JP7161105B2 - 発光素子及び発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子及び発光装置に関する。

従来から、ｎ型半導体層とｎ型半導体層の一部を露出するように積層された発光層及びｐ型半導体層とを有する半導体構造と、半導体構造上に設けられた複数の開口部を有する絶縁膜と、複数の開口部のうち発光層及びｐ型半導体層から露出したｎ型半導体層上に設けられた開口部を通して接続されたｎ電極と、複数の開口部のうちｐ型半導体層上に設けられた開口部を通して接続されたｐ電極と、ｐ電極に接続されたｐ側外部接続部と、ｎ電極に接続されたｎ側外部接続部とを備える発光素子が提案されている（例えば、特許文献１）。そして、このような発光素子は、光反射性の樹脂によって被覆されて発光装置として構成されている。

特開２０１０－５２５５８６号

このような発光素子では、放熱性と光取り出し効率を向上させるために、めっき層を発光素子の広範囲に配置するとともに、発光装置を形成するために、そのめっき層を複数に分割して、それぞれを離間させて、光反射性の樹脂の充填が容易となるように構成されている。
しかし、一方では、上述した発光素子では、光反射性の樹脂を意図する領域に十分に充填できず、この樹脂による光反射が不十分になり、光取り出し効率を低下させる要因となっている。よって、さらに樹脂を充填しやすくし、発光素子の広い範囲に光反射性の樹脂を配置する必要がある。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、放熱性と光取り出し効率を向上させるために、発光素子に外部接続部を広範囲に配置しつつ、外部接続部の周辺に光反射性の樹脂を充填することができる発光素子及び発光装置を提供することを目的とする。

本開示は、以下の発明を含む。
（１）第１半導体層、発光層及び第２半導体層を順に有し、かつ前記第２半導体層側に前記第２半導体層及び前記発光層から前記第１半導体層が露出する複数の露出部が、第１方向に沿って複数の列状に配置される半導体積層体と、
前記半導体積層体を覆い、複数の前記露出部の上方に開口部を有する絶縁膜と、
前記開口部にて前記露出部と接続され、かつ一部が前記絶縁膜を介して前記第２半導体層上に配置された第１電極と、
前記第２半導体層上に接続された第２電極と、
前記第１電極と接続され、平面視において、前記露出部と離間し、前記第１方向に沿って配列する前記露出部の列間に配置された複数の第１外部接続部と、
前記第２電極と接続され、平面視において、前記第１方向に沿って配列する前記露出部を繋ぐ直線上を除く領域に配置された複数の第２外部接続部とを含む発光素子。
（２）上面に配線パターンを有する基板と、
前記配線パターン上にフリップチップ実装される上述した発光素子と、
前記発光素子、前記第１外部接続部及び前記第２外部接続部並びに前記基板を被覆する光反射性物質を含む被覆部材とを備える発光装置。

本発明の一実施形態の発光素子及び発光装置によれば、発光素子に外部接続部を広範囲に配置しつつ、外部接続部の周辺に光反射性の樹脂を充填し、放熱性と光取り出し効率を向上させることができる。

本開示の一実施形態の発光素子を模式的に示す平面図である。 図１ＡにおけるＩ－Ｉ'線断面図である。 図１ＡにおけるＩＩ－ＩＩ'線断面図である。 本開示の別の実施形態の発光素子を模式的に示す平面図である。 本開示の一実施形態の発光装置を模式的に示す斜視図である。 図３ＡのＩＩＩ－ＩＩＩ'線断面図である。 本開示の別の実施形態の発光装置を模式的に示す平面図である。

以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
本願において、第１方向は、半導体積層体１３又は発光素子１０の一つの辺に平行な一方向を意味する。また、第２方向は、第１方向に直交する方向を意味する。

実施形態１：発光素子１０
本開示の一実施形態における発光素子１０は、図１Ａから１Ｃに示すように、第１半導体層１３ｎ、発光層１３ａ及び第２半導体層１３ｐを順に有する半導体積層体１３と、半導体積層体１３の側面および上面を覆う絶縁膜１４と、第１半導体層１３ｎと接続され、第２半導体層１３ｐ上に配置された第１電極１１と、第２半導体層１３ｐ上に接続された第２電極１２と、第１電極１１と接続された第１外部接続部２１と、第２電極１２と接続された第２外部接続部２２とを含む。
半導体積層体１３は、第２半導体層１３ｐ及び発光層１３ａから第１半導体層１３ｎが露出する複数の露出部１３ｂを有している。露出部１３ｂは、第１方向に沿って複数の列状に配置されている。
絶縁膜１４は、複数の露出部１３ｂの上方に開口部１４ａを有する。
第１電極１１は、開口部１４ａにて露出部１３ｂと接続され、かつ一部が絶縁膜１４を介して第２半導体層１３ｐ上に配置されている。
第１外部接続部２１は、平面視において、露出部１３ｂと離間し、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂの列間に配置されて、複数配置されている。
第２外部接続部２２は、平面視において、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂを繋ぐ直線上を除く領域に複数配置されている。
このような発光素子１０においては、第１電極１１及び第２電極１２と、第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２とが設けられた面側を実装面としたフリップチップ実装に適した構造を有している。この際、実装面と反対側の面が主な光取り出し面となる。
発光素子１０の平面形状は、例えば、四角形、六角形等の多角形、これらの角に丸みを帯びた形状、円形又は楕円形等が挙げられる。なかでも、四角形が好ましい。

