JP2023121348A - 半導体発光素子及び半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】均一な電流注入及び発光が得られ発光効率が高い半導体発光素子及び装置を提供する。【解決手段】絶縁性の基板１１上に第１極性の第１半導体層１２、発光層１３、第２極性の第２半導体層１４が積層された発光機能層１５Ｍと、第１半導体層上の第１電極層２２と、第２半導体層上の第２電極層２３と、発光機能層を覆い第１及び第２電極層の一部を露出する第１絶縁層２５と、発光機能層を覆い第１電極層に接続された被覆金属層２６と、被覆金属層を覆う第２絶縁層２７と、第１電極層に接続され発光機能層、第１及び第２絶縁層を覆う第１のパッド電極２８Ａと、被覆電極層に接続され発光機能層、第１及び第２絶縁層を覆う第２のパッド電極２８Ｂと、を備える。発光機能層は、互いに対向する一対の辺を有し、一対の辺に沿って第１半導体層が露出した一対の接続部を有し、第１電極層は第１半導体層の該一対の接続部にショットキー接触する。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、半導体発光素子及び半導体発光装置、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子及び該半導体発光素子を有する半導体発光装置に関する。

近年、高出力化や配光制御のため、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子を複数デバイス内に配置して用いることが行われている。

例えば、自動車用ヘッドライトにおいて、走行環境に合わせて配光を制御する配光可変型のヘッドランプ（ADB: Adaptive Driving Beam）が知られている。また、高出力の照明用ＬＥＤパッケージや、ＬＥＤを高密度に配置した情報通信機器用のＬＥＤパッケージなどが知られている。

しかし、発光効率が高く、均一な発光が得られる高出力半導体発光素子が一層求められている。また、発光素子の性能低下を防ぎつつ、保護素子等の付加機能を備え、素子破壊が生じ難い半導体発光装置が求められている。

例えば、特許文献１には、活性層を貫通し、第一半導体層を露出させる複数の孔部と、複数の孔部位置以外の領域に形成された第一はんだパッド及び第二はんだパッドとを有し、ライトフィールド分布を均等化させ、かつ発光デバイスの順電圧を低減せんとする発光デバイスが記載されている。

また、特許文献２には、複数の凹溝と、上表面を有する平たい台とを含む複数の半導体積層とを備え、当該複数の凹溝の底部から露出した第１の半導体層上に電極が設けられた発光素子構造が記載されている。

また、特許文献３には、メサ構造を有する半導体素子において、ｐ電極とｎ電極との間に流れる電流がメサ端付近の領域に集中するのを抑制することにより、発光効率の低下を抑制する半導体発光素子が開示されている。

また、非特許文献１には、サファイヤ上に成長されたＧａＮ系ＬＥＤの横方向の電流集中について開示されている。

特開２０１７－９２４７７号公報 特開２０１４－１５０１８８号公報 特開２０１７－２８０３２号公報

"Current crowding in GaN/InGaN light emitting diodes on insulating substrates", X. Guo et al., J. Appl. Phys.,Vol. 90, No.8, 15 October 2001

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、均一な電流注入及び発光が得られ、発光効率が高い半導体発光素子及び半導体発光装置を提供することを目的とする。

本発明の１実施形態による半導体発光素子は、
絶縁性又は半絶縁性の基板と、
前記基板上に第１極性の第１半導体層、発光層、第２極性の第２半導体層が順次積層された発光機能層と、
前記発光機能層の前記第１半導体層上に設けられた第１電極層と、
前記発光機能層の前記第２半導体層上に設けられた第２電極層と、
前記発光機能層を覆い、前記第１電極層及び前記第２電極層の一部を露出する第１絶縁層と、
前記発光機能層を覆い、前記第１電極層に接続された被覆金属層と、
前記被覆金属層を覆う第２絶縁層と、
前記第１電極層に接続され前記発光機能層、前記第１及び第２絶縁層を覆う第１のパッド電極と、
前記被覆電極層に接続され前記発光機能層、前記第１及び第２絶縁層を覆う第２のパッド電極と、を備え、
前記発光機能層は、互いに対向する一対の辺を有し、かつ前記一対の辺に沿って前記第１半導体層が露出した一対の接続部を有し、
前記第１電極層は、前記第１半導体層の前記一対の接続部にショットキー接触している。

