JPWO2017208326A1 - 発光装置 - Google Patents

Abstract

支持基板１０と、第１の半導体層２１の上方に第２の半導体層２３を配置した積層構造を有し、支持基板１０の上に配置された発光素子２０と、発光素子２０の上方に配置された光透過性基板７０と、支持基板１０の第１の側面１０１上から光透過性基板７０の第１の側面７０１上に亘り連続的に配置され、第１の半導体層２１と電気的に接続する第１の接続用電極４１と、支持基板１０の第２の側面１０２上から光透過性基板７０の第２の側面７０２上に亘り連続的に配置され、第２の半導体層２３と電気的に接続する第２の接続用電極４２とを備え、第１の接続用電極４１及び第２の接続用電極４２の、支持基板１０及び光透過性基板７０に向いた第１の側面と対向する第２の側面を介して、実装基板と電気的に接続される。

Description

本発明は、チップサイズパッケージの技術を適用した発光装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子を光源に用いる発光装置の発光効率向上や小型化のために、チップサイズパッケージ（Chip Size Package：ＣＳＰ）が、発光装置に適用されている（例えば特許文献１参照。）。さらに極小サイズの半導体発光装置を実現するために、発光素子を構成する半導体層の形成に使用された半導体基板を半導体層から分離し、半導体層を樹脂などのパッケージに封入した構造の開発が進められている。

ＣＳＰを適用した発光装置では、発光素子に接続する電極が、光取り出し面とは反対の下面に配置される。したがって、光取り出し面の方向に発光素子の出射光を遮蔽する物がなく、発光装置の発光効率が向上する。このために、発光装置を取り付ける実装基板に配置された配線パターンと接続する電極は、発光装置の下面に配置される。一般的に、発光装置の電極と実装基板に配置された配線パターンとは、半田によって接続される。

特開２０１４−１５０１９６号公報

しかしながら、発光装置の電極を下面に配置すると、発光装置と実装基板とを接続する接合材が薄くなり、接続強度が低下する。例えば半田接続の場合には、半田内のフラックス成分の抜けが悪くなったり、半田内にボイドが形成されたりして、接続強度が低下する。また、半田接続では、熱処理時に半田が溶融して固化するまでの間に自然と位置決めがなされるセルフアライメント効果を利用できるが、半田が薄い場合には、セルフアライメント効果が不十分である。このため、半田接続時に発光装置の位置がずれて、接続不良を起こすなどの不具合が生じる危険性がある。

上記問題点に鑑み、本発明は、安定して実装基板に取り付けられる、ＣＳＰを適用した発光装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、支持基板と、第１の半導体層の上方に第２の半導体層を配置した積層構造を有し、支持基板の上に配置された発光素子と、発光素子の上方に配置された光透過性基板と、支持基板の第１の側面上から光透過性基板の第１の側面上に亘り連続的に配置され、第１の半導体層と電気的に接続する第１の接続用電極と、支持基板の第２の側面上から光透過性基板の第２の側面上に亘り連続的に配置され、第２の半導体層と電気的に接続する第２の接続用電極とを備え、第１の接続用電極及び第２の接続用電極の、支持基板及び光透過性基板に向いた第１の側面と対向する第２の側面を介して、実装基板と電気的に接続される発光装置が提供される。

本発明によれば、安定して実装基板に取り付けられる、ＣＳＰを適用した発光装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る発光装置の構造を示す模式的な断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る発光装置の構造を示す模式的な平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る発光装置の構造を示す他の模式的な平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る発光装置を実装基板に取り付けた例を示す模式図である。 比較例の発光装置を実装基板に取り付けた例を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その１）。 本発明の第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その２）。 本発明の第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その３）。 本発明の第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その４）。 本発明の第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その５）。 本発明の第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その６）。 本発明の第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その７）。 本発明の第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するための工程断面図である（その８）。 本発明の第１の実施形態の変形例に係る発光装置の構造を示す模式的な断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る発光装置の構造を示す模式的な断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る発光装置を実装基板に取り付けた例を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係る発光装置の構造を示す模式的な断面図である。 比較例の発光装置を使用したフィラメント型の発光装置の構造を示す模式図である。 本発明のその他の実施形態に係る発光装置の構造を示す模式的な断面図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る発光装置は、図１に示すように、支持基板１０と、第１の半導体層２１の上方に第２の半導体層２３を配置した積層構造を有し、支持基板１０の上に配置された発光素子２０と、発光素子２０の上方に配置された光透過性基板７０と、第１の半導体層２１と電気的に接続する第１の接続用電極４１と、第２の半導体層２３と電気的に接続する第２の接続用電極４２とを備える。

