JP6414391B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子と光学部材とを有して成る発光装置の製造方法に関する。

窒化物半導体を用いたＬＥＤ（発光ダイオード）は広く知られており、そのような窒化物半導体の成長基板としてはサファイア基板が一般に用いられている。かかる場合、発光装置は、サファイア基板と窒化物半導体とから構成された発光素子を備えることになる。窒化物半導体やサファイア基板のように外部よりも屈折率の高い部材が発光装置に用いられると、光を外部に取り出す際に“窒化物半導体およびサファイア基板から成る発光素子”と外部との界面において全反射の臨界角が小さくなり、発光素子の内部に光が閉じ込められる傾向がある。また、発光素子の内部に閉じ込められた光は、多重反射を繰り返すうち、発光素子電極などの金属部材による光吸収作用で減衰していく。

例えば、特許文献１の発光装置は、発光素子内部における光の反射回数を低減させることによって“光取り出し効率”を向上させている。かかる発光装置では、発光素子の厚さを実質的に増加させる透光性基板が接合されている。

一方、発光装置としては所望の光を出力させるための蛍光体を備えた装置もある。例えば、特許文献２の発光装置は、“青色に発光する発光素子”に対して“青色光を吸収して補色である黄色光を発光する蛍光体”が接合された構成を有している。かかる発光装置では、発光素子が発光する青色光と蛍光体が発光する黄色光とが混色効果を奏して白色光が出力される。

国際公開第２０１１／１５２２６２号 国際公開第２０１１／１２６０００号 特開２０１０−４６６９６号公報

高木秀樹，「ウエハ直接接合技術」，オンライン，独立行政法人産業技術総合研究所，［２０１３年１月３１日検索］，インターネット（URL:http://staff.aist.go.jp/takagi.hideki/waferbonding.html）

本願発明者らは、光取り出しに鑑みた“発光装置の構成要素の接合”に関して以下のような問題があることを見出した。

● 透光性部材や蛍光体などの光学部材を発光素子の成長基板などに接合するには、樹脂接着剤が従来から用いられている。しかしながら、発光素子の半導体材料として用いられる窒化物半導体や、その半導体材料の成長基板として用いられるサファイア基板などは、いずれも樹脂接着剤に比べて屈折率が高い場合が多いので、発光素子と樹脂接着剤との界面で全反射が起きやすい。それゆえ、発光素子から光学部材への光の伝播率が低くなり、結果として発光装置からの光取り出し効率が低くなってしまう。

● 接着剤を用いずに発光素子と光学部材とを直接接合することも考えられる。直接接合する方法としては、表面活性化接合法や原子拡散接合法が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２の発光装置は、発光素子と光学部材とを表面活性化接合法で直接接合して製造されるものである。また、例えば特許文献３には、２つの基体のそれぞれの平滑面に金属薄膜を形成し、それら平滑面を重ね合わせて薄膜の原子拡散を生じさせて基体を接合する原子拡散接合法が開示されている）。しかしながら、表面活性化接合法や原子拡散接合法は、超高真空装置を用いる必要があるので、生産のスループットが低く、接合のための装置自体が高価なものとなる。特に表面活性化接合法は、一般的にＳｉＯ_２等のＳｉ系酸化物の接合ができないという制約がある。すなわち、レンズなどの材料として用いられるＳｉ系酸化物を含有したガラス材料につき接合が制約されてしまう。一方、原子拡散接合法は、接合のために用いられる金属による光吸収の影響が懸念され、この金属の光吸収により光取り出し効率が低下する虞がある。

● 発光装置における構成要素の接合には特に用いられていないものの、直接接合する一般的な方法としては、水酸基接合法（例えば、非特許文献１参照）がある。しかしながら、かかる水酸基接合法では、接合に際して熱処理を行う必要があるので、付加的なプロセスを要する点でコスト的・時間的には望ましいといえず、また、かかる熱処理自体が発光装置の構成要素に熱負荷をもたらし得る。また、水酸基結合法では、接合面に対して水酸基を均一に形成することが、良好な接合を行う上で重要となり得る。この点、例えば接合面にプラズマ処理を行った後に水で洗浄する水処理を行うことで水酸基を形成することができる。しかしながら、かかる水洗浄によって水酸基を形成する親水化処理は、必ずしも信頼性が高くなく、また、定量的に水酸基を形成することも難しい。更には、水洗浄後に接合面においてウォータ・マークなどとして残る汚れが接合性に与える悪影響も懸念される。

本発明はこのような問題に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の主たる目的は、構成要素の好適な接合を可能とする発光装置の製造方法を提供することである。

本願発明者らは、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向で対処することによって上記目的の達成を試みた。その結果、上記目的が達成された製造方法の発明に至った。本発明の製造方法は、以下の特徴を有している。

発光素子および光学部材を有して成る発光装置の製造方法であって、
（ｉ）原子層堆積法によって発光素子および光学部材のそれぞれの接合面に水酸基膜を形成する工程、ならびに
（ｉｉ）水酸基膜が形成された接合面を互いに接合させる工程
を含んで成り、
工程（ｉ）では、少なくとも第１原料ガスおよび第２原料ガスを接合面に対して順次供給するサブ工程を少なくとも１回繰り返し、それによって接合面に水酸基膜を形成し
工程（ｉｉ）では、加熱処理せずに接合を実施することを特徴とする。

本発明の製造方法に従えば、原子層堆積法に起因して水酸基膜がその表面にてより均一に分布した水酸基を備えるので、発光素子と光学部材との接合がより好適となった発光装置を製造できる。また、本発明の製造方法では、発光素子と光学部材との接合のために加熱処理を敢えて行わないので、接合プロセス自体が比較的簡易となるだけでなく、発光装置の構成要素に過度の熱負荷を与えない。

図１は、ある好適な実態態様に従った本発明の製造方法で製造される発光装置の構成を示した模式的断面図である（図１（ａ）は、発光素子と光学部材とが接合された発光装置の構成を示し、図１（ｂ）は、実装基板に実装して封止された発光装置の構成を示している）。 図２は、ＡＬＤ法を利用した水酸基導入の原理を説明するための模式図である（図２（ａ）は親水化処理を施した状態を示し、図２（ｂ）はＴＭＡ供給後の状態を示し、図２（ｃ）は水蒸気供 給後の状態を示す。 図３は、一般的な“水酸基接合法”の原理を説明するための模式図である（図３（ａ）は接合前の状態を示し、図３（ｂ）は接合面同士の接触時の状態を示し、図３（ｃ）は所望の接合を得るために加熱処理を施した後の状態を示す）。 図４は、本発明の製造方法の１つの好適な具体的な実施態様におけるフローチャートである。 図５は、本発明の製造方法の１つの好適な具体的な実施態様における水酸基形成工程（工程（ｉ））の詳細を示すフローチャートである。

以下にて、本発明の発光装置の製造方法を図面を参照しながら説明する。図面に示される各種の要素は、本発明の理解のために模式的に示したにすぎず、実物と異なり得ることに留意されたい。つまり、説明の便宜上、図中における各要素のスケールや間隔、位置関係などは誇張したり、あるいは、要素の一部を省略したりしている。

