JP6563703B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

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Description

実施形態は、半導体発光装置に関する。
半導体発光装置は、例えば、ｐ形半導体層、発光層およびｎ形半導体層を積層した発光体と、発光体を外部回路に接続する電極と、を備える。そして、半導体発光装置の製造過程では、ｐ形半導体層、ｎ形半導体層および発光層のエッチングに対して、電極を適切に保護し、その信頼性を向上させる手段を必要とする。
T. Fujii, Y.Gao, R.Sharma, E,L.Hu, S. P. DenBaars, and S.Nakamura, Applied Physics Letters vol.84 No.6, pp.855-857 (2004)
信頼性を向上させた半導体発光装置を提供する。
半導体発光装置は、第１導電形の第１半導体層と第２導電形の第２半導体層と前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層とを含む発光体と、前記発光体の前記第２半導体層側に配置された基板と、前記基板と前記発光体との間において前記第１半導体層および前記第２半導体層のいずれかに接し、且つ電気的に接続され、前記基板と前記発光体との間から前記基板に沿って前記発光体の外側へ延びる第１金属層と、前記発光体の外側に位置する前記第１金属層の延出部を覆い、前記第１金属層の前記発光体に接しない部分と前記発光体との間に延在する導電層と、前記基板上において前記発光体と並設され、前記導電層を介して前記延出部上に設けられた第２金属層と、を備える。前記導電層は、前記第１半導体層を除去するエッチング液に対し、前記第１金属層よりもエッチング耐性を有する。
（ａ）は、第１実施形態に係る半導体発光装置を模式的に表す上面図であり、（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図である。 （ａ）は、第１実施形態に係る半導体発光装置を模式的に表す別の上面図であり、（ｂ）は、半導体発光装置の要部模式断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体発光装置の製造過程を表す模式断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図３（ｃ）に続く製造過程を表す模式断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図４（ｃ）に続く製造過程を表す模式断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図５（ｂ）に続く製造過程を表す模式断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図６（ｂ）に続く製造過程を表す模式断面図である。 （ａ）は、第１実施形態に係る半導体発光装置の特性を表す模式断面図であり、（ｂ）は、比較例に係る半導体発光装置の要部模式断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体発光装置の要部を模式的に表す上面図である。 （ａ）は、第２実施形態に係る半導体発光装置を模式的に表す上面図であり、（ｂ）および（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図である。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。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、以下の実施形態において説明する半導体発光装置は一例であり、これらに限定されるものではない。また、各半導体発光装置において説明される技術的特徴は、技術的に適用可能である場合には、各実施形態において共通に適用される。
（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態に係る半導体発光装置１を模式的に表す上面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）中に示すＡ−Ａ線に沿った半導体発光装置１の模式断面図である。半導体発光装置１は、チップ状の光源であり、例えば、実装基板上にマウントされる。
