層１２２ｎ毎に設けられ、その他端は、ｎ型半導体層１２２ｎに電気的に接続されたｎ側電極１３６ｎに接続されている。第２配線１８０ｗは、ビア１８０ｖを介して、行方向に並ぶ複数の半導体積層体１２０のｎ型半導体層１２２ｎを互いに電気的に接続する。

ここで、周辺領域Ｒｐに注目すると、第２配線１８０ｗは、同一行の端子部１００ｔの位置まで延び、その少なくとも一部が、端子部１００ｔに配置されたｎ側接続端子１２６ｎに重なっている。ｎ側接続端子１２６ｎは、第２配線１８０ｗによって、同一行に属する複数の半導体積層体１２０のｎ型半導体層１２２ｎに電気的に接続される。

ｐ側配線層１６０およびｎ側配線層１８０は、金属材料の堆積後、堆積によって得られる金属膜をパターニングすることによって形成することができる。ｐ側配線層１６０中の第１配線１６０ｗおよびｎ側配線層１８０中の第２配線１８０ｗは、複数の金属層を含む積層構造（例えばＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ／Ｔｉの積層構造）を有し得る。もちろん、第１配線１６０ｗおよび第２配線１８０ｗの構成が共通である必要はない。

ｐ側接続端子１２６ｐおよびｎ側接続端子１２６ｎの間に電圧を印加することにより、複数の第１配線１６０ｗのうち、電圧の印加されたｎ側接続端子１２６ｎに電気的に接続された第１配線１６０ｗと、複数の第２配線１８０ｗのうち、電圧の印加されたｐ側接続端子１２６ｐに電気的に接続された第２配線１８０ｗとが交差する位置の半導体積層体１２０に選択的に電流を供給することができる。すなわち、発光装置１００中の所望の半導体積層体１２０に選択的に電流を供給して、半導体積層体１２０から光を出射させることが可能である。

図３Ａおよび図３Ｂに例示する構造において、発光部１００ｅからの光は、紙面における上方に向けて取り出される。反射層１３０によって各半導体積層体１２０の底部および側部を覆うことにより、発光装置の底面および側面からの光の出射を抑制して、光の利用効率を向上させ得る。また、互いに隣接する発光部１００ｅ間に反射層１３０を配置し得るので、複数の発光部１００ｅのうちの一部の発光部１００ｅを選択的に発光させた場合に、発光領域からの非発光領域への光の漏れを抑制し得る。また、半導体積層体１２０の光出射側である上面において、複数の発光部１００ｅの間に光反射性部材２１０を配置することにより、発光領域からの非発光領域への光の漏れを効果的に抑制し得る。これにより、見切り性の良い、良好な輝度分布を有する発光装置とすることができる。

（発光装置の製造方法）
以下、発光装置１００の例示的な製造方法を説明する。

図４は、本実施形態による発光装置の製造方法の概略を示す。図４に示す発光装置の製造方法は、概略的には、基板と基板上の複数の半導体積層体とを有するウエハを準備する工程（ステップＳ１）と、基板を除去して溝部を形成する工程（ステップＳ２）と、溝部に光反射性部材を充填する工程（ステップＳ３）と、除去されずに残った基板を除去する工程（ステップＳ４）とを含む。以下、図５Ａ〜図９Ｂを参照しながら、各ステップの詳細を説明する。なお、図５Ａ、図６Ａおよび図７Ａは、図２のＡ−Ａ’線の位置での断面を模式的に示し、図５Ｂ、図６Ｂおよび図７Ｂは、図２のＢ−Ｂ’線の位置での断面を模式的に示す。また、図９Ａは、図１のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ’線の位置での断面を模式的に示し、図９Ｂは、図１のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ’線の位置での断面を模式的に示す。

