(57)【要約】【課題】光取り出し効率が高く、結晶成長用基板のウェハのブレーキングによる分割時に分離不良を起こし難い発光素子を提供する。【解決手段】発光素子１０は、保護層１４とＬＥＤチップ１５とを備える。ＬＥＤチップ１５は、平板状で透光性を有する結晶成長用基板１１と、結晶成長用基板１１の第２面に形成された凹凸１１ａと、結晶成長用基板１１の第１面側に形成された発光素子構造を構成する半導体層１２と、半導体層１２に形成されてＬＥＤチップ１５のアノード側電極およびカソード側電極となる電極１３とを備える。保護層１４は、透光性と所定の硬度および脆性とを有し、結晶成長用基板１１の凹凸１１ａが形成された第２面を被覆する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状で透光性を有する結晶成長用基板と、
前記結晶成長用基板の第１面側に形成された発光素子構造を構成する半導体層と、
前記結晶成長用基板における前記第１面の反対面である第２面に形成された凹凸と、
透光性と所定の硬度および脆性とを有し、前記結晶成長用基板の第２面に形成された凹凸を被覆する保護層と
を備えた発光素子。
【請求項２】
前記保護層は、蛍光体または光散乱材料の少なくともいずれか一方を含有する、
請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記保護層は、蛍光体と分散結合材とを混合して結合させた結合体粒子と、ガラス粒子との混合粒子の焼結体から成り、ガラス中に前記結合体粒子が分散されており、
前記分散結合材は、透光性と、前記蛍光体に対する結合性とを有する非ガラス材料である、
請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記保護層の表面側全面を被覆する光学薄膜を備えた、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光素子の製造方法であって、
前記結晶成長用基板のウェハの第１面側に、前記半導体層を形成する第１工程と、
前記結晶成長用基板のウェハの第２面に凹凸を形成する第２工程と、
前記結晶成長用基板のウェハの第２面側に、前記凹凸を被覆する前記保護層を形成する第３工程と、
前記保護層にウェハ固定用テープを貼着し、前記保護層の表面の分割ライン部分に対し、前記ウェハ固定用テープを介してブレーキング装置のブレーキング刃を押し当てることにより、積層された前記結晶成長用基板のウェハと前記半導体層と前記保護層とを、複数個の前記発光素子に分割する第４工程と
を備えた発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子および発光素子の製造方法に係り、詳しくは、結晶成長用基板の片面に凹凸が形成された発光素子と、その発光素子の製造方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、窒化物半導体基板のおもて面上に窒化物半導体からなる発光構造を有する窒化物系ＬＥＤであって、基板の裏面には粗化領域が設けられており、粗化領域は複数の突起を有しており、発光構造で生じる光が粗化領域を通して外部に出射されるものが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、透光性を有する結晶成長用基板の一面に３族窒化物半導体からなる発光層が設けられてなり、結晶成長用基板において発光層が設けられた面の反対面を、発光層の光が出射する出射面とした発光素子の製造方法であって、発光層が設けられた結晶成長用基板の少なくとも出射面に凹凸を設ける凹凸形成工程と、発光層が設けられた結晶成長用基板の少なくとも出射面上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、出射面に保護膜が形成された結晶成長用基板に、ダイシング用のスクライブ溝をレーザにより形成するスクライブ溝形成工程と、スクライブ溝形成工程においてスクライブ溝の内面に付着した汚染物を除去する汚染物除去工程と、汚染物除去工程後に保護膜を除去する保護膜除去工程とを備えるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３１１２２号公報
【特許文献２】特開２００７−１４２２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来より、結晶成長用基板の片面（発光素子構造を構成する半導体層が形成されている面の反対面）に凹凸（粗化領域）を形成することにより、発光素子の光取り出し効率を高める技術が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。
【０００６】
この発光素子を製造する場合、積層された結晶成長用基板のウェハを複数個の発光素子に分割した後に、個々の発光素子について、結晶成長用基板の片面に凹凸を形成する方法があるが（例えば、特許文献１を参照）、この方法は手間がかかるため生産性が低いという欠点がある。
そこで、生産性を向上させるため、結晶成長用基板のウェハの片面に凹凸を形成した後に、スクライブ・ブレーキングにより、積層された結晶成長用基板のウェハを複数個の発光素子に分割する方法がとられる。
