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JP2014175543A - 半導体発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】信頼性の高い半導体発光装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、第1柱部と、第2柱部と、波長変換層と、発光部と、樹脂部と、中間層と、を含む半導体発光装置が提供される。第1、第2柱部は、第1方向に延び、導電性である。波長変換層は、第1、第2柱部と第1方向において離間する。発光部は、第1導電形の第1半導体層と、第2導電形の第2半導体層と、その間に設けられ第1光を放出する発光層と、を含む。樹脂部は、第1、第2柱部の側面と、発光部の側面と、を覆う。中間層は、第1半導体層と波長変換層とに接し、樹脂部と波長変換層とに接する。中間層は、第1光のピーク波長よりも薄く、波長変換層に含まれる材料とは異なる材料を含む。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、半導体発光装置に関する。
例えば、青色LED(Light Emitting Diode)などの半導体発光素子と、蛍光体を含む樹脂と、を組み合わせ、白色光を発する半導体発光装置がある。このような半導体発光装置において、高い信頼性が求められる。
特許第4799606号公報
本発明の実施形態は、信頼性の高い半導体発光装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、第1柱部と、第2柱部と、波長変換層と、発光部と、樹脂部と、中間層と、を含む半導体発光装置が提供される。前記第1柱部は、第1方向に延び、導電性である。前記第1柱部は、前記第1方向に対して交差する第2方向において前記第1柱部と離間し、前記第1方向に延び、導電性である。前記波長変換層は、前記第1柱部及び前記第2柱部と前記第1方向において離間する。前記発光部は、前記第1柱部の少なくとも一部と前記波長変換層との間に設けられた第1半導体部分と、前記第2柱部と前記波長変換層との間に設けられた第2半導体部分と、を含む第1導電形の第1半導体層と、前記第2柱部と前記第2半導体部分との間に設けられた第2導電形の第2半導体層と、前記第2半導体部分と前記第2半導体層との間に設けられ第1光を放出する発光層と、を含む。前記樹脂部は、前記第1柱部の前記第1方向に沿う側面と、前記第2柱部の前記第1方向に沿う側面と、前記発光部の側面と、前記発光部の前記第1柱部及び前記第2柱部の側の面と、を覆う。前記中間層は、前記第1半導体層と前記波長変換層とに接する第1部分と、前記樹脂部と前記波長変換層とに接する第2部分と、を含み、前記第1光のピーク波長よりも薄い厚さを有し前記波長変換層に含まれる材料とは異なる材料を含む。
図1(a)及び図1(b)は、第1の実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。 第2の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式図である。 図3(a)〜図3(d)は、第2の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
(第1の実施の形態)
図1(a)及び図1(b)は、第1の実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、図1(a)は模式的断面図である。図1(b)は、半導体発光装置の一部を拡大して示す模式的断面図である。
図1(a)に表したように、本実施形態に係る半導体発光装置110は、第1柱部31と、第2柱部32と、波長変換層60と、発光部10と、樹脂部50と、中間層70と、を含む。
第1柱部31は、第1方向に延び、導電性である。
第1方向をZ軸方向とする。第1方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向とX軸方向とに対して垂直な方向をY軸方向とする。
第2柱部32は、第2方向において第1柱部31と離間する。第2柱部32は、Z軸方向に延び、導電性である。この例では、第2方向は、X軸方向とされている。
波長変換層60は、第1柱部31及び第2柱部32と、Z軸方向において離間する。波長変換層60の厚さは、例えば80μm以上250μm以下である。
