TWI559579B - Light emitting device - Google Patents

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TWI559579B
TWI559579B TW103129376A TW103129376A TWI559579B TW I559579 B TWI559579 B TW I559579B TW 103129376 A TW103129376 A TW 103129376A TW 103129376 A TW103129376 A TW 103129376A TW I559579 B TWI559579 B TW I559579B
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Miyuki Shimojuku
Hideto Furuyama
Akihiro Kojima
Masanobu Ando
Yosuke Akimoto
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Toshiba Kk
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Description

發光裝置
實施形態係有關發光裝置。
組合發光二極體等之發光體，和以從發光體所放射的光加以激發，放射與激發光不同波長的光之螢光體的發光裝置之開發則進展著。在此等發光裝置中，例如，經由組合藍色發光二極體，和YAG螢光體之時，可實現白色光源者。另一方面，白色光源係使用於各種用途，要求有對於各用途不同之演色性。因此，對於發光色之控制性優越，且生產性高之發光裝置則作為必要。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-105951號公報
實施形態係提供對於發光色之控制性優越，生產性高之發光裝置。
實施形態係提供：具備對於360nm~470nm之波長範圍具有發光光譜之峰值波長的發光體，和經由前述發光體之放射光而激發之第1螢光體，其中，由化學式Ca8-xEuxMg1-yMny(SiO4)4Cl2(0<x≦8、0≦y≦1)所表示之第1螢光體的發光裝置。
另外，實施形態係提供：具備發光光譜之峰值波長則較360nm為短之發光體，和經由前述發光體之放射光而激發之第1螢光體，其中，由化學式Ca8-xEuxMg1-yMny(SiO4)4Cl2(0<x≦8、0≦y≦1)所表示，發光光譜的峰值波長位於500nm~555nm之波長範圍的第1螢光體，和經由前述發光體之放射光而激發，發光光譜的峰值波長則較555nm為長之第2螢光體之發光裝置。
另外，實施形態係提供：具備持有第1面，和與前述第1面相反側之第2面，於前述第1面側，未包含基板之層積體，其中，具有發光層之層積體，和加以設置於層積體之p接觸電極及n接觸電極，和加以設置於前述第2面側，具有可外部連接之端部之 同時，加以連接於前述p接觸電極之p側導出電極，和加以設置於前述第2面側，具有可外部連接之端部之同時，加以連接於前述n接觸電極之n側導出電極，和加以設置於前述p側導出電極與前述n側導出電極之間的絕緣膜，和於前述層積體之前述第1面側，未藉由基板而加以設置於與前述層積體之間之螢光體層，前述螢光體層係包含由化學式Ca8-xEuxMg1-yMny(SiO4)4Cl2(0<x≦8、0≦y≦1)所表示之螢光體之發光裝置。
如根據此等實施形態，可提供對於發光色之控制性優越，生產性高之發光裝置。
1、2、3‧‧‧發光裝置
10‧‧‧基板
11‧‧‧n形半導體層
12‧‧‧p形半導體層
13‧‧‧發光層
15‧‧‧層積體
15a‧‧‧第1面(發光面)
15b‧‧‧第2面
15c‧‧‧側面
16‧‧‧p接觸電極
17‧‧‧n接觸電極
18，19‧‧‧絕緣膜
18a，18b‧‧‧開口
21‧‧‧p側配線層
22‧‧‧n側配線層
23‧‧‧p側金屬柱
23a，23b‧‧‧p側外部端子
24‧‧‧n側金屬柱
24a，24b‧‧‧n側外部端子
25‧‧‧樹脂層
25b‧‧‧第3面
30，130‧‧‧螢光層
130a‧‧‧上面
30b，130b‧‧‧側面
31，33‧‧‧螢光體
30‧‧‧結合材
41‧‧‧p側導出電極
43‧‧‧n側導出電極
51‧‧‧金屬膜
60‧‧‧基底金屬膜
61‧‧‧鋁膜
62‧‧‧鈦膜
63‧‧‧銅膜
90‧‧‧溝
91，92‧‧‧光阻光罩
100‧‧‧支持體
115‧‧‧半導體層
301‧‧‧安裝面
302‧‧‧墊片
310‧‧‧基板
圖1係顯示有關第1實施形態之發光裝置之模式剖面圖。
圖2係顯示有關第1實施形態之螢光體之特性的圖表。
圖3係顯示有關第1實施形態之螢光體之另外特性的圖表。
圖4係顯示有關第1實施形態之另外螢光體之特性的圖表。
圖5係顯示有關第1實施形態之發光裝置的發光光譜 的圖表。
圖6係顯示有關第1實施形態之發光裝置之製造過程之模式剖面圖。
圖7係顯示持續圖6之製造過程之模式剖面圖。
