JP5693375B2 - 半導体発光素子 - Google Patents

Description

本発明はフリップチップ実装用の半導体発光素子に関する。

半導体発光素子（以下特に断らない限りＬＥＤ素子と呼ぶ）はパッケージ化に際し半導体発光装置（以下特に断らない限りＬＥＤ装置と呼ぶ）の回路基板にフェイスアップ実装又はフリップチップ（フェイスダウンとも呼ばれる）実装されることが多い。フェイスアップ実装は、ＬＥＤ素子の電極面を上に向け回路基板にＬＥＤ素子を配置し、ワイヤーによりＬＥＤ素子の電極と回路基板の電極を接続する。これに対しフリップチップ実装は、ＬＥＤ素子の電極面を下に向け回路基板にＬＥＤ素子を配置し、バンプなどの導電性部材によりＬＥＤ素子の電極と回路基板の電極を接続する。

フリップチップ実装はバンプ等を介して直接ＬＥＤ素子と回路基板が接続するので、放熱効率が高く、またワイヤーが不要なため実装面積が小さくて良いというメリットがある。フリップチップ実装用のＬＥＤ素子では、発光効率を改善するため、発光層からみて電極側に反射層を設け、その反射層で発光層から出射し回路基板側に向かう光を反射しＬＥＤ装置から出射させる場合がある。

例えば、結晶基板上に半導体層を積層し、半導体層とＳｉダイオード素子とを接続するためのｎ側電極及びｐ側電極を備え、ｐ側電極に反射層を有する半導体発光素子が知られている（例えば、特許文献１）。また、ｎ側電極及びｐ側電極は、Ｓｉダイオード素子と接続するためのマイクロバンプを有している。

また、透明基板上に半導体層を積層し、半導体層とパッケージングサブマウントとを接続するための第１電極及び第２電極を有し、第１電極が金属反射層を有するフリップチップ型発光ダイオードが知られている（例えば、特許文献２）。また、第１電極及び第２電極は、はんだ付け可能な材料から構成される中間層を介してパッケージングサブマウントと接続される。

さらに、サファイア基板上に半導体層を積層し、半導体層とサブマウントとを接続するためのｎ型電極及びｐ型電極を有し、ｎ型電極及びｐ型電極がＡｌ層を有する半導体発光素子が知られている（例えば、特許文献３）。また、ｎ型電極及びｐ型電極は、サブマウントとの接触性を向上させるためオーバーコート電極となるＡｕ層を有している。

特開平１１−１９１６４１号公報（図１） 特開２００６−１２１０８４号公報（図３） 特開２００２−２６３９２号公報（図２）

フリップチップ型の半導体発光素子では、発光層側を下にして回路基板に接続されることになるが、実装効率を高めるためには、回路基板と半導体発光素子との間に所定の隙間を形成することが重要である。また、回路基板上に微細なゴミ等が付着している場合にも、回路基板と半導体発光素子との間に所定の隙間を空けて接続することで、ゴミによる影響を軽減することができる。そのために、接続用の電極を厚膜に形成することが考えられる。

一般に、スパッター法や真空蒸着法で形成する膜は概ね１μｍ以下である。スパッター法で厚さが１μｍ以上の膜を作ろうとすると残留応力が大きくなりすぎるため好ましくない。真空蒸着法で厚さが１μｍ以上の膜を作ろうとすると、製造時間、材料利用効率及び設備の制約により困難がともなう。

しかしながら、従来技術では、簡単且つ容易に、所定の厚さを有し、光利用効率の高い半導体発光素子を提供することは知られていなかった。

そこで、本発明は、上記の問題を解決することが可能な半導体発光素子を提供することを目的とする。

また、本発明は、メッキ金属層により所定の厚さに形成された電極を有する半導体発光素子を提供することを目的とする。

回路基板にフリップチップ実装する半導体発光素子は、発光層を含む半導体層と、半導体層を回路基板と接続するためのＮ側バンプ電極と、半導体層を回路基板と接続するためのＰ側バンプ電極と、を有し、Ｎ側バンプ電極及びＰ側バンプ電極のそれぞれがアンダーバンプメタル層及びメッキ金属層を含み、アンダーバンプメタル層が半導体層側に配置された高反射性金属層及び半導体層と反対側に配置された金属層を含み、メッキ金属層の厚さが３μｍ以上、３０μｍ以下であることを特徴とする。

