(57)【要約】【課題】  材料劣化を抑制し、かつ発熱による効率低下を抑えることで、高エネルギの励起光を利用することを可能とし、高光束の可視光を出力することが可能な半導体発光装置を提供すること。【解決手段】  紫外光から可視光までの範囲内のいずれかの波長の光を発光する半導体発光素子と、前記半導体発光素子から発光された光を吸収し、可視光を出力する可視光発光体とを具備し、前記可視光発光体は、基板と、この基板上に形成された白色粒子を含む反射層と、この反射層上に形成され、蛍光体粒子を含む発光層とを備え、前記蛍光体粒子は、前記半導体発光素子からの光を吸収し可視光を出力するとともに、前記半導体発光素子から前記白色粒子に到達し、そこで反射された光を吸収し可視光を出力することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光から可視光までの範囲内のいずれかの波長の光を発光する半導体発光素子と、前記半導体発光素子から発光された光を吸収し、可視光を出力する可視光発光体とを具備し、
前記可視光発光体は、基板と、この基板上に形成された白色粒子を含む反射層と、この反射層上に形成され、蛍光体粒子を含む発光層とを備え、前記蛍光体粒子は、前記半導体発光素子からの光を吸収し可視光を出力するとともに、前記半導体発光素子から前記白色粒子に到達し、そこで反射された光を吸収し可視光を出力することを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記反射層は、前記白色粒子をシリコンを含む無機物質により固定してなり、前記発光層は、前記蛍光体粒子をシリコンを含む無機物質により固定してなることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記基板は、可視光を７５％以上反射することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記半導体発光素子が、４３０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する半導体発光素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
【請求項５】
前記半導体発光素子が、端面発光型又は面発光型の半導体レーザダイオードであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項６】
前記半導体発光素子が、アルミニウム、ガリウム、及びインジウムからなる群から選ばれた少なくとも１種を含む窒化物半導体からなる発光層を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記半導体発光素子が、マグネシウム及び亜鉛の少なくとも１種を含む酸化物半導体からなる発光層を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置に係り、特に、半導体発光素子と蛍光体を含む可視光発光体とを組合せた半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光素子と蛍光物質を組み合わせた様々な発光装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。このような発光装置に用いる蛍光物質は、半導体発光素子からの励起光を吸収し、励起光とは異なる波長の光を放射し、発光源とするものである。
【０００３】
特許文献１には、照度と演色性の高い発光装置が記載されている。この発光装置は、光ファイバを励起光の導波路として用い、光ファイバの先端に蛍光物質を設け、発光素子からの光を光ファイバを通して蛍光物質に照射する構造を有している。
【０００４】
特許文献２には、励起光を放射する半導体発光素子と、蛍光体を分散させた分散体を備えた、光取り出し効率が高い発光装置が提案されている。この発光装置では、分散体中の蛍光体より放射される光が、分散体の励起光の入射側より取り出される。
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１および２に記載された発光装置においては、以下の点について配慮がなされていなかった。即ち、特許文献１および２に記載の発光装置においては、励起光が蛍光体の一点に集中し、輝度の高い点光源になり、また、励起密度が高く、発光に伴う発熱によって発光効率の低下や材料の劣化が問題になる。そのため、励起密度を充分に上げることができず、高エネルギ光を出力する発光素子を利用することができないので、照明装置、画像表示装置等の高光束が要求されている装置に応用することができない。
