(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、
前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、
前記段差部の底面を形成する前記基板の表面は粗面化されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、
前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、
前記段差部に面する少なくとも前記基板の側面は逆メサ形状を有することを特徴とする発光装置。
【請求項３】
基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、
前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、
前記段差部は、底面を形成する前記基板上に前記基板の辺方向に沿った凹部を有することを特徴とする発光装置。
【請求項４】
基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、
前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、
前記段差部は、底面を形成する前記基板上に前記基板の辺方向に沿って配列された複数のディンプル孔を有することを特徴とする発光装置。
【請求項５】
前記段差部の幅は、前記蛍光体粒子の平均粒径の２倍以下であり、前記段差部の深さは、前記蛍光体粒子の平均粒径の１／５以上でかつ前記蛍光体粒子の平均粒径の８／１５以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１記載の発光装置。
【請求項６】
前記段差部における前記基板上に前記蛍光体粒子の少なくとも１つが配置され、該蛍光体粒子は、前記半導体層の上面位置より突出するように配置されている請求項１乃至５のいずれか１記載の発光装置。
【請求項７】
基板と、前記基板上に形成された発光層を含む半導体層とを備え、前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有する発光素子を準備する工程と、
前記発光素子の上方から蛍光体粒子を含有した塗布液を吹き付けて、前記発光素子の上面に波長変換層を形成する工程と、を有し、
前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は、前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく形成され、前記段差部の深さは蛍光体粒子の平均粒径より小さく形成されており、
前記段差部の底面を形成する前記基板の表面は粗面化されていることを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を形成する半導体層上に複数の蛍光体粒子を含む波長変換層を有する発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード等の発光素子を構成する半導体層上に複数の蛍光体粒子を含む樹脂層からなる波長変換層を形成し、半導体層からの光の一部を波長変換層中の蛍光体粒子で異なる波長の光に変換し、蛍光体粒子による変換後の光を半導体層からの波長変換層を通過する光と混合して放出する発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような発光装置においては、一般に、波長変換層を形成するために半導体層の光放出側の主面上に蛍光体粒子を含む樹脂をスプレーで塗布して硬化させることが行われている。波長変換層中の蛍光体粒子は、半導体層からの入射光が波長変換されずそのまま出射される量が部分的に多くならないように半導体層の上面全てに亘って均一に分布されることが望ましい。そこため、例えば、特許文献２には発光素子の上方から蛍光体を含有した塗布液を霧状でかつ螺旋状に回転させながら吹き付けることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１１２４５号公報
