(57)【要約】【課題】サファイア基板表面に透光性膜を有し、透光性膜の基板からの剥離が抑制された発光素子を提供する。【解決手段】サファイア基板１０と、サファイア基板１０の一方の主面に設けられた半導体層１４と、サファイア基板１０の少なくとも他方の主面に設けられた透光性膜２０と、を有し、透光性膜２０は、アルミニウムを含有する酸化膜であり、Ｃｕ、Ｓｎ又はＺｎを０．２６質量パーセント以上、２．１０質量パーセント未満含有する発光素子。【選択図】図１
2010226070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア基板と、
前記サファイア基板の一方の主面に設けられた半導体層と、
前記サファイア基板の少なくとも他方の主面に設けられた透光性膜と、を有し、
前記透光性膜は、アルミニウムを含有する酸化膜であり、Ｃｕ、Ｓｎ又はＺｎを０．２６質量パーセント以上、２．１０質量パーセント未満含有する発光素子。
【請求項２】
前記透光性膜の表面に設けられた蛍光体層を有する請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記サファイア基板の側面にも前記透光性膜が設けられている請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
サファイア基板の一方の主面に半導体層を形成し、前記サファイア基板の少なくとも他方の主面にアルミニウム合金膜を形成する工程と、
前記アルミニウム合金膜に電圧を印加することにより、帯電させた蛍光体を堆積させる工程と、
前記アルミニウム合金膜を酸化させることにより、透光性膜とする工程と、を有し、
前記アルミニウム合金膜はＣｕ、Ｓｎ又はＺｎを０．５質量パーセント以上、４質量パーセント未満含有する発光素子の製造方法。
【請求項５】
前記蛍光体堆積工程前に、前記アルミニウム合金膜が形成された面に搬送用支持部材を接着させて搬送する工程を有する請求項４記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記搬送する工程において、実装用の支持基板上に搬送し、前記半導体層側を前記支持基板にフリップチップ実装する請求項５に記載の発光素子の製造方法。
【請求項７】
サファイア基板と、
前記サファイア基板の一方の主面に設けられた半導体層と、
前記サファイア基板の少なくとも他方の主面に設けられた蛍光体電気泳動沈着用のアルミニウム合金膜と、を有し、
前記アルミニウム合金膜は酸化により透光性膜とできる膜であり、Ｃｕ、Ｓｎ又はＺｎを０．５質量パーセント以上、４質量パーセント未満含有する発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子及びその製造方法に関するものであり、特に基板表面に透光性膜を有する発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒化物系化合物半導体を用いて構成された発光素子と蛍光体とを組み合わせることにより、白色系の混色光を発光する発光装置が開発されている。この発光装置は、発光素子から出力される青色系の光の一部を蛍光体により波長変換して、その波長変換された黄色系の光と発光素子からの青色系の光との混色により、白色系の光を発光させるものである。
【０００３】
白色光の色度を均一にするためには、発光素子の射出光の光路上に、蛍光体を等しく配置する必要がある。その１つの方法として、帯電した蛍光体を分散させた溶液中で、蛍光体を電気泳動させる技術が知られている。電気泳動では、溶液中に発光素子と電極とを配置してそれらの間に電圧を印可するが、このとき、発光素子に蛍光体の帯電極と反対の電位が発生するように電圧を印可すれば、蛍光体は発光素子の導電部分に引き寄せられる。溶液中に蛍光体を発光素子の表面に付着させる結着材を含ませておくことで、発光素子の表面に蛍光体の均一な層を形成することができる。
【０００４】
