JP2015173222A - 半導体発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光のクロストークが大幅に抑制され、照射像において明暗を明確に区別することが可能な半導体発光装置、また、素子間領域に起因する暗部の形成が大幅に抑制された高性能かつ高輝度の半導体発光装置を提供する。【解決手段】搭載基板１１と、搭載基板上にアレイ状に並置された複数の半導体発光素子２０と、隣接する複数の半導体発光素子間において互いに対向する一方の半導体発光素子の側面及び他方の半導体発光素子の側面からなる側面対のうち、いずれか一方の側面を覆うように形成された遮光膜ＲＣと、を有する。【選択図】図１
Description
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光素子を複数個用いた半導体発光装置に関する。
半導体発光素子は、通常、成長用基板上に、ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層からなる半導体構造層を成長し、それぞれｎ型半導体層及びｐ型半導体層に電圧を印加するｎ電極及びｐ電極を形成して作製される。さらに、放熱性能の向上を図る半導体発光素子として、半導体構造層を成長用基板とは別の支持基板に接合した後、成長用基板を除去した半導体発光素子が知られている。また、例えば複数の半導体発光素子を実装基板上に固定し、さらに波長変換用の蛍光体層を形成した後、樹脂などで封止することによって、半導体発光装置が作製される。特許文献１には、マトリクス状に配列された複数のＬＥＤチップと、複数のＬＥＤチップの点消灯を制御する制御部と、を備えた車両用前照灯装置が開示されている。
近年、自動車用ヘッドライトにおいて、前方の状況、すなわち対向車や前走車などの有無及びその位置に応じて配光形状をリアルタイムで制御する技術が注目されている。この技術によって、例えば走行用の配光形状すなわちハイビームでの走行中に対向車を検知した際には、ヘッドライトに照射される領域のうち、当該対向車の領域のみをリアルタイムで遮光することが可能となる。従って、ドライバに対して常にハイビームに近い視界を与えることができ、その一方で対向車に眩惑光（グレア）を与えることが防止される。このような配光可変型のヘッドライトシステムは、例えば、複数の半導体発光素子をアレイ状に配置した半導体発光装置を作製し、当該半導体発光素子の各々への導通及び非導通をリアルタイムで制御することによって実現することができる。
しかし、一般に、複数の発光素子が並置された発光装置を光源として用いる場合、その照射像にはわずかな暗部（暗線）が形成されることがある。この暗部形成の主な原因は、並置された発光素子の隣接する素子との間に設けられた素子間領域（非発光領域）の存在である。この暗部の形成を抑制することを考慮すると、並置された素子間の距離は小さいことが好ましい。
しかし、素子間の距離を小さくした場合、導通されている素子から放出された光の一部が隣接する非導通状態の素子に伝播してしまう場合があった。このいわゆる光のクロストークによって、非導通状態の素子からも弱い光が放出されているような状態となる場合がある。複数の素子を用いる発光装置の様々な応用分野において、光のクロストークはないことが望ましい。
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、光のクロストークが大幅に抑制され、照射像において明暗を明確に区別することが可能な半導体発光装置を提供することを目的としている。また、素子間領域に起因する暗部の形成が大幅に抑制された高性能かつ高輝度の半導体発光装置を提供することを目的としている。
本発明による半導体発光装置は、搭載基板と、搭載基板上にアレイ状に並置された複数の半導体発光素子と、隣接する複数の半導体発光素子間において互いに対向する一方の半導体発光素子の側面及び他方の半導体発光素子の側面からなる側面対のうち、いずれか一方の側面を覆うように形成された遮光膜と、を有することを特徴としている。
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。
