JP2015126077A - 発光部品および発光装置とこれらの製造方法 - Google Patents

発光部品および発光装置とこれらの製造方法 Download PDF

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孝輔 矢羽田
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直棋 荒添
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Abstract

【課題】 単位面積当たりの明るさの明るい発光部品および発光装置と製造工程の簡略化を図ったこれらの製造方法を提供することである。【解決手段】 発光ユニットＡ１０は、単一の支持基板Ｓａ１と、単一の支持基板Ｓａ１の上の複数の発光素子１００と、を有する。発光ユニットＡ１０は、複数の発光素子１００の少なくとも一部を直列に接続した直列接続体Ｘ１を有する。直列接続体Ｘ１は、複数の発光素子１００のうち電流経路となる発光素子１００ａおよび発光素子１００ｃと、複数の発光素子１００のうち電流経路とならない発光素子１００ｂと、発光素子１００ａのｎ電極Ｎ１と発光素子１００ｃのｐ電極Ｐ１とを電気的に接続する接続部材４０と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体発光素子を有する発光部品および発光装置とこれらの製造方法に関する。
半導体発光素子の製造工程は、成長基板の上に半導体層を成長させる半導体層形成工程と、成長基板を分割して多数の半導体発光素子とする素子分割工程と、を有することがある。
例えば、III 族窒化物半導体を有する発光素子の素子分割工程は、サファイアウエハを研磨して薄くする工程と、レーザーを照射してサファイアウエハの内部に改質箇所を形成する工程と、サファイアウエハを素子に分割する工程と、を有することがある。このように、多くの工程を要する。
特開２０１２−１９５４３７号公報
発光装置では、特許文献１の図１等に示すように、複数の発光素子を直列に接続することが一般的である。そのため、電気的特性の悪い発光素子が１個でも入ると、他の発光素子に電流がほとんど流れないおそれがある。これを回避するため、一般に、分割された発光素子を１個１個検査した後に、予め定めた基準を満たした発光素子のみを発光装置に組み付ける。
そのため、多数の発光素子を組み付けるために、ある程度の素子間距離を設ける必要がある。この素子間距離があると、多数の発光素子を密集して配置することは困難である。素子間距離を大きくとるほど、発光装置の単位面積当たりの明るさは暗くなる。また、この素子間距離は、発光装置の小型化にとって障害となりうる。
また、素子分離工程および素子を再配置する工程の分だけ、工程数は多い。つまり、サイクルタイムがやや長い。
本発明は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題は、単位面積当たりの明るさの明るい発光部品および発光装置と製造工程の簡略化を図ったこれらの製造方法を提供することである。
第１の態様における発光部品は、単一の支持基板と、単一の支持基板の上の複数の発光素子と、を有する。この発光部品は、複数の発光素子の少なくとも一部を直列に接続した直列接続体を有する。複数の発光素子は、第１導電型の第１の半導体層と発光層と第２導電型の第２の半導体層とを備える半導体層と、第１の半導体層に電気的に接続された第１の電極と、第２の半導体層に電気的に接続された第２の電極と、を有する。そして、直列接続体は、複数の発光素子のうち電流経路となる第１の発光素子および第２の発光素子と、複数の発光素子のうち電流経路とならない第３の発光素子と、第１の発光素子の第１の電極と、第２の発光素子の第２の電極と、を電気的に接続する接続部材と、を有する。
この発光部品においては、支持基板に発光素子を搭載する際の余剰スペースを設ける必要ない。また、発光素子をウエハから切り出す際の切り代も必要ない。そのため、この発光部品における単位面積当たりの発光量は、従来のものに比べて高い。また、発光部品の小型化を図ることもできる。また、発光部品の生産性を向上させることもできる。ここで、電流経路とはならない発光素子とは、その発光素子の第１の電極と第２の電極との少なくとも一方が電源等と電気的に接続されていない場合と、その発光素子の第１の電極と第２の電極とが導電体により接続されている場合と、を含む。発光素子の第１の電極と第２の電極とが導電部材により接続されている場合、すなわち、短絡されている場合には、その発光素子には電流がほとんど流れず、その導電部材に電流が流れる。
第２の態様における発光部品では、複数の発光素子は、バッファ層を有する。そして、複数の発光素子は、バッファ層を介して単一の支持基板に固定されている。
第３の態様における発光部品では、複数の発光素子における第１の電極および第２の電極は、半導体層からみて一方の面の側に露出部を有している。
第４の態様における発光部品では、直列接続体における第３の発光素子以外の発光素子の内部抵抗の平均値に対する、第３の発光素子の内部抵抗の比は、０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内である。
