JP5455854B2

JP5455854B2 - 半導体発光装置および半導体発光装置の製造方法

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Publication number: JP5455854B2
Application number: JP2010211175A
Authority: JP
Inventors: 洋小泉; 進小幡; 康秀岡田; 具道中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: JP2012069591A

Description

本発明の実施形態は、半導体発光装置および半導体発光装置の製造方法に関する。

窒化ガリウム（ＧａＮ）などのIII族窒化物半導体を用い、高輝度の青色光を発光する半導体発光装置が知られている。そして、青色光を発光する半導体発光装置に波長変換可能な蛍光体を含む波長変換部を設けることで白色光を出射させる技術が提案されている。この様な白色光を出射する半導体発光装置においては、青色光を発光する半導体発光装置上に波長変換可能な蛍光体を含む樹脂を単に塗布または滴下し、これを硬化させることにより波長変換部を形成するようにしている。
そのため、半導体発光装置に設けられた発光部から出射する光の波長がばらついたり、発光部における発光特性に面内分布が生じた場合には、半導体発光装置の色度が異なるおそれがある。

特開２００６−３０３１５４号公報

本発明の実施形態は、色度のばらつきを抑制することができる半導体発光装置および半導体発光装置の製造方法を提供する。

実施形態によれば、第１主面と、前記第１主面の反対面である第２主面と、を有する発光部と、前記第１主面側に設けられ、蛍光体を含有し、前記第１主面側とは反対側の面が平面となっている波長変換部と、前記発光部と、前記波長変換部と、の間であって、前記波長変換部の内部に設けられ、前記波長変換部の厚み寸法を制御する色度制御部と、を備え、前記色度制御部は、前記発光部から出射する光の波長に対して、以下の式で表される前記波長変換部から出射する光の色度が一定となるように、前記波長変換部の厚み寸法を制御することを特徴とする半導体発光装置が提供される。
前記波長変換部から出射する光の色度＝ａ・λｄ＋ｂ・Ｔ＋ｃ
ここで、Ｔは前記波長変換部の厚み寸法（ｍｍ）、λｄは前記発光部から出射する光の波長（ｎｍ）、ａ、ｂ、ｃは前記蛍光体の種類により異なる係数である。

また、他の実施形態によれば、第１主面と、前記第１主面の反対面である第２主面と、を有する発光部と、前記第１主面側に設けられ、蛍光体を含有し、前記第１主面側とは反対側の面が平面となっている波長変換部と、を有する半導体発光装置の製造方法であって、前記発光部から出射する光の波長を前記発光部毎に測定する工程と、前記測定された発光部から出射する光の波長に基づいて前記第１主面側に前記波長変換部の厚み寸法を制御する色度制御部を設ける工程と、前記色度制御部を覆うように前記蛍光体が所定の割合で混合された樹脂を塗布し、前記第１主面側とは反対側の面を平面とする工程と、を備え、前記色度制御部を設ける工程において、前記測定された発光部から出射する光の波長に対して、以下の式で表される前記波長変換部から出射する光の色度が一定となるように、前記波長変換部の厚み寸法を制御する前記色度制御部が設けられることを特徴とする半導体発光装置の製造方法が提供される。
前記波長変換部から出射する光の色度＝ａ・λｄ＋ｂ・Ｔ＋ｃ
ここで、Ｔは前記波長変換部の厚み寸法（ｍｍ）、λｄは前記発光部から出射する光の波長（ｎｍ）、ａ、ｂ、ｃは前記蛍光体の種類により異なる係数である。

本実施の形態に係る半導体発光装置を例示する模式断面図である。発光部から出射する光の波長が変化すると色度が変化することを例示するための模式グラフ図である。波長変換部の厚み寸法と色度との関係を例示するための模式グラフ図である。透明な樹脂から形成された色度制御部における光の透過率を例示するための模式グラフ図である。透明な無機材料から形成された色度制御部における光の透過率を例示するための模式グラフ図である。発光部の発光特性の面内分布を例示するための模式図である。他の実施形態に係る色度制御部について例示をするための模式断面図である。本実施の形態に係る半導体発光装置の製造方法について例示をするためのフローチャートである。図８に例示をした半導体発光装置の製造方法における模式工程断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施の形態に係る半導体発光装置を例示する模式断面図である。
図１に示すように、半導体発光装置１には、発光部２、波長変換部４、第１電極部５、第１導電部６、第１接続部材７、第２電極部８、第２導電部９、第２接続部材１０、絶縁部１１、封止部１２、第１配線部１３、第２配線部１４、接合部１５、絶縁部１６、色度制御部１７が設けられている。

発光部２は、第１主面Ｍ１と、第１主面Ｍ１の反対面である第２主面Ｍ２と、を有する。
発光部２には、半導体部２ａ、活性部２ｂ、半導体部２ｃが設けられている。
半導体部２ａは、ｎ形の窒化物半導体からなるものとすることができる。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）などを例示することができる。