【特許文献２】特開２００３−１１５６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる従来の発光装置においては、半導体層上面に均一に蛍光体粒子入り樹脂をスプレーで塗布する際に、特許文献２のように螺旋状に塗布するなどの工夫が行われたとしても、半導体層の端部ではスプレーで発射されて勢い付いた蛍光体粒子はその端部に留まれず、蛍光体粒子が半導体層上から落ちたり、また、樹脂と半導体層の端部との表面張力の違いにより樹脂自体が半導体層の端部に十分に配置されないことが起きる。このため波長変換層の端部の層厚が薄くなり、発光装置から出射される光に色ムラが生じるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、かかる点を鑑みてなされたものであり、蛍光体粒子が半導体層の端部まで留まるように半導体層上に波長変換層を形成して色ムラを防止することができる発光装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、前記段差部の底面を形成する前記基板の表面は粗面化されていることを特徴としている。
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、前記段差部に面する少なくとも前記基板の側面は逆メサ形状を有することを特徴としている。
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、前記段差部は、底面を形成する前記基板上に前記基板の辺方向に沿った凹部を有することを特徴としている。
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に配置され、発光層を含む半導体層と、前記半導体層上に配置された複数の蛍光体粒子を含む波長変換層とを有する発光装置であって、前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく、前記段差部の深さは前記蛍光体粒子の平均粒径より小さくなっており、前記段差部は、底面を形成する前記基板上に前記基板の辺方向に沿って配列された複数のディンプル孔を有することを特徴としている。
【０００８】
本発明の発光装置の製造方法は、基板と、前記基板上に形成された発光層を含む半導体層とを備え、前記半導体層の端部に少なくとも前記基板まで至る段差部を有する発光素子を準備する工程と、前記発光素子の上方から蛍光体粒子を含有した塗布液を吹き付けて、前記発光素子の上面に波長変換層を形成する工程と、を有し、前記半導体層の側面位置から前記基板の辺に至る前記段差部の幅は、前記蛍光体粒子の平均粒径の半分より大きく形成され、前記段差部の深さは蛍光体粒子の平均粒径より小さく形成されており、前記段差部の底面を形成する前記基板の表面は粗面化されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発光装置及びその製造方法によれば、半導体層の端部に少なくとも基板まで至る段差部が形成され、その段差部は蛍光体粒子が段差部に留まるような幅及び深さを有するので、波長変換層形成の際に樹脂等のバインダと共に段差部に塗布される蛍光体粒子が段差部に留まり、留まった蛍光体粒子による土手を段差部に形成することができる。これにより、半導体層の端部上にも蛍光体粒子が留まることになるので、半導体層上における波長変換層内の蛍光体粒子の分布を均一にすることができ、また波長変換層の層厚を半導体層の端部まで一定に形成することができる。よって、半導体層上の全域に亘って波長変換層により波長変換が行われるので、波長変換層から出射される光の色ムラを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１の発光装置を示す断面図である。
【図２】実施例１の発光装置の製造過程における蛍光体粒子を含む第１バインダ液のスプレー噴射を示す図である。
【図３】実施例１の発光装置の段差部の幅、深さ、及び角度を示す断面図である。
【図４】実施例１の発光装置の段差部及び半導体層の端部における蛍光体粒子の配置を示す外観図である。
【図５】段差部の幅と半導体層の端部における蛍光体粒子の占有率との関係を示す特性図である。
【図６】実施例１の発光装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例２として段差部の底面を形成する基板上の粗面を示す断面図である。
【図８】波長変換層が形成された実施例２の発光装置を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例３の発光装置を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例４の発光装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施例５の発光装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例６として波長変換層の他の形成方法を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施例７の発光装置を示す断面図である。
