JP6025138B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子を形成する半導体層上に複数の蛍光体粒子を含む波長変換層を有する発光装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a light emitting device having a wavelength conversion layer containing a plurality of phosphor particles on a semiconductor layer forming a light emitting element, and a method for manufacturing the same.

発光ダイオード等の発光素子を構成する半導体層上に複数の蛍光体粒子を含む樹脂層からなる波長変換層を形成し、半導体層からの光の一部を波長変換層中の蛍光体粒子で異なる波長の光に変換し、蛍光体粒子による変換後の光を半導体層からの波長変換層を通過する光と混合して放出する発光装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   A wavelength conversion layer composed of a resin layer containing a plurality of phosphor particles is formed on a semiconductor layer that constitutes a light emitting element such as a light emitting diode, and a part of light from the semiconductor layer differs depending on the phosphor particles in the wavelength conversion layer. There is known a light emitting device that converts light into a wavelength and emits light after being converted by phosphor particles by mixing with light passing through a wavelength conversion layer from a semiconductor layer (see, for example, Patent Document 1).

このような発光装置においては、一般に、波長変換層を形成するために半導体層の光放出側の主面上に蛍光体粒子を含む樹脂をスプレーで塗布して硬化させることが行われている。波長変換層中の蛍光体粒子は、半導体層からの入射光が波長変換されずそのまま出射される量が部分的に多くならないように半導体層の上面全てに亘って均一に分布されることが望ましい。そこため、例えば、特許文献2には発光素子の上方から蛍光体を含有した塗布液を霧状でかつ螺旋状に回転させながら吹き付けることが示されている。   In such a light emitting device, in general, in order to form a wavelength conversion layer, a resin containing phosphor particles is sprayed on the main surface on the light emission side of the semiconductor layer and cured. It is desirable that the phosphor particles in the wavelength conversion layer are uniformly distributed over the entire upper surface of the semiconductor layer so that the amount of incident light from the semiconductor layer is not wavelength-converted and is emitted as it is. . For this reason, for example, Patent Document 2 shows that a coating liquid containing a phosphor is sprayed from above the light emitting element while rotating in a mist-like and spiral manner.

特開2009−111245号公報JP 2009-111245 A 特開2003−115614号公報JP 2003-115614 A

しかしながら、かかる従来の発光装置においては、半導体層上面に均一に蛍光体粒子入り樹脂をスプレーで塗布する際に、特許文献2のように螺旋状に塗布するなどの工夫が行われたとしても、半導体層の端部ではスプレーで発射されて勢い付いた蛍光体粒子はその端部に留まれず、蛍光体粒子が半導体層上から落ちたり、また、樹脂と半導体層の端部との表面張力の違いにより樹脂自体が半導体層の端部に十分に配置されないことが起きる。このため波長変換層の端部の層厚が薄くなり、発光装置から出射される光に色ムラが生じるという問題があった。   However, in such a conventional light emitting device, even when a device such as a spiral coating as in Patent Document 2 is applied when the resin containing phosphor particles is uniformly applied to the upper surface of the semiconductor layer by spraying, At the edge of the semiconductor layer, the phosphor particles fired by the spray do not stay on the edge, the phosphor particles fall from the semiconductor layer, and the surface tension between the resin and the edge of the semiconductor layer Due to the difference, the resin itself may not be sufficiently disposed at the end of the semiconductor layer. For this reason, the layer thickness at the end of the wavelength conversion layer is reduced, and there is a problem that color unevenness occurs in the light emitted from the light emitting device.

そこで、本発明の目的は、かかる点を鑑みてなされたものであり、蛍光体粒子が半導体層の端部まで留まるように半導体層上に波長変換層を形成して色ムラを防止することができる発光装置及びその製造方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention has been made in view of such a point, and it is possible to prevent color unevenness by forming a wavelength conversion layer on a semiconductor layer so that the phosphor particles stay up to the end of the semiconductor layer. It is providing the light-emitting device which can be manufactured, and its manufacturing method.

本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、前記段差部の底面を形成する前記基板の表面は粗面化されていることを特徴としている。
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、前記段差部に面する少なくとも前記基板の側面は逆メサ形状を有することを特徴としている。
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、前記段差部は、底面を形成する前記基板上に前記基板の辺方向に沿った凹部を有することを特徴としている。
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、前記段差部は、底面を形成する前記基板上に前記基板の辺方向に沿って配列された複数のディンプル孔を有することを特徴としている。
The light emitting device of the present invention is a light emitting device comprising a substrate, a semiconductor layer disposed on the substrate and including a light emitting layer, and a wavelength conversion layer including a plurality of phosphor particles disposed on the semiconductor layer. A step portion extending to at least the substrate at an end portion of the semiconductor layer, and a width of the step portion extending from a side surface position of the semiconductor layer to a side of the substrate is more than half of an average particle diameter of the phosphor particles. large, the depth of the stepped portion is an average smaller than the diameter Kuna' of the phosphor particles, the surface of the substrate forming the bottom surface of the stepped portion is characterized by being roughened.
The light emitting device of the present invention is a light emitting device comprising a substrate, a semiconductor layer disposed on the substrate and including a light emitting layer, and a wavelength conversion layer including a plurality of phosphor particles disposed on the semiconductor layer. A step portion extending to at least the substrate at an end portion of the semiconductor layer, and a width of the step portion extending from a side surface position of the semiconductor layer to a side of the substrate is more than half of an average particle diameter of the phosphor particles. The depth of the stepped portion is smaller than the average particle diameter of the phosphor particles, and at least the side surface of the substrate facing the stepped portion has an inverted mesa shape.
The light emitting device of the present invention is a light emitting device comprising a substrate, a semiconductor layer disposed on the substrate and including a light emitting layer, and a wavelength conversion layer including a plurality of phosphor particles disposed on the semiconductor layer. A step portion extending to at least the substrate at an end portion of the semiconductor layer, and a width of the step portion extending from a side surface position of the semiconductor layer to a side of the substrate is more than half of an average particle diameter of the phosphor particles. The depth of the stepped portion is smaller than the average particle diameter of the phosphor particles, and the stepped portion has a recess along the side direction of the substrate on the substrate forming the bottom surface. It is said.
The light emitting device of the present invention is a light emitting device comprising a substrate, a semiconductor layer disposed on the substrate and including a light emitting layer, and a wavelength conversion layer including a plurality of phosphor particles disposed on the semiconductor layer. A step portion extending to at least the substrate at an end portion of the semiconductor layer, and a width of the step portion extending from a side surface position of the semiconductor layer to a side of the substrate is more than half of an average particle diameter of the phosphor particles. The depth of the stepped portion is smaller than the average particle diameter of the phosphor particles, and the stepped portion is a plurality of dimples arranged along the side direction of the substrate on the substrate forming the bottom surface. It is characterized by having holes.

本発明の発光装置の製造方法は、基板と、前記基板上に形成された発光層を含む半導体層とを備え、前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有する発光素子を準備する工程と、前記発光素子の上方から蛍光体粒子を含有した塗布液を吹き付けて、前記発光素子の上面に波長変換層を形成する工程と、を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は、前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく形成され、前記段差部の深さは蛍光体粒子の平均粒径より小さく形成されており、前記段差部の底面を形成する前記基板の表面は粗面化されていることを特徴としている。 A method for manufacturing a light-emitting device according to the present invention provides a light-emitting element including a substrate and a semiconductor layer including a light-emitting layer formed on the substrate, and having a step portion at least reaching the substrate at an end of the semiconductor layer. And a step of spraying a coating liquid containing phosphor particles from above the light emitting element to form a wavelength conversion layer on the upper surface of the light emitting element, and from the side surface position of the semiconductor layer to the substrate The width of the step portion reaching the side of the phosphor is formed to be larger than half of the average particle diameter of the phosphor particles, the depth of the step portion is formed to be smaller than the average particle diameter of the phosphor particles, and the step portion The surface of the substrate that forms the bottom surface of the substrate is roughened .

