JP5202559B2 - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光装置及びその製造方法に関する。

ｐ側電極に例えば銀（Ａｇ）などの反射電極層を含む構造のフリップチップ用の窒化物半導体発光素子が知られている。このような構造において、反射電極層の劣化が製品寿命に影響を与えることがある。

特開２００５−１９１５２１号公報

本発明は、反射電極層の劣化を抑制できる半導体発光装置及びその製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、第１の主面とその反対側に形成された第２の主面とを有し、発光層を含み、基板の上に形成された後に前記基板が除去された半導体層と、前記半導体層の前記第２の主面に設けられた第１の電極と、前記半導体層の前記第２の主面に設けられ、銀層を含む第２の電極と、前記半導体層の前記第２の主面側に設けられ、第１の開口と第２の開口とを有する絶縁膜と、前記絶縁膜における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第１の開口内に設けられ、前記第１の電極と接続され、銅を有する第１の配線と、前記絶縁膜における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第２の開口に設けられ、前記第２の電極と接続され、銅を有する第２の配線と、前記第２の電極と前記絶縁膜との間及び前記第２の電極と前記第２の配線との間に設けられて前記第２の電極を覆い、前記第２の電極、前記第１の配線及び前記第２の配線とは異なる金属材料からなるバリアメタル層と、前記第１の配線における前記第１の電極に対する反対側の面に設けられ、銅を有する第１の金属ピラーと、前記第２の配線における前記第２の電極に対する反対側の面に設けられ、銅を有する第２の金属ピラーと、前記第１の金属ピラーと前記第２の金属ピラーとの間に形成され、前記基板が除去された前記半導体層を前記第１及び第２の金属ピラーとともに支持する樹脂と、前記半導体層の前記第１の主面の上に設けられた蛍光体層と、を備えたことを特徴とする半導体発光装置が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、第１の主面とその反対側に形成された第２の主面とを有し、発光層を含む半導体層を基板上に形成する工程と、前記半導体層の前記第２の主面に、第１の電極を形成する工程と、前記半導体層の前記第２の主面に、銀層を含む第２の電極を形成する工程と、前記第２の電極における前記半導体層に対する反対側の面にバリアメタル層を形成する工程と、前記半導体層の前記第２の主面側に、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記バリアメタル層を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に、前記第１の電極に達する第１の開口を形成する工程と、前記絶縁膜に、前記バリアメタル層に達する第２の開口を形成する工程と、前記絶縁膜における前記半導体層に対する反対側の面に、前記第１の開口を介して前記第１の電極と接続され、銅を有する第１の配線を形成する工程と、前記絶縁膜における前記半導体層に対する反対側の面に、前記第２の開口を介して前記バリアメタル層と接続され、銅を有する第２の配線を形成する工程と、前記第１の配線における前記第１の電極に対する反対側の面に、銅を有する第１の金属ピラーを形成する工程と、前記第２の配線における前記第２の電極に対する反対側の面に、銅を有する第２の金属ピラーを形成する工程と、前記第１の金属ピラーと前記第２の金属ピラーとの間に樹脂を形成する工程と、前記第１の金属ピラー、前記第２の金属ピラー及び前記樹脂を形成した後、前記第１及び第２の金属ピラーと前記樹脂とにより前記半導体層を支持しつつ前記半導体層に対して前記基板を分離させ除去する工程と、前記基板を除去した後、前記半導体層の前記第１の主面の上に蛍光体層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体発光装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、反射電極層の劣化を抑制できる半導体発光装置及びその製造方法が提供される。

実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図。 図１における発光層近傍の拡大模式断面図。 （ａ）はｐ側電極とバリアメタル層との平面レイアウトを示し、（ｂ）はウェーハ状態における第２の半導体層の平面レイアウトの一例を示す。 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。 同半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 同半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 同半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 同半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 同半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 同半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 同半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 他の実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図。 さらに他の実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図。

以下、図面を参照し、実施形態について説明する。
図１（ａ）は、本実施形態に係る半導体発光装置の模式断面図である。

本実施形態に係る半導体発光装置は、発光層を含む半導体層９と、配線層を含むパッケージ構造部と、蛍光体層２７とを有し、これらはウェーハ状態で一括して形成される。半導体層９は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１２を有する。第１の半導体層１１は、例えばｎ型のＧａＮ層であり、電流の横方向経路として機能する。但し、第１の半導体層１１の導電型はｎ型に限らず、ｐ型であってもよい。

