(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板と、前記透光性基板の一方の面上に積層して発光する化合物半導体と、前記透光性基板の他方の面上に設けられて前記化合物半導体の発光によって励起され、励起波長と異なる波長の光を放射する波長変換物質と前記化合物半導体または波長変換物質の発光の一部を吸収する光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層とを備え、前記透光性基板の他方の面側の周端部を除去して第１の切削部を形成し、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を前記第１の切削部に設けたことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記化合物半導体の周端部及び前記透光性基板の一方の面側の周端部を除去して第２の切削部を形成し前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を前記第２の切削部に設けたことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記波長変換物質は蛍光体からなり、前記光吸収体は顔料または染料からなることを特徴とする請求項１または２記載の発光素子。
【請求項４】
前記透光性基板の一方の面上に発光する化合物半導体を積層してウェハーを形成し、さらに前記透光性基板の他方の面側の周端部を除去して第１の切削部を成し、前記透光性基板の他方の面上と前記第１の切削部とに、前記化合物半導体の発光によって励起され、励起波長と異なる波長の光を放射する波長変換物質と、前記化合物半導体または波長変換物質の発光の一部を吸収する光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成した後、前記ウェハーを個々の素子に分割することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項５】
個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記化合物半導体及び前記透光性基板の一方の面側の周端部にメサエッチを施して第２の切削部を成し、前記透光性基板の他方の面上に前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成して、個々の素子に分割後、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む絶縁性の樹脂を前記第２の切削部に設けることにより素子と実装基板との接着剤として用い、前記化合物半導体の層を前記実装基板側に配置したフェイスダウン状態で実装することを特徴とする請求項４記載の発光素子の製造方法。
【請求項６】
個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記透光性基板の他方の面上に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を分散させた樹脂を塗布し、スペーサを用いて前記樹脂が一定の厚みになるように制御しつつ、スキージで余分な前記樹脂を除去することによって、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成して、硬化させることを特徴とする請求項４記載の発光素子の製造方法。
【請求項７】
個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記透光性基板の他方の面上に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂で形成された樹脂シートを貼りつけることによって、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成することを特徴とする請求項４記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
個々の素子に切断する前の前記ウェハーを基材とし、前記透光性基板の他方の面上に前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層を印刷によって形成することを特徴とする請求項４記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
透明樹脂で形成した樹脂シートを基材とし、前記樹脂シート上に波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層を印刷により形成した後、前記透光性基板の他方の面上に前記樹脂シートを貼りつけることを特徴とする請求項７記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記印刷はスクリーン印刷の手法を用い、マスクを用いて前記透光性基板の他方の面上の必要箇所に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を塗布し、余分な量の前記樹脂はスキージで除去することによって、必要箇所に必要量の樹脂層を形成したことを特徴とする請求項８記載の発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記印刷はスクリーン印刷の手法を用い、マスクを用いて前記樹脂シート上の必要箇所に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を塗布し、余分な量の前記樹脂はスキージで除去することによって、必要箇所に必要量の樹脂層を形成したことを特徴とする請求項９記載の発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記印刷はインクジェット印刷のドット式印刷の手法を用い、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を、ノズルを用いて前記透光性基板の他方の面上の必要箇所に適量滴下することにより樹脂層を形成したことを特徴とする請求項８記載の発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記印刷はインクジェット印刷のドット式印刷の手法を用い、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を、ノズルを用いて前記樹脂シート上の必要箇所に適量滴下することにより樹脂層を形成したことを特徴とする請求項９記載の発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記印刷は多色印刷の手法を用いることにより、前記透光性基板の他方の面上の各場所毎に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び前記樹脂層内に分散させた前記波長変換物質、光吸収体の種類、濃度に変化を持たせたことを特徴とする請求項１０または１２記載の発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記印刷は多色印刷の手法を用いることにより、前記樹脂シート上の各場所毎に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び前記樹脂層内に分散させた前記波長変換物質、光吸収体の種類、濃度に変化を持たせたことを特徴とする請求項１１または１３記載の発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記印刷はフォトルミネッセンスの手法を用いることにより、前記ウェハーの微小領域毎の発光強度を分光検出し、これをコンピュータにより解析した結果に基づいて、素子毎の色むらや光量むらが最小になるように、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び波長変換物質、光吸収体の種類、量、濃度を制御しつつ、印刷の手法により前記透光性基板の他方の面上に前記樹脂層を形成したことを特徴とする請求項８記載の発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記印刷はフォトルミネッセンスの手法を用いることにより、前記ウェハーの微小領域毎の発光強度を分光検出し、これをコンピュータにより解析した結果に基づいて、素子毎の色むらや光量むらが最小になるように、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び波長変換物質、光吸収体の種類、量、濃度を制御しつつ、印刷の手法により前記透光性基板の他方の面上に貼りつける樹脂シート上に前記樹脂層を形成したことを特徴とする請求項９記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化ガリウム系化合物半導体による青色光、あるいは紫外線を放射するＬＥＤチップが開発された。このＬＥＤチップを、種々の蛍光体とを組合わせることにより、白色を含め、チップの発光色とは異なる色合いの光を出すＬＥＤ発光装置の開発が試みられている。小型、軽量、省電力といった長所があり、現在、表示用光源、小型電球の代替、あるいは液晶パネル用光源等として広く用いられている。
【０００３】
上記のＬＥＤにおける蛍光体部の形成方法としては、発光素子載置部に、蛍光体を含む樹脂を充填する方法が一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術では、１個１個のＬＥＤ載置部に、蛍光体を含む少量の樹脂を滴下充填し、硬化させているので、工程が煩雑で時間を要するという問題があった。また、樹脂滴下量を制御することが困難であり、さらに、樹脂が硬化する時間内に、樹脂よりも比重の大きい蛍光体が沈下する傾向がみられるが、その沈下度合いにも差異が生じやすく、結果的に、発光部ごとの色ばらつきや光量ばらつきが大きいという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡略化された工程にて蛍光体部を製造することによって量産化を図り、製造コストを低減するとともに、蛍光体部の品質を均一化することによって、発光部ごと、製品ごとの色ばらつき、光量ばらつきが低減された発光素子及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、透光性基板と、前記透光性基板の一方の面上に積層して発光する化合物半導体と、前記透光性基板の他方の面上に設けられて前記化合物半導体の発光によって励起され、励起波長と異なる波長の光を放射する波長変換物質と前記化合物半導体または波長変換物質の発光の一部を吸収する光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層とを備え、前記透光性基板の他方の面側の周端部を除去して第１の切削部を形成し、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を前記第１の切削部に設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記化合物半導体の周端部及び前記透光性基板の一方の面側の周端部を除去して第２の切削部を形成し前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を前記第２の切削部に設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記波長変換物質は蛍光体からなり、前記光吸収体は顔料または染料からなることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、前記透光性基板の一方の面上に発光する化合物半導体を積層してウェハーを形成し、さらに前記透光性基板の他方の面側の周端部を除去して第１の切削部を成し、前記透光性基板の他方の面上と前記第１の切削部とに、前記化合物半導体の発光によって励起され、励起波長と異なる波長の光を放射する波長変換物質と、前記化合物半導体または波長変換物質の発光の一部を吸収する光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成した後、前記ウェハーを個々の素子に分割することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４において、個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記化合物半導体及び前記透光性基板の一方の面側の周端部にメサエッチを施して第２の切削部を成し、前記透光性基板の他方の面上に前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成して、個々の素子に分割後、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む絶縁性の樹脂を前記第２の切削部に設けることにより素子と実装基板との接着剤として用い、前記化合物半導体の層を前記実装基板側に配置したフェイスダウン状態で実装することