JP6074317B2 - 半導体発光装置および光源ユニット - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、半導体発光装置および光源ユニットに関する。

半導体発光装置は、低消費電力で長寿命の光源であり様々な用途に用いられようとしている。また、半導体発光装置は小型化が可能であり、チップサイズのパッケージに収容することができる。しかしながら、パッケージサイズが小さくなると、半導体発光装置の配光を制御することが難しくなる。

特開２００８−２５１５７３号公報

実施形態は、配光特性を制御できる小型の半導体発光装置および光源ユニットを提供する。

実施形態に係る半導体発光装置は、第１の面と、その反対側の第２の面と、側面と、を有し、発光部および非発光部を含む半導体層と、前記半導体層の前記発光部の前記第２の面に設けられたｐ側電極と、前記半導体層の前記非発光部の前記第２の面に設けられたｎ側電極と、を備える。さらに、前記第１の面上に設けられ、前記発光層の放射光を透過する樹脂層であって、前記第１の面に対向する上面と、前記第１の面の外縁に沿って設けられ前記上面につながる４つの側面と、を有し、前記発光層の放射する光を散乱する散乱材を含む樹脂層と、前記半導体層の前記第２の面側および前記側面を覆う絶縁層と、前記第１の面と、前記樹脂層と、の間に設けられた第１無機膜と、前記絶縁層と前記半導体層との間に設けられた第２無機膜と、を備える。前記樹脂層は、前記絶縁層上に延在し、前記第１無機膜および前記第２無機膜は、前記樹脂層と前記絶縁層との間に延在し、相互に接する部分を有する。

第１実施形態に係る半導体発光装置を示す模式図。 第１実施形態に係る半導体発光装置の製造過程を示す模式図。 図２に続く製造過程を示す模式図。 図３に続く製造過程を示す模式図。 図４に続く製造過程を示す模式図。 図５に続く製造過程を示す模式図。 図６に続く製造過程を示す模式図。 図７に続く製造過程を示す模式図。 図８に続く製造過程を示す模式図。 図９に続く製造過程を示す模式図。 図１０に続く製造過程を示す模式図。 図１１に続く製造過程を示す模式図。 図１２に続く製造過程を示す模式図。 第２実施形態に係る半導体発光装置を示す模式図。 第２実施形態に係る半導体発光装置の製造過程を示す模式図。 図１５に続く製造過程を示す模式図。 図１６に続く製造過程を示す模式図。 図１７に続く製造過程を示す模式図。 図１８に続く製造過程を示す模式図。 第３実施形態に係る半導体発光装置を示す模式図。 図１８に示す半導体発光装置が実装基板に実装された状態の模式断面図。 第４実施形態に係る光源ユニットを表す模式図。 第４実施形態の変形例に係る光源ユニットを表す模式断面図。 第４実施形態の変形例に係る光源ユニットを表す模式平面図。 第４実施形態の変形例に係る半導体発光装置を表す模式断面図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。以下の説明では、第１電極をｐ側電極、第２電極をｎ側電極として説明するが、これに限られる訳ではなく、第１電極をｎ側電極、第２電極をｐ側電極とする構造であっても良い。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の半導体発光装置１の模式断面図である。半導体発光装置１は、発光層１３を有する半導体層１５を備える。半導体層１５は、第１の面１５ａと、その反対側の第２の面１５ｂ（図２（ａ）参照）を有し、第２の面側に電極および配線部が設けられる。そして、半導体層１５は、発光層１３から放射される光を第１の面１５ａから外部に出射する。

半導体層１５は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１２とを有する。第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２は、例えば、窒化ガリウムを含む。第１の半導体層１１は、例えば、下地バッファ層、ｎ型ＧａＮ層などを含む。第２の半導体層１２は、ｐ型ＧａＮ層、発光層（活性層）１３などを含む。発光層１３は、青、紫、青紫、紫外光などを発光する材料を用いることができる。半導体層１５は、発光層１３を含む領域と、発光層１３を含まない領域と、を有する。

半導体発光装置１は、第１の面１５ａの上に設けられた樹脂層（以下、透明樹脂層３０）をさらに備える。透明樹脂層３０は、発光層１３の放射光を透過する透明樹脂３１と、透明樹脂３１中に分散された散乱材３２と、を含む。散乱材３２は、透明樹脂３１とは異なる屈折率を有する微粒子であり、その粒径は発光層１３の放射光の波長よりも小さい。

なお、ここで言う「透明」とは、発光層１３の放射光の全てを透過することに限る訳ではなく、透明樹脂３１は、発光層１３の放射光の一部を吸収しても良い。また、「粒径」は、平均粒径であり、たとえば、電子顕微鏡により測定することができる。以下、図１を参照して、半導体発光装置１の構造を詳細に説明する。

図１に示すように、半導体層１５は、発光部（例えば、発光層１３を含む領域）と、非発光部（例えば、発光層１３を含まない領域）と、を有する。発光層１３を含む領域の面積は、発光層１３を含まない領域の面積よりも広く設けられる。

以下の説明では、発光部を発光層１３を含む領域、非発光部を発光層１３を含まない領域として説明するが、非発光部は、例えば、発光層１３を非発光化した部分を含んでも良い。

すなわち、半導体層１５の第２の面は凹凸形状に加工される。凸部は、発光層１３を含み、その表面である第２の半導体層１２の表面には、ｐ側電極１６が設けられる。言い換えれば、ｐ側電極１６は、発光層１３を含む領域における第２の面上に設けられる。

半導体層１５の第２の面において凸部の横には、発光層１３を含まない領域が設けられる。その領域の第１の半導体層１１の上に、ｎ側電極１７が設けられる。すなわち、ｎ側電極１７は、発光層１３を含まない領域における第２の面上に設けられる。

さらに、半導体層１５の第２の面側には、絶縁膜１８（第１の絶縁膜）が設けられる。絶縁膜１８は、半導体層１５、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７を覆う。また、絶縁膜１８は、発光層１３及び第２の半導体層１２の側面を覆い保護する。なお、本明細書において、「覆う」とは、覆うものが直接覆われるものに接触するだけでなく、他の要素を介して覆う場合も含む。

さらに、絶縁膜１８と半導体層１５との間に別の絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）を設けても良い。絶縁膜１８は、例えば、微細開口のパターニング性に優れたポリイミド等の樹脂である。あるいは、絶縁膜１８としてシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機膜を用いても良い。また、絶縁膜１８は、半導体層１５における第１の面１５ａと第２の面１５ｂをつなぐ側面１５ｃを覆い、第１の面１５ａ上には設けられない。

絶縁膜１８における半導体層１５とは反対側の面上に、ｐ側配線層２１と、ｎ側配線層２２と、が互いに離間して設けられる。

ｐ側配線層２１は、絶縁膜１８に形成された複数の第１の開口１８ａの内部に延在する。第１の開口１８ａはｐ側電極１６に連通し、ｐ側配線層２１は、第１の開口１８ａを介してｐ側電極１６に電気的に接続される。同様に、ｎ側配線層２２は、ｎ側電極１７に連通する第２の開口１８ｂの内部に延在し、ｎ側電極１７に電気的に接続される。

ｐ側配線層２１のｐ側電極１６とは反対側に位置する面には、ｐ側金属ピラー２３が設けられる。ｐ側配線層２１、ｐ側金属ピラー２３、および、後述するシード層である金属膜１９はｐ側配線部を構成する。