本発明の他の実施形態による半導体発光装置は、
上記半導体発光素子と、接着層によって前記半導体発光素子に接着された導光部材とを有する発光素子アセンブリと、
前記発光素子アセンブリの側面を被覆する光反射体である無機材料からなる遮光層と、
を有している。

本発明の第１の実施形態による半導体発光素子１０を上面から見た場合を模式的に示す上面図である。 図１Ａの線Ａ－Ａに沿った断面を模式的に示す断面図である。 半導体発光素子１０の上面を模式的に示す上面図である。 図２Ａの線Ｂ－Ｂに沿った半導体発光素子１０の端部の断面を示す部分拡大断面図である。 図２Ａの線Ｃ－Ｃに沿った半導体発光素子１０の端部の断面を示す部分拡大断面図である。 図２Ａの線Ｄ－Ｄに沿った半導体発光素子１０の端部の断面を示す部分拡大断面図である。 図２Ａの線Ｅ－Ｅに沿った半導体発光素子１０の端部の断面を示す部分拡大断面図である。 ショットキー接続部及びオーミック接続部を模式的に示す上面図である。 半導体発光素子１０の製造方法の各ステップを示す断面図である。 半導体発光素子１０の製造方法の各ステップを示す断面図である。 半導体発光素子１０の製造方法の各ステップを示す断面図である。 半導体発光素子１０の回路基板への実装方法を示す斜視図である。 リフローの際に揮発したフラックスの排出を説明するための透視図である。 図５Ａの線Ｄ－Ｄに沿った断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の改変例である半導体発光素子１０Ａを示す上面図である。 本発明の第２の実施形態による半導体発光装置５０の断面を模式的に示す断面図である。

以下においては、本発明の好適な実施形態について説明するが、これらを適宜改変し、組合せてもよい。また、以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符を付して説明する。

［第１の実施形態］
（１）半導体発光素子の構造
図１Ａは、本発明の第１の実施形態による半導体発光素子１０を上面から見た場合（上面視ともいう）を模式的に示す上面図である。なお、説明及び理解の容易さのため、電極等の内部構造についても示している。図１Ｂは、図１Ａの線Ａ－Ａに沿った断面を模式的に示す断面図である。半導体発光素子１０の構造について以下に詳細に説明する。

図１Ａに示すように、半導体発光素子１０は、互いに垂直な４つの側面（ｘ方向及びｙ方向に沿った側面）を有する四角柱形状を有する。また、半導体発光素子１０は、溝１５Ｇによって互いに分離された発光領域である複数の発光機能部１５Ｍを有している。

本明細書において、複数の発光機能部１５Ｍ及び当該分離溝の全体を発光機能層１５と称する。複数の発光機能部１５Ｍは、発光機能層１５の対向する一対の辺ＳＦ１及びＳＦ３に直交する方向（ｙ方向）に延在している。言い換えれば、複数の発光機能部１５Ｍは、一対の辺ＳＦ２及びＳＦ４と平行に延在している。

図１Ｂに示すように、半導体発光素子１０は透光性を有する絶縁性の基板１１を有している。基板１１には、サファイア及びＡｌＮ（窒化アルミニウム）などの基板を用いることができる。

あるいは、基板１１は、絶縁性基板の他、半絶縁性又は高抵抗の材料によって形成されていてもよい。なお、本明細書において、半絶縁性の基板とは、高抵抗のＧａＮなどの半導体基板を含む。具体的には、比抵抗が１ＭΩ／□以上の高抵抗を示す材料をいう。

基板１１上には、ｎ型半導体層１２（第１の半導体層）、発光層１３及びｐ型半導体層１４（第２の半導体層）がこの順で積層され、メサ形状を有する発光機能部１５Ｍが形成されている。

メサ形状の発光機能部１５Ｍは、ＧａＮ系半導体層からなり、例えばＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）によって形成することができる。なお、結晶成長法はＭＯＣＶＤ法に限らず、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）などを用いることもできる。

発光機能部１５Ｍの間の溝１５Ｇの底面にはｎ型半導体層１２が露出している。複数の溝１５Ｇの底面において露出しているｎ型半導体層１２上にそれぞれｎ電極２１Ａが形成されている。複数のｎ電極２１Ａは、図１Ａに示すように、発光機能部１５Ｍに沿って延在し、発光機能部１５Ｍに平行な短冊状に形成されている。

