JP2008060167A - 半導体発光素子の製造方法及び半導体発光素子、並びにそれを用いた発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板裏面に設けるメタライズ層を好適に、所望形状に画設でき、高出力・高効率の発光素子・装置を得る。
【解決手段】 半導体発光素子100の製造方法であって、基板10の第１主面上に半導体を形成して、発光素子構造20を設ける工程と、基板10の第２主面上に反射層51を含む積層構造体50を設ける工程と、を具備し、積層構造体50にレーザ光を照射して、該構造体の上層52を一部除去し、積層構造体の上層52を発光素子100に対応して画定する上層除去工程と、上層除去工程により上層52から露出された下層51の露出部51eにレーザ光を照射して、下層51に含まれる前記反射層の一部と、下層露出部51eに位置する基板の深さ方向一部と、を除去して、積層構造体50から露出された基板領域に割溝61を設ける下層除去工程と、を具備する半導体発光素子の製造方法。
【選択図】図２Ｄ

Description

基板上に半導体の発光素子構造を有し、基板裏面に反射層などの積層構造体を有する発光素子の製造方法及びその発光素子、発光装置において、その積層構造体が所望形状の画設し、発光素子の光取り出しが向上された発光素子の製造方法及びその発光素子、発光装置に関する。

従来の半導体発光素子は、素子の発光を効率的に素子外部に取り出すために、光取り出し面と、該光取り出し面に光を集めるための光反射面をその構造面に備えた発光素子が提案されている。

特開２００５−３４０３６５号公報 特開２００５−０６４４２６号公報 特開２００４−２２８２９０号公報 特開２００４−０３１５２６号公報 特開２００３−３３８４６８号公報

各文献には、それぞれ、レーザ加工（レーザスクライブ）により様々な加工方法が提案されており、（１）［文献１］配線基板の配線層の画定にレーザ加工を用いることが開示されており、（２）［文献３〜５］半導体層側から基板にレーザ加工すること、（３）［文献２，４］裏面側からレーザ照射するもの、（４）［文献３］半導体層、その他の層と基板とを同時に加工するもの、などがある。

他方、図３に示すように、基板及び／又は半導体層が、レーザ光を透過可能な材料であると、その加工深さの制御性に難があり、特に、金属層など遮光する性質のものと、同時に加工する場合には、照射時間の一部時間内で、金属層が融除され、残った時間は基板にレーザ光が照射されるが、この際に、基板及び半導体層が晒されて、損傷を受ける場合があり、特に半導体層の損傷は深刻な問題を引き起こす。一方で、反射層、接着層を、所望形状に画設すること、それぞれ異なる形状とすること、は、製造工程が複雑となり、工数が多くなり、製造上の難がある。

また、発光素子においては、素子構造、基板側に設けられる反射層、実装基体への接着層は、発光素子の発光出力などの光特性、放熱性・耐性などの熱特性、実装時の信頼性、さらには素子及び発光装置の信頼性などに影響する。各特性の高い発光素子及び発光装置であることが、高出力用、例えば照明用、として優れたものとなる。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、製造方法においては反射層などの基板裏面の積層体を容易に所望形状に画定し、発光素子及び発光素子において、発光特性、放熱特性、信頼性などに優れたものを得ることができる。

本発明の第１の態様に係る発光素子の製造方法は、基板の第１主面上に半導体を形成して、発光素子構造を設ける工程と、を具備し、基板の第２主面上に反射層を含む積層構造体を設ける工程と、積層構造体にレーザ光を照射して、その構造体の上層を一部除去し、積層構造体の上層を前記発光素子に対応して画定する上層除去工程と、上層除去工程により上層から露出された下層の露出部にレーザ光を照射して、下層に含まれる前記反射層の一部と、下層露出部に位置する基板の深さ方向一部と、を除去して、積層構造体から露出された基板領域に割溝を設ける下層除去工程と、を具備する。

本発明では、基板裏面の積層構造体に対して、先ず上層側をレーザ加工して、一部除去、上層部のパターニングをして、続いて、露出した下層と共に、基板を同時にレーザ加工により除去して、パターニングされる。従って、上層・下層部とで異なる形状に画設された積層構造体を形成すると共に、基板に割溝を設けることで、フォトリソグラフィーなどの工数の多い方法を用いずに、好適な積層構造体のパターニングをなし得る。

前記第１の態様に係る他の形態としては、（１）基板の割溝形成後に、割溝に沿って基板を分割する工程を具備する、（２）上層除去工程における照射レーザ光の光密度が、下層除去工程における光密度より小さい、（３）上層除去工程におけるレーザ光の照射面積が、下層除去工程における照射面積より大きい、（４）断面において、前記上層より前記下層が幅広である、（５）下層から露出された基板露出領域が、前記基板割溝の第２主面における開口幅に比して略同一若しくは幅広である、（６）基板及び半導体発光素子構造が、レーザ光に対して透光性を有する、（７）積層構造体が、上層側が厚く、下層側が薄く、互いに異なる材料若しくは組成である、などがある。

基板に設けた割溝に沿って割ることで、所望形状の積層構造体を有する発光素子をえることができ、上層・下層の加工において、各々異なる光密度でレーザ光照射すること、特に下層加工時に高密度で加工することで、同時に基板の溝形成を可能とし、照射面積を上層・下層加工時において、異なるようにすることで、所望の加工（除去）形状、幅で積層構造体を画定することができる。また、上層を下層より幅広な形状とすることで、好適なレーザ加工とできる。さらに、これらレーザ加工（上層・下層除去工程）によって、半導体及び基板が、レーザ光に対して透過性を有する場合に、基板、半導体にレーザ光によって、損傷することを防ぐことができる。また、下層除去によって、下層から露出された基板露出領域の溝の幅を、下層の除去幅と略同じかそれより小さくすることで、好適な基板分割が可能となる。

加えて、発光素子において、接着層となる上層側と、反射層及び第１放熱層となる下層側を異なる形状、好ましくは下層側を幅広とすることで、好適な光反射構造にでき、また放熱性、実装性、発光特性、封止部材・光変換部材との好適な組合せに優れた構造とできる。

また、積層構造体の上層側と、その下層側及び基板の割溝とを、別々の工程で加工、パターニングすることで、以下に示す優位な点がある。レーザ加工装置において、比較的厚膜の金属層からなる積層構造体と、それとは異種材料、硬質な酸化物などの基板材料とを、同時に加工すると、図４の比較例に示すように、光透過性の基板をレーザ光が伝搬して表面側の半導体層に到達して、その半導体層に損傷を与える場合がある。それに対し、上層側を最初に除去して、所望形状、パターンとして、その上層部パターンから露出された下層露出部の一部について、下層側及び基板の深さ一部を除去することで、量産性に優れ、且つ精度良く、光反射、放熱構造の発光素子が製造できる。

また、割溝開口部と下層部からの基板露出領域が略同一であることで、基板裏面のほぼ全面に反射層を備えた発光素子とでき、発光素子構造側に好適に反射させると共に、放熱性に優れた素子とできる。

本発明の発光素子に係る態様（第２の態様）としては、基板の第１主面上に半導体発光素子構造を有し、第２主面上に反射層を含む積層構造体を有する半導体発光素子であって、積層構造体が、上層側と、該上層側から外側に延在した延在部を含む下層側とを有し、発光素子構造が、基板面に、発光構造が設けられた発光構造部と、該発光構造と異なる半導体構造部と、を有し、基板の第２主面が、積層構造体から露出された露出領域を有し、発光構造部に対向して積層構造体の下層側及び上層側が設けられていると共に、下層側延在部と基板露出領域とが、半導体構造部に対向して設けられている。図１などに示すように、発光構造部に対応して反射層などの積層構造体（上層及び下層）が設けられ、更に上層から外側に延在した下層延在部を有することで、光反射構造に優れ、放熱性に優れた発光素子とできる。

前記第２の態様に係るその他の態様として、（１）積層構造体が、前記下層側に反射層、前記上層側に接着層、をそれぞれ少なくとも有する、（２）積層構造体が、上層側に比して、下層側が幅広な断面である、（３）発光素子の周縁部に前記半導体構造部が配置され、該周縁部に対向して、前記基板露出領域及び下層延在部が配置されている、（４）発光素子が、発光素子構造の上面側に正負電極を有する、などがある。

