JP5806608B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。

ｐ側電極に銀（Ａｇ）などの反射電極を含む構造の窒化物半導体発光装置が知られているが、銀は窒化物半導体との接触抵抗に優れない。

特開２００６−１４０２３４号公報

半導体発光装置のｐ側電極における高反射性及び低接触抵抗の両立を図る。

実施形態によれば、半導体発光装置は、第１の面と、その反対側の第２の面と、発光層とを有する半導体層と、前記第２の面に設けられたｐ側電極と、前記ｐ側電極に対して分離して前記半導体層に設けられたｎ側電極と、を備えている。前記ｐ側電極は、前記第２の面に接して前記半導体層に選択的に設けられた複数のコンタクトメタルと、前記複数のコンタクトメタルの間で前記第２の面に接して前記半導体層に設けられ、前記コンタクトメタルよりも前記発光層が放出する光に対する透過率が高いＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜である透明膜と、前記コンタクトメタルに接して前記コンタクトメタル上及び前記透明膜上に設けられた、銀を含む反射メタルと、を有している。前記反射メタルにおける前記発光層側の面の面積は、前記複数のコンタクトメタルが前記半導体層と接する面積の総和よりも大きい。前記半導体層と、前記反射メタルとの間において、前記透明膜は前記コンタクトメタルが設けられていない部分のみに設けられている。

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平面図。 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平面図。 第３実施形態の半導体発光装置の模式断面図。 第４実施形態の半導体発光装置の模式断面図。 （ａ）は第５実施形態の半導体発光装置の模式断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるｎ側電極の模式平面図。

以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各実施形態および各図面で、共通する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１の模式断面図である。

半導体発光装置１は、半導体層１５を含み、その半導体層１５の第１の面１５ａから主に光が外部に放出される。半導体層１５における第１の面１５ａの反対側の第２の面に、ｐ側電極１４及びｎ側電極２２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に対向する発光領域１６と、発光層１２ａに対向しない非発光領域１７とを有する。

ｐ側電極１４は第２の面における発光領域１６に設けられ、ｎ側電極２２は第２の面における非発光領域１７に設けられている。第２の面において、発光領域１６の面積は非発光領域１７の面積よりも広い。ｐ側電極１４における後述する反射メタル２０の半導体層１５側（発光層１２ａ側）の面積は、ｎ側電極２２が第１の半導体層１１と接する面積よりも広い。

ｐ側電極１４は、複数のコンタクトメタル１８と、発光層１２ａが放出する光に対して透過性を有する透明膜としてのシリコン酸化膜１９と、発光層１２ａが放出する光に対して反射性を有する反射メタル２０とを含む。

複数のコンタクトメタル１８は、半導体層１５の第２の面に接して第２の半導体層１２に選択的に設けられている。複数のコンタクトメタル１８は、図５（ｂ）に示すように、第２の面上に例えば島状にレイアウトされている。コンタクトメタル１８の平面形状は、円形に限らず、角形であってもよい。あるいは、複数のコンタクトメタル１８は、格子状やライン状に形成されてもよい。

コンタクトメタル１８は、半導体層１５の第２の面にオーミック接触している。コンタクトメタル１８は、半導体層１５に含まれるガリウム（Ｇａ）と合金を形成可能な、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１つを含む。

複数のコンタクトメタル１８の間には、コンタクトメタル１８よりも発光層１２ａが放出する光に対する透過率が高いシリコン酸化膜１９が設けられている。シリコン酸化膜１９は、複数のコンタクトメタル１８の間を埋め、第２の面に接して第２の半導体層１２に設けられている。

複数のコンタクトメタル１８が第２の半導体層１２と接する面積の総和は、第２の面における発光領域１６の面積よりも小さい。図５（ｂ）の平面視において、発光領域１６上におけるシリコン酸化膜１９の面積は、複数のコンタクトメタル１８の面積の総和よりも大きい。さらに具体的には、シリコン酸化膜１９が第２の半導体層１２と接する面積は、複数のコンタクトメタル１８が第２の半導体層１２と接する面積の総和よりも大きく、シリコン酸化膜１９が反射メタル２０と接する面積は、複数のコンタクトメタル１８が反射メタル２０と接する面積の総和よりも大きい。

また、シリコン酸化膜１９は、発光領域１６と非発光領域１７との間の段差部を被覆している。この段差部のシリコン酸化膜１９は、ｐ側電極１４とｎ側電極２２との間、および後述するｐ側パッドメタル２１とｎ側パッドメタル２３との間を絶縁する。

複数のコンタクトメタル１８及びシリコン酸化膜１９上に、反射メタル２０が設けられている。反射メタル２０は、図５（ｄ）に示すように、第２の面の発光領域１６のほぼ全体に広がっている。また、反射メタル２０は、複数のコンタクトメタル１８に接し、複数のコンタクトメタル１８と電気的に接続されている。

