JP2005216898A - Wavelength transducer, light source and method of manufacturing light source - Google Patents

Wavelength transducer, light source and method of manufacturing light source Download PDF

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Yasuhiro Fujimoto
康弘 藤本
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength transducer which is manufactured with a highly manufacturing yield and a low cost, and also to provide a light source using the wavelength transducer and a method of manufacturing the light source. <P>SOLUTION: The light source 100 includes a stem 101 made of a conductive quality of the material, a semiconductor layer 102 provided on the front surface of the stem 101, the wavelength transducer 103 formed in the part of the front surface of the semiconductor layer 102, and two electrodes 104, 105 provided on the front surface of the stem 101 of the side in which the semiconductor layer 102 is not formed. And, the wavelength transducer 103 is made of a base metal substrate 106 containing impurities 151. It has an impurity high concentration region 103a and an impurity low concentration region 103b in the substrate side of the base metal substrate 106. The visible light which the semiconductor layer 102 emits, is irradiated, and the impurity high concentration region 103a and the impurity low concentration region 103b respectively emit lights having different wavelengths. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、波長変換素子、波長変換素子を含んだ光源及び光源の製造方法に関するものであり、さらに詳しく言えば、例えば発光ダイオードなどの半導体により形成された発光素子(本願発明にかかる特許請求の範囲及び明細書においては、半導体層と記載している)が発した光をその光が有する波長とは異なる波長を有する光に変換するための波長変換素子、波長変換素子を含んだ光源及びその光源の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a wavelength conversion element, a light source including the wavelength conversion element, and a method for manufacturing the light source. More specifically, the present invention relates to a light-emitting element formed of a semiconductor such as a light-emitting diode. A wavelength conversion element for converting light emitted by a semiconductor layer in the scope and specification into light having a wavelength different from that of the light, a light source including the wavelength conversion element, and The present invention relates to a method for manufacturing a light source.

近年、多色発光素子、すなわち、一つのステム上に青色発光ダイオード(以下、「青色LED」という。)と赤色発光ダイオード(以下、「赤色LED」という。)と緑色発光ダイオード(以下、「緑色LED」という。)とを配置した発光素子(以下、「フルカラーLED」という。)が注目されている。例えば、特許文献1には、図8に示すように、電極となる4本の足ピン404,405,406,407を備えたステム408上に、一対の青色LEDチップ401と赤色LEDチップ402と緑色LEDチップ403とを配置しているフルカラーLED400が開示されている。そして、足ピン406と足ピン404,405,407との間に電圧を印加することにより、各青色LEDチップ401は青色の光を、赤色LEDチップ402は赤色の光を、緑色LEDチップ403は緑色の光を発する。   In recent years, a multicolor light emitting device, that is, a blue light emitting diode (hereinafter referred to as “blue LED”), a red light emitting diode (hereinafter referred to as “red LED”), and a green light emitting diode (hereinafter referred to as “green light emitting diode”) on one stem. A light emitting element (hereinafter referred to as a “full color LED”) in which an “LED” is disposed has attracted attention. For example, in Patent Document 1, as shown in FIG. 8, a pair of blue LED chip 401 and red LED chip 402 are provided on a stem 408 having four leg pins 404, 405, 406, and 407 serving as electrodes. A full color LED 400 in which a green LED chip 403 is arranged is disclosed. By applying a voltage between the foot pin 406 and the foot pins 404, 405, 407, each blue LED chip 401 emits blue light, the red LED chip 402 emits red light, and the green LED chip 403 Emits green light.

以下に、フルカラーLED400の構造を説明する。それぞれのLEDチップは、裏面にn層電極(不図示)及びp層電極(不図示)をそれぞれ備えており、各n層電極はそれぞれ足ピン406と接続され、各p層電極はそれぞれ足ピン404,405,407と接続されている。まず、足ピン406と各n層電極との接続を説明する。足ピン406はステム408と電気的に接続しているおり、赤色LEDチップ402の裏面及び緑色LEDチップ403の裏面は導電性材質で形成されている。そのため、半田などの導電性の接着材を用いてその赤色LEDチップ402及び緑色LEDチップ403をステム408に接着しさえすれば、赤色LEDチップ402のn層電極及び緑色LEDチップ403のn層電極は足ピン406と電気的に接続される。一方、各青色LEDチップ401の裏面は導電性材質で形成されていないため、各青色LEDチップ401の裏面表面に対しエッチングを行い、その後、そのエッチングを行った部分にオーミック電極(不図示)を付け(オーミック電極がp層電極となる)、金線(不図示)を用いてオーミック電極とステム408とを接続することにより、各青色LEDチップ401のn層電極は足ピン406と電気的に接続される。次に、足ピン404,405,407と各p層電極との接続を説明する。足ピン404,405,407とステム408とは電気的に接続していない。そのため、金線を用いてp層電極とステム408とを接続させることにより、各青色LEDチップ401のp層電極、赤色LEDチップ402のp層電極及び緑色LEDチップ403のp層電極は足ピン404,405,407と電気的に接続する。以上により、青色LEDチップ401,401、赤色LEDチップ402及び緑色LEDチップ403と足ピン404,405,406,407とは電気的に接続され、その結果、足ピン404,405,407と足ピン406との間に外部電圧を印加すると、赤色の光、青色の光及び緑色の光を発する、と記載されている。
特開平6−151974号公報
Hereinafter, the structure of the full color LED 400 will be described. Each LED chip includes an n-layer electrode (not shown) and a p-layer electrode (not shown) on the back surface, each n-layer electrode is connected to a foot pin 406, and each p-layer electrode is a foot pin. 404, 405 and 407 are connected. First, the connection between the foot pin 406 and each n-layer electrode will be described. The leg pin 406 is electrically connected to the stem 408, and the back surface of the red LED chip 402 and the back surface of the green LED chip 403 are formed of a conductive material. Therefore, as long as the red LED chip 402 and the green LED chip 403 are bonded to the stem 408 using a conductive adhesive such as solder, the n-layer electrode of the red LED chip 402 and the n-layer electrode of the green LED chip 403 are used. Is electrically connected to the foot pin 406. On the other hand, since the back surface of each blue LED chip 401 is not formed of a conductive material, the back surface of each blue LED chip 401 is etched, and then an ohmic electrode (not shown) is formed on the etched portion. By attaching the ohmic electrode and the stem 408 using a gold wire (not shown), the n-layer electrode of each blue LED chip 401 is electrically connected to the foot pin 406. Connected. Next, connection between the foot pins 404, 405, and 407 and each p-layer electrode will be described. The foot pins 404, 405, 407 and the stem 408 are not electrically connected. Therefore, the p-layer electrode of each blue LED chip 401, the p-layer electrode of the red LED chip 402, and the p-layer electrode of the green LED chip 403 are connected to each other by connecting the p-layer electrode and the stem 408 using a gold wire. 404, 405, 407 are electrically connected. Thus, the blue LED chips 401 and 401, the red LED chip 402 and the green LED chip 403 and the foot pins 404, 405, 406 and 407 are electrically connected. As a result, the foot pins 404, 405 and 407 and the foot pins are connected. It is described that red light, blue light, and green light are emitted when an external voltage is applied to 406.
JP-A-6-151974

しかしながら、特許文献1に開示されているフルカラーLED400は、一つのステム408上に一対の青色LEDチップ401,401と赤色LEDチップ402と緑色LEDチップ403とを配置している。そのため、フルカラーLED400を製造するさいには3種類のLEDチップを用意しなければならず、非常にコストが高くつく。また、ステム408上に、4つのLEDチップ401,401,402,403を実装しなければならず、実装工程が複雑となり製造歩留まりが悪くなる虞がある。   However, the full color LED 400 disclosed in Patent Document 1 has a pair of blue LED chips 401, 401, a red LED chip 402 and a green LED chip 403 arranged on one stem 408. Therefore, when manufacturing the full-color LED 400, three types of LED chips must be prepared, which is very expensive. In addition, four LED chips 401, 401, 402, and 403 must be mounted on the stem 408, which may complicate the mounting process and reduce the manufacturing yield.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造歩留が高くかつ低コストで製造することができる波長変換素子、波長変換素子を用いた光源及び光源の製造方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is the light source using a wavelength conversion element, a wavelength conversion element, and a light source using a wavelength conversion element which can be manufactured with a high manufacturing yield and low cost. It is to provide a manufacturing method.

本発明の波長変換素子は、不純物を含有する母材基板からなり、可視光線が照射されることにより当該可視光線が有する波長とは異なる波長を有する光を発する。   The wavelength conversion element of the present invention comprises a base material substrate containing impurities, and emits light having a wavelength different from that of the visible light when irradiated with visible light.

また、波長変換素子は、前記母材基板の基板面内において、不純物の濃度が異なる領域を複数備え、前記可視光線が照射されることにより、前記不純物の濃度が異なる領域は、それぞれ異なる波長を有する光を発することが好ましい。   The wavelength conversion element includes a plurality of regions having different impurity concentrations in the substrate surface of the base material substrate, and the regions having different impurity concentrations have different wavelengths when irradiated with the visible light. It is preferable to emit the light having.

ここで、母材基板の基板面とは、母材基板の有する面のうち最大の面積を有する面のことである。   Here, the substrate surface of the base material substrate is a surface having the largest area among the surfaces of the base material substrate.

また、波長変換素子において、前記母材基板は、石英ガラス、硼硅酸ガラスまたは二酸化珪素を主成分とするガラスにより形成されていてもよい。   In the wavelength conversion element, the base material substrate may be formed of quartz glass, borosilicate glass, or glass containing silicon dioxide as a main component.

また、波長変換素子において、前記母材基板は、サファイアまたはスピネルにより形成されていてもよい。   In the wavelength conversion element, the base material substrate may be formed of sapphire or spinel.