基板第２主面の積層構造体を、例えば下層側に反射層を設けて発光素子の反射機能を持たせ、上層側に接着層を設けて実装基体との接着に用いることで、好適な反射、実装構造とできる。また、下層側を上層側より幅広とする形状であると、幅広な下層側で好適な反射、熱伝導を実現し、上層側で良好な放熱経路を形成することができ、また上層側が下層側より厚膜であることで、熱容量に優れ、実装性に優れたものとできる。さらに、下層から露出された基板露出領域が、少なくとも発光素子の周縁部であること、すなわち外周部を露出させて下層を設けること、で、基板露出領域における光取り出しに優れ、素子内部における光反射効率、放熱特性に優れた素子とできる。

また、他の態様として、その積層構造体の接着層を介して実装基体に実装した発光装置においては、好適な光取り出し、放熱特性が得られる。この発光装置の他の形態として、（１）積層構造体の接着層が、発光素子内に配置されている、（２）発光素子を被覆する封止部材を有し、封止部材が実装基体と発光素子との間で、発光素子内に延在して設けられている、（３）封止部材が発光素子の発光の一部を光変換する光変換部材を有する、などがある。上記１では接着層が素子外側へ広がらず好適な光取り出しが実現でき、上記２では封止部材が素子内部にあることで素子から封止部材へ好適な光取り出しがなされ、上記３では、多様な発光色の発光装置が得られる。

基板裏面の半導体構造のパターニングにおいて、フォトリソグラフィーなどの工数が多く、製造コストの大きな方法を用いず、またレーザ光などのように半導体層に損傷を与えることなく、パターニングできる。また、比較的厚膜の積層構造体においても、最初のレーザ加工により薄膜化した後、薄膜部と基板とを２回目のレーザ加工で薄膜部除去、基板への割溝形成ができる。

発光素子において、基板裏面のほぼ全面に反射層を設けて、基板表面の主要発熱部となる発光構造部に対向して積層構造体の下層及び上層を配置することで、光反射特性に優れ、放熱性に優れた発光素子とできる。また、発光装置において、発光素子の実装、封止に優れ、発光特性、放熱特性に優れたものとできる。

以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光素子の製造方法及び発光素子、発光装置を例示するものであって、本発明は素子の製造方法、半導体素子を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

（実施の形態１）素子の製造方法
本発明の実施の形態１に係る発明は、半導体素子に設けられる金属層などの積層膜50を所望形状に加工するものである。以下の例では、基板10の上に、窒化物半導体の発光素子構造を設け、基板の裏面側・実装側に、光反射層などの積層構造体50を設ける方法について、図１、２、３を用いて、説明する。ここで、図１は、発光素子を実装基体の上に、接着した構造を示す図であり、図１(a)は、図１(b)の平面図における断面図であり、図２Ａ〜Ｄは、本発明の製造方法の各工程を説明する断面図及び平面図であり、図３Ａ〜Ｃは本発明の製造方法の分割工程を説明する断面図である。以下に実施例の製造工程順に説明するが、一部の工程は順序が限定されるものではない。

［発光素子（半導体素子）及びその形成工程］
半導体素子として、基板上に、発光素子構造となる半導体の積層構造を設ける。例えば、基板の第１主面上に、ｎ型半導体、ｐ型半導体など、各導電型の半導体層が含まれ、発光構造25を有するものとなり、窒化物半導体では、図２Ａに示すように、サファイア基板の上に、後述の実施例のように、バッファ層などの下地層21を介して、ｎ型窒化物半導体層22、活性層（発光層）23、ｐ型窒化物半導体層24を積層して、半導体構造20を形成する。

発光素子構造としては、基本的な構造として、ｎ型半導体、ｐ型半導体など、各導電型の半導体層が含まれているもの、ｎ型半導体とｐ型半導体との界面において発光する発光領域を有する構造のものがある。上記例のように、ｎ型半導体とｐ型半導体の間に発光層、活性層を有する構造にすることが好ましい。活性層は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよく、好ましくは多重量子井戸構造である。本発明においては、半導体が活性層を有さない構造でもよく、この場合は、ｎ型半導体とｐ型半導体との界面において、発光し、発光領域となる。好ましくは、第１導電型の半導体層22、活性層23、第２導電型の半導体層24が形成され、第１導電型の半導体層が露出するように半導体層を一部除去して電極が形成されているものである。

発光素子の具体例としては、図１に示すように、基板10の第１の主面上に、発光素子構造が積層された半導体構造を有し、さらに同一面側に各導電型層22, 24の電極（ｎ電極30、ｐ電極40）がそれぞれ設けられた構造とする。この例では、第１の主面側を主な光取り出し側とする発光素子構造となる。また、上記電極形成構造においては、発光領域が残された発光構造部25と、電極などが形成される領域の非発光部の半導体構造部26と、を有した発光素子構造となる。電極形成前には、積層構造20が一部加工、除去される半導体加工の工程を具備して、所望の素子構造を形成する。ここで、図１は、実装基体80に載置された発光素子100における断面（図１(a)）と、上面（図１(b)）の概略を示す。

基板10上の半導体層20は、異種基板上では核形成層等のバッファ層を含む１〜２μｍ程度の厚さの下地層を介して、素子構造層として、１〜２μｍ程度の厚さのｎ型半導体層22、５０〜１５０ｎｍ程度の厚さの発光層23、１００〜３００ｎｍ程度の厚さのｐ型半導体層24を形成する。各層は２層以上で構成されていてもよい。

窒化物半導体として、例えば一般式Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）のものを用いることができる。窒化物半導体層の成長方法は、特に限定されないが、例示すればＭＯＶＰＥ、ＭＯＣＶＤ、ＨＶＰＥ、ＭＢＥなど、半導体、窒化物半導体の成長方法として知られている方法を用いることができる。特に、ＭＯＣＶＤは結晶性良く成長させることができるので好ましい。また、これに加えて、III族元素としてＢが一部に置換されたものを用いてもよいし、Ｖ族元素としてＮの一部をＰ、Ａｓで置換されたものを用いてもよい。各導電型層として、ｎ型半導体層はｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＣｄなどのＩＶ族元素又はＶＩ族元素等のいずれか１つ以上を含有させて、ｐ型半導体層はｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ等を含有させて、形成できる。各導電型層内に、アンドープの層、絶縁・半絶縁性（ｉ型）、逆導電型の層・部分、などが一部に設けられていてもよい。例えば、電流阻止層・領域、逆導電型のトンネル層などがある。また、下地層21は基板10の種類、半導体層の成長条件により、省略可能である。また、導電型層以外の層、例えば上記下地層、バッファ層は結晶成長条件等により無くても良く、素子構造として少なくとも２つの導電型層を有することが好ましい。発光構造として、ｐｎ接合の他、ｐ−ｉ−ｎなどの構造、他にＭＩＳ構造などの別の構造とすることもできる。

また、窒化ガリウム系化合物半導体以外に、ＧａＡｓ、ＧａＰ系化合物半導体、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＡｌＧａＰ、などにも適用することができる。

基板は、半導体として窒化物半導体を用いた半導体発光素子用の基板として好適な、サファイア（Ｃ面、Ａ面、Ｒ面）、ＳｉＣ等からなる厚さ５０〜２００μｍ程度の基板を用いることができる。その他の基板として、スピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）、ＳｉＣ、ＮＧＯ（ＮｄＧａＯ_３）基板、ＬｉＡｌＯ_２基板、ＬｉＧａＯ_３基板、ＧａＮ等が挙げられる。基板は、発光素子の光、また後述の裏面積層体50の加工に用いるレーザ光に対して透光性を有し、半導体層とは異なる屈折率を有する材料、例えば半導体層と異なる材料からなることが好ましい。これにより基板と半導体層の界面において光の反射や屈折がおこり、半導体層側に光を集めることができ、さらには基板の屈折率が半導体層の屈折率よりも小さいもの、例えば窒化物半導体とサファイア基板等、が好ましく、屈折率の小さい半導体層側に光を閉じ込め、第１の主面側に光を取り出すことがより効果的にできるからである。半導体発光素子の光が、基板内を伝播する時、図１，４などに示すように、後述の基板裏面に設けられた反射層51rで、好適に光が反射され、裏面の積層体50が露出された領域50wで光取り出しがなされる。