反射メタル２０における半導体層１５側（発光層１２ａ側）の面の面積は、複数のコンタクトメタル１８が第２の半導体層１２と接する面積の総和よりも大きい。また、反射メタル２０における半導体層１５側（発光層１２ａ側）の面の面積は、複数のコンタクトメタル１８が反射メタル２０と接する面積の総和よりも大きい。また、反射メタル２０における半導体層１５側（発光層１２側）の面の面積は、図５（ｄ）の平面視において最外周のコンタクトメタル１８をつないで形成される領域の面積よりも大きい。

反射メタル２０と半導体層１５との間のコンタクトメタル１８の膜厚と、反射メタル２０と半導体層１５との間のシリコン酸化膜１９の膜厚とはほぼ同じであり、反射メタル２０はほぼ平坦な面上に設けられている。

反射メタル２０は、コンタクトメタル１８よりも発光層１２ａが放出する光に対する反射率が高く、主成分として銀（Ａｇ）を含む。反射メタル２０として、銀膜を用いることもできるし、銀の合金膜を用いることができる。逆に言えば、コンタクトメタル１８は、反射メタル２０よりも発光層１２ａが放出する光に対する反射率が低い金属材料が用いられ、前述したように、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１つを含む。

ただし、コンタクトメタル１８と半導体層１５との接触抵抗は、反射メタル２０を半導体１５に接触させた場合の接触抵抗よりも低い。すなわち、コンタクトメタル１８と、半導体層１５のうちコンタクトメタル１８と接触する部分の半導体（窒化物半導体）とのショットキーバリアハイトは、その窒化物半導体と反射メタル２０とのショットキーバリアハイトよりも小さい。したがって、ｐ側電極１４に正電位を印加したとき、コンタクトメタル１８を半導体層１５に接触させた構造の方が、反射メタル２０を半導体層１５に接触させた構造よりも、金属から半導体へ電流が多く流れる。

銀を含む反射メタル２０は、光の外部への主な取り出し面である第１の主面１５ａの反対側に向かう光を反射させて第１の主面１５ａ側へと向かわせる反射膜として機能する。

銀の反射率は、６００ｎｍ以上の光に対して９８％、５００〜６００ｎｍ付近の光に対して９８％、４５０〜５００ｎｍ付近の光に対して９７％と、可視領域の波長において高い反射率を有する。

ただし、銀はＧａＮに対してオーミックコンタクトをとり難い。そこで、実施形態によれば、反射メタル２０は半導体層１５と接触させずに、コンタクトメタル１８を半導体層１５と接触させている。すなわち、ｐ側電極１４において、コンタクトメタル１８に半導体層１５との電気的導通を担わせている。

反射メタル２０は第２の面の発光領域１６のほぼ全体にわたって広がって設けられ、反射メタル２０よりも反射率に劣る複数のコンタクトメタル１８が半導体層１５と接する面積の総和は、反射メタル２０の半導体層１５側の面の面積よりも小さい。

したがって、実施形態によれば、半導体発光装置１のｐ側電極１４における高光反射性及び低接触抵抗の両立を図ることができる。

また、半導体層１５の第２の面と、反射メタル２０との間において、コンタクトメタル１８が設けられていない部分には、発光層１２ａが放出する光に対してコンタクトメタル１８よりも透過率が高い透明膜としてシリコン酸化膜１９が設けられている。そのシリコン酸化膜１９の半導体層１５側の面の面積は、複数のコンタクトメタル１８が半導体層１５と接する面積の総和よりも広く、シリコン酸化膜１９の反射メタル２０側の面の面積は、複数のコンタクトメタル１８が反射メタル２０と接する面積の総和よりも広い。したがって、反射メタル２０における半導体層１５側（発光層１２ａ側）の面に、広い反射面を確保できる。

反射メタル２０上には、ｐ側パッドメタル２１が設けられている。また、ｐ側パッドメタル２１は、反射メタル２０の端部（側面）も覆っている。ｐ側パッドメタル２１は、反射メタル２０よりも厚い。

ｐ側パッドメタル２１は、例えば、反射メタル２０側から順に積層されたチタン（Ｔｉ）膜と、白金（Ｐｔ）膜と、金（Ａｕ）膜とを有する。それらの膜の中で金膜が最も厚く、ｐ側パッドメタル２１における電気導通を担う。チタン膜は、反射メタル２０の銀との密着性に優れる。白金膜は、金膜の拡散を防止する。

ｎ側電極２２上には、ｎ側パッドメタル２３が設けられている。ｎ側パッドメタル２３は、ｎ側電極２２の端部（側面）も覆っている。ｎ側パッドメタル２３は、ｎ側電極２２よりも厚い。

ｐ側パッドメタル２１およびｎ側パッドメタル２３を外部端子として、半導体発光装置１を実装基板に実装させることができる。例えば、第１の面１５ａを、実装基板の実装面の上方に向けた状態で、半導体発光装置１を実装基板に実装することができる。

