(57)【要約】【課題】色のばらつきに対する安定性に優れ、経時的変化に対する色の安定性が確保された照明装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体発光素子３と、白色樹脂からなり、半導体発光素子３を収納する凹部３１ｂが上面３１ａに開口されてなり、半導体発光素子３からの光を出射させるリフレクタ３１と、リフレクタ３１の凹部３１ｂに充填されて半導体発光素子３を覆うように形成され、半導体発光素子３が発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体及び透明樹脂からなる蛍光体含有樹脂層２とを備え、蛍光体の真密度が３ｇ／ｃｍ３以上４．７ｇ／ｃｍ３以下の範囲とされるとともに質量平均粒径が７μｍ以上１５μｍ以下の範囲とされ、蛍光体含有樹脂層２は、その上面２ｃが上面３１ａよりも凹んでおり、その凹み量ｄが上面３１ａから−２０μｍ〜−１００μｍの範囲に設定されている照明装置を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に主発光ピークを有する半導体発光素子と、
白色樹脂からなるリフレクタであって前記半導体発光素子を収納する凹部が上面に開口されてなり、前記半導体発光素子からの光を出射させるリフレクタと、
前記リフレクタの前記凹部に充填されて半導体発光素子を覆うように形成され、前記半導体発光素子が発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体及び透明樹脂からなる蛍光体含有樹脂層とを備え、
前記蛍光体の真密度が３ｇ／ｃｍ３以上４．７ｇ／ｃｍ３以下の範囲とされるとともに前記蛍光体の質量平均粒径が７μｍ以上１５μｍ以下の範囲とされ、
前記蛍光体含有樹脂層は、その上面が前記上面よりも凹んでおり、その凹み量が前記上面から−２０μｍ〜−１００μｍの範囲に設定されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記半導体発光素子は、基板と、前記基板上に形成されてなるＡｌＮからなるシード層と、前記シード層上に形成されてなるＧａＮを主体とする積層半導体層とを少なくとも備え、
前記積層半導体層は、前記基板側からｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層の順に積層されて構成され、前記ｐ型半導体層を構成するｐ型ＧａＮの（０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が６０arcsec.以下であるとともに、（１０−１０）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が２５０arcsec.以下であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記シード層の(０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が１００arcsec.以下であるとともに、（１０−１０）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が１．７度以下であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記蛍光体含有樹脂層が、シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
４３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に主発光ピークを有する半導体発光素子と、
白色樹脂からなるリフレクタであって前記半導体発光素子を収納する凹部が上面に開口されてなり、前記半導体発光素子からの光を出射させるリフレクタと、
前記リフレクタの前記凹部に充填されて前記半導体発光素子を覆うように形成され、前記半導体発光素子が発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体及び透明樹脂からなる蛍光体含有樹脂層とを備えた照明装置を製造する方法であり、
真密度が３ｇ／ｃｍ３以上４．７ｇ／ｃｍ３以下の範囲であるとともに質量平均粒径が７μｍ以上１５μｍ以下の範囲である蛍光体を未硬化状態の透明樹脂に混合して、混合樹脂ペーストを調製すると共に、前記混合樹脂ペーストの粘度を４０００ｃＰ〜１５０００ｃＰの範囲に調整する工程と、
前記半導体発光素子を前記混合樹脂ペーストによって覆うと共に、前記混合樹脂ペーストの液面を前記リフレクタの前記上面よりも凹ませ、その凹み量を前記上面から−２０μｍ〜−１００μｍの範囲に設定する工程と、
前記混合樹脂ペーストを硬化させて蛍光体含有樹脂層を形成する工程と、
を具備してなることを特徴とする照明装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体発光素子として、基板と、前記基板上に形成されてなるＡｌＮからなるシード層と、前記シード層上に形成されてなるＧａＮを主体とする積層半導体層とを少なくとも備え、
前記積層半導体層が、前記基板側からｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層の順に積層されて構成され、前記ｐ型半導体層を構成するｐ型ＧａＮの（０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が６０arcsec.以下であるとともに、（１０−１０）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が２５０arcsec.以下である半導体発光素子を用いることを特徴とする請求項５に記載の照明装置の製造方法。
【請求項７】
前記透明樹脂がシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項５または請求項６の何れか一項に記載の照明装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置およびその製造方法に関するものであり、特に、半導体発光素子を備えた照明装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話の液晶ディスプレイのバックライトに白色ＬＥＤが採用されたことにより、白色ＬＥＤの生産量が飛躍的に拡大している。今後、携帯電話機以外の用途でも液晶ディスプレイのバックライトに白色ＬＥＤが使われることは確実と思われる。
【０００３】
ところで、液晶ディスプレイのバックライトに白色ＬＥＤを使う場合、ディスプレイの表示面全体における色のばらつきについて厳しい規格がある。色座標の範囲として規定すると、Ｘ、Ｙそれぞれ±０．００８程度のばらつきに抑制することが要求されている。ディスプレイの表示面全体における色のばらつきを前述の範囲内に収めるためには、白色ＬＥＤのパッケージについてもその範囲に入れる必要がある。ここで白色ＬＥＤのパッケージとは、半導体発光素子を備えた照明装置のことであって、反射面からなる凹部を有する半導体発光素子を載置するリードフレームと、リードフレームに配置された半導体発光素子と、半導体発光素子を覆うように形成された蛍光体含有封止樹脂とを具備してなるものである。
【０００４】
ハンドラーテスターなどで一つ一つ測定して要求範囲からずれているパッケージを発見した場合は、そのパッケージを取り除かなければならない。よってパッケージのコストはすべてのパッケージを要求される色座の範囲に入れないとその分だけ上がってしまう。逆を言うと白色ＬＥＤを用いたバックライトを普及させるためには、白色ＬＥＤのパッケージのコストを下げる必要があり、そのためにはパッケージの製造工程で色のばらつきを極力減らすことが要求されている。
【０００５】
色のばらつきには２種類あり、パッケージごとに色座が異なる場合と、一つのパッケージで方向により色座が異なる場合がある。この２種類の色のばらつきを抑えることが現在までいろいろ提案されてきている（特許文献１〜４）。
【０００６】
さらに色が時間とともに変化してしまうと規格から外れてしまうので、時間とともに輝度や色が変化するのを極力抑える必要がある。経時変化が起こる原因も大きく分けて2つある。リフレクタを構成する樹脂材料、蛍光体含有封止樹脂またはリードフレームのメッキ表面の変色と、半導体発光素子自体の発光効率の低下と、半導体発光素子の波長シフトである。
【０００７】
特許文献３及び４では、一つのパッケージで方向により色座が異なることを防ぐために以下の記述がある。発光素子から照明装置の光取り出し面までに存在する蛍光体を含有した樹脂の層の厚さが一定であることが必須である。これを達成するために特殊な形状のパッケージにするとか封止樹脂を２層にわけて蛍光体含有の層で発光素子を均一の厚さで覆うことかパッケージの外周に均一の厚さの蛍光体含有封止樹脂を塗りつけるようなことをする必要がある。そこで、特許文献２には、主に方向によって色座がばらつくのを防ぐのを目的として、次の方法が提案されている。すなわち、白色パッケージ容器に封止樹脂を注入すると蛍光体が部分的に沈んでしまい、発光しているチップから封止樹脂の光が通過する距離を一定にできないので方向により色座がばらつくとして、蛍光体を含んだ層を粒子が沈降しない電気泳動法などの別な方法で作成し、蛍光体を含んだ層の厚さを均一にすることが提案されている。
【０００８】
また、特許文献１では、上記とは異なる方向でひとつのパッケージで方向によって発光色がばらつくことを防ぐことが提案されている。すなわち蛍光体を封止樹脂に均一に分散することで一つのパッケージで方向によって色座がばらつくことを防げるとしている。特許文献２，３，４においても蛍光体を含有する樹脂層内では蛍光体の均一分散を想定しており、それとの違いが必ずしも明確ではない。
【０００９】