ｎ電極２１Ａは、ｎ型半導体層１２上にＴｉ、Ａｌをこの順で形成したオーミック電極として形成されている。なお、Ｔｉ／Ａｌ層に限らず、Ｔｉ／Ｒｈ、又はＴｉ／Ａｕ等のｎ型半導体層１２とオーミック接触が形成される材料によって形成してもよい。

ｎ電極２１Ａ上には、ｎ電極２１Ａに沿って補助配線２１Ｂが形成されている。補助配線２１Ｂは、Ｎｉ、Ａｕ、Ｔｉ及びＰｔをこの順で形成した配線として形成されている。なお、ｎ電極２１Ａ及び補助配線２１Ｂを合わせて第１電極層２２と称する。

補助配線２１Ｂは、ｎ型半導体層１２と接触した場合にショットキー障壁が形成される材料によって形成されている。補助配線２１Ｂは、Ｎｉ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｐｔ層に限らない。例えば、Ｐｔに代えて、Ｐｄ又はＲｈなどを用いることができる。また、Ｐｔの上層にＮｉまたはＴｉ、Ｗ層を設けることもできる。

発光機能部１５Ｍのメサ上層のｐ型半導体層１４上には、オーミック電極、反射層及び保護層からなるｐ電極２３（第２電極層）が短冊状に形成されている。具体的には、オーミック電極としてＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜が、反射層及び保護層としてＮｉ／Ａｇ／Ｔｉ／Ａｕ層が形成されている。

メサ形状の発光機能部１５Ｍ及びｐ電極２３は、ＳｉＯ_２からなる第１絶縁膜２５によって側壁及び上面が覆われ保護されている。第１絶縁膜２５上には、被覆金属層２６が形成されている。

被覆金属層２６は、光反射性のｎ配線層であり、第１絶縁膜２５を介して発光機能部１５Ｍの側壁及び上面を覆うように形成されている。また、被覆金属層２６は、第１絶縁膜２５の開口部を介して補助配線２１Ｂ及びｎ電極２１Ａに電気的に接続されている。

被覆金属層２６は、具体的には、Ｎｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｔ層又はＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｔ層などによって形成されているが、これらに限らない。例えば、Ｐｔに代えて、Ｐｄ又はＲｈなどを用いることができる。また、Ｐｔの上層にＴｉ、Ｎｉ、Ｗ層を設けることもできる。

被覆金属層２６は、被覆金属層２６上に形成されたＳｉＯ_２からなる第２絶縁膜２７によって覆われ絶縁されている。

図１Ａに示すように、発光機能部１５Ｍの延在方向（ｙ方向）に離間した２つのパッド電極、すなわち第１パッド電極２８Ａ及び第２パッド電極２８Ｂが第２絶縁膜２７上に形成されている。具体的には、発光機能部１５Ｍの延在方向に直交する中央線ＣＬに対して一方側（第１領域ＲＣ１という。）に第１パッド電極２８Ａ、他方側（第２領域ＲＣ２という。）に第１パッド電極２８Ａと離間して第２パッド電極２８Ｂが形成されている。

第１パッド電極２８Ａ及び第２パッド電極２８Ｂは、半導体発光素子１０を回路基板等に実装する際のそれぞれアノード電極及びカソード電極として用いられる。

図１Ｂに示すように、第１パッド電極２８Ａ（アノード電極）は、第２絶縁膜２７及び第１絶縁膜２５の開口部を介してｐ電極２３に電気的に接続され、ｐ電極接続部２３Ｃが形成されている。また、図１Ａに示すように、第１絶縁膜２５の開口部は、中央線ＣＬの上記一方側の領域に設けられている。

また、第２パッド電極２８Ｂ（カソード電極）は、溝１５Ｇの底部における第２絶縁膜２７の開口部に露出した被覆金属層２６を介して補助配線２１Ｂ及びｎ電極２１Ａからなる第１電極２２に電気的に接続され、ｎ電極接続部２２Ｃ（第１電極接続部）が形成されている。図１Ａに示すように、第２絶縁膜２７の開口部は、中央線ＣＬの上記他方側の領域に設けられている。

第１パッド電極２８Ａ及び第２パッド電極２８Ｂは、発光機能部１５Ｍの延在方向（ｙ方向）に直交する直線状の一定間隔ＤＧで離間していることが好ましい。なお、本実施形態においては、第１パッド電極２８Ａ及び第２パッド電極２８Ｂが上面視において矩形の場合を示しているがこれに限らない。