第５の態様における発光部品では、直列接続体における第３の発光素子以外の発光素子の駆動電圧の平均値に対する、第３の発光素子の駆動電圧の比は、０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内である。
第６の態様における発光部品では、直列接続体における第３の発光素子以外の発光素子の全放射束の平均値に対する、第３の発光素子を発光させた場合の全放射束の比は、０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内である。
第７の態様における発光部品では、第３の発光素子は、直列接続体における第１の発光素子と第２の発光素子との間に位置する。
第８の態様における発光部品では、第３の発光素子は、直列接続体における少なくとも一方の端部に位置する。
第９の態様における発光部品では、第３の発光素子は、第３の発光素子の第１の電極と、第３の発光素子の第２の電極と、の少なくとも一方は、これらと電気的に接続される接続部材を有さない。
第１０の態様における発光部品では、第３の発光素子は、第３の発光素子の第１の電極と、第３の発光素子の第２の電極と、を電気的に接続する導電部材を有する。
第１１の態様における発光部品では、単一の支持基板は、複数の発光素子の半導体層を成長させるための成長基板である。
第１２の態様における発光装置は、上記に記載の発光部品と、発光部品の複数の発光素子の表面の少なくとも一部を覆う蛍光体と、を有する。
第１３の態様における発光部品の製造方法は、第１導電型の第１の半導体層と発光層と第２導電型の第２の半導体層とを備える半導体層を成長基板に成長させる半導体層形成工程と、第１の半導体層に第１の電極を形成するとともに第２の半導体層に第２の電極を形成する電極形成工程と、半導体層を複数の発光素子に区画する発光素子区画工程と、第１の発光素子の第１の電極と、第２の発光素子の第２の電極と、を電気的に接続して発光部品とする接続工程と、を有する。そして、接続工程では、複数の発光素子のうちの少なくとも一部である第３の発光素子を電流経路としない。
第１４の態様における発光部品の製造方法は、接続工程では、第３の発光素子を電気的に接続しない。
第１５の態様における発光部品の製造方法は、接続工程では、第３の発光素子の第１の電極と、第３の発光素子の第２の電極と、を導電部材により電気的に接続する。
第１６の態様における発光部品の製造方法は、発光部品を、さらにサブマウントに実装する実装工程を有する。
第１７の態様における発光部品の製造方法は、上記に記載の発光部品の製造工程と、発光部品の複数の発光素子に蛍光体塗料を塗布する蛍光体塗料塗布工程と、を有する。
本発明では、単位面積当たりの明るさの明るい発光部品および発光装置と製造工程の簡略化を図ったこれらの製造方法が提供されている。
第１の実施形態に係る発光装置を示す平面図である。 第１の実施形態に係る発光装置を正面からみた概略構成図である。 実施形態に係る発光装置が有する発光素子の構造を示す概略構成図である。 第１の実施形態に係る発光装置における発光素子の配置を示す図である。 従来における発光装置における発光素子の配置を示す図である。 第１の実施形態に係る発光装置において電気的特性の好ましくない発光素子がない場合を示す図である。 第１の実施形態の変形例に係る発光装置における直列接合体を示す図である。 第２の実施形態に係る発光装置を示す概略構成図である。 第２の実施形態の変形例に係る発光装置を示す概略構成図である。 第３の実施形態に係る発光装置を示す平面図である。 第３の実施形態に係る発光装置を示す概略構成図である。
以下、具体的な実施形態について、半導体発光素子を有する発光装置を例に挙げて図を参照しつつ説明する。しかし、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。また、半導体発光素子の半導体層の積層構造および電極構造は、例示である。そのため、実施形態とは異なる積層構造であってももちろん構わない。そして、それぞれの図における各層の厚みは、概念的に示したものに過ぎない。
（第１の実施形態）
１．発光装置および発光ユニット
図１は、本実施形態に係る発光装置１を示す平面図である。図２は、発光装置１を正面から視た概略構成図である。図１および図２に示すように、発光装置１は、複数の発光素子１００を有する発光ユニットＡ１０と、蛍光体５０と、を有している。蛍光体５０は、複数の発光素子１００の形成領域にわたって形成されている。そして、蛍光体５０は、複数の発光素子１００の表面の少なくとも一部を覆っている。
発光ユニットＡ１０は、１つの支持基板Ｓａ１と、複数の発光素子１００と、を有する発光部品である。支持基板Ｓａ１は、サファイア基板である。また、支持基板Ｓａ１は、発光素子１００の半導体層を成長させる成長基板でもある。
図１に示すように、発光ユニットＡ１０は、複数の直列接続体Ｘ１を有している。直列接続体Ｘ１は、複数の発光素子１００の少なくとも一部を直列に接続したものである。そのため、図１では、直列接続体Ｘ１は、１０個の発光素子１００と、配線２０と、接続部材３０と、接続部材４０と、を有している。直列接続体Ｘ１は、後述するように、電流経路となる発光素子１００ａ、１００ｃ等と、電流経路とならない発光素子１００ｂと、を有している。図１では、各々の直列接続体Ｘ１同士は、未だ互いに電気的に接続されていない。発光装置１を電源に接続する際には、１０個の直列接続体Ｘ１は、並列に接続されることとなる。