また、波長変換素子において、前記不純物は、Siであることが好ましい。   In the wavelength conversion element, the impurity is preferably Si.

また、波長変換素子において、前記不純物は、直径が1nm以上10nm以下の粒子であることが好ましい。   In the wavelength conversion element, the impurity is preferably a particle having a diameter of 1 nm to 10 nm.

また、波長変換素子において、前記母材基板は、前記母材基板の基板面内において、前記不純物の濃度が1×1017cm-2以上3×1017cm-2以下である領域と前記不純物の濃度が1×1016cm-2以上3×1016cm-2以下である領域とを備えていることが好ましい。 In the wavelength conversion element, the base material substrate includes a region in which the impurity concentration is 1 × 10 17 cm −2 or more and 3 × 10 17 cm −2 or less in the substrate surface of the base material substrate and the impurity. And a region having a concentration of 1 × 10 16 cm −2 or more and 3 × 10 16 cm −2 or less.

また、波長変換素子は、前記可視光線は、青色の光であり、前記青色の光が照射されることにより、赤色及び緑色の光を発することが好ましい。   In the wavelength conversion element, it is preferable that the visible light is blue light, and emits red and green light when irradiated with the blue light.

本発明の光源は、可視光線を発する半導体層と、当該半導体層の表面の一部に設けられた波長変換素子と、当該半導体層に対して電圧を印加する電極と、を備える光源であって、前記半導体層は、前記電極を介して前記電圧が印加されることにより前記可視光線を発し、前記波長変換素子は、不純物を含有する母材基板からなり、前記可視光線が照射されることにより当該可視光線が有する波長とは異なる波長を有する光を発する。   The light source of the present invention is a light source comprising a semiconductor layer that emits visible light, a wavelength conversion element provided on a part of the surface of the semiconductor layer, and an electrode that applies a voltage to the semiconductor layer. The semiconductor layer emits the visible light when the voltage is applied through the electrode, and the wavelength conversion element is formed of a base material substrate containing an impurity, and is irradiated with the visible light. It emits light having a wavelength different from that of the visible light.

また、光源において、前記波長変換素子は、前記母材基板の基板面内において、不純物の濃度が異なる領域を複数備え、前記可視光線が照射されることにより、前記不純物の濃度が異なる領域は、それぞれ異なる波長を有する光を発する。   Further, in the light source, the wavelength conversion element includes a plurality of regions having different impurity concentrations in the substrate surface of the base material substrate, and the regions having different impurity concentrations when irradiated with the visible light include: Each emits light having a different wavelength.

また、光源において、前記母材基板は、石英ガラス、硼硅酸ガラスまたは二酸化珪素を主成分とするガラスにより形成されていてもよい。   Further, in the light source, the base material substrate may be formed of glass mainly composed of quartz glass, borosilicate glass, or silicon dioxide.

また、光源において、前記母材基板は、サファイアまたはスピネルにより形成されていてもよい。   In the light source, the base material substrate may be formed of sapphire or spinel.

また、光源において、前記不純物は、Siであることが好ましい。   In the light source, the impurity is preferably Si.

また、光源において、前記不純物は、直径が1nm以上10nm以下の粒子であることが好ましい。   In the light source, the impurities are preferably particles having a diameter of 1 nm to 10 nm.

また、光源において、前記半導体層は、III族窒化物半導体またはII−VI族化合物半導体により形成されていてもよい。   In the light source, the semiconductor layer may be formed of a group III nitride semiconductor or a group II-VI compound semiconductor.

また、光源において、前記波長変換素子は、前記可視光線が照射される方向に対して垂直な面内において、前記不純物の濃度が1×1017cm-2以上3×1017cm-2以下である領域と前記不純物の濃度が1×1016cm-2以上3×1016cm-2以下である領域とを備えていることが好ましい。 In the light source, the wavelength conversion element may have an impurity concentration of 1 × 10 17 cm −2 or more and 3 × 10 17 cm −2 or less in a plane perpendicular to a direction in which the visible light is irradiated. It is preferable to include a certain region and a region in which the impurity concentration is 1 × 10 16 cm −2 or more and 3 × 10 16 cm −2 or less.

また、光源において、前記可視光線は、青色の光であり、前記波長変換素子は、前記青色の光が照射されることにより、赤色及び緑色の光を発することが好ましい。   In the light source, it is preferable that the visible light is blue light, and the wavelength conversion element emits red and green light when irradiated with the blue light.

本発明の第1の光源の製造方法は、母材基板に不純物を混入させる工程と、前記母材基板を半導体層の表面の一部に戴置する工程と、前記半導体層の前記母材基板が形成されている側とは反対側の表面に電極を設ける工程と、を含み、前記半導体層は、前記電極を介して電圧が印加されることにより可視光線を発し、前記不純物を含有する母材基板は、前記可視光線が照射されることにより、当該可視光線が有する波長とは異なる波長を有する光を発する。   The first light source manufacturing method of the present invention includes a step of mixing impurities into a base material substrate, a step of placing the base material substrate on a part of a surface of a semiconductor layer, and the base material substrate of the semiconductor layer. An electrode is provided on the surface opposite to the side on which the semiconductor layer is formed, and the semiconductor layer emits visible light when a voltage is applied through the electrode and contains the impurities. The material substrate emits light having a wavelength different from that of the visible light when irradiated with the visible light.

本発明の第2の光源の製造方法は、母材基板の表面に半導体層を形成する工程と、前記母材基板に不純物を混入させる工程と、前記半導体層の前記母材基板が存する側とは反対側の表面に電極を設ける工程と、を含み、前記半導体層は、前記電極を介して電圧が印加されることにより可視光線を発し、前記不純物を含有する母材基板は、前記可視光線が照射されることにより、当該可視光線が有する波長とは異なる波長を有する光を発する。   The second light source manufacturing method of the present invention includes a step of forming a semiconductor layer on a surface of a base material substrate, a step of mixing impurities into the base material substrate, a side of the semiconductor layer on which the base material substrate exists, And a step of providing an electrode on the surface on the opposite side, wherein the semiconductor layer emits visible light when a voltage is applied through the electrode, and the base material substrate containing the impurity includes the visible light Is emitted to emit light having a wavelength different from that of the visible light.

また、第1、2の光源の製造方法において、前記母材基板に不純物を混入させる工程は、イオン注入法により行われることが好ましい。   In the first and second light source manufacturing methods, the step of mixing impurities into the base material substrate is preferably performed by an ion implantation method.

また、第1、2の光源の製造方法において、前記母材基板に不純物を混入させる工程は、前記母材基板の基板面の一部において、所定の不純物の濃度を有する領域を形成する工程と、前記母材基板の前記基板面の一部と異なる基板面の部分において、前記所定の不純物の濃度を有する領域における不純物の濃度と異なる不純物の濃度を有する領域を形成する工程と、を含むことが好ましい。   Further, in the first and second light source manufacturing methods, the step of mixing impurities into the base material substrate includes a step of forming a region having a predetermined impurity concentration in a part of the substrate surface of the base material substrate. Forming a region having an impurity concentration different from the impurity concentration in the region having the predetermined impurity concentration in a portion of the substrate surface different from a part of the substrate surface of the base substrate. Is preferred.

また、第1、2の光源の製造方法において、前記不純物は、Siであることが好ましい。   In the first and second light source manufacturing methods, the impurity is preferably Si.

また、第1の光源の製造方法において、前記母材基板は、石英ガラス、硼硅酸ガラスまたは二酸化珪素を主成分とするガラスにより形成されていることが好ましい。   In the first light source manufacturing method, the base material substrate is preferably formed of quartz glass, borosilicate glass, or glass containing silicon dioxide as a main component.

また、第1、2の光源の製造方法において、前記母材基板は、サファイアまたはスピネルにより形成されていることが好ましい。   In the first and second light source manufacturing methods, the base material substrate is preferably formed of sapphire or spinel.

また、第1、2の光源の製造方法において、前記半導体層は、III族半導体またはII−VI族半導体により形成されていることが好ましい。   In the first and second light source manufacturing methods, the semiconductor layer is preferably formed of a group III semiconductor or a group II-VI semiconductor.

また、第1、2の光源の製造方法において、前記可視光線が照射されることにより、前記所定の不純物の濃度を有する領域と前記所定の不純物の濃度を有する領域における不純物の濃度と異なる不純物の濃度を有する領域とはそれぞれ異なる波長を有する光を発することが好ましい。   Further, in the first and second light source manufacturing methods, when the visible light is irradiated, impurities different from the impurity concentration in the region having the predetermined impurity concentration and the region having the predetermined impurity concentration can be obtained. It is preferable to emit light having a wavelength different from that of the region having the concentration.

本発明の波長変換素子では、母材基板に不純物を混入させさえすれば、可視光線が照射されることによりその可視光線が有する波長とは異なる波長を有する光を発する。そのため、複数種のLEDチップを用いることなく、照射光と変換光という波長の異なる光を発する。ここで、照射光は波長変換素子に照射される可視光線を意味し、変換光は可視光線が照射されたことにより発せられる光を意味する。従って、本発明の波長変換素子を用いると、低コストで光源を製造することができるとともに、光源の構成要素の数は減少するため、製造歩留まりが良くなる。また、本発明の光源では、半導体層が可視光線を発し、その可視光線を照射することにより波長変換素子がその可視光線が有する波長とは異なる波長を有する光を発する。そのため、本発明の光源を製造するためには、半導体層及び本発明の波長変換素子を用意すればよいため、複数種のLEDチップを用意する必要はなく、低コストで製造することができる。また、ステム上には、半導体層及び波長変換素子を形成すればよいため、製造歩留まりをよくすることができる。   In the wavelength conversion element of the present invention, as long as impurities are mixed in the base material substrate, light having a wavelength different from that of the visible light is emitted when irradiated with visible light. Therefore, light having different wavelengths such as irradiation light and converted light is emitted without using a plurality of types of LED chips. Here, the irradiation light means visible light irradiated to the wavelength conversion element, and the conversion light means light emitted when the visible light is irradiated. Therefore, when the wavelength conversion element of the present invention is used, a light source can be manufactured at low cost, and the number of components of the light source is reduced, so that the manufacturing yield is improved. In the light source of the present invention, the semiconductor layer emits visible light, and the wavelength conversion element emits light having a wavelength different from that of the visible light when irradiated with the visible light. Therefore, in order to manufacture the light source of the present invention, it is only necessary to prepare the semiconductor layer and the wavelength conversion element of the present invention. Therefore, it is not necessary to prepare a plurality of types of LED chips, and it can be manufactured at low cost. Moreover, since a semiconductor layer and a wavelength conversion element may be formed on the stem, the manufacturing yield can be improved.