さらに、半導体発光素子では、メッキ金属層の厚さが１０μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましい。

さらに、半導体発光素子では、高反射性金属層はＡｌ層またはＡｇ層であることが好ましい。

さらに、半導体発光素子では、Ｐ側バンプ電極及びＮ側バンプ電極の平面形状と、Ｐ側バンプ電極及び前記Ｎ側バンプ電極に含まれるそれぞれのアンダーバンプメタル層の平面形状が等しいことが好ましい。

さらに、半導体発光素子では、アンダーバンプメタル層はメッキ金属層が占める領域よりも広い面積を占めることが好ましい。

さらに、半導体発光素子では、開口部を有し且つ半導体層を被覆するための保護層を更に有し、開口部においてＮ側バンプ電極及びＰ側バンプ電極のそれぞれが半導体層と電気的に接続されることが好ましい。

さらに、半導体発光素子では、Ｎ側バンプ電極が発光層と平面的に重なるように配置されていることが好ましい。

さらに、半導体発光素子では、金属層は、原子拡散防止用金属層であることが好ましい。

半導体発光素子は、所定の厚さに形成された電極を有するので、ゴミの影響や発光装置に加わる応力の影響を受けにくいという利点がある。

半導体発光素子では、電解メッキ法を利用しているので、所定の厚さに形成された電極を容易に形成することができる。

半導体発光素子では、Ｐ側バンプ電極及びＮ側バンプ電極においてアンダーバンプメタル層形成時に反射層形成も同時に形成でき、Ｐ側バンプ電極及びＮ側バンプ電極の両方に反射層を有しているので、反射効率を向上させることができる。

半導体発光素子では、発光層から出射しバンプ電極に向かう光をアンダーバンプメタル層の高反射性金属層において高い効率で反射するのでＬＥＤ装置の実装効率を高くできる。

半導体発光素子では、反射層のないウェハーが供与されても電解メッキ工程に不可欠なメッキ電極（共通電極ともいう）の最下層を高反射性金属層とするだけで簡単に反射層を備えたＬＥＤ素子が得ることができる。

ＬＥＤ装置の斜視図である。 図１のＬＥＤ装置から樹脂層１１を剥がしとった状態を示す斜視図である。 図２に示すＬＥＤ素子１５をバンプ面から見た斜視図である。 図３のＢＢ´断面図である。 図４のＣ部分の拡大図である。 放熱用バンプ２３の部分断面図である。 保護層３１のみをダイ２４の上部から見た図である。 （ａ）〜（ｉ）は、ＬＥＤ素子１５のバンプ形成工程を示す図である。 図１のＬＥＤ装置のＡＡ´断面図である。 他のＬＥＤ素子１５ａをバンプ面から見た斜視図である。 図１０のＤＤ´断面図である。 更に他のＬＥＤ素子１５ｈをバンプ面から見た斜視図である。 図１２のＥＥ´断面図である。

以下図面を参照して、半導体発光素子について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。

図１は、ＬＥＤ装置１０（半導体発光装置）の外観を示す斜視図である。

ＬＥＤ装置１０は、図１に示すように、回路基板１２の上に樹脂層１１が積層している。樹脂層１１は、蛍光体を含有し厚さが４００μｍ程度のシリコーン樹脂からなる。

図２は、図１のＬＥＤ装置１０から樹脂層１１を剥がしとった状態を示す斜視図である。図２を用いて、ＬＥＤ素子１５（半導体発光素子）の実装状況を説明する。

回路基板１２上には、図２に示すように、マイナス電極１４とプラス電極１３が形成されている。電極上にはＬＥＤ素子１５がフリップチップ実装されている。ＬＥＤ素子１５のＮ側バンプ電極（カソード電極、図示せず）とＰ側バンプ電極（アノード電極、図示せず）は、それぞれマイナス電極１４及びプラス電極１３に接続している。回路基板１２は、厚さが３００μｍで、アルミナ面を有するアルミナの板材から構成されている。マイナス電極１４及びプラス電極１３は、厚さが１０〜２０μｍ程度でニッケルと金を積層した銅箔である。回路基板１２は、下面にマザー基板と接続するための電極（図示せず）を備えており、前記の電極とマイナス電極１４及びプラス電極１３とはスルーホール（図示せず）で接続している。スルーホールは直径が２００μｍで銅ペーストが充填されている。