本発明の発光装置及びその製造方法によれば、半導体層の端部に少なくとも基板まで至る段差部が形成され、その段差部は蛍光体粒子が段差部に留まるような幅及び深さを有するので、波長変換層形成の際に樹脂等のバインダと共に段差部に塗布される蛍光体粒子が段差部に留まり、留まった蛍光体粒子による土手を段差部に形成することができる。これにより、半導体層の端部上にも蛍光体粒子が留まることになるので、半導体層上における波長変換層内の蛍光体粒子の分布を均一にすることができ、また波長変換層の層厚を半導体層の端部まで一定に形成することができる。よって、半導体層上の全域に亘って波長変換層により波長変換が行われるので、波長変換層から出射される光の色ムラを防止することができる。   According to the light emitting device and the method for manufacturing the same of the present invention, a stepped portion reaching at least the substrate is formed at the end of the semiconductor layer, and the stepped portion has such a width and depth that the phosphor particles stay on the stepped portion. When forming the wavelength conversion layer, the phosphor particles applied to the step portion together with a binder such as a resin stays on the step portion, and a bank of the remaining phosphor particles can be formed on the step portion. As a result, the phosphor particles remain on the edge of the semiconductor layer, so that the distribution of the phosphor particles in the wavelength conversion layer on the semiconductor layer can be made uniform, and the layer thickness of the wavelength conversion layer Can be formed uniformly up to the end of the semiconductor layer. Therefore, since wavelength conversion is performed by the wavelength conversion layer over the entire area on the semiconductor layer, color unevenness of light emitted from the wavelength conversion layer can be prevented.

本発明の実施例1の発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light-emitting device of Example 1 of this invention. 実施例1の発光装置の製造過程における蛍光体粒子を含む第1バインダ液のスプレー噴射を示す図である。It is a figure which shows the spray injection of the 1st binder liquid containing the fluorescent substance particle in the manufacture process of the light-emitting device of Example 1. FIG. 実施例1の発光装置の段差部の幅、深さ、及び角度を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the width, depth, and angle of a step portion of the light emitting device of Example 1. 実施例1の発光装置の段差部及び半導体層の端部における蛍光体粒子の配置を示す外観図である。FIG. 3 is an external view showing the arrangement of phosphor particles at a step portion and an end portion of a semiconductor layer of the light emitting device of Example 1. 段差部の幅と半導体層の端部における蛍光体粒子の占有率との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the width | variety of a level | step-difference part, and the occupation rate of the fluorescent substance particle in the edge part of a semiconductor layer. 実施例1の発光装置の製造方法を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the light-emitting device of Example 1. FIG. 本発明の実施例2として段差部の底面を形成する基板上の粗面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the rough surface on the board | substrate which forms the bottom face of a level | step-difference part as Example 2 of this invention. 波長変換層が形成された実施例2の発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light-emitting device of Example 2 in which the wavelength conversion layer was formed. 本発明の実施例3の発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light-emitting device of Example 3 of this invention. 本発明の実施例4の発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light-emitting device of Example 4 of this invention. 本発明の実施例5の発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light-emitting device of Example 5 of this invention. 本発明の実施例6として波長変換層の他の形成方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other formation method of the wavelength conversion layer as Example 6 of this invention. 本発明の実施例7の発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light-emitting device of Example 7 of this invention. 実施例7の凹部の形成方法を示す断面図である。10 is a cross-sectional view showing a method for forming a recess in Example 7. FIG. 本発明の実施例8の発光装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the light-emitting device of Example 8 of this invention. 本発明の実施例9として波長変換層を形成する前の半導体層の表面側の外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance on the surface side of the semiconductor layer before forming a wavelength conversion layer as Example 9 of this invention.

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施例1として発光装置の断面図を示している。この発光装置においては、基板10と半導体層11とからなる発光素子上に波長変換層13が形成されている。基板10はシリコン基板であり、基板10上にはGaN系のエピタキシャル層として形成された発光層を含む半導体層11が配置されている。発光素子はメタルボンディング型発光素子(発光ダイオード)であり、半導体層11は基板10と金属接合されている。   FIG. 1 shows a cross-sectional view of a light-emitting device as Example 1 of the present invention. In this light emitting device, a wavelength conversion layer 13 is formed on a light emitting element composed of a substrate 10 and a semiconductor layer 11. The substrate 10 is a silicon substrate, and a semiconductor layer 11 including a light emitting layer formed as a GaN-based epitaxial layer is disposed on the substrate 10. The light emitting element is a metal bonding type light emitting element (light emitting diode), and the semiconductor layer 11 is metal-bonded to the substrate 10.

半導体層11の端部には段差部12が形成されている。段差部12の底は基板10内まで達している。段差部12を含む半導体層11の上面には波長変換層13が形成されている。   A step 12 is formed at the end of the semiconductor layer 11. The bottom of the stepped portion 12 reaches the inside of the substrate 10. A wavelength conversion layer 13 is formed on the upper surface of the semiconductor layer 11 including the step portion 12.

波長変換層13内には多数の蛍光体粒子14が分散されている。その蛍光体粒子14は半導体層11の発する光により励起され所定波長の蛍光を発する例えば、YAG蛍光体粒子である。波長変換層13の基材としては、半導体層11の発する光と共に、蛍光体粒子14が発する蛍光に対して透光性を有するバインダ14a,14bが用いられる。バインダ14aは、ガラス等の無機材料(シリケート化合物)、或いはジメチルシリコーン、フェニルシリコーン等の透明樹脂を用いることができ、更にはそれらの混合したものを用いても良い。また、バインダ14bは蛍光体粒子14間の空隙を埋めるためのガラスバインダである。このバインダ14a,14bは、図2に示すように、スプレー21で液体の状態のものを、段差部12を含む半導体層11の上面に各々噴射して塗布し、それを乾燥することにより形成されたものである。スプレー21による噴射のためにバインダ14a,14b各々はアルコール系、キシレン等の揮発性の有機溶剤によって液化される。なお、以下の説明において、バインダ14aが液化されたものが第1バインダ液とし、バインダ14bが液化されたものが第2バインダ液とする。第1バインダ液には多数の蛍光体粒子14が含まれる。   A large number of phosphor particles 14 are dispersed in the wavelength conversion layer 13. The phosphor particles 14 are, for example, YAG phosphor particles that are excited by light emitted from the semiconductor layer 11 and emit fluorescence of a predetermined wavelength. As the base material of the wavelength conversion layer 13, binders 14 a and 14 b having a light-transmitting property with respect to the fluorescence emitted from the phosphor particles 14 are used together with the light emitted from the semiconductor layer 11. As the binder 14a, an inorganic material (silicate compound) such as glass, or a transparent resin such as dimethyl silicone or phenyl silicone can be used, or a mixture thereof may be used. The binder 14 b is a glass binder for filling the gaps between the phosphor particles 14. As shown in FIG. 2, the binders 14 a and 14 b are formed by spraying and applying a liquid in a spray 21 onto the upper surface of the semiconductor layer 11 including the stepped portion 12 and drying it. It is a thing. Each of the binders 14a and 14b is liquefied by a volatile organic solvent such as alcohol or xylene for injection by the spray 21. In the following description, the liquefied binder 14a is the first binder liquid, and the liquefied binder 14b is the second binder liquid. The first binder liquid contains a large number of phosphor particles 14.