本発明の実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の一例であり、本発明は以下の実施形態に限定されない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, embodiment shown below is an example of this invention and this invention is not limited to the following embodiment.

《実施形態1》
以下、実施形態1について図1、2、3、4を参照しながら説明する。
Embodiment 1
The first embodiment will be described below with reference to FIGS.

本実施形態では、光源100の構造、光源100の製造方法及び光源100が複数の色の光を発するメカニズムを説明する。なお、図1は本実施形態における光源100の模式図であり、図2は光源100の製造方法を説明するための図、図3は半導体層102の表面の一部に戴置された及び波長変換素子103の拡大図、図4は光源100が発する光のスペクトル図、である。   In the present embodiment, the structure of the light source 100, the manufacturing method of the light source 100, and the mechanism by which the light source 100 emits light of a plurality of colors will be described. 1 is a schematic diagram of the light source 100 according to the present embodiment, FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the light source 100, and FIG. 3 is a diagram illustrating a wavelength and wavelength placed on a part of the surface of the semiconductor layer 102. FIG. 4 is an enlarged view of the conversion element 103, and FIG. 4 is a spectrum diagram of light emitted from the light source 100.

まず、光源100の構造を説明する。   First, the structure of the light source 100 will be described.

図1に示すように、光源100は、ステム101と、ステム101の表面に設けられている半導体層102と、半導体層102の表面の一部に形成されている波長変換素子103と、半導体層102が形成されていない側のステム101の表面に設けられている2本の電極104,105と、を備えている。   As shown in FIG. 1, a light source 100 includes a stem 101, a semiconductor layer 102 provided on the surface of the stem 101, a wavelength conversion element 103 formed on a part of the surface of the semiconductor layer 102, and a semiconductor layer. And two electrodes 104 and 105 provided on the surface of the stem 101 on the side where 102 is not formed.

ステム101は、導電性材質からなり、電極104,105と半導体層102とを電気的に接続している。   The stem 101 is made of a conductive material, and electrically connects the electrodes 104 and 105 and the semiconductor layer 102.

半導体層102は、一般式がBxGa1-x-y-zAlyInzN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦x+y+z≦1)で表されるIII族化合物半導体層を少なくとも一層含み、電極104,105を介して電圧が印加されることにより青色の光を発する。 The semiconductor layer 102, III-group whose general formula is expressed as B x Ga 1-xyz Al y In z N (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1,0 ≦ x + y + z ≦ 1) It includes at least one compound semiconductor layer, and emits blue light when voltage is applied through the electrodes 104 and 105.

波長変換素子103は、サファイアからなる母材基板106(図2に図示)からなり、不純物151、具体的には直径が1nm以上10nm以下であるSi(図2に図示)を含む。そして、母材基板106の基板面内において、不純物の濃度が高い領域(以下、「不純物高濃度領域」という。)103aと不純物の濃度が低い領域(以下、「不純物低濃度領域」という。)103bとを備えており、不純物高濃度領域103aにおける不純物の濃度は1×1017cm-2以上3×1017cm-2以下であり、不純物低濃度領域103bにおける不純物の濃度は1×1016cm-2以上3×1016cm-2以下である。そして、波長変換素子103を横から見ると、図1に示すように、不純物高濃度領域103aと不純物低濃度領域103bとは隣接するよう形成されている。そして、半導体層102が発した青色の光が照射されることにより、不純物高濃度領域103aは赤色の光を発し、不純物低濃度領域103bは緑色の光を発する。なお、青色の光とは、スペクトルにおいてピーク波長が440nm以上480nm以下である光であり、緑色の光とは、ピーク波長が520nm以上570nm以下である光であり、赤色の光とは、ピーク波長が620nm以上670nm以下である光である。 The wavelength conversion element 103 is made of a base material substrate 106 (shown in FIG. 2) made of sapphire, and includes an impurity 151, specifically, Si (shown in FIG. 2) having a diameter of 1 nm to 10 nm. In the substrate surface of the base material substrate 106, a region having a high impurity concentration (hereinafter referred to as “impurity high concentration region”) 103a and a region having a low impurity concentration (hereinafter referred to as “impurity low concentration region”). 103b, the impurity concentration in the high impurity concentration region 103a is 1 × 10 17 cm −2 or more and 3 × 10 17 cm −2 or less, and the impurity concentration in the low impurity concentration region 103b is 1 × 10 16 It is not less than cm −2 and not more than 3 × 10 16 cm −2 . When the wavelength conversion element 103 is viewed from the side, as shown in FIG. 1, the high impurity concentration region 103a and the low impurity concentration region 103b are formed adjacent to each other. When the blue light emitted from the semiconductor layer 102 is irradiated, the high impurity concentration region 103a emits red light, and the low impurity concentration region 103b emits green light. Note that blue light is light having a peak wavelength of 440 nm or more and 480 nm or less in the spectrum, green light is light having a peak wavelength of 520 nm or more and 570 nm or less, and red light is peak wavelength. Is light of 620 nm or more and 670 nm or less.

ここで、母材基板106の基板面は、本実施形態においては半導体層102と波長変換素子103との界面に平行な面である。そして、一般的には、半導体層102の発する青色の光が不純物高濃度領域103a及び不純物低濃度領域103bへ到達することが可能であり、不純物高濃度領域103aの発する光が不純物低濃度領域103bに吸収されることなく光源100の外部へ放出され、且つ、不純物低濃度領域103bの発する光が不純物高濃度領域103aに吸収されることなく光源100の外部へ放出されることができるように、不純物高濃度領域103a及び不純物低濃度領域103bが形成されている。よって、本実施形態において、不純物高濃度領域103a及び不純物低濃度領域103bが積層構造を示すことはなく、すなわち、半導体層102と波長変換素子103との界面に垂直な面は母材基板106の基板面にはなりえない。例えば、不純物高濃度領域103a、不純物低濃度領域103bの順に積層されている場合、不純物高濃度領域103aが半導体層102の発する青色の光を全て吸収してしまう虞があり、光源100は不純物高濃度領域103aが発する赤色の光のみを放出することとなるからである。また、例えば、不純物低濃度領域103b、不純物高濃度領域103aの順に積層されている場合、不純物低濃度領域103bが半導体層102の発する青色の光を全て吸収してしまう虞があるとともに、不純物低濃度領域103bが発する緑色の光を不純物高濃度領域103aが吸収してしまう虞があり、光源100はどんな光も放出しないこととなるためである。いずれにしろ、母材基板106の基板面が半導体層102と波長変換素子103との界面に垂直な面である場合には、光源100は光源として作用しないこととなるため、半導体層102と波長変換素子103との界面に垂直な面は母材基板106の基板面にはなりえない。   Here, the substrate surface of the base material substrate 106 is a surface parallel to the interface between the semiconductor layer 102 and the wavelength conversion element 103 in this embodiment. In general, blue light emitted from the semiconductor layer 102 can reach the high impurity concentration region 103a and the low impurity concentration region 103b, and light emitted from the high impurity concentration region 103a can be emitted from the low impurity concentration region 103b. So that the light emitted from the low concentration impurity region 103b can be emitted outside the light source 100 without being absorbed by the high concentration impurity region 103a. A high impurity concentration region 103a and a low impurity concentration region 103b are formed. Therefore, in the present embodiment, the high impurity concentration region 103a and the low impurity concentration region 103b do not have a stacked structure, that is, the surface perpendicular to the interface between the semiconductor layer 102 and the wavelength conversion element 103 is the surface of the base material substrate 106. It cannot be the substrate surface. For example, when the high impurity concentration region 103a and the low impurity concentration region 103b are stacked in this order, the high impurity concentration region 103a may absorb all blue light emitted from the semiconductor layer 102, and the light source 100 may have a high impurity concentration. This is because only red light emitted from the density region 103a is emitted. For example, in the case where the low impurity concentration region 103b and the high impurity concentration region 103a are stacked in this order, the low impurity concentration region 103b may absorb all of the blue light emitted from the semiconductor layer 102 and the low impurity concentration region 103b. This is because green light emitted from the concentration region 103b may be absorbed by the high impurity concentration region 103a, and the light source 100 does not emit any light. In any case, when the substrate surface of the base material substrate 106 is a surface perpendicular to the interface between the semiconductor layer 102 and the wavelength conversion element 103, the light source 100 does not act as a light source. A surface perpendicular to the interface with the conversion element 103 cannot be the substrate surface of the base material substrate 106.

なお、図1に示す波長変換素子103はハッチングを施しているが、不純物高濃度領域103aと不純物低濃度領域103bとの相違を図面において明確にするために施したハッチングであって、断面を表すためのハッチングではない。   Although the wavelength conversion element 103 shown in FIG. 1 is hatched, it is hatched to clarify the difference between the high impurity concentration region 103a and the low impurity concentration region 103b in the drawing, and represents a cross section. It is not for hatching.