圖8係顯示持續圖7之製造過程之模式剖面圖。
圖9係顯示持續圖8之製造過程之模式剖面圖。
圖10係顯示持續圖9之製造過程之模式剖面圖。
圖11係顯示持續圖10之製造過程之模式剖面圖。
圖12係顯示持續圖11之製造過程之模式剖面圖。
圖13係顯示有關第2實施形態之發光裝置之模式剖面圖。
圖14係顯示有關第2實施形態之變形例的發光裝置之模式剖面圖。
圖15係顯示有關第1實施形態之發光裝置之另外的發光光譜的圖表。
以下，對於實施形態，參照圖面加以說明。對於圖面中的同一部分，係附上同一號碼而其詳細說明係適宜省略，對於不同之部分加以說明。然而，圖面係模式性或概念性者，各部分之厚度與寬度的關係，部分間的尺寸比率等係未必限定與現實之構成相同。另外，即使表示相同的部分情況，亦有經由圖面而相互尺寸或比率不同而表示之情況。
[第1實施形態]
圖1係顯示有關第1實施形態之發光裝置1的模式剖面圖。
發光裝置1係具備：層積體15，和加以設置於其發光面15a上之螢光層30。
層積體15係例如，包含n型半導體層11，和p型半導體層12，和發光層13，作為釋放發光層13之發光的發光體而發揮機能。發光層13係加以設置於n型半導體層11，和p型半導體層12之間。
對於與層積體15之發光面15a相反側的面上，係加以設置有樹脂層25，和p側導出電極41，和n側導出電極43。p側導出電極41係呈貫通樹脂層25地加以設置，加以電性連接於p形半導體層11。n側導出電極43係呈貫通樹脂層25地加以設置，加以電性連接於n形半導體層12。
對於層積體15係由電壓施加於p側導出電極41與n側導出電極43者而加以供給電流。經由此電流，發光層13則發光，此光則從層積體15加以放射至外部。
螢光層30係例如，樹脂層，包含第1螢光體(以下，螢光體31)。第1螢光體係經由層積體15之放射光而加以激發，釋放與發光層13之發光波長不同之波長的光。
發光裝置1係釋放混合通過螢光層30而加以 釋放至外部的層積體15之放射光，和螢光體31之放射光的光。
接著，參照圖2~圖4，說明螢光體31之特性。
圖2(a)及(b)係表示有關第1實施形態之螢光體31之特性的圖表。
圖2(a)係螢光體31之發光光譜。橫軸係發光波長，縱軸係發光強度(任意單位)。
圖2(b)係螢光體31之激發光譜。橫軸係激發光波長，縱軸係激發光的相對吸收率。
圖3係比較螢光體31與YAG螢光體之發光光譜的圖表。橫軸係發光光波長，縱軸係相對發光強度。
螢光體31係由化學式：Ca8-xEuxMg1-yMny(SiO4)4Cl2(0<x≦8、0≦y≦1)所表示，添加Eu於鈣鎂矽酸鹽之構成，然而，錳(Mn)的比率y係0≦y≦0.2為佳(以下，記述為CMS螢光體)。
圖2(a)係表示銪(Eu)的含有量為不同之複數之CMS螢光體的發光光譜。
圖2(a)中所示之CMS螢光體的化學式，和對應於其組成之發光峰值之波長係如以下。
CMS1：Ca7.8Eu0.2Mg(SiO4)4Cl2、λ p=508.6nm
CMS2：Ca7.6Eu0.4Mg(SiO4)4Cl2、λ p=512.3nm
CMS3：Ca7.4Eu0.6Mg(SiO4)4Cl2、λ p=519.7nm
CMS4：Ca7.2Eu0.8Mg(SiO4)4Cl2、λ p=524.6nm
CMS螢光體係伴隨著其組成中的銪(Eu)的比率增加，而發光峰值波長λ p則位移至長波用側。
圖2(b)係表示CMS螢光體之激發光吸收特性(波長依存性)。為了做比較，亦顯示YAG螢光體之激發光吸收特性。
CMS螢光體係吸收波長480nm以下的光，特別是對於上述組成的範圍，係大約從450nm以下至370nm，激發光的吸收率則增加，可放射490nm~650nm之波長範圍的螢光者。另外，CMS螢光體係本身吸收少之故而成為高效率之螢光體。另外，如圖3所示，在CMS螢光體之發光峰值之強度係可為YAG螢光體之2倍以上。
更且，CMS螢光體係與YAG螢光體之激發光吸收特性做比較時，對於激發光的波長而言之吸收率的變化為小。特別是，在460nm以下之波長範圍的吸收率之變動為小之情況係顯著之特徵，在此範圍中，對於激發波長之變動而言之發光強度變化為小。
圖4係顯示有關第1實施形態之另外螢光體31之特性的圖表。
圖4所示之螢光體31係將其組成中的鎂(Mg)之一部分，置換為錳(Mn)之CMS螢光體。圖4中所示之CMS5~8的化學式，和對應於各組成之發光峰值之波長係如以下。
CMS5：Ca7.8Eu0.2Mg0.98Mn0.02(SiO4)4Cl2、λ p=507.4nm
CMS6：Ca7.8Eu0.2Mg0.95Mn0.05(SiO4)4Cl2、λ p=508.6nm
CMS7：Ca7.8Eu0.2Mg0.9Mn0.1(SiO4)4Cl2、λ p=546.7nm
CMS8：Ca7.8Eu0.2Mg0.8Mn0.2(SiO4)4Cl2、λ p=548nm
如此，CMS螢光體係即使將鎂(Mg)之一部分，置換為錳(Mn)，亦可使其發光峰值波長變化。