発光部10は、第1導電形の第1半導体層11と、第2導電形の第2半導体層12と、発光層13と、を含む。
例えば、第1導電形はn形であり、第2導電形は、p形である。実施形態において、第1導電形がp形であり、第2導電形がn形でも良い。以下の例では、第1導電形はn形であり、第2導電形はp形とする。
第1半導体層11は、第1半導体部分11aと、第2半導体部分11bと、を含む。第1半導体部分11aは、第1柱部31の少なくとも一部と、波長変換層60と、の間に設けられる。第2半導体部分11bは、第2柱部32と、波長変換層60と、の間に設けられる。
第2半導体層12は、第2柱部32と第2半導体部分11bとの間に設けられる。発光層13は、第2半導体部分11bと第2半導体層12との間に設けられる。
第1半導体層11、第2半導体層12及び発光層13は、例えば窒化物半導体を含む。発光部10は側面10sを有する。発光部10の側面10sは、X−Y平面(第1方向に対して垂直な平面)に対して交差する面である。発光部10は、第1柱部31及び第2柱部32の側の面(第1面10a)と、波長変換層60の側の面(第2面10b)と、を有する。
樹脂部50は、第1柱部31のZ軸方向)に沿う側面31sと、第2柱部32のZ軸方向に沿う側面32sと、発光部10の側面10sと、を覆う。樹脂部50は、発光部10の第1柱部31及び第2柱部32の側の面(第1面10a)をさらに覆う。
この例では、第1電極41と、第2電極42と、がさらに設けられている。第1電極41は、第1半導体層11の第1半導体部分11aと第1柱部31との間において、第1半導体部分11aに接している。第2電極42は、第2半導体層12と第2柱部32との間において、第2半導体層12に接している。
樹脂部50には、例えば、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂の少なくともいずれかを含む。熱に対する安定性、化学的安定性、及び、高い絶縁性が得られる。
この例では、第1柱部31は、第1金属柱31aと第1金属層31bとを含む。第1金属層31bは、第1金属柱31aと第1電極41との間に配置されている。第1金属層31bは、第1電極41と接している。第2柱部32は、第2金属柱32aと第2金属層32bとを含む。第2金属層32bは、第2金属柱32aと第2電極42との間に配置されている。第2金属層32bは、第2電極42と接している。
この例では、絶縁層51がさらに設けられている。絶縁層51は、発光部10と樹脂部50との間に設けられる。絶縁層51は、例えば、発光部10の側面(X−Y平面に対して非平行な面)を覆う。絶縁層51は、例えば、発光部10の第1面10aを覆う。すなわち、樹脂部50は、絶縁層51を介して、発光部10の第1面10aを覆う。絶縁層51は、第1金属層31bの一部と、第2電極42の一部と、の間に設けられている。これにより、第1柱部31をX−Y平面で切断したときのサイズは、第1電極41のサイズよりも大きくされている。すなわち、第1柱部31の太さは太い。これにより、第1柱部31を介した高い熱伝導性が得られる。
絶縁層51には、例えば、酸化物、窒化物、または、酸窒化物などが用いられる。絶縁層51には、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、または、酸窒化シリコンの少なくともいずれかを用いることができる。
この例では、第1接続部材31cと、第2接続部材32cと、がさらに設けられている。第1接続部材31cと第1電極41との間に第1柱部31が配置される。第2接続部材32cと第2電極42との間に第2柱部32が配置される。第1接続部材31c及び第2接続部材32cには、例えば、はんだボールなどが用いられる。
第1接続部材31c、第1柱部31、第1電極41、第2接続部材32c、第2柱部32及び第2電極42を介して、発光部10に電流が供給され、発光層13から光(第1光)が放出される。第1光は、例えば青色光である。
波長変換層60は、光透過性樹脂61と、複数の粒子62と、を含む。複数の粒子62は、光透過性樹脂61に分散される。複数の粒子62は、発光層13から放出される第1光の少なくとも一部を吸収して、第1光の波長(例えばピーク波長)とは異なる波長(例えばピーク波長)を有する第2光を放出する。例えば、第2光の第2ピーク波長は、第1光の第1ピーク波長よりも長い。例えば、第1光が青色であり、第2光は、緑色光、黄色光及び赤色光の少なくともいずれかを含む。例えば、第1光と第2光とが混合された光は、白色光である。
