JP6553378B2 - 半導体発光装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。
チップサイズパッケージ構造の半導体発光装置が提案されている。半導体発光装置において、信頼性の向上が望まれている。
本発明の実施形態は、信頼性が向上できる半導体発光装置を提供する。
本発明の一実施形態によれば、半導体発光装置は、第１金属ピラーと、第２金属ピラーと、光学層と、半導体部と、第１金属層と、第２金属層と、無機絶縁層と、有機絶縁層と、絶縁部と、を備える。前記光学層は、前記第２金属ピラーから前記第１金属ピラーに向かう第１方向と交差する第２方向において前記第１金属ピラー及び前記第２金属ピラーと離間する。前記半導体部は、第１半導体層と、第２半導体層と、第３半導体層と、を含む。前記第１半導体層は、前記光学層と前記第１金属ピラーとの間及び前記光学層と前記第２金属ピラーとの間に設けられる。前記第１半導体層は、第１導電形である。前記第２半導体層の少なくとも一部は、前記第１半導体層の一部と前記第２金属ピラーとの間に設けられる。前記第２半導体層は、第２導電形である。前記第３半導体層は、前記第１半導体層の前記一部と前記第２半導体層の前記少なくとも一部との間に設けられる。前記第１金属層は、前記半導体部と前記第１金属ピラーとの間に設けられた部分を含み前記第１半導体層及び前記第１金属ピラーと電気的に接続される。前記第２金属層は、前記半導体部と前記第２金属ピラーとの間に設けられた部分を含み前記第２半導体層及び前記第２金属ピラーと電気的に接続される。前記無機絶縁層は、前記第１金属ピラーの前記第２方向と交差する第１側面の少なくとも一部、及び、前記第２金属ピラーの前記第２方向と交差する第２側面の少なくとも一部の周りに設けられる。前記有機絶縁層は、前記第１側面の一部、及び、前記第２側面の一部を囲み、樹脂と、前記樹脂に含まれるフィラーもしくは光吸収粒子と、を含む。前記無機絶縁層は、前記有機絶縁層と前記光学層との間に配置される。前記絶縁部の一部は、前記第２半導体層と前記第１金属層との間、及び、前記第３半導体層と前記第１金属層と、の間に設けられる。前記絶縁部の別の一部は、前記光学層の外縁部と、前記無機絶縁層と、の間に設けられる。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体発光装置の模式図である。図１（ａ）は断面図であり、図１（ｂ）は、平面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）におけるＡ１−Ａ２断面に対応する。図１（ｂ）は、図１（ａ）における矢印ＡＡの方向から見た平面図に対応する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体発光装置の模式図である。図１（ａ）は断面図であり、図１（ｂ）は、平面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）におけるＡ１−Ａ２断面に対応する。図１（ｂ）は、図１（ａ）における矢印ＡＡの方向から見た平面図に対応する。
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置１１０は、第１金属ピラー２１Ｐ、第２金属ピラー２２Ｐ、光学層３０、半導体部１５、第１金属層２１Ｌ、第２金属層２２Ｌ、無機絶縁層７１、及び、絶縁部１８を含む。
第２金属ピラー２２Ｐから第１金属ピラー２１Ｐに向かう方向を第１方向Ｄ１とする。第１方向Ｄ１をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直な１つの方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向とＺ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
光学層３０は、第２方向Ｄ２において、第１金属ピラー２１Ｐ及び第２金属ピラー２２Ｐと離間する。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１（例えば、Ｘ軸方向）と交差する。第２方向Ｄ２は、例えば、Ｚ軸方向である。第２方向Ｄ２は、例えば、積層方向である。
