(57)【要約】      （修正有）【課題】実装作業が容易であり且つ光の取出し効率を向上できる発光ダイオード及び発光装置を提供する。【解決手段】発光ダイオード３は、ｎ型のＧａＮ系化合物半導体からなる基板５を備える。また、発光ダイオード３は、基板５の主面５ａ上に順次形成されたｎ型クラッド層７、活性層９、ｐ型クラッド層１１、ｐ型コンタクト層１３、及びアノード電極１５を備える。カソード電極１７は、基板５の側面５ｃ上に形成されている。これにより、活性層９において発生した光Ｌ１は、カソード電極１７に遮られることなく基板５の裏面５ｂから出射することができる。従って、この発光ダイオード３によれば、光の取出し効率を向上できる。【選択図】図１
2005159035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＮ系化合物からなるｎ型半導体基板と、
窒化物半導体からなり、前記ｎ型半導体基板の主面上に設けられたｎ型半導体層と、
窒化物半導体からなり、前記ｎ型半導体層上に設けられたｐ型半導体層と、
窒化物半導体からなり、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた活性層と、
前記ｐ型半導体層上に設けられ、前記ｐ型半導体層とオーミック結合されたアノード電極と、
前記ｎ型半導体基板の側面上に設けられ、前記ｎ型半導体基板とオーミック結合されたカソード電極と、
を備える、発光ダイオード。
【請求項２】
前記カソード電極が前記基板の全ての側面上に設けられている、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
ＧａＮ系化合物からなるｎ型半導体基板と、
窒化物半導体からなり、前記ｎ型半導体基板の主面上に設けられたｎ型半導体層と、
窒化物半導体からなり、前記ｎ型半導体層上に設けられたｐ型半導体層と、
窒化物半導体からなり、前記ｎ型半導体層と前記ｐ型半導体層との間に設けられた活性層と、
前記ｐ型半導体層上に設けられ、前記ｐ型半導体層とオーミック結合されたアノード電極と、
前記ｎ型半導体基板の側面と裏面とを繋ぐ面上に設けられ、前記ｎ型半導体基板とオーミック結合されたカソード電極と、
を備える、発光ダイオード。
【請求項４】
前記ｎ型半導体基板の厚さが５０μｍ以上４００μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記ｎ型半導体基板の抵抗率が０．５Ωｃｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光ダイオードと、
前記ｎ型半導体基板の前記裏面上に設けられ、前記活性層からの光を受けて前記活性層からの光とは波長の異なる光を発生する蛍光体と、
を備える、発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード及び該発光ダイオードを備える発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色発光ダイオード（ＬＥＤ）や紫外ＬＥＤといった比較的短波長のＬＥＤが盛んに開発されている。このようなＬＥＤの従来の形態としては、例えば図１６（ａ）〜図１６（ｃ）に示した発光装置が挙げられる。図１６（ａ）に示す発光装置１００ａでは、ＬＥＤ１０１ａが、例えばｎ型ＧａＮ半導体からなるｎ型バッファ層を有している。そして、ｎ型バッファ層上にｎ型クラッド層、活性層、及びｐ型クラッド層が順に積層されている。ｐ型クラッド層上にはアノード電極１０３ａが設けられ、ｎ型バッファ層の裏面上の一部にはカソード電極１０２ａが設けられる。なお、このような構成のＬＥＤ１０１ａは、サファイア基板上にｎ型バッファ層、ｎ型クラッド層、活性層、及びｐ型クラッド層を順次積層し、ｎ型バッファ層以降をサファイア基板から剥離することにより形成することができる。ＬＥＤ１０１ａは、アノード電極１０３ａがパッケージ１０４と対向するように導電性のパッケージ１０４上にフェースダウン実装される。カソード電極１０２ａは、パッケージ１０４に対し絶縁されたポスト１０５にワイヤを介して接続される。ＬＥＤ１０１ａは、活性層において発生した光をｎ型バッファ層の裏面から出射する。
【０００３】
また、図１６（ｂ）に示す発光装置１００ｂでは、ＬＥＤ１０１ｂが例えば絶縁性のサファイア基板を有している。そして、サファイア基板上にｎ型クラッド層、活性層、及びｐ型クラッド層が順に積層されている。サファイア基板が絶縁性であるため、カソード電極１０２ｂ及びアノード電極１０３ｂはサファイア基板の同じ面上に形成される。すなわち、ｐ型クラッド層の一部をエッチング除去して露出したｎ型クラッド層上にカソード電極１０２ｂを設け、残りのｐ型クラッド層上にアノード電極１０３ｂを設ける。ＬＥＤ１０１ｂは、サファイア基板の裏面がパッケージ１０４と対向するようにパッケージ１０４上に実装される。カソード電極１０２ｂ及びアノード電極１０３ｂは、それぞれパッケージ１０４及びポスト１０５にワイヤを介して接続される。ＬＥＤ１０１ｂは、活性層において発生した光を、カソード電極１０２ｂ及びアノード電極１０３ｂが設けられた面から出射する。
【０００４】
また、図１６（ｃ）に示す発光装置１００ｃでは、ＬＥＤ１０１ｃの構成は上述したＬＥＤ１０１ｂと同様である。この発光装置１００ｃでは、カソード電極１０２ｃ及びアノード電極１０３ｃがパッケージ１０６と対向するようにＬＥＤ１０１ｃがパッケージ１０６上に載置されている。パッケージ１０６には配線パターン１０７ａ及び１０７ｂが設けられており、それぞれアノード電極１０３ｃ及びカソード電極１０２ｃとはんだを介して接続されている。ＬＥＤ１０１ｃは、活性層において発生した光を、サファイア基板の裏面から出射する。