図３はＬＥＤ素子１５をバンプ面側から眺めた斜視図である。図３を用いて、ＬＥＤ素子１５の電極面（以降バンプ面と呼ぶ）を説明する。

ＬＥＤ素子１５のダイ２４上には、図３に示すように、Ｎ側バンプ電極２１、Ｐ側バンプ電極２２、及び放熱用バンプ２３及び２５が備えられている。Ｎ側バンプ電極２１とＰ側バンプ電極２２は、ダイ２４をフェイスアップ実装するときにワイアーボンディングのため保護層（図示せず）を開口させた領域に形成されている。放熱用バンプ２３及び２５はダイ２４表面の保護層上に形成され、ＬＥＤ素子１５の発する熱を回路基板１２（図３には図示せず）に伝えやすくしている。

図４は、図３のＢＢ´断面図である。図４を用いて、ＬＥＤ素子１５の断面を説明する。

サファイア基板３４の上面には、図４に示すように、ｎ型半導体層３３があり、ｎ型半導体層３３の上面にはｐ型半導体層３２がある。ｎ型半導体層３３はｐ型半導体層３２の一部を削って形成した露出部を備えている。ｎ型半導体層３３の露出部及びｐ型半導体層３２を覆う保護層３１はｎ型半導体層３３の露出部及びｐ型半導体層３２領域に開口部を有し、それぞれの開口部でＮ側バンプ電極２１及びＰ側バンプ電極２２がｎ型半導体層３３及びｐ型半導体層３２に付着している。Ｎ側バンプ電極２１は、アンダーバンプメタル（以下ＵＢＭと呼ぶ）層２１ｃ、メッキ金属層２１ｂ及び金錫共晶層２１ａの積層物である。Ｐ側バンプ電極２２は、ＵＢＭ層２２ｃ、メッキ金属層２２ｂ及び金錫共晶層２２ａの積層物である。なお、本明細書では、保護層３１、半導体層（ｐ型半導体層３２及びｎ型半導体層３３）、及びサファイアイ基板３４からなるチップをダイ２４と称することとする。

サファイア基板３４の厚さは２００〜３００μｍ、ｎ型半導体層３３の厚さは５μｍ程度、ｐ型半導体層３２の厚さは１μｍ程度である。Ｎ側バンプ電極２１及びＰ側バンプ電極２２の厚さは、それぞれ１０〜３０μｍである。Ｎ側バンプ電極２１の上部の金錫共晶層２１ａ及びＰ側バンプ電極２２の上部の金錫共晶層２２ａの厚さは、それぞれ２〜３μｍである。金錫共晶層２１ａ及び２２ａが溶解することによって、回路基板１２のマイナス電極１４及びプラス電極１３とＬＥＤ素子１５が接合する（金錫共晶接合）。金錫共晶接合では、融点を３００℃〜４２０℃に設定できるので、２５０℃前後のリフロー温度でＬＥＤ装置１０をマザー基板に実装する場合、共晶接合部は固体のまま維持される。したがって、金錫共晶接合は、有用な接合法である。

図５は、図４のＣ部分の拡大図である。図５を用いて、ＵＢＭ層２２ｃの周辺部の積層構造を詳細に説明する。図５は、ＵＢＭ層２２ｃの積層構造について示しているが、ＵＢＭ層２１ｃの積層構造も同様である。

サファイア基板３４上には、図５に示すように、ＧａＮバッファ層３３ｂ及びｎ型ＧａＮ層３３ａが積層している。なお、ＧａＮバッファ層３３ｂ及びｎ型ＧａＮ層３３ａは、平面形状が等しく隣接しているので、まとめてｎ型半導体層３３として以後の説明を行う。ｎ型半導体層３３上には、発光層３５、ｐ型ＧａＮ層３２ｂ及びメタル層３２ａが積層している。ｐ型ＧａＮ層３２ｂ及びメタル層３２ａも、平面形状が等しく隣接しているため、まとめてｐ型半導体層３２として以後の説明を行う。