ｎ側配線層２２のｎ側電極１７とは反対側に位置する面には、ｎ側金属ピラー２４が設けられる。ｎ側配線層２２、ｎ側金属ピラー２４、および、後述するシード層である金属膜１９はｎ側配線部を構成する。

金属膜１９は、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２と同じ材料、例えば、銅（Ｃｕ）を用いて形成されることがある。このため、金属膜１９とｐ側配線層２１、および、金属膜１９とｎ側配線層２２が一体となり、それぞれの境界を識別できない場合がある。また、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２をメッキ法を用いずに形成する場合には、金属膜１９は設けられない。

絶縁膜１８の上には、絶縁膜２５（第２の絶縁膜）が設けられる。絶縁膜２５は、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４との間に設けられ、ｐ側配線部の周囲及びｎ側配線部の周囲を覆う。例えば、ｐ側金属ピラー２３の側面およびｎ側金属ピラー２４の側面は、絶縁膜２５で覆われる。

ｐ側金属ピラー２３のｐ側配線層２１とは反対側に位置する面は、絶縁膜２５から露出し、ｐ側外部端子２３ａとして機能する。ｎ側金属ピラー２４のｎ側配線層２２とは反対側に位置する面は、絶縁膜２５から露出し、ｎ側外部端子２４ａとして機能する。ｐ側外部端子２３ａと、ｎ側外部端子２４ａとは、絶縁膜２５における同じ面（図１における下面）に露出する。例えば、ｐ側外部端子２３ａおよびｎ側外部端子２４ａは、実装基板に形成されたパッドに、はんだ、その他の金属、導電性材料等の接合材を介して接合される。

ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの間の距離は、絶縁膜１８上でのｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間の距離よりも大きい。すなわち、ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａの間隔は、実装時にはんだ等によって相互に短絡しない広さに設けられる。

ｐ側配線層２１は、例えば、プロセス上の限界までｎ側配線層２２に近づける。すなわち、ｐ側配線層２１の面積を広くし、ｐ側配線層２１とｐ側電極１６との接触面積を拡大できる。これにより、ｐ側配線部における電流密度を低減し、放熱性を向上させることが可能となる。

複数の第１の開口１８ａを通じてｐ側配線層２１がｐ側電極１６と接する面積は、第２の開口１８ｂを通じてｎ側配線層２２がｎ側電極１７と接する面積よりも大きい。よって、発光層１３へ注入される電流密度を低減し均一化できる。また、ｐ側配線部を介した発光層１３の熱の放熱性を向上させることができる。

発光層１３は、ｎ側電極１７が設けられた領域よりも広い領域にわたって形成され、高い光出力を実現する。一方、発光層１３を含む領域よりも狭い領域に設けられたｎ側電極１７は、より面積の大きなｎ側配線層２２として実装面側に引き出される。すなわち、絶縁膜１８上に広がるｎ側配線層２２の面積は、ｎ側配線層２２がｎ側電極１７と接する面積よりも大きい。

第１の半導体層１１は、ｎ側電極１７、金属膜１９およびｎ側配線層２２を介して、ｎ側外部端子２４ａを有するｎ側金属ピラー２４と電気的に接続される。発光層１３を有する第２の半導体層１２は、ｐ側電極１６、金属膜１９およびｐ側配線層２１を介して、ｐ側外部端子２３ａを有するｐ側金属ピラー２３に電気的に接続される。

ｐ側金属ピラー２３はｐ側配線層２１よりも厚く、ｎ側金属ピラー２４はｎ側配線層２２よりも厚い。ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および絶縁膜２５のそれぞれの厚さは、半導体層１５よりも厚い。なお、ここでの「厚さ」は、図１において上下方向の厚さを表す。

また、ｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４のそれぞれの厚さは、半導体層１５、ｐ側電極１６、ｎ側電極１７および絶縁膜１８を含む積層体の厚さよりも厚い。なお、各金属ピラー２３、２４のアスペクト比（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、金属ピラー２３、２４は、その平面サイズよりも薄くてもよい。

実施形態によれば、半導体層１５を形成するために使用した基板１０（図２（ａ）参照）が除去されても、ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および絶縁膜２５によって、半導体層１５を安定して支持し、半導体発光装置１の機械的強度を高めることができる。

ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４の材料として、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、銅を用いると、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性が得られ、さらに、絶縁膜１８および絶縁膜２５との間の優れた密着性を得ることができる。

絶縁膜２５は、ｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４を補強する。絶縁膜２５は、熱膨張率が実装基板と同じ、もしくは、近いものを用いるのが望ましい。例えば、絶縁膜２５として、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの樹脂を例示することができる。

また、ｐ側外部端子２３ａおよびｎ側外部端子２４ａを介して、半導体発光装置１を実装基板に実装した状態において、はんだ等を介して半導体層１５に加わる応力を、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４が吸収し緩和する。

ｐ側配線層２１及びｐ側金属ピラー２３を含むｐ側配線部は、複数の第１の開口１８ａ内に設けられ相互に分断された複数のビア２１ａを介して、ｐ側電極１６に接続される。このため、ｐ側配線部による高い応力緩和効果が得られる。

あるいは、１つの大きな第１の開口１８ａの内部において、ビア２１ａよりも平面サイズの大きなポストを介して、ｐ側配線層２１をｐ側電極１６に接続させても良い。これにより、いずれも金属であるｐ側電極１６、ｐ側配線層２１およびｐ側金属ピラー２３を介して、発光層１３の放熱性の向上を図ることができる。

後述するように、半導体層１５の形成に使用した基板１０は、第１の面１５ａ上から除去する。これにより、半導体発光装置１を低背化することができる。

半導体層１５の第１の面１５ａには、微小な凹凸を形成する。第１の面１５ａに対して、例えばアルカリ系溶液を使ったウェットエッチング（フロスト処理）を行い、凹凸を形成する。発光層１３の放射光の主たる取り出し面である第１の面１５ａに凹凸を設けることで、様々な角度で第１の面１５ａに入射する光を全反射させることなく第１の面１５ａの外側に取り出すことが可能となる。

第１の面１５ａ上には、透明樹脂層３０が設けられる。透明樹脂層３０は、例えば、透明樹脂３１と、透明樹脂３１中に分散された散乱材３２と、を含む。透明樹脂３１は、発光層１３の放射光に対する透過性を有し、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フェニル樹脂などを用いることができる。散乱材３２には、例えば、シリカ、酸化チタン等の微粒子を用いることができる。

発光層１３から放射される光は、透明樹脂層３０において、散乱材３２により散乱されれる。散乱材３２の粒径は、発光層１３の放射光よりも小さいため、放射光の散乱はレーリー散乱となり等方的に分散される。

透明樹脂層３０は、第１の面１５ａに対向する上面と、その上面につながった４つの側面を有する。４つの側面は、半導体層１５の外縁に沿って絶縁膜１８および２５と共に切断された面である。そして、発光層１３の放射光は、散乱材３２による散乱を受け上面および４つの側面から外部に放射される。すなわち、散乱材３２を含む透明樹脂層３０により、発光層１３の放射光の配光を広げることができる。

例えば、半導体発光装置は、パッケージサイズが小さくなるにしたがい、発光面に垂直な上方の輝度が高く、側方の輝度が相対的に低下した配光を示す。本実施形態では、出射面である第１の面１５ａの上に設ける透明樹脂層３０に散乱材３２を分散することにより、チップサイズのコンパクトなパッケージにおいて広い配光特性を低コストで実現することができる。