発光機能部１５Ｍから放射された光は、一部は直接光Ｌｄとして透光性の基板１１の光出射面１１Ｅから出射され、一部はｐ電極２３による反射光Ｌｒとして光出射面１１Ｅから出射される。

（２）第１の半導体と電極との接続構成
次に、図２Ａ及び図２Ｂ～図２Ｅを参照して、半導体発光素子１０の端部における被覆金属層２６とｎ電極２１Ａ及び補助配線２１Ｂとの電気的接続について説明する。図２Ａは半導体発光素子１０の上面を模式的に示す上面図である。なお、説明及び理解の容易さのため、電極等の内部構造についても示している。

また、図２Ｂ～図２Ｅは、それぞれ図２Ａの線Ｂ－Ｂ、線Ｃ－Ｃ、線Ｄ－Ｄ及び線Ｅ－Ｅに沿った半導体発光素子１０の端部における断面を拡大して示す部分拡大断面図である。

図２Ｂは、第１パッド電極２８Ａを横切る線Ｂ－Ｂに沿った半導体発光素子１０の縁部（第１領域ＲＣ１）の断面を示している。半導体発光素子１０の辺ＳＦ４に沿った縁部において、ｎ電極２１Ａはｎ型半導体層１２の端部を覆うように、すなわち端部の側面及び上面を覆うように形成されている。

かかる構造により、ｎ型半導体層１２の端部に電流が集中し、発光機能部１５Ｍが劣化して光出力が低下することが防止される。

また、ｎ配線層である被覆金属層２６は補助配線２１Ｂに接触し、発光機能部１５Ｍの側方を覆うように形成されている。この構造により、発光機能部１５Ｍが保護されると同時に、発光機能部１５Ｍから出射された光は基板１１の光出射面１１Ｅの方向に反射されて光出力を高めるように機能する。

また、図２Ｃに示すように、第２パッド電極２８Ｂを横切る線に沿った半導体発光素子１０の縁部（第２領域ＲＣ２）の断面も図２Ｂに示したのと同様な構造を有している。すなわち、半導体発光素子１０の辺ＳＦ４に沿った縁部において、ｎ電極２１Ａはｎ型半導体層１２の端部を覆うように形成されている。また、ｎ電極２１Ａはｎ型半導体層１２とオーミック接触している。

従って、図３に示すように、発光機能部１５Ｍの延在方向に沿った半導体発光素子１０の辺ＳＦ４に沿ってｐ型半導体層１４と発光層１３が除去されてｎ型半導体層１２が露出した接続部が設けられ、当該接続部にｎ電極２１Ａが接続されてオーミック接続部ＯＣ１が形成されている。

かかる構造によって、発光機能部１５Ｍの延在方向の辺ＳＦ４に沿った縁部（以下、単に辺ＳＦ４とも称する。以下においても同様。）の全体に亘って、電流の集中が抑制され、また発光機能部１５Ｍの劣化が防止されている。

以上、半導体発光素子１０の辺ＳＦ４について説明したが、辺ＳＦ４に対向する辺ＳＦ２に沿った縁部も同様な構造を有している。すなわち、半導体発光素子１０の辺ＳＦ２に沿ってｐ型半導体層１４と発光層１３が除去されてｎ型半導体層１２が露出した接続部が設けられ、当該接続部にｎ電極２１Ａが接続されてオーミック接続部ＯＣ２が形成されている。また、ｎ電極２１Ａはｎ型半導体層１２の端部を覆うように形成されている。

図２Ｄは、発光機能部１５Ｍの延在方向（ｙ方向）に直交した半導体発光素子１０の辺ＳＦ１（ｘ方向）の断面を示している。辺ＳＦ１において、ｎ型半導体層１２にｎ電極２１Ａは設けられておらず、露出したｎ型半導体層１２に補助配線２１Ｂが直接接触している。

前述のように、補助配線２１Ｂはｎ型半導体層１２と接触した場合にショットキー障壁が形成される材料によって形成されており、補助配線２１Ｂはｎ型半導体層１２とショットキー接触を形成している。また、補助配線２１Ｂは被覆金属層２６に電気的に接続されている。

すなわち、図３に示すように、半導体発光素子１０の辺ＳＦ１には、辺ＳＦ１に沿ってショットキー接触による接続部（ショットキー接続部）ＳＣ１が形成されている。ショットキー接続部ＳＣ１によって、発光機能部１５Ｍの端部に電流が集中して、発光機能部１５Ｍの結晶層が劣化し光出力低下することを抑制することができる。