半導体部１５は、第１金属ピラー２１Ｐと光学層３０との間、及び、第２金属ピラー２２Ｐと光学層３０との間に設けられる。
半導体部１５は、第１半導体層１１と、第２半導体層１２と、第３半導体層１３と、を含む。
第１半導体層１１は、光学層３０と第１金属ピラー２１Ｐとの間、及び、光学層３０と第２金属ピラー２２Ｐとの間に設けられる。第１半導体層１１は、第１導電形である。
第２半導体層１２の少なくとも一部は、第１半導体層１１の一部（第１半導体領域１１ｐ）と第２金属ピラー２２Ｐとの間に設けられる。例えば、第２半導体層１２の一部１２ａが、第１半導体層１１の一部（第１半導体領域１１ｐ）と第２金属ピラー２２Ｐとの間に設けられる。
例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。第１導電形がｐ形で、第２導電形がｎ形でも良い。以下では、第１導電形がｎ形で、第２導電形がｐ形とする。
第３半導体層１３は、第１半導体層１１の上記の一部（第１半導体領域１１ｐ）と、第２半導体層１２の上記の少なくとも一部（一部１２ａ）と、の間に設けられる。第３半導体層１３は、例えば、活性層（発光層）である。
第１金属層２１Ｌは、半導体部１５と第１金属ピラー２１Ｐとの間に設けられた部分２１ａを含む。第１金属層２１Ｌは、第１半導体層１１及び第１金属ピラー２１Ｐと電気的に接続される。この例では、第１金属層２１Ｌの他の一部（部分２１ｂ）が、第１半導体層１１の別の一部（第２半導体領域１１ｑ）と、第２方向Ｄ２において重なる。
第２金属層２２Ｌは、半導体部１５と第２金属ピラー２２Ｐとの間に設けられた部分２２ａを含む。第２金属層２２Ｌは、第２半導体層１２及び第２金属ピラー２２Ｐと電気的に接続される。
第１金属ピラー２１Ｐは、第２方向Ｄ２と交差する第１側面２１Ｐｓを有する。第２金属ピラー２２Ｐは、第２方向Ｄ２と交差する第２側面２２Ｐｓを有する。
無機絶縁層７１は、第１側面２１Ｐｓの少なくとも一部、及び、第２側面２２Ｐｓの少なくとも一部の周りに設けられる。例えば、無機絶縁層７１は、第１方向Ｄ１において、第１金属ピラー２１Ｐ及び第２金属ピラー２２Ｐと重なる。例えば、無機絶縁層７１は、第２方向Ｄ２（Ｚ軸方向）において、第１金属ピラー２１Ｐ及び第２金属ピラー２２Ｐと重ならない。
無機絶縁層７１は、例えば、金属ピラー及び半導体部１５を支持する。無機絶縁層７１は、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の少なくとも１つを含む。無機絶縁層７１は、例えば、溶射によって形成される。無機絶縁層７１は、例えば、コールドスプレイによって形成される。
絶縁部１８の一部１８ａは、第２半導体層１２と第１金属層２１Ｌとの間、及び、第３半導体層１３と第１金属層２１Ｌと、の間に設けられる。絶縁部１８は、第２半導体層１２と第１金属層２１Ｌとの間、及び、第３半導体層１３と第１金属層２１Ｌと、の間を絶縁する。
絶縁部１８の別の一部１８ｂは、光学層３０の外縁部３０ｒと、無機絶縁層７１と、の間に設けられる。
実施形態においては、金属ピラーの周りに設けられる絶縁層として、無機絶縁層７１を設けることで、有機の絶縁層を設ける場合に比べて、信頼性が向上する。
さらに、絶縁部１８の一部１８ｂが、光学層３０の外縁部３０ｒと、無機絶縁層７１と、の間に挟まれる構造により、例えば、無機絶縁層７１により絶縁部１８の一部１８ｂが抑えられる。絶縁部１８の一部１８ｂの変形（例えば剥離など）が抑制される。信頼性をさらに向上できる。
この例では、第１金属ピラー２１Ｐの少なくとも一部は、第２方向Ｄ２において第２半導体層１２の一部１２ｂと重なる。そして、絶縁部１８の別の一部１８ｃは、第１金属ピラー２１Ｐの少なくとも一部と、第２半導体層１２の一部１２ｂと、の間に延在する。すなわち、第１半導体層１１と電気的に接続される第１金属ピラー２１Ｐが、第２半導体層１２の一部１２ｂと、重なっている。第１金属ピラー２１Ｐと第２半導体層１２との間に絶縁部１８が延在することで、第１金属ピラー２１Ｐと第２半導体層１２とが絶縁される。第１金属ピラー２１Ｐが第２半導体層１２と重なることで、第２半導体層１２の面積を広げることができ、高い発光効率が得られる。
