発光素子、及びその製造方法
【課題】蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子の発光効率を向上しながら、所望の色の光以外の光の放射を抑制する発光素子の構造を提供する。
【解決手段】本発明の発光素子は、基板（１）と、基板（１）を被覆するように形成された、第１光を発生する半導体活性領域（４）と、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第２光を発生する蛍光体を含む第１蛍光体含有透明導電層（９）とを具備する。前記第１蛍光体含有透明導電層（９）は、前記半導体活性領域（４）の上面と側面を被覆するように形成されている。
【解決手段】本発明の発光素子は、基板（１）と、基板（１）を被覆するように形成された、第１光を発生する半導体活性領域（４）と、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第２光を発生する蛍光体を含む第１蛍光体含有透明導電層（９）とを具備する。前記第１蛍光体含有透明導電層（９）は、前記半導体活性領域（４）の上面と側面を被覆するように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードのような発光素子に関し、特に、蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源として発光ダイオードを使用する場合に問題になる点の一つは、発光ダイオードは、原理的には単色光しか発生することができず、且つ、その波長の調整が容易でないことである。発光ダイオードが発生する光の波長は、それを構成する材料や構造によって決定され、その調整は容易ではない。発光ダイオードを照明器具に応用する場合には、様々な色の光、特に白色光を発生することが求められるが、発光ダイオードは、特殊な技術を使用しない限り、このようなニーズに対応できない。
【０００３】
発光ダイオードから所望の波長を有する光を得る一つの方法として、発光ダイオードを封止するモールド樹脂に蛍光体を混入することが知られている。このような技術は、例えば、特開平５−１５２６０９号公報、特開平７−９９３４５号公報、及び特開平１０−２４２５１３号公報に開示されている。発光ダイオードが発生した光をモールド樹脂に混入された蛍光体を用いて波長変換することにより、所望の波長の光を得ることができる。特開平１０−２４２５１３号公報は、ＣｅがドープされたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を蛍光体として使用することを開示している。また、特開２００２−３６３５５４号公報は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｅｒの少なくとも一の元素がドープされたアルファサイアロンを蛍光体として使用することを開示している。
【０００４】
この技術は、短波長の光、具体的には、青色光や紫外光を発生する発光ダイオードの実用化が基礎となっている。蛍光体は、基本的には励起光よりも長い波長の光しか発することができないから、所望の波長の光、特に、白色光を得るためには、短波長の光を発生する発光ダイオードを使用することが重要である。
【０００５】
蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子に対するユーザの一つの要求は、その発光効率の向上である。発光効率が高いことは、光源の輝度の向上や、消費電力の低減につながる。
【０００６】
発光素子に対する他の要求は、その大きさの縮小である。発光素子の小型化は、発光素子を最終製品に実装することを容易にする。
【０００７】
蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子に対する更に他の要求は、所望の色の光以外の光が、発光素子から放射されないことである。発光素子の構造に、発光ダイオードが発生した光が蛍光体を含む部材を通過することなく直接に外部に放出する経路が存在することは、蛍光体を用いて生成される光（例えば、白色光）と発光ダイオードが発生する光（例えば、青紫色）の２色の光が発光素子から放出されるという事態を招き、好ましくない。
【特許文献１】特開平５−１５２６０９号公報
【特許文献２】特開平７−９９３４５号公報
【特許文献３】特開平１０−２４２５１３号公報
【特許文献４】特開２００２−３６３５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子の発光効率を向上しながら、所望の色の光以外の光の放射を抑制する発光素子の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段を構成する技術的事項の記述には、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。
【００１０】
一の観点において、本発明の発光素子は、基板（１）と、基板（１）を被覆するように形成された、第１光を発生する半導体活性領域（４）と、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第２光を発生する蛍光体を含む第１蛍光体含有透明導電層（９）とを具備する。前記第１蛍光体含有透明導電層（９）は、前記半導体活性領域（４）の上面と側面を被覆するように形成されている。
【００１１】
このような発光素子の構造は、半導体活性領域（４）に駆動電流を供給する電極を、蛍光体を支持する構造体として兼用することを可能にする。これは、蛍光体と半導体活性領域（４）との間の距離の縮小を可能にし、蛍光体の発光効率を有効に向上させる。更に、第１蛍光体含有透明導電層（９）が半導体活性領域（４）の上面のみならず側面を被覆しているため、半導体活性領域（４）によって発生された光のうち、（蛍光体を含む層を通過せずに）外部に直接に放出される光の量を減らすことができる。
【００１２】
本発明の発光素子は、更に、前記基板（１）の裏面を被覆するように形成された、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第３光を発生する蛍光体を含む蛍光含有層（１０）を具備することが好適である。特に、基板（１）が、導電性を有する半導体基板（１）であり、蛍光含有層（１０）が前記半導体基板（１）の裏面を被覆するように設けられた第２蛍光体含有透明導電層（１０）を含み、前記半導体活性領域（４）への前記第１光を発生させるための駆動電流の供給が、前記半導体基板（１）、前記第１蛍光体含有透明導電層（９）、及び前記第２蛍光体含有透明導電層（１０）を介して行われることが好適である。
【００１３】
好適には、当該発光素子は、更に、前記第１蛍光体含有透明導電層（９）の前記半導体活性領域（４）の側に位置する面に接合され、且つ、蛍光体を含まない透明導電膜（７）を具備する。
【００１４】
他の観点において、本発明の発光素子の製造方法は、
基板（１）の主面に、第１光を発生するための半導体活性領域（４）を含むメサ（３〜７、２Ａ〜７）を設ける工程と、
前記メサ（３〜７、２Ａ〜７）を透明絶縁層（８）で被覆する工程と、
前記透明絶縁層（８）に、前記メサの上面の少なくとも一部を露出する開口（２２）を形成する工程と、
前記メサ（３〜７、２Ａ〜７）の上面及び側面を被覆し、前記開口（２２）を通じて前記メサ（３〜７、２Ａ〜７）に接続され、且つ、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第２光を発生する蛍光体を含む第１蛍光体含有透明導電層（９）を、透明絶縁層（８）を被覆するように形成する工程
とを具備する。
【００１５】
メサ（３〜７、２Ａ〜７）は、その上端に位置する、蛍光体を含まない透明導電膜（７）を具備し、第１蛍光体含有透明導電層（９）は、透明導電膜（７）に接触するように形成されることが好ましい。