まず、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、複数の半導体積層体１２０を有するウエハを準備する（図４のステップＳ１）。図５Ａおよび図５Ｂに示すウエハ２００Ｗは、基板２００を含み、基板２００の一方の表面２００ａ上に複数の半導体積層体１２０を有する。複数の半導体積層体１２０は、表面２００ａ上に、第１の方向および第１の方向とは異なる第２の方向に沿って２次元に配置される。ここでは、第１の方向および第２の方向として、互いに直交する方向が選択された例を説明する。すなわち、ここでは、複数の半導体積層体１２０は、表面２００ａ上においてマトリクス状に配置されている。第１の方向は、例えば、マトリクス状の配置の行方向であり、第２の方向は、マトリクス状の配置の列方向である。

図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明したように、各半導体積層体１２０は、ｎ型半導体層１２２ｎと、ｐ型半導体層１２２ｐとを含む。ｎ型半導体層１２２ｎおよびｐ型半導体層１２２ｐは、基板２００の主面上に半導体層をエピタキシャル成長させることによって形成することができる。基板２００は、半導体層を成長可能、かつ、最終的に半導体積層体１２０の分離が可能な基板であればよく、例えば、Ｓｉ基板、サファイア基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板およびＧａＡｓ基板を用いることができる。ここでは、Ｓｉ基板を例示する。

基板２００の表面２００ａへの半導体材料（ここでは窒化物系半導体）の堆積により、ｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層を有する半導体積層体を表面２００ａ上に形成する。さらに、ｐ型半導体層上に電極材料（ＩＴＯ、Ａｇ等）を堆積して全面電極層１２４ｅを形成する。次に、エッチングにより半導体積層体および全面電極層のパターニングを実行し、基板２００の表面２００ａに島状の複数の発光部１００ｅを形成する。このとき、ｎ型半導体層１２２ｎの一部を露出させるように、活性層、ｐ型半導体層および電極材料の膜のパターニングを行う。

ここでは、基板２００の表面２００ａに、合計６４個の発光部１００ｅをマトリクス状に形成するようにパターニングを実行する。すなわち、基板２００の表面２００ａの全面に半導体層を成長させた後、発光部１２０を配置すべき領域以外の領域上から半導体層をｎ型半導体層１２２ｎの一部が残る程度の深さまで除去する。

次に、基板２００の全面を覆う反射膜を形成する。例えば、ＳｉＯ_２膜およびＮｂ_２Ｏ_５膜の積層膜の形成を３回繰り返し、各半導体積層体１２０を覆う反射膜を形成する。

次に、反射膜のうち、各半導体積層体１２０のｎ型半導体層１２２ｎのうちｎ側電極１３６ｎを形成すべき領域上およびｐ型半導体層１２２ｐのうちｐ側電極１３６ｐを形成すべき領域上の部分を例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等によって除去し、反射膜にコンタクトホールを形成する。さらに、反射層１３０上に例えばＡｕ膜を形成し、コンタクトホールの位置にＡｕ膜の一部を残すようにＡｕ膜のパターニングを実行する。Ａｕ膜のパターニングにより、ｎ側電極１３６ｎおよびｐ側電極１３６ｐが形成される。

次に、反射膜１３０上の領域のうち、互いに隣接する２つの発光部の間を未硬化の樹脂組成物で充填して樹脂組成物を硬化させることにより、樹脂層１４０を形成する。

樹脂層１４０は、例えば、光反射性のフィラーが分散された光反射性樹脂層である。樹脂層１４０の、半導体積層体１２０からの光に対する反射率は、例えば６０％以上である。光反射性のフィラーが分散された樹脂組成物を用い、樹脂層１４０として光反射性樹脂層を形成することにより、半導体積層体１２０から出射された光の側方への漏れを抑制し得る。半導体積層体１２０からの光に対する反射率は、７０％以上、８０％または９０％以上であってもよく、適宜に設定され得る。

光反射性のフィラーを分散させる樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。光反射性のフィラーとしては、金属の粒子、または、光反射性のフィラーを分散させる樹脂材料よりも高い屈折率を有する無機材料もしくは有機材料の粒子を用いることができる。