また、一つの発光素子を覆う蛍光体含有封止樹脂層の厚みがばらつくと、ひとつのパッケージで方向によって発光色がばらつく原因となる。さらにパッケージごとに蛍光体を含んだ層の厚さが異なると、パッケージごとに色座がばらつくことになる。パッケージごとに色座がばらつくことに関してはそれを防ぐ方法に対する明確な記述はないが、発光素子を覆う蛍光体含有封止樹脂層の厚みを極力同じにすることが前提条件になっている。
【特許文献１】特開２００５−２７７４４１号公報
【特許文献２】特開２００３−１１０１５３号公報
【特許文献３】米国特許第６５７６９３０号明細書
【特許文献４】米国特許第７１２６１６２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＬＥＤを利用した照明は、液晶ディスプレイのバックライトとして採用されたのを需要の中心として発展してきている。しかし現状では、携帯電話向けの小型のディスプレイが主体であり、パソコン用モニターや大型ＴＶなどの大面積の液晶ディスプレイ用には、採用されていない。これは、上記のように、色のばらつきに対する安定性、経時的変化に対する安定性が十分確保されていないためである。
【００１１】
携帯電話機等の液晶ディスプレイでは、色再現範囲がＮＴＣＳ比で７０％程度でも実用上問題ないので、黄色蛍光体と青色ＬＥＤとの組合せで白色を発色させるのが一般的である。ところが大型液晶テレビの場合は、最低でも８２％以上の色再現性が要求されている。これを達成するためには黄色一種類の蛍光体では難しく、青色の光で緑発光する緑色蛍光体と、赤発光する赤色蛍光体とを混ぜて使用する必要がある。このように、２種類の蛍光体を用いた場合、各蛍光体が均一に分散していない限り、照明装置毎の色座標のばらつきと、同じ照明装置内でも方向によって色座標が変動してしまう問題がますます深刻になる。ところが一般に、緑色蛍光体と赤色蛍光体とでは密度、粒度分布とも異なるので、沈降速度に差があり、発光色の色座標が変化してしまう。一つの照明装置の方向による色座のばらつきと照明装置ごとの色座のばらつきを極力小さくし、液晶バックライトの規格であるX,Yともに±0.008以内に95%以上が入るような製造技術が必要である。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、色のばらつきに対する安定性に優れ、経時的変化に対する色の安定性が確保された照明装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
［１］  ４３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に主発光ピークを有する半導体発光素子と、白色樹脂からなるリフレクタであって前記半導体発光素子を収納する凹部が上面に開口されてなり、前記半導体発光素子からの光を出射させるリフレクタと、前記リフレクタの前記凹部に充填されて半導体発光素子を覆うように形成され、前記半導体発光素子が発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体及び透明樹脂からなる蛍光体含有樹脂層とを備え、前記蛍光体の真密度が３ｇ／ｃｍ３以上４．７ｇ／ｃｍ３以下の範囲とされるとともに前記蛍光体の質量平均粒径が７μｍ以上１５μｍ以下の範囲とされ、前記蛍光体含有樹脂層は、その上面が前記上面よりも凹んでおり、その凹み量が前記上面から−２０μｍ〜−１００μｍの範囲に設定されていることを特徴とする照明装置。
［２］  前記半導体発光素子は、基板と、前記基板上に形成されてなるＡｌＮからなるシード層と、前記シード層上に形成されてなるＧａＮを主体とする積層半導体層とを少なくとも備え、前記積層半導体層は、前記基板側からｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層の順に積層されて構成され、前記ｐ型半導体層を構成するｐ型ＧａＮの（０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が６０arcsec.以下であるとともに、（１０−１０）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が２５０arcsec.以下であることを特徴とする［１］に記載の照明装置。
［３］  前記シード層の(０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が１００arcsec.以下であるとともに、（１０−１０）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が１．７度以下であることを特徴とする［２］に記載の照明装置。
［４］  前記蛍光体含有樹脂層が、シリコーン樹脂であることを特徴とする［１］乃至［３］の何れか一項に記載の照明装置。
［５］  ４３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に主発光ピークを有する半導体発光素子と、白色樹脂からなるリフレクタであって前記半導体発光素子を収納する凹部が上面に開口されてなり、前記半導体発光素子からの光を出射させるリフレクタと、前記リフレクタの前記凹部に充填されて前記半導体発光素子を覆うように形成され、前記半導体発光素子が発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体及び透明樹脂からなる蛍光体含有樹脂層とを備えた照明装置を製造する方法であり、真密度が３ｇ／ｃｍ３以上４．７ｇ／ｃｍ３以下の範囲であるとともに質量平均粒径が７μｍ以上１５μｍ以下の範囲である蛍光体を未硬化状態の透明樹脂に混合して、混合樹脂ペーストを調製すると共に、前記混合樹脂ペーストの粘度を４０００ｃＰ〜１５０００ｃＰの範囲に調整する工程と、前記半導体発光素子を前記混合樹脂ペーストによって覆うと共に、前記混合樹脂ペーストの液面を前記リフレクタの前記上面よりも凹ませ、その凹み量を前記上面から−２０μｍ〜−１００μｍの範囲に設定する工程と、前記混合樹脂ペーストを硬化させて蛍光体含有樹脂層を形成する工程と、を具備してなることを特徴とする照明装置の製造方法。
［６］  前記半導体発光素子として、基板と、前記基板上に形成されてなるＡｌＮからなるシード層と、前記シード層上に形成されてなるＧａＮを主体とする積層半導体層とを少なくとも備え、前記積層半導体層が、前記基板側からｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層の順に積層されて構成され、前記ｐ型半導体層を構成するｐ型ＧａＮの（０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が６０arcsec.以下であるとともに、（１０−１０）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が２５０arcsec.以下である半導体発光素子を用いることを特徴とする［５］に記載の照明装置の製造方法。
［７］  前記透明樹脂がシリコーン樹脂であることを特徴とする［５］または［６］の何れか一項に記載の照明装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、色のばらつきに対する安定性に優れ、経時的変化に対する色の安定性が確保された照明装置及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
蛍光体が封止樹脂に均一に分散されており、それが反射率９０％以上の白色樹脂からなるリフレクタに収納されている場合、白色樹脂に入った光は反射されて蛍光体含有層に戻り、それがまた白色樹脂に入ってくるというように何度も行き来する複雑な動きをした上で、発光素子から出てきた光が最終的に蛍光体含有層を通過して発光面に抜けて出る。したがって一つの照明装置で方向によって色座がばらつくという現象は、蛍光体含有層の方向ごとの厚さに無関係となることを見出した。さらに照明装置ごとの色座は照明装置の大きさや蛍光体含有封止樹脂の量にも依存せず、発光面の形状のみを制御すれば再現良く色座が制御できることを見出し本発明にいたった。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の照明装置の一例を示す断面模式図である。また、図２は、図１に示した照明装置に備えられる半導体発光素子を示す断面模式図であり、図３は、半導体発光素子の平面模式図であり、図４は、半導体発光素子を構成する積層半導体層を示す断面模式図である。
【００１７】
なお、本明細書において、結晶の方位面を示す（１０−１０）なる表記のうち「−１」は、本来は「１」の上にバーが付記されるべきところ、「−１」と表記したものである。
【００１８】
図１に示す照明装置１は、銅合金製のリードフレーム３２と、リードフレーム３２上に載置された半導体発光素子３と、蛍光体含有樹脂層２とから概略構成されている。リードフレーム３２の表面はワイヤーボンディング性を上げることと反射特性を向上する目的で銀メッキが施されている。また、リードフレーム３２には白色樹脂からなるリフレクタ３１が取り付けられており、リフレクタ３１の上面３１ａには凹部３１ｂが開口されている。凹部３１ｂの底部には、リードフレーム３２の一部が露出されている。
【００１９】
リードフレーム３２はリフレクタ３１の外部に露出されており、半導体発光素子３に電流を印加するための端子となっている。表面実装を前提とするときは、図１に示すようにリードフレーム３２を折り曲げてリフレクタ３１の底部にその先端を配設することが望ましい。
【００２０】
リフレクタ３１の凹部３１ｂに露出されているリードフレーム３２上に、半導体発光素子３がシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂からなるダイボンド剤で接着されている。リードフレーム３２はリフレクタ３１の内部において２つに分割されており、半導体発光素子３はその両方にワイヤーボンディングを介して接続されている。