配線２０は、直列接続体Ｘ１を電源等と接続するためのものである。接続部材３０は、１つの発光素子１００と、その発光素子１００に隣接する発光素子１００とを、電気的に接続するためのものである。
図２では、発光素子１００には、その位置に応じて、ａ〜ｇまでの符号がふってある。図２では、接続部材４０は、発光素子１００ａのｎ電極Ｎ１と、発光素子１００ｃのｐ電極Ｐ１と、を接続している。後述するように、接続部材４０は、後述するように、電気特性や発光特性の好ましくない発光素子１００ｂを接続しないで、その発光素子１００ｂの両隣に位置する発光素子１００ａと発光素子１００ｃとを電気的に接続するためのものである。
２．単一の支持基板と複数の発光素子との接合状態
２−１．良好な発光素子
発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇは、電気的特性の良好な発光素子である。発光素子１００ａのｎ電極Ｎ１と、発光素子１００ｃのｐ電極Ｐ１とは、接続部材４０を介して電気的に接続されている。発光素子１００ａと発光素子１００ｃとは、電流経路となる素子である。同様に、発光素子１００ｃ〜１００ｇも、接続部材３０により接続されている。したがって、発光素子１００ｃ〜１００ｇは、電流経路となる素子である。
２−２．良好でない発光素子
一方、発光素子１００ｂは、電気特性や発光特性の好ましくない発光素子である。そして、発光素子１００ｂは、発光素子１００ａと、発光素子１００ｃとの間に位置している。発光素子１００ｂは、接続部材３０、４０を有していない。つまり、発光素子１００ｂのｎ電極Ｎ１と、発光素子１００ｂのｐ電極Ｐ１と、の少なくとも一方は、これらと電気的に接続される接続部材３０、４０を有していない。このように、発光素子１００ｂは、複数ある発光素子１００のうち電流経路とならない発光素子である。
２−３．支持基板と発光素子との接合状態
図３に示すように、発光素子１００は、バッファ層１０１と、半導体層１１０と、ｐ電極Ｐ１と、ｎ電極Ｎ１と、を有している。半導体層１１０は、ｎ型半導体層１１１と、発光層１１２と、ｐ型半導体層１１３と、を有している。これらの半導体層１１０は、III 族窒化物半導体から成る。ｎ型半導体層１１１は、第１導電型の第１の半導体層である。ｐ型半導体層１１３は、第２導電型の第２の半導体層である。
ｎ電極Ｎ１は、第１の電極である。ｎ電極Ｎ１は、ｎ型半導体層１１１の上に形成されている。そのため、ｎ電極Ｎ１は、ｎ型半導体層１１１に電気的に接続されている。ｐ電極Ｐ１は、第２の電極である。ｐ電極Ｐ１は、ｐ型半導体層１１３の上に形成されている。そのため、ｐ電極Ｐ１は、ｐ型半導体層１１３に電気的に接続されている。ｐ電極Ｐ１およびｎ電極Ｎ１は、いずれも、半導体層１１０からみて一方の面の側、すなわち、支持基板Ｓａ１の反対側の面に露出部を有している。
ここで、支持基板Ｓａ１は、発光装置１に搭載される複数の発光素子１００ですべて共通である。そのため、すべての発光素子１００は、バッファ層１０１を介して単一の支持基板Ｓａ１に固定されている。発光素子１００は、溝Ｊ１と、溝Ｊ２と、で区画されており、別個の素子として機能する。つまり、複数の発光素子１００がそれぞれのバッファ層１０１を介して単一の支持基板Ｓａ１に実装されている。
このように、発光ユニットＡ１０は、第１の発光素子１００のｎ電極Ｎ１と、第２の発光素子１００のｐ電極Ｐ１と、を電気的に接続する接続部材３０、４０を有する。これらの電気的接続は、例えば、ワイヤボンディングによりなされている。つまり、発光ユニットＡ１０は、複数の発光素子１００と、ワイヤボンディングからなる接続部材３０、４０と、を有している。
３．良好な発光素子と良好でない発光素子との間の差異点
複数の発光素子１００のうち良好な発光素子と良好でない発光素子との間の差異点について説明する。ここでは、内部抵抗と、駆動電圧と、全放射束と、を例に挙げる。良好でない発光素子は、これらのうち少なくとも１つ以上の点において、良好な素子と異なっている。説明上、直列接続体Ｘ１における発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇを良好であるとし、発光素子１００ｂを良好でないとする。
３−１．内部抵抗
ここでは、発光素子１００ｂと発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇとで、素子内部の電気抵抗、すなわち、内部抵抗について比較する。内部抵抗Ｒ１は、発光素子１００ｂの内部抵抗である。内部抵抗Ｒｍは、発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇの内部抵抗の平均値である。比Ｙ１は、内部抵抗Ｒｍに対する内部抵抗Ｒ１の比である。つまり、次式を満たす。
Ｙ１ ＝ Ｒ１／Ｒｍ
比Ｙ１は、１．０２以上である。すなわち、発光素子１００ｂの内部抵抗Ｒ１は、良好な発光素子の内部抵抗Ｒｍに比べて１．０２倍以上である。