サファイアのような絶縁性基板を光取り出し側に有する発光素子の場合、絶縁性基板表面に蛍光体を沈着させるために基板表面に導電層を形成する必要がある。このような素子においては、光取り出し側に導電層が設けられることになるため、導電層として例えば透光性の材料を用いることが提案されている（特許文献１、２参照）。また、窒化物系化合物半導体に対して接触抵抗が良好なアルミニウム等の金属層を導電層として形成し、蛍光体の沈着中に溶解させることや、蛍光体の沈着後に酸化させて透明化することも提案されている（特許文献３〜７参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６９０８６
【特許文献２】特開２００３−１１０１５３
【特許文献３】特開２００８−６６３６５
【特許文献４】特開２００７−１３４３７８
【特許文献５】特開２００７−３０５７７３
【特許文献６】特開２００８−３００５８０
【特許文献７】特開２００７−２９４７２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、アルミニウムを導電層の材料として用いると、サファイア基板との密着力が十分でないために、コレットのような搬送用の部材と接触する面において導電層が剥離し易いという問題がある。剥離した領域が電気泳動させた蛍光体で埋まる程度に小さければ問題にはならないが、導電層の一部が付着した搬送用の部材を用いて搬送を繰り返すと、付着した導電層に更に導電層が張り付き、剥離面積が大きくなっていく。導電層の剥離面積が大きくなり、蛍光体で埋まらない領域ができると、その領域における発光素子からの光は蛍光体で変換されずに取り出されてしまい、発光分布の不均一や発光波長のずれに繋がる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の本発明の発光素子は、サファイア基板と、前記サファイア基板の一方の主面に設けられた半導体層と、前記サファイア基板の少なくとも他方の主面に設けられた透光性膜と、を有し、前記透光性膜は、アルミニウムを含有する酸化膜であり、Ｃｕ、Ｓｎ又はＺｎを０．２６質量パーセント以上、２．１０質量パーセント未満含有する。
【０００８】
第１の本発明の発光素子は以下の構成を組み合わせることができる。
前記透光性膜の表面に設けられた蛍光体層を有する。前記サファイア基板の側面にも前記透光性膜が設けられている。
【０００９】
本発明の発光素子の製造方法は、サファイア基板の一方の主面に半導体層を形成し、前記サファイア基板の少なくとも他方の主面にアルミニウム合金膜を形成する工程と、前記アルミニウム合金膜に電圧を印加することにより、帯電させた蛍光体を堆積させる工程と、前記アルミニウム合金膜を酸化させることにより、透光性膜とする工程と、を有し、前記アルミニウム合金膜はＣｕ、Ｓｎ又はＺｎを０．５質量パーセント以上、４質量パーセント未満含有する。
【００１０】
本発明の製造方法は以下の構成を組み合わせることができる。
前記蛍光体堆積工程前に、前記アルミニウム合金膜が形成された面に搬送用支持部材を接着させて搬送する工程を有する。前記搬送する工程において、実装用の支持基板上に搬送し、前記半導体層側を前記支持基板にフリップチップ実装する。
【００１１】
第２の本発明の発光素子は、サファイア基板と、前記サファイア基板の一方の主面に設けられた半導体層と、前記サファイア基板の少なくとも他方の主面に設けられた蛍光体電気泳動沈着用のアルミニウム合金膜と、を有し、前記アルミニウム合金膜は酸化により透光性膜とできる膜であり、Ｃｕ、Ｓｎ又はＺｎを０．５質量パーセント以上、４質量パーセント未満含有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発光素子は、蛍光体電気泳動沈着用の膜としてＣｕ、ＳｎまたはＺｎを含むアルミニウム合金膜を用いることで、サファイア基板との密着力に優れた導電膜とでき、基板からの剥離を抑制することができる。また、このような合金膜を酸化させることでＣｕ、ＳｎまたはＺｎを含むアルミニウム含有酸化膜の透光性膜が得られ、基板からの剥離が抑制された透光性膜とすることができ、サファイア基板側から光を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は一実施形態の発光素子を示す断面模式図である。
【図２】図２は一実施形態の発光素子の製造方法を説明する断面模式図である。
【図３】図３は一実施形態の発光素子の製造方法を説明する断面模式図である。
【図４】図４は一実施形態の発光素子の製造方法を説明する断面模式図である。