【００１６】
また、発光素子の製造方法は、更に、基板（１）の裏面に、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第３光を発生する蛍光体を含む蛍光含有層（１０）を形成する工程を具備することが好ましい。基板（１）が導電性を有する半導体基板（１）である場合には、蛍光含有層（１０）は、半導体基板（１）の裏面を被覆するように設けられた第２蛍光体含有透明導電層（１０）を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子の発光効率を向上しながら、所望の色の光以外の光の放射を抑制する発光素子の構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
図１Ａは、本発明の実施の第１形態の発光ダイオード１００の構成を示す断面図である。発光ダイオード１００は、サファイア基板１と、その主面の上に形成されたｎ型コンタクト層２とを備えている。ｎ型コンタクト層２は、窒化物半導体で、本実施形態では、ｎ型ＧａＮで形成される。
【００１９】
ｎ型コンタクト層２の上面には、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６と、透明導電膜７からなるメサが形成されている。ｎ型コンタクト層２と、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６は、いずれも、窒化物半導体で形成されている。本実施形態では、ｎ型コンタクト層２がｎ型のＧａＮで形成され、ｎ型クラッド層３がｎ型のＡｌＧａＮで形成されている。活性層４は、光を発生する層である。本実施形態では、活性層４は、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層とが積層された多層量子井戸で形成される。加えて、ｐ型クラッド層５がｐ型のＡｌＧａＮで形成され、ｐ型コンタクト層６がｐ型のＧａＮで形成される。透明導電膜７は、透明な導電材料、例えば、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、アンチモン、アルミニウム、チタン、タングステン等に代表される少なくとも１つ以上からなる材料の酸化物が使用される。より具体的には、透明導電膜７は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ、又はＳｎＯ２で形成され得る。
【００２０】
発光ダイオード１００は、更に、透明絶縁層８と、蛍光体含有透明導電層９とを備えている。透明絶縁層８と蛍光体含有透明導電層９は、ｎ型コンタクト層２と、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６と、透明導電膜７とを被覆するように形成されている。
【００２１】
透明絶縁層８は、活性層４によって発生された光に対して透明で、且つ、絶縁性の材料で形成される。本実施形態では、透明絶縁層８は、ＳｉＯ２で形成される。
【００２２】
蛍光体含有透明導電層９は、蛍光体を含有する透明な導電材料で形成される。含有される蛍光体の材料は、活性層４が発生する光の色と、発光ダイオード１００から放出される光の色に応じて選択される。例えば、発光ダイオード１００が白色光の発生に使用され、活性層４が青色光を発生するように形成される場合には、セリウム（Ｃｅ）を含有するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）やユーロピウム（Ｅｕ）を含有するα型サイアロン等に代表される蛍光体が使用され得る。蛍光体含有透明導電層９の母材としては、透明な導電材料、例えば、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、アンチモン、アルミニウム、チタン、タングステン等に代表される少なくとも１つ以上からなる材料の酸化物が使用される。より具体的には、蛍光体含有透明導電層９の母材は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ、又はＳｎＯ２で形成され得る。
【００２３】
蛍光体含有透明導電層９には、２つの機能がある。１つは、蛍光体を用いて波長変換を行うことである。活性層４で発生された光が蛍光体含有透明導電層９に入射されると、蛍光体含有透明導電層９に含まれている蛍光体が励起され、元の光と異なる波長の光が蛍光体から発せられる。
【００２４】
もう一つは、駆動電流の経路として機能することである。蛍光体含有透明導電層９の上面には金属のアノード電極１１が形成されている。更に、蛍光体含有透明導電層９は、透明絶縁層８には開口が設けられた開口を介して透明導電膜７に接触している。アノード電極１１に供給される駆動電流は、蛍光体含有透明導電層９、透明導電膜７、ｐ型コンタクト層６、ｐ型クラッド層５を介して活性層４に注入される。上述の透明絶縁層８は、蛍光体含有透明導電層９をｎ型コンタクト層２及びｎ型クラッド層３から電気的に分離していることに留意されたい。
【００２５】
透明絶縁層８及び蛍光体含有透明導電層９には、ｎ型コンタクト層２を露出する開口が設けられており、カソード電極１２は、その開口を介してｎ型コンタクト層２に接触されている。カソード電極１２は、金属で形成される。
【００２６】
透明絶縁層８には開口が設けられており、蛍光体含有透明導電層９は、その開口を介して透明導電膜７に接触している。透明絶縁層８は、蛍光体含有透明導電層９を、ｎ型コンタクト層２と、ｎ型クラッド層３と、活性層４から電気的に分離する役割を果たしている。
【００２７】
発光ダイオード１００は、更に、サファイア基板１の裏面を被覆する蛍光体含有透明導電層１０を備えている。蛍光体含有透明導電層１０は、蛍光体含有透明導電層９と同様に、蛍光体を用いて波長変換を行う。蛍光体含有透明導電層９と同様に、蛍光体含有透明導電層１０に含まれる蛍光体の材料は、活性層４が発生する光の色と、発光ダイオード１００から放出される光の色に応じて選択される。発光ダイオード１００が白色光の発生に使用され、活性層４が青色光を発生するように形成される場合には、蛍光体としては、セリウム（Ｃｅ）を含有するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）やユーロピウム（Ｅｕ）を含有するα型サイアロン等が使用され得る。
【００２８】
蛍光体含有透明導電層１０は、蛍光体含有透明導電層９とは異なり、駆動電流を流す経路としては使用されない。従って、蛍光体含有透明導電層１０の代わりに、蛍光体を含む絶縁膜が使用されることも可能である。
【００２９】
このような構造の発光ダイオード１００は、図１Ｂに示されているように、２本のワイヤ１３、１４を用いて駆動電流を供給する構成の発光素子に使用するのに適している。ワイヤ１３、１４は、リード１５、１６にそれぞれに接続されている。発光ダイオード１００は、リード１６に設けられたカップ１６ａに収容されている。ワイヤ１３、１４、及び発光ダイオード１００は、樹脂１７によって封止されている。駆動電流は、リード１６からワイヤ１３を介して発光ダイオード１００に流入し、発光ダイオード１００からワイヤ１４を介してリード１５に流れ出す。
【００３０】
図１Ａを再度に参照して、本実施形態の発光ダイオード１００の一つの特徴は、蛍光体が蛍光体含有透明導電層９に含まれて発光ダイオード１００に集積化されている点にある。このような構造は、活性層４に駆動電流を供給する経路を構成する部材を、蛍光体を支持する構造体として兼用することを可能にする。これは、蛍光体と活性層４との間の距離の縮小を可能にし、蛍光体の発光効率を有効に向上させる。加えて、活性層４に駆動電流を供給する経路を構成する部材を、蛍光体を支持する構造体として兼用することは、発光素子の小型化に有効である。
【００３１】