図１（ａ）は、実施例１の半導体発光装置１０の上面を模式的に示す図である。半導体発光装置１０は、搭載基板１１上に複数の半導体発光素子２０（以下、単に素子と称する場合がある）がアレイ状に並置された構造を有している。半導体発光装置１０は、その並置された複数の半導体発光素子２０の全体で発光領域ＥＡを構成している。また、半導体発光装置１０の発光領域ＥＡは、素子領域及び素子間領域からなる。ここでは、素子間領域とは素子とその隣接する素子との間の領域をいう。
本実施例においては、搭載基板１１に垂直な方向から見たとき、半導体発光素子２０の各々が矩形形状を有する場合について説明する。また、発光素子２０が３行３列でマトリクス状に配列されており、全体として矩形の発光領域ＥＡが構成されている場合について説明する。以下においては、複数の半導体発光素子２０のうち、隣接して整列した３つの特定の半導体発光素子２０を、半導体発光素子２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃに区別して説明する。
図１（ａ）に示すように、半導体発光装置１０は、隣接する半導体発光素子２０Ａ及び２０Ｂ間において互いに対向する一方の半導体発光素子２０Ａの側面２０ＡＳ及び他方の半導体発光素子２０Ｂの側面２０ＢＳからなる側面対ＰＳのうち、いずれか一方の側面（本実施例では側面２０ＢＳ）を覆うように形成された遮光膜ＲＣを有している。遮光膜ＲＣは、例えばＡｇ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｒｈ及びＴｉなどの金属材料からなる。遮光膜ＲＣは、素子２０からの放出光に対して反射性又は吸収性を有する。すなわち、素子２０から放出された光は、遮光膜ＲＣによって反射又は吸収され、遮光膜ＲＣを透過しない。
半導体発光装置１０の発光領域ＥＡは、遮光膜ＲＣによって複数の発光セグメントＥＳに区画される。なお、図１（ａ）には、例示として１つの発光セグメントＥＳを示している。本実施例においては、発光セグメントＥＳは、各素子の外縁によってではなく、側面対ＰＳの一方の側面に設けられた遮光膜ＲＣによって画定される。すなわち、素子領域のみならず、素子間領域も発光セグメントＥＳとして使用する。従って、素子間領域に対応する暗部が照射像には顕在化することが大幅に抑制される。また、発光セグメントＥＳが遮光膜ＲＣによって明確に画定されるため、素子間における光のクロストークが防止される。
本実施例においては、素子２０が矩形形状を有し、９つの素子２０がマトリクス状（格子状）に並置されている。また、素子２０は、少なくともその１つの側面２０Ｓにおいて他の素子２０に隣接する。従って、行方向及び列方向にそれぞれ６つ、合計１２個の側面対ＰＳが構成されている。また、側面対ＰＳの各々はその行方向及び列方向に整列して形成されている。遮光膜ＲＣは、側面対ＰＳのうち、同一側の側面の各々に形成されている。従って、例えば、列方向又は行方向に整列した複数の素子を一斉に発光させた場合には、照射像内に、一直線に形成された明暗の境界を表現することができる。
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図１（ｂ）は、互いに隣接する２つの半導体発光素子２０Ｂ及び２０Ｃの断面図である。図１（ｂ）に示すように、半導体発光素子２０Ｂは、その隣接する半導体発光素子２０Ｃに対向する（面する）側面２０ＢＳが傾斜している。具体的には、側面２０ＢＳは、隣接する半導体発光素子２０Ｂ及び２０Ｃの距離が搭載基板１１に向かって小さくなるように傾斜している。また、素子２０Ｃの隣接する素子２０Ｂに対向する側面２０ＣＳも同様に傾斜している。本実施例においては、素子の全ての側面が同様に傾斜している場合について説明する。
搭載基板１１上には、半導体発光素子２０を埋設するように蛍光体層ＰＬが形成されている。なお、図１（ａ）には蛍光体層ＰＬの形成領域を破線で示している。蛍光体層ＰＬは、蛍光体層ＰＬ内に設けられた複数の蛍光体ＰＰを有している。蛍光体ＰＰは、半導体発光素子２０からの光の波長を変換する。例えば、半導体発光素子２０が青色の波長を有する光を放出した場合、その青色光を黄色光に変換する。蛍光体ＰＰは、素子２０上の領域及び素子間領域に設けられている。