複数の粒子62には、例えば、蛍光体が用いられる。光透過性樹脂61には、例えば、シリコーン系樹脂(例えばメチルフェニルシリコーン)、アクリル系樹脂、及び、エポキシ系樹脂の少なくともいずれかが用いられる。
波長変換層60は、光透過性樹脂61に分散された複数の波長変換層フィラー65をさらに含んでも良い。波長変換層フィラー65には、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウム及び酸化チタンの少なくともいずれかを用いることができる。
中間層70は、第1部分p1と、第2部分p2と、含む。第1部分p1は、第1半導体層11と波長変換層60とに接する。第2部分p2は、樹脂部50と波長変換層60とに接する。この例では、中間層70は、第3部分p3をさらに含む。第3部分p3は、絶縁層51の一部と、波長変換層60と、に接する。
中間層70は、第1光のピーク波長よりも薄い厚さ70tを有する(図1(b)参照)。第1光のピーク波長は、例えば、440nm(ナノメートル)以上480nm以下である。このとき、中間層70の厚さ70tは、例えば440nm未満に設定される。中間層70の厚さ70tは、例えば、20nm以上150nm以下でも良い。
中間層70は、波長変換層60に含まれる材料とは異なる材料を含む。例えば、波長変換層60として、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、または、エポキシ系樹脂が用いられる場合、中間層70として、酸化シリコンまたは窒化シリコンなどを用いることができる。中間層70は、ドライ成膜により形成しても良く、ウエット成膜により形成しても良い。
中間層70は、第1部分p1において、例えば、第1半導体層11と波長変換層60との密着性を向上する。中間層70は、第2部分p2において、例えば、樹脂部50と波長変換層60との密着性を向上する。中間層70は、例えば、第3部分p3において、絶縁層51の一部と、波長変換層60と、の密着性を向上する。
本願発明者の検討によると、中間層70を設けずに、波長変換層60が半導体層に接する構成において、波長変換層60と半導体層との間に隙間が生じる場合や、波長変換層60が半導体層から剥がれる場合があることが分かった。これは、半導体装置の点灯と非点灯とを繰り返すと、波長変換層60と半導体層との間の熱膨張係数の差などに起因して、波長変換層60が半導体層との間の界面に応力が生じることが原因であると考えられる。
特に、波長変換層60において、高い光透過率を得つつ蛍光体(粒子62)の高い分散性を得るために、光透過性樹脂61としてシリコーン系樹脂(例えばメチルフェニルシリコーン)を用いると、この剥がれが生じ易い。
さらに、中間層70を設けない場合においては、波長変換層60は、樹脂部50と接する。このとき、波長変換層60と樹脂部50との間においても剥がれが生じる場合があることが分かった。
本実施形態に係る半導体発光装置においては、第1半導体層11と波長変換層60との間、及び、樹脂部50と波長変換層60との間に、これらに接するように、薄い中間層70を挿入する。中間層70は、波長変換層60に含まれる材料とは異なる材料を含む。中間層70は、例えば、シランカップリング剤を含む。中間層70として、酸化シリコンまたは窒化シリコンを用いても良い。
中間層70を用いることで、波長変換層60と半導体層との間の剥がれ、及び、波長変換層60と樹脂部50との間の剥がれが抑制できる。さらに、絶縁層51が設けられる場合において、波長変換層60と絶縁層51との間の剥がれが抑制できる。
本実施形態によれば、信頼性の高い半導体発光装置が提供できる。
例えば、中間層70として、波長変換層60に用いられる材料と同じ材料(例えばシリコーン樹脂)を用いる場合には、剥がれを十分に抑制することが難しい。中間層70として、波長変換層60に用いられる材料(例えばシリコーン樹脂)とは異なる材料を用いることで、剥がれを十分に抑制することができる。特に、中間層70として、酸化シリコンまたは窒化シリコンを用いることで、剥がれの抑制が顕著である。
