(57)【要約】【課題】  高品質のＬＥＤチップを製造する。【解決手段】  （ａ）第１基板上に第１ＬＥＤを配置する。（ｂ）第１基板上の、第１ＬＥＤが配置されない位置に、凸部を配置する。（ｃ）凸部上に第２ＬＥＤを配置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１基板上に第１ＬＥＤを配置する工程と、
（ｂ）前記第１基板上の、前記第１ＬＥＤが配置されない位置に、凸部を配置する工程と、
（ｃ）前記凸部上に第２ＬＥＤを配置する工程と
を有するＬＥＤチップの製造方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）において、前記第１基板上に複数の前記第１ＬＥＤを一括配置し、
前記工程（ｂ）において、前記第１基板上の、前記複数の第１ＬＥＤが配置されない位置に、複数の前記凸部を一括配置し、
前記工程（ｃ）において、前記複数の凸部の各々上に、前記第２ＬＥＤを一括配置する請求項１に記載のＬＥＤチップの製造方法。
【請求項３】
前記工程（ａ）は、
（ａ１）前記複数の第１ＬＥＤが第１配置態様で配置された第２基板を準備する工程と、
（ａ２）前記第１基板上に、前記複数の第１ＬＥＤを接合する工程と、
（ａ３）前記第１基板に接合された前記複数の第１ＬＥＤと、前記第２基板とを分離する工程と
を含み、
前記工程（ｂ）は、
（ｂ１）前記複数の凸部が、前記第１配置態様と相互に補完的な関係にある第２配置態様で配置された第３基板を準備する工程と、
（ｂ２）前記第１基板上に、前記複数の凸部を接合する工程と、
（ｂ３）前記第１基板に接合された前記複数の凸部と、前記第３基板とを分離する工程と
を含み、
前記工程（ｃ）は、
（ｃ１）前記複数の第２ＬＥＤが前記第２配置態様で配置された第４基板を準備する工程と、
（ｃ２）前記複数の凸部の各々上に、前記第２ＬＥＤを接合する工程と、
（ｃ３）前記複数の凸部の各々上に接合された前記第２ＬＥＤと、前記第４基板とを分離する工程と
を含む請求項２に記載のＬＥＤチップの製造方法。
【請求項４】
前記工程（ａ１）において、前記複数の第１ＬＥＤが一方向に沿って等間隔に配置された前記第２基板を準備し、
前記工程（ｂ１）において、前記複数の凸部が一方向に沿って等間隔に配置された前記第３基板を準備し、
前記工程（ｃ１）において、前記複数の第２ＬＥＤが一方向に沿って等間隔に配置された前記第４基板を準備する請求項３に記載のＬＥＤチップの製造方法。
【請求項５】
前記工程（ａ１）において、前記複数の第１ＬＥＤが市松模様状に配置された前記第２基板を準備し、
前記工程（ｂ１）において、前記複数の凸部が市松模様状に配置された前記第３基板を準備し、
前記工程（ｃ１）において、前記複数の第２ＬＥＤが市松模様状に配置された前記第４基板を準備する請求項４に記載のＬＥＤチップの製造方法。
【請求項６】
前記凸部の高さは、前記第１ＬＥＤの高さより高い請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤチップの製造方法。
【請求項７】
前記凸部の高さは２０μｍ〜５０μｍである請求項６に記載のＬＥＤチップの製造方法。
【請求項８】
基板と、
前記基板の表面に、接合層を介して接合された凸部と、
前記基板の表面上に配置された第１ＬＥＤと、
前記凸部上に配置された第２ＬＥＤと
を有するＬＥＤチップ。
【請求項９】
前記凸部の高さは、前記第１ＬＥＤの高さより高い請求項８に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１０】
前記凸部の高さは２０μｍ〜５０μｍである請求項９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１１】
前記第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤは、一方向に沿って交互に配置されている請求項８〜１０のいずれか１項に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１２】
前記第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤは、行列状に配置されている請求項１１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１３】
前記基板の裏面に、前記第１ＬＥＤ及び前記第２ＬＥＤに電気的に接続する電極を備える請求項８〜１２のいずれか１項に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１４】
支持基板と、前記支持基板の表面に、接合層を介して接合された凸部と、前記支持基板の表面上に配置された第１ＬＥＤと、前記凸部上に配置された第２ＬＥＤとを備えるＬＥＤチップと、
前記第１及び第２ＬＥＤの上面を覆う蛍光体層と、
前記ＬＥＤチップが接合された実装基板と
を有する半導体発光装置。
【請求項１５】
前記蛍光体層は段切れ状に形成されている請求項１４に記載の半導体発光装置。
