(57)【要約】【課題】  蛍光体により変換されて発光する光の色度のばらつきを小さくするとともに、内観検査を可能にする。【解決手段】  発光装置１は、サファイア等の絶縁性を有する基板２と、基板２の表面に窒化物半導体層を積層して形成される半導体層３と、基板２の裏面に形成されたＹＡＧ：Ｃｅからなる蛍光体層４とから構成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板の表面に形成された半導体層からの発光光により励起されて励起光を生じ、前記励起光と異なる光を発光する蛍光体層を有する発光装置において、
前記蛍光体層は、前記絶縁性基板の裏面に形成されることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記蛍光体層は、所望の蛍光体材料を含んだターゲットを用いてスパッタリングにより形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記半導体層は、窒化物半導体が積層されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の発光装置。
【請求項４】
前記絶縁性基板は、サファイアからなることを特徴とする請求項１、２又は３記載の発光装置。
【請求項５】
前記半導体層は青色光を発光するとともに、前記蛍光体層は前記青色光により励起されて黄色光を発光することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、特に、蛍光体により変換されて発光する光の色度のばらつきを小さくするとともに、内観検査を可能にした発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせて、ＬＥＤから発光した光により蛍光体を励起し、励起に基づいて放射される励起光と発光光と混合により、発光光と異なる色の光に変換する発光装置が提供されている。このような発光装置の代表的な構造として、ＬＥＤから発光される光を燐光変換を利用して異なる色の光に変換する燐光変換ＬＥＤデバイスが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図３は、従来の発光装置としてのＬＥＤデバイスを示す断面図である。このＬＥＤデバイス１００は、サファイア等の絶縁性材料からなる基板１０１と、この基板１０１上に形成された、例えば、２つのｎ型ＧａＮ層、ＳＱＷあるいはＭＱＷのＧａＩｎＮ層、ｐ型ＡｌＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ層を含む発光構造体１０２と、発光構造体１０２上に形成された蛍光体としての燐光薄膜１０３とを有する。ここで、燐光薄膜１０３は、例えば、セリウムをドープしたＹＡＧ：Ｃｅで表される燐光パウダーが分散されるように形成される。
【特許文献１】特開２００１一２４４５０７号公報（[０００４]〜 [０００５]、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された発光装置によると、ＬＥＤと蛍光体との組み合わせにおいて、蛍光体としての燐光薄膜１０３は燐光パウダーが分散されるように形成されるので、色度のばらつきが大きくなるという問題がある。すなわち、従来の発光装置では、ドーパントとしての燐光パウダーが燐光薄膜１０３内に分散されるので、発光装置から発光される光は、狙いの色度からのずれが小さなものや、逆にずれが大きくなるものが生じ易くなっている。また、発光装置の内観検査が不可能なので、不良品を除外することができないという問題もある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、蛍光体により変換されて発光する光の色度のばらつきを小さくするとともに、内観検査を可能にした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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、絶縁性基板の表面に形成された半導体層からの発光光により励起されて励起光を生じ、前記励起光と異なる光を発光する蛍光体層を有する発光装置において、前記蛍光体層は、前記絶縁性基板の裏面に形成されることを特徴とする発光装置を提供する。
【０００７】
前記蛍光体層は、所望の蛍光体材料を含んだターゲットを用いてスパッタリングにより形成されたものであることことが望ましい。
【０００８】
前記半導体層は、窒化物半導体が積層されてなることが望ましい。
【０００９】
前記絶縁性基板は、サファイアからなることが望ましい。
【００１０】
前記半導体層は青色光を発光するとともに、前記蛍光体層は前記青色光により励起されて黄色光を発光する蛍光体層からなることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の発光装置によれば、蛍光体層は半導体層が形成される絶縁性基板の表面と反対の裏面に形成されるので、蛍光体により変換されて発光する光の色度のばらつきを小さくするとともに、内観検査を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（発光装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。この発光装置１は、サファイアからなる基板２と、基板２の表面に窒化物半導体層を積層して形成される半導体層３と、基板２の裏面に形成されたＹＡＧ：Ｃｅからなる蛍光体層４とから構成されている。
【００１３】