第１の接続用電極４１は、支持基板１０の第１の側面１０１上から、発光素子２０の側面上を経て、光透過性基板７０の第１の側面７０１上に亘って、連続的に配置されている。第２の接続用電極４２は、第１の接続用電極４１と離間して、支持基板１０の第２の側面１０２上から、発光素子２０の側面上を経て、光透過性基板７０の第２の側面７０２上に亘って、連続的に配置されている。以下において、第１の接続用電極４１と第２の接続用電極４２を総称して、「接続用電極」という。詳細は後述するが、図１に示した発光装置は、支持基板１０及び光透過性基板７０に向いた側面と対向する接続用電極の側面を介して、発光装置を取り付けた実装基板に配置された配線パターンと電気的に接続される。

図１に示した発光装置では、発光素子２０に電流を供給する接続用電極が、発光装置の側面に配置されている。そして、発光素子２０の下方には、第１の接続用電極４１と第２の接続用電極４２とに挟まれて支持基板１０が配置されている。平面視で、発光素子２０の下面の全体が、支持基板１０に覆われている。

発光素子２０は、第１導電型の第１の半導体層２１と第２導電型の第２の半導体層２３を有する積層構造である。第１導電型と第２導電型とは互いに反対導電型である。即ち、第１導電型がＰ型であれば、第２導電型はＮ型であり、第１導電型がＮ型であれば、第２導電型はＰ型である。以下では、第１導電型がＰ型であり、第２導電型がＮ型である場合を例示的に説明する。例えば、発光素子２０は、第１の半導体層２１をＰ型クラッド層、第２の半導体層２３をＮ型クラッド層とするＬＥＤ素子である。図１に示した例では、第１の半導体層２１、発光層２２、第２の半導体層２３が積層されたダブルヘテロ構造を発光素子２０に使用している。

第１の接続用電極４１から第１の半導体層２１に正孔が供給され、第２の接続用電極４２から第２の半導体層２３に電子が供給される。そして、発光層２２に、第１の半導体層２１から正孔が注入され、第２の半導体層２３から電子が注入される。注入された正孔と電子が発光層２２で再結合することにより、発光層２２で光が発生する。

発光素子２０は、第２の半導体層２３の主面を光取り出し面としている。発光素子２０の出射光は、第２の半導体層２３の上方に配置された光透過性基板７０を透過して、発光装置から出力光Ｌとして出力される。光透過性基板７０は、発光素子２０の封止材及び発光装置のレンズとして機能する。

発光素子２０の第１の半導体層２１と第１の接続用電極４１とを接続する第１の引き出し電極５１が、第１の半導体層２１の下面と電気的に接続されている。なお、第１の半導体層２１の下面には、反射金属層３０が配置されており、第１の引き出し電極５１は、反射金属層３０を介して、第１の半導体層２１と電気的に接続している。第１の引き出し電極５１は、発光素子２０の積層方向と垂直な方向に延伸して、発光素子２０の側面上に配置された第１の接続用電極４１に接続する。

発光素子２０から第１の半導体層２１の方向に進行した出射光は、反射金属層３０の表面において反射する。即ち、反射金属層３０によって、光取り出し面とは逆方向に進行する発光素子２０の出射光を、光取り出し面に向けて反射させることができる。このため、出力光Ｌの輝度を向上することができる。反射金属層３０には、発光素子２０の出射光に対する反射率が高く、且つ、第１の半導体層２１とオーミック接触の可能な導電性材料が使用される。例えば、銀パラジウム合金などの銀系合金などの白色系の金属膜が、反射金属層３０の材料に好適に使用される。