［発光装置の構造］
まず、図１を参照して、本発明の製造方法で得られる発光装置の構成について説明する。図１（ａ）に示すように、発光装置１は、発光素子１０と光学部材２０とが互いに接合された構成を有している。例えば、発光素子１０としてはＬＥＤチップが用いられ、光学部材２０としては透光性の板状部材が用いられる。図１（ｂ）に示す発光装置１はパッケージ形態を有している。即ち、図示するように、発光装置は実装基板３０に実装され、封止部材４０で封止されている（パッケージ形態の発光装置は参照番号“１Ａ”として示される）。

発光素子１０は、例えば、半導体積層体１２と成長基板１１とを有して成る（このように発光素子１０は、“半導体積層体”を有するので「半導体発光素子」と称すこともできる）。より具体的に例示すると、発光素子１０は、「透光性の成長基板１１」と「ｎ型半導体層１２ｎ、活性層１２ａおよびｐ型半導体層１２ｐが積層された半導体積層体１２」と「正負のパッド電極であるｐ側電極１３ｐおよびｎ側電極１３ｎ」と「ｐ側電極１３ｐからの電流をｐ型半導体層１２ｐの全面に拡散するための反射性の全面電極１３ａ」と「透光性の保護膜１４」とで構成され得る。成長基板１１は、半導体薄膜成長に用いられる基板であるが、例えばサファイアから成る基板であってよい。半導体積層体１２は、成長基板１１の一方の主面（ここでは“第１主面”と称する図１の上面）に設けられ、右端の一部において、上面からｐ型半導体層１２ｐ及び活性層１２ａの全部と、ｎ型半導体層１２ｎの一部が除去された凹部１２ｂが形成されており、この凹部１２ｂの底面にｎ型半導体層１２ｎと電気的に接触するようにｎ側電極１３ｎが設けられている。また、ｐ側電極１３ｐは、全面電極１３ａを介してｐ型半導体層１２ｐと電気的に接触するように設けられている。図１で例示する態様では、全面電極１３ａは、その下面側に高反射率の金属層（例えばＡｇ，Ａｌなどのから成る金属層）を設けた反射電極となっており、それゆえ、発光素子１０は、成長基板１１側を光取り出し面とするフェイスダウン実装型のＬＥＤチップとなっている。

図示されるように、発光装置１においては、成長基板１１の他方の主面（ここでは“第２主面”と称する図１の下面）に対して光学部材２０としての“透光性の板状部材”が接合されている。

光学部材２０は、例えばサファイアから成る平板状部材であってよい。このような光学部材２０は成長基板１１（即ち、例えば同様にサファイアから成る基板１１）の第２主面に接合されており、それによって、発光素子１０の光伝播層の厚さが増したものとなる。かかる態様では、発光素子１０内にて光多重反射の反射回数が低減され、光閉じ込めや光吸収などが抑制され得る。光学部材２０は、発光素子１０の接合部の成長基板１１の屈折率と同じまたは近いことが好ましいものの、必ずしもその必要はない。図１（ｂ）に示すように、発光装置１が封止部材４０によって封止される場合、この光学部材２０と発光素子１０における成長基板１１との屈折率の差が、封止部材４０と成長基板１１との屈折率の差よりも小さいと、全反射の臨界角を大きくすることができるので、光閉じ込めによる光減衰を低減する効果が得られる。

光学部材２０の形状は、特に“平板状”に限定されるものでなく、例えば、“凸レンズ状”または“凹凸状”などであってよい。“凹凸状”についていえば、接合面以外の面の一部又は全部（好ましくは接合面と反対側の面）に対して、光取り出し効率を向上させる凹凸形状を備えた光学部材２０であってよい。

また、光学部材２０は、光取り出し効率を向上させるための構造体であることに限定さない。例えば、光学部材２０は、発光素子１０が発する光（例えば、青色光）の一部又は全部を吸収して他の波長の光（例えば、黄色光）を発光する蛍光体が含有された蛍光体部材（波長変換部材）であってもよい。このような蛍光体部材の材料としては、例えば、白色ＬＥＤに用いられるＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体を挙げることができる。ＹＡＧはサファイアと屈折率が近いため、それらの材質から成る部材が直接互いに接合されると、発光素子１０としてのＬＥＤダイスと光学部材２０としての蛍光体部材との界面における全反射が低減され、界面で光が良好に伝播される。

本発明における接合対象となる部材についていえば、上述の如くのサファイア材料同士（即ち、サファイアから成る部材同士）に限定されない。例えば、サファイア材料とガラス系材料との接合、ガラス系材料同士の接合、サファイア材料とＳｉＮ材料との接合、サファイア材料とＳｉＯＮ材料との接合、ＧａＮ系材料同士の接合、ＧａＮ系材料と高屈折率酸化物結晶材料（例えば、ＳｒＴｉＯ_３）との接合など、発光装置における種々の部材の接合に本発明を用いることができる。更にいえば、半導体材料としてＧａＮ系材料を挙げたが、それに限定されるものではなく、他の化合物半導体材料やＳｉ系半導体材料から成る部材の接合に対しても本発明を用いることができる。

また、光学部材２０が接合される“発光素子１０側の部位”は成長基板１１に限定されるものではない。例えば、光学部材２０が接合される“発光素子１０側の部位”として半導体積層体１２も考えられる。これにつき具体的に説明すると、サファイアからなる成長基板１１の第１主面上に、半導体材料としてＧａＮ系半導体材料を用いて半導体積層体１２を形成した後、レーザリフトオフ法などによって成長基板１１を剥離し、露出した半導体積層体１２を平坦化し、その平坦化した半導体積層体１２に対して光学部材２０を接合させてもよい。かかる場合、光学部材２０としてＧａＮ系材料を用いることによって、元の発光素子１０にて半導体積層体１２と成長基板１１との間にあった屈折率の差を実質的になくすことができ、内部の屈折率差をより小さくした厚い発光素子を構成できる。かかる発光装置は、外部への光取り出し効率が一層向上したものとなり得る。

［本発明の製造方法］
次に、本発明に係る発光装置の製造方法を説明する。本発明は、発光素子および光学部材を有して成る発光装置の製造方法であって、（ｉ）原子層堆積法によって発光素子および光学部材のそれぞれの接合面に水酸基膜を形成する工程、ならびに、（ｉｉ）水酸基膜が形成された接合面同士を互いに接合させる工程を含んで成る。

「発光素子」は、上述した如く、例えば半導体積層体であってよく、あるいは、それに成長基板（１つ例示するとサファイア基板）を備えた半導体積層体であってよい。発光素子が、成長基板（例えばサファイア基板）を備えた半導体積層体から構成される場合、かかる成長基板が接合面を有することが好ましい。

同様に上述した如く、「光学部品」は、例えば透光性を有する平板状、凸レンズ状または凹凸状部材であってよい（１つ例示すると、光学部品はサファイアから成る平板状部材である）。また、「光学部品」は、発光素子が発光する光の波長と異なる波長の光へと変換する波長変換部材であってもよい（１つ例示すると、上述した如く、発光素子１０が発する青色光の一部又は全部を吸収して黄色光の他の波長の光を発光する蛍光体を含有した蛍光体板であってよい）。

