JP6387780B2 - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子を用いた発光装置及びその製造方法に関する。

半導体発光素子（発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、電球に比べて、ａ）点灯及び消灯の応答速度が速い、ｂ）５０〜１００倍も寿命が長い、ｃ）消費電力が１／３〜１／１５程度である、といった特徴を持っている。これらの特徴を利用して、半導体発光素子を用いた発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト、フルカラー表示の屋外ディスプレイ、玩具、一般照明、光記録媒体の読み取り及び／又は書き込み用の光源、ならびに光通信用の光源など、非常に広い分野で利用されている。また、ＬＥＤの利用により省エネを推進できることが期待されており、現在も輝度向上や効率向上等を目指して、精力的にＬＥＤの研究開発が進められている。特に、車載用途や一般照明などに利用する発光装置については、高輝度、高効率、及び低消費電力に対する要望が非常に強い。

このような状況下、発光装置からの光取り出し効率を向上させる発明が特許文献１に記載されている。この特許文献１には、第１導電型層（ｎ型半導体層）と第２導電型層（ｐ型半導体層）とに挟まれた発光層を有する半導体積層構造を有し、発光層の第１導電型層側から光を取り出す半導体発光素子に関する発明が開示されている。この特許文献１に記載の発光装置では、第１導電型層のうち、発光層と接する面とは反対側の面（光取出面）を粗面化することにより、発光層から発せられる光の全反射を減らし、光取り出し効率を向上させている。

特開２０１２−１２４２１９号公報

発光装置の光取り出し効率を向上させるため、特許文献１に記載されているように、第１導電型層の光取出面を粗面化した発光装置は、一つの好ましい態様といえる。
しかしながら、第１導電型層の光取出面を粗面化すると、向上させた光取り出し効率を維持したまま、レンズや波長変換部材などの光学部材と接合することができないという課題がある。つまり、粗面化した第１導電型層上に光学部材を接合した場合、第１導電型層が粗面化されているため、これらの部材の界面にボイド（つまり、屈折率の低い空気の層）が生じる。ボイドがあると、第１導電型層と空気との屈折率の相違からフレネル反射により光の一部又は全部が反射（以下、これらを単に「全反射等」という。）するため、光の取り出し効率が低下する。接着剤を用いて、第１導電型層と光学部材とを接合すればボイドは生じないものの、第１導電型層、接着剤及び光学部材の屈折率がそれぞれ異なるため、それぞれの界面で光が全反射等され易くなり、光の取り出し効率が低下する。

本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、光の取り出し効率の良い発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る発光装置は、半導体発光素子の光取出面側に第１透光性層を介して光学部材を備え、前記半導体発光素子と前記第１透光性層との接合面が粗面であり、前記第１透光性層と前記光学部材との接合面が平坦であり、前記第１透光性層と前記光学部材とが直接接合していることを特徴とする。

また、本発明に係る発光装置の製造方法は、半導体発光素子の光取出面側に第１透光性層を介して光学部材を備えた発光装置の製造方法であって、
前記半導体発光素子の光取出面を粗面化する粗面化工程と、
前記粗面化した光取出面上に前記第１透光性層を形成する第１透光性層形成工程と、
前記第１透光性層の上面を平坦化する第１透光性層平坦化工程と、
前記平坦化した第１透光性層の上面と、前記光学部材の表面とを直接接合する接合工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る発光装置においては、半導体発光素子の一方の面、具体的には光取出面側に第１透光性層が設けられ、この第１透光性層と光学部材との接合面が平坦であって、第１透光性層と光学部材とが直接接合しているので、光の取り出し効率が良い。
本発明に係る発光装置の製造方法によれば、半導体発光素子の光取出面側に第１透光性層が形成され、この第１透光性層の上面が平坦化されて、当該上面と光学部材の表面とが直接接合されるので、光の取り出し効率を良くした発光装置を製造することができる。

本発明の一実施形態に係る発光装置の概略断面図である。 第１透光性層を形成した場合における光の伝播と、内部多重反射と、光の吸収との関係を説明する概略断面図である。 第１透光性層を形成しない場合における光の伝播と、内部多重反射と、光の吸収との関係を説明する概略断面図である。 接着剤等の樹脂を用いて発光素子と、光学部材とを接合した場合に生じる現象を説明する概略断面図である。 直接接合により発光素子と、光学部材とを接合した場合に生じる現象を説明する概略断面図である。 材質が均一でない光学部材を模式的に示した概略断面図である。 他の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る発光装置を示す概略断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る発光装置を示す概略断面図である。 他の実施形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法に含まれる、ＬＥＤ形成工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法に含まれる、サポート基板貼合工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法に含まれる、成長基板剥離工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法に含まれる、研磨工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法に含まれる、粗面化工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法に含まれる、第１透光性層形成工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法に含まれる、第１透光性層平坦化工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法に含まれる、第１透光性層平坦化工程を終えた後のチップ化を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法に含まれる、接合工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法に含まれる、サポート基板剥離工程を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る発光装置の製造方法に含まれる、割断工程を模式的に示す断面図である。

以下、適宜図面を参照して本発明に係る発光装置及びその製造方法の一実施形態について詳細に説明する。

〔発光装置〕
はじめに、図１を参照して本実施形態に係る発光装置について説明する。
なお、図１に示す発光装置１は、ｎ側電極２ｎとｐ側電極２ｐが半導体積層体３の一面側に設けられたフリップチップ実装（フェイスダウン実装）のＬＥＤチップを例に図示している。なお、図１では、発光装置１は、半導体積層体３のｎ電極２ｎとｐ側電極２ｐが形成された面（以下、「電極形成面」とも呼ぶ）が下向きとなるようにフリップチップ実装されており、半導体積層体３の電極形成面とは反対側の面から上向きに光が出射される。なお、本発明の技術的思想はこれに限定されず、ワイヤ実装（フェイスアップ実装）の発光装置１にも適用可能である。

図１に示すように、発光装置１は、半導体発光素子４（以下、単に「発光素子４」という。）と、第１透光性層５と、光学部材６と、を備えている。
より具体的には、発光装置１は、発光素子４の光取出面４１側に第１透光性層５を介して光学部材６を備えている。すなわち、発光装置１は、発光素子４の光取出面４１に第１透光性層５及び光学部材６がこの順に積層された構成を有する。そして、本実施形態においては、発光素子４と第１透光性層５との接合面が粗面であり、第１透光性層５と光学部材６との接合面は平坦である。なお、本明細書において「光取出面」とは、図１に示すように、半導体積層体３のｎ側電極２ｎとｐ側電極２ｐが設けられている表面とは反対側の表面（図１においてｎ型半導体層３１の上面）をいう。また、「接合面」とは、二つの異なる対象物（例えば、要素または部材）の表面が接合された接合部における、二つの対象物の面を包括的に指す。すなわち、「発光素子と第１透光性層との接合面」は、接合部における発光素子の表面および第１透光性層の表面の双方を指し、「第１透光性層と光学部材との接合面」は、接合部における第１透光性層の表面および光学部材の表面の双方を指す。