次に、図２（ａ）〜図１３（ｂ）を参照して、実施形態の半導体発光装置１の製造過程について説明する。図２（ａ）〜図１３（ｂ）は、ウェーハ状態における一部の領域を表す模式断面図または下面図である。

図２（ａ）は、基板１０と、その主面（図２（ａ）における下面）に形成された半導体層１５と、を示す模式断面図である。半導体層１５は、第１の半導体層１１および第２の半導体層１２を含む積層体である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に対応する下面図である。

基板１０の主面上に第１の半導体層１１が形成され、その上に発光層１３を含む第２の半導体層１２を形成する。例えば、窒化ガリウムを含む第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２は、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法を用いて結晶成長させることができる。基板１０には、シリコン基板を用いても良い。

図２（ａ）に示すように、第１の半導体層１１における基板１０に接する面が、半導体層１５の第１の面１５ａであり、第２の半導体層１２の表面が半導体層１５の第２の面１５ｂである。

次に、図３（ａ）及びその下面図である図３（ｂ）に示すように、半導体層１５を貫通して基板１０に達する溝８０を形成する。溝８０は、例えば、図示しないレジストマスクを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により形成できる。また、溝８０は、ウェーハ状態の基板１０上に、例えば、格子状に形成され、半導体層１５を複数のチップに分離する。

なお、半導体層１５を複数のチップに分離する工程は、後述する第２の半導体層１２の選択的除去後、あるいは電極の形成後に行ってもよい。

次に、図４（ａ）及びその下面図である図４（ｂ）に示すように、第２の半導体層１２の一部を除去し、第１の半導体層１１の一部を露出させる。例えば、第２の半導体層１２の一部は、図示しないレジストマスクを用いたＲＩＥ法により選択エッチングできる。

図４（ａ）に示すように、第１の半導体層１１が露出された領域は、発光層１３を含まない。また、図４（ｂ）に示すように、発光層１３を含む第２の半導体層１２の面積は、発光層１３を含まない第１の半導体層１１の面積よりも広い。

次に、図５（ａ）及びその下面図である図５（ｂ）に示すように、半導体層１５の第２の面にｐ側電極１６とｎ側電極１７とを形成する。ｐ側電極１６は、第２の半導体層１２の上に形成する。ｎ側電極１７は、露出した第１の半導体層１１の上に形成する。

ｐ側電極１６及びｎ側電極１７は、例えば、スパッタ法、蒸着法等を用いて形成する。ｐ側電極１６とｎ側電極１７とは、どちらを先に形成してもよいし、同じ材料を用いて同時に形成しても良い。

ｐ側電極１６は、発光層１３の発光に対して反射性を有する、例えば、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を含む。また、ｐ側電極１６の硫化、酸化防止のため、金属保護膜（バリアメタル）を含む構成であってもよい。

また、発光層１３を含む領域に設けられたｐ側電極１６は、発光層１３を含まない領域に設けられたｎ側電極１７よりも面積が広い。これにより、広い発光領域が得られる。なお、図５（ｂ）に示すｐ側電極１６及びｎ側電極１７のレイアウトは一例であって、これに限定される訳ではない。

さらに、ｐ側電極１６とｎ側電極１７との間、および、発光層１３の端面（側面）にパッシベーション膜として、例えばシリコン窒化膜やシリコン酸化膜をＣＶＤ（chemical vapor deposition）法で形成してもよい。また、各電極と半導体層とのオーミックコンタクトをとるための熱処理などは必要に応じて実施する。

次に、基板１０の主面上の露出している部分すべてを絶縁膜１８で覆い、例えば、ウェットエッチングによりパターニングする。これにより、図６（ａ）に示すように、第１の開口１８ａおよび第２の開口１８ｂが選択的に形成される。第１の開口１８ａはｐ側電極１６に連通し、第２の開口１８ｂはｎ側電極１７に連通する。１つのｐ側電極１６に連通する第１の開口１８ａは複数形成される。

絶縁膜１８には、例えば、感光性ポリイミド、ベンゾシクロブテン（Benzocyclobutene）などの有機材料を用いることができる。感光性の有機材料を用いる場合、絶縁膜１８を直接、露光および現像し、パターニングすることが可能である。

絶縁膜１８として、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜などの無機膜を使用しても良い。絶縁膜１８に無機膜を用いる場合、絶縁膜１８上に形成したレジストをパターニングし、レジストマスクを用いた選択エッチングを行う。これにより、第１の開口１８ａおよび第２の開口１８ｂを形成することができる。

次に、図６（ｂ）に示すように、絶縁膜１８の表面、第１の開口１８ａの内面（側壁及び底部）、および第２の開口１８ｂの内面（側壁及び底部）に金属膜１９を形成する。金属膜１９は、後述するメッキ工程に使用するシードメタルである。

金属膜１９は、例えばスパッタ法で形成する。金属膜１９は、例えば、絶縁膜１８の側から順に積層されたチタン（Ｔｉ）と銅（Ｃｕ）とを含む積層膜である。あるいは、チタンの代わりにアルミニウムを用いても良い。

次に、図６（ｃ）に示すように、金属膜１９上に選択的にレジスト９１を形成する。続いて、金属膜１９を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。

これにより、図７（ａ）及びその下面図である図７（ｂ）に示すように、金属膜１９上にｐ側配線層２１とｎ側配線層２２とが選択的に形成される。ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２は、例えば、メッキにより同時に形成された銅材料からなる。

ｐ側配線層２１は、第１の開口１８ａの内部にも形成され、金属膜１９を介してｐ側電極１６に電気的に接続される。ｎ側配線層２２は、第２の開口１８ｂの内部にも形成され、金属膜１９を介してｎ側電極１７に電気的に接続される。

ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２のメッキに使用したレジスト９１は、溶剤もしくは酸素プラズマを使って除去する。

次に、図８（ａ）及びその下面図である図８（ｂ）に示すように、金属ピラー形成用のレジスト９２を形成する。レジスト９２は、前述のレジスト９１よりも厚く形成する。なお、前の工程においてレジスト９１を除去せずに残し、その上にレジスト９２を重ねて形成してもよい。レジスト９２には、第１の開口９２ａと第２の開口９２ｂとを形成する。

続いて、レジスト９２をマスクとして、金属膜１９を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。これにより、図９（ａ）及びその下面図である図９（ｂ）に示すように、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４とを形成する。

ｐ側金属ピラー２３は、レジスト９２に形成した第１の開口９２ａの内部において、ｐ側配線層２１の上に形成する。ｎ側金属ピラー２４は、レジスト９２に形成した第２の開口９２ｂの内部において、ｎ側配線層２２の上に形成する。ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４は、例えば、メッキにより同時に形成される銅材からなる。

次に、図１０（ａ）に示すように、レジスト９２を、例えば、溶剤もしくは酸素プラズマを用いて除去する。この後、金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２をマスクにして、金属膜１９の露出している部分をウェットエッチングにより除去する。これにより、図１０（ｂ）に示すように、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間の金属膜１９を介した電気的接続を分断する。

次に、図１１（ａ）に示すように、絶縁膜１８に対して絶縁膜２５を積層する。絶縁膜２５は、例えば、ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を覆う樹脂である。さらに、絶縁膜２５に、例えば、カーボンブラックもしくは、酸化チタンを含有させ、発光層１３の発光に対して遮光性を与えてもよい。

次に、図１１（ｂ）に示すように、基板１０を除去する。基板１０がサファイア基板の場合、例えば、レーザリフトオフ法によって基板１０を除去することができる。また、基板１０がシリコン基板の場合、例えば、ウェットエッチングにより第１の半導体層１１から除去することができる。半導体層１５は、ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および絶縁膜２５によって補強されているため、基板１０がなくなっても、ウェーハ状態を保つことができる。