（半導体積層体１３）
発光素子１０を構成する半導体積層体１３は、第１半導体層１３ｎ、発光層１３ａ及び第２半導体層１３ｐがこの順に積層されて構成される。このような半導体積層体１３は、通常、絶縁性の支持基板１５上に形成されている。ただし、最終的に、発光素子１０においては、支持基板１５が除去されたものでもよい。発光層１３ａと、発光層１３ａの上面に設けられた第２半導体層１３ｐとは、第１半導体層１３ｎの上面のうち所定の領域に設けられている。つまり、第１半導体層１３ｎ上の一部の領域には、第２半導体層１３ｐ及び発光層１３ａが存在しない。このように、第１半導体層１３ｎが、発光層１３ａ及び第２半導体層１３ｐから露出する領域を露出部１３ｂと称する。つまり、半導体積層体１３は、第２半導体層１３ｐの表面に、平面視において互いに離間した複数の孔を有し、孔の底面に第１半導体層１３ｎが露出している。そして、孔の側面には第２半導体層１３ｐの側面、発光層１３ａの側面、及び第１半導体層１３ｎの側面が露出している。

露出部１３ｂの形状、大きさ、位置、数は、所望の発光素子の大きさ、形状、電極パターン等によって適宜設定することができる。
露出部１３ｂの形状は、例えば、平面視において円又は楕円、三角形、四角形、六角形等の多角形等が挙げられ、なかでも、円形又は円形に近い楕円形状が好ましい。露出部１３ｂの大きさは、半導体積層体１３の大きさ、求められる発光素子の出力、輝度等によって適宜調整することができ、例えば、直径が数十μｍ～数百μｍ程度の大きさであることが好ましい。別の観点から、露出部１３ｂの直径が、半導体積層体１３の一辺の１／２０～１／５程度の大きさであることが好ましい。露出部１３ｂは、１つの発光素子において規則的に配置していることが好ましい。具体的には、第１方向に沿って複数列配置されていることが好ましい。また、露出部１３ｂは、第２方向にも数行以上配置されていることが好ましい。例えば、露出部１３ｂは、第２方向に数行～十数行配置されていることが好ましい。なかでも、第１方向に沿って列状に配置する露出部１３ｂは、互いに隣接するように３列以上配置されていることがより好ましい。第１方向に並ぶ露出部１３ｂの数は、第２方向に並ぶ露出部１３ｂの数と同じでも、多くても、少なくてもよい。例えば、列状に配置される露出部１３ｂの第１方向に沿った列の数は、１つの列内に配置される露出部１３ｂの数よりも少ないことが好ましい。これにより、後述する第１外部接続部２１を、第２方向に沿って配列する露出部１３ｂの列間により大きな面積で形成することができる。

複数の露出部１３ｂの平面視形状は、すべてが略同じ形状、略同じ大きさであってもよいし、それぞれ又は一部が異なる形状、大きさであってもよい。露出部１３ｂは発光層１３ａを有さない領域であるため、同程度の大きさの複数の露出部１３ｂを規則的に整列して配置することにより、発光面積及び電流の供給量の偏りを抑制することができる。その結果、発光素子全体として、輝度ムラを抑制することができる。

露出部１３ｂは、半導体積層体１３の外縁よりも内側に複数形成されていることが好ましい。半導体積層体１３の外縁の内側に配置されるものの合計面積は、半導体積層体１３の平面積の３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、１５％以下であることがさらに好ましい。露出部１３ｂを半導体積層体１３の外縁の内側に、半導体積層体１３の平面積の３０％以下の範囲とすることで、第１半導体層１３ｎ及び第２半導体層１３ｐへの電流供給のバランスを図ることができ、供給される電力の偏りによる輝度ムラを抑制することができる。
露出部１３ｂは、規則的に配置していることが好ましい。具体的には、露出部１３ｂは、平面視において、略等間隔に配置されていることが好ましい。これによって、発光素子の輝度ムラを抑制して、均一に光取り出しすることができる。具体的には、露出部１３ｂは、上面視で略円形状である。露出部１３ｂの大きさは、例えば、直径数十μｍ～数百μｍであり、上面側に一定の間隔で整列して配置されていることが好ましい。