図１（ａ）に示すように、半導体発光装置１は、発光体１０と、基板２０と、を備える。発光体１０は、基板２０の上に設けられる。半導体発光装置１は、発光体１０と並設されたボンディングパッド３１を基板２０上に有する。
図１（ｂ）に示すように、発光体１０は、接合層２５を介して基板２０に接合される。発光体１０は、第１導電形の第１半導体層（以下、ｎ形半導体層１１）と、第２導電形の第２半導体層（以下、ｐ形半導体層１２）と、発光層１５と、を含む。発光体１０は、ｎ形半導体層１１と、発光層１５と、ｐ形半導体層１２と、を順に積層した構造を有する。以下、第１導電形をｎ形、第２導電形をｐ形として説明するが、これに限定される訳ではない。実施形態は、第１導電形をｐ形、第２導電形をｎ形とする場合も含む。
発光体１０は、ｎ形半導体層１１の表面を含む第１面１０ａと、ｐ形半導体層１２の表面を含む第２面１０ｂと、ｎ形半導体層１１の外縁を含む側面１０ｃを有する。さらに、発光体１０は、非発光部５０と発光部６０とを有する。非発光部５０と発光部６０との間には段差が設けられ、非発光部５０は、第２面１０ｂからｎ形半導体層１１中に至る深さに設けられた表面５０ａを有する。発光部６０は、ｎ形半導体層１１、発光層１５およびｐ形半導体層１２を含み、非発光部５０は、第２面１０ｂに平行な面内において発光領域６０を囲む（図２（ａ）参照）。
発光層１５から放射される光は、主として第１面１０ａから発光体１０の外に放出される。第１面１０ａは、光取り出し構造を有する。光取り出し構造は、放射光の全反射を抑制し、光取り出し効率を向上させる。例えば、第１面１０ａは、微細な突起が設けられ、粗面化される。
半導体発光装置１は、発光体１０の第２面１０ｂ側において、ｎ電極３３（第１金属層）およびｐ電極３５、金属層３７を有する。ｎ電極３３は、非発光部５０の表面５０ａにおいてｎ形半導体層１１に電気的に接続される。ｐ電極３５は、第２面１０ｂ上においてｐ形半導体層１２に電気的に接続される。金属層３７は、ｐ電極３５上に設けられる。ｎ電極３３、ｐ電極３５および金属層３７は、好ましくは、発光層１５の放射光に対する反射率が高い材料を含む。ｎ電極３３は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を含む。ｐ電極３５および金属層３７は、例えば、銀（Ａｇ）を含む。なお、金属層３７を設けない構造であっても良い。
半導体発光装置１は、誘電体膜４１、４５を有する。誘電体膜４１は、非発光部５０と発光部６０との間の段差、および、非発光部５０の表面５０ａにおいてｎ電極３３が設けられていない部分を覆う。誘電体膜４１は、発光層１５の外縁を覆い保護する。誘電体膜４５は、非発光部５０の全体を覆う。誘電体膜４５は、ｎ電極３３を覆い、基板２０および接合層２５からｎ電極３３を電気的に絶縁する。誘電体膜４５は、誘電体膜４１と同じ材料であっても良い。
金属層３７は、誘電体膜４５上に延在し、ｎ電極３３とｐ電極３５との間の誘電体膜４１および４５を覆う。金属層３７は、ｎ電極３３とｐ電極３５との間において、誘電体膜４１および４５を通過して基板２０の方向に伝播する光を反射し、第１面１０ａに向かう方向に戻す。
接合層２５は、金属層３７および誘電体膜４５を覆うように設けられる。接合層２５は、例えば、金錫（ＡｕＳｎ）、ニッケル錫（ＮｉＳｎ）などの半田からなる接合金属を含む導電層である。ｐ電極３５は、金属層３７を介して接合層２５に電気的に接続される。また、接合層２５は、導電性を有する基板２０に電気的に接続される。接合層２５は、例えば、チタン（Ｔｉ）、チタン−タングステン（ＴｉＷ）などの高融点金属膜を含む。高融点金属膜は、半田がｐ電極３５、金属層３７に拡散するのを防ぐバリア膜として機能する。基板２０の裏面側には、電極２７が設けられる。電極２７は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜であり、例えば８００ｎｍの膜厚を有する。電極２７は、例えば、実装基板を介して外部回路に接続される。
これに対し、ｎ電極３３は、例えば、ボンディングパッド３１（第２金属層）に接続される金もしくはアルミニウムなどの金属ワイヤを介して外部回路に接続される。ｎ電極３３は、発光体１０から外側に延びる延出部３３ｐを有する。ボンディングパッド３１は、延出部３３ｐの上に導電層３９を介して設けられる。導電層３９は、延出部３３ｐを覆い、発光体１０とｎ電極３３との間に延在する。また、導電層３９は、ボンディングパッド３１からチップ端１ｅの方向に延び、例えば、延出部３３ｐのチップ端１ｅ側の端よりも外側に延びる。