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項４の発明において、個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記透光性基板の他方の面上に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を分散させた樹脂を塗布し、スペーサを用いて前記樹脂が一定の厚みになるように制御しつつ、スキージで余分な前記樹脂を除去することによって、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成して、硬化させることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項４の発明において、個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記透光性基板の他方の面上に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂で形成された樹脂シートを貼りつけることによって、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項４の発明において、個々の素子に切断する前の前記ウェハーを基材とし、前記透光性基板の他方の面上に前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層を印刷によって形成することを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項７の発明において、透明樹脂で形成した樹脂シートを基材とし、前記樹脂シート上に波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層を印刷により形成した後、前記透光性基板の他方の面上に前記樹脂シートを貼りつけることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項８の発明において、前記印刷はスクリーン印刷の手法を用い、マスクを用いて前記透光性基板の他方の面上の必要箇所に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を塗布し、余分な量の前記樹脂はスキージで除去することによって、必要箇所に必要量の樹脂層を形成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項９の発明において、前記印刷はスクリーン印刷の手法を用い、マスクを用いて前記樹脂シート上の必要箇所に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を塗布し、余分な量の前記樹脂はスキージで除去することによって、必要箇所に必要量の樹脂層を形成したことを特徴とする。
【００１７】
請求項１２の発明は、請求項８の発明において、前記印刷はインクジェット印刷のドット式印刷の手法を用い、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を、ノズルを用いて前記透光性基板の他方の面上の必要箇所に適量滴下することにより樹脂層を形成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項１３の発明は、請求項９の発明において、前記印刷はインクジェット印刷のドット式印刷の手法を用い、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を、ノズルを用いて前記樹脂シート上の必要箇所に適量滴下することにより樹脂層を形成したことを特徴とする。
【００１９】
請求項１４の発明は、請求項１０または１２の発明において、前記印刷は多色印刷の手法を用いることにより、前記透光性基板の他方の面上の各場所毎に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び前記樹脂層内に分散させた前記波長変換物質、光吸収体の種類、濃度に変化を持たせたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１５の発明は、請求項１１または１３の発明において、前記印刷は多色印刷の手法を用いることにより、前記樹脂シート上の各場所毎に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び前記樹脂層内に分散させた前記波長変換物質、光吸収体の種類、濃度に変化を持たせたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１６の発明は、請求項８の発明において、前記印刷はフォトルミネッセンスの手法を用いることにより、前記ウェハーの微小領域毎の発光強度を分光検出し、これをコンピュータにより解析した結果に基づいて、素子毎の色むらや光量むらが最小になるように、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び波長変換物質、光吸収体の種類、量、濃度を制御しつつ、印刷の手法により前記透光性基板の他方の面上に前記樹脂層を形成したことを特徴とする。
【００２２】
請求項１７の発明は、請求項９の発明において、前記印刷はフォトルミネッセンスの手法を用いることにより、前記ウェハーの微小領域毎の発光強度を分光検出し、これをコンピュータにより解析した結果に基づいて、素子毎の色むらや光量むらが最小になるように、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び波長変換物質、光吸収体の種類、量、濃度を制御しつつ、印刷の手法により前記透光性基板の他方の面上に貼りつける樹脂シート上に前記樹脂層を形成したことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（参考例１）
図１は、本参考例の構成を示す。透光性基板１００は、例えばサファイアまたは炭化珪素である。この一方の面に、窒化ガリウム、窒化ガリウム・インジウムなどによる化合物半導体層が積層されており、面上にｎ型半導体層１０１とｐ型半導体層１０２のｐｎ接合が設けられており、その接合部が発光層１０３となった発光ダイオードが形成されている。図１では、ｐ型半導体層１０２がｎ型半導体層１０１までエッチングされており、露出したｎ型半導体層１０１にｎ側電極１０５が形成されている。ｐ側電極１０４はｐ型半導体層１０２上に形成されている。透光性基板１００の他方の面（発光ダイオードが形成されたのとは反対側の面）には、波長変換物質である蛍光体２００を分散した樹脂２０１が塗布、結着されている。この蛍光体２００は、当該発光ダイオードから発せられる光を吸収して、その補色の光を放出するような蛍光体である。この目的の為にはＹＡＧ蛍光体などを用いることができる。この構造によれば、発光ダイオードからの直接光と、蛍光体２００によって変換された光が混合することによって、白色光を得ることができる。この素子は、電極側が、配線基板に直接接続されるフリップチップ方式によって実装される。