（発光素子）
発光素子４は、半導体積層体３と、ｎ側電極２ｎ及びｐ側電極２ｐとを備えている。発光素子４は、半導体積層体３にてｎ側電極２ｎ及びｐ側電極２ｐから注入された電子と正孔とが再結合することで発光する。図１に示されている半導体積層体３は、発光素子４の光取出面４１側から、ｎ型半導体層３１、活性層３２、及びｐ型半導体層３３がこの順に積層されて構成されている。なお、活性層３２は発光層とも呼称されるものであるが、活性層３２の形成は任意である。ｎ型半導体層３１はｎ側電極２ｎと接続され、ｐ型半導体層３３はｐ側電極２ｐと接続される。

半導体積層体３を構成するこれらの層は、例えば、サファイアなどの成長基板（図示せず）上にｎ型半導体層３１、活性層３２、及びｐ型半導体層３３をこの順でエピタキシャル成長させることによって、好適に得ることができる。これらの層はいずれも、好ましくは、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＧａＰ、ＳｉＣ、及びＺｎＯなどから成る群より選択される一種又は二種以上から成る。特に、これらの層としては、一般式がＩｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）で表わされるＧａＮ系化合物を用いるのが好ましい。

また、ｎ型半導体層３１、活性層３２及びｐ型半導体層３３はそれぞれ、単層構造でもよいし、又は組成及び膜厚の異なる二以上の層から成る積層構造、もしくは超格子構造等としてもよい。特に、活性層３２は、量子効果が生ずる薄膜を含む単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造であることが好ましい。これらの量子井戸構造において、井戸層はＩｎを含む窒化物半導体であることが好ましい。

図１に示すように、この発光素子４の光取出面４１は、ｎ型半導体層３１における活性層３２と接していない側の面である。ｎ型半導体層３１は前記したようにＧａＮなどを用いて形成される。ＧａＮの屈折率は約２．５と高いので、光取出面４１から光が取り出されるときに外部との界面で光の全反射等が生じ易い。従って前記したようにこの発光素子４では光取出面４１（第１透光性層との接合される面）を粗面にしている。このようにすると、光取出面４１から取り出される光を散乱させ、光の全反射等を減らすことができる。その結果、発光装置１の光の取り出し効率を向上させることができる。また、半導体積層体３内における光の多重反射の機会を減少させることもできるようになり、これによって発光装置１の光の取り出し効率はさらに向上し得る。なお、光取出面４１が粗面であるかどうかは、光取出面４１が後述する第１透光性層５と光学部材６との接合面よりも粗いか否かによって判断される。

光取出面４１は、アルカリ溶液などを用いたウエット処理（ウエットエッチング）又はドライ処理（ドライエッチング）により粗面にすることができる。光取出面４１は、ドットパターンやラインアンドスペースパターンを形成することにより、粗面としてよい。これらのパターンの形成と、ウエット処理又はドライ処理とを組み合わせて、光取出面４１を粗面にすることも可能である。

粗面は、寸法及び形状が一定でない凹部又は凸部が形成されて成るものであってよいし、あるいは寸法及び形状が一定である凹部又は凸部がランダムに又は規則的に配置されて成るものであってよい。光取出面４１は好ましくは、算術平均粗さＲａが50ｎｍ、より好ましくは150ｎｍを超えるような粗面である。算術平均粗さＲａはＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して測定することができる。

ｎ側電極２ｎとｐ側電極２ｐとは、図１中、半導体積層体３の下側に、互いに電気的に接続しないよう、所定距離離間させられている。すなわち、ｎ側電極２ｎとｐ側電極２ｐは、それぞれが独立するように設けられている。
ｎ側電極２ｎ及びｐ側電極２ｐは、一般的な発光素子と同様に、金属電極材料から成り、金属電極材料は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｒ及びＲｈなどから成る群より選択される少なくとも一つ、又はその合金である。ｎ側電極２ｎ及びｐ側電極２ｐはそれぞれ、単層、又は多層膜として形成されていてよい。ｎ側電極２ｎ及びｐ側電極２ｐは、例えば、Ｃｕ単層又はＣｕ／Ｎｉ積層膜を下層とし、Ａｕ又はＡｕＳｎ合金を上層とする多層膜としてよい。ｎ側電極２ｎ及びｐ側電極２ｐはそれぞれ、スパッタリング又は蒸着などにより形成することができる。

ｐ側電極２ｐは、ｐ型半導体層３３に電流を面内均一に拡散するための全面電極２ｐ１を介して、ｐ型半導体層３３と接続されるのが好ましい。そのため、全面電極２ｐ１は、ｐ型半導体層３３と電気的に良好に接続できるオーミック電極であるのが好ましい。なお、この全面電極２ｐ１は半導体積層体３にて発光した光を光取出面４１に向けて反射させる反射層としても機能する。したがって、この全面電極２ｐ１は少なくとも活性層３２で発光する光の波長に対して良好な反射率を有するもので形成するのが好ましい。そのような全面電極２ｐ１は、例えば、光の反射率の高いＡｇ、又はその合金からなる単層膜であることが好ましく、あるいは前記Ａｇ又はその合金の膜が最下層であり、Ｎｉ及び／又はＴｉ等からなる膜が設けられた多層膜であることが好ましい。

特に、全面電極２ｐ１としてＡｇを用いる場合、全面電極２ｐ１を覆うカバー電極２ｐ２を設けるのが好ましい。カバー電極２ｐ２は、全面電極２ｐ１と同様にｐ型半導体層３３の全面に電流を拡散する。加えて、カバー電極２ｐ２は、全面電極２ｐ１の上面及び側面を被覆して、全面電極２ｐ１を遮蔽して、全面電極２ｐ１とｐ側電極２ｐとの接触を防止している。すなわち、カバー電極２ｐ２は、全面電極２ｐ１の材料、特にＡｇのマイグレーションを防止するためのバリア層として機能する。カバー電極２ｐ２は、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｗ、Ａｌ、及びＣｕ等から成る群より選択される少なくとも一つの金属、又はその合金から成る。カバー電極２ｐ２は、単層膜又は多層膜であってよい。具体的には、カバー電極２ｐ２は、ＡｌＣｕ合金、又はＡｌＣｕＳｉ合金等から成る単層膜であってよく、あるいはそのような膜を含む多層膜であってよい。全面電極２ｐ１とカバー電極２ｐ２はそれぞれ、スパッタリング又は蒸着などにより形成することができる。

