JP7262644B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光装置に関する。

ガラス蓋の凹部加工歪や溶着加工歪によって発生する内部応力を緩和してＬＥＤ素子の接続不良や封止不良による信頼性の低下を抑制した発光装置が知られている（特許文献１参照。）。

特許文献１に記載の発光装置は、無機材質基板上にＬＥＤ素子を実装し、前記無機材質基板上のＬＥＤ素子実装領域の周囲に平板ガラスに凹部形成したガラス蓋を被せて金属溶着により封止する発光装置の製造方法において、前記発光装置の組み立て加工によって生じた応力を緩和するための応力緩和処理として熱処理加工を行うことによって提供される。

特開２０１１－４０５７７号公報

本発明の目的は、応力緩和処理をしなくとも半導体発光素子が実装基板から剥がれにくい半導体発光装置を提供することにある。

本発明の一実施態様は、支持基板及び前記支持基板の一方側に位置する環状のシーリング部材を有する半導体発光素子と、前記シーリング部材と対向するように前記半導体発光素子を実装する実装基板と、前記支持基板の一部と前記シーリング部材の側面とを一体的に被覆し、前記半導体発光素子と前記実装基板とを封止する環状の封止部と、を備え、前記実装基板には、前記環状の封止部にて囲まれるとともに封止された隙間領域に開口する収容孔が形成されており、前記収容孔には、電子部品が配されている、半導体発光装置
である。

本発明の一実施態様によれば、応力緩和処理をしなくとも半導体発光素子が実装基板から剥がれるのを抑制することが可能な半導体発光装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光装置の構成の一例を概略的に示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ縦断面図ある。 封止部を拡大して示す拡大図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光装置の構成の一例を概略的に示す縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光装置の構成の一例を概略的に示す縦断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る半導体発光装置の構成の一例を概略的に示す縦断面図である。 変形例に係る半導体発光装置の構成の一例を概略的に示す斜視図である。 本発明の第５の実施の形態に係る半導体発光装置の構成の一例を概略的に示す斜視図である。 図８に示す半導体発光装置の平面図である。 図８に示す半導体発光装置から半導体発光素子を抜き出して示す斜視図である。 図８に示す半導体発光装置から実装基板を抜き出して示す斜視図である。 図１１に示す実装基板の平面図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１から図６を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。また、各図面における各構成要素の寸法比は、実際の寸法比と必ずしも一致するものではない。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光装置の構成の一例を概略的に示す斜視図である。図１に示すように、半導体発光装置１は、紫外線等の所定の波長域の光を発光する半導体発光素子２と、電流の値によらずに電圧の値を一定に保つ定電圧素子５と、これら半導体発光素子２及び定電圧素子５を実装する実装基板３とを備えて構成されている。半導体発光素子２及び実装基板３についての詳細は、後述する。定電圧素子５には、例えば、ツェナーダイオードを用いることができる。

図２は、図１のＡ－Ａ断面図ある。図２に示すように、半導体発光装置１は、半導体発光素子２と実装基板３とを接続する封止部２６と接合部２７とをさらに備えている。各構成要素について、以下、説明する。

（半導体発光素子２）
半導体発光素子２には、例えば、トランジスタ、レーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ）、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）等が含まれる。本実施の形態では、半導体発光素子２として、紫外領域の波長の光（特に、中心波長が２３０ｎｍ～３６０ｎｍの深紫外光）を発する発光ダイオードを例に挙げて説明する。

半導体発光素子２は、支持基板２０側を上向き（実装基板３側から半導体発光素子２側に向かう向き）とし第１及び第２の電極２３，２４側を下向き（半導体発光素子２側から実装基板３側に向かう向き）として実装基板３の基体部３１にフリップチップ実装されている。換言すれば、実装基板３は、第１の電極２３及び第２の電極２４と対向するように半導体発光素子２を実装する。

なお、以下の説明において、半導体発光素子２の各層について説明する場合に限り、「下」（例えば、「下面」、「下側」、「下向き」等）とは、支持基板２０側（図示上側）を指すものとし、「上」（例えば、「上面」、「上側」、「上向き」等）とは、第１及び第２の電極２３，２４側（図示下側）を指すものとする。また、半導体発光素子２以外の構成要素について説明する場合は、図示の方向の通りとする。また、「上」又は「下」とは、一つの対象物と他の対象物との相対的な位置関係を示すものであり、当該一つの対象物が第三対象物を間に挟まずに当該他の対象物の上又は下に配置されている状態のみならず、当該一つの対象物が第三対象物を間に挟んで当該他の対象物の上又は下に配置されている状態も含むものとする。