図3は段差部12の幅、深さ、及び角度を示しており、上記の第1バインダ液の噴射で段差部12に蛍光体粒子14が位置するように段差部12は幅、深さ、及び角度が決定される。段差部12の幅は、半導体層11の側面位置から基板10の辺までの長さであり、蛍光体粒子14の平均粒径の半分より大きく設定される。段差部12の深さは、段差部12における基板上面位置と半導体層11の上面位置との距離、すなわち、段差部12に配置された蛍光体粒子14が基板と接触する位置と半導体層11の上面位置との距離であり、蛍光体粒子14の平均粒径より小さく設定される。つまり、段差部12の深さは、段差部12に配置された蛍光体粒子14が半導体層11の上面より突出するように、設計される。例えば、蛍光体粒子14の平均粒径が15μmであるとすると、幅は7.5μmより大きく、深さは15μmより小さい。段差の幅は、蛍光体粒子14の平均粒径以上、段差の深さは、蛍光体粒子14の平均粒径の1/2以下が好ましく、更に好ましくは、段差の幅は蛍光体粒子14の平均粒径の1.5倍以上が好ましい。段差部12の角度は100度以下であれば良く、更に、段差部12の底面粗さ(シリコン基板の粗さ)をRa0.1μm以上に決定することが好ましい。このような幅、深さ、角度、及び底面粗さを有する段差部12を形成することにより上記の第1バインダ液によって噴射された蛍光体粒子14が段差部12に留まり易くなる。なお、ここに示した段差部12の各値は一例であり、本発明はこれらの値に限定されない。   FIG. 3 shows the width, depth, and angle of the step portion 12, and the step portion 12 has a width, a depth, and a depth so that the phosphor particles 14 are positioned on the step portion 12 by the injection of the first binder liquid. And the angle is determined. The width of the stepped portion 12 is the length from the side surface position of the semiconductor layer 11 to the side of the substrate 10 and is set to be larger than half of the average particle size of the phosphor particles 14. The depth of the step portion 12 is the distance between the upper surface position of the substrate and the upper surface position of the semiconductor layer 11 in the step portion 12, that is, the position where the phosphor particles 14 arranged in the step portion 12 are in contact with the substrate and the semiconductor layer 11. It is the distance from the upper surface position, and is set smaller than the average particle diameter of the phosphor particles 14. That is, the depth of the step portion 12 is designed so that the phosphor particles 14 arranged in the step portion 12 protrude from the upper surface of the semiconductor layer 11. For example, if the average particle diameter of the phosphor particles 14 is 15 μm, the width is larger than 7.5 μm and the depth is smaller than 15 μm. The width of the step is preferably equal to or greater than the average particle diameter of the phosphor particles 14, and the depth of the step is preferably ½ or less of the average particle diameter of the phosphor particles 14, and more preferably, the width of the step is the width of the phosphor particles 14. The average particle size is preferably 1.5 times or more. The angle of the stepped portion 12 may be 100 degrees or less, and the bottom surface roughness (roughness of the silicon substrate) of the stepped portion 12 is preferably determined to be Ra 0.1 μm or more. By forming the step portion 12 having such a width, depth, angle, and bottom surface roughness, the phosphor particles 14 ejected by the first binder liquid can easily stay on the step portion 12. In addition, each value of the level | step-difference part 12 shown here is an example, and this invention is not limited to these values.

段差部12に蛍光体粒子14が留まることにより段差部12内の蛍光体粒子14が半導体層11表面より突出するようになるので、図1及び図4に示すように、段差部12内の蛍光体粒子14が抑えとなって半導体層11の端部上にも蛍光体粒子14が留まり易くなる。   Since the phosphor particles 14 stay in the step portion 12 and the phosphor particles 14 in the step portion 12 protrude from the surface of the semiconductor layer 11, as shown in FIGS. 1 and 4, the fluorescence in the step portion 12. The body particles 14 are suppressed, and the phosphor particles 14 are likely to remain on the end portions of the semiconductor layer 11.

図5は段差部12の幅と半導体層11の端部上における蛍光体粒子14の蛍光体占有率との関係を特性として示している。平均粒径(塗布液調整前、レーザ回折・散乱法により求めた粒度分布から算出した体積平均)が15μmの蛍光体粒子14を用いて、段差部12の深さと幅を変更した場合における、半導体層11の端部上の蛍光体占有率(半導体層11の端部が蛍光体粒子14により覆われている割合)を示している。この結果から、段差部12の幅が大きいほど半導体層11の端部上における蛍光体占有率を大きくすることができることが分かる。また、段差部12の深さが浅いほど、半導体層11の端部上における蛍光体占有率を大きくすることができることが分かる。特に、狭い段差部12の幅であっても、段差部12の深さを浅くすれば高い半導体層11の端部上の蛍光体占有率を確保することができることが分かった。   FIG. 5 shows the relationship between the width of the stepped portion 12 and the phosphor occupancy ratio of the phosphor particles 14 on the end portion of the semiconductor layer 11 as a characteristic. Semiconductor in the case where the depth and width of the step portion 12 are changed using phosphor particles 14 having an average particle size (volume average calculated from the particle size distribution obtained by laser diffraction / scattering method before adjusting the coating solution). The phosphor occupancy ratio on the end portion of the layer 11 (ratio in which the end portion of the semiconductor layer 11 is covered with the phosphor particles 14) is shown. From this result, it can be seen that the phosphor occupancy on the end portion of the semiconductor layer 11 can be increased as the width of the stepped portion 12 is increased. It can also be seen that the phosphor occupancy on the end portion of the semiconductor layer 11 can be increased as the depth of the stepped portion 12 is shallower. In particular, it has been found that even if the width of the narrow step portion 12 is small, if the depth of the step portion 12 is reduced, a high phosphor occupancy ratio on the end portion of the semiconductor layer 11 can be secured.

段差部12の深さが蛍光体粒子14の平均粒径(体積平均)の約1/2(正確には8/15)である8μmの場合、段差部12の幅が約23μm(蛍光体粒子14の平均粒径の約1.5倍)で蛍光体占有率が90%、段差部12の幅が約30μm(蛍光体粒子14の平均粒径の約2倍)蛍光体占有率がほぼ100%であった。つまり、段差部12の深さを蛍光体粒子の平均粒径の8/15以下とすることにより、段差部12の幅が蛍光体粒子14の平均粒径の2倍以下においても、高い蛍光体占有率を得ることができる。ここで、段差部12の幅の大きさは、基板10上の半導体層11の形成領域に影響するため、半導体層11の端部上の蛍光体占有率が高められれば、小さいことが好ましいことから、段差部12の深さを蛍光体粒子14の平均粒径の8/15以下とすることが好ましい。   When the depth of the stepped portion 12 is 8 μm, which is about ½ (more precisely 8/15) of the average particle diameter (volume average) of the phosphor particles 14, the width of the stepped portion 12 is about 23 μm (phosphor particles). The average particle size of the phosphor 14 is 90% and the width of the step 12 is about 30 μm (about twice the average particle size of the phosphor particles 14). %Met. That is, by setting the depth of the stepped portion 12 to 8/15 or less of the average particle diameter of the phosphor particles, even when the width of the stepped portion 12 is less than twice the average particle diameter of the phosphor particles 14, a high phosphor Occupancy rate can be obtained. Here, since the width of the stepped portion 12 affects the formation region of the semiconductor layer 11 on the substrate 10, it is preferable that the width of the stepped portion 12 is small if the phosphor occupancy on the end portion of the semiconductor layer 11 is increased. Therefore, the depth of the stepped portion 12 is preferably 8/15 or less of the average particle diameter of the phosphor particles 14.