活性部２ｂは、半導体部２ａと半導体部２ｃとの間に設けられている。
活性部２ｂは、正孔および電子が再結合して光を発生する井戸層と、井戸層よりも大きなバンドギャップを有する障壁層（クラッド層）と、によって構成された量子井戸構造とすることができる。
この場合、単一量子井戸（ＳＱＷ；Single Quantum Well）構造としてもよいし、多重量子井戸（ＭＱＷ；Multiple Quantum Well）構造としてもよい。また、単一量子井戸構造のものを複数積層するようにしてもよい。

例えば、単一量子井戸構造のものとしては、ＧａＮ（窒化ガリウム）からなる障壁層、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）からなる井戸層、ＧａＮ（窒化ガリウム）からなる障壁層がこの順で積層されたものを例示することができる。
多重量子井戸構造のものとしては、ＧａＮ（窒化ガリウム）からなる障壁層、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）からなる井戸層、ＧａＮ（窒化ガリウム）からなる障壁層、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）からなる井戸層、ＧａＮ（窒化ガリウム）からなる障壁層がこの順で積層されたものを例示することができる。
この場合、前述した半導体部２ａを障壁層とすることもできる。
なお、活性部２ｂは量子井戸構造に限定されるわけではなく、発光可能な構造を適宜選択することができる。

半導体部２ｃは、ｐ形の窒化物半導体からなるものとすることができる。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）などを例示することができる。
発光部２は、例えば、ピークの発光波長が３５０ｎｍ〜５３０ｎｍの発光ダイオードとすることができる。また、例えば、発光波長の帯域が３８０ｎｍ〜６００ｎｍの発光ダイオードとすることもできる。

波長変換部４は、第１主面Ｍ１側に設けられ、後述する蛍光体を含有している。
波長変換部４は、波長変換可能な蛍光体が混合された樹脂などから形成されたものとすることができる。
波長変換部４の光の透過率は、例えば、４２０ｎｍ〜７２０ｎｍの波長領域において９０％以上となるようにすることができる。
蛍光体は、例えば、粒子状とすることができる。
波長変換部４は、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下(青色)、５００ｎｍ以上５５５ｎｍ以下(緑色)、５６０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下(黄色)、６００ｎｍ以上６７０ｎｍ以下(赤色)にピークの発光波長を持つ蛍光体の少なくとも１つ以上を含むものとすることができる。また、発光波長の帯域が３８０ｎｍ〜７２０ｎｍの蛍光体を含むものとすることができる。
蛍光体としては、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、燐（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、イットリウム（Ｙ）、アルカリ土類元素、硫化物元素、希土類元素、窒化物元素からなる群から選択される少なくとも１種の元素が含まれるものとすることができる。