【請求項１６】
前記蛍光体層は前記ＬＥＤチップ上に連続的に形成されている請求項１４に記載の半導体発光装置。
【請求項１７】
前記蛍光体層は、１０μｍ〜６０μｍの一様の厚さに形成されている請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の半導体発光装置。
【請求項１８】
前記蛍光体層は、１０μｍ〜３０μｍの一様の厚さに形成されている請求項１７に記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ(light emitting diode)チップ、半導体発光装置、及び、ＬＥＤチップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数個のＬＥＤチップを近接させて高密度に、実装基板（パッケージ基板）にダイボンドする方法の発明が開示されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１には、厚さの薄いＬＥＤチップから順にダイボンドする技術や、あらかじめ凹凸が設けられた実装基板に、凹部から凸部の順にＬＥＤチップをダイボンドする技術が記載されている。
【０００３】
特許文献１記載のＬＥＤチップのダイボンド方法においては、ＬＥＤチップを１個ずつ実装していくためダイボンドの工数が多く、また、実装精度の高いダイボンダ装置が必要となる。更に、接着剤を硬化させる際に位置ずれが生じ、隣接するＬＥＤチップ同士が接触する可能性がある。加えて、たとえば隣接するＬＥＤチップからの発光により、クロストークが生じる。クロストークとはＬＥＤの非配設位置や、非点灯のＬＥＤ位置から発光が行われているように見える現象をいう。たとえばＬＥＤチップと蛍光体含有樹脂を組み合わせて所望の発光色を出射する発光装置の場合、主にチップからの発光が、隣接するチップに入射することで、非点灯のＬＥＤが点灯しているように見える。
【０００４】
所望の配光特性を高い精度で実現する発光モジュールの発明が知られている（たとえば特許文献２参照）。特許文献２記載の発光モジュールは、発光ユニットの発光面が、隣接する他の発光ユニットを支持する基板の上面よりも低い位置にある点に特徴を有する。発光モジュールは、たとえば支持基板を表面に段差のある形状に加工して製造される。支持基板の表面形状の加工は、リソグラフィ法を用いたエッチングにより行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７７８５９７号公報
【特許文献２】特開２０１１−９０９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、高品質のＬＥＤチップを製造する方法を提供することである。
【０００７】
また、高品質のＬＥＤチップ及び半導体発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、（ａ）第１基板上に第１ＬＥＤを配置する工程と、（ｂ）前記第１基板上の、前記第１ＬＥＤが配置されない位置に、凸部を配置する工程と、（ｃ）前記凸部上に第２ＬＥＤを配置する工程とを有するＬＥＤチップの製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の観点によれば、基板と、前記基板の表面に、接合層を介して接合された凸部と、前記基板の表面上に配置された第１ＬＥＤと、前記凸部上に配置された第２ＬＥＤとを有するＬＥＤチップが提供される。
【００１０】
更に、本発明の他の観点によれば、支持基板と、前記支持基板の表面に、接合層を介して接合された凸部と、前記支持基板の表面上に配置された第１ＬＥＤと、前記凸部上に配置された第２ＬＥＤとを備えるＬＥＤチップと、前記第１及び第２ＬＥＤの上面を覆う蛍光体層と、前記ＬＥＤチップが接合された実装基板とを有する半導体発光装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高品質のＬＥＤチップを製造する方法を提供することができる。
【００１２】
また、高品質のＬＥＤチップ及び半導体発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例による製造方法で製造されるＬＥＤチップ３０の概略的な斜視図である。
【図２−１】図２Ａ〜図２Ｃは、実施例によるＬＥＤチップ３０の製造方法を示す概略的な断面図である。
【図２−２】図２Ｄ〜図２Ｆは、実施例によるＬＥＤチップ３０の製造方法を示す概略的な断面図である。
【図３−１】図３Ａ〜図３Ｃは、実施例によるＬＥＤチップ３０の製造方法を示す概略的な断面図である。
【図３−２】図３Ｄ及び図３Ｅは、実施例によるＬＥＤチップ３０の製造方法を示す概略的な断面図である。
【図４−１】図４Ａ〜図４Ｄは、実施例によるＬＥＤチップ３０の製造方法を示す概略的な断面図である。
【図４−２】図４Ｅ〜図４Ｇは、実施例によるＬＥＤチップ３０の製造方法を示す概略的な断面図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、ＬＥＤチップ３０を示す概略的な断面図である。
