JP7010692B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光装置に関する。

特許文献１は、たとえばサファイアなどからなる基板と、基板の表面に設けられ、窒化物半導体からなる第１導電形層および第２導電形層を含む半導体積層部と、半導体積層部の表面側の第１導電形層（たとえばｐ形層）に電気的に接続された第１電極（たとえばｐ側電極）と、半導体積層部の第２導電形層（たとえばｎ形層）に電気的に接続された第２電極（たとえばｎ側電極）とを含む、半導体発光素子を開示している。

特開２００６－２５３６４７号公報

近年注目されているウェアラブル機器のような小型デバイスにおいては、さらなる小型化に伴い、搭載される半導体発光装置の低背化が要求される。低背機種では、製品の高さを低く抑えるために、たとえば、ループが形成されないボンディング手法が用いられることがある。
しかしながら、この手法では、ボンディングワイヤが基板上の半導体積層構造に接近して配置されるので、樹脂封止工程の際にワイヤ流れが発生し、当該ワイヤが半導体積層構造に接触することがある。しかも、半導体積層構造のｐ型半導体層の周囲にｎ型半導体層が露出しており、このｎ型半導体層にｐ側のワイヤが接触するとリークが発生する。また、この種の不具合は、ワイヤにループが形成されていても、ワイヤ流れの度合いによっては生じることがある。

本発明の目的は、従来に比べて、より信頼性の高い半導体発光装置を提供することである。

本発明の一実施形態に係る半導体発光装置は、基板と、前記基板上に順に積層された第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層を含み、前記第２導電型半導体層から前記発光層を介して前記第１導電型半導体層に至る壁面を有する構造部と、前記構造部の周囲に配置され、前記第１導電型半導体層が露出する上面を有する第１部分とを含む半導体積層構造と、前記構造部の上面に配置された第２電極と、前記半導体積層構造の第１部分の前記上面に配置された第１電極とを含み、前記半導体積層構造は、前記第２電極の周囲において前記構造部から分離して配置され、前記第１導電型半導体層、前記発光層および前記第２導電型半導体層の積層構造からなる第１積層部を含む。

図１は、本発明の一実施形態に係る半導体発光装置の模式的な切断端面図である。 図２は、図１の半導体発光素子の模式的な平面図である。 図３は、図２のIII－III断面における切断端面図である。 図４Ａおよび図４Ｂは、前記半導体発光装置の製造工程の一部を示す図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、図４Ａおよび図４Ｂの次の工程を示す図である。 図６Ａおよび図６Ｂは、図５Ａおよび図５Ｂの次の工程を示す図である。 図７は、図６の次の工程を示す図である。 図８は、図７の次の工程を示す図である。 図９Ａおよび図９Ｂは、図８の次の工程を示す図である。 図１０は、図９の次の工程を示す図である。 図１１は、図１０の次の工程を示す図である。 図１２は、図１１の次の工程を示す図である。 図１３は、リーク防止構造の変形例を示す図である。 図１４は、リーク防止構造の変形例を示す図である。 図１５は、リーク防止構造の変形例を示す図である。 図１６は、リーク防止構造の変形例を示す図である。 図１７は、リーク防止構造の変形例を示す図である。 図１８は、リーク防止構造の変形例を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体発光装置１の模式的な切断端面図である。図２は、図１の半導体発光素子５の模式的な平面図である。図３は、図２のIII－III断面における切断端面図である。なお、図１～図３は、半導体発光装置１を模式的に示すものであって、各構成要素同士の大きさの比率は、必ずしも実際のものと一致しているわけではない。また、図１は、半導体発光装置１の構成の説明を理解しやすいよう、説明に必要な構成要素の端面を便宜的に組み合わせて表したものであり、半導体発光装置１の特定の切断面における端面を示すものではない。

半導体発光装置１は、基材２と、ｐ側配線３（アノード配線）と、ｎ側配線４（カソード配線）と、半導体発光素子５と、封止樹脂６とを含む。
基材２は、平板状の金属フレーム（たとえば、Ｃｕ合金等）からなり、たとえば、５０μｍ～３００μｍの厚さを有している。基材２は、互いに分離されたｐ側基材７およびｎ側基材８を含む。ｎ側基材８は、ｐ側基材７よりも相対的に大きく形成されており、その表面８Ａに、半導体発光素子５用のボンディング領域９を有している。なお、基材２は、金属フレームである必要はなく、たとえば、絶縁性の基材（たとえば、透明性樹脂基板、有色樹脂基板等）であってもよい
ｐ側配線３は、ｐ側基材７の表面７Ａに形成されている。ｐ側配線３は、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｓｎ等の金属材料からなり、封止樹脂６の内外に跨る所定パターンで配置されている。より具体的には、ｐ側配線３は、封止樹脂６で封止されたｐ側内部配線１０と、ｐ側内部配線１０から封止樹脂６の外側へ延びて露出する外部接続用のｐ側端子１１（アノード端子）とを一体的に含む。

ｎ側配線４は、ｎ側基材８の表面８Ａに形成されている。ｎ側配線４は、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｓｎ等の金属材料からなり、封止樹脂６の内外に跨る所定パターンで配置されている。より具体的には、ｎ側配線４は、封止樹脂６で封止されたｎ側内部配線１２と、ｎ側内部配線１２から封止樹脂６の外側へ延びて露出する外部接続用のｎ側端子１３（カソード端子）とを一体的に含む。ｎ側内部配線１２は、ボンディング領域９を露出させるように、当該ボンディング領域９を避けて形成されている。

半導体発光素子５は、ｎ側基材８のボンディング領域９に、たとえばダイアタッチ剤（ペースト）等を介して、ダイボンディングされている。半導体発光素子５は、基材２に対して、配線を介さずに直接ボンディングされている。
半導体発光素子５は、基板１４と、ｎ型半導体層１５と、発光層１６と、ｐ型半導体層１７と、ｎ側電極１８と、ｐ側電極１９とを含む。ｎ型半導体層１５、発光層１６およびｐ型半導体層１７は、半導体積層構造２０を構成している。