赤色の蛍光を発する蛍光体の材料としては、例えば以下が挙げられる。ただし、実施形態に用いられる赤色の蛍光を発する蛍光体は、これらに限定されない。
Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、
Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ＋顔料、
Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ、
Ｚｎ_３（ＰＯ_４）_２：Ｍｎ、
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ＋Ｉｎ_２Ｏ_３、
（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）ＢＯ_３、
（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）_２Ｏ_３、
ＹＶＯ_４：Ｅｕ、
Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，Ｓｍ、
ＬａＳｉ_３Ｎ_５：Ｅｕ^２＋、
α−ｓｉａｌｏｎ：Ｅｕ^２＋、
ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、
ＣａＳｉＮ_Ｘ：Ｅｕ^２＋、
ＣａＳｉＮ_Ｘ：Ｃｅ^２＋、
Ｍ_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕ^２＋、
ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、
（ＳｒＣａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^Ｘ＋、
Ｓｒ_ｘ（Ｓｉ_ｙＡｌ_３）_ｚ（Ｏ_ｘＮ）：Ｅｕ^Ｘ＋
緑色の蛍光を発する蛍光体の材料としては、例えば以下が挙げられる。ただし、実施形態に用いられる緑色の蛍光を発する蛍光体は、これらに限定されない。
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ＋顔料、
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，＋顔料、
Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｔｂ、
Ｙ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｔｂ、
Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｔｂ、
Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、
ＺｎＳ：Ｃｕ、
Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、
ＺｎＳ：Ｃｕ＋Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、
Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、
Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ、
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ＋Ｉｎ_２Ｏ_３、
（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ＋Ｉｎ_２Ｏ_３、
（Ｚｎ，Ｍｎ）_２ＳｉＯ_４、
ＢａＡｌ_１２Ｏ_１９：Ｍｎ、
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）Ｏ・ａＡｌ_２Ｏ_３：Ｍｎ、
ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂ、
Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、
ＺｎＳ：Ｃｕ、
３（Ｂａ，Ｍｇ，Ｅｕ，Ｍｎ）Ｏ・８Ａｌ_２Ｏ_３、
Ｌａ_２Ｏ_３・０．２ＳｉＯ_２・０．９Ｐ_２Ｏ_５：Ｃｅ，Ｔｂ、
ＣｅＭｇＡｌ_１１Ｏ_１９：Ｔｂ、
ＣａＳｃ_２Ｏ_４：Ｃｅ、
（ＢｒＳｒ）ＳｉＯ_４：Ｅｕ、
α−ｓｉａｌｏｎ：Ｙｂ^２＋、
β−ｓｉａｌｏｎ：Ｅｕ^２＋、
（ＳｒＢａ）ＹＳｉ_４Ｎ_７：Ｅｕ^２＋、
（ＣａＳｒ）Ｓｉ_２Ｏ_４Ｎ_７：Ｅｕ^２＋、
Ｓｒ（ＳｉＡｌ）（ＯＮ）：Ｃｅ
青色の蛍光を発する蛍光体の材料としては、例えば以下が挙げられる。ただし、実施形態に用いられる青色の蛍光を発する蛍光体は、これらに限定されない。
ＺｎＳ：Ａｇ、
ＺｎＳ：Ａｇ＋顔料、
ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ、
ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｃｌ、
ＺｎＳ：Ａｇ＋Ｉｎ_２Ｏ_３、
ＺｎＳ：Ｚｎ＋Ｉｎ_２Ｏ_３、
（Ｂａ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７、
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）_１０（ＰＯ_４）６Ｃｌ_２：Ｅｕ、
Ｓｒ_１０（ＰＯ_４）６Ｃｌ_２：Ｅｕ、
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ_１０Ｏ_１７、
１０（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｅｕ）・６ＰＯ_４・Ｃｌ_２、
ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２５：Ｅｕ
黄色の蛍光を発する蛍光体の材料としては、例えば以下が挙げられる。ただし、実施形態に用いられる黄色の蛍光を発する蛍光体は、これらに限定されない。
Ｌｉ（Ｅｕ，Ｓｍ）Ｗ_２Ｏ_８、
（Ｙ，Ｇｄ）_３，（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋、
Ｌｉ_２ＳｒＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、
（Ｓｒ（Ｃａ，Ｂａ））_３ＳｉＯ_５：Ｅｕ^２＋、
ＳｒＳｉ_２ＯＮ_２．７：Ｅｕ^２＋
黄緑色の蛍光を発する蛍光体の材料としては、例えば以下が挙げられる。ただし、実施形態に用いられる黄緑色の蛍光を発する蛍光体は、これに限定されない。

ＳｒＳｉ_２ＯＮ_２．７：Ｅｕ^２＋
蛍光体の混合比率を少なくすると色調が青色に近づき(色温度１００００Ｋ付近)、蛍光体の混合比率を多くすると色調が黄色に近づく(色温度６５００Ｋ〜２８００Ｋ)。なお、混合する蛍光体は１種類である必要はなく、複数種類の蛍光体が混合されるようにしてもよい。例えば、赤色の蛍光を発する蛍光体と、緑色の蛍光を発する蛍光体と、青色の蛍光を発する蛍光体と、黄色の蛍光を発する蛍光体と、黄緑色の蛍光を発する蛍光体と、が混合されるようにしてもよい。また、青味がかった白色光、黄味がかった白色光などのように色味を変えるために複数種類の蛍光体の混合割合を変えるようにすることもできる。

蛍光体が混合される樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂、メタクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、環状ポリオレフィン(COP)、脂環式アクリル(OZ)、アリルジグリコールカーボネート(ADC)、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂とエポキシ樹脂とのハイブリット樹脂、ウレタン樹脂などを例示することができる。
蛍光体が混合される樹脂の屈折率は蛍光体の屈折率以下とすることが好ましい。また、蛍光体が混合される樹脂における光の透過率は９０％以上とすることが好ましい。
この場合、発光部２から出射する光が、波長の短い紫外から青色の光であり輝度が高い場合には波長変換部４を形成する樹脂が劣化するおそれがある。そのため、波長変換部４を形成する樹脂としては、青色光などによる劣化が生じにくいものとすることが好ましい。青色光などによる劣化が生じにくい樹脂としては、例えば、屈折率が１．５程度のメチルフェニルシリコーン、ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーンとエポキシ樹脂とのハイブリット樹脂などを例示することができる。
ただし、蛍光体が混合される樹脂としては、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

第１電極部５は、接合部５ａ、導電部５ｂを備えている。導電部５ｂは、接合部５ａ、接合部１５を介して半導体部２ａに電気的に接続されている。接合部５ａは、例えば、Ｎｉ（ニッケル）／Ａｕ（金）の二重層などからなるものとすることができる。この場合、例えば、Ｎｉ（ニッケル）層の厚み寸法を１μｍ程度、Ａｕ（金）層の厚み寸法を１μｍ程度とすることができる。導電部５ｂは、例えば、Ｃｕ（銅）などからなるものとすることができる。なお、接合部５ａ、導電部５ｂの材質や厚み寸法は例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