【００２５】
波長変換物質の例として、第一に、発光ダイオードの発光色の補色に発光する蛍光体２００をあげた。しかしながら、他の発光色の蛍光体を用いれば、白以外の混合色を得ることができる。装飾用の光源を得ることが目的の場合などには、このような形態も考えられる。
【００２６】
更に、蛍光体２００の代わりに、光吸収体である顔料を用いることも考えられる。顔料を用いることによって、特定の波長を吸収し、これによって、中間色を得ることができる。色調を微妙に調整したり、装飾用の光源を得ることが目的の場合などには、このような形態も考えられる。
【００２７】
また、黒色の顔料を用いれば、出力を下げることができる。素子毎の出力のバラツキを平均化しようとする場合に、明るいものの出力を落とす方法として考えられる。また、この方法によって、消灯中の素子が黒く見えるようにし、表示板などに用いる場合のコントラストを高める手法としても用いることができる。
【００２８】
更に、蛍光体２００と樹脂２０１からなる層の上面に凹凸を設けておけば、全反射による光取りだし効率の低下を防ぐことができる。この凹凸は、結着樹脂がそのような形に成形されていてもよいし、何らかの粒体が混入されていてもよい。
【００２９】
（参考例２）
図２は、本参考例の構成を示し、参考例１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。参考例１においては、蛍光体２００を樹脂２０１に分散させたが、ここではガラス２０２に分散させている。ガラス２０２は樹脂に比べて、耐候性が高く、発光ダイオードから放射される光などによって変色することが極めて少ない。また、比較的高温で形成されるので、高い温度にも変質しにくい。従って、この発光素子は、大きな電流を流し、大量の光と熱を放出するような使用に耐える。従って、素子当たりの光出力の大きな照明装置を得ることができる。
【００３０】
（参考例３）
図３は、本参考例の構成を示し、参考例１と同様の構成において、透光性基板１００の他方の面（発光ダイオードが形成されたのとは反対側の面）を非鏡面として細かい凹凸が設けられているものである。なお、参考例１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。この透光性基板１００の表面の凹凸によって、２つの効果が得られる。１つは、透光性基板１００側から透過してきた光が、全反射されずに外部へ放出される確率が増すことである。これによって、発光ダイオードから外部へ放射される光の量が増し、発光効率が高くなる。もう１つは、波長変換物質である蛍光体２００を固定している樹脂２０１の接着表面積が増すので、より強固な接着が得られることである。
【００３１】
また、このような構造は、透光性基板１００の一方の面上に発光する化合物半導体を積層したウェハー状態での加工製造が容易になる。ウェハーは通常、透光性基板１００の一方の面に、ｎ型半導体層１０１、ｐ型半導体層１０２、発光層１０３、ｐ側電極１０４、ｎ側電極１０５からなる発光ダイオードを設けた後、最終工程でラッピング（研磨）によって薄くされる。通常この工程では、面の凹凸をなくすように、粗い研磨剤から細かい研磨剤に段階的に変えて研磨していく。本参考例では、比較的粗い研磨状態でラッピングを終了することによって、細かい凹凸を得ることができる。この後に、透光性基板１００の他方の面には、波長変換物質である蛍光体２００を分散した樹脂２０１が塗布、結着される。なお、蛍光体２００の代わりに、光吸収体である顔料、染料を用いてもよく、さらに樹脂２０１の代わりに、参考例２と同様にガラス２０２としてもよい。
【００３２】
（参考例４）
図４は、本参考例の構成を示し、参考例１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。波長変換物質である蛍光体２００を設けた透光性基板１００の他方の面（発光ダイオードが形成されたのとは反対側の面）に、蛍光体２００の粒径よりも十分大きな凹部１００ａを設ける。この凹部１００ａの形状は図４のような逆三角形の溝に限定するものではなく、どのような形状でも同様の効果が得られる。この凹部１００ａに蛍光体２００を凹部１００ａの上部に達するまで入れ、透光性の樹脂の板２０３を接着して蓋とする。これによって、２つの効果が得られる。１つは、凹部１００ａの形状によって、封入される蛍光体２００の量と配置が限定されることである。これによって、素子毎のバラツキが無く、蛍光体２００を配置することが可能である。もう１つは、結着用の樹脂を用いることなく蛍光体２００を素子上に配置していることである。一般に、結着用樹脂は光化学反応によって着色していく。この結果、発光ダイオードの見かけの出力が時間とともに低下していく。しかしながら、本構造では、素子直近には、樹脂を用いないので、このような劣化を押さえることができる。
【００３３】
図４では、素子の全域に渡って、同じ形状の凹部１００ａが描かれているが、形状を意図的に変化させることも考えられる。一般に発光素子によって、周辺部と中央部の発光量が異なる。また、電極の影響によっても発光の分布が変化する。これらの発光状態に合わせて、最終的に最も好適な光が放射されるように、凹部１００ａの形状分布を設計しておくことが考えられる。
【００３４】
また、このような構造は、透光性基板１００の一方の面上に発光する化合物半導体を積層したウェハー状態での加工製造が容易になる。ウェハーは通常、透光性基板１００の一方の面に、ｎ型半導体層１０１、ｐ型半導体層１０２、発光層１０３、ｐ側電極１０４、ｎ側電極１０５からなる発光ダイオードを設けた後、個々の発光素子にするために切断される。この切断方法の中で、一般的な方法は、予めダイシングソーで溝を設け、しかるのちに、全面に力をかけて割るというものである。この、割り溝を設けるときに、厚めのダイシングブレードを用い、溝を設け、そこに蛍光体２００を充填する。ダイシングの後、エッチングを施すことによって、溝の形状を変化させることも可能である。溝は、ダイシングブレード以外のワイヤーソーやエッチング、レーザー加工などでも設けることができる。
【００３５】
（参考例５）