この例では、第１電極２５と、第２電極２６と、がさらに設けられている。第１電極２５は、第１金属層２１Ｌの一部（部分２１ｂ）と、第１半導体層１１の一部（第２半導体領域１１ｑ）と、の間に設けられる。第２電極２２は、第２金属層２２Ｌと、第２半導体層１２と、の間に設けられる。第１半導体層１１は、第１電極２５及び第１金属層２１Ｌを介して第１金属ピラー２１Ｐと電気的に接続される。第２半導体層１２は、第２電極２６及び第２金属層２２Ｌを介して第２金属ピラー２２Ｐと電気的に接続される。
第２電極２６は、第３半導体層１３の放射光を反射する反射膜を含む。例えば、第２電極２６は、銀、銀合金、アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくともいずれか含む。第２電極２６は、バリアメタル（例えばＴｉ、Ｎｉなど）を含んでも良い。これにより、反射膜の硫化及び反射膜の酸化が抑制される。
この例では、第１電極２５は、第１電極層２５ａと第２電極層２５ｂとを含む。第１電極層２５ａと第１半導体層１１との間に、第２電極層２５ｂが設けられる。第２電極２６は、第３電極層２６ａと第４電極層２６ｂとを含む。第３電極層２６ａと第２半導体層１２との間に第４電極層２６ｂが設けられる。第４電極層２６ｂは、例えば、銀、銀合金、アルミニウム及びアルミニウム合金の少なくともいずれかを含む。第３電極層２６ａは、例えば、Ｔｉ、Ｎｉなどを含む。
第１金属ピラー２１Ｐと第２金属ピラー２２Ｐとの間に電圧が印加され、第１金属層２１Ｌ、第１電極２５、第１半導体層１１、第２金属層２２Ｌ、第２電極２６及び第２半導体層１２を介して、第３半導体層１３に電流が供給される。第３半導体層１３から光が放射される。
第１半導体層１１は、例えば、ｎ形ＧａＮ層を含む。第１半導体層１１は、下地バッファ層をさらに含んでも良い。第２半導体層１２は、例えば、ｐ形ＧａＮ層を含む。第３半導体層１３は、例えば、ＩｎＧａＮを含む。第３半導体層１３は、青、紫、青紫または紫外光などを発光する。第３半導体層１３の発光のピーク波長は、例えば、４３０〜４７０ｎｍである。
放射された光は、光学層３０に入射し、光学層３０から外部に出射する。第１電極２５及び第２電極２６は、光を反射し、光を光学層３０に向けて進行させる。光学層３０が、半導体発光装置１１０の出射面となる。
光学層３０は、例えば、複数の蛍光体粒３１と、複数の蛍光体粒３１の周りに設けられた光透過層３２と、を含む。蛍光体粒３１は、第３半導体層１３の放射光により励起され、放射光の波長とは異なる波長の光を放射する。例えば、第３半導体層１３から、青色の光が放射され、蛍光体粒３１から、黄色及び赤色などの光が放射される。これらの光の合成光として、例えば、白色光が得られる。
光透過層３２は、例えば、光透過性の樹脂層である。光透過層３２は、第３半導体層１３の放射光及び蛍光体粒３１の放射光を透過する。光透過層３２において、光の減衰が生じても良い。
光学層３０は、蛍光体粒３１を含まなくても良い。この場合、例えば、光学層３０の表面形状がレンズ状とされ、例えば、光の出射の方向及び範囲などが制御される。
半導体部１５の光学層３０の側の面には、例えば、凹凸が設けられる。これにより、第１半導体層１１から光学層３０に効率良く光が入射できる。
第１金属ピラー２１Ｐ及び第２金属ピラー２２Ｐの材料として、例えば、銅、金、ニッケル及び銀の少なくともいずれかを用いることができる。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、絶縁材料に対する高い密着性を得ることができる。
この例では、半導体発光装置１１０は、第３金属層２３Ｌと、第４金属層２４Ｌと、をさらに含む。