【０００７】
積層された結晶成長用基板のウェハを複数個の発光素子に分割する際には、ブレーキング装置のブレーキング刃を結晶成長用基板の片面に押し当てる。
このとき、結晶成長用基板の片面に凹凸が形成されていると、凹凸によってブレーキング刃がズレてしまい、ブレーキング刃の接触位置が定まらないため、ブレーキング刃からの荷重が結晶成長用基板の分割ライン部分にうまく印加されず、分割ライン部分とは異なる部分から分割されたり、結晶成長用基板の断面が斜めになって割れるなどの分離不良（分割不良）が起こり易くなるという問題がある。
【０００８】
結晶成長用基板が窒化ガリウム基板の場合、よく用いられるサファイア基板に比べて、窒化ガリウム基板は光透過率が低いため、発光素子の光取り出し効率を高めるために窒化ガリウム基板を薄板化する必要があるが、薄板化した窒化ガリウム基板は特に分離不良が起こり易くなる。
そして、薄板化した窒化ガリウム基板は、破損し易いため、テープ転写などのハンドリングが困難になるという問題もある。
【０００９】
また、積層された結晶成長用基板のウェハを複数個の発光素子に分割する際には、結晶成長用基板の片面（表出面）にウェハ固定用テープを貼着するが、結晶成長用基板の片面に凹凸が形成されていると、貼着性が損なわれるため、ウェハ固定用テープから発光素子が脱落し易いという問題がある。
また、発光素子を実装基板に実装するため、発光素子をコレットにより搬送する際には、結晶成長用基板の片面（表出面）をコレットが吸着するが、結晶成長用基板の片面に凹凸が形成されていると、吸着性が損なわれるため、コレットから発光素子が脱落し易いという問題がある。
また、発光素子を実装基板の形成された配線パターンに接合する際には、発光素子の片面（表出面）に荷重を印加する必要があるが、結晶成長用基板の片面に凹凸が形成されていると、荷重の印加により凹凸が欠損し易いという問題がある。
【００１０】
本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、以下の目的を有するものである。
（１）光取り出し効率が高く、結晶成長用基板のウェハのブレーキングによる分割時に分離不良を起こし難い発光素子を提供する。
（２）前記（１）の発光素子の生産性を向上させることが可能な製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。
【００１２】
＜第１の局面＞
第１の局面は、
平板状で透光性を有する結晶成長用基板と、
結晶成長用基板の第１面側に形成された発光素子構造を構成する半導体層と、
結晶成長用基板における第１面の反対面である第２面に形成された凹凸と、
透光性と所定の硬度および脆性とを有し、結晶成長用基板の第２面に形成された凹凸を被覆する保護層とを備えた発光素子である。
【００１３】
第１の局面では、発光素子構造を構成する半導体層で生成された光は、結晶成長用基板の凹凸が形成された第２面から保護層を透過して発光素子の外部へ放射される。
ここで、半導体層で生成された光は、結晶成長用基板の第２面の凹凸で拡散されるため、発光素子の内部での多重反射を抑制することが可能になり、発光素子の光取り出し効率を高めることができる。
また、結晶成長用基板の第２面に凹凸を形成すると、半導体層で生成された光が第２面に入射する際の反射率が低くなり、光透過率を高くすることが可能になるため、発光素子の光取り出し効率を高めることができる。
【００１４】
そして、結晶成長用基板の第２面に凹凸を形成することにより、結晶成長用基板の第２面と保護層との接触面積が増大するため、結晶成長用基板の第２面と保護層とを強固に固定することができる。
【００１５】
第１の局面の発光素子を製造するとき、積層された結晶成長用基板のウェハと半導体層と保護層とを、複数個の発光素子に分割する際には、ブレーキング装置のブレーキング刃を保護層の表面に押し当てる。
このとき、結晶成長用基板の第２面に凹凸が形成されていても、その凹凸は保護層によって被覆されており、保護層は所定の硬度および脆性を有する。
【００１６】
そのため、保護層の表面に押し当てたブレーキング刃がズレることはなく、ブレーキング刃の接触位置が定まることから、ブレーキング刃からの荷重が保護層の表面の分割ライン部分に確実に印加される。
その結果、分割ライン部分とは異なる部分から分割されたり、結晶成長用基板の断面が斜めになって割れるなどの分離不良が起こるのを防止できる。
尚、保護層が有する所定の硬度および脆性とは、ブレーキング刃から印加される荷重により、保護層が容易に割断されるために十分な硬度および脆性である。
【００１７】
また、第１の局面の発光素子を製造するとき、積層された結晶成長用基板のウェハと半導体層と保護層とを、複数個の発光素子に分割する際には、保護層の表面にウェハ固定用テープを貼着する。
このとき、結晶成長用基板の第２面に凹凸が形成されていても、その凹凸は保護層によって被覆されており、ウェハ固定用テープの貼着性が損なわれることはなく、ウェハ固定用テープから発光素子が脱落するのを防止できる。
【００１８】
また、発光素子を実装基板に実装するため、発光素子をコレットにより搬送する際には、保護層の表面をコレットが吸着する。
