JP6087096B2

JP6087096B2 - 半導体発光素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP6087096B2
Application number: JP2012212613A
Authority: JP
Inventors: 崇栗栖; 宇峰翁
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: JP2014067894A

Description

本発明は、半導体発光素子に関する。特に、半導体発光素子の発光層からの光を基板側から放射するフリップチップ型の半導体発光素子に関する。

近年、窒化物半導体素子を発光素子として用いた青色発光素子と蛍光体とを利用した白色発光装置が、大型液晶テレビのバックライトおよび照明用の光源等に用いられるようになりつつある。このような大型液晶テレビおよび照明等の製品には、一度に大量の白色発光装置を使用する。そのため、これらの製品に用いられる青色発光素子は、良質に大量生産できることが求められている。

このような、大型液晶テレビのバックライトおよび照明用の光源等に用いられる窒化物半導体発光素子は、従来の窒化物半導体発光素子のような２０ｍＡ程度の比較的低電流領域ではなく、例えば、８０ｍＡ以上の大電流領域で駆動されるのが一般的となりつつある。

しかしながら、上記従来の窒化物半導体発光素子を大電流、高温で駆動すると、発光効率の低下を招くことがあることが問題となっていた。これにより、単位電力当たりの電力効率の低下を招くことがあった。

上記従来の窒化物半導体発光素子は、熱導電率の悪いサファイア基板等の絶縁性の基板上に形成され、実装基板にはこのサファイア基板が固定される構造となっていた為、特に大電流駆動時における窒化物半導体発光素子の放熱が課題となっていた。

そこで、上記放熱特性が改善された窒化物半導体発光素子として、例えば、特許文献１に示すような、フリップチップタイプの窒化物半導体発光素子が提案されている。

特許文献１には、フリップチップ型のＩＩＩ族窒化物系化合物半導体発光素子について開示されている。図２４は、フリップチップ型の半導体発光素子について示しており、サファイア基板などの透光性基板３４の側から光が外部に出力される。透光性基板３４の上には、バッファ層３３、ｎ型コンタクト層３２、歪み緩和層３１、発光層３０、ｐ型クラッド層２９などのＩＩＩ族窒化物半導体から成る半導体層が積層されており、最上層がｐ型コンタクト層２８である。このｐ型コンタクト層２８の上に、順次、透明導電膜２７、誘電体から成る多重反射膜（ＤＢＲ）２６、金属から成る反射膜２５が形成されている。そして、ｎ電極２３と対角の位置にある透明導電膜２７上の位置には、多重反射膜（ＤＢＲ）２６と反射膜２５とが形成されていない露出部が設けられており、この露出部上にｐ電極である電極層２４が形成されている。このような構成とすることで、前記多重反射膜により、反射膜と透明導電膜との界面反応が抑制され、透明導電膜の透過率および反射膜の反射率の低下を防止することができるため、透光性基板を通して外部に出力される光の取出し効率が向上させられる技術について開示されている。

また、特許文献２には、ｎ型電極を形成するための凹部の傾斜面に反射層を形成し、該反射層の作用により特に発光層側面から漏れる光を支持基板側へ反射させて、光の取り出し効率を高められる半導体発光素子について開示されている。

図２５は、半導体発光素子３５の断面模式図について示していて、３６はｐ型電極、３７は第２の反射層、３８は第２の透明導電層、３９はｐ層、４０は発光層、４１はｎ層、４２は支持基板、４３はｎ型電極、４４はＡｌ層、４５はＡu層、４６はＴｉ層、４７は第１の反射層、４８は絶縁膜である。

このような構成とすることで、発光層から凹部側に向かう光Ａ２及びＡ３は、反射層によって支持基板側に反射され、p側電極側へ向かう光Ａ１及びＡ４は、第２の反射層によって反射されるため、光の取り出し効率を高められる。また、反射層を絶縁膜を介して形成することにより、該反射層によるリーク電流の発生を防止することができる。