如上述，螢光體31係例如，吸收波長450nm的激發光，對於500nm~555nm之波長範圍，放射具有強度峰值之螢光。光波長555nm係人的視感度成為最大之波長，而螢光體31係於較視感度成為最大之光波長為短波長側，具有發光峰值。
如前述，本申請發明者係發現由化學式：Ca8-xEuxMg1-yMny(SiO4)4Cl2(0<x≦8、0≦y≦1)所示之CMS螢光體之吸收率的變動則在460nm以下之波長範圍為極小之情況，經由作為螢光體31而使用此CMS螢光體之時，發現在460nm以下之波長範圍，可抑制因激發光波長之變動引起之發光強度變動的情況。此係意味在組合螢光體31和藍色發光二極體之發光裝置1中，可得到吸收在製造過程中之藍色發光二極體之發光波長不均而安定化之發光強度者。即，經由此，可使發光裝置之生產性或製造產率提升者。作為藍色發光二極體之發光波長係例如，從經由InxGa1-xN(0≦x≦1)之可高效率發光的最短波長(365nm)至可吸收CMS螢光體之470nm之範圍為佳，當亦考慮低溫動作時，使用360nm~470nm之藍色發 光二極體之情況，則作為高效率發光裝置為佳。
接著，參照圖5~圖12，參照圖15，對於發光裝置1之構造及製造方法加以詳細說明。
圖5(a)係例示有關第1實施形態之發光裝置1的發光光譜之圖表。在此例中，層積體15係對於波長450nm具有發光峰值之藍色發光二極體。另外，螢光層30係加上於前述之螢光體31，而包含經由層積體15之放射光，及根據情況，經由一部份螢光體31之螢光而加以激發之第2螢光體(以下，螢光體33)。螢光體33係放射對於較螢光體31之發光峰值波長為長波長具有發光峰值的光。經由此，可實現任意之色溫度的白色光源者。
在圖5(a)所示的例中之螢光體33係，例如，作為對於波長580~600nm具有發光峰值之橙色螢光體。在圖5(a)所示之發光光譜中，激發光之藍色光的其他，於視感度之峰值波長555nm的兩側，配置有經由螢光體31之藍綠光及經由螢光體33之橙色的發光峰值。其結果，如圖5(b)所示，對於555nm具有峰值之視感度曲線(≒同色曲線y)而言，由從視感度峰值之兩側進入至視感度曲線內之峰值成分，確保明亮度，由具有接近於較視感度曲線具有寬頻帶寬之太陽光光譜(演色指數Ra=100)比較寬頻帶之發光光譜者，可確保高演色性。經由此，比較於對於以往一般所使用之綠~黃色具有發光峰值之螢光體，高效率性與高演色性的並存則變為容易。另 外，由組合CMS螢光體之螢光效率高之發光峰值波長(508~520nm)和橙色螢光體之峰值波長(580~600nm)者，不僅容易確保上述之高亮度，高演色特性，而CMS螢光體之高效率發光峰值波長(508~520nm)則位置於同色函數x之峰值的波谷間，而在調整白色光之色度(xy座標)位置時，有著即使調整CMS螢光體而調整貢獻於亮度之y成分，亦未對於x成分有影響之特徵，亦具有光譜設計之自由度高之特徵。
在對於以往一般所使用之綠~黃色具有發光峰值之螢光體中，發光峰值則位置於同色曲線y的峰值，當調整亮度(y成分)時，x成分亦產生變動，而色度與亮度之調整自由度為少。因此，在對於綠~黃色具有發光峰值之螢光體中，係有保持色度之同時，提升亮度之情況未必並存之問題。另外，在使用以往的螢光體之白色光光譜中，為了提高演色性，未參與於亮度之同色曲線y(≒視感度曲線)之範圍外的峰值成分多之紅色光作為必要，但使用CMS螢光體之情況，可保持高演色性的同時，可將螢光波長的大部分作為視感度高之光譜分布者。隨之，在使用CMS螢光體之發光裝置中，可得到高演色性且高效率之發光裝置者。
如此，由使用CMS螢光體者，確保同色曲線y(≒視感度曲線)之積分量之同時，可與同色曲線x略獨立地調整同色曲線y之積分量，可提高保持亮度與演色性而做色度的調整，即，成為可以高亮度，高演色，比較 自由地調整色度。經由此，可得到高亮度，高演色之白色光源。
實施形態係並不限定於具有圖5所示之發光光譜的發光裝置1，而作為螢光體33，使用以下例示之紅色螢光體，黃色螢光體，或綠色螢光體，而亦可使用此等之複合體。
橙色乃至紅色螢光體係例如，可含有氮化物系螢光體CaAlSiN3：Eu、(Ba,Sr)3SiO5：Eu螢光體、(Ba,Sr)3(Si,Ge)O5：Eu螢光體或者與其Al之固溶體，以及氮化矽系螢光體之至少任一者。
例如，經由使(Ba,Sr)3SiO5：Eu或(Ba,Sr)3(Si,Ge)O5：Eu之單一相結晶，和CMS螢光體，含有於螢光體層30之時，可以高亮度實現演色性高之發光裝置1者。
另外，可使用由化學式(Sr1-x-yBayEux)3(Si1-zGez)5(0<x≦0.1、0≦y≦1、0≦z≦0.1)所表示之鍶矽酸鹽系螢光體者。具體而言，可例示對於波長580nm具有發光光譜之峰值(Sr0.97Eu0.03)3Si5、或對於波長600nm具有發光光譜之峰值(Sr0.845Ba0.125Eu0.030)3Si5。
上述之鍶矽酸鹽系螢光體係未吸收CMS螢光體的發光。隨之，較使用吸收CMS螢光體之發光的氮化物螢光體CaAlSiN3：Eu之情況，可實現發光效率及演色性高的光源。