このとき、結晶成長用基板の第２面に凹凸が形成されていても、その凹凸は保護層によって被覆されており、コレットの吸着性が損なわれることはなく、コレットから発光素子が脱落するのを防止できる。
【００１９】
また、発光素子を実装基板の形成された配線パターンに接合する際には、保護層の表面に荷重を印加する必要があるが、結晶成長用基板の第２面に凹凸が形成されていても、その凹凸は保護層によって被覆されているため、荷重の印加により凹凸が欠損するのを防止できる。
【００２０】
ところで、特許文献２の技術では、結晶成長用基板の第２面（出射面）に保護膜を形成している。
特許文献２の技術において、保護膜を設ける目的は、結晶成長用基板の第２面にスクライブ溝を形成するとき、スクライブ溝の内面に汚染物が付着するが、その汚染物を除去する際に、結晶成長用基板の第２面の凹凸が損なわれたり不均一になるのを防止するためである。
また、特許文献２の技術では、スクライブ溝の汚染物の除去後に、保護膜を除去しており、発光素子には保護膜が残されていない。
さらに、特許文献２には、保護膜の材料として合成樹脂を用いることが記載されているが、保護膜は高い弾性を有することが望ましいと記載されている（段落［００３５］を参照）。
【００２１】
それに対して、第１の局面における保護層は、透光性と所定の硬度および脆性とを有し、発光素子の第２面を被覆するという特有の構成を備える。
保護層は脆性を有するため、複数個の発光素子に分割するとき、個々の発光素子の分割面に沿って保護層をも分割できる。
しかし、特許文献２には、第１の局面に特有の構成である保護層に相当する技術内容について、一切開示されておらず示唆すらもされていない。
よって、特許文献２では、第１の局面による前記作用・効果を得ることはできない。
従って、目的および構成が異なる特許文献２に基づいて、第１の局面を想到することは、たとえ当業者といえども困難であり、また、第１の局面による前記作用・効果について予測し得るものではない。
【００２２】
＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、保護層は、蛍光体または光散乱材料の少なくともいずれか一方を含有する。
【００２３】
第２の局面では、蛍光体を含有する保護層が発光色変換部材として機能し、半導体層で生成された励起光である一次光（青色光）と、その一次光の一部が保護層中の蛍光体で励起されることにより発光色変換（波長変換）された二次光（黄色光）とが混色されて混色光（白色光）が生成され、その混色光が保護層を介して外部へ放射される。
そのため、発光色変換時に変換されなかった光エネルギーが熱エネルギーになって蛍光体が発熱するが、蛍光体の温度が上昇して発光色変換の効率が低下すると共に、発光素子の構成部材およびその周囲の構成部材が発熱により劣化することから、蛍光体の発熱を効率的に放熱する必要がある。
【００２４】
第２の局面では、結晶成長用基板の第２面に凹凸を形成することにより、結晶成長用基板の第２面と保護層との接触面積が増大する。
その結果、保護層に含有される蛍光体の発熱が、発光素子を介して効率的に放熱可能であるため、蛍光体の温度上昇を抑制して発光色変換の効率を高めることに加えて、発光素子の構成部材およびその周囲の構成部材が発熱により劣化するのを防止できる。
【００２５】
また、第２の局面では、光散乱材料を含有する保護層が光散乱部材として機能し、結晶成長用基板から保護層に入射された光が、保護層中の光散乱材料によって散乱されるため、保護層を介して放射される光の光取り出し効率を更に高めることができる。
【００２６】
＜第３の局面＞
第３の局面は、第１の局面において、
保護層は、蛍光体と分散結合材とを混合して結合させた結合体粒子と、ガラス粒子との混合粒子の焼結体から成り、ガラス中に結合体粒子が分散されており、
分散結合材は、透光性と、蛍光体に対する結合性とを有する非ガラス材料である。
【００２７】
第３の局面では、蛍光体の粒径を小さくすると共に、保護層の内部にて蛍光体を均一かつ高密度に分散させ、保護層の厚さ方向に複数の蛍光体が重なるように分布する状態を作製することにより、均一な色度分布を得ることが可能な保護層を提供できる。
尚、結合体粒子は、蛍光体の粒子と分散結合材の粒子とを会合・凝集させた粒子、または、蛍光体と分散結合材との焼結体の粒子のいずれでもよい。
【００２８】
また、ガラス中に結合体粒子が分散された保護層は、脆性が高くなる。
そのため、第３の局面では、積層された結晶成長用基板のウェハと半導体層と保護層とを、ブレーキングにより複数個の発光素子に分割する際に、ブレーキング刃から印加される荷重によって保護層を容易に割断することが可能になり、分離不良が起こるのを確実に防止できる。
【００２９】
＜第４の局面＞
第４の局面は、第１〜３の局面において、保護層の表面側全面を被覆する光学薄膜を備える。
第４の局面では、半導体層で生成された光のうち、光学薄膜が所望の波長の光のみを透過して発光素子から外部へ放射するため、発光素子の放射光の波長を制御することができる。
【００３０】
＜第５の局面＞
第５の局面は、第１〜第４の局面の発光素子の製造方法であって、
結晶成長用基板のウェハの第１面側に、半導体層を形成する第１工程と、
結晶成長用基板のウェハの第２面に凹凸を形成する第２工程と、
結晶成長用基板のウェハの第２面側に、凹凸を被覆する保護層を形成する第３工程と、