加えて、本実施形態の発光ダイオード１００は、活性層４によって発生された光が、蛍光体を含む層（即ち、蛍光体含有透明導電層９、１０）を通過せずに外部に直接に放出されにくいように構成されている。より具体的には、蛍光体含有透明導電層９が、活性層４の上面のみならず、活性層４の側面も被覆するように形成されている。本明細書において、ある層がある面を「被覆する」とは、当該層が直接に接触している場合のみならず、接触せずに覆っている場合も含む意味であることに留意されたい。
【００３２】
加えて、蛍光体含有透明導電層１０が、活性層４の下面を被覆するように、より具体的には、サファイア基板１の裏面を被覆するように形成されている。活性層４の上面及び側面から放出された光は、蛍光体含有透明導電層９を通過し、活性層４の下面から放出された光は、蛍光体含有透明導電層１０を通過する。従って、本実施形態の発光ダイオード１００は、活性層４によって発生された光が蛍光体含有透明導電層９、１０のいずれかを通過する。このような構造は、蛍光体を用いて生成される光と（蛍光体が用いられずに）活性層４によって発生される光の２色の光が発光ダイオードから放出されるという事態を防ぐために有効である。
【００３３】
図１Ａの構成において、透明導電膜７が設けられず、蛍光体含有透明導電層９が直接にｐ型コンタクト層６に接合されることも可能である；しかしながら、透明導電膜７が設けられることは、蛍光体含有透明導電層９の発光効率を増大しながら、活性層４に注入される駆動電流の面内均一性を向上するために好適である。蛍光体含有透明導電層９の発光効率を増大するために蛍光体の分量を増大させると、蛍光体含有透明導電層９の抵抗率が増大する。これは、駆動電流を面内方向に流れにくくし、駆動電流の面内均一性を低下させる。蛍光体が含まれていない透明導電膜７をｐ型コンタクト層６と蛍光体含有透明導電層９との間に設けることにより、駆動電流を面内方向に流れやすくし、駆動電流の面内均一性を向上させることができる。
【００３４】
図２〜図１１は、本実施形態の発光ダイオード１００の好適な製造方法を示す断面図である。図２に示されているように、本実施形態の製造方法では、まず、サファイア基板１の上面にｎ型ＧａＮ膜２１が形成される。続いて、ｎ型ＧａＮ膜２１の上に、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６と、透明導電膜７からなるメサが形成される。上述のように、本実施形態では、ｎ型クラッド層３がｎ型のＡｌＧａＮで形成され、活性層４は、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層とが積層された多層量子井戸で形成される。更に、ｐ型クラッド層５がｐ型のＡｌＧａＮで形成され、ｐ型コンタクト層６がｐ型のＧａＮで形成される。
【００３５】
メサの形成の後、図３に示されているように、ｎ型ＧａＮ膜２１のうちスクライブレーンに対応する部分がエッチングによって除去され、これにより、ｎ型コンタクト層２が形成される。
【００３６】
続いて、図４に示されているように、サファイア基板１の上面の全体が透明絶縁層８によって被覆される。本実施形態では、透明絶縁層８は、ＳｉＯ２で形成される。
【００３７】
透明絶縁層８の形成の後、図５に示されているように、透明絶縁層８がエッチングされ、これにより、透明導電膜７の上面の一部分を露出する開口２２と、サファイア基板１を露出する開口２３とが形成される。開口２３は、スクライブレーンに対応する位置に形成される。
【００３８】
続いて、図６に示されているように、蛍光体含有透明導電層９が全面に形成された後、蛍光体含有透明導電層９のうち、スクライブレーンに対応する部分がリソグラフィーを用いてエッチングによって除去されて開口２４が形成される。
【００３９】
蛍光体含有透明導電層９への開口２４の形成と透明絶縁層８への開口２３の形成とは、同時に行われることも可能である。この場合、透明絶縁層８に開口２２を形成する工程が行われた後、透明絶縁層８、及び蛍光体含有透明導電層９をエッチングすることによって開口２３、２４が形成される。この場合、エッチャントとしては、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）が使用され得る。
【００４０】
続いて、図７に示されているように、蛍光体含有透明導電層９及び透明絶縁層８が順次にエッチングされ、ｎ型コンタクト層２を露出する開口２５が形成される。
【００４１】
開口２５の形成の後、図８に示されているように、アノード電極１１が蛍光体含有透明導電層９の上に形成され、カソード電極１２がｎ型コンタクト層２の上に形成される。カソード電極１２は、ｎ型コンタクト層２の開口２５によって露出されている部分に形成される。
【００４２】
続いて、図９に示されているように、サファイア基板１の裏面に蛍光体含有透明導電層１０が形成される。上述のように、蛍光体含有透明導電層１０の代わりに、蛍光体を含む絶縁膜が使用されることも可能である。
【００４３】
最後に、図１０に示されているように、裏面に伸縮性を有するダイシングテープ２６が貼り付けられた後、サファイア基板１がスクライブレーンに沿ってダイシングされ、発光ダイオード１００のチップに分割される。以上で、図１Ａに示された発光ダイオード１００の製造が完了する。
【００４４】
このような製造方法によれば、図１Ａに示されているような、蛍光体含有透明導電層９が、活性層４の上面のみならず活性層４の側面を被覆し、且つ、蛍光体含有透明導電層１０が、活性層４の下面を被覆する構造を有する発光ダイオード１００を製造することができる。上述されているように、このような構造は、活性層４によって発生された光が蛍光体を含む層（即ち、蛍光体含有透明導電層９、１０）を通過せずに外部に直接に放出されることを防ぐために有効である。
【００４５】
（第２の実施形態）
図１１Ａは、第２の実施形態に係る発光ダイオード１００Ａの構造を示す断面図である。本実施形態では、絶縁性であるサファイア基板１の代わりに、導電性を有する半導体基板であるｎ型ＧａＮ基板１Ａが使用される。このｎ型ＧａＮ基板１Ａの上に、ｎ型コンタクト層２Ａと、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とが窒化物半導体で形成される。ｎ型ＧａＮ基板１Ａの使用は、その上に形成される層（即ち、ｎ型コンタクト層２と、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６）の欠陥を減少させるために有効である。
【００４６】
加えて、ｎ型ＧａＮ基板１Ａは、駆動電流を流す経路としても使用される。これに伴い、カソード電極１２Ａは、ｎ型ＧａＮ基板１Ａの裏面を被覆する蛍光体含有透明導電層１０の裏面に形成される。蛍光体含有透明導電層１０は駆動電流を流す経路として使用されるから、第１の実施形態とは異なり、蛍光体を含有する絶縁層を蛍光体含有透明導電層１０の代わりに使用することはできない。
【００４７】
このような構成は、図１１Ｂに示されているように、単一のワイヤ１３しか用いずに駆動電流を供給する構成の発光素子に使用するのに適している。図１１Ｂの発光素子では、アノード電極１１にワイヤ１３がボンディングされ、そのワイヤ１３がリード１５にそれぞれに接続される。発光ダイオード１００は、リード１６に設けられたカップ１６ａに収容され、カソード電極１２Ａがリード１６に直接にボンディングされている。ワイヤ１３、１４、及び発光ダイオード１００は、樹脂１７によって封止されている。駆動電流は、リード１５からワイヤ１３を介して発光ダイオード１００に流入し、発光ダイオード１００からリード１６に流れ出す。
【００４８】