半導体発光素子２は、上面視において、例えば、略正方形や略長方形等の矩形状の形状を有している。なお、図２に示す半導体発光素子２の構成は一例であり、半導体発光素子２は、図２に示した構成に限定されるものではなく、例えば、公知の技術事項に該当し得るその他の半導体層を適宜追加してもよい。

図２に示すように、半導体発光素子２は、例えば、支持基板２０と、支持基板２０上に形成されたＡｌＧａＮ系の窒化物半導体層２１と、第１の電極２３と、第２の電極２４、絶縁層２５とを有している。

また、窒化物半導体層２１は、支持基板２０側から、ＡｌＮを含むバッファ層２１ａと、ｎ型のＡｌＧａＮ（以下、単に「ｎ型ＡｌＧａＮ」ともいう。）を含むｎ型クラッド層２１ｂと、ＡｌＧａＮを含む活性層２１ｃと、ｐ型のＡｌＧａＮ（以下、単に「ｐ型ＡｌＧａＮ」ともいう。）を含むｐ型クラッド層２１ｄとを順次形成して構成されている。また、ｐ型クラッド層２１ｄ上にｐ型のＧａＮにより形成されたｐ型コンタクト層（不図示）や、所定の値以上のＡｌ組成比を有するｐ型ＡｌＧａＮにより形成された電子ブロック層（不図示）を設けてもよい。

窒化物半導体層２１を構成するＡｌＧａＮ系の窒化物半導体には、例えば、ＡｌｘＧａｙＩｎ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）にて表される２元系、３元系又は４元系のIII族窒化物半導体を用いることができる。また、これらのIII族元素の一部は、ホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等で置き換えても良く、また、Ｎの一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等で置き換えても良い。

以下、窒化物半導体層２１を構成する各層の概要について説明する。なお、以下の説明では、支持基板２０の上面視において活性層２１ｃが形成される中央の領域を内側領域６０といい、第１の幅ｄを有する外縁の領域を外縁領域６１といい、内側領域６０と外縁領域６１との間の領域を中間領域６２ともいう。

支持基板２０は、半導体発光素子２が発する紫外光（特に、深紫外光）に対して透光性を有している。支持基板２０は、例えば、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）基板である。また、支持基板２０には、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）基板の他に、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板や、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）基板を用いてもよい。

支持基板２０は、上面を構成する第１の主面２０ａと、第１の主面２０ａの反対側に位置して、下面を構成する第２の主面２０ｂを有する。第１の主面２０ａは、バッファ層２１ａより上側の各層を成長させるための結晶成長面となる一主面である。第２の主面２０ｂは、活性層２１ｃが発する紫外光（特に、深紫外光）を外部に取り出すための光取出面となる一主面である。

支持基板２０の第１の主面２０ａ側の幅方向の両端部には、外縁領域６１の幅に対応する第１の幅ｄを有する底面２０ｃａと高さＨを有する壁面２０ｃｂとを有して構成された段差部２０ｃが設けられている（図３参照）。この段差部２０ｃは、例えば、支持基板２０の第１の主面２０ａ側の両端の角部が内側に向かって第１の幅ｄで切り欠けられて形成される。なお、Ｈは、好ましくは、１ｎｍ以上であり、より好ましくは、１０ｎｍ～１００ｎｍであり、最適には、２０±１０ｎｍである。第１の幅ｄは、例えば、５μｍ～３５μｍである。

バッファ層２１ａは、ｎ型クラッド層２１ｂより上側の各層を形成するための下地層（テンプレート層）であり、アンドープのＡｌＮ層を含んでもよい。バッファ層２１ａは、支持基板２０の全面には形成されず、支持基板２０の外縁領域６１よりも内側の領域上にのみ形成される。

ｎ型クラッド層２１ｂは、ｎ型ＡｌＧａＮにより形成された層であり、例えば、ｎ型の不純物としてシリコン（Ｓｉ）がドープされたＡｌｐＧａ１－ｐＮ層（０≦ｐ≦１）である。なお、ｎ型の不純物としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、炭素（Ｃ）等を用いてもよい。ｎ型クラッド層２１ｂは、１μｍ～３μｍ程度の厚さを有し、例えば、２μｍ程度の厚さを有している。なお、ｎ型クラッド層２１ｂは、バッファ層２１ａと同様に、バッファ層２１ａの外縁領域６１よりも内側の領域上にのみ形成される。