段差部12の深さが蛍光体粒子14の平均粒径(体積平均)の1/5である3μmの場合、段差部12の幅が約10μm(蛍光体粒子14の平均粒径の2/3)で蛍光体占有率が90%であった。つまり、段差部12の深さが蛍光体粒子の平均粒径の1/5以上あれば、段差部12の幅が比較的狭い蛍光体粒子14の平均粒径の2/3以上で高い蛍光体占有率を得ることができる。従って、段差部12の深さを蛍光体粒子14の平均粒径の1/5以上とすることが好ましい。   When the depth of the stepped portion 12 is 3 μm, which is 1/5 of the average particle size (volume average) of the phosphor particles 14, the width of the stepped portion 12 is about 10 μm (2/3 of the average particle size of the phosphor particles 14). ), The phosphor occupancy was 90%. That is, if the depth of the step portion 12 is 1/5 or more of the average particle diameter of the phosphor particles, the phosphor having a width of the step portion 12 that is 2/3 or more of the average particle diameter of the relatively narrow phosphor particles 14 is high. Occupancy rate can be obtained. Therefore, the depth of the stepped portion 12 is preferably set to 1/5 or more of the average particle diameter of the phosphor particles 14.

段差部12の深さが蛍光体粒子14の平均粒径(体積平均)である15μmの場合、段差部12の幅を大きくするほど蛍光体占有率が高くなる傾向は見られたが、60μm(蛍光体粒子の平均粒径の4倍)においても蛍光体占有率が60%以下であった。従って、段差部12の深さは蛍光体粒子14の平均粒径より小さいことが好ましい。   In the case where the depth of the stepped portion 12 is 15 μm, which is the average particle size (volume average) of the phosphor particles 14, the phosphor occupancy tends to increase as the width of the stepped portion 12 is increased, but 60 μm ( The phosphor occupancy was 60% or less even at 4 times the average particle diameter of the phosphor particles. Therefore, the depth of the stepped portion 12 is preferably smaller than the average particle diameter of the phosphor particles 14.

かかる構成の実施例1の発光装置においては、半導体層11から上方に放射された光は、波長変換層13に入射し、一部が蛍光体粒子14によって所定の波長の光に変換され、蛍光体粒子14によって変換されなかった光と混合されて出射される。同様に、半導体層11の側面から出射される光は、段差部12の波長変換層13に入射し、一部が段差部12の蛍光体粒子14によって所定の波長の光に変換され、蛍光体粒子14によって変換されなかった光と混合されて出射される。   In the light emitting device of Example 1 having such a configuration, light emitted upward from the semiconductor layer 11 is incident on the wavelength conversion layer 13, and a part thereof is converted into light of a predetermined wavelength by the phosphor particles 14, thereby It is mixed with the light that has not been converted by the body particles 14 and emitted. Similarly, the light emitted from the side surface of the semiconductor layer 11 is incident on the wavelength conversion layer 13 of the step portion 12, and a part thereof is converted into light of a predetermined wavelength by the phosphor particles 14 of the step portion 12, and the phosphor It is mixed and emitted with the light that has not been converted by the particles 14.

このように実施例1の発光装置によれば、半導体層11の端部に段差部12を形成することにより、波長変換層13形成用の第1バインダ液のスプレーによる噴射塗布によって蛍光体粒子14が段差部12に留まり、蛍光体粒子14による土手が段差部12に形成される。これにより、半導体層11の端部にも蛍光体粒子14が留まることになるので、半導体層11を覆う波長変換層13内の蛍光体粒子14の分布を均一にすることができ、また波長変換層13の層厚を半導体層11の端部上まで一定に形成することができる。   As described above, according to the light emitting device of Example 1, the stepped portion 12 is formed at the end of the semiconductor layer 11, whereby the phosphor particles 14 are formed by spray application of the first binder liquid for forming the wavelength conversion layer 13. Remains on the stepped portion 12, and a bank of phosphor particles 14 is formed on the stepped portion 12. As a result, the phosphor particles 14 remain at the end of the semiconductor layer 11, so that the distribution of the phosphor particles 14 in the wavelength conversion layer 13 covering the semiconductor layer 11 can be made uniform, and the wavelength conversion can be performed. The layer 13 can be formed to have a constant thickness up to the end of the semiconductor layer 11.

よって、波長変換層13から出射される光の色ムラを抑制することができる。例えば、半導体層11の発光色が青色、蛍光体粒子14が青色光を黄色光に変換するならば、波長変換層13からは白色光が出射される。特に、半導体層11の端部に対応した波長変換層13の上面位置からの青色光ぬけを低減することができる。同様に、半導体層11の側面から発せられた青色光は段差部12内の蛍光体粒子14で黄色光に変換されるので、半導体層11の側面においても青色光ぬけを低減することができる。なお、本発明では半導体層11の発光色は青色に限定されず、また、波長変換層13の変換色も黄色に限定されない。   Therefore, color unevenness of light emitted from the wavelength conversion layer 13 can be suppressed. For example, if the emission color of the semiconductor layer 11 is blue and the phosphor particles 14 convert blue light into yellow light, white light is emitted from the wavelength conversion layer 13. In particular, blue light leakage from the upper surface position of the wavelength conversion layer 13 corresponding to the end of the semiconductor layer 11 can be reduced. Similarly, since the blue light emitted from the side surface of the semiconductor layer 11 is converted into yellow light by the phosphor particles 14 in the stepped portion 12, the blue light leakage can be reduced also on the side surface of the semiconductor layer 11. In the present invention, the emission color of the semiconductor layer 11 is not limited to blue, and the conversion color of the wavelength conversion layer 13 is not limited to yellow.

図6(a)〜(f)は図1の実施例1の発光装置の製造方法を示している。発光装置は図6(a)〜(f)の順に製造される。すなわち、エピ層結合工程、レジスト形成工程、エッチング工程、切断工程、第1バインダ塗布工程、及び第2バインダ塗布工程が実行される。   6A to 6F show a method for manufacturing the light emitting device of Example 1 of FIG. The light emitting device is manufactured in the order of FIGS. That is, an epi layer bonding process, a resist formation process, an etching process, a cutting process, a first binder coating process, and a second binder coating process are performed.

エピ層結合工程では、図6(a)に示すように、基板10に対応した基板材料31と半導体層11に相当するエピタキシャル層32とが図示しない金属接着層間の融着接合によって接合される。なお、エピタキシャル層32は従来技術で形成されているので、ここでの説明は省略される。   In the epi layer bonding step, as shown in FIG. 6A, the substrate material 31 corresponding to the substrate 10 and the epitaxial layer 32 corresponding to the semiconductor layer 11 are joined by fusion bonding between metal bonding layers (not shown). Since the epitaxial layer 32 is formed by the conventional technique, the description here is omitted.

レジスト形成工程では、図6(b)に示すように、装置単位でエピタキシャル層32上にレジスト33が形成される。すなわち、レジスト33が形成されたエピタキシャル層32の部分が半導体層11として残される。   In the resist formation step, as shown in FIG. 6B, a resist 33 is formed on the epitaxial layer 32 in units of devices. That is, the portion of the epitaxial layer 32 on which the resist 33 is formed is left as the semiconductor layer 11.