次に、半導体積層体１２０の全面を覆う絶縁材料を形成し、絶縁材料をパターニングすることによって、基板２００上の半導体積層体１２０を覆い、かつ、半導体積層体１２０毎に第１領域Ｒ１のうちｎ側電極１３６ｎの位置および第２領域のうちｐ側電極１３６ｐの位置にスルーホールが設けられた第１絶縁層１５０を形成する。第１絶縁層１５０の材料としては、例えばエポキシ系、シリコーン系等の感光性材料を用いることができる。感光性材料の付与後、フォトリソグラフィの適用により、スルーホール以外の部分に絶縁膜の材料を残すことができる。

次に、複数の第１配線を形成する。まず基板２００の全面に導電膜を形成する。例えば、Ｔｉ、Ｒｈ、ＡｕおよびＴｉを第１絶縁層１５０上に順次に堆積することにより、多層膜の形で導電膜を形成することができる。その後、導電膜のパターニングにより、第１配線１６０ｗおよびビア１６０ｖを含むｐ側配線層１６０を形成する。

このとき、導電膜のうちｎ側電極１３６ｎの位置にある部分を残すことにより、一端がｎ側電極１３６ｎに接続された第１導電構造１６１ｎを半導体積層体１２０毎に形成してもよい。第１導電構造１６１ｎを予め形成してから、後述の第１導電構造１６１ｎに達するスルーホールが設けられた第２絶縁層１７０を第１絶縁層１５０上に形成し、その後、第２絶縁層１７０上に第２配線１８０ｗを形成することにより、第１導電構造１６１ｎを介して複数の半導体積層体１２０のｎ型半導体層１２２ｎを第２配線１８０ｗによって互いに電気的に接続することができる。したがって、半導体積層体１２０のアレイの例えば列方向に延びる第１の配線群の下層にある第１の絶縁層と、第１の配線群および第１の配線群に交差する第２の配線群の間に位置する第２の絶縁層との両方を貫通するスルーホールを単一の工程で形成することなく、複数の半導体積層体１２０のｎ型半導体層１２２ｎを互いに電気的に接続することができる。したがって、予め第１導電構造１６１ｎを形成しない場合、換言すれば、２つの絶縁層を貫通するスルーホールを一括して形成する場合と比較して工程の複雑化を回避することができる。

図５Ａに示すように、ｐ側配線層１６０のビア１６０ｖは、ｐ側電極１３６ｐおよび第１配線１６０ｗを互いに電気的に接続する。図５Ｂに示すように、第１配線１６０ｗは、第２の方向（ここでは列方向）に延び、ビア１６０ｖ、ｐ側電極１３６ｐおよび全面電極層１２４ｅを介して、第２の方向に並ぶ半導体積層体１２０のｐ型半導体層１２２ｐ同士を電気的に接続する。

この例では、第１配線１６０ｗは、端子部１００ｓの位置まで延び、一端がｐ側接続端子１６０ｔに電気的に接続されている。図２を参照して説明したように、第１配線１６０ｗは、例えば複数の半導体積層体１２０の列毎に設けられる。ｐ側接続端子１６０ｔに電圧を印加することにより、第１配線１６０ｗを介して、第２の方向に並び、かつ、その第１配線１６０ｗに接続された複数の半導体積層体１２０のｐ型半導体層１２２ｐに一括して電圧を印加することができる。

次に、基板２００の全面を覆う第２の絶縁層を形成する。第２の絶縁層の形成後、第２の絶縁層のパターニングによって、複数の第１配線１６０ｗを覆い、かつ、上面視においてｎ側電極１３６ｎに重なる位置にスルーホールが設けられた第２絶縁層１７０を形成する。第２絶縁層１７０の材料としては、感光性材料等、第１絶縁層１５０の材料と同様の材料を用い得る。感光性材料の付与後、フォトリソグラフィの適用により、スルーホール以外の部分に絶縁膜の材料を残すことができる。