基板１４は、たとえば、サファイア等の絶縁性基板であってもよいし、ＧａＮ、ＳｉＣ等の半導体基板であってもよい。基板１４は、平面視長方形状に形成されている。基板１４の厚さは、たとえば、８０μｍ～１００μｍである。基板１４では、図１における上面が表面１４Ａであり、図１における下面が裏面１４Ｂである。この実施形態では、基板１４の表面１４Ａ側、つまり、基板１４に対して半導体積層構造２０側は、光が取り出される光取出し面となっている。

半導体積層構造２０は、ｎ型半導体層１５、発光層１６およびｐ型半導体層１７を含む。ｎ型半導体層１５は発光層１６に対して基板１４側に配置されており、ｐ型半導体層１７は発光層１６に対してｎ型半導体層１５の反対側に配置されている。こうして、発光層１６が、ｎ型半導体層１５およびｐ型半導体層１７によって挟持されていて、ダブルヘテロ接合が形成されている。発光層１６には、ｎ型半導体層１５から電子が注入され、ｐ型半導体層１７から正孔が注入される。これらが発光層１６で再結合することによって、光が発生するようになっている。

また、半導体積層構造２０は、基板１４と同様に、平面視長方形状に形成されており、互いに対向する短辺に沿う第１短端面２０Ａおよび第２短端面２０Ｂ、ならびに互いに対向する長辺に沿う第１長端面２０Ｃおよび第２長端面２０Ｄを有している。また、半導体積層構造２０は、互いに対角関係となる第１角部２０Ｅおよび第２角部２０Ｆ、ならびに互いに対角関係となる第３角部２０Ｇおよび第４角部２０Ｈを有している。第１短端面２０Ａの各端部に、第１角部２０Ｅおよび第３角部２０Ｇが配置され、第２短端面２０Ｂの各端部に、第２角部２０Ｆおよび第４角部２０Ｈが配置されている。

また、半導体積層構造２０は、ｎ型半導体層１５、発光層１６およびｐ型半導体層１７のトータルで５μｍ～１０μｍの厚さを有している。
ｎ型半導体層１５は、基板１４上に積層されている。ｎ型半導体層１５は、この実施形態では、発光層１６の発光波長λに対して透明なIII－V族窒化物半導体からなっていてもよい。ｎ型半導体層１５の厚さは、たとえば、３μｍ～６μｍであってもよい。

より具体的には、ｎ型半導体層１５は、ｎ型コンタクト層を含んでいてもよい。ｎ型コンタクト層は、たとえばｎ型不純物としてのシリコンがドーピングされたｎ型ＧａＮ層からなっていてもよい。ｎ型コンタクト層のｎ型不純物濃度は、たとえば１×１０^１８ｃｍ^－３程度であってもよい。ｎ型コンタクト層の厚さは、たとえば０．５μｍ～５．０μｍであってもよい。なお、ｎ型コンタクト層と基板１４との間に、アンドープ（不純物無添加）の層（たとえば、０．１μｍ～４．０μｍ厚さ）がさらに介在していてもよい。

発光層１６は、たとえばＩｎＧａＰを含むＭＱＷ(multiple-quantum well)構造（多重量子井戸構造）を有していてもよく、電子と正孔とが再結合することによって光が発生し、その発生した光を増幅させるための層である。発光層１６の厚さは、たとえば、０．１μｍ～０．３μｍであってもよい。
より具体的には、発光層１６は、ＩｎＧａＰ層からなる量子井戸層（たとえば５ｎｍ厚）とＡｌＩｎＧａＰ層からなる障壁層（たとえば４ｎｍ厚）とを交互に複数周期繰り返し積層して構成された多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple-Quantum Well）構造を有していてもよい。

ｐ型半導体層１７は、発光層１６上に形成されている。ｐ型半導体層１７は、この実施形態では、発光層１６の発光波長λに対して透明なIII－V族窒化物半導体からなっていてもよい。ｐ型半導体層１７の厚さは、たとえば、０．１μｍ～０．３μｍであってもよい。
より具体的には、ｐ型半導体層１７は、発光層１６上に形成されたｐ型電子阻止層と、ｐ型電子阻止層上に形成されたｐ型コンタクト層とを含んでいてもよい。

ｐ型電子阻止層は、たとえばｐ型不純物としてのマグネシウムがドーピングされたｐ型ＡｌＧａＮ層からなっていてもよい。ｐ型電子阻止層のｐ型不純物濃度は、たとえば３×１０^１９ｃｍ^－３程度であってもよい。ｐ型電子阻止層の厚さは、たとえば１ｎｍ～１００ｎｍであってもよい。
ｐ型コンタクト層は、たとえばｐ型不純物としてのマグネシウムがドーピングされたｐ型ＧａＮ層からなっていてもよい。ｐ型コンタクト層は、ｐ型電子阻止層のｐ型不純物濃度よりも大きいｐ型不純物濃度を有していてもよい。ｐ型コンタクト層のｐ型不純物濃度は、たとえば１×１０^２０ｃｍ^－３程度であってもよい。ｐ型コンタクト層の厚さは、たとえば０．０１μｍ～０．１μｍであってもよい。

半導体積層構造２０は、部分的に構造部２１を形成している。
より具体的には、ｐ型半導体層１７から発光層１６を介してｎ型半導体層１５に至る壁面２２を有する構造部２１が形成されている。構造部２１は、この実施形態では、半導体積層構造２０の全周に亘る壁面２２を有するメサ形状に形成されている。
構造部２１の周囲には、ｎ型半導体層１５が露出する上面２３Ａを有する本発明の第１部分の一例としての段部２３が、構造部２１の全周を取り囲むように形成されている。これにより、構造部２１の壁面２２は、全周にわたって、半導体積層構造２０の短端面２０Ａ，２０Ｂおよび長端面２０Ｃ，２０Ｄに対して、内側に後退した位置に配置されている。