【図１４】実施例７の凹部の形成方法を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施例８の発光装置を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施例９として波長変換層を形成する前の半導体層の表面側の外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例１として発光装置の断面図を示している。この発光装置においては、基板１０と半導体層１１とからなる発光素子上に波長変換層１３が形成されている。基板１０はシリコン基板であり、基板１０上にはＧａＮ系のエピタキシャル層として形成された発光層を含む半導体層１１が配置されている。発光素子はメタルボンディング型発光素子（発光ダイオード）であり、半導体層１１は基板１０と金属接合されている。
【００１３】
半導体層１１の端部には段差部１２が形成されている。段差部１２の底は基板１０内まで達している。段差部１２を含む半導体層１１の上面には波長変換層１３が形成されている。
【００１４】
波長変換層１３内には多数の蛍光体粒子１４が分散されている。その蛍光体粒子１４は半導体層１１の発する光により励起され所定波長の蛍光を発する例えば、ＹＡＧ蛍光体粒子である。波長変換層１３の基材としては、半導体層１１の発する光と共に、蛍光体粒子１４が発する蛍光に対して透光性を有するバインダ１４ａ，１４ｂが用いられる。バインダ１４ａは、ガラス等の無機材料（シリケート化合物）、或いはジメチルシリコーン、フェニルシリコーン等の透明樹脂を用いることができ、更にはそれらの混合したものを用いても良い。また、バインダ１４ｂは蛍光体粒子１４間の空隙を埋めるためのガラスバインダである。このバインダ１４ａ，１４ｂは、図２に示すように、スプレー２１で液体の状態のものを、段差部１２を含む半導体層１１の上面に各々噴射して塗布し、それを乾燥することにより形成されたものである。スプレー２１による噴射のためにバインダ１４ａ，１４ｂ各々はアルコール系、キシレン等の揮発性の有機溶剤によって液化される。なお、以下の説明において、バインダ１４ａが液化されたものが第１バインダ液とし、バインダ１４ｂが液化されたものが第２バインダ液とする。第１バインダ液には多数の蛍光体粒子１４が含まれる。
【００１５】
図３は段差部１２の幅、深さ、及び角度を示しており、上記の第１バインダ液の噴射で段差部１２に蛍光体粒子１４が位置するように段差部１２は幅、深さ、及び角度が決定される。段差部１２の幅は、半導体層１１の側面位置から基板１０の辺までの長さであり、蛍光体粒子１４の平均粒径の半分より大きく設定される。段差部１２の深さは、段差部１２における基板上面位置と半導体層１１の上面位置との距離、すなわち、段差部１２に配置された蛍光体粒子１４が基板と接触する位置と半導体層１１の上面位置との距離であり、蛍光体粒子１４の平均粒径より小さく設定される。つまり、段差部１２の深さは、段差部１２に配置された蛍光体粒子１４が半導体層１１の上面より突出するように、設計される。例えば、蛍光体粒子１４の平均粒径が１５μmであるとすると、幅は７．５μmより大きく、深さは１５μmより小さい。段差の幅は、蛍光体粒子１４の平均粒径以上、段差の深さは、蛍光体粒子１４の平均粒径の１／２以下が好ましく、更に好ましくは、段差の幅は蛍光体粒子１４の平均粒径の１．５倍以上が好ましい。段差部１２の角度は１００度以下であれば良く、更に、段差部１２の底面粗さ（シリコン基板の粗さ）をＲａ０．１μｍ以上に決定することが好ましい。このような幅、深さ、角度、及び底面粗さを有する段差部１２を形成することにより上記の第１バインダ液によって噴射された蛍光体粒子１４が段差部１２に留まり易くなる。なお、ここに示した段差部１２の各値は一例であり、本発明はこれらの値に限定されない。
【００１６】
段差部１２に蛍光体粒子１４が留まることにより段差部１２内の蛍光体粒子１４が半導体層１１表面より突出するようになるので、図１及び図４に示すように、段差部１２内の蛍光体粒子１４が抑えとなって半導体層１１の端部上にも蛍光体粒子１４が留まり易くなる。
【００１７】