発光素子２０の第２の半導体層２３と第２の接続用電極４２とを接続する第２の引き出し電極５２が、第２の半導体層２３の下面と電気的に接続されている。図１に示すように、第２の半導体層２３は、平面視で第１の半導体層２１及び発光層２２の配置されていない領域まで水平方向に延伸する領域（以下において、「延伸領域」という。）を有する。第２の引き出し電極５２は、第２の半導体層２３の延伸領域の下面に接続している。第２の引き出し電極５２は、発光素子２０の積層方向と垂直な方向に延伸して、発光素子２０の側面上に配置された第２の接続用電極４２に接続する。

なお、発光素子２０の側面及び下面を覆って配置された保護膜６０によって、発光素子２０、接続用電極、第１の引き出し電極５１及び第２の引き出し電極５２が絶縁分離されている。保護膜６０には、例えば酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などが使用される。保護膜６０は、外部から発光素子２０への水分の浸入の抑制や、発光装置の機械的強度の向上に寄与する。

図２に、図１のＩＩ−ＩＩ方向に沿った断面の平面図を示す。発光装置は矩形状であり、第１の接続用電極４１が配置された側面と第２の接続用電極４２が配置された側面とは対向する。

図３に、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ方向に沿った平面図を示す。第１の引き出し電極５１と第２の引き出し電極５２は、支持基板１０によって分離されている。

図４に、図１に示した発光装置を実装基板９０に取り付けた例を示す。図４に示すように、支持基板１０及び光透過性基板７０に向いた第１の側面４１１と対向する第１の接続用電極４１の第２の側面４１２に、第１の接合部材８１が配置されている。また、支持基板１０及び光透過性基板７０に向いた第１の側面４２１と対向する第２の接続用電極４２の第２の側面４２２に、第２の接合部材８２が配置されている。そして、第１の接合部材８１の下面が実装基板９０に配置された第１の配線パターン９１に接続され、第２の接合部材８２の下面が実装基板９０に配置された第２の配線パターン９２に接続されている。第１の接合部材８１及び第２の接合部材８２（以下において「接合部材」と総称する。）には、導電性を有する材料が使用される。例えば、接合部材に半田を使用した半田接続によって、発光装置が実装基板９０に接続される。

図１に示した発光装置はＣＳＰを適用した構造であり、光取り出し面の方向に発光素子２０からの光を遮蔽する物がないため、発光装置の発光効率が向上する。また、図４に示したように、電極間を接続する電気配線にワイヤボンディングを使用しないため、ワイヤの断線やワイヤを介しての短絡などの不具合を抑制することができる。したがって、発光装置の信頼性が向上する。

図５に、ＣＳＰを適用した比較例の発光装置を、実装基板９０に取り付けた例を示す。図５に示した発光装置は、上部に凹部が設けられた支持基板１０Ａと、支持基板１０Ａの凹部内に配置された発光素子２０と、発光素子２０の上方に配置された光透過性基板７０とを備える。即ち、発光素子２０の下面及び側面は、支持基板１０によって囲まれている。

図５に示す発光装置では、第１のピラー電極４１Ａが、支持基板１０Ａの下部を貫通して、支持基板１０Ａの凹部内で反射金属層３０を介して第１の半導体層２１に接続する。また、第２のピラー電極４２Ａが、第１のピラー電極４１Ａの支持基板１０Ａを貫通する位置と離間した位置で支持基板１０Ａの下部を貫通して、支持基板１０Ａの凹部内で第２の半導体層２３の延伸領域と接続している。支持基板１０Ａの凹部の内部の残余の領域には、保護膜６０が配置されている。

図５に示すように、第１のピラー電極４１Ａの下面と実装基板９０の第１の配線パターン９１とが、第１の接合部材８１によって接続されている。また、第２のピラー電極４２Ａの下面と実装基板９０の第２の配線パターン９２とが、第２の接合部材８２によって接続されている。