［ｎ側電極（負電極）、ｐ側電極（正電極）］
図２Ｂに示すように、基板10上に形成された積層構造20に対して、電極構造が形成される。この積層構造加工、電極構造形成により、素子領域60、素子の能動領域60aなどが形成され、基板上に発光構造部25と電極形成部などの半導体構造部26がそれぞれ配設された素子構造が形成される。各電極（第１の電極30，第２の電極40）は、各導電型（第１導電型22，第２導電型24）の半導体層に設けられる。後述の実施例では、半導体構造の一部でｎ型層22を露出させて、露出したｎ型層22にｎ側電極30として、Ｗ，Ｐｔ，Ａｕをこの順に積層して形成し、ｐ型層24表面に透光性のｐ側電極40として、ＩＴＯの透明電極を形成する。また、ｐ側電極40には、ｐ側接触電極41の一部にｐ側パッド電極42を、ｎ側電極と同様に、Ｗ，Ｐｔ，Ａｕをこの順に、ｎ側電極と同一工程で形成する。ｎ側電極、ｐ側パッド電極は、０．７〜２．３μｍ程度の厚さに形成され、ｐ側電極は１０〜３００ｎｍ程度の厚さに形成される。電極構造を形成する工程は、半導体構造形成後から基板分割までの間のいずれの工程の前後に実施することができ、好ましくは、基板裏面の積層構造を設ける工程の前、さらに好ましくは、半導体構造を加工して、素子構造とする工程の後に続けて、実施することである。

窒化物半導体の各導電型の電極としては、従来知られた電極などを用いることができる。透光性と導電性とを兼ね備えた電極材料として、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＺｎＯ、ＮｉとＡｕの合金等を用いることができる。特にＩＴＯは透光性及び導電性が優れ、ｐ側電極の他、ｎ側電極に用いることができ、光の外部取り出し効率向上の点で好適である。なお、ｐ側電極の材料は、ｐ型半導体層と、オーミック接触できる材料であれば、前記した材料以外の材料を用いることもでき、ｎ側電極も同様である。ｐ側電極40は、図７，８などに示すように接触側の電極41と、外部接続側の電極42の２層構造とし、発光構造側を素子の発光側とする場合には、接触電極41を略全面の透光性電極とする。第１，２電極30, 40は相互に同様な積層とでき、例えば、上記ｐ電極40と略同一に、ｎ電極30を透光性の接触電極31と外部接続用電極32として、同一工程で各電極の各層を設けることができる。

［積層構造体（基板第２主面）及びその形成工程］
素子構造が設けられた後に、図２Ｂに示すように、基板の裏面である第２主面に、反射層などの複数の層が積層された積層構造体を設ける。このとき、積層構造体には、材料・組成が異なる少なくとも２層が設けられ、下層側（基板側）には、発光素子の光を反射する反射層が、上層側にはバリア層、実装基体との接着用の接着層などが設けられる。積層構造体は、基板の第２主面の略全面に、各層を積層して形成される。ここで、積層構造体は、半導体構造の形成と順序が特に限定されないが、半導体層の形成時の温度などを考慮して、半導体構造を形成した後に、形成することが好ましい。また、メタルマスクなどを用いて、周期的なパターン形状で、基板裏面の略全面を形成領域として、反射層などの各層を形成してもよい。

積層構造体を形成した後に、図２Ｃ，２Ｄに示すように、積層構造体の上層側、下層側を一部除去する工程、さらには、基板に割溝を形成する工程を具備する。

積層構造体の一実施例としては、基板（第２主面）表面に反射層としてＡｌ層を形成し、続いて、反射層のバリア層としてＷ層を形成し、接着層としてＡｕ−Ｓｎの共晶材料を設けた構造体とする。各層の材料・組成は、基板及び隣接層との密着性及び各層の機能を考慮して適宜選択され、各層の膜厚についても同様であり、詳細は実施の形態２にて説明する。ここで、図２Ｃは、上層側の除去工程について、その断面（図２Ｃ(a)）と、上面（図２Ｃ(b)）と、を示す概略図であり、図２Ｄは、下層側の除去、割溝形成の工程について、その断面（図２Ｄ(a)）と、上面（図２Ｄ(b)）と、を示す概略図である。

［積層構造体の加工及びその方法］
図２Ｃ，２Ｄに示すように、積層構造体は厚さ方向において、少なくとも２段階の工程を経て、加工、一部除去され、各工程における加工層のパターニングがなされる。本実施形態に係る積層構造体の画定の基本的な方法は、まず、図２Ｃに示すように、積層構造体50の内、少なくとも一部の深さの上層部分52を、面内一部を除去する加工が施された後に、図２Ｄに示すように、上層が除去され露出された下層部分51を、少なくとも一部を基板が露出する深さで除去して、下層部分が画定される。ここで、積層構造体、上層・下層の除去工程などにおけるレーザ光の照射は、加工領域全体に照射する方法でもよいが、好ましくは、レーザ光照射を走査して、加工する方法であることが、加工精度、加工深さ選択性、加工塵低減において好ましい。

レーザ光としては、特に限定されないが、ＹＡＧレーザなどの固体レーザの他、ガスレーザ・エキシマーレーザなどを用いることもできる。波長については、特に限定されず、積層構造体及びその加工（溶融・蒸発・除去）、基板及びその溝形成などの加工が、可能な波長、各レーザの一次、二次、三次高調波などを、適宜調整して用いる。

基板を割る方法としては、特に限定されないが、ブレーカー装置、ローラー装置など、基板（ウエハ）に圧力を加えて、押し割る方法を用いることができる。

上記各工程における積層構造体の加工は、レーザ加工により、好適になされる。その他の加工方法としては、罫書き、ダイサーなどの機械加工、フォトリソグラフィー技術を用いたウェット、ドライエッチング加工、などを用いることもできる。レーザ加工は、エッチング方法に比して、マスク形成などの工数低減ができ、量産性に優れ、特に各層を異なる形状で加工する場合にはこの効果が顕著となる。他方、機械加工は、レーザ加工に比して、深さ方向等の加工精度に難があり、また加工幅、形状など、構造体の形状への制約が大きいなどの短所がある。ここで、例えばＹＡＧレーザ（第３次高調波（波長３５５ｎｍ））を用いる場合では、上層側では、３０〜１００μｍ幅程度の範囲で除去でき、下層側、すなわち基板の溝との同時形成では５〜１５μｍ程度の範囲で加工できる。

本実施形態における積層構造体のレーザ光の照射、加工では、以下のような優れた作用・効果がある。

積層構造体を基板の対向面（第１主面）に損傷など、悪影響を与えずに基板裏面側（第２主面側）の積層構造体を好適に加工することができる。図４は、比較例として示す積層構造体のレーザ加工の一例であり、積層構造体50に対して、一括して深さ全域をレーザ加工する場合、加工時のレーザ光照射が、基板、基板の第１主面側の半導体層に到達して、図中の10x、20xに示すように、その部分を損傷させることがある。これは、積層構造体を加工しようとする場合に、例えば基板に多光子吸収が発生しない程度の出力、密度のレーザ光照射がなされることで、照射時間内で積層構造体が除去された後に、基板、第１主面の半導体にも照射されること、特に広い幅で除去する場合にはその問題が大きくなることによる。本発明では、二段階の工程で積層構造体の一部膜厚の各々の工程で除去するため、特に下層側の加工において、除去直後の基板露出面への照射面積が、従来の基板割溝加工に比して広く、光密度が低くなり、多光子吸収が抑えられ、透光性の基板・半導体を透過するため、損傷無く加工可能である。また、異なる材質の積層構造においては、除去深さの制御性が低くなる場合があり、図で示すように、異なる材質の２層51, 52において、除去される部分が、基板露出深さのもの50w-A、第１層一部残す深さのもの50w-Bなどが同一ウエハ内、ウエハ間バラツキとして、発生する場合がある。

特に、基板、加えて、半導体が、照射レーザ光に対して透過性を有する場合、さらには、レーザ光吸収性を有する場合にこのような問題を引き起こす原因となる。基板でレーザ光が照射され、一部が損傷すると、その損傷部が変質して、例えば発光素子の光吸収及びそれによる特性悪化、基板分割時の負荷などによる損傷部での割れ、欠けの発生など、の原因となる。他方、基板がレーザ光透過性であると、積層構造体と対向する面側の半導体にレーザ光照射が及び、半導体層内に損傷が発生すると、素子構造を悪化させる原因となる。

