特開 2023-125123 発光装置及び発光装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023125123

(43)【公開日】2023-09-07

(54)【発明の名称】発光装置及び発光装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/48 20100101AFI20230831BHJP

   H01L 33/22 20100101ALI20230831BHJP

【ＦＩ】

H01L33/48

H01L33/22

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022029079

(22)【出願日】2022-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100172188

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 敬人

(72)【発明者】

【氏名】細川 泰伸

【テーマコード（参考）】

5F142

5F241

【Ｆターム（参考）】

5F142AA02

5F142CA11

5F142CB03

5F142CB18

5F142CB23

5F142CD02

5F142CD18

5F142CD32

5F142DB24

5F241CA13

5F241CA40

5F241CA65

5F241CA74

5F241CA77

5F241CB25

5F241CB36

(57)【要約】

【課題】光取り出し効率を向上させることができる発光装置及び発光装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】発光装置は、第１基板と、第１基板の第１面の一部に配置された半導体構造体と、半導体構造体の第４面に配置された電極と、第１基板の第１面に配置された金属部材と、第１基板の第１面及び半導体構造体の第４面に対向する第２基板と、第２基板と電極との間に配置された第１接合部材と、第２基板と金属部材との間に配置された第２接合部材とを備える。第１基板の第２面は、複数の凸部を有し上面視において第２面のうち少なくとも第３面と重なって配置された第１領域と、第１領域と第２面の外縁との間に位置し、第１領域よりも表面粗さが小さい第２領域とを有する。第１方向において、第１領域と第２領域との境界は、半導体構造体の第３面の外縁と金属部材の内縁との間に位置する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

透光性を有し、第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する第１基板と、
前記第１基板の前記第１面の一部に配置され、前記第１基板の前記第１面に対向する第３面と、前記第３面の反対側に位置する第４面とを有し、活性層を含む半導体構造体と、
前記半導体構造体の前記第４面に配置され、前記半導体構造体と電気的に接続された電極と、
前記第１基板の前記第１面に配置され、前記第１基板の前記第１面に平行な第１方向において前記半導体構造体と離隔して配置された金属部材と、
前記第１基板の前記第１面及び前記半導体構造体の前記第４面に対向する第２基板と、
前記第２基板と前記電極との間に配置され、前記電極と電気的に接続された第１接合部材と、
前記第２基板と前記金属部材との間に配置され、前記金属部材に接合された第２接合部材と、
を備え、
前記第１基板の前記第２面は、複数の凸部を有し、上面視において前記第２面のうち少なくとも前記第３面と重なって配置された第１領域と、前記第１領域と前記第２面の外縁との間に位置し、前記第１領域よりも表面粗さが小さい第２領域とを有し、
前記第１方向において、前記第１領域と前記第２領域との境界は、前記半導体構造体の前記第３面の外縁と、前記金属部材の内縁との間に位置する発光装置。

【請求項2】

前記第１方向において、前記第３面と前記金属部材の前記内縁との間の最短距離は、前記第２面の前記外縁間の最短距離の１０％以上２０％以下である請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記第２接合部材は、上面視において前記半導体構造体の周りを連続して囲んでいる請求項１または２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記第１方向において、前記第２面の前記外縁と前記境界との間の最短距離は、前記第２面の前記外縁間の最短距離の１０％以上２０％以下である請求項１～３のいずれか１つに記載の発光装置。

【請求項5】

前記第１方向において、前記境界は、前記第３面の前記外縁からの距離が前記第３面の前記外縁間の最短距離に対して２５％以上５０％以下の地点に位置する請求項１～４のいずれか１つに記載の発光装置。

【請求項6】

前記活性層は、ピーク波長が４００ｎｍ以下の光を発する請求項１～５のいずれか１つに記載の発光装置。

【請求項7】

前記半導体構造体の表面と前記第１基板の前記第１面とを覆う保護膜をさらに備え、
上面視において、前記第１基板の前記第１面は、前記第１領域の外縁と、前記金属部材の前記内縁との間で前記保護膜から露出している請求項１～６のいずれか１つに記載の発光装置。

【請求項8】

第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する第１基板であって、前記第２面は、複数の凸部を有する第１領域と、前記第１領域よりも表面粗さが小さい第２領域とを有する前記第１基板と、前記第１面に配置され、前記第１面に対向する第３面と、前記第３面の反対側に位置する第４面とを有する半導体構造体と、を有するウェーハを準備する工程と、
前記半導体構造体の一部を除去し、前記第１面の一部を前記半導体構造体から露出させる工程と、
前記半導体構造体の前記第４面に電極を形成する工程と、
前記第２面の前記第２領域に重なる前記第１面の一部に、前記第１面に平行な第１方向において前記半導体構造体から離隔して金属部材を形成する工程と、
前記第１基板の前記第２領域にレーザ光を照射して、前記第１基板を割断する工程であって、前記第１方向において前記金属部材は、前記第１基板の割断位置と前記半導体構造体との間に位置する、工程と、
前記第１基板の前記第１面及び前記半導体構造体の前記第４面を第２基板に対向させ、前記電極と前記第２基板との間に前記電極と電気的に接続される第１接合部材を形成し、前記金属部材と前記第２基板との間に第２接合部材を形成することで、前記第１基板と前記第２基板を接合する工程と、
を備える発光装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置及び発光装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