【図６】図６は、実施例による半導体発光装置を示す概略的な断面図である。
【図７】図７は、蛍光体層の他の例を示す概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、実施例による製造方法で製造されるＬＥＤチップ３０の概略的な斜視図である。ＬＥＤチップ３０は、支持基板３２と、支持基板３２上に、５行５列の行列（マトリクス）状に配置されたＬＥＤ３１ａ、３１ｂを含んで構成される。ＬＥＤ３１ａとＬＥＤ３１ｂは、行方向（Ｘ軸方向）及び列方向（Ｙ軸方向）に交互に、かつ、ＬＥＤ３１ａは相対的に低い位置に、ＬＥＤ３１ｂは相対的に高い位置に配置される。図１に示す例においては、１２個のＬＥＤ３１ａと１３個のＬＥＤ３１ｂを用いてＬＥＤチップ３０を構成しているが、相対的に低い位置に配置するＬＥＤ３１ａを１３個、相対的に高い位置に配置するＬＥＤ３１ｂを１２個用いる構成としてもよい。また、製造されるＬＥＤチップは５行５列に限られない。たとえばＬＥＤ３１ａ、３１ｂを一列に交互に配置する構成としてもよい。なお、支持基板３２の法線方向は、Ｚ軸方向に平行な方向である。
【００１５】
図２Ａ〜図４Ｇは、実施例によるＬＥＤチップ３０の製造方法を示す概略的な断面図である。実施例においては、窒化物系半導体発光素子（ＬＥＤ３１ａ、３１ｂ）を含むＬＥＤチップ３０を製造する。ＬＥＤ３１ａ、３１ｂは、たとえば青色光を発光する半導体発光素子である。
【００１６】
図２Ａ〜図２Ｆに、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂの製造方法を示す。実施例においては、半導体層の成長方法として有機金属化学気相成長法(metal organic chemical vapor deposition; MOCVD)を用い、１枚の成長基板上に多数のＬＥＤ３１ａ、３１ｂを同時形成する。ＬＥＤ３１ａは市松模様状に、すなわちすべての行及び列について１素子おきに形成される。ＬＥＤ３１ｂも同様である。図２Ａ〜図２Ｆには、Ｘ軸方向の２素子について示した。
【００１７】
図２Ａを参照する。成長基板として、たとえばサファイア基板５１ａを準備する。サファイア基板５１ａ以外に、ＳｉＣ基板やＺｎＯ基板等を用いてもよい。
【００１８】
サファイア基板５１ａをＭＯＣＶＤ装置に投入し、サーマルクリーニングを行う。ＧａＮバッファ層５２及びアンドープＧａＮ層５３をこの順に成長した後、Ｓｉ等をドープしたｎ型ＧａＮ層５４を成長する。
【００１９】
ｎ型ＧａＮ層５４上に、発光層（活性層）５５を成長する。発光層５５として、たとえばＩｎＧａＮ層を井戸層、ＧａＮ層を障壁層とした多重量子井戸構造を形成することができる。発光層５５上に、Ｍｇ等をドープしたｐ型ＧａＮ層５６を成長する。
【００２０】
ｐ型ＧａＮ層５６の活性化を行う。熱処理炉を用い、真空中または不活性ガス雰囲気中、４００℃以上の温度で熱処理を実施する。なお、ＧａＮバッファ層５２からｐ型ＧａＮ層５６までの半導体積層を半導体層５７と表記する。
【００２１】
図２Ｂを参照する。半導体層５７（ｐ型ＧａＮ層５６）上に、光反射性を備えるｐ側電極５８ｐを形成する。たとえばＲＦスパッタでＡｇ層を堆積し、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングを行い、形成することができる。反射電極として機能させるため、ｐ側電極５８ｐは、ＩＴＯ等の透明電極と、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｄ、またはこれらの金属を含む合金を用いて形成することが好ましい。
【００２２】
図２Ｃを参照する。フォトリソグラフィ法を用いて、ｎ側電極となる領域が開口したレジストマスクを形成し、反応性イオンエッチング(reactive ion etching; RIE)処理を行って、ｐ型ＧａＮ層５６及び発光層５５を除去する。発光層５５を含むジャンクション領域を越えて、電気的にｎ型ＧａＮ層５４が露出する深さまでエッチングを行う（ジャンクションカット）。
【００２３】
図２Ｄを参照する。ＲＦスパッタ等を用い、ＳｉＯ２膜（絶縁膜）５９を成膜し、パターニングを行う。フォトリソグラフィ法でレジストマスクを形成し、ＲＩＥによりＳｉＯ２膜５９に開口部（コンタクトホール）５９ｎ、５９ｐを形成する。ＳｉＯ２膜５９は、電気的絶縁性、密着性、及び強度を確保するために、たとえば１０００Å〜２００００Åの厚さに形成する。
【００２４】
図２Ｅを参照する。たとえばＲＦスパッタにより、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ層を堆積し、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングして、開口部５９ｎの底に露出したｎ型ＧａＮ層５４上に、ｎ側電極５８ｎを形成する。ｎ側電極５８ｎは、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ等を含む金属、またはこれらの金属を含む合金を用いて形成することが好ましい。