上記形態では、積層構造体を、上層側、下層側と少なくとも２段階で加工、特にレーザ加工がなされるため、このような問題を解決することができる。このとき好ましくは、上層側のレーザ光密度を小さく、下層側のそれを大きくすることで、上層側加工時においてそれよりも深層側、すなわち基板及び半導体層、への損傷の発生を抑えることができる。一方、下層側では、光密度を大きくして、例えば同一エネルギーであれば、照射面積・スポット径を小さくして、好適な反射層の加工、高密度・小面積の照射による多光子吸収で基板への溝形成ができる。また、光照射面積、断面幅は、上層側を大きく・広くして、下層側を小さく・狭くすることが好ましい。上層側が広い幅で除去されることで、次に加工する下層側の加工部分よりも広い幅で露出され、加工時の塵などによる問題発生を低減でき、下層側加工時の位置決め、及びその精度を良好にできる。すなわち、光密度及び面積・幅を組み合わせて適用することが、さらに好ましい。このとき、図２Ｃ，２Ｄに示すように上層側の加工・除去領域と、下層側の加工・除去領域とは、略一致して、すなわち、上層側除去領域52w内のほぼ全領域及んで、下層側加工領域とすることが好ましいが、上層側除去領域52wの一部領域を残して、一部領域の下層側を加工してもよい。例えば、図２Ｃ，２Ｄで、素子周縁部に対応する下層が露出された上層除去領域52w内で、素子の４角で、十字条の下層除去51w、基板割溝61を形成して、角部の十字条の割溝で基板分割をする例、これに加えて、素子の四辺において、断続的な、例えば点線状の、下層除去、割溝を形成する例などがあり、下層の設計、基板の種類、割り方などに応じて、適宜、種々の下層除去領域51w、加えて割り溝形成領域を形成することができる。基板分割において好ましくは、素子外周全域に割溝が設けられることであり、特に、サファイアなどの高硬度、劈開性に乏しい基板材料において、効果的である。

上記上層、下層の加工において、特に、上層側をレーザ加工する場合には、光の特性を利用して、深さ方向に選択的な加工を利用でき、好ましい。これは、下層側51に設けられる光反射層により、上層側から照射されるレーザ光が反射され、加工深さの位置決め、すなわち選択性を高くした加工を可能ならしめる。照射時間内で、上層側の除去の後に、レーザ光が反射されて、それ以上の深さの加工を止めるよう制御できるためである。そのため、積層構造体として好ましくは、下層51内の光反射層、若しくはその上層側52の層が、少なくともレーザ光、その波長において、上層側（基板側に対向する面側）で下層に隣接する層よりも、光反射率が高いこと、さらに好ましくは、上層の深さほぼ全領域よりも、光反射率が高いことで、このような加工深さの選択性を利用できる。このとき、光密度を、上層側を下層側よりも低くすることで、特に効果的なものとできる。

上述したように、上層、下層の２段階の加工において、一部を機械加工、エッチング加工などを用いることができ、好ましくは上述した上層52における深さ選択性における観点から、下層側51の加工、若しくは基板割溝形成において、これら代用手段を用いることができる。具体的には、上層側をレーザ加工した後、露出された下層領域において、下層を切削可能な機械加工手段、例えば罫書き用のカッター、などを用いて、下層の除去、さらには、基板への溝形成をすることもできる。機械加工手段としては、スクライバーなどの他、ダイサーなどを用いてもよい。このとき、機械加工の刃などの幅に応じて、上層をその幅よりも広く形成するとよい。下層の除去加工と、基板への溝形成は、同時になされてもよく、それぞれ多重的に加工してもよく、各加工で異なる加工手段を用いてもよい。好ましくは下層除去と基板溝形成を同時に行うと、基板溝形成時の下層への悪影響などを低く抑えることができる。

積層構造体を段階的に加工することで、積層構造体の各層構成及び各々の機能に応じて、各層を所望の形状に画定することができ、素子の各種特性、特に発光素子における反射層による光反射構造、発光特性、放熱特性などに好適な構造を設けることができる。これについては、後述の実施の形態２にて説明する。

［ウエハ］
以上の製造方法について、図３に示す具体例を用いて、その半導体ウエハ11-13について、以下説明する。

基板10上に半導体構造20が設けられたウエハ11は、図３で示すウエハ同様に板状の担持部材70に保持されて、上記各工程が実施される。ここで、担持部材70は、具体的にはウエハシート・粘着シートなどと呼ばれ、ウエハ・基板を接着・保持する接着部材71を基材70の上に備えて、更に素子間隔を広げるために伸長可能な弾性部材で、素子分割などで可撓性を有することが好ましい。

図３Ａは、半導体構造20が設けられ基板10を有するウエハ11が担持部材70に接着されて、上記基板被膜50を加工・除去する工程、基板の割溝61を形成する工程が実施される。上述したように、被膜50加工時においては、半導体構造20を設けた後、好ましくは発光構造、電極構造を設けた後、に実施される。ここで図３には、発光構造・電極構造は図示していない。図３Ａで、被膜50の一部が除去されて、開口部51wが設けられ、その一部に割溝61が設けられ、また図３Ｂに示すように、一部基板が露出した露出部10eが開口部51wの一部に設けられる。

続いて、図３Ｂに示すように、上述した基板分離工程により、割溝61でウエハを分離して、溝63で互いに分離された素子をウエハ状態に保持したウエハ12が担持部材70に設けられる。さらに、図中白抜き矢印で示すように、担持部材70を伸長させ、素子100間隔を広げて、素子の搬送、発光装置への実装に供されるウエハ状態（保持状態）13とする。

（実施の形態２）発光素子
上記実施の形態１にて説明したように、本実施形態の素子の基本的な構造例は、基板10の第１主面上に、半導体素子構造として発光素子構造が設けられ、基板裏面側（第２主面側）に発光素子の光を反射する反射層、を含む積層構造体を備えた素子である。

基板10の第１主面側の半導体構造、及び発光素子構造、電極構造については、上記実施の形態１と同様であるが、素子に関係する部分について以下詳述する。

発光素子構造の基本的な構造としては、図１，上述したｐ型層24、発光層23、ｎ型層22などが設けられ、発光領域となる発光構造部25と、発光層、ｐ型層などが除去されて、一部の半導体、例えばｎ型層22が設けられ、非発光領域となる非発光領域の半導体構造部26と、が形成された構造となる。ここで、非発光領域は、上述した半導体構造が加工され、例えば図５，７，８に示すｎ電極などの残された導電型層の電極が設けられる領域22aのほかに、素子駆動領域60a内に一部露出された半導体層の領域、例えば図７，８に示す素子外周部の露出部22c、のほか、基板上の半導体が除去された領域なども含まれ、特に素子駆動領域内に設けられた領域を指す。発光領域26は、図５Ｂ，７，８などに示すように、少なくとも一部が非発光領域26などにより分離されて、複数の領域として素子内に形成されてもよい。図７，８の例のように、面内で連結された１つの発光領域であっても、部分的に非発光領域で分離されるような場合、特に断面において分離されるような場合には、分離された複数の発光領域26で構成された素子100となる。この例のように、非発光領域26が面内で分離されても良く、発光領域25のように面内で分離されず、部分的に分離された構造でもよく、発光領域についても同様である。図１，５のように基板のほぼ全面に積層構造、素子構造が設けられる構造でも良く、基板の一部領域にそれらが設けられる構造でも良く、その場合、その形成領域が上記基板面、素子領域等の基準となる。

ここで、図５は、一実施例に係る発光素子の構造、及び発光素子を実装基体80(180)に載置した発光装置の一部構造を示す概略断面図であり、図５Ａは上面、図５Ｂは上面図５ＡのＡＡ断面、図５Ｃは上面５ＡのＢＢ断面、図６は図５Ｂの別の例を、それぞれ示す概略図である。

本実施形態の発光素子100は、図１、５Ａなどに示すように、１つの素子内に１つの発光領域を備えた素子にも適用できるが、好ましくは、図５Ｂ，７，８などに示すように、複数の発光領域を有する素子において好適に作用する。これは、複数の発光領域26を有する素子は、比較的大面積の素子となり、その素子駆動、例えば電流拡散、の構造が１つの発光領域の素子に比して複雑化する他、光取り出し構造、放熱構造など、新たな構造的課題があり、素子積層構造、特にその層構造、各層の形状・配置が、これらの課題に影響するためである。