電極104,105は、ステム101を介して外部電圧を半導体層102に印加している。   The electrodes 104 and 105 apply an external voltage to the semiconductor layer 102 via the stem 101.

次に、光源100の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the light source 100 will be described.

まず、図2(a)に示すように、波長変換素子103となるサファイア製の母材基板106を用意し、母材基板106の表面の右半分にマスク161bを形成する。ここで、マスク161bは、レジスト膜、またはSiO2、SiNxなどの保護膜により形成されている。 First, as shown in FIG. 2A, a sapphire base material substrate 106 to be the wavelength conversion element 103 is prepared, and a mask 161 b is formed on the right half of the surface of the base material substrate 106. Here, the mask 161b is formed of a resist film or a protective film such as SiO 2 or SiN x .

次に、図2(b)に示すように、母材基板106に不純物151であるSiイオンをイオン注入法により混入させる。その後、マスク161bを取り外す。このとき、イオン注入の加速電圧は50keV以上200keV以下であり、イオン注入量は1×1017cm-2以上3×1017cm-2以下である。ここで、マスク161bを形成すると、表面にマスク161bが形成された部分の母材基板には不純物151は混入しないため、不純物151は、表面にマスク161bが形成されていない部分の母材基板106に注入されることとなる。すなわち、図2(c)に示すように、不純物151が母材基板106の左半分に混入することとなり、その結果、不純物高濃度領域103aが形成される。 Next, as shown in FIG. 2B, Si ions, which are impurities 151, are mixed into the base material substrate 106 by an ion implantation method. Thereafter, the mask 161b is removed. At this time, the acceleration voltage of the ion implantation is 50 keV or more and 200 keV or less, and the ion implantation amount is 1 × 10 17 cm −2 or more and 3 × 10 17 cm −2 or less. Here, when the mask 161b is formed, the impurity 151 is not mixed in the portion of the base material substrate where the mask 161b is formed on the surface. Therefore, the impurity 151 is the portion of the base material substrate 106 where the mask 161b is not formed on the surface. Will be injected. That is, as shown in FIG. 2C, the impurity 151 is mixed into the left half of the base material substrate 106, and as a result, the impurity high concentration region 103a is formed.

続いて、上記2工程とマスクを形成する場所及びイオン注入量が異なるイオン注入工程を行う。すなわち、図2(d)に示すように、上記工程においてマスク161bが形成されなかった母材基板106の表面、すなわち母材基板106の左半分にマスク161aを形成する。そして、母材基板106に不純物であるSiイオン151をイオン注入法により混入させる。その後、マスク161aを除去する。このとき、Siイオンのイオン注入の加速電圧は50keV以上200keV以下である。また、Siイオンのイオン注入量は1×1016cm-2以上3×1016cm-2以下であり、上記の工程におけるイオン注入量よりも少ない。ここで、マスク161aを形成すると表面にマスク161aが形成された部分の母材基板には不純物151は混入しないため、不純物151は、表面にマスク161aが形成されていない部分の母材基板106にのみ注入され、この工程におけるイオン注入量が上記の工程におけるイオン注入量よりも少ないため、この工程において母材基板106の右半分に不純物低濃度領域103bが形成されることとなる。 Subsequently, an ion implantation process is performed in which the above-described two processes are different from the mask formation location and ion implantation amount. That is, as shown in FIG. 2D, the mask 161a is formed on the surface of the base material substrate 106 where the mask 161b is not formed in the above process, that is, on the left half of the base material substrate 106. Then, Si ions 151 which are impurities are mixed into the base material substrate 106 by an ion implantation method. Thereafter, the mask 161a is removed. At this time, the acceleration voltage for ion implantation of Si ions is 50 keV or more and 200 keV or less. The ion implantation amount of Si ions is 1 × 10 16 cm −2 or more and 3 × 10 16 cm −2 or less, which is smaller than the ion implantation amount in the above process. Here, when the mask 161a is formed, the impurity 151 does not enter the portion of the base material substrate where the mask 161a is formed on the surface. Therefore, the impurity 151 enters the portion of the base material substrate 106 where the mask 161a is not formed. Since the ion implantation amount in this step is smaller than the ion implantation amount in the above step, the low impurity concentration region 103b is formed in the right half of the base material substrate 106 in this step.

続いて、不純物高濃度領域103a及び不純物低濃度領域103bが形成された母材基板に対して、700℃以上、30分間、窒素雰囲気中で熱アニール処理を行う。これにより、不純物高濃度領域103a及び不純物低濃度領域103bに混入した不純物151の直径は1nm以上10nm以下となる。そして、図2(e)に示す母材基板106の右半分に不純物高濃度領域103aが形成され、左半分に不純物低濃度領域103bが形成された波長変換素子103を製造することができる。   Subsequently, thermal annealing is performed in a nitrogen atmosphere at 700 ° C. or higher for 30 minutes on the base material substrate on which the high impurity concentration region 103a and the low impurity concentration region 103b are formed. Accordingly, the diameter of the impurity 151 mixed in the high impurity concentration region 103a and the low impurity concentration region 103b is 1 nm or more and 10 nm or less. Then, the wavelength conversion element 103 in which the high impurity concentration region 103a is formed in the right half of the base material substrate 106 shown in FIG. 2E and the low impurity concentration region 103b is formed in the left half can be manufactured.

更に、波長変換素子103よりも表面の面積が大きく、且つBxGa1-x-y-zAlyInzN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦x+y+z≦1)で表される半導体層を含む半導体層102を用意し、半導体層102の表面に波長変換素子103を戴置し、紫外線硬化樹脂(不図示)などを用いて固定する。これにより、図3に示すように、半導体層102の表面の一部に波長変換素子103が設けられる。そして、半導体層102の表面のうち波長変換素子103が戴置されている表面に対向する表面と扁平円柱状のステム101の表面とを接着する。これにより、ステム101の表面に半導体層102が形成され、半導体層102の表面の一部に波長変換素子103が形成されることとなる。 Furthermore, large areas of the surface than the wavelength converting element 103, and B x Ga 1-xyz Al y In z N (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1,0 ≦ x + y + z ≦ 1 The semiconductor layer 102 including the semiconductor layer represented by (1) is prepared, the wavelength conversion element 103 is placed on the surface of the semiconductor layer 102, and is fixed using an ultraviolet curable resin (not shown) or the like. Thereby, as shown in FIG. 3, the wavelength conversion element 103 is provided on a part of the surface of the semiconductor layer 102. And the surface which opposes the surface in which the wavelength conversion element 103 is mounted among the surfaces of the semiconductor layer 102, and the surface of the flat cylindrical stem 101 are adhere | attached. As a result, the semiconductor layer 102 is formed on the surface of the stem 101, and the wavelength conversion element 103 is formed on a part of the surface of the semiconductor layer 102.

その後、半導体層102及び波長変換素子103が接着されていない側のステム101の表面に、電極104,105を設ける。これにより、図1に示す光源100を製造することができる。以上より、本発明における光源100は、製造するさい、従来の多色発光素子のように3種類の発光ダイオード(以下、「LED」という。)を用意する必要はないため、低コストで製造することができる。また、ステム101に対して半導体層102を接着すればよく更に半導体層102の表面の一部に波長変換素子103を戴置すればよいため、特許文献1に記載されているフルカラーLED400のようにステム408に対して4つのLEDチップ401,401,402,403を接着、固定する必要はなく、容易に製造することができ、実装時において高い製造歩留まりを得ることができる。   Thereafter, electrodes 104 and 105 are provided on the surface of the stem 101 on the side where the semiconductor layer 102 and the wavelength conversion element 103 are not bonded. Thereby, the light source 100 shown in FIG. 1 can be manufactured. As described above, the light source 100 according to the present invention is manufactured at low cost because it is not necessary to prepare three types of light emitting diodes (hereinafter referred to as “LED”) unlike the conventional multicolor light emitting device. be able to. Further, since the semiconductor layer 102 may be bonded to the stem 101 and the wavelength conversion element 103 may be placed on a part of the surface of the semiconductor layer 102, as in the full-color LED 400 described in Patent Document 1. It is not necessary to bond and fix the four LED chips 401, 401, 402, and 403 to the stem 408, and the LED chips 401, 401, 402, and 403 can be easily manufactured, and a high manufacturing yield can be obtained at the time of mounting.

ここで、図3に示す半導体層102及び波長変換素子103の拡大図において、波長変換素子103に対してハッチングを施しているが、図1の場合と同様、不純物高濃度領域103aと不純物低濃度領域103bとの相違を図面において明確にするために施したハッチングであって、断面を表すためのハッチングではない。   Here, in the enlarged view of the semiconductor layer 102 and the wavelength conversion element 103 shown in FIG. 3, the wavelength conversion element 103 is hatched. As in the case of FIG. 1, the impurity high concentration region 103a and the impurity low concentration are shown. The hatching is performed to clarify the difference from the region 103b in the drawing, and is not the hatching for representing the cross section.

続いて、光源100が多色光を発するメカニズムを説明する。   Next, the mechanism by which the light source 100 emits multicolor light will be described.