延出部３３ｐは、基板２０の上面２０ａに沿って延びる。延出部３３ｐと基板２０との間には、誘電体膜４５および接合層２５が介在する。延出部３３ｐは、誘電体膜４５により基板２０および接合層２５から電気的に絶縁される。
図２（ａ）は、半導体発光装置１を模式的に表す別の上面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）中に示すＢ−Ｂ線に沿った断面を表す模式図である。
図２（ａ）は、発光体１０の下の電極面を表す模式図である。同図中に示す破線は、発光体１０の外縁を示している。発光体１０は、第２面１０ｂに平行な方向に沿って側面１０ｃが内側に後退した窪み部１０Ｒを有する。ｎ電極３３は、非発光部５０の表面５０ａ上に設けられる。ｎ電極３３は、発光体１０の直下において発光領域６０を囲むように設けられる。
半導体発光装置１は、例えば、５つの発光領域６０を有する。各発光領域６０の上には、ｐ電極３５が設けられる。発光領域６０は、それぞれ発光層１５を含む。例えば、半導体発光装置１の駆動電流は、基板２０の裏面側の電極２７から供給される。駆動電流は、基板２０に電気的に接続されたｐ電極３５から発光層１５を介してｎ電極３３へ流れる。これにより、半導体発光装置１は、５つの発光領域６０から光を放射する。
ｎ電極３３は、発光体１０の外側に延びる部分（延出部３３ｐ）を有する。延出部３３ｐは、窪み部１０Ｒに位置する。導電層３９は、延出部３３ｐの全体を覆う。また、導電層３９は、発光体１０の下に延びる。ボンディングパッド３１は、導電層３９の上に設けられる。ボンディングパッド３１と発光体１０との間の間隔ＷＧは、好ましくは５０μｍ以下である。
図２（ｂ）に示すように、ｎ電極３３は、発光体１０の非発光部５０の表面５０ａにおいて、ｎ形半導体層１１に接して設けられる。ｎ電極３３は、発光体１０の外側に延びる部分（延出部３３ｐ）を含む。延出部３３ｐは、誘電体膜４５および接合層２５を介して基板２０の上面２０ａに沿って延びる。導電層３９は、延出部３３ｐを覆う第１部分３９ａと、発光体１０とｎ電極３３との間に延びる第２部分３９ｂと、を含む。すなわち、チップ面を上方から見て、導電層３９は、発光体１０とオーバラップする部分を有する。また、チップ面を上方から見て、導電層３９の外縁は、ｎ電極３３がｎ形半導体層１１に接する部分（コンタクト部３３ｃ）と、発光体１０の外縁と、の間に位置する。誘電体膜４１は、発光体１０と導電層３９の間に位置し、導電層３９に沿って発光体１０の外側に延びる。
次に、図３（ａ）〜図７（ｂ）を参照して、半導体発光装置１の製造方法を説明する。図３（ａ）〜図７（ｂ）は、半導体発光装置１の製造過程を順に表す模式断面図である。
図３（ａ）に示すように、基板１０１の上にｎ形半導体層１１、発光層１５およびｐ形半導体層１２を順に積層する。本明細書において、積層される状態は、直接接している状態に加え、間に別の要素が挿入される状態も含む。
基板１０１は、例えば、シリコン基板またはサファイア基板である。ｎ形半導体層１１、ｐ形半導体層１２、および発光層１５は、それぞれ窒化物半導体を含む。ｎ形半導体層１１、ｐ形半導体層１２および発光層１５は、例えば、ＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む。
ｎ形半導体層１１は、例えば、Ｓｉドープｎ形ＧａＮコンタクト層と、Ｓｉドープｎ形ＡｌＧａＮクラッド層と、を含む。Ｓｉドープｎ形ＧａＮコンタクト層と、発光層１５との間に、Ｓｉドープｎ形ＡｌＧａＮクラッド層が配置される。ｎ形半導体層１１は、バッファ層をさらに含んでもよく、ＧａＮバッファ層とＳｉドープｎ形ＡｌＧａＮクラッド層との間に、Ｓｉドープｎ形ＧａＮコンタクト層が配置される。例えば、バッファ層には、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＮのいずれか又はそれらの組み合わせが用いられる。
発光層１５は、例えば、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。ＭＱＷ構造においては、例えば、複数のバリア層と、複数の井戸層と、が交互に、積層される。例えば、井戸層には、ＡｌＧａＩｎＮが用いられる。例えば、井戸層には、ＧａＩｎＮが用いられる。