［反射層及び基板被覆膜（積層構造体）］
反射層は、半導体素子によって発光した光を効率的に基板内、素子内部に反射させる層であり、それにより反射された光を別の基板・素子の外部露出端面から外部に取り出すものである。反射層は、半導体発光素子の発光波長による変質等のないものにより形成されることが好ましい。具体的には、金属材料及び／又はそれらの合金、金属酸化物などの化合物、これらの混合物等があげられる。例えば半導体層を窒化物半導体で形成した場合、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｔ，Ｐｄ等を用いることが好ましい。銀又は銀合金を用いると、反射率が高く、光取り出しの良好な素子を得ることができる。また、放熱性の良好な半導体装置、発光装置を得ることができ、大電流を流したときの発熱を緩和し、素子を高出力化することが可能となる。Ａｌ又はＡｌを含む合金を用いると、反射率及び放熱性を満足させると同時に、サファイア基板との密着性が良く、反射層の剥がれによる不良等の起こらない半導体発光素子を得ることができる。Ｒｈ又はＲｈ合金を用いると、上記ＡｇとＡｌの中間的な特性が得られ、比較的安定性に優れた反射層とできる。ここでは、反射層について単一層として説明しているが、これに限らず、後述のように多層構造の反射層とすることもできる。反射層を形成する位置としては、透光性基板の第２の主面上であればよい。好ましくは、透光性基板に接触して形成されることで、光反射機能を高めることができる。また、透光性基板と反射層との間に両者の密着性を良くするための密着層などの介在層を設けてもよい。

反射層の形成方法としては、当該分野で公知の方法、例えば、蒸着法、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法、めっき法等によって形成することができる。反射層の膜厚としては、ここに照射された光を十分に反射させることのできる膜厚であればよく、具体的には、０．０５μｍ〜１μｍ、好ましくは０．１μｍ〜０．３μｍである。反射層は、単一の金属材料からなる単層であってもよいし、合金からなる単層であってもよいし、単一の金属材料又は合金層を含む積層構造、単一の金属材料と合金層とからなる積層構造であってもよい。また、上記実施形態１で説明した加工方法を用いる場合には、反射層を、その上層に比して膜厚を小さくしても、深さ選択性により、素子領域60に対し所望形状の反射層の下層51とできる。

また、本発明における反射層の形状や形成する領域の具体例を以下に説明するが、該領域は本発明の効果を奏することできるように形成される。好ましくは、素子の端部においては基板の第２の主面が露出する露出部10eが形成されると光取り出しが向上する傾向にあり好ましい。また、別の観点から、素子の熱がこもりやすい素子中央部若しくは発光部26の中央領域に反射層を設けると光取り出し及び放熱性の点で好ましい。具体的な形状としては、三角形、矩形等の多角形、円形、十字型、格子状、などがあげられる。十字型に設けると後述するように発光層との関係において良好な光取り出しを実現することができ好ましい。

基板被膜の積層構造体の例としては、下層内に、少なくとも反射層が、上層側には、バリア層、接着層などが設けられる。上層52内に反射層の一部が設けられていてもよいが、通常、薄膜の反射層が形成されるため、下層51に反射層を配置することが好ましい。

反射層の上に保護層、バリア層や接着層を設けることも可能であり、これらの一部は、少なくとも上層に設けられ、一部が下層に設けられる形態でもよい。反射層を保護することができる保護層としては、例えばＡｌ，Ａｌ合金、ＡｇやＡｇ合金を保護する場合には、白金族元素（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ）や高融点金属のＷ，Ｍｏ，Ｔａ、Ｎｉを用いるができる。保護層若しくはその一部として、接着層若しくは、素子を実装基体80に接着する際に、反射層の拡散などを防止するバリア層を設けても良く、具体的な材料としては、Ｗ，Ｍｏなどの高融点材料や、Ｐｔ、Ｎｉ，Ｒｈ、Ａｕ等が好ましい。接着層としては、素子の実装基体への接着材、例えば基体と半導体素子との間に介在してダイボンド材料として機能し得る材料、として用いられる。例えばＡｕ−Ｓｎなどの共晶合金を用いることができ、その他にＩｎ、Ｐｂ−Ｐｄ系、Ａｕ−Ｇａ系、ＡｕとＧｅ，Ｓｉ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｓｎとの系、ＡｌとＺｎ，Ｇｅ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｉｎとの系、ＣｕとＧｅ，Ｉｎとの系、Ａｇ−Ｇｅ系、Ｃｕ−Ｉｎ系の合金などがあげられる。積層構造体とは別に、素子の基板被膜50と基体80との間の接着用の材料として、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂材料、銀ペーストなどのペースト材など、を用いることができる。なお、これらの保護層、バリア層、接着層は、単一層であっても良く、多層構造で形成されてもよい。また各層の膜厚は特に限定されないが、接着層全体は、例えば０．１μｍ〜５μｍ程度、保護層、バリア層の各単一層は、０．０１μｍ〜１μｍ程度、の膜厚で形成される。

ここで、本発明の各実施形態、各態様における発光素子構造について説明する。図１，５は一実施形態に係る、また図６は比較例に係る発光素子構造及び発光素子100を実装基体80に載置した発光装置の一部を説明する概略図であり、図５Ａは、光変換部材91を有する封止部材90に封止された構造を、図５Ｂは発光構造部26を複数有する発光素子100の例をそれぞれ示す。

図１を用いて、基本的な構造について、説明すると、基板10第１主面側の発光素子100の発光領域から発光（図中白抜き矢印）がなされ、基板第２主面の反射層などで光反射され、図中矢印のように他の端部に到達した光が取り出される構造となっている。他方、発光領域は主要な駆動領域であるため、発熱領域となり、それに対向するように、好ましくは、その領域を覆う領域で、基板被膜50が設けられていると、図中点線矢印に示すように、実装基体80側に放熱される構造とできる。ここで、図示するように、断面において基板端部付近、基板面内において外周部、において、効率的に光が取り出されるため、反射層及びその被膜50がこの部分で露出され、基板露出部10eを設けていることが好ましい。また、同様に、素子構造において非発光領域26をこの部分に設けることが、光取り出し、積層構造体との位置関係による放熱性の観点から好ましい。図１に示すように、発光領域からの発熱が熱拡散されるため、基板面全領域に積層構造体が設けられるほうが、放熱特性が良好になる一方で、光特性が悪化するため、好ましくは、積層構造体、特に、少なくとも上層側、接着層が、発光領域に対抗して配置されること、さらに好ましくは、発光領域を覆って設けられることで、他の領域に設ける場合に比して、効率的な放熱特性が得られる。

また、反射層、下層51と、接着層、上層52との関係においては、図６の比較例に示すように、実装時に上層側を幅広とする形態とすることもできるが、好ましくは、図１の例のように、下層側を上層側に比して、幅広、大面積とすることが好ましい。これは、幅広な下層側、特に上層から突出した延在部50pにおいて、発光領域26から横方向に拡散した熱を受け、それを下層突出部から上層側に伝達する構造である方が、主要な発熱部の熱を効率的に排除できるためである。また、上層側を幅広とする例（図６）では、素子の発光（図中矢印）が遮られ、光吸収などの損失が発生する場合がある。図６Ａに示すように、上層側の接着層が素子実装時の熱圧着により、実装前に下層51側若しくは素子領域と同一幅・幅広の上層側が、実装後に素子領域・下層51側より幅広でそこより延在した部分が形成され、基体80の反射層81を遮って、上層側で光吸収などにより、発光装置の光取り出し効率、出力、引いては電力効率（ｌｍ／Ｗ）を低下させる。他方、図６Ｂの比較例では、上層側52の接着層が基板側まで延在する例を示し、この場合には、基板端部からの出射光を遮光して、光吸収などにより、上記特性を低下させる。

本発明の例では、図１に示すように、基体80に実装後においても、上層側52が実装前より幅方向に広がっても、素子領域、好ましくは、下層側51より幅が狭く、その内側に配されるように設けられることで、上層側52によるこのような光吸収の問題を解決できる。また、反射層（下層51）がそれよりも上層側からの突出部51pが大きくなることで、戻り光、特に実装基体80との間で反射された光を、反射層の上層側からの下層露出面51eで反射でき、光損失を小さくでき、また幅狭の上層側を遮光して、発光装置の光出力を大きくできる。このため、突出部51pの下層は、反射層で形成されることが好ましい。また、実装の問題として、実装面80mの平坦性に、特に、実装面に凹凸があるセラミック基体のパッケージである場合には、その凹凸などにより、実装面80mと接着層（上層52）との接着面積が不十分となり、放熱性が悪化する問題、実装不良の問題などがある。これに対し本発明では、上層52側の接着層の幅、面積が、基板面、好ましくは下層側の反射層より小さくなることで、これらの問題を改善できる傾向にあり、好ましい。幅の狭い上層側の接着層が、実装時の熱圧着などで、変形して、幅方向に広がっても、下層側の突出部51pがあるため、それが上層側変形時の遊びとなり、変形の素子バラツキを抑え、また凹凸の実装面でも実装時における上層側の高さ圧縮量を大きくして、実装面への追従性を高くできる。