前記参考例４において、波長変換物質である蛍光体２００を結着手段を用いて充填し、透光性の樹脂の板２０３などの蓋を用いない構造も考えられる。この場合は、参考例２で述べた、ガラス２０２などの耐候性のある結着剤を用いる。これによって、参考例４で述べた蛍光体２００の量と配置を制御するという効果を得ることができ、且つ参考例３と略同様の構成となる。
【００３６】
また、このような構造は、透光性基板１００の一方の面上に発光する化合物半導体を積層したウェハー状態での加工製造が容易になる。ウェハーは通常、透光性基板１００の一方の面に、ｎ型半導体層１０１、ｐ型半導体層１０２、発光層１０３、ｐ側電極１０４、ｎ側電極１０５からなる発光ダイオードを設けた後、個々の発光素子にするために切断される。この切断方法の中で、一般的な方法は、予めダイシングソーで溝を設け、しかるのちに、全面に力をかけて割るというものである。この割り溝を設けるときに、厚めのダイシングブレードを用い、溝を設け、そこに蛍光体２００とガラス２０２などの結着剤とを充填する。ダイシングの後、エッチングを施すことによって、溝の形状を変化させることも可能である。溝は、ダイシングブレード以外のワイヤーソーやエッチング、レーザー加工などでも設けることができる。
【００３７】
（実施形態１）
図５は、本実施形態の構成を示し、参考例１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。波長変換物質である蛍光体２００を設けた透光性基板１００の他方の面（発光ダイオードが形成されたのとは反対側の面）の周端部を除去した切削部３００ａ，３００ｂを形成し、その切削部３００ａ，３００ｂにも蛍光体２００、樹脂２０１が充填されている。このとき、透光性基板１００の他方の面に形成した発光ダイオードから放出される光は、透光性基板１００の上面からだけ放出されるのではなく、側面からも多く放射される。均質な光を得る為には、この側面から放射される光をも出来るだけ沢山、蛍光体２００に導き入れる必要がある。
【００３８】
本実施形態はその為の方策である。図５の右側の切削部３００ａは側面を傾斜させて形成し、左側の切削部３００ｂは側面を上面に対して垂直に形成している。この切削部３００ａ，３００ｂの形状には色々なものが考えられ、何ら限定の必要はない。また、切削部３００ａ，３００ｂと表現しているが、実際に製作する手段は切削のほか、エッチングなども考えられ、方法について限定するものでもない。
【００３９】
また、このような構造は、透光性基板１００の一方の面上に発光する化合物半導体を積層したウェハー状態での加工製造が容易になる。ウェハーは通常、透光性基板１００の一方の面に、ｎ型半導体層１０１、ｐ型半導体層１０２、発光層１０３、ｐ側電極１０４、ｎ側電極１０５からなる発光ダイオードを設けた後、個々の発光素子にするために切断される。この切断方法の中で、一般的な方法は、予めダイシングソーで溝を設け、しかるのちに、全面に力をかけて割るというものである。この割り溝を設けるときに、厚めのダイシングブレードを用い、第一の溝を設け、そこに蛍光体２００、樹脂２０１を充填しその中央に薄いダイシングブレードで第二の溝を設け、その溝は、第一の溝よりも深いところに達しているようにする。その後に力をかけて割ることによって本実施形態の構造ができる。第一のダイシングの後、エッチングを施すことによって、溝の形状を変化させることも可能である。溝は、ダイシングブレード以外のワイヤーソーやエッチング、レーザー加工などでも設けることができる。
【００４０】
（実施形態２）
図６は、本実施形態の構成を示し、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。発光ダイオードの発光層１０３で発生した光は、ｎ型半導体層１０１側およびｐ型半導体層１０２側へ放出されるが、ｎ型半導体層１０１とｐ型半導体層１０２との間を反射しながら、横方向へ伝播するものがかなりの割合で存在する。この光を蛍光体２００に取りこむための構造が本実施形態の構造である。
【００４１】
図６は透光性基板１００の一方の面の周端部、及びｎ型半導体層１０１、ｐ型半導体層１０２、発光層１０３、ｐ側電極１０４、ｎ側電極１０５からなる発光ダイオードの周端部を除去した切削部３０１ａ，３０１ｂを設けたもので、実施形態１の図５に切削部３０１ａ，３０１ｂを付加したものであるが、参考例１の図１に切削部３０１ａ，３０１ｂを付加した構造でも効果がある。
【００４２】
図６において、右側の切削部３０１ａは、メサエッチのみで溝を作製した場合である。このメサエッチはＲＩＥなどで、ｎ型半導体層１０１を露出させることと、端面での漏れ電流を防止するために行われる。このエッチングを素子の周辺部に幅を通常よりも広めに、深めに行う。その部分に蛍光体２００を分散した樹脂２０１を充填する。
【００４３】
左側の切削部３０１ｂは、メサエッチのほかに、ダイシングブレードなどで、透光性基板１００も切削したものである。また、実施形態１と同様にこの溝を２重にして、割り溝とすることも可能である。
【００４４】
（参考例６）
図７は、本参考例の構成を示し、蛍光体２００、樹脂２０１を含む層において透光性基板１００に対向する面の反対側の面に反射膜（光反射機能を有する薄膜）を備えたもので、参考例１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。実施形態１，２、参考例１〜５においては発光素子をフェイスダウンで実装することを前提としていたが、本参考例では、フェイスアップでの実装を前提としている。フェイスアップとは、反射膜３１０面をダイボンディングし、ｐ側電極１０４およびｎ側電極１０５をワイヤボンディングによって配線基板に電気的に接続するものである。この場合、反射膜３１０面が配線基板側になる。反射膜３１０がない場合、配線基板又はダイボンド剤によって光が吸収される。これを避ける為に反射膜３１０を設けている。この反射膜３１０は、金属薄膜でも、多層膜でもよい。
【００４５】
また、このような構造を製造するには、透光性基板１００の一方の面に、ｎ型半導体層１０１、ｐ型半導体層１０２、発光層１０３、ｐ側電極１０４、ｎ側電極１０５からなる発光ダイオードを設けたウェハー状態で反射膜３１０を形成しておき、その後に切断するという方法が考えられる。このようにすれば、簡便に均一な反射膜３１０の形成が可能である。
【００４６】
（参考例７）
図８は、本参考例の構成を示し、参考例１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。透光性基板１００の一方の面に形成した、ｎ型半導体層１０１、ｐ型半導体層１０２、発光層１０３、ｐ側電極１０４、ｎ側電極１０５からなる発光ダイオードは紫外線を放射するもので、波長変換物質には、青色、緑色、赤色を各々放射する蛍光体２００ａ，２００ｂ，２００ｃを積層して用いる。これらの光の混合によって、白色光が得られる。各色の蛍光体２００ａ，２００ｂ，２００ｃの各層の厚みを変えることによって色調を変化させることができる。
