JP2015201472A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光のクロストークが大幅に抑制され、照射像において素子間の明暗を明確に視認することが可能な半導体発光装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】搭載基板１１と、搭載基板上に配置された複数の半導体発光素子２０と、複数の半導体発光素子の全体を覆うように形成され、バインダ層ＢＤ及びバインダ層内に設けられた複数の蛍光体粒子ＰＰを含む蛍光体層ＰＬと、複数の半導体発光素子の素子間領域上における蛍光体層内に形成され、バインダ層の材料が変質した変質バインダ部ＣＢ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及びその製造方法に関する。

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、素子を封止した封止樹脂上に蛍光層を設け、蛍光層を削ることにより色調調整を行う工程を有する発光ダイオードの色調調整方法が開示されている。特許文献２には、実装した素子上に封止体を形成する工程と、封止体の外表面を機械的にトリミングする工程を備えた発光ダイオードの製造方法が開示されている。また、特許文献３には、所定波長のレーザ光を蛍光体層に照射し、蛍光体層の形状を変化させることなく蛍光体の一部を失活させ、色度をシフトさせる工程を有する発光装置の製造方法が開示されている。

特開2002-344029号公報 特開2009-158541号公報 特開2011-165827号公報

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マトリクス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、並びに導通時の投入電流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、
導通状態の素子から放出された光の一部が非導通状態の素子に伝播してしまう場合がある。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。前述の自動車用ヘッドライトのような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、照射像において素子間の明暗を明確に視認することが可能な高性能の半導体発光装置を提供することを目的としている。また、クロストークを容易に防止することが可能な半導体発光装置の製造方法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、搭載基板上に配置された複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子の全体を覆うように形成され、バインダ層及びバインダ層内に設けられた複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層と、複数の半導体発光素子の素子間領域上における蛍光体層内に形成され、バインダ層の材料が変質した変質バインダ部と、を有することを特徴としている。

また、本発明による半導体発光装置の製造方法は、搭載基板上に複数の半導体発光層素子を配置する工程と、複数の半導体発光素子の全体を覆うように、バインダ層及びバインダ層内に設けられた複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層を形成する工程と、複数の半導体発光素子の素子間領域上における蛍光体層にレーザ又は荷電粒子のビームを照射してバインダ層の材料を部分的に変質させ、変質バインダ部を形成する工程と、を含むことを特徴としている。

（ａ）は実施例１の半導体発光装置の模式的な上面図であり、（ｂ）は実施例１の半導体発光装置の部分的な断面図であり、（ｃ）は実施例１の半導体発光装置における光の進路を示す（ｂ）と同様の断面図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、実施例１の半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。 （ａ）は実施例１の半導体発光装置における光吸収領域の上面を示す図であり、（ｂ）は蛍光体層及びその光吸収領域における輝度の分布を示す図である。 （ａ）は実施例１の半導体発光装置における変質バインダ部の詳細を示す部分拡大断面図であり、（ｂ）は実施例１の半導体発光装置における光吸収領域近傍の蛍光体の構成を示す断面図である。 実施例１の半導体発光装置における半導体発光素子の構造を示す断面図である。 実施例２の半導体発光装置の構造を示す断面図である。 （ａ）は実施例３の半導体発光装置の構造を示す断面図であり、（ｂ）は実施例３の半導体発光装置の製造方法における変質バインダ部を形成する工程を示す断面図である。

本発明は、素子上に設けられた蛍光体層のバインダを部分的に変質させ、変質したバインダの部分を光吸収領域として機能させることを特徴としている。以下に本発明の種々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（以下、単に発光装置又は装置と称する場合がある）１０の上面を模式的に示す図である。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、単に発光素子又は素子と称する場合がある）がマトリクス状に配置された構造を有している。なお、マトリクス状とは、素子２０が１行又は１列に配列された場合（すなわち１行ｎ列またはｎ行１列、ｎ≧２）を含む。なお、図１（ａ）においては、発光素子２０の領域を破線で示している。

本実施例においては、搭載基板１１に対して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４行４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が構成されている場合について説明する。また、以下においては、複数の半導体発光素子２０のうち、互いに隣り合う２つの特定の半導体発光素子２０を、半導体発光素子２０Ａ及び２０Ｂに区別して説明する場合がある。