メタル層は、電流分布の改善やオーミックコンタクト、原子拡散防止などを達成するため多層構造をとることが多い。しかしながら、ＬＥＤ素子１５では、ダイ２４がもともとフェイスアップ実装向けであるので、メタル層３２ａは、ｐ型ＧａＮ層３２ｂとオーミックな接続を行い電気抵抗を下げるための透明なＩＴＯ層によって構成されている。なお、ワイアーボンディング用領域である保護層３１の開口部において、ＩＴＯ層にＴｉ等から構成される原子拡散防止層を積層してメタル層としても良い。

ＵＢＭ層２２ｃは、保護層３１の上部及び保護層３１の開口部を覆うように配置されている。ＵＢＭ層２２ｃは、Ａｌ層２２ｆ（高反射性金属層）上にＴｉＷ層２２ｅとＡｕ層２２ｄが積層した積層物である。Ａｌ層２２ｆ、ＴｉＷ層２２ｅ、及びＡｕ層２２ｄの厚さは、それぞれ１００ｎｍ程度である。ＵＢＭ層２２ｃ上にはメッキ金属層２２ｂが積層している。なお、高反射性金属層の材料はＡｌに限られずＡｇや合金であっても良い。高反射性金属層は、広く使われているメッキ電極用金属（ＴｉＷ）の反射率に比べて高いという意味であり、反射率９０％以上、好ましくは反射率９５％以上であることが好ましい。

図６は、放熱用バンプ２３の部分断面図である。

図６に示すように、放熱用バンプ２３は、保護層３１の上に形成されており、Ｎ側バンプ２１及びＰ側バンプ２２と同様に、金錫共晶層２３ａ、メッキ金属層２３ｂ及びＵＢＭ層２３ｃから構成されている。また、ＵＢＭ層２３ｃは、Ａｌ層２３ｆ（高反射性金属層）上にＴｉＷ層２３ｅとＡｕ層２３ｄが積層した積層物である。なお、放熱用バンプ２５は、放熱用バンプ２３と同じ構成であるので、その説明を省略する。ＬＥＤ素子１５は放熱用バンプ２３及び２５を有しているが、必ずしも放熱用バンプを有していなくても良い。

図７は、保護層３１のみをダイ２４の上部から見た図である。

図７に示すように、保護層３１は、Ｎ側バンプ２１用の開口部３１ａ及びＰ側バンプ２２用の開口部３１ｂを除いてダイ２４の表面全体を覆っている。また、Ｎ側バンプ２１用の開口部３１ａ及びＰ側バンプ２２用の開口部３１ｂは、Ｎ側バンプ２１及びＰ側バンプ２２の直径より若干小さく形成されている。前述したように、放熱用バンプ２３及び２５は、保護層３１上に配置されているため、保護層３１は放熱用バンプのための開口部を有していない。

図８はＬＥＤ素子１５のバンプ形成工程を示す図である。

各工程図８（ａ）〜（ｉ）では、特徴的な段階におけるバンプ形成領域の周辺部の断面のみを示している。図８を用いて、バンプ形成工程を説明する。なお、図８において、半導体層６２の層構造は省略している。半導体層６２には、ｐ型半導体層３２、発光層３５及びｎ型半導体層３３が含まれる。

最初に、ウェハー状のサファイアイ基板３４を準備し、サファイア基板３４上に半導体層６２を形成し、さらにその上にバンプ形成領域６１が開口した保護層３１を形成する（図８（ａ）参照）。このウェハーは、事前に、洗浄液、純水、ブラシなどで洗われる。

次に、保護層３１及び開口部６１の上部全面に、スパッタリング法によって、Ａｌ層６３を成膜する（図８（ｂ）参照）。その後、Ａｌ層６３の上部の全面に、スパッタリング法によって、ＴｉＷ層６４を成膜する（図８（ｃ）参照）。その後、ＴｉＷ層６４の上部の全面に、スパッタリング法によって、Ａｕ層６５を成膜する（図８（ｄ）参照）。