保護層にウェハ固定用テープを貼着し、保護層の表面の分割ライン部分に対し、ウェハ固定用テープを介してブレーキング装置のブレーキング刃を押し当てることにより、積層された結晶成長用基板のウェハと半導体層と保護層とを、複数個の発光素子に分割する第４工程とを備える。
【００３１】
第５の局面では、結晶成長用基板のウェハから個々の発光素子を分割した後に、結晶成長用基板の第２面に凹凸を形成する方法に比べて、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を具体化した第１〜第３実施形態の発光素子１０および第４実施形態の発光素子３０の製造方法を説明するための縦断面図。
【図２】発光素子１０の製造方法を説明するための縦断面図。
【図３】一実施形態の保護層１４の製造方法を説明するための縦断面図。
【図４】発光素子３０の製造方法を説明するための縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明を具体化した各実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、各実施形態において、同一の構成部材および構成要素については符号を等しくすると共に、同一内容の箇所については重複説明を省略する。
また、各図面では、説明を分かり易くするために、各実施形態の構成部材の寸法形状および配置箇所を誇張して模式的に図示してあり、各構成部材の寸法形状および配置箇所が実物とは必ずしも一致しないことがある。
【００３４】
＜第１実施形態＞
図２（Ｂ）に示すように、第１実施形態の発光素子１０は、保護層１４とＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ１５とを備える。
ＬＥＤチップ１５は、平板状で透光性を有する結晶成長用基板（成長基板）１１と、結晶成長用基板１１の第２面に形成された微細な凹凸１１ａと、結晶成長用基板１１の第１面（第２面の反対面）側に形成された発光素子構造を構成する半導体層（発光層）１２と、半導体層１２に形成されてＬＥＤチップ１５のアノード側電極およびカソード側電極となる電極１３とを備える。
【００３５】
保護層１４は、表面が平坦であり、透光性と十分な硬度および脆性とを有し、結晶成長用基板１１の凹凸１１ａが形成された第２面を被覆する。
そのため、発光素子構造を構成する半導体層１２で生成された光は、結晶成長用基板１１の凹凸１１ａが形成された第２面から保護層１４を透過して発光素子１０の外部へ放射（出射）される。
【００３６】
第１実施形態の発光素子１０の製造方法について、図１および図２を参照しながら説明する。
工程１（図１（Ａ）を参照）：平板状の結晶成長用基板１１のウェハの裏面側全面に半導体層１２を形成し、半導体層１２に複数個の電極１３を形成する。
次に、結晶成長用基板１１のウェハの第２面側全面に凹凸１１ａを形成する。
【００３７】
結晶成長用基板１１は、例えば、窒化ガリウム基板、サファイア基板、炭化シリコン基板などから成る。
また、結晶成長用基板１１の表面側全面に凹凸１１ａを形成するには、各種粗面加工（例えば、プレス加工、サンドブラスト加工、エッチング加工など）を施せばよい。
尚、半導体層１２や電極１３をエッチング加工するため、凹凸１１ａの形成にもエッチング加工が好適である。
【００３８】
工程２（図１（Ｂ）を参照）：接着材を用いることなく、結晶成長用基板１１のウェハの凹凸１１ａが形成された第２面側全面に、保護層１４を直接固定することにより、結晶成長用基板１１のウェハと半導体層１２と保護層１４とが積層された積層物ＬＭを作製する。
【００３９】
保護層１４は透光性材料（例えば、ガラス、アクリル系樹脂やナイロン系樹脂などの熱可塑性樹脂材料、エポキシ系樹脂やシリコン系樹脂などの熱硬化性樹脂材料、ゾルゲルガラス、アルミナなどの透明無機材料の焼結体など）によって形成されている。
尚、後述する工程４において個々の発光素子１０に分割するとき、保護層１４を容易に分割するためには、靱性が大きな樹脂材料よりも、脆性の大きなガラスや透明無機材料の焼結体が好適である。
保護層１４を結晶成長用基板１１のウェハに直接固定する方法は、保護層１４を形成する透光性材料に応じて適宜選択すればよい。
【００４０】
保護層１４がガラスまたは熱可塑性樹脂材料から成る場合には、平板状のガラスまたは熱可塑性樹脂材料を、結晶成長用基板１１に加熱プレスすればよい。
保護層１４が熱硬化性樹脂材料から成る場合には、各種塗布法（例えば、静電塗布法、スピンコート法、スクリーン印刷法など）を用い、液状の熱硬化性樹脂材料を結晶成長用基板１１に塗布した後に、その熱硬化性樹脂材料を硬化させればよい。
【００４１】
保護層１４がゾルゲルガラスから成る場合には、各種塗布法を用い、ゾルゲルガラスの液状の形成材料（例えば、テトラエトキシシランなどの金属アルコキシドなど）を結晶成長用基板１１に塗布し、次に、その形成材料を加水分解させた後に縮重合させてゾルとし、続いて、そのゾルから水分を除去して生じたゲルを焼結させてガラス化させることにより、ゾルゲルガラスを形成すればよい。
【００４２】
工程３（図１（Ｃ）を参照）：積層物ＬＭを所望の板厚にするため、保護層１４を所定の膜厚になるように研磨し、保護層１４の表面を平坦化する。