半導体積層体１３は、例えば、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体、ＩＩ－ＶＩ族化合物半導体等、種々の半導体が挙げられる。具体的には、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料が挙げられ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等を用いることができる。各層の膜厚及び層構造は、当該分野で公知のものを利用することができる。

（絶縁膜１４）
絶縁膜１４は、半導体積層体１３の上面及び側面を被覆するとともに、露出部１３ｂの上方に開口部１４ａを、第２半導体層１３ｐの上方に開口部１４ｂを有する。絶縁膜１４が半導体積層体１３を被覆し、かつ露出部１３ｂの上方に開口部１４ａを有することにより、第２半導体層１３ｐの上面を覆う絶縁膜１４の上面の広範囲に、例えば絶縁膜１４の上面の略全面に第１電極１１を形成することができる。
絶縁膜１４は、当該分野で公知の材料によって、電気的な絶縁性を確保し得る材料及び厚みで形成されていることが好ましい。具体的には、絶縁膜１４は、金属酸化物及び金属窒化物等、例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物又は窒化物によって形成することができる。

（第１電極１１及び第２電極１２）
第１電極１１及び第２電極１２は、半導体積層体１３の上面側（つまり、成長基板とは反対側である第２半導体層側）に配置されている。
第１電極１１は、露出部１３ｂの上方における絶縁膜１４の開口部１４ａにて、露出部１３ｂと接続している。この場合、第１電極１１は複数の露出部１３ｂを覆うように接続されることが好ましく、全部の露出部１３ｂが第１電極１１に覆われ、一体的に接続されることがより好ましい。従って、第１電極１１は、第１半導体層１３ｎ上のみならず、第２半導体層１３ｐ上方にも配置される。つまり、第１電極１１は、絶縁膜１４を介して、露出部１３ｂを形成する孔の側面（つまり発光層１３ａ及び第２半導体層１３ｐの側面）及び第２半導体層１３ｐ上に配置される。

第２電極１２は、第２半導体層１３ｐの上方にある絶縁膜１４の開口部１４ｂを通して、第２半導体層１３ｐ上に配置され、かつ第２半導体層１３ｐと電気的に接続されている。
第１電極１１及び第２電極１２は、第１半導体層１３ｎ及び第２半導体層１３ｐと、それぞれ直接接触しておらず、後述する光反射性電極等の導電性部材を介して電気的に接続されていてもよい。

第１電極１１及び第２電極１２は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属又はこれらの合金の単層膜又は積層膜によって形成することができる。具体的には、これら電極は、半導体層側からＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ａｌ－Ｃｕ合金／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ合金／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｒｈなどの積層膜によって形成することができる。第１電極１１及び第２電極１２の膜厚は、当該分野で用いられる膜の膜厚のいずれでもよい。
第１電極１１及び第２電極１２の平面視形状は、半導体積層体１３の平面視形状が矩形の場合、同様にその外縁形状が矩形又は略矩形であることが好ましい。第１電極１１及び第２電極１２は、平面視において、１つの半導体積層体１３においては、一方向に並行して交互に配置されていることが好ましい。例えば、平面視において、第１電極１１が第２電極１２を挟むように配置されていることが好ましい。

（光反射性電極１６）
発光素子１０は、第１電極１１及び／又は第２電極１２と第２半導体層１３ｐとの間に光反射性電極１６を有していてもよい。
光反射性電極１６としては、銀、アルミニウム又はこれらのいずれかの金属を主成分とする合金を用いることができ、特に発光層から発せられる光に対して高い光反射性を有する銀又は銀合金がより好ましい。光反射性電極１６は、発光層から出射される光を効果的に反射することができる程度の厚みを有することが好ましく、例えば、２０ｎｍ～１μｍ程度が挙げられる。光反射性電極１６は、半導体積層体１３の上面の広い範囲に配置されることが好ましい。具体的には、平面視において、光反射性電極１６の総平面積は、半導体積層体１３の平面積の５０％以上、６０％以上、７０％以上が挙げられる。