第１の半導体層１１の第１の主面（上側の面）１３は光取り出し面として機能し、その第１の主面１３から主として光が外部へと取り出される。第２の半導体層１２は、第１の半導体層１１の第１の主面１３の反対側の第２の主面（下側の面）に設けられている。

第２の半導体層１２は、発光層（活性層）を含む複数の半導体層の積層構造を有する。その構造の一例を図２に示す。

第１の半導体層１１の第２の主面上に、ｎ型のＧａＮ層３１が設けられている。ＧａＮ層３１上に、ｎ型のＩｎＧａＮ層３２が設けられている。ＩｎＧａＮ層３２上に、発光層３３が設けられている。発光層３３は、例えばＩｎＧａＮを含む多重量子井戸構造を有する。発光層３３上に、ｐ型のＧａＮ層３４が設けられている。ＧａＮ層３４上に、ｐ型のＡｌＧａＮ層３５が設けられている。ＡｌＧａＮ層３５上に、ｐ型のＧａＮ層３６が設けられている。

第１の半導体層１１の第２の主面側の一部は凸部を有し、その凸部の表面に第２の半導体層１２が設けられている。第２の半導体層１２は第１の半導体層１１よりも平面サイズが小さい。第１の半導体層１１の第２の主面において第２の半導体層１２が設けられていない部分に、第１の電極としてｎ側電極１４が設けられている。

第２の半導体層１２において第１の半導体層１１と接する面の反対面には第２の電極としてｐ側電極１５が設けられている。ｐ側電極１５は、図２に示すように、ＧａＮ層３６上に設けられたコンタクト層３７と、コンタクト層３７上に設けられた銀（Ａｇ）層３８とを含む。コンタクト層３７は、ＧａＮ層３６と良好なオーミックコンタクトがとれる例えばニッケル（Ｎｉ）層である。

第１の半導体層１１の第２の主面は、例えばシリコン酸化膜等の絶縁膜１７で覆われている。ｎ側電極１４及びｐ側電極１５は、絶縁膜１７から露出している。ｎ側電極１４とｐ側電極１５とは、絶縁膜１７によって絶縁され、互いに電気的に独立した電極となっている。また、絶縁膜１７は、第１の半導体層１１の凸部の側面およびその凸部上に形成された第２の半導体層１２の側面（もしくは端部）も覆っている。

ｐ側電極１５において第２の半導体層１２に対する反対側の面には、ｐ側電極１５とは異なる金属材料からなるバリアメタル層１６が設けられている。絶縁膜１７及びバリアメタル層１６を絶縁膜１８が覆っている。バリアメタル層１６は、ｐ側電極１５と絶縁膜１８との間、およびｐ側電極１５と後述するｐ側配線２２との間に設けられている。

図３（ａ）は、ｐ側電極１５及びバリアメタル層１６の平面レイアウトの一例を示す。バリアメタル層１６の平面サイズはｐ側電極１５の平面サイズよりも大きく、バリアメタル層１６は、ｐ側電極１５における第２の半導体層１２に対する反対側の面のすべてを覆っている。

再び図１に示すように、絶縁膜１７、ｎ側電極１４、ｐ側電極１５およびバリアメタル層１６を覆うように、第１の半導体層１１の第２の主面側に絶縁膜１８が設けられている。絶縁膜１８は、例えば、シリコン酸化膜あるいは樹脂である。

絶縁膜１８において、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２に対する反対側の面１８ｃは平坦化され、その面１８ｃに第１の配線としてのｎ側配線２１と第２の配線としてのｐ側配線２２が設けられている。

ｎ側配線２１は、ｎ側電極１４に達して絶縁膜１８に形成された開口１８ａ内にも設けられ、ｎ側電極１４と電気的に接続されている。ｐ側配線２２は、バリアメタル層１６に達して絶縁膜１８に形成された開口１８ｂ内にも設けられ、バリアメタル層１６と電気的に接続されている。ｐ側配線２２は、バリアメタル層１６を介してｐ側電極１５と電気的に接続されている。