一方、比Ｙ１が０．９８以下である場合、発光素子１００ｂの内部で想定外の電流経路ができている可能性がある。そのため、発光素子１００ｂを電流経路としないことが好ましい。したがって、発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇの内部抵抗Ｒｍに対する、発光素子１００ｂの内部抵抗Ｒ１の比Ｙ１は、０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内である。
３−２．駆動電圧
次に、発光素子１００ｂと発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇとで、駆動電圧について比較する。駆動電圧Ｖ１は、発光素子１００ｂの駆動電圧である。駆動電圧Ｖｍは、発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇの駆動電圧の平均値である。比Ｙ２は、駆動電圧Ｖｍに対する駆動電圧Ｖ１の比である。つまり、次式を満たす。
Ｙ２ ＝ Ｖ１／Ｖｍ
比Ｙ２は、１．０２以上である。すなわち、発光素子１００ｂの駆動電圧Ｖ１は、良好な発光素子の駆動電圧Ｖｍに比べて１．０２倍以上である。
一方、比Ｙ２が０．９８以下である場合、発光素子１００ｂの内部で想定外の電流経路ができている可能性がある。そのため、発光素子１００ｂを電流経路としないことが好ましい。したがって、発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇの駆動電圧Ｖｍに対する、発光素子１００ｂの駆動電圧Ｖ１の比Ｙ２は、０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内である。
３−３．全放射束
次に、発光素子１００ｂと発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇとで、全放射束について比較する。全放射束Ｋ１は、発光素子１００ｂを仮に発光させた場合の全放射束の値である。全放射束Ｋｍは、発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇの全放射束の平均値である。比Ｙ３は、全放射束Ｋｍに対する全放射束Ｋ１の比である。つまり、次式を満たす。
Ｙ３ ＝ Ｋ１／Ｋｍ
比Ｙ３は、１．０２以上である。すなわち、発光素子１００ｂの全放射束Ｋ１は、良好な発光素子の全放射束Ｋｍに比べて１．０２倍以上である。
一方、比Ｙ３が０．９８以下である場合、発光素子１００ｂの内部で想定外の電流経路ができている可能性がある。そのため、発光素子１００ｂを電流経路としないことが好ましい。したがって、発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇの全放射束Ｋｍに対する、発光素子１００ｂの全放射束Ｋ１の比Ｙ３は、０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内である。
３−４．ドミナント波長
次に、発光素子１００ｂと発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇとで、ドミナント波長について比較する。発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇのドミナント波長の平均値λｍに対する、発光素子１００ｂのドミナント波長λ１の比Ｙ４は、０．９９５以下であるか、もしくは１．００５以上である。この場合に、発光素子１００ｂを不良品であると判断する。
３−５．逆電流
次に、発光素子１００ｂと発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇとで、逆電流について比較する。この逆電流は、発光素子１００に逆電圧を印加したときに発光素子１００に流れる逆電流の電流値である。発光素子１００ａ、１００ｃ〜１００ｇの逆電流Ｉｍに対する、発光素子１００ｂの逆電流Ｉ１の比Ｙ５は、５以上である。この場合に、発光素子１００ｂを不良品であると判断する。
４．発光装置の製造方法
４−１．半導体層形成工程
支持基板Ｓａ１の上に、バッファ層１０１を形成する。次に、バッファ層１０１の上にｎ型半導体層１１１と、発光層１１２と、ｐ型半導体層１１３と、をこの順序で形成する。この工程の際には、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いればよい。
４−２．電極形成工程
次に、ｐ型半導体層１１３の側から、非貫通孔を空けることにより、ｎ型半導体層１１１を露出させる。そして、ｎ型半導体層１１１の露出部分の上にｎ電極Ｎ１を形成する。また、ｐ型半導体層１１３の上にｐ電極Ｐ１を形成する。
４−３．発光素子区画工程（溝形成工程）
そして、次に、溝Ｊ１、Ｊ２を形成する。そのために、マスクを使用してＩＣＰ等のドライエッチングを実施すればよい。これにより、サファイアウエハＳａ１を部分的に露出させた溝Ｊ１、Ｊ２が形成される。この溝Ｊ１、Ｊ２は、半導体層１１０を格子状に区画する。これにより、半導体層１１０は、多数の発光素子１００に区画されることとなる。
４−４．検査工程
ここで、支持基板Ｓａ１の上に形成された多数の発光素子１００の一つ一つについて、検査を行う。その際には、内部抵抗と、駆動電圧と、全放射束と、を測定する。また、逆電流と、ドミナント波長と、を測定する。