光反射性電極１６が銀を含む場合には、銀のマイグレーションを防止するために、その上面、好ましくは、光反射性電極１６の上面及び側面を被覆する保護層１７を設けてもよい。保護層１７としては、通常、電極材料として用いられている金属又は合金等の導電性部材によって形成してもよいし、絶縁性部材を用いても形成してもよい。導電性部材としては、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属を含有する単層又は積層層が挙げられる。絶縁性部材としては、上述した絶縁膜１４と同様の材料が挙げられるが、なかでもＳｉＮを用いることが好ましい。ＳｉＮは膜が緻密なため、水分の侵入を抑制する材料として優れている。保護層１７の厚みは、効果的に銀のマイグレーションを防止するために、数百ｎｍ～数μｍ程度が挙げられる。保護層１７を絶縁性部材で形成する場合、保護層１７が光反射性電極１６の上方に開口を有することで光反射性電極１６と第２電極１２とを電気的に接続することができる。なお、発光素子１０が第２半導体層１３ｐ上に光反射性電極１６及び保護層１７を有する場合、半導体積層体１３を覆う絶縁膜１４は光反射性電極１６及び保護層１７を覆っており、かつ、第２電極１２の直下の領域には開口が形成されており、これにより第２電極１２と光反射性電極１６とが電気的に接続される。

（第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２）
第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２は、第１電極１１及び第２電極１２と電気的に接続され、外部と接続するために設けられる。
第１外部接続部２１は、第１電極１１と接続され、第２半導体層１３ｐの上方において、絶縁膜１４の上面に設けられた第１電極１１上に設けられるとともに、平面視において、露出部１３ｂとは離間して配置されている。第１外部接続部２１は、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂの列間に配置されている。また、第１外部接続部２１は、第２方向に沿って複数配置されている。第１外部接続部２１は、第１方向に長い形状を有する。第１外部接続部２１の第１方向における長さは、半導体積層体１３の第１方向の半分の長さよりも若干短い。具体的には、第１外部接続部２１の第１方向における長さは、半導体積層体１３の第１方向の長さの３５％～４５％の長さが挙げられる。第１外部接続部２１は、第２方向に沿って配列する露出部１３ｂの列間ごとに１つずつ配置されることが好ましい。

また、第１外部接続部２１は、平面視において第２方向に延伸する複数の延伸部２１ａを有する。延伸部２１ａの少なくとも一部は、平面視において第１方向に隣接する露出部１３ｂ間に位置するものが好ましい。これにより、第１外部接続部２１の平面視形状をより大きなものとすることができる。延伸部２１ａが第１方向に隣接する露出部１３ｂ間に延伸する場合、延伸部２１ａの端部は露出部１３ｂ間に配置されていてもよいし、露出部１３ｂを超えた位置に配置されていてもよい。特に、第１方向に沿った発光素子１０の外縁に近接する露出部１３ｂ間では、延伸部２１ａは、露出部１３ｂを超えて延伸し、延伸部２１ａの端部が露出部１３ｂよりも発光素子の外縁に近い位置に配置されることが好ましい。つまり、第１外部接続部２１の延伸部２１ａは、発光素子１０の外縁に隣接する露出部１３ｂに対して、露出部１３ｂの外縁側の端部よりも発光素子１０の外縁に近い端部を有することが好ましい。延伸部２１ａの幅（つまり第１方向における長さ）は、露出部１３ｂ間において、露出部１３ｂに近接し、かつ、電気的な短絡を生じさせない程度に設定される。延伸部２１ａは、１つの第１外部接続部２１において複数配置され、それらは一部又は全てが異なる大きさ及び形状であってもよいが、少なくとも同じ方向に延びる縁においては、大きさは同じであることが好ましい。

図１Ａに示すように、第１外部接続部２１は、発光素子１０の外縁に隣接する露出部１３ｂに対して、これらの露出部１３ｂの端部よりも外縁に近い端部を有することが好ましい。つまり、延伸部２１ａは、第１方向に列状に配置される露出部１３ｂの、半導体積層体１３の外縁に最も近くに配列される露出部１３ｂ間においては、露出部１３ｂを越えて第１方向に延伸することが好ましい。
また、露出部１３ｂが第２方向に沿って複数列が列状に配置される場合、発光素子１０は複数の第１外部接続部２１を有し、複数の第１外部接続部２１は各列間に１つずつ配置されることが好ましい。つまり、各列間に配置する２つ以上の第１外部接続部２１は、互いに、列状に配置される露出部１３ｂを挟んで離間して配置されていることが好ましい。そして、それぞれの第１外部接続部２１が、第１外部接続部２１に沿って隣接する露出部１３ｂ間に延伸する延伸部２１ａを備えることにより、第１外部接続部２１の面積をより大きく形成することができる。