圖15係顯示使用鍶矽酸鹽系螢光體和CMS螢光體之 發光裝置1的發光光譜EB之圖表。對於圖15中，係同時顯示有關使用YAG螢光體的比較例之發光裝置之發光光譜CE，及暗處視之視感度曲線yd。
圖15中顯示之發光光譜EB係包含波長450nm之藍色光，對於波長512nm具有峰值之CMS螢光體之發光，及對於波長580nm具有峰值之鍶矽酸鹽系螢光體的發光。具有發光光譜EB之發光裝置1的Ra係90。發光光譜CE係包含波長450nm之藍色光，和對於波長530nm~620nm之範圍具有寬頻帶之峰值之YAG螢光體之發光。具有發光光譜CE之發光裝置的Ra係80。即，組合鍶矽酸鹽系螢光體，和CMS螢光體之發光裝置1者，演色性則較使用YAG螢光體之發光裝置為高。
另外，圖15所示之視感度曲線yd，係對於波長507nm具有視感度的峰值。並且，CMS螢光體之發光峰值係位置於視感度曲線yd之峰值附近。即，經由使用CMS螢光體之時，可實現在暗視野感覺明亮之發光裝置者。如此之發光裝置係例如，對於街燈或隧道內之照明為有利。
氮化矽系螢光體係例如，由化學式：(M1-x,Rx)a1AlSib1Oc1Nd1所表示。在此，M係除了Si及Al之至少1種的金屬元素，而Ca或Sr之至少一方為佳。R係發光中心元素，例如，Eu為佳。x、a1、b1、c1、d1係滿足以下的關係。
0<x≦1、0.6<a1<0.95、 2<b1<3.9、0.25<c1<0.45、4<d1<5.7
橙色乃至紅色螢光體係不限於上述的例，例如，亦可使用CaS：Eu2+、LiEuW2O8、SrO：Eu2+、3.5Mg．0.5MgF2．Ge2：Mn等。
黃色螢光體係例如，可含有YAG螢光體，矽酸鹽系螢光體(Sr,Ca,Ba)2SiO4：Eu、La3Si6N11：Ce3+螢光體，Li2SrSiO4：Eu、BOSE螢光體(Ba,Sr)2SiO4：Eu之至少任一者。
例如，組合由化學式(Y1-xAx)3(Al1-xBy)5(O1-zCz)12(0≦x<1、0≦y<1、0≦z<1)所表示之YAG螢光體，CMS螢光體(例如、λ p=512)，經由以波長450nm之藍色光而激發之時，可得到Ra=82、色溫度5000K之發光裝置。在此，A係選自Tb、Gd、Sm、La、Sr、Ba、Ca及Mg所成的群之元素。B係選自Si、Ge、B、P及Ga所成的群之元素。C係選自F、Cl、N、S所成的群之元素。另外，組成比x，y及z係位於0≦x<1、0.01≦y<0.2、0.001≦z<0.2之範圍為佳。
綠色螢光體係例如，可含有鹵磷酸系螢光體(Ba,Ca,Mg)10(PO4)6．Cl2：Eu、矽酸鹽系螢光體(Sr,Ba)2SiO4：Eu、YAG螢光體Y3Al5O12：Ce、LAG螢光體Lu3Al5O12：Ce、氮化矽系螢光體之至少任一者。
例如，組合由化學式(Lu1-xAx)3(Al1-xBy)5(O1-zCz)12(0 ≦x<1、0≦y<1、0≦z<1)所表示之LAG螢光體，和氮化物螢光體CaAlSiN3：Eu(例如、λ p=640nm)，和CMS螢光體(例如、λ p=512nm)，經由以波長450nm之藍色光而激發之時，可得到Ra=81、色溫度5000K之發光裝置。在此，A係選自Y、Tb、Gd、Sm、La、Sr、Ba、Ca及Mg成的群之元素。B係選自Si、Ge、B、P及Ga所成的群之元素。C係選自F、Cl、N及S所成的群之元素。組成比x，y及z係位於0≦x<1、0.01≦y<0.2、0.001≦z<0.2範圍為佳。
氮化矽系螢光體係例如，由化學式：(M1-x,Rx)a2AlSib2Oc2Nd2所表示。在此，M係除了Si及Al之至少1種的金屬元素，而Ca或Sr之至少一方為佳。R係發光中心元素，例如，Eu為佳。x、a2、b2、c2、d2係滿足以下的關係。
0<x≦1、0.93<a2<1.3、4.0<b2<5.8、0.6<c2<1、6<d2<11
另外，作為其他的例，將層積體15的放射光之峰值波長，作為較360nm為短波長亦可。此情況，配置螢光體31，和於較視感度的峰值波長555nm為長波長側具有發光峰值之螢光體者為佳。
另外，激發光則較430nm為短波長之情況，對於發光裝置1之發光光譜，藍色成分不足之故，加上對 於430~480nm之波長範圍具有發光光譜之藍色螢光體(第3螢光體)者為佳。對於藍色螢光體係例如，可使用氧化物系系螢光體BaMgAl1OO17：Eu、或、Sr3MgSi2O：Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)5(PO4)3Cl：Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2：Eu等。
另外，使用在較360nm為短之波長中，激發效率為佳之紅色螢光體，黃色螢光體及綠色螢光體者為佳。
作為紅色螢光體，例如，可使用Y2O3：Eu、(Y,Gd)BO3：Eu、Y2O2S：Eu、Gd2O2S：Eu、La2O2S：Eu、(Sr,Ba)3MgSi2O8：Eu，Mn、3.5MgO．0.5MgF2．GeO2：Mn、LiEuW2O8者。