【図５】図５は一実施形態の発光素子の製造方法を説明する断面模式図である。
【図６】図６は一実施形態の発光素子の製造方法を説明する断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の方法を実施するための形態（以下「実施形態」という）について詳細に説明する。なお、図は模式的に示すものであり、一部誇張され、実際とは異なる場合がある。また、本発明は、以下の実施形態や実施例に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００１５】
図１は、本実施形態の発光素子を示す断面模式図である。図１に示すように、発光素子１は、サファイア基板１０の一方の主面に半導体層１４が設けられており、サファイア基板１０の少なくとも他方の主面に透光性膜２０が設けられている。透光性膜２０は、アルミニウムを含有する酸化膜であり、Ｃｕ、Ｓｎ又はＺｎを０．２６質量パーセント以上、２．１０質量パーセント未満含有する。半導体層１４は、一例として、サファイア基板１０側から、第１導電型層１１としてｎ型半導体層、発光層１２、第２導電型層１２としてｐ型半導体層が積層されており、第１導電型層１１に第１電極１５としてｎ電極が形成され、第２導電型層１３に第２電極１６としてｐ電極が形成されている。発光素子１の電極側の面は、第１電極１５及び第２電極１６のバンプとの接続部を除いて、絶縁性の保護膜１７によって覆われている。発光素子１の第１電極１５と第２電極１６は、金属のバンプ３３を介して、支持基板３０の基体３１の表面に設けられた電極３２と電気的に接続される。
【００１６】
本実施形態の発光素子を製造する方法の一例について、図２〜６を用いて説明する。図２〜６は本実施形態の製造方法の主要な工程を説明するための断面模式図である。
【００１７】
（アルミニウム合金膜形成工程）
まず、図２に示すように、サファイア基板の一方の主面に半導体層１４を積層した発光素子１を粘着シート等の固定部材５０に固定し、サファイア基板１０の少なくとも他方の主面にアルミニウム合金膜４０を成膜する。
【００１８】
アルミニウム合金膜は、微量のＣｕ、Ｓｎ又はＺｎを含有する。これによって、密着性が大幅に改善され、且つ酸化により透光性となる膜を得ることができる。具体的には、Ｃｕ、Ｓｎ又はＺｎを０．５質量パーセント以上４質量パーセント未満含有する。Ｃｕ、Ｓｎ又はＺｎの含有量が０．５質量パーセント以上含有するアルミニウム合金膜とすることで、アルミニウムのみからなる金属膜よりもサファイア基板との密着性が改善される。Ｃｕ、Ｓｎ又はＺｎの含有量は、より好ましくは１質量パーセント以上、さらには２質量パーセント以上とすることで密着力がさらに改善される。発光素子を搬送する際には、半導体層が傷付くことを避けるため、図３に示すように、半導体層１４形成面と反対側のサファイア基板側をコレット等の搬送用支持部材６０に接着させる場合が多い。このような場合、サファイア基板表面にアルミニウム合金膜が形成されていれば、図３に示すようにアルミニウム合金膜４０が搬送用支持部材６０に接着されるため、サファイア基板との密着性に優れたアルミニウム合金膜４０を設けることで、搬送用支持部材６０への付着によるアルミニウム合金膜４０の剥離を抑制することできる。また、例えばピンセットで発光素子を挟持して搬送する場合も、同様に剥離の問題が起こり得る。
【００１９】
一方、アルミニウム合金膜は発光素子からの放射光に対する透過率が低いため、後述の工程において酸化させることで透光性膜とするが、例えばＣｕを４質量パーセント以上含有させると、酸化させても透過率が改善されず、良好な透光性膜として用いることができない。したがって、４質量パーセント未満とすることで、酸化によって発光素子からの放射光に対する透過率の高い透光性膜とすることができる。また、Ｓｎ又はＺｎは含有量を増やしすぎると密着力が低下する傾向にあるため、４質量パーセント未満とすることが好ましい。なお、意図的に含有させる元素はこれら３元素のいずれかとすることが好ましく、それ以外に含有させる元素は実質的にアルミニウム（Ａｌ）のみとすると、酸化によって透過率に優れた透光性膜を得ることができる。具体的には、アルミニウムの含有量を９６質量パーセント以上、９９．７質量パーセント未満とする。