【００４７】
ここで用いる蛍光体２００は、用途によって最適なものが選ばれ、中間色を出す為または、光の強さを調節する為に、一部または全部の層が顔料や染料を含む場合も考えられる。
【００４８】
また、このような構造を製造するには、蛍光体２００ａ，２００ｂ，２００ｃを各々分散させた樹脂シートを形成し、透光性基板１００の一方の面に、ｎ型半導体層１０１、ｐ型半導体層１０２、発光層１０３、ｐ側電極１０４、ｎ側電極１０５からなる発光ダイオードを設けたウェハー状態において、透光性基板の他方の面に蛍光体２００ａ，２００ｂ，２００ｃを各々分散させた樹脂シートを積層して貼りつけた後、個々の素子に分割する。
【００４９】
（参考例８）
図９は、本参考例の構成を示し、参考例７と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。本参考例の構成は参考例７と略同様であるが、透光性基板１００の屈折率は、周囲に存在する封止物質または大気の屈折率、蛍光体２００ａ，２００ｂ，２００ｃの各層の屈折率よりも大きく、蛍光体２００ａ，２００ｂ，２００ｃの各層の屈折率は、互いに異なって、透光性基板１００の屈折率よりは小さく、周囲に存在する封止物質または大気の屈折率よりは大きく、透光性基板１００から遠い層ほど低下する。これによって、全反射されずに表面から放出される光の量が増える。本来は、発光層１０３から蛍光体２００ａの層に全反射角で入射し、外部に出ることができない光Ａも、光路が順に屈折によって曲げられ、やがて蛍光体２００ｃの層の端面から放射される。蛍光体２００ｃの層の最上面が参考例１の最後で述べたような粗面になっておれば、さらに効果があり、散乱光Ｂとして外部に取り出すことも可能である。
【００５０】
（参考例９）
図１０は、参考例１の構造を有する発光素子の製造方法を示したもので、参考例１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。透光性基板１００の一方の面に発光層１０３を形成したウェハーの他方の面にスピンコーターを用いて波長変換物質である蛍光体２００を分散させた樹脂２０１を塗布し、熱処理などで硬化させる。この結着剤は樹脂２０１でなくても、ガラスなどでもよい。次にこれをＳ面で切断して、個々の発光素子とする。このように樹脂２０１を塗布するのは、発光層１０３の形成前でもよいし、電極１０４，１０５まで製作した最終段階でも良い。つまり、工程のいずれの段階でもよい。
【００５１】
（実施形態３）
参考例９では、スピンコータを用いる例を述べたが、スキージ等で余分な樹脂２０１を除去しつつ、塗布する方法が考えられる。この際、スペーサーを用いることによって、厚みを一定にする。スペーサーは、一定の高さのものを予めウェハーに固着させる方法と、図１１のように、直径の決まったガラスビーズ２０５を用いる方法が考えられる。この場合、スキージ等で余分な樹脂２０１を除去しつつ塗布するよりも、平面を有する押さえ手段２０４で樹脂２０１の層を上面から押さえ、硬化後押さえ手段２０４から離型するという方法が考えられる。
【００５２】
（実施形態４）
本実施形態は、図１０において、発光体２００と樹脂２０１との部分が予め作られた樹脂シートからなり、樹脂シートを予め形成することによって、均一な層を製作することができる。樹脂シートに凹凸を設けたり、波長変換物質の分布や量を制御する場合、樹脂シートを別途製作すれば、製作も容易である。また、用途に合わせて複数の種類の樹脂シートを作り置きして、必要に応じて接着して組立てて、製造工程を続行していくことも可能である。
【００５３】
（実施形態５）
本実施形態は、透光性基板１００の一方の面にｎ型半導体層１０１、ｐ型半導体層１０２、発光層１０３、ｐ側電極１０４、ｎ側電極１０５からなる発光ダイオードを形成し、個々の素子に切断する前のウェハーを基材とし、ウェハーの他方の面に波長変換物質または光吸収体のうち少なくとも一方を含む樹脂層を印刷によって形成するものである。平版、孔版、凸版、凹版、吹き付けなどのいずれの方法においても、波長変換物質をウェハー上又は、ウェハーに貼ることを目的とした樹脂板に配置することができ、予め、版を作ることによって、波長変換物質の配置を細かく制御できるのが特長である。
【００５４】
発光ダイオードは、電極１０４，１０５の配置や発光素子の切断のされ方、発光素子の大きさなどに関係して、光の放出が均一ではない。従って、波長変換物質を配置する場合、この光の放出特性に合わせた配置をするのが効果的である。例えば、光が多く放出される部分に黒色顔料を配置することによって、発光素子の表面からでる光の強さ分布を均質化することも可能である。あるいは、均一な白色を得る為に、もともとの青色光の強い部分には、多めの黄色変換物質を配置するということが求められる。
【００５５】
本実施形態では、ウェハー上に、パターン化された波長変換物質が配置される。このパターンは版によって制御され、例えばこのパターンを孔版の開孔率とすると開孔率の高い領域では、単位面積当たりの波長変換物質の濃度が高くなり、低い領域では低くなる。即ち、波長変換物質の量を、結着剤に対する量や、厚みではなくて、平面状のパターンの面積当たりに占める割合によって制御しているのである。
【００５６】
（実施形態６）
実施形態５では、同一組成、同一濃度の波長変換物質分散樹脂などを、平版、孔版、凸版、凹版、吹き付けなどのいずれか方法においてウェハー上に配置することを述べた。本実施形態は、更に、多色刷りの技術を用いて、異なる組成または濃度の波長変換物質分散樹脂などをそれぞれの異なったパターンで配置する方法である。光の強さと、光の色を同時に均質化するばあいなどに、蛍光体と顔料などを同時に一定の割合で配置する必要があるが、この方法ではそれが可能である。青の光を黄色に変換する蛍光体を用いて、白色を得る場合に、青の波長が微妙に異なることによって、白色の色味が微妙に異なる。これを均一化するためには、黄色の蛍光体で発光ピーク波長の異なるものを複数使ったり、顔料を用いることが考えられる。これらを所望の割合で簡便に配置するには、多色刷りの技術を用いた印刷的手法を用いるのが簡便である。
【００５７】
（実施形態７）
実施形態６でも述べたように、青の光を黄色に変換する蛍光体を用いて、白色を得る場合に、青の波長が微妙に異なることによって、白色の色味が微妙に異なる。これを均一化するためには、黄色の蛍光体で発光ピーク波長の異なるものを複数使ったり、顔料を用いることが考えられる。この青の波長や強さのばらつきは、同一ウェハー内で生じる。従って、これらを補正するには、一定の版を設けて行うよりも、ウェハー１枚１枚について個別に行った方がより効果的である。