例えば、中間層70を用いない場合、第1半導体層11(例えばGaN層)と波長変換層60(シリコン樹脂)とが、直接接する。第1半導体層11と波長変換層60との密着力の測定値は、1MPa(メガパスカル)〜2.5MPaである。中間層70として、ドライ成膜の酸化シリコンを用いたときには、密着力の測定値は、3MPa〜4.3MPaである。中間層70として、ドライ成膜の窒化シリコンを用いたときには、密着力の測定値は、2.5MPa〜4.0MPaである。中間層70として、ウエット成膜の酸化シリコン(例えばSOG)を用いたときには、密着力の測定値は、2MPa〜4.3MPaである。このように、中間層70を用いることで、高い密着力が得られ、その結果、第1半導体層11と波長変換層60との間の剥がれが抑制できる。
中間層70における光透過率は高いことが好ましい。例えば、第1光のピーク波長における中間層70の透過率は、90%以上であることが好ましい。例えば、中間層70には、例えば、SiO、TiO、ZrO、ZnO、KTaO、Al、MgO、Y、CuSrO、AlN、SiC、CaC、BaF及びCaFの少なくともいずれか用いることができる。
特に、中間層70として、シランカップリング剤を用いても良い。中間層70は、例えば、波長変換層60と化学結合することが可能である。
例えば、中間層70は、有機シリコン化合物を含む。例えば、中間層70は、シリコン原子と、シリコン原子に結合された官能基と、を含む。この官能基は、反応性の官能基である。この官能基は、例えば、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、ビニル基及びメルカプト基の少なくともいずれかを含む。
この場合も、波長変換層60と半導体層との間の剥がれ、波長変換層60と樹脂部50との間の剥がれ、及び、波長変換層60と絶縁層51との間の剥がれが抑制できる。
図1(b)に表したように、中間層70は、フィラー72を含んでも良い。例えば、中間層70は、カップリング膜71(例えばシランカップリング剤の膜)と、カップリング膜71に分散された複数のフィラー72と、を含むことができる。
カップリング膜71は、例えば、シリコン原子と、シリコン原子に結合された官能基と、を含む。この官能基は、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、ビニル基及びメルカプト基の少なくともいずれかを含む。
中間層70として、フィラー72を含むカップリング膜71を用いることで、密着力がさらに向上できる。すなわち、カップリング膜71における化学結合が、フィラー72を介して行われる。これにより、密着力がさらに向上する。半導体層と、波長変換層60と、の間における熱膨張係数の差による応力を緩和し易くなる。
例えば、中間層70の線膨張係数は、第1半導体層11の線膨張係数よりも大きく、波長変換層60の線膨張係数よりも小さく設定できる。例えば、第1半導体層11(例えばGaN)の線膨張係数は、約5×10−6/Kである。波長変換層60に用いられるシリコーン樹脂の線膨張係数は、66×10−6/Kである。中間層70の線膨張係数は、これらの値の間に設定することができる。これにより、剥がれが、より抑制し易くなる。
複数のフィラー72は、例えば、SiO及びZrOの少なくともいずれかを含む。これにより、高い光透過率が得られる。さらに、中間層70の屈折率を所望の値に調整できる。
複数のフィラー72は、導電性でも良い。複数のフィラー72は、例えば、アンチモンドープ酸化錫(ATO)、酸化錫ドープ酸化インジウム(ITO)、五酸化アンチモン、リンドープ酸化錫(PTO)、及び、アルミドープ酸化亜鉛(AZO)の少なくともいずれかを含むことができる。これらの材料を用いることで、高い光透過率と、導電性が得られる。
フィラー72は、中空形状を有していても良い。例えば、複数のフィラー72の少なくともいずれかは、中心部72aと、中心部72aの周りの外殻72bと、を有する(図1(b)参照)。中心部72aの密度は、外殻72bの密度よりも低い。複数のフィラー72のそれぞれは、中空のシリカを含む。この場合、外殻72bはシリカを含む。
フィラー72が中空形状を有することで、フィラー72の屈折率を制御し、中間層70の屈折率を制御することができる。さらに、フィラー72が中空形状を有することで、フィラー72の密度を制御し、フィラー72の分布の均一性が向上できる。
中間層70として、カップリング膜71(例えばシランカップリング剤の膜)を用いる場合、シランカップリング剤の溶液を塗布し、熱処理することにより中間層70が形成される。シランカップリング剤の溶液には、例えばアルコールを含む水溶液が用いられる。さらに、中間層70の厚さ70tは薄いことが好ましい。このため、シランカップリング剤の溶液の粘度は低く設定される。このとき、もし、フィラー72の密度が高いと、溶液中でフィラー72が沈降して、フィラー72の濃度が不均一になりやすい。