図２Ｅに示すように、辺ＳＦ１に対向する辺ＳＦ３においても同様である。従って、図３に示すように、半導体発光素子１０の辺ＳＦ３には、辺ＳＦ３に沿って延在するショットキー接続部ＳＣ２が形成されている。ショットキー接続部ＳＣ２によって、発光機能部１５Ｍの端部に電流が集中して、発光機能部１５Ｍが劣化し光出力が低下することを抑制することができる。

以上、説明したように、複数の発光機能部１５Ｍを含む発光機能層１５は、互いに対向する少なくとも一対の辺を有し、かつ当該一対の辺に沿ってｐ型半導体層１４と発光層１３が除去されてｎ型半導体層１２（第１半導体層）が露出した一対の接続部を有している。

そして、発光機能部１５Ｍの延在方向に垂直な方向の互いに対向する一対の辺ＳＦ１，ＳＦ３には、辺ＳＦ１，ＳＦ３に沿って延在するｐ型半導体層１４と発光層１３が除去されてｎ型半導体層１２（第１の半導体層）が露出した一対の接続部を有し、当該接続部において補助配線２１Ｂがｎ型半導体層１２にショットキー接触している。

また、基板１１の発光機能部１５Ｍに沿った方向に延在し、互いに対向する他の一対の辺ＳＦ４，ＳＦ２には、辺ＳＦ４，ＳＦ２に沿って延在するｐ型半導体層１４と発光層１３が除去されてｎ型半導体層１２（第１の半導体層）が露出した一対の接続部を有し、当該接続部においてｎ電極２１Ａがｎ型半導体層１２（第１の半導体層）にオーミック接触している。

（３）半導体発光素子の製造方法
図面を参照して半導体発光素子１０の製造方法について以下に説明する。図４Ａ～図４Ｃは、製造方法の各ステップＳ１～Ｓ９を示す断面図である。なお、図４Ａ～図４Ｃは、図１Ａの線Ａ－Ａに沿った断面を模式的に示している。すなわち、図の左方が第１領域ＲＣ１、右方が第２領域ＲＣ２の断面である。

（Ｓ１）エピ済ウエハの準備
基板１１上にｎ型半導体層１２、半導体発光層１３及びｐ型半導体層１４が順次結晶成長されたエピ済ウエハ１０Ｅを用意する。ｎ型半導体層１２、半導体発光層１３及びｐ型半導体層１４からなる層は発光機能層１５として機能する。ここで、基板１１にはサファイアを用い、半導体層にはＧａＮ系の結晶が用いられる。

（Ｓ２）発光領域の分割
発光領域となる部分を覆うレジストマスクをエピ済ウエハ１０Ｅ上に形成する。次に、ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）法によってレジストマスクの開口部の半導体層をｎ型半導体層１２が露出するまでエッチングする。同様な方法で、半導体発光素子１０の縁部端のｎ型半導体層１２を基板１１が露出するまでエッチングする。

エッチングにより形成された溝１５Ｇによって発光機能層１５が分割され、１つ又は複数のメサ形状の発光機能部１５Ｍが形成される。また、半導体発光素子１０を区画する辺ＳＦ１～ＳＦ４の縁部が形成される。続いて、レジストマスクを除去する。なお、以下の各工程において、最後になされるレジストマスクの除去については説明を省略する。

（Ｓ３）ｐ電極の形成
ｐ電極を形成する部分、すなわち発光機能部１５Ｍの頂面を開口したジストマスクを形成する。次に、スパッタ法によってＩＴＯ膜２３Ａを成膜する。次に、ＩＴＯ膜２３Ａ上に、ＥＢ（電子ビーム）法によってＮｉ／Ａｇ層２３Ｂを成膜する。続いて、ＥＢ法によってＴｉ／Ａｕ層２３Ｃを成膜する。

これにより、透明導電膜であるＩＴＯ膜２３Ａ、光反射膜であるＮｉ／Ａｇ層２３Ｂ、及び保護層であるＴｉ／Ａｕ層２３Ｃからなる反射性のｐ電極２３が形成される。

なお、Ｔｉ／Ａｕ層２３ＣのＡｕ層に代えてＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈを用いることもできる。また、最上層に僅かなＮｉ、Ｔｉ、Ｗ等を成膜しても良い。