【特許文献１】特開２００５−２０５１９５号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような事情の下になされ、材料劣化を抑制し、かつ発熱による効率低下を抑えることで、高エネルギの励起光を利用することを可能とし、高光束の可視光を出力することが可能な半導体発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、紫外光から可視光までの範囲内のいずれかの波長の光を発光する半導体発光素子と、前記半導体発光素子から発光された光を吸収し、可視光を出力する可視光発光体とを具備し、前記可視光発光体は、基板と、この基板上に形成された白色粒子を含む反射層と、この反射層上に形成され、蛍光体粒子を含む発光層とを備え、前記蛍光体粒子は、前記半導体発光素子からの光を吸収し可視光を出力するとともに、前記半導体発光素子から前記白色粒子に到達し、そこで反射された光を吸収し可視光を出力することを特徴とする半導体発光装置を提供する。
【０００８】
以上のように構成される半導体発光装置において、前記反射層は、前記白色粒子をシリコンを含む無機物質により固定してなり、前記発光層は、前記蛍光体粒子をシリコンを含む無機物質により固定してなるものとすることが出来る。
【０００９】
前記基板は、可視光を７５％以上反射するものとすることが出来る。
【００１０】
前記半導体発光素子として、４３０ｎｍ以下の波長領域に発光ピークを有する半導体発光素子を用いることが出来る。
【００１１】
前記半導体発光素子として、端面発光型又は面発光型の半導体レーザダイオードを用いることが出来る。
【００１２】
前記半導体発光素子として、アルミニウム、ガリウム、及びインジウムからなる群から選ばれた少なくとも１種を含む窒化物半導体からなる発光層を有するものを用いることが出来る。
【００１３】
前記半導体発光素子として、マグネシウム及び亜鉛の少なくとも１種を含む酸化物半導体からなる発光層を有するものを用いることが出来る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、材料劣化を抑制し、かつ発熱による効率低下を抑えることで、高エネルギの励起光を利用することができ、高光束の可視光を出力することが可能な半導体発光装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る発光装置を示し、実装基板１０の上に配置された発光素子１２と発光体１４とを備える。実装基板１０の表面には、配線層１６ａ，１６ｂが設けられており、配線層１６ａ上に発光素子１２が設けられ、配線層１６ｂと発光素子１２の電極（図示せず）とが、ボンディングワイヤ１８を介して、電気的に接続されている。
【００１７】
実装基板１０としては、熱伝導性に優れた材料を用いることが望ましい。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、銅（Ｃｕ）、窒化ボロン（ＢＮ）、プラスチック、セラミックス、及びダイアモンド等が使用可能である。このような材料からなる実装基板１０を用いることによって、発光素子１２の作動により発生する熱を効率よく放出することができる。
【００１８】
配線層１６ａ、１６ｂとしては、抵抗値が小さく、かつ可視光の吸収率が小さい材料が望ましい。そのような材料として、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ合金、あるいはタングステン（Ｗ）等の金属材料を挙げることができる。配線層１６ａ、１６ｂは、薄膜配線層及び厚膜配線層のいずれとしてもよい。また、配線層１６ａ、１６ｂには、ボンダビリティを向上するために、表面にＡｕメッキ層、Ａｇメッキ層、Ｐｄメッキ層、又は半田メッキ層を被覆することができる。
【００１９】
ボンディングワイヤ１８としては、抵抗値が小さく、かつ可視光の吸収率が小さい材料を用いることが望ましい。そのような材料として、例えば、Ａｕを用いることができる。あるいは、Ｐｔ等の貴金属とＡｕとを組を合わせたワイヤを用いてもよい。
【００２０】
発光体１４は、後述するように、多層構造を有し、実装基板１０の面と３０°以上９０°未満の角度を持って斜めに、かつ基板と平行の平面で発光素子１２から放射されるレーザーに直交するように配置されている。
【００２１】
図２に示すように、発光素子１２は、紫外光から可視光までの範囲内の励起光Ｌｅを発光体１４に照射する。発光体１４内に含まれる蛍光体は、励起光Ｌｅを吸収し、可視光を等方的に放射する。放射された可視光は発光素子１２の内部で反射を繰り返して、発光体１４から外部に可視出射光Ｌｆとして出力される。
【００２２】
図３に示すように、発光体１４は、基板２０上に、白色粒子層２２、蛍光体層２４、及び無機透明材料層２６を順次形成することにより構成され、その拡大した構造を図４に示す。
【００２３】
発光体１４では、白色粒子層２２及び蛍光体層２４は、基板２０上にそれぞれ層状に形成されており、無機透明材料層２６は、これら白色粒子層２２及び蛍光体層２４を固定するように、全体を覆い、かつ白色粒子及び蛍光体粒子の間隙に入り込んでいる。