次に、バンプ形成領域６１以外の部分にレジスト６７を形成する（図８（ｅ）参照）。レジスト材料は、回転塗布法によりＡｕ層６５の上部全面に塗布され、その後熱処理が行われる。次に、レジスト材料の上方にバンプ形成領域６１部分のみが透明なマスクを配置し、レジスト材料を露光及び現像することにより、レジスト６７が形成される。

次に、電解メッキ法によりメッキ金属層２２ｂを形成する（図８（ｆ）参照）。サファイア基板３４を金メッキ液に浸潤させ、Ａｌ層６３、ＴｉＷ層６４及びＡｕ層６５をマイナス側のメッキ電極６６として利用して、メッキ液に電流を流すことにより、メッキ金属層２２ｂを形成する。なお、メッキ金属層２２ｂの厚さはレジスト６７の厚さよりも薄くしておく。

次に、レジスト６７及びメッキ金属層２２ｂの上部の全面に、スパッタリング法によって、厚さが１〜２μｍの金錫共晶層６８を成膜する（図８（ｇ）参照）。

次に、レジスト６７を除去する（図８（ｈ）参照）。このときバンプ形成領域６１以外の金錫共晶層６８も除去されるが、メッキ金属層２２ｂ上の金錫共晶層２２ａはそのまま残存する。レジスト６７を除去後、アルコールや純水で表面を洗浄しスピン乾燥する。

次に、メッキ電極６６（Ａｌ層６３、ＴｉＷ層６４及びＡｕ層６５）を、エッチングにより除去する（図８（ｉ）参照）。エッチングでは、まず、メッキ金属層２２ｂをマスクとして、ヨウ素系のエッチング液でＡｕ層６５を除去する。次に、メッキ金属層２２ｂをマスクとして、過酸化水素水でＴｉＷ層６４を除去する。最後に、メッキ金属層２２ｂをマスクとして、酢酸系のエッチング液でＡｌ層６３を除去する。この結果、メッキ金属層２２ｂの下にのみＵＢＭ層２２ｃが残存する。これにより、バンプ形成工程が終了する。

図９は、図１のＬＥＤ装置１０のＡＡ´断面図である。図９を用いて、ＬＥＤ装置１０の発光効率について説明する。

図９に示されるように、光線Ｌ１は、ｐ型半導体層３２とｎ型半導体層３３の境界部（発光層）で発光した光が、サファイア基板３４と樹脂層１１を通りＬＥＤ装置１０から出射する様子を示している。光線Ｌ２は、発光層で発光した光が、回路基板１２に向かって出射し、回路基板１２のアルミナ面で拡散的に反射しＬＥＤ装置１０の外部に出射する様子を示している。

光線Ｌ３は、発光層で発光した光が、Ｐ側バンプ電極２２に向かって出射し、Ｐ側バンプ電極２２の上面のＡｌ層２２ｆ（図９には図示せず）で反射しＬＥＤ装置１０から出射する様子を示している。光線Ｌ４は、発光層で発光した光が、サファイア基板３４の上面でＮ側バンプ電極２１に向かって反射し、Ｎ側バンプ電極２１の上面のＡｌ層（図示せず）で再度反射しＬＥＤ装置１０から出射する様子を示している。

従来のＵＢＭ層の上面は、例えばＴｉＷ層のように反射率の低い金属層であったのに対し、ＬＥＤ装置１０のＵＢＭ層２２ｃの上面はＡｌ層２２ｆを備え高い反射率を確保している。このため光線Ｌ３及びＬ４が効率よくＬＥＤ装置１０から出射するようになった。放熱用バンプ２３（図３参照）も、Ｎ側バンプ電極２１及びＰ側バンプ電極２２と同様にＵＢＭ層上面のＡｌ層を有しているので、発光層から放熱用バンプ２３に向かう光線は、ＵＢＭ層上面のＡｌ層で反射してＬＥＤ装置１０の外部に出射する。したがって、ＬＥＤ装置１０では、Ｎ側バンプ電極２１、Ｐ側バンプ電極２２並びに放熱用バンプ２３及び２５が占める領域の反射率が向上した分だけ発光効率が改善している。