（Ｓ４）ｎ電極の形成
溝１５Ｇの底部のｎ電極を形成する部分を開口したレジストマスクを形成する。続いて、ＥＢ法によってＴｉ／Ａｌ層を成膜して、ｎ電極２１Ａを形成する。なお、Ａｌ層に代えてＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈを用いることもできる。

（Ｓ５）補助配線の形成
発光機能部１５Ｍ以外の補助配線２１Ｂを形成する部分が開口したレジストマスクを形成する。続いて、ＥＢ法によってＮｉ／Ａｕ層を成膜する。当該金属層はｎ型半導体層１２に接触した部分はショットキー接合となる。

続いて、ＥＢ法によってＮｉ／Ａｕ層上にＴｉ／Ａｕ層を成膜して補助配線２１Ｂを形成する。なお、Ａｕ層に代えてＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈを用いることもできる。また、最上層に僅かなＮｉ、Ｔｉ、Ｗを成膜しても良い。

（Ｓ６）第１絶縁膜の形成
以上の工程を経たウエハの加工面の全面上にスパッタ法によってＳｉＯ_２膜を形成する。次に、ｎ電極接続部２２Ｃとｐ電極接続部２３Ｃとなる部分に開口を有するレジストマスクを形成する。続いて、バッファードフッ酸によってレジストマスクが開口した部分のＳｉＯ_２層膜を除去して第１絶縁膜２５を形成する。なお、このとき、ｐ電極２３及び補助配線２１ＢのＡｕ層（又はＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ層）がエッチングストップ層として機能する。

（Ｓ７）被覆金属層の形成
被覆金属層を形成する部分を開口したレジストマスクを形成する。続いて、ＥＢ法によってＮｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｔ層を成膜して被覆金属層２６を形成する。Ｐｔ層の上面にＮｉ，Ｔｉ、Ｗを形成することもできる。これにより、第２絶縁膜２７の密着性が向上する。

（Ｓ８）第２絶縁膜の形成
ｎ電極接続部２２Ｃとｐ電極接続部２３Ｃ部を覆うレジストマスクを形成する。続いて、ウスパッタ法によってＳｉＯ_２膜を形成する。その後、レジストのリフトオフにより、ｎ電極接続部２２Ｃとｐ電極接続部２３Ｃ部を露出させる。

（Ｓ９）パッド電極の形成
第１パッド電極２８Ａ及び第２パッド電極２８Ｂの形状に開口したジストマスクを形成する。続いて、ＥＢ法によってＴｉ／Ａｕ層を成膜し、第１パッド電極２８Ａ及び第２パッド電極２８Ｂを形成する。

以上の工程によって、半導体発光素子１０が製造される。なお、成膜方法及び各層の材料等は適宜改変して適用することができる。

（４）回路基板への実装
半導体発光素子１０の回路基板への実装について以下に説明する。図５Ａは、半導体発光素子１０の回路基板への実装方法を示す斜視図である。

第１パッド電極２８Ａ（アノード）及び第２パッド電極２８Ｂ（カノード）を下向きにして半導体発光素子１０を回路基板のアノード配線４３Ａ及びカノード配線４３Ｂに接合部材４１Ａ及び４１Ｂを用いて接合する。

より詳細には、まず、回路基板配線上に接合部材となるゾルダーペーストはんだを印刷する。次に、半導体発光素子１０をゾルダーペースト上にマウントする。次に、リフロー炉で加熱して接合する。

図５Ｂ及び図５Ｃは、リフローの際に揮発したフラックスの排出を説明するための、それぞれ上面透視図及び図５Ａの線Ｄ－Ｄに沿った断面を示す断面図である。

接合部材４１Ａ及び４１Ｂとなるゾルダーペーストはんだは、揮発性のフラックを含んでおり、リフローの際に揮発する。このとき、図５Ｂに示すように、第１パッド電極２８Ａ及び第２パッド電極２８Ｂ間のスリットがガス排出路となる。外側から加熱する場合、はんだは外側から内側方向に溶融進行する。よって、排出路が最終溶融点を通るように設けることで、フラックスガスの排出が可能となり、ボイドのない接合部材の形成が可能になる。よって、放熱性の高い実装が可能となる。

（５）改変例１
上記においては、発光機能層１５が複数の発光機能部１５Ｍを有する場合について説明したが、発光機能層１５が１つの発光機能部１５Ｍを有するように構成されていてもよい。