また、壁面２２は、図３に示すように、段部２３の上面２３Ａに対して４５°～９０°の角度θ_１で傾斜している。
この実施形態では、構造部２１は、半導体積層構造２０の第１短端面２０Ａから第２短端面２０Ｂへ向かって先細りとなる形状を有しており、当該先細り部分の側方に、ｎ側電極１８用の電極領域２４が形成されている。電極領域２４には、段部２３の上面２３Ａとしてｎ型半導体層１５が露出している。

より具体的には、構造部２１は、半導体積層構造２０の長辺に沿う方向における略中央と第１短端面２０Ａとの間に形成された平面視四角形状の本体部２５と、当該本体部２５から第２短端面２０Ｂへ向かって本体部２５よりも狭い幅で延びる、前記先細り部分としての延出部２６とを一体的に有している。この実施形態では、電極領域２４が半導体積層構造２０の第２角部２０Ｆに形成されるように、延出部２６は、第４角部２０Ｈに配置されており、半導体積層構造２０の長辺に沿って本体部２５の側面２５Ａと面一に連続する（段差なく連続する）側面２６Ａを有している。

ｎ側電極１８は、電極領域２４（第２角部２０Ｆ）に１つ配置されている。ｎ側電極１８は、この実施形態では、平面視円形状に形成されている。
また、ｎ側電極１８は、この実施形態では、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されている。たとえば、ｎ側電極１８は、（基板１４側）Ｔｉ／Ａｕ／Ｍｏ／Ａｕで示される積層構造であってもよい。また、ｎ側電極１８は、構造部２１の上面２１Ａよりも低い高さ位置に上面１８Ａを有している。これにより、上面２１Ａに対して、ｎ側電極１８の上面１８Ａは相対的に低い位置にあり、ｐ側電極１９の上面１９Ａは相対的に高い位置にあり、上面１８Ａと上面１９Ａとの間に高低差が設けられている。たとえば、ｎ側電極１８の厚さは、１．０μｍ～４．０μｍである。

ｐ側電極１９は、構造部２１の上面２１Ａにおいて、半導体積層構造２０の第１角部２０Ｅに１つ配置されている。ｐ側電極１９は、この実施形態では、平面視円形状に形成されている。
また、ｐ側電極１９は、この実施形態では、ＡｕまたはＡｕを含む合金で構成されている。たとえば、ｐ側電極１９は、（基板１４側）Ｔｉ／Ａｕ／Ｍｏ／Ａｕで示される積層構造であってもよい。また、ｐ側電極１９の厚さは、たとえば、１．０μｍ～４．０μｍである。

このように、この半導体発光素子５では、ｎ側電極１８およびｐ側電極１９が、互いに対角関係となるように配置されている。
また、半導体発光素子５の半導体積層構造２０には、構造部２１から分離して配置され、構造部２１と同じ積層構造を有する第１積層部２７、第２積層部２８、第３積層部２９および第４積層部３０が形成されている。すなわち、第１～第４積層部２７～３０は、半導体積層構造２０と同様に、基板１４側から順に、ｎ型半導体層１５、発光層１６およびｐ型半導体層１７が順に積層されてなる構造を有している。

より具体的には、第１積層部２７は、本発明のリーク防止構造の一例として構成されており、第１角部２０Ｅにおいて、第１短端面２０Ａ側およびこれに直交する第１長端面２０Ｃ側の両側からｐ側電極１９を挟むように、平面視Ｌ字状に形成されている。つまり、第１短端面２０Ａに沿う第１直線部３１と、第１長端面２０Ｃに沿う第２直線部３２とを一体的に含む壁状の第１積層部２７が、構造部２１の角部を２方向から取り囲んでいる。

さらに、この実施形態では、第１積層部２７は、基板１４と面一な半導体積層構造２０の端面２０Ａ，２０Ｃの一部を構成するように形成されている。つまり、半導体積層構造２０の第１角部２０Ｅにおいて、第１短端面２０Ａは第１直線部３１の端面で構成されており、第１長端面２０Ｃは第２直線部３２の端面で構成されている。
また、この実施形態では、図２に示すＸ方向に沿って、後述するｐ側ボンディングワイヤ３６がｐ側電極１９に接続される。したがって、第１積層部２７の第１直線部３１は、第１長端面２０Ｃを基準にして、Ｘ方向に直交するＹ方向におけるｐ側電極１９の端部よりも第２長端面２０Ｄ側に端部を有するように、その長さが設定されることが好ましい。これにより、Ｘ方向に沿ってどの方向からｐ側ボンディングワイヤ３６がｐ側電極１９に接続されても、当該ｐ側ボンディングワイヤ３６がｎ型半導体層１５に接触することを確実に防止することができる。

第２積層部２８は、第２角部２０Ｆにおいて、ｎ側電極１８から離れて配置され、第２短端面２０Ｂと第２長端面２０Ｄとの交点部を構成する平面視ドット状に形成されている。つまり、第２積層部２８は、第２短端面２０Ｂと第２長端面２０Ｄとの交点部において、基板１４と面一な半導体積層構造２０の端面２０Ｂ，２０Ｄの一部を構成するように形成されている。

第３積層部２９は、第３角部２０Ｇにおいて、半導体積層構造２０の第２長端面２０Ｄに沿うライン状に形成されている。この第３積層部２９の長さは、第１積層部２７の第２直線部３２の長さと同じである。さらに、この実施形態では、第３積層部２９は、基板１４と面一な半導体積層構造２０の第２長端面２０Ｄの一部を構成するように形成されている。