発光素子４において電極を有する側の露出した表面は、ｎ側電極２ｎとｐ側電極２ｐの端面を除いて保護層７で被覆するのが好ましい。前記した構成の発光素子４の場合、保護層７は、具体的には、半導体積層体３の表面及びカバー電極２ｐ２の上面と、ｎ側電極２ｎの周縁と、ｐ側電極２ｐの周縁に形成される。保護層７は、例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、及びＭｇ等の酸化物（例えばＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ）、Ｓｉ窒化物（例えばＳｉ₃Ｎ₄）、ＡｌＮ等の窒化物、ならびにフッ化マグネシウムＭｇＦ₂等から成る群より選択される少なくとも一つで形成するのが好ましい。これらの材料を用いる場合、保護層７は、スパッタリング又は蒸着などによって形成することができる。

（第１透光性層）
第１透光性層５は、半導体積層体３のｎ型半導体層３１の上面、つまり、発光素子４の光取出面４１上に形成されている。この第１透光性層５は誘電性を有するものであってもよい。第１透光性層５は、光取出面４１から取り出した光を層内で伝播させて反対側の面（本明細書においてこの面を「光出射面５１」ということもある。）から出射する。

第１透光性層５は、例えば、ＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ₂、及びＡｌ₂Ｏ₃から成る群から選択される少なくとも一つの無機誘電体材料、又はＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ₂、及びＡｌ₂Ｏ₃から成る群から選択される少なくとも一つを無機成分とする有機無機ハイブリッド材料から成るのが好ましい。前記無機誘電体材料は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング、蒸着、又はＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）などによって形成することができる。有機無機ハイブリッド材料に用いる有機成分の例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、及びポリイミドなどが挙げられる。有機無機ハイブリッド材料は、ゾル・ゲル法、その場（in situ）重合法、又は固相反応法などによって形成することができる。第１透光性層５の好ましい材料は前記のとおりであるが、それらに限定されるものではない。第１透光性層５は、例えば、発光素子４が発する光の波長に対して透明であり、接合する光学部材６とほぼ同じ屈折率を有する任意の材料で形成してよい。

第１透光性層５は、当該層を形成した後に研磨などを行って平坦化することから、当該第１透光性層５形成前のｎ型半導体層３１の凹凸を越える十分な厚さをもって形成するのが好ましい。すなわち、第１透光性層５は、光取出面４１の凹凸を覆い、当該凹凸がその表面に現れないような厚さで形成することが好ましい。第１透光性層５の厚さは、例えば、100ｎｍ〜10000ｎｍとしてよい。

第１透光性層５の屈折率は、これと接する半導体積層体３の屈折率と同程度とするか、あるいは光学部材６の屈折率と同程度とするのが好ましい。第１透光性層５の屈折率が、それが接するいずれか一方の層又は部材の屈折率と同じであると、屈折率境界を減らすことができる。それにより、半導体積層体３と第１透光性層５の界面、又は第１透光性層５と光学部材６との界面で生じる光の全反射等を低減することができ、光の取り出し効率を向上させることができる。ここで、「同程度」とは、例えば、第１透光性層５の屈折率と半導体積層体３又は光学部材６の屈折率との差が、絶対値で±０．３の範囲内、好ましくは±０．１の範囲内、より好ましくは±０．０５の範囲内にあることをいう。

なお、第１透光性層５の屈折率と半導体積層体３の屈折率との差が小さいほど、発光素子４からの光の屈折が第１透光性層５と半導体積層体３との間でより生じにくくなるから、光取出面４１を粗面化することによる効果はより得にくくなる。一方、第１透光性層５と光学部材６とは直接接合されて、その界面は比較的平坦であるから、両者の屈折率の差が大きいと、屈折の影響により光取り出し効率が低下することがある。そのため、第１透光性層５の屈折率は光学部材６の屈折率と同程度とするのがより好ましい。

第１透光性層５の屈折率は、具体的には、１．４〜２．０程度としてよく、特に１．６〜２．０程度としてよい。第１透光性層５の屈折率がこの範囲にあれば、前記した界面のいずれかで生じる光の全反射等をより確実に低減して、光の取り出し効率をより確実に向上させることができる。なお、第１透光性層５の屈折率が２．０を超えると、より多くの光が吸収される傾向にあるので、光の取り出し効率を向上させることが困難となる場合がある。
第１透光性層５の屈折率は、光の透過率を勘案し、材料の選択及び層形成条件等によって任意に調整することができる。ＳｉＯ（具体的には、例えばＳｉＯ₂）の屈折率は１．４１であり、ＳｉＮ（具体的には、例えばＳｉ₃Ｎ₄）の屈折率は２．０であり、ＳｉＯＮ（一般的にＳｉＯ_xＮ_yとも呼称されている。）の屈折率はその間である。従って、例えばＣＶＤなどで第１透光性層５を形成する場合、ＳｉとＯとＮの含有比率を適宜設定することにより、その屈折率を半導体積層体３の屈折率と同程度としたり、あるいは光学部材６の屈折率と同程度としたりすることができる。

第１透光性層５の光出射面５１は光学部材６の表面６１と接合される。これらの面の接合は直接接合にて行うのが好ましい。本明細書において、「直接接合」とは、接着剤又は他の樹脂の塗布を伴わない接合を指す。直接接合としては、例えば、表面活性化接合、原子拡散接合、及び水酸基接合などが挙げられ、光出射面５１と表面６１との接合に際しては、これらのうちの一つを選択して用いることができる。これらの接合はいずれも常温下で実施する常温接合法により得ることができる。

なお、表面活性化接合とは、接合対象である部材の表面層に付着した酸化物や水分、有機物などといった不純物を表面層の一部ごと除去し、表面の原子の結合手同士を常温で直接結合する方法である（参考文献：国際公開第２０１１／１２６０００号パンフレット）。
原子拡散接合とは、接合対象である部材の表面（すなわち、接合後に接合面となる表面）それぞれに超高真空中で、例えば、Al等の微細結晶膜を形成し、それらの薄膜を真空中で重ね合わせて接合する方法である。
水酸基接合とは、接合対象である部材の表面それぞれに親水化処理を施すことにより水酸基（ＯＨ基）を形成し、表面同士を接触させることにより互いの水酸基同士を水素結合させて接合する方法である。