半導体層102は、電極104,105を介して半導体層102に電圧を印加することにより青色の光(ピーク波長が470nm)を発する。そして、図1に示すように、波長変換素子103は半導体層102の表面の一部に形成されているため、半導体層102が発した青色の光の一部は光源100の外部へ放出され、残りの青色の光は波長変換素子103へ照射されることとなる。そして、波長変換素子103へ照射された青色の光は、波長変換素子103に含まれている不純物151を励起する。ここで、不純物151の濃度が異なると、波長変換素子103を形成しているサファイアの電子状態は異なるため、不純物高濃度領域103aが発する光の波長と不純物低濃度領域103bが発する光の波長とは異なることとなる。具体的には、光源100は、図4に示すように、半導体層102が発する青色の光(ピーク波長が470nm、図4の左端の破線のピーク)と、半導体層102が発する青色の光が照射されることにより不純物高濃度領域103aが発する赤色の光(ピーク波長が650nm、図4の右端の破線のピーク)と、不純物低濃度領域103bが発する緑色の光(ピーク波長が550nm、図4の中央の破線のピーク)で構成されるトータルとして白色を呈する光を発する。   The semiconductor layer 102 emits blue light (peak wavelength is 470 nm) by applying a voltage to the semiconductor layer 102 via the electrodes 104 and 105. As shown in FIG. 1, since the wavelength conversion element 103 is formed on a part of the surface of the semiconductor layer 102, a part of the blue light emitted from the semiconductor layer 102 is emitted to the outside of the light source 100, The remaining blue light is applied to the wavelength conversion element 103. Then, the blue light irradiated to the wavelength conversion element 103 excites the impurities 151 included in the wavelength conversion element 103. Here, since the electronic state of sapphire forming the wavelength conversion element 103 is different when the concentration of the impurity 151 is different, the wavelength of the light emitted from the high impurity concentration region 103a and the wavelength of the light emitted from the low impurity concentration region 103b are Will be different. Specifically, as illustrated in FIG. 4, the light source 100 is configured to emit blue light emitted from the semiconductor layer 102 (peak wavelength is 470 nm, peak at the leftmost broken line in FIG. 4) and blue light emitted from the semiconductor layer 102. When irradiated, red light emitted from the high impurity concentration region 103a (peak wavelength is 650 nm, the peak of the broken line at the right end of FIG. 4) and green light emitted from the low impurity concentration region 103b (peak wavelength is 550 nm, FIG. 4). The light of the white color is emitted as a total composed of the peak of the broken line at the center of the center.

以下に、本実施形態の波長変換素子103、光源100及び光源100の製造方法が奏する効果を示す。   Below, the effect which the wavelength conversion element 103 of this embodiment, the light source 100, and the manufacturing method of the light source 100 show | plays is shown.

本実施形態における光源100は、半導体層102が青色の光を発し、その青色の光を照射することにより波長変換素子103が赤色及び緑色の光を発する。従って、光源100を製造するためには、半導体層102と波長変換素子103とを用意すればよく、従来の多色発光素子を製造するときのように、赤、青及び緑色の光を発する3種のLEDチップを用意する必要はない。その結果、光源100を低コストで製造することができる。   In the light source 100 in the present embodiment, the semiconductor layer 102 emits blue light, and the wavelength conversion element 103 emits red and green light by irradiating the blue light. Accordingly, in order to manufacture the light source 100, the semiconductor layer 102 and the wavelength conversion element 103 need only be prepared, and emit light of red, blue, and green as in the case of manufacturing a conventional multicolor light emitting element 3. There is no need to prepare a kind of LED chip. As a result, the light source 100 can be manufactured at low cost.

また、従来の多色発光素子では、青色LEDチップが発した青色の光が赤色LEDチップ及び緑色LEDチップに吸収されないように、また、緑色LEDチップが発した緑色の光が赤色LEDチップに吸収されないように、赤色LEDチップ、青色LEDチップ及び緑色LEDチップの位置関係に留意しながらステム上に実装しなければならなかった。そのため、ステムへの実装が困難を要するとともに多色発光素子の製造歩留まりは良くなかった。しかし、本実施形態における光源100では、半導体層102が青色の光を発し、その青色の光の一部は光源100が発する光の一部となる。そして、残りの青色の光は、波長変換素子103へ照射され、波長変換素子103中の不純物151に吸収され、それにより赤色及び緑色の光を発する。そのため、本発明の光源100を製造するためには、ステム101上に半導体層102を接着し、その半導体層102の表面の一部に波長変換素子103を戴置すればよい。従って、半導体層102と波長変換素子103との位置関係に留意しながらステム上に戴置する必要はなく、非常に容易に製造することができるとともに、光源100の製造歩留まりは良い。   In the conventional multicolor light emitting device, the blue light emitted from the blue LED chip is not absorbed by the red LED chip and the green LED chip, and the green light emitted by the green LED chip is absorbed by the red LED chip. In order to avoid this, it was necessary to mount on the stem while paying attention to the positional relationship between the red LED chip, the blue LED chip, and the green LED chip. Therefore, it is difficult to mount on the stem, and the production yield of the multicolor light emitting elements is not good. However, in the light source 100 in the present embodiment, the semiconductor layer 102 emits blue light, and part of the blue light becomes part of the light emitted from the light source 100. The remaining blue light is irradiated onto the wavelength conversion element 103 and absorbed by the impurities 151 in the wavelength conversion element 103, thereby emitting red and green light. Therefore, in order to manufacture the light source 100 of the present invention, the semiconductor layer 102 is bonded on the stem 101 and the wavelength conversion element 103 is placed on a part of the surface of the semiconductor layer 102. Therefore, it is not necessary to place the semiconductor layer 102 on the stem while paying attention to the positional relationship between the wavelength conversion element 103 and it can be manufactured very easily, and the manufacturing yield of the light source 100 is good.

そのうえ、光源100が発する光の波長を変えるためには、波長変換素子103における不純物151の濃度を変えればよく、従って、波長変換素子103に対して注入するイオンの濃度を変えればよいため、容易に光の波長を変えることができることとなる。さらに、半導体層102に電圧を印可すれば、光源100は、赤色、青色及び緑色の光を発するため、従来の多色発光素子のようにLEDチップの裏面に対してエッチングを行うことにより電極を設ける必要はなく、更に電極を4本設ける必要もない。よって、製造する手間が省ける。   In addition, in order to change the wavelength of light emitted from the light source 100, the concentration of the impurity 151 in the wavelength conversion element 103 may be changed. Therefore, the concentration of ions implanted into the wavelength conversion element 103 may be changed. Therefore, the wavelength of light can be changed. Further, when a voltage is applied to the semiconductor layer 102, the light source 100 emits red, blue, and green light. Therefore, the electrode is formed by etching the back surface of the LED chip like a conventional multicolor light emitting element. It is not necessary to provide four electrodes. Thus, the manufacturing effort can be saved.

なお、本実施形態の光源100の製造方法において、波長変換素子103に対してイオン注入法を用いて不純物151を混入させるとしたが、この方法はこれに限定されない。不純物高濃度領域103aが赤色の光を発し、不純物低濃度領域103bが緑色の光を発するように、波長変換素子103に不純物151を混入させることができる方法であれば代用することができる。また、本実施形態の光源100の製造方法において、まず、不純物高濃度領域103aを形成後、不純物低濃度領域103bを形成するとしたが、順序はこれに限定されることはなく、先に不純物低濃度領域103bを形成してもよい。   In the manufacturing method of the light source 100 of the present embodiment, the impurity 151 is mixed into the wavelength conversion element 103 by using the ion implantation method, but this method is not limited to this. Any method can be used as long as the impurity 151 can be mixed into the wavelength conversion element 103 so that the high impurity concentration region 103a emits red light and the low impurity concentration region 103b emits green light. In the method of manufacturing the light source 100 of the present embodiment, the impurity low concentration region 103b is first formed after the high impurity concentration region 103a is formed. However, the order is not limited to this, and the impurity low concentration region 103 is first formed. The concentration region 103b may be formed.

また、本実施形態の波長変換素子103は、不純物高濃度領域103aと不純物低濃度領域103bとで形成されているとしたが、不純物151の濃度が異なる領域が3個以上あってもよい。   Further, although the wavelength conversion element 103 of the present embodiment is formed of the high impurity concentration region 103a and the low impurity concentration region 103b, there may be three or more regions having different concentrations of the impurity 151.

また、本実施形態の波長変換素子103は、サファイアにより形成されているとしたが、スピネルにより形成されていてもよい。   Moreover, although the wavelength conversion element 103 of the present embodiment is formed of sapphire, it may be formed of spinel.

《実施形態2》
以下、実施形態2について図5を参照しながら説明する。
<< Embodiment 2 >>
Hereinafter, Embodiment 2 will be described with reference to FIG.

本実施形態における光源200は、半導体層202を形成している半導体層の組成と波長変換素子203を形成している母材基板の材質のみを異にする。すなわち、光源200は、図5に示すようにステム101と、ステム101の表面に設けられている半導体層202と、半導体層202の表面の一部に形成されている波長変換素子203と、半導体層202が形成されていない側のステム101の表面に設けられている2本の電極104,105と、を備えている。半導体層202は、ZnxCd1-xySe1-y(0≦x≦1、0≦y≦1)で表されるII−VI族半導体化合物層を少なくとも一層含み、GaAs基板(図示せず)上に形成され、表裏に電極が形成されている(図示せず)。なお、GaAs基板はステム101の表面側に配置されている。そして、波長変換素子203は、石英ガラス、硼硅酸ガラスまたは二酸化珪素を主成分とするガラスからなり、GaAs基板が設けられている側とは反対側の半導体層202の面に貼り合わせにより設けられている。以上の2点のみが上記実施形態1と本実施形態とで異なる点であり、それ以外の点、すなわち、光源200を構成している構成要素(ステム101、電極104、105)の組成及び機能、光源200の製造方法並びに光源200が光を発するメカニズムは、上記実施形態1において記載した事項と同一である。そして、本実施形態の波長変換素子203、光源200及び光源200の製造方法が奏する効果は、上記実施形態1の波長変換素子103、光源100及び光源100の製造方法が奏する効果と同一である。 In the light source 200 in the present embodiment, only the composition of the semiconductor layer forming the semiconductor layer 202 and the material of the base material substrate forming the wavelength conversion element 203 are different. That is, the light source 200 includes a stem 101, a semiconductor layer 202 provided on the surface of the stem 101, a wavelength conversion element 203 formed on a part of the surface of the semiconductor layer 202, and a semiconductor as shown in FIG. And two electrodes 104 and 105 provided on the surface of the stem 101 on the side where the layer 202 is not formed. The semiconductor layer 202 includes at least one II-VI group semiconductor compound layer represented by Zn x Cd 1-x S y Se 1-y (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1), and includes a GaAs substrate (FIG. (Not shown) and electrodes are formed on the front and back sides (not shown). The GaAs substrate is disposed on the surface side of the stem 101. The wavelength conversion element 203 is made of quartz glass, borosilicate glass, or glass containing silicon dioxide as a main component, and is provided by bonding to the surface of the semiconductor layer 202 opposite to the side on which the GaAs substrate is provided. It has been. Only the above two points are different between the first embodiment and the present embodiment, and other points, that is, the composition and function of the components (stem 101, electrodes 104, 105) constituting the light source 200. The manufacturing method of the light source 200 and the mechanism by which the light source 200 emits light are the same as those described in the first embodiment. And the effect which the manufacturing method of the wavelength conversion element 203 of this embodiment, the light source 200, and the light source 200 show | plays is the same as the effect which the manufacturing method of the wavelength conversion element 103 of the said Embodiment 1, the light source 100, and the light source 100 shows.