另外，作為黃色螢光體，例如，可使用(Ca,Sr)5(PO4)3Cl：Eu，Mn、(Sr,Ba)3MgSi2O8：Eu，Mn、Zn2GeO4：Mn等。
作為綠色螢光體，例如，可使用(Ca,Sr)5(PO4)3Cl：Eu，Mn、BaMgAl10O17：Eu，Mn、LaAl(SiAl)6N9O：Ce、(Sr,Ba)3MgSi2O8：Eu，Mn、LaPO4：Ce，Tb、CeMgAl11O19：Tb等。
接著，參照圖6(a)~圖12(b)，對於實施形態之發光裝置的製造方法加以說明。圖6~圖12係顯示有關第1實施形態之發光裝置之製造過程之模式剖面圖。
如圖6(a)所示，例如經由MOCVD(metal organic chemical vapor deposition)法，於基板10之主面 上，依序磊晶成長n形半導體層11(第1半導體層)、發光層13及p形半導體層12(第2半導體層)。經由此，於基板10上，加以形成有包含n形半導體層11，發光層13及p形半導體層12之半導體層115。在半導體層115中，基板10側的面則為第1面(發光面)15a，其相反側的面為第2面15b。
基板10係例如為矽基板。或，基板10係為藍寶石基板或碳化矽(SiC)基板亦可。層積體15係例如，包含氮化鎵(GaN)之氮化物半導體層。
n形半導體層11係例如，包含加以設置於基板10主面上之緩衝層，和加以設置於緩衝層上之n型GaN層。p形半導體層12係例如，包含加以設置於發光層13上之p型AlGaN層，和加以設置於其上方之p型GaN層。發光層13係例如，具有MQW(Multiple Quantum well)構造。發光層13係例如，對於360nm~470nm之波長範圍具有發光峰值。另外，發光層13係例如，對於360nm以下之波長範圍具有發光峰值者亦可。
圖6(b)係表示選擇性地除去p形半導體層12及發光層13之狀態。例如，經由RIE(Reactive Ion Etching)法，選擇性地蝕刻p形半導體層12及發光層13，使n形半導體層11露出。
接著，如圖7(a)所示，選擇性地除去n形半導體層11，形成溝90。在基板10之主面上，經由溝90，半導體層115係由複數之層積體15加以分離。層積 體15係作為包含發光層13之發光體而發揮機能。溝90係於基板10上，例如，作為陣列而加以形成為格子狀(未圖示)。
溝90係貫通半導體層115而到達至基板10。經由蝕刻條件係亦將基板10之主面加以蝕刻，溝90的底面則後退於較基板10與半導體層115之界面為下方亦可。然而，溝90係在形成p接觸電極16及n接觸電極17之後形成亦可。
如圖7(b)所示，於p形半導體層12之表面，加以形成有p接觸電極16。另外，於選擇性地加以除去p形半導體層12及發光層13的n形半導體層11之表面，加以形成有n接觸電極17。
加以形成於p形半導體層12上之p接觸電極16係包含反射發光層13的放射光之反射膜。例如，p接觸電極16係包含銀，銀合金，鋁，鋁合金等。另外，p接觸電極16係為了防止硫化，氧化，包含金屬保護膜(阻障金屬)亦可。
接著，如圖8(a)所示，呈包覆加以設置於基板10上之構造體地形成絕緣膜18。絕緣膜18係被覆層積體15之第2面，p接觸電極16及n接觸電極17。另外，絕緣膜18係被覆持續於層積體15之第1面15a之側面15c。更且，絕緣膜18係亦加以形成於溝90之底面的基板10之表面上。
絕緣膜18係例如，經由CVD(Chemical Vapor Deposition)法所加以形成之矽氧化膜或矽氮化膜。對於絕緣膜18，係例如，經由使用光阻光罩之濕蝕刻，如圖8(b)所示，加以形成有第1開口18a和第2開口18b。第1開口18a係連通於p接觸電極16，而第2開口18b係連通於n接觸電極17。然而，第1開口18a係更大之1個開口亦可。
接著，如圖8(b)所示，於絕緣膜18之表面，第1開口18a之內面(側壁及底面)，及第2開口18b之內面(側壁及底面)，形成基底金屬膜60。
如圖9(a)所示，基底金屬膜60係具有鋁膜61，和鈦膜62，和銅膜63。鋁膜61係作為反射膜而發揮機能，而銅膜63係作為電鍍之種子層而發揮機能。對於鋁及銅雙方而言潤濕性優越之鈦膜62係作為密著層而發揮機能。基底金屬膜60係例如，經由濺鍍法而加以形成。
接著，於基底金屬膜60上，選擇性地形成圖9(b)所示之光阻光罩91之後，經由將基底金屬膜60之銅膜63作為種子層而使用之電解銅電鍍法，而形成p側配線層21，n側配線層22及金屬膜51。
p側配線層21係亦加以形成於第1開口18a內，與p接觸電極16加以電性連接。n側配線層22係亦加以形成於第2開口18b內，與n接觸電極17加以電性連接。
接著，將光阻光罩91，例如，使用溶劑或氧 電漿而除去之後，選擇性地形成圖10(a)之光阻光罩92。或者，未除去光阻光罩91，而形成光阻光罩92亦可。
形成光阻光罩92之後，經由將p側配線層21及n側配線層22作為種子層而使用的電解銅電鍍法，形成p側金屬柱23及n側金屬柱24。
p側金屬柱23係加以形成於p側配線層21上。p側配線層21與p側金屬柱23係以相同的銅材料而加以一體化。n側金屬柱24係加以形成於n側配線層22上。n側配線層22與n側金屬柱24係以相同的銅材料而加以一體化。