図１２〜図１８は、本実施形態の発光ダイオード１００の好適な製造方法を示す断面図である。図１２に示されているように、本実施形態の製造方法では、まず、サファイア基板１の上面にｎ型コンタクト層２Ａと、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６と、透明導電膜７からなるメサが形成される。本実施形態では、ｎ型コンタクト層２Ａがｎ型のＧａＮで形成され、ｎ型クラッド層３がｎ型のＡｌＧａＮで形成され、活性層４が、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層とが積層された多層量子井戸で形成される。更に、ｐ型クラッド層５がｐ型のＡｌＧａＮで形成され、ｐ型コンタクト層６がｐ型のＧａＮで形成される。
【００４９】
メサの形成の後、図１３に示されているように、サファイア基板１の上面の全体が透明絶縁層８によって被覆される。本実施形態では、透明絶縁層８は、ＳｉＯ２で形成される。
【００５０】
透明絶縁層８の形成の後、図１４に示されているように、透明絶縁層８がエッチングされ、これにより、透明導電膜７の上面の一部分を露出する開口２２と、サファイア基板１を露出する開口２３とが形成される。開口２３は、スクライブレーンに対応する位置に形成される。
【００５１】
続いて、図１５に示されているように、蛍光体含有透明導電層９が全面に形成された後、蛍光体含有透明導電層９のうち、スクライブレーンに対応する部分がリソグラフィーを用いて除去されて開口２４が形成される。蛍光体含有透明導電層９への開口２４の形成と透明絶縁層８への開口２３の形成とは、同時に行われることも可能である。この場合、透明絶縁層８に開口２２を形成する工程が行われた後、透明絶縁層８、及び蛍光体含有透明導電層９をエッチングすることによって開口２３、２４が形成される。この場合、エッチャントとしては、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）が使用され得る。
【００５２】
続いて、図１６に示されているように、アノード電極１１が蛍光体含有透明導電層９の上に形成される。
【００５３】
続いて、図１７に示されているように、サファイア基板１の裏面に蛍光体含有透明導電層１０が形成され、更に、蛍光体含有透明導電層１０の裏面に、カソード電極１２Ａが形成される。
【００５４】
最後に、図１８に示されているように、裏面に伸縮性を有するダイシングテープ２６が貼り付けられた後、サファイア基板１がスクライブレーンに沿ってダイシングされ、発光ダイオード１００Ａのチップに分割される。以上で、図１１Ａに示された発光ダイオード１００Ａの製造が完了する。
【００５５】
このような製造方法によれば、図１１Ａに示されているような、蛍光体含有透明導電層９が、活性層４の上面のみならず活性層４の側面を被覆し、且つ、蛍光体含有透明導電層１０が、活性層４の下面を被覆する発光ダイオード１００Ａを製造することができる。上述されているように、このような構造は、活性層４によって発生された光が蛍光体を含む層（即ち、蛍光体含有透明導電層９、１０）を通過せずに外部に直接に放出されることを防ぐために有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１の実施形態の発光ダイオードの構成を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、第１の実施形態の発光ダイオードが搭載された発光素子の構成の例を示す断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図５】図５は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図７】図７は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図８】図８は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図９】図９は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の第２の実施形態の発光ダイオードの構成を示す断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第２の実施形態の発光ダイオードが搭載された発光素子の構成の例を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１７】図１７は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１００、１００Ａ：発光ダイオード
１：サファイア基板
１Ａ：ｎ型ＧａＮ基板
２、２Ａ：ｎ型コンタクト層
３：ｎ型クラッド層
４：活性層
５：ｐ型クラッド層
６：ｐ型コンタクト層
７：透明導電膜
８：透明絶縁層
９：蛍光体含有透明導電層
１０：蛍光体含有透明導電層
１１：アノード電極
１２、１２Ａ：カソード電極
２１：ｎ型ＧａＮ膜
２２、２３、２４、２５：開口
２６：ダイシングテープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードのような発光素子に関し、特に、蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源として発光ダイオードを使用する場合に問題になる点の一つは、発光ダイオードは、原理的には単色光しか発生することができず、且つ、その波長の調整が容易でないことである。発光ダイオードが発生する光の波長は、それを構成する材料や構造によって決定され、その調整は容易ではない。発光ダイオードを照明器具に応用する場合には、様々な色の光、特に白色光を発生することが求められるが、発光ダイオードは、特殊な技術を使用しない限り、このようなニーズに対応できない。
【０００３】
発光ダイオードから所望の波長を有する光を得る一つの方法として、発光ダイオードを封止するモールド樹脂に蛍光体を混入することが知られている。このような技術は、例えば、特開平５−１５２６０９号公報、特開平７−９９３４５号公報、及び特開平１０−２４２５１３号公報に開示されている。発光ダイオードが発生した光をモールド樹脂に混入された蛍光体を用いて波長変換することにより、所望の波長の光を得ることができる。特開平１０−２４２５１３号公報は、ＣｅがドープされたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を蛍光体として使用することを開示している。また、特開２００２−３６３５５４号公報は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｅｒの少なくとも一の元素がドープされたアルファサイアロンを蛍光体として使用することを開示している。
【０００４】
この技術は、短波長の光、具体的には、青色光や紫外光を発生する発光ダイオードの実用化が基礎となっている。蛍光体は、基本的には励起光よりも長い波長の光しか発することができないから、所望の波長の光、特に、白色光を得るためには、短波長の光を発生する発光ダイオードを使用することが重要である。
【０００５】
蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子に対するユーザの一つの要求は、その発光効率の向上である。発光効率が高いことは、光源の輝度の向上や、消費電力の低減につながる。
【０００６】
発光素子に対する他の要求は、その大きさの縮小である。発光素子の小型化は、発光素子を最終製品に実装することを容易にする。
【０００７】
蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子に対する更に他の要求は、所望の色の光以外の光が、発光素子から放射されないことである。発光素子の構造に、発光ダイオードが発生した光が蛍光体を含む部材を通過することなく直接に外部に放出する経路が存在することは、蛍光体を用いて生成される光（例えば、白色光）と発光ダイオードが発生する光（例えば、青紫色）の２色の光が発光素子から放出されるという事態を招き、好ましくない。