バリア層には、例えば、Ｓｉドープｎ形ＡｌＧａＮが用いられる。例えば、バリア層には、Ｓｉドープｎ形Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎが用いられる。バリア層の厚さは、例えば、２ナノメートル（ｎｍ）以上３０ｎｍ以下である。複数のバリア層のうちで、最もｐ形半導体層１２に近いバリア層（ｐ側バリア層）は、他のバリア層とは、異なってもよく、厚くても、薄くてもよい。
発光層１５から放出される光（発光光）の波長（ピーク波長）は、例えば、２１０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である。発光光のピーク波長は、例えば、３７０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下でもよい。
ｐ形半導体層１２は、例えば、ノンドープＡｌＧａＮスペーサ層と、Ｍｇドープｐ形ＡｌＧａＮクラッド層と、Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層と、高濃度Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層と、を含む。高濃度Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層と発光層１５との間に、Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層が配置される。Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層と発光層１５との間に、Ｍｇドープｐ形ＡｌＧａＮクラッド層が配置される。Ｍｇドープｐ形ＡｌＧａＮクラッド層と発光層１５との間に、ノンドープＡｌＧａＮスペーサ層が配置される。例えば、ｐ形半導体層１２は、ノンドープＡｌ０．１１Ｇａ０．８９Ｎスペーサ層、Ｍｇドープｐ形Ａｌ０．２８Ｇａ０．７２Ｎクラッド層、Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層、および、高濃度Ｍｇドープｐ形ＧａＮコンタクト層を含む。
なお、上記の半導体層において、組成、組成比、不純物の種類、不純物濃度、および厚さは、例示であり、種々の変形が可能である。
図３（ｂ）に示すように、非発光部５０および発光部６０を形成する。例えば、ハードマスク１０３を用いて、ｐ形半導体層１２の一部と、発光層１５の一部と、を選択的にエッチングすることにより除去する。ハードマスク１０３は、例えば、シリコン酸化膜である。エッチング深さは、例えば、０．１μｍ以上、１００μｍ以下である。好ましくは、エッチング深さは、０．４μｍ以上、２μｍ以下である。非発光部５０は、その表面５０ａにｎ形半導体層１１が露出するように形成される。
図３（ｃ）に示すように、ｐ形半導体層１２の上面、非発光部５０と発光部６０との間の段差、および、非発光部５０の表面５０ａを覆う誘電体膜４１を形成する。誘電体膜４１は、例えば、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜である。また、誘電体膜４１は、例えば、積層構造を有し、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを積層した構造を有しても良い。ハードマスク１０３は、誘電体膜４１を形成する前にエッチングにより除去する。
図４（ａ）に示すように、非発光部５０の表面５０ａ上に設けられた誘電体膜４１を選択的に除去し、ｎ形半導体層１１を露出させる。続いて、ｎ形半導体層１１に電気的に接続されたｎ電極３３を形成する。ｎ電極３３の材料は、例えば、ｎ形半導体層１１へのオーミック接触性と、高い光反射率と、を兼ね備え、アルミニウム（Ａｌ）および銀（Ａｇ）の少なくとも一方を含む。
また、誘電体膜４１の上に導電層３９を選択的に形成する。導電層３９は、ｎ電極３３がｎ形半導体層１１に接する部分（コンタクト部３３ｃ）の近傍に設けられ、後にボンディングパッド３１が位置する部分を覆う。ｎ電極３３は、導電層３９上に延びる延出部３３ｐを含む。導電層３９は、例えば、窒化チタニウム（ＴｉＮ）である。また、導電層３９には、金属層、導電性の金属窒化物層、および、導電性の金属酸化物層の少なくともいずれか１つを含む複合層であっても良い。
図４（ｂ）に示すように、ｎ電極３３と、導電層３９と、誘電体膜４１と、を覆う誘電体膜４５を形成する。誘電体膜４５は、例えば、シリコン酸化膜である。