本発明の製造方法では、まず、工程（ｉ）として、原子層堆積法を実施することによって発光素子および光学部材のそれぞれの接合面に水酸基膜を形成する。

「原子層堆積法」は、“ＡＬＤ法”（Atomic Layer Deposition）と称されるものであって、１原子層または１分子層ごとに膜を形成する反応を完結させ、それを繰り返すことで成膜するプロセスである。本発明では、かかるＡＬＤ法によって、発光素子の接合面および光学部材の接合面に水酸基膜を形成する。

工程（ｉ）では、少なくとも第１原料ガスおよび第２原料ガスを接合面に順次供給するサブ工程を少なくとも１回繰り返し、それによって、接合面に水酸基膜（「終端が水酸基となる膜」）を形成する。換言すれば、接合面上で成膜された膜の終端が所望の水酸基となる状態において成膜プロセスを終了する。

第１原料ガスとしては、「接合面に予め導入された水酸基」と反応性を呈するガスを用いることが好ましい。即ち、第１原料ガスは、ＡＬＤ法の実施に先立って接合面に予め形成された水酸基と反応性を呈するガスであることが好ましい。例えば、第１原料ガスとして、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）、ＴＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン）、ＴＥＭＡＨ（テトラキスエチルメチルアミノハフニウム）、ＴＥＭＡＺ（テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム）およびＴＤＭＡＴ（テトラキスジメチルアミノチタン）から成る群から選択される少なくとも１種を気体状態で用いてよい。

一方、第２原料ガスとしては、接合面の水酸基と反応した第１原料ガスの官能基に対して置換反応性を呈するガスを用いることが好ましい。即ち、第２原料ガスは、「先行して接合面に供給され、接合面の水酸基と反応した第１原料ガスにおける官能基」と置換反応を生じるガスであることが好ましい。例えば、かかる第２原料ガスは、接合面の水酸基と反応した第１原料ガス成分における水素またはアルキル、アルケニル、アルキニルもしくはアリールなどの官能基に対して置換反応性を呈するガスであってよい。ある１つの好適な態様では、第２原料ガスは、接合面の水酸基と反応した第１原料ガス成分におけるアルキル基（例えばメチル基など）に対して置換反応性を呈するガスである。かかる場合、接合面の水酸基と反応した第１原料ガス成分におけるアルキル基が、第２原料ガスの原子団と置換されることになる。例えば、第１原料ガスとしてＴＭＡをガス状態で用い、第２原料ガスとして水をガス状態で用いた場合では、接合面の水酸基と反応したＴＭＡ成分のメチル基が水の水酸基と置き換わるように反応する。

「第２原料ガス」としては、気体状態の水の他に、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）またはオゾン（Ｏ_３）なども用いることができる。換言すれば、「第２原料ガス」は、水、過酸化水素およびオゾンから成る群から選択される少なくとも１種を気体状態で用いてよい。更に第２原料ガスとしては、酸素（Ｏ_２）またはアンモニア（ＮＨ_３）なども用いることができる。

本発明において「水酸基膜」とは、「終端が水酸基となった膜」のことを指している。即ち、「水酸基膜」は「最表面または露出面にて水酸基を備えた膜」を実質的に意味している。尚、本発明の実施態様に鑑みてみれば、「水酸基膜」は「膜同士が近接された際にそれらの相互作用によって接合効果をもたらすことになる水酸基を有する膜」といえる。

工程（ｉ）の原子層堆積法に先立って、即ち、ＡＬＤ法に先立っては、親水化処理を実施して接合面に予め水酸基を形成しておくことが好ましい。かかる場合、第１原料ガスが接合面に供給されると、その第１原料ガスが接合面の水酸基と反応し、水酸基膜前駆体が形成されることになる。かかる膜前駆体は、水酸基膜形成のための前駆体に相当する。

工程（ｉ）のＡＬＤ法に先立って行う親水化処理としては、発光素子および光学部材の少なくとも一方の接合面をプラズマ処理に付した後で水に晒す処理が好ましく、これによって、発光素子および光学部材の少なくとも一方の接合面に水酸基を予め形成できる。特に好ましくは発光素子および光学部材の双方の接合面に対してプラズマ処理を行って水に晒し、それによって、かかる双方の接合面に水酸基を予め形成しておく。

工程（ｉ）に先立っては、発光素子および光学部材の少なくとも一方の接合面に平坦化処理を施してよい。これによって、より好適な接合が可能となる。好ましくは、発光素子および光学部材の双方の接合面に対して平坦化処理を施す。かかる場合、接合面の算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下となるように平坦化処理を施すことが特に好ましい。ここでいう「算術平均粗さＲａ」とは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１で規定される表面粗さのことを指している。

平坦化処理は、上記親水化処理の前に行うことが好ましい。例えば、平坦化処理を行った後で、接合面をプラズマ処理に付して水に晒すことが好ましい。これによって、より平坦となった接合面に水酸基を予め形成しておくことができ、より好適な接合が可能となる。

工程（ｉ）のプロセスを経時的に説明しておく。まず、発光素子および光学部材のそれぞれの接合面に第１原料ガスを供給するが、これにより、第１原料ガスが「親水化処理によって予め接合面に形成された水酸基」と反応する。具体的には、例えば、接合面の水酸基の水素原子が第１原料ガスの官能基と置き換わるように反応し、それによって、水酸基膜前駆体が形成される。次いで、発光素子および光学部材のそれぞれの接合面に第２原料ガスを供給すると、“接合面の水酸基と反応した第１原料ガス成分における官能基”が、第２原料ガスの原子団と置換され、結果として水酸基膜が形成される。かかる水酸基膜における水酸基は、親水化処理で当初形成された水酸基よりも均一に分布したものと成り、それゆえ、後刻の工程（ｉｉ）の接合処理を好適に実施できる。換言すれば、本発明では、このように接合面にて水酸基をより均一に形成するので、加熱処理を特に行わなくても工程（ｉｉ）の接合を好適に実施できる。

尚、第２原料ガスの供給後にて、第１原料ガスを再度供給してよく、これにより、再び水酸基膜前駆体を形成できる。そして、その後にて第２原料ガスを再度供給すると、同様に水酸基膜、即ち、「終端が水酸基となった膜」を得ることができる。第１原料ガスの供給および第２原料ガスの交互の供給を繰り返して実施すると、水酸基膜における水酸基の均一性（即ち、接合面に形成される水酸基の均一性）をより高めることができる。

第１原料ガスと第２原料ガスとを接合面に対して順次供給するサブ工程を少なくとも１回繰り返すと水酸基膜を接合面に形成できるが、かかる水酸基膜の膜厚は１〜５ｎｍとすることが好ましい。つまり、工程（ｉ）では、厚さ１〜５ｎｍの水酸基膜を形成することが好ましい。これによって、更に好適に工程（ｉｉ）の接合を実施することが可能となる。