【００２０】
アルミニウム合金膜を後述の電気泳動沈着用の導電膜として用いる場合は、基板側面にもアルミニウム合金膜を成膜することが好ましい。更に、図２に示すようにアルミニウム合金膜４０を第１導電型層１１に接して設けると、第１導電型層１１を通してアルミニウム合金膜４０に電圧を印加することができる。
【００２１】
アルミニウム合金膜の形成方法としては、例えば、蒸着法、スパッタリング、スクリーン印刷、インクジェット塗布、スプレー塗布あるいはそれらを組み合わせた方法を挙げることができる。発光層、第２導電型層、第１又は第２電極の側面等、アルミニウム合金膜を形成したくない領域はマスク材料で被覆する等して、アルミニウム合金膜を形成する。マスク材料の代わりに絶縁性の保護膜や樹脂を用いることもできる。また、成膜条件によっては、素子側面にアルミニウム合金膜が形成され難くなり、図２に示す素子のようにアルミニウム合金膜の基板側面における膜厚が主面における膜厚よりも小さくなる。図２に示す素子のように、第１導電型層の素子外周部に段差を設けることで、基板側面と連続する側面を有する半導体層を第１導電型層のみとすることができ、上述の形成条件において、マスク材料を必要とせずに基板表面から一方の導電型の半導体層側面にかけてアルミニウム合金膜を形成することができる。第１導電型層は側面を除いて絶縁性の保護膜で覆されていることが好ましい。アルミニウム合金膜の膜厚は、膜厚５ｎｍ〜１０μｍ程度、比較的均質な膜を形成するためには膜厚２０ｎｍ以上、１μｍ以下とすることが好ましく、後述する酸化工程において透光性膜とするためには、２０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下とすることが好ましい。なお、最大膜厚をこれらの膜厚範囲とすることが好ましく、例えばサファイア基板の主面における膜厚をこのように設定し、基板側面の膜厚はこれと同程度かそれよりも小さくする。
【００２２】
発光素子を固定する固定部材は、粘着シートに限らず、発光素子を固定できる部材であればよい。サファイア基板側面にまでアルミニウム合金膜を形成するために、発光素子は離間させて固定することが好ましい。例えば、粘着シートにウエハを貼り付け、分割して素子化した後、エキスパンドして、図２に示すような状態とすることができる。アルミニウム合金膜をパッケージ等への実装後に形成しようとすると、アルミニウム合金膜を形成する領域以外をマスク等で覆う必要があるため、アルミニウム合金膜を形成してからパッケージ等に実装することが好ましい。例えば、図４に示すように、アルミニウム合金膜４０を形成した発光素子１の第１電極１５及び第２電極１６を支持基板３０側として、金属バンプ３３を介して支持基板３０の電極３２と接続し、固定する。
【００２３】
（蛍光体堆積工程）
図５に示すように、発光素子１を電着浴内の溶液（電解液）に浸漬させる。溶液中には、帯電した蛍光体８１が分散されている。ここでは、発光素子１の各電極は支持基板３０の電極３２と電気的に接続されているので、支持基板３０の電極３２と対向するように対極７０を設置し、外部電源によって電極３２と対極７０の間に電圧を印加する。このとき電極３２に対して蛍光体８１の帯電と異なる極性の電圧を印加することにより、発光素子１にも電圧が印可され、溶液中の蛍光体８１が発光素子１に向かって泳動する。そして発光素子１の表面のうち、導電性のアルミニウム合金膜４０の部分は蛍光体８１と逆の極性に帯電しているため、その表面に蛍光体８１が均一な膜厚で沈着する。その沈着物を乾燥させることによって沈着物に含まれる余分な溶媒を除去すれば、図６に示すような、蛍光体を含む蛍光体層８０を略均一な膜厚で形成することができる。
【００２４】
発光素子は、少なくともアルミニウム合金膜を蛍光体と異なる極性に帯電させられるように配置すればよい。図４に示すように、蛍光体堆積工程の前に、半導体層１４と接するアルミニウム合金膜４０が形成された発光素子１を支持基板３０に実装しておけば、支持基板３０の電極３２に電圧を印加することで、アルミニウム合金膜４０を溶液中の蛍光体と異なる極性に帯電させることができる。また、アルミニウム合金膜が露出した発光素子をフリップチップ実装する場合、例えば、図３に示すようにアルミニウム合金膜４０を搬送用支持部材６０に接着させて搬送し、支持基板と接合する。この場合、搬送用支持部材と接するアルミニウム合金膜に高負荷がかかるため、サファイア基板とアルミニウム合金膜の密着性が特に重要視される。このような接合に用いる手段としては例えば超音波接合がある。