中空形状のフィラー72を用いることで、フィラー72の密度を低くなり、その結果、溶液中でのフィラー72の濃度を均一にし易くなる。
複数のフィラー72のそれぞれの径は、5nm以上であることが好ましい。複数のフィラー72のそれぞれの径は、中間層70の厚さ70t以下である。
中間層70の屈折率を半導体層の屈折率と、波長変換層の屈折率と、の間の値に設定しても良い。これにより、光取り出し効率が向上し易い。例えば、第1半導体層11の第1光に対する屈折率は、波長変換層60の第1光に対する屈折率よりも高い。第1半導体層11(例えばGaN)の第1光に対する屈折率は、約2.4である。波長変換層60の光透過性樹脂61としてシリコン樹脂を用いた場合、光透過性樹脂61の第1光に対する屈折率は、約1.5である。
このとき、中間層70の第1光に対する屈折率は、1.5よりも高く2.4未満に設定できる。すなわち、中間層70の第1光に対する屈折率は、第1半導体層11の第1光に対する屈折率よりも低く、波長変換層60の第1光に対する屈折率よりも高く設定できる。これにより、界面での反射が抑制され、光取り出し効率を向上しやすい。
本実施形態においては、中間層70の厚さ70tは、第1光のピーク波長よりも短く、すなわち、比較的薄く設定される。これにより、光が中間層70中をX−Y平面に沿って伝搬し、中間層70の側面から光が出射されることが、抑制できる。もし、中間層70中を光が伝搬し、中間層70の側面から光が出射すると、側面に対向する方向では、波長変換層60を通らないで出射する第1光(例えば青色光)の割合が多くなる。このため、出射角度による色の変化が発生する。
本実施形態においては、中間層70の厚さ70tが薄く設定されるため、中間層70の側面からの光の出射が抑制できる。これにより、色の均一性が向上する。
中間層70の厚さ70tが波長よりも十分に薄い場合、中間層70の屈折率が、半導体層の屈折率と、波長変換層の屈折率と、の間の値でなくても、光取り出し効率の低下は比較的小さい。すなわち、中間層70の厚さ70tが波長よりも十分に薄い場合は、半導体層から中間層70に入射した光は、中間層70の屈折率に関わらず、大きな損失無く、中間層70を通過して波長変換層60に到達しやすい。
このように、中間層70の厚さ70tが波長よりも十分に薄い場合は、中間層70として用いる材料を、屈折率の値の観点ではなく、他の観点で適正化しても良い。例えば、中間層70に含まれるフィラー72として、屈折率が小さい中空のシリカを用いても、比較的高い光取り出し効率が得られる。これにより、フィラー72の濃度が均一な中間層70を安定して得ることができる。
複数のフィラー72の、第1光に対する反射率は、例えば50%以上とすることができる。例えば、複数のフィラー72として、Pt、Ag、Si、Ti、Zr、Zn、Ta、Al、Ni及びCuの少なくともいずれか、並びに、Pt、Ag、Si、Ti、Zr、Zn、Ta、Al、Ni及びCuの少なくともいずれかを含む化合物の少なくともいずれかを用いても良い。
例えば、樹脂部50が、エポキシ樹脂を含み、波長変換層60が、シリコーン樹脂を含む光透過性樹脂61と、光透過性樹脂61に分散された複数の粒子62(蛍光体粒子)と、を含む場合、中間層70は、シリコン原子と、シリコン原子に結合されたエポキシ基を含むことが好ましい。すなわち、中間層70は、エポキシ基を含むシランカップリング剤により形成されることが好ましい。このとき、中間層70は、中空シリカのフィラー72を含むことが好ましい。これにより、高い密着力と同時に、高い光透過性と、フィラー72の密度の高い均一性が、高い生産性で得られる。
(第2の実施形態)
本実施形態は、半導体発光装置の製造方法に係る。
図2は、第2の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する模式図である。
図3(a)〜図3(d)は、第2の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図2に表したように、本製造方法においては、加工体の上に樹脂液を塗布する(ステップS110)。以下、加工体について説明する。
例えば、図3(a)に表したように、成長用基板5の上に、発光部10となる半導体層がエピタキシャル成長され、半導体層が所定の形状に加工され、さらに、第1柱部31、第2柱部32及び樹脂層55が形成される。これにより、複数の素子部210が形成される。この成長用基板5は、第1柱部31、第2柱部32及び樹脂層55の形成の後に除去される。成長用基板5が除去された部分を、加工体310とする。加工体310は、第1主面310aを有する。第1主面310aは、成長用基板5側の面である。