光阻光罩92係例如，使用溶劑或氧電漿而加以除去。在此時點，p側配線層21與n側配線層22係藉由基底金屬膜60而連結。另外，p側配線層21與金屬膜51亦藉由基底金屬膜60而連結，而n側配線層22與金屬膜51亦藉由基底金屬膜60而連結。
因此，經由蝕刻而除去p側配線層21與n側配線層22之間的基底金屬膜60，p側配線層21與金屬膜51之間的基底金屬膜60，及n側配線層22與金屬膜51之間的基底金屬膜60。
經由此，如圖10(b)所示，加以分斷p側配線層21與n側配線層22之電性連接，p側配線層21與金屬膜51之電性連接，及n側配線層22與金屬膜51之電性連接。
p側配線層21及p側金屬柱23係構成p側導出電極41。n側配線層22及n側金屬柱24係構成n側導出電極43。形成於層積體15之側面15c之周圍的範圍之金屬膜51係對於電性而言為浮動，未作為電極而發揮機能，而作為反射膜而發揮機能。金屬膜51係至少如包含鋁膜61時，加以確保作為反射膜之機能。
如此，作為p側導出電極41及n側導出電極43之材料，使用銅時，可使良好之熱傳導性，高遷移耐性及對於絕緣材料之密著性提升者。另外，實施形態係不限定於此例，而作為p側導出電極41及n側導出電極43之材料，例如，使用金，鎳，銀等亦可。
接著，於圖10(b)之構造體上，形成圖11(a)所示之樹脂層25。樹脂層25係被覆p側導出電極41及n側導出電極43。另外，樹脂層25係被覆金屬膜51。樹脂層25係與p側導出電極41及n側導出電極43同時，構成支持層積體15之支持體100。
樹脂層25係使用與安裝基板熱膨脹率相同或接近之構成者為佳。作為如此之樹脂層25，例如，可舉出只要包含環氧樹脂之樹脂，主要包含聚矽氧樹脂之樹脂，主要包含氟素樹脂之樹脂等。另外，於成為樹脂層25之基底之樹脂，添加遮光材(光吸收劑，光反射劑，光散射劑等)，對於發光層13之發光而言具有遮光性者為佳。經由此，可抑制自支持體100之側面及安裝面側的漏光者。
接著，除去基板10。複數之層積體15係經由支持體100而加以支持，保持晶圓形狀。例如，矽基板之基板10係可經由濕蝕刻或乾蝕刻而除去。或者，對於基板10為藍寶石基板之情況，係可經由雷射剝離法而除去。
加以磊晶成長於基板10上之層積體15係有包含大的內部應力之情況。另外，p側金屬柱23，n側金屬柱24及樹脂層25係例如，比較於GaN系材料之層積體15為柔軟的材料。隨之，即使磊晶成長時之內部應力則在基板10之剝離時一口氣加以開放時，p側金屬柱23，n側金屬柱24及樹脂層25係吸收其應力。因此，可回避在除去基板10之過程中之層積體15的破損。
經由基板10之除去，如圖11(b)所示，加以露出有層積體15之第1面15a。對於所露出之第1面15a係形成微小凹凸。例如，由KOH(氫氧化鉀)水溶液或TMAH(四甲基氫氧化氨)等，濕蝕刻第1面15a。在此蝕刻中，產生有依存於結晶面方位之蝕刻速度的不同。因此，可於第1面15a形成凹凸者。經由形成微小凹凸於第1面15a之時，可使發光層13之放射光的取出效率提升。
對於第1面15a上係如圖12(a)所示，藉由SiO2，SiN等之絕緣膜19而形成螢光層30。螢光層30係至少包含前述之螢光體31。另外，螢光層30係包含前述之螢光體33，及其他之螢光體亦可。
螢光層30係例如，經由印刷，嵌裝，鑄模，壓縮成形等之方法而加以形成。絕緣膜19係提高層積體15與螢光層30之密著性。另外，作為螢光層30，將於藉由結合材而使螢光體燒結之燒結螢光體或樹脂，分散螢光體而薄片化之薄片螢光體，藉由絕緣膜19而作為螢光層30進行接著亦可。
另外，螢光層30係亦加以形成於層積體15之側面15c之周邊的範圍上。對於層積體15之側面15c之周邊的範圍，亦加以設置樹脂層25。於其樹脂層25上，藉由絕緣膜18及19，而加以形成有螢光層30。
形成螢光層30之後，研削樹脂層25之表面(在圖12(a)之下面)，如圖12(b)所示，從樹脂層25露出p側金屬柱23及n側金屬柱24。p側金屬柱23之露出面係成為p側外部端子23a，n側金屬柱24之露出面係成為n側外部端子24a。
接著，切割形成有分離複數之層積體15之前述的溝90之範圍，進行個片化。即，切斷螢光層30，絕緣膜19，絕緣膜18，及樹脂層25。此等係例如，如經由切割刀，或雷射光而切斷即可。層積體15係未存在於切割範圍之故而未受到經由切割之損傷。
加以個片化之前的前述各工程係在包含多數之層積體15之晶圓狀態加以進行。晶圓係作為至少包含1個層積體15之發光裝置而加以個片化。然而，發光裝置係亦可為包含一個層積體15之單晶片構造，而亦可為 包含複數之層積體15之多晶片構造。
有關實施形態之發光裝置1係包含層積體15，和螢光層30之晶片尺寸封裝之超小型裝置。加以個片化之前的上述各工程係在晶圓狀態一次進行之故，可大幅度地降低製造成本。