【００２５】
また、たとえばＲＦスパッタによる成膜、及び、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング工程を経て、接合層６０ｎ、６０ｐを形成する。接合層６０ｎ、６０ｐは、融着接合が可能なＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｉｎ、Ｐｄ−Ｉｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｉｎ、Ｎｉ−Ｓｎ等を含む金属や、拡散接合が可能なＡｕを含む金属を用いて形成する。接合層６０ｎは、ｎ側電極５８ｎと電気的に接続した接続電極層であり、接合層６０ｐは、ｐ側電極５８ｐと電気的に接続した接続電極層である。
【００２６】
更に、フォトリソグラフィ法でレジストマスクを形成し、ＲＩＥにより素子分離を行う。実施例においては、ＲＩＥで素子間の半導体層５７の除去が行われる。
【００２７】
このようにして、サファイア基板（成長基板）５１ａ上に、ＬＥＤ３１ａが市松模様状に、すなわちすべての行及び列について１素子おきに形成される。
【００２８】
なおＬＥＤ３１ａは、たとえば平面視において（Ｚ軸方向から見たとき）、矩形状に形成される。
【００２９】
図２Ｆを参照する。図２Ａ〜図２Ｅに示す工程と同一の工程により、サファイア基板（成長基板）５１ｂ上に、たとえば平面視において矩形状のＬＥＤ３１ｂを市松模様状に、すなわちすべての行及び列について１素子おきに形成する。
【００３０】
図３Ａ〜図４Ｇは、支持基板上にＬＥＤ３１ａ、３１ｂを配置し、ＬＥＤチップ３０を形成する方法を示す概略的な断面図である。
【００３１】
図３Ａを参照する。たとえばＳｉで形成される下段部用支持基板６１を準備し、スルーホール電極６４ｎ、６４ｐを形成する。電極６４ｎ、６４ｐは、ウエットエッチング、ドライエッチング、または深掘り（Ｄｅｅｐ）ＲＩＥで、下段部用支持基板６１を表面から裏面に貫通する貫通孔を形成し、スルーホールメッキで貫通孔内部にメッキを施すことにより形成される。スルーホール電極６４ｎとスルーホール電極６４ｐは、相互に電気的に分離している。
【００３２】
また、下段部用支持基板６１表面に、接合層６２ｎ、６２ｐ、６３を形成する。接合層６２ｎ、６２ｐ、６３を構成する材料として、融着接合が可能なＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｉｎ、Ｐｄ−Ｉｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｉｎ、Ｎｉ−Ｓｎ等を含む金属や、拡散接合が可能なＡｕを含む金属を用いることができる。接合層６２ｎ、６２ｐ、６３は、たとえばイオンビーム（ＩＢ）スパッタでＡｕ−Ｓｎ層を１００Å〜１００００Åとすることによって形成される。
【００３３】
接合層６２ｎはスルーホール電極６４ｎと電気的に接続し、接合層６２ｐはスルーホール電極６４ｐと電気的に接続している。また接合層６２ｎ、６２ｐ、６３は、相互に電気的に分離している。
【００３４】
図３Ｂを参照する。下段部用支持基板６１（図３Ａ）とＬＥＤ３１ａ（図２Ｅ）を接合する（ウエハボンディング）。接合は、たとえば真空中、２００℃で実施する。接合層６２ｎと接合層６０ｎ、接合層６２ｐと接合層６０ｐとが、各ＬＥＤ３１ａで接合されるように位置合わせを行い、加熱しながら加重する。
【００３５】
図３Ｃを参照する。たとえばレーザリフトオフにより、サファイア基板５１ａの剥離を行う。一例としてＵＶエキシマレーザの光をサファイア基板５１ａの裏面側から照射し、バッファ層５２を加熱分解して、サファイア基板５１ａを剥離する。レーザリフトオフで発生したＧａを熱水等で除去し、その後表面処理を行う。これによりｎ型ＧａＮ層５４が露出する。
【００３６】
図３Ｄを参照する。たとえばＳｉで形成される上段部用支持基板６５を準備し、凸部６５ａを形成する。凸部６５ａは、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂの配置態様に対応させ、たとえば市松模様状に、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂの配置間隔と等しい間隔で配置する。
【００３７】
たとえばフォトリソグラフィ法でレジストマスクを形成し、ドライエッチングで凹凸状にＳｉをエッチングする。凸部６５ａは、たとえばテーパ状とする。また凸部６５ａの高さは、後工程（接合層６６形成及び基板６５研削）を考慮して、たとえば５０μｍ〜１００μｍとすることが好ましい。
【００３８】
図３Ｅを参照する。凸部６５ａ上面に接合層６６を形成する。接合層６６を構成する材料として、融着接合が可能なＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｉｎ、Ｐｄ−Ｉｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｉｎ、Ｎｉ−Ｓｎ等を含む金属や、拡散接合が可能なＡｕを含む金属を用いることができる。接合層６６は、たとえばイオンビーム（ＩＢ）スパッタでＡｕ−Ｓｎ層を１００Å〜１００００Åとすることによって形成される。