直接接合によって第１透光性層５と光学部材６とを接合すると、第１透光性層５と光学部材６とを強固に結合させることができる。さらに、図２及び図３から理解されるように、第１透光性層５の形成により光伝播層全体の厚さを厚くすることができる。その結果、発光装置１においては、内部多重反射が起こった際の電極による光の吸収機会を抑制することができ、光の取り出し効率を向上させることができる。

また、第１透光性層５と光学部材６とを直接接合する場合には、屈折率がこれらと大きく異なる接着剤等の樹脂を用いる必要もなくなる。接着剤等の樹脂の屈折率は約１．４３〜１．５３であるから、接着剤等の樹脂を用いると樹脂８と発光素子４との界面において光の全反射等が生じ易くなる（図４参照）。しかし、本実施形態では第１透光性層５と光学部材６とを直接接合して実質的に樹脂８などの接着層が介在しないようにして、光の全反射等を防いでいる（図５参照）。また、発光装置１においては、接着剤等の樹脂が用いられていないので、半導体積層体３と光学部材６との屈折率差を減らすことができる。従って、発光装置１は、光の取り出し効率を向上させることができる。

本実施形態の発光装置１は、品質管理、製造工程、製品品質、及び製品に対する信頼性の点においても好ましいものである。発光装置１において、第１透光性層５と光学部材６とを接着剤等の樹脂８を用いて接合する場合には、図４に示すように、接合面の端部から樹脂８が垂れる、あるいははみ出ることがある。樹脂８が垂れると、製品特性が安定しなくなるので、品質管理のために、垂れた樹脂８を除去する装置及び工程が必要となる。また、はみ出た樹脂８がダイス下まで垂れて、ダイスの接合個所に到達すると、ダイスの接合強度、つまり、製品の信頼性に影響するおそれがある。本実施形態の発光装置１は、接着剤を用いることなく第１透光性層５と光学部材６とを直接接合しているので樹脂の垂れ等による不都合が生じない。したがって、本実施形態の発光装置１は、品質管理及び製造工程の点において好ましく、また、製品品質及び製品に対する信頼性を向上させることができる。

発光装置１において、第１透光性層５と光学部材６とは直接接合されているので、本実施形態によれば、通常のダイス又はスクライブにより分割可能な厚みを超えた厚いダイスを作製することもできる。加えて、例えば、発光装置１を紫外ＬＥＤとして用いる場合は、接着剤等の樹脂８が紫外線によって劣化することもなく（図４、５参照）、製品の信頼性を向上させることができる。また、紫外ＬＥＤでは、多くの場合、発光素子からの光をエアに直接放出することから、エアと接する界面で光の全反射等が生じて、光取り出し効率が非常に悪くなる傾向にある。しかしながら、本実施形態の発光装置１は、第１透光性層５及びこれに直接接合された光学部材６が発光素子４を覆っているので、樹脂モールドを有する発光ダイオードのような構成を有している。従って、本実施形態によれば、エアに直接光を放出する紫外ＬＥＤと比較して、光取り出し効率を飛躍的に向上させた紫外ＬＥＤを得ることができる。

図１に戻って説明を続ける。第１透光性層５と光学部材６との接合を好適に行うため、第１透光性層５の上面（すなわち、層５形成後に露出している主表面）と光学部材６の第１透光性層５と接合される表面はともに平坦であることを要する。これらの面の平坦性が不十分であると、前記した直接接合を行うことができない。また、これらの面の平坦性が低い場合には、直接接合してもその界面にボイド（つまり、屈折率の低い空気の層）が生じ、ボイドで光の全反射等が生じて、光の取り出し効率が低下する。平坦な表面同士の接合により、第１透光性層５と光学部材６との接合面は平坦な面となる。

第１透光性層５の上側表面（光出射面５１）及び光学部材６の表面６１はともに、算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下である平坦性を有することが好ましい。このような平坦性を得るために、第１透光性層５の光出射面５１及び／又は光学部材の表面６１を、例えばＣＭＰ（化学機械的研磨）法を用いた平坦化処理に付してよい。算術平均粗さＲａはＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して測定することができる。

（光学部材）
光学部材６は、前記したように、第１透光性層５の光出射面５１上に設けられ、好ましくは第１透光性層５の光出射面５１上に、直接接合される。直接接合は好ましくは常温接合法により実施される。光学部材６は、第１透光性層５の光出射面５１から出射された光に所定の作用を及ぼす機能を有する。そのような光学部材６として、例えば、蛍光体板、サファイア基板、ＧａＮ基板及びレンズなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。光学部材６の材料は、発光素子４からの光の波長に対して透明である限りにおいて、特に限定されない。

光学部材６として蛍光体板を用いる場合、光学部材６には蛍光体が含まれる。蛍光体は、半導体積層体３から取り出した光の少なくとも一部を吸収し、その波長を変換して、異なる波長の光を発する。半導体積層体３からの光の色と蛍光体からの光の色とを組み合わせた色が、発光装置１から発せられる光の色となるので、所望の色調の光が得られるように蛍光体等が選択される。蛍光体は、一般的に用いられる酸化物、窒化物、及び酸窒化物等から成る群より選択される少なくとも一つであってよい。そのような蛍光体として、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）をＣｅ等で賦活したＹＡＧ系蛍光体、ならびにＥｕ及びＣｅ等のランタノイド系元素で賦活した窒化物系蛍光体及び酸窒化物系蛍光体等が挙げられる。蛍光体板は、蛍光体と一体に焼結して形成されたガラス等の無機材料から成るものであってよい。

光学部材６としてサファイア基板を用いる場合、サファイアを平板状部材として使用してよく、光学部材６としてＧａＮ基板を用いる場合、ＧａＮ基板を平板状部材として使用してよい。これらの基板を第１透光性層５上に接合すると、発光装置１の光伝播層の厚さを増加させることができる。それにより、発光装置１内での光多重反射の反射回数を低減することができ、光閉じ込め及び光吸収を抑制することができる。
光学部材６の屈折率は、好ましくは、第１透光性層５の屈折率と同程度であるか、同一である。なお、光学部材６の屈折率が２．０を超えると、より多くの光が吸収される傾向にあるので、光の取り出し効率を向上させることが困難となる場合がある。

光学部材６をレンズ（後記する図８参照）とする場合は、レンズは、サファイア、ＧａＮ、ガラス、又は樹脂などで形成されたものであってよく、蛍光体を含んでいてもよい。光学部材６としてレンズを用いることにより、光を屈折させて、集束又は拡散させることができる。レンズは図８に示すような凸レンズであってよく、あるいは凹レンズであってよい。