第１導電部６は、凹部１２ａの底面と封止部１２の端面との間を貫通するようにして設けられている。第１導電部６は、例えば、円柱状を呈しＣｕ（銅）などの金属材料からなるものとすることができる。第１導電部６の一方の端部は導電部５ｂと電気的に接続され、第１電極部５を介して第１導電部６と半導体部２ａとが電気的に接続されている。なお、第１導電部６の形状、材質などは例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

第１接続部材７は、封止部１２から露出する第１導電部６の端面を覆うようにして設けられている。第１接続部材７は、いわゆるはんだバンプとすることができる。第１接続部材７をはんだバンプとする場合には、第１接続部材７の形状を半球形とし、その材質を表面実装に使用されるはんだ材料とすることができる。この場合、表面実装に使用されるはんだ材料としては、例えば、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ、Ｓｎ−０．８Ｃｕはんだ、Ｓｎ−３．５Ａｇはんだなどを例示することができる。

なお、第１接続部材７の形状、材質などは例示をしたものに限定されるわけではなく、半導体発光装置１を実装する方法などに応じて適宜変更することができる。例えば、第１接続部材７の形状を薄膜状とし、Ｎｉ（ニッケル）／Ａｕ（金）の二重層などからなるものとすることができる。
また、第１接続部材７は必ずしも必要ではなく、半導体発光装置１を実装する方法などに応じて適宜設けるようにすればよい。

第２電極部８は、接合部８ａ、導電部８ｂを備えている。導電部８ｂは、接合部８ａを介して半導体部２ｃに電気的に接続されている。接合部８ａは、例えば、Ｎｉ（ニッケル）／Ａｕ（金）の二重層などからなるものとすることができる。この場合、例えば、Ｎｉ（ニッケル）層の厚み寸法を１μｍ程度、Ａｕ（金）層の厚み寸法を１μｍ程度とすることができる。導電部８ｂは、例えば、Ｃｕ（銅）などからなるものとすることができる。なお、接合部８ａ、導電部８ｂの材質や厚み寸法は例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

第２導電部９は、凹部１２ａの底面と封止部１２の端面との間を貫通するようにして設けられている。第２導電部９は、例えば、円柱状を呈しＣｕ（銅）などの金属材料からなるものとすることができる。第２導電部９の一方の端部は導電部８ｂと電気的に接続され、第２電極部８を介して第２導電部９と半導体部２ｃとが電気的に接続されている。なお、第２導電部９の形状、材質などは例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

第２接続部材１０は、封止部１２から露出する第２導電部９の端面を覆うようにして設けられている。第２接続部材１０は、いわゆるはんだバンプとすることができる。第２接続部材１０をはんだバンプとする場合には、第２接続部材１０の形状を半球形とし、その材質を表面実装に使用されるはんだ材料とすることができる。この場合、表面実装に使用されるはんだ材料としては、例えば、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ、Ｓｎ−０．８Ｃｕはんだ、Ｓｎ−３．５Ａｇはんだなどとすることができる。

なお、第２接続部材１０の形状、材質などは例示をしたものに限定されるわけではなく、半導体発光装置１を実装する方法などに応じて適宜変更することができる。例えば、第２接続部材１０の形状を薄膜状とし、Ｎｉ（ニッケル）／Ａｕ（金）の二重層などからなるものとすることができる。
また、第２接続部材１０は必ずしも必要ではなく、半導体発光装置１を実装する方法などに応じて適宜設けるようにすればよい。

絶縁部１１は、封止部１２に設けられた凹部１２ａを埋め込むようにして設けられている。絶縁部１１は、絶縁材料から形成されている。例えば、絶縁部１１がＳｉＯ_２などの無機材料や、樹脂などから形成されるものとすることができる。
この場合、発光部２から出射する光が、波長の短い紫外から青色の光であり輝度が高い場合には絶縁部１１を形成する樹脂が劣化するおそれがある。そのため、絶縁部１１が樹脂から形成される場合には、青色光などによる劣化が生じにくいものとすることが好ましい。青色光などによる劣化が生じにくい樹脂としては、例えば、屈折率が１．５程度のメチルフェニルシリコーン、ジメチルシリコーンなどを例示することができる。

封止部１２は、第２主面Ｍ２側に設けられ、第１導電部６の端部および第２導電部９の端部を露出させつつ第１導電部６および第２導電部９を封止する。
封止部１２は、熱硬化性樹脂などから形成されるものとすることができる。封止部１２は、発光部２、第１電極部５、第２電極部８をも封止する役割を有している。なお、封止部１２と絶縁部１１とが一体的に形成されているようにすることもできる。