第３金属層２３Ｌと第１金属層２１Ｌとの間に、第１金属ピラー２１Ｐが配置される。第４金属層２４Ｌと第２金属層２２Ｌとの間に、第２金属ピラー２２Ｐが配置される。第３金属層２３Ｌは、第１金属ピラー２１Ｐ及び第１金属層２１Ｌを介して、第１半導体層１１と電気的に接続される。第４金属層２４Ｌは、第２金属ピラー２２Ｐ及び第２金属層２２Ｌを介して、第２半導体層１２と電気的に接続される。第３金属層２３Ｌ及び第４金属層２４Ｌは、半導体発光装置１１０の接続端子となる。例えば、実装基板の電極と第３金属層２３Ｌとが接続部材（はんだなど）で接続され、実装基板の別の電極と第４金属層２４Ｌとが接続部材（はんだなど）で接続される。
この例では、第３金属層２３Ｌは、第１金属ピラー２１Ｐの第１側面２１Ｐｓの一部と接している。第４金属層２４Ｌは、第２金属ピラー２２Ｐの第２側面２２Ｐｓの一部と接している。すなわち、第３金属層２３Ｌは、第１金属ピラー２１Ｐの端面２１Ｅに加えて、第１金属ピラー２１Ｐの第１側面２１Ｐｓの一部を覆う。第４金属層２４Ｌは、第２金属ピラー２２Ｐの端面２２Ｅに加えて、第２金属ピラー２２Ｐの第２側面２２Ｐｓの一部を覆う。このように、金属ピラーの側面の一部を金属層で覆うことにより、接続部材との接続が確実になる。これにより、より信頼性が向上する。
この例では、反射膜５１が設けられている。反射膜５１は、無機絶縁層７１と半導体部１５の側面１５ｓとの間に設けられる。反射膜５１は、第３半導体層１３の放射光及び蛍光体粒３１の放射光に対して反射性を有する。
以下、本実施形態に係る半導体発光装置１１０の製造方法の例について説明する。
図２（ａ）〜図８（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図である。
図２（ａ）〜図８（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図である。
図２（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法により、基板１０の上側に、第１半導体層１１、第３半導体層１３及び第２半導体層１２が、この順で成長される。基板１０は、例えばシリコン基板である。基板１０は、サファイア基板でもよい。
第１半導体層１１は、例えば、基板１０の上に設けられたバッファ層と、バッファ層の上に設けられたｎ形ＧａＮ層と、を有する。第２半導体層１２は、例えば、第３半導体層１３の上に設けられたｐ形ＡｌＧａＮ層と、その上に設けられたｐ形ＧａＮ層と、を有する。第３半導体層１３は、例えば、ＭＱＷ（Multiple Quantum well）構造を有する。
図２（ｂ）は、第２半導体層１２の一部及び第３半導体層１３の一部を除去した状態を表している。例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により、第２半導体層１２の一部及び第３半導体層１３の一部を選択的にエッチングし、第１半導体層１１の一部を露出させる。
図３（ａ）に示すように、第１半導体層１１の一部を除去し、溝９０を形成する。溝９０は、ウェーハ状の基板１０上に例えば格子状パターンで形成される。溝９０によって、半導体部１５は、複数に分離される。溝９０は、第１電極２５及び第２電極２６を形成した後に形成してもよい。
図３（ｂ）に示すように、第２半導体層１２の表面に第２電極２６が形成される。一方、第１半導体層１１の表面に、第１電極２５が形成される。
図４（ａ）に示すように、基板１０、半導体部１５、第１電極２５及び第２電極２６の上に絶縁部１８が形成される。絶縁部１８は、例えば、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の少なくともいずれかを含む。絶縁部１８は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成される。
図４（ｂ）に示すように、絶縁部１８に、例えば、レジストマスクを用いたウェットエッチングにより、第１開口１８ｈａと第２開口１８ｈｂが形成される。第１開口１８ｈａは、第２電極２６に達し、第２開口１８ｈｂは、第１電極２５に達する。
絶縁部１８の表面、第１開口１８ｈａの内壁（側壁及び底面）、及び、第２開口１８ｈｂの内壁（側壁及び底面）に、金属膜６０を形成する。