ＬＥＤ装置１０において、Ｎ側バンプ電極２１及びＰ側バンプ電極２２は電解メッキ法によって形成されたメッキ金属層２１ｂ及び２２ｂを有しており、メッキ金属層２１ｂ及び２２ｂは金バンプであった。バンプ材料（メッキ金属層）は金に限られず、例えば銅やニッケルなどであっても良い。なお金バンプであれば前述の金錫共晶による接合が適用できるのでリフロー時の安定性が保証されるという利点がある。

メッキ金属層２１ｂ及び２２ｂは、電解メッキ法によって形成するため、３μｍ未満の厚さであると制御しにくく、厚さがばらつく場合がある。また、１０μｍ未満の厚さでは、ＬＥＤ素子１５と回路基板１２との間の隙間が十分ではないので、回路基板１２上に付着したゴミの影響を受け易くなる。

逆に、電解メッキ法によって形成するため、３０μｍより厚くする場合には、メッキ金属層２１ｂ及び２２ｂの成長させるための製造工程が長時間となる。また、厚くするためには粘性の高いレジスト材料を利用する必要が生じるが、粘性の高いレジスト材料を使うと、取り扱いが面倒になる。

そこで、ＬＥＤ素子１５では、メッキ金属層２１ｂ及び２２ｂの厚さは、３μｍ〜３０μｍであることが好ましく、特に１０μｍ〜３０μｍであることが好ましい。なお、上記の点は、後述する他のＬＥＤ素子１５ａ及び更に他のＬＥＤ素子１５ｈにおいても同様である。

フェイスアップ用のダイ２４が配列したウェハーを、バンプ電極を形成するだけでフリップチップ実装向けに転用すると、電極側に反射層がないためＬＥＤ発光装置の反射率が低下する。そこで、反射層を備えさせるため、ウェハー製造工程中に反射層を形成する工程を追加しても良い。しかしながら、それではフェイスアップ用のダイ２４をフリップチップ用ＬＥＤ素子１５に転用する本発明の趣旨に合わない。つまり、専用工程では、ウェハーを準備しておき、フェイスアップ実装に使うか、フリップチップ実装に使うかを状況に応じて使い分けることができなくなる。

図１０は、他のＬＥＤ素子１５ａをバンプ面から見た斜視図である。図１０に示す他のＬＥＤ素子１５ａは、図３等に示すＬＥＤ素子１５の代わりにＬＥＤ装置１０に用いることが可能である。図１０を用いて、他のＬＥＤ素子１５ａのバンプ面を説明する。

他のＬＥＤ素子１５ａのダイ２４上には、図１０に示すように、Ｎ側バンプ電極２１及びＰ側バンプ電極２２が備えられている。ＬＥＤ素子１５（図３参照）と他のＬＥＤ素子１５ａとの主たる相違点は、他のＬＥＤ素子１５ａのＵＢＭ層２１ｇ及びＵＢＭ層２２ｇがＮ側バンプ電極２１及びＰ側バンプ電極２２の占める領域からはみ出し、広がっていることである。他のＬＥＤ素子１５ａの他の構成はＬＥＤ素子１５と同様であるので、それらの説明を省略する。なお、図１０では、放熱用バンプ２３及び２５の記載を便宜上省略している。

図１１は、図１０のＤＤ´断面図である。図１１を用いて、他のＬＥＤ素子１５ａの断面を説明する。

ＬＥＤ素子１５（図４参照）の断面と、他のＬＥＤ素子１５ａの断面の主な相違点は、他のＬＥＤ素子１５ａのＵＢＭ層２１ｇ及び２２ｇが広がっている点のみである。他のＬＥＤ素子１５ａのＵＢＭ層２１ｇ及び２２ｇは、ＬＥＤ素子１５と同様に、サファイア基板３４側から積層されたＡｌ層（図示せず）、ＴｉＷ層（図示せず）及びＡｕ層（図示せず）による積層物である。