ここで、ＡＬＤ法による水酸基導入について詳述しておく。本願発明者らは、後刻の工程（ｉｉ）において良好な接合を得るためには、接合面に均一に水酸基を形成することが重要であることを見出した。換言すれば、本願発明者らは、鋭意検討のすえ、工程（ｉ）で水酸基をより均一に導入するためにＡＬＤ法を利用することを見出した。

ＡＬＤ法は、金属酸化膜や金属窒化膜などを原子層レベルで形成する手法として知られている（例えば、特開２００３−１８８１７１号公報および特開２００７−２７４００２号公報を参考のこと）。ＡＬＤ法によれば、２種以上のプリカーサと呼ばれる原料ガスを交互に成膜面に供給することで、ＣＶＤ（化学気相成長）の素過程である原料ガスの表面吸着と表面反応とを単原子層レベルで制御することができ、一層毎に膜成長させることができるので、より緻密でより均一な膜厚の薄膜を形成できる。

図２を参照して、ＡＬＤ法を利用した水酸基導入の原理についてより具体的に例示しておく。例示された態様のＡＬＤ法では、Ａｌ_２Ｏ_３膜を成膜するプロセスを利用して成膜の最表面に水酸基を形成する。水酸基導入のプロセスとしては、気体状態のＴＭＡ（トリメチルアルミニウム；Ａｌ（ＣＨ_３）_３）と水（Ｈ_２Ｏ）とを接合面に対して交互に供給する。

ここで、発光素子および光学部材のそれぞれの接合面を部材ＡおよびＢの接合面（図２において上側の面）とモデル化して説明する。まず、接合対象となる部材ＡおよびＢのそれぞれ接合面に親水化処理を施すことにより、図２（ａ）に示すように、初期状態として、水酸基を接合面に形成する。親水化処理としては、例えば、部材ＡおよびＢのそれぞれの接合面をプラズマ処理した後に、ディッピングや噴霧などによって水に晒す処理を行ってよい。このような親水化処理が行われた段階では、水酸基は必ずしも均一に形成されない。しかしながら、本発明では、最終的にＡＬＤ法で成膜処理を行うことによって、初期状態におけるウォータ・マークなどによる水酸基形成の不均一性がリセットされる。尚、別法にて、最初に供給する原料として水を用いて（即ち、プラズマ処理を省いて）接合面に水酸基を形成してもよい。

次に、図２（ｂ）に示すように、第１原料ガスとしてＴＭＡを気体状態で部材ＡおよびＢに対して供給する。供給されたＴＭＡは、部材ＡおよびＢの表面に形成された水酸基と反応する。具体的には、ＴＭＡは、部材ＡおよびＢのそれぞれの表面に形成された水酸基に化学吸着するように反応する。より具体的に説明する。ＴＭＡが供給されると、Ａｌと結合していたメチル基の１つ又は２つが離脱して、ＴＭＡのＡｌと水酸基のＯとが結合するとともに、離脱したメチル基が水酸基から離脱した水素と結合して副生成物としてメタンを生じる。このとき、成膜（膜の最表面）はメチル基で終端された状態となる。余剰のＴＭＡと副生成物のメタンとは、例えば窒素ガスを用いて排気する。

第１原料ガスの供給に引き続いて、第２原料ガスとして気体状態の水を部材ＡおよびＢに対して供給する。これにより、図２（ｃ）に示すように、膜面の終端官能基と水とが反応する。具体的には、Ａｌからメチル基が離脱して、Ａｌと水酸基とが結合するとともに、Ａｌから離脱したメチル基が水から離脱した水素と結合して副生成物としてメタンを生じる。これにより、膜面は水酸基で終端された状態となる。即ち、接合面に水酸基膜が形成される。余剰の水と副生成物のメタンとは、例えば窒素ガスを用いて排気する。排気後、次の原料ガスであるＴＭＡが供給される。

ＴＭＡと水とを交互に供給して成膜する過程において、水を供給して表面反応を完了させた後は、最表層におけるＡｌ原子は水酸基で終端された状態となる。ＡＬＤ法において水酸基形成が自己組織化的に行われ、かつ、水酸基の形成がより均一に行われることは、成膜される膜の厚さが高い均一性を有していることからも確認できる。

本発明は、ＡＬＤ法の成膜過程の途中で、膜の最表面に水酸基がより均一に形成されることに着目し、ＡＬＤ法を水酸基膜形成として用いるものである。すなわち、例えばプラズマ処理と水洗浄とにより親水化処理を施した段階の初期状態で接合面の水酸基形成が不均一であったとしても、ＡＬＤ法によって水酸基の均一性を高めることができる。つまり、ＡＬＤ法を利用することによって、接合面における水酸基の均一性を改善することができる。そして、接合面における水酸基の均一性が改善されることに起因して、工程（ｉｉ）の接合が可能となる。つまり、特に加熱処理を伴うことなく工程（ｉｉ）の接合を行ったとしても、所望の接合状態を得ることができる。

ＡＬＤ法による成膜の原料は、水酸基膜の種類に応じて適宜に選択してよい。この点、水酸基膜は、発光素子１０が発光する波長の光に対して少なくとも透光性を有し、発光素子１０の接合部の材料の屈折率および光学部材２０の屈折率と同じ又は近いことが好ましい。発光素子１０と光学部材２０との界面での全反射が抑制され、当該界面を光が損失なく透過できるからである（すなわち、ＡＬＤ法によって形成される膜によってもたらされる光学的な影響を抑制できるからである）。

例えば、例示されるＡｌ_２Ｏ_３は、一般的なＧａＮ系半導体のＬＥＤに用いられるサファイア基板と屈折率が実質的に同じである。よって、サファイア基板を一方の接合面として、Ａｌ_２Ｏ_３膜を形成して光学部材２０を接合する場合は、上述したように、ＡＬＤ法によって形成される膜による光学的な影響を大きく抑制できる。また、接合する光学部材２０が蛍光体板である場合、Ａｌ_２Ｏ_３は、白色ＬＥＤに用いられるＹＡＧ系蛍光体とも屈折率が近いため両者は好ましい組み合わせとなり得る。

ＡＬＤ法で成膜する際、例えば１００℃以上の加熱条件下で成膜することが好ましい。また、ＡＬＤ法による成膜過程は、最低１サイクル行えばよいが、２〜数十サイクル程度繰り返し、１〜５ｎｍ程度の膜厚、更に好ましくは２〜３ｎｍの膜厚となるように成膜してもよい。１ｎｍ以上の膜厚とすることで、汚れなどの影響に起因した接合面における当初の水酸基の不均一性を解消することができる。また、５ｎｍ以下の膜厚とすることで、接合面の微小な凹凸形状を増幅させず表面粗さを過剰な程度にまで大きくしない。このような事項は、より安定した接合の実現につながる。