実装基板と、実装基板上に実装された活性層を含む半導体構造体と、半導体構造体の上方及び実装基板上における半導体構造体の周囲の空間の上方を覆う透光性部材と、を備えた発光装置において、透光性部材からの光取り出し効率の向上が求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－９３１３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明に係る実施形態は、光取り出し効率を向上させることができる発光装置及び発光装置の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、発光装置は、透光性を有し、第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する第１基板と、前記第１基板の前記第１面の一部に配置され、前記第１基板の前記第１面に対向する第３面と、前記第３面の反対側に位置する第４面とを有し、活性層を含む半導体構造体と、前記半導体構造体の前記第４面に配置され、前記半導体構造体と電気的に接続された電極と、前記第１基板の前記第１面に配置され、前記第１基板の前記第１面に平行な第１方向において前記半導体構造体と離隔して配置された金属部材と、前記第１基板の前記第１面及び前記半導体構造体の前記第４面に対向する第２基板と、前記第２基板と前記電極との間に配置され、前記電極と電気的に接続された第１接合部材と、前記第２基板と前記金属部材との間に配置され、前記金属部材に接合された第２接合部材と、を備え、前記第１基板の前記第２面は、複数の凸部を有し、上面視において前記第２面のうち少なくとも前記第３面と重なって配置された第１領域と、前記第１領域と前記第２面の外縁との間に位置し、前記第１領域よりも表面粗さが小さい第２領域とを有し、前記第１方向において、前記第１領域と前記第２領域との境界は、前記半導体構造体の前記第３面の外縁と、前記金属部材の内縁との間に位置する。
本発明の一態様によれば、発光装置の製造方法は、第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有する第１基板であって、前記第２面は、複数の凸部を有する第１領域と、前記第１領域よりも表面粗さが小さい第２領域とを有する前記第１基板と、前記第１面に配置され、前記第１面に対向する第３面と、前記第３面の反対側に位置する第４面とを有する半導体構造体と、を有するウェーハを準備する工程と、前記半導体構造体の一部を除去し、前記第１面の一部を前記半導体構造体から露出させる工程と、前記半導体構造体の前記第４面に電極を形成する工程と、前記第２面の前記第２領域に重なる前記第１面の一部に、前記第１面に平行な第１方向において前記半導体構造体から離隔して金属部材を形成する工程と、前記第１基板の前記第２領域にレーザ光を照射して、前記第１基板を割断する工程であって、前記第１方向において前記金属部材は、前記第１基板の割断位置と前記半導体構造体との間に位置する、工程と、前記第１基板の前記第１面及び前記半導体構造体の前記第４面を第２基板に対向させ、前記電極と前記第２基板との間に前記電極と電気的に接続される第１接合部材を形成し、前記金属部材と前記第２基板との間に第２接合部材を形成することで、前記第１基板と前記第２基板を接合する工程と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本発明に係る実施形態によれば、光取り出し効率を向上させることができる発光装置及び発光装置の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態の発光装置の断面図である。

【図2】第１実施形態の発光装置の上面図である。

【図3A】第１実施形態の発光装置の製造方法の一工程を説明するための断面図である。

【図3B】第１実施形態の発光装置の製造方法の一工程を説明するための断面図である。

【図3C】第１実施形態の発光装置の製造方法の一工程を説明するための断面図である。

【図3D】第１実施形態の発光装置の製造方法の一工程を説明するための断面図である。

【図4】第２実施形態の発光装置の断面図である。

【図5】第３実施形態の発光装置の断面図である。

【図6】第４実施形態の発光装置の断面図である。

【図7】第４実施形態の発光装置の上面図である。

【図8】第１のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図9】光透過率の測定結果を示すグラフである。

【図10】第２のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図11】第３のシミュレーション結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照し、実施形態について説明する。各図面中、同じ構成には同じ符号を付している。なお、各図面は、実施形態を模式的に示したものであるため、各部材のスケール、間隔若しくは位置関係などが誇張、又は部材の一部の図示を省略する場合がある。また、断面図として、切断面のみを示す端面図を示す場合がある。

【0009】

以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。また、特定の方向又は位置を示す用語（例えば、「上」、「下」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。しかしながら、それらの用語は、参照した図面における相対的な方向又は位置を分かり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向又は位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。本明細書において「平行」とは、２つの直線、辺、面等が延長しても交わらない場合だけでなく、２つの直線、辺、面等がなす角度が１０°以内の範囲で交わる場合も含む。本明細書において「上」と表現する位置関係は、接している場合と、接していないが上方に位置している場合も含む。

【0010】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の発光装置１の断面図である。図２は、第１実施形態の発光装置１の上面図である。図１は、図２のＩ-Ｉ線における断面図である。

【0011】

発光装置１は、第１基板１０と、半導体構造体２０と、電極３１と、金属部材３２と、第２基板５０と、第１接合部材４１と、第２接合部材４２とを備える。

【0012】

半導体構造体２０は、例えば、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）なる化学式において組成比ｘ及びｙをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含む。半導体構造体２０は、ｎ側層と、ｐ側層と、ｎ側層とｐ側層との間に配置された活性層２１とを含む。活性層２１は、紫外光を発することができる。活性層２１は、例えば、ピーク波長が４００ｎｍ以下の光を発する。

【0013】

第１基板１０は、活性層２１からの光に対して透光性を有する。第１基板１０として、例えば、サファイア基板を用いることができる。第１基板１０は、第１面１１を有する。第１基板１０の第１面１１に平行な方向を第１方向Ｘとする。第１基板１０の第１面１１に平行であり、且つ第１方向Ｘに直交する方向を第２方向Ｙとする。第２基板５０から第１基板１０に向かう方向を第３方向Ｚとする。第３方向Ｚは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに直交する。第１基板１０は、第３方向Ｚにおいて第１面１１の反対側に位置する第２面１２を有する。第１基板１０の厚さ（第３方向Ｚにおいて、第１基板１０の第１面１１から第１基板１０の第２面１２の最も高い地点までの最短距離）は、例えば、３００μｍ以上１０００μｍ以下とすることができる。