レーザリフトオフ法を用いる場合、基板１０の裏面側から第１の半導体層１１に向けてレーザ光を照射する。レーザ光は、基板１０を透過し、第１の半導体層１１に吸収される波長領域の光である。基板１０と第１の半導体層１１との界面にレーザ光が到達すると、その界面付近の第１の半導体層１１は、レーザ光を吸収して分解する。第１の半導体層１１は、例えば、ガリウム（Ｇａ）と窒素ガスとに分解し、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る。そして、レーザ光の照射をウェーハ全体に渡って行うことにより、第１の半導体層１１から基板１０を分離することができる。

基板１０と半導体層１５との間には、エピタキシャル成長時に生じる大きな応力が内在され、基板１０の分離時に一気に開放される。本実施形態における絶縁膜２５、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を構成する金属は、半導体層１５に比べて柔軟な材料である。そして、基板１０を分離した後の半導体層１５は、これらの柔軟な部材に支持される。これにより、絶縁膜２５、ｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４を含む柔軟な支持体が開放される応力を吸収し、半導体層１５の破壊を回避できる。

次に、基板１０を除去した半導体層１５の第１の面１５ａを洗浄する。例えば、希フッ酸等で、第１の面１５ａに付着したガリウム（Ｇａ）を除去する。続いて、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）等で、第１の面１５ａをウェットエッチングする。このエッチングでは、結晶面方位に依存したエッチング速度の違いが生じる。これにより、図１２（ａ）に示すように、第１の面１５ａに凹凸を形成することができる。あるいは、レジストでパターニングした後にエッチングを行って、第１の面１５ａに凹凸を形成してもよい。そして、第１の面１５ａに形成された凹凸は、光取り出し効率を向上させる。

次に、図１２（ｂ）に示すように、第１の面１５ａ上に透明樹脂層３０を形成する。透明樹脂層３０は、隣り合う半導体層１５間の絶縁膜１８上にも形成する。具体的には、散乱材３２が分散された液状の透明樹脂３１を、例えば、印刷、ポッティング、モールド、圧縮成形などの方法によって第１の面１５ａ上に供給した後、熱硬化させる。

続いて、絶縁膜２５の表面（図１２（ｂ）における下面）を研削し、図１３（ａ）及びその下面図である図１３（ｂ）に示すように、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａを露出させる。

その後、隣り合う半導体層１５の間の溝８０に沿って、絶縁膜１８、透明樹脂層３０および絶縁膜２５を切断し、複数の半導体発光装置１に個片化する。例えば、ダイシングブレードを用いて切断する。あるいは、レーザ照射により切断してもよい。なお、個片化された半導体発光装置１は、ひとつの半導体層１５を含むシングルチップ構造でも、複数の半導体層１５を含むマルチチップ構造であってもよい。

ダイシング時、基板１０はすでに除去されている。さらに、溝８０には、半導体層１５は存在しないため、ダイシング時に半導体層１５が受けるダメージを回避することができる。また、個片化後の追加工程なしで、半導体層１５の端部（側面）が絶縁膜１８で覆われて保護された構造が得られる。

また、ダイシングする前までの各工程は、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、配線およ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、すでに配線およびパッケージングが済んでいる。これにより、生産性を向上させ、コストを低減することができる。

本実施形態の変形例として、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を設けずに、ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２を実装基板のパッドに対して接合させてもよい。また、ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とは別体であることに限らず、ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とを同じ工程で一体に形成することによりｐ側配線部を設けても良い。同様に、ｎ側配線層２２とｎ側金属ピラー２４とは別体であることに限らず、ｎ側配線層２２とｎ側金属ピラー２４とを同じ工程で形成し、ｎ側配線部を一体に設けても良い。

（第２実施形態）
図１４は、第３実施形態の半導体発光装置２の模式断面図である。半導体発光装置２は、半導体層１５を備え、半導体層１５は、第１の面１５ａと、その反対側の第２の面１５ｂ（図１５参照）を有する。第１の面１５ａの上には、散乱材３２を含む透明樹脂層３０が設けられる。さらに、本実施形態では、第１の面１５ａと、透明樹脂層３０と、の間に無機膜４０が設けられる。一方、第２の面側には、電極および配線部が設けられる。半導体層１５は、発光層１３を含み、その放射光を、無機膜４０および透明樹脂層３０を介して第１の面１５ａから外部へ放出する。

半導体層１５の第２の面は凹凸形状に加工される。第１の領域である凸部は、発光層１３を含む。その凸部の表面である第２の半導体層１２の表面には、ｐ側電極１６が設けられる。言い換えれば、ｐ側電極１６は、発光層１３を含む第１の領域における第２の面に設けられる。

半導体層１５の第２の面において、発光層１３を含まない第２の領域が凸部に並設される。その領域の第１の半導体層１１の表面に、ｎ側電極１７が設けられる。すなわち、ｎ側電極１７は、発光層１３を含まない第２の領域における第２の面に設けられる。

半導体層１５の第２の面において、発光層１３を含む第２の半導体層１２の面積は、発光層１３を含まない第１の半導体層１１の面積よりも広い。また、発光層１３を含む領域に設けられたｐ側電極１６の方が、発光層１３を含まない領域に設けられたｎ側電極１７よりも面積が広い。これにより、広い発光領域が得られる。

半導体層１５の第２の面側には、第１の絶縁膜（以下、絶縁膜５４）が設けられる。絶縁膜５４は、半導体層１５の第２の面１５ｂ、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７を覆う。さらに、絶縁膜５４は、半導体層１５の側面１５ｃを覆い、第１の面１５ａの外縁において、無機膜４０に接する。絶縁膜５４は、好ましくは、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などの無機膜である。すなわち、半導体層１５が無機膜で覆われることが好ましい。また、絶縁膜５４と、半導体層１５と、の間に、発光層１３および第２の半導体層１１の側面（凸部の側面）を覆う絶縁膜５３を設けても良い。

絶縁膜５４における、半導体層１５の第２の面とは反対側の面上に、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２とが互いに離間して設けられる。ｐ側配線層２１は、絶縁膜５４に設けられた開口５４ａ（第１の開口）を介してｐ側電極１６と電気的に接続される。ｎ側配線層２２は、絶縁膜５４に形成された開口５４ｂ（第２の開口）を介してｎ側電極１７と電気的に接続される。

ｐ側配線層２１のｐ側電極１６とは反対側に位置する面には、ｐ側金属ピラー２３が設けられる。ｐ側配線層２１、ｐ側金属ピラー２３、および、後述するシード層として使われる金属膜１９は、本実施形態におけるｐ側配線部を構成する。

ｎ側配線層２２のｎ側電極１７とは反対側に位置する面には、ｎ側金属ピラー２４が設けられる。ｎ側配線層２２、ｎ側金属ピラー２４、および、シード層として使われる金属膜１９は、本実施形態におけるｎ側配線部を構成する。

絶縁膜５４の上には、絶縁膜２５が設けられる。絶縁膜２５は、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４との間に設けられる。そして、絶縁膜２５は、ｐ側配線部の周囲及びｎ側配線部の周囲を覆う。