【０００５】
上記した発光装置１００ａ〜１００ｃのような構成は、例えば以下の特許文献１〜４に開示されている。
【特許文献１】特開平０７−１１１３４３号公報
【特許文献２】特開平０７−２３５６９６号公報
【特許文献３】特開平０７−２５４７３１号公報
【特許文献４】特開平０７−２８３４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した各発光装置は、それぞれ次のような問題点を有している。すなわち、図１６（ａ）に示した発光装置１００ａ及び図１６（ｂ）に示した発光装置１００ｂでは、カソード電極１０２ａ、１０２ｂ（及びアノード電極１０３ｂ）が光出射面上に設けられている。従って、活性層において発生した光の一部は電極によって遮られることとなり、光の取出し効率が低下する。特に、ＬＥＤの寸法が比較的小さい場合には、相対的に電極の寸法が大きくなり、光の取出し効率がさらに低下することとなる。
【０００７】
また、図１６（ｃ）に示した発光装置１００ｃでは、光出射面上に電極が設けられていないので、上記したような問題は生じない。しかしながら、ＬＥＤ１０１ｃをパッケージ１０６に実装する際に、カソード電極１０２ｃ及びアノード電極１０３ｃを配線パターン１０７ａ及び１０７ｂに対して位置合わせする必要がある。カソード電極１０２ｃ及びアノード電極１０３ｃは一般的に近接して設けられるので、この位置合わせ作業は困難を伴い、生産効率を低下させる原因となる。また、カソード電極１０２ｃ及び配線パターン１０７ｂを接続するためのはんだと、アノード電極１０３ｃ及び配線パターン１０７ａを接続するためのはんだとが互いに接触（ショート）し易い。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、実装作業が容易であり且つ光の取出し効率を向上できる発光ダイオード及び発光装置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】
【０００９】
上記した課題を解決するために、本発明による第１の発光ダイオードは、（１）ＧａＮ系化合物からなるｎ型半導体基板と、（２）窒化物半導体からなり、ｎ型半導体基板の主面上に設けられたｎ型半導体層と、（３）窒化物半導体からなり、ｎ型半導体層上に設けられたｐ型半導体層と、（４）窒化物半導体からなり、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に設けられた活性層と、（５）ｐ型半導体層上に設けられ、ｐ型半導体層とオーミック結合されたアノード電極と、（６）ｎ型半導体基板の側面上に設けられ、ｎ型半導体基板とオーミック結合されたカソード電極とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による第２の発光ダイオードは、（７）ＧａＮ系化合物からなるｎ型半導体基板と、（８）窒化物半導体からなり、ｎ型半導体基板の主面上に設けられたｎ型半導体層と、（９）窒化物半導体からなり、ｎ型半導体層上に設けられたｐ型半導体層と、（１０）窒化物半導体からなり、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に設けられた活性層と、（１１）ｐ型半導体層上に設けられ、ｐ型半導体層とオーミック結合されたアノード電極と、（１２）ｎ型半導体基板の側面と裏面とを繋ぐ面上に設けられ、ｎ型半導体基板とオーミック結合されたカソード電極と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記した第１及び第２の発光ダイオードでは、ｎ型半導体基板が、ＧａＮ系化合物からなることにより良好な導電性を有する。また一般的に、基板は、例えばエピタキシャル成長などにより形成される半導体層よりも充分に厚い。従って、カソード電極をｎ型半導体基板の裏面上ではなく側面上に設けても、ｎ型半導体基板内で電流が拡散するので活性層の広い範囲に充分な電流を流すことが可能である。上記した第１及び第２の発光ダイオードによれば、カソード電極がｎ型半導体基板の裏面上ではなく側面上もしくは裏面と側面とを繋ぐ面上に設けられているので、活性層において発生した光は、カソード電極に遮られることなくｎ型半導体基板の裏面から出射することができる。また、アノード電極とカソード電極とがｎ型半導体基板の異なる面上に設けられているので、実装時の位置合わせ作業も容易にできる。以上のことから、この発光ダイオードによれば、実装作業が容易となり且つ光の取出し効率を向上できる。
【００１２】
また、発光ダイオードは、ｎ型半導体基板の厚さが５０μｍ以上４００μｍ以下であることを特徴としてもよい。ｎ型半導体基板の厚さを５０μｍ以上とすることによって、ｎ型半導体基板の側面上もしくは裏面と側面とを繋ぐ面上に設けられたカソード電極からの電流が、ｎ型半導体基板内において充分に拡散し、活性層の広い範囲に到達することができる。また、ｎ型半導体基板の厚さを４００μｍ以下とすることによって、活性層において発生した光のｎ型半導体基板における透過率を充分に確保することができる。
【００１３】
また、発光ダイオードは、ｎ型半導体基板の抵抗率が０．５Ωｃｍ以下であることを特徴としてもよい。これによって、カソード電極からの電流が、ｎ型半導体基板内において充分に拡散し、活性層の広い範囲に到達することができる。
【００１４】
また、発光ダイオードは、カソード電極が基板の全ての側面上に設けられていることを特徴としてもよい。これによって、カソード電極からの電流が活性層の広い範囲に到達することができる。また、活性層からの光がカソード電極において反射するので、基板の裏面からさらに効率よく光を取り出すことができる。