第４積層部３０は、第４角部２０Ｈにおいて、半導体積層構造２０の第２短端面２０Ｂに沿うライン状に形成されている。この第４積層部３０の長さは、第１積層部２７の第１直線部３１の長さと同じである。さらに、この実施形態では、第４積層部３０は、基板１４と面一な半導体積層構造２０の第２短端面２０Ｂの一部を構成するように形成されている。

また、半導体積層構造２０の最表面には、図３に示すように、絶縁膜３３が形成されている。絶縁膜３３は、たとえば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の絶縁材料からなる。絶縁膜３３は、ｐ側電極１９を覆うと共に、構造部２１の壁面２２を介して、構造部２１の上面２１Ａと段部２３の上面２３Ａとの間に跨るように形成されている。この実施形態では、前述の第１～第４積層部２７～３０が形成された領域において、絶縁膜３３の端縁３４は、第１～第４積層部２７～３０の内壁面（図３では、第１積層部２７の内壁面２７Ａのみ示している。）よりも内側に配置されている。つまり、第１～第４積層部２７～３０は絶縁膜３３で覆われておらず、第１～第４積層部２７～３０の各ｐ型半導体層１７は露出している。また、絶縁膜３３のｐ側電極１９を覆う部分には、ｐ側電極１９の上面１９Ａの一部をパッドとして露出させる開口３５が形成されている。また、絶縁膜３３の厚さは、たとえば、１０００Å～２００００Å（好ましくは、４５００Å～５５００Å）である。

そして、半導体発光素子５のｐ側電極１９およびｎ側電極１８は、それぞれ、ｐ側ボンディングワイヤ３６およびｎ側ボンディングワイヤ３７によって、基材２上のｐ側配線３およびｎ側配線４に接続されている。各ボンディングワイヤ３６，３７は、たとえばＡｕワイヤからなり、たとえば、１５μｍ～３５μｍの径を有している。
ｐ側ボンディングワイヤ３６は、図１に示すように、ｐ側配線３にボールボンド部３８を有し、ｐ側電極１９にウェッジボンド部３９を有しており、ボールボンド部３８とウェッジボンド部３９との間のワイヤ部がループ状に形成されていない。つまり、ｐ側ボンディングワイヤ３６は、図１に示す断面視において、ｐ側電極１９に対してほぼ鉛直上方に延び、放物線を描くようにｐ側配線３に延びるようなループ状ではなく、ｐ側電極１９上のウェッジボンド部３９から低い傾斜角度で側方に延び、ボールボンド部３８に至っている。図３に示すように、たとえば、ｐ側電極１９の上面１９Ａに対するｐ側ボンディングワイヤ３６の傾斜角度θ_２は、５°～４５°（好ましくは、１０°～１５°）であり、ｐ側電極１９の上面１９Ａからｐ側ボンディングワイヤ３６の頂部までの高さＨ_１は、たとえば、５０μｍ～２００μｍ（好ましくは、１００μｍ～１５０μｍである。これにより、半導体積層構造２０の上方へのｐ側ボンディングワイヤ３６の膨出量を低く抑えることができるので、半導体発光装置１（パッケージ）の低背化を達成することができる。

また、ｐ側ボンディングワイヤ３６は、ボールボンド部３８とウェッジボンド部３９との間に、下方へ膨出するように凹む凹部４０を有している。この凹部４０は、後述する樹脂の重み等によって形成されるものである。
また、図２に破線で示すように、ｐ側ボンディングワイヤ３６は、第１積層部２７を超えるように、半導体発光素子５の上方領域とその周辺領域との間を跨っている。つまり、半導体発光素子５の周縁部においては、ｐ側ボンディングワイヤ３６と、第１積層部２７のｐ型半導体層１７とが上下方向に対向している。なお、図２では、ｐ側ボンディングワイヤ３６が第１積層部２７の第１直線部３１を超える場合を示しているが、むろん、ｐ側ボンディングワイヤ３６は、第１積層部２７の第２直線部３２を超えるように配置されていてもよい。

ｎ側ボンディングワイヤ３７は、図１に示すように、ｎ側配線４にボールボンド部４１を有し、ｎ側電極１８にウェッジボンド部４２を有しており、ボールボンド部４１とウェッジボンド部４２との間のワイヤ部がループ状に形成されていない。つまり、ｎ側ボンディングワイヤ３７は、図１に示す断面視において、ｎ側電極１８に対してほぼ鉛直上方に延び、放物線を描くようにｎ側配線４に延びるようなループ状ではなく、ｎ側電極１８上のウェッジボンド部４２から低い傾斜角度で側方に延び、ボールボンド部４１に至っている。つまり、図３に示したｐ側ボンディングワイヤ３６の形態と同じである。

また、ｎ側ボンディングワイヤ３７は、ボールボンド部４１とウェッジボンド部４２との間に、下方へ膨出するように凹む凹部４３を有している。この凹部４３は、後述する樹脂の重み等によって形成されるものである。
また、図２に破線で示すように、ｎ側ボンディングワイヤ３７は、第２積層部２８と第４積層部３０との間を超えるように、半導体発光素子５の上方領域とその周辺領域との間を跨っている。つまり、半導体発光素子５の周縁部においては、ｎ側ボンディングワイヤ３７と、電極領域２４のｎ型半導体層１５とが上下方向に対向している。図２では、ｎ側ボンディングワイヤ３７が第２積層部２８と第４積層部３０との間を超える場合を示しているが、むろん、ｎ側ボンディングワイヤ３７は、第２積層部２８と第３積層部２９との間を超えるように配置されていてもよい。