ｐ側金属ピラー２３の側面およびｎ側金属ピラー２４の側面は、絶縁膜２５で覆われる。ｐ側金属ピラー２３のｐ側配線層２１とは反対側に位置する面は、絶縁膜２５から露出し、ｐ側外部端子２３ａとして機能する。ｎ側金属ピラー２４のｎ側配線層２２とは反対側に位置する面は、絶縁膜２５から露出し、ｎ側外部端子２４ａとして機能する。すなわち、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａは、絶縁膜２５の同じ面（図１４における下面）に露出し、はんだ、その他の金属、導電性材料等の接合材を介して、例えば、実装基板に設けられたパッドに接合される。

上記のｐ側配線部およびｎ側配線部の構成は、絶縁膜５４に設けた開口５４ａの数を除いて、前述した第１の実施形態と同じであり、同様の効果を奏する。また、半導体層１５の第１の面１５ａには、アルカリ系溶液を使ったウェットエッチング（フロスト処理）により、微細な凹凸を形成し、発光層１３の放射光の取り出し効率を向上させる。

実施形態に係る半導体発光装置２では、第１の面１５ａの上に散乱材３２を含む透明樹脂層３０を設けることにより、配光を広げることができる。さらに、第１の面１５ａと、透明樹脂層３０と、の間に、無機膜４０を設けることにより、半導体層１５の放熱を向上させることができる。

例えば、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜などの無機膜は、樹脂層よりも熱伝導率が大きい。したがって、第１の面１５ａと透明樹脂層３０との間に無機膜４０を加えることにより、発光層１３で発生する熱を、例えば、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２を介してより効率的に放散させることができる。

また、第１の面１５ａの上に無機膜４０を設け、第２の面側に設けられる絶縁膜５４を無機膜とすることにより、半導体層１５を無機膜で覆うことができる。これにより、水分や重金属の半導体層１５への侵入を抑制し、半導体発光装置２の信頼性を向上させることができる。例えば、無機膜４０および絶縁膜５４をシリコン窒化膜とすることにより、Ｃｕ等の金属原子のマイグレーションを抑制することができる。

次に、図１５（ａ）〜図１９（ｂ）を参照して、実施形態に係る半導体発光装置２の製造方法について説明する。図１５（ａ）〜図１９（ｂ）は、製造過程におけるウェーハの一部を示す模式図である。図１５（ａ）はウェーハの上面、図１５（ｂ）〜図１９（ｂ）は、各工程におけるウェーハの部分断面を示す。

図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、基板２０の上に形成された半導体層１５に、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７を形成した状態を示す。基板２０には、シリコン基板を用いる。

基板２０の主面上には、第１の半導体層１１と、発光層１３と、第２の半導体層１２と、を順に積層した半導体層１５が形成されている。そして、第２の半導体層１２と、発光層１３と、を選択的にエッチングした凸部１６ａが形成される。

さらに、第２の面１５ｂ、すなわち、凸部１６ａの上面、および、その側面、露出した第１の半導体層１１の表面を覆う絶縁膜５３が形成される。絶縁膜５３は、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜であり、凸部１６ａの側面に露出する発光層１３および第２の半導体層１２を保護する。

凸部１６ａの上面には、絶縁膜５３に設けられた開口５３ａを介して第２の半導体層１２にコンタクトするｐ側電極１６が形成される。一方、第１の半導体層１１が露出した領域には、絶縁膜５３に設けられた開口５３ｂを介してｎ側電極１７が設けられる。すなわち、ｐ側電極１６は、発光層１３を含む領域（凸部）における第２の面１５ｂの上に形成され、ｎ側電極１７は、発光層１３を含まない領域における第２の面１５ｂの上に形成される。

次に、図１６（ａ）に示すように、絶縁膜５３および半導体層１５を貫通して基板２０に達する溝８３を形成する。溝８３は、例えば、図示しないレジストマスクを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により形成できる。また、溝８３は、ウェーハ状態の基板２０上に、例えば、格子状に形成され、半導体層１５を複数のチップに分離する。また、溝８３は、基板２０もエッチングし、基板２０の主面にリセス８３ａを形成する。

続いて、図１６（ｂ）に示すように、半導体層１５、ｐ側電極１６、ｎ側電極および溝８３の内部を覆う絶縁膜５４を形成する。絶縁膜５４は、半導体層１５の側面１５ｃを覆い、リセス８３ａを埋め込む。絶縁膜５４には、例えば、シリコン窒化膜、または、シリコン酸化膜などの無機膜を用いる。

次に、図１６（ｃ）に示すように、絶縁膜５４を、例えば、ウェットエッチングによりパターニングし、第１の開口５４ａおよび第２の開口５４ｂを選択的に形成する、さらに、第１の開口５４ａを介してｐ側電極１６に連通するｐ側配線層２１と、第２の開口５４ｂを介してｎ側電極１７に連通するｎ側配線層２２を形成する。ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２は、例えば、絶縁膜５４の上に設けられた金属膜１９をシード層とするＣｕメッキ法を用いて形成する（図６および図７参照）。

次に、図１７（ａ）に示すように、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２の上にｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４をそれぞれを形成する。ｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４も、例えば、金属膜１９をシード層としたＣｕメッキにより形成する（図８〜図１０参照）。

次に、図１７（ｂ）に示すように、絶縁膜５４の上に絶縁膜２５を積層する。絶縁膜２５は、例えば、ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を覆う樹脂である。さらに、絶縁膜２５に、例えば、カーボンブラックもしくは、酸化チタンを含有させ、発光層１３の発光に対して遮光性を与えてもよい。

次に、図１８（ａ）に示すように、例えば、ウェットエッチングにより基板２０を除去する。半導体層１５は、ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および絶縁膜２５によって補強されているため、基板１０がなくなっても、ウェーハ状態を保つことができる。また、基板２０のリセス８３ａに埋め込まれた絶縁膜５４は、半導体層１５の外縁を囲むバンク８３ｂとして、第１の面１５ａの側に残る。

さらに、基板２０を除去した半導体層１５の第１の面１５ａをウェットエッチングし、その表面に凹凸を形成する。レジストでパターニングした後にエッチングを行って、第１の面１５ａに凹凸を形成してもよい。

次に、図１８（ｂ）に示すように、第１の面１５ａおよびバンク８３ｂの上に無機膜４０を形成する。無機膜４０は、例えば、スパッタ法を用いて形成されるシリコン窒化膜である。また、バンク８３ｂが形成されることにより、無機膜４０と絶縁膜５４を確実に接触させることができる。これにより、半導体層１５の表面を、絶縁膜５４および無機膜４０で覆うことができる。

次に、図１９（ａ）に示すように、無機膜４０の上に透明樹脂層３０を形成する。透明樹脂層３０は、隣り合う半導体層１５間のバンク８３ｂの上にも形成する。具体的には、散乱材３２が分散された液状の透明樹脂３１を、例えば、印刷、ポッティング、モールド、圧縮成形などの方法によって第１の面１５ａ上に供給した後、熱硬化させる。

続いて、図１９（ｂ）に示すように、絶縁膜２５の表面（図１９（ａ）における下面）を研削し、ｐ側金属ピラー２３の端面であるｐ側外部端子２３ａ、および、ｎ側金属ピラー２４の端面であるｎ側外部端子２４ａを露出させる。

その後、隣り合う半導体層１５の間のバンク８３ｂに沿って、絶縁膜２５、透明樹脂層３０および絶縁膜５４を切断し、複数の半導体発光装置２に個片化する。例えば、ダイシングブレードを用いて切断しても良いし、レーザ照射により切断してもよい。なお、個片化された半導体発光装置１は、ひとつの半導体層１５を含むシングルチップ構造でも、複数の半導体層１５を含むマルチチップ構造であってもよい。

