JP2010251686A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光装置の発光効率、信頼性及び寿命を向上させる。
【解決手段】基板と、前記基板上に載置された、半導体レーザ素子と、前記基板上に載置され、前記半導体レーザ素子に隣接する、結晶状またはガラス状の蛍光材料と、を備え、前記半導体レーザ素子のレーザ光を受光した前記蛍光材料が前記レーザ光とは異なる波長の光を放出する発光装置が提供される。このような発光装置によれば、前記蛍光材料に強いレーザ光を照射しても、前記蛍光材料が結晶状またはガラス状であるので、前記蛍光材料から不純物ガスが放出され難い。これにより、発光装置の発光効率、信頼性及び寿命を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置及びその製造方法に関する。
照明や各種の表示、光通信、あるいは液晶表示装置（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）のバックライトなどに用いられる発光装置のうちで、樹脂やセラミックなどのパッケージ材内にＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子と、蛍光体とを収容した構造のものがある（例えば、特許文献１参照）。
このような発光装置は、例えば、ＵＶ（Ultra Violet）から青色で発光する発光素子で蛍光体を励起して白色の発光ダイオードを形成することができる。
特開２００９−０１０３６０号公報
しかしながら、ＬＥＤによる蛍光体の励起では、１つの発光装置あたりの発光出力が小さく、発光装置の発光効率が低い。また、これを回避するために、高出力の半導体レーザ素子をパッケージ材内に設置して蛍光体を励起すると、蛍光体が強い光に照射されて、不純物ガスが蛍光体から発生してしまう。このような不純物ガスは、発光素子の劣化要因となり、発光装置の信頼性を低減させてしまう。
本発明は、上記の課題を解決するものである。
本発明の一態様によれば、筐体と、窓と、前記筐体と前記窓とにより形成された封止空間に設けられた半導体レーザ素子と、前記封止空間に設けられた結晶状またはガラス状の蛍光材料と、を備え、前記蛍光材料は、前記レーザ素子から放出されたレーザ光を吸収して前記レーザ光の波長とは異なる波長の２次光を放出し、前記２次光は、前記窓から取り出されることを特徴とする発光装置が提供される。
本発明の他の一態様によれば、筐体と、窓と、前記筐体と前記窓とにより形成された封止空間に設けられた半導体レーザ素子と、を備え、前記窓は、前記封止空間に露出されることなく設けられた蛍光材料を有し、前記蛍光材料は、前記半導体レーザ素子から放出されたレーザ光を吸収して前記レーザ光の波長とは異なる波長の２次光を放出し、前記２次光は、前記窓から取り出されることを特徴とする発光装置が提供される。
本発明の他の一態様によれば、第１の面方位の主面上に、第２の面方位の側面を有する凹部が形成された半導体基板と、前記凹部内に配置された半導体レーザ素子と、前記半導体基板の前記主面に固着され、前記凹部内に形成される封止空間に前記半導体レーザ素子を封止する結晶状またはガラス状の蛍光材料と、前記主面とは反対側の前記半導体基板の主面に延出し、前記半導体レーザ素子の一方の主電極と接続された第１の電極と、前記半導体基板の側面に延出し、前記半導体レーザ素子の他方の主電極と接続された第２の電極と、を備え、前記半導体レーザ素子から放出され前記凹部の前記側面によって反射されたレーザ光は、前記蛍光材料に吸収されて前記レーザ光の波長とは異なる波長の２次光が放出されることを特徴とする発光装置が提供される。
本発明の他の一態様によれば、第１の面方位の主面を有する半導体基板の前記主面に、第２の面方位の側面を有する凹部を形成し、前記凹部の底面に半導体レーザ素子を載置し、前記半導体基板の前記主面上に表面電極を形成して前記半導体レーザ素子に接続し、結晶状またはガラス状の蛍光材料を前記半導体基板の主面に接合して前記半導体レーザ素子を前記凹部内に封止することを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
本発明によれば、発光効率と輝度が高く、且つ信頼性が高い発光装置が実現する。
