JP2013232479A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2013232479A
JP2013232479A JP2012103040A JP2012103040A JP2013232479A JP 2013232479 A JP2013232479 A JP 2013232479A JP 2012103040 A JP2012103040 A JP 2012103040A JP 2012103040 A JP2012103040 A JP 2012103040A JP 2013232479 A JP2013232479 A JP 2013232479A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light emitting
phosphor
light
emitting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012103040A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideto Furuyama
英人 古山
Yosuke Akimoto
陽介 秋元
Miyoko Shimada
美代子 島田
Akihiro Kojima
章弘 小島
Yoshiaki Sugizaki
吉昭 杉崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2012103040A priority Critical patent/JP2013232479A/ja
Priority to US13/598,393 priority patent/US8872210B2/en
Priority to EP12182369.4A priority patent/EP2657998A3/en
Priority to TW101147848A priority patent/TWI517447B/zh
Publication of JP2013232479A publication Critical patent/JP2013232479A/ja
Priority to US14/492,935 priority patent/US9246069B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93—Batch processes
    • H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L24/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12042—LASER
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0091—Scattering means in or on the semiconductor body or semiconductor body package
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector

Abstract

【課題】低コストで色度むらの少ない高効率の半導体発光装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、半導体発光装置は、励起光を発する発光素子と、前記発光素子上に設けられた蛍光体層と、前記発光素子と前記蛍光体層との間に設けられ、前記励起光の波長に対する反射率よりも、前記蛍光体の蛍光波長に対して高い反射率を有する蛍光反射膜と、を備えている。前記蛍光体層は、透明媒体と、前記透明媒体中に分散され、前記励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、前記透明媒体中に分散され、前記励起光の波長の１／１０以下の大きさで且つ前記透明媒体とは異なる屈折率の粒子と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。
直接遷移型半導体にｐｎ接合により少数キャリア注入を行って再結合発光を行わせる半導体発光素子が次世代の照明光源として注目されている。照明用半導体発光素子は、基本的に太陽光に近い白色光が求められる。半導体白色光源としては、三原色（ＲＧＢ）素子アレイ、青色発光素子と黄色蛍光体との混色による擬似白色光源、紫外発光素子による三原色蛍光体励起光源などがある。
蛍光体を用いた白色光源では、発光素子出力光と蛍光体出力光や多色蛍光体間の出力光の混色が均一に行われる必要がある。
特開２００８−２５１５７３号公報
本発明の実施形態は、低コストで色度むらの少ない高効率の半導体発光装置を提供する。
実施形態によれば、半導体発光装置は、励起光を発する発光素子と、前記発光素子上に設けられた蛍光体層と、前記発光素子と前記蛍光体層との間に設けられ、前記励起光の波長に対する反射率よりも、前記蛍光体の蛍光波長に対して高い反射率を有する蛍光反射膜と、を備えている。前記蛍光体層は、透明媒体と、前記透明媒体中に分散され、前記励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、前記透明媒体中に分散され、前記励起光の波長の１／１０以下の大きさで且つ前記透明媒体とは異なる屈折率の粒子と、を有する。
実施形態の発光素子、蛍光反射膜および蛍光体層を含む積層構造の模式断面図。 （ａ）は実施形態における散乱粒子の光散乱特性図であり、（ｂ）は実施形態における蛍光反射膜の特性図。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、第１の比較例における発光素子及び蛍光体層の模式断面、励起光輝度分布、蛍光輝度分布、色度分布を表す図。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、第２の比較例における発光素子及び蛍光体層の模式断面、励起光輝度分布、蛍光輝度分布、色度分布を表す図。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、実施形態における発光素子及び蛍光体層の模式断面、励起光輝度分布、蛍光輝度分布、色度分布を表す図。 実施形態の半導体発光装置の模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の変形例の模式断面図。 図１９に示す半導体発光装置が実装基板に実装された状態の模式断面図。 実施形態の半導体発光装置の他の変形例の模式断面図。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。ここではいくつか具体的構成を例に用いて説明を行っていくが、これは同様な機能を持つ構成であれば同様に実施可能であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
実施形態によれば、半導体発光装置は、励起光を発する発光素子と、発光素子上に設けられた蛍光体層と、発光素子と前記蛍光体層との間に設けられた蛍光反射膜とを備えている。
図１（ａ）は、実施形態による発光素子８、蛍光反射膜３５および蛍光体層３０を含む積層構造の模式断面図である。
発光素子８は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）であり、ｐ型半導体層４、活性層５、およびｎ型半導体層６を含む半導体層７を有する。また、発光素子８は、ｐ型半導体層４へのコンタクト電極（図示せず）と、ｎ型半導体層６へのコンタクト電極（図示せず）を有する。ｐ型半導体層４とｎ型半導体層６に挟まれた活性層５は発光部となる。
ｎ型半導体層６とｐ型半導体層４に比較的バンドギャップの大きな半導体（例えばＧａＮ）を用い、活性層５に比較的バンドギャップの小さな半導体（例えばＩｎＧａＮ）を挿入する。これにより、活性層５を挟むｐｎ接合による注入キャリアが効果的に閉じ込められ、キャリア再結合による発光が効果的に行われて高い発光効率が得られるようになる。活性層５は所謂ＭＱＷ（Multi Quantum Well）構造でもよい。また、発光素子８は、ＬＥＤに限らず、面発光半導体レーザ（ＳＥＬＤ；Surface Emitting Laser Diode）でも構わないものである。
蛍光体層３０は、透明媒体としての樹脂層３１と、発光素子８の励起光により励起されて蛍光を発する複数の粒子状の蛍光体３２と、複数の散乱粒子３３とを有する。蛍光体３２及び散乱粒子３３は、透明媒体３１中に分散されている。
樹脂層３１は、発光素子８の励起光および蛍光体３２の蛍光に対して透明な例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂である。散乱粒子３３は、発光素子８の励起光の波長の１／１０以下の大きさで且つ樹脂層３１とは異なる屈折率を有する。