なお、ＡＬＤ法による成膜サイクルは、何れかの原料ガスを供給して、当該原料ガスによる反応過程が終了した時点で水酸基が形成される原料組合せを用いるものとし、終端に水酸基が形成された状態で終了するものとする。このような原料組合せとしては、上述したようにＡｌ_２Ｏ_３を成膜するＴＭＡと水との組合せの他に、例えば、ＳｉＯ_２を成膜するＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）と水との組合せ、ＳｉＯ_２を成膜するＴＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン）と水との組合せ、ＴｉＯ_２を成膜するＴＤＭＡＴ（テトラキスジメチルアミノチタン）と水との組合せ、ＨｆＯ_２を成膜するＴＥＭＡＨ（テトラキスエチルメチルアミノハフニウム）と水との組合せ、ＺｉＯ_２を成膜するＴＥＭＡＺ（テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム）と水との組合せを用いることができる。その他に、第１原料ガスとしては、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｌａ，Ｙ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｓｎ，Ｉｎなどの金属を含有する有機金属やハロゲン化金属を気体状態で用いることができる。また、上述したように第２原料ガスとしては、水の代わりに過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）やオゾン（Ｏ_３）、酸素（Ｏ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）を気体状態で用いることもできる。

工程（ｉ）に引き続いて、工程（ｉｉ）を実施する。即ち、水酸基膜が形成された接合面を互いに接合する。本発明の製造方法では、かかる工程（ｉｉ）の接合は加熱処理を用いずに行う。

水酸基膜が形成された接合面（発光素子および光学部材のそれぞれの接合面）を互いに接合させるので、いわゆる“水酸基接合法”の範疇に属するものの、本発明では敢えて加熱処理を行わない。これは、接合処理時に加熱しないだけでなく、接合処理後においても接合面に加熱処理を施さないことを意味している。一般的な水酸基結合法では加熱処理を用いて所望の接合を最終的に得るのに対して（例えば、接合面を接触させた後で加熱処理に付しているのに対して）、本発明では特に加熱処理に付すことなく所望の接合を得る。本発明の接合工程で加熱処理を必要としないのは、上述したように、工程（ｉ）にて水酸基を接合面により均一に形成するからである。

ここで、図３を参照して、いわゆる一般的な“水酸基接合法”の原理について詳述しておく。図３（ａ）および（ｂ）に示すように、水酸基が形成された部材Ａおよび部材Ｂの接合面同士を接触させると、互いの水酸基同士が水素結合する。これによって、部材Ａと部材Ｂとを接合させることができる。そして、一般的な“水酸基接合法”では、例えば２００〜１０００℃程度の熱処理を施す必要があり、それによって、水素結合していた水酸基につき脱水結合を引き起こさせ、部材Ａと部材Ｂとの間で所望の接合を得る（図３（ｃ）参照）。接合対象の部材Ａおよび部材Ｂの材料によっては、１０００℃以上の高温に加熱する必要がある。例えば、部材Ａおよび部材ＢがＳｉから成る場合は、１０００℃以上の高温に加熱することによって、Ｓｉ−Ｓｉ結合を得ることができる。

本発明では、工程（ｉ）において接合面にて水酸基がより均一に形成されるので、工程（ｉｉ）において「水酸基膜が形成された接合面」を互いに接触させることによって、所望の接合状態を得ることができる。

好ましくは、発光素子および光学部材のそれぞれの接合面を互いに常温下で接触させて接合させる“常温接触処理”を行う。ここでいう「常温下」とは、１０〜４０℃の温度条件下、好ましくは１５〜２５℃の温度条件下を意味している。かかる常温接触処理の場合、工程（ｉｉ）の実施に先立って発光素子および光学部材を常温にまで冷却することが好ましい。この冷却は、自然冷却でもよいし、あるいは、クーラーなどの適当な冷却手段を用いた強制的な冷却であってもよい。

[本発明の好適な実施態様]
次に、図４を参照して、本発明の製造方法に係る１つの好適な具体的な実施態様について説明する。なお、製造する発光装置としては、図１（ｂ）に示した構成を有する発光装置１Ａを例にとる（半導体材料としては、窒化物半導体を例にとる）。

図４に示すように、かかる具体的な実施態様においては、発光素子準備工程Ｓ１１と、光学部材準備工程Ｓ１２と、平坦化工程Ｓ１３と、水酸基形成工程Ｓ１４と、冷却工程Ｓ１５と、接合工程Ｓ１６と、個片化工程Ｓ１７と、実装工程Ｓ１８と、封止工程Ｓ１９と、が順次行われる。

（発光素子準備工程）
発光素子準備工程Ｓ１１は、個片化された状態の発光素子１０を準備する工程である。即ち、図１（ａ）に示されるような構成を有する発光素子１０を得る工程である。

具体的には、まず、サファイアなどからなる成長基板１１上に、ｎ型半導体層１２ｎ、活性層１２ａおよびｐ型半導体層１２ｐを順次積層した半導体積層体１２を形成する。

ｎ型半導体層１２ｎ、活性層１２ａ及びｐ型半導体層１２ｐの具体的構成・材料などは特に限定されず、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＧａＰ、ＳｉＣ、ＺｎＯのように、半導体発光素子に適した材料を用いることができる。特に窒化物系の半導体材料としては、一般式がＩｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）で表わされるＧａＮ系化合物半導体を好適に用いることができる。

半導体積層体１２が形成されると、半導体積層体１２の上面の一部の領域について、ｐ型半導体層１２ｐ、活性層１２ａ及びｎ型半導体層１２ｎの一部をエッチングにより除去してｎ型半導体層１２ｎが底面に露出した凹部１２ｂを形成する。この際、各発光素子１０を区画する分割領域（不図示）についても、半導体積層体１２をエッチングにより除去してもよい。なお、分割領域については、凹部１２ｂと同様に、ｎ型半導体層１２ｎの一部を除去してもよいし、ｎ型半導体層１２ｎの全部を除去して成長基板１１を露出させてもよい。

次に、凹部１２ｂの底面にパッド電極であるｎ側電極１３ｎを形成する。また、ｐ型半導体層１２ｐ及び活性層１２ａを有する発光領域となる領域には、ｐ型半導体層１２ｐの上面の略全体を覆う全面電極１３ａを形成すると共に、全面電極１３ａの上面の一部にパッド電極であるｐ側電極１３ｐを形成する。更に、ウエハの表面全体に、例えば、スパッタリングなどによって保護膜１４（例えば絶縁性のＳｉＯ_２膜）を形成する。

以上のプロセスを経ることによって、ウエハ状態の発光素子１０が得られる。

次に、ダイシング法またはスクライブ法などにより、ウエハ状態の発光素子１０を分割領域で割断することによって各発光素子１０が個片化されたＬＥＤチップを作製する。なお、ウエハを割断する前に、成長基板１１の裏面に研磨処理を施して薄肉化させてもよい。薄肉化によって、容易に割断することができるからである。また、薄肉化のための研磨を発光素子１０の平坦化工程Ｓ１３として行ってもよい。

個片化された発光素子１０は、表面に粘着シートが設けられた平板状の治具基板（不図示）上に２次元に配列してよい。ここで、発光素子１０は、光学部材２０との接合面となる成長基板１１の第２主面側を上面として、治具基板上に配列する。