図５に示した比較例の発光装置では、第１のピラー電極４１Ａ及び第２のピラー電極４２Ａを発光素子２０の下方に配置するため、発光装置の実装基板９０と接続する面積が小さく、接合部材が薄くなる。このため、接合部材に半田を使用した場合に、半田接続の強度が低下したり、半田接続時のセルフアライメント効果が不十分なために発光装置の位置ずれが生じたりする。

これに対し、図４に示した構成では、接続用電極が、発光装置の２つの側面の略全面にそれぞれ配置されている。このように、接続する部分が発光装置の側面であるため、十分な量の接合部材によって発光装置と実装基板９０とが接続される。これにより、発光装置と実装基板９０との接続強度が増大して、安定して取り付け固定することができる。更に、製品組立時の接合部材の量を増加できるため、接合部材の不足による断線不良を防止でき、製品の信頼性を向上させることができる。

特に、接合部材に半田を使用した場合は、接合部材の表面積が広いため、半田からのフラックス成分の抜けが良く、ボイドの発生が少ないため、接続強度が増大する。また、十分な量の半田が使用されることにより、半田接続時のセルフアライメント効果によって、発光装置の位置ずれを抑制できる。

更に、図１に示した発光装置では、接続用電極を発光装置の側面に配置するため、図５の比較例と異なり、ピラー電極が不要である。このため、発光装置の小型化が可能である。

なお、図４に示すように、光透過性基板７０の側面においても、接合部材によって発光装置が実装基板９０に接続される。このため、光透過性基板７０は、接合部材を用いて接続用電極と実装基板９０の配線パターンとの接続を形成する温度に対して、耐熱性を有している必要がある。例えば、接合部材に半田を用いた半田接続の場合に、半田接続での熱処理の温度以上の耐熱性が、光透過性基板７０に必要である。このため、例えば、光透過性基板７０にガラス基板が好適に使用される。これに対し、耐熱温度が２００℃以下と低い樹脂では、半田接続による組立時において、樹脂劣化等の不具合が生じるおそれがある。

また、発光素子２０の光取り出し側の略全面をガラス基板で覆うことによって、耐熱性を向上させるとともに、発光装置の機械的強度を向上させることができる。例えば、樹脂よりも弾性係数が高いガラス基板を光透過性基板７０に使用することによって、樹脂基板を光透過性基板７０に使用した場合に比べて、機械的強度を向上させることができる。また、シリコーン樹脂の耐熱性が１５０℃程度であるのに対し、ガラス基板の耐熱性は４００℃以上である。このため、ガラス基板を光透過性基板７０に使用することにより、発光装置の耐熱性を飛躍的に向上させることができる。

支持基板１０には、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの樹脂基板も使用可能である。ただし、樹脂よりも機械的強度の高い材料を支持基板１０に使用することが好ましい。例えば、支持基板１０にセラミック基板を使用することによって、発光装置のパッケージとしての機械的強度を向上することができる。また、支持基板１０をセラミック基板にすることにより、光透過性基板７０としてガラス基板を形成する時の温度（４００℃以上）に対して、耐熱性を得ることができる。これに対し、耐熱性の低い材料の基板を支持基板１０に用いると、支持基板１０の耐熱温度が不足して、光透過性基板７０としてガラス基板を形成する際に、支持基板１０が溶けるおそれがある。このため、支持基板１０にセラミック基板を使用することが好ましい。

以上に説明したように、本発明の第１の実施形態に係る発光装置では、発光装置の側面に配置された接続用電極において、接合部材によって発光装置と実装基板９０とが接続される。このため、接合部材の配置される面積が広く、十分な量の接合部材によって発光装置と実装基板９０とが接続される。その結果、発光装置と実装基板９０との接続強度が高く、発光装置を実装基板９０に安定して取り付けることができる。このため、組み立て時に発光装置が破損する危険性が低下し、発光装置の信頼性を向上させることができる。

更に、発光装置の側面において半田などの接合部材を用いて発光装置と実装基板９０を接続するために、支持基板１０と光透過性基板７０を樹脂よりも耐熱性の高い材料にすることが好ましい。これにより、光透過性基板７０や支持基板１０に樹脂を使用する場合に比べて、発光装置の耐熱性を向上させることができる。また、光透過性基板７０にガラス基板などの弾性係数が高い材料を使用し、支持基板１０にセラミック基板などの機械的強度の高い材料を使用することによって、発光装置のパッケージとしての機械的強度を向上させることができる。