特開２００６−１２０９１３号公報特開２００５−０３９１９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、ｎ電極を形成するためのｎ型層に達する凹部を形成しているが、凹部の側面は半導体層が露出しているため、該露出部分より発光層から発光した光が漏れるという問題があった。

また、特許文献２に記載の発明は、反射層の素材としてＡｌ、Ｒｈ、Ａｇなどを挙げており、こういった導電物質をｐｎ接合面に直接形成することは、電流のリークパスを形成することになり、特に大電流を印加する場合や長期信頼性等を考えた場合、好ましくなく、実用的ではない。この点、特許文献２に記載の発明は、反射層を絶縁膜を介して形成することにより、リーク電流の発生を防止するとしている。

しかしながら、反射層は、絶縁膜を介しているものの、p側電極及びn側電極と近接しており、前記絶縁膜に水分等が浸入した場合には、マイグレーションが発生したり、大電流駆動時に反射層を介して、ｐｎ電極が短絡するという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑み、フリップチップ型の半導体発光素子において、電流のリークパスの形成やｐｎ電極間の短絡の発生を防止しつつ、発光層から電極形成面側に放射された光の基板側への反射率を向上させ、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させられる半導体発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る半導体発光素子は、透光性を有する基板、該基板上に少なくとも第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層がこの順で積層された半導体層、前記第２導電型半導体層上に形成された第１導電性バンプ、及び前記第１導電型半導体層の一部を露出させ形成した第２導電性バンプを有するフリップチップ型の半導体発光素子において、前記第２導電型半導体層上には、透明電極、該透明電極上に形成され、屈折率の異なる誘電体からなる層が交互に積層された多層反射膜、及び該多層反射膜上に形成された第１反射膜を有し、該第１反射膜は、前記発光層からの光に対して高反射率を有する金属からなり、前記第１反射膜上には絶縁膜が形成され、該絶縁膜上には、断面視において、少なくとも前記第１反射膜が形成されない位置に第２反射膜が形成される、ことを特徴とする。

前記第２反射膜は、前記第２導電性バンプにより覆われるように形成されることを特徴とする。

前記第２反射膜は、前記半導体層の側面を覆うように形成されることを特徴とする。

前記第１導電性バンプが前記第１反射膜と接する接触部と、前記第１反射膜が前記透明電極と接する接触部とは平面視において異なる位置に形成されることを特徴とする。

本発明に係る半導体発光素子の製造方法は、透光性を有する基板上に少なくとも第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層をこの順で積層し半導体層を形成する工程、前記第２導電型半導体層上に第１導電性バンプ形成する工程、及び前記第１導電型半導体層の一部を露出させ第２導電性バンプを形成する工程を有するフリップチップ型の半導体発光素子において、前記第２導電型半導体層上に透明電極を形成する工程、前記透明電極上に、屈折率の異なる誘電体からなる層が周期的に積層された多層反射膜を形成する工程、及び該多層反射膜上に形成された第１反射膜であって、該第１反射膜は、前記発光層からの光に対して高反射率を有する金属からなり、前記第１反射膜上に絶縁膜を形成し、該絶縁膜上に、断面視において、少なくとも前記第１反射膜が形成されない位置に第２反射膜を形成する工程を有する、ことを特徴とする。

本発明に係る半導体発光素子及びその製造方法によれば、フリップチップ型の半導体発光素子において、電流のリークパスの形成やｐｎ電極間の短絡の発生を防止しつつ、発光層から電極形成面側に放射された光の基板側への反射率を向上させ、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させられる。