図１（ｂ）に示すように、発光領域ＥＡ内には、個別の半導体発光素子２０上の領域に対応する発光セグメントＥＳに区画される。本実施例においては、発光セグメントＥＳは、半導体発光素子２０上の領域を含む遮光膜ＲＣ間の領域に対応する。すなわち、発光セグメントＥＳは素子間領域を含んでいる。従って、発光領域ＥＡのほぼ全面が発光面となる。
図１（ｃ）は、光反射性の遮光膜ＲＣを用いた場合の半導体発光装置１０内における光の進路を模式的に示す図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）と同様の断面図であるが、一部の構成要素及びハッチングを省略してある。図１（ｃ）を用いて、本実施例の効果について詳細に説明する。本実施例においては、側面対ＰＳのいずれか一方の側面のみ、すなわち隣接する素子の対向する側面の一方のみが遮光膜ＲＣに覆われている。従って、照射像における暗部の形成及び素子間での光のクロストークの抑制を両立することが可能となる。
具体的には、まず、側面対ＰＳの一方の側面、すなわち光反射性の遮光膜ＲＣが形成されていない素子２０Ｂの側面２０ＢＳにおいては、その側面２０ＢＳから光の一部Ｌ１が素子間領域に伝播される。光Ｌ１のような光は、側面対ＰＳの他方の側面である光反射性の遮光膜ＲＣが形成された側面、すなわち隣接する素子２０Ｃの側面２０ＣＳによって反射される。反射された光Ｌ１は、素子間領域上の領域から外部に取出される。従って、素子２０Ａ及び２０Ｂ間の領域による暗部の形成が抑制される。また、素子２０Ａからその隣接する素子２０Ｂへの光のクロストークが抑制される。
一方、素子２０Ｃから放出された光の一部Ｌ２は、その素子２０Ｂに対向する側面２０ＣＳに設けられた光反射性の遮光膜ＲＣによって反射される。従って、素子２０Ｃから素子２０Ｂへの光のクロストークも防止される。なお、光Ｌ１及びＬ２のような光は、素子の各々から垂直な方向に向かって進む大部分の光Ｌ３と共に、外部に取出される。
上記したように、アレイ状に並置された複数の半導体発光素子２０がこのような側面対ＰＳを有していることによって、素子間領域に対応した暗部（暗線）の形成を抑制することができる。従って、均一な照射像を得ることができる。また、他の素子への光のクロストークを抑制することができる。従って、また照射像内において明暗を明確に区別することが可能となる。さらに、光学系の設計や照射シミュレーションなどが容易になる。
なお、光吸収性の遮光膜ＲＣを用いた場合、光Ｌ１及び光Ｌ２のような光は遮光膜ＲＣに吸収される。したがって、隣接する素子への光のクロストークが抑制される。また、ある程度素子間距離を狭めることによって、暗線の形成を抑制できる効果を発揮する。したがって、遮光膜ＲＣは光反射性又は光吸収性であることによって、光のクロストークと暗部（暗線）の双方を抑制する効果を持つ。
図２は、半導体発光装置１０の詳細構造を示す断面図である。図２は、図１（ｂ）と同様の断面図であるが、蛍光体層ＰＬを省略してある。半導体発光素子２０の各々（図２では２０Ｂ及び２０Ｃ）は、半導体構造層２１と、ｐ電極（第１の電極）２５と、ｎ電極（第２の電極）２６と、を有している。半導体構造層２１は、発光層２３がｐ型半導体層（第１の半導体層）２２及びｎ型半導体層（第２の半導体層）２４に挟まれるように形成された構造を有している。ｐ型半導体層２２は、ｎ型半導体層２４とは反対の導電型を有している。
半導体構造層２１は、例えば、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成を有するｐ型半導体層２２、発光層２３Ｂ及びｎ型半導体層２４が搭載基板１１上にこの順で順次積層された構造を有している。ｎ型半導体層２４は、複数の突起２４Ａからなる凹凸構造面を有している。ｎ型半導体層２４の当該凹凸構造面は光取出し面として機能する。