【0014】

半導体構造体２０は、第１基板１０の第１面１１の一部に配置されている。半導体構造体２０は、第１基板１０の第１面１１に対向する第３面２３と、第３方向Ｚにおいて第３面２３の反対側に位置する第４面２４とを有する。第３方向Ｚにおいて、第１基板１０の第１面１１と、半導体構造体２０の第４面２４と、の間に、半導体構造体２０の第３面２３が位置している。また、半導体構造体２０は、第３面２３と第４面２４とを接続する側面２５を有する。

【0015】

電極３１は、半導体構造体２０の第４面２４に配置され、半導体構造体２０と電気的に接続されている。半導体構造体２０のｐ側層と電気的に接続されアノード電極として機能する電極３１と、半導体構造体２０のｎ側層と電気的に接続されカソード電極として機能する電極３１とが、第１方向Ｘにおいて離隔して半導体構造体２０の第４面２４に配置されている。電極３１の材料として、例えば、金、銅を用いることができる。

【0016】

金属部材３２は、第１方向Ｘにおいて半導体構造体２０と離隔して、第１基板１０の第１面１１に配置されている。金属部材３２の材料として、例えば、チタン、白金を用いることができる。金属部材３２は、例えば、第１基板１０の第１面１１から順に、白金層とチタン層が積層された積層構造を有していてもよい。

【0017】

第２基板５０は、第１基板１０の第１面１１及び半導体構造体２０の第４面２４に対向している。第２基板５０は、絶縁性の材料からなる。第２基板５０の材料として、例えば、窒化アルミニウムを用いることができる。第２基板５０の表面には、配線５１、５２が配置される。ここで、第２基板５０の表面とは、第１基板１０の第１面１１及び半導体構造体２０の第４面２４と対向する面である。配線５１、５２は、第１基板１０の第１面１１及び半導体構造体２０の第４面２４と対向している。また、配線５１、５２の材料として、例えば、ニッケル、金、又はこれらの合金を用いることができる。配線５１、５２は、例えば、第２基板５０の表面側から順に、ニッケル層と金層とが積層された積層構造としてよい。配線５１、５２は、同じ材料を用いて一括で形成してもよい。

【0018】

第１接合部材４１は、第３方向Ｚにおいて、第２基板５０と電極３１との間に配置され、電極３１と電気的に接続されている。また、第１接合部材４１は、第２基板５０の表面に配置された配線５１と電気的に接続されている。半導体構造体２０は、電極３１及び第１接合部材４１を介して、第２基板５０の表面に配置された配線５１と電気的に接続される。第１接合部材４１の材料として、例えば、金、銀、銅、又はこれらの合金を用いることができる。また、第１接合部材４１の材料は、例えば、錫（Ｓｎ）の含有量が２０重量％以上３０重量％以下の金錫合金を用いることができる。

【0019】

第２接合部材４２は、第３方向Ｚにおいて、第２基板５０と金属部材３２との間に配置されている。第２接合部材４２によって、金属部材３２及び第２基板５０は接合されている。第２接合部材４２の材料として、例えば、第１接合部材４１の材料と同じ材料を用いることができる。

【0020】

第２接合部材４２は、第２基板５０の表面に配置された配線５２と電気的に接続されている。配線５１と配線５２は、電気的に接続されていない。第２接合部材４２は、図２に示すように、上面視において半導体構造体２０の周りを連続して囲んでいる。第２接合部材４２が接合される金属部材３２も、上面視において半導体構造体２０の周りを連続して囲んでいる。第２接合部材４２が接合される配線５２も、上面視において半導体構造体２０の周りを連続して囲んでいる。金属部材３２は、第２方向Ｙにおいても半導体構造体２０と離隔している。上面視において第２接合部材４２及び金属部材３２は、半導体構造体２０の側面２５の周りを連続して囲んでいる。

【0021】

半導体構造体２０は、第１基板１０、第２基板５０、第２接合部材４２、及び金属部材３２によって画定される空間９０に配置されている。空間９０は、第１基板１０、第２基板５０、第２接合部材４２、及び金属部材３２によって、発光装置１の外部の空間から気密封止された状態になっている。これにより、半導体構造体２０の酸化や、電極３１の腐食などを低減することができる。

【0022】

なお、第２接合部材４２は、上面視において半導体構造体２０の周りに非連続で配置することもできる。また、第２接合部材４２が接合される金属部材３２も、上面視において半導体構造体２０の周りに非連続で配置することもできる。例えば、半導体構造体２０は、複数の金属部材３２及び複数の第２接合部材４２によって、囲まれていてもよい。また、例えば、上面視において、金属部材３２は連続して配置し、第２接合部材４２は、非連続で配置してもよい。この場合、第１基板１０と第２基板５０との間における半導体構造体２０が位置する空間が、発光装置１の外部の空間と通じる。