図５は段差部１２の幅と半導体層１１の端部上における蛍光体粒子１４の蛍光体占有率との関係を特性として示している。平均粒径（塗布液調整前、レーザ回折・散乱法により求めた粒度分布から算出した体積平均）が１５μmの蛍光体粒子１４を用いて、段差部１２の深さと幅を変更した場合における、半導体層１１の端部上の蛍光体占有率（半導体層１１の端部が蛍光体粒子１４により覆われている割合）を示している。この結果から、段差部１２の幅が大きいほど半導体層１１の端部上における蛍光体占有率を大きくすることができることが分かる。また、段差部１２の深さが浅いほど、半導体層１１の端部上における蛍光体占有率を大きくすることができることが分かる。特に、狭い段差部１２の幅であっても、段差部１２の深さを浅くすれば高い半導体層１１の端部上の蛍光体占有率を確保することができることが分かった。
【００１８】
段差部１２の深さが蛍光体粒子１４の平均粒径（体積平均）の約１／２（正確には８／１５）である８μmの場合、段差部１２の幅が約２３μm（蛍光体粒子１４の平均粒径の約１．５倍）で蛍光体占有率が９０％、段差部１２の幅が約３０μm（蛍光体粒子１４の平均粒径の約２倍）蛍光体占有率がほぼ１００％であった。つまり、段差部１２の深さを蛍光体粒子の平均粒径の８／１５以下とすることにより、段差部１２の幅が蛍光体粒子１４の平均粒径の２倍以下においても、高い蛍光体占有率を得ることができる。ここで、段差部１２の幅の大きさは、基板１０上の半導体層１１の形成領域に影響するため、半導体層１１の端部上の蛍光体占有率が高められれば、小さいことが好ましいことから、段差部１２の深さを蛍光体粒子１４の平均粒径の８／１５以下とすることが好ましい。
【００１９】
段差部１２の深さが蛍光体粒子１４の平均粒径（体積平均）の１／５である３μmの場合、段差部１２の幅が約１０μm（蛍光体粒子１４の平均粒径の２／３）で蛍光体占有率が９０％であった。つまり、段差部１２の深さが蛍光体粒子の平均粒径の１／５以上あれば、段差部１２の幅が比較的狭い蛍光体粒子１４の平均粒径の２／３以上で高い蛍光体占有率を得ることができる。従って、段差部１２の深さを蛍光体粒子１４の平均粒径の１／５以上とすることが好ましい。
【００２０】
段差部１２の深さが蛍光体粒子１４の平均粒径（体積平均）である１５μmの場合、段差部１２の幅を大きくするほど蛍光体占有率が高くなる傾向は見られたが、６０μm（蛍光体粒子の平均粒径の４倍）においても蛍光体占有率が６０％以下であった。従って、段差部１２の深さは蛍光体粒子１４の平均粒径より小さいことが好ましい。
【００２１】
かかる構成の実施例１の発光装置においては、半導体層１１から上方に放射された光は、波長変換層１３に入射し、一部が蛍光体粒子１４によって所定の波長の光に変換され、蛍光体粒子１４によって変換されなかった光と混合されて出射される。同様に、半導体層１１の側面から出射される光は、段差部１２の波長変換層１３に入射し、一部が段差部１２の蛍光体粒子１４によって所定の波長の光に変換され、蛍光体粒子１４によって変換されなかった光と混合されて出射される。
【００２２】
このように実施例１の発光装置によれば、半導体層１１の端部に段差部１２を形成することにより、波長変換層１３形成用の第１バインダ液のスプレーによる噴射塗布によって蛍光体粒子１４が段差部１２に留まり、蛍光体粒子１４による土手が段差部１２に形成される。これにより、半導体層１１の端部にも蛍光体粒子１４が留まることになるので、半導体層１１を覆う波長変換層１３内の蛍光体粒子１４の分布を均一にすることができ、また波長変換層１３の層厚を半導体層１１の端部上まで一定に形成することができる。
【００２３】
よって、波長変換層１３から出射される光の色ムラを抑制することができる。例えば、半導体層１１の発光色が青色、蛍光体粒子１４が青色光を黄色光に変換するならば、波長変換層１３からは白色光が出射される。特に、半導体層１１の端部に対応した波長変換層１３の上面位置からの青色光ぬけを低減することができる。同様に、半導体層１１の側面から発せられた青色光は段差部１２内の蛍光体粒子１４で黄色光に変換されるので、半導体層１１の側面においても青色光ぬけを低減することができる。なお、本発明では半導体層１１の発光色は青色に限定されず、また、波長変換層１３の変換色も黄色に限定されない。
【００２４】
図６(a)〜(f)は図１の実施例１の発光装置の製造方法を示している。発光装置は図６(a)〜(f)の順に製造される。すなわち、エピ層結合工程、レジスト形成工程、エッチング工程、切断工程、第１バインダ塗布工程、及び第２バインダ塗布工程が実行される。