【特許文献１】特開平５−１５２６０９号公報
【特許文献２】特開平７−９９３４５号公報
【特許文献３】特開平１０−２４２５１３号公報
【特許文献４】特開２００２−３６３５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子の発光効率を向上しながら、所望の色の光以外の光の放射を抑制する発光素子の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段を構成する技術的事項の記述には、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。
【００１０】
一の観点において、本発明の発光素子は、基板（１）と、基板（１）を被覆するように形成された、第１光を発生する半導体活性領域（４）と、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第２光を発生する蛍光体を含む第１蛍光体含有透明導電層（９）とを具備する。前記第１蛍光体含有透明導電層（９）は、前記半導体活性領域（４）の上面と側面を被覆するように形成されている。
【００１１】
このような発光素子の構造は、半導体活性領域（４）に駆動電流を供給する電極を、蛍光体を支持する構造体として兼用することを可能にする。これは、蛍光体と半導体活性領域（４）との間の距離の縮小を可能にし、蛍光体の発光効率を有効に向上させる。更に、第１蛍光体含有透明導電層（９）が半導体活性領域（４）の上面のみならず側面を被覆しているため、半導体活性領域（４）によって発生された光のうち、（蛍光体を含む層を通過せずに）外部に直接に放出される光の量を減らすことができる。
【００１２】
本発明の発光素子は、更に、前記基板（１）の裏面を被覆するように形成された、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第３光を発生する蛍光体を含む蛍光含有層（１０）を具備することが好適である。特に、基板（１）が、導電性を有する半導体基板（１）であり、蛍光含有層（１０）が前記半導体基板（１）の裏面を被覆するように設けられた第２蛍光体含有透明導電層（１０）を含み、前記半導体活性領域（４）への前記第１光を発生させるための駆動電流の供給が、前記半導体基板（１）、前記第１蛍光体含有透明導電層（９）、及び前記第２蛍光体含有透明導電層（１０）を介して行われることが好適である。
【００１３】
好適には、当該発光素子は、更に、前記第１蛍光体含有透明導電層（９）の前記半導体活性領域（４）の側に位置する面に接合され、且つ、蛍光体を含まない透明導電膜（７）を具備する。
【００１４】
他の観点において、本発明の発光素子の製造方法は、
基板（１）の主面に、第１光を発生するための半導体活性領域（４）を含むメサ（３〜７、２Ａ〜７）を設ける工程と、
前記メサ（３〜７、２Ａ〜７）を透明絶縁層（８）で被覆する工程と、
前記透明絶縁層（８）に、前記メサの上面の少なくとも一部を露出する開口（２２）を形成する工程と、
前記メサ（３〜７、２Ａ〜７）の上面及び側面を被覆し、前記開口（２２）を通じて前記メサ（３〜７、２Ａ〜７）に接続され、且つ、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第２光を発生する蛍光体を含む第１蛍光体含有透明導電層（９）を、透明絶縁層（８）を被覆するように形成する工程
とを具備する。
【００１５】
メサ（３〜７、２Ａ〜７）は、その上端に位置する、蛍光体を含まない透明導電膜（７）を具備し、第１蛍光体含有透明導電層（９）は、透明導電膜（７）に接触するように形成されることが好ましい。
【００１６】
また、発光素子の製造方法は、更に、基板（１）の裏面に、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第３光を発生する蛍光体を含む蛍光含有層（１０）を形成する工程を具備することが好ましい。基板（１）が導電性を有する半導体基板（１）である場合には、蛍光含有層（１０）は、半導体基板（１）の裏面を被覆するように設けられた第２蛍光体含有透明導電層（１０）を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、蛍光体を用いて波長変換を行う発光素子の発光効率を向上しながら、所望の色の光以外の光の放射を抑制する発光素子の構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
図１Ａは、本発明の実施の第１形態の発光ダイオード１００の構成を示す断面図である。発光ダイオード１００は、サファイア基板１と、その主面の上に形成されたｎ型コンタクト層２とを備えている。ｎ型コンタクト層２は、窒化物半導体で、本実施形態では、ｎ型ＧａＮで形成される。
【００１９】
ｎ型コンタクト層２の上面には、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６と、透明導電膜７からなるメサが形成されている。ｎ型コンタクト層２と、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６は、いずれも、窒化物半導体で形成されている。本実施形態では、ｎ型コンタクト層２がｎ型のＧａＮで形成され、ｎ型クラッド層３がｎ型のＡｌＧａＮで形成されている。活性層４は、光を発生する層である。本実施形態では、活性層４は、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層とが積層された多層量子井戸で形成される。加えて、ｐ型クラッド層５がｐ型のＡｌＧａＮで形成され、ｐ型コンタクト層６がｐ型のＧａＮで形成される。透明導電膜７は、透明な導電材料、例えば、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、アンチモン、アルミニウム、チタン、タングステン等に代表される少なくとも１つ以上からなる材料の酸化物が使用される。より具体的には、透明導電膜７は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ、又はＳｎＯ２で形成され得る。
【００２０】
発光ダイオード１００は、更に、透明絶縁層８と、蛍光体含有透明導電層９とを備えている。透明絶縁層８と蛍光体含有透明導電層９は、ｎ型コンタクト層２と、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６と、透明導電膜７とを被覆するように形成されている。
【００２１】
透明絶縁層８は、活性層４によって発生された光に対して透明で、且つ、絶縁性の材料で形成される。本実施形態では、透明絶縁層８は、ＳｉＯ２で形成される。
【００２２】
蛍光体含有透明導電層９は、蛍光体を含有する透明な導電材料で形成される。含有される蛍光体の材料は、活性層４が発生する光の色と、発光ダイオード１００から放出される光の色に応じて選択される。例えば、発光ダイオード１００が白色光の発生に使用され、活性層４が青色光を発生するように形成される場合には、セリウム（Ｃｅ）を含有するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）やユーロピウム（Ｅｕ）を含有するα型サイアロン等に代表される蛍光体が使用され得る。蛍光体含有透明導電層９の母材としては、透明な導電材料、例えば、インジウム、亜鉛、錫、ガリウム、アンチモン、アルミニウム、チタン、タングステン等に代表される少なくとも１つ以上からなる材料の酸化物が使用される。より具体的には、蛍光体含有透明導電層９の母材は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ、又はＳｎＯ２で形成され得る。
【００２３】