《実施形態3》
以下、実施形態3について図6、7を参照しながら説明する。
<< Embodiment 3 >>
Hereinafter, Embodiment 3 will be described with reference to FIGS.

本実施形態では、光源300の構造、光源300の製造方法及び光源300が複数の色の光を発するメカニズムを説明する。なお、図6は本実施形態における光源300の模式図であり、図7は光源300の製造方法を説明するための図、であり、図6、7において上記実施形態1と同一の物質及び機能を示す部分には図1、2、3と同一の符号を付している。   In this embodiment, the structure of the light source 300, the manufacturing method of the light source 300, and the mechanism by which the light source 300 emits light of a plurality of colors will be described. 6 is a schematic diagram of the light source 300 in the present embodiment, and FIG. 7 is a diagram for explaining a method of manufacturing the light source 300. In FIGS. The same reference numerals as those shown in FIGS.

本実施形態における光源300の波長変換素子303は、上記実施形態1における光源100の波長変換素子103とは異なり可視光線を透過することができる。それ以外の点については、上記実施形態1と同一である。従って、上記実施形態1と重複する部分については、詳細な説明を省略する。   Unlike the wavelength conversion element 103 of the light source 100 in the first embodiment, the wavelength conversion element 303 of the light source 300 in the present embodiment can transmit visible light. Other points are the same as those in the first embodiment. Therefore, detailed description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.

図6に示すように、光源300は、ステム101と、ステム101の表面に設けられている半導体層302と、半導体層302の表面に形成されている波長変換素子303と、半導体層302が形成されていない側のステム101の表面に設けられている2本の電極104,105と、を備えている。   As shown in FIG. 6, the light source 300 includes a stem 101, a semiconductor layer 302 provided on the surface of the stem 101, a wavelength conversion element 303 formed on the surface of the semiconductor layer 302, and a semiconductor layer 302. And two electrodes 104 and 105 provided on the surface of the stem 101 on the non-finished side.

半導体層302は、一般式がBxGa1-x-y-zAlyInxN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表されるIII族化合物半導体層を少なくとも一層含み、電極104,105を介して外部電源から電圧が印加されることにより青色の光を発する。 The semiconductor layer 302 is a general formula B x Ga 1-xyz Al y In x N (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1) a group III compound semiconductor layer represented by at least one layer In addition, blue light is emitted when a voltage is applied from an external power source via the electrodes 104 and 105.

波長変換素子303は、サファイアからなる母材基板306からなり、可視光線を透過させる。そして、不純物151を含み、母材基板306の基板面内において、不純物高濃度領域303aと不純物低濃度領域303bとを備えている。具体的には、不純物高濃度領域303aにおける不純物の濃度は1×1017cm-2以上3×1017cm-2以下であり、不純物低濃度領域303bにおける不純物の濃度は1×1016cm-2以上3×1016cm-2以下である。そして、半導体層302が発した青色の光が照射されることにより、不純物高濃度領域303aは赤色の光を発し、不純物低濃度領域303bは緑色の光を発する。ここで、母材基板306の基板面は、上記実施形態1における母材基板106の基板面内と同様、半導体層302と波長変換素子303との界面に平行な面である。 The wavelength conversion element 303 includes a base material substrate 306 made of sapphire and transmits visible light. In addition, an impurity 151 is included, and a high impurity concentration region 303 a and a low impurity concentration region 303 b are provided in the substrate surface of the base material substrate 306. Specifically, the impurity concentration in the high impurity concentration region 303a is 1 × 10 17 cm −2 or more and 3 × 10 17 cm −2 or less, and the impurity concentration in the low impurity concentration region 303b is 1 × 10 16 cm −. It is 2 or more and 3 × 10 16 cm −2 or less. When the blue light emitted from the semiconductor layer 302 is irradiated, the high impurity concentration region 303a emits red light, and the low impurity concentration region 303b emits green light. Here, the substrate surface of the base material substrate 306 is a surface parallel to the interface between the semiconductor layer 302 and the wavelength conversion element 303, as in the substrate surface of the base material substrate 106 in the first embodiment.

次に、光源300の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the light source 300 will be described.

まず、図7(a)に示すように、波長変換素子303となるサファイア製の母材基板306を用意し、母材基板306の表面の右半分にマスク161bを形成する。   First, as shown in FIG. 7A, a sapphire base material substrate 306 to be the wavelength conversion element 303 is prepared, and a mask 161 b is formed on the right half of the surface of the base material substrate 306.

次に、図7(b)に示すように、母材基板306に不純物151であるSiイオンをイオン注入法により混入させる。その後、マスク161bを取り外す。このとき、イオン注入の加速電圧は50keV以上200keV以下であり、イオン注入量は1×1017cm-2以上3×1017cm-2以下である。ここで、マスク161bを形成すると、表面にマスク161bが形成された部分の母材基板306には不純物151は混入しないため、不純物151は、表面にマスク161bが形成されていない部分の母材基板306に注入されることとなり、図7(c)に示すように、母材基板306の左半分に不純物高濃度領域303aが形成される。 Next, as shown in FIG. 7B, Si ions, which are impurities 151, are mixed into the base material substrate 306 by an ion implantation method. Thereafter, the mask 161b is removed. At this time, the acceleration voltage of the ion implantation is 50 keV or more and 200 keV or less, and the ion implantation amount is 1 × 10 17 cm −2 or more and 3 × 10 17 cm −2 or less. Here, when the mask 161b is formed, since the impurity 151 is not mixed into the base material substrate 306 where the mask 161b is formed on the surface, the impurity 151 is included in the portion where the mask 161b is not formed on the surface. As shown in FIG. 7C, a high impurity concentration region 303 a is formed in the left half of the base material substrate 306.

続いて、マスク161bを取り外し、上記2工程においてマスク161bが形成されなかった母材の表面、すなわち母材の左半分にマスク161aを形成する。   Subsequently, the mask 161b is removed, and the mask 161a is formed on the surface of the base material on which the mask 161b is not formed in the above two steps, that is, the left half of the base material.

続いて、図7(d)に示すように、上記2工程においてマスク161bが形成されなかった母材基板306の表面、すなわち母材基板306の左半分にマスク161aを形成する。そして、母材基板306に不純物であるSiイオン151をイオン注入法により混入させる。その後、マスク161aを除去する。このとき、Siイオンのイオン注入の加速電圧は50keV以上200keV以下である。また、Siイオンのイオン注入量は1×1016cm-2以上3×1016cm-2以下であり、上記の工程におけるイオン注入量よりも少ない。ここで、マスク161aを形成すると、表面にマスク161aが形成された部分の母材基板306には不純物151は混入しないため、不純物151は、表面にマスク161bが形成されていない部分の母材基板306に注入されることとなり、この工程において母材基板306の右半分に不純物低濃度領域303bが形成されることとなる。 Subsequently, as shown in FIG. 7D, a mask 161a is formed on the surface of the base material substrate 306 where the mask 161b was not formed in the above two steps, that is, on the left half of the base material substrate 306. Then, Si ions 151 which are impurities are mixed into the base material substrate 306 by an ion implantation method. Thereafter, the mask 161a is removed. At this time, the acceleration voltage for ion implantation of Si ions is 50 keV or more and 200 keV or less. The ion implantation amount of Si ions is 1 × 10 16 cm −2 or more and 3 × 10 16 cm −2 or less, which is smaller than the ion implantation amount in the above process. Here, when the mask 161a is formed, since the impurity 151 is not mixed into the base material substrate 306 where the mask 161a is formed on the surface, the impurity 151 is the base material substrate where the mask 161b is not formed on the surface. In this step, the impurity low concentration region 303b is formed in the right half of the base material substrate 306.

そして、不純物高濃度領域303a及び不純物低濃度領域303bが形成された母材基板に対して、700℃以上、30分間、窒素雰囲気中で熱アニール処理を行う。これにより、図7(e)に示す母材基板306の右半分に不純物高濃度領域303aが形成され、左半分に不純物低濃度領域303bが形成された波長変換素子303を製造することができる。   Then, thermal annealing is performed in a nitrogen atmosphere at 700 ° C. or higher for 30 minutes on the base material substrate on which the high impurity concentration region 303a and the low impurity concentration region 303b are formed. Accordingly, the wavelength conversion element 303 in which the high impurity concentration region 303a is formed in the right half of the base material substrate 306 shown in FIG. 7E and the low impurity concentration region 303b is formed in the left half can be manufactured.

