JP2007019099A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光の取出し効率を向上させることが可能な発光装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 ＧａＮ基板１と、ＧａＮ基板１の第１の主表面の側に、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層３と、ＧａＮ基板１から見てｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層３より遠くに位置するｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層５と、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層３およびｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層５の間に位置する発光層４とを備えた発光装置である。発光装置は、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層５の側をダウン実装し、ＧａＮ基板１の第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面１ａから光を放出する。第２の主表面１ａにはレンズ構造が形成されている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、発光装置およびその製造方法に関し、より具体的には窒化物半導体から形成される発光装置およびその製造方法に関するものである。なお、本発明における発光装置とは、窒化物半導体基板とその上に積層された半導体層とを主体に形成される半導体素子または半導体チップのみを指す場合もあるし、また、半導体チップが実装部品に搭載され樹脂封止されたデバイスのみを指す場合もある。さらに、両方の意味に用いられる場合もある。また、半導体チップを単にチップと呼ぶ場合がある。また、チップのうち基板とその上に形成されたエピタキシャル層とを、単に基板と呼ぶ場合がある。

白色発光ダイオード(ＬＥＤ:Light Emitting Diode)は、今のところ携帯情報端末などの小型電子機器の照明に盛んに用いられているが、今後、大きな空間または大面積の照明に用いられる可能性を秘めている。大空間、大面積の照明に用いられるためには、ＬＥＤの光の出力を大きくする必要がある。

このようにＬＥＤの光の出力を大きくするための方策の１つとして、ＬＥＤの内部で発生した光を効率的に外部に出力させること、すなわち光の取出し効率の向上が上げられる。このような光の取出し効率を向上させる技術として、従来、透光性基板の裏面を研磨加工することでレンズ効果を有する曲面形状を形成すること（特許文献１参照）、光の出射面にエッチングを用いて傾斜側面が多段状や曲面状になっている凸部を形成すること（特許文献２参照）、基板上に形成された積層構造の最上層に、所望の光学エレメントの形状又はパターンの逆の形状又はパターンを有するスタンピングブロックをプレスする、あるいは他のエッチングや放電加工などの任意の方法により光学エレメント（フレネルレンズ）を形成すること（特許文献３参照）、サファイア基板上に形成された積層構造の表面（光の出射面）にドライエッチングにより溝を形成すること（特許文献４参照）などが提案されている。
特開平１１−１９１６３６号公報 特開２００３−２５８３０１号公報 特開２００３−１７７４０号公報 特開２００２−２６３８６号公報

しかし、上述した従来提案された技術には、以下のような問題があった。すなわち、上記特許文献１および２において提案されている技術では、研磨加工またはエッチングにより曲面形状を形成するとしているが、ＬＥＤ自体はそのサイズが小さく、上記のような研磨やエッチングでは微細なＬＥＤの表面にレンズ効果を有するように高い寸法精度の曲面を形成することは困難であった。このため、光の取出し効率を十分向上させることは難しかった。また、エッチングを用いる場合には、マスク形成工程やマスクの除去工程が必要になるため、製造コストの増大に繋がるという問題もある。

また、上記特許文献３において提案されている技術では、積層構造の最上層に光学エレメントを形成するので、光学エレメントの厚みを十分厚くすることができない。また、光学エレメントの厚みを十分に厚くするためには、積層する最上層の厚みを厚くする必要があり、製造コストの増大を招くことになり、現実的ではなかった。また、スタンピングブロックをプレスする工程は加工対象物が組成変形することを前提としているが、脆性の強い化合物半導体に対してこのような工程を実施すると、当該化合物半導体が破損するといった問題が起きることが考えられる。

また、上記特許文献４において提案されている技術では、積層構造の表面に溝を形成しているが、積層構造の厚み自体はサファイア基板に比べると極めて薄いため、形成される溝の深さも浅くなる。そのため、溝を形成することにより増加する光の出射面の面積は極めて小さなものであり、光の取出し効率を向上させるという点からは不十分であった。

この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、光の取出し効率を向上させることが可能な発光装置およびその製造方法を提供することである。

この発明に従った発光装置は、窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層と、窒化物半導体基板から見てｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層と、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層とを備えた発光装置であって、ｐ型窒化物半導体層の側をダウン実装し、窒化物半導体基板の第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面から光を放出する。第２の主表面にはレンズ構造が形成されている。

このようにすれば、光の出射面である第２の主表面にレンズ構造を形成しているので、第２の主表面における光の全反射を防止することができる。また、第２の主表面が単純な平面である場合より、第２の主表面の面積を大きくできるので、第２の主表面からの光の取出し効率を向上させることができる。また、光の取出しに際して第２の主表面上に樹脂を配置する場合があるが、基板自体の構造としてのレンズ構造を調整することでこのような樹脂を不用とすることが可能になる。