第１配線部１３は、接合部１３ａ、導電部１３ｂを備えている。導電部１３ｂは、接合部１３ａを介して半導体部２ａに電気的に接続されている。接合部１３ａは、例えば、Ｎｉ（ニッケル）／Ａｕ（金）の二重層などからなるものとすることができる。この場合、例えば、Ｎｉ（ニッケル）層の厚み寸法を１μｍ程度、Ａｕ（金）層の厚み寸法を１μｍ程度とすることができる。導電部１３ｂは、例えば、Ｃｕ（銅）などからなるものとすることができる。なお、接合部１３ａ、導電部１３ｂの材質や厚み寸法は例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。第１配線部１３は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて適宜設けるようにすることができる。

第２配線部１４は、接合部１４ａ、導電部１４ｂを備えている。導電部１４ｂは、接合部１４ａを介して半導体部２ａに電気的に接続されている。接合部１４ａは、例えば、Ｎｉ（ニッケル）／Ａｕ（金）の二重層などからなるものとすることができる。この場合、例えば、Ｎｉ（ニッケル）層の厚み寸法を１μｍ程度、Ａｕ（金）層の厚み寸法を１μｍ程度とすることができる。導電部１４ｂは、例えば、Ｃｕ（銅）などからなるものとすることができる。なお、接合部１４ａ、導電部１４ｂの材質や厚み寸法は例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。第２配線部１４は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて適宜設けるようにすることができる。

接合部１５は、第１電極部５と半導体部２ａとの間に設けられている。接合部１５は、例えば、Ｃｕ（銅）などからなるものとすることができる。なお、接合部１５は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて適宜設けるようにすることができる。
絶縁部１６は、活性部２ｂ、半導体部２ｃの側面を覆うようにして設けられている。絶縁部１６は、絶縁材料から形成されている。絶縁部１６の材質は、例えば、絶縁部１１と同じものとすることができる。また、絶縁部１６と絶縁部１１とを一体的に形成するようにすることもできる。

色度制御部１７は、発光部２と波長変換部４との間に設けられている。色度制御部１７は、発光部２から出射する光の波長がばらついたり、発光部における発光特性に面内分布が生じた場合に色度のばらつきを抑制するために設けられる。
図２は、発光部から出射する光の波長が変化すると色度が変化することを例示するための模式グラフ図である。
発光部２は、例えば、エピタキシャル成長法などを用いて形成されるが、形成過程において発光部２の厚み寸法にばらつきが生じる場合がある。そして、発光部２の厚み寸法にばらつきが生じると、発光部２から出射する光の波長などの発光特性がばらつくようになる。
この場合、図２に示すように、発光部２から出射する光の波長が変化すると色度も変化することになる。
すなわち、発光部２の形成過程において発光部２毎の厚み寸法にばらつきが生じると、色度にばらつきが生じることになる。

ここで、発光部２から出射する光の波長に基づいて波長変換部４に含まれる蛍光体の量を変化させれば、色度のばらつきを抑制することができる。しかしながら、発光部２から出射する光の波長に基づいて半導体発光装置毎に蛍光体の量を変化させるようにすることは困難である。

本発明者らの得た知見によれば、発光部２から出射する光の波長に基づいて波長変換部４の形状寸法（例えば、厚み寸法）を制御すれば、色度のばらつきを抑制することができる。
図３は、波長変換部の厚み寸法と色度との関係を例示するための模式グラフ図である。なお、図３に例示をしたものの場合は、波長変換部４に含まれる蛍光体の割合を略一定とした場合である。
図３に示すように、波長変換部４の厚み寸法を変化させれば色度を変化させることができる。そのため、波長変換部４に含まれる蛍光体の割合が略一定となっていても、発光部２から出射する光の波長に基づいて波長変換部４の厚み寸法を適切な範囲とすれば、色度のばらつきを抑制することができる。

本実施の形態においては、色度制御部１７を設けることで波長変換部４の厚み寸法を制御することができるようになっている。すなわち、発光部２から出射する光の波長に基づいて、波長変換部４の厚み寸法が適切な範囲となるような厚み寸法を有する色度制御部１７を設けるようにしている。

この場合、波長変換部４の厚み寸法Ｔ（ｍｍ）、発光部２から出射する光の波長λｄ（ｎｍ）、蛍光体の種類により異なる係数ａ、ｂ、ｃとすると、色度は下記の式（１）を満足するものとなる。
色度＝ａ・λｄ＋ｂ・Ｔ＋ｃ・・・・・（１）
前述したように、色度制御部１７は発光部２から出射する光の波長に基づいて波長変換部４の厚み寸法を変化させる。そのため、色度制御部１７は、発光部２から出射する光が減衰することを抑制するために透明材料から形成されるようにすることができる。この場合、色度制御部１７における光の透過率が９０％以上となるようにすることが好ましい。ただし、発光部２から出射する光が、波長の短い紫外から青色の光であり輝度が高い場合には色度制御部１７を形成する樹脂が劣化するおそれがある。そのため、色度制御部１７を樹脂で形成する場合には、青色光などによる劣化が生じにくいものとすることが好ましい。青色光などによる劣化が生じにくい樹脂としては、例えば、屈折率が１．５程度のメチルフェニルシリコーン、ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーンとエポキシ樹脂とのハイブリット樹脂などを例示することができる。
ただし、色度制御部１７を形成する樹脂としては、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