そして、比Ｙ１が０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内である発光素子１００を検出する。また、比Ｙ２が０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内である発光素子１００を検出する。そして、比Ｙ３が０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内である発光素子１００を検出する。そして、検査装置は、比Ｙ１と比Ｙ２と比Ｙ３とを用いて、少なくとも一つ以上の条件にあてはまる良品でない発光素子１００を検出した場合には、その検出した発光素子１００の座標を記憶する。もちろん、複数の良品でない発光素子１００を検出してもよい。そして、その検出した良品でない発光素子１００の座標を、後述するワイヤボンディング装置に伝達する。また、比Ｙ４、比Ｙ５を用いて発光素子１００の良品判断を行ってもよい。
４−５．接続工程
次に、ワイヤボンディング装置により、複数の発光素子１００を電気的に接続する。ここでは、１つの発光素子１００のｎ電極Ｎ１と、その発光素子１００に隣接する発光素子１００のｐ電極Ｐ１とを、電気的に接続する。つまり、接続部材３０を形成する。
ここで、ワイヤボンディング装置は、発光素子１００ｂの座標について情報を有している。つまり、検査工程の結果をワイヤボンディング装置に記憶させてある。そのため、ワイヤボンディング装置は、発光素子１００ａのｎ電極Ｎ１と、発光素子１００ｃのｐ電極Ｐ１と、をワイヤボンディングにより接続して、接続部材４０を形成する。この際、良品でない発光素子１００ｂのｎ電極Ｎ１とｐ電極Ｐ１との少なくとも一方では、接続部材３０、４０が接続されない。つまり、発光素子１００ｂを電気的に接続しない。その結果、発光素子１００ｂは、直列接続体Ｘ１における電流経路とはならない。以上により、発光ユニットＡ１０が製造される。
４−６．蛍光体塗料塗布工程
次に、発光ユニットＡ１０の発光素子１００に蛍光体塗料を塗布する。これにより、発光装置１における発光素子１００の発光面にわたって蛍光体５０が形成される。
４−７．その他の工程
その他に、保護膜を形成する工程と、熱処理を行う工程と、を適宜実施してもよい。また、上記以外の工程を実施してもよい。以上により、発光装置１が製造される。
５．本実施形態の発光装置と従来の発光装置との比較
５−１．従来の発光素子
従来の発光装置では、検査を経て電気特性や発光特性を満足する発光素子のみが基板に実装されている。少なくとも一部の発光素子を直列に接続するからである。仮に、直列に接続する複数の発光素子のうちの一つでも、電気的特性に問題があると、その発光素子を含む直列回路のその他の発光素子も、充分に発光しない。
５−２．発光面積
ここで、本実施形態の発光装置１と、従来の発光素子とを比較する。表１は、本実施形態の発光装置１と従来の発光装置とで、各サイズを比較するための表である。図４に示すように、本実施形態の発光装置１における半導体層１１０は、計算に際して、正方形形状であると仮定した。また、半導体層１１０の１辺の長さＬ１は、１０００μｍである。また、本実施形態の発光装置１における半導体層１１０の間の溝の長さＬ２は、２μｍである。
図５に示すように、従来の発光装置における半導体層の１片の長さＬ１は、１０００μｍである。従来の発光装置における発光素子における切り代Ｌ３は、１５μｍである。従来の発光装置における発光素子と発光素子との間の距離Ｌ４は、６０μｍである。
表１では、発光装置１は、発光素子１００を１０行１０列の合計１００個有しているとして計算した。表１に示すように、本実施形態の発光装置１における発光面積は、従来の発光装置に対して１３．５％向上している。そのため、本実施形態の発光装置１の発光面積と従来の発光装置の発光面積とを同じとすると、本実施形態の発光装置１のほうが、表面積において１３．５％程度小型化できる。この数値は、半導体層の形状や一辺の長さＬ１等に依存してある程度変化する。
［表１］
本実施形態の発光素子 従来の発光素子
Ｌ１ １０００μｍ １０００μｍ
Ｌ２ ２μｍ ――μｍ
Ｌ３ ――μｍ １５μｍ
Ｌ４ ――μｍ ６０μｍ
発光素子の数（比） １．１３５ １．００
５−３．工程
本実施形態では、従来のように素子分離工程を行わなくともよい。もしくは、素子分離工程を簡略化することができる。また、多数の発光素子を支持基板の上に配列して固定する実装工程が不要である。そのため、サイクルタイムが短い。
５−４．蛍光体
また、図２に示すように、蛍光体５０が複数の発光素子１００の表面の少なくとも一部を覆っている。具体的には、蛍光体５０は、発光素子１００の発光面を覆っている。蛍光体５０を塗布する際に、従来のサファイア基板のように分割されたサファイア基板がない。つまり、隣り合うサファイア基板とサファイア基板との間に溝がない。そのため、従来の発光装置にあった溝に蛍光体塗料を塗布する必要がなく、ムラも生じにくい。つまり、塗布する際の塗布性に優れている。また、塗布する工程に要する時間も短い。
６．本実施形態の効果
このように、本実施形態では、支持基板Ｓａ１に発光素子１００を搭載する際の余剰スペースが必要ない。また、発光素子１００を成長基板から切り出す際の切り代も必要ない。そのため、本実施形態の発光装置１における単位面積当たりの発光量は、従来のものに比べて高い。また、発光装置１の小型化を図ることもできる。また、発光装置１の生産性を向上させることもできる。