発光装置１０は、発光素子２０の全体を覆うように形成された蛍光体層ＰＬを有している。蛍光体層ＰＬは、搭載基板１１に発光素子２０の各々を埋設するように形成されている。隣接する素子間の領域（以下、素子間領域と称する）ＩＥＡ上の蛍光体層ＰＬ内には、発光素子２０からの放出光を吸収する光吸収領域ＬＡが設けられている。蛍光体層ＰＬは、その光吸収領域ＬＡ内に発光素子２０からの放出光を吸収する光吸収部を有している。すなわち、発光装置１０は、素子間領域ＩＥＡ上の蛍光体層ＰＬ内に形成された光吸収領域ＬＡを有している。光吸収領域ＬＡは、素子間領域ＩＥＡに延在して形成されている。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図であり、発光装置１０の構造を示す断面図である。図１（ｂ）に示すように、本実施例においては、蛍光体層ＰＬは、素子間領域ＩＥＡ上の蛍光体層ＰＬ内に開口ＡＰを有している。開口ＡＰは、素子間領域ＩＥＡにおいて蛍光体層ＰＬを蛍光体部ＰＳに区画（分離）するように形成されている。蛍光体層ＰＬは、開口ＡＰによって、複数の蛍光体部ＰＳに区画される。また、蛍光体層ＰＬの蛍光体部ＰＳの各々は、開口ＡＰによって、素子２０の各々上に設けられる。なお、説明のため、発光素子２０Ａ上に設けられた蛍光体部を第１の蛍光体部ＰＳ１と称し、発光素子２０Ｂ上に設けられた蛍光体部を第２の蛍光体部ＰＳ２と称する。

蛍光体層ＰＬは、蛍光体粒子ＰＰを含むバインダ層ＢＤからなる。すなわち、蛍光体層ＰＬ（蛍光体部ＰＳの各々）は、蛍光体粒子ＰＰ及びバインダ層ＢＤを含む。バインダ層ＢＤは、例えば樹脂材料又はガラス材料からなる。また、蛍光体部ＰＳの各々の側面上には、バインダ層ＢＤの材料が変質した変質バインダ部ＣＢが設けられている。すなわち、蛍光体部ＰＳの各々は、バインダ層ＢＤと、バインダ層ＢＤ内に設けられた複数の蛍光体粒子ＰＰと、バインダ層ＢＤの側面上に設けられた変質バインダ部ＣＢと、を有している。変質バインダ部ＣＢは、バインダ層ＢＤに比べて小さな光透過率を有している。

変質バインダ部ＣＢは、蛍光体層ＰＬ内に設けられた光吸収部として機能し、光吸収領域ＬＡを構成する。一方、開口ＡＰは、蛍光体層ＰＬの光吸収領域ＬＡ内に含まれているが、素子２０からの放出光を吸収することには寄与しない。すなわち、光吸収領域ＬＡは、その領域の少なくとも一部に光吸収部を有していればよく、光の吸収に寄与しない部分（本実施例においては開口ＡＰ）を有していてもよい。

第１の蛍光体部ＰＳ１の変質バインダ部ＣＢ１は、隣接する第２の蛍光体部ＰＳ２に対向する側面の全体を覆うように形成されている。同様に、第２の蛍光体部ＰＳ２の変質バインダ部ＣＢ２は、隣接する第１の蛍光体部ＰＳ１に対向する側面を覆うように形成されている。すなわち、変質バインダ部ＣＢ１及びＣＢ２は、素子間領域ＩＥＡにおいて互いに対向して形成されている。本実施例においては、蛍光体層ＰＬの光吸収領域ＬＡは、開口ＡＰと互いに対向する変質バインダ部ＣＢ１及びＣＢ２とからなる。

次に、図１（ｃ）を用いて、発光装置１０内における光の進路について説明する。ここでは、素子２０Ａから蛍光体層ＰＬの層内方向（面内方向）に向かって進むような光Ｌ１と、素子２０Ａから素子２０Ａ（搭載基板１１）に垂直な方向（積層方向）に進むような光Ｌ２について説明する。なお、理解の容易さのため、図１（ａ）及び図１（ｃ）においては、蛍光体粒子ＰＰの図示を省略してある。

まず、光Ｌ１のような光は、バインダ層ＢＤ内を通過した後、光吸収領域ＬＡの変質バインダ部ＣＢ（図では変質バインダ部ＣＢ１）内に入射する。その後、光Ｌ１は、変質バインダ部ＣＢによって吸収され、減衰及び消滅する。従って、光Ｌ１がそのまま隣接素子（素子２０Ｂ）の蛍光体層ＰＬ（蛍光体部ＰＳ２）に入射する可能性は小さい。また、仮に入射した場合でも、十分に減衰された光である。従って、光のクロストークを抑制することが可能となる。一方、光Ｌ２のような光は、バインダ層ＢＤを通過（透過）した後、外部に取出される。すなわち、変質バインダ部ＣＢを経由しないため、大きく減衰されることなく外部に取出される。従って、多くの光を取出すことが可能となる。