他のＬＥＤ素子１５ａを用いたＬＥＤ装置１０においても、発光層から出射し回路基板１２側に向う光線及びＬＥＤ素子１５ａの様々な境界面で反射し回路基板１２側に向う光線は、ＵＢＭ層２１ｇ及び２２ｇで効率よく反射されＬＥＤ素子１５ａから出射する。他のＬＥＤ素子１５ａのように、広い反射面（ＵＢＭ層２１ｇ及び２２ｇ）を備えると、回路基板１２の表面による反射に頼る必要がなくなる。したがって、回路基板１２の材料として、反射率は低いが熱伝導率の良い窒化アルミ基板などを用いることが可能となる。

ＵＢＭ層２１ｇ及び２２ｇは、メッキ電極６６を露出させる図８（ｈ）の工程の後、再度ホトリソグラフィ法を適用しメッキ電極６６を所望の形状にパターニングすることにより形成される。

図１２は、更に他のＬＥＤ素子１５ｈをバンプ面から見た斜視図である。図１２に示す他のＬＥＤ素子１５ｈは、図３等に示すＬＥＤ素子１５の代わりにＬＥＤ装置１０に用いることが可能である。図１２を用いて、更に他のＬＥＤ素子１５ｈのバンプ面を説明する。

更に他のＬＥＤ素子１５ｈのダイ２４上には、図１２に示すように、Ｎ側バンプ電極２１ｈ及びＰ側バンプ電極２２ｈが備えられており、Ｎ側バンプ電極２１ｈ及びＰ側バンプ電極２１ｈによって、ダイ２４の上面の大部分が覆われている。ＬＥＤ素子１５（図３参照）と更に他のＬＥＤ素子１５ｈとの主たる相違点は、上述した更に他のＬＥＤ素子１５ｈの電極形状が異なる点のみである。更に他のＬＥＤ素子１５ｈの他の構成はＬＥＤ素子１５と同様であるので、それらの説明を省略する。

図１３は、図１２のＥＥ´断面図である。図１３を用いて、更に他のＬＥＤ素子１５ｈの断面を説明する。

ＬＥＤ素子１５（図４参照）の断面と、更に他のＬＥＤ素子１５ｈの断面の主な相違点は、更に他のＬＥＤ素子１５ｈのＮ側バンプ電極２１ｈ及びＰ側バンプ電極２２ｈが大きく、更に他のＬＥＤ発光素子１５ｈの上面をほとんど覆っている点のみである。更に他のＬＥＤ素子１５ｈのＮ側バンプ電極２１ｈ及びＰ側バンプ電極２２ｈは、それぞれＵＢＭ層２１ｋ及び２２ｋ、メッキ金属層２１ｊ及び２２ｊ、金錫共晶層２１ｉ及び２２ｉの積層物である。また、Ｎ側バンプ電極２１ｈの一部はｐ型半導体層３２と重なっている。更に他のＬＥＤ素子１５ｈのＵＢＭ層２１ｋ及び２２ｋは、ＬＥＤ素子１５と同様に、サファイア基板３４側から積層されたＡｌ層（図示せず）、ＴｉＷ層（図示せず）及びＡｕ層（図示せず）による積層物である。

更に他のＬＥＤ素子１５ｈを用いたＬＥＤ装置１０においても、発光層から出射し回路基板１２側に向う光線及び更に他のＬＥＤ素子１５ｈの様々な境界面で反射し回路基板１２側に向う光線は、ＵＢＭ層２１ｋ及び２２ｋで効率よく反射され更に他のＬＥＤ素子１５ｈから出射する。更に他のＬＥＤ素子１５ｈのように、広い反射面（ＵＢＭ層２１ｋ及び２２ｋ）を備えると、回路基板１２の表面による反射に頼る必要がなくなる。したがって、回路基板１２の材料として、反射率は低いが熱伝導率の良い窒化アルミ基板などを用いることが可能となる。