発光装置の要部断面模式図である（その１）。 半導体レーザ素子と蛍光材料との配置関係を説明するための要部斜視図である。 発光装置の要部断面模式図である（その２）。 発光装置の要部断面模式図である（その３）。 発光装置の要部断面模式図である（その４）。 発光装置の要部斜視図である。 発光装置の製造方法を説明するための要部図である（その１）。 発光装置の製造方法を説明するための要部図である（その２）。 発光装置の製造方法を説明するための要部図である（その３）。 発光装置の製造方法を説明するための要部図である（その４）。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、発光装置の要部断面模式図である。また、図２は、半導体レーザ素子と蛍光材料との配置関係を説明するための要部斜視図である。
発光装置１ａは、電極であるリード１０，１１と、支持台であるステム（基板）１２と、素子等を包含するパッケージ材２０と、光を取り出す窓部（出光部）３０と、を有する構造をしている。ステム１２とパッケージ材２０は、筐体を構成する。そして、この筐体と窓３０とは、封止された空間を形成する。発光装置１ａは、ステム１２上に半導体レーザ素子４０と、ブロック体状の蛍光材料５０Ａを搭載している。
半導体レーザ素子４０は、例えば、化合物半導体等を主成分とするレーザ素子であり、レーザ発振により、４７０ｎｍ以下の波長の光を放出する。また、半導体レーザ素子４０とステム１２との間には、サブマウント層４１を介在させている。そして、半導体レーザ素子４０を支持するステム１２からは、外部端子となるリード１０とリード１１とが延在している。
このリード１０とリード１１とは、互いに絶縁され、いずれかの一方が半導体レーザ素子４０の下部電極と電気的に接続し、他方が金属ワイヤ４０ｗを通じて半導体レーザ素子４０の上部電極と電気的に接続している。
また、発光装置１ａでは、半導体レーザ素子４０と隣接するように、ステム１２上に、ブロック体状の蛍光材料５０Ａを搭載している。また、ステム１２と蛍光材料５０Ａとの間には、ヒートシンク層５１が介在している。
蛍光材料５０Ａは、半導体レーザ素子４０に隣接するように配置されていることから、半導体レーザ素子４０の側面４０ｓｗから発せられたレーザ光（図中の矢印Ａ）によって光励起され、レーザ光の波長とは異なる波長の光と放出することができる。例えば、半導体レーザ素子４０からＵＶ、青紫、青色等の光が放出されると、この光が蛍光材料５０Ａに到達して、蛍光材料５０Ａが励起される。そして、蛍光材料５０Ａからは、レーザ光とは異なる波長の２次光（例えば、可視光等）が放出される。
また、発光装置１ａにおいては、半導体レーザ素子４０等を搭載している側のステム１２に対向するように、窓部３０が配置されている。この窓部３０は、例えば、ガラスで構成され、発光装置１ａから放出される光に対し透光性を有している。また、窓部３０は、透明基材３０ｂの主面（上面及び下面）が無反射コート膜３０ａにより挟持された構成をなしている。そして、無反射コート膜３０ａがその主面に配置されていることから、半導体レーザ素子４０及び蛍光材料５０Ａから放出される２次光が窓部３０よって反射されることなく、効率よく発光装置１ａ外に放出することができる。
そして、これらの半導体レーザ素子４０、蛍光材料５０Ａは、パッケージ材２０及び窓部３０の内部に収納されている。また、パッケージ材２０、窓部３０及びステム１２で封止された空間ｓｐには、希ガス、窒素などの不活性ガスが充填されている。
ここで、蛍光材料５０Ａの材質は、例えば、（ＹＸＧｄ１−Ｘ）（ＡｌＹＧａ１−Ｙ）Ｏ１２（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）を主成分としている。この蛍光材料５０Ａを構成する成分は、蛍光結晶であってもよく、蛍光ガラスであってもよい。但し、蛍光材料５０Ａが単結晶の方がより安定した２次光の発光が得られる。
また、蛍光材料５０Ａには、２価のＥｕ（ユーロピウム）、３価のＥｕ、３価のＴｂ（テルビウム）、３価のＣｅ（セリウム）、３価のＰｒ（プラセオジム）の中の少なくとも１つの希土類イオンがドープされている。この場合、上述したレーザ光を蛍光材料５０Ａに照射すると、２価のＥｕでは青、３価のＥｕでは赤、３価のＴｂでは緑、３価のＣｅでは黄色の２次光が得られる。また、これらを複数混色することで各種色や、色温度が違う白色光、演色性が異なる白色光が作製できる。
特に、蛍光材料５０Ａが蛍光結晶である場合は、チョクラルスキー結晶成長法などで作製される。また、（ＹＸＧｄ１−Ｘ）（ＡｌＹＧａ１−Ｙ）Ｏ１２中の「ｘ」や「ｙ」は、ドープするイオンのイオン半径によって適宜調整される。