蛍光体含有透明導電層９には、２つの機能がある。１つは、蛍光体を用いて波長変換を行うことである。活性層４で発生された光が蛍光体含有透明導電層９に入射されると、蛍光体含有透明導電層９に含まれている蛍光体が励起され、元の光と異なる波長の光が蛍光体から発せられる。
【００２４】
もう一つは、駆動電流の経路として機能することである。蛍光体含有透明導電層９の上面には金属のアノード電極１１が形成されている。更に、蛍光体含有透明導電層９は、透明絶縁層８には開口が設けられた開口を介して透明導電膜７に接触している。アノード電極１１に供給される駆動電流は、蛍光体含有透明導電層９、透明導電膜７、ｐ型コンタクト層６、ｐ型クラッド層５を介して活性層４に注入される。上述の透明絶縁層８は、蛍光体含有透明導電層９をｎ型コンタクト層２及びｎ型クラッド層３から電気的に分離していることに留意されたい。
【００２５】
透明絶縁層８及び蛍光体含有透明導電層９には、ｎ型コンタクト層２を露出する開口が設けられており、カソード電極１２は、その開口を介してｎ型コンタクト層２に接触されている。カソード電極１２は、金属で形成される。
【００２６】
透明絶縁層８には開口が設けられており、蛍光体含有透明導電層９は、その開口を介して透明導電膜７に接触している。透明絶縁層８は、蛍光体含有透明導電層９を、ｎ型コンタクト層２と、ｎ型クラッド層３と、活性層４から電気的に分離する役割を果たしている。
【００２７】
発光ダイオード１００は、更に、サファイア基板１の裏面を被覆する蛍光体含有透明導電層１０を備えている。蛍光体含有透明導電層１０は、蛍光体含有透明導電層９と同様に、蛍光体を用いて波長変換を行う。蛍光体含有透明導電層９と同様に、蛍光体含有透明導電層１０に含まれる蛍光体の材料は、活性層４が発生する光の色と、発光ダイオード１００から放出される光の色に応じて選択される。発光ダイオード１００が白色光の発生に使用され、活性層４が青色光を発生するように形成される場合には、蛍光体としては、セリウム（Ｃｅ）を含有するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）やユーロピウム（Ｅｕ）を含有するα型サイアロン等が使用され得る。
【００２８】
蛍光体含有透明導電層１０は、蛍光体含有透明導電層９とは異なり、駆動電流を流す経路としては使用されない。従って、蛍光体含有透明導電層１０の代わりに、蛍光体を含む絶縁膜が使用されることも可能である。
【００２９】
このような構造の発光ダイオード１００は、図１Ｂに示されているように、２本のワイヤ１３、１４を用いて駆動電流を供給する構成の発光素子に使用するのに適している。ワイヤ１３、１４は、リード１５、１６にそれぞれに接続されている。発光ダイオード１００は、リード１６に設けられたカップ１６ａに収容されている。ワイヤ１３、１４、及び発光ダイオード１００は、樹脂１７によって封止されている。駆動電流は、リード１６からワイヤ１３を介して発光ダイオード１００に流入し、発光ダイオード１００からワイヤ１４を介してリード１５に流れ出す。
【００３０】
図１Ａを再度に参照して、本実施形態の発光ダイオード１００の一つの特徴は、蛍光体が蛍光体含有透明導電層９に含まれて発光ダイオード１００に集積化されている点にある。このような構造は、活性層４に駆動電流を供給する経路を構成する部材を、蛍光体を支持する構造体として兼用することを可能にする。これは、蛍光体と活性層４との間の距離の縮小を可能にし、蛍光体の発光効率を有効に向上させる。加えて、活性層４に駆動電流を供給する経路を構成する部材を、蛍光体を支持する構造体として兼用することは、発光素子の小型化に有効である。
【００３１】
加えて、本実施形態の発光ダイオード１００は、活性層４によって発生された光が、蛍光体を含む層（即ち、蛍光体含有透明導電層９、１０）を通過せずに外部に直接に放出されにくいように構成されている。より具体的には、蛍光体含有透明導電層９が、活性層４の上面のみならず、活性層４の側面も被覆するように形成されている。本明細書において、ある層がある面を「被覆する」とは、当該層が直接に接触している場合のみならず、接触せずに覆っている場合も含む意味であることに留意されたい。
【００３２】
加えて、蛍光体含有透明導電層１０が、活性層４の下面を被覆するように、より具体的には、サファイア基板１の裏面を被覆するように形成されている。活性層４の上面及び側面から放出された光は、蛍光体含有透明導電層９を通過し、活性層４の下面から放出された光は、蛍光体含有透明導電層１０を通過する。従って、本実施形態の発光ダイオード１００は、活性層４によって発生された光が蛍光体含有透明導電層９、１０のいずれかを通過する。このような構造は、蛍光体を用いて生成される光と（蛍光体が用いられずに）活性層４によって発生される光の２色の光が発光ダイオードから放出されるという事態を防ぐために有効である。
【００３３】
図１Ａの構成において、透明導電膜７が設けられず、蛍光体含有透明導電層９が直接にｐ型コンタクト層６に接合されることも可能である；しかしながら、透明導電膜７が設けられることは、蛍光体含有透明導電層９の発光効率を増大しながら、活性層４に注入される駆動電流の面内均一性を向上するために好適である。蛍光体含有透明導電層９の発光効率を増大するために蛍光体の分量を増大させると、蛍光体含有透明導電層９の抵抗率が増大する。これは、駆動電流を面内方向に流れにくくし、駆動電流の面内均一性を低下させる。蛍光体が含まれていない透明導電膜７をｐ型コンタクト層６と蛍光体含有透明導電層９との間に設けることにより、駆動電流を面内方向に流れやすくし、駆動電流の面内均一性を向上させることができる。
【００３４】
図２〜図１１は、本実施形態の発光ダイオード１００の好適な製造方法を示す断面図である。図２に示されているように、本実施形態の製造方法では、まず、サファイア基板１の上面にｎ型ＧａＮ膜２１が形成される。続いて、ｎ型ＧａＮ膜２１の上に、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６と、透明導電膜７からなるメサが形成される。上述のように、本実施形態では、ｎ型クラッド層３がｎ型のＡｌＧａＮで形成され、活性層４は、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層とが積層された多層量子井戸で形成される。更に、ｐ型クラッド層５がｐ型のＡｌＧａＮで形成され、ｐ型コンタクト層６がｐ型のＧａＮで形成される。
【００３５】
メサの形成の後、図３に示されているように、ｎ型ＧａＮ膜２１のうちスクライブレーンに対応する部分がエッチングによって除去され、これにより、ｎ型コンタクト層２が形成される。
【００３６】
続いて、図４に示されているように、サファイア基板１の上面の全体が透明絶縁層８によって被覆される。本実施形態では、透明絶縁層８は、ＳｉＯ２で形成される。
【００３７】
透明絶縁層８の形成の後、図５に示されているように、透明絶縁層８がエッチングされ、これにより、透明導電膜７の上面の一部分を露出する開口２２と、サファイア基板１を露出する開口２３とが形成される。開口２３は、スクライブレーンに対応する位置に形成される。
【００３８】
続いて、図６に示されているように、蛍光体含有透明導電層９が全面に形成された後、蛍光体含有透明導電層９のうち、スクライブレーンに対応する部分がリソグラフィーを用いてエッチングによって除去されて開口２４が形成される。
【００３９】
蛍光体含有透明導電層９への開口２４の形成と透明絶縁層８への開口２３の形成とは、同時に行われることも可能である。この場合、透明絶縁層８に開口２２を形成する工程が行われた後、透明絶縁層８、及び蛍光体含有透明導電層９をエッチングすることによって開口２３、２４が形成される。この場合、エッチャントとしては、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）が使用され得る。
【００４０】