次に、図２（ａ）乃至図２（ｃ）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。まず、図２（ａ）を用いて、搭載基板１１上に複数の半導体発光素子２０を配置する工程及び素子２０上に蛍光体層ＰＬを形成する工程について説明する。搭載基板１１上に複数の素子２０を配置する工程においては、まず、搭載基板１１を準備し、搭載基板１１上に複数の発光素子２０を配置する。発光素子２０の各々は、搭載基板１１上においてマトリクス状に配列される。また、本実施例においては、上面視において矩形形状を有する半導体発光素子２０を搭載基板１１上に配置した。

次に、発光素子２０の各々上に、蛍光体粒子ＰＰ及びバインダ層ＢＤからなる蛍光体層ＰＬを形成する。蛍光体層ＰＬは、搭載基板１１上に素子２０の各々を埋設するように形成される。なお、素子間の素子側面に挟まれた隙間には、蛍光体層ＰＬのバインダ層ＢＤ及び蛍光体粒子ＰＰは設けられてもよいし、設けられなくてもよい。例えば、素子間の隙間を小さくした場合、バインダ層ＢＤが充填され、蛍光体粒子ＰＰは入り込まない。さらに、素子間の隙間を小さくすることや、バインダ層ＢＤの材料の粘度を大きくすることで、素子間の隙間にバインダ層ＢＤの材料も入り込まないように蛍光体層ＰＬを形成することも可能である。

次に、図２（ｂ）を用いて、素子間領域ＩＥＡ上の蛍光体層ＰＬにレーザビームを照射する工程について説明する。本実施例においては、素子間領域ＩＥＡ上の蛍光体層ＰＬの表面（上面、蛍光体層ＰＬにおける搭載基板１１とは反対側の主面）にレーザビームＬＢを照射する。これによって、素子間領域ＩＥＡ上の蛍光体層ＰＬに開口ＡＰを形成する。また、開口ＡＰの側面に変質バインダ部ＣＢを形成する。蛍光体層ＰＬにレーザビームＬＢが照射されると、その照射部においてバインダ層ＢＤが切削され、凹部が形成されていく。また、一部のバインダ層ＢＤがレーザビームＬＢ及びその熱によって、変質（溶解及び変色）していく。従って、レーザビームＬＢの照射によって、凹部の形成とバインダ層ＢＤの変質が同時に行われる（進行する）。

レーザビームＬＢの照射を継続して行うことによって、図２（ｃ）に示すように、素子間領域ＩＥＡ上の蛍光体層ＰＬに開口ＡＰが形成される。蛍光体層ＰＬに開口ＡＰが形成されることによって、蛍光体層ＰＬが蛍光体部ＰＳに区画される。また、レーザビームＬＢの強度及び時間を調節することによって、バインダ層ＢＤの一部が変質し、バインダ層ＢＤに比べて小さい光透過率を有する変質バインダ部ＣＢが形成される。変質バインダ部ＣＢは、開口ＡＰの形成と同時に形成されるため、開口ＡＰの内側面（すなわち蛍光体部ＰＳの側面）に形成される。

上記したように、素子間領域ＩＥＡ上における蛍光体層ＰＬにレーザビームを照射し、蛍光体層ＰＬのバインダ層ＢＤを部分的に変質させる。これによって、蛍光体層ＰＬ内に変質バインダ部ＣＢ形成する。変質バインダ部ＣＢは、上記したように、蛍光体層ＰＬへのレーザビームＬＢの照射のみによって形成されることができる。従って、例えば複数の工程を要するエッチングなど、複雑な工程を経ることなく容易に光吸収領域ＬＡを形成することができる。すなわち、単純な工程にて容易に光のクロストークを抑制することができる。

図３（ａ）は、図１（ａ）における領域Ａの電子顕微鏡観察画像（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ像）である。図３（ａ）は、発光装置１０における光吸収領域ＬＡ及び隣接する蛍光体部ＰＳのバインダ層ＢＤの上面を部分的に拡大して示している。図３（ａ）に示すように、光吸収領域ＬＡ（本実施例においてはレーザビームＬＢの照射領域）は他の領域（すなわち蛍光体部ＰＳのバインダ層ＢＤの領域）とは異なる性質を有することがわかる。特に、変質バインダ部ＣＢ１及びＣＢ２は、バインダ層ＢＤとは異なる特性を有する（変質している）ことがわかる。