このように第１方向に沿って形成される第１外部接続部２１が、平面視において第２方向に延伸する延伸部２１ａを有することにより、半導体積層体１３上に露出部１３ｂを避けて第１外部電極２１をより大面積で配置することができる。平面視において、第１外部接続部２１と露出部１３ｂとが重ならないため、後述する発光素子１０の基板２３への接合の際に、その接合時の応力による露出部１３ｂ近傍の絶縁膜及び電極の破損を回避することができる。また、第１外部接続部２１を発光素子１０の一面において大面積で配置することができるため、放熱性をより一層確保することが可能となる。また、上述したように、第１方向に長い形状を有する２つ以上の第１外部接続部２１が、列状に配置される露出部１３ｂを挟んで離間して配置されることにより、発光素子１０と基板２３との間に後述する被覆部材２７を形成する際に、被覆部材２７を形成するための未硬化の樹脂材料が流動しやすくなる。これにより、発光素子１０の直下におけるボイド等の発生を抑制することができる。つまり、第１外部接続部２１が、第１方向に複数の列状に配置された露出部１３ｂの列間で第１方向に長い形状を有することにより、被覆部材２７を形成するための未硬化の樹脂材料が基板２３上を第１外部接続部２１に沿って、露出部１３ｂの直下を第１方向に流動しやすくなる。これにより、露出部１３ｂを形成する孔の内部へも樹脂材料が配置されやすくなり、露出部１３ｂ直下（つまり露出部を形成する孔の内部）におけるボイドの発生を抑制することができる。
なお、平面視において第１方向に沿って、半導体積層体１３の外縁に隣接して配列する露出部１３ｂが存在する場合、半導体積層体１３の外縁と露出部１３ｂとの間には、第１外部接続部２１よりも幅狭の第１外部接続部２１が配置されていてもよい。この場合、半導体積層体１３と対面する第１外部接続部２１の形状は、半導体積層体１３と同様に、第１方向にまっすぐに伸びる形状であることが好ましい。

第１外部接続部２１が、露出部１３ｂを挟んで隣接する場合、第１外部接続部２１間の最も近い距離は、例えば、発光素子１０の一辺の長さの０．１％～２％の長さが挙げられる。

第２外部接続部２２は、第２電極１２と接続される。第２外部接続部２２は、平面視において、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂを繋ぐ直線上を除く領域に配置されている。ここでは、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂを繋ぐ全ての直線上を除く領域に配置されている。従って、第２外部接続部２２は、平面視において、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂを繋ぐ直線上で分断され、第２方向に沿って複数配置されている。例えば、第２外部接続部２２は、第２方向に若干に長い形状であり、第２方向に沿って、第１外部接続部２１と同等の長さを有し、第１方向に沿って、発光素子１０の一辺の長さの５％～２０％の長さが挙げられる。また、平面視において、隣り合う第２外部接続部２２間の間隔は、露出部１３ｂの幅よりも小さいことが好ましい。
言い換えると、発光素子１０の第１電極１１及び第２電極１２の上には、露出部１３ｂが並ぶ直線上において、第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２の双方が配置されていない領域が存在する。このような領域は、発光素子１０の一辺に平行な直線上に存在することが好ましい。これにより、このような発光素子１０を用いて発光装置を構成する場合、発光素子１０の第１方向に沿って、被覆部材２７を構成する樹脂を第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２が配置されている領域周辺にまで効率よく流し込むことができる。その結果、第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２が配置することにより放熱性を確保しつつ、発光素子１０の全体に対して被覆部材２７を配置させ、発光素子１０の光取り出し効率を向上することができる。また、発光素子１０の全体において被覆部材２７にボイドが発生することを有効に防止することができる。

第２外部接続部２２は、例えば、第１方向に沿って延びる第１外部接続部２１に挟まれて、半導体積層体１３の両側に配置されていることが好ましい。つまり、平面視において、第２外部接続部２２は、第２方向に若干長い形状で、第２方向に沿って複数配列されており、第１外部接続部２１は、複数の第２外部接続部２２を挟んで、半導体積層体１３の両側に配置されていることが好ましい。この場合、第１外部接続部２１は、第２外部接続部２２の第１方向の中心線に対して線対称に配置されていることがより好ましい。これにより、発光素子１０を基板２３上にフリップチップ実装する際に第１外部接続部２１および第２外部接続部２２にかかる応力の偏りを少なくすることができる。その結果、発光素子１０と基板２３との接合精度が安定する。また、第２外部接続部２２が第１外部接続部２１の間隔と同様に間隔を有して配置されているために、被覆部材２７を形成する未硬化の樹脂材料の流動性を発光素子の一方向にわたって良好なものとすることができる。これにより、発光素子１０の全体において被覆部材２７にボイドが発生することを有効に防止することができるとともに、熱応力の低減を図ることができる。

第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２の総面積は、平面視において、半導体積層体１３の平面積に対して４０％～８０％程度であることが好ましく、好ましくは５０％～７０％程度であることがさらに好ましい。第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２の総面積を半導体積層体１３の平面積に対して４０％以上とすることで、発光素子の放熱性を向上させることができる。第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２の総面積を半導体積層体１３の平面積に対して８０％以下とすることで、被覆部材２７を形成する未硬化の樹脂材料を流し込むための領域を確保しやすい。