また、２価のＥｕをドーピングするときは、母結晶と価数が異なることから、結晶内の電荷中性を維持するために、４価の炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）をＥｕの濃度と等量程度にドーピングしてもよい。また、イオン半径の調整のために、同時に２価のカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）をドーピングしてもよい。この場合、４価と２価のイオン量が等量程度になるように調整する。
ところで、蛍光材料５０Ａの材質として蛍光結晶または蛍光ガラスを用いても、レーザ光の強度が極端に高い場合には、蛍光材料５０Ａが高温になって、その発光効率が低下することも起こり得る。また、蛍光材料５０Ａの温度が変化すると、その２次光の発光波長が変化してしまう。
そこで、本実施の形態では、放熱効果の高いヒートシンク層５１を蛍光材料５０Ａとステム１２との間に介在させている。
例えば、ヒートシンク層５１の材質は、金属が該当する。そして、このようなヒートシンク層５１は、真空蒸着、プラズマＣＶＤ、メッキ法などで形成される。そして、ヒートシンク層５１の成分は、蛍光材料５０Ａとヒートシンク層５１との密着性がよく、且つ蛍光材料５０Ａの光を充分に窓部３０側へ反射しうる材質であることが望ましい。
例えば、ヒートシンク層５１の材質としては、（ＹＸＧｄ１−Ｘ）（ＡｌＹＧａ１−Ｙ）Ｏ１２と線熱膨張係数が近く、反射率が良好な、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イリジウム（Ｉｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）の中から少なくとも１つの金属が適用される。
そして、蛍光材料５０Ａの下側に配置されたヒートシンク層５１は、ステム１２表面に、鉛（Ｐｂ）フリーまたは共晶系はんだ材で接着される。
このようなヒートシンク層５１を配置することにより、蛍光材料５０Ａに強いレーザ光が照射されても、蛍光材料５０Ａの熱が効率よくステム１２側へ放射される。また、ヒートシンク層５１が金属被膜で構成されていることから、その光反射効果により、レーザ光が蛍光材料５０Ａの内に閉じ込められ、蛍光材料５０Ａからの２次光が効率よく有効な方向（例えば、窓部３０側への方向）に放射される。
なお、リード１０，１１の材質は、例えば、銅（Ｃｕ）等の金属が適用される。
また、ステム１２、パッケージ材２０の材質は、それぞれアルミナ系やムライト系などのセラミックやガラスセラミック、ガラスエポキシ、紙エポキシ、紙フェノール、熱硬化性樹脂、ＵＶ（紫外線）硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが適用される。
なお、ステム１２は、リード１０，１１と同じ材質で構成されたダイパッド状基板であってもよい。
また、半導体レーザ素子４０の下方に設けた、サブマウント層４１の材質は、例えば、高い熱伝導性と絶縁性等に優れた窒化アルミニウムが適用される。これにより、半導体レーザ素子４０からも、効率よく熱がステム１２側に放射される。
また、発光装置１ａの空間ｓｐ内には、不活性ガスを充填するほか、真空状態としてもよい。
また、蛍光材料５０Ａにおいては、複数配置してもよい。例えば、半導体レーザ素子４０の両側面に対向する位置に蛍光材料５０Ａを配置してもよい。
このように、発光装置１ａでは、リード１０，１１に電圧が印加されると、半導体レーザ素子４０が発振して、例えば、４７０ｎｍ以下の波長のレーザ光が半導体レーザ素子４０から放射される。そして、レーザ光が半導体レーザ素子４０に隣接する蛍光材料５０Ａに照射して、蛍光材料５０Ａからレーザ光とは異なる波長の２次光が放出される。また、この光は、窓部３０を介して発光装置１ａ外に放出される。
また、発光装置１ａでは、発光素子として、半導体レーザ素子４０を用いている。これにより、発光素子として発光ダイオードを用いるよりも、発光装置１個あたりの発光（効率発光出力）が向上する。
また、蛍光材料５０Ａとしては、希土類イオンをドープさせた蛍光結晶、または蛍光ガラスを用いている。従って、蛍光材料５０Ａに強いレーザ光を照射しても、上述した不純物ガスが発生することはない。これにより、半導体レーザ素子４０が劣化し難くなる。
特に、蛍光材料層そのものを基板（例えば、結晶基板、ガラス基板）に塗布した、発光装置では、蛍光材料層自体に不純物が含まれ、蛍光材料層に欠陥が多く含まれていることがある。従って、蛍光材料層を備えた発光装置では、発光装置１ａよりも寿命が短く、また、その発光効率が発光装置１ａよりも低くなってしまう。さらに、蛍光材料層は、その熱伝導率が低いために、レーザ光のような強い光を照射すると、それ自体が発熱して発光効率が落ちてしまう。