活性層２１ｃは、ＡｌｒＧａ１－ｒＮを含んで構成される障壁層（不図示）と、ＡｌｓＧａ１－ｓＮを含んで構成される井戸層（不図示）（０≦ｒ≦１、０≦ｓ≦１、ｒ＞ｓ）とを交互に積層した多重量子井戸層である。活性層２１ｃは、中心波長が３６０ｎｍ以下の深紫外光を出力するために、例えば、バンドギャップが３．４ｅＶ以上となるように構成されている。活性層２１ｃは、ｎ型クラッド層２１ｂの全面には形成されず、ｎ型クラッド層２１ｂの内側領域６０上にのみ形成される。内側領域６０は、第２の幅Ｄを有する領域である。第２の幅Ｄは、例えば、７５０ｎｍ～１２００ｎｍである。なお、第２の幅Ｄは、活性層２１ｃの幅及びｐ型クラッド層２１ｄの幅に対応している。

ｐ型クラッド層２１ｄは、ｐ型ＡｌＧａＮにより形成される層であり、例えば、ｐ型の不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）がドープされたＡｌｑＧａ１－ｑＮクラッド層（０≦ｑ≦１）である。なお、ｐ型の不純物としては、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）等を用いてもよい。ｐ型クラッド層２１ｄは、３００ｎｍ～７００ｎｍ程度の厚さを有し、例えば、４００ｎｍ～６００ｎｍ程度の厚さを有する。ｐ型クラッド層２１ｄは、活性層２１ｃと同様に、活性層２１ｃの内側領域６０上にのみ形成される。

第１の電極２３は、ｎ型クラッド層２１ｂ上に形成されたカソード側電極（ｎ電極）である。具体的には、第１の電極２３は、ｎ型クラッド層２１ｂの中間領域６２上に、活性層２１ｃ及びｐ型クラッド層２１ｄが形成される内側領域６０の周囲を囲むように枠状に形成される（図１及び図２参照）。第１の電極２３は、ｎ型クラッド層２１ｂ上に順にチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）またはクロム（Ｃｒ）／Ｐｔ／Ａｕが順に積層された多層膜で形成される。

第１の電極２３は、半導体発光装置１の内部の構造を封止するためのシーリング部材を兼ねた電極であり、中間領域６２上に設けられている。中間領域６２の幅に対応する第１の電極２３の幅（以下、「第３の幅Ｗ」）は、１００μｍ以上であることが好ましく、第３の幅Ｗは、２００μｍ以上であることがより好ましい。

第２の電極２４は、ｐ型クラッド層２１ｄ上に形成されたアノード側電極（ｐ電極）である。具体的には、第２の電極２４は、第２の電極２４は、ｐ型クラッド層２１ｄ上に順に積層されるニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）の多層膜で形成される。

絶縁層２５は、各層の露出部分、並びに第１の電極２３及び第２の電極２４の露出部分を被覆して保護するパッシベーション層である。絶縁層２５は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）などで形成される。

絶縁層２５は、外縁領域６１及び中間領域６２において、支持基板２０の段差部２０ｃの底面２０ｃａ及び壁面２０ｃｂ（以下、単に「段差部２０ｃの表面」ともいう。）、バッファ層２１ａの側面、ｎ型クラッド層２１ｂの側面及び上面、並びに第１の電極２３の側面を被覆する。

また、絶縁層２５は、内側領域６０において、活性層２１ｃの側面、ｐ型クラッド層２１ｄの側面、及び第２の電極２４の側面を被覆する。絶縁層２５は、第１の電極２３及び第２の電極２４の上面の一部をさらに被覆してもよい。なお、絶縁層２５は、必ずしも設けなくてもよい。

半導体発光素子２は、支持基板２０上に、有機金属化学気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法などの周知のエピタキシャル成長法を用いて各層を形成することにより製造してよい。また、支持基板２０の幅方向の両端の角部、バッファ層２１ａ、ｎ型クラッド層２１ｂ、活性層２１ｃ及びｐ型クラッド層２１ｄの除去は、反応性イオンエッチングやプラズマ等を用いたドライエッチング等の周知技術により実現してよい。

（実装基板３）
実装基板３は、平板状の形状を有するパッケージの一例である。実装基板３は、基体部３１と、この基体部３１の下面３１ｂに設けられた第１の下部電極３１１及び第２の下部電極３１２と、基体部３１の上面３１ａに設けられた第１の上部電極３１３及び第２の上部電極３１４とを有して構成されている。

基体部３１は、上面３１ａと下面３１ｂとを有する板状部材である。基体部３１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を含むセラミック基板であり、例えば、高温焼成セラミック多層基板（ＨＴＣＣ、High Temperature Co-fired Ceramic）である。

第１の下部電極３１１及び第２の下部電極３１２は、半導体発光装置１を外部基板などに実装するための電極である。第１の下部電極３１１は、及び第２の下部電極３１２は、半導体発光装置１のアノード電極又はカソード電極となる。