蛍光体３２は種々の蛍光体材料を単独または組み合わせて用いることができる。例えば発光素子８の励起光波長（発光波長）を４５０ｎｍとし、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）：Ｃｅ、Ｔｂ３−ｘＲＥｘＯ１２：Ｃｅ（ＴＡＧ）（ＲＥ＝Ｙ，Ｇｄ，Ｌａ，Ｌｕ）、Ｓｒ２−ｘ−ｙＢａｘＣａｙＳｉＯ４：Ｅｕなどの黄色蛍光体を用いることで白色出力光源が得られる。
また、発光素子８の励起光波長を４５０ｎｍとし、ＹＡＧ：Ｎｂ、ＳｒｘＣａ１−ｘＳ：Ｅｕ、ＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ、Ｓｒ２−ｙＣａｙＳｉＯ４：Ｅｕなどの赤色蛍光体と、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｓｒ２−ｙＢａｙＳｉＯ４：Ｅｕ、ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕなどの緑色蛍光体を組み合わせて用いることで高演色の白色光源とすることができる。
散乱粒子３３は、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＺｒＯ２、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＴａＯ５、ＢＮ、中空シリカ、マイクロバブル（気泡）など、樹脂層３１と異なる屈折率を有する材料であり、その粒子サイズ（粒径）が発光素子８の励起光波長の１／１０以下である。例えば、発光素子８の励起光波長が４５０ｎｍの場合、散乱粒子３３の粒径を４５ｎｍ以下とする。
また、樹脂層３１の屈折率をｎ、発光素子８の励起光波長をλとするとき、散乱粒子３３の粒径を、樹脂層３１の媒質内波長（λ／ｎ）の１／１０（＝λ／１０ｎ）とすることで、後述する光散乱効果の波長選択性を高めることが出来る。例えば、発光素子８の励起光波長が４５０ｎｍ、樹脂層３１の屈折率が１．５の場合、散乱粒子３３の粒径を３０ｎｍ以下とすることが望ましい。
散乱粒子３３は、励起光波長の１／１０以下の粒径のため、樹脂層３１で励起光のレーリー散乱を起こすようになり、主に励起光の進行方向とその逆方向への散乱を起こす。
このレーリー散乱は散乱強度が波長の４乗に逆比例するため、長い波長の光ほど散乱強度が弱い、即ち、波長依存性のある光散乱となり、上記蛍光体の組み合わせでは、励起光（波長４５０ｎｍ）の散乱に対して、蛍光体３２の出力光（蛍光）は波長が長い分レーリー散乱が少なくなる。
例えば、発光素子８の励起光波長を４５０ｎｍ（青色）、蛍光体３２の蛍光波長を５６０ｎｍ（黄色）とすると、図２（ａ）に示すように、それら２つの波長間でレーリー散乱の強度が２倍以上異なってくる。
但し、レーリー散乱は散乱粒子３３の粒径の６乗に比例するため、図２からも分るように、粒径が小さすぎると殆ど散乱が起きなくなる。従って、図２からも分るように、散乱粒子３３の粒径は１５ｎｍ以上が望ましく、前述したように最大粒径は発光素子８の励起光波長がレーリー散乱領域となる４５ｎｍ以下とすることが望ましい。
これにより、波長が４５０ｎｍの青色光は散乱され易く、波長が５６０ｎｍの黄色光は散乱され難い状態を作ることができ、発光素子８の励起光を選択的に多く散乱させることで、発光素子励起光と蛍光体出力光の間の光出力角度に対する発光輝度分布の差を調整できるようになる。
また、励起光を選択的に多く散乱させることで、発光素子８に近い側の蛍光体３２の励起強度が強く、発光素子８から遠い側の蛍光体３２の励起強度が励起光の到達量が下がることで弱くなる蛍光体３２の不均一励起を解消し、発光素子８に近い側の蛍光体３２の励起飽和による総合的な蛍光体発光効率の低下を防止することができる。
即ち、発光素子８に近い側の蛍光体３２への励起光が散乱粒子３３で散乱されることにより局所的に強励起されることを防止し、しかも、発光素子８から遠い側の蛍光体３２やそれぞれの蛍光体３２の裏面（発光素子８に対向する面と反対側の面）も励起光の散乱光で励起されるようになるため、蛍光体３２への励起光照射が空間的な位置や向きによる偏りが緩和されて均一化される。
このため、部分的に蛍光体３２が強励起されて出力飽和することを緩和し、また、蛍光体３２の励起強度の均一化により蛍光体３２の弱励起部分を減少させて弱励起蛍光体による再吸収光損失を抑制できる。
従って、実施形態によれば、蛍光体励起強度の均等化が可能になり、不均一励起による蛍光体３２の出力飽和や弱励起蛍光体の再吸収損失を抑制し、蛍光体３２の出力効率の向上が可能になる。
ここで散乱粒子３３により励起光を選択的に多く散乱させることの効果について、図３〜５を用いて以下に説明する。
図３〜５のそれぞれにおける（ａ）は、発光素子８と蛍光体３２の光放射状況を模式的に示した図である。図３（ａ）は、発光素子８上に蛍光体３２が沈降して密集している第１の比較例を表す。図４（ａ）は、蛍光体３２が樹脂層３１中に分散し、散乱粒子は樹脂層３１中に含まれない第２の比較例を表す。図５（ａ）は、蛍光体３２が樹脂層３１中に分散するとともに散乱粒子３３も樹脂層３１中に分散している前述した実施形態を表す。
図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）のグラフは、それぞれ、第１の比較例、第２の比較例、実施形態における、励起光輝度分布を表す。図３（ｃ）、図４（ｃ）、図５（ｃ）のグラフは、それぞれ、第１の比較例、第２の比較例、実施形態における、蛍光輝度分布を表す。図３（ｄ）、図４（ｄ）、図５（ｄ）のグラフは、それぞれ、第１の比較例、第２の比較例、実施形態における、励起光と蛍光体出力光の混合による色度の分布を表す。
上記各グラフにおける横軸は、発光素子８の光取り出し面に対して垂直な方向（図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）において真上方向）とのなす角θ（光出力角度）を表す。
図３（ａ）〜（ｄ）に表される第１の比較例の場合、活性層が点光源の２次元集合体としての面光源であることから、励起光輝度分布はｃｏｓθに比例する所謂ランバート分布で近似できる。また、第１の比較例では、蛍光体３２が面状に形成されていることから、蛍光輝度分布も同様にランバート分布で近似できる。
その結果、第１の比較例では、励起光と蛍光体出力光の分布がほぼ一致し、色度分布の角度依存性、所謂色割れ現象が少ないという特徴を持つ。但し、第１の比較例では、蛍光体３２が発光素子８の発熱の影響を受けやすい、蛍光体３２の量を調整して色度の中心値を調整することが難しい、蛍光体３２の片側（半面）が強励起されて蛍光飽和や弱励起面で再吸収損失が起きやすいなどの問題が懸念される。
図４（ａ）〜（ｄ）に表される第２の比較例の場合、蛍光体３２が樹脂層３１中に分散（点在して分布）しているため発光素子８の発熱の影響が緩和され、蛍光体出力飽和も緩和される特徴がある。また、蛍光体３２が分散した樹脂層３１の厚みを調整することで色度の中心値を調整できる特徴もある。
第２の比較例の場合、励起光は、第１の比較例同様にランバート分布であるが、蛍光体３２が励起された部分で全方位へ光放射する点光源のように振る舞うため、蛍光体出力の角度依存性が少ない、即ち広い角度に広がった分布となる。この結果、第２の比較例では、角度が０の真上方向と、それに対して直角な方向とで、色度の異なる光出力となり、見る角度で色具合（色度）の異なる所謂色割れ現象が起こる。
図５（ａ）〜（ｄ）に表される本実施形態では、第２の比較例と同様に蛍光体３２が樹脂層３１中に分散（点在して分布）しているため発光素子８の発熱の影響が緩和され、蛍光体出力飽和も緩和される特徴があり、また、蛍光体分散した樹脂層３１の厚みを調整することで色度の中心値を調整できる特徴がある。
更に、実施形態では、蛍光体出力が第２の比較例と同様に広い角度分布を持っているが、励起光も散乱粒子３３により散乱されて広い角度分布を有するようになり、しかも、散乱粒子３３による散乱がレーリー散乱のため、励起光の散乱が蛍光体出力光の散乱より大きく、散乱粒子３３のサイズ（粒径）と数量で散乱量を調整した場合に、励起光と蛍光体出力光で変化度合いが異なり、丁度励起光と蛍光体出力が同じような分布となるように分布の形を調整することができる。
これにより、実施形態によれば、図５（ｄ）に示すように、色度の分布が角度にあまり依存しない平坦な分布、即ち、色割れの少ない半導体発光装置を提供することができる。また、相対的に蛍光体出力の散乱が少ないことから、蛍光体出力が不要に散乱されて損失する割合が少ない、即ち、全体の発光効率が高い効果を持っている。