【0023】

活性層２１からの光は、主に第１基板１０の第２面１２から発光装置１の外部に取り出される。第１基板１０の第２面１２は、第１領域１２－１と第２領域１２－２とを有する。上面視において、第１領域１２－１は、第２領域１２－２と隣り合っている。また、上面視において、第２領域１２－２は、第１領域１２－１を取り囲むように環状に位置している。上面視において、第１領域１２－１は、第１基板１０の中央に位置していることが好ましい。第１領域１２－１は、複数の凸部１２ａを有する。上面視において、複数の凸部１２ａは、第１領域１２－１の全面に配置することが好ましい。上面視における第１領域１２－１の形状は、例えば、矩形状である。第１領域１２－１は、上面視において第２面１２のうち少なくとも半導体構造体２０の第３面２３と重なって配置されている。これにより、活性層２１からの光を効率よく第２面１２から取り出すことができ、発光装置１の取り出し効率を向上させることができる。また、第２領域１２－２は、上面視において、金属部材３２と重なって配置されている。

【0024】

半導体構造体２０は、第１基板１０の第１面１１上に、例えば、ＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法により形成することができる。半導体構造体２０の形成に用いた第１基板１０を、空間９０の上方（図１の＋Ｚ側）を塞ぐ部材としても用いている。そのため、発光装置１は、半導体構造体２０の第３面２３から、発光装置１の主な光取り出し面である第１基板１０の第２面１２までの経路に空気層が介在せず、その空気層と他の部材との界面における全反射による光取り出し効率の低下が起こりにくい。第１実施形態によれば、半導体構造体２０の第３面２３から上方に向かう光を、空気層を介さずに、第１基板１０の第２面１２から発光装置１の外部に直接取り出すことができる。

【0025】

第２領域１２－２は、第１領域１２－１と、第２面１２の外縁１２ｂとの間に位置し、第１領域１２－１よりも表面粗さが小さい。例えば、第１領域１２－１の凸部１２ａの高さは、０．５μｍ以上２μｍ以下とすることができる。また、例えば、第２領域１２－２の凸部の高さは、０．５μｍ未満とすることができる。第２領域１２－２は、凸部１２が配置されていなくてもよい。

【0026】

第１方向Ｘにおいて、第１領域１２－１と第２領域１２－２との境界１５は、半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａと、金属部材３２の内縁３２ａとの間に位置する。図２において、第１領域１２－１と第２領域１２－２との境界１５を２点鎖線で表す。第２方向Ｙにおいても、第１領域１２－１と第２領域１２－２との境界１５は、半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａと、金属部材３２の内縁３２ａとの間に位置する。第１領域１２－１と第２領域１２－２との境界１５は、上面視において半導体構造体２０の周りを連続して囲む位置にある。半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａと、金属部材３２の内縁３２ａとは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにおいて離隔している。

【0027】

半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａと、金属部材３２の内縁３２ａとの間の領域において、第１基板１０の第１面１１の一部１１ａが空間９０に露出している。後述するように、半導体構造体２０を第１基板１０の第１面１１の全面に形成した後、半導体構造体２０の一部を除去することで、第１基板１０の第１面１１の一部１１ａを半導体構造体２０から露出させる。

【0028】

半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａよりも外側に位置する第１面１１の一部１１ａを露出させることで、半導体構造体２０の第３面２３から第１基板１０に入射して第１基板１０内を伝播する光が、第１面１１の一部１１ａと、空間９０の空気との界面で全反射しやすくなる。これにより、第１基板１０内を伝播する光が第１面１１の一部１１ａを透過して第２基板５０側に向かう光の量を低減でき、第２面１２からの光取り出し効率を向上させることができる。

【0029】

ここで、第１基板１０において、第１面１１を露出させた場合と、第１面１１にＡｌＮ（窒化アルミニウム）膜がある場合とで、第１基板１０の第１面１１での反射率を比較した第１のシミュレーション結果について説明する。一般に、ＡｌＮは、サファイア基板上に窒化物半導体層を形成する際の格子不整合を緩和するバッファ層として用いられる。

【0030】

図８は、第１のシミュレーション結果を示すグラフである。横軸は、第１基板１０内から第１面１１に入射する光の第１面１１に対する入射角を表す。縦軸は、第１基板１０内から第１面１１に入射する光の第１面１１における反射率を表す。ここで、第１基板１０は、サファイア基板である。また、ここで、光の波長は２８０ｎｍとした。第１面１１にＡｌＮ膜がある場合においては、ＡｌＮ膜の厚さを、５０ｎｍ、１００ｎｍ、５００ｎｍ、１０００ｎｍと変えて反射率をシミュレーションした。図８においてＡｌＮなしは、第１面１１にＡｌＮ膜がなく、第１面１１を空気に対して露出させた場合を表す。

【0031】

図８の結果より、第１面１１を露出させた場合には、入射角が３３°以上で全反射する。そのため、第１面１１を露出させた場合は、入射角が３３°以上において、第１面１１にＡｌＮ膜がある場合よりも反射率が高くなる。

【0032】

活性層２１が発する光は半導体構造体２０の側面２５からも出射される。半導体構造体２０の側面２５から出射した光は、第１面１１の一部１１ａから第１基板１０に入射し、第２面１２から発光装置１の外部に取り出すことができる。第１面１１の一部１１ａにＡｌＮ膜があるとＡｌＮ膜における光の吸収が生じる。第１面１１の一部１１ａにＡｌＮ膜がない場合、第１面１１の一部１１ａにＡｌＮ膜がある場合に比べて、半導体構造体２０の側面２５から出射した光の第１面１１における光透過率を高くでき、第２面１２からの光取り出し効率を向上させることができる。