次に、図２（ａ）〜図５（ｅ）を参照して、第１実施形態の半導体発光装置１の製造方法について説明する。

図２（ａ）〜図４（ｄ）は、半導体発光装置１の製造方法を示す模式断面図である。
図５（ａ）〜（ｅ）は、半導体層１５の第２の面におけるｐ側電極１４が形成される発光領域１６の模式平面図である。

図２（ａ）は、基板１０の主面上に、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２を含む半導体層１５が形成されたウェーハの断面を表す。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。

例えば、窒化ガリウム系材料からなる第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２は、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法でエピタキシャル成長させることができる。

基板１０上に半導体層１５を形成した後、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）で、図２（ｂ）に示すように、発光層１２ａを含む第２の半導体層１２を選択的に除去して、第１の半導体層１１の一部を露出させる。発光層１２ａを含む第２の半導体層１２の上面は発光領域１６となり、第１の半導体層１１が露出された領域は発光層１２ａを含まない非発光領域１７となる。

半導体層１５の第２の面を前述のように加工した後、第２の面の全面に、図２（ｃ）に示すようにシリコン酸化膜１９を形成する。その後、非発光領域１７上のシリコン酸化膜１９の一部を除去し、そのシリコン酸化膜１９が除去された部分に、図２（ｄ）に示すようにｎ側電極２２を形成する。ｎ側電極２２は、第２の面とオーミック接触する。

ｎ側電極２２を形成した後、ウェーハ全面に、図３（ａ）に示すレジスト膜６１を形成する。レジスト膜６１に対しては、フォトリソグラフィ及び現像が行われ、レジスト膜６１に複数のホール６１ａが形成される。このレジスト膜６１をマスクにして発光領域１６上のシリコン酸化膜１９を選択的にエッチングする。したがって、図５（ａ）にも示されるように、ホール６１ａの底部に第２の半導体層１２が露出する。

その後、図３（ｂ）に示すように、レジスト膜６１をマスクにしてコンタクトメタル１８の成膜を行う。コンタクトメタル１８は、ホール６１ａの側壁及び底部に露出する第２の半導体層１２上に形成される。

その後、レジスト膜６１を除去することで、図３（ｃ）及び図５（ｂ）に示すように、発光領域１６上に選択的に複数のコンタクトメタル１８が残される。複数のコンタクトメタル１８は、シリコン酸化膜１９に選択的に形成された開口内に埋め込まれている。

その後、ウェーハ全面に、図３（ｄ）に示すレジスト膜６２を形成する。レジスト膜６２に対しては、フォトリソグラフィ及び現像が行われ、レジスト膜６２に開口６２ａが形成される。開口６２ａの底部には、図５（ｃ）にも示すように、複数のコンタクトメタル１８が形成された領域が露出する。

その後、図４（ａ）に示すように、レジスト膜６２をマスクにして反射メタル２０の成膜を行う。反射メタル２０は、開口６２ａの底部に露出する複数のコンタクトメタル１８上およびシリコン酸化膜１９上に形成される。

その後、レジスト膜６２を除去することで、図４（ｂ）に示すように、発光領域１６におけるコンタクトメタル１８上及びシリコン酸化膜１９上に反射メタル２０が残される。図５（ｄ）に示すように、反射メタル２０は、発光領域１６のほぼ全面に広がって形成される。

その後、図４（ｃ）に示すように、反射メタル２０上にｐ側パッドメタル２１が形成され、ｎ側電極２２上にｎ側パッドメタル２３が形成される。図５（ｅ）に示すように、ｐ側パッドメタル２１は、反射メタル２０の全面を覆う。

なお、発光領域１６上に反射メタル２０を形成するときに、ｎ側電極２２上にも反射メタル２０を形成してもよい。その場合、ｎ側電極２２上に形成された反射メタル２０をｎ側パッドメタルとして兼用させることができるため、図４（ｃ）の工程におけるｎ側パッドメタル２３の形成を省略することができる。

その後、図４（ｄ）に示すように、半導体層１５に基板１０に達する溝７１を形成し、半導体層１５を基板１０上で複数に分離する。その後、基板１０を半導体層１５から剥離すると、複数の半導体発光装置１に個片化される。あるいは、第１の面１５ａ上に基板を残した状態で、溝７１の位置で基板１０を切断して、複数の半導体発光装置１に個片化してもよい。

また、第１の面１５ａ上には、蛍光体層、レンズなどを形成することもできる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態の半導体発光装置２の模式断面図である。

第２実施形態の半導体発光装置２においても、ｐ側電極１４は第２の面における発光領域１６に設けられ、ｎ側電極２２は第２の面における非発光領域１７に設けられている。

また、ｐ側電極１４は、複数のコンタクトメタル１８と、発光層１２ａが放出する光に対して透過性を有する透明膜としてのシリコン酸化膜１９及び４２と、反射メタル２０とを含む。