ｐ電極２５は、ｐ型半導体層２２上に形成され、反射性の高い金属からなる反射金属層２７及び反射金属層２７の全体を覆うように形成されたキャップ層２８からなる。反射金属層２７は、例えばＡｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ及びＰｄなどの金属材料並びにこれらを含む合金を用いて形成される。キャップ層２８は、例えばＴｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｕなど、自身が他の層にマイグレーションしにくく、反射金属層２７のマイグレーションを防止する金属材料を用いて形成される。なお、図示していないが、ｐ型半導体層２２及び反射金属層２７間に、例えばＩＴＯやＩＺＯなどの金属酸化膜を形成し、さらに光の反射性を高めることも可能である。
ｎ電極２６は、ｐ型半導体層２２側からｐ型半導体層２２及び発光層２３を貫通してｎ型半導体層２４内に至り、ｎ型半導体層２４に接続されている。ｎ電極２６は、例えばＴｉ、Ａｌ、Ｐｔ及びＡｕなどの金属材料を用いて形成される。
半導体発光素子２０の側面及び表面の各々には、絶縁保護膜２９が形成されている。絶縁保護膜２９は、例えばＳｉＯ2などの絶縁材料からなる。また、本実施例においては、半導体発光素子２０Ｃの半導体発光素子２０Ｂに対向する側面における絶縁保護膜２９上には、遮光膜ＲＣが設けられている。
搭載基板１１上にはｐ電極２５に接続されたｐ側配線（第１の配線）１２及びｎ電極２６に接続されたｎ側配線（第２の配線）１３が形成されている。具体的には、ｐ側配線１２は搭載基板１１上に複数個設けられており、その各々は電気的に分離されている。例えば半導体発光素子２０Ｂ及び２０Ｃのｐ電極２５の各々には、ｐ側配線１２Ｂ及び１２Ｃが形成されている。また、ｐ側配線１２の各々は、搭載基板１１と半導体発光素子２０の各々との間において半導体発光素子２０の各々のｐ電極２５に接続されている。換言すれば、ｐ側配線１２は、その各々が半導体発光素子２０のｐ型半導体層２２に接続された個別配線として機能する。
また、ｎ側配線１３は、搭載基板１１と半導体発光素子２０の各々との間において半導体発光素子２０の各々のｎ電極２５に接続されている。換言すれば、ｎ型配線１３は、半導体発光素子２０の各々のｎ型半導体層２４に接続された共通配線として機能する。ｎ側配線１３と、半導体発光素子２０の各々におけるｐ電極２５を含む半導体構造層２１の搭載基板１１側の表面との間には、その全面に絶縁層１５が形成されている。ｎ側配線１３は、半導体発光素子２０側に形成された第１の接合層（図示せず）及び搭載基板１１側に形成された第２の接合層（図示せず）が接合された構造を有している。
ｐ側配線１２及びｎ側配線１３は、絶縁層１４を介して互いに異なる階層で形成されている。具体的には、搭載基板１１上に複数のｐ側配線１２が並置されており、ｐ側配線１２を覆うように絶縁層１４が形成されている。また、絶縁層１４上にはｎ側配線１３が形成されている。絶縁層１４及び１５における半導体発光素子２０Ｂの直下の領域にはｐ側配線１２Ｂに至る開口部が設けられ、当該開口部にはｐ電極２５に接続されたビア電極１２ＢＶが形成されている。
同様に、半導体発光素子２０Ｃのｐ電極２５及び搭載基板１１上のｐ側配線１２Ｃは、ビア電極１２ＣＶを介して接続されている。また、ビア電極１２ＢＶ及び１２ＣＶの各々は、半導体発光素子２０側に形成された第１の接合層（図示せず）及び搭載基板１１側に形成された第２の接合層（図示せず）が接合された構造を有している。以下においては、ビア電極１２ＢＶ及び１２ＣＶを含むビア電極のいずれか１つを、ビア電極１２Ｖと称する場合がある。
また、絶縁層１５における半導体発光素子２０のｎ電極２６が形成された領域上には、ｎ電極２６に至る開口部が設けられている。ｎ電極２６は、当該開口部を介してｎ側配線電極１３に接続されている。
半導体発光装置１０は、ｐ側配線電極１２及びｎ側配線１３間において、半導体発光素子２０の各々が互いに並列に接続された構造を有している。半導体発光素子２０の各々は、ｐ側配線１２の各々への電流の印加を制御することによって、独立して導通状態及び非導通状態が制御される。すなわち、半導体発光素子２０の各々は互いに独立して発光する。