７．変形例
７−１．不良な発光素子がない場合
発光装置１に性能の十分でない発光素子１００ｂが含まれていなかった場合には、図６に示すように、１つの支持基板Ｓａ１の上に、発光素子１００が配置されている。この場合には、電気的接続を回避すべき発光素子１００ｂがない。そのため、ただ単に、１つの支持基板Ｓａ１の上に、多数の発光素子１００が密集して配置されている。
７−２．直列接続体の数および発光素子の数
ここで、発光ユニットＡ１０が有する直列接続体Ｘ１の個数は、任意である。１個であってもよいし、複数であってもよい。また、直列接続体Ｘ１が有する発光素子１００の個数は、複数である。そして、その個数は、複数であれば任意である。これらの場合であっても、複数の発光素子１００は、共通の一枚の支持基板Ｓａ１にバッファ層１０１を介して固定されている。
７−３．不良な発光素子が複数ある場合
図２では、直列接続体Ｘ１は、電気的に接続しない発光素子１００ｂを一つだけ有している。しかし、一つの直列接続体Ｘ１が、複数の電気的に接続しない発光素子を有していてもよい。また、発光ユニットＡ１０が複数の電気的に接続しない発光素子を有していてももちろん構わない。
７−４．不良な発光素子が端部にある場合
本実施形態の発光ユニットＡ１０では、良品でない発光素子１００ｂは、直列接続体Ｘ１の端部ではない位置に位置していた。しかし、図７の発光ユニットＡ１１に示すように、直列接続体Ｘ１の端部に位置していてもよい。図７では、発光素子１００ｈが良品でない発光素子である。つまり、発光素子１００ｈのように、直列接続体Ｘ１における少なくとも一方の端部に位置してもよい。この場合の配線２１は、良品である発光素子１００ｉのｐ電極Ｐ１を外部電源に接続するために中継するものである。
７−５．ｎ電極およびｐ電極
本実施形態では、第１導電型をｎ型とするとともに第２導電型をｐ型とした。しかし、これらを逆としてもよい。
７−６．半導体の種類
本実施形態では、半導体層１１０をIII 族窒化物半導体から成るとした。しかし、III 族窒化物半導体に限らず、ＧａＡｓ等その他の半導体であってもよい。
７−７．基板の凹凸
支持基板Ｓａ１の上に凹凸を形成してもよい。この場合には、１枚の支持基板Ｓａ１が１つの凹凸面を有しており、その凹凸面の上に多数の発光素子１００が配置される。
７−８．成長基板の種類
成長基板として、サファイアウエハ以外にも、ＧａＮ基板や、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板等、その他の基板を用いることもできる。
７−９．閾値
内部抵抗Ｒｍに対する、内部抵抗Ｒ１の比Ｙ１は、０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内であるとした、しかし、比Ｙ１を、０．９５以下であるか、もしくは１．０５以上の範囲内としてもよい。同様に、比Ｙ２を、０．９５以下であるか、もしくは１．０５以上の範囲内としてもよい。また、比Ｙ３を、０．９５以下であるか、もしくは１．０５以上の範囲内としてもよい。
７−１０．組み合わせ
上記の変形例のそれぞれを組み合わせてもよい。
８．本実施形態のまとめ
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る発光装置１では、１枚の支持基板Ｓａ１の上に、多数の発光素子１００が固定されている。この支持基板Ｓａ１は、これらの発光素子１００の成長基板である。そのため、発光素子１００を密集して配置することができる。そのため、単位面積当たりの発光量が、従来のものに比べて大きい発光装置１が実現されている。また、発光装置１の小型化も図ることができる。そして、サイクルタイムが短く、生産性も向上する。
なお、本実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。半導体層の積層構造については、必ずしも図に示したものに限らない。積層構造や各層の繰り返し回数等、任意に選択してよい。また、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）に限らない。その他の結晶成長方法を用いてもよい。
（第２の実施形態）
１．発光装置および発光ユニット
第２の実施形態について説明する。本実施形態の発光装置は、図８に示す発光ユニットＡ２０を有する。本実施形態の発光ユニットＡ２０は、第１の実施形態の発光ユニットＡ１０とほぼ同様である。ただし、本実施形態の発光ユニットＡ２０は、第１の実施形態の発光ユニットＡ１０の構成に加えて、導電部材２３０を有している。
導電部材２３０は、発光素子１００ｂのｐ電極Ｐ１と、発光素子１００ｂのｎ電極Ｎ１と、を電気的に接続している。つまり、発光素子１００ｂのｐ電極Ｐ１とｎ電極Ｎ１とは、短絡されている。そのため、発光ユニットＡ２０に電流を流したとしても、発光素子１００ｂの内部、すなわち半導体層には、電流はほとんど流れない。つまり、発光素子１００ｂは、電流経路とはならない。もちろん、発光素子１００ｂは、発光しない。