図３（ｂ）は、バインダ層ＢＤ及び変質バインダ部ＣＢにおける光透過量（輝度）の分布を示す図である。図の横軸は装置１０の位置を示し、縦軸は当該位置に対応する照射像の輝度（照度）を示す。また、図３（ｂ）は、素子２０Ａ（蛍光体部ＰＳ１側）を点灯した（導通状態とした）場合の輝度の分布を示すグラフである。図３（ｂ）に示すように、変質バインダ部ＣＢ１において輝度が急激に低下していることがわかる。従って、素子２０Ａからの放出光が光吸収領域ＬＡにおいて吸収され、素子２０Ｂ側（蛍光体部ＰＳ２側）にはクロストーク光が伝播されにくくなっていることがわかる。

図４（ａ）は、変質バインダ部ＣＢの詳細構造を示す断面図である。図４（ａ）は、図１（ｂ）の破線で囲んだ部分を拡大して示す部分拡大断面図である。なお、理解の容易さのため、蛍光体粒子ＰＰの図示は省略してある。変質バインダ部ＣＢ１は、蛍光体部ＰＳ１のバインダ層ＢＤの側面上に形成された低吸収層（第１の変質バインダ部）ＣＢ１１と、低吸収層ＣＢ１１上に形成され、低吸収層よりも小さい光透過率を有する高吸収層（第２の変質バインダ部）ＣＢ１２とを含む。同様に、変質バインダ部ＣＢ２は、低吸収層ＣＢ２１及び高吸収層ＣＢ２２を含む。

低吸収層ＣＢ１１及び高吸収層ＣＢ１２は、変質バインダ部ＣＢ１を形成する際のレーザビームの照射量によって形成される。具体的には、蛍光体層ＰＬが部分的に除去され（開口ＡＰが形成され）、その露出した蛍光体層ＰＬの部分にはレーザビームが照射される。このレーザビームの照射量は、表面に近いほど大きい。従って、開口ＡＰの内側面（蛍光体部ＰＳにおけるバインダ層ＢＤの側面）に近いほど、そのバインダ層ＢＤの材料は変質する。従って、バインダ層ＢＤの変質量が大きい第２の変質バインダ部ＣＢ１２は相対的に光透過率が小さく、バインダ層ＢＤに近づくにつれて徐々に光透過率が高くなる（バインダ層ＢＤの光透過率に近づく）構成となる。なお、変質バインダ部ＣＢの形成を考慮すると、レーザビームの照射は、徐々に出力（強度）を段階的に下げつつ複数回行うことが好ましい。また、変質バインダ部ＣＢは、低吸収層及び高吸収層の明確な境界を有しないグラデーション層として形成されていてもよい。すなわち、変質バインダ部ＣＢは、バインダ層ＢＤの側面から徐々に光透過率が小さく（光吸収率が大きく）なるように構成されていてもよい。

図４（ｂ）は、変質バインダ部ＣＢ及びその近傍における蛍光体粒子ＰＰの構成を示す断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）と同様の断面図であるが、一部のハッチングを省略してある。本実施例においては、レーザビームの照射によって光吸収領域ＬＡを形成する。従って、蛍光体部ＰＳのバインダ層ＢＤの側面付近、すなわち変質バインダ部ＣＢとなる部分に蛍光体粒子ＰＰが設けられている場合、その蛍光体粒子ＰＰにもレーザビームが照射される。レーザビームが照射された蛍光体粒子ＰＰは、失活され、失活蛍光体ＤＰＰとなる。すなわち、蛍光体層ＰＬ（蛍光体部ＰＳ）の変質バインダ部ＣＢは失活蛍光体ＤＰＰを含む。なお、素子から放出され、失活蛍光体ＤＰＰに入射した光は、その後変質バインダ部ＣＢによって吸収及び減衰される。

図５は、発光装置１０の詳細構造を示す断面図である。なお、図には、隣接する２つの素子２０Ａ及び２０Ｂを示している。半導体発光素子２０（図では素子２０Ａ及び２０Ｂ）の各々は、半導体構造層２１、ｐ電極（第１の電極）２５及びｎ電極（第２の電極）２６を含む。半導体構造層２１は、ｐ型半導体層（第１の半導体層）２２、発光層２３及びｎ型半導体層（第２の半導体層）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。ｐ型半導体層２２、発光層２３及びｎ型半導体層２４は、例えば、Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成を有している。ｎ型半導体層２４は、ｐ型半導体層２２とは反対の導電型を有する。ｎ型半導体層２４の表面には複数の突起２４Ａからなる凹凸構造面が設けられている。当該凹凸構造面は、素子の光取出し面として機能する。