複数の素子部210のそれぞれは、導電性の第1柱部31と、導電性の第2柱部32と、発光部10と、を含む。第1柱部31は第1方向(例えばZ軸方向)に延びる。第1方向は、第1主面310aに対して垂直である。第2柱部32は、第2方向(例えばX軸方向)において第1柱部31と離間し、第1方向に延びる。第2方向は、第1主面310aに対して平行な方向であり、すなわち、第1方向と交差する方向である。
発光部10は、第1導電形の第1半導体層11と、第2導電形の第2半導体層12と、発光層13と、を含む。第1半導体層11は、第1柱部31の少なくとも一部と対向する第1半導体部分11aと、第2柱部32の少なくとも一部と対向する第2半導体部分11bと、を含む。第1半導体層11は、成長用基板5が除去されたときに、第1主面310aにおいて露出する。第2半導体層12は、第2柱部32と第2半導体部分11bとの間に設けられ。発光層13は、第2半導体部分11bと第2半導体層12との間に設けられる。
このような複数の素子部210が加工体310に設けられる。すなわち、加工体310は、第1主面310aを有しており、第1主面310aに平行な面(X−Y平面)内に並ぶ複数の素子部210と、複数の素子部210を保持する樹脂層55と、を含む。後述するように、複数の素子部210のそれぞれは、半導体発光装置110の一部となる。樹脂層55は、分断されることにより、樹脂部50となる。樹脂部50には、例えば、エポキシ樹脂が用いられる。
既に説明したように、発光部10と樹脂部50との間に、絶縁層51をさらに設けても良い。絶縁層51の一部が、第1主面310aに露出していても良い。
図2及び図3(b)に表したように、このような加工体310の第1主面310aの上に、中間層70を形成する。中間層70の厚さは、第1光のピーク波長よりも薄い。
中間層70は、例えば、CVDなどにより形成しても良い。中間層70として、SiO、TiO、ZrO、ZnO、KTaO、Al、MgO、Y、CuSrO、AlN、SiC、CaC、BaF及びCaFの少なくともいずれかを含む膜を形成しても良い。
中間層70の形成は、例えばシランカップリング剤を原料ガスとするCVDによる成膜を含んでも良い。
中間層70の形成は、例えばシランカップリング剤を含む溶液を塗布するウエット処理を含んでも良い。例えば、シリコン原子と、シリコン原子に結合された官能基と、を含むカップリング剤の溶液を用いることができる。官能基は、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、ビニル基及びメルカプト基の少なくともいずれかを含む。
中間層70となる溶液は、例えば、複数のフィラー72を含んでも良い。複数のフィラー72は、例えば、SiO及びZrOの少なくともいずれかを含む。複数のフィラー72は、アンチモンドープ酸化錫(ATO)、酸化錫ドープ酸化インジウム(ITO)、五酸化アンチモン、リンドープ酸化錫(PTO)、アルミドープ酸化亜鉛(AZO)、の少なくともいずれかを含んでも良い。複数のフィラー72の少なくともいずれかは、中心部72aと、中心部72aの周りの外殻72bと、を有し、中心部72aの密度が外殻72bの密度よりも低くても良い。複数のフィラー72として、中空のシリカを用いることができる。複数のフィラー72は、Pt、Ag、Si、Ti、Zr、Zn、Ta、Al、Ni及びCuの少なくともいずれか、並びに、Pt、Ag、Si、Ti、Zr、Zn、Ta、Al、Ni及びCuの少なくともいずれかを含む化合物の少なくともいずれかを含んでも良い。
複数のフィラー72のそれぞれの径は、5nm以上であることが好ましい。中間層70の厚さ70t以下である。これにより、平坦な表面が得られる。
中間層70の形成には、例えば、スピンコート、スリットコート、バーコート及びスキージコートの少なくともいずれかを用いることができる。
中間層70となる膜を厚く形成し、その後で、その膜の厚さを減少させて中間層70を形成しても良い。中間層70となる膜を予め形成しておき、その膜を、加工体310の第1主面310aに貼っても良い。