另外，將發光裝置1安裝於安裝基板之情況，係將自樹脂層25露出之p側外部端子23a及n側外部端子24a，例如，藉由焊錫等之導電性的接合材，接合於基板側之焊盤圖案。p側金屬柱23，n側金屬柱24及樹脂層25則吸收，而緩和經由在此安裝過程中之熱循環而加上於層積體15之應力。經由此，防止發光裝置1之發光特性的劣化，另外，可使其信賴性提升。
[第2實施形態]
圖13係顯示有關第2實施形態之發光裝置2的模式剖面圖。
發光裝置2係具備：層積體15，和加以設置於其發光面15a上之螢光層130。在本實施形態中，螢光層130之形狀則與發光裝置1不同。
對於層積體15的第2面側，係加以設置有包含p側導出電極41，和n側導出電極43，和樹脂層25之支持體100。包含層積體15，p接觸電極16及n接觸電極17之發光元件(LED晶片)係經由加以設置於第2面側之支持體100而加以支持。
螢光層130係例如，包含粒子狀之螢光體31及33。螢光體31，33係經由發光層13之放射光加以激發，放射與其放射光不同之波長的光。螢光體31，33係經由結合材35而加以一體化。結合材35係透過發光層13之放射光及螢光體31之放射光。在此，「透過」係指不限於透過率為100%之情況，而亦包含吸收光的一部份之情況。
如圖13所示，螢光層130係其側面30b則呈對於層積體15之第1面15a及螢光層130之上面130a而言傾斜地加以設置。螢光層130之側面130b係在與第1面15a之間形成鈍角。即，第1面15a，和螢光層130之側面130b之間的內角θ則較90°為大。
換言之，在螢光層130中，從第1面15a側至螢光層130之上面130a側，平面尺寸則徐緩地變大。螢光層130之側面130b係較支持體100之側面(樹脂層25之側面)位置於第1面15a之面方向之外側。如此形狀之螢光層130係例如，可經由使用加工成前端為V字狀之刀片而半切晶圓而形成。
對於螢光層130之側面130b係未意圖性地形成如經由光散射效果而使光取出效率提升之尺寸及密度的凹凸，而螢光層130之側面130b係實質平坦面。因此，於圖13中如以虛線箭頭所示地，對於朝向於螢光層130之側面130b而前進的光(發光層13之放射光，螢光體31之放射光)之側面130b而言之入射角則變大，在側面 130b與空氣層之界面，對於上面130a側進行全反射的成分則增加。經由此，可使從螢光層130之上面130a所取出之光量增加者。另外，可降低從螢光體層130至層積體15之返回光，而可抑制在層積體15，金屬，絕緣膜，樹脂材料之光的吸收損失者。另外，經由降低從螢光層130之側面的漏光之時，可抑制色分離或色不勻者。
圖14係顯示有關第2實施形態之變形例的發光裝置3的模式剖面圖。
圖14(a)係發光裝置3之模式斜視圖。
圖14(b)係具有將發光裝置3安裝於基板310上之構成的發光模組之模式剖面圖。
上述之實施形態係亦可適用於圖14(a)及(b)之側視形式之發光裝置3者。發光裝置3係擔負與外部連接之金屬柱23，24之露出面則與發光裝置2不同，其他的構成係相同。
p側金屬柱23之一部分的側面係在與層積體15之第1面15a及其相反側的第2面15b不同之面方位的第3面25b，從樹脂層25露出。其露出面係作為為了安裝於外部之基板310的p側外部端子23b而發揮機能。
例如，第3面25b係對於層積體15之第1面15a及第2面15b而言為略垂直的面。樹脂層25係例如，具有矩形狀之4個的側面，其中之一個側面則為第3面25b。
在相同之第3面25b中，n側金屬柱24之一 部分的側面則從樹脂層25露出。其露出面係作為為了安裝於外部之基板310的n側外部端子24b而發揮機能。
在p側金屬柱23中，露出於第3面25b之p側外部端子23b以外的部分係由樹脂層25所被覆。另外，在n側金屬柱24中，露出於第3面25b之n側外部端子24b以外的部分係由樹脂層25所被覆。
如圖14(b)所示，發光裝置3係以將第3面25b朝向於基板310之安裝面301的姿勢加以安裝。露出於第3面25b之p側外部端子23b及n側外部端子24b係各於加以安裝於安裝面301之墊片302，藉由焊錫303而加以接合。對於基板310之安裝面301係例如，加以設置有連結於外部電路之配線圖案，墊片302係加以連接於其配線圖案。
第3面25b係對於光的主要出射面之第1面15a而言為略垂直。隨之，以將第3面25b朝向於安裝面301側的姿勢，第1面15a係對於安裝面301而言，朝向於平行的橫方向或傾斜的方向。即，側視形式之發光裝置係釋放光線於平行之橫方向或傾斜於安裝面301之方向。
然而，對於圖14(a)及(b)係例示第2實施形態之螢光層130，但亦可適用第1實施形態所示之螢光層30。
然而，在本申請說明書中，「氮化物半導體」係指包含BxInyAlzGa1-x-y-zN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦x+y+z≦1)之III-V族化合物半導體，更且， 作為V族元素係加上於N(氮素)而含有磷(P)或砷(As)等之混晶亦可。另外，更且，更包含為了控制導電型等之各種物性而加以添加之各種的元素者，及更包含未意圖性地所包含之各種元素者，作為亦包含於「氮化物半導體」者。