【００１５】
また、本発明による発光装置は、上記したいずれかの発光ダイオードと、ｎ型半導体基板の裏面上に設けられ、活性層からの光を受けて活性層からの光とは波長の異なる光を発生する蛍光体とを備えることを特徴とする。上記したいずれかの発光ダイオードによれば、ｎ型半導体基板の裏面上にカソード電極を設ける必要がないので、蛍光体をｎ型半導体基板の裏面に近接して配置することができる。従って、この発光装置によれば、活性層からの光を蛍光体に均一に照射することができるので、活性層からの光と蛍光体からの光とを含む出射光の色むらを低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による発光ダイオード及び発光装置によれば、実装作業が容易になり且つ光の取出し効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明による発光ダイオード及び発光装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明による発光ダイオードを搭載する発光装置の第１実施形態を示す断面図である。図１を参照すると、発光装置１は、発光ダイオード３及びパッケージ２０を備えている。まず発光ダイオード３について説明し、次いでパッケージ２０について説明する。
【００１９】
図２は、発光ダイオード３を示す拡大断面図である。図２を参照すると、発光ダイオード３は、基板５を備えている。また、発光ダイオード３は、基板上に積層されたｎ型クラッド層７といったｎ型半導体層を備えている。また、発光ダイオード３は、ｎ型クラッド層７上に設けられた活性層９を備えている。また、発光ダイオード３は、活性層９上に順に積層されたｐ型クラッド層１１及びｐ型コンタクト層１３といったｐ型半導体層を備えている。
【００２０】
基板５は、ｎ型の不純物がドープされたＧａＮ系化合物からなる。本実施形態では、基板５はＳｉがドープされたＧａＮからなる。基板５は、活性層９において発生する光Ｌ１を透過することができる。基板５の比抵抗率は、０．５Ωｃｍ以下であることが好ましい。また、基板５の厚さは、５０μｍ以上４００μｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
ｎ型クラッド層７は、ｎ型の不純物がドープされた窒化物半導体からなる。例えば、本実施形態ではｎ型クラッド層７はＳｉがドープされたＡｌＸ１Ｇａ１−Ｘ１Ｎ（０≦Ｘ１＜１）からなる。ｎ型クラッド層７は、基板５の主面５ａ上に形成されている。
【００２２】
活性層９は、電流（キャリア）が注入されることにより光Ｌ１を発生する層である。本実施形態では、光Ｌ１の波長帯は例えば青色光となる波長帯である。活性層９は、ｎ型クラッド層７上に形成されており、多重量子井戸構造を有している。ここで、図３は、本実施形態における活性層９の構成を示す断面図である。図３を参照すると、活性層９は、バリア層３７ａ〜３７ｃ並びに井戸層３９ａ及び３９ｂを有している。すなわち、活性層９は、バリア層３７ａ、井戸層３９ａ、バリア層３７ｂ、井戸層３９ｂ、及びバリア層３７ｃが順に積層されることにより構成されている。
【００２３】
バリア層３７ａ〜３７ｃ並びに井戸層３９ａ及び３９ｂは、ＡｌＸ２ＩｎＹ２Ｇａ１−Ｘ２−Ｙ２Ｎ（０≦Ｘ２＜１、０≦Ｙ２＜１、０≦Ｘ２＋Ｙ２＜１）などのＧａＮ系半導体からなる。本実施形態では、バリア層３７ａ〜３７ｃの組成は０＜Ｘ２＜１且つＹ２＝０であり、井戸層３９ａ及び３９ｂの組成は０＜Ｘ２＜１且つ０＜Ｙ２＜１である。バリア層３７ａ〜３７ｃ並びに井戸層３９ａ及び３９ｂの組成は、バリア層３７ａ〜３７ｃのバンドギャップが井戸層３９ａ及び３９ｂよりも大きくなるように調整されている。この構成により、活性層９に注入されたキャリアが井戸層３９ａ及び３９ｂに閉じ込められる。
【００２４】
再び図２を参照して、ｐ型クラッド層１１は、ｐ型の不純物がドープされた窒化物半導体からなる。例えば、本実施形態ではｐ型クラッド層１１はＭｇがドープされたＡｌＸ１Ｇａ１−Ｘ１Ｎ（０≦Ｘ１＜１）からなる。ｐ型クラッド層１１は、活性層９上に形成されており、活性層９は、ｎ型クラッド層７とｐ型クラッド層１１との間に設けられることとなる。
【００２５】
ｐ型コンタクト層１３は、ｐ型クラッド層１１とアノード電極（後述）とを電気的に接続するための層であり、ｐ型の不純物がドープされた窒化物半導体からなる。例えば、本実施形態ではｐ型コンタクト層１３はＭｇがドープされたＧａＮからなる。ｐ型コンタクト層１３は、ｐ型クラッド層１１上に形成されている。
【００２６】
アノード電極１５は、ｐ型コンタクト層１３の活性層９と対向する面とは反対側の面上に設けられている。本実施形態では、アノード電極１５は、ｐ型コンタクト層１３上の全面にわたって設けられている。アノード電極１５は例えばＮｉ／Ａｕ／Ａｌ／Ａｕといった金属を順次積層してなり、アノード電極１５とｐ型コンタクト層１３との間にオーミック接触が実現されている。また、アノード電極１５は、活性層９において発生した光Ｌ１を反射する機能も有している。
【００２７】
カソード電極１７は、基板５の側面５ｃ上に設けられている。本実施形態では、カソード電極１７は基板５の側面５ｃのうち、主面５ａに近接する部分を除く部分に設けられている。換言すれば、カソード電極１７のうち主面５ａに最も近い部分と主面５ａとの間に所定の間隔があくように、カソード電極１７が形成されている。カソード電極１７は、例えばＴｉ／Ａｌ／Ａｕといった金属を順次積層してなり、カソード電極１７と基板５との間にオーミック接触が実現されている。また、カソード電極１７は、活性層９において発生した光Ｌ１を反射する機能も有している。