例えば、ｎ側配線２１とｐ側配線２２は、開口１８ａ、１８ｂの内壁面も含めた絶縁膜１８の表面に形成されたシード金属を電流経路として利用したメッキ法によって同時に形成される。

ｎ側電極１４、ｐ側電極１５、ｎ側配線２１、ｐ側配線２２は、いずれも第１の半導体層１１の第１の主面１３の反対側（第２の主面側）に設けられ、発光層に電流を供給するための配線層を構成する。

ｎ側配線２１においてｎ側電極１４に対する反対側の面には、第１の金属ピラーとしてｎ側金属ピラー２３が設けられている。ｐ側配線２２においてｐ側電極１５及びバリアメタル層１６に対する反対側の面には、第２の金属ピラーとしてｐ側金属ピラー２４が設けられている。ｎ側金属ピラー２３の周囲、ｐ側金属ピラー２４の周囲、ｎ側配線２１およびｐ側配線２２は、樹脂２０で覆われている。

第１の半導体層１１は、ｎ側電極１４及びｎ側配線２１を介してｎ側金属ピラー２３と電気的に接続されている。第２の半導体層１２は、ｐ側電極１５、バリアメタル層１６及びｐ側配線２２を介してｐ側金属ピラー２４と電気的に接続されている。ｎ側金属ピラー２３及びｐ側金属ピラー２４における樹脂２０から露出する下端面には、例えばはんだボール、金属バンプなどの外部端子２５が設けられ、その外部端子２５を介して、半導体発光装置は外部回路と電気的に接続可能である。

ｎ側金属ピラー２３の厚み（図１において上下方向の厚み）は、半導体層９、ｎ側電極１４、ｐ側電極１５、バリアメタル層１６、絶縁膜１７、１８、ｎ側配線２１およびｐ側配線２２を含む積層体の厚みよりも厚い。同様に、ｐ側金属ピラー２４の厚みも、上記積層体の厚みよりも厚い。この条件を満足すれば、各金属ピラー２３、２４の平面サイズに対する厚みの比は１以上であることに限らず、その比は１よりも小さくてもよい。すなわち、ｎ側金属ピラー２３の平面サイズよりも厚みが小さくてもよい。

本実施形態の構造によれば、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２の積層体が薄くても、ｎ側金属ピラー２３、ｐ側金属ピラー２４およびこれらの周囲を覆う樹脂２０を前述したように厚くすることで機械的強度を保つことが可能となる。また、回路基板等に実装した場合に、外部端子２５を介して半導体層に加わる応力をｎ側金属ピラー２３とｐ側金属ピラー２４が吸収することで緩和することができる。ｎ側金属ピラー２３及びｐ側金属ピラー２４を補強する役目をする樹脂２０は、回路基板等と熱膨張率が同じもしくは近いものを用いるのが望ましい。そのような樹脂２０として、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などを一例として挙げることができる。

また、ｎ側配線２１、ｐ側配線２２、ｎ側金属ピラー２３、ｐ側金属ピラー２４の材料としては、銅、金、ニッケル、銀などを用いることができる。これらのうち、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性及び絶縁膜との優れた密着性を備えた銅がより好ましい。

第１の半導体層１１の第１の主面１３上には、蛍光体層２７が設けられている。蛍光体層２７は、第１の主面１３の面方向にわたって略均一な厚さで設けられている。蛍光体層２７は、発光層からの光を吸収し波長変換光を放出可能である。このため発光層からの光と蛍光体層２７における波長変換光との混合光が放出可能となる。例えば発光層を窒化物系とすると、その発光層からの青色光と、例えば黄色蛍光体層２７における波長変換光である黄色光との混合色として白色または電球色などを得ることができる。

発光層から発光された光は、主に、第１の半導体層１１中を進んで第１の主面１３から蛍光体層２７に進入し、蛍光体層２７を通過して、外部に放出される。また、発光層から発光された光は、第１の主面１３の反対側にも向かう。

ここで、本実施形態では、図２を参照して前述したように、ｐ側電極１５は銀（Ａｇ）層３８を含む。この銀（Ａｇ）層３８は、第１の主面１３の反対側に向かう光を反射させて第１の主面１３側へと向かわせる反射層として機能する。