搭載基板１１の半導体発光素子２０間の領域上には、エッチング調整層（以下、単に調整層と称する）ＡＪが形成されている。調整層ＡＪは、例えばＳｉＯ2などの絶縁材料からなる。素子側面の絶縁保護膜２９及び遮光膜ＲＣは、調整層ＡＪ上に形成されている。調整層ＡＪは、素子間領域における装置の作製工程における半導体層を素子毎に分離する際のエッチング加工時において、搭載基板上の配線などを保護する機能を有する。このようにして、半導体発光素子２０の各々は、搭載基板１１上に互いに並置され、また互いに並列に接続されている。
搭載基板１１は、例えばＳｉ、ＡｌＮ、Ｍｏ、Ｗ、ＣｕＷなどの放熱性の高い材料からなる。絶縁層１４及び１５、絶縁保護膜２９及びエッチング調整層ＡＪは、例えばＳｉＯ2及びＳｉ3Ｎ4などの絶縁材料からなる。第１及び第２の接合層、ビア電極１２ＢＶ及び１２ＣＶは、その互いに接することとなる表面の材料が、Ａｕ及びＳｎ、Ａｕ及びＩｎ、Ｐｄ及びＩｎ、Ｃｕ及びＳｎ、Ａｇ及びＳｎ、Ａｇ及びＩｎ並びにＮｉ及びＳｎなど、互いに融着して接合される材料の組み合わせか、又はＡｕなどの互いに拡散して接合される材料を用いて形成される。
次に、図２を用いて、半導体発光装置１０の製造方法について説明する。本実施例においては、まず、成長用基板（図示せず）上に、半導体構造層２１となる、ｎ型半導体層２４、発光層２３及びｐ型半導体層２２を形成した。次に、ｐ型半導体層２２上にｐ電極２５として反射金属層２７及びキャップ層２８を形成した。続いて、絶縁層１５におけるｐ電極２５が形成されていないｐ型半導体層２２の表面上の領域に、調整層ＡＪを形成した。また、絶縁層１５におけるｐ電極２５が形成されていないｐ型半導体層２２の表面上の他の領域に、ｐ型半導体層２２及び発光層２３を貫通してｎ型半導体層２４に至る開口部を形成した。次に、ｐ電極２５、調整層ＡＪを含むｐ型半導体層２４の全面を覆うように絶縁層１５を形成した。また、当該開口部内の絶縁層１５の表面に、ｎ型半導体層２４に至るコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールにｎ電極２６を形成した。
続いて、絶縁層１５及びｎ電極２６上の全面に、ｎ側配線１３となる第１の接合層を形成した。また、ｐ電極２５上の絶縁層１５に、ｐ電極に至る開口部を形成し、当該開口部に、ビア電極１２Ｖとなる第１の接合層を形成した。ｎ側配線１３用の第１の接合層と、ビア電極１２Ｖ用の第１の接合層とは、互いに離間して形成した。このようにして、半導体ウェハを作製した。次に、搭載基板１１を準備し、当該基板１１上に複数のｐ側配線電極１２を形成した。ｐ型配線１２を覆うように絶縁層１４を形成し、絶縁層１４上に、ｎ型配線１３となる第２の接合層を形成した。また、各ｐ側配線１２上の絶縁層１４に、ｐ側配線１２に至る開口部を設け、当該開口部に、ビア電極１２Ｖとなる第２の接合層を形成した。
次に、第１及び第２の接合層を密着及び加熱することによって、半導体ウェハを搭載基板１１に接合した。続いて、成長用基板を除去し、露出したｎ型半導体層２４の表面に複数の突起２４Ａを形成した。次に、調整層ＡＪ上の半導体構造層２１を除去し、素子２０毎に半導体構造層２１を分離した。次に、半導体構造層２１の表面及び側面の全体を覆うように絶縁保護膜２９を形成した。
続いて、半導体構造層２１の側面に遮光膜ＲＣを形成した。遮光膜ＲＣは、例えば、その形成場所のみを開口するようにレジストでパターニングを行い、電子ビーム（ＥＢ）蒸着又はスパッタリングなどにより金属膜を成膜し、レジストを除去することに形成することができる。本実施例においては、このようにして半導体発光素子２０を形成した。次に、搭載基板１１上において半導体発光素子２０を埋設するように蛍光体層ＰＬ（図１（ｂ）などを参照）を形成した。なお、図示していないが、搭載基板１１を実装基板に固定し、ワイヤボンディングによって電極を電源に接続し、全体を封止することによって半導体発光装置１０を作製した。
図３（ａ）は、実施例１の変形例１に係る半導体発光装置１０Ａの断面図である。なお、図３（ａ）においては、半導体発光装置１０Ａの隣接する２つの半導体発光素子３０を示している。半導体発光装置１０Ａは、半導体発光素子３０の電極構成及び配線構成を除いては、半導体発光装置１０と同様の構造を有している。