【００２５】
エピ層結合工程では、図６(a)に示すように、基板１０に対応した基板材料３１と半導体層１１に相当するエピタキシャル層３２とが図示しない金属接着層間の融着接合によって接合される。なお、エピタキシャル層３２は従来技術で形成されているので、ここでの説明は省略される。
【００２６】
レジスト形成工程では、図６(b)に示すように、装置単位でエピタキシャル層３２上にレジスト３３が形成される。すなわち、レジスト３３が形成されたエピタキシャル層３２の部分が半導体層１１として残される。
【００２７】
エッチング工程では、図６(c)に示すように、例えば、ウエットエッチング法を用いてレジスト３３でマスキングされていない部分のエピタキシャル層３２をエッチングすることが行われる。このエッチングでは、エピタキシャル層３２と共に基板材料３１（上記の融着接合した金属接着層を含む）もエッチングされて凹部３４が形成される。凹部３４の深さは段差部１２の溝深さに対応する。エッチング後にレジスト３３は除去される。エピタキシャル層３２はエッチングによって半導体層１１に相当する装置単位に分断される。
【００２８】
切断工程では、基板材料３１が装置単位に分断される。切断位置は図６(d)に破線で示すように凹部３４の中央部分である。この切断の結果、装置単位で、上記した基板１０、半導体層１１及び段差部１２が得られる。ここまでの工程が基板１０と、基板１０上に形成された発光層を含む半導体層１１とを備え、半導体層１１の端部に少なくとも基板１０まで至る段差部１２を有する発光素子を準備する工程である。
【００２９】
第１バインダ塗布工程では、図６(e)に示すように、装置単位で蛍光体粒子１４を含んだ第１バインダ３５が塗布される。具体的には図２に示したように、第１バインダ液３５はスプレーで段差部１２を含む半導体層１１の上面に噴射される。第１バインダ液３５の粘度は例えば、１００ｍＰａ・ｓであるが、２０〜３００ｍＰａ・ｓの範囲内の値であれば良い。また、第１バインダ液３５中の蛍光体粒子１４の濃度は例えば、５０ｗｔ％であるが、１０〜８０ｗｔ％であれば良い。噴射後、第１バインダ液３５は硬化のために乾燥される。この第１バインダ塗布工程で蛍光体粒子１４が段差部１２に位置することになる。
【００３０】
第２バインダ塗布工程では、図６(f)に示すように、硬化した第１バインダ３５、すなわち、上記のバインダ１４ａの蛍光体粒子１４間の空隙を埋めるように第２バインダ３７がスプレー１２で噴射によって塗布される。噴射後、第２バインダ液３７は硬化のために乾燥される。この結果、図１に示したように、段差部１２に蛍光体粒子１４が配置された波長変換層１３を含む発光装置が得られる。第１及び第２バインダ塗布工程が発光素子の上方から蛍光体粒子１４を含有した塗布液を吹き付けて、発光素子の上面に波長変換層１３を形成する工程である。
【００３１】
なお、実施例１における第１バインダ塗布工程及び第２バインダ塗布工程では、塗布液を霧状に噴射して吹き付けるスプレー方式を用いたが、スプレー方式以外にも、ジェットディスペンサー方式や静電塗装方式を用いることもできる。
【００３２】
図７は本発明の実施例２として発光装置の断面図を示している。この実施例２の発光装置においては、段差部１２の底面の粗さが大きくされている。すなわち、段差部１２の底面を形成する基板１１の表面が例えば、１μm以下の平均粗さRa（例えば、Ra0.5μm）に粗面化されている。この粗さは例えば、サンドブラスト法によって作り出される。このように段差部１２の底面の粗さを大きくすることにより、波長変換層１３形成用の第１バインダ液のスプレーによる噴射塗布によって蛍光体粒子１４が段差部１２に確実に留まり、蛍光体粒子１４による土手を段差部１２に形成することができる。よって、図８に示すように、半導体層１１上に波長変換層１３内の蛍光体粒子１４の分布を均一にすることができ、また、波長変換層１３の層厚を半導体層１１の端部上まで一定に形成することができる。
【００３３】
なお、本実施例において、段差部１２の深さ、すなわち、算術平均粗さRaが求まる平均線の位置から半導体層１１の上面位置までに相当する距離は、蛍光体粒子１４の粒径より小さく設定される。
【００３４】
図９は本発明の実施例３として発光装置の断面図を示している。この実施例３の発光装置においては、段差部１２の底面の粗さだけでなく、波長変換層１３が配置される半導体層１１の表面が粗面化されている。これにより、段差部１２だけでなく半導体層１１上に蛍光体粒子１４が留まり易くなる。
【００３５】