続いて、図７に示されているように、蛍光体含有透明導電層９及び透明絶縁層８が順次にエッチングされ、ｎ型コンタクト層２を露出する開口２５が形成される。
【００４１】
開口２５の形成の後、図８に示されているように、アノード電極１１が蛍光体含有透明導電層９の上に形成され、カソード電極１２がｎ型コンタクト層２の上に形成される。カソード電極１２は、ｎ型コンタクト層２の開口２５によって露出されている部分に形成される。
【００４２】
続いて、図９に示されているように、サファイア基板１の裏面に蛍光体含有透明導電層１０が形成される。上述のように、蛍光体含有透明導電層１０の代わりに、蛍光体を含む絶縁膜が使用されることも可能である。
【００４３】
最後に、図１０に示されているように、裏面に伸縮性を有するダイシングテープ２６が貼り付けられた後、サファイア基板１がスクライブレーンに沿ってダイシングされ、発光ダイオード１００のチップに分割される。以上で、図１Ａに示された発光ダイオード１００の製造が完了する。
【００４４】
このような製造方法によれば、図１Ａに示されているような、蛍光体含有透明導電層９が、活性層４の上面のみならず活性層４の側面を被覆し、且つ、蛍光体含有透明導電層１０が、活性層４の下面を被覆する構造を有する発光ダイオード１００を製造することができる。上述されているように、このような構造は、活性層４によって発生された光が蛍光体を含む層（即ち、蛍光体含有透明導電層９、１０）を通過せずに外部に直接に放出されることを防ぐために有効である。
【００４５】
（第２の実施形態）
図１１Ａは、第２の実施形態に係る発光ダイオード１００Ａの構造を示す断面図である。本実施形態では、絶縁性であるサファイア基板１の代わりに、導電性を有する半導体基板であるｎ型ＧａＮ基板１Ａが使用される。このｎ型ＧａＮ基板１Ａの上に、ｎ型コンタクト層２Ａと、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６とが窒化物半導体で形成される。ｎ型ＧａＮ基板１Ａの使用は、その上に形成される層（即ち、ｎ型コンタクト層２と、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６）の欠陥を減少させるために有効である。
【００４６】
加えて、ｎ型ＧａＮ基板１Ａは、駆動電流を流す経路としても使用される。これに伴い、カソード電極１２Ａは、ｎ型ＧａＮ基板１Ａの裏面を被覆する蛍光体含有透明導電層１０の裏面に形成される。蛍光体含有透明導電層１０は駆動電流を流す経路として使用されるから、第１の実施形態とは異なり、蛍光体を含有する絶縁層を蛍光体含有透明導電層１０の代わりに使用することはできない。
【００４７】
このような構成は、図１１Ｂに示されているように、単一のワイヤ１３しか用いずに駆動電流を供給する構成の発光素子に使用するのに適している。図１１Ｂの発光素子では、アノード電極１１にワイヤ１３がボンディングされ、そのワイヤ１３がリード１５にそれぞれに接続される。発光ダイオード１００は、リード１６に設けられたカップ１６ａに収容され、カソード電極１２Ａがリード１６に直接にボンディングされている。ワイヤ１３、１４、及び発光ダイオード１００は、樹脂１７によって封止されている。駆動電流は、リード１５からワイヤ１３を介して発光ダイオード１００に流入し、発光ダイオード１００からリード１６に流れ出す。
【００４８】
図１２〜図１８は、本実施形態の発光ダイオード１００の好適な製造方法を示す断面図である。図１２に示されているように、本実施形態の製造方法では、まず、サファイア基板１の上面にｎ型コンタクト層２Ａと、ｎ型クラッド層３と、活性層４と、ｐ型クラッド層５と、ｐ型コンタクト層６と、透明導電膜７からなるメサが形成される。本実施形態では、ｎ型コンタクト層２Ａがｎ型のＧａＮで形成され、ｎ型クラッド層３がｎ型のＡｌＧａＮで形成され、活性層４が、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層とが積層された多層量子井戸で形成される。更に、ｐ型クラッド層５がｐ型のＡｌＧａＮで形成され、ｐ型コンタクト層６がｐ型のＧａＮで形成される。
【００４９】
メサの形成の後、図１３に示されているように、サファイア基板１の上面の全体が透明絶縁層８によって被覆される。本実施形態では、透明絶縁層８は、ＳｉＯ２で形成される。
【００５０】
透明絶縁層８の形成の後、図１４に示されているように、透明絶縁層８がエッチングされ、これにより、透明導電膜７の上面の一部分を露出する開口２２と、サファイア基板１を露出する開口２３とが形成される。開口２３は、スクライブレーンに対応する位置に形成される。
【００５１】
続いて、図１５に示されているように、蛍光体含有透明導電層９が全面に形成された後、蛍光体含有透明導電層９のうち、スクライブレーンに対応する部分がリソグラフィーを用いて除去されて開口２４が形成される。蛍光体含有透明導電層９への開口２４の形成と透明絶縁層８への開口２３の形成とは、同時に行われることも可能である。この場合、透明絶縁層８に開口２２を形成する工程が行われた後、透明絶縁層８、及び蛍光体含有透明導電層９をエッチングすることによって開口２３、２４が形成される。この場合、エッチャントとしては、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）が使用され得る。
【００５２】
続いて、図１６に示されているように、アノード電極１１が蛍光体含有透明導電層９の上に形成される。
【００５３】
続いて、図１７に示されているように、サファイア基板１の裏面に蛍光体含有透明導電層１０が形成され、更に、蛍光体含有透明導電層１０の裏面に、カソード電極１２Ａが形成される。
【００５４】
最後に、図１８に示されているように、裏面に伸縮性を有するダイシングテープ２６が貼り付けられた後、サファイア基板１がスクライブレーンに沿ってダイシングされ、発光ダイオード１００Ａのチップに分割される。以上で、図１１Ａに示された発光ダイオード１００Ａの製造が完了する。
【００５５】
このような製造方法によれば、図１１Ａに示されているような、蛍光体含有透明導電層９が、活性層４の上面のみならず活性層４の側面を被覆し、且つ、蛍光体含有透明導電層１０が、活性層４の下面を被覆する発光ダイオード１００Ａを製造することができる。上述されているように、このような構造は、活性層４によって発生された光が蛍光体を含む層（即ち、蛍光体含有透明導電層９、１０）を通過せずに外部に直接に放出されることを防ぐために有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１の実施形態の発光ダイオードの構成を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、第１の実施形態の発光ダイオードが搭載された発光素子の構成の例を示す断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図５】図５は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図７】図７は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図８】図８は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図９】図９は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の第２の実施形態の発光ダイオードの構成を示す断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第２の実施形態の発光ダイオードが搭載された発光素子の構成の例を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１７】図１７は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態における発光ダイオードの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１００、１００Ａ：発光ダイオード