銀（Ａｇ）の反射率は、６００ｎｍ以上の光に対して９８％、５００〜６００ｎｍ付近の光に対して９８％、４５０〜５００ｎｍ付近の光に対して９７％と、可視領域の波長において高い反射率を有する。

銀（Ａｇ）は空気中では殆ど酸化しないが、硫化水素と反応して表面に硫化膜を形成し、茶色や黒色に硫化しやすい。硫黄（Ｓ）は、ＧａＮ層中は殆ど拡散せず、したがって第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２側からの硫黄（Ｓ）の侵入は殆ど無視できる。しかし、樹脂は硫黄（Ｓ）の侵入を阻止することができず、空気中から樹脂２０に侵入した硫黄（Ｓ）が銀（Ａｇ）層３８に到達し、銀（Ａｇ）層３８を硫化させる懸念がある。銀（Ａｇ）層３８の硫化は、反射率を低下させ、製品寿命の短命化をまねく。

本実施形態では、硫黄（Ｓ）による銀（Ａｇ）層３８の硫化反応を防ぐために、ｐ側電極１５における樹脂２０側の表面（第２の半導体層１２に対する反対側の表面）をバリアメタル層１６で覆っている。バリアメタル層１６は、樹脂２０側から侵入した硫黄（Ｓ）が銀（Ａｇ）層３８に到達するのをブロックする。この機能を実現するべく、バリアメタル層１６は、例えば、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ルテニウム（Ｒｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、あるいはこれらを少なくとも１つ含む合金からなる。

このバリアメタル層１６によって、銀（Ａｇ）層３８の硫化を防止できる。この結果、銀（Ａｇ）層３８の反射率の低下を抑制でき、高効率な発光特性を得ることができる。また、銀（Ａｇ）層３８の劣化抑制は、製品寿命を延ばすことにつながる。

ｎ側配線２１及びｐ側配線２２は、例えばメッキ法で形成される銅（Ｃｕ）配線である。このときのメッキ液中に硫黄（Ｓ）が含まれるが、その硫黄（Ｓ）による銀（Ａｇ）層３８の硫化もバリアメタル層１６によって防止することができる。

また、バリアメタル層１６は、ｎ側配線２１及びｐ側配線２２とは異なる金属材料からなり、それらｎ側配線２１及びｐ側配線２２を構成する銅（Ｃｕ）がｐ側電極１５へと拡散するのをブロックする。これにより、銅（Ｃｕ）による汚染からｐ側電極１５を保護することができる。

また、バリアメタル層１６として、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及びルテニウム（Ｒｕ）から選ばれた少なくとも１種類の金属を用いることで、銅（Ｃｕ）からなるｐ側配線２２との密着性を高めることができ、製品の信頼性を向上できる。

銀（Ａｇ）はＧａＮに対してオーミックコンタクトをとり難い。そこで、本実施形態では、図２に示すように、第２の半導体層１２のＧａＮ層３６に含まれるガリウム（Ｇａ）と合金を形成する例えばニッケル（Ｎｉ）層をコンタクト層３７として、ＧａＮ層３６と銀（Ａｇ）層３８との間に設けている。これにより、ｐ側電極１５と第２の半導体層１２との接触抵抗を低減できる。

次に、図４（ａ）〜図１１（ｂ）を参照して、本実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、基板１０の主面上に第１の半導体層１１を形成する。第１の半導体層１１において基板１０側の面が第１の主面１３に対応する。基板１０において第１の主面１３の反対側の第２の主面上に、第２の半導体層１２が形成される。例えば、発光層が窒化物系半導体の場合、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２の積層体は、サファイア基板上に結晶成長させることができる。

次に、例えば図示しないマスクを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２を選択的に除去する。図４（ｂ）に示すように、第１の半導体層１１の第２の主面側の一部が凸形状に加工され、その凸部の表面に第２の半導体層１２が選択的に残される。

基板１０及び第１の半導体層１１はウェーハ状態であり、図３（ｂ）に示すように、互いに離間された複数の第２の半導体層１２が、第１の半導体層１１上に島状に選択的に形成される。