【００２１】
半導体発光素子３は、ｎ型電極及びｐ型電極を有しており、ボンディングワイヤー３３，３４を介して、ｎ型電極及びｐ型電極とリードフレーム３２とが接続されている。そして、リフレクタ３１の凹部３１ｂに蛍光体含有樹脂層２が充填されている。蛍光体含有樹脂層２によって半導体発光素子３が覆われると共にボンディングワイヤー３３、２４が保護されている。
【００２２】
半導体発光素子３は、４３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に主発光ピークを有するものであり、図２に示すように、基板１０１と、基板１０１上に形成されてなるＡｌＮからなるシード層１０２と、シード層１０２上に形成されてなるＧａＮを主体とする積層半導体層２０とを少なくとも備えている。
積層半導体層２０は、基板１０１側からｎ型半導体層１０４、発光層１０５、ｐ型半導体層１０６の順に積層されて構成され、ｐ型半導体層１０６を構成するｐ型ＧａＮの（０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が６０arcsec.以下とされるとともに、（１０−１０）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が２５０arcsec.以下とされている。
【００２３】
次に、図１に示す照明装置１において、リードフレーム３２には、チタニア微粒子などの白色顔料が含有された白色樹脂からなるリフレクタ３１が取り付けられている。白色樹脂は、反射率が９０％を超えるように白色顔料の含有率、粒径等が調整されている。言い換えると、リフレクタ３１の光吸収率が１０％以下とされている。白色顔料は、チタニアを用いることが好ましい。チタニア（酸化チタン）は、他の白色顔料に比べて屈折率が高く、また、光吸収率が低いので、本実施形態のリフレクタ３１に好適に用いることができる。他の白色顔料、例えば酸化アルミニウムは、チタニアに比べて輝度が大幅に低下するので好ましくない。また一般にチタニアは光触媒作用があるので樹脂を変質させてしまう。そこで水酸化アルミニウムなどで表面処理をしておく必要がある。この表面処理が完全でないとリフレクタを構成する樹脂が変質して特定の波長を吸収するので経時的な色座の変化が起こってしまう。したがって白色顔料としてのチタニアの選定と添加量は極めて重要である。反射率を上げるためにはチタニアの添加量が多い方がよいが射出成型などでリフレクタの形を作るためには流動性が悪くなり限界がある。
【００２４】
また、製造工程でハンダリフローなどの温度がかかる工程が複数あるので、白色樹脂は耐熱性も十分考慮された材質が選定されている。樹脂としてはPPA（polyphthalamide）が最も一般的であるが、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ポリスチレンなどでもよい。リフレクタ３１の凹部３１ｂの底面形状は、円形、矩形、楕円形、多角形のいずれでもよい。また、凹部３１ｂの上面側の開口形状は、円形、矩形、楕円形、多角形のいずれでもよく、また、底面形状と同一でもよく、異なっても良い。
【００２５】
さらに、凹部３１ａの内壁面の断面形状は、円弧状、楕円弧状または放物線状であってもよい。断面形状は最も発光効率が高くなる形を選べばよく、白色樹脂の反射率、リードフレーム上の銀メッキの種類、半導体発光素子３の発光における配向特性などが複雑にからむので、どの形状が最も良いかは適宜選択すればよい。本発明の重要な点は上記のように複雑な要因が絡むにもかかわらず、蛍光体の均一分散が達成でき、白色樹脂からなるリフレクタ３１の凹部３１ｂに蛍光体含有樹脂層２が注入された場合に、一つの照明装置内での方向ごとに色座のばらつきがなくなり、照明装置ごとの色座のばらつきは発光面の形状を下記の方法で管理すればよい点を発見したことである。
【００２６】
次に、リフレクタ３１の凹部３１ｂを埋める蛍光体含有樹脂層２は、半導体発光素子３が発する光を吸収してより長波長の光を発する蛍光体（以下、蛍光体粉体ともいう）２ａと、蛍光体粉体２ａを均一に分散させた状態で含有する透明樹脂２ｂとから構成されている。蛍光体粉体２ａは、半導体発光素子２が発する光を吸収して緑色光を発する緑色蛍光体と、半導体発光素子２が発する光を吸収して赤色光を発する赤色蛍光体とが含まれている。赤色蛍光体は緑色蛍光体の光でも励起されるので、緑と赤の蛍光体の比率による色座の動きは非常に複雑に変化する。色座を調節するのは半導体発光素子の発光波長と緑と赤の蛍光体の比率と蛍光体の濃度と蛍光体含有樹脂層２の上面形状による。
【００２７】
本実施形態の照明装置１においては、半導体発光素子２が発する青色光と、緑色蛍光体が発する緑色光と、赤色蛍光体が発する赤色光とで青、緑、赤の３原色が揃うので、注入した蛍光体含有樹脂出射面２ｃから白色光を発するようになっている。液晶ディスプレーのバックライトとしてこの白色を使った場合の色再現範囲は半導体発光素子３の発光ピークの波長と半値幅、蛍光体粉体２ａの発光ピークの波長と半値幅できまる。この励起特性、発光特性を満足させた上で分散性を考慮して本発明の条件が必要になる。
【００２８】
本実施形態の照明装置１に好適に用いられる緑色蛍光体は、シリケート系蛍光体（ＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋）が好ましく、赤色蛍光体は窒化物蛍光体（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋）が好ましい。これらの蛍光体は、真密度が３．５〜４．７ｇ／ｃｍ３と比較的低く、平均粒径も質量平均で１０μｍ程度の粉体の作成が可能であり、本発明の目的に適している。
【００２９】
緑色蛍光体（ＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋）は、励起波長が３８０〜４４０ｎｍ、発光波長が５０８ｎｍであるので、本発明の目的に使うには励起波長も発光波長も短すぎるが、ＢａをＳｒ，Ｃａ，Ｍｇなどの他のアルカリ土類元素で置き換えることで励起波長及び発光波長を長波長側に移動させることができる。本発明では励起波長４５５ｎｍ,発光波長５２８ｎｍに調節することが好ましい。
【００３０】
また、赤色蛍光体（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋）は、励起波長が４００〜５００ｎｍ、発光波長が６４０ｎｍである。ピーク波長の半値幅は使用目的によって異なる。照明用ではできるだけピーク波長の波形がブロードなものが良いが、液晶テレビのバックライト用ではできるだけ波形がシャープなものが良い。照明用で演色性（太陽光の元で見た色と同じに見える度合い）を高めるためには、できるだけ太陽光と同じ波長分布をしている必要があり、すべての波長を同程度含んでいる必要がある。液晶テレビのバックライト用に使った場合の色再現範囲は青、緑、赤の色座上の３点ができるだけ広い必要がある。すなわち色純度ができるだけ高いことが重要である。そのためには３原色の波長分布ができるだけシャープにすることが好ましい。
【００３１】
また、蛍光体含有樹脂層２は、凹部３１ｂにディスペンサーで注入し、その後熱処理によって硬化させることで形成される。凹部３１ｂと完全に同体積の量を注入すれば上面が平坦になる。実際には完全に平坦になることはなく凸になったり、凹になったりする。凸になるとパーツフィーダーなどで送るときに、蛍光体含有樹脂層２を介して照明装置同士がくっ付いてしまう。そこで上面を必ず凹みにする必要があるが、凹みの度合いによって色座が動く。そこで凹みの度合いを規定することが望ましい。
【００３２】
蛍光体含有樹脂層２には、白色光を出射させる出射面２ｃが設けられている。図１においては、リフレクタ３１の上面３１ｂ側に出射面２ｃが形成されている。
【００３３】
本実施形態の照明装置１においては、図１に示すように、出射面２ｃが上面３１ａよりも凹んでおり、その凹み量が前記上面から−２０μｍ〜−１００μｍの範囲に設定されている。凹み量ｄは、図１に示すように、上面３１ａの高さと、出射面２ｃの最低高さとの差になる。なお、本明細書では、上面３１ａの高さを０μｍとしたとき、半導体発光素子３側をマイナス（−）としている。従って、凹み量ｄが上面から−２０μｍ〜−１００μｍの範囲とは、上面３１ａの高さを０μｍとしたときに、出射面２ｃの最低高さが上面よりも２０〜１００μｍの範囲で半導体発光素子２側に位置してることを意味する。
図１の場合の凹み量ｄは、リフレクタ３１の上面３１ａの延長面Ｌを仮想的に設定し、この延長面Ｌから凹部３１ｂに注入した蛍光体含有樹脂層２の中心点をＡとし、点Ａと延長面Ｌとの距離から求める。実際の測定は、レーザー変位計（たとえばオムロン製  ＺＳＨＬＤ２）で行うことができる。蛍光体含有樹脂層２の端部Ｂ、Ｂを結んだ直線の中点から蛍光体含有樹脂層２の中心点Ａまでの距離を測定すればよい。
【００３４】
また、蛍光体含有樹脂層２に含まれる蛍光体粉体２ａは、その真密度が３ｇ／ｃｍ３以上４．７ｇ／ｃｍ３以下の範囲であるとともに、その質量平均粒径が７μｍ以上１５μｍ以下の範囲とされている。また、透明樹脂２ｂは、耐熱性の観点からシリコーン樹脂であることが好ましい。
【００３５】
以下、注入した蛍光体含有樹脂層の凹み量ｄ、蛍光体粉体２ａの真密度及び質量平均粒径の限定理由について説明する。
【００３６】
本実施形態の照明装置を複数用いて液晶表示装置のバックライトとして使用する場合には、バックライトの発光の色座標の分布を極力抑える目的で、各照明装置による発光色の色座標（Ｘ，Ｙ）のばらつきをそれぞれ±０．００８の範囲内に収める必要がある。また照明装置を点灯し続けた場合、発光色が経時的に変化してしまうと、使用中に発光色の色座標のばらつきが生じてしまうので、これも同時に抑え込む必要がある。
【００３７】