光学部材６が、図６に示すような、ガラス等の無機材料６２中に蛍光体６３を含む蛍光体板６４のように、均質でない材料を用いて形成されている場合は、ＣＭＰ法などによっても表面の算術平均粗さＲａを１ｎｍ以下とするのは困難な場合がある。材料中の成分によって研磨レートが異なるためである。

従って、そのような光学部材６を用いる場合は次のようにするとよい。例えば、図７に示すように、光学部材６の第１透光性層５と対向する面に、平坦な表面９１を有する第２透光性層９を設けるのが好ましい。第２透光性層９は、第１透光性層５と同様にして形成することができる。すなわち、第２透光性層９は、光学部材６上に、例えば、ＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ₂、及びＡｌ₂Ｏ₃から成る群から選択される少なくとも一つの無機誘電体材料、又はＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ₂、及びＡｌ₂Ｏ₃から成る群から選択される少なくとも一つを無機成分とする有機無機ハイブリッド材料を用いて形成してよい。

なお、第２透光性層９を設ける場合、第１透光性層５との接合後に接合面となる表面９１は、第１透光性層５の光出射面５１と同様、好ましくは算術表面粗さＲａが１ｎｍ以下である平坦性を有する。そのような平坦面を有する第１透光性層５及び第２透光性層９は、常温接合法等により直接接合することができる。また、そのような平坦性は、第１透光性層５と第２透光性層９の界面に発生するボイドを抑制することを可能にする。光学部材６の上に第２透光性層９を形成する場合には、これらの界面にもボイドが殆ど形成されないので、結果的に、全体としてボイドが殆どない発光装置１を得ることができる。したがって、第２透光性層９を用いる場合にも、発光装置１において、ボイドによって生じる光の全反射等を抑制することができ、光の取り出し効率を向上させることができる。

また、第２透光性層９は第１透光性層５と同様の材料を用いて形成できるので、第２透光性層９の屈折率は第１透光性層５の屈折率と同程度、又は同一となる。従って、第１透光性層５と第２透光性層９との界面で光の全反射等は殆ど生じず、光の取り出し効率が低下することもない。さらに、第１透光性層５と第２透光性層９とを全く同じ材料で形成して接合した場合には、材料の屈折率の相違によって生じる光の全反射等を防ぐことができ、また、光伝播層の厚さを増加させることもできる。従って、第２の透光性層９を用いることにより、光学部材６の表面が平坦でない場合であっても、光の取り出し効率が向上した発光装置１を得ることができる。また、第２の透光性層９を有する発光装置１においても、第１透光性層５と光学部材６とは直接接合によって一体化しているので、両者の接合強度は高く、接着剤を用いないことによる信頼性向上効果を得ることもできる。

第１透光性層５と第２透光性層９との接合も、第１透光性層５と光学部材６との接合について説明したのと同じ理由により、直接接合であるのが好ましく、表面活性化接合、原子拡散接合又は水酸基接合によって行われるのがより好ましい。

以上に説明した構成の発光装置１は、ｎ側電極２ｎ及びｎ型半導体層３１から注入された電子と、ｐ側電極２ｐ及びｐ型半導体層３３から注入された正孔とが、活性層３２で再結合することにより発光することができる。半導体積層体３は光取出面４１を有しており、ここから発光した光を取り出すことができる。半導体積層体３の光取出面４１から取り出された光は第１透光性層５内を伝播し、反対側の光出射面５１から出射される。光出射面５１から出射された光は光学部材６に入射した後、発光装置１外に出射される。本発明に係る発光装置１においては、第１透光性層５の光出射面５１及び光学部材６の表面６１が平坦であり、かつ両者が直接接合されているので、接着剤と半導体との屈折率の相違によって、あるいはボイドによって生じる光の全反射等が抑制される。その結果、発光装置１の光の取り出し効率を向上させることができる。具体的には、第１透光性層５の光出射面５１と光学部材６の表面６１とをそれぞれ平坦化し、これらを直接接合した場合、これらをシリコーン樹脂（屈折率ｎ＝１．５３）で接着した場合に比べて、光の取り出し効率を１０％向上させることができる。

（発光装置の変形例）
以上、主に図１を参照して説明した発光装置１においては、第１透光性層５の光出射面５１上に、光学部材６として平板状部材（例えば、蛍光体板等）を接合している。以下においては、変形例として、他の光学部材を用いた発光装置を説明する。なお、既に説明したものと同じ部材又は要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態の変形例に係る発光装置１ａは、第１透光性層５の光出射面５１上に、光学部材６としてレンズを接合している。前記したように、この発光装置１ａにおいては、第１透光性層５の光出射面５１から出射された光をレンズによって集束又は拡散させることができる。

図９に示すように、本実施形態の変形例に係る発光装置１ｂは、第１透光性層５の光出射面５１上に、光学部材６として平板状の蛍光体板６ａを接合し、さらにその上にレンズ６ｂを接合している。この発光装置１ｂによれば、当該蛍光体板により所望の色調の光を得るとともに、当該所望の色調の光をレンズによって集束又は拡散させることができる。なお、図９に示す態様において、平板状の蛍光体板６ａ等とレンズ６ｂとの接合は、直接接合によって行ってもよいし、接着剤などその他の手段によって行ってもよい。必要に応じて、接合の際には加熱等を実施してもよい。

〔他の実施形態に係る発光装置〕
次に、図１０を参照して他の実施形態に係る発光装置について説明する。
図１０に示す発光装置は、例えば、液晶ディスプレイのバックライト、フルカラー表示の屋外ディスプレイ、玩具、一般照明、及び光通信用の光源などとして用いられる発光装置の一態様である。以下の説明では、説明の便宜のため本実施形態に係る発光装置を「光源装置１０」という。

図１０に示すように、光源装置１０は、実装基板１１に実装された発光装置１と、この発光装置１を封止する封止部材１２と、を備えている。なお、この発光装置１は、図１を参照して説明したものと同じ構成である。
実装基板１１への発光装置１の実装は、当該発光装置１の電極（ｎ側電極２ｎ及びｐ側電極２ｐ）を、バンプ１３を介して実装基板１１の配線１４に接続することで行われる。

実装基板１１は、ＬＥＤを実装させるために用いられている一般的なものであってよく、ＬＥＤを実装できるものであれば特に限定されない。
封止部材１２は、例えば、エポキシ樹脂及びシリコーン樹脂などの樹脂材料、ならびにガラスなどの無機材料から選択される材料で形成してよい。封止方法は特に限定されるものではない。例えば、金型を用いた圧縮成形法又はトランスファー成形法を用いて、封止部材１２を形成することができる。あるいは、実装基板１１の任意の部分（例えば外縁）に土手を設け、適度な粘性を有する封止部材１２の材料を滴下するポッティング法を用いることもできる。封止部材１２は、発光装置１が発する光に対して透明であることが好ましく、必要に応じて、光拡散部材、熱伝導部材、又は発光波長を変換するための蛍光体などを含んでよい。
バンプ１３は、例えば、Ａｕバンプ、半田バンプ、及びＣｕピラーバンプなどのめっきバンプ、Ａｕスタッドバンプ、又は半田印刷などであってよい。