図５（ａ）に示すように、金属膜６０は、下地金属膜６１と、密着層６２と、シード層６３と、を含む。金属膜６０は、例えば、スパッタ法により形成される。下地金属膜６１は、第３半導体層１３の放射光に対して高い反射性を有する。下地金属層６１は、例えばアルミニウム膜である。シード層６３は、例えば、銅膜である。シード層６３は、めっきで銅を析出させるためのシード層である。密着層６２は、例えば、チタン膜である。密着層６２においては、例えば、アルミニウム及び銅の両方に対して密着性が高い。
図５（ｂ）に示すように、金属膜６０上の一部にレジストマスク９１を形成した後、第１金属層２１Ｌ、第２金属層２２Ｌ及び反射膜５１を形成する。この形成においては、例えば、金属膜６０のシード層６３をシード層として用いた電解銅めっき法が用いられる。金属膜６０上にめっき膜（銅膜）を形成せずに、金属膜６０で反射膜５１を形成してもよい。
第２金属層２２Ｌは、第１開口１８ｈａ内にも形成され、第２電極２６と電気的に接続される。第１金属層２１Ｌは、第２開口１８ｈｂ内にも形成され、第１電極２５と電気的に接続される。
図６（ａ）に示すように、レジストマスク９１を、例えば溶剤または酸素プラズマを使って除去する。別のレジストマスク９２を選択的に形成する。レジストマスク９１を除去せずに、レジストマスク９２を形成してもよい。
レジストマスク９２を形成した後、第１金属ピラー２１Ｐ及び第２金属ピラー２２Ｐを形成する。
レジストマスク９２を形成した後、第１金属ピラー２１Ｐ及び第２金属ピラー２２Ｐを形成する。
第１金属ピラー２１Ｐは、第１金属層２１Ｌ上に形成される。第１金属層２１Ｌと第１金属ピラー２１Ｐとは同じ材料（例えば銅）で、一体化される。第２金属ピラー２２Ｐは、第２金属層２２Ｌ上に形成される。第２金属層２２Ｌと第２金属ピラー２２Ｐとは、同じ材料（例えば銅）で、一体化される。
レジストマスク９２は、例えば溶剤または酸素プラズマを使って除去される。この時、第１金属層２１Ｌと第２金属層２２Ｌとは、金属膜６０を介して互いにつながっている。第１金属層２１Ｌと反射膜５１は、金属膜６０を介して互いにつながっている。第２金属層２２Ｌと反射膜５１は、金属膜６０を介して互いにつながっている。
図６（ｂ）に示すように、第１金属層２１Ｌと第２金属層２２Ｌとの間の金属膜６０、第２金属層２２Ｌと反射膜５１との間の金属膜６０、及び、第１金属層２１Ｌと反射膜５１との間の金属膜６０を、エッチングにより除去する。これにより、第１金属層２１Ｌと第２金属層２２Ｌとの金属膜６０を介した電気的接続、第１金属層２１Ｌと反射膜５１との金属膜６０を介した電気的接続、及び第２金属層２２Ｌと反射膜５１との金属膜６０を介した電気的接続が、それぞれ分断される。
図７（ａ）に示すように、絶縁部１８、第１金属層２１Ｌ、第１金属ピラー２１Ｐ、第２金属層２２Ｌ、第２金属ピラー２２Ｐ及び反射膜５１の上に、無機絶縁層７１を形成する。無機絶縁層７１は、例えば、溶射（例えばコールドスプレイ）により形成される。無機絶縁層７１は、第１側面２１Ｐｓの一部及び第２側面２２Ｐｓの一部を囲む。
無機絶縁層７１は、第１金属ピラー２１Ｐと第２金属ピラー２２Ｐとともに、支持体９５となる。支持体９５に半導体部１５が支持された状態で、基板１０が除去される。
基板１０（例えばシリコン基板）が、ＲＩＥなどのドライエッチングにより除去される。ウェットエッチングによりシリコン基板を除去してもよい。基板１０がサファイア基板の場合には、例えば、レーザリフトオフ法により除去することができる。
光学層３０を形成する。光学層３０として、蛍光体粒を光透過層を介して焼結させた焼結蛍光体粒を接着してもよい。光学層３０は、半導体部１５の側面１５ｓの周囲の領域の上にも形成される。半導体部１５の側面１５ｓの周囲の領域にも無機絶縁層７１が設けられている。その無機絶縁層７１の上に、絶縁部１８を介して、光学層３０が形成される。
図８（ａ）に示すように、光学層３０を形成した後、無機絶縁層７１の表面（図中の下面）が研削される。
図８（ｂ）に示すように、第１金属ピラー２１Ｐの一部、及び、第２金属ピラー２２Ｐの一部が、無機絶縁層７１から露出される。第１金属ピラー２１Ｐの露出面が、端面２１Ｅとなり、第２金属ピラー２２Ｐの露出面が、端面２２Ｅとなる。
溝９０が形成された領域で、図８（ｂ）に示す構造体を切断する。光学層３０、絶縁部１８、及び、無機絶縁層７１が切断される。