上記した輝度分布の調整は、散乱粒子３３の粒径を考慮せず、単なる散乱粒子とした場合より効果的に行うことができる。即ち、励起光と蛍光体出力光を波長依存性の無い散乱で混合させる場合、両方の光が均一に混じるまで散乱させることが必要、即ち、散乱粒子による散乱回数を非常に多くする必要があり、散乱時のエネルギー損失の積算によって半導体発光装置全体の発光効率を低下させることが多い。
これに対し、本実施形態では指向性の強い励起光を選択的に散乱させるため、励起光と蛍光体出力の輝度分布が相似形になる最小限の散乱回数で良くなり、全体的な散乱回数、具体的には散乱のための散乱粒子３３の量を最小限にして全体的な発光効率の低下を最小化できる効果を有する。
以上説明したように、本実施形態によれば、発光素子８上に設けた蛍光体層３０中に、主に励起光を散乱する波長依存型散乱粒子３３を混在させることで、白色光源としての色度分布を均一化し、さらに蛍光体３２の均一励起による発光効率の向上も可能という利点を有する。これにより、光品質の高い半導体発光装置が安価な構成で実現可能になる。
さらに、実施形態によれば、発光素子８と蛍光体層３０との間に、蛍光反射膜３５を設けている。蛍光反射膜３５は、発光素子８の励起光の波長に対する反射率よりも、蛍光体３２の蛍光波長に対して高い反射率を有し、蛍光体出力光の発光素子８側に向かう成分を反射する。すなわち、蛍光反射膜３５は、発光素子８の励起光に対しては相対的に低反射で、蛍光体３２の出力光に対して相対的に高反射となるように機能する。
その結果、発光素子８の励起光の取り出し効率を大きく低減させることなく、蛍光体出力が発光素子８内部に入射して吸収や散乱により消失する割合を低減でき、外部から見た場合の発光効率が高くなるようにすることができる。
具体的には、ｎ型半導体層６の屈折率をｎ１、蛍光反射膜３５の屈折率をｎ２、蛍光反射膜３５の厚さをｈ２、樹脂層３１の等価屈折率をｎ３とし、ｎ型半導体層６の厚さｈ１と樹脂層３１の厚さｈ３が、励起光波長λ０より十分大きくなるように設定する。
ｎ１＞ｎ２＞ｎ３のときは、ｎ２ｈ２＝λ０（１＋２ｍ）／４（ｍ＝０，１，２，３．．．）、ｎ２＜ｎ３＜ｎ１のときは、ｎ２ｈ２＝λ０（１＋ｍ）／２（ｍ＝０，１，２，３．．．）となるように設定する。
それぞれ列挙すると、ｎ１＞ｎ２＞ｎ３のときは、ｎ２ｈ２＝λ０／４、λ０３／４、λ０５／４．．．、ｎ２＜ｎ３＜ｎ１のときは、ｎ２ｈ２＝λ０／２、λ０、λ０３／２．．．、となるようにｈ２の厚さを設定する。
図２（ｂ）に、蛍光反射膜３５の反射率の波長依存特性例を示す。蛍光体層３０は、樹脂シート（ｎ３〜１．５）に蛍光体３２と散乱粒子３３を分散させた構成とし、蛍光反射膜３５は、厚さが５６ｎｍの窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４、ｎ２〜２）とし、ｎ型半導体層６はＧａＮ（ｎ１〜２．８）とした。
図２（ｂ）における実線矢印は発光素子８の励起波長（λ０＝４５０ｎｍ）を、破線矢印は黄色蛍光体出力波長（５６０ｎｍ）の位置を示しているが、それぞれの反射率が０．０６％（４５０ｎｍ）、０．９７％（５６０ｎｍ）と、反射率として１６倍もの差が得られる。また、黄色蛍光体出力は赤色領域近傍まで発光スペクトルが広がっているものの、赤色領域の輝度が低いため演色性が低いという問題がある。
実施形態の蛍光反射膜３５によれば、図２（ｂ）から分るように、励起光波長から離れた波長の反射率が高く、例えば波長が７００ｎｍの場合２．８％と、黄色蛍光波長（５６０ｎｍ）に対して２．８倍、励起光波長に対しては４６倍もの反射率となる。これにより、蛍光体３２の出力光が発光素子（ＬＥＤチップ）８で損失する成分が救済されるほか、輝度の低い長波長の光が高反射となる効果が加わって演色性の改善の効果も表れるようになる。
この効果は、励起光が青色（λ０＝４５０ｎｍ）で、ｈ２＝５６ｎｍ（ｎ２ｈ２＝λ０／４）とし、緑色蛍光体と赤色蛍光体を用いた場合でも有効である。励起光の反射率は同じく０．０６％程度であるが、緑色（波長５５０ｎｍ）で０．８５％、赤色（波長６５０ｎｍ）で２．２％と、それぞれ励起光の反射率に対して約１４倍、約３６倍といった反射率が得られる。
蛍光体層３０の上面上には、図１（ｂ）に示すように、トップコート膜３６を設けてもよい。トップコート膜３６は、例えば、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜である。
トップコート膜３６は、蛍光体層３０（屈折率ｎ３〜１．５）と光取り出し先（空気、屈折率ｎ５〜１．０）との屈折率差による光取り出し効率の低下を抑制可能にする。例えば、トップコート膜３６がない場合は蛍光体層３０の表面で約４％の反射率となり、光取り出し損失が生じるが、トップコート膜３６としてＬｉＦ（屈折率ｎ４〜１．３９）を１００ｎｍ設けると、波長が４３０ｎｍから７５０ｎｍの光に対して２％以下（波長５５０ｎｍでは１．６％）の反射率となり、蛍光体層３０の表面反射損失を５０％以上低減可能になる。
また、トップコート膜３６は、蛍光体層３０の樹脂層３１よりも粘着性（タック性）が低い。すなわち、トップコート膜３６に貼り付けられた支持テープ（例えばダイシングテープ）をトップコート膜３６から一定速度で剥離するのに要する力は、蛍光体層３０の樹脂層３１に貼り付けられた支持テープを樹脂層３１から一定速度で剥離するのに要する力よりも小さい。
後述するダイシング時、ウェーハ状態の半導体発光装置は、蛍光体層３０の樹脂層３１よりも粘着性が低いトップコート膜３６を介してダイシングテープに貼り付けられる。このため、蛍光体層３０を損傷させることなく、ダイシングテープから半導体発光装置を容易に剥離させることができ、個片化後の半導体発光装置の取り扱い性を向上できる。
次に、図６は、実施形態の半導体発光装置１の模式断面図である。
半導体発光装置１は、発光素子と、蛍光反射膜３５と、蛍光体層３０と、蛍光体層３０の反対側に設けられた発光素子の支持体と、を有する。
発光素子は、半導体層１５、ｐ側電極１６およびｎ側電極１７を含む。半導体層１５は活性層１３を有する。また、半導体層１５は、第１の面１５ａと、その反対側の第２の面を有する。第２の面側に電極及び支持体が設けられ、その反対側の第１の面１５ａから主として光が半導体層１５の外に出射される。
半導体層１５は、第１の半導体層１１と第２の半導体層１２を有する。第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２は、例えば窒化ガリウムを含む。第１の半導体層１１は、例えば、下地バッファ層、ｎ型ＧａＮ層などを含む。第２の半導体層１２は、ｐ型ＧａＮ層、活性層（発光層）１３を含む。活性層１３は、青、紫、青紫、紫外光などを発光する材料を用いることができる。
半導体層１５の第２の面は凹凸形状に加工され、凸部は活性層１３を含む。その凸部の表面である第２の半導体層１２の表面には、ｐ側電極１６が設けられている。すなわち、ｐ側電極１６は、活性層１３を有する領域における第２の面に設けられている。
半導体層１５の第２の面において凸部の横には、活性層１３を含まない領域が設けられ、その領域の第１の半導体層１１の表面に、ｎ側電極１７が設けられている。すなわち、ｎ側電極１７は、活性層１３を含まない領域における第２の面に設けられている。
図９（ｂ）に示すように、半導体層１５の第２の面において、活性層１３を含む第２の半導体層１２の面積は、活性層１３を含まない第１の半導体層１１の面積よりも広い。
また、図１０（ｂ）に示すように、半導体層１５において、活性層１３を含む領域に設けられたｐ側電極１６の方が、活性層１３を含まない領域に設けられたｎ側電極１７よりも面積が広い。これにより、広い発光領域が得られる。なお、図１０（ｂ）に示すｐ側電極１６及びｎ側電極１７のレイアウトは一例であって、これに限らない。
半導体層１５の第２の面側には、第１の絶縁膜（以下、単に絶縁膜と言う）１８が設けられている。絶縁膜１８は、半導体層１５、ｐ側電極１６及びｎ側電極１７を覆っている。また、絶縁膜１８は、活性層１３及び第２の半導体層１２の側面を覆って保護している。
なお、絶縁膜１８と半導体層１５との間に別の絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）が設けられることもある。絶縁膜１８は、例えば、微細開口のパターニング性に優れたポリイミド等の樹脂である。あるいは、絶縁膜１８としてシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機膜を用いてもよい。
絶縁膜１８は、半導体層１５の第１の面１５ａ上には設けられていない。絶縁膜１８は、半導体層１５における第１の面１５ａから続く側面１５ｃを覆って保護している。
絶縁膜１８における、半導体層１５の第２の面とは反対側の面上に、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２とが互いに離間して設けられている。