本実施形態の照明装置１では、蛍光体粉体を透明樹脂中に均一に分散させることにより、狙いとする色座標からのばらつきを抑えることが可能なことを見出した。白色の色座表を決める要因は以下のとおりである。すなわち、蛍光体含有樹脂層中の蛍光体粉体の濃度、緑色蛍光体と赤色蛍光体の比率、注入した蛍光体含有樹脂の上面の形状、の３種類が考えられている。したがって照明装置１の発光色のばらつきが生じる原因は濃度が場所によって異なったり、場所によって緑と赤の蛍光体の比率がずれていたり、パッケージによって注入した蛍光体含有樹脂の上面の形状が変動すると色座表が動くことになる。蛍光体が注入後に沈むということが起こるかぎり濃度のばらつきと比率のバラツキが起きてしまう。したがって蛍光体粉体の均一分散を徹底的に追及することが色座を安定させるために最も重要であることを突き止め本発明にいたった。また均一分散が達成されている場合は蛍光体含有樹脂の上面の形状によって色座が大きく動くので、この形状の管理が同時に達成できていないと均一分散したことによって返ってバラツキが大きくなることもありうる。
【００３８】
透明樹脂２ｂが硬化するまでの間に蛍光体粉体２ａが沈んでしまうと、蛍光体含有樹脂層２毎にその沈み方を全ておなじ様に制御することは不可能である。したがって照明装置１が同じ色座標の発光色を示すためには、緑色蛍光体と赤色蛍光体とが透明樹脂２ｂ中にできるだけ均一に分散していることがのぞましい。
【００３９】
蛍光体粉体２ａを含む未硬化状態の透明樹脂２ｂを、リフレクタ３１の凹部３１ｂにポッティングするまでは攪拌することも可能であるが、ポッティングしてから加熱して未硬化状態の透明樹脂２ｂを硬化させるまでの時間は一般には１時間程度が必要である。この間に、蛍光体粉体２ａが沈降してしまうことがある。ところで、未硬化状態の透明樹脂２ｂにおける蛍光体粉体２ａの沈降速度ｖｓは、下記式（１）で示されるストークスの式にしたがう。式（１）において、Ｄｐは蛍光体粉体２ａの質量平均粒子径であり、ρｐは蛍光体粉体２ａの真密度で有り、ρｆは透明樹脂の密度である。ｇは重力加速度であり、ηは未硬化状態の透明樹脂２ｂの粘度である。
【００４０】
ｖｓ＝Ｄｐ２（ρｐ−ρｆ）ｇ／１８η  …  （１）
【００４１】
ここで、蛍光体粉体２ａが沈降しないように沈降速度を低下させるには、硬化前の透明樹脂２ｂの粘度を高くする必要があるが、あまり粘度が高くなると定量的にポッティングすることができなくなる。
【００４２】
また、蛍光体粉体２ａの質量平均粒径を小さくすれば沈降速度は低下するが、質量平均粒径をあまり小さくすると蛍光体粉体２ａの発光特性を維持するのが難しくなる。
【００４３】
更に、蛍光体粉体２ａの真密度が透明樹脂の真密度と同じならば蛍光体粉体２ａは沈降しないが、未硬化状態の透明樹脂２ｂの真密度が１．４〜１．８ｇ／ｃｍ３程度であるのに対し、ほとんどの蛍光体粉体２ａが重金属を含むためその真密度が２．０ｇ／ｃｍ３よりもはるかに大きくなる。
【００４４】
以上のように、蛍光体粉体２ａの質量平均粒子径、蛍光体粉体２ａの真密度、未硬化状態の透明樹脂２ｂの粘度、の３つの特性値のうち、一つだけで沈降を防ぐのは難しいという結論になる。すなわちポッティングで定量的に注入することが可能な範囲で最大の粘度の透明樹脂を使い、発光特性を最高に維持できる範囲で、最も小さい粒径を選び、やはり発光特性を維持できる範囲でできるだけ真密度の小さい蛍光体を選ぶ必要がある。
【００４５】
図１に示す照明装置１の蛍光体含有樹脂層２の厚みが０．５ｍｍ程度とした場合、未硬化の透明樹脂２ｂが硬化する１時間の間に蛍光体粉体２ａが０．５ｍｍ沈むと、全ての蛍光体粉体２ａが凹部３１ｂの底に沈降してしまう。色座のバラつきを抑える目的で沈降距離を無視しうる範囲に抑えようとすると1時間での沈降距離を０．０５ｍｍ以下にする必要がある。その沈降距離に入るようにするためには、蛍光体の質量平均粒径、蛍光体の真密度、未硬化状態の封止樹脂の粘度を上記の範囲に入れる必要がある。
【００４６】
また、発光色の色座標のばらつきを発生させる原因に蛍光体含有樹脂層２の量がある。図１に示すような所謂トップビューパッケージの場合、蛍光体含有樹脂層２の量によって、図１に示すようにその注入した蛍光体含有樹脂の上面の形状が動いてしまう。リフレクタ３１の上面３１ａよりも凸状に膨らむ場合と凹状に引き込む場合がある。注入した蛍光体含有樹脂が凸状に膨らむ方が有効に働く蛍光体粉体の量が増えるので、蛍光体粉体の濃度を高めた場合と同様な作用が働き、発光色の色座標はＸ，Ｙとも大きい方にシフトする。しかし凸に膨らんでいるとパーツフィーダーなどで搬送するときにお互いにくっついてしまうのでハンドリングが極めて困難となってしまう。したがって凸になることは避けなければならない。従って図１に示すように、注入した蛍光体含有樹脂が凹状に引き込む形状にそろえる必要がある。またその場合でもその度合いによって色座標が動く。本発明者らが相関を測定したところ、引き込み量が１００μｍ動くとＹ値が０．０１動くことがわかった。液晶テレビ用のバックライトの場合Ｘ，Ｙをそれぞれ±０．００８以内に収めることが要求されていることから、注入した蛍光体含有樹脂層の凹み量ｄを−２０〜−１００μｍに制御しなければならない。
【００４７】
以上のことから、蛍光体含有樹脂層２に含まれる蛍光体粉体２ａの真密度を３ｇ／ｃｍ３以上４．７ｇ／ｃｍ３以下の範囲とするとともに、質量平均粒径を７μｍ以上１５μｍ以下の範囲とすることが好ましい。また、注入した蛍光体含有樹脂層２の凹み量ｄを−２０〜−１００μｍとすることが好ましい。
【００４８】
次に、本実施形態の照明装置１に用いて好適な半導体発光素子３について説明する。
本実施形態に係る半導体発光素子３は、図２〜図４に示すように、基板１０１と、基板１０１上に積層された発光層１０５を含む積層半導体層２０と、積層半導体層２０の上面に積層された透光性電極１０９と、透光性電極１０９上に積層されたｐ型ボンディングパッド電極１０７と、を具備して構成されている。本実施形態の半導体発光素子３は、発光層１０５からの光をｐ型ボンディングパッド電極１０７が形成された側から取り出すフェイスアップマウント型の発光素子である。
【００４９】
図２に示すように、積層半導体層２０は、複数の半導体層が積層されて構成されている。より具体的には、積層半導体層２０は、基板側から、ｎ型半導体層１０４、発光層１０５、ｐ型半導体層１０６がこの順に積層されて構成されている。ｐ型半導体層１０６及び発光層１０５は、その一部がエッチング等の手段によって除去されており、除去された部分からｎ型半導体層の一部が露出されている。そして、このｎ型半導体層の露出面１０４ｃにｎ型ボンディングパッド電極１０８（以下、ｎ型電極１０８という）が積層されている。
また、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ａには、透光性電極１０９及びｐ型ボンディングパッド電極１０７が積層されている。これら透光性電極１０９及びｐ型ボンディングパッド電極１０７によって、ｐ型電極１１１が構成されている。
【００５０】
本実施形態の半導体発光素子３においては、ｐ型ボンディングパッド電極１０７とｎ型電極１０８との間に電流を通じることで、発光層１０５から、４３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域に主発光ピークを有するほぼ青色の発光を発せられるようになっている。
【００５１】
ｎ型半導体層１０４、発光層１０５及びｐ型半導体層１０６は、化合物半導体を主体としてなることが好ましく、ＩＩＩ族窒化物半導体を主体としてなることが好ましく、ＧａＮを主体としてなることがより好ましい。
【００５２】
ｐ型半導体層１０６の上に積層される透光性電極１０９は、ｐ型半導体層１０６との接触抵抗が小さいものが好ましい。また、発光層１０５からの光をｐ型ボンディングパッド電極１０７が形成された側に取り出すことから、透光性電極１０９は光透過性に優れたものが好ましい。また、ｐ型半導体層１０６の全面に渡って均一に電流を拡散させるために、透光性電極１０９は優れた導電性を有していることが好ましい。
【００５３】
以上のことから、透光性電極１０９としては、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２））、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ））、ＡＺＯ（酸化アルミニウム亜鉛（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３））、ＧＺＯ（酸化ガリウム亜鉛（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３））、フッ素ドープ酸化錫、酸化チタン等が好ましい。これらの材料を、この技術分野でよく知られた慣用の手段で設けることによって、透光性電極１０９を形成できる。
【００５４】
また、透光性電極１０９の構造も、従来公知の構造を含めて如何なる構造のものも何ら制限なく用いることができる。また、透光性電極１０９は、ｐ型半導体層１０６の上面１０６ａのほぼ全面を覆うように形成してもよく、隙間を開けて格子状や樹形状に形成してもよい。透光性電極１０９を形成した後に、合金化や透明化を目的とした熱アニールを施す場合もあるが、施さなくても構わない。
【００５５】
次に、ｐ型ボンディングパッド電極１０７は、透明電極との密着性とボンディングワイヤとの密着性の両方に優れたものがよい。したがって透明電極との密着性はＴｉ、Ｃｒなどの、当該元素の酸化物が安定な金属が必要であり、金ワイヤーとの密着性はできるだけ純度の高いＡｕがよい。透明電極とＡｕは全く結合を作らないのでＡｕが拡散して透明電極/パッド界面にきてしまうと剥がれてしまう。またＴｉやＣｒがＡｕ側に拡散してくるとＡｕが硬くなりワイヤボンドがしづらくなる。そこでＰｔ、Ｒｈなどの拡散防止層を１８００Å程度間に挟むのが一般的である。よって代表的なパッド構成はＴｉ/Ｐｔ/Ａｕとなる。