すなわち、互いに対向する一対の辺（縁部）においてｎ型半導体層１２（第１半導体層）が露出した溝又は段差が設けられた１つの台地状の発光機能層１５を有するように構成されていてもよい。この場合、当該一対の辺に沿って露出したｎ型半導体層１２（第１半導体層）に第１電極層２２がショットキー接触しているように構成することができる。

（６）改変例２
図６は、本発明の第１の実施形態の改変例である半導体発光素子１０Ａを示す上面図である。本改変例の半導体発光素子１０Ａにおいては、第１パッド電極２８Ａ及び第２パッド電極２８Ｂに加えて、絶縁パッド２９Ａ，２９Ｂが設けられている。

より詳細には、絶縁パッド２９Ａ，２９Ｂは第１パッド電極２８Ａ及び第２パッド電極２８Ｂの間に、第１パッド電極２８Ａ及び第２パッド電極２８とは間隔ＤＧだけ離間して設けられている。また、絶縁パッド２９Ａ，２９Ｂは、発光機能部１５Ｍの延在方向に対して垂直方向に並置されている。

絶縁パッド２９Ａ，２９Ｂは、電気的に絶縁されており、また最終溶融点（図５Ｂを参照）を通る間隙で離間して形成されている。これによりソルダーペーストはんだの揮発性ガスの排出が効果的になされる。

また、絶縁パッドは、回路基板に設けた放熱手段と接合することによって、発光素子（発光装置）をサブマウント、パッケージ基板を介することなく冷却することができる。

さらに、第１パッド電極２８Ａ及び第２パッド電極２８Ｂは、発光機能部１５Ｍの端部１５Ｅを超えないようにパッド端が発光機能部１５Ｍの端部よりも内側に間隔ＤＰだけオフセットして形成されている。かかる構造により、はんだ接合の際に発光機能部１５Ｍに応力がかかることを防止できる。なお、絶縁パッド２９Ａ，２９Ｂを設けない場合であっても、第１パッド電極２８Ａ及び第２パッド電極２８を発光機能部１５Ｍの端部１５Ｅからオフセットして形成することが好ましい。

［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態による半導体発光装置５０の断面を模式的に示す断面図である。半導体発光装置５０は、混色光の発光装置であって、第１の実施形態の半導体発光素子１０及び導光部材５１を有している。以下においては、導光部材５１が蛍光体プレートである場合を例に説明する。

より詳細には、半導体発光素子１０上に蛍光体プレート５１が接着層４８によって接着されている。半導体発光素子１０は青色光を放射する発光素子（ＬＥＤ）であり、蛍光体プレート５１は、例えばＹＡＧ：Ｃｅであって、白色の混色光ＬＭが蛍光体プレート５１の上面から出射される。接着層４８は透光性の接着剤、例えば透光性シリコーン樹脂が用いられる。

半導体発光素子１０及び蛍光体プレート５１は外形形状及び外形サイズが同一であり、例えば矩形板形状を有している。すなわち、半導体発光素子１０及び蛍光体プレート５１は、共通の外側面を有している。

したがって、半導体発光素子１０、接着層４８及び蛍光体プレート５１は発光素子アセンブリ５３を構成している。発光素子アセンブリ５３の側面は、当該側面に密着した被膜である遮光層５５によって覆われている。

遮光層５５は、半導体発光素子１０、接着層４８及び蛍光体プレート５１からの光を遮光する層であればよいが、例えば溶射によって形成されたアルミナ層、白色樹脂層、または原子層堆積法（ＡＬＤ）によって形成された誘電体多層膜層などを用いることができる。

例えば、遮光層５５は、光反射体である無機材料からなる被膜によって形成することができる。なお、遮光層５５は、白色のセラミックを有する、溶射により形成されたセラミック結着体（実質的には焼結体）、又はシロキサンと結合するセラミック粒子であるアルミナ、ジルコニア等を骨材（主骨格材）とする無機接着剤であるケイ酸塩系結着体であることが好ましい。

なお、半導体発光素子１０及び蛍光体プレート５１は同一形状、同一サイズである必要はない。発光素子アセンブリ５３の側面の全体が遮光層５５で覆われていることが好ましい。また、複数の半導体発光装置５０を接触して回路基板等に配置する場合には、互いに密着可能な平面状の側面を有することが好ましい。