本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の平面図。本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の断面図。本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の断面図。本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の断面図。本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の製造工程を説明する断面図。本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の製造工程を説明する平面図及び断面図。本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の製造工程を説明する平面図及び断面図。本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の製造工程を説明する平面図及び断面図。本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の製造工程を説明する平面図及び断面図。本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の製造工程を説明する平面図及び断面図。本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の製造工程を説明する平面図及び断面図。本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の製造工程を説明する平面図及び断面図。本発明の実施形態１に係る半導体発光素子の製造工程を説明する平面図及び断面図。本発明の実施形態２に係る半導体発光素子の平面図。本発明の実施形態２に係る半導体発光素子の断面図。本発明の実施形態２に係る半導体発光素子の断面図。本発明の実施形態２に係る半導体発光素子の断面図。本発明の実施形態２に係る半導体発光素子の製造工程を説明する平面図及び断面図。本発明の実施形態２に係る半導体発光素子の製造工程を説明する平面図及び断面図。本発明の実施形態２に係る半導体発光素子の製造工程を説明する平面図及び断面図。本発明の実施形態３に係る半導体発光装置の平面図。本発明の実施形態３に係る半導体発光装置の平面図。本発明の実施形態３に係る半導体発光装置の断面図。従来技術に関する説明図。従来技術に関する説明図。

以下、本発明の実施形態として、本発明をＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）に適用する場合を例示する。ただし、本発明が適用可能な半導体発光素子は、ＬＥＤに限られない。例えばレーザダイオードなど、電極を介して供給される電力により発光する半導体発光素子の全般に対して、本発明を適用することが可能である。

尚、各実施形態に係る発明の図面において、長さ、幅、及び厚さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。また、以下より、同一の構成については同一の符号を付してその説明は省略するものとする。

（実施形態１）
図１は、本実施形態により得られる半導体発光素子の平面図であり、図２〜図４は、前記平面図においてＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’の断面で切断したときの断面図を示している。上記各図面を用いて、本実施形態により得られる半導体発光素子の説明を行う。尚、図１〜図４で示す各部材の詳細については後述するものとする。

図１において、１０ｂはｎ側電極、１８ａはｐ側導電性バンプ、１８ｂはｎ側導電性バンプであり、図中に示すＲは、ｐ側電極１０ａと透明電極５とが接触する接触部である。

図２は、図１におけるＡ−Ａ’で切断したときの断面図を示していて、１は基板、２はn型窒化物半導体層、３は発光層、４はｐ型窒化物半導体層、５は透明電極、８は多層反射膜、１１は絶縁膜、１３は反射膜である。１０ａ、１０ｂはそれぞれ反射膜を兼ねるｐ側電極、ｎ側電極である。図２に示すように、絶縁膜１１上に、反射膜を兼ねるｐ側電極１０ａが形成されていない位置に反射膜１３を形成することで、基板１側への反射率を向上させられるため、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させられる。

また、図２におけるＲは、ｐ側電極１０ａと前記透明電極５とが接触する接触部であり、応力等が透明電極５に直接かかることを防止するために、ｐ側導電性バンプ１８ａの下面とは異なる位置に形成している。つまり、平面視したときには、ｐ側導電性バンプ１８ａがｐ側電極１０ａと接する接触部と、ｐ側電極１０ａが透明電極５と接する接触部とが異なる位置に形成されるということである。このように、ｐ側導電性バンプを多層反射膜を介してｐ側電極に形成し、p側導電性バンプの下面以外の部分、すなわちp側導電性バンプの直下以外の部分でp側電極と透明電極とを接触させるように形成したため、透明電極に対して応力をかけることがなく、透明電極に歪みやクラックが入ることを防止できることにより、発光素子の動作電圧を上昇させずに、光取り出し効率を向上させることが可能となる。

図３は、主にｐ側導電性バンプ１８ａを通過するように、図１におけるＢ−Ｂ’で切断したときの断面図を示していて、１７は金属バリア層である。

また、図４は、主にｎ側導電性バンプ１８ｂを通過するように、図１におけるＣ−Ｃ’で切断したときの断面図であり、１３は反射膜である。図４に示すように、ｎ側導電性バンプ１８ｂの下部を覆うように、反射膜１３を形成することで、金属バリア層１７において光が吸収されることなく、基板側への光の反射率を向上させられるため、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させられる。