本変形例においては、遮光膜ＲＣは導電性を有し、素子間においてｎ側配線（共通配線）１３に接続されている。すなわち、遮光膜ＲＣはｎ電極として機能し、ｎ側配線１２は、遮光膜ＲＣを介して素子３０のｎ型半導体層２４に接続されている。具体的には、素子間領域におけるｎ側配線１３上に接続電極ＣＥが設けられ、遮光膜ＲＣは、素子の側面から接続電極ＣＥに伸長し、接続電極ＣＥに接続されている。なお、本実施例においては、絶縁層１５が素子毎に分離されている。
本変形例においては、実施例１の半導体発光素子２０のように、ｎ電極２６が設けられる必要はない。半導体発光素子３０は、遮光膜ＲＣ及びｐ電極２５間において電流が印加される。本変形例のように、遮光膜ＲＣが素子３０のｎ電極を兼ねることによって、素子３０領域内のｎ電極を省略することが可能となる。従って、半導体発光素子３０の発光層２３は、半導体構造層２１内において途切れることなく全面に設けられる。従って、発光層２３の領域を最大化することが可能となる。従って、上面視において素子領域の全体から光が放出され、輝度が向上し、素子領域内での輝度のムラが抑制される。
また、図３（ｂ）は、半導体発光装置１０Ａの上面を模式的に示す図である。なお、図３（ａ）は、図３（ｂ）のＷ−Ｗ線に沿った断面図である。半導体発光装置１０Ａは、半導体発光装置１０と同様に、９つの半導体発光素子３０がマトリクス状に配列された構造を有している。また、本変形例においては、半導体発光素子３０のいずれか１つの側面にｎ電極としての遮光膜ＲＣが設けられている。
搭載基板１１上には、ｎ側電極パッドＮＰと、ｐ側電極パッドＰＰが形成されている。ｎ側電極パッドＮＰは、接続電極ＣＥを介して、半導体発光素子３０の各々の遮光膜ＲＣに接続されている。本変形例においては、遮光膜ＲＣの各々は、接続電極ＣＥ及びｎ側電極パッドＮＰを介して互いに接続されている。接続電極ＣＥは、例えばＡｕなどの金属材料からなる。
ｐ側電極パッドＰＰは、搭載基板１１上に複数個形成され、その各々は互いに電気的に分離されている。また、ｐ側電極パッドＰＰの各々は、ｐ側配線１２の各々に接続されている。半導体発光素子３０の各々は、ｎ側電極パッドＮＰ及びｐ側電極パッドＰＰ間において互いに並列に接続されている。また、半導体発光素子３０の各々は、ｐ側電極パッドへの電流の印加を制御することによって、互いに独立して発光することが可能となる。
なお、本変形例は、実施例１と組み合わせて実施することが可能である。すなわち実施例１において、遮光膜ＲＣ及びｎ電極２６の両方がｎ側配線１３に接続されていてもよい。この場合、半導体構造層２１への電流の印加は、遮光膜ＲＣ及びｎ電極２６の両方を用いて行われる。これは、例えば、素子の上面視における面積が大きい場合など、側面からの電流の印加では中央部分への電流量が小さくなる場合に有利な構成となる。
図４（ａ）は、実施例１の変形例２に係る半導体発光装置１０Ｂの断面図である。図４（ａ）は、半導体発光装置１０Ｂにおける図２と同様の断面図である。半導体発光装置１０Ｂは、素子４０の構造を除いては、半導体発光装置１０と同様の構成を有している。本変形例においては、半導体発光素子４０は、その隣接する半導体発光素子４０に対向する側面４０Ｓが、半導体発光素子４０巻の距離が搭載基板１１に向かって徐々に大きくなるように傾斜している。なお、遮光膜ＲＣは、実施例１と同様に側面対ＰＳのうちの一方の側面に形成されている。
半導体発光装置１０Ｂは、例えば、半導体発光装置１０の作製工程において、半導体構造層２１の分離工程及び遮光膜ＲＣの形成工程の順序を変更することによって作製することが可能である。すなわち、半導体ウェハを搭載基板１１に接合する前に半導体構造層２１を素子毎に分離し、分離した半導体構造層２１の側面に遮光膜ＲＣを形成することによって作製することが可能である。
本変形例においては、半導体構造層２１の側面のうち、遮光膜ＲＣが形成されていない側面においても一定の反射効果を得ることが可能となる。すなわち、発光層２１から放出された光は、遮光膜ＲＣの有無に関わらず、その側面において全反射を起こす可能性が高くなる。この全反射した光は、光取出し方向すなわちｎ型半導体層２４の表面に向かって進む可能性が高い。従って、遮光膜ＲＣが形成された側面においては遮光膜ＲＣ及び傾斜によるクロストークの抑制効果を、遮光膜ＲＣが形成されていない側面においては傾斜によるクロストークの防止効果を得ることができる。なお、遮光膜ＲＣは、図４（ｂ）に示すように、ｎ側配線１２に接続され、ｎ電極として機能する構成とすることも可能である（変形例３）。