このように、発光素子１００ｂに対しては、電流がほとんど流れない。そのため、図８に示すように、発光ユニットＡ２０における発光する発光素子の数は、１個だけ少ない。しかし、その他の発光素子１００が、発光する。そして、これらの発光素子１００にかかる電圧は、やや高い。そのため、この発光素子１００ｂが発光しない分だけ低下する光量をある程度補うことができる。もちろん、電気抵抗値の高い発光素子１００ｂが複数ある場合であっても同様である。ただし、発光素子１００の歩留まりは、一定以上であり、発光ユニットＡ２０のうちで良品でない発光素子１００ｂが複数あることは、稀である。
２．発光装置の製造方法
本実施形態の発光装置２の製造方法は、第１の実施形態の発光装置１の製造方法と、接続工程において異なっている。そのため、その異なっている工程について説明する。
２−１．接続工程
本実施形態では、ワイヤボンディングで隣り合う発光素子１００のｐ電極とｎ電極とを接続する際に、良品でない発光素子１００ｂのｐ電極とｎ電極とを電気的に接続する。図８では、導電部材２３０が、発光素子１００ｂのｐ電極Ｐ１と発光素子１００ｂのｎ電極Ｎ１とにわたって形成された場合を示す。図８に示すように、導電部材２３０が形成された後に、ワイヤボンディングにより各発光素子１００が接続されている。しかし、ワイヤボンディングにより隣り合う発光素子１００同士を電気的に接続した後に、導電部材２３０を形成してもよい。
３．変形例
３−１．導電部材
また、図９に示すように、発光ユニットＡ３０は、接続部材３３０を有していてもよい。接続部材３３０は、ワイヤボンディングにより、ｐ電極Ｐ１とｎ電極Ｎ１とを電気的に接続する導電部材である。そのため、本実施形態と同様に、発光素子１００ｂには電流が流れない。
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態の発光ユニットＡ４０は、フリップチップ型の発光素子４００を有する。
１．発光装置および発光ユニット
図１０は、発光ユニットＡ４０の直列接続体Ｘ２を示す平面図である。図１１は、発光ユニットＡ４０の直列接続体Ｘ２を正面からみた概略構成図である。発光ユニットＡ４０は、支持基板４１０と、発光素子４００と、接続部材４３０と、導電部材４６０と、を有している。
接続部材４３０は、発光素子４００のｐ電極Ｐ１と、その発光素子４００に隣接する発光素子４００のｎ電極Ｎ１と、を電気的に接続するものである。
導電部材４６０は、良品でない発光素子４００ｂのｐ電極Ｐ１と、良品でない発光素子４００ｂのｎ電極Ｎ１と、を電気的に接続するためのものである。また、導電部材４６０の材質は、金属ペーストである。例えば、Ａｕペーストと、Ａｇペーストと、Ａｕナノペーストと、ＡｕＳｎペーストと、ＳｎＡｇＣｕペーストと、が挙げられる。また、その他の金属部材を用いてもよい。
そのため、電流は、発光素子４００ａから発光素子４００ｃに流れる。そして、発光素子４００ｂには、電流は流れない。したがって、発光素子４００ｂ以外に電流の流れる発光ユニットＡ４０が実現されている。
２．発光装置の製造方法
本実施形態では、上記の発光部品をサブマウントに実装する工程を有する。それ以外の点については、以前の実施形態とほぼ同様である。
Ａ．付記
発光部品は、単一の支持基板と、単一の支持基板の上の複数の発光素子と、を有する。この発光部品は、複数の発光素子の少なくとも一部を直列に接続した直列接続体を有する。複数の発光素子は、第１導電型の第１の半導体層と発光層と第２導電型の第２の半導体層とを備える半導体層と、第１の半導体層に電気的に接続された第１の電極と、第２の半導体層に電気的に接続された第２の電極と、を有する。そして、直列接続体は、第１の発光素子の第１の電極と、第２の発光素子の第２の電極と、を電気的に接続する接続部材と、を有する。単一の支持基板は、複数の発光素子の半導体層を成長させるための成長基板であり、複数の発光素子は、成長基板にバッファ層を介して実装されている。
１…発光装置
Ａ１０、Ａ２０、Ａ３０、Ａ４０…発光ユニット
Ｘ１…直列接続体
Ｓａ１…支持基板
１００、４００…発光素子
１１０…半導体層
Ｐ１…ｐ電極
Ｎ１…ｎ電極
Ｊ１、Ｊ２…溝

Claims (17)

  1. 単一の支持基板と、
    前記単一の支持基板の上の複数の発光素子と、
    を有する発光部品において、
    前記複数の発光素子の少なくとも一部を直列に接続した直列接続体を有し、
    前記複数の発光素子は、
    第１導電型の第１の半導体層と発光層と第２導電型の第２の半導体層とを備える半導体層と、
    前記第１の半導体層に電気的に接続された第１の電極と、
    前記第２の半導体層に電気的に接続された第２の電極と、
    を有し、
    前記直列接続体は、
    前記複数の発光素子のうち電流経路となる第１の発光素子および第２の発光素子と、
    前記複数の発光素子のうち電流経路とならない第３の発光素子と、
    前記第１の発光素子の前記第１の電極と、前記第２の発光素子の前記第２の電極と、を電気的に接続する接続部材と、
    を有すること
    を特徴とする発光部品。
  2. 請求項１に記載の発光部品において、
    前記複数の発光素子は、バッファ層を有し、
    前記複数の発光素子は、バッファ層を介して前記単一の支持基板に固定されていること
    を特徴とする発光部品。
  3. 請求項１または請求項２に記載の発光部品において、
    前記複数の発光素子における前記第１の電極および前記第２の電極は、
    前記半導体層からみて一方の面の側に露出部を有していること