第１の上部電極３１３は、半導体発光素子２の第１の電極２３と接合される電極部分であり、第１の電極２３に対応した枠状の形状を有する（図１参照）。好ましくは、第１の上部電極３１３は、継ぎ目がないように配置される。第１の下部電極３１１は、基体部３１の内部で第１の上部電極３１３と電気的に接続される。

第２の上部電極３１４は、半導体発光素子２の第２の電極２４と接合される電極部分であり、第１の上部電極３１３の内側に設けられ、上面視において略正方形状の形状を有する島状の電極である（図１参照）。第２の下部電極３１２は、基体部３１の内部で第２の上部電極３１４と電気的に接続される。

第１の上部電極３１３及び第２の上部電極３１４はともに、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等を含む基材にニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等がメッキされて形成され、例えば、Ｗ／Ｎｉ／Ａｕの積層構造を有する。

（封止部２６）
図３は、封止部２６を拡大して示す図である。なお、図３では、説明の便宜上、絶縁層２５の記載を省略した。また、図３では、説明の便宜上、構成の一部を図示上下方向に圧縮して描いており、図２及び図３の間で構成要素の厚みの寸法比は必ずしも一致していない点に留意されたい。図３に示すように、封止部２６は、シーリング部材でもある第１の電極２３と実装基板３との間を接合して封止する。封止部２６は、金錫（ＡｕＳｎ）を含み、例えば、錫（Ｓｎ）の含有量が２０～３０重量％の金錫合金で構成される。

封止部２６は、支持基板２０側から実装基板３側に向かって延在する略長方形錐台の末広がり形状を有している。具体的には、封止部２６は、半導体発光素子２の外側において、支持基板２０の段差部２０ｃの底面２０ｃａを起点とし、第１の上部電極３１３の上面を終点として、支持基板２０側から第１の上部電極３１３側に向かって延在している。好ましくは、封止部２６は、段差部２０ｃ内の全域に充填される。

また、封止部２６は、半導体発光素子２の内側において、ｎ型クラッド層２１ｂの上面、より具体的には、ｎ型クラッド層２１ｂの上面と第１の電極２３と側面が交差する線を始点とし、第１の上部電極３１３の上面を終点として、ｎ型クラッド層２１ｂ側から第１の上部電極３１３側に向かって延在している。

また、封止部２６は、実装基板３側（第１の上部電極３１３側）に向かうにつれて裾状に広がる裾部２６０を有する。具体的には、封止部２６は、半導体発光素子２の外側において、第１の上部電極３１３側に向かうにつれて半導体発光素子２の外側方向に拡張するとともに、半導体発光素子２の内側において、第１の上部電極３１３側に向かうにつれて半導体発光素子２の内側方向に拡張する裾部２６０を有する。また、裾部２６０の外面２６０ａは、好ましくは、曲面状の形状を有している。

裾部２６０の半導体発光素子２の外側方向における先端部の位置は、支持基板２０の半導体発光素子２の外側方向における先端部よりも外側に突出している。好ましくは、裾部２６０の半導体発光素子２の外側方向における先端部の位置は、第１の上部電極３１３の半導体発光素子２の外側方向における先端部の位置と略一致する。また、好ましくは、裾部２６０の半導体発光素子２の内側方向における先端部の位置は、第１の上部電極３１３の半導体発光素子２の内側方向における先端部の位置と略一致する。

封止部２６の外側面の高さは、好ましくは、３μｍ～８μｍである。封止部２６の内側面の高さは、好ましくは、１μｍ～３μｍである。

封止部２６は、絶縁層２５の表面を被覆するように設けられている。すなわち、封止部２６は、絶縁層２５（図３では図示省略）を挟んで、支持基板２０の一部（具体的には、段差部２０ｃの表面）、バッファ層２１ａの側面、ｎ型クラッド層２１ｂの側面及び上面、並びに第１の電極２３の側面を一体的に被覆する。

（接合部２７）
接合部２７は、第２の電極２４と実装基板３の間を接合する。接合部２７は、封止部２６と同様に、金錫（ＡｕＳｎ）を含み、例えば、錫（Ｓｎ）の含有量が２０～３０重量％の金錫合金で構成される。

（製造方法）
次に、半導体発光装置１の製造方法の一例についてその概要を説明する。半導体発光装置１は、例えば、以下の手順で製造することができる。
＜半導体発光素子２の準備>
（１）半導体発光素子２（支持基板２０及び窒化物半導体層２１からなるもの）の内側領域６０内に第２の上部電極３１４を配置し、この第２の上部電極３１４を囲むようにしつつ、継ぎ目がないように第１の上部電極３１３を配置する。
（２）第１の上部電極３１３の外側には窒化物半導体層２１が露出しないように加工する。例えば、絶縁層２５を窒化物半導体層２１の表面に形成してもよい。
（３）半導体発光素子２の第１の電極２３及び第２の電極２４の表面に、ＡｕＳｎ半田を形成する。