ｐ側配線層２１は、ｐ側電極１６に達して絶縁膜１８に形成された複数の第１の開口１８ａ内にも設けられ、ｐ側電極１６と電気的に接続されている。ｎ側配線層２２は、ｎ側電極１７に達して絶縁膜１８に形成された第２の開口１８ｂ内にも設けられ、ｎ側電極１７と電気的に接続されている。
ｐ側配線層２１においてｐ側電極１６に対する反対側の面には、ｐ側金属ピラー２３が設けられている。ｐ側配線層２１、ｐ側金属ピラー２３、および後述するシード層として使われる金属膜１９は、本実施形態におけるｐ側配線部を構成する。
ｎ側配線層２２においてｎ側電極１７に対する反対側の面には、ｎ側金属ピラー２４が設けられている。ｎ側配線層２２、ｎ側金属ピラー２４、および後述するシード層として使われる金属膜１９は、本実施形態におけるｎ側配線部を構成する。
絶縁膜１８には、第２の絶縁膜として例えば樹脂層２５が積層されている。樹脂層２５は、ｐ側配線部の周囲及びｎ側配線部の周囲を覆っている。また、樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４との間に充填されている。
ｐ側金属ピラー２３の側面およびｎ側金属ピラー２４の側面は、樹脂層２５で覆われている。ｐ側金属ピラー２３におけるｐ側配線層２１に対する反対側の面は、樹脂層２５から露出し、ｐ側外部端子２３ａとして機能する。ｎ側金属ピラー２４におけるｎ側配線層２２に対する反対側の面は、樹脂層２５から露出し、ｎ側外部端子２４ａとして機能する。
ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａは、実装基板に形成されたパッドに、はんだ、その他の金属、導電性材料等の接合材を介して接合される。
樹脂層２５における同じ面（図６における下面）で露出するｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとの間の距離は、絶縁膜１８上でのｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との間の距離よりも大きい。ｐ側外部端子２３ａとｎ側外部端子２４ａとは、実装基板への実装時にはんだ等によって相互に短絡しない距離を隔てて離れている。
ｐ側配線層２１は、プロセス上の限界まで、ｎ側配線層２２に近づけることができ、ｐ側配線層２１の面積を広くできる。この結果、ｐ側配線層２１とｐ側電極１６との接触面積の拡大を図れ、電流分布及び放熱性を向上できる。
ｐ側配線層２１が複数の第１の開口１８ａを通じてｐ側電極１６と接する面積は、ｎ側配線層２２が第２の開口１８ｂを通じてｎ側電極１７と接する面積よりも大きい。よって、活性層１３への電流分布が向上し、且つ活性層１３の熱の放熱性が向上できる。
絶縁膜１８上に広がるｎ側配線層２２の面積は、ｎ側配線層２２がｎ側電極１７と接する面積よりも大きい。
実施形態によれば、ｎ側電極１７よりも広い領域にわたって形成された活性層１３によって高い光出力を得ることができる。なおかつ、活性層１３を含む領域よりも狭い領域に設けられたｎ側電極１７が、より面積の大きなｎ側配線層２２として実装面側に引き出されている。
第１の半導体層１１は、ｎ側電極１７、金属膜１９およびｎ側配線層２２を介して、ｎ側外部端子２４ａを有するｎ側金属ピラー２４と電気的に接続されている。活性層１３を含む第２の半導体層１２は、ｐ側電極１６、金属膜１９およびｐ側配線層２１を介して、ｐ側外部端子２３ａを有するｐ側金属ピラー２３と電気的に接続されている。
ｐ側金属ピラー２３はｐ側配線層２１よりも厚く、ｎ側金属ピラー２４はｎ側配線層２２よりも厚い。ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５のそれぞれの厚さは、半導体層１５よりも厚い。なお、ここでの「厚さ」は、図６において上下方向の厚さを表す。
また、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４のそれぞれの厚さは、半導体層１５、ｐ側電極１６、ｎ側電極１７および絶縁膜１８を含む積層体の厚さよりも厚い。なお、各金属ピラー２３、２４のアスペクト比（平面サイズに対する厚みの比）は１以上であることに限らず、その比は１よりも小さくてもよい。すなわち、金属ピラー２３、２４は、その平面サイズよりも厚さが小さくてもよい。
実施形態によれば、半導体層１５を形成するために使用した後述する基板１０が除去されても、ｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５によって、半導体層１５を安定して支持し、半導体発光装置１の機械的強度を高めることができる。
ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３およびｎ側金属ピラー２４の材料としては、銅、金、ニッケル、銀などを用いることができる。これらのうち、銅を用いると、良好な熱伝導性、高いマイグレーション耐性及び絶縁材料との優れた密着性が得られる。
樹脂層２５は、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を補強する。樹脂層２５は、実装基板と熱膨張率が同じもしくは近いものを用いるのが望ましい。そのような樹脂層２５として、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などを一例として挙げることができる。
また、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａを介して、半導体発光装置１を図示しない実装基板に実装した状態において、はんだ等を介して半導体層１５に加わる応力を、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４が吸収することで緩和することができる。
ｐ側配線層２１及びｐ側金属ピラー２３を含むｐ側配線部は、複数の第１の開口１８ａ内に設けられ相互に分断された複数のビア２１ａを介して、ｐ側電極１６に接続されている。このため、ｐ側配線部による高い応力緩和効果が得られる。
あるいは、図２１（ａ）に示すように、１つの大きな第１の開口１８ａ内に設けられ、ビア２１ａよりも平面サイズの大きなポスト２１ｃを介して、ｐ側配線層２１をｐ側電極１６に接続させてもよく、この場合、いずれも金属であるｐ側電極１６、ｐ側配線層２１及びｐ側金属ピラー２３を通じた、活性層１３の放熱性の向上を図れる。
後述するように、半導体層１５を形成するときに使った基板１０は第１の面１５ａ上から除去される。このため、半導体発光装置１を低背化できる。
半導体層１５の第１の面１５ａには、光取り出し効率を向上させるため、必要に応じて微小凹凸が形成される。
第１の面１５ａ上には、前述した蛍光反射膜３５を介して蛍光体層３０が設けられている。したがって、半導体発光装置１においても、色度分布を均一化し、さらに発光効率を向上できる。
次に、図７（ａ）〜図１８（ｂ）を参照して、実施形態の半導体発光装置１の製造方法について説明する。図７（ａ）〜図１８（ｂ）は、ウェーハ状態における一部の領域を表す。
図７（ａ）は、基板１０の主面（図７（ａ）における下面）に、第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２を形成した積層体を示す。図７（ｂ）は、図７（ａ）における下面図に対応する。
基板１０の主面上に第１の半導体層１１が形成され、その上に活性層１３を含む第２の半導体層１２が形成される。窒化ガリウムを含む第１の半導体層１１及び第２の半導体層１２は、例えばサファイア基板上にＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）法で結晶成長させることができる。あるいは、基板１０としてはシリコン基板を用いることもできる。
第１の半導体層１１における基板１０に接する面が、半導体層１５の第１の面１５ａであり、第２の半導体層１２の表面が半導体層１５の第２の面１５ｂである。
次に、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で、図８（ａ）及びその下面図である図８（ｂ）に示すように、半導体層１５を貫通して基板１０に達する溝８０を形成する。溝８０は、ウェーハ状態の基板１０上で例えば格子状に形成され、半導体層１５を基板１０上で複数のチップに分離する。
なお、半導体層１５を複数に分離する工程は、後述する第２の半導体層１２の選択的除去後、あるいは電極の形成後に行ってもよい。
次に、図示しないレジストを用いた例えばＲＩＥ法で、図９（ａ）及びその下面図である図９（ｂ）に示すように、第２の半導体層１２の一部を除去して、第１の半導体層１１の一部を露出させる。第１の半導体層１１が露出された領域は、活性層１３を含まない。