【００２８】
再び図１を参照すると、パッケージ２０は、基体２１、リフレクタ２３、パッケージ外側電極２５ａ及び２５ｂ、配線パターン２７を備えている。基体２１は主面２１ａを有しており、該主面２１ａ上に配線パターン２７が形成されている。配線パターン２７は発光ダイオード３の平面形状に応じた形状に形成されている。発光ダイオード３は、アノード電極１５が配線パターン２７と対向するように、導電性接着剤３１を介して配線パターン２７上に載置されている。配線パターン２７は、パッケージ外側電極２５ｂと電気的に接続されている。パッケージ外側電極２５ｂは、例えばＣｕからなり、パッケージ２０の外部へ向けて延びている。パッケージ外側電極２５ｂは、例えば発光装置１が実装される配線基板上のパターン配線に電気的に接続される。
【００２９】
また、発光ダイオード３のカソード電極１７は、導電性接着剤３２を介してパッケージ外側電極２５ａと電気的に接続されている。本実施形態では、パッケージ外側電極２５ａは、基体２１の主面２１ａに沿って延びる金属棒であり、リフレクタ２３に固定されている。発光ダイオード３は、基体２１の主面２１ａ上において、カソード電極１７がパッケージ外側電極２５ａ（正確には導電性接着剤３２）に当接するように位置決めされる。パッケージ外側電極２５ａは、パッケージ外側電極２５ｂと同様に、例えばＣｕからなり、パッケージ２０の外部へ向けて延びている。パッケージ外側電極２５ａは、例えば発光装置１が実装される配線基板上のパターン配線に電気的に接続される。
【００３０】
リフレクタ２３は、発光ダイオード３から出た光Ｌ１を反射して、光Ｌ１を所定の方向に効率よく出射させるための部材である。リフレクタ２３は、基体２１の主面２１ａ上において発光ダイオード３の周囲に設けられている。リフレクタ２３は、発光ダイオード３の活性層９（図２参照）からの光を反射する光反射面２３ａを有している。光反射面２３ａは、活性層９が延びる方向に対して斜めに交差するように設けられている。
【００３１】
なお、基体２１及びリフレクタ２３は、例えばエポキシ系樹脂を金型を使って成型することにより形成することができる。このとき、配線パターン２７、パッケージ外側電極２５ａ及び２５ｂを金型内にセットして成型することにより、パッケージ２０を簡易に製造することができる。基体２１及びリフレクタ２３は、エポキシ樹脂のほか、他の樹脂材料や、セラミック、ガラス等により形成されてもよい。また、導電性接着剤３１及び３２としては、ＡｕＳｎはんだ等のはんだ材料のほか、Ａｇペースト等の導電性樹脂を用いても良い。
【００３２】
以上の構成を有する発光装置１の動作は以下のとおりである。パッケージ外側電極２５ａ及び２５ｂの間に発光装置１の外部から駆動電圧が印加されると、アノード電極１５とカソード電極１７との間に電界が発生する。そして、キャリアが活性層９内の井戸層３９ａ、３９ｂに集中する。これにより、活性層９において光Ｌ１が発生する。活性層９において発生した光Ｌ１のうち、アノード電極１５へ向かった光はアノード電極１５において反射する。そして、光Ｌ１は、基板５の裏面５ｂから発光ダイオード３の外部へ出射される。
【００３３】
次に、本実施形態による発光ダイオード３の製造方法について説明する。図４及び図５は、発光ダイオード３の製造方法について説明するための図である。まず、図４（ａ）に示すように、ｎ型不純物がドープされたＧａＮからなるウェハ２８を用意する。そして、図４（ｂ）に示すように、ウェハ２８の主面２８ａ上にｎ型クラッド層７、活性層９、ｐ型クラッド層１１、及びｐ型コンタクト層１３を順にエピタキシャル成長させる。続いて、図４（ｃ）に示すように、ｐ型コンタクト層１３上にアノード電極１５を蒸着等により形成する。
【００３４】
続いて、図５（ａ）に示すように、ウェハ２８及び各層を厚さ方向に切断して所定の大きさのチップ１９を形成する。このとき、ウェハ２８が切断されて基板５が形成されるとともに、基板５の側面５ｃが形成される。続いて、図５（ｂ）に示すように、チップ１９の４つの側面５ｃのうち１つの側面５ｃを下にして、アノード電極１５が同じ方向を向くように各チップ１９を隣接させる。そして、基板５の側面５ｃのうち上向きの側面５ｃに所定パターンのマスクを施し、Ｔｉ／Ａｌ／Ａｕを順に蒸着することによりカソード電極１７を形成する。こうして発光ダイオード３が完成する。
【００３５】
上記した本実施形態による発光ダイオード３は、以下の効果を有する。すなわち、発光ダイオード３では、基板５が、ＧａＮ系化合物からなるｎ型半導体であることにより良好な導電性を有する。また、本実施形態における基板５は、例えばエピタキシャル成長などにより形成されるｎ型クラッド層７、活性層９、及びｐ型クラッド層１１などの半導体層よりも充分に厚い。従って、本実施形態ではカソード電極１７を基板５の裏面５ｂ上ではなく側面５ｃ上に設けているが、基板５内において電流が好適に拡散するので活性層９の広い範囲に充分な電流を流すことが可能である。
【００３６】
本実施形態による発光ダイオード３によれば、カソード電極１７が基板５の側面５ｃ上に設けられているので、活性層９において発生した光Ｌ１は、カソード電極１７に遮られることなく基板５の裏面５ｂから出射することができる。また、アノード電極１５とカソード電極１７とが基板５の異なる面上に設けられているので、実装時に配線パターンに対し位置合わせを厳密に行う必要がなく、位置合わせ作業が容易になる。以上のことから、この発光ダイオード３によれば、実装作業が容易となり且つ光の取出し効率を向上できる。
【００３７】