以上に説明したように、本実施形態に係る光源装置１０は、前記した発光装置１を備えている。この発光装置１においては、前記したように、第１透光性層５の光出射面５１及び光学部材６の表面６１が平坦であって、平坦な接合面を形成しているので、接着剤と半導体との屈折率の相違によって、あるいはボイドによって生じる光の全反射等が抑制される。そのため、発光装置１を用いた光源装置１０においてもまた、光の取り出し効率を向上させることができる。

〔発光装置の製造方法〕
次に、図１１及び図１２Ａ〜図１２Ｋを参照して本実施形態に係る発光装置の製造方法（以下、単に「製造方法」ということもある。）について説明する。
本実施形態に係る製造方法は、発光素子４の光取出面４１側に第１透光性層５を介して光学部材６が設けられた発光装置１の製造方法である。
図１１に示すように、本実施形態に係る製造方法の最小構成は、粗面化工程Ｓ５と、第１透光性層形成工程Ｓ６と、第１透光性層平坦化工程Ｓ７と、接合工程Ｓ８とから成る。本製造方法においては、これらの工程がこの順序で行われて、前記した発光装置１が製造される。

なお、本発明の製造方法のより詳細で、好適な実施形態においては、ＬＥＤ形成工程Ｓ１と、サポート基板貼合工程Ｓ２と、成長基板剥離工程Ｓ３と、研磨工程Ｓ４とを行い、これに引き続いて前記した粗面化工程Ｓ５から接合工程Ｓ８までを行い、さらにこれに続けて、サポート基板剥離工程Ｓ９と、割断工程Ｓ１０と、を行う。
ここで、図１２Ａ〜図１２Ｄは粗面化工程Ｓ５よりも前に行われる前工程を図示している。また、図１２Ｅ〜図１２Ｉは粗面化工程Ｓ５から接合工程Ｓ８までを図示している。図１２Ｊはサポート基板剥離工程Ｓ９を図示し、図１２Ｋは割断工程Ｓ１０を図示している。
以下、図１１とともにこれら図１２Ａ〜図１２Ｋを適宜参照して製造方法のより詳細で、好適な実施形態について順に説明する。なお、言うまでもなく、製造方法の最小構成はこの詳細な実施形態に含まれており、詳細な実施形態の説明をもってその説明に替える。

また、粗面化工程Ｓ５の前に行うＬＥＤ形成工程Ｓ１から研磨工程Ｓ４までは、粗面化工程Ｓ５で粗面化の対象となる、光取出面４１が平坦化された発光素子４を得るための工程である。これらの工程は、発光素子を製造する一般的な工程であるので、以下では図１１及び図１２Ａ〜図１２Ｄを参照しつつ、その内容を簡単に説明する。

（ＬＥＤ形成工程）
図１１及び図１２Ａに示すように、ＬＥＤ形成工程Ｓ１は、成長基板２０上にｎ型半導体層３１、活性層３２、ｐ型半導体層３３（いずれも図１２Ａにおいて図示せず。図１参照）をこの順で積層して半導体積層体３を形成し、これに所定の電極を形成する工程である。
図１を参照して具体的に説明すると、成長基板２０上にｎ型半導体層３１、活性層３２及びｐ型半導体層３３が順次積層される。これに続けて、フォトリソグラフィとエッチングとを行い、ｐ型半導体層３３、活性層３２、及びｎ型半導体層３１の一部を除去し、ｎ側電極２ｎを形成する位置でｎ型半導体層３１を露出させるとともに、発光素子４を分離するための凹部を形成する。そして、露出したｎ型半導体層３１の底面にｎ側電極２ｎを形成する。ｐ側電極２ｐは、ｐ型半導体層３３上の所定の位置に形成する。なお、保護層７もこの工程で設けるのが好ましい。成長基板２０としては、サファイア基板などを好適に用いることができる。また、この時点でＬＥＤの諸特性を測定しておくのが好ましい。

（サポート基板貼合工程）
次いで、図１１及び図１２Ｂに示すように、サポート基板貼合工程Ｓ２は、ｎ側電極２ｎとｐ側電極２ｐを形成した側に、樹脂２１を用いてサポート用の基板（サポート基板２２）を貼り合せる工程である。
サポート基板２２は、例えば、サファイア又は貫通穴あきのキャリアプレートであってよい。
樹脂２１は、好ましくは、ウエット処理（ウエットエッチング）又はドライ処理（ドライエッチング）で除去でき、高い温度に対して、また酸及びアルカリに対して高い耐性を有するものである。そのような樹脂としては、例えばポリイミド系樹脂が挙げられる。

（成長基板剥離工程）
図１１及び図１２Ｃに示すように、成長基板剥離工程Ｓ３は、成長基板２０上に形成された発光素子４から成長基板２０（図１２Ｃにおいて図示せず。図１２Ｂ参照。）を剥離する工程である。
成長基板２０は、成長基板２０側からｎ型半導体層３１を形成する材料（例えばＧａＮなど）が吸収する波長のレーザを照射する方法（レーザリフトオフ（ＬＬＯ））により剥離してよい。なお、本発明に係る発光装置１は成長基板２０を有しない構成であるので、成長基板２０の側面から出射される光（青色ＬＥＤの場合はブルーライト）のケアが不要になる。

（研磨工程）
次いで、図１１及び図１２Ｄに示すように、研磨工程Ｓ４を実施する。研磨工程Ｓ４は、成長基板２０の剥離により露出した発光素子４の剥離面４ａを研磨する工程である。本実施形態において、研磨は、ＬＥＤ形成工程で形成した凹部にて発光素子４（より具体的には半導体層）を分離するために実施される。研磨は、研磨により凹部の底が除去されるように実施される。
かかる研磨は、例えばＣＭＰ法により、あるいはグラインダ及びポリッシャを用いることにより行うことができる。なお、製造した発光装置１を紫外ＬＥＤとして用いる場合はこの研磨工程Ｓ４において紫外線を吸収してしまうｎ型半導体層３１の成長初期の層を除去するのが好ましい。