図１０は本発明の実施例４として発光装置の断面図を示している。この実施例４の発光装置においては、段差部１２を形成する基板１０及び半導体層１１の側面Ａが逆メサ形状にされ、段差部１２の溝角度が９０度より小さくされている。また、その段差部１２には平均粒径の蛍光体粒子１４と共にそれより小径の蛍光体粒子１４ｃが配置されている。すなちわ、段差部１２において、小径の蛍光体粒子１４ｃが逆メサ形状の基板１０及び半導体層１１の側面Ａに接して位置し、平均粒径の蛍光体粒子１４が蛍光体粒子１４ｃに接して外側に位置している。この逆メサ形状は第１バインダ液のスプレーによる噴射塗布の際に段差部１２に蛍光体粒子１４（蛍光体粒子１４ｃ）をより確実に塗布できるようにしたものである。これにより、半導体層１１の端部、特に側面からの青色光抜けを効率よく抑制することができるので、色ムラを抑制することが可能になる。一般的に蛍光体粒子が粒度分布を有することを利用し、平均粒径より小径の蛍光体粒子１４ｃを利用して効率よく青色光抜け、および色むらを抑制することができる。
【００３６】
この場合、段差部１２の幅は、蛍光体粒子１４の平均粒径の半分あればよいが、平均粒径より大きな蛍光体が段差部１２に載りにくい場合があるため、好ましくは平均粒径よりも大きく、さらに好ましくは平均粒径の２倍のものが好ましい。
【００３７】
図１１は本発明の実施例５として発光装置の断面図を示している。この実施例５の発光装置においては、段差部１２を形成する基板１０の側面Ｂだけが逆メサ形状にされている。その他の構成は図１０の実施例４の発光装置と同様である。これにより、半導体層１１の端部、特に側面からの青抜けを防ぐことができるので、色ムラを解消することが可能になる。この場合、段差部１２の幅は、蛍光体粒子１４，１４ｃの平均粒径の半分より大きいものとすることが好ましい。
【００３８】
実施例４及び５の逆メサ形状は、例えば、図６(c)に示したエッチング工程で通常よりもエッチング時間を長くすることにより形成することができる。また、実施例４の場合には実施例５に比べてエッチング時間が更に長くされる。
【００３９】
また、実施例４又は５の逆メサ形状を有する発光装置に実施例２又は３の段差部１２の粗い底面構造を組み合わせても良い。
【００４０】
図１２(a)〜(c)は本発明の実施例６として波長変換層１３の他の形成方法を示している。この実施例６の発光装置では、図１２(a)に示すように、半導体層１１の表面及び段差部１２にバインダ層４１が塗布される。バインダ層４１は高い粘度、例えば３００ｍＰａ・s以上を有する。また、バインダ層４１はスプレー法、インクジェット法又は印刷法を用いて形成される。バインダ層４１上に図１２(b)に示すように、蛍光体粒子１４を含んだ第１バインダ３５が塗布され、それらバインダ層４１及び第１バインダ３５の硬化後、図１２(c)に示すように、硬化した第１バインダ３５の蛍光体粒子１４間の空隙を埋めるように第２バインダ３６が塗布される。
【００４１】
この実施例６では、図１２(b)，(c)は上記の第１バインダ塗布工程及び第２バインダ塗布工程と同様であるが、粘度が高いバインダ層４１が半導体層１１の表面及び段差部１２に塗布されるので、蛍光体粒子１４は段差部１２及び半導体層１１の端部に留まり易くなり、波長変換層１３の膜厚均一性を向上させることができる。また、バインダ層４１は半導体層１１表面全部を覆いかつ第１バインダ３５と共に蛍光体粒子１４間の隙間を完全に埋めるので、光取出しを向上させることができる。
【００４２】
図１３は本発明の実施例７として発光装置の断面図を示している。この実施例７の発光装置においては、段差部１２の底面を形成する基板１０上には基板１０の辺方向に沿って凹部４５が形成されている。凹部４５は、最大幅が、蛍光体粒子１４の粒径の１／２以上、蛍光体粒子１４の粒径以下であり、最大深さが、蛍光体粒子１４の粒径の１／２より小さい。凹部４５の断面形状は図１３に示すように三角状である。このように段差部１２の底面に凹部４５が形成されることにより、第１バインダ３５のスプレーによる噴射によって、その凹部４５に蛍光体粒子１４が留まる可能性がより高くなる。凹部４５に蛍光体粒子１４が留まると、その留まった蛍光体粒子１４が土手となって半導体層１１の端部にも蛍光体粒子が留まり易くなるので、波長変換層の層厚を半導体層１１の端部に対応した部分に亘って均一にすることができる。凹部４５の深さを含めた段差部１２の深さは、凹部４５に配置される蛍光体粒子１４が半導体層１１の表面よりも突出するよう設定される。凹部４５の深さを含めた段差部１２深さ、すなわち、凹部４５の三角断面の頂点部から半導体層１１の上面までに略等しい距離は、蛍光体粒子１４の粒径の１／２より小さいことが好ましい。