なお、ｎ側ボンディングワイヤ３７は、図２に一点鎖線で示すように第４積層部３０を超えるように、半導体発光素子５の上方領域とその周辺領域との間を跨っていてもよいし、第２積層部２８を超えていてもよい。この場合、ｎ側ボンディングワイヤ３７がこれら積層部２８，３０のｐ型半導体層１７に接近し、場合によっては接触することがある。しかしながら、当該ｐ型半導体層１７は、その下方のｎ型半導体層１５を介して、構造部２１のｐ型半導体層１７と分離されている。そのため、たとえｎ側ボンディングワイヤ３７が積層部２８，３０のｐ型半導体層１７に接触しても、この接触に起因して半導体発光素子５にリークが発生することはない。

封止樹脂６は、たとえばシリコーン樹脂等の透光性樹脂からなり、半導体発光素子５、ボンディングワイヤ３６，３７、ｐ側配線３（一部）およびｎ側配線４（一部）を覆うように、基材２上に設けられている。封止樹脂６は、この実施形態では、基材２の長手方向両側に傾斜面４４，４４を有する、側面視等脚台形状に形成されている。また、封止樹脂６の高さＨ_２（基材２の上面から封止樹脂６の上面までの高さ）は、たとえば、１００μｍ～２００μｍ（好ましくは、１００μｍ～１５０μｍ）である。

図４～図１２は、半導体発光装置１の製造工程の一部を工程順に示す図である。図４～図１２では、各工程の説明を分かりやすくするために、各工程に合わせた平面図もしくは断面図を提供している。また、図４～図１２の各図において、図面の明瞭化のため、説明にあたって特に必要でない参照符号については省略している。したがって、図１～図３に示した参照符号が、図４～図１２に示されていない場合があり、また、図４～図１２のいくつかの図で示した参照符号が、図４～図１２の他の図で示されていない場合がある。

半導体発光装置１を製造するには、半導体発光素子５が製造される。たとえば、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、ウエハ状態の基板１４が準備される。ウエハ状態の基板１４には、破線で示すように、半導体発光素子５が１つずつ形成される素子領域４５を分割する境界ライン４６が設定されている。図４Ａおよび図４Ｂでは、それぞれ、４つの素子領域４５および２つの素子領域４５のみが示されているが、実際には、ウエハ状態の基板１４に多数の素子領域４５が形成されることとなる。

そして、基板１４上に、いわゆるエピタキシャル成長（たとえば、気相エピタキシャル成長（VPE：Vapor Phase Epitaxy）、液相エピタキシャル成長（LPE：Liquid Phase Epitaxy）、固相エピタキシャル成長（SPE：Solid Phase Epitaxy）、分子線エピタキシャル成長（MBE：Molecular Beam Epitaxy）等）で、ｎ型半導体層１５、発光層１６およびｐ型半導体層１７をこの順で積層することによって、半導体積層構造２０が形成される。

次に、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、半導体積層構造２０の一部が選択的に除去される。たとえば、半導体積層構造２０の表面から、ｐ型半導体層１７、発光層１６およびｎ型半導体層１５の一部が半導体積層構造２０の全周に亘ってエッチング除去される。これにより、構造部２１が形成されると共に、構造部２１の周囲に、ｎ型半導体層１５、発光層１６およびｐ型半導体層１７の構造からなる積層部４７が形成される。積層部４７は、図５Ａに示すように、互いに隣り合う素子領域４５の境界ライン４６を跨ぐように形成される。より具体的には、格子状に形成された境界ライン４６の第１方向（図５ＡのＹ方向）に沿って境界ライン４６に重なる第１直線部４８と、当該第１方向に直交する第２方向（図５ＡのＸ方向）に沿って境界ライン４６に重なる第２直線部４９とを一体的に含む平面視Ｌ字状に形成される。これにより、積層部４７は、格子状の境界ライン４６の交点５０に対して、左下の第１の素子領域４５（Ａ）、当該第１の素子領域４５（Ａ）と対角関係にある右上の第２の素子領域４５（Ｂ）、右下の第３の素子領域４５（Ｃ）および当該第３の素子領域４５（Ｃ）と対角関係にある左上の第４の素子領域４５（Ｄ）に跨って形成される。

次に、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、たとえばスパッタ法で電極材料が堆積され、当該電極材料がパターニングされることによって、ｎ側電極１８およびｐ側電極１９が形成される。
次に、図７に示すように、たとえばＣＶＤ法によって、半導体積層構造２０の最表面全体に絶縁膜３３が形成される。

次に、図８に示すように、絶縁膜３３が選択的にエッチングされることによって、ｐ側電極１９を露出させる開口３５が形成されると共に、積層部４７を覆っていた絶縁膜３３の部分も除去される。これにより、絶縁膜３３の端縁３４が、積層部４７の内壁面よりも内側に配置されることとなる。
次に、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、基板１４の裏面側から、境界ライン４６に沿ってスクライブ加工を施される。スクライブ加工は、レーザ加工機（レーザスクライバ）によって行ってもよいし、ダイヤモンドスクライバによって行ってもよい。スクライブ加工によって、基板１４には、境界ライン４６に沿って、連続した端面加工痕５１が形成されることになる。次に、基板１４の表面側から、境界ライン４６に沿ってブレード５２（たとえばセラミックブレード）をあてがって、基板１４に外力が加えられる。これにより、基板１４は、端面加工痕５１に沿って劈開される。

こうして、図２に示した半導体積層構造２０の短端面２０Ａ，２０Ｂおよび長端面２０Ｃ，２０Ｄが形成され、個々の半導体発光素子５が得られる。４つの素子領域４５に跨る積層部４７は、この劈開時に、各素子領域４５（Ａ）～（Ｄ）に残るように４分割される。具体的には、第１の素子領域４５（Ａ）内の部分が、図２の第１積層部２７として残り、第２の素子領域４５（Ｂ）内の部分が、図２の第２積層部２８として残り、第３の素子領域４５（Ｃ）内の部分が、図２の第３積層部２９として残り、第４の素子領域４５（Ｄ）内の部分が、図２の第４積層部３０として残る。