次に、図１０（ａ）及びその下面図である図１０（ｂ）に示すように、半導体層１５の第２の面にｐ側電極１６とｎ側電極１７を形成する。ｐ側電極１６は、第２の半導体層１２の表面に形成される。ｎ側電極１７は、第１の半導体層１１の露出面に形成される。
ｐ側電極１６及びｎ側電極１７は、例えば、スパッタ法、蒸着法等で形成される。ｐ側電極１６とｎ側電極１７は、どちらを先に形成してもよいし、同じ材料で同時に形成してもよい。
ｐ側電極１６は、活性層１３の発光光に対して反射性を有する、例えば、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を含む。また、ｐ側電極１６の硫化、酸化防止のため、金属保護膜（バリアメタル）を含む構成であってもよい。
また、ｐ側電極１６とｎ側電極１７との間や、活性層１３の端面（側面）にパッシベーション膜として、例えばシリコン窒化膜やシリコン酸化膜をＣＶＤ（chemical vapor deposition）法で形成してもよい。また、各電極と半導体層とのオーミックコンタクトをとるための活性化アニールなどは必要に応じて実施される。
次に、基板１０の主面上の露出している部分すべてを図１１（ａ）に示す絶縁膜１８で覆った後、例えばウェットエッチングにより絶縁膜１８をパターニングし、絶縁膜１８に選択的に第１の開口１８ａと第２の開口１８ｂを形成する。第１の開口１８ａは複数形成され、各々の第１の開口１８ａはｐ側電極１６に達する。第２の開口１８ｂはｎ側電極１７に達する。
絶縁膜１８としては、例えば、感光性ポリイミド、ベンゾシクロブテン（Benzocyclobutene）などの有機材料を用いることができる。この場合、レジストを使わずに、絶縁膜１８に対して直接露光及び現像が可能である。
あるいは、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜などの無機膜を絶縁膜１８として使用してもよい。絶縁膜１８が無機膜の場合、絶縁膜１８上に形成したレジストをパターニングした後のエッチングによって第１の開口１８ａ及び第２の開口１８ｂが形成される。
次に、絶縁膜１８の表面、第１の開口１８ａの内壁（側壁及び底部）、および第２の開口１８ｂの内壁（側壁及び底部）に、図１１（ｂ）に示すように、金属膜１９を形成する。金属膜１９は、後述するメッキのシードメタルとして使われる。
金属膜１９は、例えばスパッタ法で形成される。金属膜１９は、例えば、絶縁膜１８側から順に積層されたチタン（Ｔｉ）と銅（Ｃｕ）との積層膜を含む。あるいは、チタン膜の代わりにアルミニウム膜を使ってもかまわない。
次に、図１１（ｃ）に示すように、金属膜１９上に選択的にレジスト９１を形成し、金属膜１９を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。
これにより、図１２（ａ）及びその下面図である図１２（ｂ）に示すように、金属膜１９上に、選択的にｐ側配線層２１とｎ側配線層２２が形成される。ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２はメッキ法により同時に形成される例えば銅材料からなる。
ｐ側配線層２１は、第１の開口１８ａ内にも形成され、金属膜１９を介してｐ側電極１６と電気的に接続される。ｎ側配線層２２は、第２の開口１８ｂ内にも形成され、金属膜１９を介してｎ側電極１７と電気的に接続される。
ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２のメッキに使ったレジスト９１は、溶剤もしくは酸素プラズマを使って、除去される。
次に、図１３（ａ）及びその下面図である図１３（ｂ）に示すように、金属ピラー形成用のレジスト９２を形成する。レジスト９２は、前述のレジスト９１よりも厚い。なお、前の工程でレジスト９１は除去せずに残し、そのレジスト９１にレジスト９２を重ねて形成してもよい。レジスト９２には、第１の開口９２ａと第２の開口９２ｂが形成されている。
そして、レジスト９２をマスクに用いて、金属膜１９を電流経路としたＣｕ電解メッキを行う。これにより、図１４（ａ）及びその下面図である図１４（ｂ）に示すように、ｐ側金属ピラー２３とｎ側金属ピラー２４が形成される。
ｐ側金属ピラー２３は、レジスト９２に形成された第１の開口９２ａ内であって、ｐ側配線層２１の表面上に形成される。ｎ側金属ピラー２４は、レジスト９２に形成された第２の開口９２ｂ内であって、ｎ側配線層２２の表面上に形成される。ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４は、メッキ法により同時に形成される例えば銅材料からなる。
レジスト９２は、図１５（ａ）に示すように、例えば溶剤もしくは酸素プラズマを用いて除去される。この後、金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４、ｐ側配線層２１およびｎ側配線層２２をマスクにして、金属膜１９の露出している部分をウェットエッチングにより除去する。これにより、図１５（ｂ）に示すように、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２との金属膜１９を介した電気的接続が分断される。
次に、図１６（ａ）に示すように、絶縁膜１８に対して樹脂層２５を積層する。樹脂層２５は、ｐ側配線層２１、ｎ側配線層２２、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を覆う。
樹脂層２５は、絶縁性を有する。また、樹脂層２５に、例えばカーボンブラックを含有させて、活性層１３の発光光に対して遮光性を与えてもよい。
次に、図１６（ｂ）に示すように、基板１０を除去する。基板１０がサファイア基板の場合、例えばレーザーリフトオフ法によって基板１０を除去することができる。具体的には、基板１０の裏面側から第１の半導体層１１に向けてレーザ光が照射される。レーザ光は、基板１０に対して透過性を有し、第１の半導体層１１に対しては吸収領域となる波長を有する。
レーザ光が基板１０と第１の半導体層１１との界面に到達すると、その界面付近の第１の半導体層１１はレーザ光のエネルギーを吸収して分解する。第１の半導体層１１はガリウム（Ｇａ）と窒素ガスに分解する。この分解反応により、基板１０と第１の半導体層１１との間に微小な隙間が形成され、基板１０と第１の半導体層１１とが分離する。
レーザ光の照射を、設定された領域ごとに複数回に分けてウェーハ全体にわたって行い、基板１０を除去する。
基板１０がシリコン基板の場合には、エッチングによって基板１０を除去することができる。
基板１０の主面上に形成された前述した積層体は、半導体層１５よりも厚いｐ側金属ピラー２３、ｎ側金属ピラー２４および樹脂層２５によって補強されているため、基板１０がなくなっても、ウェーハ状態を保つことが可能である。
また、樹脂層２５も、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を構成する金属も、半導体層１５に比べて柔軟な材料である。そのような柔軟な支持体に半導体層１５は支持されている。そのため、基板１０上に半導体層１５をエピタキシャル成長させる際に生じた大きな内部応力が、基板１０の剥離時に一気に開放されても、半導体層１５が破壊されるのを回避できる。
基板１０が除去された半導体層１５の第１の面１５ａは洗浄される。例えば、希フッ酸等で、第１の面１５ａに付着したガリウム（Ｇａ）を除去する。
その後、必要に応じて、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）等で、第１の面１５ａをウェットエッチングする。これにより、結晶面方位に依存したエッチング速度の違いによって、第１の面１５ａに凹凸が形成され、光取り出し効率を向上できる。
次に、図１７（ｂ）に示すように、第１の面１５ａ上に、蛍光反射膜３５を形成し、さらに蛍光反射膜３５上に蛍光体層３０を形成する。蛍光反射膜３５及び蛍光体層３０は、隣り合う半導体層１５間の絶縁膜１８上にも形成される。
蛍光反射膜３５として、例えばシリコン窒化膜をＣＶＤ法で形成することができる。その後、蛍光体３２及び散乱粒子３３が分散された液状樹脂を、例えば、印刷、ポッティング、モールド、圧縮成形などの方法によって蛍光反射膜３５上に供給した後、熱硬化させて、蛍光体層３０が形成される。
次に、樹脂層２５の表面（図１７（ｂ）における下面）を研削し、図１８（ａ）及びその下面図である図１８（ｂ）に示すように、ｐ側外部端子２３ａ及びｎ側外部端子２４ａを露出させる。
その後、前述した溝８０の位置で、蛍光体層３０、蛍光反射膜３５、絶縁膜１８および樹脂層２５を切断し、複数の半導体発光装置１に個片化する。例えば、ダイシングブレードを用いて切断する。あるいは、レーザ照射によって、切断してもよい。