以下に、図６〜図１３を参照して、本発明の第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する。なお、以下に述べる発光装置の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることはもちろんである。

まず、図６に示すように、厚さ７００μｍ程度の半導体基板１００上に発光素子２０を構成する各層をエピタキシャル成長法などによって形成する。具体的には、Ｎ型半導体膜２３０、発光領域膜２２０及びＰ型半導体膜２１０を半導体基板１００上に順次積層する。Ｎ型半導体膜２３０、発光領域膜２２０及びＰ型半導体膜２１０には、窒化ガリウムなどの窒化物系化合物半導体などが使用される。その後、ドライエッチングによってＮ型半導体膜２３０、発光領域膜２２０及びＰ型半導体膜２１０をパターニングして、第２の半導体層２３、発光層２２及び第１の半導体層２１を形成する。

次に、ドライエッチング法などによって、第１の半導体層２１及び発光層２２の一部を除去して、第２の半導体層２３の一部を露出させる。この露出された部分が、第２の引き出し電極５２が接続される延伸領域である。次いで、第１の半導体層２１、第２の半導体層２３の延伸領域及び発光素子２０の露出している部分を覆うように保護膜６０を形成する。

その後、図７に示すように、第１の半導体層２１の上で保護膜６０の開口部を形成し、この開口部で第１の半導体層２１と接続するように反射金属層３０を形成する。そして、反射金属層３０と接続するように、第１の引き出し電極５１を形成する。また、第２の半導体層２３の延伸領域の上で保護膜６０の開口部を形成し、この開口部で第２の半導体層２３と接続するように第２の引き出し電極５２を形成する。第１の引き出し電極５１と第２の引き出し電極５２には、金（Ａｕ）膜などを使用するが、発光素子２０からの出射光を反射する材料を使用することが好ましい。例えば、アルミニウム（Ａｌ）膜や銀（Ａｇ）膜を使用してもよい。

次いで、図８に示すように、保護膜６０や第１の引き出し電極５１及び第２の引き出し電極５２を覆って、支持基板１０を形成する。例えば、液状にしたセラミック材料を塗布した後に、高温で焼き固めて支持基板１０を形成する。

その後、図９に示すように、支持基板１０の下面を覆うサポート基板１１０を形成する。サポート基板１１０は、発光素子２０と支持基板１０を重ねた基体の厚みが数十μｍしかないため、半導体基板１００を削除した後の基体の強度を補強するために形成される。例えば、厚みが１ｍｍ程度のシリコン基板やセラミック基板を、サポート基板１１０として基体に接着する。

次いで、図１０に示すように、基体から半導体基板１００を削除する。例えば、半導体基板１００がシリコン基板である場合には、フッ硝酸を用いたウェットエッチングによって半導体基板１００を削除する。半導体基板１００がサファイア基板である場合には、レーザリフトオフ法などを使用する。

なお、図１１に示すように、半導体基板１００の削除により露出した第２の半導体層２３の主面に凹凸構造を形成してもよい。このように発光素子２０の光取り出し面の表面を粗面化することにより、発光素子２０の出射光が散乱され、出力光Ｌの輝度を向上させることができる。凹凸構造は、例えば、フォトマスクやナノインプリントにより形成したパターンを用いたドライエッチング加工によって形成される。

その後、図１２に示すように、第２の半導体層２３上に光透過性基板７０を形成する。そして、ダイシングによって発光装置を個々に分離する個片化処理の後、図１３に示すように、サポート基板１１０を除去する。

次いで、第１の接続用電極４１及び第２の接続用電極を形成する。即ち、支持基板１０の第１の側面１０１上から光透過性基板７０の第１の側面７０１上に亘り、連続的に第１の接続用電極４１を形成する。このとき、第１の接続用電極４１は、第１の引き出し電極５１の端部と接続する。また、支持基板１０の第２の側面１０２上から光透過性基板７０の第２の側面７０２上に亘り、連続的に第２の接続用電極４２を形成する。このとき、第２の接続用電極４２は、第２の引き出し電極５２の端部と接続する。第１の接続用電極４１及び第２の接続用電極４２は、例えば、Ａｕ系メッキによって形成される。第１の接続用電極４１及び第２の接続用電極４２の厚みは、数十μｍ程度である。以上により、図１に示す発光装置が完成する。