尚、保護層１４が熱硬化性樹脂材料またはゾルゲルガラスから成る場合には、工程２において、保護層１４の膜厚を最適化すると共に保護層１４の表面を平坦化しておくことにより、工程３を省いてもよい。
【００４３】
工程４（図２を参照）：スクライブ・ブレーキングにより、積層物ＬＭ（結晶成長用基板１１のウェハ、半導体層１２、保護層１４）を割断することにより複数個のチップに分割して個片化すると、発光素子１０が完成する。
すなわち、図２（Ａ）に示すように、各種スクライブ法（例えば、レーザ・スクライブ法、ブレード・スクライブ法）により、半導体層１２の表面にスクライブ溝１２ａを形成する。
ここで、半導体層１２のスクライブ溝１２ａの上方に位置する保護層１４の表面部分が、分割ライン（スクライブライン）部分ＳＬとなる。
【００４４】
次に、保護層１４の表面にウェハ固定用テープＴＡを貼着し、半導体層１２のスクライブ溝１２ａがブレーキング装置の受け刃Ｐｂの間隙と対向するように、積層物ＬＭを受け刃Ｐｂ上に載置する。
続いて、保護層１４の表面の分割ライン部分ＳＬに対し、矢印αに示すように、ウェハ固定用テープＴＡを介してブレーキング装置のブレーキング刃Ｐａを押し当てることにより、半導体層１２のスクライブ溝１２ａを分割起点とする縦断面方向の亀裂を発生させる。
この操作を、個々の分割ライン部分ＳＬおよびスクライブ溝１２ａに行うことにより、全ての分割ライン部分ＳＬに縦断面方向の亀裂を発生させる。
【００４５】
ここで、ウェハ固定用テープＴＡは容易に弾性変形可能な材質によって形成されているため、ブレーキング刃Ｐａが押し当てられてもウェハ固定用テープＴＡが破断することはない。
また、保護層１４はウェハ固定用テープＴＡよりも遥に高い硬度を有するため、ブレーキング刃Ｐａの荷重はウェハ固定用テープＴＡを介して保護層１４の表面に確実に印加される。
その後、矢印β，β’方向に示すように、ウェハ固定用テープＴＡを面方向に伸張させることにより、積層物ＬＭに発生した縦断面方向の亀裂の幅を広げ、積層物ＬＭを複数個の発光素子１０に分割する。
【００４６】
［第１実施形態の作用・効果］
第１実施形態によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
【００４７】
［１−１］半導体層１２で生成された光は、結晶成長用基板１１の第２面の凹凸１１ａで拡散されるため、発光素子１０の内部での多重反射を抑制することが可能になり、発光素子１０の光取り出し効率を高めることができる。
また、結晶成長用基板１１の第２面に凹凸１１ａを形成すると、半導体層１２で生成された光が第２面に入射する際の反射率が低くなり、光透過率を高くすることが可能になるため、発光素子１０の光取り出し効率を高めることができる。
【００４８】
図２（Ｂ）に示すように、積層された結晶成長用基板１１のウェハと半導体層１２と保護層１４とを、複数個の発光素子１０に分割する際には、ブレーキング装置のブレーキング刃Ｐａを保護層１４の表面に押し当てる。
このとき、結晶成長用基板１１の第２面に凹凸１１ａが形成されていても、その凹凸１１ａは保護層１４によって被覆されており、保護層１４の表面は平坦であり、保護層１４は所定の硬度および脆性を有する。
【００４９】
そのため、保護層１４の表面に押し当てたブレーキング刃Ｐａがズレることはなく、ブレーキング刃Ｐａの接触位置が定まることから、ブレーキング刃Ｐａからの荷重が保護層１４の表面の分割ライン部分ＳＬに確実に印加される。
その結果、分割ライン部分ＳＬとは異なる部分から分割されたり、結晶成長用基板１１の断面が斜めになって割れるなどの分離不良が起こるのを防止できる。
尚、保護層１４が有する所定の硬度および脆性とは、ブレーキング刃Ｐａから印加される荷重により、保護層１４が容易に割断されるために十分な硬度および脆性である。
【００５０】
［１−２］図２（Ｂ）に示すように、積層された結晶成長用基板１１のウェハと半導体層１２と保護層１４とを、複数個の発光素子１０に分割する際には、保護層１４の表面にウェハ固定用テープＥＴを貼着する。
このとき、結晶成長用基板１１の第２面に凹凸１１ａが形成されていても、その凹凸１１ａは保護層１４によって被覆されており、保護層１４の表面は平坦であるため、ウェハ固定用テープＥＴの貼着性が損なわれることはなく、ウェハ固定用テープＥＴから発光素子１０が脱落するのを防止できる。
【００５１】
［１−３］発光素子１０を実装基板（図示略）に実装するため、発光素子１０をコレット（図示略）により搬送する際には、保護層１４の表面をコレットが吸着する。
このとき、結晶成長用基板１１の第２面に凹凸１１ａが形成されていても、その凹凸１１ａは保護層１４によって被覆されており、保護層１４の表面は平坦であるため、コレットの吸着性が損なわれることはなく、コレットから発光素子１０が脱落するのを防止できる。
【００５２】
［１−４］発光素子１０を実装基板（図示略）の形成された配線パターン（図示略）に接合する際には、保護層１４の表面に荷重を印加する必要があるが、結晶成長用基板１１の第２面に凹凸１１ａが形成されていても、その凹凸１１ａは保護層１４によって被覆されているため、荷重の印加により凹凸１１ａが欠損するのを防止できる。
【００５３】