然るに、発光装置１ａでは、上述した蛍光材料５０Ａを備えている。このような蛍光材料５０Ａは、蛍光結晶または蛍光ガラスで構成されていることから欠陥が少なく、熱伝導度も蛍光材料層よりも高い。従って、発光装置１ａは長寿命となり、その発光効率も高くなる。
このように、本実施の形態の発光装置では、発光効率が高く、且つ信頼性が高い、長寿命の発光装置１ａが実現する。
次に、発光効率が高く、且つ信頼性が高い発光装置の別の形態について説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には、同一の符号を付し、一度説明した部材の詳細な説明については省略する。
図３は、発光装置の要部断面模式図である。
発光装置１ｂは、リード１０，１１と、ステム１２と、パッケージ材２０と、を有する構造をしている。そして、発光装置１ｂは、ステム１２の上方に半導体レーザ素子４０を備え、半導体レーザ素子４０に対向する位置に、透明基材３０ｂの主面に蛍光材料５０Ｂを形成させた窓部３０を配置している。
また、半導体レーザ素子４０とステム１２との間には、例えば、半導体基材で構成されるミラー部材６０を介在させている。
このミラー部材６０は、例えば、シリコン結晶により構成されている。具体的には、シリコン結晶の｛１００｝面にエッチング処理が施されて、底面が｛１００｝面で、側面が｛１１１｝面の凹部６０ｈが形成されている。この凹部６０ｈの底面に半導体レーザ素子４０を搭載している。
なお、エッチング処理は、シリコン結晶の｛１００｝面に、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜のエッチングマスクを形成して、水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液などにより行われる。
また、凹部６０ｈの側面（｛１１１｝面）には、全反射膜６１が形成されている。このような凹部６０ｈの側面（｛１１１｝面）に全反射膜６１を配置することにより、半導体レーザ素子４０の両端面からのレーザ光を全反射膜６１によって反射させ、反射したレーザ光を蛍光材料５０Ｂに照射させることができる（矢印Ｂ）。このように、発光装置１ｂでは、凹部６０ｈの側面にレーザ光を反射させるミラーを備え、無駄がなく、効率よくレーザ光を蛍光材料５０Ｂに照射させることができる。
また、ミラー部材６０とステム１２との間には、サブマウント層４２を介在させている。サブマウント層４２は、鉛フリーまたは共晶系はんだ材により、ステム１２に固定されている。サブマウント層４２の材質は、サブマウント層４１と同である。
そして、ステム１２からは、外部端子となるリード１０とリード１１とが延在している。
このリード１０とリード１１のいずれかの一方は、半導体レーザ素子４０の下部電極と電気的に接続し、他方が金属ワイヤ４０ｗを通じて半導体レーザ素子４０の上部電極と電気的に接続している。
また、発光装置１ｂでは、半導体レーザ素子４０と対向するように、透明基材３０ｂの主面（下面）に、層状の蛍光材料５０Ｂを配置している。
この蛍光材料５０Ｂは、透明基材３０ｂに蛍光体材料を塗布することにより形成される。そして、蛍光材料５０Ｂの表面（空間ｓｐ側に露出された面）及び側面には、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜の少なくとも１つの被膜（表面コート膜）５２が形成されている。被膜５２は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成される。このように、発光装置１ｂでは、透明基材３０ｂ、蛍光材料５０Ｂ、被膜５２と、を含む窓部３０を有している。
そして、半導体レーザ素子４０からレーザ光が放射されると、全反射膜６１でレーザ光が反射されて、反射したレーザ光が蛍光材料５０Ｂに照射する。蛍光材料５０Ｂがレーザ光を吸収すると、蛍光材料５０Ｂがレーザ光とは異なる波長の２次光を放出する。
ここで、蛍光材料５０Ｂは被膜５２よって被覆されていることから、被膜５２のバリア性により、蛍光材料５０Ｂにレーザ光を照射しても、蛍光材料５０Ｂからの不純物ガスが空間ｓｐに放出され難くなる。これにより、発光装置１ｂにおいても、半導体レーザ素子４０の劣化が抑制される。
なお、仮に、微量な不純物ガスが空間ｓｐに放出されても、このようなガスは、ステム１２上に設けられたゲッタ材７０により除去（吸収）される。なお、ゲッタ材７０は、ステム１２上に限らず、パッケージ材２０の内壁に設けてもよい。また、空間ｓｐには、希ガス、窒素などの不活性ガスを充填してもよく、真空状態としてもよい。