（光学部材準備工程）
光学部材準備工程Ｓ１２は、光学部材２０を準備・作製する工程である。光学部材２０がサファイアから成る板状部材である場合、かかる板状部材として、上述した発光素子準備工程Ｓ１１で用いた成長基板１１と同じサファイア基板を用いてよく、あるいは、それから厚さまたはサイズなどを変更したウエハ状態のサファイア基板を用いてもよい。また、所定厚さとなるように、ウエハ状態のサファイア基板の裏面に研磨処理を施してもよい。

なお、発光素子準備工程Ｓ１１と光学部材準備工程Ｓ１２とはいずれを先に実施してよい。あるいは別法にて、発光素子準備工程Ｓ１１とを光学部材準備工程Ｓ１２とを実質的に並行に実施してもよい。

（平坦化工程）
平坦化工程Ｓ１３は、発光素子準備工程Ｓ１１で得られた発光素子１０、および、光学部材準備工程Ｓ１２で得られた光学部材２０に対して、それら接合面が所定の表面粗さとなるように平坦化する工程である。

本発明の製造方法の工程（ｉｉ）においては、接合面の表面粗さは良好な接合を得るために比較的重要であり、それゆえ、接合面が算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）として１ｎｍ以下となるように平坦化することが好ましい。このような平滑性の高い接合面を得るための平坦化方法として、例えばＣＭＰ（化学機械的研磨）法を利用してよい。

発光素子１０の接合面の平坦化は、発光素子準備工程Ｓ１１の一工程として行ってもよい。例えば、成長基板１１の第２主面を発光素子１０の接合面とする場合は、ウエハ状態の発光素子１０をダイシングする前に、成長基板１１を研磨して薄肉化する際の工程として平坦化処理を行ってもよく、あるいは、薄肉化の工程に引き続いて平坦化処理を行ってもよい。同様にして、光学部材２０の接合面の平坦化についても、光学部材準備工程Ｓ１２の一工程として行ってもよい。

更にいえば、発光素子１０の接合面および／または光学部材２０の接合面が十分な平滑性を予め有する場合には、かかる接合面についての平坦化工程Ｓ１３は省略してもよい。

（水酸基形成工程）
次いで、工程（ｉ）として、水酸基形成工程Ｓ１４を実施する。かかる水酸基形成工程Ｓ１４では、発光素子１０の接合面および光学部材２０の接合面のそれぞれに水酸基を導入する。

本実施態様では、発光素子１０および光学部材２０の両方の接合面にＡＬＤ法を利用し
て、水酸基膜、即ち、「水酸基で終端された膜」を形成する。かかる水酸基形成工程Ｓ１４の詳細については後述する。

（冷却工程）
次いで、冷却工程Ｓ１５において、ＡＬＤ法による水酸基形成工程Ｓ１４で加熱された発光素子１０および光学部材２０を冷却する。好ましくは水酸基形成工程Ｓ１４における処理温度よりも低い温度にまで、より好ましくは常温にまで発光素子１０および光学部材２０を冷却する。かかる冷却工程Ｓ１５は、水酸基形成工程Ｓ１４を行うための反応容器から発光素子１０および光学部材２０を取り出し、常温下の室内に放置して放冷に付すことによって行ってよい。

（接合工程）
次いで、工程（ｉｉ）として接合工程Ｓ１６を実施する。かかる接合工程Ｓ１６では、冷却工程Ｓ１５によって常温にまで冷却された発光素子１０および光学部材２０の接合面を互いに対向させ、それら接合面を接触させる。つまり、常温接触処理によって工程（ｉｉ）の接合を行う。特定の理論に拘束されるわけではないが、かかる常温接触処理によって、互いの接合面に形成された水酸基間に水素結合が生じ、それによって、発光素子１０と光学部材２０とが接合する。上述したように、本発明では、原子層堆積法に起因して水酸基膜がその表面にてより均一に分布した水酸基を備えるので、仮にかかる水素結合であっても、発光素子１０と光学部材２０とが好適に接合され得る。

接合面をより良好に接触させるために、発光素子１０および光学部材２０間を加圧してもよい。つまり、発光素子１０および光学部材２０の接合面が互いに圧接されるように発光素子１０および光学部材２０を接合処理に付してよい。

（個片化工程）
次いで、個片化工程Ｓ１７を実施する。つまり、ダイシング法またはスクライブ法などにより、ウエハ状態の光学部材２０を発光素子１０の配列の間隙で割断する。これにより、発光素子１０と光学部材２０とが接合した発光装置１（図１（ａ）参照）が個片化される。

（実装工程）
次いで、実装工程Ｓ１８において、個片化された発光装置１を実装基板３０へとフェイスダウン実装する。この際、発光装置１のｎ側電極１３ｎの電気接続は実装基板３０の配線用電極３２ｎおよびバンプ３３ｎを介してなされると共に、発光装置１のｐ側電極１３ｐの電気接続は、実装基板３０の配線用電極３２ｐおよびバンプ３３ｐを介してなされる。

（封止工程）
次いで、封止工程Ｓ１９において、実装基板３０に実装された発光装置１の外周を封止部材４０で封止する。封止部材４０としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料、ガラスなどの無機材料などを適宜に用いることができる。封止方法は特に限定されるものではないが、例えば、金型を用いた圧縮成形法やトランスファー成形法を利用してよい。また、実装基板３０の外縁に土手を設け、適度な粘性を有する封止部材４０の材料を滴下するポッティング法を用いて封止処理を行ってもよい。

封止部材４０は、発光装置１が発する光に対して透光性を有することが好ましいが、光拡散部材、熱伝導部材、発光波長を変換するための蛍光体部材などの機能を兼ね備えるものであってもよい。

以上の工程により、図１（ｂ）に示されるパッケージ形態の発光装置１Ａが完成する。

ここで、図５を参照して（適宜図１、図３および図４をも参照して）、工程（ｉ）として実施する水酸基形成工程Ｓ１４（即ち、水酸基膜形成工程）について詳述する。

図５に示すように水酸基形成工程は、プラズマ処理工程Ｓ１０１と、水処理工程Ｓ１０２と、プリベーク工程Ｓ１０３と、試料設置工程Ｓ１０４と、成膜前保管工程Ｓ１０５と、第１原料ガス供給工程Ｓ１０６と、第１排気工程Ｓ１０７と、第２原料ガス供給工程Ｓ１０８と、第２排気工程Ｓ１０９とを含んでいる。第１原料ガス供給工程Ｓ１０６から第２排気工程Ｓ１０９までは、所定回数繰り返し行われる。

（プラズマ処理工程）
まず、プラズマ処理工程Ｓ１０１において、発光素子１０の接合面である成長基板１１の第２主面および光学部材２０の接合面に対してプラズマ処理を施す。プラズマ処理に用いるプラズマ種としては、アルゴン・プラズマ、酸素プラズマおよび／または窒素プラズマなどを適宜用いることができる。プラズマ処理は、接合面に付着している油膜などの汚れや、その他の不要元素を除去するとともに、表面を改質して、次工程の水接触で接合面に水酸基を付与しやすくするための処理である。