【００５６】
ｎ型電極１０８はボンディングパットを兼ねており、積層半導体層２０を構成するｎ型半導体層１０４のｎコンタクト層に接するものである。このため、ｎ型電極１０８は、図２及び図３に示すように、ｐ型半導体層１０６、発光層１０５及びｎ型半導体層１０４の一部を除去してｎコンタクト層を露出させてなる露出面１０４ｃに略円形状に形成されている。ＧａＮに直接つける場合とＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電性正極の上につける場合があるが、Ｔｉ、Ｃｒなどは両方でオーミック接触が取れるので、ｎ型電極１０８の材料はｐ型ボンディングパッド電極１０７と同じでよい。別々にパッドを形成して異なるパッド構成とすることもできる。
【００５７】
次に、半導体発光素子３を構成する基板及び積層半導体層２０について説明する。
（基板）
基板１０１としては、特に限定されないが、ｃ面を主面とするサファイア基板を用いることが好ましい。
【００５８】
（シード層）
シード層１０２をなすＩＩＩ族窒化物半導体の結晶は、単結晶構造を有するものが好ましく用いられる。単結晶とは結晶粒界がない結晶のことであり、すべての部分で同じ結晶方位を持っている結晶のことである。しかし完全結晶ではないかぎり、何らかの欠陥は存在しており、その欠陥の配置によって微妙に結晶方位が結晶の中で変化していく。結晶方位の変化は、（０００２）面の回折ピーク幅によって把握できる。回折ピークが十分シャープになっているということは抜けのない面が一定の面間隔で並んでいるということである。次に、シード層１０２のどの場所でも同じ方向を向いているかの尺度がロッキングカーブのシャープさ（ＦＷＭＨ）になる。これが乱れていると勝手な方向に成長してしまう可能性があり、平滑な面を確保できない。更に、ＩＩＩ族窒化物半導体の結晶の（１０−１０）面は、基板表面と垂直な方向から見た場合、部分的に回転している場所がどの程度あるかを示す指標がロッキングカーブのピークの半値幅になる。これは悪くなるとＣ軸方向に貫通する欠陥ができていくことになるのでLEDの発光特性を左右する。
【００５９】
以上のことから本実施形態に係るシード層１０２は、(０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が１００arcsec.以下であるとともに、（１０−１０）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が１．７度以下であること好ましい。結晶性の指標となるこれらの値が前述の範囲から外れると、シード層１０２の上に成長させたGaN単結晶の結晶性が低下してしまい、発光層１０５を含む積層半導体層２０の結晶性が低下して発光特性が劣化し、半導体発光素子３自体の輝度劣化を起こしたり、波長シフトを起こしたりするので好ましくない。
【００６０】
（下地層）
次に下地層１０３としては、ＡｌｘＧａｙＩｎｚＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）が挙げられるが、ＧａＮを用いると結晶性の良い下地層１０３を形成できるため好ましい。
下地層１０３の膜厚は０．５μｍ〜２０μｍの範囲にするとよい。厚みが０．５μｍ以上なら結晶性の良好なＧａＮ層が得られやすい。また、膜厚を２０μｍ超にしても機能には変化がなく、いたずらに処理時間を延ばすのみである。下地層１０３の好ましい膜厚は１μｍ〜１５μｍの範囲である。
【００６１】
下地層１０３の結晶性を良くするためには、下地層１０３は不純物をドーピングしない方が望ましい。しかし、ｐ型あるいはｎ型の導電性が必要な場合は、アクセプター不純物あるいはドナー不純物を添加することが出来る。
【００６２】
（ｎ型半導体層）
ｎ型半導体層１０４は、通常ｎコンタクト層１０４ａとｎクラッド層１０４ｂとから構成されるのが好ましい。ｎコンタクト層１０４ａはｎクラッド層１０４ｂを兼ねることも可能である。また、前述の下地層１０３をｎ型半導体層１０４に含めてもよい。
【００６３】
ｎコンタクト層１０４ａは、ｎ型電極を設けるための層である。ｎコンタクト層１０４ａとしては、ＧａＮ層から構成されることが好ましい。また、ｎコンタクト層１０４ａにはｎ型不純物がドープされていることが好ましく、ｎ型不純物を１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３、好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３の濃度で含有すると、ｎ型電極との良好なオーミック接触の維持、クラック発生の抑制、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｎ型不純物としては、特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ等が挙げられ、好ましくはＳｉおよびＧｅが挙げられる。
【００６４】
ｎコンタクト層１０４ａの膜厚は、０．５〜５μｍとされることが好ましく、１〜３μｍの範囲に設定することがより好ましい。ｎコンタクト層１０４ａの膜厚が上記範囲にあると、半導体の結晶性が良好に維持される。
【００６５】
ｎコンタクト層１０４ａと発光層１０５との間には、ｎクラッド層１０４ｂを設けることが好ましい。ｎクラッド層１０４ｂは、発光層１０５へのキャリアの注入とキャリアの閉じ込めを行なう層である。ｎクラッド層１０４ｂはＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。ｎクラッド層１０４ｂをＧａＩｎＮで形成する場合には、発光層１０５のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくすることが望ましいことは言うまでもない。
【００６６】
ｎクラッド層１０４ｂの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは０．００５〜０．５μｍであり、より好ましくは０．００５〜０．１μｍである。ｎクラッド層１０４ｂのｎ型ドープ濃度は１×１０１７〜１×１０２０／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１８〜１×１０１９／ｃｍ３である。ドープ濃度がこの範囲であると、良好な結晶性の維持および素子の動作電圧低減の点で好ましい。
【００６７】
ｎクラッド層１０４ｂを設けることにより、活性層への電子供給、格子定数差の緩和、などの効果を持たせることができる。本実施の形態において、ｎクラッド層１０４ｂは、例えば、１×１０１８／ｃｍ３のドープ濃度を持つ厚さ２０ｎｍのＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎである。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。なお、ｎ型クラッド層１０４ｂをＧａＩｎＮとする場合には、発光層１０５の井戸層のＧａＩｎＮのＩｎ濃度よりも低くすることが望ましい。
【００６８】
（発光層）
ｎ型半導体層１０４の上に積層される発光層１０５としては、単一量子井戸構造あるいは多重量子井戸構造などの発光層１０５がある。量子井戸構造の発光層１０５としては、図４に示すように、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体からなる障壁層１０５ａと、インジウムを含有するIII族窒化物化合物半導体からなる井戸層１０５ｂとが交互に繰り返して積層され、且つ、ｎ型半導体層１０４側及びｐ型半導体層１０６側に障壁層１０５ａが配されている。図４に示す例では、発光層１０５は、６層の障壁層１０５ａと５層の井戸層１０５ｂとが交互に繰り返して積層され、発光層１０５の最上層及び最下層に障壁層１０５ａが配され、各障壁層１０５ａ間に井戸層１０５ｂが配される多重量子井戸構成とされている。
【００６９】
井戸層１０５ｂとしては、Ｇａ１−ｙＩｎｙＮ（０＜ｙ＜０．４）からなるＩＩＩ族窒化物半導体層が通常用いられる。井戸層１０５ｂの膜厚としては、量子効果の得られる程度の膜厚、例えば１〜１０ｎｍとすることができ、好ましくは２〜６ｎｍとすると発光出力の点で好ましい。
また、障壁層１０５ａとしては、電子がトンネル効果で通過できる程度の厚さにする必要があり、ＧａＮからなる層を用いることができる。厚さとしては４〜３０ｎｍ程度が適当である。井戸層１０５ｂおよび障壁層１０５ａには、設計により不純物をドープしてもしなくてもよい。
【００７０】
（ｐ型半導体層）
ｐ型半導体層１０６は、通常、ｐクラッド層１０６ａおよびｐコンタクト層１０６ｂから構成される。また、ｐコンタクト層１０６ｂがｐクラッド層１０６ａを兼ねることも可能である。
【００７１】
ｐクラッド層１０６ａは、発光層１０５へのキャリアの閉じ込めとキャリアの注入を行なう層である。ｐクラッド層１０６ａとしては、発光層１０５のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層１０５へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されないが、好ましくは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ≦０．４）のものが挙げられる。ｐクラッド層１０６ａが、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。ｐクラッド層１０６ａの膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１〜４００ｎｍであり、より好ましくは５〜１００ｎｍである。ｐクラッド層１０６ａのｐ型ドープ濃度は、１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３が好ましく、より好ましくは１×１０１９〜１×１０２０／ｃｍ３である。ｐ型ドープ濃度が上記範囲であると、結晶性を低下させることなく良好なｐ型結晶が得られる。