次に、複数の第２配線を形成する。ｐ側配線層１６０の形成の工程と同様に、例えば、Ｔｉ、Ｒｈ、ＡｕおよびＴｉを第２絶縁層１７０上に順次に堆積することにより、基板２００の全面に多層膜の形で導電膜を形成する。その後、導電膜のパターニングにより、図１２Ａに示すように、第２配線１８０ｗおよびビア１８０ｖを含むｎ側配線層１８０を形成することができる。ビア１８０ｖの一端および他端は、それぞれ、ｎ側電極１３６ｎ（または第１導電構造１６１ｎ）および第２配線１８０ｗに接続され、したがって、第２配線１８０ｗは、ビア１８０ｖ、第１導電構造１６１ｎおよびｎ側電極１３６ｎを介して、発光構造１２０のｎ型半導体層１２２ｎに電気的に接続される。図２に示すように、第２配線１８０ｗは、例えば複数の半導体積層体１２０の行毎に設けられる。

第２配線１８０ｗは、第１の方向（ここでは行方向）に延び、ビア１８０ｖを介して、第１の方向に並ぶ第１導電構造１６１ｎに電気的に接続される。その結果、第２配線１８０ｗは、ビア１８０ｖを介して、第１の方向に並ぶ半導体積層体１２０のｎ型半導体層１２２ｎ同士を電気的に接続する。さらに、この例では、第２配線１８０ｗは、端子部１００ｔの位置まで延び、一端がｎ側接続端子１８０ｔに接続されている。このように、ｎ側配線層１８０の形成の工程において、各第２配線１８０ｗを、複数のｎ側接続端子１８０ｔのうちの対応する１つに電気的に接続することができる。ｎ側接続端子１８０ｔに電圧を印加することにより、第２配線１８０ｗを介して、第１の方向に並び、かつ、その第２配線１８０ｗに接続された複数の半導体積層体１２０のｎ型半導体層１２２ｎに一括して電圧を印加することができる。

その後、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ｎ側配線層１８０を覆うように、第２絶縁層１７０上に光反射性樹脂層１９０を形成してもよい。光反射性樹脂層１９０の材料としては、上述の樹脂層１５０と同様の材料、例えば光反射性のフィラーが分散された樹脂組成物を用いることができる。光反射性樹脂層１９０の形成には、例えばトランスファー成形等の圧縮成形法を適用可能である。光反射性のフィラーが分散された未硬化の樹脂組成物を第２絶縁層１７０上に付与し、樹脂組成物を硬化させることによって光反射性樹脂層１９０が形成される。光反射性樹脂層１９０の、半導体積層体１２０からの光に対する反射率は、例えば６０％以上である。光反射性樹脂層１９０の厚さ（半導体積層体１２０が配置された面に垂直な方向における、最も低い部分から上面までの距離）は、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下程度であり得る。

次に、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、基板２００の一部を除去して溝部２０２を形成する（図４のステップＳ２）。図８に示すように、平面視において複数の発光部１００ｅの間に位置する基板２００を除去することにより、格子状の溝部２０２を形成する。ここでは基板２００としてＳｉ基板を用いているので、例えばエッチングによって基板２００の一部を除去することが可能である。例えば、基板の他方の主面にマスクを設け、そのマスクを介して基板２００をエッチングすることにより、溝部を比較的容易に形成することができる。溝部２０２は、ｎ型半導体層１２２ｎが露出される深さ形成する。溝部を形成することにより、ｎ型半導体層１２２ｎの上に、各々が分離された複数の島状の基板２００が設けられる。溝部の形成方法としては、エッチングの他に、ダイシング、スクライブなどの方法を用いることができる。

次に、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、溝部２０２に光反射性部材２１０を充填する（図４のステップＳ３）。光反射性部材２１０の材料としては、光反射性物質を含有する樹脂を用いることができ、例えば、上述の樹脂層１５０と同様の材料を用いることができる。光反射性部材２１０の形成には、例えばトランスファー成形等の圧縮成形法を適用可能である。光反射性のフィラーが分散された未硬化の樹脂組成物を溝部２０２に付与し、樹脂組成物を硬化させることによって光反射性部材２１０が形成される。樹脂組成物の粘度は、溝部２０２の幅方向の全てを埋設できるように調整することが好ましい。光反射性部材２１０の、半導体積層体１２０からの光に対する反射率は、例えば６０％以上である。光反射性部材２１０の幅は、１μｍ以上１０００μｍ以下程度の範囲であることが好ましい。