エッチング工程では、図6(c)に示すように、例えば、ウエットエッチング法を用いてレジスト33でマスキングされていない部分のエピタキシャル層32をエッチングすることが行われる。このエッチングでは、エピタキシャル層32と共に基板材料31(上記の融着接合した金属接着層を含む)もエッチングされて凹部34が形成される。凹部34の深さは段差部12の溝深さに対応する。エッチング後にレジスト33は除去される。エピタキシャル層32はエッチングによって半導体層11に相当する装置単位に分断される。   In the etching step, as shown in FIG. 6C, for example, a portion of the epitaxial layer 32 that is not masked by the resist 33 is etched using a wet etching method. In this etching, the substrate material 31 (including the above-mentioned fusion bonded metal adhesive layer) is also etched together with the epitaxial layer 32 to form the recess 34. The depth of the concave portion 34 corresponds to the groove depth of the stepped portion 12. The resist 33 is removed after the etching. The epitaxial layer 32 is divided into device units corresponding to the semiconductor layer 11 by etching.

切断工程では、基板材料31が装置単位に分断される。切断位置は図6(d)に破線で示すように凹部34の中央部分である。この切断の結果、装置単位で、上記した基板10、半導体層11及び段差部12が得られる。ここまでの工程が基板10と、基板10上に形成された発光層を含む半導体層11とを備え、半導体層11の端部に少なくとも基板10まで至る段差部12を有する発光素子を準備する工程である。   In the cutting step, the substrate material 31 is divided into device units. The cutting position is the central portion of the recess 34 as indicated by a broken line in FIG. As a result of this cutting, the above-described substrate 10, semiconductor layer 11, and stepped portion 12 are obtained in units of devices. The process so far includes a substrate 10 and a semiconductor layer 11 including a light emitting layer formed on the substrate 10, and a step of preparing a light emitting element having a step 12 at least reaching the substrate 10 at an end of the semiconductor layer 11. It is.

第1バインダ塗布工程では、図6(e)に示すように、装置単位で蛍光体粒子14を含んだ第1バインダ35が塗布される。具体的には図2に示したように、第1バインダ液35はスプレーで段差部12を含む半導体層11の上面に噴射される。第1バインダ液35の粘度は例えば、100mPa・sであるが、20〜300mPa・sの範囲内の値であれば良い。また、第1バインダ液35中の蛍光体粒子14の濃度は例えば、50wt%であるが、10〜80wt%であれば良い。噴射後、第1バインダ液35は硬化のために乾燥される。この第1バインダ塗布工程で蛍光体粒子14が段差部12に位置することになる。   In the first binder application step, as shown in FIG. 6E, the first binder 35 including the phosphor particles 14 is applied in units of devices. Specifically, as shown in FIG. 2, the first binder liquid 35 is sprayed onto the upper surface of the semiconductor layer 11 including the step portion 12 by spraying. The viscosity of the first binder liquid 35 is, for example, 100 mPa · s, but may be a value within the range of 20 to 300 mPa · s. The concentration of the phosphor particles 14 in the first binder liquid 35 is, for example, 50 wt%, but may be 10 to 80 wt%. After injection, the first binder liquid 35 is dried for curing. In this first binder application step, the phosphor particles 14 are positioned on the stepped portion 12.

第2バインダ塗布工程では、図6(f)に示すように、硬化した第1バインダ35、すなわち、上記のバインダ14aの蛍光体粒子14間の空隙を埋めるように第2バインダ37がスプレー12で噴射によって塗布される。噴射後、第2バインダ液37は硬化のために乾燥される。この結果、図1に示したように、段差部12に蛍光体粒子14が配置された波長変換層13を含む発光装置が得られる。第1及び第2バインダ塗布工程が発光素子の上方から蛍光体粒子14を含有した塗布液を吹き付けて、発光素子の上面に波長変換層13を形成する工程である。   In the second binder application step, as shown in FIG. 6 (f), the cured first binder 35, that is, the second binder 37 is sprayed 12 so as to fill the gaps between the phosphor particles 14 of the binder 14a. It is applied by spraying. After injection, the second binder liquid 37 is dried for curing. As a result, as shown in FIG. 1, a light emitting device including the wavelength conversion layer 13 in which the phosphor particles 14 are arranged in the stepped portion 12 is obtained. The first and second binder coating processes are processes for spraying a coating liquid containing phosphor particles 14 from above the light emitting element to form the wavelength conversion layer 13 on the upper surface of the light emitting element.

なお、実施例1における第1バインダ塗布工程及び第2バインダ塗布工程では、塗布液を霧状に噴射して吹き付けるスプレー方式を用いたが、スプレー方式以外にも、ジェットディスペンサー方式や静電塗装方式を用いることもできる。   In the first binder application step and the second binder application step in Example 1, a spray method in which the coating liquid is sprayed and sprayed is used. However, in addition to the spray method, a jet dispenser method or an electrostatic coating method is used. Can also be used.

図7は本発明の実施例2として発光装置の断面図を示している。この実施例2の発光装置においては、段差部12の底面の粗さが大きくされている。すなわち、段差部12の底面を形成する基板11の表面が例えば、1μm以下の平均粗さRa(例えば、Ra0.5μm)に粗面化されている。この粗さは例えば、サンドブラスト法によって作り出される。このように段差部12の底面の粗さを大きくすることにより、波長変換層13形成用の第1バインダ液のスプレーによる噴射塗布によって蛍光体粒子14が段差部12に確実に留まり、蛍光体粒子14による土手を段差部12に形成することができる。よって、図8に示すように、半導体層11上に波長変換層13内の蛍光体粒子14の分布を均一にすることができ、また、波長変換層13の層厚を半導体層11の端部上まで一定に形成することができる。   FIG. 7 shows a cross-sectional view of a light emitting device as a second embodiment of the present invention. In the light emitting device of Example 2, the roughness of the bottom surface of the step portion 12 is increased. That is, the surface of the substrate 11 forming the bottom surface of the stepped portion 12 is roughened to an average roughness Ra (for example, Ra 0.5 μm) of 1 μm or less, for example. This roughness is produced, for example, by a sandblast method. By increasing the roughness of the bottom surface of the stepped portion 12 in this way, the phosphor particles 14 reliably remain on the stepped portion 12 by spray application of the first binder liquid for forming the wavelength conversion layer 13, and the phosphor particles The bank by 14 can be formed in the level | step-difference part 12. FIG. Therefore, as shown in FIG. 8, the distribution of the phosphor particles 14 in the wavelength conversion layer 13 can be made uniform on the semiconductor layer 11, and the layer thickness of the wavelength conversion layer 13 is set to the end of the semiconductor layer 11. It can be formed uniformly up to the top.

なお、本実施例において、段差部12の深さ、すなわち、算術平均粗さRaが求まる平均線の位置から半導体層11の上面位置までに相当する距離は、蛍光体粒子14の粒径より小さく設定される。   In the present embodiment, the depth corresponding to the depth of the stepped portion 12, that is, the position of the average line from which the arithmetic average roughness Ra is obtained, to the upper surface position of the semiconductor layer 11 is smaller than the particle diameter of the phosphor particles 14. Is set.

図9は本発明の実施例3として発光装置の断面図を示している。この実施例3の発光装置においては、段差部12の底面の粗さだけでなく、波長変換層13が配置される半導体層11の表面が粗面化されている。これにより、段差部12だけでなく半導体層11上に蛍光体粒子14が留まり易くなる。   FIG. 9 shows a cross-sectional view of a light emitting device as Example 3 of the present invention. In the light emitting device of Example 3, not only the roughness of the bottom surface of the stepped portion 12 but also the surface of the semiconductor layer 11 on which the wavelength conversion layer 13 is disposed is roughened. Thereby, the phosphor particles 14 are liable to stay on the semiconductor layer 11 as well as the stepped portion 12.