図2及び図3(c)に表したように、中間層70の上に、波長変換層60を形成する(ステップS120)。例えば、波長変換層60として、光透過性樹脂61と、光透過性樹脂61に分散され第1光の少なくとも一部を吸収して第1光のピーク波長とは異なる第2光を放出する複数の粒子62(例えば蛍光体粒子)と、を含む層を形成する。この光透過性樹脂61として、シリコーン樹脂を用いることができる。
波長変換層60の形成には、例えば、印刷法を用いることができる。例えば、マスクを用いてスキージを用いる印刷により、波長変換層となる樹脂を塗布することができる。実施形態において、波長変換層の形成方法は任意である。
中間層70は、波長変換層に含まれる材料に含まれる材料とは異なる材料を含む。中間層70は、波長変換層60と化学結合することができる。これにより、高い密着性が得られる。
図2及び図3(d)に表したように、波長変換層60、中間層70及び樹脂部50を複数の素子部210ごとに分断する(ステップS130)。
これにより、複数の半導体発光装置110が形成できる。
本実施形態によれば、信頼性の高い半導体発光装置の製造方法を提供できる。
本実施形態において、中間層70の線膨張係数は、第1半導体層11の線膨張係数よりも大きく、波長変換層60の線膨張係数よりも小さいことが好ましい。これにより、剥がれをより抑制し易くできる。
本実施形態において、中間層70の第1光に対する屈折率は、第1半導体層11の第1光に対する屈折率よりも低く、波長変換層60の第1光に対する屈折率よりも高いことが好ましい。
以下、実施形態における材料の例について説明する。
第1柱部31(例えば第1金属柱31a及び第1金属層31b)、及び、第2柱部32(例えば第2金属柱32a及び第2金属層32b)には、例えば、Cu(銅)、Ni(ニッケル)、及び、Al(アルミニウム)などを用いることができる。
粒子62は、例えば、赤色の蛍光体、緑色の蛍光体、青色の蛍光体、及び、黄色の蛍光体の少なくともいずれかを用いることができる。
赤色の蛍光体として例えば以下が挙げられる。ただし、実施形態に用いられる赤色の蛍光体は、これに限定されない。
S:Eu、
S:Eu+顔料、
:Eu、
Zn(PO:Mn、
(Zn,Cd)S:Ag+In
(Y,Gd,Eu)BO
(Y,Gd,Eu)
YVO:Eu、
LaS:Eu,Sm、
LaSi:Eu2+
α−sialon:Eu2+
CaAlSiN:Eu2+
CaSiN:Eu2+
CaSiN:Ce2+
Si:Eu2+
CaAlSiN:Eu2+
(SrCa)AlSiN:EuX+
Sr(SiAl(ON):EuX+
緑色の蛍光体として例えば以下が挙げられる。ただし、実施形態に用いられる緑色の蛍光体は、これに限定されない。
ZnS:Cu,Al、
ZnS:Cu,Al+顔料、
(Zn,Cd)S:Cu,Al、
ZnS:Cu,Au,Al,+顔料、
Al12:Tb、
(Al,Ga)12:Tb、
SiO:Tb、
ZnSiO:Mn、
(Zn,Cd)S:Cu、
ZnS:Cu、
ZnSiO:Mn、
ZnS:Cu+ZnSiO:Mn、
GdS:Tb、
(Zn,Cd)S:Ag、
ZnS:Cu,Al、
S:Tb、
ZnS:Cu,Al+In
(Zn,Cd)S:Ag+In
(Zn,Mn)SiO
BaAl1219:Mn、
(Ba,Sr,Mg)O・aAl:Mn、
LaPO:Ce,Tb、
ZnSiO:Mn、
ZnS:Cu、
3(Ba,Mg,Eu,Mn)O・8Al
La・0.2SiO・0.9P:Ce,Tb、
CeMgAl1119:Tb、
CaSc:Ce、
(BrSr)SiO:Eu、
α−sialon:Yb2+
β−sialon:Eu2+
(SrBa)YSi:Eu2+
(CaSr)Si:Eu2+
Sr(SiAl)(ON):Ce 。
青色の蛍光体として例えば以下が挙げられる。ただし、実施形態に用いられる青色の蛍光体はこれに限定されない。
ZnS:Ag、
ZnS:Ag+顔料、
ZnS:Ag,Al、
ZnS:Ag,Cu,Ga,Cl、
ZnS:Ag+In
ZnS:Zn+In
(Ba,Eu)MgAl1017
(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO)6Cl:Eu、
Sr10(PO)6Cl:Eu、
(Ba,Sr,Eu)(Mg,Mn)Al1017
10(Sr,Ca,Ba,Eu)・6PO・Cl
BaMgAl1625:Eu 。
黄色の蛍光体として例えば以下が挙げられる。ただし、実施形態に用いられる黄色の蛍光体はこれに限定されない。
Li(Eu,Sm)W
(Y,Gd),(Al,Ga)12:Ce3+
LiSrSiO:Eu2+
(Sr(Ca,Ba))SiO:Eu2+