半導体発光素子２０は、ｐ型半導体層２２上に形成されたｐ電極（第１の電極）２５を有している。ｐ電極２５の各々は、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。

半導体発光素子２０の各々は、その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に接続されたｎ電極（第２の電極）２６を有している。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。ｐ電極２５上には絶縁保護膜２９が形成されている。絶縁保護膜２９は、ｎ電極２６の側面にも形成され、ｐ電極２５及びｎ電極２６は絶縁保護膜２９によって互いに絶縁されている。

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）ＰＷ及びｎ電極２６に接続されたｎ側配線（第２の配線）ＮＷが形成されている。具体的には、搭載基板１１上には第１の絶縁層１２が形成され、ｐ側配線ＰＷは第１の絶縁層１２上に設けられている。ｐ側配線ＰＷ上には第２の絶縁層１３が形成され、ｎ側配線ＮＷは第２の絶縁層１３上に形成されている。また、第２の絶縁層１３上にはｐ側配線ＰＷに至る開口部（ビア）が設けられ、第２の絶縁層１３上には当該開口部を介してｐ側配線ＰＷに接続されたビア配線ＰＶが形成されている。

また、絶縁保護膜２９上にはそれぞれｐ電極２５及びｎ電極２６に至る開口部が設けられ、当該開口部を介してそれぞれのｐ電極２５及びｎ電極２６に接続されたｐ側接続電極ＰＣ及びｎ側接続電極ＮＣが形成されている。ｐ側接続電極ＰＣは搭載基板１１上のビア配線ＰＶに接続され、ｎ側接続電極ＮＣは搭載基板１１上のｎ側配線ＮＷに接続されている。すなわち、ｐ側配線ＰＷは、ビア配線ＰＶ及びｐ側接続電極ＰＣを介してｐ電極２５に接続されている。また、ｎ側配線ＮＷはｎ側接続電極ＮＣを介して素子２０のｎ電極２６に接続されている。

また、ｐ側接続電極ＰＣ及びビア配線ＰＶ間と、ｎ側接続電極ＮＣ及びｎ側配線ＮＷ間とは、接合層（図示せず）を介して接合された構造を有している。すなわち、ｐ側及びｎ側接続電極ＰＣ及びＮＣは第１の接合層（図示せず）を有し、ビア配線ＰＶ及びｎ側配線ＮＷは第２の接合層（図示せず）を有している。発光装置１０は、第１及び第２の接合層が接合されることによって、素子２０の各々が搭載基板１１に接合（固定）されている。

本実施例においては、ｐ側配線ＰＷの各々は１つのｐ側パッドに接続されており、ｎ側配線ＮＷの各々は電気的に分離されたｎ側パッドの各々に接続されている。すなわち、ｐ側配線ＰＷの各々は、ｐ型半導体層２２の各々に接続された共通配線として機能する。また、ｎ側配線ＮＷの各々は、ｎ型半導体層２４の各々に接続された個別配線として機能する。従って、発光装置１０は、素子２０の各々が、ｎ側配線ＮＷの各々への導通及び非導通を制御することによって、互いに独立して発光する構成をとることが可能である。

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。第１及び第２の絶縁層１２及び１３並びに絶縁保護膜２９は、例えばＳｉＯ₂及びＳｉ₃Ｎ₄などの絶縁材料からなる。ｐ側配線ＰＷ及びｎ側配線ＮＷは、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕなどの金属材料を用いて形成される。第１及び第２の接合層は、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５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。なお、ここでは、蛍光体層ＰＬを形成する直前までの工程について説明する。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、ｐ電極２５が形成されていないｐ型半導体層２２の表面にｎ型半導体層２４に至る凹部を形成した。次に、ｐ電極２５及び凹部を含む半導体構造層２１の全面に絶縁保護膜２９を形成した。また、凹部内の絶縁保護膜２９の一部を除去してｎ型半導体層２４を露出させ、露出したｎ型半導体層２４上にｎ電極２６を形成した。