図10は本発明の実施例4として発光装置の断面図を示している。この実施例4の発光装置においては、段差部12を形成する基板10及び半導体層11の側面Aが逆メサ形状にされ、段差部12の溝角度が90度より小さくされている。また、その段差部12には平均粒径の蛍光体粒子14と共にそれより小径の蛍光体粒子14cが配置されている。すなちわ、段差部12において、小径の蛍光体粒子14cが逆メサ形状の基板10及び半導体層11の側面Aに接して位置し、平均粒径の蛍光体粒子14が蛍光体粒子14cに接して外側に位置している。この逆メサ形状は第1バインダ液のスプレーによる噴射塗布の際に段差部12に蛍光体粒子14(蛍光体粒子14c)をより確実に塗布できるようにしたものである。これにより、半導体層11の端部、特に側面からの青色光抜けを効率よく抑制することができるので、色ムラを抑制することが可能になる。一般的に蛍光体粒子が粒度分布を有することを利用し、平均粒径より小径の蛍光体粒子14cを利用して効率よく青色光抜け、および色むらを抑制することができる。   FIG. 10 shows a cross-sectional view of a light-emitting device as Example 4 of the present invention. In the light emitting device of this Example 4, the side surface A of the substrate 10 and the semiconductor layer 11 forming the stepped portion 12 has an inverted mesa shape, and the groove angle of the stepped portion 12 is made smaller than 90 degrees. Further, phosphor particles 14c having a smaller diameter are arranged in the step portion 12 together with the phosphor particles 14 having an average particle diameter. In other words, in the stepped portion 12, the small-diameter phosphor particles 14c are positioned in contact with the side surface A of the substrate 10 and the semiconductor layer 11 having the inverted mesa shape, and the phosphor particles 14 having an average particle diameter are the phosphor particles 14c. It is in contact and outside. This reverse mesa shape allows the phosphor particles 14 (phosphor particles 14c) to be more reliably applied to the stepped portion 12 during spray application by spraying the first binder liquid. Thereby, the blue light omission from the end portion of the semiconductor layer 11, particularly the side surface, can be efficiently suppressed, so that the color unevenness can be suppressed. In general, by utilizing the fact that the phosphor particles have a particle size distribution, it is possible to efficiently suppress blue light loss and color unevenness by using the phosphor particles 14c having a diameter smaller than the average particle diameter.

この場合、段差部12の幅は、蛍光体粒子14の平均粒径の半分あればよいが、平均粒径より大きな蛍光体が段差部12に載りにくい場合があるため、好ましくは平均粒径よりも大きく、さらに好ましくは平均粒径の2倍のものが好ましい。   In this case, the width of the stepped portion 12 may be half of the average particle diameter of the phosphor particles 14, but a phosphor larger than the average particle diameter may be difficult to be placed on the stepped portion 12. And more preferably twice the average particle size.

図11は本発明の実施例5として発光装置の断面図を示している。この実施例5の発光装置においては、段差部12を形成する基板10の側面Bだけが逆メサ形状にされている。その他の構成は図10の実施例4の発光装置と同様である。これにより、半導体層11の端部、特に側面からの青抜けを防ぐことができるので、色ムラを解消することが可能になる。この場合、段差部12の幅は、蛍光体粒子14,14cの平均粒径の半分より大きいものとすることが好ましい。   FIG. 11 shows a cross-sectional view of a light emitting device as Example 5 of the present invention. In the light emitting device of Example 5, only the side surface B of the substrate 10 on which the stepped portion 12 is formed has an inverted mesa shape. Other configurations are the same as those of the light-emitting device of Example 4 in FIG. As a result, it is possible to prevent blue from coming out from the end portion of the semiconductor layer 11, particularly from the side surface, so that color unevenness can be eliminated. In this case, the width of the stepped portion 12 is preferably larger than half of the average particle diameter of the phosphor particles 14 and 14c.

実施例4及び5の逆メサ形状は、例えば、図6(c)に示したエッチング工程で通常よりもエッチング時間を長くすることにより形成することができる。また、実施例4の場合には実施例5に比べてエッチング時間が更に長くされる。   The inverted mesa shapes of Examples 4 and 5 can be formed, for example, by making the etching time longer than usual in the etching process shown in FIG. In the case of Example 4, the etching time is further increased compared to Example 5.

また、実施例4又は5の逆メサ形状を有する発光装置に実施例2又は3の段差部12の粗い底面構造を組み合わせても良い。   Further, the light emitting device having the inverted mesa shape of Example 4 or 5 may be combined with the rough bottom surface structure of the step portion 12 of Example 2 or 3.

図12(a)〜(c)は本発明の実施例6として波長変換層13の他の形成方法を示している。この実施例6の発光装置では、図12(a)に示すように、半導体層11の表面及び段差部12にバインダ層41が塗布される。バインダ層41は高い粘度、例えば300mPa・s以上を有する。また、バインダ層41はスプレー法、インクジェット法又は印刷法を用いて形成される。バインダ層41上に図12(b)に示すように、蛍光体粒子14を含んだ第1バインダ35が塗布され、それらバインダ層41及び第1バインダ35の硬化後、図12(c)に示すように、硬化した第1バインダ35の蛍光体粒子14間の空隙を埋めるように第2バインダ36が塗布される。   FIGS. 12A to 12C show another method for forming the wavelength conversion layer 13 as Example 6 of the present invention. In the light emitting device of Example 6, a binder layer 41 is applied to the surface of the semiconductor layer 11 and the stepped portion 12 as shown in FIG. The binder layer 41 has a high viscosity, for example, 300 mPa · s or more. The binder layer 41 is formed using a spray method, an inkjet method, or a printing method. As shown in FIG. 12B, the first binder 35 including the phosphor particles 14 is applied on the binder layer 41, and after the binder layer 41 and the first binder 35 are cured, the binder layer 41 is shown in FIG. Thus, the 2nd binder 36 is apply | coated so that the space | gap between the fluorescent substance particles 14 of the hardened 1st binder 35 may be filled up.

この実施例6では、図12(b),(c)は上記の第1バインダ塗布工程及び第2バインダ塗布工程と同様であるが、粘度が高いバインダ層41が半導体層11の表面及び段差部12に塗布されるので、蛍光体粒子14は段差部12及び半導体層11の端部に留まり易くなり、波長変換層13の膜厚均一性を向上させることができる。また、バインダ層41は半導体層11表面全部を覆いかつ第1バインダ35と共に蛍光体粒子14間の隙間を完全に埋めるので、光取出しを向上させることができる。   In Example 6, FIGS. 12B and 12C are the same as the first binder application process and the second binder application process described above, but the binder layer 41 having a high viscosity is formed on the surface of the semiconductor layer 11 and the step portion. 12, the phosphor particles 14 are likely to stay at the step portions 12 and the end portions of the semiconductor layer 11, and the film thickness uniformity of the wavelength conversion layer 13 can be improved. Further, since the binder layer 41 covers the entire surface of the semiconductor layer 11 and completely fills the gaps between the phosphor particles 14 together with the first binder 35, the light extraction can be improved.