図５は、実施例１の変形例４に係る半導体発光装置１０Ｄの断面図である。図５においては、理解の容易さのため、一部のハッチングを省略してある。半導体発光装置１０Ｄは、蛍光体層ＰＰの構成を除いては、実施例１の半導体発光装置１０と同様の構成を有している。本変形例においては、蛍光体層ＰＰは、隣接する素子２０間に設けられた第１の蛍光体層ＰＬ１と、素子２０上及び第１の蛍光体層ＰＬ１上に設けられた第２の蛍光体層ＰＬ２とを有している。また、第１の蛍光体層ＰＬ１に含まれる第１の蛍光体ＰＰ１は、第２の蛍光体層ＰＬ２に含まれる第２の蛍光体ＰＰ２とは異なる。
半導体発光素子１０Ｄの蛍光体層ＰＬは、例えば、２つの蛍光体層を別々に形成することで形成することができる。本変形例においては、まず、素子間領域を含む半導体発光素子２０の全体を覆うように第１の蛍光体ＰＰ１を含む蛍光体層を形成した。次に、素子２０上の蛍光体層がなくなるまで当該蛍光体層を除去した後、第２の蛍光体ＰＰ２を含む蛍光体層を形成した。このようにして半導体発光装置１０Ｄの蛍光体層ＰＬを形成した。
本変形例の蛍光体層ＰＬは、素子領域上と素子間領域上とで取出される光の色がわずかに異なることを考慮して形成されている。具体的には、まず、素子の側面に向かって進み、一旦素子間領域に伝播した後に外部に取出される光は、素子に垂直な方向に向かって進む光に比べて、その蛍光体層ＰＬ内を進む距離が大きい。すなわち、蛍光体層ＰＬに入ってから蛍光体層ＰＬを出るまでに蛍光体粒子ＰＰ内に入射する可能性が高い。従って、蛍光体ＰＰによって多くの光はその波長（色）が変換される。
例えば素子からの青色光を用いて白色光を取出す場合、青色光を黄色光に変換する蛍光体ＰＰを含む蛍光体層ＰＬを形成する。これは、蛍光体ＰＰによって黄色に変換された光と、蛍光体ＰＰに入射せずにそのまま蛍光体層ＰＬを通過する青色光との混色によって、外部からは白色光が観察されることを意図している。しかし、素子間領域においては、上記したように、その混色のバランスが崩れやすい。具体的には、白色光ではなく黄色光に近い光が観察される可能性が高い。
本変形例においては、例えば、素子間領域の第１の蛍光体層ＰＬ１内には、例えば青色光を緑色光（青色と黄色の中間の色の光）に変換する第１の蛍光体ＰＰ１が設けられている。一方、第２の蛍光体層ＰＬ２内には、例えば青色光を黄色光に変換する第２の蛍光体ＰＰ２が設けられている。従って、素子領域上のみならず素子間領域上においても白色光が観察されることができる。このように素子領域及び素子間領域の間で異なる蛍光体を設けることで、素子間領域上における混色バランスを素子領域上における混色バランスと同程度とすることができる。従って、色ムラを抑制することができる。
なお、上記においては、第１の導電型がｐ型の導電型であり、第２の導電型がｐ型とは反対の導電型のｎ型である場合について説明したが、第１の導電型がｎ型であり、第２の導電型がｐ型であっていてもよい。また、第１の導電型及び第２の導電型のいずれかが真性導電型であってもよい。すなわち、第１の半導体層及び第２の半導体層のいずれかが真性半導体層であってもよい。また、各発光素子が並列に接続された場合について説明したが、各発光素子は、互いに直列に接続されていてもよく、また、互いに電気的に分離されていてもよい。
また、上記においては、発光素子が上面視において矩形形状を有する場合について説明したが、発光素子の上面視における形状はこれに限定されない。例えば、半導体発光素子は、三角形や六角形の形状を有していてもよい。また、半導体発光素子の各々は、発光領域の暗部形成の抑制を考慮すると、平面充填形にて配列されていることが好ましい。また、半導体発光素子は、半導体構造層に垂直な方向から見た場合に多角形状を有していればよい。