［１−５］結晶成長用基板１１の第２面に凹凸１１ａを形成することにより、結晶成長用基板１１の第２面と保護層１４との接触面積が増大するため、結晶成長用基板１１の第２面と保護層１４とを強固に固定することができる。
【００５４】
［１−６］結晶成長用基板１１が窒化ガリウム基板の場合、窒化ガリウム基板は光透過率が低いため、発光素子１０の光取り出し効率を高めるために窒化ガリウム基板を薄板化する必要があるが、薄板化した窒化ガリウム基板は特に分離不良が起こり易くなり、薄板化した窒化ガリウム基板は破損し易いため、テープ転写などのハンドリングが困難になる。
【００５５】
しかし、第１実施形態では、結晶成長用基板１１が薄板化した窒化ガリウム基板であっても、前記［１−１］のように、結晶成長用基板１１が分離不良を起こすのを防止できる。
また、第１実施形態では、保護層１４を設けることにより、結晶成長用基板１１が補強されて破損し難くなるため、テープ転写などのハンドリングが容易になる。
【００５６】
そして、第１実施形態では、結晶成長用基板１１に薄板化した窒化ガリウム基板を用いることに加え、結晶成長用基板１１の第２面に凹凸１１ａを形成し、その凹凸１１ａを保護層１４で被覆することにより、発光素子１０の側面方向への光の放射を抑制可能になるため、光取り出し効率を更に高めることができる。
【００５７】
［１−７］結晶成長用基板１１が窒化ガリウム基板の場合、窒化ガリウム基板は屈折率が高いため、結晶成長用基板１１の第２面に凹凸１１ａを形成しただけでは、発光素子１０の光取り出し効率を十分に高めることが困難である。
そこで、保護層１４の屈折率を、結晶成長用基板１１の屈折率よりも小さくすれば、結晶成長用基板１１の第２面の凹凸１１ａと相俟って、発光素子１０の光取り出し効率を十分に高めることができる。
尚、保護層１４の屈折率は２以下にするのが適当であり、１．５〜１．８の範囲にすることが望ましい。
【００５８】
［１−８］第１実施形態による発光素子１０の製造方法では、結晶成長用基板１１のウェハから個々の発光素子１０を分割した後に、結晶成長用基板１１の第２面に凹凸１１ａを形成する方法に比べて、生産性を向上させることができる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の発光素子１０において、第１実施形態と異なるのは、保護層１４がＬＥＤチップ１５の放射光を発光色変換（波長変換）するための蛍光体を含有する点である。
【００６０】
保護層１４に含有させる蛍光体は、黄色発光蛍光体のほか、ＲＧＢ各色で発光する蛍光体を組み合わせてもよい。
また、保護層１４は、発光波長の異なる蛍光体を含有する層を複数層積層させた多層構造にしてもよく、例えば、赤色発光蛍光体を含有する層と、緑色発光蛍光体を含有する層と、青色発光蛍光体を含有する層と、黄色発光蛍光体を含有する層とを積層した４層構造にしてもよい。
【００６１】
尚、保護層１４を多層構造にした場合には、発光素子１０を所望の色度にするため、個々の層を形成する度に、その層が所定の膜厚になるように研磨すればよい。
ここで、多層構造の保護層１４が熱硬化性樹脂材料またはゾルゲルガラスから成る場合には、個々の層の膜厚を最適化することにより、個々の層の研磨を省いてもよい。
【００６２】
［第２実施形態の作用・効果］
第２実施形態によれば、第１実施形態の前記作用・効果に加えて、以下の作用・効果を得ることができる。
【００６３】
［２−１］第２実施形態の発光素子１０では、保護層１４が発光色変換部材（波長変換部材、蛍光体層）として機能し、ＬＥＤチップ１５から放射された励起光である一次光（青色光）と、その一次光の一部が保護層１４中の蛍光体で励起されることにより発光色変換（波長変換）された二次光（黄色光）とが混色されて混色光（白色光）が生成され、その混色光が保護層１４を介して外部へ放射される。
そのため、発光色変換時に変換されなかった光エネルギーが熱エネルギーになって蛍光体が発熱するが、蛍光体の温度が上昇して発光色変換の効率が低下すると共に、発光素子１０の構成部材およびその周囲の構成部材が発熱により劣化することから、蛍光体の発熱を効率的に放熱する必要がある。
【００６４】
第２実施形態の発光素子１０では、結晶成長用基板１１の第２面に凹凸１１ａを形成することにより、結晶成長用基板１１の第２面と保護層１４との接触面積が増大する。
その結果、保護層１４に含有される蛍光体の発熱が、ＬＥＤチップ１５を介して効率的に放熱可能であるため、蛍光体の温度上昇を抑制して発光色変換の効率を高めることに加えて、発光素子１０の構成部材（保護層１４、ＬＥＤチップ１５）およびその周囲の構成部材が発熱により劣化するのを防止できる。
【００６５】
［２−２］保護層１４に含有させる蛍光体として、蛍光体と分散結合材とを混合して結合させた結合体粒子を用いてもよい。
図３（Ａ）に示すように、結合体粒子２３を作製するには、蛍光体２１と分散結合材２２とを混合し、蛍光体２１と分散結合材２２とを会合・凝集させることにより結合体粒子（発光色変換粒子）２３を作製する。
蛍光体２１には、ガーネット系蛍光体（例えば、ＹＡＧ蛍光体、ＬｕＡＧ蛍光体、ＴＡＧ蛍光体など）、ＳｉＡｌＯＮ蛍光体、ＣＡＳＮ蛍光体、フッ化物系蛍光体、ＢＯＳ蛍光体のいずれを用いてもよいが、熱的な安定性が高いガーネット系蛍光体が好適である。
【００６６】