また、前記した成長基板剥離工程Ｓ３を終えた段階では、チップ間が分離できていないので、分離が必要な場合は、この研磨工程Ｓ４を終えた後にチップ化してよい。チップ化はスクライブ又はダイシングによって行うことができる。
以上の各工程を行った場合、後記する粗面化工程Ｓ５において、研磨した剥離面４ａ（この面は発光素子４の光取出面４１に相当する）を粗面化する（図１１及び図１２Ｅ参照）。

（粗面化工程）
図１１及び図１２Ｅに示すように、粗面化工程Ｓ５は、発光素子４の光取出面４１を粗面化する工程である。
粗面化工程Ｓ５においては、平坦化された光取出面４１（又は研磨工程Ｓ４で研磨した剥離面４ａ）を有する発光素子４に対して、所定の処理が実施される。
所定の処理は、例えば、アルカリ溶液を用いたウエット処理（ウエットエッチング）又はドライ処理（ドライエッチング）などである。これらの処理により、発光素子４の光取出面４１を自己組織的に荒らすことができる。なお、粗面化処理はこれらに限定されるものではなく、例えば、グラインダ及び／又はポリッシャを用いた処理であってよい。あるいは、粗面化工程Ｓ５は、フォトリソグラフィ及びエッチング等により、ドットパターン又はラインアンドスペースパターンを形成する工程であってよい。あるいはまた、粗面化工程Ｓ５は、ドットパターン又はラインアンドスペースパターンの形成と、ウエット処理又はドライ処理とを併用する工程であってよい。

（第１透光性層形成工程）
図１１及び図１２Ｆに示すように、第１透光性層形成工程Ｓ６は、粗面化した光取出面４１上に第１透光性層５を形成する工程である。
第１透光性層５は前記したように、例えば、無機誘電体材料又は有機無機ハイブリッド材料からなる。第１透光性層５の形成方法は、材料に応じて、ＣＶＤ、スパッタリング、蒸着、ＡＬＤ、ゾル・ゲル法、その場（in situ）重合法、及び固相反応法などから、適宜選択してよい。

（第１透光性層平坦化工程）
図１１及び図１２Ｇに示すように、第１透光性層平坦化工程Ｓ７は、第１透光性層５の上面を平坦化する工程である。この工程によって平坦化された第１透光性層５の上面が光出射面５１となる。
第１透光性層５の上面の平坦化は、例えば、ＣＭＰ法により行うことができる。平坦化は、第１透光性層５の上面の算術平均粗さＲａが既述したとおり１ｎｍ以下となるように実施することが好ましい。

接合工程Ｓ８前にチップ化が必要であれば、第１透光性層平坦化工程Ｓ７を終えた後にチップ化してもよい（図１２Ｈ参照）。チップ化は、例えば、スクライブ又はダイシングによって行うことができる。

（接合工程）
図１１及び図１２Ｉに示すように、接合工程Ｓ８は、平坦化した第１透光性層５の上面（光出射面５１）と、平坦化された光学部材６の表面６１とを接合する工程である。
光学部材６の第１透光性層５と接合される表面６１はこの接合工程Ｓ８前に平坦化しておくのが好ましい。光学部材６の表面６１が十分に平坦である場合は、表面６１を平坦化する処理は必要ない。なお、光学部材６の表面６１の算術平均粗さＲａは既述したとおり１ｎｍ以下であるのが好ましく、したがって、平坦化処理を実施する場合にはＲａが１ｎｍ以下となるように実施することが好ましい。
第１透光性層５の光出射面５１と、光学部材６の表面６１との接合は前記したように、常温接合法により直接接合するのが好ましい。直接接合は、より具体的には、表面活性化接合、原子拡散接合又は水酸基接合であるのが好ましい。

（光学部材への第２透光性層の形成）
前記したように、光学部材６の材質が均質でなく、ＣＭＰ法などによっても表面６１の算術平均粗さＲａを１ｎｍ以下とするのが困難な場合がある。そのような場合は、光学部材６の表面６１上に、表面９１を平坦化した第２透光性層９を形成し（図７参照）、当該第２透光性層９を介して光学部材６を第１透光性層５と接合するとよい。
具体的には、図１１に示すように、接合工程Ｓ８に先立って、光学部材６に第２透光性層を形成する第２透光性層形成工程Ｓ８１と、第２透光性層平坦化工程Ｓ８２と、を行うのが好ましい。

（第２透光性層形成工程）
図１１に示すように、第２透光性層形成工程Ｓ８１は、第１透光性層５と対向することになる光学部材６の表面６１に、透光性を有する第２透光性層９を形成する工程である。
第２透光性層９は、第１透光性層５と同様の材料及び手法によって形成することができる。なお、第２透光性層９の形成方法は、第１透光性層５の形成方法として例示した方法に限定されず、例えば、予め作製したおいた第２透光性層９を光学部材６に接合する方法であってよい。いずれにしても、この第２透光性層形成工程Ｓ８１は発光素子４とは関係のない別工程であるため、形成条件（例えば温度や接合方法）は何らの制限も受けず、材料に適した条件を採用して実施できる。例えば、第２透光性層９は、４００℃以上にて形成し、あるいは光学部材６に接合してよい。あるいはまた、第２透光性層９は電界を利用して光学部材６に接合してもよい。

第２透光性層９を形成する光学部材６の表面６１は粗面化処理又は平坦化処理に付されていてよく、あるいはそれらの処理に付されていなくてもよい。表面６１が粗面化されていれば光の全反射等を抑制することができるため、光の取り出し効率を向上させることが可能である。また、光学部材６の屈折率と第２透光性層９の屈折率が同じであるときは、表面６１を平坦化することにより光学的な界面が生じないのでフレネル反射を抑制することができ、それにより、光の取り出し効率を向上させることが可能である。表面６１にこれらの処理を行わない場合は、生産性を向上することができ、また、発光装置１の低コスト化を図ることができる。

（第２透光性層平坦化工程）
図１１に示すように、第２透光性層平坦化工程Ｓ８２は、光学部材６上に形成された第２透光性層９の表面９１を平坦化する工程である。
第２透光性層９の平坦化は、例えば、ＣＭＰ法により行うことができる。平坦化は、第２透光性層９の表面９１の算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下となるように実施するのが好ましい。第２透光性層９の表面９１の平坦化により、第１透光性層５と第２透光性層９とを良好に直接接合することができ、また、第２透光性層９と第１透光性層５との接合界面のボイドによって生じる光の全反射等を抑制することができる。

続いて、平坦化した第２透光性層９の表面９１を、平坦化した第１透光性層５の光取出面５１と接触させ、前記接合工程Ｓ８を行ってこれらを接合する。
このプロセスにより、発光素子４／第１透光性層５／第２透光性層９／光学部材６という構成を有する発光装置１を得ることができる。