次に、図１０に示すように、半導体発光素子５が、ダイアタッチ剤等を介して、基材２にダイボンディングされる。
次に、図１１に示すように、ｐ側ボンディングワイヤ３６およびｎ側ボンディングワイヤ３７のボンディング工程が行われる。たとえば、ｐ側ボンディングワイヤ３６のボンディング工程では、まず、キャピラリに形成されたボールを、ｐ側配線３に超音波振動を印加しながら押し付けることによって、ｐ側配線３にボールボンド部３８が形成される。次に、ボールボンド部３８が形成されたワイヤをキャピラリで保持した状態で、ｐ側電極１９まで延ばし、ｐ側電極１９上において、当該ワイヤに、超音波振動を印加しながらキャピラリを押し付けることによって切断し、ウェッジボンド部３９が形成される。ｎ側ボンディングワイヤ３７も、同様の工程で形成される。

次に、図１２に示すように、半導体発光素子５、ボンディングワイヤ３６，３７、ｐ側配線３（一部）およびｎ側配線４（一部）を覆うように、基材２上に封止樹脂６が形成される。この際、樹脂の流れや重みによってボンディングワイヤ３６，３７が下方に押されるワイヤ流れが生じる。ボンディングワイヤ３６，３７の凹部４０，４３は、このワイヤ流れによって形成される。以上の工程を経て、半導体発光装置１が得られる。

この半導体発光装置１によれば、図２に示すように、ｐ側電極１９の周囲に、上面がｐ型半導体層１７からなるリーク防止構造としての第１積層部２７が形成されている。これにより、ｐ側電極１９に接続されたｐ側ボンディングワイヤ３６がワイヤ流れ等によって変形しても、第１積層部２７に接触させることで、段部２３に露出したｎ型半導体層１５とｐ側ボンディングワイヤ３６との接触を防止することができる。その結果、ｐ側ボンディングワイヤ３６と半導体積層構造２０との接触によるリーク電流の発生を防止することができる。

このようなｐ側ボンディングワイヤ３６の接触によるリークを防止することは、段部２３の上面を絶縁膜で覆うことでも達成し得る。しかしながら、図９Ａおよび図９Ｂに示したように、ブレーキング工程によって基板１４を劈開して半導体発光素子５を得る場合には、劈開時に当該絶縁膜が剥がれるおそれがある。これに対し、この実施形態の半導体発光素子５では、ｎ型半導体層１５、発光層１６およびｐ型半導体層１７が互いの結晶として結合しているため、当該ブレーキング工程によって剥がれることがない。よって、リーク防止構造を確実に残すことができる。

また、図３に示すように、ｐ側ボンディングワイヤ３６を第１積層部２７に接触させておけば、ｐ側ボンディングワイヤ３６の頂部までの高さＨ_１を小さくできるので、半導体発光装置１をより一層低背化することができる。なお、ｐ側ボンディングワイヤ３６と第１積層部２７との接触は、半導体発光装置１の製造時に発生していなくても、たとえば、半導体発光装置１の実装時のリフロー熱によって発生することがある。封止樹脂６のような樹脂材と、ｐ側ボンディングワイヤ３６のような金属材とでは、互いに線膨張係数が異なるためである。

図１３～図１８は、半導体発光素子５のリーク防止構造（第１積層部２７）の変形例を示す図である。
図１～図３では、第１積層部２７は、基板１４と面一な半導体積層構造２０の端面２０Ａ，２０Ｃの一部を構成するように、平面視Ｌ字状に形成されていた。
これに対し、図１３に示すように、第１積層部２７は、基板１４と面一な半導体積層構造２０の全ての端面２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを構成するように、平面視四角環状に形成されていてもよい。

また、図１４～図１６に示すように、第１積層部２７は、半導体積層構造２０の端面２０Ａ，２０Ｃから半導体積層構造２０の内方領域に離れた領域において、ｐ側電極１９の周囲にのみ選択的に形成されていてもよい。この場合、図１４に示すように、平面視Ｌ字状に形成されていてもよいし、図１５に示すように、第１短端面２０Ａと第１長端面２０Ｃとの交点部で、第１直線部３１と第２直線部３２とが分断されていてもよい。また、図１６に示すように、構造部２１を取り囲む平面視環状に形成されていてもよい。

また、第１積層部２７は、前述のように、半導体積層構造２０の端面２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄに沿うライン状に形成されている必要はない。
たとえば、図１７および図１８に示すように、第１積層部２７は、半導体積層構造２０の端面２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄに沿って配列された複数のドット状に形成されていてもよい。この場合、図１７に示すように、ｐ側電極１９の周囲にのみ平面視Ｌ字状で配列されていてもよいし、図１８に示すように、構造部２１を取り囲む平面視環状に配列されていてもよい。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の実施形態では、第１積層部２７のｐ型半導体層１７が露出していたが、当該ｐ型半導体層１７は、絶縁膜３３で覆われていてもよい。
また、たとえば、半導体発光装置１の各半導体部分の導電型を反転した構成が採用されてもよい。たとえば、半導体発光装置１において、ｐ型の部分がｎ型であり、ｎ型の部分がｐ型であってもよい。その場合、ｐ側配線３およびｎ側配線４は、それぞれ、ｎ側配線およびｐ側配線と称されてもよく、ｐ側電極１９およびｎ側電極１８は、それぞれ、ｎ側電極およびｐ側電極と称されてもよい。

本発明の半導体発光装置は、たとえば、小型携帯電子機器、医療機器等、低背化した半導体発光装置が要求されるデバイスに好適に使用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
たとえば、前述の図面に基づいた実施形態より抽出される本発明の一実施形態に係る半導体発光装置は、基板と、前記基板上に順に積層された第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層を含み、前記第２導電型半導体層から前記発光層を介して前記第１導電型半導体層に至る壁面を有する構造部と、前記構造部の周囲に配置され、前記第１導電型半導体層が露出する上面を有する第１部分とを含む半導体積層構造と、前記構造部の上面に配置された第２電極と、前記半導体積層構造の第１部分の前記上面に配置された第１電極とを含み、前記半導体積層構造は、前記第２電極の周囲において前記構造部から分離して配置され、前記第１導電型半導体層、前記発光層および前記第２導電型半導体層の積層構造からなる第１積層部を含む。