雖已說明過本發明之幾個實施形態，但此等實施形態係作為例而提示之構成，未特意限定發明之範圍者。此等新穎之實施形態係可由其他種種形態而加以實施，在不脫離發明的內容範圍，可進行種種省略，置換，變更者。此等實施形態或其變形係與包含於發明範圍或內容之同時，包含於記載於申請專利申請範圍之發明與其均等的範圍。
1‧‧‧發光裝置
11‧‧‧n形半導體層
12‧‧‧p形半導體層
13‧‧‧發光層
15‧‧‧層積體
15a‧‧‧第1面(發光面)
25‧‧‧樹脂層
30‧‧‧螢光層
31‧‧‧螢光體
43‧‧‧n側導出電極

Claims (19)

  1. 一種發光裝置，其包含：發光體，其具有在不低於360nm且不高於470nm之波長範圍中之發光峰值；第1螢光體，其具有由化學式Ca8-xEuxMg1-yMny(SiO4)4Cl2(0<x≦8、0≦y≦1)所表示之成分和在不低於508nm且不高於520nm之波長範圍中之最大發光峰值；以及第2螢光體，其具有在高於555nm之波長範圍中之發光峰值。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之發光裝置，其中，前述第1螢光體中包含的錳之比率y不高於0.2。
  3. 如申請專利範圍第1項記載之發光裝置，其進一步包含被覆前述發光體之層，其中，前述層包括前述第1螢光體和第2螢光體。
  4. 如申請專利範圍第1項記載之發光裝置，其中，前述第2螢光體之前述發光峰值係在不低於580nm且不高於600nm之波長範圍中。
  5. 如申請專利範圍第1項記載之發光裝置，其中，前述第2螢光體係包含鍶矽酸鹽系螢光體。
  6. 如申請專利範圍第1項記載之發光裝置，其中，前述第2螢光體包含由化學式(Sr1-x-yBayEux)3(Si1-zGez)O5(0<x≦0.1、0≦y≦1、0≦z≦0.1)所表示之螢光體。
  7. 一種發光裝置，其包含： 發光體，其具有在低於360nm之波長範圍中之發光峰值；第1螢光體，其具有由化學式Ca8-xEuxMg1-yMny(SiO4)4Cl2(0<x≦8、0≦y≦1)所表示之成分，且具有在不低於500nm且不高於555nm之波長範圍中之發光峰值；以及第2螢光體，其具有在高於555nm之波長範圍中之發光峰值。
  8. 如申請專利範圍第7項記載之發光裝置，其中，前述第1螢光體中包含的錳之比率y不高於0.2。
  9. 如申請專利範圍第7項記載之發光裝置，其中，前述第2螢光體之前述發光峰值係在不低於580nm且不高於600nm之波長範圍中。
  10. 如申請專利範圍第7項記載之發光裝置，其進一步包含第3螢光體，其具有在不低於430nm且不高於480nm之波長範圍中之發光峰值。
  11. 如申請專利範圍第7項記載之發光裝置，其中，前述第2螢光體包含由化學式(Sr1-x-yBayEux)3(Si1-zGez)5(0<x≦0.1、0≦y≦1、0≦z≦0.1)所表示之螢光體。
  12. 一種發光裝置，其包含：層積體，其具有第1面和與前述第1面相反側之第2面，前述層積體包括發光層，且未包括在前述第1面上之任何基板；p側電極和n側電極，其設置在前述層積體上； p側配線電極，其設置在前述第2面側上且電性連接至前述p側電極，前述p側配線電極具有可電性連接至外部電路之端部；n側配線電極，其設置在前述第2面側上且電性連接至前述n側電極，前述n側配線電極具有可電性連接至外部電路之端部；絕緣體，其設置在前述p側配線電極和前述n側配線電極之間；以及螢光體層，其設置在前述層積體之前述第1面側上，而沒有任何基板介於前述螢光體層和前述層積體之間，前述螢光體層包含具有由化學式Ca8-xEuxMg1-yMny(SiO4)4Cl2(0<x≦8、0≦y≦1)所表示之成分之螢光體。
  13. 如申請專利範圍第12項記載之發光裝置，其中，前述發光層具有在不低於360nm且不高於470nm之波長範圍中之發光峰值。
  14. 如申請專利範圍第13項記載之發光裝置，其中，前述發光層包含InxGa1-xN(0≦x≦1)。
  15. 如申請專利範圍第12項記載之發光裝置，其中，前述發光層包含具有在不高於555nm之波長範圍中之發光峰值之第2螢光體。
  16. 如申請專利範圍第15項記載之發光裝置，其中，前述第2螢光體之前述發光峰值係在不低於580nm且不高於600nm之波長範圍中。
  17. 如申請專利範圍第16項記載之發光裝置，其中，前述第2螢光體包含由化學式(Sr1-x-yBayEux)3(Si1-zGez)5(0<x≦0.1、0≦y≦1、0≦z≦0.1)所表示之螢光體。
  18. 如申請專利範圍第12項記載之發光裝置，其中，前述發光層具有在不高於360nm之波長範圍中之發光峰值。
  19. 如申請專利範圍第18項記載之發光裝置，其中，前述螢光體層進一步包含具有在高於555nm之波長範圍中之發光峰值之第2螢光體，以及具有在不低於430nm且不高於480nm之波長範圍中之發光峰值之第3螢光體。
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