また、蛍光体プレート５１の蛍光体は上記したものに限らない。例えば、ＬｕＡＧ：Ｃｅ蛍光体板を用いれば緑色発光装置を、αサイアロン蛍光体板を用いれば赤色発光装置を形成することができる。さらに、蛍光体プレート５１に代えて、レンズ、回折光学素子等の光学プレート及び導光部材を用いることもできる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、上記した半導体層の構成、結晶系、材料その他は例示に過ぎない。本発明の範囲から逸脱しない範囲において適宜改変して適用することができる。

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、均一な電流注入及び発光が得られ、発光効率が高い半導体発光素子及び半導体発光装置を提供することができる。

１０，１０Ａ：半導体発光素子、１１：基板、１２：第１の半導体層、１３：発光層、１４：第２の半導体層、１５：発光機能層。１５Ｇ：溝、１５Ｍ：発光機能部、２１Ａ：ｎ電極、２１Ｂ：補助配線、２２：第１電極層、２３：第２電極層（ｐ電極）、２５：第１絶縁膜、２６：被覆金属層、２７：第２絶縁膜、２８Ａ：第１パッド電極、２８Ｂ：第２パッド電極、２９Ａ，２９Ｂ：絶縁パッド、ＯＣ１，ＯＣ２：オーミック接続部、ＳＣ１，ＳＣ２：ショットキー接続部、５０：半導体発光装置、５１：導光部材、５３：発光素子アセンブリ、５５：遮光層

Claims (9)

1. 絶縁性又は半絶縁性の基板と、
   前記基板上に第１極性の第１半導体層、発光層、第２極性の第２半導体層が順次積層された発光機能層と、
   前記発光機能層の前記第１半導体層上に設けられた第１電極層と、
   前記発光機能層の前記第２半導体層上に設けられた第２電極層と、
   前記発光機能層を覆い、前記第１電極層及び前記第２電極層の一部を露出する第１絶縁層と、
   前記発光機能層を覆い、前記第１電極層に接続された被覆金属層と、
   前記被覆金属層を覆う第２絶縁層と、
   前記第１電極層に接続され前記発光機能層、前記第１及び第２絶縁層を覆う第１のパッド電極と、
   前記被覆電極層に接続され前記発光機能層、前記第１及び第２絶縁層を覆う第２のパッド電極と、を備え、
   前記発光機能層は、互いに対向する一対の辺を有し、かつ前記一対の辺に沿って前記第１半導体層が露出した一対の接続部を有し、
   前記第１電極層は、前記第１半導体層の前記一対の接続部にショットキー接触している、半導体発光素子。
2. 前記発光機能層は、前記一対の辺に直交する他の一対の辺を有し、かつ前記他の一対の辺に沿って前記第１半導体層が露出した他の一対の接続部を有し、
   前記第１電極層は、前記第１半導体層の前記他の一対の接続部にオーミック接触している、
   請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記発光機能層は、前記第１半導体層が露出する溝によって分離され、前記一対の辺に直交する方向に延在するメサ状の複数の発光機能部を有し、
   前記第１電極層は、前記溝の底部において前記発光機能部と平行に延在する第１電極片を有し、前記第２電極層は、前記発光機能部の頂面上において前記発光機能部と平行に延在する第２電極片を有する、請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
4. 前記第１のパッド電極及び前記第２のパッド電極は、前記一対の辺に直交する方向において一定間隔で離間して設けられている請求項１ないし３のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
5. 前記第１のパッド電極及び前記第２のパッド電極は、パッド端が前記複数の発光機能部の前記端部よりも内側にオフセットして配置されている請求項３又は４に記載の半導体発光素子。
6. 前記第１のパッド電極及び前記第２のパッド電極の間に、前記第１のパッド電極及び前記第２のパッド電極と離間して設けられた絶縁パッドを有する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
7. 前記第２電極層は、前記第２半導体層上に設けられた透明導電膜と、前記透明導電膜上に設けられた光反射膜とを有する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
8. 請求項１ないし７のいずれか一項に記載の半導体発光素子と、接着層によって前記半導体発光素子に接着された導光部材とを有する発光素子アセンブリと、
   前記発光素子アセンブリの側面を被覆する光反射体である無機材料からなる遮光層と、
   を有する半導体発光装置。
9. 前記遮光層は、溶射により形成されたセラミック結着体、又はセラミック粒子を骨材とするシロキサン結合を有する無機接着剤であるケイ酸塩系結着体である請求項８に記載の半導体発光装置。

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