ＵＢＭ層２１ｋ及び２２ｋは、図８の工程でＮ側バンプ電極２１及びＰ側バンプ電極２２を形成する場合のパターンニングを変更することによって、形成することができる。即ち、更に他のＬＥＤ素子１５ｈでは、電解メッキ法で、Ｎ側バンプ電極２１ｈ及びＰ側バンプ電極２２ｈの平面形状を比較的自由に設定できるメリットを活用している。また、更に他のＬＥＤ素子１５ｈでは、Ｎ側バンプ電極２１ｈ及びＰ側バンプ電極２２ｈの形状により、発光層から回路基板１２に至る熱抵抗が下がり放熱特性が改善するという更なる利点も有している。その結果、更に他のＬＥＤ素子１５ｈでは、ＬＥＤ素子１５が有する放熱用バンプ２３を備える必要が無い。

反射層を備えていないフリップチップ用ＬＥＤ素子が供与されても電解メッキ工程に不可欠なメッキ電極（共通電極ともいう）の最下層を高反射性金属層とするだけで簡単に反射層を備えたＬＥＤ素子を得ることができる。したがって、本発明は反射層を備えていないフリップチップ用ＬＥＤ素子に反射層を追加する場合にも有効である。

１０ ＬＥＤ装置
１２ 回路基板
１３ プラス電極
１４ マイナス電極
１５ ＬＥＤ装置
２１ Ｎ側バンプ
２１ａ 金錫共晶層
２１ｂ メッキ金属層
２１ｃ アンダーバンプメタル層
２１ｄ Ａｕ層
２１ｅ ＴｉＷ層
２１ｆ Ａｌ層（高反射性金属層）
２２ Ｐ側バンプ
２２ａ 金錫共晶層
２２ｂ メッキ金属層
２２ｃ アンダーバンプメタル層
２２ｄ Ａｕ層
２２ｅ ＴｉＷ層
２２ｆ Ａｌ層（高反射性金属層）
２３、２５ 放熱バンプ
２４ ダイ
３１ 保護層
３２ ｐ型半導体層
３３ ｎ型半導体層
３４ サファイア基板
３５ 発光層

Claims (7)

1. 回路基板にフリップチップ実装する半導体発光素子であって、
   発光層を含む半導体層と、
   前記半導体層を保護するための保護層と、
   前記半導体層を回路基板と接続するためのＮ側バンプ電極と、
   前記半導体層を回路基板と接続するためのＰ側バンプ電極と、を有し、
   前記Ｎ側バンプ電極及び前記Ｐ側バンプ電極のそれぞれが、アンダーバンプメタル層及び電解メッキ法によって形成されたメッキ金属層を含み、
   前記アンダーバンプメタル層が、前記電解メッキ法が適用された際に前記メッキ金属層の下に残存したものであって、前記半導体層側に配置された高反射性金属層及び前記半導体層と反対側に配置された金属層を含み、
   前記メッキ金属層の厚さが３μｍ以上、３０μｍ以下であり、
   前記発光層と前記保護層との間に配置された材料は透明であり、
   前記Ｎ側バンプ電極及び前記Ｐ側バンプ電極は、前記発光層の上に配置されており、
   前記保護層は、前記アンダーバンプメタル層と前記半導体層との間に配置される、
   ことを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記メッキ金属層の厚さが１０μｍ以上、３０μｍ以下である、請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記高反射性金属層はＡｌ層またはＡｇ層である、請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
4. 前記Ｐ側バンプ電極及び前記Ｎ側バンプ電極の平面形状と、前記Ｐ側バンプ電極及び前記Ｎ側バンプ電極に含まれるそれぞれの前記アンダーバンプメタル層の平面形状が等しい、請求項１〜３の何れか一項に記載の半導体発光素子。
5. 前記アンダーバンプメタル層は前記メッキ金属層が占める領域よりも広い面積を占める、請求項１〜３の何れか一項に記載の半導体発光素子。
6. 前記保護層は開口部を有し、
   開口部を有し且つ前記半導体層を被覆するための保護層を更に有し、前記開口部において前記Ｎ側バンプ電極及び前記Ｐ側バンプ電極のそれぞれが前記半導体層と電気的に接続される、請求項１〜５の何れか一項に記載の半導体発光素子。
7. 前記Ｎ側バンプ電極が前記発光層と平面的に重なるように配置されている、請求項１〜６の何れか一項に記載の半導体発光素子。

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