１つのウェーハ状の基板１０の上に、複数の半導体発光装置となる構造体が形成され、分断されて、複数の半導体発光装置が得られる。これにより、半導体発光装置１１０が形成される。半導体発光装置１１０は、１つの半導体部１５を含むシングルチップ構造を有しても良いし、複数の半導体部１５を含むマルチチップ構造を有しても良い。
配線層の形成、ピラーの形成、樹脂層によるパッケージング、及び、光学層の形成が、複数の装置において、一括して行われる。半導体発光装置１１０においては、大幅なコストの低減が可能になる。
実施形態においては、ウェーハ状態で、無機絶縁層７１及び光学層３０が一括して切断される。光学層３０の側面は、無機絶縁層７１の側面に沿う。半導体発光装置１１０においては、チップサイズパッケージ構造を有しており、小形である。
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１実施形態に係る別の半導体発光装置の模式断面図である。
図９（ａ）に示すように、半導体発光装置１１１においては、第３金属層２３Ｌ及び第４金属層２４Ｌは、設けられていない。これ以外は、半導体発光装置１１０。と同様である。このように、第３金属層２３Ｌ及び第４金属層２４Ｌは、省略しても良い。
図９（ａ）に示すように、半導体発光装置１１１においては、第３金属層２３Ｌ及び第４金属層２４Ｌは、設けられていない。これ以外は、半導体発光装置１１０。と同様である。このように、第３金属層２３Ｌ及び第４金属層２４Ｌは、省略しても良い。
この例では、第１金属ピラー２１Ｐの第１側面２１Ｐｓの一部、及び、第２金属ピラー２２Ｐの第２側面２２Ｐｓの一部は、無機絶縁層７１と接していない。第１金属ピラー２１Ｐの一部、及び、第２金属ピラー２２Ｐの一部は、無機絶縁層７１から露出している。
図９（ｂ）に示すように、半導体発光装置１１２においては、第１金属ピラー２１Ｐ及び第２金属ピラー２２Ｐのそれぞれの幅が、第２方向に沿って変化している。幅は、第１方向Ｄ１に沿う長さである。
第１金属ピラー２１Ｐは、第１部分２１Ｐａ（端面２１Ｅを含む部分）と、第１部分２１Ｐａと光学層３０との間に設けられた第２部分２１Ｐｂと、を含む。第１部分２１Ｐａの第１方向Ｄ１に沿った長さは、第２部分２１Ｐｂの第１方向Ｄ１に沿った長さよりも短い。第２金属ピラー２２Ｐは、第３部分２２Ｐａ（端面２２Ｅを含む部分）と、第３部分２２Ｐａと光学層３０との間に設けられた第４部分２２Ｐｂと、を含む。第３部分２２Ｐａの第１方向Ｄ１に沿った長さは、第４部分２２Ｐｂの第１方向Ｄ１に沿った長さよりも短い。
このように、金属ピラーの幅を先端部分に向かって狭くなるようにしてもよい。例えば、接続部材（はんだなど）の形状が安定化し、実装の信頼性を向上できる。
半導体発光装置１１１及び１１２においても、高い信頼性が得られる。
半導体発光装置１１１及び１１２においても、高い信頼性が得られる。
（第２の実施形態）
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体発光装置の模式図である。
図１０（ａ）は断面図であり、図１０（ｂ）は、平面図である。図１０（ａ）は、図１０（ｂ）におけるＢ１−Ｂ２断面に対応する。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における矢印ＡＡの方向から見た平面図に対応する。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体発光装置の模式図である。
図１０（ａ）は断面図であり、図１０（ｂ）は、平面図である。図１０（ａ）は、図１０（ｂ）におけるＢ１−Ｂ２断面に対応する。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における矢印ＡＡの方向から見た平面図に対応する。
図１０（ａ）に示すように、実施形態に係る半導体発光装置１２０は、第１金属ピラー２１Ｐ、第２金属ピラー２２Ｐ、光学層３０、半導体部１５、第１金属層２１Ｌ、第２金属層２２Ｌ、無機絶縁層７１、及び、絶縁部１８に加えて、有機絶縁層７２をさらに含む。これ以外は、半導体発光装置１１０と同様である。