【００２４】
発光体１４の内部に入射した励起光は、蛍光体層２４の蛍光体粒子に吸収される。励起光の一部は、無機透明材料層２６を透過する。透過した励起光は、白色粒子層２２に反射され、再び蛍光体層２４へ入射し、吸収される。これによって励起光のほとんどは蛍光体層２４に吸収される。励起光を吸収した蛍光体層２４は可視光を放射する。放射された可視光は、無機透明材料層２６を透過し、また一部は、白色粒子層２２に反射されることによって、発光体１４から外部に可視出射光Ｌｆとして出力される。
【００２５】
基板２０としては、アルミニウム、銅、ステンレス、セラミック等を用いることが出来る。特に、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属が好ましい。セラミックとしては、放熱性の良好な窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が好ましい。
【００２６】
また、アルミニウム板の表面を鏡面に磨いたり、ガラス、セラミック板、銅板、アルミニウム板の表面に銀の薄膜を被覆したものは、可視光反射率が高く、発光効率を維持したまま白色粒子層２２の厚さを薄くすることが出来るので、更に放熱効果を高めることが出来る。即ち、励起光Ｌｅを吸収することにより発光体１４で発生した熱は、放熱性の良好な基板２０を通して外部に放出されるため、発光体１４の温度上昇を防止することが出来る。この場合、基板２０は、発光効率及び放熱効果を高めるためには、可視光を７５％以上反射するものであることが望ましい。
【００２７】
基板２０の厚さは、特に限定されない。白色粒子層２２、蛍光体層２４、及び無機透明材料層２６を保持し得るものであればよい。
【００２８】
白色粒子層２２は、可視光を反射する機能を有するものであり、それを構成する白色粒子としては、ＢａＳＯ４、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＡｌＯ３、ＺｎＯ、ＳｉＯ２などを用いることができる。白色粒子層２２の厚さは、特に限定されないが、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは５〜３００ミクロンである。
【００２９】
無機透明材料層２６を構成する無機透明材料としては、例えば、沈降法を用いて水ガラスより析出させたバリウムなどのアルカリ金属のシリケートを用いることが出来る。
【００３０】
蛍光体層２４を構成する蛍光体としては、紫外から青色までの波長領域の光を吸収して可視光を放射する材料が用いられる。例えば、珪酸塩系蛍光体材料、アルミン酸塩蛍光体材料、窒化物系蛍光体材料、硫化物系蛍光体材料、酸硫化物系蛍光体材料、ＹＡＧ系蛍光体材料、硼酸塩系蛍光体材料、燐酸塩硼酸塩系蛍光体材料、燐酸塩系蛍光体、及びハロリン酸塩系蛍光体材料等の蛍光体材料を使用することができる。これらの蛍光体材料の具体例を以下に示す。
【００３１】
（１）珪酸塩系蛍光体材料：（Ｓｒ（１−ｘ−ｙ−ｚ）ＢａｘＣａｙＥｕｚ）２ＳｉｗＯ（２＋２ｗ）（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０．０５≦ｚ≦０．２、０．９０≦ｗ≦１．１０）
ここで、珪酸塩系蛍光体材料としては、ｘ＝０．１９、ｙ＝０、ｚ＝０．０５、ｗ＝１．０の組成を有するものが望ましい。珪酸塩蛍光体材料は、結晶構造を安定化したり、発光強度を高めるために、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、又はカルシウム（Ｃａ）の一部をＭｇ及びＺｎの少なくともいずれか一方と置き換えてもよい。
【００３２】
他の組成比の珪酸塩系蛍光体材料として、ＭＳｉＯ３、ＭＳｉＯ４、Ｍ２ＳｉＯ３、Ｍ２ＳｉＯ５、及びＭ４Ｓｉ２Ｏ８（ＭはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、及びＹから選ばれる少なくとも１つの元素）が使用可能である。更に、珪酸塩系蛍光体材料は、発光色を制御するために、例えば、（Ｓｒ（１−ｘ−ｙ−ｚ）ＢａｘＣａｙＥｕｚ）２Ｓｉ（１−ｕ）ＯＧｅｕ）Ｏ４のように、Ｓｉの一部をゲルマニウム（Ｇｅ）に置き換えてもよい。
【００３３】
また、Ｔｉ、鉛（Ｐｂ）、マンガン（Ｍｎ）、ヒ素（Ａｓ）、Ａｌ、プラセオジム（Ｐｒ）、テルビウム（Ｔｂ）、及びセリウム（Ｃｅ）からなる群から選ばれる少なくとも１つの元素を、賦活剤として含有していてもよい。
【００３４】
（２）アルミン酸塩系蛍光体材料：Ｍ２Ａｌ１０Ｏ１７（但し、Ｍは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、及びＣａからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素）、賦活剤として、ユーロピウム（Ｅｕ）及びＭｎの少なくとも１つを含む。