複数のコンタクトメタル１８は、半導体層１５の第２の面に接して第２の半導体層１２に選択的に設けられている。複数のコンタクトメタル１８の間には、コンタクトメタル１８よりも発光層１２ａが放出する光に対する透過率が高いシリコン酸化膜１９及び４２が設けられている。シリコン酸化膜１９及び４２は、複数のコンタクトメタル１８の間を埋め、第２の面に接して第２の半導体層１２に設けられている。発光領域１６上におけるシリコン酸化膜１９及び４２の半導体層１５側の面積は、複数のコンタクトメタル１８が半導体層１５と接する面積の総和よりも大きい。

複数のコンタクトメタル１８、シリコン酸化膜１９及び４２上に、反射メタル２０が設けられている。反射メタル２０は、発光領域１６のほぼ全体に広がっている。反射メタル２０における半導体層１５側の面（反射メタル２０とコンタクトメタル１８との接触面および反射メタル２０とシリコン酸化膜４２との接触面）の面積は、複数のコンタクトメタル１８が半導体層１５と接する面積の総和よりも大きい。

反射メタル２０は、シリコン酸化膜４２を貫通するビア２０ａを介して、コンタクトメタル１８に接し、コンタクトメタル１８と電気的に接続されている。

反射メタル２０と半導体層１５との間のコンタクトメタル１８の膜厚は、反射メタル２０と半導体層１５との間のシリコン酸化膜４２の膜厚よりも薄く、シリコン酸化膜４２の間のコンタクトメタル１８上に反射メタル２０の一部であるビア２０ａが設けられている。

第２実施形態においても、銀を含む反射メタル２０は、光の外部への主な取り出し面である第１の主面１５ａの反対側に向かう光を反射させて第１の主面１５ａ側へと向かわせる反射膜として機能する。そして、反射メタル２０は半導体層１５と接触させずに、コンタクトメタル１８を半導体層１５と接触させている。すなわち、ｐ側電極１４において、コンタクトメタル１８に半導体層１５との電気的導通を担わせている。

したがって、第２実施形態においても、半導体発光装置２のｐ側電極１４における高光反射性及び低接触抵抗の両立を図ることができる。

また、半導体層１５の第２の面と、反射メタル２０との間において、コンタクトメタル１８が設けられていない部分には、発光層１２ａが放出する光に対してコンタクトメタル１８よりも透過率が高い透明膜として、シリコン酸化膜４２、またはシリコン酸化膜１９とシリコン酸化膜４２との積層膜が設けられている。そのシリコン酸化膜１９及び４２の半導体層１５側の面の面積は、複数のコンタクトメタル１８が半導体層１５と接する面積の総和よりも広く、シリコン酸化膜１９及び４２の反射メタル２０側の面の面積は、複数のコンタクトメタル１８が反射メタル２０と接する面積の総和よりも広い。したがって、反射メタル２０における半導体層１５側（発光層１２ａ側）の面に、広い反射面を確保できる。

次に、図７（ａ）〜図１０（ｆ）を参照して、第２実施形態の半導体発光装置２の製造方法について説明する。

図７（ａ）〜図９（ｄ）は、半導体発光装置２の製造方法を示す模式断面図である。
図１０（ａ）〜（ｆ）は、半導体層１５の第２の面におけるｐ側電極１４が形成される発光領域１６の模式平面図である。

図２（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。

その後、ウェーハ全面に、図３（ａ）に示すレジスト膜６１を形成する。レジスト膜６１に対しては、フォトリソグラフィ及び現像が行われ、レジスト膜６１に複数のホール６１ａが形成される。このレジスト膜６１をマスクにして発光領域１６上のシリコン酸化膜１９を選択的にエッチングする。したがって、図５（ａ）にも示されるように、ホール６１ａの底部に第２の半導体層１２が露出する。

その後、図３（ｂ）に示すように、レジスト膜６１をマスクにしてコンタクトメタル１８の成膜を行う。コンタクトメタル１８は、ホール６１ａの側壁及び底部に露出する第２の半導体層１２上に形成される。

その後、レジスト膜６１を除去することで、図３（ｃ）及び図５（ｂ）に示すように、発光領域１６上に選択的に複数のコンタクトメタル１８が残される。複数のコンタクトメタル１８は、シリコン酸化膜１９に選択的に形成された開口内に埋め込まれている。

その後、ウェーハ全面に、図７（ａ）に示すレジスト膜６３を形成する。レジスト膜６３に対しては、フォトリソグラフィ及び現像が行われ、レジスト膜６３に開口６３ａが形成される。開口６３ａの底部には、図１０（ａ）にも示すように、発光領域１６の第２の半導体層１２が露出する。