本実施形態の変形例として、半導体層１５の第１の面１５ａの上に、散乱材３２を含まない透明樹脂層３０を設けても良い。その場合、発光層１３から放射される光の配光を広げる効果は得られないが、無機膜４０による放熱性の向上、および、半導体層１５への水分および金属原子のマイグレーションを抑制することができる。また、透明樹脂層３０に、発光層１３の放射光により励起される蛍光体を分散しても良い。

（第３実施形態）
図２０（ａ）は、第３実施形態に係る半導体発光装置３の模式斜視図である。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図２０（ｃ）は、図２０（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。また、図２１は、半導体発光装置３を実装基板２００上に実装した構成を有する発光モジュールの模式断面図である。

図２０（ａ）及び（ｃ）に示すように、ｐ側金属ピラー２３の一部の側面は、半導体層１５の第１の面１５ａ及び第２の面と異なる面方位の第３の面２５ｂにおいて、絶縁膜２５から露出している。その露出面は、外部の実装基板に実装するためのｐ側外部端子２３ｂとして機能する。

第３の面２５ｂは、半導体層１５の第１の面１５ａ及び第２の面に対して略垂直な面である。絶縁膜２５は、例えば矩形状の４つの側面を有し、そのうちのひとつの側面が第３の面２５ｂとなっている。

その同じ第３の面２５ｂで、ｎ側金属ピラー２４の一部の側面が絶縁膜２５から露出している。その露出面は、外部の実装基板に実装するためのｎ側外部端子２４ｂとして機能する。

また、図２０（ａ）に示すように、ｐ側配線層２１の一部の側面２１ｂも、第３の面２５ｂで絶縁膜２５から露出し、ｐ側外部端子として機能する。同様に、ｎ側配線層２２の一部の側面２２ｂも、第３の面２５ｂで絶縁膜２５から露出し、ｎ側外部端子として機能する。

ｐ側金属ピラー２３において、第３の面２５ｂに露出しているｐ側外部端子２３ｂ以外の部分は、絶縁膜２５に覆われている。また、ｎ側金属ピラー２４において、第３の面２５ｂに露出しているｎ側外部端子２４ｂ以外の部分は、絶縁膜２５に覆われている。

また、ｐ側配線層２１において、第３の面２５ｂに露出している側面２１ｂ以外の部分は、絶縁膜２５に覆われている。さらに、ｎ側配線層２２において、第３の面２５ｂに露出している側面２２ｂ以外の部分は、絶縁膜２５に覆われている。

一方、第１の面１５ａの上には、散乱材３２を含む透明樹脂層３０が設けられる。第１の面１５ａと、透明樹脂層３０との間に無機膜４０を設けても良い。

図２１に示すように、半導体発光装置３は、第３の面２５ｂを実装基板２００の実装面２０１に向けた姿勢で実装される。第３の面２５ｂで露出しているｐ側外部端子２３ｂ及びｎ側外部端子２４ｂは、それぞれ、実装面２０１に形成されたパッド２０２に対してはんだ２０３を介して接合される。実装基板２００の実装面２０１には配線パターンも形成されており、パッド２０２はその配線パターンと接続される。

第３の面２５ｂは、光の主な出射面である第１の面１５ａに対して略垂直である。したがって、第３の面２５ｂを下方の実装面２０１側に向けた姿勢で、第１の面１５ａは実装面２０１の上方ではなく、横方向を向く。

すなわち、半導体発光装置３は、実装面２０１を水平面とした場合に横方向に光が放出される、いわゆるサイドビュータイプの半導体発光装置である。本実施形態においても、第１の面１５ａの上に設けられた散乱材３２を含む透明樹脂層３０により、光の放射角が拡大され配光を広げることができる。

（第４実施形態）
図２２は、第４実施形態に係る光源ユニット１００を表す模式図である。図２２（ａ）は、基板１５０の上に実装された半導体発光装置の配置を表す平面図である。図２２（ｂ）は、図２２（ｂ）に示すＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

光源ユニット１００は、基板１５０と、基板１５０の上に実装された複数の半導体発光装置５と、半導体発光装置５および基板１５０を覆う第１の樹脂層（以下、樹脂層１６０）と、その上に設けられた第２の樹脂層（以下、樹脂層１７０）と、を備える。

基板１５０は、例えば、金属ベース１０１と、金属ベース１０１の上に設けられた絶縁膜１０２と、絶縁膜１０２の上に設けられた複数の配線１０３と、を有する。基板１５０は、配線１０３と、絶縁膜１０２と、を覆うソルダーレジスト１０７を含む。

半導体発光装置５は、例えば、半導体層１５と、半導体層１５を覆う絶縁膜１８と、絶縁膜１８の上に設けられた絶縁膜２５と、を有する。半導体層１５は、第１の面１５ａと、その反対側の第２の面１５ｂと、を有し、半導体層１１と、発光層１３と、半導体層１２と、を含む（図１参照）。

半導体発光装置５は、ｐ側電極１６と、ｎ側電極１７と、を含む。ｐ側電極１６は、第２の面側において、半導体層１５の発光部（例えば、発光層１３を含む部分）の上に設けられる。ｎ側電極１７は、第２の面側において、非発光部（例えば、半導体層１５の発光層１３を含まない部分）の上に設けられる。

半導体発光装置５は、絶縁膜１８と、ｐ側配線部と、ｎ側配線部と、絶縁膜２５と、をさらに含む。絶縁膜１８は、半導体層１５およびｐ側電極１６、ｎ側電極１７を覆う。ｐ側配線部およびｎ側配線部は、絶縁膜１８の上に設けられる。ｐ側配線部は、絶縁膜１８に設けられた開口１８ａを通じてｐ側電極１６と電気的に接続される。ｎ側配線部は、絶縁膜１８に設けられた開口１８ｂを通じてｎ側電極１７と電気的に接続される。絶縁膜２５は、ｐ側配線部とｎ側配線部との間において、絶縁膜１８の上に設けられる。

例えば、ｐ側配線部は、ｐ側電極１６に接続されたｐ側配線層２１と、ｐ側配線層２１の上に設けられたp側金属ピラー２３と、を含む。また、ｎ側配線部は、ｎ側電極１７に接続されたｎ側配線層２２と、ｎ側配線層２２の上に設けられたｎ側金属ピラー２４と、を含む。

半導体発光装置５は、第２の面側を基板１５０に向けて実装される。例えば、ハンダ１０５を介して、ｐ側配線部およびｎ側配線部を配線１０３に接続する。すなわち、絶縁膜２５から露出したｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４が配線１０３に接続される。これにより、半導体発光装置５は、配線１０３を介して外部の駆動回路に電気的に接続される。本実施形態では、隣り合う半導体発光装置５のｐ側配線部とｎ側配線部とが、１つの配線１０３により接続され、複数の半導体発光装置５が直列接続される。

樹脂層１６０は、半導体発光装置５の第１の面１５ａおよびその側面、隣り合う半導体発光装置５の間の基板１５０の表面を覆う。樹脂層１６０は、第１の面側に放射される発光層１３の光を透過する。

樹脂層１７０は、発光層１３から放射される光により励起され、その励起光とは波長の異なる光を放出する蛍光体１７１を含む。樹脂層１７０は、発光層１３から放射される光と、蛍光体１７１から放出される光を透過する。