また、本実施形態による発光ダイオード３によれば、カソード電極１７に遮られることなく基板５の裏面５ｂから光Ｌ１が出射することができるので、発光ダイオード３の平面寸法を小さくすることが可能になる。また、基板５の主面５ａ上の全面にわたって広くアノード電極１５を設けることができるとともに、導電性接着剤３１を介してアノード電極１５の全面を配線パターン２７に接着できるので、発光ダイオード３内において発生した熱を効率よく逃がすことができる。
【００３８】
また、本実施形態のように、基板５の厚さは５０μｍ以上４００μｍ以下であることが好ましい。基板５の厚さを５０μｍ以上とすることによって、基板５の側面５ｃに設けられたカソード電極１７からの電流が、基板５内において充分に拡散し、活性層９の広い範囲に到達することができる。また、基板５の厚さを４００μｍ以下とすることによって、活性層９において発生した光Ｌ１の基板５における透過率を充分に確保することができる。
【００３９】
また、本実施形態のように、基板５の抵抗率は０．５Ωｃｍ以下であることが好ましい。これによって、カソード電極１７からの電流が、基板５内においてさらに充分に拡散し、活性層９のより広い範囲に到達することができる。
【００４０】
（第１の変形例）
次に、上記した第１実施形態の第１変形例として、発光ダイオード３の第２の製造方法を説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本変形例における発光ダイオード３の製造方法を示す図である。まず、図６（ａ）に示すように、アノード電極１５及び各半導体層（図示しない）が積層されたウェハ２８を、或る１つの方向に沿って短冊状のチップに切断する。
【００４１】
続いて、図６（ｂ）に示すように、短冊状チップ３６の２つの切断面のうち一方の切断面が下になるように、また、短冊状チップ３６の長手方向が所定方向に沿うように、複数の短冊状チップ３６を並べる。そして、短冊状チップ３６の他方の切断面のうち、ウェハ３３の側面３３ｃ上にカソード電極１７を形成する。このとき、短冊状チップ３６の長手方向に沿ったパターンを有するマスクを短冊状チップ３６の他方の切断面上に施し、Ｔｉ／Ａｌ／Ａｕを順に蒸着することによりカソード電極１７を形成する。最後に、カソード電極１７が形成された短冊状チップ３６を所定の大きさに切断することにより、発光ダイオード３が完成する。
【００４２】
（第２の変形例）
次に、上記した第１実施形態の第２変形例として、発光ダイオード３の第３の製造方法を説明する。図７（ａ）〜図７（ｃ）及び図８は、本変形例における発光ダイオード３の製造方法を示す図である。まず、図７（ａ）に示すように、基板５上にアノード電極１５及び各半導体層が形成されたチップ１９（図５（ａ）参照）と、振込み治具４１を用意する。ここで、振込み治具４１は、チップ１９を収容するための窪み４１ａが複数設けられている板状の治具である。複数のチップ１９を振込み治具４１上に載せ、振込み治具４１を揺動することによって、図７（ｂ）に示すように複数のチップ１９が窪み４１ａに収容される。このとき、複数のチップ１９は、基板５の１つの側面５ｃが窪み４１ａの底面に接するように、且つ、アノード電極１５が同一方向を向くように、それぞれ収容される。
【００４３】
続いて、図７（ｃ）に示すように、Ｌ字形治具４３を窪み４１ａとチップ１９との隙間に差し込む。Ｌ字形治具４３は、メタルマスク４３ａと位置決め部材４３ｂとを有しており、位置決め部材４３ｂの上面にメタルマスク４３ａの裏面が接合されてなる。このＬ字形治具４３を用いれば、位置決め部材４３ｂを窪み４１ａとチップ１９との隙間に差し込んでチップ１９を固定するとともに、チップ１９の上向きの側面のうち基板５の側面の一部を除いた部分をメタルマスク４３ａによって覆うことができる。
【００４４】
続いて、チップ１９の上向きの側面に、メタルマスク４３ａを介してＴｉ／Ａｌ／Ａｕを順に蒸着する。こうして、図８に示すように、基板５の側面にカソード電極１７が形成されて発光ダイオード３が完成する。
【００４５】
（第３の変形例）
次に、上記した第１実施形態の第３変形例として、発光ダイオード３ａ〜３ｃ及びその製造方法を説明する。図９（ａ）〜図９（ｃ）は、それぞれ発光ダイオード３ａ〜３ｃを示す斜視図である。これらの発光ダイオード３ａ〜３ｃが第１実施形態の発光ダイオード３と異なる点は、基板及びカソード電極の形状である。まず図９（ａ）を参照すると、発光ダイオード３ａの基板５には、側面５ｃと裏面５ｂとを繋ぐ面５ｆが形成されている。面５ｆは、裏面５ｂの四辺に沿って４面形成されている。そして、カソード電極１６は、基板５の面５ｆ上に、裏面５ｂを囲むように形成されている。
【００４６】
また、図９（ｂ）を参照すると、発光ダイオード３ｂの基板５には、側面５ｃと裏面５ｂとを繋ぐ面５ｇが形成されている。面５ｇは、基板５の４つの側面５ｃのうち対向する２つの側面５ｃに隣接して２面形成されている。そして、２つのカソード電極１６ａが、基板５の面５ｇ上に、裏面５ｂを挟むように形成されている。
【００４７】
また、図９（ｃ）を参照すると、発光ダイオード３ｃの基板５には、側面５ｃと裏面５ｂとを繋ぐ面５ｈが形成されている。面５ｈは、基板５の４つの側面５ｃのうち１つの側面５ｃに隣接して１面形成されている。そして、カソード電極１６ｂが、基板５の面５ｈ上に、裏面５ｂの一辺に沿って形成されている。
【００４８】