SrSiON2.7:Eu2+
実施形態によれば、信頼性の高い半導体発光装置を提供できる。
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、BInAlGa1−x−y−zN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦z≦1,x+y+z≦1)なる化学式において組成比x、y及びzをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、N(窒素)以外のV族元素もさらに含むものや、導電型などを制御するために添加される各種のドーパントのいずれかをさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施の形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光装置に含まれる柱部、波長変換層、発光部、半導体層、発光層、樹脂部、波長変換層、光透過性樹脂、粒子、中間層、フィラー、絶縁層、及び、電極などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光装置も、本発明の実施の形態の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
5…成長用基板、 10…発光部、 10a…第1面、 10b…第2面、 10s…側面、 11…第1半導体層、 11a…第1半導体部分、 11b…第2半導体部分、 12…第2半導体層、 13…発光層、 31…第1柱部、 31a…第1金属柱、 31b…第1金属層、 31c…第1接続部材、 31s…側面、 32…第2柱部、 32a…第2金属柱、 32b…第2金属層、 32c…第2接続部材、 32s…側面、 41…第1電極、 42…第2電極、 50…樹脂部、 51…絶縁層、 55…樹脂層、 60…波長変換層、 61…光透過性樹脂、 62…粒子、 65…波長変換層フィラー、 70…中間層、 70t…厚さ、 71…カップリング膜、 72…フィラー、 72a…中心部、 72b…外殻、 110…半導体発光装置、 210…素子部、 310…加工体、 310a…第1主面、 p1〜p3…第1〜第3部分

Claims (5)

  1. 第1方向に延びる導電性の第1柱部と、
    前記第1方向に対して交差する第2方向において前記第1柱部と離間し前記第1方向に延びる導電性の第2柱部と、
    前記第1柱部及び前記第2柱部と前記第1方向において離間する波長変換層と、
    前記第1柱部の少なくとも一部と前記波長変換層との間に設けられた第1半導体部分と、
    前記第2柱部と前記波長変換層との間に設けられた第2半導体部分と、
    を含む第1導電形の第1半導体層と、
    前記第2柱部と前記第2半導体部分との間に設けられた第2導電形の第2半導体層と、
    前記第2半導体部分と前記第2半導体層との間に設けられ第1光を放出する発光層と、
    を含む発光部と、
    前記第1柱部の前記第1方向に沿う側面と、前記第2柱部の前記第1方向に沿う側面と、前記発光部の側面と、前記発光部の前記第1柱部及び前記第2柱部の側の面と、を覆う樹脂部と、
    前記第1半導体層と前記波長変換層とに接する第1部分と、
    前記樹脂部と前記波長変換層とに接する第2部分と、
    を含み前記第1光のピーク波長よりも薄い厚さを有し前記波長変換層に含まれる材料とは異なる材料を含む中間層と、
    を含む半導体発光装置。
  2. 前記中間層の厚さは、440ナノメートル未満である請求項1記載の半導体装置。
  3. 前記中間層は、複数のフィラーを含み、
    前記複数のフィラーの少なくともいずれかは、中心部と、前記中心部の周りの外殻と、を有し、
    前記中心部の密度は、前記外殻の密度よりも低い請求項1または2に記載の半導体装置。
  4. 前記複数のフィラーのそれぞれの径は、前記中間層の厚さ以下である請求項3記載の半導体発光装置。
  5. 前記発光部と前記樹脂部との間に設けられた絶縁層をさらに備え、
    前記中間層は、前記絶縁層の一部と、前記波長変換層と、に接する第3部分をさらに含む請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体装置。
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