図４（ｃ）に示すように、誘電体膜４５および４１を選択的にエッチングし、開口部４５ａおよび４１ａを形成する。これにより、ｐ形半導体層１２を露出させる。この段階において、非発光部５０には、ｎ電極３３のコンタクト部３３ｃに接する部分を除いた表面５０ａを覆う誘電体膜４１と、ｎ電極３３、導電層３９および誘電体膜４１を覆う誘電体膜４５と、が残される。続いて、ｐ形半導体層１２に電気的に接続されたｐ電極３５を形成する。ｐ電極３５は、例えば、Ａｇを含む。
図５（ａ）に示すように、ｐ電極３５上に金属層３７を形成する。金属層３７は、誘電体膜４５の上に延在し、誘電体膜４１および４５を介して、非発光部５０と発光部６０との間の段差、および、非発光部５０の表面５０ａの一部を覆う。金属層３７は、ｎ電極３３とｐ電極３５との間の誘電体膜４１および４５を覆う。金属層３７は、例えば、Ａｇを含む。
さらに、金属層３７および誘電体膜４５を覆う接合層２５ａを形成する。接合層２５ａは、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉの少なくともいずれか１つを含む高融点金属膜と、接合金属と、を含む。接合金属は、例えば、Ｎｉ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｎ系、Ｂｉ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、およびＰｂ−Ａｇ系の少なくともいずれか１つを含む。Ｔｉ、ＰｔおよびＮｉの少なくともいずれか１つを含む高融点金属膜は、接合金属と金属層３７との間、および、接合金属と誘電体膜４５との間に設けられる。
図５（ｂ）に示すように、接合層２５ａを形成した基板１０１と、基板２０と、を対向させる。基板２０は、その上面に接合層２５ｂが形成されている。そして、基板２０の接合層２５ｂは、基板１０１の接合層２５ａに対向するように配置される。
接合層２５ｂは、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉの少なくともいずれか１つを含む高融点金属膜と、接合金属と、を含む。接合金属は、例えば、Ｎｉ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｎ系、Ｂｉ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、およびＰｂ−Ａｇ系の少なくともいずれか１つを含む。Ｔｉ、ＰｔおよびＮｉの少なくともいずれか１つを含む高融点金属膜は、接合金属と基板２０との間に設けられる。
図６（ａ）に示すように、接合層２５ａと２５ｂとを接触させ、基板１０１と基板２０とを熱圧着させる。これにより、接合層２５ａと２５ｂとは一体化し、接合層２５になる。なお、図６（ａ）は、図５（ｂ）の上下を逆にして基板２０の上に接合層２５を介して各半導体層および基板１０１を配置した状態を表している。
図６（ｂ）に示すように、基板１０１を除去する。例えば、基板１０１がシリコン基板の場合は、研削及びドライエッチング（例えば、ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）などの方法を用いて除去する。例えば、基板１０１がサファイア基板の場合は、ＬＬＯ（Laser Lift Off）を用いて除去する。さらに、ｎ形半導体層１１の表面１１ａに微細な突起を形成し、粗面化する。例えば、アルカリを用いたウエット処理またはＲＩＥにより、ｎ形半導体層１１の表面１１ａを粗面化する。
図７（ａ）に示すように、ｎ形半導体層１１を選択的に除去し、発光体１０を形成する。例えば、ＲＩＥまたはウエットエッチングなどの方法を用いてｎ形半導体層１１、発光層１５およびｐ形半導体層１２を順にエッチングする。この時、発光体１０の周りには、誘電体膜４１の一部が露出する。ｎ形半導体層１１、発光層１５およびｐ形半導体層１２のエッチングには、例えば、熱リン酸を用いる。
誘電体膜４１は、例えば、ｎ形半導体層１１を除去するエッチング液に対して耐性を有し、その直下の構造を保護する。さらに、ボンディングパッド３１を形成する部分の誘電体膜４１を選択的に除去し、導電層３９を露出させる。続いて、導電層３９の上にボンディングパッド３１を形成する。
図７（ｂ）に示すように、発光体１０の周りの誘電体膜４１、４５を選択的に除去し、ダイシング領域４０ｅを形成する。続いて、例えば、ダイサーもしくはスクライバーを用いて接合層２５および基板２０を切断し、半導体発光装置１をチップ化する。