更に、波長変換素子303の表面に、波長変換素子303を母材基板とし、BxGa1-x-y-zAlyInzN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦x+y+z≦1)で表される半導体層を含む半導体層をエピタキシャル成長させることにより、半導体層302を形成する。そして、半導体層302の表面のうち波長変換素子303が戴置されている表面に対向する表面と扁平円柱状のステム101の表面とを接着する。これにより、ステム101の表面に半導体層302が形成され、半導体層302の表面に波長変換素子303が形成されることとなる。 Further, the surface of the wavelength conversion element 303, the wavelength converting element 303 as a base material substrate, B x Ga 1-xyz Al y In z N (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1, A semiconductor layer 302 is formed by epitaxially growing a semiconductor layer including a semiconductor layer represented by 0 ≦ x + y + z ≦ 1). And the surface which opposes the surface in which the wavelength conversion element 303 is mounted among the surfaces of the semiconductor layer 302, and the surface of the flat cylindrical stem 101 are adhere | attached. As a result, the semiconductor layer 302 is formed on the surface of the stem 101, and the wavelength conversion element 303 is formed on the surface of the semiconductor layer 302.

その後、半導体層302及び波長変換素子303が接着されていない側のステム101の表面に、電極104,105を設ける。これにより、図6に示す光源300を製造することができる。以上より、本実施形態における光源300は、半導体層302と波長変換素子303とを接着する必要はないため、上記実施形態1における光源100に比べ、更に容易に製造することができるとともに製造歩留まりは良くなる。   Thereafter, electrodes 104 and 105 are provided on the surface of the stem 101 on the side where the semiconductor layer 302 and the wavelength conversion element 303 are not bonded. Thereby, the light source 300 shown in FIG. 6 can be manufactured. As described above, the light source 300 in the present embodiment does not need to adhere the semiconductor layer 302 and the wavelength conversion element 303, and thus can be manufactured more easily than the light source 100 in the first embodiment and the manufacturing yield is high. Get better.

続いて、光源300が多色光を発するメカニズムを説明する。   Next, the mechanism by which the light source 300 emits multicolor light will be described.

赤色の光及び緑色の光を発するメカニズムは、上記実施形態1における光源100が赤色の光及び緑色の光を発するメカニズムと同一である。そして、青色の光を発するメカニズムも上記実施形態1と本実施形態とでは同一である。しかし、本実施形態における波長変換素子303は、可視光線を透過させることができるため、半導体層302の表面の全体に波長変換素子303を形成しても、青色の光は波長変換素子303に照射されることとなり、光源300は図4に示すような白色光を発する。   The mechanism for emitting red light and green light is the same as the mechanism for causing the light source 100 in the first embodiment to emit red light and green light. The mechanism for emitting blue light is also the same in the first embodiment and the present embodiment. However, since the wavelength conversion element 303 in this embodiment can transmit visible light, even if the wavelength conversion element 303 is formed on the entire surface of the semiconductor layer 302, blue light is irradiated to the wavelength conversion element 303. As a result, the light source 300 emits white light as shown in FIG.

本実施形態の波長変換素子303、光源300及び光源300の製造方法が奏する効果は、上記実施形態1の波長変換素子103、光源100及び光源100の製造方法が奏する効果に付け加え、以下に示す効果を奏する。すなわち、本実施形態における光源300は、波長変換素子303を母材基板とし、波長変換素子303の表面に半導体層302を結晶成長させることにより製造される。従って、上記実施形態1における光源100と異なり、半導体層302と波長変換素子303とを接着剤などを用いて接着、固定させる必要はない。そのため、上記実施形態1に比べ容易に製造することができるとともに、製造歩留まりも良くなる、という効果を奏する。   The effects exhibited by the wavelength conversion element 303, the light source 300, and the method of manufacturing the light source 300 of the present embodiment are the following effects in addition to the effects exhibited by the wavelength conversion element 103, the light source 100, and the method of manufacturing the light source 100 of the first embodiment. Play. That is, the light source 300 in the present embodiment is manufactured by using the wavelength conversion element 303 as a base material substrate and crystal-growing the semiconductor layer 302 on the surface of the wavelength conversion element 303. Therefore, unlike the light source 100 in the first embodiment, it is not necessary to bond and fix the semiconductor layer 302 and the wavelength conversion element 303 using an adhesive or the like. Therefore, it is possible to easily manufacture as compared with the first embodiment, and the manufacturing yield is improved.

なお、本実施形態においては、半導体層302は、ZnxCd1-xySe1-y(0≦x≦1、0≦y≦1)で表されるII−VI族半導体化合物層を少なくとも一層含んでいてもよい。また、波長変換素子303はスピネルにより形成されていてもよい。 In the present embodiment, the semiconductor layer 302 is a II-VI group semiconductor compound layer represented by Zn x Cd 1-x S y Se 1-y (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1). At least one layer may be included. The wavelength conversion element 303 may be formed of spinel.

《その他の実施形態》
上記実施形態1の光源100においては、半導体層102がBxGa1-x-y-zAlyInzN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦x+y+z≦1)で表されるIII族化合物半導体層を少なくとも一層含み、波長変換素子103がサファイアからなるとし、上記実施形態2の光源200においては、半導体層202がZnxCd1-xySe1-y(0≦x≦1、0≦y≦1)で表されるII−VI族半導体化合物層を少なくとも一層含み、波長変換素子203が石英ガラス、硼硅酸ガラスまたは二酸化珪素を主成分とするガラスからなるとしたが、半導体層の組成と波長変換素子の材質との組み合わせはこれらに限定されない。半導体層がBxGa1-x-y-zAlyInzN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦x+y+z≦1)で表されるIII族化合物半導体層を少なくとも一層含み、波長変換素子が石英ガラス、硼硅酸ガラスまたは二酸化珪素を主成分とするガラスにより形成されていてもよく、また、逆に、半導体層がZnxCd1-xySe1-y(0≦x≦1、0≦y≦1)で表されるII−VI族半導体化合物層を少なくとも一層含み、波長変換素子がサファイアまたはスピネルから形成されていてもよい。
<< Other Embodiments >>
In the light source 100 of the first embodiment, the semiconductor layer 102 is B x Ga 1-xyz Al y In z N (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1,0 ≦ x + y + z ≦ 1) And the wavelength conversion element 103 is made of sapphire. In the light source 200 of the second embodiment, the semiconductor layer 202 is made of Zn x Cd 1 -x S y Se 1 -y. A glass containing at least one II-VI group semiconductor compound layer represented by (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1), and the wavelength conversion element 203 having quartz glass, borosilicate glass or silicon dioxide as a main component However, the combination of the composition of the semiconductor layer and the material of the wavelength conversion element is not limited to these. At least a group III compound semiconductor layer on which the semiconductor layer is represented by B x Ga 1-xyz Al y In z N (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1,0 ≦ x + y + z ≦ 1) The wavelength conversion element may be formed of quartz glass, borosilicate glass, or glass mainly composed of silicon dioxide. Conversely, the semiconductor layer may be Zn x Cd 1-x S y Se 1- The wavelength conversion element may be formed of sapphire or spinel, including at least one II-VI group semiconductor compound layer represented by y (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1).

本発明の波長変換素子は、特に白色光源や2色以上の光を混色する多色光源などに利用される波長変換素子として有用である。また、本発明の光源は、特に白色光源や2色以上の光を混色する多色光源などとして有用であり、光源の製造方法は、特に白色光源や2色以上の光を混色する多色光源などを製造する方法として有用である。   The wavelength conversion element of the present invention is particularly useful as a wavelength conversion element used for a white light source or a multicolor light source that mixes two or more colors of light. The light source of the present invention is particularly useful as a white light source or a multicolor light source that mixes two or more colors of light, and the light source manufacturing method is particularly a white light source or a multicolor light source that mixes two or more colors of light. It is useful as a method for producing the above.

実施形態1における光源100の模式図である。1 is a schematic diagram of a light source 100 according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1における光源100の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the light source 100 in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における半導体層102及び波長変換素子103の拡大図である。3 is an enlarged view of a semiconductor layer 102 and a wavelength conversion element 103 in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における光源100が発する光のスペクトル図である。It is a spectrum figure of the light which the light source 100 in Embodiment 1 emits. 実施形態2における光源200の模式図である。It is a schematic diagram of the light source 200 in Embodiment 2. 実施形態3における光源300の模式図である。It is a schematic diagram of the light source 300 in the third embodiment. 実施形態3における光源300の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the light source 300 in Embodiment 3. FIG. 従来例におけるフルカラーLED400の模式図である。It is a schematic diagram of full color LED400 in a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

100、200、300 光源
102、202、302 半導体層
103、203、303 波長変換素子
104、105、404、405、406、407 電極
106、306 母材基板
151 不純物
161a、161b マスク
100, 200, 300 Light source 102, 202, 302 Semiconductor layer 103, 203, 303 Wavelength conversion element 104, 105, 404, 405, 406, 407 Electrode 106, 306 Base substrate 151 Impurity 161a, 161b Mask

Claims (26)