第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２は、それぞれ、当該分野で公知の方法で形成することができる。例えば、スパッタリング法、蒸着法、めっき法又はこれらを組み合わせた方法等が挙げられる。例えば、第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２を形成する場合、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金及びＡｇ合金、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉなどの金属の単層又は積層構造を用いることができる。第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２は、腐食防止及びＡｕ－Ｓｎ共晶半田などのＡｕ合金系の接着部材を用いた基板２３との接合性を高めるために、少なくとも最上層をＡｕで形成することが好ましい。なかでも、第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２は、単層又は積層構造で、それらの表面にめっき層を備えることが好ましい。

実施形態２：発光素子３０
上述した発光素子１０の変形例として、図２に示す発光素子３０が挙げられる。
この実施形態における発光素子３０は、第２外部接続部３２ｂが、平面視において、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂを繋ぐ一部の直線上を除く領域に配置されているが、ここでは、第１方向に沿って配列する露出部１３ｂを繋ぐ２つの直線上を除く領域に配置されている。第２外部接続部３２ｂの両側の第２外部接続部３２ａは、平面視において、第２方向に長い形状を有し、それらに挟まれた第２外部接続部３２ｂは、第２外部接続部３２ａよりも若干第２方向に長い。第２外部接続部３２ａ、３２ｂ間の距離は、発光素子１０における第２外部接続部３２ｂ間の距離と同等であることが好ましい。このような第２外部接続部３２ａを配置することにより、実施形態１に比べて、発光素子１０の第１方向における被覆部材２７の流し込みやすさは劣るものの、第２外部接続部３２ａを配置する面積を増加させ放熱性を向上させることができる。
なお、図２においては、第２外部接続部３２ａ、３２ｂは３分割されているが、２分割、４分割以上でもよい。

実施形態３：発光装置２０
本開示の一実施形態における発光装置２０は、図３Ａ及び３Ｂに示すように、上面に配線パターンを有する基板２３と、上述した発光素子１０と、被覆部材２７とを備える。

（基板２３）
基板２３は、上面に配線パターン２４、２５を有し、配線パターン２４、２５上に発光素子１０が、フリップチップ実装されている。
基板の材料としては、例えば、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材、表面に絶縁性部材を形成した金属部材等が挙げられる。なかでも、基板の材料は、耐熱性及び耐候性の高いセラミックスを利用したものが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウムなどが挙げられる。

配線パターン２４、２５は、発光素子１０に電流を供給し得るものであればよく、当該分野で通常使用されている材料、厚み、形状等で形成されている。具体的には、配線パターン２４、２５は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、プラチナ、チタン、タングステン、パラジウム、鉄、ニッケル等の金属又はこれらを含む合金等によって形成することができる。特に、基板２３の上面に形成される配線パターン２４、２５は、発光素子１０からの光を効率よく取り出すために、その最表面が銀又は金などの反射率の高い材料で覆われていることが好ましい。配線パターン２４、２５は、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ等によって形成される。例えば、発光素子１０の電極として配線パターン２４、２５に接続される第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２の最表面が金によって形成されている場合、配線パターン２４、２５の最表面もＡｕとすることが好ましい。これによって、発光素子１０と基板２３との接合性を向上することができる。

配線パターン２４、２５は、基板２３の上面に第１外部接続部２１が接続される配線パターン２４と、第２外部接続部２２が接続される配線パターン２５を有していることが好ましい。このような配線パターン２４、２５によって、発光素子１０をフリップチップ実装により接続することができる。第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２が形成された面を下面として基板２３上にフリップチップ実装する場合、下面と反対側の上面が発光素子１０の主な光取り出し面となる。配線パターン２４、２５は、基板２３の上面のみならず、内部及び／又は下面に配置されていてもよい。

発光素子１０における第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２と、配線パターン２４、２５との接合は、例えば、超音波接合法を用いて接合することができる。また、接合部材として、金、銀、銅などのバンプ、銀、金、銅、プラチナ、アルミニウム、パラジウムなどの金属粉末と樹脂バインダを含む金属ペースト、錫－ビスマス系、錫－銅系、錫－銀系、金－錫系などの半田、低融点金属などのろう材等を用いてもよい。