半導体発光装置５は、基板１５０の上において、例えば、マトリックス状に配置される。すなわち、図２２（ａ）に表すように、基板１５０の上の第１の方向（Ｘ方向）に等間隔に並設され、第１の方向に直交する第２の方向（Ｙ方向）に等間隔に並設される。光源ユニット１００は、このように配置された複数の半導体発光装置５を含み、例えば、配線１０３を介してそれらを同時に発光させることにより面光源として機能する。

本実施形態では、半導体発光装置５と基板１５０とを覆う樹脂層１６０の上に、蛍光体１７１を含む樹脂層１７０を設けることにより、色ムラを抑制し均一に発光する面光源を実現することができる。すなわち、樹脂層１６０は、複数の半導体発光装置５が実装された基板１５０の凹凸を吸収した平坦な表面を有する。これにより、樹脂層１６０の上に設けられる樹脂層１７０に含まれる蛍光体は、ＸＹ面内において均一に分布する。

さらに、樹脂層１６０の屈折率は、半導体層１５の側面を覆う絶縁膜１８の屈折率
よりも大きくすることが好ましい。すなわち、絶縁膜１８と樹脂層１６０の界面における全反射を抑制し、半導体発光装置５の側面から放射される光を均一にすることができる。

図２３（ａ）および図２３（ｂ）は、第４実施形態の変形例に係る光源ユニット１１０および１２０を表す模式断面図である。

図２３（ａ）に示す光源ユニット１１０は、基板１５０と、基板１５０の上に実装された複数の半導体発光装置５と、半導体発光装置５および基板１５０を覆う樹脂層１８０と、樹脂層１８０の上に設けられた樹脂層１７０と、を備える。

樹脂層１８０は、発光層１３から放射される光を透過させる。そして、樹脂層１８０は、発光層１３から放射される光を散乱する散乱材１８１を含む。これにより、半導体発光装置５の発光を均一化し、配光を広げることができる。さらに、隣り合う半導体発光装置５の間に充填される樹脂層１８０は、半導体発光装置５の側面から相互に放射される光を散乱し、光の干渉を軽減する。これにより、光源ユニット１１０の発光ムラを抑制し、均一な面発光を実現することができる。

図２３（ｂ）に示す光源ユニット１２０は、基板１５０と、基板１５０の上に実装された複数の半導体発光装置５と、半導体発光装置５を覆う樹脂層１６０と、隣り合う半導体発光装置５の間の基板上に充填された第３の樹脂層（以下、樹脂層１９０）と、樹脂層１６０および１９０の上に設けられた樹脂層１７０と、を備える。

樹脂層１９０は、半導体発光装置５を島状に覆う樹脂層１６０の間に設けられる。そして、樹脂層１９０は、樹脂層１７０に含まれる蛍光体１７１よりも発光時間が長いリン光材を含む。リン光材には、例えば、イリジウムなどの金属錯体を用いることができる。

これにより、光源ユニット１２０の発光ムラを軽減することができる。例えば、光源ユニット１１０を５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用電源により直接駆動した場合、電源周波数に対応する発光のちらつきが生じる。本実施形態では、電源電圧の低下により発光層１３および蛍光体１７１からの光放射が低下した後も、樹脂層１９０に含まれるリン光材の発光が継続する。これにより、光源ユニット１２０のちらつき、すなわち、経時的な発光ムラを抑制することができる。

図２４は、第４実施形態の変形例に係る光源ユニット１３０および１４０を表す模式平面図である。

図２４（ａ）に表す光源ユニット１３０は、基板１５０の上に千鳥状に配置された複数の半導体発光装置５を含む。すなわち、半導体発光装置５は、Ｘ方向に等間隔に並設される。そして、Ｙ方向において、Ｘ方向の配列の位相が交互にシフトするように配置される。複数の半導体発光装置５をこのように配置することにより、発光点の並びの規則性が乱され、面光源としての発光ムラを抑制することができる。また、半導体発光装置５から横方向に放射される光の相互干渉を抑制することもできる。

図２４（ｂ）に示す光源ユニット１４０では、隣り合う半導体発光装置５の間の間隔が、図２４（ａ）に示す例よりも広げられる。例えば、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれにおいて、半導体発光装置５の間隔を、それぞれの方向の半導体発光装置５のサイズよりも広くする。すなわち、任意の方向において隣り合う半導体発光装置５の間隔は、同方向の半導体発光装置のサイズよりも広く設ける。これにより、半導体発光装置５の熱を基板１５０を介して効率よく放散させることができる。

また、光源ユニット１４０は、半導体発光装置５を覆う樹脂層１８０と、樹脂層１８０の上に設けられた樹脂層１７０と、を備える。すなわち、半導体発光装置５を覆う樹脂層に散乱材１８１を分散することにより、半導体発光装置５の配光を広げることができる。これにより、半導体発光装置５の配置間隔を広げても、光源ユニット１４０の発光ムラを抑制することができる。

図２５は、第４実施形態の変形例に係る半導体発光装置６を表す模式断面図である。例えば、半導体発光装置６は、上記の半導体発光装置５に代えて基板１５０の上に実装される。

半導体発光装置６は、半導体層１５を含む。半導体層１５は、第１の面１５ａと、その反対側の第２の面１５ｂと、を有し、半導体層１１と、発光層１３と、半導体層１２と、を含む。

半導体層１５の第２の面側において、半導体発光装置５は、ｐ側電極１６と、ｎ側電極１７と、を含む。ｐ側電極１６は、半導体層１５の発光層１３を含む部分の上に設けられる。ｎ側電極１７は、半導体層１５の発光層１３を含まない部分の上に設けられる。ｐ側電極１６およびｎ側電極１７の上には、それぞれｐ側パッド４１およびｎ側パッド４２が設けられる。

半導体発光装置６は、絶縁膜３８と、ｐ側配線部と、ｎ側配線部と、絶縁膜３３と、をさらに含む。絶縁膜３８は、半導体層１５およびｐ側パッド４１、ｎ側パッド４２を覆う。ｐ側配線部およびｎ側配線部は、絶縁膜３８の上に設けられる。ｐ側配線部は、絶縁膜３８に設けられた開口３８ａを通じてｐ側電極１６と電気的に接続される。ｎ側配線部は、絶縁膜３８に設けられた開口３８ｂを通じてｎ側電極１７と電気的に接続される。

例えば、ｐ側配線部は、ｐ側パッド４１に接続されたｐ側配線層２１と、ｐ側配線層２１の上に設けられたp側金属ピラー２３と、を含む。また、ｎ側配線部は、ｎ側パッド４２に接続されたｎ側配線層２２と、ｎ側配線層２２の上に設けられたｎ側金属ピラー２４と、を含む。さらに、ｎ側配線層２２は、半導体層１５の側面を覆うように延在する部分３９を有する。

例えば、ｐ側配線層２１は、絶縁膜３８およびｐ側パッド４１の表面を覆う。ｎ側配線層２２は、絶縁膜３８、ｎ側パッド４２および半導体層１５の側面１５ｃを覆う。例えば、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２は、Ｃｕ電界メッキを用いて形成される。絶縁膜３３は、ｐ側配線部およびｎ側配線部の間に設けられ、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３の側面、ｎ側金属ピラー２４の側面を覆う。

一方、半導体層１５の第１の面側には、絶縁膜４０が設けられる。絶縁膜４０は、例えば、シリコン酸化膜等の無機膜を用いても良い。また、絶縁膜４０には、発光層１３の光を透過する樹脂層を用いることもできる。さらに、絶縁膜４０を設けない構造であっても良い。