また、上記実装基体80に発光素子100を載置させ、それを封止部材90で封止した構造では、図５Ａに示すように、基板露出部10eと基体80との間の空隙部に封止部材が充填される構造となる場合があり、その場合に露出部10eからの光取り出しが、空気などの気相に比して高まる傾向にあり、好ましい。また、封止部材90に蛍光体などの光変換部材91を含有する例では、図５Ａの例のように、その部材91の分布が沈降分布である場合に、素子から下方に向かう光を好適に光変換でき、特に上記充填部の封止部材により、光変換部材が素子に対しより近接して配置されることができ、この効果を高めることができる。

図５Ｂの例では、半導体構造部26として、発光構造を有して、発光構造上の第２電極40を設けずに非発光領域とした構造部26xを示している。第１電極30の形成領域22aのように、積層構造20を加工せずに、非発光部とする構造でも良い。また、図５Ｂの点線囲み領域について、別の挿入図として示すように、このような発光構造を有する半導体構造部26xを加工して、発光部25に凹部を設けて一部を分離させる凹部構造、発光構造と同様な高さ、半導体積層を有する凸部構造、およびそれらを備えた凹凸構造26x-1とすることもできる。凹部構造は、発光構造部25内にも部分的に設けることができる。また、基板10と半導体層20との界面の凹凸構造10rの他、基板・半導体の外部端面の凹凸構造を設けること、基板10の端部に側面から傾斜した反射面10v構造を設けることもできる。このような凹凸構造、傾斜構造は、光取り出し効率を高めることができる。例えば、図７，８の例において、発光構造部25間の領域、第１電極30と発光構造25との間の領域などの素子駆動領域60a内に、上記凹凸構造、特に凹部・凸部20xを設けて、光取り出し構造を高めることもできる。また、素子外周部、例えば外側発光構造部25bに隣接して、上記構造を設けることもできる。

図５Ｂ，７，８の例では、上述したように、発光素子構造内に複数の発光領域25を有する形態であり、このような場合には、上記と同様に、発光領域25を覆うように、反射層（下層側51）、積層構造体の基板被膜50が設けられることが好ましい。しかし、発光領域全体を覆うと、上述した積層構造体による遮光作用、すなわち、反射層、積層構造体に到達した光の吸収による損失及び光取り出し効率低下、があるため、図示するように、一部発光領域、特に外側、素子外周部に配される発光部25-1,25bにおいては、他の内側の発光領域25-2,25bよりも被覆面積が小さく形成されることが好ましい。これは、上述と同様な理由であり、素子、基板の端部、外縁部付近を反射層（下層51）、積層構造体50から露出させて、例えば図５Ｂ中の白抜き矢印で示すように、各発光領域の発光を効率的にそこから取り出すためである。他方、放熱性においては、素子領域の外側に配置された発光領域25-1,25bに比して、内側に、若しくは他の発光領域に挟まれて、配置された発光領域25-2, 25aは、図５Ｂ中の点線矢印で示すように熱伝搬され、高温部となるため、好ましくは、少なくともこの発光領域を覆うように反射層が設けられると図中黒塗り矢印のように好適に反射でき、積層構造体50が設けられることで好適な放熱ができ好ましい。従って、外側の発光領域25-1,25bには露出部10eと、突出部51pと、が配置され、内側の発光領域25-2,25aには上層51・下層52の積層構造体が設けられる。これら構造物（突起・凹・溝の各部）の平面の大きさとしては、幅０．５〜５μｍ、好ましくは１〜３μｍであると、好適に製造できる。

さらに好ましくは、発光領域25間に設けられた非発光領域、例えば電極形成部26aを覆って、外側の発光領域25-1, 25bに延在して設けられることで、その発光領域の放熱を効率的なものとできる。発光領域３１ｂについては、幅若しくは面積の１／３以上、好ましくは１／２以上を覆うように形成すると好ましい。または、反射層、積層構造体からの露出部は、基板端部、素子の外縁部を露出させること、好ましくは、外周部の非発光領域、さらには外側の発光領域25-1, 25bの１／５以上の領域を露出させることが好ましい。上層側52、例えば、接着層の形成領域としては、内側の発光領域25-2,25a、好ましくはそれに加えて外側の発光領域25-1,25bの少なくとも一部を覆うように形成されることが好ましい。また、図５Ｂの別の例で示すように、積層構造体50、反射層が、一部断面若しくは面内で分離した構造（図中の点線50w）とすることもでき、この場合は各発光部25に対応して、下層51・被膜50が形成され、発光部25の外縁部、半導体構造部26に基板露出部10e・被膜開口部50wが設けられる。また、この様な分離構造にも上記実施形態のレーザ加工を用いること、素子外周部などの他の領域の加工と同一工程で実施できる。

以上の発光素子100は、図１，５などに示すように、被膜50、その上層側52の接着層を実装部80m(180m)に対向して基体80(170)に載置させる。実装基体80(180)は、基材82(182)上に反射層81(181)を設けた構造を備えたものなどがある。以下に、発光素子100を実装した発光装置の例を説明する。

（実施形態３）発光装置200
以上の実施形態で説明した発光素子100を搭載する発光装置200について説明する。図９Ａ，Ｂに示すように、実装用の基体・領域201の発光素子実装部173に発光素子100が載置された構造となる。実装基体として例えば、発光素子用、受光素子用のステム（図９Ｂの210）、平面実装用セラミック基板、プラスチック基板等が挙げられる。具体的にはＡｌＮからなる実装基体、金属性の実装基体を用いると放熱性の高い発光装置を得ることができ好ましい。半導体発光素子が実装される実装面180mは金属材料からなることで、発光素子外に取り出された光を反射し、好適な光指向性の発光装置とすることができる。実装面などの発光素子が載置され、光が到達する装置内部の表面、反射面203では、金属材料が例えばリード電極210などに用いられ、その金属材料は本発光装置の発光波長の光を高反射率で反射することのできる金属材料が好ましい。具体的には、反射層81(181)などにＡｇ、Ａｌ、Ｒｈ等が挙げられ、鍍金被膜など形成される。発光装置の例は、図９に示すように、装置の基材・筐体220に設けられた素子実装部180mに接着層160を介して、第２の主面に反射層などの上述した基板被膜150（第１層・下層側151，第２層・上層側152）、共晶ハンダなどの接着層160を設けた半導体発光素子100を熱圧着などで実装して、各電極にワイヤ250などで、発光装置200のリード電極210(a,b)とそれぞれ接続して、発光素子を封止部材230で封止した構造を有している。尚、図中の符号122〜124、110は、上記発光素子の各層22〜24及び基板10に相当する。図９Ａでは発光装置200の基体220に各電極リード210が貫入されて、発光素子が載置される領域に露出されて、その電極接続部にワイヤ250で電気的に接続された構造となっており、更に、その露出領域を発光素子と共に封止する透光性の封止部材230、若しくは気密封止などにより封止された構造を有する。図７Ｂの例では、封止部材230が装置の基材を兼ねた構造となっている。封止部材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂や硝子などが用いられ、部材中に必要に応じて拡散剤、着色剤、光安定化剤を有しても良い。接着部材180にはこれらの樹脂材料の他、共晶ハンダなどの半田，共晶材料、Ａｇペーストなどが用いられる。

また、図５Ａの例でも説明したように、封止部材230中など、発光装置200の発光素子から装置の出射口、例えば図９のレンズ部、との間の光路上に、発光素子の光を少なくとも一部変換する光変換部材を有して、種々の発光色を得ることもできる。光変換部材としては、青色LEDの白色発光に好適に用いられるＹＡＧ系蛍光体、近紫外〜可視光を黄色〜赤色域に変換する窒化物蛍光体などが挙げられる。特に、高輝度且つ長時間の使用時においてはＹＡＧ・ＴＡＧなどのガーネット構造の蛍光体、例えば（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ，Ｇｄ,Ｌａ，Ｔｂなど、が好適に用いられる。窒化物系蛍光体、オキシナイトライド蛍光体としては、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕなどがあり、一般式Ｌ_ＸＳｉ_ＹＮ_{（２／３Ｘ＋４／３Ｙ）}：Ｅｕ若しくはＬ_ＸＳｉ_ＹＯ_ＺＮ_{（２／３Ｘ＋４／３Ｙ−２／３Ｚ）}：Ｅｕ（Ｌは、Ｓｒ、Ｃａ、ＳｒとＣａのいずれか。）で表される。また、これらの蛍光体、他の蛍光体などを適宜用いることにより、所望の発光色の発光装置とすることができる。