【0033】

図９は、第１基板１０において、第１面１１にＡｌＮ膜がある場合と、第１面１１にＡｌＮ膜がない場合とで、第１面１１における光透過率を比較した実測値の測定結果を示すグラフである。横軸は、光の波長を表す。縦軸は、第１面１１における光透過率を表す。第１基板１０は、サファイア基板である。なお、図９の結果は、分光光度計を用いて測定した。
図９において、実線は第１面１１にＡｌＮ膜がない場合の結果を表し、破線は第１面１１に厚さ２μｍのＡｌＮ膜がある場合の結果を表す。

【0034】

図９の結果より、第１面１１にＡｌＮ膜がない場合は、第１面１１に厚さ２μｍのＡｌＮ膜がある場合よりも、第１面１１における光透過率を高くでき、第１面１１における光の損失を低減することができる。

【0035】

図１０は、第２のシミュレーション結果を示すグラフである。横軸は、第１基板１０の第２面１２における複数の凸部１２ａが配置された第１領域１２－１の第１方向Ｘにおける幅を表す。縦軸は、第２面１２からの光取り出し効率を表す。光取り出し効率は、半導体構造体２０の活性層２１から出射する光をどれだけ取り出すことができるかを示す。光の波長は２８０ｎｍとした。また、第１基板１０は、サファイア基板である。

【0036】

第２のシミュレーションにおいて、第１基板１０の第１面１１及び第２面１２の第１方向Ｘにおける幅は３０００μｍである。第１領域１２－１の第１方向Ｘにおける中心、及び半導体構造体２０の第３面２３の第１方向Ｘにおける中心は、第１面１１及び第２面１２の第１方向Ｘにおける中心と一致させている。半導体構造体２０の第３面２３の第１方向Ｘにおける幅は、１０００μｍである。したがって、第１領域１２－１の幅が１０００μｍとは、凸部１２ａが、上面視において第２面１２のうち半導体構造体２０と重なっている第２面１２のみに配置され、半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａよりも外側の領域の第２面１２にはない場合を表す。第１領域１２－１の幅が３０００μｍとは、凸部１２ａが第２面１２の全面にある場合を表す。例えば、図１において、第１領域１２－１の幅が１５００μｍとは、第１方向Ｘにおいて、半導体構造体２０の幅が１０００μｍであり、半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａと、半導体構造体２０の両側に位置する２つの境界１５との間の幅がそれぞれ２５０μｍである場合である。

【0037】

図１０の結果より、第１領域１２－１の幅は、上面視において、少なくとも半導体構造体２０の幅よりも大きくすることが好ましい。また、第１領域１２－１の幅を１０００μｍより大きくすることがより好ましい。上面視において、凸部１２ａを半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａよりも外側の領域の第２面１２にも配置することで、凸部１２ａを第２面１２のうち半導体構造体２０と重なっている第２面１２のみに配置する場合よりも光取り出し効率をさらに向上させることができる。第１領域１２－１の幅を１５００μｍ以上とすることがさらに好ましい。これにより、第１方向Ｘにおいて、半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａから境界１５までの距離を長くすることができる。第１基板１０の第２面１２の第２領域１２－２で全反射した光は、第１基板１０の第１面１１の方向へ戻る。第３面２３の外縁２３ａから境界１５までの距離を長くすることで、半導体構造体２０によって、第１基板１０の第１面１１の方向へ戻る光が、吸収されることを低減できる。そのため、発光装置１の光取り出し効率を向上させることができる。

【0038】

また、図１０の結果より、第１領域１２－１の幅が２０００μｍ以上になると、光取り出し効率に大きな変化がなくなってくる。第１基板１０内を、半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａよりも外側の領域に伝播した光は、第２面１２で反射して第１面１１に入射し得る。第２面１２の全面が凸部１２ａを有する第１領域１２－１であると、半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａよりも外側の領域において、第２面１２の凸部１２ａでの拡散反射により、第１面１１に対して臨界角よりも小さい入射角で入射する光が生じやすい。すなわち、第２面１２の全面が凸部１２ａを有する第１領域１２－１である場合、半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａよりも外側の領域において、光が第１面１１で全反射しにくくなり、第１面１１から空間９０への透過光が増え、この透過光は第２基板５０や第２接合部材４２で吸収されやすくなる。したがって、第１領域１２－１と第２領域１２－２との境界１５は、金属部材３２の内縁３２ａより内側（半導体構造体２０側）にあることが好ましい。幅が１０００μｍの半導体構造体２０の第３面２３に対して、第１領域１２－１の幅は２０００μｍ以下とすることが好ましい。
第１領域１２－１の幅は、少なくとも半導体構造体２０の幅よりも大きく、且つ第２面１２の幅（第２のシミュレーションにおいては３０００μｍ）よりも小さくすることが好ましい。これにより、光取り出し効率を向上させることができる。また、第１領域１２－１の幅は、１５００μｍ以上２０００μｍ以下にすることがより好ましい。これにより、半導体構造体２０から出射する光の拡散反射を低減しつつ、光取り出し効率を向上させることができる。

【0039】

第２領域１２－２の表面粗さは、第１領域１２－１の表面粗さよりも小さくすることが好ましい。第２領域１２－２の表面粗さを、第１領域１２－１の表面粗さよりも小さくするとは、第２領域１２－２に凸部を配置しないことも含む。第２領域１２－２の表面粗さを、第１領域１２－１の表面粗さよりも小さくすることで、発光装置１は、凸部１２aによる半導体構造体２０から出射する光の拡散反射を低減し、第１基板１０内を伝播する光を第１面１１で全反射させやすくなり、第２面１２からの光取り出し効率を向上させることができる。