上記の例において、誘電体膜４１、４５には、シリコン酸化膜以外に、窒化珪素または酸窒化珪素を用いることができる。また、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ及びＨｆ等の少なくともいずれかの金属の酸化物、上記の少なくともいずれかの金属の窒化物、または、上記の少なくともいずれかの金属の酸窒化物を用いても良い。
次に、図８（ａ）および（ｂ）を参照して、導電層３９の役割を説明する。図８（ａ）は、半導体発光装置１の特性を表す模式断面図であり、図８（ｂ）は、比較例に係る半導体発光装置２の要部模式断面図である。
ｎ形半導体層１１、発光層１５およびｐ形半導体層１２は、例えば、エピタキシャル成長された状態において、基板１０１との熱膨張係数の差に起因する内部応力を含む。その内部応力の一部は、図６（ｂ）に示すように基板１０１が除去された状態においても、基板２０により保持される。そして、発光体１０を形成するためにｎ形半導体層１１を選択的に除去した時、発光体１０の直下の部分と、ｎ形半導体層１１を除去した部分と、の間の応力差は、誘電体膜４１にクラック４１ｃを生じさせる場合がある。
図８（ａ）に示すように、誘電体膜４１の直下において、導電層３９は、発光体１０とｎ電極３３との間に延在する。導電層３９には、例えば、ｎ形半導体層１１を除去するためのエッチング液に対する耐性を有する材料を用いる。これにより、導電層３９は、クラック４１ｃを介した熱リン酸などのエッチング液の浸透を防ぐ役割を果たす。
一方、図８（ｂ）に示す半導体発光装置２では、導電層３９は、ボンディングパッド３１を形成する延出部３３ｐの上に設けられるが、発光体１０の下には延在しない。そして、発光体１０の外縁において、誘電体膜４１の直下にはｎ電極３３が位置する。例えば、ｎ形半導体層１１にオーミック接触し、発光層１５の放射光に対して高い反射率を有し、且つ、ｎ形半導体層１１のエッチング液に耐性を有する材料を選択することは極めて困難であり、ｎ電極３３には、エッチング耐性の低い材料が用いられる。このため、クラック４１ｃを介して浸透したエッチング液は、ｎ電極３３もエッチングする。結果として、ｎ電極３３のコンタクト部３３ｃと延出部３３ｐとの間に空洞３３ｇが生じ、ボンディングパッド３１とｎ形半導体層１１との間の電気抵抗を増大させ、半導体発光素子２の動作電圧を上昇させる。また、空洞３３ｇ内に露出したＡｌを含む金属は、例えば、外気に触れることにより、イオンマイグレーションが生じる可能性も大きくなる。
このように、本実施形態における導電層３９は、ｎ形半導体層１１のエッチング過程においてｎ電極３３を保護することにより、ボンディングパッド３１とｎ形半導体層１１との間の電気抵抗の増大を防ぎ、イオンマイグレーションを抑制する。これにより、半導体発光装置１の製造歩留り、および、その信頼性を向上させる。
図９（ａ）および（ｂ）は、半導体発光装置１の要部を模式的に表す上面図である。図９（ａ）および（ｂ）は、ボンディングパッド３１が設けられる窪み部１０Ｒａおよび１０Ｒｂを表している。
図９（ａ）に示すように、窪み部１０Ｒａは発光体１０に設けられる。窪み部１０Ｒａは、第１面１０ａにおいて、発光体１０の内方向に後退した部分である。窪み部１０Ｒａは、側面１０ｃよりも内側に後退した壁面１０ｒｃと、側面１０ｃにつながる壁面１０ｒａに囲まれた部分である。ボンディングパッド３１は、２つの対向する壁面１０ｒａの間に位置する。壁面１０ｒａは、例えば、側面１０ｃに接する。
一方、図９（ｂ）に示す例では、窪み部１０Ｒｂが発光体１０に設けられる。窪み部１０Ｒｂは、第１面１０ａにおいて、発光体１０の内方向に後退した部分である。窪み部１０Ｒｂは、側面１０ｃよりも内側に後退した壁面１０ｒｃと、側面１０ｃにつながる壁面１０ｒｂに囲まれる。ボンディングパッド３１は、２つの対向する壁面１０ｒｂの間に位置する。壁面１０ｒｂは、曲面１０ｃｒを介して側面１０ｃにつながる。
図９（ｂ）の例において、例えば、曲面１０ｃｒの曲率半径を３０ｎｍとした場合、その直下の誘電体膜４１にクラック４１ｃが生じた（図８（ａ）参照）。これに対し、図９（ａ）に示す例では、誘電体膜４１にクラックは生じない。図９（ａ）の例は、曲面１０ｃｒの曲率半径を０（ゼロ）とした場合に相当する。すなわち、曲面１０ｃｒの曲率半径を０μｍ以上、３０μｍ未満とすることにより、誘電体膜４１に生じるクラック４１ｃを抑制できる。これにより、半導体発光装置１の信頼性をさらに向上させることができる。