有機絶縁層７２は、第１側面２１Ｐｓの一部、及び、第２側面２２Ｐｓの一部を囲む。無機絶縁層７１は、有機絶縁層７２と光学層３０との間に配置される。
既に説明したように、光学層３０には有機樹脂が用いられる。有機絶縁層７２の熱膨張係数は、光学層３０の熱膨張係数に、比較的近い。例えば、有機絶縁層７２の熱膨張係数と、光学層３０の熱膨張係数と、の差（絶対値）は、無機絶縁層７１の熱膨張係数と、光学層３０の熱膨張係数と、の差（絶対値）よりも小さい。半導体発光装置１２０においては、互いに熱膨張係数が近い光学層３０と有機絶縁層７２との間に半導体部１５が配置される。このため、温度変化に対して、形状の変化が小さくできる。例えば、光の発光に伴う熱によって、半導体発光装置１２０が変形することが抑制できる。これにより、さらに高い信頼性が得られる。
有機絶縁層７２は、例えば、エポキシ樹脂を主に含む樹脂、シリコーン樹脂を主に含む樹脂、及び、フッ素樹脂を主に含む樹脂の少なくともいずれかを含む。有機絶縁層７２は、例えば、ベースとなる樹脂と、シリカ粒子などのフィラーと、を含んでも良い。さらに、有機絶縁層７２は、光吸収粒子（例えばカーボンなど）を含んでも良い。
半導体発光装置１２０において、実装時の熱により、応力がに加わる場合がある。例えば、有機絶縁層７２は、応力を緩和する。
以下、本実施形態に係る半導体発光装置１２０の製造方法の例について説明する。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体発光装置の製造方法の一部を示す模式断面図である。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体発光装置の製造方法の一部を示す模式断面図である。
図２（ａ）〜図６（ｂ）で説明した工程と同様の工程を行う。
図１０（ａ）に示すように、絶縁部１８、第１金属層２１Ｌ、第１金属ピラー２１Ｐ、第２金属層２２Ｌ及び第２金属ピラー２２Ｐを含む構造体の上に、無機絶縁層７１を形成する。無機絶縁層７１は、例えば、溶射（例えばコールドスプレイ）により形成される。
図１０（ａ）に示すように、絶縁部１８、第１金属層２１Ｌ、第１金属ピラー２１Ｐ、第２金属層２２Ｌ及び第２金属ピラー２２Ｐを含む構造体の上に、無機絶縁層７１を形成する。無機絶縁層７１は、例えば、溶射（例えばコールドスプレイ）により形成される。
図１０（ｂ）に示すように、無機絶縁層７１の上に有機絶縁層７２を形成する。これにより、有機絶縁層７２は、第１側面２１Ｐｓの一部、及び、第２側面２２Ｐｓの一部を囲む。
この後、図７（ａ）及び図７（ｂ）で説明した工程と同様の工程を行う。その後、図８（ａ）で説明した工程と同様の処理を行う。このとき、光学層３０を形成した後、有機絶縁層７２の表面が研削される。そして図８（ｂ）に示す工程においては、第１金属ピラー２１Ｐ及び第２金属ピラー２２Ｐが、有機絶縁層７２から露出される。これにより、半導体発光装置１２０が形成される。
半導体発光装置１２０において、半導体発光装置１１１及び１１２に関して説明した金属ピラーの構成を適用しても良い。
図１２は、第２実施形態に係る別の半導体発光装置の模式断面図である。
図１２に示す半導体発光装置１２１においては、有機絶縁層７２の一部７２ａは、第２方向Ｄ２において半導体部１５と重なる。これ以外は、半導体発光装置１２０と同様である。
図１２に示す半導体発光装置１２１においては、有機絶縁層７２の一部７２ａは、第２方向Ｄ２において半導体部１５と重なる。これ以外は、半導体発光装置１２０と同様である。
有機絶縁層７２の一部７２ａは、無機絶縁層７１の一部７１ａを囲む。有機絶縁層７２の硬度は、例えば、無機絶縁層７１の硬度よりも低い。半導体発光装置１２１においては、例えば、ダイシングの際に、無機絶縁層７１にクラックが発生することが抑制される。信頼性がさらに向上できる。さらに歩留まりが向上する。
実施形態によれば、信頼性を向上できる半導体発光装置を提供できる。
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光装置に含まれる半導体層、金属層、金属ピラー、光学層及び絶縁層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