【0040】

例えば、第１方向Ｘにおいて、第１基板１０の第２面１２の外縁１２ｂと、第１領域１２－１と第２領域１２－２との境界１５と、の間の最短距離（第２領域１２－２の第１方向Ｘにおける幅）は、第２面１２の外縁１２ｂ間の最短距離（第２のシミュレーションにおいては３０００μｍ）の１０％以上２０％以下とすることが好ましい。これにより、凸部１２ａによる光取り出し効率を向上させつつ、凸部１２aによる拡散反射によって金属部材３２に入射する光を低減することができる。

【0041】

また、例えば、第１方向Ｘにおいて、第１領域１２－１と第２領域１２－２との境界１５は、第３面２３の外縁２３ａからの最短距離が半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａ間の最短距離（第２のシミュレーションにおいては１０００μｍ）に対して２５％以上５０％以下の地点に位置することが好ましい。これにより、凸部１２ａによる光取り出し効率を向上させつつ、凸部１２aによる拡散反射によって金属部材３２に入射する光を低減することができる。

【0042】

第１方向Ｘにおいて、半導体構造体２０の第３面２３の幅が、第１基板１０の第２面１２の幅に対して小さくなると、相対的に第１領域１２－１の幅が半導体構造体２０の第３面２３の幅に対して大きくすることができる。例えば、第１方向Ｘにおいて、半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａと、金属部材３２の内縁３２ａとの間の最短距離（第１面１１において半導体構造体２０が配置されていない領域の距離）は、第１基板１０の第２面１２の外縁１２ｂ間の最短距離の１０％以上２０％以下とすることが好ましい。これにより、半導体構造体２０の側面２５から出射した光が第１領域１２－１の凸部１２ａによって発光装置１の外部に取り出されやすくなる。

【0043】

次に、図３Ａ～図３Ｄを参照して、第１実施形態の発光装置１の製造方法の一例について説明する。
図３Ａ～図３Ｄは、第１実施形態の発光装置１の製造方法の一工程を説明するための断面図である。

【0044】

発光装置１の製造方法は、図３Ａに示すように、第１基板１０と半導体構造体２０’とを有するウェーハＷを準備する工程を備える。半導体構造体２０’は半導体構造体２０と同じ構造であり、後述するように半導体構造体２０’の一部を除去することで半導体構造体２０が得られる。半導体構造体２０’は、第１基板１０の第１面１１上に、例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成することができる。例えば、半導体構造体２０’は、第１基板１０の第１面１１側から順に、ｎ側層と、活性層２１と、ｐ側層と、を順に含む。例えば、厚さが８５０μｍの第１基板１０上に、厚さが６μｍの半導体構造体２０’を形成することができる。厚さが７５０μｍ以上の第１基板１０を用いることで、第１基板１０の反りを低減することができる。

【0045】

半導体構造体２０’を形成する前に、第１基板１０の第２面１２に、複数の凸部１２ａを有する第１領域１２－１を形成しておくことが好ましい。後述する第１基板１０を割断する工程の前、第１基板１０を研磨する工程の後に、第１基板１０の第２面１２に複数の凸部１２ａを形成する工程を行ってもよい。第１基板１０の第２面１２において第１領域１２－１以外の領域は、第１領域１２－１よりも表面粗さが小さい第２領域１２－２となる。ウェーハＷを準備する工程は、半導体構造体２０’のｎ側層の一部が露出するように、活性層２１およびｐ側層の一部を除去する工程を含む。また、ウェーハＷを準備する工程において、半導体構造体２０’の第４面２４に電極３１を配置することができる。電極３１は、ｎ側層及びｐ側層のそれぞれに電気的に接続されるように配置することができる。

【0046】

発光装置１の製造方法は、ウェーハＷを準備した後、半導体構造体２０’の一部を除去する工程を備える。半導体構造体２０’の一部を除去することで、図３Ｂに示すように、第１基板１０の第１面１１上に半導体構造体２０を残すとともに、第１面１１の一部１１ａを半導体構造体２０から露出させる。例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により、半導体構造体２０の一部を除去することができる。

【0047】

発光装置１の製造方法は、第１基板１０の第１面１１の一部１１ａを露出させた後、図３Ｃに示すように、第１基板１０の第２面１２の第２領域１２－２に重なる第１面１１の一部に、第１方向Ｘにおいて半導体構造体２０から離隔して金属部材３２を形成する工程を備える。金属部材３２は、第１基板１０の第２面１２の外縁１２ｂから離隔して形成することが好ましい。または、金属部材３２の外縁（第１方向Ｘにおいて金属部材３２の内縁３２ａの反対側の縁）と、第１基板１０の第２面１２の外縁１２ｂと、の間の最短距離は、第１基板１０の第２面１２の外縁１２ｂ間の最短距離の１０％以下としてもよい。これにより、後述する第１基板１０を割断する工程において、第１基板１０の割断を行いやすい。また、金属部材３２の外縁は、第１基板１０の第２面１２の外縁１２ｂから１０μｍ以上２０μｍ以下離隔して形成することがより好ましい。これにより、後述する第１基板１０を割断する工程において、歩留まりをより向上させることができる。なお、第１基板１０の第１面１１の一部１１ａを露出させた後、半導体構造体２０の第４面２４に電極３１を配置してもよい。この場合、電極３１と金属部材３２を同じ材料で同時に形成することができる。これにより、工程を簡略化することができる。なお、金属部材３２を形成する工程は、後述する第１基板１０を割断する工程の後に行ってもよい。