次に、図４（ｂ）に示すように、第１の半導体層１１の第２の主面及び第２の半導体層１２の全面を絶縁膜１７で覆う。

次に、図５（ａ）に示すように、絶縁膜１７上にレジスト膜４１を形成し、そのレジスト膜４１に選択的に開口４１ａを形成する。そして、開口４１ａの底部に露出する絶縁膜１７を例えばウェットエッチングにより除去する。これにより、開口４１ａの底部に第１の半導体層１１が露出する。

次に、図５（ｂ）に示すように、開口４１ａの底部に露出する第１の半導体層１１の第２の主面にｎ側電極１４を形成する。ｎ側電極１４は、例えば、第１の半導体層１１側から順に、チタン（Ｔｉ）膜、アルミニウム（Ａｌ）膜、ニッケル（Ｎｉ）膜、金（Ａｕ）膜が蒸着法で形成された構造を有する。

次に、リフトオフ法で、レジスト膜４１及びその上面に形成されたｎ側電極１４と同じ金属膜を除去（図６（ａ））した後、アニール処理を行う。このアニール処理により、ｎ側電極１４における第１の半導体層１１と接する膜（例えばチタン膜）と、第１の半導体層１１に含まれるガリウムとが合金化され、ｎ側電極１４は第１の半導体層１１とオーミックコンタクトする。

次に、絶縁膜１７及びｎ側電極１４上に、図６（ｂ）に示すようにレジスト膜４２を形成し、そのレジスト膜４２に選択的に開口４２ａを形成する。そして、開口４２ａの底部に露出する絶縁膜１７を例えばウェット処理により除去する。これにより、開口４２ａの底部に、第２の半導体層１２が露出する。

次に、図７（ａ）に示すように、開口４２ａの底部に露出する第２の半導体層１２の表面にｐ側電極１５を形成する。ｐ側電極１５は、例えば、図２に示すように、第２の半導体層１２側から順に、コンタクト層３７と銀（Ａｇ）層３８とが蒸着法で形成された構造を有する。

次に、リフトオフ法で、レジスト膜４２及びその上面に形成されたｐ側電極１５と同じ金属膜を除去（図７（ｂ））した後、アニール処理を行う。このアニール処理により、コンタクト層３７として例えばニッケル（Ｎｉ）層と、第２の半導体層１２のｐ型ＧａＮ層３６に含まれるガリウム（Ｇａ）とが合金を形成し、ｐ側電極１５は第２の半導体層１２とオーミックコンタクトする。

次に、絶縁膜１７、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５上に、図８（ａ）に示すようにレジスト膜４３を形成し、ｐ側電極１５上のレジスト膜４３に選択的に開口４３ａを形成する。開口４３ａの平面サイズは、ｐ側電極１５形成時の開口４２ａの平面サイズよりも広く、開口４３ａの底部に、ｐ側電極１５の表面のすべてが露出する。

次に、図８（ｂ）に示すように、開口４３ａの底部に露出するｐ側電極１５の表面上に、バリアメタル層１６を例えば蒸着法で形成する。バリアメタル層１６は、ｐ側電極１５の露出された表面のすべてを覆う。

次に、リフトオフ法で、レジスト膜４３及びその上面に形成されたバリアメタル層と同じ金属膜を除去し、図９（ａ）の構成が得られる。

次に、図９（ｂ）に示すように、ｎ側電極１４、ｐ側電極１５、バリアメタル層１６および絶縁膜１７を覆う絶縁膜１８を形成した後、その上面１８ｃを平坦化する。その後、ｎ側電極１４に達する開口１８ａと、バリアメタル層１６に達する開口１８ｂを絶縁膜１８に形成する。

次に、絶縁膜１８の上面１８ｃ及び開口１８ａ、１８ｂの内壁に図示しないシード金属（Ｃｕ）を形成し、さらに図示しないメッキレジストを形成した後、シード金属を電流経路としたＣｕメッキを行う。

これにより、図１０（ａ）に示すように、絶縁膜１８の上面（第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２に対する反対側の面）１８ｃに、選択的にｎ側配線２１とｐ側配線２２が形成される。ｎ側配線２１は、開口１８ａ内にも形成され、ｎ側電極１４と接続される。ｐ側配線２２は、開口１８ｂ内にも形成され、バリアメタル層１６と接続される。