（サポート基板剥離工程）
図１１及び図１２Ｊに示すように、サポート基板剥離工程Ｓ９は、光学部材６が接合された発光素子４から、樹脂２１とともにサポート基板２２（いずれも図１２Ｊにおいて図示せず。図１２Ｉ参照。）を剥離する工程である。
サポート基板２２の剥離は、用いた樹脂２１に応じて適切な方法により行うことができる。なお、サポート基板剥離工程Ｓ９は製造プロセスにおいて他のタイミングで行うこともできるが、製造途中の発光素子４の強度及びハンドリング性を考慮すると、割断工程Ｓ１０の直前に行うのが好ましい。

（割断工程）
図１１及び図１２Ｋに示すように、割断工程Ｓ１０は、サポート基板２２が剥離された状態の積層構造物を割断してチップ化し、発光装置１を製造する工程である。チップ化はスクライブやダイシングによって行うことができる。発光素子４のチップ化が例えば第１透光性層平坦化工程の後に実施されている場合、割断工程Ｓ１０においては、光学部材６のみが分離されることとなる。

以上に説明した本実施形態に係る製造方法によれば、材料の屈折率の相違によって生じる光の全反射等、又はボイドによって生じる光の全反射等が発光装置１において抑制されて、光の取り出し効率が向上した発光装置１を製造することができる。

以上、本発明に係る発光装置及びその製造方法について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

本発明は、高効率ＬＥＤ、紫外線を発するＬＥＤなどを備えた発光装置及びその製造方法に適用することができ、これらの発光装置は、照明装置、殺菌装置、自動車用ヘッドライト、ディスプレイ、及びサイン広告の機器などに用いることができる。

１、１ａ、１ｂ 発光装置
２ｎ ｎ側電極
２ｐ ｐ側電極
２ｐ１ 全面電極
２ｐ２ カバー電極
３ 半導体積層体
３１ ｎ型半導体層
３２ 活性層
３３ ｐ型半導体層
４ 発光素子（半導体発光素子）
４１ 光取出面
５ 第１透光性層
５１ 光出射面
６ 光学部材
６１ 表面
７ 保護層
９ 第２透光性層
９１ 表面
１０ 光源装置（発光装置）

Claims (15)

1. 半導体発光素子の光取出面側に第１透光性層を介して光学部材を備え、
   前記半導体発光素子と前記第１透光性層との接合面が粗面であり、
   前記第１透光性層と前記光学部材との接合面が平坦であり、
   前記第１透光性層と、前記光学部材とが、接着剤または樹脂を介さずに接合しており、
   前記光学部材が無機材料からなり、
   前記第１透光性層の厚さが１００ｎｍ〜１００００ｎｍであり、
   前記接合面において、前記第１透光性層の表面の算術平均粗さＲａと、前記光学部材の表面の算術平均粗さＲａがともに１ｎｍ以下である
   ことを特徴とする発光装置。
2. 前記光学部材と前記第１透光性層の屈折率の差が、絶対値で±０．３の範囲内にある、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第１透光性層がＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ₂、及びＡｌ₂Ｏ₃から成る群から選択される少なくとも一つの無機誘電体材料、又はＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ₂、及びＡｌ₂Ｏ₃から成る群から選択される少なくとも一つを無機成分とする有機無機ハイブリッド材料からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
4. 前記第１透光性層の屈折率が１．４〜２．０であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 半導体発光素子の光取出面側に第１透光性層および第２透光性層を介して光学部材を備え、
   前記半導体発光素子と前記第１透光性層との接合面が粗面であり、
   前記第２透光性層は、前記第１透光性層と前記光学部材との間に位置し、
   前記第１透光性層と前記第２透光性層との接合面が平坦であり、
   当該第２透光性層と、前記第１透光性層とが、接着剤または樹脂を介さずに接合しており、
   前記光学部材が無機材料からなり、
   前記第１透光性層の厚さが１００ｎｍ〜１００００ｎｍであり、
   前記接合面において、前記第１透光性層の表面の算術平均粗さＲａと、前記第２透光性層の表面の算術平均粗さＲａがともに１ｎｍ以下である
   ことを特徴とする発光装置。
6. 前記第１透光性層がＳｉＯ ₂ 、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ ₂ 、及びＡｌ ₂ Ｏ ₃ から成る群から選択される少なくとも一つの無機誘電体材料、又はＳｉＯ ₂ 、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ ₂ 、及びＡｌ ₂ Ｏ ₃ から成る群から選択される少なくとも一つを無機成分とする有機無機ハイブリッド材料からなることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
7. 前記第１透光性層の屈折率が１．４〜２．０であることを特徴とする請求項５又は６に記載の発光装置。
8. 前記第２透光性層の屈折率が１．４〜２．０であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の発光装置。
9. 前記第２透光性層がＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ₂、及びＡｌ₂Ｏ₃から成る群から選択される少なくとも一つの無機誘電体材料、又はＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ₂、及びＡｌ₂Ｏ₃から成る群から選択される少なくとも一つを無機成分とする有機無機ハイブリッド材料からなることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の発光装置。
10. 前記光学部材が、サファイア基板又はＧａＮ基板であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発光装置。
11. 前記光学部材が、蛍光体板又はレンズであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の発光装置。
12. 実装基板に実装された請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の発光装置と、
    当該発光装置を封止する封止部材と、を備えた
    ことを特徴とする発光装置。
13. 半導体発光素子の光取出面側に第１透光性層を介して光学部材を備えた発光装置の製造方法であって、
    前記半導体発光素子の光取出面を粗面化する粗面化工程と、
    前記粗面化した光取出面上に前記第１透光性層を形成する第１透光性層形成工程と、
    前記第１透光性層の上面を算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下となるように平坦化する第１透光性層平坦化工程と、
    前記平坦化した第１透光性層の上面と、前記光学部材の表面であって、算術平均粗さＲａが１ｎｍ以下である表面とを直接接合する接合工程と、
    を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
14. 前記接合工程において、直接接合を、表面活性化接合、原子拡散接合又は水酸基接合により行うことを特徴とする請求項１３に記載の発光装置の製造方法。
15. 前記半導体発光素子を成長基板上に形成する成長工程をさらに含み、
    前記粗面化工程の前に、
    前記成長基板上に形成された前記半導体発光素子から前記成長基板を剥離する剥離工程と、
    前記成長基板の剥離により露出した前記半導体発光素子の剥離面を研磨する研磨工程と、
    を行い、
    前記粗面化工程において、前記研磨した剥離面を前記光取出面として粗面化する
    ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の発光装置の製造方法。

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