【００５８】
図１２にその概要を示す。予め、コンピュータ４０２と、光検知機４０１と分光器４００とを用いて、分光器４００からレーザー光４０４をレンズ４０３を介してウェハー１１０に当てる、すなわちフォトルミネッセンスを用いて、ウェハー１１０内の発光波長と強度のバラツキをマッピングする（図１２（ａ））。そして、マッピングしたデータから、最適な蛍光体塗布のパターンを計算し、このパターンに従って、インクジェット式印刷システム４０５によって、蛍光体分散樹脂２１０をウェハー１１０に吹き付けていく、あるいは、樹脂シート上に吹き付けて、このシートをウェハー１１０に貼りつけることによって色のばらつきを補正することができる（図１２（ｂ））。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、透光性基板と、前記透光性基板の一方の面上に積層して発光する化合物半導体と、前記透光性基板の他方の面上に設けられて前記化合物半導体の発光によって励起され、励起波長と異なる波長の光を放射する波長変換物質と前記化合物半導体または波長変換物質の発光の一部を吸収する光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層とを備え、前記透光性基板の他方の面側の周端部を除去して第１の切削部を形成し、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を前記第１の切削部に設けたので、波長変換物質、光吸収体を均一に、且つロット間でのバラツキを少なく形成することができるという効果がある。さらに、素子の横方向へ放射される光を波長変換物質、光吸収体に部分的にでも導くことが可能となり、光の利用効率がよくなり、また色味もよくなるという効果もある。
【００６０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記化合物半導体の周端部及び前記透光性基板の一方の面側の周端部を除去して第２の切削部を形成し前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を前記第２の切削部に設けたので、請求項１と同様の効果を奏し、更に素子の横方向の光の取り出し効率がよくなるという効果がある。
【００６１】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記波長変換物質は蛍光体からなり、前記光吸収体は顔料または染料からなるので、蛍光体、顔料、染料を用いて請求項１と同様の効果がある。
【００６２】
請求項４の発明は、前記透光性基板の一方の面上に発光する化合物半導体を積層してウェハーを形成し、さらに前記透光性基板の他方の面側の周端部を除去して第１の切削部を成し、前記透光性基板の他方の面上と前記第１の切削部とに、前記化合物半導体の発光によって励起され、励起波長と異なる波長の光を放射する波長変換物質と、前記化合物半導体または波長変換物質の発光の一部を吸収する光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成した後、前記ウェハーを個々の素子に分割するので、従来のように個々の素子毎に製作するのに比べて、均質な発光素子を一括して簡便に作ることが出来るという効果がある。さらに、素子の横方向へ放射される光を波長変換物質、光吸収体に部分的にでも導いて、光の利用効率がよく、色味もよい発光素子を作ることができるという効果もある。
【００６３】
請求項５の発明は、請求項４において、個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記化合物半導体及び前記透光性基板の一方の面側の周端部にメサエッチを施して第２の切削部を成し、前記透光性基板の他方の面上に前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成して、個々の素子に分割後、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む絶縁性の樹脂を前記第２の切削部に設けることにより素子と実装基板との接着剤として用い、前記化合物半導体の層を前記実装基板側に配置したフェイスダウン状態で実装するので、請求項４と同様の効果を奏し、更に素子の横方向の光の取り出し効率がよい発光素子を作ることができるという効果がある。
【００６４】
請求項６の発明は、請求項４の発明において、個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記透光性基板の他方の面上に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を分散させた樹脂を塗布し、スペーサを用いて前記樹脂が一定の厚みになるように制御しつつ、スキージで余分な前記樹脂を除去することによって、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成して、硬化させるので、均質な膜厚の層を有する発光素子を簡便に作ることができるという効果がある。
【００６５】
請求項７の発明は、請求項４の発明において、個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記透光性基板の他方の面上に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂で形成された樹脂シートを貼りつけることによって、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成するので、予めシートを作り、シートを作るのに最も適した処理方法で均質かつ良質のシートを大量に作っておけるという効果がある。
【００６６】
請求項８の発明は、請求項４の発明において、個々の素子に切断する前の前記ウェハーを基材とし、前記透光性基板の他方の面上に前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層を印刷によって形成するので、波長変換物質、光吸収体の分布を細かく制御し、なおかつ、再現性も高い発光素子を作ることができるという効果がある。この方法によれば、簡便に、同一条件のものを形成できることは当然であるが、なおかつ、濃度や量に差を設けることも容易であり、この結果、好ましい、色味や、配光などを得ることができるという効果がある。
【００６７】