【００２５】
電気泳動沈着に使用する溶液は、蛍光体に加えて結着材や帯電材を含んでいても良い。その場合、形成される蛍光体層には、蛍光体以外に結着材や帯電材が含まれることになる。さらに蛍光体層は、蛍光物質や結着材を覆う透光性樹脂を有していても良い。また、蛍光体は、蛍光体質自体が帯電されているか、極性のある透光性材料など、電解液中に含まれる他の帯電性材料により、電圧が印加される工程までに帯電されていればよい。
【００２６】
（アルミニウム合金膜酸化工程）
アルミニウム合金膜を酸化させることで、微量のＣｕ、Ｓｎ又はＺｎを含有するアルミニウム酸化膜の透光性膜とすることができる。アルミニウム合金膜を帯電させて蛍光体を電気泳動沈着させた場合は、図６に示すように、透光性膜２０はサファイア基板１０と蛍光体層８０の間に位置する。アルミニウム合金膜を酸化させる方法としては、酸化雰囲気、例えば水蒸気雰囲気で加熱処理する方法を用いることができる。具体的には、高温の水蒸気を含む条件下で加熱し、例えば温度１３０℃以上で湿度１００％以上の高温高湿の条件下で加熱する。これにより、アルミニウム合金膜を透光性膜に改質させ、更には絶縁性の膜に改質させる。
【００２７】
透光性膜におけるＣｕ、Ｓｎ又はＺｎの含有量は、０．２６質量パーセント以上、２．１０質量パーセント未満とすることが好ましく、さらには０．５２質量パーセント以上、１．０６質量パーセント以上とすることが好ましい。酸化によって得られた透光性膜におけるＣｕの含有量は、アルミニウム合金膜にＣｕを０．５質量パーセント含有させた場合は０．２６質量パーセント程度、１質量パーセント含有させた場合は０．５２質量パーセント程度、２質量パーセント含有させた場合は１．０６質量パーセント程度、４質量パーセント含有させた場合は２．１０質量パーセント程度であると推定され、Ｓｎ又はＺｎの場合もほぼ同程度であると推定される。また、透光性膜であるＡｌ含有酸化膜に意図的に含有させる元素はＣｕ、Ｓｎ又はＺｎのいずれかであることが好ましく、この場合、透光性膜におけるＡｌの含有量は５０〜５２質量パーセント程度であると推定される。透光性膜の膜厚は特に限定されないが、膜厚５ｎｍ〜１０μｍ程度、透光性被覆膜として具体的には、比較的均質な膜を形成するために膜厚２０ｎｍ以上程度、１μｍ以下程度とする。
【００２８】
更に、蛍光体層に樹脂等の透光性材料の透光性部材を形成する工程を備えてもよい。具体的には、蛍光体層が設けられた発光素子を配置して、蛍光体層の上に透光性の材料を塗布、もしくは素子をその透光性材料を含む溶液中に浸漬して、透光性部材の被覆膜を形成する。
【００２９】
なお、蛍光体堆積工程を省略した場合は、図１に示すようにサファイア基板１０の光取り出し側表面に透光性膜２０が設けられた発光素子１を得ることができる。アルミニウム合金膜の酸化によって得られる透光性膜は、アルミニウム合金膜よりも強度が低下する傾向にあるため、蛍光体堆積工程を経ない場合も、まずアルミニウム合金膜を設けた発光素子を形成し、その発光素子を実装した後に酸化工程を行い、サファイア基板表面に透光性膜が設けられた発光素子とすることが好ましい。このような発光素子であれば、フリップチップ実装時におけるアルミニウム合金膜の剥離を抑制できるので、サファイア基板の表面を均一に透光性膜で覆うことができる。また、アルミニウム合金膜の酸化によって得られる透光性膜はその表面に凹凸を有する傾向があり、凹凸表面の反射によって発光素子内部からの光を好適に取り出すことができる。
【００３０】
本実施形態にかかる各部材について以下に詳述する。
【００３１】
（発光素子１）