【００３９】
なお、図３Ａ〜図３Ｃに示す下段部用支持基板６１に係る工程と、図３Ｄ及び図３Ｅに示す上段部用支持基板６５に係る工程の先後は問わない。同時並行的に実施してもよい。
【００４０】
図４Ａを参照する。ＬＥＤ３１ａが配置された下段部用支持基板６１（図３Ｃ）と凸部６５ａが形成された上段部用支持基板６５（図３Ｅ）を接合する。接合は、たとえば真空中、２００℃で実施する。接合層６３と接合層６６とが、各凸部６５ａで接合されるように位置合わせを行い、加熱しながら加重する。接合層６３と接合層６６が接合されて、下段部用支持基板６１と凸部６５ａの間に、支持基板接合層６７が形成される。
【００４１】
図４Ｂを参照する。上段部用支持基板６５を裏面から研削する。研削は、凸部６５ａが２０μｍ〜５０μｍの高さ（下段部用支持基板６１表面からの高さ）に残るように行う。
【００４２】
図４Ｃを参照する。凸部６５ａの、研削で削り出した面から、下段部用支持基板６１の裏面に至るスルーホール電極６４ｎ、６４ｐを形成する。電極６４ｎ、６４ｐは、ウエットエッチングまたはドライエッチングで、凸部６５ａと下段部用支持基板６１を貫通する貫通孔を形成し、スルーホールメッキで貫通孔内部にメッキを施すことにより形成される。
【００４３】
また凸部６５ａの、研削で削り出した面に、接合層６２ｎ、６２ｐを形成する。接合層６２ｎ、６２ｐを構成する材料として、融着接合が可能なＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｉｎ、Ｐｄ−Ｉｎ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｉｎ、Ｎｉ−Ｓｎ等を含む金属や、拡散接合が可能なＡｕを含む金属を用いることができる。接合層６２ｎ、６２ｐは、たとえばイオンビーム（ＩＢ）スパッタでＡｕ−Ｓｎ層を１００Å〜１００００Åとすることによって形成される。
【００４４】
接合層６２ｎは、スルーホール電極６４ｎと電気的に接続し、接合層６２ｐは、スルーホール電極６４ｐと電気的に接続している。また接合層６２ｎと接合層６２ｐ、及び、スルーホール電極６４ｎとスルーホール電極６４ｐは、相互に電気的に分離している。
【００４５】
下段部用支持基板６１、凸部６５ａ、及び支持基板接合層６７を含んで支持基板３２が構成される。
【００４６】
図４Ｄを参照する。支持基板３２（図４Ｃ）とＬＥＤ３１ｂ（図２Ｆ）を接合する（ウエハボンディング）。接合は、たとえば真空中、２００℃で実施する。接合層６２ｎと接合層６０ｎ、接合層６２ｐと接合層６０ｐとが、各ＬＥＤ３１ｂで接合されるように位置合わせを行い、加熱しながら加重する。
【００４７】
図４Ｅを参照する。たとえばレーザリフトオフにより、サファイア基板５１ｂの剥離を行う。一例としてＵＶエキシマレーザの光をサファイア基板５１ｂの裏面側から照射し、バッファ層５２を加熱分解して、サファイア基板５１ｂを剥離する。レーザリフトオフで発生したＧａを熱水等で除去し、その後表面処理を行う。これによりｎ型ＧａＮ層５４が露出する。
【００４８】
図４Ｆを参照する。光取り出し効率を向上させるために、たとえばＫＯＨ溶液等のアルカリ溶液に浸すことにより、露出したｎ型ＧａＮ層５４の表面に結晶構造由来の凹凸加工を施し、光取り出し構造またはマイクロコーン構造を形成する。
【００４９】
また、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂの上面全体に、たとえばＲＦスパッタ法や化学気相成長法(chemical vapor deposition; CVD)等により、全面保護膜となるＳｉＯ２膜６８を形成する。
【００５０】
図４Ｇを参照する。下段部用支持基板６１の裏面側を研削する。熱抵抗が低下するとともに、熱酸化膜が除去される。ウエットエッチングまたはドライエッチングを用いてもよい。
【００５１】
フォトリソグラフィ法を用い、下段部用支持基板６１の研削面上に、それぞれスルーホール電極６４ｎ、６４ｐと電気的に接続する裏面電極６９ｎ、６９ｐを形成する。たとえばＲＦスパッタにより堆積したＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ層をリフトオフでパターニングして裏面電極６９ｎ、６９ｐを形成する。裏面電極６９ｎ、６９ｐは、それぞれＬＥＤ３１ａ、３１ｂのｎ側電極５８ｎ、ｐ側電極５８ｐと電気的に接続することになる。
【００５２】
更に、下段部用支持基板６１の裏面側から支持基板３２を分割し、チップ化する。本図には分割位置を矢印で示した。分割はブレードダイシング、レーザダイシング、ウエットエッチング、ドライエッチング等で行うことができる。
【００５３】
このようにして、ＬＥＤチップ３０が製造される。
【００５４】
なお、たとえば矩形状のＬＥＤ３１ａ、３１ｂは、平面視上、端部（縁部）同士が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って接するように配置される。