以上の各実施の形態及び各構成等は、適宜組み合わせて適用することもできる。
〔実施例１〕
２inchφのＣ面サファイア基板上に、バッファ層（下地層）を設けて、その上に、図２Ａに示すように、発光素子構造となる、ｎ型窒化物半導体層、活性層（発光層）、ｐ型窒化物半導体層を積層して、以下の積層構造を形成する。

Ｃ面サファイア基板に、下地層（図示せず）として、１０ｎｍのアンドープＡｌＧａＮをバッファ層、その上にアンドープＧａＮ層（１５００ｎｍ）、を積層し、続いてｎ層２１として、ＳｉドープＧａＮ（４１００ｎｍ）のｎ側コンタクト層、ｎ側コンタクト層１１上にアンドープＧａＮ層（３００ｎｍ）、ＳｉドープＧａＮ層（３０ｎｍ）、アンドープＧａＮ層（５０ｎｍ）、アンドープＧａＮ層（４ｎｍ）とＩｎＧａＮ層（２ｎｍ）とを交互に１０ペア積層した多層膜を形成する。次に、ｎ層上に、活性層として、アンドープＧａＮの障壁層とアンドープＩｎＧａＮの井戸層（３ｎｍ）とを交互に６ペア、最後に障壁層を積層した量子井戸構造の活性層を形成する。続いて、活性層上に、ｐ層として、ＭｇドープＡｌＧａＮとＩｎＧａＮとを５ペア積層した多層膜層、アンドープＡｌＧａＮ層（２８０ｎｍ）、ＭｇドープＧａＮ（１２０ｎｍ）のｐ側コンタクト層を成長させる。

次に、基板表面（素子構造側）上において、積層構造に、ｎ型層が露出する深さで、フォトリソグラフィーにより部分的にエッチング、例えばＲＩＥ、して、露出ｎ層の半導体構造部と、エッチングされずにｐ層・ｎ層の発光構造が残された発光構造部と、を設ける。図２Ｂに示すように、発光構造部表面（ｐ型層表面）と、半導体構造部の表面（ｎ型層表面）にそれぞれ（透光性の）ｐ電極（例：ＩＴＯ）、ｎ電極（Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ）を設ける。
続いて、図２Ｃに示すように、ウエハの基板の裏面略全面に、Ａｌ（１００ｎｍ）の反射層、Ａｕ−Ｓｎ（ＡｕとＳｎを交互に積層した多層膜）の接着層を設けた積層構造体を形成する。

続いて、図２Ｄに示すように、レーザ照射装置を用いて、ＹＡＧレーザの第３次高調波（波長３５５ｎｍ）を光源に用い、レーザ光を上層側から積層構造体に照射して、その上層側の接着層を、表面側の発光構造部に対応して、部分的に除去する。ここでは、レーザ光の焦点を上層よりも上方にデフォーカスして、ビーム径約１５０μｍ，照射エネルギ密度３０ＭＪ／cm²、チップ区画となる分離線（格子）状に走査して、図示するように、幅約７５μｍ、反射層表面が露出する深さで加工する。

次に、図２Ｅに示すように、上層からの露出部に位置する反射層などを含む下層（延在部）を、上記レーザ光より照射面積を小さく、光密度を高くしたレーザ光を照射して、照射部の下層を除去すると同時、その下方に位置する基板に割溝を設ける。このとき、レーザ光は下層表面を焦点として、上層開口部のほぼ幅中心で、径約１５μｍ，照射エネルギ密度１ＭＪ／cm²で照射し、基板深さ約２０μｍの錐体形状の溝を形成する。このようにして、図２Ｅに示すように発光構造部に対応したパターンの積層構造体（上層及び下層）と、その上層より幅広で、表面側の半導体構造部に対向して基板を覆う下層が形成される。

最後に、割溝を設けて、該溝に沿って割断して、発光素子チップを得る。
〔実施例２〕
図２Ｆに示すように、実施例１で上層をパターニングした後、下層を切削可能で、基板を切り欠き可能な治具を用いて、罫書きにより機械的に下層延在部を部分的に除去して下層をパターニングすると同時に、基板に割溝を設ける。上層・下層の開口幅は実施例１とほぼ同等なものを得ることができる。
〔比較例１〕
実施例と同様に積層構造体を形成した（図２Ｃ）後、図４に示すように、レーザ光を照射して、積層構造体及び基板を同時に加工する。ウエハの一部において、積層構造体の部分的な除去、基板の割溝形成が観られるが、その他多くにおいて、積層構造体の除去不良、半導体層の損傷が観られる。

また、基板の割溝形成を同時にすると、積層構造体のパターニング、特に除去部分の幅が小さくなり、所望形状とすることができない。
〔比較例２〕
上記実施例と同様に、積層構造体の上層を除去して、露出した下層延在部を、上層をマスクとして湿式エッチングにより上層が幅広となるようにオーバーエッチングして下層一部を除去して、図４に示すような発光素子を得る。

得られる発光素子は、基板表面側の発光構造部と略同一かそれより幅の狭い領域を覆うため、発光構造部の周縁部及びその外側の半導体構造部において、大電流、高出力動作時において、放熱が不十分となり、高温領域が形成される。
〔実施例３〕
実施例３に係る発光素子は、図７に示す素子寸法が□1mm（1mm×1mm）を作製する。ここで図７Ａは、素子の概略上面図であり、図７Ｂは図７ＡのＡＡ断面における概略断面図をそれぞれ示す。

半導体の積層構造20（22-24）、電極構造30,40、基板被膜50は、実施例１と同様にして形成する。素子構造は、図示するように、第1，2電極30,40が、それぞれ外部接続部30b,42bとそこから伸びる配線部30a,42aとを有する構造であり、第１電極の配線延伸方向を長手方向とする発光構造部25が、第１，２電極30, 41間の外側の発光構造部25bと第１電極間の内側の発光構造部25aとを備えた構造を有する。半導体構造部26は、第１電極30が設けられる第１導電型層露出部22aで、発光構造部間に配置される領域26aと、素子外周部に第１導電型層が露出された層22cの外縁領域26bが設けられた構造となる。また、第２電極は、発光構造部のほぼ全面に設けられる下層側の第１層41と、第１層の上に配線部42a及び外部接続部42bを有する第２層42の構造を有し、第1電極を囲む矩形領域２つを第２層で形成する構造としている。上記長手形状で第１電極の配線と交互に設けられる発光構造部25a,bは、両端部の第２電極第２層42配線部下に発光構造部25cを有する構造となる。この発光構造部25a,bを素子駆動領域60aまで延長すると、上記構造部25cを各々部分的に含む３つの発光構造部25A,Bとすることができる。

ここで、各構造の寸法としては、基板10の厚さとしては５０〜２００μｍ程度（上記例では約９０μｍ）、積層構造20では下地層21の厚さは１〜２μｍ程度、ｎ型半導体層22の厚さは１〜２μｍ程度、活性層・発光層23の厚さは５０〜１５０ｎｍ程度、ｐ型半導体層24の厚さは、１００〜３００ｎｍ程度、ｎ型露出層22a,c表面から発光構造の高さは１〜３μｍ（実施例１では約１．５μｍ）程度、第１電極・第２電極（第１層）の厚さは０．０１〜０．５μｍ程度、第２層・パッド電極の厚さは０．３〜１．５μｍ程度、外部接続部・パッド電極の幅・径は５０〜１５０μｍ程度であり、電極配線部30a,42aの幅は１０〜２０μｍ、電極と発光構造部との距離は５〜２０μｍ程度である。他の例も同様な寸法で作製される。

基板被膜50は、図示するように、素子外周部・半導体構造部22cに対向して基板露出部10eが設けられ、それよりも断面幅広としている。また、外側発光構造部25bにまで該露出部10eが延在して設けられ、該発光部25b内に、下層側延在部51pと、該下層51一部に上層52が設けられている。上層52より幅広な下層51が設けられている。