また、ｎ電極２６が形成されていない凹部においてｎ型半導体層２４を分断し、素子毎に半導体構造層２１を分離した。続いて、ｐ電極２５上の絶縁保護膜２９の一部にｐ電極２５に至る開口部を形成し、ｐ側接続電極ＰＣを形成した。また、ｎ電極２６上の絶縁保護膜２９の表面にｎ電極２６に至る開口部を形成し、当該開口部にｎ側接続電極ＮＣを形成した。続いて、ｐ側及びｎ側接続電極ＰＣ及びＮＣの表面に第１の接合層を形成した。このようにして、半導体発光素子２０を含む半導体ウェハを作製した。

次に、搭載基板１１を準備し、搭載基板１１上に第１の絶縁層１２を形成し、第１の絶縁層１２上にｐ側配線ＰＷを形成した。続いて、ｐ側配線ＰＷを覆うように第２の絶縁層１３を形成し、第２の絶縁層１３上にｎ側配線ＮＷを形成した。次に、第２の絶縁層１３上にｐ側配線ＰＷに至る開口部を形成し、当該開口部ビア配線ＰＶを形成した。続いて、ｎ側配線ＮＷ及びビア配線ＰＶの表面に第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、接合層を形成し、接合層を介し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。このようにして搭載基板１１上に複数の半導体発光素子２０を配置した。

変形例１

図６（ａ）は、実施例１の変形例１に係る半導体発光装置１０Ａの構造を示す断面図である。図６（ｂ）は、半導体発光装置１０Ａにおける光の進路を説明する図６（ａ）と同様の断面図である。発光装置１０Ａは、蛍光体層ＰＬにおける光吸収領域ＬＡの構造を除いては、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、光吸収領域ＬＡは、素子間領域ＩＥＡ上の蛍光体層ＰＬに設けられたトレンチＴＲ及びトレンチＴＲ内に設けられた変質バインダ部ＣＢからなる。なお、理解の容易さのため、蛍光体粒子ＰＰの図示は省略してある。

本変形例においては、蛍光体層ＰＬにおける素子間領域ＩＥＡ上の表面から搭載基板１１に向かってトレンチＴＲが形成されている。変質バインダ部ＣＢは、トレンチＴＲの内壁面、すなわち側面及び底面を覆うように形成されている。本変形例においては、蛍光体層ＰＬは素子毎に分離されていない。すなわち、トレンチＴＲは、蛍光体層ＰＬ内に至るように形成されている。本変形例においては、光吸収領域ＬＡは、例えば、蛍光体層ＰＬの形成後に、素子間領域ＩＥＡ上の蛍光体層ＰＬの表面にトレンチＴＲを形成し、トレンチＴＲの側面及び底面に変質バインダ部ＣＢを形成することによって形成することができる。

本変形例は、トレンチＴＲの側面及び底面の両方で素子からの放出光を吸収させることが可能となる。また、レーザビームが基板及び基板上の配線に直接照射されることを抑制することが可能となる。従って、基板や配線の損傷による導通不良など、品質不良を抑制することが可能となる。

また、本変形例は、蛍光体層ＰＬの層厚を大きく形成する場合に有利な構成となる。具体的には、大きな層厚を有する蛍光体層ＰＬの場合、蛍光体層ＰＬを分離するためには高出力のレーザを用いるか又は長時間レーザビームを照射する必要がある。レーザの出力を上げる又は照射時間を長くすると、レーザビームに照射された装置及び素子の電気特性など、品質が劣化する可能性が高くなる。また、レーザによるトレンチＴＲの形成及びバインダ層ＢＤの変質は蛍光体層ＰＬの照射面から順に進む。従って、例えば長時間レーザビームを照射すると、トレンチＴＲの幅及びその内壁に設けられる変質バインダ部ＣＢの領域が大きくなる。従って、光取出し領域（バインダ層ＢＤにおける変質バインダ部ＣＢが形成されていない領域）が小さくなり、光取出し効率が低下する。本変形例においては、蛍光体層ＰＬの層厚に応じて、品質の向上、光取出し効率及び光のクロストークの全てを考慮して光吸収領域ＬＡが構成されている。

なお、本変形例においては、蛍光体層ＰＬのバインダ層ＢＤの切削及び変質に伴って、変質したバインダ層ＢＤの材料がトレンチＴＲの底部に落下及び堆積していく。バインダ層ＢＤは変質バインダ部ＣＢへの変質において溶解及び冷却される。従って、変質バインダ部ＣＢにおけるトレンチＴＲの底部に設けられた部分（変質底部）ＣＢＢは、一旦溶解したバインダ層ＢＤの材料が落下及び堆積した部分を含む。従って、変質底部ＣＢＢは、他の表面（切削された面が多く露出している側面）に比べて平坦な表面を有する。すなわち、トレンチＴＲの底面上に設けられた変質バインダ部ＣＢである変質底部ＣＢＢは、平坦な表面を有している。変質底部ＣＢＢ及びその平坦な表面は、変質バインダ部ＣＢとしての光吸収効果のみならず、素子からの放出光を素子側へ反射させる効果を有している。