ダイシング時、基板１０はすでに除去されている。さらに、溝８０には、半導体層１５は存在しないため、ダイシング時に半導体層１５が受けるダメージを回避することができる。また、個片化後の追加工程なしで、半導体層１５の端部（側面）が絶縁膜１８で覆われて保護された構造が得られる。
なお、個片化された半導体発光装置１は、ひとつの半導体層１５を含むシングルチップ構造でも、複数の半導体層１５を含むマルチチップ構造であってもよい。
ダイシングされる前までの前述した各工程は、ウェーハ状態で一括して行われるため、個片化された個々のデバイスごとに、配線及びパッケージングを行う必要がなく、大幅な生産コストの低減が可能になる。すなわち、個片化された状態で、すでに配線及びパッケージングが済んでいる。このため、生産性を高めることができ、その結果として価格低減が容易となる。
第１の面１５ａ上には、図１９（ａ）〜（ｃ）および図２０に示す半導体発光装置２のように、レンズ３６が設けられていてもよい。レンズ３６は凹形状に限らず、凸形状であってもよい。
図１９（ａ）は、実施形態の変形例の半導体発光装置２の模式斜視図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図１９（ｃ）は、図１９（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
図２０は、半導体発光装置２を実装基板２００上に実装した構成を有する発光モジュールの模式断面図である。
図１９（ａ）及び（ｃ）に示すように、ｐ側金属ピラー２３の一部の側面は、半導体層１５の第１の面１５ａ及び第２の面と異なる面方位の第３の面２５ｂで、樹脂層２５から露出している。その露出面は、外部の実装基板に実装するためのｐ側外部端子２３ｂとして機能する。
第３の面２５ｂは、半導体層１５の第１の面１５ａ及び第２の面に対して略垂直な面である。樹脂層２５は、例えば矩形状の４つの側面を有し、そのうちのひとつの側面が第３の面２５ｂとなっている。
その同じ第３の面２５ｂで、ｎ側金属ピラー２４の一部の側面が樹脂層２５から露出している。その露出面は、外部の実装基板に実装するためのｎ側外部端子２４ｂとして機能する。
また、図１９（ａ）に示すように、ｐ側配線層２１の一部の側面２１ｂも、第３の面２５ｂで樹脂層２５から露出し、ｐ側外部端子として機能する。同様に、ｎ側配線層２２の一部の側面２２ｂも、第３の面２５ｂで樹脂層２５から露出し、ｎ側外部端子として機能する。
ｐ側金属ピラー２３において、第３の面２５ｂで露出しているｐ側外部端子２３ｂ以外の部分は、樹脂層２５で覆われている。また、ｎ側金属ピラー２４において、第３の面２５ｂで露出しているｎ側外部端子２４ｂ以外の部分は、樹脂層２５で覆われている。
また、ｐ側配線層２１において、第３の面２５ｂで露出している側面２１ｂ以外の部分は、樹脂層２５で覆われている。さらに、ｎ側配線層２２において、第３の面２５ｂで露出している側面２２ｂ以外の部分は、樹脂層２５で覆われている。
この半導体発光装置２は、図２０に示すように、第３の面２５ｂを実装基板２００の実装面２０１に向けた姿勢で実装される。第３の面２５ｂで露出しているｐ側外部端子２３ｂ及びｎ側外部端子２４ｂは、それぞれ、実装面２０１に形成されたパッド２０２に対してはんだ２０３を介して接合されている。実装基板２００の実装面２０１には配線パターンも形成されており、パッド２０２はその配線パターンと接続されている。
第３の面２５ｂは、光の主な出射面である第１の面１５ａに対して略垂直である。したがって、第３の面２５ｂを下方の実装面２０１側に向けた姿勢で、第１の面１５ａは実装面２０１の上方ではなく、横方向を向く。すなわち、半導体発光装置２は、実装面２０１を水平面とした場合に横方向に光が放出される、いわゆるサイドビュータイプの半導体発光装置である。
図２１（ｂ）は、実施形態の他の変形例による半導体発光装置３の模式断面図である。
この半導体発光装置３では、ｐ側電極１６の表面及び側面に、ｐ側電極１６を覆うｐ側パッド５１が設けられている。ｐ側電極１６は、半導体層１５に含まれるガリウム（Ｇａ）と合金を形成可能な、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１つを含む。ｐ側パッド５１は、ｐ側電極１６よりも活性層１３の発光光に対する反射率が高く、主成分として例えば銀（Ａｇ）を含む。また、ｐ側パッド５１は、ｐ側電極１６を酸化や腐食から保護する。
また、ｎ側電極１７の表面及び側面に、ｎ側電極１７を覆うｎ側パッド５２が設けられている。ｎ側電極１７は、半導体層１５に含まれるガリウム（Ｇａ）と合金を形成可能な、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくとも１つを含む。ｎ側パッド５２は、ｎ側電極１７よりも活性層１３の発光光に対する反射率が高く、主成分として例えば銀（Ａｇ）を含む。また、ｎ側パッド５２は、ｎ側電極１７を酸化や腐食から保護する。
半導体層１５の第２の面におけるｐ側電極１６の周囲およびｎ側電極１７の周囲には、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの絶縁膜５３が設けられている。絶縁膜５３は、ｐ側電極１６とｎ側電極１７との間、およびｐ側パッド５１とｎ側パッド５２との間に設けられている。
絶縁膜５３上、ｐ側パッド５１上およびｎ側パッド５２上には、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの絶縁膜５４が設けられている。また、絶縁膜５４は、半導体層１５の側面１５ｃにも設けられ、側面１５ｃを覆っている。
絶縁膜５４上には、ｐ側配線層２１とｎ側配線層２２が設けられている。ｐ側配線層２１は、絶縁膜５４に形成された第１の開口５４ａを通じてｐ側パッド５１に接続されている。ｎ側配線層２２は、絶縁膜５４に形成された第２の開口５４ｂを通じてｎ側パッド５２に接続されている。
この構造においても、ｐ側配線層２１は、図２１（ｂ）に示すように複数のビア２１ａを介してｐ側パッド５１に接続されてもよいし、あるいは、ビア２１ａよりも平面サイズの大きな１つのポストを介してｐ側パッド５１に接続されてもよい。
ｐ側配線層２１上には、ｐ側配線層２１よりも厚いｐ側金属ピラー２３が設けられている。ｎ側配線層２２上には、ｎ側配線層２２よりも厚いｎ側金属ピラー２４が設けられている。
絶縁膜５４に対して樹脂層２５が積層されている。樹脂層２５は、ｐ側配線層２１及びｐ側金属ピラー２３を含むｐ側配線部と、ｎ側配線層２２及びｎ側金属ピラー２４を含むｎ側配線部を覆っている。ただし、ｐ側金属ピラー２３におけるｐ側配線層２１に対する反対側の面（図において下面）は樹脂層２５から露出され、ｐ側外部端子２３ａとして機能する。同様に、ｎ側金属ピラー２４におけるｎ側配線層２２に対する反対側の面（図において下面）は樹脂層２５から露出され、ｎ側外部端子２４ａとして機能する。
あるいは、ｐ側金属ピラー２３の側面と、ｎ側金属ピラー２４の側面を露出させて、サイドビュータイプの半導体発光装置とすることもできる。
樹脂層２５は、基板１０上で半導体層１５を複数に分離する前述した溝８０内に、絶縁膜５４を介して充填される。したがって、半導体層１５の側面１５ｃは、無機膜である絶縁膜５４と、樹脂層２５とで覆われて保護されている。
なお、前述した実施形態において、ｐ側金属ピラー２３及びｎ側金属ピラー２４を設けずに、ｐ側配線層２１及びｎ側配線層２２を実装基板のパッドに対して接合させてもよい。
また、ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とは別体であることに限らず、ｐ側配線層２１とｐ側金属ピラー２３とを同じ工程で一体に設けてｐ側配線部を構成してもよい。同様に、ｎ側配線層２２とｎ側金属ピラー２４とは別体であることに限らず、ｎ側配線層２２とｎ側金属ピラー２４とを同じ工程で一体に設けてｎ側配線部を構成してもよい。
以上説明した実施形態によれば、半導体発光装置の高効率化と色度の均等化が両立でき、高効率で色度むらのない半導体発光装置が得られ、例えば照明用に適する。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。例えば、上述した実施形態はいくつかの具体例を示しているが、これはあくまで構成例であり、本発明の主旨に従い個々の要素に他の手段（材料、形状、寸法など）を用いても構わないものである。また、各実施形態を組み合わせて実施することも可能である。
１〜３…半導体発光装置、４，１２…第２の半導体層、５，１３…活性層、６，１１…第１の半導体層、７，１５…半導体層、８…発光素子、１０…基板、１６…ｐ側電極、１７…ｎ側電極、１８…絶縁膜、２１…ｐ側配線層、２２…ｎ側配線層、２３…ｐ側金属ピラー、２４…ｎ側金属ピラー、２５…樹脂層、３１…透明媒体、３２…蛍光体、３３…散乱粒子、３５…蛍光反射膜、３６…トップコート膜