図１０（ａ）〜（ｄ）は、上記した発光ダイオード３ａの製造方法を示す図である。まず、ウェハ２８を用意し、ｎ型クラッド層７、活性層９、ｐ型クラッド層１１、ｐ型コンタクト層１３、及びアノード電極１５をウェハ２８の主面２８ａ上に順次形成する（図４（ａ）〜図４（ｃ）参照）。そして、図１０（ａ）に示すように、ウェハ２８の裏面２８ｂに溝４５を形成する。このとき、ダイシングブレードまたはスクライバーによってウェハ２８の裏面２８ｂを所定深さまで掘り下げることにより溝４５を形成するとよい。或いは、溝４５の形成予定部分に開口を有するマスクをウェハ２８の裏面２８ｂに施し、ドライエッチングまたはウェットエッチングによって溝４５を形成してもよい。なお、ウェットエッチングによって溝４５を形成した場合には、溝４５の断面は図１０（ａ）に示すように三角形状となる。これに対し、ドライエッチングによって溝４５を形成した場合には、溝の断面は矩形状となる。
【００４９】
続いて、図１０（ｂ）に示すように、ウェハ２８の裏面２８ｂに形成された溝４５に、Ｔｉ／Ａｌ／Ａｕを順に堆積することによりカソード電極１６を埋め込む。続いて、図１０（ｃ）に示すように、ウェハ２８、各半導体層、及び各電極を溝４５に沿って厚さ方向に切断する。このときの切断方法としては、例えばブレードを溝４５に沿ってアノード電極１５側から押し当てることにより、ウェハ２８、各半導体層、及び各電極を割る方法（ブレーキング）や、ダイヤの針でウェハ表面に傷を付け（スクライビング）てからブレードを押し当てて（ブレーキング）割る方法、またはダイシングブレードを用いてウェハ２８、各半導体層、及び各電極を溝４５に沿って切断する方法などがある。こうして、発光ダイオード３ａが形成される（図１０（ｄ））。なお、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示した発光ダイオード３ｂ及び３ｃは、溝４５の形状を変更することにより形成可能である。
【００５０】
本変形例による発光ダイオード３ａ〜３ｃによれば、上記した第１実施形態の発光ダイオード３と同様の効果を奏することができる。すなわち、本変形例による発光ダイオード３ａ〜３ｃによれば、カソード電極１６、１６ａ、及び１６ｂが基板５の裏面５ｂ上ではなく裏面５ｂと側面５ｃとを繋ぐ面５ｆ〜５ｈ上に設けられている。従って、活性層９において発生した光は、カソード電極１６、１６ａ、及び１６ｂに遮られることなく基板５の裏面５ｂから出射することができる。また、アノード電極１５とカソード電極１６、１６ａ、及び１６ｂとが基板５の異なる面上に設けられているので、実装時の位置合わせ作業も容易にできる。以上のことから、本変形例による発光ダイオード３ａ〜３ｃによれば、実装作業が容易となり且つ光の取出し効率を向上できる。
【００５１】
なお、本実施形態による発光ダイオード３ａ〜３ｃにおいては、面５ｆ〜５ｈは平面に限られず、曲面であってもよい。また、面５ｆ〜５ｈは複数の平面から構成されていてもよい。
【００５２】
（第４の変形例）
次に、上記した第１実施形態の第４変形例として、発光ダイオード３ｄの製造方法を説明する。図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、本変形例における発光ダイオード３ｄの製造方法を示す図である。まず、ウェハ２８を用意し、ｎ型クラッド層７、活性層９、ｐ型クラッド層１１、ｐ型コンタクト層１３、及びアノード電極１５をウェハ２８の主面２８ａ上に順次形成する（図４（ａ）〜図４（ｃ）参照）。そして、図１１（ａ）に示すように、ウェハ２８の裏面２８ｂ上にレジスト４７を塗布する。続いて、図１１（ｂ）に示すように、ダイシングブレードを用いてウェハ２８の裏面２８ｂ側からレジスト４７、ウェハ２８、各半導体層、及びアノード電極１５を切断して、チップ２４を形成する。このとき、比較的大きな角度の刃先を有するダイシングブレードを用いることにより、基板５の側面５ｄが厚さ方向に対し傾斜して形成される。換言すれば、基板５の断面が、主面５ａを長辺とし、裏面５ｂを短辺とし、側面５ｄを斜辺とする台形状となる。
【００５３】
続いて、図１１（ｃ）に示すように、アノード電極１５を下にしてチップ２４を作業台５１上に載置する。そして、チップ２４の側面から作業台５１上にわたってレジスト４９を形成し、チップ２４を作業台５１に固定する。このとき、アノード電極１５及び各半導体層を覆うようにレジスト４９を形成する。続いて、図１１（ｄ）に示すように、チップ２４の表面のうちレジスト４７、４９に覆われていない表面（すなわち基板５の側面５ｄ）にＴｉ／Ａｌ／Ａｕを順次蒸着することにより、カソード電極１８を形成する。この後、レジスト４７及び４９を除去すれば、発光ダイオード３ｄが完成する。
【００５４】
（第５の変形例）
次に、上記した第１実施形態の第５変形例として、発光ダイオードの製造方法を説明する。図１２（ａ）〜図１２（ｄ）は、本変形例における発光ダイオードの製造方法を示す図である。まず、図１２（ａ）に示すように、ウェハ２８を用意し、ｎ型クラッド層７、活性層９、ｐ型クラッド層１１、ｐ型コンタクト層１３、及びアノード電極１５をウェハ２８の主面２８ａ上に順次形成する。そして、図１２（ｂ）に示すように、ダイシングブレードを用いてウェハ２８の主面２８ａ側からアノード電極１５及び各半導体層を切断し、且つウェハ２８を途中まで切断する。このとき、比較的大きな角度の刃先を有するダイシングブレードを用いることにより、ウェハ２８の溝の側面２８ｅが厚さ方向に対し傾斜して形成される。
【００５５】
続いて、図１２（ｃ）に示すように、アノード電極１５及び各半導体層を覆うようにレジスト５３を形成する。続いて、図１２（ｄ）に示すように、レジスト５３に覆われていないウェハ２８の溝の側面２８ｅにＴｉ／Ａｌ／Ａｕを順次蒸着することにより、カソード電極２２を形成する。この後、レジスト５３を除去するとともにウェハ２８を溝に沿って完全に割断すれば、発光ダイオードが完成する。
【００５６】
上記した第４変形例による発光ダイオード３ｄ、及び第５変形例による発光ダイオードによれば、上記した第１実施形態の発光ダイオード３と同様の効果が得られるほか、基板５の側面５ｄ及び側面２８ｅが厚さ方向に対して傾斜しているので、光の取出し効率をさらに向上させることができる。