本実施形態における発光素子１として、ＬＥＤチップについて説明する。ＬＥＤチップを構成する発光素子としては、種々の半導体により形成された半導体発光素子を挙げることができるが、サファイア基板に成長可能な半導体を選択することができ、窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。窒化物半導体は蛍光体を効率良く励起できる短波長が発光可能であるので、蛍光体を使用する場合に好ましい。半導体の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。具体的には、図１〜６に示すように、サファイア基板１０の一方の主面側に、成長方法により省略可能な下地層を介して、相互に異なる導電型の半導体層１４（第１導電型層１１としてｎ型半導体層、第２導電型層１３としてｐ型半導体層）と発光層１２を基板側から符号の番号順に積層するなどして、発光構造を有する半導体構造を設けた構造を用いることができる。なお、積層順はこの通りである必要はない。
【００３２】
（支持基板３０）
発光素子を実装する支持基板の基体の材料は、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＢＮ、Ｃ（ダイヤモンド）などが好ましい。より好ましくは、発光素子と熱膨張係数がほぼ等しいもの、例えば、窒化物系半導体を材料とする発光素子に対して窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が選択される。これにより、支持体と発光素子との間に発生する熱応力の影響を緩和することができる。
【００３３】
（蛍光体８１、蛍光体層８０）
蛍光体は、発光素子からの光の少なくとも一部を吸収して異なる波長を有する光を発する蛍光物質であり、蛍光体層はそれを含有する部材である。蛍光体層は、蛍光体で構成されることが好ましく、付加的にその蛍光体を固着させるための結着材を有しても良い。また、蛍光体層の発光素子、装置への固定を強化させるため、あるいは外部環境から保護するため、電気泳動沈着により形成された蛍光体層は、上述したように、透光性部材、封止部材など、材料としてはエポキシ樹脂やシリコン樹脂などの透光性樹脂やガラスなど、他の透光性材料で被覆されている構造が好ましい。
【００３４】
蛍光体は、発光素子の光を変換するものであり、発光素子からの光をより長波長に変換するものの方が効率がよい。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、アルミニウム酸化物系蛍光体の一種であるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）が好適に用いられる。特に、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、その含有量によってＬＥＤチップからの青色系の光を一部吸収して補色となる黄色系の光を発するため、白色系の混色光を発する高出力な発光ダイオードを比較的簡単に形成することができる。
【００３５】
本実施形態における蛍光体は、電解液中を電気泳動しやすい形状および大きさであることが好ましい。特に、電解液中での電気泳動について、蛍光体の形状は、ほぼ球形の粒子状とされていることが好ましい。１５μｍ程度の大きな粒径の蛍光体は沈着させにくいため、蛍光体の平均粒径は３〜１０μｍ程度とすることができる。また、蛍光体粒子表面に、表面被覆膜を設けるなどの表面処理により、粒子表面、粒子被覆膜の帯電を利用することもできる。蛍光体層は、蛍光体粒子の粒径以上とし、例えば膜厚０．１〜１０μｍ程度とする。なお、図５に示すように、支持基板３０の電極３２を利用してアルミニウム合金膜４０を帯電させ、電気泳動沈着を行うと、蛍光体層８０は支持基板３０の電極３２にも形成され、支持基板３０の電極３２と発光素子１の間にも蛍光体８１が入り込み、蛍光体層８０が形成される場合がある。このとき、第１導電型層１４の素子外周部に段差を有する発光素子であれば、段差に沿った蛍光体層８０が形成される傾向にあり、蛍光体８１の素子内側への侵入を抑制することができる。
【実施例１】
【００３６】
本実施例の発光素子は、サファイア基板の一方の主面に設けられた半導体層と、サファイア基板の他方の主面及び側面に設けられたＡｌとＣｕを含有する透光性の酸化膜とを備える。本実施例に係る発光素子は以下のようにして作製する。
【００３７】