【００３５】
他の組成比のアルミン酸塩系蛍光体材料としては、ＭＡｌ２Ｏ４、ＭＡｌ４Ｏ１７、ＭＡｌ８Ｏ１３、ＭＡｌ１２Ｏ１９、Ｍ２Ａｌ１０Ｏ１７、Ｍ２Ａｌ１１Ｏ１９、Ｍ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｍ３Ａｌ１６Ｏ２７、Ｍ４Ａｌ５Ｏ１２（ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂｅ及びＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素）が使用可能である。
【００３６】
また、Ｍｎ、ジスプロシウム（Ｄｙ）、Ｔｂ、ネオジウム（Ｎｄ）、及びＣｅから選ばれる少なくとも１つの元素を、賦活剤として含有していてもよい。
【００３７】
（３）窒化物系蛍光体材料（主にシリコンナイトライド系蛍光体材料）：ＬｘＳｉｙＮ（２ｘ／３＋４ｙ／３）：Ｅｕ、又はＬｘＳｉｙＯｚＮ（２ｘ／３＋４ｙ／３−２ｚ／３）：Ｅｕ（ＬはＳｒ、Ｃａ、Ｓｒ及びＣａからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素）
なお、ｘ＝２かつｙ＝５、又はｘ＝１かつｙ＝７であることが望ましいが、ｘ及びｙは、任意の値とすることができる。
【００３８】
具体的には、Ｍｎが賦活剤として添加された（ＳｒｘＣａ（１−ｘ））２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、ＳｒｘＣａ（１−ｘ）Ｓｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、ＳｒＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ、ＣａＳｉ７Ｎ１０：Ｅｕ等の蛍光体材料を使用することが望ましい。
【００３９】
これらの蛍光体材料には、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、銅（Ｃｕ）、Ｍｎ、クロム（Ｃｒ）、及びニッケル（Ｎｉ）からなる群から選ばれる少なくとも１つの元素が含有されていてもよい。また、Ｃｅ，Ｐｒ、Ｔｂ、Ｎｄ、及びランタン（Ｌａ）からなる群から選ばれる少なくとも１つの元素が、賦活剤として含有されてもいてもよい。
【００４０】
（４）硫化物系蛍光体材料：(Ｚｎ（１−ｘ）Ｃｄｘ）Ｓ：Ｍ（Ｍは、Ｃｕ、塩素（Ｃｌ）、Ａｇ、Ａｌ、鉄（Ｆｅ）、Ｃｕ、Ｎｉ、及びＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素、ｘは０≦ｘ≦１を満足する数値）
なお、イオウ（Ｓ）は、セレン（Ｓｅ）及びテルル（Ｔｅ）の少なくともいずれか一方と置き換えてもよい。
【００４１】
（５）酸硫化物蛍光体材料：（Ｌｎ（１−ｘ）Ｅｕｘ）Ｏ２Ｓ（Ｌｎはスカンジウム（Ｓｃ）、Ｙ、Ｌａ、ガドリニウム（Ｇｄ）、及びルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選ばれる少なくとも１つの元素、ｘは０≦ｘ≦１を満足する数値）
なお、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｇａ、サマリウム（Ｓｍ）、及びツリウム（Ｔｍ）からなる群から選ばれる少なくとも１種を賦活剤として含有していてもよい。
【００４２】
（６）ＹＡＧ系蛍光体材料：（Ｙ（１−ｘ−ｙ−ｚ）ＧｄｘＬａｙＳｍｚ）３（Ａｌ（１−ｖ）Ｇａｖ）５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｅｕ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１．０≦ｖ≦１）
なお、ＣｒおよびＴｂの少なくとも一種を賦活剤として含有していてもよい。
【００４３】
（７）硼酸塩系蛍光体材料：ＭＢＯ３：Ｅｕ（ＭはＹ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、及びＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素）
なお、賦活剤としてＴｂを含有していてもよい。
【００４４】
他の組成比の硼酸塩系蛍光体材料として、Ｃｄ２Ｂ２Ｏ５：Ｍｎ、（Ｃｅ，Ｇｄ，Ｔｂ）ＭｇＢ５Ｏ１０：Ｍｎ、ＧｄＭｇＢ５Ｏ１０：Ｃｅ，Ｔｂなどが使用可能である。
【００４５】
（８）燐酸塩硼酸塩系蛍光体材料：２（Ｍ（１−ｘ）Ｍ’ ｘ）Ｏ・ａＰ２Ｏ５・ｂＢ２Ｏ３（ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＺｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素、Ｍ’はＥｕ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、及びＣｒからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素、ｘ、ａ、ｂは０．００１≦ｘ≦０．５、０≦ａ≦２、０≦ｂ≦３、０．３＜（ａ＋ｂ）を満足する数値）