【００５５】
図５Ａ及び図５Ｂを参照し、ＬＥＤチップ３０について説明を加える。前述のように、ＬＥＤチップ３０は、支持基板３２と、支持基板３２上に行列状に配置されたＬＥＤ３１ａ、３１ｂを含んで構成される。
【００５６】
支持基板３２は、下段部用支持基板６１、支持基板接合層６７、及び、凸部６５ａを含んで構成される。下段部用支持基板６１及び凸部６５ａは、たとえばＳｉ、支持基板接合層６７は、たとえば融着接合が可能な、または拡散接合が可能な金属を含んで形成される。凸部６５ａは、下段部用支持基板６１表面上に、支持基板接合層６７によって接合されている。ＬＥＤ３１ａとＬＥＤ３１ｂは、行方向（Ｘ軸方向）及び列方向（Ｙ軸方向）に交互に、かつ、ＬＥＤ３１ａは相対的に低い位置（下段部用支持基板６１表面上）に、ＬＥＤ３１ｂは相対的に高い位置（凸部６５ａ上）に配置される。
【００５７】
支持基板３２（下段部用支持基板６１）裏面には、電極６９ｎ、６９ｐが形成される。裏面電極６９ｎ、６９ｐは、それぞれＬＥＤ３１ａ、３１ｂのｎ側電極５８ｎ、ｐ側電極５８ｐと電気的に接続する。各ＬＥＤ３１ａ、３１ｂは、独立に駆動可能である。
【００５８】
図５Ａに示すように、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂの高さ（支持基板３２表面からの高さ）は、たとえば１０μｍ〜２０μｍである。凸部６５ａの高さ（下段部用支持基板６１表面からの高さ）は、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂの高さよりも高い。具体的には、上段部用支持基板６５作製時に、たとえば５０μｍ〜１００μｍの高さに形成される凸部６５ａ（図３Ｄ参照）は、下段部用支持基板６１との接合、及び、上段部用支持基板６５の研削（図４Ａ及び図４Ｂ参照）を経て、２０μｍ〜５０μｍの高さとされる。
【００５９】
ＬＥＤ３１ａの高さより高く形成されることで、凸部６５ａは導光波遮断壁としての機能を備える。すなわち実施例によるＬＥＤチップ３０においては、相互に隣接するＬＥＤからの発光が遮断され、クロストークが防止される。また、凸部６５ａを５０μｍ以下の高さとすることで、ＬＥＤ３１ａからの発光とＬＥＤ３１ｂからの発光の間の輝度差を小さくすることができる。すなわち実施例によるＬＥＤチップ３０においては、輝度むらが抑制される。
【００６０】
更に、ＬＥＤチップ３０においては、たとえば平面視上、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂは矩形状に形成され、端部（縁部）同士がＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って接するように配置されている。これにより発光時、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂ間に暗部等が発生しない、均一な照明を実現可能である。なお、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂは端部（縁部）同士が重なるように配置されてもよい。
【００６１】
また、凸部６５ａがテーパ状に形成される結果（図３Ｄ参照）、製造されるＬＥＤチップ３０は、逆テーパ状の側面を備える凸部６５ａを有する。これによって、隣接するＬＥＤ３１ａ、３１ｂ間の距離を短くすることができる。図５Ａには、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂの側面も逆テーパ状に形成される例を示してある。この構成も、隣接するＬＥＤ３１ａ、３１ｂ間の距離を短くすることに寄与する。なお、凸部６５ａをテーパ状に形成する（図３Ｄ参照）ことは、下段部用支持基板６１と上段部用支持基板６５の接合時（図４Ａ参照）の貼り合わせ精度向上にも寄与する。
【００６２】
更に、高い位置精度でＬＥＤ３１ａ、３１ｂが配置されることも、クロストークの防止や、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂ間の暗部発生の防止等に寄与する。
【００６３】
実施例による方法によれば、高品質のＬＥＤチップ及び半導体発光装置を製造することができる。
【００６４】
なお、図５Ｂに示すように、凸部６５ａ及びＬＥＤ３１ｂの側面に反射金属層７２を形成してもよい。このとき、ＬＥＤ３１ｂの側面は、絶縁膜などによって保護されてから反射金属層７２が形成されていることが望ましい。反射金属層７２により、ＬＥＤチップ３０の光取り出し効率を向上させることが可能である。
【００６５】
図６を参照する。ＬＥＤチップ３０を、接合材（ＡｕＳｎ等）を用いて、実装基板３５上にダイボンディングする。ＬＥＤチップ３０の裏面電極６９ｎ、６９ｐは、実装基板３５の配線と電気的に接続される。その後、Ａｕワイヤを用いたワイヤボンディングにより、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂのｎ側電極５８ｎ、ｐ側電極５８ｐを実装基板３５の給電用パッドと電気的に接続する。電力が供給されることで、各ＬＥＤ３１ａ、３１ｂは独立に駆動される。