＜実装基板３への実装＞
（４）実装基板３に、定電圧素子５を搭載するためのＡｕスタッドバンプ（不図示）を形成する。
（５）実装基板３に、Ａｕスタッドバンプを介して定電圧素子５を搭載する。
（６）ドライ窒素雰囲気、又はドライエア雰囲気（酸素濃度３％～２０％の範囲の混合ガス）を充填させた実装装置（不図示）に実装基板３を設置する。
（７）実装装置の内部の温度を２８０℃～３０８℃の範囲か、又は３１１℃～３３０℃の範囲に昇温する。ここで、２８０℃～３０８℃は、ＡｕＳｎの溶融温度である。なお、好ましくは、実装の際の温度が３０９℃～３１０℃にならないようにする。なお、この３０９℃～３１０℃との温度は、従来の製造方法によって石英ガラス等により形成された蓋部材を封着する際に、ＡｕＳｎを溶融させたときに石英ガラスがパッケージ材からはがれやすくなる温度である。
（８）半導体発光素子２を搭載する位置を確認しながら、実装基板３に搭載する。搭載するときに、荷重は１０ｇ～１００ｇの範囲にする。

（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上のようにすれば、封止部２６が支持基板２０から第１の電極２３に亘って形成されているため、封止の効果を高めて信頼性の高い気密封止構造を実現することができるとともに、例えば、応力緩和処理の工程を経なくとも半導体発光素子２が実装基板３から剥がれるのを抑制することができる。これにより、ｎ型クラッド層２１ｂを形成するｎ型ＡｌＧａＮが外気に接触することを抑制することができ、活性層２１ｃの外側の領域等劣化が始まりやすい部分の気密性をより高めて半導体発光素子２の劣化を抑制することができる。

また、上述のようにすれば、実装基板３として蓋部材付のパッケージを採用する従来の半導体発光装置と比較して、パッケージの組立に必要な組立部材、及び組立工数を減らすことができる。この結果、製品のコストを低減することができる。

また、半導体発光素子２の一部である支持基板２０を窓部材として用いて気密封止を行うことで、従来の半導体発光素子で用いられている光を透過させる蓋部材を使用せずに半導体発光素子２を封止することができる。このような、半導体発光素子２から出射された光を遮る蓋部材を備えない構成により、蓋部材を採用する従来構造と比べ、光の出力を向上させることができる。

また、例えば、石英ガラス等の実装基板３との熱膨張係数差が大きい蓋部材を用いる従来技術と比較して、蓋部材を用いない構成によれば、蓋部材が実装基板３から剥がれる虞も無くなるため、歩留りを向上させることができる。

さらに、支持基板２０をサファイアで形成することにより、機械的な強度と化学的な安定性を高めることができ、従来のパッケージによる封止を行う構造を有する半導体発光素子と同等の強度と安定性を担保することができる。

さらにまた、半導体発光素子２を実装基板３に密封するときに、ドライ窒素雰囲気やドライエア雰囲気を封じ込めることができ、その結果、半導体発光素子２の発光特性が向上するとともに寿命を長くすることができる。以上をまとめると、本発明によると、高信頼性、高い光出力の特性を満たす半導体発光装置１を提供することができる。

＜変形例１＞
半導体発光素子２は、上面視において、必ずしも矩形状である必要はなく、円形や多角形状を有するものでもよい。内側領域６０と中間領域６２との境界となる線及び中間領域６２と外縁領域６１との境界となる線は、それぞれ、上面視において、円形でもよく、三角形や六角形などの矩形とは異なる多角形でもよく、不規則形状のループでもよい。また、各種電極の形状も適宜調整してよい。

＜変形例２＞
半導体発光装置１の内部において半導体発光素子２と実装基板３との間に形成された隙間領域（図２の「Ｒ」参照。）において、各層の露出部分に所定の厚みを有する反射膜や反射電極（不図示）をさらに設けてもよい。反射膜を用いる場合は、隙間領域Ｒにおいて、封止部２６や絶縁層２５の表面に被覆してもよい。反射膜や反射電極による反射によって光の出力（取出し率）をさらに高めるとともに、定電圧素子５に照射される光の量を低減することで定電圧素子５の劣化を抑制することができるという更なる効果を奏する。なお、反射膜や反射電極を形成する工程は、例えば、上述した製造方法の（１）と（２）との間に設けてもよい。