（９）燐酸塩系蛍光体：（Ｓｒ（１−ｘ）Ｂａｘ）ｘ（ＰＯ４）２：Ｅｕ、又は（Ｓｒ（１−ｘ）Ｂａｘ）２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ、Ｓｎ
なお、Ｔｉ及びＣｕのいずれか一方を賦活剤として含有していてもよい。
【００４６】
（１０）ハロリン酸塩系蛍光体材料：（Ｍ（１−ｘ）Ｅｕｘ）１０（ＰＯ４）６Ｃ１２、又は（Ｍ（１−ｘ）Ｅｕｘ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ（ＭはＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇ、及びＣｄから選ばれる少なくとも１つの元素、ｘは０≦ｘ≦１を満足する数値）
なお、Ｃｌの少なくとも一部を、フッ素（Ｆ）に置き換えてもよい。また、Ｓｂ及びＭｎの少なくとも１つを賦活剤として含有していてもよい。
【００４７】
以上挙げた蛍光体材料を適宜選択することにより、青色発光体、黄色発光体、緑色発光体、赤色発光体、白色発光体として使用することができる。また、蛍光体材料を複数種組み合わせることで、中間色をする発光体を形成することができる。白色発光体を形成する場合、光の三原色の赤緑青（ＲＧＢ）のそれぞれに対応する色の蛍光体材料を組み合わせるか、もしくは青と黄色のような補色関係にある色の組み合わせを用いればよい。
【００４８】
効率と色合いの安定度を求める場合には、ＲＧＢのそれぞれに対応する色の蛍光体材料を、それぞれの層が蛍光体を１種類ずつ含むように層状に形成し、組み合わせることによって、白色光を放射する発光デバイスを得ることが出来る。発光体１４の作成の簡易さに重点を置く場合には、このように層状に形成するのではなく、蛍光体を混合する構造が望ましい。
【００４９】
基板２０上に形成された積層中の蛍光体の含有量は、発光素子１２から入射される励起光が効果的に吸収および透過されるように調節される。具体的には、蛍光体層２４の厚さは、得たい発光色に合わせて、蛍光体の粒径の１倍〜３倍程度の厚さに調整される。また、蛍光体としては、発光強度並びに発光効率の高い、例えば約２０ｎｍ以上の大粒径粒子からなる蛍光体材料を使用することが望ましい。従って、蛍光体層２４の厚さは、２０〜１００μｍ程度であるのが好ましい。
【００５０】
以上のように構成される発光体１４によると、発光素子１２から高エネルギの励起光Ｌｅが出力されても、劣化の主要因となる樹脂を用いておらず、かつ発生した熱を放熱することが出来るため、高光束の可視出射光を、高効率で出力することが可能となる。
【００５１】
次に、本発明の一実施形態に係る半導体発光装置に使用される発光素子１２について説明する。
【００５２】
発光素子１２としては、約４３０ｎｍ以下の波長領域の青から紫外の発光ピーク波長を有する発光素子を用いることが出来る。発光素子１２は、端面発光型であっても、面発光型であってもよい。具体的には、発光層（活性層）として、III−V族化合物半導体である窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＮ）、あるいはII−VI族化合物半導体である酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇＺｎＯ）等を用いた半導体レーザダイオードや発光ダイオードを用いることが出来る。
【００５３】
例えば、発光層として用いるIII−V族化合物半導体は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの中の少なくとも一つを含む窒化物半導体である。具体的にはＡｌｘＧａｙＩｎ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦（ｘ＋ｙ）≦１）と表すことができ、ＡｌＮ、ＧａＮ、及びＩｎＮの２元系、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）、ＡｌｘＩｎ（１−ｘ）Ｎ（０＜ｘ＜１）、及びＧａｙＩｎ（１−ｙ）Ｎ （０＜ｙ＜１）の３元系、更にすべてを含む４元系のいずれでもよい。
【００５４】
このようなIII−V族化合物半導体では、Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎの組成ｘ、ｙ、（１−ｘ−ｙ）に基いて、紫外から青までの範囲の発光ピーク波長が決定される。また、III族元素の一部をホウ素（Ｂ）、タリウム（Ｔｌ）等に置換することができる。更に、Ｖ族元素のＮの一部をリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等に置換することができる。