以下、本実施形態に係る半導体発光素子及びその製造方法の一例について、主に半導体層を形成するまでを図５を用いて説明する。半導体発光素子の電極部分等の成膜に係る工程の詳細については後述する。図５は、本発明の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一例を示す断面図である。

最初に、図５（ａ）に示すように、サファイアなどから成る透光性を有する基板１を用意する。そして、図５（ｂ）に示すように、基板１の一方の主面（以下、表面とする）を凹凸状に加工する。例えば、このような凹凸状は、凹部（溝）を形成すべき部分を除いて基板１の表面上にフォトレジストマスクを形成し、例えば、ＢＣｌ_３、Ｃｌ_２及びＡｒの混合ガスなどのハロゲン系ガスを用いたＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）等のエッチングを行うことで、形成することができる。

上記基板は、例えばＧａＮ、ＳｉＣまたはＺｎＯなどのような導電性基板であっても良い。

尚、前記サファイア基板は、後述する電極部分の成膜後に、レーザーリフト法など種々の好適な周知技術を用いて除去されるとしてもよい。

次に、図５（ｃ）に示すように、凹凸状になった基板１の表面上に、例えばｎ型のＧａＮから成るｎ型窒化物半導体層２、ＧａＮから成る障壁層とＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０＜ｘ≦１）から成る井戸層とが交互に積層されるとともに最初及び最後の層が障壁層となる多重量子井戸構造を備えた発光層３、例えばｐ型のＧａＮから成るｐ型窒化物半導体層４をこの順番で積層する。

上記多重量子井戸構造における各井戸層の組成は、半導体発光素子１に求められる発光波長に合わせて調整されることが好ましく、例えばＡｌ_ａＧａ_ｂＩｎ_{（１−ａ−ｂ）}Ｎ（０≦ａ＜１、０＜ｂ≦１）であれば良く、好ましくはＡｌを含まないＩｎ_ｃＧａ_{（１−ｃ）}Ｎ（０＜ｃ≦１）層である。例えば、波長が３７５ｎｍ以下の紫外光を発光させる場合、ＭＱＷ発光層のバンドギャップエネルギーを大きくする必要があり、各井戸層の組成はＡｌを含むこととなる。

また、最初の障壁層及び最後の障壁層を含む各障壁層を構成する材料はそれぞれ各井戸層を構成する材料よりもバンドギャップエネルギーが大きい方が好ましい。具体的には、Ａｌ_ｄＧａ_ｅＩｎ_{（１−ｄ−ｅ）}Ｎ（０≦ｄ＜１、０＜ｅ≦１）からなることが好ましく、Ａｌを含まないＩｎ_ｆＧａ_{（１−ｆ）}Ｎ（０＜ｆ≦１、ｃ＞ｆ）からなることがより好ましく、井戸層を構成する材料と格子定数がほぼ同一であるＡｌ_ｇＧａ_ｈＩｎ_{（１−ｇ−ｈ）}Ｎ（０≦ｇ＜１、０＜ｈ≦１）からなることがさらに好ましい。

ｎ型窒化物半導体層２、発光層３及びｐ型窒化物半導体層４は、例えばＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって積層することができる。

上記ｎ型窒化物半導体層２は単層か、あるいは、下地層、コンタクト層、クラッド層、中間層、歪み緩和層、超格子層などの、組成やドーパント濃度の異なる複数の窒化物半導体層の組合せにより構成される。

また、上記ｐ型窒化物半導体層４は単層か、あるいは、中間層、蒸発防止層、超格子層、クラッド層、コンタクト層などの、組成やドーパント濃度の異なる複数の窒化物半導体層の組合せにより構成される。