    を特徴とする発光部品。
  4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の発光部品において、
    前記直列接続体における前記第３の発光素子以外の発光素子の内部抵抗の平均値に対する、前記第３の発光素子の内部抵抗の比は、
    ０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内であること
    を特徴とする発光部品。
  5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の発光部品において、
    前記直列接続体における前記第３の発光素子以外の発光素子の駆動電圧の平均値に対する、前記第３の発光素子の駆動電圧の比は、
    ０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内であること
    を特徴とする発光部品。
  6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の発光部品において、
    前記直列接続体における前記第３の発光素子以外の発光素子の全放射束の平均値に対する、前記第３の発光素子を発光させた場合の全放射束の比は、
    ０．９８以下であるか、もしくは１．０２以上の範囲内であること
    を特徴とする発光部品。
  7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の発光部品において、
    前記第３の発光素子は、
    前記直列接続体における前記第１の発光素子と前記第２の発光素子との間に位置すること
    を特徴とする発光部品。
  8. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の発光部品において、
    前記第３の発光素子は、
    前記直列接続体における少なくとも一方の端部に位置すること
    を特徴とする発光部品。
  9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の発光部品において、
    前記第３の発光素子は、
    前記第３の発光素子の前記第１の電極と、前記第３の発光素子の前記第２の電極と、の少なくとも一方は、これらと電気的に接続される接続部材を有さないこと
    を特徴とする発光部品。
  10. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の発光部品において、
    前記第３の発光素子は、
    前記第３の発光素子の前記第１の電極と、前記第３の発光素子の前記第２の電極と、を電気的に接続する導電部材を有すること
    を特徴とする発光部品。
  11. 請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の発光部品において、
    前記単一の支持基板は、
    前記複数の発光素子の半導体層を成長させるための成長基板であること
    を特徴とする発光部品。
  12. 請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の発光部品と、
    前記発光部品の前記複数の発光素子の表面の少なくとも一部を覆う蛍光体と、
    を有すること
    を特徴とする発光装置。
  13. 第１導電型の第１の半導体層と発光層と第２導電型の第２の半導体層とを備える半導体層を成長基板に成長させる半導体層形成工程と、
    前記第１の半導体層に第１の電極を形成するとともに前記第２の半導体層に第２の電極を形成する電極形成工程と、
    前記半導体層を複数の発光素子に区画する発光素子区画工程と、
    第１の発光素子の第１の電極と、第２の発光素子の第２の電極と、を電気的に接続して発光部品とする接続工程と、
    を有し、
    前記接続工程では、
    前記複数の発光素子のうちの少なくとも一部である第３の発光素子を電流経路としないこと
    を特徴とする発光部品の製造方法。
  14. 請求項１３に記載の発光部品の製造方法において、
    前記接続工程では、
    前記第３の発光素子を電気的に接続しないこと
    を特徴とする発光部品の製造方法。
  15. 請求項１３に記載の発光部品の製造方法において、
    前記接続工程では、
    前記第３の発光素子の前記第１の電極と、前記第３の発光素子の前記第２の電極と、を導電部材により電気的に接続すること
    を特徴とする発光部品の製造方法。
  16. 請求項１３から請求項１５までのいずれか１項に記載の発光部品の製造方法において、
    前記発光部品を、さらにサブマウントに実装する実装工程を有すること
    を特徴とする発光部品の製造方法。
  17. 請求項１３から請求項１６までのいずれか１項に記載の発光部品の製造工程と、
    前記発光部品の前記複数の発光素子に蛍光体塗料を塗布する蛍光体塗料塗布工程と、
    を有すること
    を特徴とする発光装置の製造方法。
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