【００５５】
同様に、発光層として用いるII−VI族化合物半導体は、Ｍｇ及びＺｎを少なくとも一つ含む酸化物半導体である。具体的にはＭｇｘＺｎ（１−ｚ）Ｏ（０≦ｚ≦１）と表され、Ｍｇ及びＺｎの組成ｚ、（１−ｚ）に基いて紫外領域の発光ピーク波長が決定される。
【００５６】
以下、本発明に使用可能な発光素子の具体例を挙げる。
【００５７】
図５は、端面発光型ＡｌＧａＩｎＮ系レーザダイオードの一例を示している。図５に示すように、ＡｌＧａＩｎＮ系レーザダイオードは、ｎ型ＧａＮ基板１００上に、ｎ型ＧａＮバッファ層１０１、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１０２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層１０３、ＧａＩｎＮ発光層１０４、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０６、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０７を順次積層した構造である。ｐ型コンタクト層１０７のリッジ側面及びｐ型クラッド層１０６の表面には絶縁膜１０８が設けられ、ｐ側電極１０９が、ｐ型コンタクト層１０７及び絶縁膜１０８の表面に設けられている。また、ｎ型基板１００の裏面にｎ側電極１１０が設けられている。
【００５８】
図６は、垂直共振器面発光型半導体レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）の一例を示している。図６に示すように、ＶＣＳＥＬは、ｎ型基板１２０上に、ｎ型多層膜分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）１２１、量子井戸層（ＭＱＷ）１２２、ｐ型多層膜ＤＢＲ１２３を順次積層した構造である。ｐ型多層膜ＤＢＲ１２３上にはコンタクト層１２４を介してｐ側電極１２５が設けられ、ｎ型基板１２０の裏面にはｎ側電極１２６が設けられている。
【００５９】
図７及び図８は、端面発光型ＭｇＺｎＯレーザダイオードの一例を示している。図７に示すＭｇＺｎＯレーザダイオードでは、シリコン（Ｓｉ）基板１３０が用いられ、一方、図８に示すＭｇＺｎＯレーザダイオードではサファイア基板１４０が用いられている。
【００６０】
図７に示すＭｇＺｎＯレーザダイオードは、Ｓｉ基板１３０上に、金属反射層１３１、ｐ型ＭｇＺｎＯクラッド層１３２、ｉ型ＭｇＺｎＯ発光層１３３、ｎ型ＭｇＺｎＯクラッド層１３４、ｎ型ＭｇＺｎＯコンタクト層１３５を順次積層した構造である。ｎ型コンタクト層１３５にはｎ側電極１３６が設けられ、基板１３０にはｐ側電極１３７が設けられている。
【００６１】
図８に示すＭｇＺｎＯレーザダイオードは、サファイア基板１４０上に、ＺｎＯバッファ層１４１、ｐ型ＭｇＺｎＯクラッド層１４２、ＭｇＺｎＯ発光層１４３、ｎ型ＭｇＺｎＯクラッド層１４４を順次積層した構造である。ｎ型クラッド層１４４には酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）電極層１４５を介してｎ側電極１４６が設けられ、ｐ型クラッド層１４２にはＩＴＯ電極層１４７を介してｐ側電極１４８が設けられている。
【００６２】
実施例
以下、本発明の実施例として、図１に示す半導体発光装置を製造する例について説明する。
【００６３】
まず、図１に示す半導体発光装置の発光体１４を次のようにして形成した。即ち、沈降法により、白色粒子および蛍光体を水ガラスより析出させたバリウムシリケートによって基板１６上に固定し、白色粒子層２２、蛍光体層２４及び無機透明材料層２６を形成した。
【００６４】
基板１６としては、表面に銀を蒸着して反射率を高めたアルミニウム基板を用いた。また、白色粒子としては、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）を用いた。蛍光体としては、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃ１２：Ｅｕからなる青色蛍光体と、３（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２Ｓｉ２Ｏ４：Ｅｕからなる黄色蛍光体の混合物を用いた。
【００６５】
次に、ＡｌＮからなる実装基板１０を成型加工により製作した。そして、実装基板１０の表面にＡｕ等の金属膜を成膜し、フォトリソグラフィ及びエッチング等により金属膜をパターニングし、実装基板１０の表面に配線層１６ａ、１６ｂを形成した。
【００６６】