［第２の実施の形態］
次に、図４を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光装置１の構成の一例を概略的に示す縦断面図である。第２の実施の形態では、半導体発光素子２の第１の電極２３及び第２の電極２４とは別に枠状のシーリング部材２８が設けられる点で上述の実施の形態と相違する。以下、第２の実施の形態について上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。

（半導体発光素子２）
バッファ層２１ａのうち中間領域６２上には枠状のシーリング部材２８が設けられる。このシーリング部材２８は、例えば、バッファ層２１ａ上に順にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ又はＣｒ／Ｐｔ／Ａｕが順に積層された多層膜で形成される。

ｎ型クラッド層２１ｂは、バッファ層２１ａのうちの内側領域６０上にのみ設けられる。第１の電極２３は、ｎ型クラッド層２１ｂのうち第１の内側領域６０１上に設けられる。なお、上記のシーリング部材２８を設けたことにより、第１の電極２３は、シーリング機能を有しなくてもよい。第２の実施の形態において、第２の幅Ｄは、好ましくは、１６３０ｎｍ～２３９５ｎｍ、第３の幅Ｗは、好ましくは、５μｍ～３５μｍである。

活性層２１ｃ、ｐ型クラッド層２１ｄ及び第２の電極２４は、内側領域６０のうち第１の内側領域６０１以外の第２の内側領域６０２上に順次形成して設けられる。ここで、第１の内側領域６０１の幅Ｄ１は、例えば、４３０ｎｍ～６９５ｎｍである。また、第２の内側領域６０２の幅Ｄ２は、例えば、１２００ｎｍ～１７００ｎｍである。

絶縁層２５は、上述の実施の形態で説明した被覆対象に加えて、シーリング部材２８の側面をさらに被覆する。実装基板３は、シーリング部材２８と対向するように半導体発光素子２を実装する。

（実装基板３）
実装基板３の第１の上部電極３１３は、基体部３１の上面３１ａ内において、第１の電極２３と対応する位置に設けられる。第２の上部電極３１４は、基体部３１の上面３１ａ内において、第２の電極２４と対応する位置に設けられる。また、基体部３１の上面３１ａ内において、シーリング部材２８に対応する位置には、封止金属層３１５が設けられている。封止金属層３１５は、例えば、タングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）等を含む基材にニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等がメッキされて形成される。

（封止部２６）
封止部２６は、支持基板２０側から封止金属層３１５側に向かって延在する略長方形錐台の末広がり形状を有している。具体的には、封止部２６は、半導体発光素子２の外側において、支持基板２０の段差部２０ｃの底面２０ｃａを起点とし、封止金属層３１５の上面を終点として、支持基板２０側から封止金属層３１５側に向かって延在している。

また、封止部２６は、半導体発光素子２の内側において、バッファ層２１ａの上面、より具体的には、バッファ層２１ａの上面と第１の電極２３と側面が交差する線を始点とし、封止金属層３１５の上面を終点として、バッファ層２１ａ側から封止金属層３１５側に向かって延在している。

また、封止部２６は、実装基板側（封止金属層３１５側）に向かうにつれて裾状に広がる裾部２６０を有する。具体的には、封止部２６は、半導体発光素子２の外側において、封止金属層３１５側に向かうにつれて半導体発光素子２の外側方向に拡張するとともに、半導体発光素子２の内側において、封止金属層３１５側に向かうにつれて半導体発光素子２の内側方向に拡張する裾部２６０を有する。

好ましくは、裾部２６０の半導体発光素子２の外側方向における先端部の位置は、封止金属層３１５の半導体発光素子２の外側方向における先端部の位置と略一致する。また、好ましくは、裾部２６０の半導体発光素子２の内側方向における先端部の位置は、封止金属層３１５の半導体発光素子２の内側方向における先端部の位置と略一致する。

封止部２６の外側面の高さは、好ましくは、３μｍ～８μｍである。封止部２６の内側面の高さは、好ましくは、１μｍ～３μｍである。

封止部２６は、絶縁層２５の表面を被覆するように設けられている。すなわち、封止部２６は、絶縁層２５を挟んで、支持基板２０の一部（具体的には、段差部２０ｃの表面）、バッファ層２１ａの側面、シーリング部材２８の側面、及び第１の電極２３の側面を一体的に被覆する。

（接合部２７，２９）
上述の実施の形態で説明した接合部２７を第１の接合部２７とした場合に、第１の電極２３と第１の上部電極３１３との間を接合する第２の接合部２９をさらに備える。第２の接合部２９は、第１の接合部２７と同様に、金錫（ＡｕＳｎ）を含み、例えば、錫（Ｓｎ）の含有量が２０～３０重量％の金錫合金で構成される。