図13は本発明の実施例7として発光装置の断面図を示している。この実施例7の発光装置においては、段差部12の底面を形成する基板10上には基板10の辺方向に沿って凹部45が形成されている。凹部45は、最大幅が、蛍光体粒子14の粒径の1/2以上、蛍光体粒子14の粒径以下であり、最大深さが、蛍光体粒子14の粒径の1/2より小さい。凹部45の断面形状は図13に示すように三角状である。このように段差部12の底面に凹部45が形成されることにより、第1バインダ35のスプレーによる噴射によって、その凹部45に蛍光体粒子14が留まる可能性がより高くなる。凹部45に蛍光体粒子14が留まると、その留まった蛍光体粒子14が土手となって半導体層11の端部にも蛍光体粒子が留まり易くなるので、波長変換層の層厚を半導体層11の端部に対応した部分に亘って均一にすることができる。凹部45の深さを含めた段差部12の深さは、凹部45に配置される蛍光体粒子14が半導体層11の表面よりも突出するよう設定される。凹部45の深さを含めた段差部12深さ、すなわち、凹部45の三角断面の頂点部から半導体層11の上面までに略等しい距離は、蛍光体粒子14の粒径の1/2より小さいことが好ましい。   FIG. 13 shows a sectional view of a light emitting device as Example 7 of the present invention. In the light emitting device of Example 7, a recess 45 is formed along the side direction of the substrate 10 on the substrate 10 forming the bottom surface of the stepped portion 12. The recess 45 has a maximum width that is not less than ½ of the particle diameter of the phosphor particles 14 and not more than the particle diameter of the phosphor particles 14, and a maximum depth that is less than ½ of the particle diameter of the phosphor particles 14. . The cross-sectional shape of the recess 45 is triangular as shown in FIG. By forming the recess 45 on the bottom surface of the stepped portion 12 in this manner, the possibility that the phosphor particles 14 remain in the recess 45 due to the spraying of the first binder 35 becomes higher. When the phosphor particles 14 stay in the recess 45, the phosphor particles 14 stay on the bank and the phosphor particles easily stay on the edge of the semiconductor layer 11. Therefore, the thickness of the wavelength conversion layer is set to the semiconductor layer 11. It can be made uniform over the part corresponding to the edge part. The depth of the stepped portion 12 including the depth of the recess 45 is set so that the phosphor particles 14 disposed in the recess 45 protrude from the surface of the semiconductor layer 11. The depth of the stepped portion 12 including the depth of the concave portion 45, that is, the substantially equal distance from the apex portion of the triangular cross section of the concave portion 45 to the upper surface of the semiconductor layer 11 is smaller than ½ of the particle size of the phosphor particles 14. It is preferable.

図14(a)〜(d)は本発明の実施例7の凹部45の形成方法を示している。図14(a)は図6(a)及び(b)に各々示したエピ層結合工程及びレジスト形成工程を経てエッチング工程を終了した状態を示している。すなわち、このエッチング工程では、レジスト33でマスキングされていない部分のエピタキシャル層32だけをエッチングすることが行われ、基板材料31はエッチングされていない。エピタキシャル層32はエッチングによって半導体層11に相当する装置単位に分断される。   14 (a) to 14 (d) show a method for forming the recess 45 of the seventh embodiment of the present invention. FIG. 14A shows a state in which the etching process is completed through the epilayer bonding process and the resist forming process shown in FIGS. 6A and 6B, respectively. That is, in this etching process, only the portion of the epitaxial layer 32 not masked with the resist 33 is etched, and the substrate material 31 is not etched. The epitaxial layer 32 is divided into device units corresponding to the semiconductor layer 11 by etching.

図14(a)のエッチング工程後に、図14(b)〜(d)に示すようにレジスト形成工程、エッチング工程及び切断工程がその順に実行される。   After the etching process of FIG. 14A, as shown in FIGS. 14B to 14D, a resist formation process, an etching process, and a cutting process are performed in that order.

図14(b)のレジスト形成工程では、基板材料31上の凹部45を形成する位置を除いてレジスト51が形成される。図14(c)のエッチング工程では、例えば、ウエットエッチング法を用いてレジスト51でマスキングされていない部分の基板材料31をエッチングすることが行われる。このエッチングによって先ず、基板材料31上の上記の融着接合した金属接着層(図示せず)が除去され、基板材料31に凹部45が形成される。エッチング後にレジスト33は除去される。   In the resist formation step of FIG. 14B, the resist 51 is formed except for the position where the recess 45 is formed on the substrate material 31. In the etching process of FIG. 14C, for example, the substrate material 31 in a portion not masked with the resist 51 is etched by using a wet etching method. The etching first removes the above-mentioned fusion-bonded metal adhesive layer (not shown) on the substrate material 31, thereby forming a recess 45 in the substrate material 31. The resist 33 is removed after the etching.

切断工程では、基板材料31が装置単位に分断される。切断位置は図14(d)に破線で示すように隣接する凹部45間である。この切断の結果、装置単位で、上記した基板10、半導体層11、及び凹部45を有する段差部12が得られる。その後は図6(e)及び(f)に示した第1及び第2バインダ塗布工程が装置単位で実行される。   In the cutting step, the substrate material 31 is divided into device units. The cutting position is between adjacent recesses 45 as indicated by a broken line in FIG. As a result of this cutting, the stepped portion 12 having the substrate 10, the semiconductor layer 11, and the recess 45 is obtained in units of devices. After that, the first and second binder application steps shown in FIGS. 6E and 6F are executed for each apparatus.

図15は本発明の実施例8として発光装置の断面図を示している。この実施例8の発光装置においては、段差部12の底面を形成する基板10上の端部に基板10の辺方向に沿って凹部46が形成されている。凹部46の断面形状は図15に示すように湾曲状である。この湾曲状の凹部46が形成された実施例8においては、三角状の凹部45が形成された実施例7の場合と同様に作用及び効果を奏することができる。   FIG. 15 shows a sectional view of a light emitting device as an eighth embodiment of the present invention. In the light emitting device of Example 8, a recess 46 is formed along the side direction of the substrate 10 at the end on the substrate 10 forming the bottom surface of the stepped portion 12. The cross-sectional shape of the recess 46 is curved as shown in FIG. In the eighth embodiment in which the curved concave portion 46 is formed, the same functions and effects can be achieved as in the seventh embodiment in which the triangular concave portion 45 is formed.

なお、本実施例においても、凹部46の深さを含めた段差部12の深さは、凹部46に配置される蛍光体粒子14が半導体層11の表面よりも突出するように設定される。凹部46は、最大幅が、蛍光体粒子14の粒径の1/2以上かつ蛍光体粒子14の粒径以下であり、最大深さが蛍光体粒子14の粒径の1/4以下であり、段差部12の深さは、蛍光体粒子14の粒径の1/2より小さいことが好ましい。   Also in this embodiment, the depth of the stepped portion 12 including the depth of the recess 46 is set so that the phosphor particles 14 arranged in the recess 46 protrude from the surface of the semiconductor layer 11. The recess 46 has a maximum width that is 1/2 or more of the particle diameter of the phosphor particles 14 and less than or equal to the particle diameter of the phosphor particles 14, and a maximum depth that is 1/4 or less of the particle diameter of the phosphor particles 14. The depth of the step portion 12 is preferably smaller than ½ of the particle size of the phosphor particles 14.