このように、発光装置１ｂでは、上述した蛍光材料５０Ｂを備えている。このような蛍光材料５０Ｂは、表面コート膜（被膜５２）で保護されていることからレーザ光が照射されても不純物ガスを放出し難い。従って、発光装置１ａは長寿命となり、その発光効率も高くなる。
このように、本実施の形態の発光装置では、発光効率が高く、且つ信頼性が高い、長寿命の発光装置１ｂが実現する。
次に、発光効率が高く、且つ信頼性が高い発光装置のさらに別の形態について説明する。
図４は、発光装置の要部断面模式図である。
発光装置１ｃは、その基本構造を発光装置１ｂと同じ構成としている。但し、発光装置１ｃでは、蛍光材料５０Ｂを発光装置１ｃの内部に設けず、透明基材３０ｂの上面に蛍光材料５０Ｂを配置している。そして、蛍光材料５０Ｂを酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜の少なくとも１つの被膜（表面コート膜）５２が形成されている。また、発光装置１ｃの空間ｓｐ側では、透明基材３０ｂの主面（下面）に、無反射層３１を形成している。このように、発光装置１ｃでは、透明基材３０ｂ、蛍光材料５０Ｂ、被膜５２、無反射層３１と、を含む窓部３０を有している。
このような発光装置１ｃは、蛍光材料５０Ｂが装置の外側に配置されていることから、蛍光材料５０Ｂにレーザ光を照射しても、蛍光材料５０Ｂからの不純物ガスが空間ｓｐに放出されない。これにより、発光装置１ｃにおいても、半導体レーザ素子４０の劣化が抑制される。また、蛍光材料５０Ｂは、被膜５２で保護されていることから、直接外気に晒されることもなく劣化し難い。また、透明基材３０ｂの下面に、無反射層３１を配置していることから、効率よく光を発光装置１ｃ外に取り出すことができる。
従って、発光装置１ｃにおいても、発光効率が高く、且つ信頼性が高くなる。
次に、発光効率が高く、且つ信頼性が高い発光装置のさらに別の形態について説明する。
図５は、発光装置の要部断面模式図である。
発光装置１ｄは、その基本構造を発光装置１ｂと同じ構成としている。但し、発光装置１ｄでは、窓材５０ｃ自体の材質を上述した蛍光材料５０Ａの材質と同じ構成としている。そして、窓材５０ｃの上面と下面に、無反射層３１ａ，３１ｂを形成している。このように、発光装置１ｄでは、窓材５０ｃ、無反射層３１ａ，３１ｂと、を含む窓部３０を有している。
このような発光装置１ｄは、窓材５０ｃが蛍光材料５０Ａの材質と同じ結晶またはガラスで構成されていることから、窓材５０ｃにレーザ光を照射しても、窓材５０ｃからの不純物ガスが空間ｓｐに放出され難い。これにより、発光装置１ｄにおいても、半導体レーザ素子４０の劣化が抑制される。また、窓材５０ｃの上下面に、無反射層３１ａ，３１ｂを配置していることから、効率よく光を発光装置１ｃ外に取り出すことができる。
従って、発光装置１ｄにおいても、発光効率が高く、且つ信頼性が高くなる。
次に、発光効率が高く、且つ信頼性が高い発光装置のさらに別の形態について説明する。
図６は、発光装置の要部斜視図である。
発光装置１ｅは、チップ状のシリコン（Ｓｉ）基体６２に、凹部６２ｈと、凹部６２ｈに隣接する別の凹部６２ｈａを形成し、シリコン基体６２の表面及び凹部６２ｈ，６２ｈａの表面に絶縁膜６２ａを形成している。そして、凹部６２ｈ内に、半導体レーザ素子４０を配置している。ここで、凹部６２ｈ，６２ｈａの底面は、シリコンの｛１００｝面に略平行に構成され、その底面からシリコン基体６２の表面にかけては、シリコンの｛１００｝面に略平行なテーパ形状の側面を形成している。この側面は、例えば、シリコンの｛１１１｝面である。また、凹部６２ｈの側面には、全反射膜を配置してもよい。このような凹部６２ｈをシリコン基体６２に設けた理由は、上述した発光装置１ｂと同様にレーザ光の上方への反射を促進させるためである。
また、発光装置１ｅは、絶縁膜６２ａで被覆された凹部６２ｈの底面、凹部６２ｈの側面、シリコン基体６２の表面、凹部６２ｈに隣接する凹部６２ｈａの側面及び凹部６２ｈａの底面にかけて、表面電極８０ａを形成している。また、表面電極８０ａは、発光装置１ｅの側面に形成した側面電極８０ｗと導通している。そして、半導体レーザ素子４０の表面電極と表面電極８０ａとを金属ワイヤ４０ｗを通じて電気的に接続している。
また、発光装置１ｅは、シリコン基体６２の表面等に形成させた絶縁膜６２ａに、板状の蛍光材料（蛍光材料板）５０Ｃを固着させて、半導体レーザ素子４０、表面電極８０ａ及び金属ワイヤ４０ｗを蛍光材料５０Ｃにより封止している。すなわち、半導体レーザ素子４０等は空間ｓｐ内に封入されている。また、蛍光材料５０Ｃの材質は、蛍光材料５０Ａの材質と同じ構成としている。