そして、ｎ側配線２１及びｐ側配線２２のメッキに使ったメッキレジストを薬液で除去した後、今度は金属ピラー形成用の別のメッキレジストを形成し、前述したシード金属、ｎ側配線２１及びｐ側配線２２を電流経路とした電解メッキを行う。これにより、図１０（ｂ）に示すように、ｎ側配線２１上にｎ側金属ピラー２３が形成され、ｐ側配線２２上にｐ側金属ピラー２４が形成される。

その後、金属ピラー形成用のメッキレジストを薬液で除去し、さらにシード金属の露出している部分を除去する。これにより、ｎ側配線２１とｐ側配線２２とのシード金属を介した電気的接続が分断される。

次に、図１１（ａ）に示すように、ｎ側配線２１、ｐ側配線２２、ｎ側金属ピラー２３、ｐ側金属ピラー２４および絶縁膜１８を、樹脂２０で覆う。その後、樹脂２０の表面を研削してｎ側金属ピラー２３及びｐ側金属ピラー２４の上面を露出させる。そして、その露出面に、はんだボール、金属バンプなどの外部端子２５を設ける。

次に、図１１（ｂ）に示すように、基板１０が除去される。図１１（ｂ）では、図１１（ａ）と上下方向の位置関係を逆に図示している。

基板１０は、例えばレーザーリフトオフ法により第１の半導体層１１上から除去される。具体的には、基板１０における第１の半導体層１１が形成された主面の反対面である裏面側から第１の半導体層１１に向けてレーザ光が照射される。レーザ光は、基板１０に対して透過性を有し、第１の半導体層１１に対しては吸収領域となる波長を有する。

レーザ光が基板１０と第１の半導体層１１との界面に到達すると、その界面付近の第１の半導体層１１はレーザ光のエネルギーを吸収して分解される。例えば、第１の半導体層１１がＧａＮの場合、Ｇａと窒素ガスに分解する。この分解反応により、基板１０と第１の半導体層１１との間に微小な隙間が形成され、基板１０と第１の半導体層１１とが分離する。レーザ光の照射を、設定された領域ごとに複数回に分けてウェーハ全体にわたって行い、基板１０を除去する。

基板１０の除去後、図１に示すように、第１の半導体層１１の第１の主面１３上に蛍光体層２７を形成する。例えば、蛍光体粒子が混合された液状の樹脂をスピンコート法で塗布した後、熱硬化させることで、蛍光体層２７が形成される。

第１の主面１３上から基板１０を除去した後に蛍光体層２７を形成することで、第１の主面１３と蛍光体層２７との間に基板１０が存在せず、光取り出し効率の向上を図れる。

その後、ダイシングし、個片化された半導体発光装置が得られる。基板１０はすでに除去されているため、容易にダイシングでき生産性を向上できる。少なくとも１つの第２の半導体層１２を含む領域を囲む位置で切断して個片化する。例えば、図３（ｂ）において１点鎖線で示すように１つの第２の半導体層１２を１ユニットとしてダイシングしてもよいし、２点鎖線で示すように複数の第２の半導体層１２を１ユニットとしてダイシングしてもよい。

ダイシングされるまでの前述した各工程は、ウェーハ状態で一括して行われるため、個片化された個々のデバイスごとに、配線及びパッケージングを行う必要がなく、大幅な生産コストの低減が可能になる。すなわち、個片化された状態で、すでに配線及びパッケージングが済んでいる。また、個々のデバイスの平面サイズをベアチップ（第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２の積層体）の平面サイズに近くした小型化が容易になる。

なお、基板１０をすべて除去しないで、図１２に示すように、薄く研削した上で第１の半導体層１１の第１の主面１３上に残してもよい。基板１０を薄層化して残すことにより、基板１０をすべて除去する構造よりも機械的強度を高めることができ、信頼性の高い構造とすることができる。また、基板１０が残っていることで、個片化した後の反りを抑制でき、回路基板等への実装が容易になる。