【0048】

発光装置１の製造方法は、第１基板１０の第２領域１２－２にレーザ光を照射して、第１基板１０を割断する工程を備える。レーザ光は、半導体構造体２０が配置された第１面１１の反対側に位置する第２面１２側から第２領域１２－２に照射される。これにより、半導体構造体２０は、レーザ光によるダメージを受けにくくなる。

【0049】

第１基板１０は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿って割断される。第１基板１０を割断した後、図３Ｄに示すように、第１基板１０の割断位置Ｘ１に、第１基板１０の側面１０ａが露出する。第１方向Ｘにおいて、金属部材３２は、第１基板１０の割断位置Ｘ１と半導体構造体２０との間に位置する。第２方向Ｙにおいても、金属部材３２は、第１基板１０の割断位置と半導体構造体２０との間に位置する。

【0050】

レーザ光は、レンズによって集光されて第１基板１０の内部に照射される。レーザ光を第２面１２側から照射する場合に、レーザ光が凸部１２ａで散乱され、第１基板１０の割断が難しくなったり、割断不良となることがある。例えば、厚さが８５０μｍの第１基板１０を用いる場合、第１基板１０を割断するために必要なレーザ光の集光領域は、レンズの光軸から４６７μｍである。したがって、例えば、第１方向Ｘにおいて、第１基板１０の第２面１２の外縁１２ｂと、第１領域１２－１と第２領域１２－２との境界１５と、の間の距離は、第２面１２の外縁１２ｂ間の距離の１０％以上２０％以下とすることが好ましい。これにより、レーザ光によって第１基板１０を良好に割断することができる。

【0051】

なお、第１基板１０を割断後に金属部材３２を形成する工程を行う場合、第１面１１の一部１１ａと半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａとの距離を大きくすることで、レーザ光を、半導体構造体２０が配置された第１面１１側から第１基板１０に照射して、第１基板１０を割断することもできる。この場合、第１方向Ｘにおいて、半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａと、金属部材３２の内縁３２ａと、の間の最短距離を、第１基板１０の第２面１２の外縁１２ｂ間の最短距離の１０％以上２０％以下にすることで、レーザ光を第１面１１側から照射しても、半導体構造体２０がレーザ光によるダメージを受けにくくすることができる。また、第１基板１０を研磨する工程を行ってもよい。第１基板１０を研磨する工程を行う場合、第１基板１０の第２面１２に複数の凸部１２ａを形成する工程は、第１基板１０の第１面１１上に半導体構造体２０’を形成後に行うことが好ましい。第１基板１０を研磨することで、発光装置１を小型化することができる。

【0052】

発光装置１の製造方法は、第１基板１０を割断する工程の後、図１に示すように、第１基板１０の第１面１１及び半導体構造体２０の第４面２４を第２基板５０に対向させ、第１基板１０と第２基板５０を接合する工程を備える。電極３１と第２基板５０との間に電極３１と電気的に接続される第１接合部材４１を形成し、金属部材３２と第２基板５０との間に第２接合部材４２を形成することで、第１基板１０と第２基板５０を接合する。

【0053】

例えば、配線５１、５２を形成した第２基板５０を準備する。その後、準備した第２基板５０の配線５１上に第１接合部材４１を配置し、配線５２上に第２接合部材４２を配置する。第１接合部材４１と第２接合部材４２の厚さは、例えば、３０μｍ以上１５０μｍ以下である。第１接合部材４１と第２接合部材４２を配置した第２基板５０と、第１基板１０を対向させ、第１接合部材４１上に電極３１を載置し、第２接合部材４２上に金属部材３２を載置する。この後、第１接合部材４１及び第２接合部材４２を加熱して溶融させて、第１接合部材４１と電極３１とを接合し、第２接合部材４２と金属部材３２とを接合する。例えば、第１接合部材４１と電極３１との接合、及び第２接合部材４２と金属部材３２との接合には、共晶接合等を用いることができる。

【0054】

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態の発光装置２の断面図である。

【0055】

第２実施形態の発光装置２は、第１実施形態の発光装置１の構成に加えて、保護膜６０をさらに備える。保護膜６０は、半導体構造体２０の表面（第４面２４及び側面２５）を覆う。これにより、半導体構造体２０の酸化を低減することができる。保護膜６０は、絶縁膜である。保護膜６０として、例えば、シリコン酸化膜を用いることができる。

【0056】

また、保護膜６０は、第１基板１０の第１面１１における半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａよりも外側に位置する一部１１ａを覆う。保護膜６０は、第１面１１の一部１１ａの全面を覆うことができる。

【0057】

また、第１方向Ｘにおいて、第１面１１の一部１１ａは、第１領域１２－１の外縁１６と金属部材３２の内縁３２ａとの間で保護膜６０から露出する領域を有する。第１領域１２－１の外縁１６は、第１領域１２－１と第２領域１２－２との境界１５に一致する。金属部材３２と、第１面１１と、の間に保護膜６０を配置しないことにより、第１面１１と金属部材３２との接合強度を高めることができる。

【0058】

また、第１面１１の一部１１ａを保護膜６０から露出させることで、半導体構造体２０の第３面２３から第１基板１０に入射して第１基板１０内を伝播する光が、第１面１１の一部１１ａと、空間９０の空気との界面で全反射しやすくなる。これにより、第１基板１０内を伝播する光が第１面１１の一部１１ａを透過して第２基板５０側に向かう光の量を低減でき、第２面１２からの光取り出し効率を向上させることができる。