分散結合材（バインダ材）２２には、透光性と、蛍光体２１に対する結合性とを有する材料であれば、どのような材料（例えば、アルミナなど）を用いてもよいが、蛍光体２１と構成元素が共通の材料を用いれば、蛍光体２１との結合性を高めることができる上に、蛍光体２１との屈折率差が小さくなるため光損失を低減できる。
蛍光体２１にガーネット系蛍光体を用いる場合、ガーネット系蛍光体はアルミニウム酸化物を含むため、分散結合材２２にはアルミナを用いることが望ましい。
【００６７】
また、蛍光体２１と分散結合材２２とを会合・凝集させるには、どのような方法（例えば、蛍光体２１と分散結合材２２とを単純に混合する方法、蛍光体２１と分散結合材２２とを適宜な溶液に混合してスラリーを形成した後に溶液を除去する方法、蛍光体２１と分散結合材２２とを凝集させた後に焼結する方法など）を用いてもよい。
【００６８】
蛍光体２１の粒径の範囲は、ＹＡＧの場合には、１〜７μｍが適当であり、望ましくは２〜５μｍである。
蛍光体２１の粒径がこの範囲より大きくなると、保護層１４を薄く成形した際に、保護層１４の内部にて蛍光体２１が存在しない部分が大きくなるため、均一な色度分布が得られなくなる。
蛍光体２１の粒径がこの範囲より小さくなると、蛍光体の励起による発光色変換の効率が低下するため、所望の発光色が得られなくなる。
また、分散結合材２２の粒径と、蛍光体２１の粒径とを略同一にすることにより、蛍光体２１と分散結合材２２とを均一に混合させて会合・凝集させることができる。
【００６９】
そして、保護層１４を作製するには、まず、図３（Ｂ）に示すように、結合体粒子２３と低融点のガラス粒子２４とを混合する。
ガラス粒子２４の粒径の範囲は、１０μｍ以上が適当であり、望ましくは２０μｍ以上である。
ガラス粒子２４の粒径がこの範囲より小さくなると、ガラス粒子２４に混入されている不純物の分離が難しくなり、ガラス粒子２４の収率が低下するため、ガラス粒子２４の製造コストが増大する。
また、結合体粒子２３の粒径と、ガラス粒子２４の粒径とを略同一にすることにより、結合体粒子２３とガラス粒子２４とを均一に混合することができる。
【００７０】
次に、図３（Ｃ）に示すように、結合体粒子２３とガラス粒子２４との混合粒子を加熱し、ガラス粒子２４を溶融させて溶融ガラスを形成した後に、溶融ガラスを冷却してガラス２５を形成する。
すると、結合体粒子２３とガラス粒子２４との混合粒子の焼結体から成り、ガラス２５中に結合体粒子２３が分散されている保護層１４が完成する。
【００７１】
結合体粒子２３では、分散結合材２２により蛍光体２１が分散された状態で結合されている。換言すれば、分散結合材２２は、蛍光体２１を結合する機能と、蛍光体２１を分散させる機能とを有する。
ガラス粒子２４は、結合体粒子２３を結合する機能と、結合体粒子２３を分散させる機能とを有する。
【００７２】
そのため、蛍光体２１の粒径を小さくしても、結合体粒子２３の粒径を十分に大きくした上で、結合体粒子２３の粒径とガラス粒子２４の粒径とを略同一にすることにより、結合体粒子２３とガラス粒子２４とを均一に混合することができる。
すなわち、保護層１４では、蛍光体２１の粒径がガラス粒子２４の粒径によって規定されず、結合体粒子２３の粒径がガラス粒子２４の粒径によって規定されるため、ガラス粒子２４の粒径を十分に大きくすることが可能になり、ガラス粒子２４に混入されている不純物の分離が容易であることから、ガラス粒子２４の収率が向上し、ガラス粒子２４の製造コストを低減できる。
【００７３】
そして、蛍光体２１の粒径を小さくすることにより、保護層１４を薄く成形しても、保護層１４の内部にて蛍光体２１が存在しない部分が極小さくなるため、均一な色度分布が得られる。
また、蛍光体２１の粒径を小さくすることにより、保護層１４を薄く成形しても、保護層１４の厚さ方向に複数の蛍光体２１が重なるように分布する状態を作製することが可能であり、保護層１４の内部にて蛍光体２１または分散結合材２２の少なくともいずれか一方による光の散乱が生じることから更に均一な色度分布が得られる。
【００７４】
従って、前記のように作製された保護層１４では、蛍光体２１の粒径を小さくすると共に、保護層１４の内部にて蛍光体２１を均一かつ高密度に分散させ、保護層１４の厚さ方向に複数の蛍光体２１が重なるように分布する状態を作製することにより、均一な色度分布を得ることができる。
【００７５】
また、ガラス２５中に結合体粒子２３が分散された保護層１４は、脆性が高くなる。
そのため、積層された結晶成長用基板１１のウェハと半導体層１２と保護層１４とを、ブレーキングにより複数個の発光素子１０に分割する際に、ブレーキング刃Ｐａから印加される荷重によって保護層１４を容易に割断することが可能になり、分離不良が起こるのを確実に防止できる。
【００７６】
［２−３］前記［２−２］では、蛍光体２１の粒子と分散結合材２２の粒子とを会合・凝集させることにより、結合体粒子２３を作製している。
しかし、会合・凝集状態を制御するのは難しいため、結合体粒子２３の粒径を制御するのは困難である。
そこで、蛍光体と分散結合材のそれぞれの原材料を混合した後に焼成することにより、粒子状の蛍光体と粒子状の分散結合材とが混ざり合った結合体を作製し、その結合体を粉末化することで結合体粒子２３を作製する方法を用いてもよい。