また、色度制御部１７は、透明な無機材料から形成されるようにすることができる。例えば、色度制御部１７は、石英ガラスなどから形成されるようにすることができる。色度制御部１７を石英ガラスなどの透明な無機材料から形成するようにすれば、劣化をさらに抑制することができる。

図４は、透明な樹脂から形成された色度制御部における光の透過率を例示するための模式グラフ図である。なお、図４は、エポキシ樹脂などのような一般的な透明樹脂の場合である。
図５は、透明な無機材料から形成された色度制御部における光の透過率を例示するための模式グラフ図である。
図４に示すように、色度制御部１７を一般的な透明樹脂から形成するようにすれば、波長の短い紫外光の領域において光の透過率の低下が大きくなる。これは、色度制御部１７を一般的な透明樹脂から形成するようにすれば、発光部２から出射した紫外光の領域の光が色度制御部１７に吸収されてしまうことを示している。そのため、発光部２から出射した光の利用効率の低下、樹脂材料の経時的な劣化、安定性の低下などを招くことになる。

これに対し、図５に示すように、色度制御部１７を石英ガラスなどの透明な無機材料から形成するようにすれば、波長の短い紫外光の領域において光の透過率が低下することを抑制することができる。これは、色度制御部１７を石英ガラスなどの透明な無機材料から形成するようにすれば、発光部２から出射した紫外光の領域の光が色度制御部１７に吸収され難くなることを示している。そのため、発光部２から出射した光の利用効率の向上、経時的な劣化の抑制、安定性の向上などを図ることができる。

次に、他の実施形態に係る色度制御部１７ａについて例示をする。
図６は、発光部の発光特性の面内分布を例示するための模式図である。なお、発光特性はモノトーン色の濃淡で表し、青色となる程濃く、黄色となる程淡くなるように表示した。
図６に例示をしたものの場合には、発光部２の中心部分が黄色となり、周縁になるにしたがい青色となっている。この様な発光特性を有する発光部２としては、例えば、ＧａＮ（窒化ガリウム）などの窒化物半導体からなるものを例示することができる。
この様に発光部２の発光特性に面内分布が生じると、半導体発光装置を見る方向によって色度が異なるものとなる。
図７は、他の実施形態に係る色度制御部について例示をするための模式断面図である。

図７に示すように、半導体発光装置１ａにおいては、発光部２における発光特性の面内分布に基づいて色度制御部１７ａの厚み寸法を制御するようにしている。そして、発光部２における発光特性の面内分布に基づいて色度制御部１７ａの厚み寸法を変化させることで、発光部２における発光特性の面内分布に基づいて波長変換部４の厚み寸法を制御するようにしている。すなわち、色度制御部１７ａは、発光部２における発光特性の面内分布に基づいて波長変換部４の厚み寸法を制御する。

例えば、発光部２の中心部分が黄色となり、周縁になるにしたがい青色となるような場合には、発光部２の中心部分に対応する波長変換部４の厚み寸法がＴ２となり、発光部２の周縁に対応する波長変換部４の厚み寸法がＴ１となるように色度制御部１７ａの厚み寸法を変化させるようにすることができる。
この様にすれば、発光部２における発光特性に面内分布が生じたとしても色度の面内分布を均一化することができる。そのため、半導体発光装置１ａを見る方向にかかわらず色度がほぼ同じとなるようにすることができる。
すなわち、この様にすれば、半導体発光装置同士の間における色度の違いを抑制することができるとともに、半導体発光装置毎における色度の面内分布を均一化することができる。

なお、図７に例示をした色度制御部１７ａは、色度制御部１７ａの厚み寸法を連続的に変化させるようにしているが、段階的に変化させるようにしてもよい。例えば、発光部２における発光特性の面内分布に基づいて色度制御部１７ａの厚み寸法を階段状に変化させるようにしてもよい。また、発光部２の中心部分に対応する部分の厚み寸法が薄く、発光部２の周縁部分に対応する部分の厚み寸法が厚い凹状の色度制御部１７ａを例示したが、発光部２の中心部分に対応する部分の厚み寸法が厚く、発光部２の周縁部分に対応する部分の厚み寸法が薄い凸状の色度制御部とすることもできる。すなわち、色度制御部の厚み寸法の変化の形態は、発光部２における発光特性の面内分布に基づいて適宜変更することができる。

本実施の形態に係る半導体発光装置によれば、色度制御部を設けることで波長変換部４の厚み寸法を制御することができる。そのため、半導体発光装置における色度のばらつきを抑制することができる。この場合、半導体発光装置同士の間における色度のばらつきを抑制することもできるし、半導体発光装置毎における色度の面内分布を均一化することもできる。