具体的には、図６（ｂ）に示すように、素子２０Ａから素子２０Ｂに向かって放出された光Ｌ３は、変質バインダ部ＣＢの変質底部ＣＢＢ内に入射する。入射した光Ｌ３は、変質底部ＣＢＢ（変質バインダ部ＣＢ）によって吸収され、減衰する。減衰した光Ｌ３は、その後、変質底部ＣＢＢの表面によって素子２０側、すなわち搭載基板１１側（光取出し面とは反対側）に反射される。これは、変質底部ＣＢＢが平坦な表面を有することによって、当該表面で光の全反射が起こりやすくなるからである。このように、本変形例においては、変質バインダ部ＣＢの底部においても光のクロストークを抑制することができる。

なお、実施例１及びその変形例１においては、開口ＡＰ及びトレンチＴＲ（すなわち光吸収領域ＬＡ）が素子間領域ＩＥＡ上の蛍光体層ＰＬに設けられる場合について説明した。しかし、開口ＡＰ及びトレンチＴＲは、素子間領域のみならず、素子の最外部の側面、すなわち素子における他の素子に隣接しない側面に沿って形成されていてもよい。当該最外部の素子側面は、素子全体で形成される発光装置の発光領域の外縁に対応する部分である。当該最外側面に沿っても開口ＡＰ及びトレンチＴＲ（すなわち光吸収領域ＬＡ）が形成されることによって、装置の照射像における外縁が明確となる。例えば照射像の外縁に明確性を求める用途においては、素子の最外部にも光吸収領域ＬＡが設けられることが好ましい。

変形例２

図７（ａ）は、実施例１の変形例２に係る半導体発光装置１０Ｂの構造を示す断面図である。図７（ｂ）は、半導体発光装置１０Ｂの製造方法におけるレーザビームの照射工程を示す図である。発光装置１０Ｂは、光吸収領域ＬＡの構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有している。発光装置１０Ｂの蛍光体層ＰＬ内に設けられた光吸収領域ＬＡは、素子間領域ＩＥＡ上の蛍光体層ＰＬ中に形成された変質バインダ部ＣＢを有する。

本変形例においては、図７（ｂ）に示すように、例えば、レーザビームＬＢの焦点ＦＰを蛍光体層ＰＬの内部に合わせつつレーザビームＬＢを照射することによって、光吸収領域ＬＡの変質バインダ部ＣＢを形成する。本変形例においては、レンズＬＺを用いて厳密にレーザビームＬＢの焦点ＦＰを蛍光体層ＰＬの内部に合わせた。これによって、レーザビームによる発熱が表面ではなく蛍光体層ＰＬの内部（焦点ＦＰの近傍）に集中する。従って、蛍光体層ＰＬの表面には形状の変化が現れず（バインダ層ＢＤが切削されず）、蛍光体層ＰＬ中に変質バインダ部ＢＤが形成されるのみとなる。

なお、レーザビームＬＢを蛍光体層ＰＬの内部で集光させることのみならず、集光位置を変化させることやレーザの出力を変化させることによっても本変形例の光吸収領域ＬＡを形成することができる。

本変形例においても、変形例１の発光装置１０Ａと同様に、レーザビームが基板に直接照射されることが抑制され、基板及び配線の損傷を防止することが可能となる。また、レーザビームがバインダ層ＢＤを切削することによるバインダ層ＢＤの飛散を抑制することが可能となる。従って、意図しない場所へのバインダ及び蛍光体粒子の付着などを防止することが可能となる。

なお、上記した実施例及び変形例においては、レーザビームＬＢが蛍光体層ＰＬにおいて吸収されるように、レーザビームの波長領域を調節することが望ましい。具体的には、レーザビームがバインダ層ＢＤの材料及び蛍光体粒子ＰＰに吸収されることが望ましい。例えばレーザビームＬＢがバインダ層ＢＤによって吸収されると、バインダ層ＢＤにおいて熱が発生しやすくなる。従って、変質バインダ部ＣＢの形成が容易となる。また、素子（半導体層）や基板に照射されるレーザビームの量が低下し、装置の損傷を抑制することができる。