ｎ側電極１４は、発光層に対向しないため、反射メタル層として機能する銀（Ａｇ）層を含まなくてもよい。ｎ側電極１４に銀（Ａｇ）を用いないことでコスト低減を図れる。あるいは、ｎ側電極１４とｐ側電極１５とを同じ材料で同時に形成すると工程数を削減でき、コスト低減を図れる。その場合、ｎ側電極１４も銀（Ａｇ）層を含むため、その硫化を抑制するために、ｎ側電極１４もバリアメタル層１６で覆うことが望ましい。

すなわち、図１３に示すように、バリアメタル層１６は、ｎ側電極１４における第１の半導体層１１に対する反対側の面を覆う。ｎ側配線２１はバリアメタル層１６を介してｎ側電極１４と電気的に接続される。ｐ側電極１５を覆うバリアメタル層１６と、ｎ側電極１４を覆うバリアメタル層１６とは、同材料で同時に形成される。ただし、ｐ側電極１５を覆うバリアメタル層１６と、ｎ側電極１４を覆うバリアメタル層１６とは分離され、電気的につながっていない。

上記実施形態では、ｎ側電極１４を形成した後にｐ側電極１５を形成したが、ｐ側電極１５を先に形成し、その後、ｎ側電極１４を形成してもよい。

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、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。基板、半導体層、電極、配線、金属ピラー、絶縁膜、樹脂の材料、サイズ、形状、レイアウトなどに関して当業者が各種設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明の範囲に包含される。

９…半導体層、１０…基板、１１…第１の半導体層、１２…第２の半導体層、１４…ｎ側電極、１５…ｐ側電極、１６…バリアメタル層、１７，１８…絶縁膜、２０…樹脂、２１…ｎ側配線、２２…ｐ側配線、２３…ｎ側金属ピラー、２４…ｐ側金属ピラー、２５…外部端子、２７…蛍光体層、３３…発光層、３７…コンタクト層、３８…銀層

Claims (17)