上記のような本発明の第１の実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、発光装置の側面に接続用電極が形成される。そして、この接続用電極の略全面において、接合部材によって発光装置と実装基板９０とが接続される。接合部材の配置される面積が広く、十分な量の接合部材によって発光装置と実装基板９０とが接続されるため、発光装置を実装基板９０に安定して取り付けることができる。

なお、支持基板１０にセラミック基板を使用することによって、発光素子２０の下面の略全面がセラミック基板によって支持される。このため、半導体基板１００を削除する工程などにおける製造時の歪みにより発光素子２０が破損することを抑制できる。また、製品組み立て時や取り扱い時に発光装置に加わる衝撃によって発光素子２０がダメージを受けることを防止できる。このように、支持基板１０をセラミック基板にすることによって、発光装置の破損や信頼性の低下を抑制することができる。また、製品組み立て時での半田熱処理などにより発生する熱歪みによるダメージを抑制できる。

ところで、図５に示した比較例の構成では、第１のピラー電極４１Ａ及び第２のピラー電極４２Ａを支持基板１０Ａの下方に露出させる必要がある。このため、支持基板１０を形成した後、研磨処理（バックグラインド）によって支持基板１０Ａの下面を研磨する。支持基板１０Ａをセラミック基板にした場合には、この研磨処理が樹脂基板に比べて困難である。しかし、図１に示した発光装置では、支持基板１０の研磨処理が不要である。このため、研磨処理が支持基板１０や発光素子２０に与えるダメージをなくすことができる。その結果、発光装置の歩留まりの低下や信頼性の低下を抑制できる。

また、ＣＳＰではない従来のパッケージを使用する発光装置では、半導体基板に半導体層を積層して発光素子２０を形成し、半導体基板が支持基板として使用される。これに対し、ＣＳＰを適用した発光装置では、発光素子２０を形成したウェハに樹脂やセラミック材料を塗布するなどして支持基板１０を形成する。このようにウェハ状態でパッケージを形成することによって、低コストで発光装置を製造できる。このため、一般的にウェハレベルパッケージ（ＷＬＰ）とも呼ばれる。

発光素子２０に直接に接するように、若しくは、発光素子２０に形成された保護膜６０と直接に接するように、支持基板１０が形成されることが、ＷＬＰの構造的特徴である。パッケージが発光素子２０と接しているため、発光素子２０の機械的強度が補強され、信頼性の高い発光装置を実現できる。また、半導体基板が除去されるため、発光装置の高さを低くできる。更に、半導体基板の除去によって、発光素子２０からの光取り出し効率が向上する。

＜変形例＞
発光装置の特性には、発光素子２０に加わる応力が大きく影響する。特に、ＣＳＰを適用した発光装置は、発光素子２０がパッケージ材料と密着する構造であるため、パッケージ材料との線膨張係数との違いや加工時の変形によって、発光素子２０に応力が加わりやすい。

このため、図１４に示すように、支持基板１０に、第１のセラミック層１１と、第１のセラミック層１１よりも密度が高く、線膨張係数の大きい第２のセラミック層１２とを積層した構造を有するセラミック基板を使用してもよい。図１４に示すように、線膨張係数の小さい第１のセラミック層１１の上に、発光素子２０が配置される。このように、発光素子２０を構成する半導体層と線膨張係数の近い第１のセラミック層１１を密着させることによって、セラミックを硬化させるときの歪みが緩和され、発光素子２０に加わる応力を低下させることができる。また、支持基板１０の発光素子２０から遠い側を、線膨張係数の大きい第２のセラミック層１２にすることによって、支持基板１０の反りが抑制され、パッケージ全体としての強度が低下することを防止できる。したがって、図１４に示した構造の支持基板１０を使用することによって、信頼性の高い、高効率の発光装置を実現できる。第１のセラミック層１１の線膨張係数や弾性係数を低くするには、例えば空孔率を高くする方法などがある。