また、変質バインダ部をレーザビームの照射によって形成する場合について説明したが、変質バインダ部は、レーザビームの照射によらずに形成することも可能である。例えば、変質バインダ部は、荷電粒子（イオン）のビームを照射することによって形成することができる。

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（ｉ層）であってもよい。

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、円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、半導体発光素子の各々は、上面視において菱形形状を有し、マトリクス状に並置されていてもよい。この場合、ロービーム時におけるカットオフラインを容易に実現することが可能となる。

上記した実施例においては、搭載基板上の複数の発光素子における素子間領域上の蛍光体層に変質バインダ部が設けられている。また、変質バインダ部は、レーザ又は荷電粒子のビームを蛍光体層に照射することによって形成されることができる。従って、素子間の光のクロストークを簡易な方法にて低減することが可能となる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ 半導体発光装置
１１ 搭載基板
２０、２０Ａ、２０Ｂ 半導体発光素子
ＰＬ 蛍光体層
ＢＤ バインダ層
ＰＰ 蛍光体粒子
ＬＡ 光吸収領域
ＩＰＬ、ＩＰＬ１、ＩＰＬ２ 蛍光体部
ＣＢ、ＣＢ１、ＣＢ２ 変質バインダ部
ＣＢ１１、ＣＢ２１ 低吸収層（第１の変質バインダ部）
ＣＢ１２、ＣＢ２２ 高吸収層（第２の変質バインダ部）
ＬＢ レーザビーム
ＡＰ 開口
ＴＲ トレンチ

Claims (12)

1. 搭載基板と、
   前記搭載基板上に配置された複数の半導体発光素子と、
   前記複数の半導体発光素子の全体を覆うように形成され、バインダ層及び前記バインダ層内に設けられた複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層と、
   前記複数の半導体発光素子の素子間領域上における前記蛍光体層内に形成され、前記バインダ層の材料が変質した変質バインダ部と、を有することを特徴とする半導体発光装置。
2. 前記蛍光体層は、前記素子間領域上の前記蛍光体層内に設けられた開口によって区画された複数の蛍光体部を有し、
   前記変質バインダ部は、前記複数の蛍光体部の各々の側面を覆うように形成さ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。
3. 前記蛍光体層は、前記素子間領域上の前記蛍光体層の表面に設けられたトレンチを有し、
   前記変質バインダ部は前記トレンチの側面及び底面を覆うように形成さ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。
4. 前記トレンチの前記底面上に形成された変質バインダ部は、平坦な表面を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体発光装置。
5. 前記変質バインダ部は、前記バインダ層の側面を覆うように形成された第１の変質バインダ部と、前記第１の変質バインダ部を覆うように形成され、前記第１の変質バインダ部よりも小さい光透過率を有する第２の変質バインダ部と、を有する請求項１乃至４のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
6. 前記変質バインダ部は失活蛍光体を含む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。
7. 搭載基板上に複数の半導体発光層素子を配置する工程と、
   前記複数の半導体発光素子の全体を覆うように、バインダ層及び前記バインダ層内に設けられた複数の蛍光体粒子を含む蛍光体層を形成する工程と、
   前記複数の半導体発光素子の素子間領域上における前記蛍光体層にレーザ又は荷電粒子のビームを照射して前記バインダ層の材料を部分的に変質させ、変質バインダ部を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
8. 前記素子間領域上における前記蛍光体層の表面にトレンチを形成する工程を含み、
   前記変質バインダ部を形成する工程において、前記変質バインダ部は前記トレンチの側面及び底面上に形成されることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光装置の製造方法。
9. 前記素子間領域上における前記蛍光体層に開口を形成する工程を含み、
   前記変質バインダ部を形成する工程において、前記変質バインダ部は前記開口の側面に形成されることを特徴とする請求項７に記載の半導体発光装置の製造方法。
10. 前記変質バインダ部を形成する工程において、前記ビームの焦点を前記蛍光体層の内部に合わせつつ前記ビームを照射することを特徴とする請求項７に記載の半導体発光装置の製造方法。
11. 前記変質バインダ部を形成する工程において、前記ビームの照射は、前記ビームの出力を段階的に下げつつ複数回行われることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１つに記載の半導体発光装置の製造方法。
12. 前記変質バインダ部を形成する工程において、前記ビームが前記バインダ層内で吸収されるように前記ビームを調節することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１つに記載の半導体発光装置の製造方法。