（第２の実施の形態の作用及び効果）
第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様に、封止の効果を高めて信頼性の高い気密封止構造を実現することができ、応力緩和処理の工程を経なくとも半導体発光素子２が実装基板３から剥がれるのを抑制することができる。

［第３の実施の形態］
次に、図５を参照して第３の実施の形態について説明する。図５は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光装置１の構成の一例を概略的に示す縦断面図である。第３の実施の形態は、半導体発光素子２の周囲に樹脂保護層１０が設けられる点で上述の実施の形態と相違する。以下、第３の実施の形態について上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。

樹脂保護層１０は、実装基板３に実装された半導体発光素子２の露出部分を被覆して半導体発光素子２を保護する。樹脂保護層１０は、透光性を有する樹脂材料で構成される。樹脂保護層１０は、光の取出の効率を高めるため、光取出面となる支持基板２０より屈折率の低い材料であることが好ましい。樹脂保護層１０として、例えば、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。樹脂保護層１０は、図示されるようなドーム形状を有することによりレンズとして機能してもよい。

（第３の実施の形態の作用及び効果）
第３の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様に、封止の効果を高めて信頼性の高い気密封止構造を実現することができ、応力緩和処理を経なくとも半導体発光素子２が実装基板３から剥がれるのを抑制することができる。また、半導体発光装置１の内部において半導体発光素子２と実装基板３との間に形成された隙間領域Ｒに樹脂保護層１０を構成する樹脂材が入り込みにくくなるため、ハロゲン酸の発生を抑制して劣化を抑えることができるという更なる効果を奏する。

［第４の実施の形態］
次に、図６を参照して第４の実施の形態について説明する。図６は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体発光装置１の構成の一例を概略的に示す縦断面図である。第４の実施の形態は、半導体発光素子２を収容するパッケージ基板４１と、このパッケージ基板４１上に覆うように設けられた蓋体４２とを有するパッケージ４を備える点で上述の実施の形態と相違する。以下、第４の実施の形態について上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。

（パッケージ４）
パッケージ４は、下地部を構成するパッケージ基板４１と、このパッケージ基板４１と接合する蓋体４２と、パッケージ基板４１及び蓋体４２を互いに接合する接着層４３とを有して構成されている。具体的には、パッケージ基板４１の上面４１ｃに、接着層４３を介して蓋体４２が取り付けられる。これにより、蓋体４２とパッケージ基板４１とが接合して一体化し、蓋体４２及びパッケージ基板４１で形成される内部空間を外部から気密に封止する。

接着層４３の材料には、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等を用いることができる。

パッケージ基板４１は、半導体発光素子２を搭載する。パッケージ基板４１は、実装基板の一例である。パッケージ基板４１は、略直方体形状に形成されると共に、その上面に半導体発光素子２を搭載する凹部４１ａが形成されている。パッケージ基板４１は、セラミックを含む無機材質基板である。具体的には、パッケージ基板４１は、例えば、高温焼成セラミック多層基板（ＨＴＣＣ、High Temperature Co-fired Ceramic）により形成される。

蓋体４２は、深紫外光を透過する板状の窓部材である。蓋体４２は、パッケージ基板４１の凹部４１ａを覆うように配置される。蓋体４２は、例えば、石英（ＳｉＯ_２）ガラスやサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）を含むガラス蓋である。

パッケージ基板４１の下面４１ｄには、第１の下部電極４１１及び第２の下部電極４１２が設けられる。また、パッケージ基板４１の凹部４１ａの底面４１ｂには、第１の電極２３に対応する位置に設けられた第１の上部電極４１３と、第２の電極２４に対応する位置に設けられた第２の上部電極４１４とが設けられる。

（第４の実施の形態の作用及び効果）
第４の実施の形態によれば、上述の各実施の形態が奏する効果に加えて、封止の効果をさらに高めて信頼性の高い気密封止構造を実現することができる。

＜変形例３＞
図７を参照して変形例について説明する。図７は、変形例に係る半導体発光装置の構成の一例を概略的に示す斜視図である。図７では、蓋体４２を省略して示した。上述の実施の形態では、第２の上部電極４１４を半導体発光素子２の中心部にパッケージ基板４１の凹部４１ａの内壁と離隔して配置したが、図７に示すように、パッケージ基板４１の凹部４１ａを構成する４つうちの内壁のうちのいずれか１つに接触するように配置してもよい。

好ましくは、凹部４１ａを構成する４つうちの内壁のうち、第２の上部電極４１４を挟んで定電圧素子５と対抗する内壁４１ｅに接するように設ける。このようにすれば、シート状のセラミック部材を積層させてパッケージ基板４１を形成する従来の方法を用いて、本発明に係るパッケージ基板４１を形成することができる。