この構成によれば、第２電極の周囲に、上面が第２導電型半導体層からなる第１積層部が形成されている。これにより、第２電極に接続されたボンディングワイヤがワイヤ流れ等によって変形しても、第１積層部に接触させることで、半導体積層構造の第１部分に露出した第１導電型半導体層とボンディングワイヤとの接触を防止することができる。その結果、ボンディングワイヤと半導体積層構造との接触によるリーク電流の発生を防止することができる。よって、従来に比べて、より信頼性の高い半導体発光装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記第１積層部は、前記半導体積層構造の端面に沿うライン状に形成されていてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記第１積層部は、前記基板の端面と面一な前記半導体積層構造の端面の一部を構成するように形成されていてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記第１積層部は、前記半導体積層構造の端面に沿って配列された複数のドット状に形成されていてもよい。

本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記第１積層部は、前記半導体積層構造の端面に沿って、前記半導体積層構造の全周にわたって形成されていてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記第１積層部は、前記半導体積層構造の端面から前記半導体積層構造の内方領域に離れた領域において、前記第２電極の周囲にのみ選択的に形成されていてもよい。

本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記半導体積層構造は、平面視四角形状に形成され、互いに対角関係となる第１角部と第２角部、および互いに対角関係となる第３角部と第４角部を有し、前記第２電極が、前記第１角部に配置されており、前記第１電極が、前記第２角部に配置されており、前記第１積層部は、前記第１角部において、前記基板の端面と面一な前記半導体積層構造の端面の一部を構成し、前記第２電極を取り囲むように形成されており、前記半導体積層構造は、前記第１積層部と同じ積層構造からなり、前記第２角部、前記第３角部および前記第４角部のそれぞれにおいて、前記第１積層部とは分離されて配置された、第２積層部、第３積層部および第４積層部を含んでいてもよい。

本発明の一実施形態に係る半導体発光装置は、前記構造部の前記壁面を介して、前記構造部の前記上面と前記第１部分の前記上面との間に跨るように形成された絶縁膜をさらに含んでいてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記絶縁膜は、前記半導体積層構造の端面から前記半導体積層構造の内方領域に離れた位置に端縁を有していてもよい。

本発明の一実施形態に係る半導体発光装置は、前記基板を支持し、第２配線および第１配線を有する基材と、前記第１積層部を超えるように配置され、前記第２配線にボールボンド部を有し、前記第２電極にウェッジボンド部を有するボンディングワイヤと、前記基材、前記基板、前記半導体積層構造および前記ボンディングワイヤを封止する封止樹脂とを含んでいてもよい。

この構成によれば、ボンディングワイヤが、第２配線に比べて相対的に高い位置にある第２電極にウェッジボンド部を有しているため、ボンディングワイヤにループが形成されていない。そのため、パッケージの低背化を達成することができる。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記封止樹脂の高さが、１５０μｍ～２００μｍであってもよい。

本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記基板が、８０μｍ～１００μｍの厚さを有し、前記半導体積層構造が、前記第１導電型半導体層、前記発光層および前記第２導電型半導体層のトータルで５μｍ～１０μｍの厚さを有していてもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記構造部の前記壁面は、前記第１部分の前記上面に対して４５°～９０°の角度で傾斜していてもよい。

本発明の一実施形態に係る半導体発光装置では、前記基板は、サファイア基板を含んでいてもよい。

１ 半導体発光装置
２ 基材
３ ｐ側配線
４ ｎ側配線
５ 半導体発光素子
６ 封止樹脂
１４ 基板
１５ ｎ型半導体層
１６ 発光層
１７ ｐ型半導体層
１８ ｎ側電極
１９ ｐ側電極
２０ 半導体積層構造
２０Ａ 第１短端面
２０Ｂ 第２短端面
２０Ｃ 第１長端面
２０Ｄ 第２長端面
２０Ｅ 第１角部
２０Ｆ 第２角部
２０Ｇ 第３角部
２０Ｈ 第４角部
２１ 構造部
２１Ａ 上面
２２ 壁面
２３ 段部
２３Ａ 上面
２７ 第１積層部
２８ 第２積層部
２９ 第３積層部
３０ 第４積層部
３１ 第１直線部
３２ 第２直線部
３３ 絶縁膜
３４ 端縁
３６ ｐ側ボンディングワイヤ
３８ ボールボンド部
３９ ウェッジボンド部

Claims (18)