なお、処理対象となる成長基板１１および光学部材２０の温度は、これらの材質に応じて適宜設定してよい。典型的には、温度が低すぎると、表層の膜中に水酸基が残存しやすくなる。よって、例えば部材の材質がＡｌ_２Ｏ_３の場合では、８０〜２５０℃の温度条件にすることが好ましく、より好ましくは約１８０℃の温度条件にする。

また、発光素子１０を樹脂材料を用いたパッケージに実装した後に光学部材２０を接合する場合、パッケージの樹脂材料や複数のパッケージを配列するためのシートの耐熱性などを考慮することが好ましい。例えば、処理温度を１００℃程度の低温とすることが好ましい。更には、発光素子１０の反射材料としてＡｇを用いる場合も、熱によるＡｇの凝集を抑制するために、処理温度を１００℃程度にすることが好ましい。

（水処理工程）
次いで、水処理工程Ｓ１０２として、プラズマ処理された接合面を、ディッピングや噴霧などにより水洗浄する。即ち、接合面を水に晒すことにより親水化させる。これにより、接合面に水酸基が付与され、ＡＬＤ法の成膜プロセスのための初期状態が準備される。

なお、水処理工程Ｓ１０２は省略してもよい。その場合は、最初に第２原料ガスとしての水を気体状態で供給することによって、接合面に水酸基を形成する。

（プリベーク工程）
次いで、プリベーク工程Ｓ１０３として、発光素子１０および光学部材２０の接合面を、オーブンを用いて加熱するベーキング処理を行う。本実施態様では、ＴＭＡを第１原料ガスとし、水蒸気を第２原料ガスとして用いることによって、「終端が水酸基となる膜」を形成する。良好に成膜を行うためには、成膜前の接合面に吸着している余剰な水分などをできる限り蒸発除去することが好ましい。

ベーキング処理は、例えば、試料である発光素子１０および光学部材２０を約１２０℃のオーブンで２時間程度加熱することで行ってよい。

（試料設置工程）
次いで、試料設置工程Ｓ１０４として、水酸基膜の成膜を行うために、試料を反応容器（不図示）に投入する。この反応容器には、第１原料ガス供給ライン、第２原料ガス供給ライン、窒素ガス供給ラインおよび真空ライン（何れも不図示）などが接続されている。

（成膜前保管工程）
次いで、成膜前保管工程Ｓ１０５として、試料を保管した反応容器内を、例えばロータリーポンプが接続された真空ラインを介して低圧状態にし、反応容器内の状態を安定化させる。また、この際、反応容器内に窒素ガスを導入し、空気などの不要物を反応容器から排気する。

反応容器内の圧力は、例えば、０．１〜１０ｔｏｒｒ（１３３〜１３３３２Ｐａ）程度であってよく、窒素ガスの流量は２０ｓｃｃｍ（３３×１０^−３Ｐａ・ｍ^３／ｓ）程度であってよい。安定化のためにかかる条件を１０分間程度維持することが好ましい。

反応容器内の温度は、例えば１００℃程度としてよい。以降の成膜プロセスでは、所定温度を維持するのが一般的であるものの、これに限定されず、途中で温度を変更してもよい。

なお、成膜プロセスの温度は、適宜に設定することができ、発光素子１０および光学部材２０の耐熱性を考慮して５０〜５００℃程度に設定することが好ましい。例えば、発光素子１０または光学部材２０が比較的耐熱性の低い窒化物蛍光体（例えば、ＣａＳｉＡｌＮ_３：Ｅｕを基本組成とするＣＡＳＮや、更にＳｒを多く含有するＳＣＡＳＮ）などを含有する場合は、１００〜２００℃とすることが更に好ましい。

（第１原料ガス供給工程）
次いで、第１原料ガス供給工程Ｓ１０６として、ＴＭＡを反応容器に導入する。ＴＭＡは、第１原料ガスとして常温の蒸気として導入する。ＴＭＡを導入後、導入したＴＭＡが試料の全面に行き渡るまで所定の時間待機して、試料の全面で反応させる。なお、第１原料ガス供給工程Ｓ１０６の所要時間に対して、ＴＭＡの蒸気は例えば０．００１〜１秒などの短時間で反応容器に導入する。

このような原料の導入時間などは試料の表面積、装置の体積、単位時間当たりの原料供給量に応じて決定してよい。ＴＭＡを導入後は、反応に必要な十分な時間をかけることが好ましい。

（第１排気工程）
次いで、第１排気工程Ｓ１０７を実施する。具体的には、反応容器と真空ラインとを連通させると共に、窒素ガスを導入し、反応に寄与しなかった過剰のＴＭＡおよび副生成物を反応容器から排気する。なお、本工程における副生成物とはメタンガスである。

（第２原料ガス供給工程）
次いで、第２原料ガス供給工程Ｓ１０８として、水（Ｈ_２Ｏ）を反応容器に導入する。水は、常温の蒸気として気体状態で導入する。水導入後、導入した水が試料の全面に行き渡るまで、所定の時間待機する。なお、水の導入は、ＴＭＡの導入と同様に行うことができる。

第２原料ガスの導入時間も試料の表面積、装置の体積、単位時間当たりの原料供給量に応じて決定してよい。原料の水を導入した後は、反応に必要な十分な時間をかけることが好ましい。

（第２排気工程）
次いで、第２排気工程Ｓ１０９を実施する。具体的には、反応容器と真空ラインとを連通させると共に、窒素ガスを導入し、反応に寄与しなかった過剰の水および副生成物を反応容器から排気する。

本実施形態における成膜工程は、第１原料ガス供給工程Ｓ１０６から第２排気工程Ｓ１０９を成膜の基本サイクルとして、所定の回数のサイクルを繰り返してよい。そのために、第２排気工程Ｓ１０９の終了後に、このサイクルを所定回数行ったかを判定し（ステップＳ１１０）、所定回数を終了していない場合は（ステップＳ１１０で“Ｎｏ”の場合）、第１原料ガス供給工程Ｓ１０６へと戻り、サイクルを繰り返す。一方、所定回数を終了した場合は（ステップＳ１１０で“Ｙｅｓ”の場合）、水酸基形成工程（Ｓ１４）を終了する。

以上説明したように、ＡＬＤ法によれば、成膜の基本サイクルを１回行うことで、接合面にＡｌ_２Ｏ_３膜を原子層レベルを単位として積層することができる。このため、実行するサイクル数に応じて、成膜の厚さを自在に制御できる。かかる膜は、原子層レベルを単位として積層されるため、ピンホールの極めて少ない緻密、かつより均一厚さの膜となり得る。

また、表面に水酸基をより均一に成膜することができるので、接合工程では、加熱処理を施さずとも所望の接合強度を得ることができる。

尚、水酸基を形成した後の接合工程Ｓ１６は、大気中で実施することができる。また、接合工程Ｓ１６は、ＡＬＤにおける処理温度よりも低い温度で、好ましくは常温で行うので、ＡＬＤ処理直後の高温環境を維持することなく接合できる。更にいえば、ＡＬＤ法で得られた水酸基膜面を接合面とするため、接合する材質に依らず接合することができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。この点、特許請求の範囲の記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