【００５７】
（第２の実施の形態）
図１３は、本発明による発光ダイオードを搭載する発光装置の第２実施形態を示す断面図である。図１３を参照すると、本実施形態による発光装置１ａは、発光ダイオード３ｆ及びパッケージ６０を備えている。ここで、発光ダイオード３ｆが第１実施形態の発光ダイオード３と異なる点は、アノード電極３５及びカソード電極３４の形状である。発光ダイオード３ｆのアノード電極３５及びカソード電極３４以外の構成については、第１実施形態の発光ダイオード３の構成と同様なので詳細な説明を省略する。
【００５８】
アノード電極３５は、カソード電極３４に最も近い部位がカソード電極３４から所定距離離れるように形成されている。すなわち、アノード電極３５は、ｐ型コンタクト層の表面において、カソード電極３４が設けられている基板５の側面５ｃから所定の距離（例えば数十μｍ程度）をあけて形成される。これは、アノード電極３５とカソード電極３４との間の短絡を防止するためである。
【００５９】
カソード電極３４は、基板５の全ての側面５ｃ上に設けられている。また、カソード電極３４は、光反射機能を有しており、活性層からの光Ｌ１を反射して基板５の裏面５ｂに光Ｌ１を集める。
【００６０】
パッケージ６０は、基体６１、リフレクタ６３、パッケージ外側電極６５ａ及び６５ｂ、並びに配線パターン６７ａ及び６７ｂを備えている。基体６１は主面６１ａを有しており、該主面６１ａ上に配線パターン６７ａが形成されている。配線パターン６７ａは、アノード電極３５の平面形状に応じた形状に形成されている。また、基体６１はその法線方向が主面６１ａの法線方向と交差する壁面６１ｂを有しており、該壁面６１ｂ上に配線パターン６７ｂが形成されている。
【００６１】
発光ダイオード３ｆは、アノード電極３５が配線パターン６７ａと対向するように、且つ、カソード電極３４のうち一側面５ｃ上のカソード電極３４が配線パターン６７ｂと対向するように、配線パターン６７ａ上に載置されている。アノード電極３５は、導電性接着剤３１を介して配線パターン６７ａと電気的に接続されている。カソード電極３４は、導電性接着剤３２を介して配線パターン６７ｂと電気的に接続されている。配線パターン６７ａ及び６７ｂは、それぞれパッケージ外側電極６５ａ及び６５ｂと電気的に接続されている。パッケージ外側電極６５ａ及び６５ｂは、それぞれ基体６１の外壁に沿って延びており、例えば発光装置１ａが実装される配線基板上のパターン配線に電気的に接続される。
【００６２】
リフレクタ６３は、発光ダイオード３ｆから出た光Ｌ１及び蛍光体２６からの光Ｌ２を反射して、光Ｌ１及びＬ２を所定の方向に効率よく取り出すための部材である。リフレクタ６３の構成及び形状については、第１実施形態のリフレクタ２３の構成及び形状と同様なので詳細な説明を省略する。
【００６３】
また、本実施形態の発光装置１ａは、蛍光体２６を備えている。蛍光体２６は、光Ｌ１を受けて該光Ｌ１よりも長波長の光Ｌ２を発生する蛍光材料が固体状に成形されてなる。本実施形態では、光Ｌ１は青色光となる波長帯の光であり、光Ｌ２は、黄色光となる波長帯の光である。このような光Ｌ２を発する蛍光材料としては、例えばＺｎＳＳｅが挙げられる。蛍光体２６は、基板５の裏面５ｂ上に接着剤を介して貼付されている。なお、蛍光体２６の厚さは、蛍光体２６において発生する蛍光（黄色光）Ｌ２の光量が、該黄色光Ｌ２と青色光Ｌ１とにより所望の色合いの白色光となるように調整されている。また、蛍光体２６と基板５との間に、蛍光体２６の屈折率と基板５の屈折率との間の屈折率を有する緩衝部材を備えても良い。このような緩衝部材を備えることにより、光Ｌ１が基板５から蛍光体２６に入射する際の光Ｌ１の損失を低減することができる。
【００６４】
次に、本実施形態による発光装置１ａの製造方法について説明する。図１４〜図１５は、発光装置１ａの製造方法を説明するための図である。まず、図１４（ａ）に示すように、パッケージ６０を形成する。すなわち、配線パターン６７ａ及び６７ｂ並びにパッケージ外側電極６５ａ及び６５ｂを所定形状の金型内にセットし、該金型内に例えばエポキシ樹脂を流し込む。そして、エポキシ樹脂が硬化した後、金型から取り出す。こうして、基体６１、リフレクタ６３、配線パターン６７ａ及び６７ｂ、並びにパッケージ外側電極６５ａ及び６５ｂからなるパッケージ６０が形成される。
【００６５】
続いて、図１４（ｂ）に示すように、各半導体層とアノード電極３５及びカソード電極３４とが基板５上に形成された発光ダイオード３ｆを基体６１の主面６１ａ上に載置する。なお、発光ダイオード３ｆの製造方法については、上述した第１実施形態の発光ダイオード３の製造方法と同様である。このとき、ダイボンダの真空チャック機能（図中の矢印７７）によってコレット７１に発光ダイオード３ｆを吊り下げつつ、発光ダイオード３ｆを所定の位置へ移動する。また、このとき、アノード電極３５及びカソード電極３４のそれぞれには、導電性接着剤３１及び３２が塗布されている。
【００６６】
続いて、図１５（ａ）に示すように、コレット７１の側面７１ａをカソード電極３４に押し当て、発光ダイオード３ｆの位置を定める。或いは、図１５（ｂ）に示すように、リフレクタ６３の光反射面６３ａに沿った斜面７５ａを有する固定治具７５を用意し、この固定治具７５をリフレクタ６３と発光ダイオード３ｆとの隙間に挿入することによって発光ダイオード３ｆの位置を定めてもよい。この状態で、パッケージ６０及び発光ダイオード３ｆを窒素雰囲気中におき、パッケージ６０を３００℃に加熱する。導電性接着剤３１及び３２が溶融し、アノード電極３５及び配線パターン６７ａが互いに固着するとともに、カソード電極３４及び配線パターン６７ｂが互いに固着する。最後に、蛍光体２６を基板５の裏面５ｂ上に貼付する。こうして、発光装置１ａが完成する。