【００６６】
また、たとえば黄色発光する蛍光体の粉末を樹脂に混合して硬化し、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂを封止する蛍光体層７０を形成する。このようにして実施例による半導体発光装置が製造される。
【００６７】
蛍光体層７０は、Ｚ軸方向に少なくとも蛍光体一粒子層分の厚さを有し、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂの上面を覆っている。蛍光体層７０の層厚は、たとえば１０μｍ〜１００μｍの一様の厚さである。蛍光体層７０の層厚は、１０μｍ〜６０μｍでより好ましく、ＬＥＤ３１ａ及びＬＥＤ３１ａ上の蛍光体層７０の高さは、凸部６５ａ及びＬＥＤ３１ｂの高さよりも低いことがより好ましい。これにより、ＬＥＤ３１ａ上の蛍光体層７０からの発光が、ＬＥＤ３１ａ上の蛍光体層７０のＬＥＤ３１ｂ側の側面から、ＬＥＤ３１ｂ上の蛍光体層７０に直接入射する光を格段に減らすことができ、更にクロストークが抑制される。更に好ましくは、蛍光体層７０の層厚を１０μｍ〜３０μｍとする。蛍光体層においては、光が樹脂内を伝播することによりクロストークを生じる。そこでたとえば、１０μｍ〜２０μｍ程度の粒径幅をもつ蛍光体粒子を使用した場合、蛍光体層７０を一粒子分とほぼ同等の層厚とすることができる。蛍光体層７０の樹脂部分が少ないため、光の伝播が抑制され、したがって発光が隣接するＬＥＤに入射しないため、よりクロストークを生じにくくすることができる。なお、本明細書において、「一様」とは、蛍光体層７０の最も厚い部分と最も薄い部分の差が、最も厚い部分の２０％以下であることを意味する。ＬＥＤ３１ａ、３１ｂから発光される青色光は、蛍光体層７０を透過することで、白色光となって半導体発光装置から出射する。蛍光体層７０の厚さを一様とすることで、出射光の色むらを抑止することができる。
【００６８】
なお、ＬＥＤの発光波長と蛍光体の組み合わせは種々可能である。複数の種類の蛍光体（たとえば青色発光する蛍光体と黄色発光する蛍光体や、赤色発光する蛍光体、緑色発光する蛍光体、及び青色発光する蛍光体）を混合することもできる。また、互いに発光色の異なるＬＥＤを用いてＬＥＤチップや半導体発光装置を構成してもよい。
【００６９】
更に、封止剤としてガラスバインダを用い、蛍光体と混合した後、スプレー塗布することで蛍光体層７０を形成することもできる。
【００７０】
図７に、蛍光体層の他の例を示す。図６に示す蛍光体層７０は、各ＬＥＤ３１ａ、３１ｂで分離（段切れ）して板状に形成されるが、図７に示すように蛍光体層７１を、分離せずＬＥＤチップ３０上に連続的に、段差部に沿って形成してもよい。蛍光体の粉末と混合する材料や、形成方法により、蛍光体層の形状を制御することができる。
【００７１】
なお、図６に示すように蛍光体層７０を段切れ状に形成することで、蛍光体層における光の伝播を防ぐことができ、更にクロストークが防止される。蛍光体層７０を段切れ状に形成する場合、ＬＥＤ３１ａ及びＬＥＤ３１ａ上の蛍光体層７０の高さ≦凸部６５ａ及びＬＥＤ３１ｂの高さの関係が必要である。
【００７２】
実施例による方法で製造される半導体発光装置は、支持基板３２（下段部用支持基板６１）裏面に電極６９ｎ、６９ｐを備えるＬＥＤチップ３０を用いて構成される。このため、たとえば支持基板３２上部に配線を形成し、ワイヤボンディングで給電用パッドと電気的に接続する場合とは異なり、ワイヤがＬＥＤ３１ａの発光を遮ることによる照明品質の低下を防止することができる。
【００７３】
実施例によるＬＥＤチップ３０の製造方法においては、下段部用支持基板６１上にＬＥＤ３１ａが配置され、ＬＥＤ３１ａが配置されない位置に凸部６５ａが配置される。その後、凸部６５ａ上にＬＥＤ３１ｂが配置される。詳細には、下段部用支持基板６１上に複数のＬＥＤ３１ａが一括配置され、ＬＥＤ３１ａが配置されない位置に、複数の凸部６５ａが一括配置される。その後、複数の凸部６５ａの各々上に、ＬＥＤ３１ｂが一括配置される。
【００７４】
図３Ａ〜図４Ｇを参照して説明した例においては、下段部用支持基板６１上への複数のＬＥＤ３１ａの一括配置は、複数のＬＥＤ３１ａがある配置態様で配置されたサファイア基板５１ａを準備し、下段部用支持基板６１上に複数のＬＥＤ３１ａを接合し、下段部用支持基板６１に接合された複数のＬＥＤ３１ａと、サファイア基板５１ａとを分離することで行われる。
【００７５】
また、ＬＥＤ３１ａが配置されない位置への複数の凸部６５ａの一括配置は、複数の凸部６５ａが、複数のＬＥＤ３１ａの配置態様と相互に補完的な関係にある配置態様で配置された上段部用支持基板６５を準備し、下段部用支持基板６１上に複数の凸部６５ａを接合し、下段部用支持基板６１に接合された複数の凸部６５ａと、上段部用支持基板６５とを分離することで行われる。
【００７６】