請求項９の発明は、請求項７の発明において、透明樹脂で形成した樹脂シートを基材とし、前記樹脂シート上に波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層を印刷により形成した後、前記透光性基板の他方の面上に前記樹脂シートを貼りつけるので、予めシートを作り、シートを作るのに最も適した処理方法で、均質かつ良質のシートを大量に作っておくことができ、且つ波長変換物質、光吸収体の分布を細かく制御し、なおかつ、再現性も高い発光素子を作ることができるという効果がある。この方法によれば、簡便に、同一条件のものを形成できることは当然であるが、なおかつ、濃度や量に差を設けることも容易であり、この結果、好ましい、色味や、配光などを得ることができるという効果がある。
【００６８】
請求項１０の発明は、請求項８の発明において、前記印刷はスクリーン印刷の手法を用い、マスクを用いて前記透光性基板の他方の面上の必要箇所に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を塗布し、余分な量の前記樹脂はスキージで除去することによって、必要箇所に必要量の樹脂層を形成したので、極めて簡便に、略同一厚さの波長変換物質、光吸収体の層を設けた発光素子を作ることができるという効果がある。
【００６９】
請求項１１の発明は、請求項９の発明において、前記印刷はスクリーン印刷の手法を用い、マスクを用いて前記樹脂シート上の必要箇所に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を塗布し、余分な量の前記樹脂はスキージで除去することによって、必要箇所に必要量の樹脂層を形成したので、請求項１０と同様の効果を奏する。
【００７０】
請求項１２の発明は、請求項８の発明において、前記印刷はインクジェット印刷のドット式印刷の手法を用い、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を、ノズルを用いて前記透光性基板の他方の面上の必要箇所に適量滴下することにより樹脂層を形成したので、波長変換物質、光吸収体の配置、量を自由にコントロールした発光素子を作ることができるという効果がある。
【００７１】
請求項１３の発明は、請求項９の発明において、前記印刷はインクジェット印刷のドット式印刷の手法を用い、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を、ノズルを用いて前記樹脂シート上の必要箇所に適量滴下することにより樹脂層を形成したので、請求項１２と同様の効果を奏する。
【００７２】
請求項１４の発明は、請求項１０または１２の発明において、前記印刷は多色印刷の手法を用いることにより、前記透光性基板の他方の面上の各場所毎に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び前記樹脂層内に分散させた前記波長変換物質、光吸収体の種類、濃度に変化を持たせたので、複数の波長変換物質、光吸収体を用い、その比率を自由に変化させた発光素子を作ることができるという効果がある。
【００７３】
請求項１５の発明は、請求項１１または１３の発明において、前記印刷は多色印刷の手法を用いることにより、前記樹脂シート上の各場所毎に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び前記樹脂層内に分散させた前記波長変換物質、光吸収体の種類、濃度に変化を持たせたので、請求項１４と同様の効果を奏する。
【００７４】
請求項１６の発明は、請求項８の発明において、前記印刷はフォトルミネッセンスの手法を用いることにより、前記ウェハーの微小領域毎の発光強度を分光検出し、これをコンピュータにより解析した結果に基づいて、素子毎の色むらや光量むらが最小になるように、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び波長変換物質、光吸収体の種類、量、濃度を制御しつつ、印刷の手法により前記透光性基板の他方の面上に前記樹脂層を形成したので、同一ウェハー上に作られた発光素子においても、その場所によって、明るさや、色味が異なるが、これを予め測定し、補正するようなパターンの波長変換物質、光吸収体の配置を行って、全体として、非常に均一な発光素子を作ることができるという効果がある。
【００７５】
請求項１７の発明は、請求項９の発明において、前記印刷はフォトルミネッセンスの手法を用いることにより、前記ウェハーの微小領域毎の発光強度を分光検出し、これをコンピュータにより解析した結果に基づいて、素子毎の色むらや光量むらが最小になるように、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び波長変換物質、光吸収体の種類、量、濃度を制御しつつ、印刷の手法により前記透光性基板の他方の面上に貼りつける樹脂シート上に前記樹脂層を形成したので、請求項１６と同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例１を示す概略図である。
【図２】  本発明の参考例２を示す概略図である。
【図３】  本発明の参考例３を示す概略図である。
【図４】  本発明の参考例４を示す概略図である。
【図５】  本発明の実施形態１を示す概略図である。
【図６】  本発明の実施形態２を示す概略図である。
【図７】  本発明の参考例６を示す概略図である。
【図８】  本発明の参考例７を示す概略図である。
【図９】  本発明の参考例８を示す概略図である。
【図１０】  本発明の参考例９を示す概略図である。
【図１１】  本発明の実施形態３を示す概略図である。
【図１２】  本発明の実施形態７を示す概略図である。
【符号の説明】
１００  透光性基板
１０１  ｎ型半導体層
１０２  ｐ型半導体層
１０３  発光層
１０４  ｐ側電極
１０５  ｎ側電極
２００  蛍光体
２０１  樹脂
【図１】
0004122739.tif 000002
【図２】
0004122739.tif 000003
【図３】
0004122739.tif 000004
【図４】
0004122739.tif 000005
【図５】
0004122739.tif 000006
【図６】
0004122739.tif 000007
【図７】
0004122739.tif 000008
【図８】
0004122739.tif 000009
【図９】
0004122739.tif 000010
【図１０】
0004122739.tif 000011
【図１１】
0004122739.tif 000012
【図１２】
0004122739.tif 000013