半導体層３は、基板２の表面に順次に積層されたｎ型ＧａＮ層５と、ｎ型ＡｌＧａＮ層６と、アンドープＧａＮ層７と、ｐ型ＡｌＧａＮ層８と、及びｐ型ＧａＮ層９と、ｐ型ＧａＮ層９の表面に形成されたｐ電極１０と、ｎ型ＧａＮ層５の表面に形成されたｎ電極１１とを有している。このような半導体層３により紫外光を発光するＤＨ（ダブルへテロ）構造のＧａＮ系のＬＥＤが構成される。このＬＥＤはｐ電極１０及びｎ電極１１はそれぞれワイヤ１２，１３がボンディングされて、図示しない配線に電気的に接続される。
【００１４】
蛍光体層４は、ＹＡＧ：Ｃｅの粉末を有機溶媒からなるバインダにより混合した材料を焼結することによりターゲットとして、このターゲットを用いてスパッタリングにより形成した。スパッタリングは、例えば、アルゴンと酸素とを含んだガス雰囲気中で必要な膜厚の蛍光体層４が得られるように電力、圧力等の条件を調整して行う。
【００１５】
次に、図２を参照して、発光装置１の製造方法を工程順に説明する。
【００１６】
まず、図２（ａ）に示すように、サファイアからなる基板２を用いて、この基板２の表面に有機金属化合物気相成長法（ＭＯＶＰＥ）によってｎ型ＧａＮ層５と、ｎ型ＡｌＧａＮ層６と、アンドープＧａＮ層７と、ｐ型ＡｌＧａＮ層８と、及びｐ型ＧａＮ層９を順次積層する。なお、ＭＯＶＰＥ以外の他の結晶成長方法を用いることもできる。
【００１７】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＮ層９からｎ型ＧａＮ層５に向かってエッチングを行って、ｎ型ＧａＮ層５の一部を露出した後、このｎ型ＧａＮ層５の露出面にｎ電極１１を形成するとともに、ｐ型ＧａＮ層９の表面にｐ電極１０を形成することにより、半導体層３を完成させる。
【００１８】
次に、図２（ｃ）に示すように、ＹＡＧ：Ｃｅの粉末を有機溶媒からなるバインダにより混合した材料を焼結してターゲットを作成し、このターゲットを用いてスパッタリングにより基板１の裏面に蛍光体層４を形成する。この蛍光体層４の膜厚は、スパッタリングにより必要な値に精度良く制御することができる。
【００１９】
次に、図示しないマウント基板あるいはリードフレーム等の導電体に発光構造体を含む全体を実装し、各電極１０，１１を図示しない配線にワイヤ１２、１３により電気的に接続することにより、発光装置１を完成させる。
【００２０】
上述の発光装置１において、ｐ電極９とｎ電極１０との間に図示しない電源により順方向バイアスを印加することにより、半導体層３は紫外光を発光して透明な基板２を通じて蛍光体層４を励起する。これにより蛍光体層４は黄色光を発光し、さらに蛍光体層４はこの黄色光を紫外光とを混合して白色に変換する。
【００２１】
（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
【００２２】
（１）基板２の半導体層３が形成された表面と反対の裏面にスパッタリングにより蛍光体層４が形成されるので、この蛍光体層４の膜厚を精度良く容易に制御することができる。
【００２３】
（２）そして、このように蛍光体層４の膜厚を制御できることにより、発光装置１から発光される光の色度のばらつきを小さく抑えることができるので、色度の調整を容易に行うことができ、さらに色度の選別も容易となる。
【００２４】
（３）また、蛍光体層４を基板２の裏面に形成したことにより、内観検査が可能となるので、ＬＥＤ特性を製造過程において把握でき、不良品を容易に除外することができる。
【００２５】
（他の実施の形態）
本発明の他の実施の形態として、基板２の表面に青色を発光するＧａＮ系の半導体層を形成するとともに、基板２の裏面に上述したような黄色を発光する蛍光体層をスパッタリングにより形成することで、前述の実施の形態と同様に白色を発光する発光装置を得ることができる。
【００２６】
他の実施の形態によっても、前述の実施の形態と同様な効果を得ることができる。更に、青色と黄色の組み合わせで従来において生じ易かった両色の分離を少なくできるので、きれいな白色を発光することができるようになる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても本発明に含まれる。例えば、基板としてはサファイアを用いる例で説明したが、サファイアに限ることなく他の絶縁性基板を用いることもできる。
【００２８】
また、基板表面に形成する半導体層はＧａＮ系の窒化物半導体により構成する例で説明したが、これに限らずにＧａＰ系や、ＧａＡｓ系等の他の半導体により構成しても良い。また、基板の裏面に形成する蛍光体層はＹＡＧ：Ｃｅを用いる例で説明したが、これに限らずに半導体層から発光される光により励起されて所望の色を発光するような蛍光体材料であれば適宜選択することができる。
【００２９】
また、上記した本発明の実施の形態では、ＧａＮ系の窒化物半導体からなるＬＥＤから放射された紫外光でＹＡＧ：Ｃｅからなる蛍光体を励起することにより得られる励起光と紫外光との混合に基づいて白色光を得る発光装置１を説明したが、ＬＥＤから放射される紫外光でＲＧＢ系蛍光体を励起することによりＲＧＢの３色を混合して白色光を得るものとしても良い。ＲＧＢ系蛍光体は、白色光が得られるように各蛍光体を混ぜ合わせてバインダとともに焼結することによりターゲットを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る発光装置の製造方法工程順に示す断面図である。
【図３】従来の発光装置としてのＬＥＤデバイスを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１、発光装置
２、絶縁性基板
３、発光構造体
４、蛍光体層
５、ｎ型ＧａＮ層
６、ｎ型ＧａＮ層
７、アンドープＧａＮ層
８、ｐ型ＡｌＧａＮ層
９、ｐ型ＧａＮ層
１０、ｐ電極
１１、ｎ電極
１２，１３、ワイヤ
１００、ＬＥＤデバイス
１０３、燐光薄膜
１０２、発光構造体
１０１、基板
【図１】
2006005067.tif 000003
【図２】
2006005067.tif 000004
【図３】
2006005067.tif 000005