図16は本発明の実施例9として波長変換層13を形成する前の半導体層11の表面側の外観を示している。実施例9の発光装置では、段差部12の底面を形成する基板10上の端部に複数の円形のディンプル孔47が基板10の辺方向に沿って配列されている。ディンプル孔47の配列間隔は等間隔でもランダム間隔でも良い。また、ディンプル孔47の径は蛍光体粒子14の体積平均粒径の半分よりも小さい。このように基板10上の端部に複数のディンプル孔47が形成されることにより、第1バインダ35のスプレーからの噴射によって、そのディンプル孔47に蛍光体粒子14が嵌まる可能性が高くなる。ディンプル孔47に蛍光体粒子14が嵌まると、その嵌まった蛍光体粒子14が土手となって半導体層11の端部にも蛍光体粒子14が留まり易くなるので、波長変換層13の層厚を半導体層11の端部に対応した部分に亘って均一にすることができる。   FIG. 16 shows the appearance of the surface side of the semiconductor layer 11 before the wavelength conversion layer 13 is formed as Example 9 of the present invention. In the light emitting device of Example 9, a plurality of circular dimple holes 47 are arranged along the side direction of the substrate 10 at the end on the substrate 10 that forms the bottom surface of the stepped portion 12. The arrangement interval of the dimple holes 47 may be equal or random. The diameter of the dimple hole 47 is smaller than half the volume average particle diameter of the phosphor particles 14. By forming the plurality of dimple holes 47 at the end portion on the substrate 10 in this manner, the possibility that the phosphor particles 14 are fitted into the dimple holes 47 due to the spray from the spray of the first binder 35 is increased. . When the phosphor particles 14 are fitted into the dimple holes 47, the phosphor particles 14 that are fitted become banks, and the phosphor particles 14 are likely to stay on the edge of the semiconductor layer 11, so that the layer of the wavelength conversion layer 13 The thickness can be made uniform over a portion corresponding to the end portion of the semiconductor layer 11.

なお、上記した各実施例においては、段差部12の深さが半導体層11の表面から基板10内まで達しているが、段差部12は基板10の表面までの深さ、すなわち半導体層11の厚さに相当する深さを有していても良い。   In each of the above embodiments, the depth of the step portion 12 reaches from the surface of the semiconductor layer 11 to the inside of the substrate 10, but the step portion 12 has a depth to the surface of the substrate 10, that is, the depth of the semiconductor layer 11. It may have a depth corresponding to the thickness.

また、上記した各実施例においては、半導体層11はメタルボンディング型発光素子としたが、本発明は他のフェイスアップタイプの発光素子にも適用することができる。また、半導体層11としては実施例に示したGaN系の発光ダイオードに限らず、AlGaAs系やZnO系の他の発光素子を用いることができる。   In each of the above embodiments, the semiconductor layer 11 is a metal bonding type light emitting element, but the present invention can also be applied to other face-up type light emitting elements. Further, the semiconductor layer 11 is not limited to the GaN-based light emitting diode shown in the embodiment, and other light emitting elements of AlGaAs or ZnO can be used.

10 基板
11 半導体層
12 段差部
13 波長変換層
14,14c 蛍光体粒子
31 基板材料
32 エピタキシャル層
47 ディンプル孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 Semiconductor layer 12 Step part 13 Wavelength conversion layer 14, 14c Phosphor particle 31 Substrate material 32 Epitaxial layer 47 Dimple hole

Claims (7)

基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、
前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、
前記段差部の底面を形成する前記基板の表面は粗面化されていることを特徴とする発光装置。
A light emitting device comprising: a substrate; a semiconductor layer disposed on the substrate and including a light emitting layer; and a wavelength conversion layer including a plurality of phosphor particles disposed on the semiconductor layer,
The semiconductor layer has a step portion extending to at least the substrate at the end of the semiconductor layer, and the width of the step portion from the side surface position of the semiconductor layer to the side of the substrate is larger than half of the average particle diameter of the phosphor particles, the depth of the stepped portion is an average smaller than the diameter Kuna' of the phosphor particles,
The light emitting device according to claim 1, wherein a surface of the substrate that forms a bottom surface of the stepped portion is roughened .
基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、
前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、
前記段差部に面する少なくとも前記基板の側面は逆メサ形状を有することを特徴とする発光装置。
A light emitting device comprising: a substrate; a semiconductor layer disposed on the substrate and including a light emitting layer; and a wavelength conversion layer including a plurality of phosphor particles disposed on the semiconductor layer,
The semiconductor layer has a step portion extending to at least the substrate at the end of the semiconductor layer, and the width of the step portion from the side surface position of the semiconductor layer to the side of the substrate is larger than half of the average particle diameter of the phosphor particles, The depth of the stepped portion is smaller than the average particle diameter of the phosphor particles,
The light emitting device according to claim 1, wherein at least a side surface of the substrate facing the step portion has an inverted mesa shape .
基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、
前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、
前記段差部は、底面を形成する前記基板上に前記基板の辺方向に沿った凹部を有することを特徴とする発光装置。
A light emitting device comprising: a substrate; a semiconductor layer disposed on the substrate and including a light emitting layer; and a wavelength conversion layer including a plurality of phosphor particles disposed on the semiconductor layer,
The semiconductor layer has a step portion extending to at least the substrate at the end of the semiconductor layer, and the width of the step portion from the side surface position of the semiconductor layer to the side of the substrate is larger than half of the average particle diameter of the phosphor particles, The depth of the stepped portion is smaller than the average particle diameter of the phosphor particles,
The step portion has a concave portion along a side direction of the substrate on the substrate forming a bottom surface .
基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、
前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、
前記段差部は、底面を形成する前記基板上に前記基板の辺方向に沿って配列された複数のディンプル孔を有することを特徴とする発光装置。
A light emitting device comprising: a substrate; a semiconductor layer disposed on the substrate and including a light emitting layer; and a wavelength conversion layer including a plurality of phosphor particles disposed on the semiconductor layer,
The semiconductor layer has a step portion extending to at least the substrate at the end of the semiconductor layer, and the width of the step portion from the side surface position of the semiconductor layer to the side of the substrate is larger than half of the average particle diameter of the phosphor particles, The depth of the stepped portion is smaller than the average particle diameter of the phosphor particles,
The step portion includes a plurality of dimple holes arranged along a side direction of the substrate on the substrate forming a bottom surface .
前記段差部の幅は、前記蛍光体粒子の平均粒径の2倍以下であり、前記段差部の深さは、前記蛍光体粒子の平均粒径の1/5以上でかつ前記蛍光体粒子の平均粒径の8/15以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1記載の発光装置。 The width of the stepped portion is not more than twice the average particle size of the phosphor particles, the depth of the stepped portion is not less than 1/5 of the average particle size of the phosphor particles, and The light-emitting device according to claim 1 , wherein the light-emitting device has an average particle size of 8/15 or less. 前記段差部における前記基板上に前記蛍光体粒子の少なくとも1つが配置され、該蛍光体粒子は、前記半導体層の上面位置より突出するように配置されている請求項1乃至5のいずれか1記載の発光装置。 At least one of the phosphor particles on the substrate in the step portion is disposed, phosphor particles, any one of claims 1 to 5 is disposed so as to protrude from the upper surface position of the semiconductor layer Light-emitting device. 基板と、前記基板上に形成された発光層を含む半導体層とを備え、前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有する発光素子を準備する工程と、
前記発光素子の上方から蛍光体粒子を含有した塗布液を吹き付けて、前記発光素子の上面に波長変換層を形成する工程と、を有し、
前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は、前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく形成され、前記段差部の深さは蛍光体粒子の平均粒径より小さく形成されており、
前記段差部の底面を形成する前記基板の表面は粗面化されていることを特徴とする発光装置の製造方法。
A step of providing a light emitting element including a substrate and a semiconductor layer including a light emitting layer formed on the substrate, and having a stepped portion reaching at least the substrate at an end of the semiconductor layer;
Spraying a coating liquid containing phosphor particles from above the light emitting element to form a wavelength conversion layer on the upper surface of the light emitting element, and
The width of the stepped portion from the side surface position of the semiconductor layer to the side of the substrate is formed to be larger than half of the average particle size of the phosphor particles, and the depth of the stepped portion is larger than the average particle size of the phosphor particles. Formed small ,
A method of manufacturing a light emitting device, wherein a surface of the substrate forming a bottom surface of the stepped portion is roughened .
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