【００４３】
図１４(a)〜(d)は本発明の実施例７の凹部４５の形成方法を示している。図１４(a)は図６(a)及び(b)に各々示したエピ層結合工程及びレジスト形成工程を経てエッチング工程を終了した状態を示している。すなわち、このエッチング工程では、レジスト３３でマスキングされていない部分のエピタキシャル層３２だけをエッチングすることが行われ、基板材料３１はエッチングされていない。エピタキシャル層３２はエッチングによって半導体層１１に相当する装置単位に分断される。
【００４４】
図１４(a)のエッチング工程後に、図１４(b)〜(d)に示すようにレジスト形成工程、エッチング工程及び切断工程がその順に実行される。
【００４５】
図１４(b)のレジスト形成工程では、基板材料３１上の凹部４５を形成する位置を除いてレジスト５１が形成される。図１４(c)のエッチング工程では、例えば、ウエットエッチング法を用いてレジスト５１でマスキングされていない部分の基板材料３１をエッチングすることが行われる。このエッチングによって先ず、基板材料３１上の上記の融着接合した金属接着層（図示せず）が除去され、基板材料３１に凹部４５が形成される。エッチング後にレジスト３３は除去される。
【００４６】
切断工程では、基板材料３１が装置単位に分断される。切断位置は図１４(d)に破線で示すように隣接する凹部４５間である。この切断の結果、装置単位で、上記した基板１０、半導体層１１、及び凹部４５を有する段差部１２が得られる。その後は図６(e)及び(f)に示した第１及び第２バインダ塗布工程が装置単位で実行される。
【００４７】
図１５は本発明の実施例８として発光装置の断面図を示している。この実施例８の発光装置においては、段差部１２の底面を形成する基板１０上の端部に基板１０の辺方向に沿って凹部４６が形成されている。凹部４６の断面形状は図１５に示すように湾曲状である。この湾曲状の凹部４６が形成された実施例８においては、三角状の凹部４５が形成された実施例７の場合と同様に作用及び効果を奏することができる。
【００４８】
なお、本実施例においても、凹部４６の深さを含めた段差部１２の深さは、凹部４６に配置される蛍光体粒子１４が半導体層１１の表面よりも突出するように設定される。凹部４６は、最大幅が、蛍光体粒子１４の粒径の１／２以上かつ蛍光体粒子１４の粒径以下であり、最大深さが蛍光体粒子１４の粒径の１／４以下であり、段差部１２の深さは、蛍光体粒子１４の粒径の１／２より小さいことが好ましい。
【００４９】
図１６は本発明の実施例９として波長変換層１３を形成する前の半導体層１１の表面側の外観を示している。実施例９の発光装置では、段差部１２の底面を形成する基板１０上の端部に複数の円形のディンプル孔４７が基板１０の辺方向に沿って配列されている。ディンプル孔４７の配列間隔は等間隔でもランダム間隔でも良い。また、ディンプル孔４７の径は蛍光体粒子１４の体積平均粒径の半分よりも小さい。このように基板１０上の端部に複数のディンプル孔４７が形成されることにより、第１バインダ３５のスプレーからの噴射によって、そのディンプル孔４７に蛍光体粒子１４が嵌まる可能性が高くなる。ディンプル孔４７に蛍光体粒子１４が嵌まると、その嵌まった蛍光体粒子１４が土手となって半導体層１１の端部にも蛍光体粒子１４が留まり易くなるので、波長変換層１３の層厚を半導体層１１の端部に対応した部分に亘って均一にすることができる。
【００５０】
なお、上記した各実施例においては、段差部１２の深さが半導体層１１の表面から基板１０内まで達しているが、段差部１２は基板１０の表面までの深さ、すなわち半導体層１１の厚さに相当する深さを有していても良い。
【００５１】
また、上記した各実施例においては、半導体層１１はメタルボンディング型発光素子としたが、本発明は他のフェイスアップタイプの発光素子にも適用することができる。また、半導体層１１としては実施例に示したＧａＮ系の発光ダイオードに限らず、ＡｌＧａＡｓ系やＺｎＯ系の他の発光素子を用いることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０  基板
１１  半導体層
１２  段差部
１３  波長変換層
１４，１４ｃ  蛍光体粒子
３１  基板材料
３２  エピタキシャル層
４７  ディンプル孔
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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