ｎ型窒化物半導体層２のドーパントとしては、例えば、Ｓｉを用いることができ、ｐ型窒化物半導体層のドーパントとして、例えば、Ｍｇを用いることができる。

尚、このｐ型窒化物半導体層４の積層後、ｐ型ドーパンドを活性化するべくアニールを行ってもよい。また、ｎ型窒化物半導体層２、発光層３及びｐ型窒化物半導体層４を構成するＧａＮやＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮに、Ａｌなどの他の元素が含まれていてもよい。

次に、図５（ｄ）に示すように、ｐ型窒化物半導体層４上に、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）から成る透明電極５を形成する。この透明電極５は、例えばスパッタリング法などによって形成することができる。

本実施形態における半導体発光素子の製造方法では、後の工程でｎ型窒化物半導体層２に電極を形成するため、当該電極を形成する領域についてはｎ型窒化物半導体層２を露出させる必要がある。そこで、図５（ｅ）に示すように、当該領域における透明電極５と、ｐ型窒化物半導体層４と、発光層３と、ｎ型窒化物半導体層２の一部を除去する。

例えば、透明電極５は、王水等によるエッチングによって除去することができる。また、ｐ型窒化物半導体層４、発光層３及びｎ型窒化物半導体層２は、例えば、ＳｉＣｌ_４ハロゲン系ガスを用いたＩＣＰ等のエッチングによって除去することができる。ただし、これらのエッチングを行う場合、除去すべき部分を除いてフォトレジストマスクを形成する必要がある。尚、それぞれのエッチングで使用したそれぞれのフォトレジストマスクは、それぞれのエッチングの終了後に除去する。

次に、主に電極部分の成膜工程について工程図にて説明する。図６（ａ）は、透明電極５に対してフォトレジストマスク６を形成してテーパーエッチングを行った後の半導体発光素子の平面図を示している。図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図６（ａ）において示すＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’で切断した切断面に係る断面図である。尚、Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’は、それぞれ後述するｐ側導電性バンプ１８ａ、ｐ側電極と前記透明電極とが接触する接触部、ｎ側導電性バンプ１８ｂの断面を主に示すための切断線である。

図６（ｂ）、（ｄ）に示すように、ｐ型窒化物半導体４上に形成されたＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）から成る透明電極５上に対してフォトレジストマスク６を形成し、該フォトレジストマスク６から露出したｐ型窒化物半導体層４を、ｎ型窒化物半導体層２が露出するまで所定量テーパー状にエッチングを行い、窒化物半導体層の面に対して傾斜した端面（メサ部）を形成する。前記透明電極５の厚みは、例えば１３０ｎｍである。前記エッチングは、例えばＣｌ_２ガスをエッチングガスに用いたＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）により行い、前記テーパーエッチングを行った後に、フォトレジストマスク６については除去する。

図７（ａ）は、多層反射膜８の形成後に、フォトレジストマスク７のリフトオフを行った後の平面図を示している。図７（ｂ）は、図７（ａ）において示すＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’で切断した切断面に係る断面図である。

図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すようなフォトレジストマスク７のパターンを形成し、発光層からの光を基板側に向かって反射させる多層反射膜８であるＤＢＲ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＢｒａｇｇＲｅｆｌｅｃｔｏｒ）を蒸着などにより形成する。

前記ＤＢＲとは、高屈折率を有する誘電体からなる層と低屈折率を有する誘電体からなる層との多層構造からなる反射層であり、層厚を下部から上部にかけて少しずつ変化させるチャープ構造とすることが好ましい。より具体的には、透明電極５から、厚さが５５６ｎｍのＳｉＯ_２、厚さが６０ｎｍのＴｉＯ_２、厚さが７８ｎｍのＳｉＯ_２、厚さが７８ｎｍのＴｉＯ_２、厚さが５５ｎｍのＳｉＯ_２の順番で積層することが好ましい。前記ＤＢＲの形成後に、前記フォトレジストマスク７をリフトオフする。