また、光透過性基板７０にガラス基板を使用した場合、ガラス基板は弾性係数が高く、線膨張係数が大きく異なるため、発光素子２０に大きな応力が発生する。この場合に、第１のセラミック層１１の線膨張係数を第２のセラミック層１２の線膨張係数よりも小さくすることで、第１のセラミック層１１の線膨張係数をガラスに近づけることができ、発光素子２０に加わる応力を低下させることができる。

（第２の実施形態）
図１５に、本発明の第２の実施形態に係る発光装置を示す。図１５に示した発光装置では、第１の半導体層２１の下面に接続する第１の引き出し電極５１が、支持基板１０を貫通している。つまり、第１の引き出し電極５１の下面が支持基板１０の下方で露出している点が、図１に示した発光装置と異なる。なお、第１の引き出し電極５１が、発光素子２０の積層方向と垂直な方向に延伸して第１の接続用電極４１に接続する構造は、図１と同様である。

また、図１５に示すように、第２の引き出し電極５２は、第２の半導体層２３の側面から発光素子２０の積層方向と垂直な方向に延伸し、第２の接続用電極４２に接続している。つまり、第２の半導体層２３に延伸領域が形成されていない。例えば、発光素子２０の製造時に使用される半導体基板１００の一部を残して、第２の引き出し電極５２に利用してもよい。

図１５に示した発光装置では、発光素子２０の光取り出し面と反対側の面の全体がＰ型の第１の半導体層２１であり、第１の半導体層２１の下方の全面を覆って第１の引き出し電極５１が配置されている。そして、第１の引き出し電極５１は、光取り出し面と略同じ面積で、下面が支持基板１０の下方で露出している。

発光素子２０での発熱は、発光層２２においてほとんど発生し、主にＰ側電極から放熱される。例えば、図５に示した比較例の発光装置では、第１のピラー電極４１Ａから、発光素子２０で発生した熱が放熱される。

しかし、図５に示した発光装置では、第２のピラー電極４２Ａを接続するために、発光層２２及び第１の半導体層２１の一部を除去して、第２の半導体層２３の延伸領域を形成する。このため、発光素子２０の発光に寄与する面積が小さくなって発光効率が低下するとともに、第１の半導体層２１の面積が減少し、放熱に寄与する第１のピラー電極４１Ａの面積が減少する。更に、第１のピラー電極４１Ａと第２のピラー電極４２Ａが、発光装置の同一面から取り出されるため、第１のピラー電極４１Ａの面積を増大させることが困難である。このため、発光素子２０からの、放熱が不十分になり、発光効率の低下や信頼性の低下が生じる。

これに対し、図１５に示す発光装置では、発光素子２０で発生した熱が、Ｐ型の第１の半導体層２１を経由して、支持基板１０の下面に下部が露出している第１の引き出し電極５１に伝わる。このため、発光素子２０で発生した熱が、発光装置から効率的に放出される。したがって、発光効率が向上し、且つ、高い信頼性が得られる。

更に、図１５に示す発光装置では、第２の半導体層２３に延伸領域を形成しないため、平面視における第１の半導体層２１、発光層２２及び第２の半導体層２３の面積が略同一である。つまり、発光層２２の面積が発光素子２０の面積と同等であり、同じチップ面積で延伸領域が形成される発光素子２０よりも、電流密度を下げることができる。これにより、発光効率の高い、信頼性の高い発光装置が得られる。

なお、図１６に示すように、第１の引き出し電極５１の下面を、熱伝導性の高い放熱板９３と接触させることが好ましい。実装基板９０に配置した放熱板９３と第１の引き出し電極５１を接触させることにより、発光装置の放熱性をより向上させることができる。放熱板９３には、例えばＣｕなどの、支持基板１０よりも熱伝導性の高い材料が使用される。

（第３の実施形態）
図１７に、本発明の第３の実施形態に係る発光装置を示す。図１７に示す発光装置は、支持基板１０に光透過性を有する基板を使用する点が、図１に示した発光装置と異なる。支持基板１０には、光透過性基板７０と同等の特性の基板を使用可能であり、例えば、ガラス基板が好適に使用される。