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。
１０ 基板、 １１ 第１半導体層、 １１ｐ 第１半導体領域、 １１ｑ 第２半導体領域、 １２ 第２半導体層、 １２ａ、１２ｂ 一部、 １３ 第３半導体層、 １５ 半導体部、 １５ｓ 側面、 １８ 絶縁部、 １８ａ、１８ｂ、１８ｃ 一部、 １８ｈａ 第１開口、 １８ｈｂ 第２開口、 ２１Ｅ 端面、 ２１Ｌ 第１金属層、 ２１Ｐ 第１金属ピラー、 ２１Ｐｓ 第１側面、 ２１ａ、２１ｂ 部分、 ２２Ｅ 端面、 ２２Ｌ 第２金属層、 ２２Ｐ 第２金属ピラー、 ２２Ｐｓ 第２側面、 ２２ａ 部分、 ２３Ｌ 第３金属層、 ２４Ｌ 第４金属層、 ２５ 第１電極、 ２５ａ 第１電極層、 ２５ｂ 第２電極層、 ２６ 第２電極、 ２６ａ 第３電極層、 ２７ｂ 第４電極層、 ３０ 光学層、 ３０ｒ 外縁部、 ３１ 蛍光体粒、 ３２ 光透過層、 ５１ 反射膜、 ６０ 金属膜、 ６１ 下地金属膜、 ６２ 密着層、 ６３ シード層、 ７１ 無機絶縁層、 ７１ａ 一部、 ７２ 有機絶縁層、 ７２ａ 一部、 ９０ 溝、 ９１ レジストマスク、 ９２ レジストマスク、 ９５ 支持体、 １１０、１１１、１１２、１２０、１２１ 半導体発光装置、 ＡＡ 矢印、 Ｄ１、Ｄ２ 方向
Claims (4)
- 第１金属ピラーと、
第２金属ピラーと、
前記第２金属ピラーから前記第１金属ピラーに向かう第１方向と交差する第２方向において前記第１金属ピラー及び前記第２金属ピラーと離間した光学層と、
半導体部であって、
前記光学層と前記第１金属ピラーとの間及び前記光学層と前記第２金属ピラーとの間に設けられた第１導電形の第１半導体層と、
第２導電形の第２半導体層であって、前記第２半導体層の少なくとも一部は、前記第１半導体層の一部と前記第２金属ピラーとの間に設けられた、前記第２半導体層と、
前記第１半導体層の前記一部と前記第２半導体層の前記少なくとも一部との間に設けられた第３半導体層と、
を含む半導体部と、
前記半導体部と前記第１金属ピラーとの間に設けられた部分を含み前記第１半導体層及び前記第１金属ピラーと電気的に接続された第１金属層と、
前記半導体部と前記第２金属ピラーとの間に設けられた部分を含み前記第２半導体層及び前記第２金属ピラーと電気的に接続された第２金属層と、
前記第１金属ピラーの前記第２方向と交差する第１側面の少なくとも一部、及び、前記第２金属ピラーの前記第２方向と交差する第２側面の少なくとも一部の周りに設けられた無機絶縁層と、
前記第１側面の一部、及び、前記第２側面の一部を囲み、樹脂と、前記樹脂に含まれるフィラーもしくは光吸収粒子と、を含む有機絶縁層と、
絶縁部と、を備え、
前記無機絶縁層は、前記有機絶縁層と前記光学層との間に配置され、
前記絶縁部の一部は、前記第２半導体層と前記第１金属層との間、及び、前記第３半導体層と前記第１金属層と、の間に設けられ、
前記絶縁部の別の一部は、前記光学層の外縁部と、前記無機絶縁層と、の間に設けられた、半導体発光装置。 - 前記無機絶縁層は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の少なくとも１つを含む、請求項１記載の半導体発光装置。
- 前記第１金属ピラーの少なくとも一部は、前記第２方向において前記第２半導体層と重なり、
前記絶縁部の別の一部は、前記第１金属ピラーの前記少なくとも一部と、前記第２半導体層と、の間に延在する、請求項１または２に記載の半導体発光装置。 - 第３金属層と第４金属層とをさらに備え、
前記第３金属層と前記第１金属層との間に前記第１金属ピラーが配置され、
前記第４金属層と前記第２金属層との間に前記第２金属ピラーが配置され、
前記第３金属層は、前記第１側面の一部と接し、
前記第４金属層は、前記第２側面の一部と接する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
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