まず、サファイア基板の一方の主面に窒化ガリウム系化合物半導体を材料とする半導体層を積層する。半導体層は、基板側から順に、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層を積層する。ｐ型半導体層表面には、ｐ電極として、発光層からの光を反射する全面電極と、それを覆うパッド電極を形成し、ｐ型半導体層から露出されたｎ型半導体層表面にはｎ電極を形成する。各電極の材料としては、ｐ側の全面電極はＡｇ、パッド電極はＮｉ、Ａｕ、ｎ電極はＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金、Ｗ、をそれぞれ含有する。保護膜として、各電極及び半導体層の表面を覆うＳｉ酸化膜を形成する。なお、基板から連続するｎ型半導体層の側面及び各電極におけるバンプとの接続部は保護膜で覆わない。
【００３８】
次に、発光素子のｎ電極及びｐ電極側を粘着シートに貼り付け、Ｃｕを約１質量パーセント、Ａｌを約９９質量パーセント含有するアルミニウム合金膜をスパッタリングによってサファイア基板の他方の主面及び側面に膜厚７５ｎｍで形成する。アルミニウム合金膜は保護膜から露出したｎ型半導体層側面にまで形成する。側面のアルミニウム合金膜は主面のものよりも膜厚が小さく、７〜１０ｎｍ程度になる。このようにして形成したアルミニウム合金膜について引っかき試験により密着力を測定すると、アルミニウム合金膜に剥がれは見られない。
【００３９】
このような発光素子を支持基板にフリップチップ実装する。アルミニウム合金膜が形成されたサファイア基板の他方の主面側をコレットに吸着させて発光素子を搬送し、支持基板の電極と発光素子の電極とをＡｕバンプを介して超音波接合する。次に、電解液中に、発光素子が実装された支持基板を配置して、アルミニウム合金膜に電圧を印加することにより、発光素子上に平均粒径５μｍのイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を電気泳動沈着させる。印加する電圧５０〜６０Ｖ電流とし、電気泳動の時間は７分間とする。これにより、発光素子の上に膜厚が約１５〜２５μｍの蛍光体層が得られる。
【００４０】
支持基板を電解液から取りだし、高温の水蒸気下にてアルミニウム合金膜を透光性化する。すなわち、反応炉内の１３０℃、湿度１００％の条件下にて、発光素子が実装された支持基板を６時間放置することにより、アルミニウム合金膜を酸化し、透光性の酸化物に変換する。このようにして得られる酸化物は、Ｃｕを約０．５２質量パーセント、Ａｌを約５１．６質量パーセント含有すると推定される。蛍光体層が形成された発光素子は、シリコン樹脂を材料とする透光性部材にて被覆される。
【００４１】
（比較例１）
アルミニウム合金膜をアルミニウムからなる金属膜とする点が実施例１と異なる比較例１の発光素子を作製する。引っかき試験により密着力を測定すると、比較例１のアルミニウム膜は剥がれてしまう。また、実施例１のアルミニウム合金膜は比較例１のアルミニウム膜よりもサファイア基板に対する密着力が強く、コレットで搬送してフリップチップ実装する際に剥離する面積は実施例１の方が小さく、剥がれ難いことが確認できる。フリップチップ実装後に観察すると、比較例１の発光素子はアルミニウム膜が剥がれて直径１００μｍ以上の穴ができており、蛍光体堆積後に観察すると、このような穴の上には蛍光体が付着していない。アルミニウム合金膜及びアルミニウム膜を酸化後に観察すると、実施例１の酸化膜は比較例１の酸化膜よりも表面が平坦に近い傾向がある。
【００４２】
（比較例２、３）
アルミニウム合金膜に含有させるＣｕを約０．２質量パーセント及び約０．３３質量パーセントとする点が実施例１と異なる比較例２、３の発光素子を作製する。比較例２、３のアルミニウム合金膜のサファイア基板に対する密着力は、比較例１のアルミニウム膜と同程度であり、実施例１のアルミニウム合金膜は比較例２、３のアルミニウム合金膜よりもサファイア基板に対する密着力が強く、コレットで搬送してフリップチップ実装する際に剥がれ難い。
【００４３】
（比較例４）
アルミニウム合金膜に含有させるＣｕを約４質量パーセントとする点が実施例１と異なる比較例４の発光素子を作製する。比較例４の発光素子において、蛍光体を電気泳動沈着後に実施例１と同様の条件でアルミニウム合金膜を酸化させて得られる酸化物の膜は、発光素子から放射される青色光に対する透過率が実施例１及び２よりも大幅に低く、十分な透光性の膜とならない。なお、比較例４の発光素子の酸化物はＣｕを約２．１質量パーセント、Ａｌを約５０質量パーセント含有すると推定される。