Claims (8)

  1. 励起光を発する発光素子と、
    前記発光素子上に設けられた蛍光体層であって、透明媒体と、前記透明媒体中に分散され、前記励起光により励起されて蛍光を発する蛍光体と、前記透明媒体中に分散され、前記励起光の波長の１／１０以下の大きさで且つ前記透明媒体とは異なる屈折率の粒子と、を有する蛍光体層と、
    前記発光素子と前記蛍光体層との間に設けられ、前記励起光の波長に対する反射率よりも、前記蛍光体の蛍光波長に対して高い反射率を有する蛍光反射膜と、
    を備えた半導体発光装置。
  2. 前記粒子の平均粒径が、１５ｎｍ以上、４５ｎｍ以下である請求項１記載の半導体発光装置。
  3. 前記発光素子は、
    第１の面と、その反対側の第２の面と、活性層とを含む半導体層と、
    前記活性層を含む領域における前記第２の面に設けられたｐ側電極と、
    前記活性層を含まない領域における前記第２の面に設けられたｎ側電極と、
    を有する請求項１または２に記載の半導体発光装置。
  4. 前記第２の面側に設けられ、前記第ｐ側電極に通じる第１の開口と、前記ｎ側電極に通じる第２の開口とを有する第１の絶縁膜と、
    前記第１の絶縁膜上に設けられ、前記第１の開口を通じて前記ｐ側電極と電気的に接続されたｐ側配線部と、
    前記第１の絶縁膜上に設けられ、前記第２の開口を通じて前記ｎ側電極と電気的に接続されたｎ側配線部と、
    をさらに備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
  5. 前記第１の絶縁膜は、前記半導体層の前記第１の面から続く側面を覆っている請求項４記載の半導体発光装置。
  6. 前記ｐ側配線部と前記ｎ側配線部との間に設けられた第２の絶縁膜をさらに備えた請求項４または５に記載の半導体発光装置。
  7. 前記第２の絶縁膜は、前記ｐ側配線部の周囲及び前記ｎ側配線部の周囲を覆っている請求項６記載の半導体発光装置。
  8. 前記ｐ側配線部は、
    前記第１の開口内及び前記第１の絶縁膜上に設けられたｐ側配線層と、
    前記ｐ側配線層上に設けられ、前記ｐ側配線層よりも厚いｐ側金属ピラーと、
    を有し、
    前記ｎ側配線部は、
    前記第２の開口内及び前記第１の絶縁膜上に設けられたｎ側配線層と、
    前記ｎ側配線層上に設けられ、前記ｎ側配線層よりも厚いｎ側金属ピラーと、
    を有する請求項４〜７のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
JP2012103040A 2012-04-27 2012-04-27 半導体発光装置 Pending JP2013232479A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012103040A JP2013232479A (ja) 2012-04-27 2012-04-27 半導体発光装置
US13/598,393 US8872210B2 (en) 2012-04-27 2012-08-29 Semiconductor light emitting device
EP12182369.4A EP2657998A3 (en) 2012-04-27 2012-08-30 Semiconductor light emitting device
TW101147848A TWI517447B (zh) 2012-04-27 2012-12-17 半導體發光裝置
US14/492,935 US9246069B2 (en) 2012-04-27 2014-09-22 Semiconductor light emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012103040A JP2013232479A (ja) 2012-04-27 2012-04-27 半導体発光装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013232479A true JP2013232479A (ja) 2013-11-14

Family

ID=47018758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012103040A Pending JP2013232479A (ja) 2012-04-27 2012-04-27 半導体発光装置

Country Status (4)

Country Link
US (2) US8872210B2 (ja)
EP (1) EP2657998A3 (ja)
JP (1) JP2013232479A (ja)
TW (1) TWI517447B (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015119046A (ja) * 2013-12-18 2015-06-25 スタンレー電気株式会社 発光装置及びそれを用いたプロジェクター用光源
JP2016149389A (ja) * 2015-02-10 2016-08-18 株式会社東芝 半導体発光装置及び蛍光体層の形成方法
JP2018093097A (ja) * 2016-12-06 2018-06-14 日亜化学工業株式会社 発光装置

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150171372A1 (en) * 2012-07-04 2015-06-18 Sharp Kabushiki Kaisha Fluorescent material, fluorescent coating material, phosphor substrate, electronic apparatus, and led package
JP6155932B2 (ja) * 2013-07-19 2017-07-05 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP6303344B2 (ja) * 2013-09-05 2018-04-04 日亜化学工業株式会社 発光装置
DE102013113188A1 (de) * 2013-11-28 2015-05-28 Osram Gmbh Lumineszenzkonversionselement und optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einem solchen Lumineszenzkonversionselement
JP2015195332A (ja) * 2014-03-27 2015-11-05 株式会社東芝 半導体発光装置及びその製造方法
KR102204953B1 (ko) 2014-06-25 2021-01-19 삼성디스플레이 주식회사 형광 시트 및 이를 포함하는 라이트 유닛과 액정 표시 장치
JP6545981B2 (ja) 2015-03-12 2019-07-17 アルパッド株式会社 半導体発光装置
DE102015111574A1 (de) * 2015-07-16 2017-01-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronische Anordnung sowie Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung
TWI576929B (zh) * 2015-12-28 2017-04-01 邱羅利士公司 封裝結構及其製法
JP6902838B2 (ja) * 2016-09-08 2021-07-14 晶元光電股▲ふん▼有限公司Ｅｐｉｓｔａｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 光半導体素子被覆用シート
JP6597657B2 (ja) 2017-01-24 2019-10-30 日亜化学工業株式会社 発光装置
TWI791528B (zh) * 2017-06-02 2023-02-11 法商奈科斯多特股份公司 照明源及具有該照明源之顯示裝置
KR102530124B1 (ko) * 2017-06-12 2023-05-08 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 발광 장치 및 그 제조 방법
JP7161100B2 (ja) * 2018-09-25 2022-10-26 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