（被覆部材２７）
被覆部材２７は、発光素子１０の側面、発光素子１０と基板２３との間、基板２３の上面、第１外部接続部２１及び第２外部接続部２２の側面を被覆する。被覆部材２７は、発光素子１０の下面において、露出部の直下にも配置されることが好ましい。また、後述するように、発光装置２０が、発光素子１０の上面に透光部材２８を有する場合には、被覆部材２７は、透光部材２８の側面も被覆することが好ましい。
被覆部材２７は、光反射性、透光性、遮光性等を有する樹脂、これらの樹脂に光反射性物質、蛍光体、拡散材、着色剤等を含有した樹脂等によって形成することができる。なかでも、被覆部材２７は、光反射性及び／又は遮光性を有することが好ましい。被覆部材２７を構成する樹脂、光反射性物質等は、当該分野で通常使用されているもののいずれをも利用することができる。例えば、樹脂としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂の１種以上を含む樹脂又はハイブリッド樹脂等が挙げられる。光反射性物質としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどが挙げられる。

被覆部材２７を構成する材料は、発光素子１０と基板２３との間に入り込みやすく、ボイドの発生を防止しやすいという観点から、流動性が高く、熱又は光の照射により硬化する樹脂を含むことが好ましい。このような材料は、例えば、０．５Ｐａ・ｓ～３０Ｐａ・ｓの粘度での流動性を示すものが挙げられる。また、被覆部材２７を構成する材料における光反射性物質等の含有量等によって光の反射量、透過量等を変動させることができる。被覆部材２７は、例えば、光反射性物質を２０重量％以上含有することが好ましい。
被覆部材２７は、例えば、射出成形、ポッティング成形、樹脂印刷法、トランスファーモールド法、圧縮成形などで成形することができる。

（透光部材２８）
発光装置２０は、発光素子１０の上面に透光部材２８を有することが好ましい。透光部材２８は、発光素子の光取り出し面を被覆し、発光素子１０から出射される光の５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上を透過させ、外部に放出することが可能な部材である。透光部材２８は、光拡散材、発光素子１０から出射される光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を含有することができる。透光部材２８の下面外縁は、発光素子１０の上面外縁と一致するか、上面外縁より内側又は外側のいずれかのみに位置することが好ましい。透光部材２８は板状であることが好ましく、透光部材２８の厚みは、例えば、５０μｍ～３００μｍが挙げられる。

透光部材２８は、例えば、樹脂、ガラス、無機物等により形成することができる。また、蛍光体を含有する透光部材は、蛍光体の焼結体、樹脂、ガラス又は他の無機物に蛍光体を含有させたもの等が挙げられる。また、透光部材２８は、平板状の樹脂、ガラス、無機物等の成形体の表面に蛍光体を含有する樹脂層を形成したものでもよい。透光部材２８は、透明度が高いほど、被覆部材２７との界面において光を反射させやすいため、輝度を向上させることが可能となる。

透光部材２８に含有させる蛍光体としては、例えば、発光素子１０として、青色発光素子又は紫外線発光素子を用いる場合には、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＬＡＧ：Ｃｅ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（ＣａＯ－Ａｌ₂Ｏ₃－ＳｉＯ₂：Ｅｕ）、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（例えば（Ｓｒ，Ｂａ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ）、βサイアロン系蛍光体（例えばＳｉ_6-zＡｌ_zＯ_zＮ_8-z：Ｅｕ（０＜Ｚ＜４．２））、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ₂ＳｉＦ₆：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体等が挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子との組み合わせにより、所望の発光色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を得ることができる。このような蛍光体を透光部材に含有される場合、蛍光体の濃度は、例えば５％～５０％程度とすることが好ましい。

透光部材２８は、発光素子１０の光取り出し面を被覆するように接合されている。透光部材２８と発光素子１０との接合は、接着材を介して又は介さずに接合することができる。接着材は、例えば、エポキシ又はシリコーン等の樹脂材料を用いたものが利用できる。透光部材２８と発光素子１０との接合には、圧着、焼結、表面活性化接合、原子拡散接合、水酸基接合による直接接合法を用いてもよい。

発光装置２０は、任意に、保護素子２６等の別の素子又は電子部品等を有していてもよい。これらの素子及び電子部品は、被覆部材２７内に埋設されていることが好ましい。

実施形態４：発光装置４０
本開示の一実施形態における発光装置４０は、図４に示すように、上面に配線パターン４２ａ、４２ｂを有する基板４１と、上述した複数、例えば、３つの発光素子１０と、被覆部材４４とを備える。
複数の発光素子１０が一列に配列される場合、発光素子１０の第１方向は、発光素子１０が配列する方向とは異なる方向、例えば、発光素子１０が配列する方向と直交する方向に向いて、配列されることが好ましい。複数の発光素子１０を比較的狭い間隔で配列した場合、発光素子１０の全方位から被覆部材４４を流し込むことができず、発光素子１０の直下に被覆部材４４を配置することが難しい。本実施形態のような配列によって、被覆部材４４を発光素子１０の第１方向に沿って効率よく流し込むことができる。そのため、被覆部材４４を全発光素子１０における全露出部１３ｂの直下に容易に充填することができ、光の取り出し効率を向上させることができる。
この発光装置４０における配線パターン４２ａ、４２ｂの間には中継用の配線パターンが設けられている。この中継用の配線パターンに発光素子１０が実装されることで、本実施形態では３つの発光素子１０が直列接続されている。また、配線パターン４２ａ、４２ｂの一部が被覆部材４４に覆われている。