本実施形態に係る半導体発光装置６では、ｎ側配線層２２の延在部分３９が半導体層１５の側面を覆う。これにより、半導体発光装置６の側面から放射される光が抑制される。したがって、複数の半導体発光装置６を基板１５０の上に実装した場合、半導体発光装置６の側面から放射される光の干渉を抑制することができる。すなわち、半導体発光装置６を用いることにより、発光ムラを抑制した均一な面光源を実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１、２、３、５、６・・・半導体発光装置、 １０、２０、１５０・・・基板、 １１・・・第１の半導体層、 １２・・・第２の半導体層、 １３・・・発光層、 １５・・・半導体層、 １５ａ・・・第１の面、 １５ｂ・・・第２の面、 ２５ｂ・・・第３の面、 １５ｃ・・・側面、 １６・・・ｐ側電極、 １６ａ・・・凸部、 １７・・・ｎ側電極、 １８、２５、３３、３８、５３、５４、１０２・・・絶縁膜、 １８ａ、５４ａ・・・第１の開口、 １８ｂ、５４ｂ・・・第２の開口、 ５３ａ、５３ｂ、９２ａ、９２ｂ・・・開口、 １９・・・金属膜、 ２１・・・ｐ側配線層、 ２２・・・ｎ側配線層、 ２１ａ・・・ビア、 ２１ｂ、２２ｂ・・・側面、 ２３・・・ｐ側金属ピラー、 ２３ａ、２３ｂ・・・ｐ側外部端子、 ２４・・・ｎ側金属ピラー、 ２４ａ、２４ｂ・・・ｎ側外部端子、 ３０・・・透明樹脂層、 ３１・・・透明樹脂、 ３２、１８１・・・散乱材、 ３９・・・延在部分、 ４０・・・絶縁膜（無機膜）、 ４１・・・ｐ側パッド、 ４２・・・ｎ側パッド、 １０１・・・金属ベース、 １０３・・・配線、 １０５・・・ハンダ、 １０７・・・ソルダーレジスト、 ８０、８３・・・溝、 ８３ａ・・・リセス、 ８３ｂ・・・バンク、 ９１、９２・・・レジスト、 ９２ａ、９２ｂ・・・開口、 １００、１１０、１２０、１３０、１４０・・・光源ユニット、 １６０、１７０、１８０、１９０・・・樹脂層、 １７１・・・蛍光体、 ２００・・・実装基板、 ２０１・・・実装面、 ２０２・・・パッド

Claims (13)

1. 第１の面と、その反対側の第２の面と、側面と、を有し、発光部および非発光部を含む半導体層と、
   前記発光部の前記第２の面に設けられた第１電極と、
   前記非発光部の前記第２の面に設けられた第２電極と、
   前記第１の面上に設けられ前記発光部の放射光を透過する樹脂層であって、前記第１の面に対向する上面と、前記第１の面の外縁に沿って設けられ前記上面につながる４つの側面と、を有し、前記発光部の放射する光を散乱する散乱材を含む樹脂層と、
   前記半導体層の前記第２の面側および前記側面を覆う絶縁層と、
   前記第１の面と、前記樹脂層と、の間に設けられた第１無機膜と、
   前記絶縁層と前記半導体層との間に設けられた第２無機膜と、
   を備え、
   前記樹脂層は、前記絶縁層上に延在し、
   前記第１無機膜および前記第２無機膜は、前記樹脂層と前記絶縁層との間に延在し、相互に接する部分を有する半導体発光装置。
2. 前記散乱材は、前記樹脂層に分散された微粒子であり、その粒径は、前記発光部の放射光の波長よりも小さい請求項１記載の半導体発光装置。
3. 前記散乱材は、シリカもしくは酸化チタンである請求項２記載の半導体発光装置。
4. 前記第１無機膜は、シリコン窒化膜である請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
5. 前記絶縁層は、前記発光部の放射光に対して遮光性を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
6. 第１の面と、その反対側の第２の面を持ち、発光層を有する半導体層と、
   前記第１の面上に設けられた第１無機膜と、
   前記第２の面側において、前記半導体層に設けられたｐ側電極と、
   前記第２の面側において、前記半導体層に設けられたｎ側電極と、
   前記半導体層および前記ｐ側電極、前記ｎ側電極を覆う第２無機膜と、
   前記ｐ側電極と電気的に接続されたｐ側配線部と、
   前記ｎ側電極と電気的に接続されたｎ側配線部と、
   前記ｐ側配線部と前記ｎ側配線部との間において、前記第２無機膜の上に設けられた絶縁膜と、
   を有する複数の半導体発光装置と、
   前記複数の半導体発光装置が実装された実装基板であって、前記前記ｐ側配線部および前記ｎ側配線部のそれぞれに接続された複数の配線を有する実装基板と、
   前記実装基板の上に実装された前記複数の半導体発光装置を覆い、前記発光層から放射される光を透過する第１の樹脂層であって、前記複数の半導体発光装置上および前記複数の半導体発光装置の間に設けられた第１の樹脂層と、
   前記第１の樹脂層の上に設けられた第２の樹脂層であって、前記発光層から放射される光により励起され、前記励起光とは波長の異なる光を放出する蛍光体を含む第２の樹脂層と、
   を備えた光源ユニット。
7. 前記第１の樹脂層の屈折率は、前記第２無機膜の屈折率よりも大きい請求項６記載の光源ユニット。
8. 前記第１の樹脂層は、前記発光層から放射される光を散乱する散乱材を含む請求項６または７に記載の光源ユニット。
9. 任意の方向において隣り合う前記半導体発光装置の間隔は、同方向の前記半導体発光装置のサイズよりも広い請求項８記載の光源ユニット。
10. 前記半導体発光装置は、前記基板上においてマトリックス状もしくは千鳥状に配置される請求項６〜９のいずれか１つに記載の光源ユニット。
11. 第１の面と、その反対側の第２の面を持ち、発光層を有する半導体層と、
    前記第２の面側において、前記半導体層に設けられたｐ側電極と、
    前記第２の面側において、前記半導体層に設けられたｎ側電極と、
    前記半導体層および前記ｐ側電極、前記ｎ側電極を覆う第１の絶縁膜と、
    前記ｐ側電極と電気的に接続されたｐ側配線部と、
    前記ｎ側電極と電気的に接続されたｎ側配線部と、
    前記ｐ側配線部と前記ｎ側配線部との間において、前記第１の絶縁膜の上に設けられた第２の絶縁膜と、
    を有する複数の半導体発光装置と、
    複数の半導体装置が実装された実装基板であって、前記前記ｐ側配線部および前記ｎ側配線部のそれぞれに接続された複数の配線を有する実装基板と、
    前記実装基板の上に実装された複数の前記半導体装置を覆い、前記発光層から放射される光を透過する第１の樹脂層と、
    前記第１の樹脂層の上に設けられた第２の樹脂層であって、前記発光層から放射される光により励起され、前記励起光とは波長の異なる光を放出する蛍光体を含む第２の樹脂層と、
    隣り合う前記半導体発光装置の間の前記基板上に設けられた第３の樹脂層と、
    を備え、
    前記第３の樹脂層は、前記半導体発光装置を島状に覆う前記第１の樹脂層の間に設けられ、前記蛍光体よりも発光時間が長いリン光材を含む光源ユニット。
12. 前記半導体発光装置は、前記基板上においてマトリックス状に配置される請求項１１記載の光源ユニット。
13. 前記半導体発光装置は、前記基板上において千鳥状に配置される請求項１１記載の光源ユニット。

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