その後、図７（ｂ）に示すように、レジスト膜６３をマスクにしてコンタクトメタル１８の成膜を行う。コンタクトメタル１８は、開口６３ａの底部に露出する第２の半導体層１２の第２の面に形成される。

その後、レジスト膜６３を除去することで、図７（ｃ）及び図１０（ｂ）に示すように、発光領域１６に第２の半導体層１２の第２の面にコンタクトメタル１８が残される。

コンタクトメタル１８を形成した後、ウェーハ全面に、図７（ｄ）に示すレジスト膜６４を形成する。レジスト膜６４に対しては、フォトリソグラフィ及び現像が行われ、図１０（ｃ）に示すように、発光領域１６上にレジスト膜６４が選択的に残される。そのレジスト膜６４をマスクにして、コンタクトメタル１８をエッチングして選択的に除去する。

その後、レジスト膜６４を除去することで、図８（ａ）及び図１０（ｄ）に示すように、発光領域１６上に選択的に複数のコンタクトメタル１８が残される。

その後、ウェーハ全面に、図８（ｂ）に示すシリコン酸化膜４２を形成した後、そのシリコン酸化膜４２上に、図８（ｃ）に示すレジスト膜６５を形成する。レジスト膜６５に対しては、フォトリソグラフィ及び現像が行われ、レジスト膜６５にコンタクトメタル１８に達するホール６５ａが形成される。したがって、図１０（ｅ）にも示されるように、ホール６５ａの底部にコンタクトメタル１８が露出する。

その後、図８（ｄ）に示すようにレジスト膜６５を除去した後、図９（ａ）に示すようにウェーハ全面に反射メタル２０を形成する。反射メタル２０は、シリコン酸化膜４２に形成された開口を通じてコンタクトメタル１８と接続する。

その後、図９（ｂ）に示すように、発光領域１６の反射メタル２０上に選択的に形成されたレジスト膜６６をマスクにして、発光領域１６以外の反射メタル２０をエッチングして除去する。

これにより、図９（ｃ）に示すように、発光領域１６上に反射メタル２０が残される。図１０（ｆ）に示すように、反射メタル２０は、発光領域１６のほぼ全面にわたって形成される。

その後、図９（ｄ）に示すように、反射メタル２０上にｐ側パッドメタル２１が形成され、ｎ側電極２２上にｎ側パッドメタル２３が形成される。

第２実施形態においても、反射メタル２０をｎ側電極２２上に設けてもよく、その場合、ｎ側電極２２上に形成された反射メタル２０をｎ側パッドメタルとして兼用させることができるため、図９（ｄ）の工程におけるｎ側パッドメタル２３の形成を省略することができる。

その後、基板１０を除去した後、あるいは基板１０を残したまま、図９（ｄ）において１点鎖線で示す位置でダイシングして、複数の半導体発光装置２に個片化する。

（第３実施形態）
図１１は、第３実施形態の半導体発光装置３の模式断面図である。

第３実施形態の半導体発光装置３は、図１に示す前述した第１実施形態の半導体発光装置１の要素に加えて、第１の絶縁層（以下単に絶縁層ともいう）３１、ｐ側配線層３３、ｎ側配線層３４、ｐ側金属ピラー３５、ｎ側金属ピラー３６および第２の絶縁層としての樹脂層３２をさらに備えている。

半導体発光装置３において、ｐ側電極１４、ｎ側電極２２、ｐ側パッドメタル２１及びｎ側パッドメタル２３は、絶縁層３１で覆われている。半導体層１５の第１の面１５ａは、絶縁層３１で覆われていない。第１の面１５ａから続く半導体層１５の側面は、絶縁層３１で覆われている。絶縁層３１は、この絶縁層３１に積層された樹脂層３２とともに半導体発光装置３の側面を形成する。

絶縁層３１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を用いることができる。あるいは、絶縁層３１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てもよい。

絶縁層３１上には、ｐ側配線層３３とｎ側配線層３４とが互いに離間して設けられている。ｐ側配線層３３は、絶縁層３１を貫通する複数の第１のビア３３ａを介して、ｐ側パッドメタル２１及びｐ側電極１４と電気的に接続されている。ｎ側配線層３４は、絶縁層３１を貫通する第２のビア３４ａを介して、ｎ側パッドメタル２３ｎ側電極２２と電気的に接続されている。

ｐ側配線層３３上には、ｐ側配線層３３よりも厚いｐ側金属ピラー３５が設けられている。ｐ側配線層３３及びｐ側金属ピラー３５は、ｐ側配線部を構成する。

ｎ側配線層３４上には、ｎ側配線層３４よりも厚いｎ側金属ピラー３６が設けられている。ｎ側配線層３４及びｎ側金属ピラー３６は、ｎ側配線部を構成する。

また、絶縁層３１上には、樹脂層３２が設けられている。樹脂層３２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３２は、ｐ側金属ピラー３５とｎ側金属ピラー３６との間に設けられ、ｐ側金属ピラー３５の側面及びｎ側金属ピラー３６の側面を覆っている。