また、発光装置１ｅは、発光装置１ｅの裏面側に、半導体レーザ素子４０の裏面電極に導通する裏面電極８０ｂを配置している。
また、発光装置１ｅでは、側面電極８０ｗと裏面電極８０ｂとの絶縁性を確保するために、側面電極８０ｗとシリコン基体６２との間にも、例えば、絶縁膜（図示しない）を配置している。
また、発光装置１ｅの基体においては、上述したシリコン基体６２のほか、他の半導体材を、その基体としてもよい。
次に、発光装置１ｅの製造方法について説明する。
図７〜図１０は、発光装置の製造方法を説明するための要部図である。なお、以下に例示する、図７、図９（ｂ）、図１０（ａ）では、各製造工程での発光装置の要部平面が示され、図８、図９（ａ）、図１０（ｂ）では、各製造工程での発光装置の要部断面が示されている。
まず、図７（ａ）に示すように、主面が｛１００｝面のシリコンウェハ（Ｓｉウェハ）ｗａに、例えば、酸化ケイ素膜（ＳｉＯ２）等のマスク部材（図示しない）を形成して、エッチングにより、シリコンウェハｗａの主面に複数の凹部６２ｈを形成する。ここで、シリコンウェハｗａとは、上述したシリコン基体６２が加工（切断）される前のウェーハ状態の半導体基板である。また、エッチング処理は、上述した発光装置１ｂの場合と同様に、水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いたウェットエッチングにより行われる。また、形成した凹部６２ｈの底面は、シリコンの｛１００｝面であり、テーパ形状の側面は、｛１１１｝面に構成される。
次に、図７（ｂ）に示すように、凹部６２ｈを形成させたシリコンウェハｗａの主面（表面及び裏面）に、湿式法等により、酸化ケイ素膜等の絶縁膜６２ａを形成する。そして、発光装置１ｅの裏面電極８０ｂを配置するための部分（図示しない）及び半導体レーザ素子４０の素子搭載領域４０ｓの絶縁膜６２ａをフォトリソグラフィ法によって除去して、これらの部分では、シリコン表面を表出させる。この際の絶縁膜６２ａのエッチング処理は、例えば、フッ酸溶液で行う。そして、シリコンウェハｗａの裏面において、シリコン表面を表出させた部分に裏面電極８０ｂを選択的に形成する。
次に、絶縁膜６２ａ上に、表面電極８０ａをパターニングするために、絶縁膜６２ａの表面にレジストによる表面電極のパターニングを行い、例えば、金（Ａｕ）等を主成分とする金属被膜をレジスト及び絶縁膜６２ａ上に成膜する。金属被膜は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法で形成する。続いて、レジスト等のリフトオフを施して、絶縁膜６２ａ上に表面電極８０ａを形成する。この状態を、図７（ｃ）に示す。さらに、半導体レーザ素子４０の裏面を素子搭載領域４０ｓに半田材（例えば、鉛フリー半田、共晶半田等）を用いて接着する。これにより、半導体レーザ素子４０の裏面電極と裏面電極８０ｂとが電気的に接続される。
なお、この段階では、図７（ｃ）に示すように、列Ａの凹部６２ｈａには、半導体レーザ素子４０を搭載せず、列Ａの両側の列Ｂの凹部６２ｈに、半導体レーザ素子４０を搭載する。すなわち、シリコンウェハｗａ上には、半導体レーザ素子４０を搭載したＢ列、半導体レーザ素子４０を搭載しないＡ列、半導体レーザ素子４０を搭載したＢ列という１組の列が周期的に形成される。そして、表面電極８０ａを半導体レーザ素子４０を搭載した凹部６２ｈから、半導体レーザ素子４０を搭載しない凹部６２ｈａにまで延出させている。さらに、半導体レーザ素子４０の表面側に設けられた電極と表面電極８０ａとを、例えば、金（Ａｕ）製の金属ワイヤ４０ｗで電気的に接続させる（図７（ｃ）参照）。
次に、上述した蛍光材料５０Ｃが切断される前の、板状の蛍光材料５０Ｃをシリコンウェハｗａの所定部分に貼り付ける。
例えば、図８（ａ）に示すように、凹部６２ｈ、凹部６２ｈａ及び表面電極８０ａ以外の領域の絶縁膜６２ａ上に、接着材であるフリットガラス材５３を配置する。その後は、炉内においてフリットガラス材５３の脱バインダ処理を行なう。
次に、図８（ｂ）に示すように、板状の蛍光材料５０Ｃをフリットガラス材５３を介してシリコンウェハｗａ上にフェイスダウンさせる。
続いて、板状の蛍光材料５０Ｃ及びシリコンウェハｗａ等を真空槽内に設置して、１０−４Ｐａ程度まで減圧させた後、不活性ガスを真空槽内に充填させる。そして、板状の蛍光材料５０Ｃとシリコンウェハｗａとの位置合わせ行った後、板状の蛍光材料５０Ｃとシリコンウェハｗａとを密着させて、例えば、１ｋｇ／ｃｍ２の圧力を与えながら、４５０℃、１分間の加熱処理を施す。これにより、板状の蛍光材料５０Ｃとシリコンウェハｗａとが接着する。