次いで、実装基板１０上の配線層１６ａの表面に、発光素子１２として、紫光を発振するＡｌＧａＩｎＮ発光層を備える半導体レーザダイオードをマウントした。そして、発光素子１２と対向するように、実装基板１０上に上記で得た発光体１４を、無機透明材料層２６が発光素子１２と対向するようにマウントした。その後、ボンディングワイヤ１８により配線層１６ｂと発光素子１２の電極（図示省略）との間を電気的に接続した。
【００６７】
以上のようにして製造した半導体発光装置において、発光素子１２の電極間に動作電圧を印加し、レーザ光を発振させた。発光素子１２から発光体１４の方向に向かって出力された励起光が、発光体１４で吸収され、励起光の入射方向とは異なる方向に向かって白色光が出力された。
【００６８】
なお、端面発光型の発光素子１２を用いる場合、対向する２つの端面から励起光を出射させることが可能である。このような場合、図９に示すように、励起光が出射される両端面のそれぞれに対向するように発光体１４ａ、１４ｂを配置すればよい。
【００６９】
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、これら実施形態及び実施例は、何ら本発明を限定するものではない。本発明は、これ以外に様々な変形例が可能である。
【００７０】
例えば、以上の実施形態では、白色光を放射する発光体を用いた発光装置を示しているが、本発明では白色光に限定されず、他の色の可視光を放射する構成とすることも可能である。例えば、赤、橙、黄、黄緑、緑、青緑、青、紫、白等の可視光を放射する発光体を用途に応じて用いることができる。
【００７１】
本発明の半導体発光装置の用途として、一般照明器具、業務用照明器具、又はテレビジョン若しくはパーソナルコンピュータの液晶表示装置のバックライト、又は自動車、自動二輪車若しくは自転車のライト等に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図２】発光素子の励起光Ｌｅを発光体が吸収して可視出射光Ｌｆとして出力される状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体発光装置における発光体の構成を示す断面図である。
【図４】図３に示す発光体の拡大図である。
【図５】発明の一実施形態に係る半導体発光装置に使用される端面発光型ＡｌＧａＩｎＮ系レーザダイオードの構成を示す断面図である。
【図６】発明の一実施形態に係る半導体発光装置に使用される直共振器面発光型半導体レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）の構成を示す断面図である。
【図７】発明の一実施形態に係る半導体発光装置に使用される端面発光型ＭｇＺｎＯレーザダイオードの構成を示す断面図である。
【図８】発明の一実施形態に係る半導体発光装置に使用される端面発光型ＭｇＺｎＯレーザダイオードの構成を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る半導体発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０…実装基板、１２…発光素子、１４，１４ａ，１４ｂ…発光体、１６ａ、１６ｂ…配線層、１８…ボンディングワイヤ、２０…基板、２２…白色粒子層、２４…蛍光体層、２６…無機透明材料層、１００…ｎ型ＧａＮ基板、１０１…ｎ型ＧａＮバッファ層、１０２…ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、１０３…ｎ型ＧａＮ光ガイド層、１０４…ＧａＩｎＮ発光層、１０５…ｐ型ＧａＮ光ガイド層、１０６…ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、１０７…ｐ型ＧａＮコンタクト層、１０８…絶縁膜、１０９…ｐ側電極、１１０…ｎ側電極１１０、１２０…ｎ型基板、１２１…ｎ型多層膜分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）、１２２…量子井戸層（ＭＱＷ）、１２３…ｐ型多層膜ＤＢＲ、１２４…コンタクト層、１２５…ｐ側電極、１２６…ｎ側電極１２６、１３０…シリコン（Ｓｉ）基板、１３１…金属反射層、１３２…ｐ型ＭｇＺｎＯクラッド層、１３３…ｉ型ＭｇＺｎＯ発光層、１３４…ｎ型ＭｇＺｎＯクラッド層、１３５…ｎ型ＭｇＺｎＯコンタクト層、１３６…ｎ側電極、１３７…ｐ側電極、１４０…サファイア基板、１４１…ＺｎＯバッファ層、１４２…ｐ型ＭｇＺｎＯクラッド層、１４３…ＭｇＺｎＯ発光層、１４４…ｎ型ＭｇＺｎＯクラッド層、１４５…ｎ型クラッド層、１４５…酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）電極層、１４６…ｎ側電極、１４７…ＩＴＯ電極層、１４８…ｐ側電極。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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