TWI786715B (zh) * 2020-07-21 2022-12-11 日商日亞化學工業股份有限公司 發光模組及面狀光源

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007053170A (ja) * 2005-08-16 2007-03-01 Toshiba Corp 発光装置
JP2011129661A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Nichia Corp 発光装置
JP2011233650A (ja) * 2010-04-26 2011-11-17 Toshiba Corp 半導体発光装置
JP2011254033A (ja) * 2010-06-04 2011-12-15 Toshiba Corp 半導体発光装置
JP2011258675A (ja) * 2010-06-07 2011-12-22 Toshiba Corp 光半導体装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100352885C (zh) 2002-05-06 2007-12-05 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 波长变化的反应性树脂材料和发光二极管元件
TWI226357B (en) 2002-05-06 2005-01-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Wavelength-converting reaction-resin, its production method, light-radiating optical component and light-radiating semiconductor-body
US6870311B2 (en) 2002-06-07 2005-03-22 Lumileds Lighting U.S., Llc Light-emitting devices utilizing nanoparticles
US9048400B2 (en) 2006-10-12 2015-06-02 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Light-emitting device with a wavelength converting layer and method for manufacturing the same
JP4266234B2 (ja) 2007-03-29 2009-05-20 株式会社東芝 半導体発光装置の製造方法
US11114594B2 (en) 2007-08-24 2021-09-07 Creeled, Inc. Light emitting device packages using light scattering particles of different size
DE102007050876A1 (de) * 2007-09-26 2009-04-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauteil
JP4613947B2 (ja) 2007-12-07 2011-01-19 ソニー株式会社 照明装置、色変換素子及び表示装置
JP5361199B2 (ja) 2008-01-29 2013-12-04 株式会社東芝 蛍光体および発光装置
US9287469B2 (en) 2008-05-02 2016-03-15 Cree, Inc. Encapsulation for phosphor-converted white light emitting diode
JP4403199B2 (ja) 2008-11-17 2010-01-20 株式会社東芝 発光装置
JP4724222B2 (ja) * 2008-12-12 2011-07-13 株式会社東芝 発光装置の製造方法
JP5377985B2 (ja) * 2009-01-13 2013-12-25 株式会社東芝 半導体発光素子
JP2011071404A (ja) 2009-09-28 2011-04-07 Kyocera Corp 発光装置および照明装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007053170A (ja) * 2005-08-16 2007-03-01 Toshiba Corp 発光装置
JP2011129661A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Nichia Corp 発光装置
JP2011233650A (ja) * 2010-04-26 2011-11-17 Toshiba Corp 半導体発光装置
JP2011254033A (ja) * 2010-06-04 2011-12-15 Toshiba Corp 半導体発光装置
JP2011258675A (ja) * 2010-06-07 2011-12-22 Toshiba Corp 光半導体装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015119046A (ja) * 2013-12-18 2015-06-25 スタンレー電気株式会社 発光装置及びそれを用いたプロジェクター用光源
JP2016149389A (ja) * 2015-02-10 2016-08-18 株式会社東芝 半導体発光装置及び蛍光体層の形成方法
JP2018093097A (ja) * 2016-12-06 2018-06-14 日亜化学工業株式会社 発光装置
US11329201B2 (en) 2016-12-06 2022-05-10 Nichia Corporation Light-emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
US8872210B2 (en) 2014-10-28
US20130285090A1 (en) 2013-10-31
TW201344992A (zh) 2013-11-01
US20150008470A1 (en) 2015-01-08
US9246069B2 (en) 2016-01-26
TWI517447B (zh) 2016-01-11
EP2657998A3 (en) 2015-08-05
EP2657998A2 (en) 2013-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9246069B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP6106120B2 (ja) 半導体発光装置
JP6045999B2 (ja) 半導体発光装置及びその製造方法
JP5603813B2 (ja) 半導体発光装置及び発光装置
JP6182050B2 (ja) 半導体発光装置
EP2657967B1 (en) Light emitting module
WO2007102534A1 (ja) チップ型半導体発光素子
JP2013232503A (ja) 半導体発光装置
JP2014160736A (ja) 半導体発光装置及び発光装置
JP6185415B2 (ja) 半導体発光装置
JP2014157990A (ja) 半導体発光装置
JP2013232478A (ja) 半導体発光装置及びその製造方法
JP2014157989A (ja) 半導体発光装置及びその製造方法
JP2014157991A (ja) 半導体発光装置及びその製造方法
JP5837456B2 (ja) 半導体発光装置及び発光モジュール
JP5845134B2 (ja) 波長変換体および半導体発光装置
JP2015088524A (ja) 半導体発光装置
JPWO2017154975A1 (ja) 半導体発光装置
JP2015216408A (ja) 半導体発光装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140825

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150629

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150703

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150821

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20151007