このように素子周縁部22cの基板露出部10eにより好適な光取り出しができ、更に発光部25bにも設けられることでその効果を高めることができる。他方、内側発光部25aに上層・下層が設けられて、放熱効果が高まり、更に隣接する電極形成部22aの構造部26aにまで延在して設けられることで、隣接する発光部25bからの発熱も好適に排熱でき、更に、発光部25bの少なくとも一部にまで延在して設けられることで、その放熱効果を更に高めることができる。発光部25bに下層延在部51pが設けられることで、好適な光反射構造とすることができる。
〔実施例４〕
実施例４では、図８に示す□800μｍ（800×800μｍ）の発光素子の例である。図８Ａは発光素子の上面概略図を、図８Ｂは図８ＡのＡＡ断面の概略図をそれぞれ示す。各構造部の寸法は、実施例３で説明したものと同程度のもので作製される。

実施例３と比較しながら説明すると、実施例３と同様に、各電極30,40(41,42)は外部接続部のパッド電極部分とそこを基点として一方向に延伸する配線部を備え、第１，２電極の配線部は相互に対向して並進するように配置され、各電極の外部接続部30b, 42bはその延伸方向に対向して、配線部の各端部に設けられ、パッド部30b, 42b間に配線部が設けられた構造となる。発光構造部25は、実施例３同様に、その延伸方向を長手方向とする構造部25a,bが設けられ、第１，２電極・その配線部間に配置され、素子の外側に配置される発光部25bと、第１電極30間に配置され、その上部に配線部42a-2を備える発光部25aと、を備える。実施例３と異なり、内側の発光部25aの配線部42a-2は、外側の接続部42bから、接続部42b間を横架する配線部42a-3から延伸したものとなる。

基板被膜50は、実施例３と異なり、上層52側が、接続部30bが設けられた発光部25bの幅狭領域で、外側発光部25bに達せず、内側の電極形成部22aの構造部26まで延在し、配線部30aが設けられた発光部25bの幅広領域に一部が設けられた構造となっている。この構造では、実施例３のように第１電極の各部における発光部25bに上層・下層が設けられる構造に比して、放熱性が低下する傾向にあるが、接続部30bの一部領域に限られるため、その影響は小さい。

尚、実施例３，４では図示していないが、基板露出部10eの幅（基板側面からの距離）、下層延在部の幅（上層端部から下層端部までの距離）、その和（上層端部から基板側面までの距離）は、基板の外縁部で略同一となるように、形成されている。

本発明の発光素子は、窒化物半導体だけでなく、ＧａＡｓ系（ＡｌＧａＡｓなど）、ＩｎＰ系（ＡｌＩｎＧａＰ）など他の材料系の発光素子にも適用でき、波長において可視光領域だけでなく、窒化物半導体にあっては近紫外、紫外領域の発光にも利用でき、それ以外の波長の電磁波にも利用できる。また、発光素子に限らず、種々の半導体、例えば受光素子などの光半導体の他、積層構造体を有するその他の電子デバイスなどにも応用できる。また、以上では、基板被膜50を積層構造体として２層以上の構造として説明したが、上層を省略した構造、例えば上記下層側及びその加工（並びに基板の加工）にも応用することができる。

本発明の一実施形態に係る発光素子及び発光装置の一部の概略平面図（図１(b)）、（図１(b)のＡＡ断面の）概略断面図（図１(a)）。 本発明の一実施形態に係る作製方法を説明する模式断面図。 本発明の一実施形態に係る作製方法を説明する模式断面図。 本発明の一比較例を説明する概略断面図。 本発明の一実施形態に係る発光素子及び発光装置の一部を説明する概略断面図。 本発明の一実施形態に係る発光素子及び発光装置の一部を説明する概略断面図。 本発明の一比較例に係る発光素子を説明する概略断面図。 本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の構造を説明する模式平面図。 図７ＡのＡＡ切断面における模式断面図。 本発明の一実施形態に係る半導体発光素子の模式断面図。 本発明の一実施形態に係る発光装置の概略断面図。 本発明の一実施形態に係る発光装置の概略断面図。

符号の説明

10…基板（10e ：基板露出部、10x：損傷部）、11…ウエハ、12…ウエハ（素子分離後・シート貼付）、13…ウエハ（伸長後）、
20…半導体構造（20x：損傷部）、21…下地層、22…第1導電型層、23…活性層（発光層）、24…第2導電型層、25…発光構造部、26…半導体構造部、
30…第1電極、31…オーミック層側，透光性電極、32…外部接続，パッド電極、40…第2電極、
50…積層構造体，被覆膜（50w…開口部）、 51…第1層，下層側（51e：下層露出部、51p…下層延在部、51r：反射層、51w…開口部）、52…第2層，上層側（52w：開口部）、
60…素子領域（60a：能動領域）、61…割溝、62…溝予定位置、63…基板分割、
70…担持部材，伸長可能な粘着性シート（70e：伸長後担持部材）、71…接着層・部材、72…基材、
80…実装基体（80m：実装部）、 81，181…反射膜、82，182…基材

Claims (17)

1. 半導体発光素子の製造方法であって、
   基板の第１主面上に半導体を形成して、発光素子構造を設ける工程と、
   前記基板の第２主面上に反射層を含む積層構造体を設ける工程と、を具備し、
   前記積層構造体にレーザ光を照射して、該構造体の上層を一部除去し、前記積層構造体の上層を前記発光素子に対応して画定する上層除去工程と、
   前記上層除去工程により上層から露出された下層の露出部にレーザ光を照射して、下層に含まれる前記反射層の一部と、下層露出部に位置する基板の深さ方向一部と、を除去して、積層構造体から露出された基板領域に割溝を設ける下層除去工程と、
   を具備する半導体発光素子の製造方法。
2. 請求項１に記載の半導体発光素子の製造方法であって、
   前記基板の割溝形成後に、前記割溝に沿って基板を分割する工程を具備する半導体発光素子の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の半導体発光素子の製造方法であって、
   前記上層除去工程における照射レーザ光の光密度が、前記下層除去工程における光密度より小さい半導体発光素子の製造方法。
4. 請求項３に記載の半導体発光素子の製造方法であって、
   前記上層除去工程におけるレーザ光の照射面積が、前記下層除去工程における照射面積より大きい半導体発光素子の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、断面において、前記上層より前記下層が幅広である半導体発光素子の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、前記下層から露出された基板露出領域が、前記基板割溝の第２主面における開口幅に比して略同一若しくは幅広である半導体発光素子の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、前記基板及び半導体発光素子構造が、レーザ光に対して透光性を有する半導体発光素子の製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、前記積層構造体が、上層側が厚く、下層側が薄く、互いに異なる材料若しくは組成である半導体発光素子の製造方法。
9. 基板の第１主面上に半導体発光素子構造を有し、第２主面上に反射層を含む積層構造体を有する半導体発光素子であって、
   前記積層構造体が、上層側と、該上層側から外側に延在した延在部を含む下層側とを有し、
   前記発光素子構造が、前記基板面内に、発光構造が設けられた発光構造部と、該発光構造と異なる半導体構造部と、を有し、
   前記基板の第２主面が、前記積層構造体から露出された露出領域を有し、
   前記発光構造部に対向して積層構造体の下層側及び上層側が設けられていると共に、
   前記上層側から露出された下層側延在部と前記基板露出領域とが、前記半導体構造部に対向して設けられている半導体発光素子。
10. 前記積層構造体が、前記下層側に反射層、前記上層側に接着層、をそれぞれ少なくとも有する請求項９記載の半導体発光素子。
11. 前記積層構造体の一部が、上層側に比して、下層側が幅広な断面部を有する請求項９又は１０記載の半導体発光素子。
12. 前記発光素子の周縁部に前記半導体構造部が配置され、該周縁部に対向して、前記基板露出領域及び下層延在部が配置されている請求項９〜１１のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
13. 前記発光素子が、発光素子構造の上面側に正負電極を有する請求項９〜１２のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
14. 請求項９〜１３のいずれか一項に記載の発光素子が実装基体上に載置された発光装置であって、
    前記積層構造体が接着層を有すると共に、前記実装基体に接着層を介して接着されている発光装置。
15. 前記積層構造体の接着層が、前記発光素子内に配置されている請求項１４記載の発光装置。
16. 前記発光装置が、発光素子を被覆する封止部材を有し、該封止部材が、前記実装基体と前記発光素子との間で、前記発光素子内に延在して設けられている請求項１４又は１５記載の発光装置。
17. 前記封止部材が、前記発光素子の発光の一部を光変換する光変換部材を有する請求項１６記載の発光装置。
    

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