（第２実施形態）
図１０（ａ）は、第２実施形態に係る半導体発光装置３を模式的に表す上面図である。図１０（ｂ）および（ｃ）は、半導体発光装置３の要部模式断面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）中に示すＣ-Ｃ線に沿った断面を表し、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）中に示すＤ-Ｄ線に沿った断面を表している。
半導体発光装置３は、発光体１０と、基板２０と、を備える。発光体１０は、基板２０の上に設けられる。図１０（ａ）は、発光体１０の下のチップ面を表す上面図である。図１０（ａ）中の破線は、発光体１０の外縁を表わしている。
図１０（ａ）に示すように、半導体発光装置３は、発光体１０の下に設けられたｎ電極３３とｐ電極３５（第１金属層）とを備える。本実施形態では、ｐ電極３５は、発光体１０の外に延出する部分（延出部３５ｐ）を有し、ボンディングパッド３２（第２金属層）は、延出部３５ｐの上に設けられる。ボンディングパッド３２と延出部３５ｐとの間には、導電層３９が設けられる。導電層３９は、延出部３５ｐを覆う第１部分３９ａと、発光体１０とｐ電極３５との間に延びる第２部分３９ｂを有する。
発光体１０は、複数の凹部５５を有する。凹部５５は、ｐ電極３５の内側に相互に離間して配置される。ｎ電極３３は、凹部５５の中にそれぞれ設けられる。
図１０（ｂ）に示すように、発光体１０は、接合層２５を介して基板２０の上に設けられる。発光体１０は、ｎ形半導体層１１と、ｐ形半導体層１２と、発光層１５と、を含む。発光層１５は、ｎ形半導体層１１とｐ形半導体層１２との間に設けられる。発光体１０は、ｎ形半導体層１１の表面を含む第１面１０ａと、ｐ形半導体層１２の表面を含む第２面１０ｂと、ｎ形半導体層１１の外縁を含む側面１０ｃと、を有する。第１面１０ａには、好ましくは、光取り出し構造が設けられる。誘電体膜４７は、第１面１０ａおよび側面１０ｃを覆う。発光体１０には、第２面１０ｂからｎ形半導体層１１に至る凹部５５が設けられる。
発光体１０と接合層２５との間には、ｎ電極３３、ｐ電極３５、および、誘電体膜４１、４５が設けられる。誘電体膜４１は、ｐ形半導体層１２の表面および凹部５５の内面を覆う。ｐ電極３５は、誘電体膜４１を選択的に除去した部分において、ｐ形半導体層１２の表面に接する。また、ｎ電極３３は、凹部５５の底面において、ｎ形半導体層１１に接する。誘電体膜４５は、ｐ電極３５、誘電体膜４１、および、凹部５５の内面を覆う。誘電体膜４５は、ｐ電極３５を基板２０および接合層２５から電気的に絶縁する。一方、接合層２５は、凹部５５中に延在し、ｎ電極３３に接する。ｎ電極３３は、接合層２５を介して基板２０に電気的に接続される。
図１０（ｃ）に示すように、ｐ電極３５は、誘電体膜４５を介して接合層２５上を延びる延出部３５ｐを有する。延出部３５ｐの上には、導電層３９を介してボンディングパッド３２が設けられる。ｐ電極３５は、例えば、ボンディングパッド３２に接続される金属ワイヤを介して外部回路に電気的に接続される。
導電層３９は、延出部３５ｐと誘電体膜４１との間を発光体１０の直下に至るまで延在する。チップの上方から見て、導電層３９は、発光体１０とオーバラップする部分を有する。また、導電層３９の外縁は、チップの上面から見て、発光体１０の外縁と、ｐ電極３５のコンタクト部３５ｃと、の間に位置する。これにより、導電層３９は、ｐ電極３５を有効に保護し、半導体発光装置３の信頼性を向上させる。
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、実施形態において「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族元素をさらに含むもの、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。
上記の実施形態では、「部位Ａは部位Ｂの上に設けられている」と表現された場合の「の上に」とは、部位Ａが部位Ｂに接触して、部位Ａが部位Ｂの上に設けられている場合の他に、部位Ａが部位Ｂに接触せず、部位Ａが部位Ｂの上方に設けられている場合との意味で用いられる場合がある。また、「部位Ａは部位Ｂの上に設けられている」は、部位Ａと部位Ｂとを反転させて部位Ａが部位Ｂの下に位置した場合や、部位Ａと部位Ｂとが横に並んだ場合にも適用される場合がある。これは、実施形態に係る半導体装置を回転しても、回転前後において半導体装置の構造は変わらないからである。