次に、本実施の形態に係る半導体発光装置の製造方法について例示をする。

図８は、本実施の形態に係る半導体発光装置の製造方法について例示をするためのフローチャートである。なお、図８は、図７に例示をした半導体発光装置１ａを製造する場合を例示をするためのフローチャートである。
また、図９は、図８に例示をした半導体発光装置の製造方法における模式工程断面図である。
まず、サファイアなどからなる基板上に所定の形状の半導体部２ａ、活性部２ｂ、半導体部２ｃをこの順で積層させる（ステップＳ１）。すなわち、サファイアなどからなる基板上に所定の形状の発光部２を形成する。
この場合、既知のスパッタリング法や気相成長法などを用いてこれらの積層を行うようにすることができる。気相成長法としては、例えば、有機金属気相成長（MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ハイドライド気相成長（HVPE:Hydride Vapor Phase Epitaxy）法、分子線エピタキシャル成長（MBE;Molecular Beam Epitaxy）法などを例示することができる。

次に、絶縁部１６、接合部１５、絶縁部１１を形成する（ステップＳ２）。
この場合、真空蒸着法やスパッタリング法などの各種の物理的気相成長（PVD：Physical Vapor Deposition）法、各種の化学的気相成長（CVD:Chemical Vapor Deposition）法などと、リソグラフィ技術やエッチング技術などとを組み合わせることで絶縁部１６、接合部１５、絶縁部１１を形成するようにすることができる。

次に、第１電極部５、第２電極部８、第１配線部１３、第２配線部１４を形成する（ステップＳ３）。
この場合、真空蒸着法やスパッタリング法などの各種の物理的気相成長（PVD：Physical Vapor Deposition）法、各種の化学的気相成長（CVD:Chemical Vapor Deposition）法などと、リソグラフィ技術やエッチング技術などとを組み合わせることで第１電極部５、第２電極部８、第１配線部１３、第２配線部１４を形成するようにすることができる。

次に、封止部１２を形成する（ステップＳ４）。
この場合、真空蒸着法やスパッタリング法などの各種の物理的気相成長（PVD：Physical Vapor Deposition）法、各種の化学的気相成長（CVD:Chemical Vapor Deposition）法などと、リソグラフィ技術やエッチング技術などとを組み合わせることで封止部１２を形成するようにすることができる。

次に、第１導電部６、第２導電部９を形成する（ステップＳ５）。
この場合、真空蒸着法やスパッタリング法などの各種の物理的気相成長（PVD：Physical Vapor Deposition）法、各種の化学的気相成長（CVD:Chemical Vapor Deposition）法、メッキ法などと、リソグラフィ技術やエッチング技術などとを組み合わせることで第１導電部６、第２導電部９を形成するようにすることができる。

次に、第１導電部６の端面に第１接続部材７を形成し、第２導電部９の端面に第２接続部材１０を形成する（ステップＳ６）。
この場合、真空蒸着法やスパッタリング法などの各種の物理的気相成長（PVD：Physical Vapor Deposition）法、各種の化学的気相成長（CVD:Chemical Vapor Deposition）法、メッキ法などと、リソグラフィ技術などとを組み合わせることで第１接続部材７、第２接続部材１０を形成するようにすることができる。

次に、この様にして形成された積層体を基板から剥離させる（ステップＳ７）。
この場合、レーザリフトオフ法などを用いて積層体を基板から剥離させるようにすることができる。
図９（ａ）は、剥離させた積層体を反転させた状態を表したものである。

次に、第１主面Ｍ１における色度を発光部２毎に測定する（ステップＳ８）。
この場合、例えば、フォトルミネッセンス法（Photoluminescence Spectroscopy）によりＰＬ（Photoluminescence）発光の色度を発光部２毎に測定するようにすることができる。
例えば、半導体部２ａの第１主面Ｍ１側に紫外線を照射した際のＰＬ発光の色度を発光部２毎に測定する。すなわち、発光部２同士の間における色度のばらつき、発光部２毎における色度の面内分布を測定する。

次に、図９（ｂ）に示すように、測定されたＰＬ発光の色度に基づいて半導体部２ａの第１主面Ｍ１側に波長変換部４の形状寸法を制御する色度制御部１７ａを設ける（ステップＳ９）。
例えば、測定された発光部２同士の間における色度のばらつき、発光部２毎における色度の面内分布に基づいて、適切な厚み寸法や適切な厚み寸法の変化の形態を有する色度制御部１７ａを半導体部２ａの第１主面Ｍ１側に設ける。この場合、シランカップリング剤を用いて半導体部２ａの第１主面Ｍ１側に色度制御部１７ａを接着するようにすることができる。
この際、厚み寸法や厚み寸法の変化の形態が異なる色度制御部を複数種類用意し、測定されたＰＬ発光の色度に基づいて適切な色度制御部を選択するようにすることができる。すなわち、色度制御部を設ける工程において、ＰＬ発光の色度に基づいて、厚み寸法および厚み寸法の変化の形態の少なくともいずれかが異なる複数種類の色度制御部から、第１主面側に設けられる色度制御部が選択されるようにすることができる。