［第５の実施の形態］
次に、図８～図１２を参照して本発明の第５の実施の形態について説明する。図８～図１２に示すように、実装基板３の基体部３１の上面に定電圧素子５を収容する収容孔３１０を形成してもよい。換言すれば、実装基板３は、定電圧素子５を収容するキャビティ構造を備えてもよい。

また、半導体発光素子２への通電時に生じる自己発熱により発生する熱を基体部３１の下面部へ効率よく移動させるため、前述の収容孔３１０は、略正方形状の第２の上部電極３１４の一辺に沿って平行に配置され、直方体形状を有する。この形状により、熱が移動する経路を増やすことができる。そして、動作時に放熱を十分に行うことができるため、半導体発光素子２の熱的な劣化を抑制し半導体発光装置１の信頼性をより向上させることができる。

なお、図８～図１２では記載を省略したが、第５の実施の形態に係る半導体発光装置１においても、封止部２６は、実装基板３側に向かうにつれて裾状に広がる裾部２６０を有している。また、封止部２６を裾状にするために、支持基板２０の第１の主面側の幅方向の両端部に、図３に示すような段差部２０ｃが設けられている。

（実施形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］支持基板（２０）及び前記支持基板（２０）の一方側に位置するシーリング部材を有する半導体発光素子（２）と、前記シーリング部材と対向するように前記半導体発光素子（２）を実装する実装基板（３）と、前記支持基板（２０）の一部と前記シーリング部材の側面とを一体的に被覆し、前記半導体発光素子（２）と前記実装基板（３）とを封止する封止部（２６）と、を備え、前記実装基板（３）には、前記封止部（２６）にて封止された空間に開口する収容孔（３１０）が形成されており、前記収容孔（３１０）には、電子部品（５）が配されている、半導体発光装置（１）。
［２］前記封止部（２６）は、前記半導体発光素子（２）と前記実装基板（３）とを電気的に接続している、前記［１］に記載の半導体発光装置（１）。
［３］前記封止部（２６）は、前記シーリング部材の前記側面のうちの内側面及び外側面を覆っている、前記［１］又は［２］に記載の半導体発光装置（１）。
［４］前記支持基板（２０）は、幅方向における両端部に形成された段差部（２０ｃ）を備え、前記封止部（２６）は、前記段差部（２０ｃ）に充填されている、前記［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の半導体発光装置（１）。
［５］前記封止部（２６）は、前記実装基板（３）側に向かうにつれて前記半導体発光素子（２）の外側方向及び内側方向に拡張する末広がり形状を有する、前記［１］乃至［４］のいずれか１つに記載の半導体発光装置（１）。
［６］前記収容孔（３１０）は、前記実装基板（３）における前記半導体発光素子（２）側の電極（３１３，３１４）に沿うように形成されている、前記［１］乃至［５］のいずれか１つに記載の半導体発光装置（１）。

応力緩和処理をしなくとも半導体発光素子が実装基板から剥がれるのを抑制することができる半導体発光装置を提供する。

１…半導体発光装置
２…半導体発光素子
２０…支持基板
２０ｃ…段差部
２１ｂ…ｎ型クラッド層
２６…封止部
２８…シーリング部材
３…実装基板
１０…樹脂保護層

Claims (7)

1. 支持基板及び前記支持基板の一方側に位置する環状のシーリング部材を有する半導体発光素子と、
   前記シーリング部材と対向するように前記半導体発光素子を実装する実装基板と、
   前記支持基板の一部と前記シーリング部材の側面とを一体的に被覆し、前記半導体発光素子と前記実装基板とを封止する環状の封止部と、を備え、
   前記実装基板には、前記環状の封止部にて囲まれるとともに封止された隙間領域に開口する収容孔が形成されており、
   前記収容孔には、電子部品が配されている、
   半導体発光装置。
2. 前記封止部は、前記半導体発光素子と前記実装基板とを電気的に接続している、
   請求項１に記載の半導体発光装置。
3. 前記封止部は、前記シーリング部材の前記側面のうちの内側面及び外側面を覆っている、
   請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
4. 前記支持基板は、幅方向における両端部に形成された段差部を備え、
   前記封止部は、前記段差部に充填されている、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
5. 前記封止部は、前記実装基板側に向かうにつれて前記半導体発光素子の外側方向及び内側方向に拡張する末広がり形状を有する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
6. 前記収容孔は、前記実装基板における前記半導体発光素子側の電極に沿うように形成されている、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
7. 前記収容孔は、前記電極の一部を取り囲むよう形成されている、
   請求項６に記載の半導体発光装置。

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