次に、図９に示すように、破線で示すダイシングラインに沿って、蛍光材料５０Ｃ及びシリコンウェハｗａ等をダイサー（図示しない）により切断する。ダイシングラインは、列Ａを２等分するラインＤＬＡと、列Ｂ間を切断するラインＤＬＢである。ここで、ラインＤＬＡとラインＤＬＢとは、表面電極８０ａに略垂直となっている。また、ラインＤＬＡ及びラインＤＬＢに略垂直なラインＤＬＣ（表面電極８０ａに略平行に隣接する、半導体レーザ素子４０間のライン）に沿ってダイシングを行い、最終的には、板状の蛍光材料５０Ｃとシリコンウェハｗａをチップ化するが、本実施の形態では、ラインＤＬＣに沿っての切断をする前（図６に示す、チップ状の発光装置１ｅとする前）に、次の処理を行う。
図１０に示すように、ラインＤＬＡ及びラインＤＬＢに沿って切断した、短冊状のチップ体８０ｃの側面（切断面）に側面電極８０ｗを形成する。
例えば、チップ体８０ｃの側面８０ｃｗに絶縁膜を形成させた後、複数段に重ねたチップ体８０ｃを、金（Ａｕ）等の金属ターゲットｔａに対向させる。スパッタ法により、チップ体８０ｃの側面８０ｃｗに側面電極８０ｗを形成する。この際、積層させたチップ体８０ｃの側面８０ｃｗが金属ターゲットｔａに非平行になるようにチップ体８０ｃを配置する。また、側面電極８０ｗを形成している際には、チップ体８０ｃの側面８０ｃｗ以外の部分（例えば、裏面、表面）が成膜されないようにマスク部材ｍａを用いる。例えば、図示するように、マスク部材ｍａの開口部分ｍａｈからチップ体８０ｃの側面８０ｃｗのみを表出させて、所謂、斜め蒸着によりチップ体８０ｃの側面８０ｃｗの少なくとも一部に側面電極８０ｗを成膜する。
このような斜め蒸着により、チップ体８０ｃの側面８０ｃｗに、側面電極８０ｗが形成されるのと同時に、表面電極８０ａの端部８０ａｅにまで金属が回り込み、表面電極８０ａと側面電極８０ｗとが導通する。
なお、側面電極８０ｗの下地には、絶縁膜が配置されていることから、表面電極８０ａ（または、側面電極８０ｗ）と裏面電極８０ｂとの絶縁性は確保されている。
また、側面電極８０ｗを形成する際には、上述したマスク部材ｍａを用いる手段のほか、チップ体８０ｃの側面８０ｃｗ以外の部分、及び表面電極８０ａ以外の部分をレジスト等によってマスキングしてもよい。
そして、この後においては、ラインＤＬＣに沿ってチップ体８０ｃのダイシング処理を施して、短冊状の蛍光材料５０Ｃ及びシリコンウェハｗａを半導体レーザ素子４０ごとに個片化する。これにより、図６に示すチップ状の発光装置１ｅを形成する。
このような発光装置１ｅは、蛍光材料５０Ｃが蛍光材料５０Ａの材質と同じ結晶またはガラスで構成されていることから、蛍光材料５０Ｃにレーザ光を照射しても、蛍光材料５０Ｃからの不純物ガスが空間ｓｐに放出され難い。これにより、発光装置１ｅにおいても、半導体レーザ素子４０の劣化が抑制される。従って、発光装置１ｅにおいても、発光効率が高く、且つ信頼性が高くなる。特に、半導体レーザ素子４０の両側から発せられたレーザ光がシリコン基体６２に直接設けられた凹部６２ｈの側面（｛１１１｝面）で反射され、そのレーザ光が蛍光材料５０Ｃに効率よく照射可能となるので、発光効率が向上する。
また、発光装置１ｅでは、シリコン基体６２に直接設けた凹部６２ｈ内に、半導体レーザ素子４０を配置できることから、半導体レーザ素子４０の平面実装が可能となり、発光装置の薄型化（小型化）が可能になる。
また、板状の蛍光材料５０Ｃとシリコンウェハｗａとを貼り合わせ、これらを一括してダイシングすることにより、チップ状の発光装置１ｅを形成していることから、発光装置１ｅの製造工程が簡略化され、その量産性が向上する。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本実施の形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、以上の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものも含まれる。
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 発光装置
１０、１１ リード
１２ ステム
２０ パッケージ材
３０ 窓部
３０ａ 無反射コート膜
３０ｂ 透明基材
３１、３１ａ、３１ｂ 無反射層
４０ 半導体レーザ素子
４０ｓ 素子搭載領域
４０ｓｗ 側面
４０ｗ 金属ワイヤ
４１、４２ サブマウント層
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ 蛍光材料
５０ｃ 窓材
５１ ヒートシンク層
５２ 被膜
５３ フリットガラス材