不純物を含有する母材基板からなり、可視光線が照射されることにより当該可視光線が有する波長とは異なる波長を有する光を発する、波長変換素子。   A wavelength conversion element that is made of a base material substrate containing impurities and emits light having a wavelength different from the wavelength of visible light when irradiated with visible light. 前記母材基板の基板面内において、不純物の濃度が異なる領域を複数備え、
前記可視光線が照射されることにより、前記不純物の濃度が異なる領域は、それぞれ異なる波長を有する光を発する、請求項1に記載の波長変換素子。
In the substrate surface of the base material substrate, comprising a plurality of regions having different impurity concentrations,
The wavelength conversion element according to claim 1, wherein the regions having different impurity concentrations emit light having different wavelengths when irradiated with the visible light.
前記母材基板は、石英ガラス、硼硅酸ガラスまたは二酸化珪素を主成分とするガラスにより形成されている、請求項1または2に記載の波長変換素子。   3. The wavelength conversion element according to claim 1, wherein the base material substrate is made of glass mainly composed of quartz glass, borosilicate glass, or silicon dioxide. 前記母材基板は、サファイアまたはスピネルにより形成されている、請求項1または2に記載の波長変換素子。   The wavelength conversion element according to claim 1, wherein the base material substrate is formed of sapphire or spinel. 前記不純物は、Siである、請求項1から4のいずれか一つに記載の波長変換素子。   The wavelength conversion element according to claim 1, wherein the impurity is Si. 前記不純物は、直径が1nm以上10nm以下の粒子である、請求項1から5のいずれか一つに記載の波長変換素子。   The wavelength conversion element according to claim 1, wherein the impurity is a particle having a diameter of 1 nm to 10 nm. 前記母材基板は、前記母材基板の基板面内において、前記不純物の濃度が1×1017cm-2以上3×1017cm-2以下である領域と前記不純物の濃度が1×1016cm-2以上3×1016cm-2以下である領域とを備えている、請求項1から6のいずれか一つに記載の波長変換素子。 The base material substrate has a region where the impurity concentration is 1 × 10 17 cm −2 or more and 3 × 10 17 cm −2 or less and the impurity concentration is 1 × 10 16 within the substrate surface of the base material substrate. The wavelength conversion element according to claim 1, further comprising a region that is not less than cm −2 and not more than 3 × 10 16 cm −2 . 前記可視光線は、青色の光であり、
前記青色の光が照射されることにより、赤色及び緑色の光を発する、請求項1から7のいずれか一つに記載の波長変換素子。
The visible light is blue light,
The wavelength conversion element according to any one of claims 1 to 7, which emits red and green light when irradiated with the blue light.
可視光線を発する半導体層と、
前記半導体層の表面の一部に設けられた波長変換素子と、
前記半導体層に対して電圧を印加する電極と、
を備える光源であって、
前記半導体層は、前記電極を介して前記電圧が印加されることにより前記可視光線を発し、
前記波長変換素子は、不純物を含有する母材基板からなり、前記可視光線が照射されることにより当該可視光線が有する波長とは異なる波長を有する光を発する、光源。
A semiconductor layer emitting visible light;
A wavelength conversion element provided on a part of the surface of the semiconductor layer;
An electrode for applying a voltage to the semiconductor layer;
A light source comprising:
The semiconductor layer emits the visible light when the voltage is applied through the electrode,
The said wavelength conversion element consists of a base material substrate containing an impurity, and emits light having a wavelength different from that of the visible light when irradiated with the visible light.
前記波長変換素子は、前記母材基板の基板面内において、不純物の濃度が異なる領域を複数備え、
前記可視光線が照射されることにより、前記不純物の濃度が異なる領域は、それぞれ異なる波長を有する光を発する、請求項9に記載の光源。
The wavelength conversion element includes a plurality of regions having different impurity concentrations in the substrate surface of the base material substrate,
The light source according to claim 9, wherein the regions having different impurity concentrations emit light having different wavelengths when irradiated with the visible light.
前記母材基板は、石英ガラス、硼硅酸ガラスまたは二酸化珪素を主成分とするガラスにより形成されている、請求項9または10に記載の光源。   11. The light source according to claim 9, wherein the base material substrate is made of glass mainly composed of quartz glass, borosilicate glass, or silicon dioxide. 前記母材基板は、サファイアまたはスピネルにより形成されている、請求項9または10に記載の光源。   The light source according to claim 9 or 10, wherein the base material substrate is formed of sapphire or spinel. 前記不純物は、Siである、請求項9から12のいずれか一つに記載の光源。   The light source according to claim 9, wherein the impurity is Si. 前記不純物は、直径が1nm以上10nm以下の粒子である、請求項9から13のいずれか一つに記載の光源。   The light source according to claim 9, wherein the impurity is a particle having a diameter of 1 nm to 10 nm. 前記半導体層は、III族窒化物半導体またはII−VI族化合物半導体により形成されている、請求項9から14のいずれか一つに記載の光源。   The light source according to claim 9, wherein the semiconductor layer is formed of a group III nitride semiconductor or a group II-VI compound semiconductor. 前記波長変換素子は、前記可視光線が照射される方向に対して垂直な面内において、前記不純物の濃度が1×1017cm-2以上3×1017cm-2以下である領域と前記不純物の濃度が1×1016cm-2以上3×1016cm-2以下である領域とを備えている、請求項9から15のいずれか一つに記載の光源。 The wavelength conversion element includes a region in which a concentration of the impurity is 1 × 10 17 cm −2 or more and 3 × 10 17 cm −2 or less in a plane perpendicular to a direction in which the visible light is irradiated, and the impurity The light source according to claim 9, further comprising a region having a concentration of 1 × 10 16 cm −2 or more and 3 × 10 16 cm −2 or less. 前記可視光線は、青色の光であり、
前記波長変換素子は、前記青色の光が照射されることにより、赤色及び緑色の光を発する、請求項9から16のいずれか一つに記載の光源。
The visible light is blue light,
The light source according to claim 9, wherein the wavelength conversion element emits red and green light when irradiated with the blue light.
母材基板に不純物を混入させる工程と、
前記母材基板を半導体層の表面の一部に戴置する工程と、
前記半導体層の前記母材基板が形成されている側とは反対側の表面に電極を設ける工程と、
を含み、
前記半導体層は、前記電極を介して電圧が印加されることにより可視光線を発し、
前記不純物を含有する母材基板は、前記可視光線が照射されることにより、当該可視光線が有する波長とは異なる波長を有する光を発する、光源の製造方法。
Mixing impurities into the base material substrate;
Placing the base material substrate on part of the surface of the semiconductor layer;
Providing an electrode on the surface of the semiconductor layer opposite to the side on which the base material substrate is formed;
Including
The semiconductor layer emits visible light when a voltage is applied through the electrode,
The base material substrate containing the impurity emits light having a wavelength different from the wavelength of the visible light when irradiated with the visible light.
母材基板の表面に半導体層を形成する工程と、
前記母材基板に不純物を混入させる工程と、
前記半導体層の前記母材基板が存する側とは反対側の表面に電極を設ける工程と、
を含み、
前記半導体層は、前記電極を介して電圧が印加されることにより可視光線を発し、
前記不純物を含有する母材基板は、前記可視光線が照射されることにより、当該可視光線が有する波長とは異なる波長を有する光を発する、光源の製造方法。
Forming a semiconductor layer on the surface of the base material substrate;
Mixing impurities into the base material substrate;
Providing an electrode on the surface of the semiconductor layer opposite to the side on which the base material substrate exists;
Including
The semiconductor layer emits visible light when a voltage is applied through the electrode,
The base material substrate containing the impurity emits light having a wavelength different from the wavelength of the visible light when irradiated with the visible light.
前記母材基板に不純物を混入させる工程は、イオン注入法により行われる、請求項18または19のいずれか一つに記載の光源の製造方法。   The light source manufacturing method according to claim 18, wherein the step of mixing impurities into the base material substrate is performed by an ion implantation method. 前記母材基板に不純物を混入させる工程は、前記母材基板の基板面の一部において、所定の不純物の濃度を有する領域を形成する工程と、
前記母材基板の前記基板面の一部と異なる基板面の部分において、前記所定の不純物の濃度を有する領域における不純物の濃度と異なる不純物の濃度を有する領域を形成する工程と、
を含む、請求項18から20のいずれか一つに記載の光源の製造方法。
The step of mixing impurities into the base material substrate includes a step of forming a region having a predetermined impurity concentration in a part of the substrate surface of the base material substrate;
Forming a region having an impurity concentration different from the impurity concentration in the region having the predetermined impurity concentration in a portion of the substrate surface different from a part of the substrate surface of the base material substrate;
The method of manufacturing a light source according to claim 18, comprising:
前記不純物は、Siである、請求項18から21のいずれか一つに記載の光源の製造方法。   The method of manufacturing a light source according to any one of claims 18 to 21, wherein the impurity is Si. 前記母材基板は、石英ガラス、硼硅酸ガラスまたは二酸化珪素を主成分とするガラスにより形成されている、請求項18、20から22のいずれか一つに記載の光源の製造方法。   23. The method of manufacturing a light source according to claim 18, wherein the base material substrate is made of glass mainly composed of quartz glass, borosilicate glass, or silicon dioxide. 前記母材基板は、サファイアまたはスピネルにより形成されている、請求項18から23のいずれか一つに記載の光源の製造方法。   The method for manufacturing a light source according to any one of claims 18 to 23, wherein the base material substrate is formed of sapphire or spinel. 前記半導体層は、III族半導体またはII−VI族半導体により形成されている、請求項18から24のいずれか一つに記載の光源の製造方法。   The method for manufacturing a light source according to any one of claims 18 to 24, wherein the semiconductor layer is formed of a group III semiconductor or a group II-VI semiconductor. 前記可視光線が照射されることにより、前記所定の不純物の濃度を有する領域と前記所定の不純物の濃度を有する領域における不純物の濃度と異なる不純物の濃度を有する領域とはそれぞれ異なる波長を有する光を発する、請求項21に記載の光源の製造方法。   When the visible light is irradiated, the region having the predetermined impurity concentration and the region having the impurity concentration different from the impurity concentration in the region having the predetermined impurity concentration respectively have light having different wavelengths. The method for producing a light source according to claim 21, wherein the light source emits light.
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JP2009529231A (en) * 2006-03-06 2009-08-13 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Light emitting diode module
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