１０、３０ 発光素子
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１３ 半導体積層体
１３ａ 発光層
１３ｂ 露出部
１３ｎ 第１半導体層
１３ｐ 第２半導体層
１４ 絶縁膜
１４ａ、１４ｂ 開口部
１５ 支持基板
１６ 光反射性電極
１７ 保護層
２０、４０ 発光装置
２１ 第１外部接続部
２１ａ、２１ｂ 延伸部
２２、３２ａ、３２ｂ 第２外部接続部
２３、４１ 基板
２４、２５、４２ａ、４２ｂ 配線パターン
２６ 保護素子
２７、４４ 被覆部材
２８ 透光部材

Claims (9)

1. 第１半導体層、発光層及び第２半導体層を順に有し、かつ前記第２半導体層側に前記第２半導体層及び前記発光層から前記第１半導体層が露出する複数の露出部が、第１方向に沿って複数の列状に配置される半導体積層体と、
   前記半導体積層体を覆い、複数の前記露出部の上方に開口部を有する絶縁膜と、
   前記開口部にて前記露出部と接続され、かつ一部が前記絶縁膜を介して前記第２半導体層上に配置された第１電極と、
   前記第２半導体層上に接続された第２電極と、
   前記第１電極と接続され、平面視において、前記露出部と離間し、前記第１方向に沿って配列する前記露出部の列間に配置された複数の第１外部接続部と、
   前記第２電極と接続され、平面視において、前記第１方向に沿って配列する前記露出部を繋ぐ直線上を除く領域に配置された複数の第２外部接続部とを含み、
   平面視において、隣り合う前記第２外部接続部間の間隔は、前記露出部の幅よりも小さい発光素子。
2. 第１半導体層、発光層及び第２半導体層を順に有し、かつ前記第２半導体層側に前記第２半導体層及び前記発光層から前記第１半導体層が露出する複数の露出部が、第１方向に沿って複数の列状に配置される半導体積層体と、
   前記半導体積層体を覆い、複数の前記露出部の上方に開口部を有する絶縁膜と、
   前記開口部にて前記露出部と接続され、かつ一部が前記絶縁膜を介して前記第２半導体層上に配置された第１電極と、
   前記第２半導体層上に接続された第２電極と、
   前記第１電極と接続され、平面視において、前記露出部と離間し、前記第１方向に沿って配列する前記露出部の列間に配置された複数の第１外部接続部と、
   前記第２電極と接続され、平面視において、前記第１方向に沿って配列する前記露出部を繋ぐ直線上を除く領域に配置された複数の第２外部接続部とを含み、
   前記第１外部接続部は、平面視において前記第１方向に直交する第２方向に延伸する複数の延伸部を有する発光素子。
3. 前記第２外部接続部は、平面視において前記第１方向に沿って配列する前記露出部を繋ぐ全ての直線上を除く領域に配置されている請求項１又は２に記載の発光素子。
4. 前記第１外部接続部及び第２外部接続部は、表面にめっき層を備える請求項１～３のいずれか１項に記載の発光素子。
5. 平面視において、隣り合う前記第２外部接続部間の間隔は、前記露出部の幅よりも小さい請求項２及び請求項２を引用する請求項３又は４のいずれか１項に記載の発光素子。
6. 前記延伸部の一部は、平面視において、前記第１方向において隣り合う前記露出部間に位置する請求項２及び請求項２を引用する請求項３～５のいずれか１項に記載の発光素子。
7. 平面視において、前記複数の第２外部接続部は前記第１方向に直交する第２方向に沿って配置されており、前記第１外部接続部は、前記複数の第２外部接続部を挟む前記半導体積層体の両側に配置されている請求項１～６のいずれか１項に記載の発光素子。
8. 上面に配線パターンを有する基板と、
   前記配線パターン上にフリップチップ実装される請求項１～７のいずれか１つに記載の発光素子と、
   前記発光素子、前記第１外部接続部及び前記第２外部接続部並びに前記基板を被覆する光反射性物質を含む被覆部材とを備える発光装置。
9. 前記発光素子が、前記第１方向に直交する第２方向に複数配列されている請求項８に記載の発光装置。

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