ｐ側金属ピラー３５におけるｐ側配線層３３に対する反対側の面は、樹脂層３２で覆われずに露出され、実装基板に接合されるｐ側外部端子として機能する。ｎ側金属ピラー３６におけるｎ側配線層３４に対する反対側の面は、樹脂層３２で覆われずに露出され、実装基板に接合されるｎ側外部端子として機能する。

ｐ側配線部、ｎ側配線部及び樹脂層３２のそれぞれの厚さは、半導体層１５の厚さよりも厚い。ｐ側金属ピラー３５、ｎ側金属ピラー３６及びこれらを補強する樹脂層３２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１０を除去しても、ｐ側金属ピラー３５、ｎ側金属ピラー３６及び樹脂層３２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３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３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３５及びｎ側金属ピラー３６が吸収することで緩和することができる。

ｐ側配線層３３、ｎ側配線層３４、ｐ側金属ピラー３５およびｎ側金属ピラー３６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３２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。

絶縁層３１上に広がるｎ側配線層３４の面積は、ｎ側電極２２の面積よりも広い。また、ｎ側配線層３４とｎ側金属ピラー３６との接続面積は、ｎ側配線層３４がビア３４ａを介してｎ側電極２２と接続する面積よりも大きい。

ｎ側電極２２よりも広い領域にわたって広がる発光層１２ａによって高い光出力を得ることができる。なおかつ、発光領域１６よりも狭い非発光領域１７に設けられたｎ側電極２２が、これよりも面積の大きなｎ側配線層３４として実装面側に配置し直された構造となっている。

ｐ側配線層３３が複数のビア３３ａを通じてｐ側パッドメタル２１と接続する面積は、ｎ側配線層３４がビア３４ｂを通じてｎ側電極２２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。

（第４実施形態）
図１２は、第４実施形態の半導体発光装置４の模式断面図である。

第４実施形態の半導体発光装置４は、発光領域１６の第２の面と、反射メタル２０との間に設けられた透明膜として、導電性を有するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜５１を有する。

すなわち、複数のコンタクトメタル１８の間には、コンタクトメタル１８よりも発光層１２ａが放出する光に対する透過率が高いＩＴＯ膜５１が設けられている。ＩＴＯ膜５１は、複数のコンタクトメタル１８の間を埋め、第２の面に接して第２の半導体層１２に設けられている。発光領域１６上におけるＩＴＯ膜５１の面積は、複数のコンタクトメタル１８の面積よりも大きい。すなわち、ＩＴＯ膜５１が第２の半導体層１２と接する面積は、複数のコンタクトメタル１８が第２の半導体層１２と接する面積の総和よりも大きく、ＩＴＯ膜５１が反射メタル２０と接する面積は、複数のコンタクトメタル１８が反射メタル２０と接する面積の総和よりも大きい。

なお、発光領域１６と非発光領域１７との間の段差部には、ＩＴＯ膜５１は設けられず、絶縁膜として例えばシリコン酸化膜１９が設けられている。この段差部のシリコン酸化膜１９は、ｐ側電極１４とｎ側電極２２との間、およびｐ側パッドメタル２１とｎ側パッドメタル２３との間を絶縁する。

複数のコンタクトメタル１８及びＩＴＯ膜５１上に、反射メタル２０が設けられている。反射メタル２０は、複数のコンタクトメタル１８の面積よりも広い面積でもって、複数のコンタクトメタル１８上及びＩＴＯ膜５１上に広がって設けられている。すなわち、反射メタル２０の半導体層１５側の面の面積は、複数のコンタクトメタル１８が半導体層１５と接する面積の総和よりも大きい。

反射メタル２０は、複数のコンタクトメタル１８及びＩＴＯ膜５１に接し、コンタクトメタル１８及びＩＴＯ膜５１と電気的に接続されている。

第４実施形態の半導体発光装置４においても、銀を含む反射メタル２０は、光の外部への主な取り出し面である第１の主面１５ａの反対側に向かう光を反射させて第１の主面１５ａ側へと向かわせる反射膜として機能する。

また、反射メタル２０は半導体層１５と接触させずに、コンタクトメタル１８を半導体層１５と接触させている。すなわち、ｐ側電極１４において、コンタクトメタル１８に半導体層１５との電気的導通を担わせている。さらに、第４実施形態においては、半導体層１５と反射メタル２０との間に設けられた透明膜として導電性を有するＩＴＯ膜５１を用いているため、ＩＴＯ膜５１も半導体層１５と反射メタル２０との間の電気的導通を担う。したがって、第４実施形態では、発光層１２ａの面方向全体にわたって均一に電流供給しやすい。