図８（ａ）は、電極１０の形成後に、フォトレジストマスク９のリフトオフを行った後の平面図を示している。図８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図８（ａ）において示すＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’で切断した切断面に係る断面図である。

上記多層反射膜８であるＤＢＲは、特定の角度範囲から入射する光に対しては高い反射率を有するが、それ以外の光は透過するので、ＤＢＲにより反射されなかった光を更に反射させる目的で、図８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すようなフォトレジストマスク９のパターンを形成し、反射膜を兼ねる電極１０を蒸着などにより形成する。１０ａがｐ側電極で、１０ｂがｎ側電極である。尚、ｎ側電極１０ｂとして用いられる場合は、反射膜を兼ねる電極１０はｎ型窒化物半導体層とのオーミック電極を兼ねている。

前記電極１０は、例えばＡｌにより形成される。Ａｌを用いるのは、紫外〜赤色までの波長の光を比較的高効率で反射することが出来るからである。電極１０の材料としては、他に、Ａｇが窒化物半導体発光素子における近紫外〜青色領域の光を高効率で反射させることが可能であるが、マイグレーションを起こし易い為、取り扱いに注意が必要である。

また、図８（ｃ）においてＲは、ｐ側電極１０ａと前記透明電極５とが接触する接触部である。これは、半導体発光素子の製造工程において、後述するｐ側導電性バンプ１８ａの下面に前記接触部が形成されることを防止することにより、前記透明電極５に対して、導電性バンプによる応力等が直接かからないようにするためである。すなわち、平面視したときには、ｐ側導電性バンプがｐ側電極と接する接触部と、ｐ側電極が透明電極と接する接触部とが異なる位置に形成されるということである。

前記電極１０の形成後に、前記フォトレジストマスク９をリフトオフする。

図９（ａ）は、絶縁膜１１の形成後の平面図を示している。図９（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図９（ａ）において示すＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’で切断した切断面に係る断面図である。

図９（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、層間膜として絶縁膜１１をプラズマＣＶＤ法などにより、形成する。

尚、絶縁膜としては、例えばＳｉＯ_２、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｉＮ、ＡｌＯＮ、ＳｉＮなどが用いられる。

図１０（ａ）は、反射膜１３の形成後に、フォトレジストマスクのリフトオフを行った後の平面図を示している。図１０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１０（ａ）において示すＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’で切断した切断面に係る断面図である。

図１０（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すようなフォトレジストマスク１２のパターンを形成し、発光層３からの光を基板１側に向かって反射させる反射膜１３を蒸着などにより、形成する。前記反射膜１３は、前記電極１０と同一材料により形成されるものであり、例えばＡｌが用いられる。尚、本実施形態では、電極と反射膜とは同一材料で形成されるとしたが、異なる材料で形成されるものであってもよいし、電極と反射膜とがそれぞれ複数の金属層から形成されるものであってもよい。

図１１（ａ）は、絶縁膜１１のエッチング後、フォトレジストマスク１４を除去する前の平面図を示している。図１１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１１（ａ）において示すＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’で切断した切断面に係る断面図である。

図１１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、前記絶縁膜１１上にフォトレジストマスク１４を形成し、後述する導電性バンプと電気的導通を得るための凹部１５の形成のために、ＩＣＰ等のドライエッチングにより絶縁膜１１をエッチングにより除去する。エッチングを行った後に、フォトレジストマスク１４を除去する。

図１２（ａ）は、フォトレジストマスク１６の形成後の平面図を示している。図１２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１２（ａ）において示すＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’で切断した切断面に係る断面図である。

図１２（ｂ）に示すように、チップの端を除いてフォトレジストマスク１６を形成し、チップ分割溝を形成するために、層間膜をＩＣＰ等のドライエッチングにより除去する。前記エッチングの後にフォトレジストマスク１６については除去する。

図１３（ａ）は、導電性バンプの形成後の平面図を示している。図１３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１３（ａ）において示すＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’で切断した切断面に係る断面図である。