例えば、発光素子および光学部材に特に悪影響を及ぼさないのであれば、工程（ｉｉ）の接合処理の後、必要に応じて熱処理を付加してもよい。かかる場合、より強固な接合を得ることが期待できる。

また、上述で説明した態様では、ＡＬＤ法による成膜は、２種の原料を交互に接合面に供給するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、一方の原料（例えば、酸素）を常時供給し、他方の原料（例えば、ＴＭＡ）の供給とプラズマ処理とを交互に行うことで、成膜プロセスを制御することもできる。また、このＡＬＤ法の一方式において、他方の原料の供給とプラズマ処理との間に、副生成物や未反応の他方の原料の排気（パージ）を行うようにしてもよい。排気は、例えば、該ＡＬＤ法による反応に不活性なガス流（例えば、窒素や希ガス）の導入、および／または、真空吸引によって行うことができる。

更にいえば、他の方式のＡＬＤ法を用いた成膜により、接合面に水酸基を形成するようにしてもよい。

本発明の製造方法に関連する接合性について確認試験を行った。

＜接合評価＞
本実施例では、発光素子に相当する部材として、３インチのサファイアウエハを用いた。また、光学部材に相当する部材として、同サイズのサファイアウエハ及び直径３ｍｍのサファイアレンズを用いた。また、ＴＭＡ及び水を原料として、ＡＬＤ法により１サイクルの成膜プロセスを実施して、各部材の接合面に水酸基を形成した。ＡＬＤ法による成膜時の部材温度は約１００℃とした。また、ＡＬＤ法による成膜後に室温にまで冷却してから接合を行った。つまり、常温接触処理によって接合を実施した。

ＡＬＤ法による成膜を行うことで、サファイアウエハ同士の組み合わせ及びサファイアウエハとサファイアレンズとの組み合わせは、何れも良好に接合されることが確認できた。

＜発光装置の作製＞
本発明の製造方法に従って、図１（ｂ）に示すような構成を有する発光装置を作製した。

フェイスダウン実装型のＬＥＤチップ（発光素子１０）の厚さを増し、光伝播層を拡大するために、ＬＥＤチップの基板であるサファイア基板に対して、平板状のサファイアからなる構造体（光学部材２０）を接合した。

（手順１）
チップ化したＬＥＤを、チップ仮配列用の治具基板上に、サファイア基板を上向きにして配列した。なお、接合面は、Ｒａが１ｎｍ以下の表面粗さとなるようにＣＭＰ法により研磨した。

（手順２）
構造体として、サファイアからなる平板を準備した。なお、接合面は、算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下の表面粗さとなるようにＣＭＰ法により研磨した。

（手順３）
ＬＥＤチップ及び構造体をＡＬＤ装置に投入し、少なくとも１サイクルの成膜を実施した。

（手順４）
ＡＤＬ装置からＬＥＤチップ及び構造体を取り出し、室温まで放冷した。

（手順５）
治具基板上に配列したＬＥＤチップのサファイア面と、平板であるサファイアの接合面とを対向させ、両面を常温下で接合させた。接合の際、プレス装置を用いて均一に加重をかけた。

（手順６）
サファイア平板に接合されたＬＥＤチップから治具基板を剥離した。

（手順７）
サファイア平板を、配列しているＬＥＤチップの間で割断した。これによって、サファイアからなる構造体が接合されたＬＥＤチップを得ることができた。

（手順８）
サファイアからなる構造体が接合されたＬＥＤチップを実装基板にフェイスダウン実装し、更に樹脂モールドを行ってＬＥＤチップを封止した。

以上の手順を経ることによって、パッケージ形態の発光装置を得ることができた。

本発明は、高効率ＬＥＤ、紫外光を発するＬＥＤなどを備えた発光装置の製造方法に適用することができ、かかる発光装置は、照明装置、殺菌装置、自動車用ヘッドライト、ディスプレイ、サイン広告の機器などに用いることができる。

関連出願の相互参照

本出願は、日本国特許出願第２０１３−０９５５０３号（出願日：２０１３年４月３０日、発明の名称「発光装置の製造方法」）に基づくパリ条約上の優先権を主張する。当該出願に開示された内容は全て、この引用により、本明細書に含まれるとする。

Claims (12)

1. 発光素子および光学部材を有して成る発光装置の製造方法であって、
   （ｉ）原子層堆積法によって前記発光素子および前記光学部材のそれぞれの接合面に水酸基膜を形成する工程、ならびに
   （ｉｉ）前記水酸基膜が形成された前記接合面を互いに接合させる工程
   を含んで成り、
   前記工程（ｉ）では、少なくとも第１原料ガスおよび第２原料ガスを前記接合面に対して順次供給するサブ工程を少なくとも１回繰り返し、
   前記工程（ｉ）と前記工程（ｉｉ）との間において、前記発光素子および前記光学部材を常温まで冷却し、
   前記工程（ｉｉ）では、加熱処理せずに前記接合を実施し、前記工程（ｉｉ）の前記接合の後においても該加熱処理を実施せず、
   前記工程（ｉ）の前記原子層堆積法に先立って、前記発光素子および前記光学部材の少なくとも一方の前記接合面をプラズマ処理に付して水に晒す、ことを特徴とする、発光装置の製造方法。
2. 前記発光素子および前記光学部材の前記接合面を常温下で互いに接触させて接合させる常温接触処理によって、前記工程（ｉｉ）の前記接合を行うことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置の製造方法。
3. 前記第１原料ガスとして、前記接合面に予め導入された水酸基に対して反応性を呈するガスを用いる一方、
   前記第２原料ガスとして、前記接合面の前記水酸基と反応した前記第１原料ガスの官能基に対して置換反応性を呈するガスを用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
4. 前記工程（ｉ）の前記水酸基膜として厚さ１〜５ｎｍの膜を形成することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
5. 前記光学部材が透光性を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
6. 前記第１原料ガスとして、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）、ＴＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン）、ＴＥＭＡＨ（テトラキスエチルメチルアミノハフニウム）、ＴＥＭＡＺ（テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム）およびＴＤＭＡＴ（テトラキスジメチルアミノチタン）から成る群から選択される少なくとも１種を気体状態で用いることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
7. 前記第２原料ガスとして、水、過酸化水素およびオゾンから成る群から選択される少なくとも１種を気体状態で用いることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
8. 前記第１原料ガスとして前記ＴＭＡを用いる一方、前記第２原料ガスとして前記水を用いることを特徴とする、請求項６に従属する請求項７に記載の発光装置の製造方法。
9. 前記工程（ｉ）に先立って、前記発光素子および前記光学部材の少なくとも一方の前記接合面に対して平坦化処理を施すことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
10. 前記接合面の算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下となるように前記平坦化処理を施すことを特徴とする、請求項９に記載の発光装置の製造方法。
11. 前記発光素子は、サファイア基板を備えた半導体層から構成され、該サファイア基板が前記接合面を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
12. 前記光学部材は、前記発光素子が発光する光の波長と異なる波長の光へと変換する波長変換部材となっていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の発光装置の製造方法。

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