６０ ミラー部材
６０ｈ 凹部
６１ 全反射膜
６２ シリコン基体
６２ａ 絶縁膜
６２ｈ、６２ｈａ 凹部
７０ ゲッタ材
８０ａ 表面電極
８０ａｅ 端部
８０ｂ 裏面電極
８０ｃ チップ体
８０ｃｗ 側面
８０ｗ 側面電極
ＤＬＡ、ＤＬＢ、ＤＬＣ ライン
ｍａ マスク部材
ｍａｈ 開口部分
ｓｐ 空間
ｔａ 金属ターゲット
ｗａ シリコンウェハ

Claims (10)

  1. 筐体と、
    窓と、
    前記筐体と前記窓とにより形成された封止空間に設けられた半導体レーザ素子と、
    前記封止空間に設けられた結晶状またはガラス状の蛍光材料と、
    を備え、
    前記蛍光材料は、前記レーザ素子から放出されたレーザ光を吸収して前記レーザ光の波長とは異なる波長の２次光を放出し、
    前記２次光は、前記窓から取り出されることを特徴とする発光装置。
  2. 筐体と、
    窓と、
    前記筐体と前記窓とにより形成された封止空間に設けられた半導体レーザ素子と、
    を備え、
    前記窓は、前記封止空間に露出されることなく設けられた蛍光材料を有し、
    前記蛍光材料は、前記半導体レーザ素子から放出されたレーザ光を吸収して前記レーザ光の波長とは異なる波長の２次光を放出し、
    前記２次光は、前記窓から取り出されることを特徴とする発光装置。
  3. 前記封止空間に設けられ、底面と側面とを有し、前記側面の少なく一部がミラー部とされた半導体基材をさらに備え、
    前記半導体レーザ素子は、前記半導体基材の前記底面に載置され、
    前記レーザ素子から放射され前記ミラー部によって反射された前記レーザ光が前記蛍光材料に吸収されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 第１の面方位の主面上に、第２の面方位の側面を有する凹部が形成された半導体基板と、
    前記凹部内に配置された半導体レーザ素子と、
    前記半導体基板の前記主面に固着され、前記凹部内に形成される封止空間に前記半導体レーザ素子を封止する結晶状またはガラス状の蛍光材料と、
    前記主面とは反対側の前記半導体基板の主面に延出し、前記半導体レーザ素子の一方の主電極と接続された第１の電極と、
    前記半導体基板の側面に延出し、前記半導体レーザ素子の他方の主電極と接続された第２の電極と、
    を備え、
    前記半導体レーザ素子から放出され前記凹部の前記側面によって反射されたレーザ光は、前記蛍光材料に吸収されて前記レーザ光の波長とは異なる波長の２次光が放出されることを特徴とする発光装置。
  5. 前記蛍光材料は、２価のユーロピウム、３価のユーロピウム、３価のテルビウム、３価のセリウム、または３価のプラセオジムよりなる群から選択された、１または２種以上の希土類イオンがドープされた結晶またはガラスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
  6. 前記蛍光材料は、（ＹＸＧｄ１−Ｘ）（ＡｌＹＧａ１−Ｙ）Ｏ１２であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
  7. 前記封止空間は、不活性ガス雰囲気とされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の発光装置。
  8. 前記レーザ光の波長は、４７０ナノメータ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光装置。
  9. 第１の面方位の主面を有する半導体基板の前記主面に、第２の面方位の側面を有する凹部を形成し、
    前記凹部の底面に半導体レーザ素子を載置し、
    前記半導体基板の前記主面上に表面電極を形成して前記半導体レーザ素子に接続し、
    結晶状またはガラス状の蛍光材料を前記半導体基板の主面に接合して前記半導体レーザ素子を前記凹部内に封止することを特徴とする発光装置の製造方法。
  10. 前記封止した後に、前記レーザ素子と前記表面電極を含む発光素子ごとに前記半導体基板及び前記蛍光材料を切断し分離し、
    前記分離した前記発光素子を、その切断面を同方向に向けて並置し、
    前記並置した前記発光素子の切断面に導電材料を堆積させて、前記表面電極と接続された側面電極を形成し、
    前記並置した前記発光素子のそれぞれを分離することを特徴とする請求項９に記載の発光装置の製造方法。
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