次に、色度制御部１７ａを覆うようにして蛍光体が所定の割合で混合された樹脂を塗布する（ステップＳ１０）。
なお、蛍光体が混合された樹脂は波長変換部４となる。
この場合、スキージ法、スクリーン法やスピン法などの印刷および塗布方法などを用いて蛍光体が混合された樹脂を塗布するようにすることができる。

次に、各半導体発光装置を個片化する（ステップＳ１１）。
すなわち、複数の半導体発光装置を一体的に形成する工程と、一体的に形成された複数の半導体発光装置を個片化する工程と、を備えたものとすることができる。
この場合、ブレードダイシング法などを用いて各半導体発光装置を個片化するようにすることができる。
なお、図８、図９に例示をしたものは、複数の半導体発光装置を一体的に形成する場合であるが、半導体発光装置を個別的に形成する場合も同様とすることができる。

本実施の形態に係る半導体発光装置の製造方法によれば、ＰＬ発光の色度に基づいて適切な色度制御部を設けるようにしているので、色度のばらつきが少なくなるような厚み寸法を有する波長変換部４を形成することができる。そのため、半導体発光装置における色度のばらつきを抑制することができる。この場合、半導体発光装置同士の間における色度のばらつきを抑制することもできるし、半導体発光装置毎における色度の面内分布を均一化することもできる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びそれと等価とみなされるものの範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

例えば、半導体発光装置１、半導体発光装置１ａが備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

１半導体発光装置、１ａ半導体発光装置、２発光部、２ａ半導体部、２ｂ活性部、２ｃ半導体部、４波長変換部、５第１電極部、６第１導電部、８第２電極部、９第２導電部、１１絶縁部、１２封止部、１７色度制御部、１７ａ色度制御部

Claims

第１主面と、前記第１主面の反対面である第２主面と、を有する発光部と、
前記第１主面側に設けられ、蛍光体を含有し、前記第１主面側とは反対側の面が平面となっている波長変換部と、
前記発光部と、前記波長変換部と、の間であって、前記波長変換部の内部に設けられ、前記波長変換部の厚み寸法を制御する色度制御部と、
を備え、
前記色度制御部は、前記発光部から出射する光の波長に対して、以下の式で表される前記波長変換部から出射する光の色度が一定となるように、前記波長変換部の厚み寸法を制御することを特徴とする半導体発光装置。
前記波長変換部から出射する光の色度＝ａ・λｄ＋ｂ・Ｔ＋ｃ
ここで、Ｔは前記波長変換部の厚み寸法（ｍｍ）、λｄは前記発光部から出射する光の波長（ｎｍ）、ａ、ｂ、ｃは前記蛍光体の種類により異なる係数である。
前記色度制御部は、前記発光部から出射する光の波長の面内分布に基づいて前記波長変換部の厚み寸法を制御することを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
第１主面と、前記第１主面の反対面である第２主面と、を有する発光部と、前記第１主面側に設けられ、蛍光体を含有し、前記第１主面側とは反対側の面が平面となっている波長変換部と、を有する半導体発光装置の製造方法であって、
前記発光部から出射する光の波長を前記発光部毎に測定する工程と、
前記測定された発光部から出射する光の波長に基づいて前記第１主面側に前記波長変換部の厚み寸法を制御する色度制御部を設ける工程と、
前記色度制御部を覆うように前記蛍光体が所定の割合で混合された樹脂を塗布し、前記第１主面側とは反対側の面を平面とする工程と、
を備え、
前記色度制御部を設ける工程において、前記測定された発光部から出射する光の波長に対して、以下の式で表される前記波長変換部から出射する光の色度が一定となるように、前記波長変換部の厚み寸法を制御する前記色度制御部が設けられることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
前記波長変換部から出射する光の色度＝ａ・λｄ＋ｂ・Ｔ＋ｃ
ここで、Ｔは前記波長変換部の厚み寸法（ｍｍ）、λｄは前記発光部から出射する光の波長（ｎｍ）、ａ、ｂ、ｃは前記蛍光体の種類により異なる係数である。
前記色度制御部を設ける工程において、前記測定された発光部から出射する光の波長に基づいて、厚み寸法および厚み寸法の変化の形態の少なくともいずれかが異なる複数種類の前記色度制御部から、前記第１主面側に設けられる前記色度制御部が選択されること、を特徴とする請求項３記載の半導体発光装置の製造方法。
複数の半導体発光装置を一体的に形成する工程と、
前記一体的に形成された複数の半導体発光装置を個片化する工程と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の半導体発光装置の製造方法。
前記半導体発光装置の個片化を、ブレードダイシング法を用いて行うこと、を特徴とする請求項５記載の半導体発光装置の製造方法。