第４実施形態においても、半導体発光装置４のｐ側電極１４における高光反射性及び低接触抵抗の両立を図ることができる。

また、半導体層１５の第２の面と、反射メタル２０との間において、コンタクトメタル１８が設けられていない部分には、発光層１２ａが放出する光に対してコンタクトメタル１８よりも透過率が高い透明膜としてＩＴＯ膜５１が設けられている。そのＩＴＯ膜５１の半導体層１５側の面の面積は、複数のコンタクトメタル１８が半導体層１５と接する面積の総和よりも広く、ＩＴＯ膜５１の反射メタル２０側の面の面積は、複数のコンタクトメタル１８が反射メタル２０と接する面積の総和よりも広い。したがって、反射メタル２０における半導体層１５側（発光層１２ａ側）の面に、広い反射面を確保できる。

前述した各実施形態は、光の主な取り出し面である第１の面１５ａの反対側の第２の面に、ｐ側電極１４及びｎ側電極２２が設けられている。したがって、ｎ側電極２２も、ｐ側電極１４と同様な、銀を含む反射メタル、コンタクトメタルおよび透明膜を含む構造にすることで、そのｎ側電極２２における高光反射性及び低接触抵抗の両立を図ることができる。

（第５実施形態）
図１３（ａ）は、第５実施形態の半導体発光装置５の模式断面図である。
図１３（ｂ）は、その半導体発光装置５におけるｎ側電極８０の平面パターンの一例を示す模式平面図である。

第５実施形態の半導体発光装置５においても、半導体層１５の第１の面１５ａから、主に光が外部に取り出される。その第１の面１５ａの反対側の第２の面に、ｐ側電極１４が設けられている。

ｐ側電極１４は、第１実施形態と同様に、複数のコンタクトメタル１８と、発光層が放出する光に対して透過性を有する透明膜としてのシリコン酸化膜１９と、発光層が放出する光に対して反射性を有する反射メタル２０とを含む。

複数のコンタクトメタル１８は、半導体層１５の第２の面に接して半導体層１５に選択的に設けられている。複数のコンタクトメタル１８の間には、コンタクトメタル１８よりも発光層が放出する光に対する透過率が高いシリコン酸化膜１９が設けられている。シリコン酸化膜１９は、複数のコンタクトメタル１８の間を埋め、第２の面に接して半導体層１５に設けられている。

複数のコンタクトメタル１８及びシリコン酸化膜１９上に、反射メタル２０が設けられている。反射メタル２０は、複数のコンタクトメタル１８の面積よりも広い面積でもって、複数のコンタクトメタル１８上及びシリコン酸化膜１９上に広がって設けられている。反射メタル２０は、第２の面の発光領域のほぼ全体に広がっている。また、反射メタル２０は、複数のコンタクトメタル１８に接し、複数のコンタクトメタル１８と電気的に接続されている。

第５実施形態においても、反射メタル２０は半導体層１５と接触させずに、コンタクトメタル１８を半導体層１５と接触させている。すなわち、ｐ側電極１４において、コンタクトメタル１８に半導体層１５との電気的導通を担わせている。

反射メタル２０は第２の面の発光領域のほぼ全体にわたって広がって設けられ、反射メタル２０よりも反射率に劣る複数のコンタクトメタル１８が半導体層１５と接する面積の総和は、反射メタル２０の半導体層１５側の面の面積よりも小さい。

したがって、第５実施形態においても、半導体発光装置５のｐ側電極１４における高光反射性及び低接触抵抗の両立を図ることができる。

また、半導体層１５の第２の面と、反射メタル２０との間において、コンタクトメタル１８が設けられていない部分には、発光層が放出する光に対してコンタクトメタル１８よりも透過率が高い透明膜としてシリコン酸化膜１９が設けられている。そのシリコン酸化膜１９の半導体層１５側の面の面積は、複数のコンタクトメタル１８が半導体層１５と接する面積の総和よりも広く、シリコン酸化膜１９の反射メタル２０側の面の面積は、複数のコンタクトメタル１８が反射メタル２０と接する面積の総和よりも広い。したがって、反射メタル２０における半導体層１５側（発光層１２ａ側）の面に、広い反射面を確保できる。

反射メタル２０は、ｐ側パッドメタル８５で覆われている。さらに、ｐ側パッドメタル８５は、金属層８６で覆われている。金属層８６は、半導体層１５の支持体およびｐ側の外部端子として機能する。

第４の実施形態の半導体発光装置５では、第１の面１５ａにｎ側電極８０が設けられている。ｎ側電極８０は、図１３（ｂ）に例示するように、パッド部８１と細線電極部８２とを有する。パッド部８１は、ｎ側の外部端子として機能する。細線電極部８２は、電流を半導体層１５の面方向に拡散させる役割を担う。

半導体層１５の第１の面１５ａから続く側面は、絶縁膜８７で覆われている。絶縁膜８７は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、樹脂膜などを用いることができる。