また、発光素子のうち、最も外側の発光素子における他の発光素子に隣接しない側面部分においては、遮光膜は形成されていてもよく、形成されていなくてもよい。当該最外部は発光部の外縁に対応する部分であるが、例えば、装置の照射像の輪郭を明確にすることが要求される用途においては、遮光膜が形成されていることが望ましい。
本実施例においては、隣接する半導体発光素子間において互いに対向する一方の半導体発光素子の側面及び他方の半導体発光素子の側面からなる側面対のうち、いずれか一方の側面を覆うように形成された遮光膜を有している。従って、複数の並置された素子を用いる発光装置において、素子間での光のクロストークを抑制でき、また、素子間領域に対応する暗部の形成を抑制することができる。
１０ 半導体発光装置
１１ 搭載基板
１２ ｐ側配線（第１の配線、個別配線）
１３ ｎ側配線（第２の配線、共通配線）
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、３０、４０ 半導体発光素子
２１ 半導体構造層
２２ ｐ型半導体層（第１の半導体層）
２３ 発光層
２４ ｎ型半導体層（第２の半導体層）
２５ ｐ電極（第１の電極）
２６ ｎ電極（第２の電極）
２０Ｓ、４０Ｓ 側面
ＲＣ 遮光膜
ＰＬ 蛍光体層
ＰＬ１ 第１の蛍光体層
ＰＬ２ 第の蛍光体層
１１ 搭載基板
１２ ｐ側配線（第１の配線、個別配線）
１３ ｎ側配線（第２の配線、共通配線）
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、３０、４０ 半導体発光素子
２１ 半導体構造層
２２ ｐ型半導体層（第１の半導体層）
２３ 発光層
２４ ｎ型半導体層（第２の半導体層）
２５ ｐ電極（第１の電極）
２６ ｎ電極（第２の電極）
２０Ｓ、４０Ｓ 側面
ＲＣ 遮光膜
ＰＬ 蛍光体層
ＰＬ１ 第１の蛍光体層
ＰＬ２ 第の蛍光体層
Claims (6)
- 搭載基板と、
前記搭載基板上にアレイ状に並置された複数の半導体発光素子と、
隣接する前記複数の半導体発光素子間において互いに対向する一方の半導体発光素子の側面及び他方の半導体発光素子の側面からなる側面対のうち、いずれか一方の側面を覆うように形成された遮光膜と、を有することを特徴とする半導体発光装置。 - 前記複数の半導体発光素子の各々は、
前記搭載基板上に、第１の導電型を有する第１の半導体層、発光層及び前記第１の導電型とは反対導電型の第２の導電型を有する第２の半導体層がこの順で順次積層された構造を有する半導体構造層を有し、
前記搭載基板上には、各々が前記第１の半導体層の各々に接続され、互いに電気的に分離された個別配線と、前記前記第２の半導体層の各々に接続された共通配線とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。 - 前記遮光膜は導電性を有し、
前記共通配線は、前記遮光膜を介して前記第２の半導体層に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光装置。 - 前記半導体発光素子は、その隣接する前記半導体発光素子に対向する側面が、隣接する前記半導体発光素子間の距離が前記搭載基板に向かって小さくなるように傾斜していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
- 前記半導体発光素子は、その隣接する前記半導体発光素子に対向する側面が、隣接する前記半導体発光素子間の距離が前記搭載基板に向かって大きくなるように傾斜していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
- 前記搭載基板上に前記複数の半導体発光素子の各々を埋設するように形成された蛍光体層を含み、
前記蛍光体層は、前記複数の半導体発光素子の隣接する前記半導体発光素子間に形成され、第１の蛍光体を含む第１の蛍光体層と、前記複数の半導体発光素子上及び前記第１の蛍光体層上に形成され、前記第１の蛍光体とは異なる第２の蛍光体を含む第２の蛍光体層と、を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
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