更に、複数の凸部６５ａの各々上へのＬＥＤ３１ｂの一括配置は、複数のＬＥＤ３１ｂが複数の凸部６５ａの配置態様と等しい配置態様で配置されたサファイア基板５１ｂを準備し、複数の凸部６５ａの各々上にＬＥＤ３１ｂを接合し、複数の凸部６５ａの各々上に接合されたＬＥＤ３１ｂと、サファイア基板５１ｂとを分離することで行われる。
【００７７】
なお、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂそれぞれの形成段階（図２Ｅ及び図２Ｆ参照）で、隣接するＬＥＤ３１ａ、３１ｂは一方向に沿って等間隔に、またＬＥＤ３１ａ、３１ｂは全体としてたとえば市松模様状に形成される。更に、凸部６５ａは、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂの配置態様に対応し、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂの配置間隔と等しい間隔で、全体としてはたとえば市松模様状に形成される（図３Ｄ参照）。
【００７８】
実施例によるＬＥＤチップ３０の製造方法によれば、支持基板上にＬＥＤ３１ａ、３１ｂを配置する際の工数及び位置ずれが低減される。また、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂを狭い間隔、高い位置精度で配置することができる。狭い間隔でＬＥＤ３１ａ、３１ｂを配置する場合でも、隣接するＬＥＤ３１ａ、３１ｂの接触が防止される。実装時（図６参照）には、ＬＥＤチップ３０を実装基板３５に接合すればよく、簡易であるとともに位置ずれが防止される。
【００７９】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されない。
【００８０】
たとえば実施例においては、複数のＬＥＤ３１ａが配置される高さ、及び、複数のＬＥＤ３１ｂが配置される高さがそれぞれ等しいＬＥＤチップ３０を形成した。すなわちＬＥＤチップ３０においては、複数のＬＥＤ３１ａ、３１ｂは、異なる２つの高さに配置されるが、複数のＬＥＤ３１ａ、３１ｂを、相互に異なる３つ以上の高さに配置してもよい。
【００８１】
また、実施例においては、凸部６５ａを５０μｍ以下の高さとすることで、ＬＥＤ３１ａからの発光とＬＥＤ３１ｂからの発光の間の輝度差を小さくし、ＬＥＤチップ３０の輝度むらを抑制した。これは、ＬＥＤ３１ａとＬＥＤ３１ｂが同構造、同出力の半導体発光素子であるためである。たとえば相対的に低い位置に配置されるＬＥＤ３１ａの出力が、相対的に高い位置に配置されるＬＥＤ３１ｂの出力より大きい場合は、凸部６５ａの高さを５０μｍより高くしてもよい。
【００８２】
更に、下段部用支持基板６１にスルーホール電極を形成せず、下段部用支持基板６１と凸部６５ａの間の支持基板接合層６７や接合層６２ｎ、６２ｐを電極（配線）に利用することもできる。支持基板接合層６７の存在は、電極（配線）バリエーションの増加、及び、最適な配線の設置に寄与する。
【００８３】
また、実施例においては各ＬＥＤ３１ａ、３１ｂについてスルーホール電極６４ｎ、６４ｐを用い、支持基板３２の裏面に電極６９ｎ、６９ｐを備える構成を採用したが、たとえばｎ側電極をＬＥＤ３１ａ、３１ｂの共通電極としてもよい。
【００８４】
更に、実施例においては、ＲＩＥで素子間の半導体層５７を除去し、ＬＥＤ３１ａ、３１ｂを市松模様状に１素子おきに形成したが、たとえばＬＥＤ３１ａ、３１ｂを密に形成して個片化し、市松模様型に素子を吸着する基板に吸着させ、支持基板上に貼り合わせる工程を経ることによって、同様の構成のＬＥＤチップを製造することができる。こうすることで、半導体層５７の全面を有効活用することができる。
【００８５】
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
たとえば車両用灯具や一般照明用光源として利用することができる。一例として、自動車の配光可変型前照灯(adaptive driving beam; ADB)用光源として好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
３０  ＬＥＤチップ
３１ａ、３１ｂ  ＬＥＤ
３２  支持基板
３５  実装基板
５１ａ、５１ｂ  サファイア基板
５２  ＧａＮバッファ層
５３  アンドープＧａＮ層
５４  ｎ型ＧａＮ層
５５  発光層
５６  ｐ型ＧａＮ層
５７  半導体層
５８ｎ  ｎ側電極
５８ｐ  ｐ側電極
５９  ＳｉＯ２膜
５９ｎ、５９ｐ  開口部
６０ｎ、６０ｐ  接合層
６１  下段部用支持基板
６２ｎ、６２ｐ、６３  接合層
６４ｎ、６４ｐ  スルーホール電極
６５  上段部用支持基板
６５ａ  凸部
６６  接合層
６７  支持基板接合層
６８  ＳｉＯ２膜
６９ｎ、６９ｐ  裏面電極
７０、７１  蛍光体層
７２  反射金属層
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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