図１３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、フォトレジストマスク（図示せず）を形成し、金属バリア層１７を形成し、厚さが３μｍのＡｕ層からなる導電性バンプ１８を印刷により形成して、フォトレジストマスク（図示せず）のリフトオフを行ったときの様子を示している。

前記金属バリア層１７は、Ａｌからなる前記電極１０と導電性バンプ１８とが相互拡散することを防止するために設けられる層であり、タングステンを主要成分とする合金膜であるＴiＷをスパッタリング法により形成される。

また、導電性バンプ１８は、厚さが３μｍのＡｕ層からなり、印刷により形成される。紙面に向かって左側に形成される導電性バンプがｐ側導電性バンプ１８ａであり、右側がｎ側導電性バンプ１８ｂである。

以上、上述したように、本実施形態に係る半導体発光素子及びその製造方法によれば、反射膜を兼ねるｐ側電極が形成されていない絶縁膜上に反射膜を形成することにより、基板側への反射率を向上させられるため、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させられる。また、ｎ側導電性バンプの下部を覆うように、反射膜を形成することにより、発光層から放射された光が金属バリア層において吸収されることなく、基板側への光の反射率を向上させられるため、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させられる。

（実施形態２）
以下、本実施形態により得られる半導体発光素子について説明する。図１４は、本実施形態により得られる半導体発光素子の平面図であり、図１５〜図１７は、前記平面図においてＤ−Ｄ’、Ｅ−Ｅ’、Ｆ−Ｆ’の断面で切断したときの断面図を示している。

図１５は、図１４におけるＤ−Ｄ’で切断したときの断面図を示している。図１５に示すように、反射膜を兼ねるｐ側電極１０ａを半導体発光素子の側面を覆うように形成することで、発光層から放射された光が漏れることなく基板側へ反射されるため、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させられる。

図１６は、主にｐ側導電性バンプ１８ａを通過するように、図１４におけるＥ−Ｅ’で切断したときの断面図を示している。図１６に示すように、ｐ側導電性バンプ１８ａの下部を覆うように、反射膜１３を形成することで、金属バリア層１７に吸収されることなく基板１側への光の反射率を向上させられるため、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させられる。

また、図１７は、主にｎ側導電性バンプ１８ｂを通過するように、図１４におけるＦ−Ｆ’で切断したときの断面図である。図１７に示すように、ｎ側導電性バンプ１８ｂの下部を覆うように、反射膜１３を形成することで、金属バリア層１７において光が吸収されることなく、基板１側への光の反射率を向上させられるため、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させられる。

次に、実施形態２における電極の成膜方法について工程図にて説明する。尚、絶縁膜を形成するまでの工程については図５〜図９を用いて既に上述したとおりであり、説明は省略する。図１８（ａ）は、反射膜１３に金属バリア層１７を形成した後の平面図を示している。図１８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１８（ａ）において示すＤ−Ｄ’、Ｅ−Ｅ’、Ｆ−Ｆ’で切断した切断面に係る断面図である。

図１８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、絶縁膜１１に対して反射膜１３を蒸着などにより形成し、該反射膜１３上に金属バリア層１７をスパッタリング法により形成する。

図１９（ａ）は、導電性バンプを形成しフォトレジストマスク１９を除去した後の平面図を示している。図１９（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１９（ａ）において示すＤ−Ｄ’、Ｅ−Ｅ’、Ｆ−Ｆ’で切断した切断面に係る断面図である。

図１９（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、フォトレジストマスク１９を形成し、厚さが３μｍのＡｕ層からなるｐ側導電性バンプ１８ａ、ｎ側導電性バンプ１８ｂを印刷により形成する。前記導電性バンプを形成した後に、フォトレジストマスク１９を除去し、前記導電性バンプの下面以外の部分における金属バリア層１７についてエッチングを行って絶縁膜１１を露出させると図２０に示すような電極部分を有する半導体発光素子が得られる。