また、ｐクラッド層１０６ａは、複数回積層した超格子構造としてもよい。
【００７２】
ｐコンタクト層１０６ｂは、正極を設けるための層である。ｐコンタクト層１０６ｂは、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．４）が好ましい。Ａｌ組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびｐオーミック電極との良好なオーミック接触の点で好ましい。ｐ型不純物（ドーパント）を１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３の濃度、好ましくは５×１０１９〜５×１０２０／ｃｍ３の濃度で含有していると、良好なオーミック接触の維持、クラック発生の防止、良好な結晶性の維持の点で好ましい。ｐ型不純物としては、特に限定されないが、例えば好ましくはＭｇが挙げられる。ｐコンタクト層１０６ｂの膜厚は、特に限定されないが、０．０１〜０．５μｍが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．２μｍである。ｐコンタクト層１０６ｂの膜厚がこの範囲であると、発光出力の点で好ましい。
【００７３】
また、ｐコンタクト層１０６ｂは、当該ｐコンタクト層１０６ｂを構成するｐ型ＧａＮの（０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が６０arcsec.以下であるとともに、（１０−１０）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が２５０arcsec.以下であることが好ましい。積層半導体層２０の最上層となるｐコンタクト層１０６ｂの結晶性は、シード層１０２や下地層１０３の結晶性の影響を受け、積層半導体層２０全体の結晶性が向上すると、半導体発光素子３自体の輝度劣化が起こりにくく、波波長シフトも起こりにくくなる。
【００７４】
次に、半導体発光素子３の製造方法について説明する。
半導体発光素子３を製造するには、先ず、サファイア基板等の基板１０１を用意し、次いで、基板１０１の上面上にシード層１０２を積層する。
【００７５】
シード層１０２は、基板１０１に前処理を施してから形成することが望ましい。
前処理としては、例えば、スパッタ装置のチャンバ内に基板１０１を配置し、シード層１０２を形成する前に基板・チャンバー間にパワーをかけたプラズマを起こすことよって行うことができる。具体的には、チャンバ内において、基板１０１をＡｒやＮ２のプラズマ中に曝す事によって上面を洗浄する前処理を行なえばよい。
【００７６】
そして基板１０１上に、スパッタ法によってシード層１０２を成膜する。スパッタ法によって、単結晶構造を有するシード層１０２を形成する場合、チャンバ内の窒素原料と不活性ガスの流量に対する窒素流量の比を、窒素原料が２０％〜９０％、望ましくは７５％となるようにすることが望ましい。これ以下の流量比ではスパッタ金属が金属のまま付着し、一方これ以上の流量比では不活性ガスの量が少なくスパッタ速度が低下するためである。窒素原料としては、一般に知られている化合物をなんら問題なく用いることができるが、特に窒素を原料として用いると装置が簡便で済む代わりに、高い反応速度を得にくくなる。ただし、本実施形態ではＮ２を用いている。Ｎ２であっても利用可能な程度の成膜速度を得ることができ、装置コストとの兼ね合いを考えると、最も好適な窒素源である。
【００７７】
なお、本実施形態では、スパッタ法の中でも、ターゲット表面のチャージアップが発生しにくく、成膜速度が安定しているＲＦ（高周波）スパッタ法を採用することが好ましい。スパッタ法によるシード層１０２の成膜時の基板温度は、３００〜８００℃に設定することが好ましい。また、スパッタのターゲットとしては、Ａｌを用いることが好ましい。更に、チャンバ内の圧力については、０．３Ｐａ以上とすればよい。これより低い圧力では、放電を安定にするのが難しい。なお、圧力の上限については、プラズマが安定に存在できる程度であれば特に定めるものではない。
【００７８】
ＡｌをターゲットとしてＡｒ等の不活性ガスとＮ２とを導入して、０．１〜１０Ｐａの圧力に調整し、ＲＦ電源からターゲットとチャンバーの間に電圧をかけると放電がおこり、Ａｌ原子がターゲットから叩き出される。サファイア基板表面にＡｌ原子とＮ原子が到達した場合、それらの原子はプラズマから非常に大きい運動エネルギーを得ているので、かなりの範囲を動くことができる。ＡｌＮは粒界のエネルギーが非常に大きいので、粒界が全くない単結晶が最も安定な構造である。従って原子が動くことさえできれば粒界が無い単結晶になろうとする。
【００７９】
ＧａＮの構造はサファイアの構造とは異なるので、そのままではサファイア基板の上にＧａＮの単結晶を成長させることができない。それに対し低温バッファと呼ばれるＧａＮ層を入れることによりＧａＮ単結晶の基板を得ることが一般には行われている。しかし低温バッファそれ自体の結晶性は良くないので、低温バッファを使った場合のＧａＮ結晶性はおのずと限界があり、（０００２）面のロッキングカーブの半値幅が１００arcsec.、（１００）面では３００arcsec.程度が限界とされている。
【００８０】
ＡｌＮをシード層１０２に使う理由は、低温バッファ層とは考え方が異なる。サファイアである酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とＧａＮを結びつけるために、間にＡｌＮを挟むというのは以下の理由で、きわめて自然である。
アルミニウムと酸素とを同時にガリウムと窒素にいれかえると変化が大きすぎる。まず酸素を窒素に入れ替えてＡｌＮにし、ＡｌＮのＡｌをＧａに切り替えてＧａＮにする。従ってＡｌ２Ｏ３／ＡｌＮ／ＧａＮの構造をとることは、ＡｌＮをＡｌ２Ｏ３とＧａＮの接着剤の働きとして使っていることであり、これ以上の中間層はないと考えられる。
【００８１】
以上より、サファイアとＧａＮを結びつけるシード層としてはＡｌＮが最適であり、そのＡｌＮを結晶性の高い単結晶の膜として製膜する方法としてはスパッタが最適である。したがってＡｌＮをスパッタで製膜することにより、非常に結晶性の高いＧａＮ層を形成できる。その結果、ロッキングカーブの半値幅が（０００２）面で６０arcsec.以下、（１００）面で２５０arcsec.以下のｐ型半導体層を得ることができる。この結晶性の高いｐ型半導体層を備えた発光素子を使うことにより、輝度劣化と波長シフトが皆無となり、経時変化がほとんど起こらなくなる。これにより、蛍光体を均一分散させた照明装置１を構成することにより、発光色の色座標のバラつきを初期と使用中を含めて制御することができる。
【００８２】
次に、シード層１０２の上に、単結晶の下地層１０３を形成する。下地層１０３は、スパッタ法を用いて成膜することが望ましい。スパッタ法を用いる場合には、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法等と比較して、装置を簡便な構成とすることが可能となる。下地層１０３をスパッタ法で成膜する際、窒素等のＶ族原料をリアクタ内に流通させるリアクティブスパッタ法によって成膜する方法とすることが好ましい。
一般に、スパッタ法においては、ターゲット材料の純度が高い程、成膜後の薄膜の結晶性等の膜質が良好となる。下地層１０３をスパッタ法によって成膜する場合、原料となるターゲット材料としてＩＩＩ族窒化物半導体を用い、Ａｒガス等の不活性ガスのプラズマによるスパッタを行なうことも可能であるが、リアクティブスパッタ法においてターゲット材料に用いるＩＩＩ族金属単体並びにその混合物は、ＩＩＩ族窒化物半導体と比較して高純度化が可能である。このため、リアクティブスパッタ法では、成膜される下地層１０３の結晶性をより向上させることが可能となる。
【００８３】
下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度、つまり、下地層１０３の成長温度は、８００℃以上とすることが好ましく、より好ましくは９００℃以上の温度であり、１０００℃以上の温度とすることが最も好ましい。これは、下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度を高くすることによって原子のマイグレーションが生じやすくなり、転位を結晶の外部に追い出してしまうことが可能となる。また、下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度は、結晶の分解する温度よりも低温である必要があるため、１２００℃未満とすることが好ましい。下地層１０３を成膜する際の基板１０１の温度が上記温度範囲内であれば、結晶性の良い下地層１０３が得られる。
【００８４】
下地層１０３の形成後、ｎコンタクト層１０４ａ及びｎクラッド層１０４ｂを積層してｎ型半導体層１０４を形成する。ｎコンタクト層１０４ａ及びｎクラッド層１０４ｂは、スパッタ法で形成してもよく、ＭＯＣＶＤ法で形成してもよい。
【００８５】
発光層１０５の形成は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれの方法でもよいが、特にＭＯＣＶＤ法が好ましい。具体的には、障壁層１０５ａと井戸層１０５ｂとを交互に繰り返して積層し、且つ、ｎ型半導体層１０４側及びｐ型半導体層１０６側に障壁層１０５ａが配される順で積層すればよい。
また、ｐ型半導体層１０６の形成は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれの方法でもよい。具体的には、ｐクラッド層１０６ａと、ｐコンタクト層１０６ｂとを順次積層すればよい。
【００８６】