1. 基板と、
   前記基板上に順に積層された第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層を含み、前記第２導電型半導体層から前記発光層を介して前記第１導電型半導体層に至る壁面を有する構造部と、前記構造部の周囲に配置され、前記第１導電型半導体層が露出する上面を有する第１部分とを含む半導体積層構造と、
   前記構造部の上面に配置された第２電極と、
   前記半導体積層構造の第１部分の前記上面に配置された第１電極とを含み、
   前記半導体積層構造は、前記第２電極の周囲において前記構造部から分離して配置され、前記第１導電型半導体層、前記発光層および前記第２導電型半導体層の積層構造からなる第１積層部を含み、
   前記第１積層部は、前記半導体積層構造の端面に沿うライン状に形成されており、かつ前記基板の端面と面一な前記半導体積層構造の端面の一部を構成するように形成されている、半導体発光装置。
2. 前記第１積層部は、前記半導体積層構造の端面に沿って、前記半導体積層構造の全周にわたって形成されている、請求項１に記載の半導体発光装置。
3. 前記半導体積層構造は、平面視四角形状に形成され、互いに対角関係となる第１角部と第２角部、および互いに対角関係となる第３角部と第４角部を有し、
   前記第２電極が、前記第１角部に配置されており、
   前記第１電極が、前記第２角部に配置されており、
   前記第１積層部は、前記第１角部において、前記基板の端面と面一な前記半導体積層構造の端面の一部を構成し、前記第２電極を取り囲むように形成されており、
   前記半導体積層構造は、前記第１積層部と同じ積層構造からなり、前記第２角部、前記第３角部および前記第４角部のそれぞれにおいて、前記第１積層部とは分離されて配置された、第２積層部、第３積層部および第４積層部を含む、請求項１に記載の半導体発光装置。
4. 基板と、
   前記基板上に順に積層された第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層を含み、前記第２導電型半導体層から前記発光層を介して前記第１導電型半導体層に至る壁面を有する構造部と、前記構造部の周囲に配置され、前記第１導電型半導体層が露出する上面を有する第１部分とを含む半導体積層構造と、
   前記構造部の上面に配置された第２電極と、
   前記半導体積層構造の第１部分の前記上面に配置された第１電極とを含み、
   前記半導体積層構造は、前記第２電極の周囲において前記構造部から分離して配置され、前記第１導電型半導体層、前記発光層および前記第２導電型半導体層の積層構造からなる第１積層部を含み、
   前記第１積層部は、前記半導体積層構造の端面から前記半導体積層構造の内方領域に離れた領域において、前記第２電極の周囲にのみ選択的に形成されている、半導体発光装置。
5. 基板と、
   前記基板上に順に積層された第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層を含み、前記第２導電型半導体層から前記発光層を介して前記第１導電型半導体層に至る壁面を有する構造部と、前記構造部の周囲に配置され、前記第１導電型半導体層が露出する上面を有する第１部分とを含む半導体積層構造と、
   前記構造部の上面に配置された第２電極と、
   前記半導体積層構造の第１部分の前記上面に配置された第１電極とを含み、
   前記半導体積層構造は、前記第２電極の周囲において前記構造部から分離して配置され、前記第１導電型半導体層、前記発光層および前記第２導電型半導体層の積層構造からなる第１積層部を含み、
   前記半導体積層構造は、平面視四角形状に形成され、互いに対角関係となる第１角部と第２角部、および互いに対角関係となる第３角部と第４角部を有し、
   前記第２電極が、前記第１角部に配置されており、
   前記第１電極が、前記第２角部に配置されており、
   前記第１積層部は、前記第１角部において、前記基板の端面と面一な前記半導体積層構造の端面の一部を構成し、前記第２電極を取り囲むように形成されており、
   前記半導体積層構造は、前記第１積層部と同じ積層構造からなり、前記第２角部、前記第３角部および前記第４角部のそれぞれにおいて、前記第１積層部とは分離されて配置された、第２積層部、第３積層部および第４積層部を含む、半導体発光装置。
6. 前記第１積層部は、前記半導体積層構造の端面に沿うライン状に形成されている、請求項４または５に記載の半導体発光装置。
7. 前記第１積層部は、前記半導体積層構造の端面に沿って配列された複数のドット状に形成されている、請求項４に記載の半導体発光装置。
8. 前記構造部の前記壁面を介して、前記構造部の前記上面と前記半導体積層構造の第１部分の前記上面との間に跨るように形成された絶縁膜をさらに含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
9. 基板と、
   前記基板上に順に積層された第１導電型半導体層、発光層および第２導電型半導体層を含み、前記第２導電型半導体層から前記発光層を介して前記第１導電型半導体層に至る壁面を有する構造部と、前記構造部の周囲に配置され、前記第１導電型半導体層が露出する上面を有する第１部分とを含む半導体積層構造と、
   前記構造部の上面に配置された第２電極と、
   前記半導体積層構造の第１部分の前記上面に配置された第１電極とを含み、
   前記半導体積層構造は、前記第２電極の周囲において前記構造部から分離して配置され、前記第１導電型半導体層、前記発光層および前記第２導電型半導体層の積層構造からなる第１積層部を含み、
   前記構造部の前記壁面を介して、前記構造部の前記上面と前記半導体積層構造の第１部分の前記上面との間に跨るように形成された絶縁膜をさらに含む、半導体発光装置。
10. 前記第１積層部は、前記半導体積層構造の端面に沿うライン状に形成されている、請求項９に記載の半導体発光装置。
11. 前記第１積層部は、前記半導体積層構造の端面に沿って配列された複数のドット状に形成されている、請求項９に記載の半導体発光装置。
12. 前記第１積層部は、前記半導体積層構造の端面に沿って、前記半導体積層構造の全周にわたって形成されている、請求項９～１１のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
13. 前記絶縁膜は、前記半導体積層構造の端面から前記半導体積層構造の内方領域に離れた位置に端縁を有している、請求項８～１２のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
14. 前記基板を支持し、第２配線および第１配線を有する基材と、
    前記第１積層部を超えるように配置され、前記第２配線にボールボンド部を有し、前記第２電極にウェッジボンド部を有するボンディングワイヤと、
    前記基材、前記基板、前記半導体積層構造および前記ボンディングワイヤを封止する封止樹脂とを含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
15. 前記封止樹脂の高さが、１５０μｍ～２００μｍである、請求項１４に記載の半導体発光装置。
16. 前記基板が、８０μｍ～１００μｍの厚さを有し、
    前記半導体積層構造が、前記第１導電型半導体層、前記発光層および前記第２導電型半導体層のトータルで５μｍ～１０μｍの厚さを有している、請求項１４または１５に記載の半導体発光装置。
17. 前記構造部の前記壁面は、前記半導体積層構造の第１部分の前記上面に対して４５°～９０°の角度で傾斜している、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の半導体発光装置。
18. 前記基板は、サファイア基板を含む、請求項１～１７のいずれか一項に記載の半導体発光装置。

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