【００６７】
本実施形態による発光装置１ａは、以下の効果を有する。すなわち、発光装置１ａは、上記した第１実施形態と同様の構成を有する発光ダイオード３ｆを備えているので、基板５の裏面５ｂ上にカソード電極を設ける必要がなく、蛍光体２６を基板５の裏面５ｂに近接して配置することができる。従って、この発光装置１ａによれば、活性層９からの光Ｌ１を蛍光体２６に均一に照射することができるので、活性層９からの光Ｌ１と蛍光体２６からの光Ｌ２とを含む出射光（例えば白色光）の色むらを低減することができる。
【００６８】
また、本実施形態による発光ダイオード３ｆでは、カソード電極３４が基板５の全ての側面５ｃ上に設けられている。これによって、カソード電極３４からの電流が活性層９の広い範囲に到達することができる。また、このカソード電極３４が光反射機能を備えることにより、活性層９からの光Ｌ１がカソード電極３４において反射するので、基板５の裏面５ｂからさらに効率よく光Ｌ１を取り出すことができる。特に、本実施形態では基板５の裏面５ｂ上に蛍光体２６を備えているので、光Ｌ１を効率よく蛍光体２６に照射することができるとともに、光Ｌ１が蛍光体２６に入射せずに漏れることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本発明による発光ダイオードを搭載する発光装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図２は、発光ダイオードを示す拡大断面図である。
【図３】図３は、本実施形態における活性層の構成を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１実施形態における発光ダイオードの製造方法について説明するための図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１実施形態における発光ダイオードの製造方法について説明するための図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１変形例における発光ダイオードの製造方法を示す図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２変形例における発光ダイオードの製造方法を示す図である。
【図８】図８は、第２変形例における発光ダイオードの製造方法を示す図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第３変形例による発光ダイオードを示す斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、第３変形例による発光ダイオードの製造方法を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、第４変形例における発光ダイオードの製造方法を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）〜図１２（ｄ）は、第５変形例における発光ダイオードの製造方法を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明による発光ダイオードを搭載する発光装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図１４】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第２実施形態による発光装置の製造方法を説明するための図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第２実施形態による発光装置の製造方法を説明するための図である。
【図１６】図１６（ａ）〜図１６（ｃ）は、従来の発光装置を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１、１ａ…発光装置、３、３ａ〜３ｆ…発光ダイオード、５…基板、５ａ…主面、５ｂ…裏面、５ｃ、５ｄ…側面、７…ｎ型クラッド層、９…活性層、１１…ｐ型クラッド層、１３…ｐ型コンタクト層、１５、３５…アノード電極、１６〜１８、３４…カソード電極、１９、２４…チップ、２０、６０…パッケージ、２１、６１…基体、２２、３４…カソード電極、２３、６３…リフレクタ、２５ａ、２５ｂ、６５ａ、６５ｂ…パッケージ外側電極、２６…蛍光体、２７…配線パターン、２８、３３…ウェハ、３１、３２…導電性接着剤、３６…短冊状チップ、３７ａ〜３７ｃ…バリア層、３９ａ、３９ｂ…井戸層、４５…溝、４７、４９、５３…レジスト、６７ａ、６７ｂ…配線パターン。
【図１】
2005159035.tif 000003
【図２】
2005159035.tif 000004
【図３】
2005159035.tif 000005
【図４】
2005159035.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005159035.tif 000009
【図８】
2005159035.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005159035.tif 000012
【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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