この方法であれば、結合体粒子２３を粉末化する既存技術を適用することが可能であり、生産性を向上できるため好ましい。
すなわち、結合体粒子（発光色変換粒子）２３は、蛍光体の粒子と分散結合材の粒子とを会合・凝集させた粒子、または、蛍光体と分散結合材との焼結体の粒子のいずれでもよい。
【００７７】
＜第３実施形態＞
第３実施形態の発光素子１０において、第１実施形態と異なるのは、保護層１４がＬＥＤチップ１５の放射光を散乱するための光散乱材料（例えば、シリカ、酸化チタンなど）を含有する点である。
第３実施形態では、第１実施形態の前記作用・効果に加えて、光散乱材料を含有する保護層１４が光散乱部材として機能し、結晶成長用基板１１から保護層１４に入射された光が、保護層１４中の光散乱材料によって散乱されるため、保護層１４の内部での多重反射を抑制することが可能になり、発光素子１０の光取り出し効率を更に高めることができる。
【００７８】
尚、ＬＥＤチップ１５の放射光を散乱するボイド（気泡）が内部に形成された前記透光性材料によって保護層１４を形成してもよい。
透光性材料がガラスや透明無機材料の焼結体の場合には、焼成時に自然に生成されるボイドを利用可能なため、生産性を向上できる。
さらに、ボイドが内部に形成された保護層１４は割れ易いため、個々の発光素子１０に分割するとき、保護層１４を分割するのが容易になる。
【００７９】
＜第４実施形態＞
図５（Ｂ）に示すように、第４実施形態の発光素子３０は、保護層１４とＬＥＤチップ１５と光学薄膜（光学コーティング）３１とを備える。
第４実施形態の発光素子３０において、第１〜第３実施形態の発光素子１０と異なるのは、保護層１４の表面側全面を被覆する光学薄膜３１が形成されている点である。
【００８０】
光学薄膜３１は、表面が平坦であり、発光素子構造を構成する半導体層１２で生成された光のうち、所望の波長の光のみを透過して発光素子３０から外部へ放射する。
第４実施形態では、第１実施形態の前記作用・効果に加えて、光学薄膜３１を設けることにより発光素子３０の放射光の波長を制御することができる。
【００８１】
第４実施形態の発光素子３０の製造方法について、図１および図４を参照しながら説明する。
工程１（図１（Ａ）を参照）、工程２（図１（Ｂ）を参照）、工程３（図１（Ｃ）を参照）：第１実施形態の工程１〜工程３と同じである。
工程４（図４（Ａ）を参照）：保護層１４の表面に光学薄膜３１を形成することにより、結晶成長用基板１１のウェハと半導体層１２と保護層１４と光学薄膜３１とが積層された積層物ＬＮを作製する。
工程５（図４（Ｂ）（Ｃ）を参照）：スクライブ・ブレーキングにより、積層物ＬＮ（結晶成長用基板１１のウェハ、半導体層１２、保護層１４、光学薄膜３１）を割断することにより複数個のチップに分割して個片化すると、発光素子３０が完成する。
【００８２】
＜別の実施形態＞
本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
【００８３】
［Ａ］前記各実施形態では、半導体層１２の表面にスクライブ溝１２ａを形成している。
しかし、第１〜第３実施形態において、保護層１４の表面にスクライブ溝１２ａを形成してもよい。
また、第４実施形態において、光学薄膜３１の表面から保護層１４にかけてスクライブ溝１２ａを形成してもよい。
【００８４】
［Ｂ］前記各実施形態では、スクライブ・ブレーキングにより積層物ＬＭ（結晶成長用基板１１のウェハ、半導体層１２、保護層１４）または積層物ＬＮ（結晶成長用基板１１のウェハ、半導体層１２、保護層１４、光学薄膜３１）から発光素子１０を分割している。
しかし、積層物ＬＭ，ＬＮの内部へ集光点を合わせてレーザ光を照射して多光子吸収による改質領域を形成し、その改質領域を切断の起点とした割断により、積層物ＬＭ，ＬＮから発光素子１０を分割してもよい（例えば、特開２００７−１６５８５５号公報、特開２００７−１６５８５０号公報、特開２００７−１４２００１号公報を参照）。
【００８５】
［Ｃ］ＬＥＤチップ１５は、どのような半導体発光素子（例えば、（Electro Luminescence）素子など）に置き換えてもよい。
また、ＬＥＤチップ１５は、保護層１４側を実装基板（図示略）に実装・搭載するフェースアップ型、半導体層１２側を実装基板に実装・搭載するフェースダウン型のいずれでもよい。
【００８６】
［Ｄ］前記各実施形態を適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた実施形態の作用・効果を合わせもたせたり、相乗効果を得ることができる。
【００８７】
本発明は、前記各局面および前記各実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
【符号の説明】
【００８８】
１０，３０…発光素子
１１…結晶成長用基板
１１ａ…凹凸
１２…半導体層
１３…電極
１４…保護層
１５…ＬＥＤチップ
２１…蛍光体
２２…分散結合材
２３…結合体粒子
２４…ガラス粒子
２５…ガラス
３１…光学薄膜
【図１】
2015192100.tif 000003
【図２】
2015192100.tif 000004
【図３】
2015192100.tif 000005
【図４】
2015192100.tif 000006