以上、上述したように、本実施形態に係る半導体発光素子及びその製造方法によれば、ｐ側及びｎ側導電性バンプの下部を覆うように、反射膜を形成することで、発光層から放射された光が金属バリア層において吸収されることなく、基板側への光の反射率を向上させられるため、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させられる。

（実施形態３）
以下、本実施形態により得られる白色半導体発光装置の例を図２１〜図２３に示す。当該白色半導体発光装置は、実施形態１により得られるフリップチップタイプの半導体発光素子を実装している。

図２１、２２は、本実施形態に係る白色半導体発光装置の平面図であり、図２３は、図２１においてＧ−Ｇ’で切断した断面図である。図２１は、当該半導体発光装置における下面図で、図２２は上面図である。

図２３に示すように、半導体発光素子は、基板１の裏面側を上面として、半導体発光層形成面側を下面として、透明封止材２２で封止されて、例えばセラミックや樹脂パッケージなどの基体２１上にｐ側導電性バンプ１８ａ及びｎ側導電性バンプ１８ｂを介して電気的に接続されている。

前記基体２１の形状としては、平面板状や細長い棒状、凹上の窪みを有し、凹部の側面がリフレクタとして作用するバスタブ状など様々な形状のものが用途により選択可能である。基体には、外部との接続用の配線であるリードパターン２０ａ、２０ｂが形成されており、この配線を通して外部より電流が供給される。

尚、半導体発光素子と基体２１との間に、実装の簡便性や放熱特性、外部光出力の向上などの観点からサブマウントを形成してもよい。基体２１上に実装された発光素子は、発光素子からの光を他の波長の光に変換する蛍光体を含む樹脂によりコーティングされており、発光素子からの発光と蛍光体からの光とが混色されて白色光を放射する。

また、本実施形態に係る白色半導体発光装置は、実施形態１によって得られる半導体発光素子を実装しているものとしたが、実施形態２によって得られる半導体発光素子を実装するものであってもよい。

以上の様に、本実施形態に係る白色半導体発光装置によれば、発光層から放射された光の基板側への反射率を向上させられるため、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させられ、ひいては白色半導体発光装置の光取り出し効率を向上させられる。

１基板
２ｎ型窒化物半導体層
３発光層
４ｐ型窒化物半導体層
５透明電極
６、７、９、１２、１４、１６、１９フォトレジストマスク
８多層反射膜
１０ａｐ側電極Ａｌ膜（反射膜）
１０ｂｎ側電極
１１絶縁膜
１３反射膜
１５凹部
１８ａｐ側導電性バンプ
１８ｂｎ側導電性バンプ
２０ａ、２０ｂリードパターン
２１基体
２２封止材
Ｒ接触部

Claims

透光性を有する基板、
該基板上に少なくとも第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層がこの順で積層された半導体層、
前記第２導電型半導体層上に形成された第１導電性バンプ、及び
前記第１導電型半導体層の一部を露出させ形成した第２導電性バンプ
を有するフリップチップ型の半導体発光素子において、
前記第２導電型半導体層上には、
透明電極、
該透明電極上に形成され、屈折率の異なる誘電体からなる層が交互に積層された多層反射膜、及び
該多層反射膜上に形成された第１反射膜を有し、
該第１反射膜は、前記発光層からの光に対して高反射率を有する金属からなり、前記第１反射膜上には絶縁膜が形成され、該絶縁膜上には、断面視において、少なくとも前記第１反射膜が形成されない位置に第２反射膜が形成され、
前記第１導電性バンプが前記第１反射膜と接する接触部と、前記第１反射膜が前記透明電極と接する接触部とは平面視において異なる位置に形成されることを特徴とする半導体発光素子。
前記第２反射膜は、前記第２導電性バンプにより覆われるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
前記第２反射膜は、前記半導体層の側面を覆うように形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光素子。