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。

１〜５…半導体発光装置、１１…第１の半導体層、１２…第２の半導体層、１２ａ…発光層、１４…ｐ側電極、１５…半導体層、１５ａ…第１の面、１６…第２の面の発光領域、１７…第２の面の非発光領域、１８…コンタクトメタル、１９，４２…シリコン酸化膜、２０…反射メタル、２１…ｐ側パッドメタル、２２，８０…ｎ側電極、２３…ｎ側パッドメタル、３３…ｐ側配線層、３４…ｎ側配線層、３５…ｐ側金属ピラー、３６…ｎ側金属ピラー、５１…ＩＴＯ膜

Claims (14)

1. 第１の面と、その反対側の第２の面と、発光層とを有する半導体層と、
   前記第２の面に設けられたｐ側電極と、
   前記ｐ側電極に対して分離して前記半導体層に設けられたｎ側電極と、
   を備え、
   前記ｐ側電極は、
   前記第２の面に接して前記半導体層に選択的に設けられた複数のコンタクトメタルと、
   前記複数のコンタクトメタルの間で前記第２の面に接して前記半導体層に設けられ、前記コンタクトメタルよりも前記発光層が放出する光に対する透過率が高いＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜である透明膜と、
   前記コンタクトメタルに接して前記コンタクトメタル上及び前記透明膜上に設けられた、銀を含む反射メタルと、
   を有し、
   前記反射メタルにおける前記発光層側の面の面積は、前記複数のコンタクトメタルが前記半導体層と接する面積の総和よりも大きく、
   前記半導体層と、前記反射メタルとの間において、前記透明膜は前記コンタクトメタルが設けられていない部分のみに設けられた半導体発光装置。
2. 前記透明膜の前記半導体層側の面の面積は、前記複数のコンタクトメタルが前記半導体層と接する面積の総和よりも大きく、前記透明膜の前記反射メタル側の面の面積は、前記複数のコンタクトメタルが前記反射メタルと接する面積の総和よりも大きい請求項１記載の半導体発光装置。
3. 前記コンタクトメタルは、ニッケル、金およびロジウムのうちの少なくとも１つを含む請求項１または２に記載の半導体発光装置。
4. 前記コンタクトメタルと、前記半導体層のうち前記コンタクトメタルと接触する部分の半導体とのショットキーバリアハイトは、前記半導体と前記反射メタルとのショットキーバリアハイトよりも小さい請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
5. 前記コンタクトメタルは、前記反射メタルよりも、前記発光層が放出する光に対する反射率が低い請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
6. 前記反射メタルと前記半導体層との間の前記コンタクトメタルの膜厚と、前記反射メタルと前記半導体層との間の前記透明膜の膜厚とが、ほぼ同じである請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
7. 前記反射メタルと前記半導体層との間の前記コンタクトメタルの膜厚は、前記反射メタルと前記半導体層との間の前記透明膜の膜厚よりも薄く、
   前記透明膜の間の前記コンタクトメタル上に前記反射メタルが設けられている請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
8. 前記第２の面は、前記発光層に対向する発光領域と、前記発光層に対向しない非発光領域とを有し、
   前記ｐ側電極は前記第２の面における前記発光領域に設けられ、前記ｎ側電極は前記第２の面における前記非発光領域に設けられた請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
9. 前記複数のコンタクトメタルが前記半導体層と接する面積の総和は、前記第２の面における前記発光領域の面積よりも小さい請求項８記載の半導体発光装置。
10. 前記第２の面側に設けられた第１の絶縁層と、
    前記第１の絶縁層上に設けられるとともに、前記第１の絶縁層を貫通する第１のビアを通じて前記ｐ側電極と接続されたｐ側配線部と、
    前記第１の絶縁層上に設けられるとともに、前記第１の絶縁層を貫通する第２のビアを通じて前記ｎ側電極と接続されたｎ側配線部と、
    をさらに備えた請求項８または９に記載の半導体発光装置。
11. 前記ｐ側配線部は、
    前記第１の絶縁層上に設けられたｐ側配線層と、
    前記ｐ側配線層上に設けられ、前記ｐ側配線層よりも厚いｐ側金属ピラーと、
    を有し、
    前記ｎ側配線部は、
    前記第１の絶縁層上に設けられたｎ側配線層と、
    前記ｎ側配線層上に設けられ、前記ｎ側配線層よりも厚いｎ側金属ピラーと、
    を有する請求項１０記載の半導体発光装置。
12. 前記ｐ側配線部と前記ｎ側配線部との間に設けられた第２の絶縁層をさらに備えた請求項１０または１１に記載の半導体発光装置。
13. 前記第１の絶縁層は、前記半導体層の前記第１の面から続く側面を覆っている請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
14. 前記ｎ側配線層と前記ｎ側金属ピラーとの接続面積は、前記ｎ側配線層と前記ｎ側電極との接続面積よりも大きい請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。

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