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。
１〜３・・・半導体発光装置、 １０・・・発光体、 １０Ｒ、１０Ｒａ、１０Ｒｂ・・・窪み部、 １０ａ・・・第１面、 １０ｂ・・・第２面、 １０ｃ・・・側面、 １０ｃｒ・・・曲面、 １０ｒａ、１０ｒｂ、１０ｒｃ・・・壁面、 １１・・・ｎ形半導体層、 １１ａ・・・表面、 １２・・・ｐ形半導体層、 １５・・・発光層、 ２０・・・基板、 ２０ａ・・・上面、 ２５、２５ａ、２５ｂ・・・接合層、 ２７・・・電極、 ３１、３２・・・ボンディングパッド、 ３３・・・ｎ電極、 ３３ｃ、３５ｃ・・・コンタクト部、 ３３ｇ・・・空洞、 ３３ｐ、３５ｐ・・・延出部、 ３５・・・ｐ電極、 ３７・・・金属層、 ３９・・・導電層、 ３９ａ・・・第１部分、 ３９ｂ・・・第２部分、 ４０ｅ・・・ダイシング領域、 ４１、４５・・・誘電体膜、 ４１ｃ・・・クラック、 ４１ａ、４５ａ・・・開口部、 ５０・・・非発光領域、 ５５・・・凹部、 ６０・・・発光領域、 １０１・・・基板、 １０３・・・ハードマスク

Claims (8)

  1. 第１導電形の第１半導体層と、第２導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、を含む発光体と、
    前記発光体の前記第２半導体層側に配置された基板と、
    前記基板と前記発光体との間において前記第１半導体層および前記第２半導体層のいずれかに接し、且つ電気的に接続され、前記基板と前記発光体との間から前記基板に沿って前記発光体の外側へ延びる第１金属層と、
    前記発光体の外側に位置する前記第１金属層の延出部を覆い、前記第１金属層の前記発光体に接しない部分と前記発光体との間に延在する導電層と、
    前記基板上において前記発光体と並設され、前記導電層を介して前記延出部上に設けられた第２金属層と、
    を備え、
    前記導電層は、前記第１半導体層を除去するエッチング液に対し、前記第１金属層よりもエッチング耐性を有する半導体発光装置。
  2. 前記発光体は、前記第１半導体層の表面を含む第１面と、前記第２半導体層の表面を含み、前記第１面の反対側に位置する第２面と、前記第１半導体層の外縁を含む側面と、を有し、
    前記第１面に平行な方向に前記側面から内側に向かって窪んだ窪み部を有し、
    前記第２金属層は、前記窪み部に設けられた請求項１記載の半導体発光装置。
  3. 前記窪み部の側壁は、前記側面に曲面を介してつながり、
    前記曲面は、０マイクロメートル以上３０マイクロメートル未満の曲率半径を有する請求項２記載の半導体発光装置。
  4. 前記発光体は、
    前記発光層を含む発光部と、
    前記第２面から前記第１半導体層に至る段差を介して前記発光部の周りに設けられた非発光部と、
    を有し、
    前記第１金属層は、前記非発光部において前記第１半導体層に電気的に接続された請求項２または３のいずれかに記載の半導体発光装置。
  5. 前記発光体は、前記第２面から前記第１半導体層に至る凹部を有し、
    前記第１半導体層は、前記凹部を介して前記基板に電気的に接続され、
    前記第１金属層は、前記第２面上において前記第２半導体層に電気的に接続された請求項２または３のいずれかに記載の半導体発光装置。
  6. 前記発光体の外縁と、前記第２金属層と、の間の間隔は、５０マイクロメートル以下である請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
  7. 前記導電層は、金属、導電性を有する金属酸化物および導電性を有する金属窒化物の少なくともいずれか１つからなる請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
  8. 前記発光体と、前記第１金属層の前記発光体に接しない部分と、の間に設けられた誘電体膜をさらに備え、
    前記誘電体膜は、前記導電層に沿って前記発光体の外側に延在し、
    前記第１金属層の延出部は、前記発光体の外側において前記誘電体膜に接しない請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
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