ｐ型半導体層１０６をＭＯＣＶＤ法で形成する場合は、発光層１０５の成膜温度よりも高温で形成することが、ｐ型半導体層１０６の結晶性を高められる点で好ましい。本実施形態の半導体発光素子３は、単結晶構造のシード層１０２を形成するため、発光層１０５の結晶性が向上し、これにより、ｐ型半導体層１０６を発光層１０５の成膜温度よりも高温で形成することが可能になって、ｐ型半導体層１０６の結晶性が高められる。
【００８７】
その後、ｐ型半導体層１０６上に透光性電極を積層し、例えば一般に知られたフォトリソグラフィーの手法によって所定の領域以外の透光性電極を除去する。続いて、同様に例えばフォトリソグラフィーによりパターニングして、所定の領域の積層半導体層の一部をエッチングしてｎコンタクト層１０４ａの一部を露出させる。ＳｉＯ２などの保護膜を全面に成膜した後にフォトリソグラフィー法でパッドの部分だけを抜き、透光性電極とｎコンタクト層１０４ａの露出面にｐ型電極１０７、ｎ型電極１０８を形成する。
このようにして、図２〜図４に示す半導体発光素子３が製造される。
【００８８】
次に、照明装置１の製造方法について説明する。
先ず、図５に示すように、リード３２に白色樹脂を射出成形してリフレクタ３１を形成する。次いで、リフレクタ３１の凹部３１ｂ内のリード３２上に半導体発光素子３を載置し、ボンディングワイヤ３３，３４によって半導体発光素子３のｐ型電極及びｎ型電極と、リード３２とを接続する。
【００８９】
次に、図６に示すように、凹部３１ｂに、蛍光体粉体と、未硬化状態の透明樹脂とを含む混合樹脂ペーストＰを充填する。半導体発光素子３を混合樹脂ペーストＰによって覆うと共に、混合樹脂ペーストＰの液面Ｐ１を上面３１ａよりも凹ませ、その凹み量ｄを上面３１ａから−２０μｍ〜−１００μｍの範囲に設定する。図６では、液面Ｐ１の中心部Ａ１の高さと液面Ｐ１の端部Ｂ１の高さとの差を２０〜１００μｍの範囲にする。
【００９０】
ここで、凹み量ｄは、上面３１ａの高さと、液面Ｐ１の最低高さとの差になる。また、本明細書では、上面３１ａの高さを０μｍとしたとき、半導体発光素子３側をマイナス（−）としている。従って、凹み量ｄが上面から−２０μｍ〜−１００μｍの範囲とは、上面３１ａの高さを０μｍとしたときに、液面Ｐ１の最低高さが上面よりも２０〜１００μｍの範囲で半導体発光素子２側に位置してることを意味する。
【００９１】
混合樹脂ペーストＰの充填は、ペーストの吐出装置を用いたポッディング法で行うとよい。この吐出装置は、混合樹脂ペーストを吐出する吐出ノズルＮと、制御部とを具備して構成されている。
【００９２】
混合樹脂ペーストは、真密度が３ｇ／ｃｍ３以上４．７ｇ／ｃｍ３以下の範囲であるとともに質量平均粒径が７μｍ以上１５μｍ以下の範囲である蛍光体粉体が、未硬化状態の透明樹脂に混合されてなるものであり、粘度が４０００ｃＰ〜１５０００ｃＰの範囲に調整されてなるものである。
【００９３】
ここで、半導体発光素子３が載置された状態での凹部３１ｂの空容積を６．５μＬとし、混合樹脂ペーストの注入量の繰り返し精度を例えば±０．２μＬとした場合、注入量が０．２μＬ変動すると、注入後の混合樹脂ペーストＰの液面Ｐ１の中心部の高さが約２５μｍ変動する。液面の高さが１００μｍ動くと、発光色の色座標Ｙが０．０１動くので、注入量のバラツキにより動く色座標Ｙの動きは±０．００２５になる。
【００９４】
注入量は注入圧力によって制御するが、注入圧力の最小調整量だけ動かすと、注入量が約０．３μＬ程度変動する。これは液面Ｐ１の高さを３８μｍ動かすことに相当する。発光色の色座標Ｙの管理幅を±０．００８とした場合、混合樹脂ペーストの粘度の変化などで注入後の液面Ｐ１が動いてしまうような状況では注入圧力を制御して注入量を変化させ、これにより液面Ｐ１のレベルを±４０μｍに制御する必要がある。
【００９５】
そのためには液面Ｐ１の高さを精度良く測定する必要がある。液面の高さの測定は、レーザー変位計（たとえばオムロン製  ＺＳＨＬＤ２）で行うことができる。凹部３１ｂの端部を結んだ中点から注入後の液面Ｐ１までの距離を測定する。注入後の硬化熱処理をする前に液面の高さを測定し、その位置が凹部３１ｂの両端を結んだ中点から−２０〜−１００μｍに入るように注入圧力を制御すればよい。
【００９６】
次に、混合樹脂ペーストＰを硬化させて蛍光体含有樹脂層２を形成する。硬化処理は、例えば、加熱等を行えばよい。このようにして、図１に示す照明装置１が製造される。
【００９７】
上記の照明装置１によれば、半導体発光素子３を覆う蛍光体含有樹脂層２が、所定の範囲の真密度と質量平均粒径とを有する蛍光体粉体を透明樹脂に混合させて構成されているので、透明樹脂中に蛍光体粉体を均一に分散させることができる。また、蛍光体含有樹脂層２の出射面２ｃが上面３１ａよりも凹んでおり、その凹み量が上面３１ａから−２０μｍ〜−１００μｍの範囲に設定されているので、注入した蛍光体含有樹脂出射面２ｃから、色座標Ｙの幅が±０．００８の範囲内にされた白色光を出射させることができる。
【００９８】
また、上記の照明装置１によれば、半導体発光素子３のｐ型半導体層の（０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が６０arcsec.以下であるとともに、（１０−１０）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が２５０arcsec.以下であるので、経時的な輝度劣化が少なく、経時的な発光波長のシフトが少ない照明装置１を構成できる。
【００９９】
また、上記の照明装置１の製造方法によれば、未硬化の透明樹脂に、所定の範囲の真密度と質量平均粒径とを有する蛍光体粉体を混合して所定の粘度の混合樹脂ペーストとし、これを半導体発光素子３を覆うように充填して硬化させることで蛍光体含有樹脂層２を形成するので、透明樹脂中に蛍光体粉体を均一に分散させることができる。また、出射面２ｃを上面３１ａよりも凹ませ、その凹み量を上面３１ａから−２０μｍ〜−１００μｍの範囲に設定することで、出射面２ｃから白色光が出射される照明装置１を構成できる。
【実施例】
【０１００】
（半導体発光素子の製造）
ｃ面サファイア基板をスパッタ装置に導入し、チャンバ内で基板を５００℃まで加熱し、窒素ガスを導入した。その後、チャンバ内の圧力を２．０Ｐａに保持して、基板側に高周波バイアスを印加し、窒素プラズマに１５秒間曝すことで、基板表面を洗浄した。
【０１０１】
続いて、チャンバ内にアルゴンと窒素ガスを導入し、基板温度を５００℃とし、所定出力の高周波パワーをターゲット側に印加し、炉内の圧力を１．０Ｐａに保ち、アルゴンガスを１０ｓｃｃｍ、窒素ガスを３０ｓｃｃｍ流通させた条件（ガス全体に対する窒素の比は７５％）で、サファイア基板のｃ面上にシード層として厚さ２１ｎｍ〜４０ｎｍのＡｌＮ層の成膜を開始した。そして、所定の時間ＡｌＮを成膜した後、プラズマを止めて基板温度を低下させた。
【０１０２】
次に、スパッタ装置から基板を取り出してＭＯＣＶＤ炉に導入し、以下に示す方法によりｎ型半導体層（ＧａＮ層）の成膜を行った。
【０１０３】
まず、ＭＯＣＶＤ炉内のサセプタ上に基板を置き、ＭＯＣＶＤ炉内に窒素ガスを流通した後、基板温度を１１５０℃に昇温させた。そしてアンモニアの量を、Ｖ族元素／III族元素比が６０００となるように調節した。続いて、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）の蒸気を含む水素をＭＯＣＶＤ炉内へ供給し、基板上へのＧａＮ層の成膜を開始した。アンドープで６μｍの膜厚のＧａＮ層（下地層）の成長を行った後、原料のＭＯＣＶＤ炉への供給を終了して成長を停止した。その後、ヒーターへの通電を停止して、基板の温度を室温まで降温した。なお、取り出した基板は無色透明のミラー状を呈した。
【０１０４】
さらにもう一度ＭＯＣＶＤ炉に戻して、ｎ型コンタクト層及びｎ型クラッド層からなるｎ型半導体層と、障壁層及び井戸層からなる発光層と、ｐ型クラッド層およびｐコンタクト層からなるｐ型半導体層とを、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）法で成膜した。
【０１０５】
このようにして得られた積層半導体層のｐコンタクト層上に、フォトリソグラフィー法を用いて透光正電極をつくり、更にドライエッテイングすることで部分的にｎコンタクト層を露出させた。その上に全面にＳｉＯ２の保護膜を成膜した後にフォトリソグラフィー法でパッド位置だけを露出させた。その後、露出面上に、ｐパッドとｎパッドとを形成することにより、半導体発光素子を形成した。
【０１０６】
そこで、厚みの異なるシード層を有する上記の半導体発光素子について、各素子の下地層の結晶面をロッキングカーブ法によって測定した。先ず、サンプルＡ１、サンプルＡ２、サンプルＡ３およびサンプルＡ４を用意した。また、サンプルＢ１およびＢ２も作製した。サンプルＢ１、Ｂ２はシード層の好ましい膜厚の条件から外れるものである。サンプルＡ１〜Ｂ２の詳細を表１に示す。
【０１０７】
【表１】
2010016292.tif 000003
【０１０８】
これらのサンプルについて、下地層の（０００２）面および（１０−１０）面のＸ線ロッキングカーブ半値幅を測定した。Ｘ線源としては、ＣｕＫα線を使い、発散角が０．０１°の入射光を使ってスペクトリス社製ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ Ｘ‘ｐｅｒｔ Ｐｒｏ ＭＲＤ装置を使って測定した。なお、基板の装置への取り付け方や基板に対する配向方向が被測定試料によって違うことによる誤差を考慮して、（０００２）面のロッキングカーブ測定は（０００２）面に相当するピークを見つけた後、２θとωを最適化し、その後、Ｐｓｉを調整してピーク強度が最大になる方向でのロッキングカーブ測定を行なうことにより補正を行なった。
【０１０９】