１：サファイア基板
１Ａ：ｎ型ＧａＮ基板
２、２Ａ：ｎ型コンタクト層
３：ｎ型クラッド層
４：活性層
５：ｐ型クラッド層
６：ｐ型コンタクト層
７：透明導電膜
８：透明絶縁層
９：蛍光体含有透明導電層
１０：蛍光体含有透明導電層
１１：アノード電極
１２、１２Ａ：カソード電極
２１：ｎ型ＧａＮ膜
２２、２３、２４、２５：開口
２６：ダイシングテープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板を被覆するように形成された、第１光を発生する半導体活性領域と、
前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第２光を発生する蛍光体を含む第１蛍光体含有透明導電層
とを具備し、
前記第１蛍光体含有透明導電層は、前記半導体活性領域の上面と側面とを被覆するように形成されている
発光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子であって、
更に、前記基板の裏面を被覆するように形成された、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第３光を発生する蛍光体を含む蛍光含有層を具備する
発光素子。
【請求項３】
請求項２に記載の発光素子であって、
前記基板が、導電性を有する半導体基板であり、
前記蛍光含有層が、前記半導体基板の裏面を被覆するように設けられた第２蛍光体含有透明導電層を含み、
前記半導体活性領域への前記第１光を発生させるための駆動電流の供給が、前記半導体基板、前記第１蛍光体含有透明導電層、及び前記第２蛍光体含有透明導電層を介して行われる
発光素子。
【請求項４】
請求項１に記載の発光素子であって、
更に、前記第１蛍光体含有透明導電層の前記半導体活性領域の側に位置する面に接合され、且つ、蛍光体を含まない透明導電膜を具備する
発光素子。
【請求項５】
基板の主面に、第１光を発生するための半導体活性領域を含むメサを設ける工程と、
前記メサを透明絶縁層で被覆する工程と、
前記透明絶縁層に、前記メサの上面の少なくとも一部を露出する開口を形成する工程と、
前記メサの上面及び側面を被覆し、前記開口を通じて前記メサに接続され、且つ、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第２光を発生する蛍光体を含む第１蛍光体含有透明導電層を、前記透明絶縁層を被覆するように形成する工程
とを具備する
発光素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の発光素子の製造方法であって、
前記メサは、その上端に位置する、蛍光体を含まない透明導電膜を具備し、
前記第１蛍光体含有透明導電層は、前記透明導電膜に接触するように形成される
発光素子の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の発光素子の製造方法であって、
更に、前記基板の裏面に、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第３光を発生する蛍光体を含む蛍光含有層を形成する工程
を具備する
発光素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の発光素子の製造方法であって、
前記基板が、導電性を有する半導体基板であり、
前記蛍光含有層は、前記半導体基板の裏面を被覆するように設けられた第２蛍光体含有透明導電層を含む
発光素子の製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板を被覆するように形成された、第１光を発生する半導体活性領域と、
前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第２光を発生する蛍光体を含む第１蛍光体含有透明導電層
とを具備し、
前記第１蛍光体含有透明導電層は、前記半導体活性領域の上面と側面とを被覆するように形成されている
発光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子であって、
更に、前記基板の裏面を被覆するように形成された、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第３光を発生する蛍光体を含む蛍光含有層を具備する
発光素子。
【請求項３】
請求項２に記載の発光素子であって、
前記基板が、導電性を有する半導体基板であり、
前記蛍光含有層が、前記半導体基板の裏面を被覆するように設けられた第２蛍光体含有透明導電層を含み、
前記半導体活性領域への前記第１光を発生させるための駆動電流の供給が、前記半導体基板、前記第１蛍光体含有透明導電層、及び前記第２蛍光体含有透明導電層を介して行われる
発光素子。
【請求項４】
請求項１に記載の発光素子であって、
更に、前記第１蛍光体含有透明導電層の前記半導体活性領域の側に位置する面に接合され、且つ、蛍光体を含まない透明導電膜を具備する
発光素子。
【請求項５】
基板の主面に、第１光を発生するための半導体活性領域を含むメサを設ける工程と、
前記メサを透明絶縁層で被覆する工程と、
前記透明絶縁層に、前記メサの上面の少なくとも一部を露出する開口を形成する工程と、
前記メサの上面及び側面を被覆し、前記開口を通じて前記メサに接続され、且つ、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第２光を発生する蛍光体を含む第１蛍光体含有透明導電層を、前記透明絶縁層を被覆するように形成する工程
とを具備する
発光素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の発光素子の製造方法であって、
前記メサは、その上端に位置する、蛍光体を含まない透明導電膜を具備し、
前記第１蛍光体含有透明導電層は、前記透明導電膜に接触するように形成される
発光素子の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の発光素子の製造方法であって、
更に、前記基板の裏面に、前記第１光によって励起されて前記第１光と異なる波長を有する第３光を発生する蛍光体を含む蛍光含有層を形成する工程
を具備する
発光素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の発光素子の製造方法であって、
前記基板が、導電性を有する半導体基板であり、
前記蛍光含有層は、前記半導体基板の裏面を被覆するように設けられた第２蛍光体含有透明導電層を含む
発光素子の製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−２１４３０２（Ｐ２００７−２１４３０２Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１８８２（Ｐ２００６−３１８８２）
【出願日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願人】（５０１０４５０２１）株式会社ナノテコ (9)
【出願人】（５０４１３３１１０）国立大学法人 電気通信大学 (383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【出願人】（５０１０４５０２１）株式会社ナノテコ (9)
【出願人】（５０４１３３１１０）国立大学法人 電気通信大学 (383)
【Ｆターム（参考）】
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