【0059】

また、第１面１１の一部１１ａに保護膜６０がない領域においては、半導体構造体２０の側面２５から出射した光透過率を高くでき、第２面１２からの光取り出し効率を向上させることができる。

【0060】

図１１は、第３のシミュレーション結果を示すグラフである。横軸は、保護膜６０の第１方向Ｘにおける幅を表す。縦軸は、第２面１２からの光取り出し効率を表す。光取り出し効率は、半導体構造体２０の活性層２１から出射する光をどれだけ取り出すことができるかを示す。第１基板１０に配置した保護膜６０の膜厚は、１３００ｎｍとした。光の波長は２８０ｎｍとした。第１基板１０は、サファイア基板である。

【0061】

第３のシミュレーションにおいて、第１基板１０の第１面１１及び第２面１２の第１方向Ｘにおける幅は３０００μｍである。第１領域１２－１の第１方向Ｘにおける中心、及び半導体構造体２０の第３面２３の第１方向Ｘにおける中心は、第１面１１及び第２面１２の第１方向Ｘにおける中心と一致させている。複数の凸部１２ａを有する第１領域１２－１の第１方向Ｘにおける幅は、２０００μｍである。半導体構造体２０の第３面２３の第１方向Ｘにおける幅は、１０００μｍである。したがって、保護膜６０の幅が１０００μｍとは、保護膜６０が第１面１１に配置されていない場合を表す。保護膜６０の幅が２０００μｍとは、保護膜６０の外縁が第１領域１２－１の外縁１６に位置する場合を表す。保護膜６０の幅が３０００μｍとは、保護膜６０が、半導体構造体２０の表面、及び第１面１１の一部１１ａの全面にある場合を表す。

【0062】

図１１の結果より、保護膜６０の幅を、２０００μｍ前後とすることが好ましい。これにより、第１方向Ｘにおいて、第１基板１０の第１面１１は、第１領域１２－１の外縁１６と、金属部材３２の内縁３２ａと、の間で保護膜６０から露出している。すなわち、保護膜６０の幅を、第１領域１２－１の幅と同程度にすることで、光取り出し効率を向上させることができる。

【0063】

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態の発光装置３の断面図である。

【0064】

第３実施形態の発光装置３は、第１実施形態の発光装置１の構成に加えて、ツェナーダイオード７０をさらに備える。また、第３実施形態の発光装置３は、第２実施形態の保護膜６０を備えていてもよい。

【0065】

ツェナーダイオード７０は、図３Ａに示すウェーハＷにおける半導体構造体２０’の一部から構成することができる。すなわち、半導体構造体２０’の一部を除去するときに、半導体構造体２０とともにツェナーダイオード７０を第１基板１０の第１面１１上に残すことができる。

【0066】

ツェナーダイオード７０は、半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａと、金属部材３２の内縁３２ａとの間の第１面１１に配置される。ツェナーダイオード７０における第１面１１に対向する面の反対側に位置する面に電極７１が配置されている。電極７１は、ツェナーダイオード７０と電気的に接続されている。電極７１と第２基板５０との間に、電極７１と接合された第３接合部材７２が配置されている。第３接合部材７２は、第２基板５０の表面に配置された配線５１と電気的に接続されている。ツェナーダイオード７０は、電極７１及び第３接合部材７２を介して、第２基板５０の表面に配置された配線５１と電気的に接続されている。また、ツェナーダイオード７０は、第２基板５０の表面に配置された配線５１を介して、半導体構造体２０と電気的に接続されている。

【0067】

［第４実施形態］
図６は、第４実施形態の発光装置４の断面図である。図７は、第４実施形態の発光装置４の上面図である。図６は、図７のＶＩ-ＶＩ線における断面図である。

【0068】

第４実施形態の発光装置４は、第１基板１０の第１面１１に配置された複数の半導体構造体２０を有する。図７に示すように、複数の半導体構造体２０は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにおいて互いに離隔している。第４実施形態の発光装置４は、半導体構造体２０の数が異なる以外は、第１実施形態の発光装置１と基本的に同じ構造を有する。第４実施形態の発光装置４において、「第３面２３の外縁２３ａ」は、第１方向Ｘ（または第２方向Ｙ）において最も外側に位置する半導体構造体２０の第３面２３の外縁２３ａを表す。

【0069】

第４実施形態の発光装置４において、第２実施形態の保護膜６０や、第３実施形態のツェナーダイオード７０を備えることができる。

【0070】

前述した発光装置１～４において、第１基板１０の第２面１２に、光学膜を配置することができる。これにより、第２面１２における反射を低減して、第２面１２からの光取り出し効率を向上させることができる。光学膜としては、例えば、ＳｉＯ_２膜、ＭｇＦ_２膜、ＨｆＯ膜を用いることができる。また、光学膜として、前述した膜のうち２以上を含む積層膜を用いることができる。

【0071】

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものである。

【符号の説明】

【0072】

１～４…発光装置、１０…第１基板、１１…第１面、１２…第２面、１２ｂ…第２面の外縁、１２－１…第１領域、１２－２…第２領域、１２ａ…凸部、２０…半導体構造体、２１…活性層、２３…第３面、２３ａ…第３面の外縁、２４…第４面、３１…電極、３２…金属部材、３２ａ…金属部材の内縁、４１…第１接合部材、４２…第２接合部材、５０…第２基板、５１、５２…配線、６０…保護膜、７０…ツェナーダイオード

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】