【実施例２】
【００４４】
アルミニウム合金膜に含有させるＣｕを約０．５質量パーセントとする点が実施例１と異なる実施例２の発光素子を作製する。実施例２のアルミニウム合金膜は実施例１と同様の条件で酸化させることで、透光性の酸化膜となる。実施例２のアルミニウム合金膜に対して引っかき試験を行うと、比較例１のアルミニウム膜及び比較例２、３のアルミニウム合金膜よりも剥がれが少ない。実施例２のアルミニウム合金膜は比較例１〜３のアルミニウム膜又はアルミニウム合金膜よりもサファイア基板に対する密着力が強く、コレットで搬送してフリップチップ実装する際に剥がれ難い。本実施例の発光素子の酸化物はＣｕを約０．２６質量パーセント含有すると推定される。なお、実施例１と実施例２のアルミニウム合金膜に対して引っかき試験を行い比較すると、実施例１の方が実施例２よりも剥がれが少ない。
【実施例３】
【００４５】
アルミニウム合金膜に含有させるＣｕを約２質量パーセントとする点が実施例１と異なる実施例３の発光素子を作製する。実施例３のアルミニウム合金膜は実施例１と同様の条件で酸化させることで、透光性の酸化膜となる。実施例３のアルミニウム合金膜に対して引っかき試験を行うと、比較例１〜３のアルミニウム膜又はアルミニウム合金膜よりも剥がれが少ない。実施例３のアルミニウム合金膜は比較例１〜３のアルミニウム膜又はアルミニウム合金膜よりもサファイア基板に対する密着力が強く、コレットで搬送してフリップチップ実装する際に剥がれ難い。本実施例の発光素子の酸化物はＣｕを約１．０６質量パーセント含有すると推定される。なお、実施例１〜３のアルミニウム合金膜に対して引っかき試験を行い比較すると、実施例３が最も剥がれが少ない。
【実施例４】
【００４６】
アルミニウム合金膜を形成する際、Ｃｕの代わりにＳｎを約０．５質量パーセント含有させる点が実施例１と異なる実施例４の発光素子を作製する。実施例４のアルミニウム合金膜は実施例１と同様の条件で酸化させることで透光性の酸化膜となり、比較例１のアルミニウム膜よりもサファイア基板に対する密着力が強い。本実施例の発光素子の酸化物に含有されるＳｎは約０．２６質量パーセントであると推定される。
【００４７】
（比較例５）
アルミニウム合金膜に含有させるＳｎを約４質量パーセントとする点が実施例４と異なる比較例５の発光素子を作製する。実施例４のアルミニウム合金膜は比較例５のアルミニウム合金膜よりもサファイア基板に対する密着力が強く、コレットで搬送してフリップチップ実装する際に剥がれ難い。なお、比較例５の発光素子の酸化物はＳｎを約２．１質量パーセント含有すると推定される。
【実施例５】
【００４８】
アルミニウム合金膜を形成する際、Ｃｕの代わりにＺｎを約０．５質量パーセント含有させる点が実施例１と異なる実施例５の発光素子を作製する。実施例５のアルミニウム合金膜は実施例１と同様の条件で酸化させることで透光性の酸化膜となり、比較例１のアルミニウム膜よりもサファイア基板に対する密着力が強い。本実施例の発光素子の酸化物に含有されるＺｎは約０．２６質量パーセントであると推定される。
【００４９】
（比較例６）
アルミニウム合金膜に含有させるＺｎを約４質量パーセントとする点が実施例５と異なる比較例６の発光素子を作製する。実施例５のアルミニウム合金膜は比較例６のアルミニウム合金膜よりもサファイア基板に対する密着力が強く、コレットで搬送してフリップチップ実装する際に剥がれ難い。比較例６の発光素子の酸化物はＺｎを約２．１質量パーセント含有すると推定される。
【符号の説明】
【００５０】
１    発光素子
１０  サファイア基板
１１  第１導電型層、１２  発光層、１３  第２導電型層、１４  半導体層
１５  第１電極、１６  第２電極
１７  保護膜
２０  透光性膜
３０  支持基板、３１  基体、３２  支持基板側電極
４０  アルミニウム合金膜
５０  固定部材
６０  搬送用支持部材
７０  対極
８０  蛍光体層、８１  蛍光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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