また、（１０−１０）面のロッキングカーブ測定は、Ｘ線が全反射する条件で面内を透過するＸ線を用いて行った。具体的には水平に置いた基板に対して垂直方向に発散するＸ線を水平方向から入射すると一部が全反射するので、そのＸ線を利用した。また、検出器を（１０−１０）面相当の２θ位置に固定してφスキャンを行った。そして、六回対称のピークが測定され、最大強度を示すピーク位置に光学系を固定した後、２θ及びωを最適化して、ロッキングカーブ測定を行った。結果を図７に示す。
【０１１０】
図７に示すように、下地層の（０００２）面のＸ線ロッキングカーブ半値幅は、シード層の膜厚が２０ｎｍ以下であるサンプルＢ１においては、約１８０ａｒｃｓｅｃと大きい。これに対して、シード層の膜厚が２１ｎｍ以上４０ｎｍ以下の範囲に含まれるサンプルＡ１、サンプルＡ２、サンプルＡ３およびサンプルＡ４は、約５０ａｒｃｓｅｃ以下という小さい値となった。また、シード層の膜厚が４１ｎｍ以上となるサンプルＢ２では、約５０ａｒｃｓｅｃ以下となった。
【０１１１】
一方、図７に示すように、下地層の（１０−１０）面のＸ線ロッキングカーブ半値幅は、シード層の膜厚が２０ｎｍ以下であるサンプルＢ１においては、約２７０ａｒｃｓｅｃと大きい。これに対して、シード層の膜厚が２１ｎｍ〜４０ｎｍの範囲に含まれるサンプルＡ１、サンプルＡ２、サンプルＡ３およびサンプルＡ４では、２００〜２２５ａｒｃｓｅｃの範囲で安定している。そして、シード層の膜厚が４１ｎｍ以上となるサンプルＢ２においては、約２６０ａｒｃｓｅｃとなり、膜厚が４１ｎｍを超えた領域では大きくなる傾向にあった。
【０１１２】
以上の結果を考察するに、シード層の膜厚が２１ｎｍより薄い領域では、シード層の結晶性が悪く、その上に形成された下地層の（０００２）面および（１０−１０）面の配向が十分でなく、Ｘ線ロッキングカーブ半値幅が大きくなったと考えられる。一方、シード層の膜厚が２１ｎｍより厚くなると、シード層が結晶化して結晶面が揃ったことで、下地層の（０００２）面および（１０−１０）面の配向性が向上し、Ｘ線ロッキングカーブ半値幅が小さくなったと考えられる。しかし、（１０−１０）面の結晶性は基板から情報を得ているので、シード層の膜厚が４０ｎｍを超えると、その上に形成される下地層は、基板からの情報を得にくくなり、配向の程度が悪くなって、Ｘ線ロッキングカーブ半値幅が大きくなったと考えられる。
【０１１３】
上述したように、基板１１上に形成されるシード層の成膜条件を最適にすることで、その上に積層される積層半導体層の結晶性を良好にしている。よって、結晶性が良好な積層半導体層から均質な半導体発光素子を得ることができた。
【０１１４】
次に、図７及び表１におけるサンプルＡ２の半導体発光素子を用意した。また、３種類のエノモト製パッケージリードフレームを用意した。このパッケージリードフレームは、１枚に、１４４個または４０個の白色樹脂からなるリフレクタが射出成形されてなるものである。外形が縦横の寸法で３．８ｍｍ×０．８ｍｍ、３．５ｍｍ×２．８ｍｍの２種類の白色リフレクタはそれぞれ、1枚のリードフレームに144個が成型されている。また、外形が縦横の寸法で５．０ｍｍ×５．５ｍｍの１種類の白色リフレクタは、1枚のリードフレームに４０個が成型されている。なお、凹部の深さはどれも０．６ｍｍである。
【０１１５】
そして、各パッケージリードフレームに対して、サンプルＡ２の半導体発光素子をダイアタッチペーストを用いてダイボンドを行い、１５０℃で２時間加熱してダイアタッチペーストを硬化させたのち、直径２５μｍの田中貴金属製４Ｎの金線を用いてワイヤーボンドを行った。３．８ｍｍ×０．８ｍｍと３．５ｍｍ×２．８ｍｍのものは一つのリフレクタに一つの発光素子をマウントした。５．０ｍｍ×５．５ｍｍのものには一つのリフレクタに３つの発光素子を並列にマウントした。
【０１１６】
そこに注入時の粘度が９０００ｃＰで密度が１．７ｇ／ｃｍ３のシリコーン封止樹脂に、密度４．５ｇ／ｃｍ３で励起波長４５０ｎｍ、発光波長５３０ｎｍで質量平均粒径１２μｍのシリケート蛍光体と、密度４．２ｇ／ｃｍ３で励起波長４６０ｎｍ、発光波長６４０ｎｍで質量平均粒径９μｍの窒化物蛍光体とを練り込んだものを用意した。蛍光体については発光波長５３０ｎｍのものは分級により７μｍと１５μｍのもの、発光波長６４０ｎｍのものについてもやはり７μｍと１５μｍのものも用意した。シリコーン樹脂も注入時の粘度が３０００ｃＰと２００００ｃＰのものを更に用意した。本実施例では、緑の蛍光体５．８質量％、赤の蛍光体２．１質量％で一定とした。
【０１１７】
そして、シリコーン封止樹脂を自動樹脂注入器で注入した。外径３．８ｍｍ×０．８ｍｍのものには１．２μＬ、外径３．５ｍｍ×２．８ｍｍのものには３μＬ、５．０ｍｍ×５．５ｍｍのものには６．８μＬ注入した。
リフレクタの寸法が３．８ｍｍ×０．８ｍｍと３．５ｍｍ×２．８ｍｍのものは一つのフレームに１４４個のリフレクタがある。これらについては１００枚個のフレームを用意して、リフレクタ数で計１４４００個の照明装置を試作した。
５．０ｍｍ×５．５ｍｍのものでは一つのフレームに４０個のリフレクタがある。これについては４００枚のフレームを用意して、リフレクタ数で計１６０００個の照明装置を試作した。一つのリフレクタに対して樹脂を注入するのに１．５秒程度の時間を要した。
【０１１８】
得られた照明装置について、レーザー変位計でリフレクタの上面の形状を測定した。スタートする前にダミーを流し１０個の平均の凹み量が−６０μｍ±１０μｍになるように注入量を微調整した。一つのフレームの平均凹み量が２０μｍ以上ずれてきたら注入圧力を調節して−６０μｍ±１０μｍに入るように調節した。１つのフレーム内のバラツキは３．８ｍｍ×０．８ｍｍの場合でσで約１６μｍ、３．５ｍｍ×２．８ｍｍの場合で約１３μｍ、５．０ｍｍ×５．５ｍｍの場合で１１μｍであった。
注入量が小さいほど注入量のバラツキは大きくなるが１つのフレームを平均すると凹み量の動きは時間経過とともにほぼ同じように動いた。その結果どのリフレクタを用いてもすべて凹み量−２０〜−１００μｍに入れることができた。ただし試料Ｎｏ．８では蛍光体含有封止樹脂の粘度が高すぎて注入量を精度良く制御することができず、目標に入れることができなかった。注入後１５０℃で４時間硬化処理を行い、表２に示すような試料No.１〜１０の照明装置を製造した。
【０１１９】
得られた照明装置をＬａｂｓｐｈｅｒｅ社製積分球で出力（ｍＷ）、全光束（ｌｍ）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）、色座標（ｘ、ｙ）の測定を行った。測定結果は２０個の照明装置の平均値を示す。また分光放射輝度計（コニカミノルタ  ＣＳ１０００Ｓ）を用いて照明装置の発光の方位依存性を測定した。発光面に対して垂直な方向１８０度、平行な方向は角度垂直方向が垂線から６０度傾いたところで３６０度回転させた。色座のばらつき度合いはＸとＹとのΔmax-minで示す。また１０００個の照明装置について測定を行い、ＸとＹとの標準偏差である色座標のばらつきを評価した。また、この照明装置２０個を７５℃で２０ｍＡ電流（５．０ｍｍ×５．５については６０ｍＡ）を流して点灯させ、１０００時間後に全光束（ｌｍ）の変化と色座標の変化を２０個測定して平均値で比較した。結果を表３に示す。
【０１２０】
まず試料Ｎｏ．７以外では、一つの照明装置の方向によるバラツキは分光放射輝度計の結果から極めて均一になっていることがわかる。試料Ｎｏ．８は注入量が制御できなかったので１０００個を測定したときの色座のバラツキがσ＝０．０８４で非常に大きくなった。次に試料Ｎｏ．７は蛍光体が沈んでしまったので、沈み度合いが各照明装置によって微妙に異なるため、結果として１０００個測定したときの色座のバラツキも大きいものとなった。その他の試料はハンドラーテスターで色座をより分けた。中心値が違うのでそれぞれの試料で中心値±０．００８でソートしたところ９５％以上の収率でとることができた。
【０１２１】
【表２】
2010016292.tif 000004
【０１２２】
【表３】
2010016292.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】図１は、本発明の実施形態である照明装置の一例を示す断面模式図である。
【図２】図２は、図１に示した照明装置に備えられた半導体発光素子を示す断面模式図である。
【図３】図３は、図１に示した照明装置に備えられた半導体発光素子を示す平面模式図である。
【図４】図４は、図２及び図３に示した半導体発光素子を構成する積層半導体層を示す断面模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態である照明装置の製造方法を説明する工程図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態である照明装置の製造方法を説明する工程図である。
【図７】図７は、シード層の膜厚と、下地層のロッキングカーブの半値幅との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２４】
１…照明装置、２…蛍光体含有樹脂層、２ａ…蛍光体粉体、２ｂ…透明樹脂、２ｃ…出射面（上面）、３…半導体発光素子、２０…積層半導体層、１０１…基板、１０２…シード層、１０４…ｎ型半導体層、１０５…発光層、１０６…ｐ型半導体層、ｄ…凹み量、Ｐ…混合樹脂ペースト、Ｐ１…混合樹脂ペーストの液面。
【図１】
2010016292.tif 000006
【図２】
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【図３】
2010016292.tif 000008
【図４】
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【図５】
2010016292.tif 000010
【図６】
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【図７】
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