1. 第１の主面とその反対側に形成された第２の主面とを有し、発光層を含み、基板の上に形成された後に前記基板が除去された半導体層と、
   前記半導体層の前記第２の主面に設けられた第１の電極と、
   前記半導体層の前記第２の主面に設けられ、銀層を含む第２の電極と、
   前記半導体層の前記第２の主面側に設けられ、第１の開口と第２の開口とを有する絶縁膜と、
   前記絶縁膜における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第１の開口内に設けられ、前記第１の電極と接続され、銅を有する第１の配線と、
   前記絶縁膜における前記半導体層に対する反対側の面及び前記第２の開口に設けられ、前記第２の電極と接続され、銅を有する第２の配線と、
   前記第２の電極と前記絶縁膜との間及び前記第２の電極と前記第２の配線との間に設けられて前記第２の電極を覆い、前記第２の電極、前記第１の配線及び前記第２の配線とは異なる金属材料からなるバリアメタル層と、
   前記第１の配線における前記第１の電極に対する反対側の面に設けられ、銅を有する第１の金属ピラーと、
   前記第２の配線における前記第２の電極に対する反対側の面に設けられ、銅を有する第２の金属ピラーと、
   前記第１の金属ピラーと前記第２の金属ピラーとの間に形成され、前記基板が除去された前記半導体層を前記第１及び第２の金属ピラーとともに支持する樹脂と、
   前記半導体層の前記第１の主面の上に設けられた蛍光体層と、
   を備えたことを特徴とする半導体発光装置。
2. 前記バリアメタル層は、チタン、タンタル及びルテニウムから選ばれた少なくとも１種類の金属を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
3. 前記第２の配線は、前記バリアメタル層を介して前記第２の電極と接続されたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置。
4. 前記バリアメタル層の平面サイズは、前記第２の電極の平面サイズよりも大きく、
   前記バリアメタル層は、前記第２の電極における前記半導体層に対する反対側の面のすべてを覆うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
5. 前記第１の配線、前記第２の配線、前記第１の金属ピラー及び前記第２の金属ピラーは同じ金属材料からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
6. 前記半導体層は窒化ガリウム層を含み、
   前記第２の電極は、前記窒化ガリウム層と前記銀層との間に設けられ、前記窒化ガリウム層に含まれるガリウムと合金を形成するコンタクト層を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
7. 前記バリアメタル層は、前記第１の電極における前記半導体層に対する反対側の面も覆い、前記第１の配線は、前記バリアメタル層を介して前記第１の電極と接続されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
8. 前記第１の金属ピラー及び前記第２の金属ピラーのそれぞれの厚みは、前記半導体層、前記第１の電極、前記第２の電極、前記バリアメタル層、前記絶縁膜、前記第１の配線及び前記第２の配線を含む積層体の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７に記載の半導体発光装置。
9. 第１の主面とその反対側に形成された第２の主面とを有し、発光層を含む半導体層を基板上に形成する工程と、
   前記半導体層の前記第２の主面に、第１の電極を形成する工程と、
   前記半導体層の前記第２の主面に、銀層を含む第２の電極を形成する工程と、
   前記第２の電極における前記半導体層に対する反対側の面にバリアメタル層を形成する工程と、
   前記半導体層の前記第２の主面側に、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記バリアメタル層を覆う絶縁膜を形成する工程と、
   前記絶縁膜に、前記第１の電極に達する第１の開口を形成する工程と、
   前記絶縁膜に、前記バリアメタル層に達する第２の開口を形成する工程と、
   前記絶縁膜における前記半導体層に対する反対側の面に、前記第１の開口を介して前記第１の電極と接続され、銅を有する第１の配線を形成する工程と、
   前記絶縁膜における前記半導体層に対する反対側の面に、前記第２の開口を介して前記バリアメタル層と接続され、銅を有する第２の配線を形成する工程と、
   前記第１の配線における前記第１の電極に対する反対側の面に、銅を有する第１の金属ピラーを形成する工程と、
   前記第２の配線における前記第２の電極に対する反対側の面に、銅を有する第２の金属ピラーを形成する工程と、
   前記第１の金属ピラーと前記第２の金属ピラーとの間に樹脂を形成する工程と、
   前記第１の金属ピラー、前記第２の金属ピラー及び前記樹脂を形成した後、前記第１及び第２の金属ピラーと前記樹脂とにより前記半導体層を支持しつつ前記半導体層に対して前記基板を分離させ除去する工程と、
   前記基板を除去した後、前記半導体層の前記第１の主面の上に蛍光体層を形成する工程と、
   を備えたことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
10. 前記バリアメタル層は、チタン、タンタル及びルテニウムから選ばれた少なくとも１種類の金属を含むことを特徴とする請求項９記載の半導体発光装置の製造方法。
11. 前記半導体層は窒化ガリウム層を含み、前記第２の電極は前記窒化ガリウム層と前記銀層との間に設けられたコンタクト層を含み、
    前記窒化ガリウム層に含まれるガリウムと前記コンタクト層とを合金化させるアニール工程をさらに備えたことを特徴とする請求項９または１０に記載の半導体発光装置の製造方法。
12. 前記第１の配線及び前記第２の配線を、メッキ法で同時に形成することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１つに記載の半導体発光装置の製造方法。
13. 前記第１の配線及び前記第２の配線をシード層として用いて、前記第１の金属ピラー及び前記第２の金属ピラーをメッキ法で同時に形成することを特徴とする請求項１２記載の半導体発光装置の製造方法。
14. 前記半導体層を形成する工程は、
    前記基板上に第１の半導体層を形成する工程と、
    前記第１の半導体層における前記基板に対する反対側の面上に、第２の半導体層を形成する工程と、を有し、
    前記第１の半導体層に前記第１の電極を形成し、前記第２の半導体層に前記第２の電極を形成することを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１つに記載の半導体発光装置の製造方法。
15. 複数の前記第２の半導体層が、前記第１の半導体層上に選択的に形成され、
    少なくとも１つの前記第２の半導体層を含む領域を囲む位置で切断して個片化する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１４記載の半導体発光装置の製造方法。
16. 前記蛍光体層を形成する工程は、前記基板を除去した後、前記第１の半導体層における前記第２の半導体層に対する反対側の面上に前記蛍光体層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の半導体発光装置の製造方法。
17. 複数の前記第２の半導体層が、前記第１の半導体層上に選択的に形成され、
    前記蛍光体層を形成した後、少なくとも１つの前記第２の半導体層を含む領域を囲む位置で切断して個片化する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１６記載の半導体発光装置の製造方法。

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