図１７に示す発光装置では、発光素子２０の出射光が支持基板１０を透過して、発光装置の外部に出力される。つまり、接続用電極が配置された面を除いたすべての面から、出力光Ｌが出力される。このように、図１７に示した発光装置によれば、フィラメント型の発光装置を実現できる。

一方、図５に示した比較例の発光装置を用いてフィラメント型の発光装置を実現するためには、例えば図１８に示すように、実装基板９０の異なる面に、発光装置１をそれぞれ配置する必要がある。

これに対し、図１７に示した発光装置では、１つの発光装置によってフィラメント型の発光装置を実現できる。このため、低消費電力で小型の発光装置を実現できる。図１７に示す発光装置を製造するためには、例えば図８を参照して説明した工程において、低融点ガラスを所定の形状に成形して支持基板１０を形成する。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、接続用電極と光透過性基板７０との界面を、発光素子２０からの出射光を反射するように構成してもよい。これにより、発光装置からの出力光Ｌの輝度を向上することができる。例えば、図１９に示すように、接続用電極と光透過性基板７０との間に、発光素子２０からの出射光を反射する光反射膜７１、７２を配置する。光反射膜７１、７２には、アルミニウム（Ａｌ）膜などの金属膜を使用可能である。或いは、接続用電極と光透過性基板７０の屈折率の差を利用して、接続用電極と光透過性基板７０との界面で発光素子２０からの出射光を反射させるようにしてもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことはもちろんである。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の半導体装置は、ＣＳＰを適用した発光装置の用途に利用可能である。

Claims (11)

1. 支持基板と、
   第１の半導体層の上方に第２の半導体層を配置した積層構造を有し、前記支持基板の上に配置された発光素子と、
   前記発光素子の上方に配置された光透過性基板と、
   前記支持基板の第１の側面上から前記光透過性基板の第１の側面上に亘り連続的に配置され、前記第１の半導体層と電気的に接続する第１の接続用電極と、
   前記支持基板の第２の側面上から前記光透過性基板の第２の側面上に亘り連続的に配置され、前記第２の半導体層と電気的に接続する第２の接続用電極と
   を備え、
   前記第１の接続用電極及び前記第２の接続用電極の、前記支持基板及び前記光透過性基板に向いた第１の側面と対向する第２の側面を介して、実装基板と電気的に接続されることを特徴とする発光装置。
2. 前記第１の接続用電極の前記第２の側面に配置された第１の接合部材と、
   前記第２の接続用電極の前記第２の側面に配置された第２の接合部材と
   を用いて、前記第１の接続用電極及び前記第２の接続用電極が、前記実装基板に配置された配線パターンとそれぞれ接続されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記光透過性基板が、前記第１の接合部材及び前記第２の接合部材を用いて前記第１の接続用電極及び前記第２の接続用電極と前記配線パターンとの接続を形成する温度に対して、耐熱性を有することを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記光透過性基板がガラス基板であることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 前記支持基板がセラミック基板であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
6. 前記セラミック基板が、
   第１のセラミック層と、
   前記第１のセラミック層よりも線膨張係数の大きい第２のセラミック層と
   を積層した構造を有し、前記第１のセラミック層の上に前記発光素子が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
7. 平面視で、前記発光素子の下面の全体が前記支持基板に覆われていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
8. 前記第１の半導体層の下面に接続し、前記発光素子の積層方向と垂直な方向に延伸して前記第１の接続用電極に接続する第１の引き出し電極を更に備え、
   前記第１の引き出し電極の下面が前記支持基板の下方で露出していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
9. 前記第２の半導体層の側面から前記発光素子の積層方向と垂直な方向に延伸し、前記第２の半導体層と前記第２の接続用電極とを電気的に接続する第２の引き出し電極を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
10. 前記支持基板が光透過性を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
11. 前記第１の接続用電極及び前記第２の接続用電極と前記光透過性基板との界面が、前記発光素子からの出射光を反射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。

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