次に、溝部２０２を形成する工程において除去されずに残った基板２００を除去する（図４のステップＳ４）。溝部２０２以外の領域に残った基板２００を除去することにより、ｎ型半導体層１２２ｎの上面（ｎ型半導体層１２２ｎの、ｎ側電極１３６ｎおよびｐ側電極１３６ｐが形成された面とは反対側の表面）に設けられた光反射性部材２１０が得られる。基板を除去する工程においては、例えばエッチングによって基板２０２を除去することが可能である。基板２００としてサファイア基板を用いる場合には、レーザリフトオフを適用して半導体積層体１２０からサファイア基板を分離し得る。これにより、図３Ａおよび図３Ｂに示す構造を有する発光装置１００が得られる。

上述した実施形態によれば、半導体積層体の光出射側に、発光部１００ｅを囲む光反射性部材２１０を容易に形成することができるため、見切り性の良い、良好な輝度分布を有する発光装置を実現し得る。

なお、上述の例では、溝部２０２の底面の位置は、ｎ型半導体層１２２ｎの上面（ｎ型半導体層１２２ｎの、ｎ側電極１３６ｎおよびｐ側電極１３６ｐが形成された面とは反対側の表面）にほぼ一致している。しかしながら、溝部２０２の底面の位置を、ｎ型半導体層１２２ｎの上面に一致させる必要はない。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、例えば、互いに隣接する２つの発光部１００ｅの間に位置する反射層１３０の上面が、半導体積層体１２０の上面よりも低い場合は、溝部２０２の底面の位置が反射層１３０の上面の位置に揃えられていてもよい。これにより、互いに隣接する２つの発光部１００ｅが反射層１３０および光反射性部材２１０によって分離されるため、隣接する発光部１００ｅへの光の漏れ込みをより低減することができる。

１００発光装置
１００ｅ発光部
１００ｓ、１００ｔ端子部
１２０半導体積層体
１２２ａ活性層
１２２ｎｎ型半導体層
１２２ｐｐ型半導体層
１２２ｓ犠牲層
１２４ｅ全面電極層
１３０反射層
１３６ｎｎ側電極
１３６ｐｐ側電極
１３７ｎ、１３７ｐバリア層
１４０樹脂層
１５０第１絶縁層
１６０ｐ側配線層
１６０ｖビア
１６０ｗ第１配線
１６０ｔｐ側接続端子
１６１ｎ第１導電構造
１７０第２絶縁層
１８０ｎ側配線層
１８０ｖビア
１８０ｗ第２配線
１８０ｔｎ側接続端子
１９０光反射性樹脂層
２００基板
２００Ｗウエハ
２０２溝部
２１０光反射性部材

Claims

基板と、前記基板の一方の主面に２次元に配置され、それぞれが発光部を有する複数の半導体積層体と、を有するウエハを準備する工程と、
前記基板のうち平面視において前記複数の発光部の間に位置する部分を除去して、前記基板に溝部を形成する工程と、
前記溝部に光反射性部材を充填する工程と、
除去されずに残った基板を除去する工程と、を有する発光装置の製造方法。
前記ウエハを準備する工程と前記溝部を形成する工程との間に、前記複数の半導体積層体の前記基板が設けられた側と反対側に光反射性樹脂層を形成する工程をさらに有する請求項１に記載の発光装置の製造方法。
前記光反射性部材は、光反射性物質を含有する樹脂からなる請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法。
前記溝部を形成する工程において、前記基板の他方の主面にマスクを設け、前記マスクを介して前記基板をエッチングすることにより、前記溝部を形成する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
前記ウエハを準備する工程において、各半導体積層体を覆う反射層を形成する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
前記溝部は、前記反射層に達する深さを有する請求項５に記載の発光装置の製造方法。
前記基板は、Ｓｉ基板であり、
前記半導体積層体は、窒化物系半導体である請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。