なお、レンズ構造とは、窒化物半導体基板の第２の主表面の形状がレンズの表面のように成形された構造をいい、窒化物半導体基板自体が光を集光または拡散させるようなレンズと同様の機能を発揮し得る構造であれば、どのような形状であってもよい。たとえば、第２の主表面において表面が曲面状（または球面状、あるいはドーム状）の凸部（窒化物半導体基板の一部が凸レンズとなるような形状）が１つまたは複数個形成されているような構造、あるいは第２の主表面に形成されたフレネルレンズのような構造、または第２の主表面において表面が曲面状の凹部（窒化物半導体基板の一部が凹レンズとなるような形状）が１つまたは複数個形成されたような構造などが、レンズ構造に含まれる。

この発明に従った発光装置は、窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層と、窒化物半導体基板から見てｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層と、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層とを備えた発光装置であって、ｐ型窒化物半導体層の側をダウン実装し、窒化物半導体基板の第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面から光を放出する。第２の主表面には孔が形成されている。

このようにすれば、第２の主表面のみではなく、孔の側壁からも光を取出すことができる。また、窒化物半導体基板の第２の主表面からの全反射を防止することもできる。そのため、光の取出し効率を向上させることができる。

この発明に従った発光装置の製造方法は、窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層と、窒化物半導体基板から見てｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層と、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層とを備えた発光装置の製造方法であって、窒化物半導体基板を準備する工程と、加工工程とを備える。加工工程では、窒化物半導体基板の第２の主表面と対向するように配置した電極と窒化物半導体基板との間に電圧を印加することによって、電極と窒化物半導体基板との間で放電を発生させることにより、窒化物半導体基板の第２の主表面を部分的に除去する。

このようにすれば、放電加工を利用して窒化物半導体基板の第２の主表面に任意の構造を形成できる。そのため、本発明に従った発光装置におけるレンズ構造や孔を容易に精度よく形成できる。

このように、本発明によれば、発光装置の光の取出し面である第２の主表面においてレンズ構造や孔を形成することにより、光の取出し効率に優れた発光装置を実現できる。

以下図面に基づいて、本発明の実施の形態および実施例について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態１を示す平面模式図である。図２は、図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。図３は、図１のＬＥＤの発光層を含む積層構造を示す図である。図１〜図３を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態１を説明する。

図２に示すように、ＧａＮ基板１の第１の主表面の側に後で詳細に説明する発光層などを含む積層構造が形成されている。また当該積層構造上（積層構造においてＧａＮ基板１と対向する面と反対側の面上）にはｐ電極１２が設けられている。また、ｐ電極１２上（ｐ電極１２において積層構造と接触する面と反対側の面上）には反射膜３０が形成されている。反射膜３０は導電性の材料からなる。本実施の形態では、この反射膜３０が導電性接着剤１４によってリードフレームマウント部２１ａにダウン実装されている。

ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａは、発光層で発光した光を放出する面である。当該第２の主表面１ａには、ｎ電極１１が設けられている。このＧａＮ基板１の第２の主表面１ａは、図１に示すように、第２の主表面１ａの中央部において平面形状が四角形状のｎ電極１１が形成された領域と、当該ｎ電極１１を囲むように４つの孔３１が形成された領域とを備える。４つの孔３１は、ｎ電極１１の４つの角部とそれぞれ対向する位置に配置されている。孔３１の平面形状は四角形状である。なお、孔３１の平面形状は円形状、あるいは三角形状、五角形状などの多角形状であってもよい。ここで、ｎ電極１１に被覆されていない部分の比率（開口率）を大きく取ることが重要である。開口率を大きくすれば、ｎ電極１１によって遮られる光が減り、光を外に放出する放出効率を高めることができる。

図２に示すように、孔３１は、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａから後述する積層構造、ｐ電極１２および反射膜３０を貫通するように形成されている。孔３１は、第２の主表面１ａ側からｐ電極１２側に向けてその平面積が徐々に小さくなるように形成されている。つまり、孔３１の側壁は、ｐ電極１２側から第２の主表面１ａ側に向けて孔３１の平面積が徐々に大きくなるように、第２の主表面１ａに対して傾斜するように形成されている。このようにすれば、孔３１の側壁の面積を大きくすることができる。このため、第２の主表面１ａ側に放出される光の取出し効率を向上させることができる。

図１および図２に示すように、ｎ電極１１はワイヤ１３によりリードフレームのリード部２１ｂと電気的に接続されている。ＧａＮ基板１、積層構造、ｐ電極１２、反射膜３０、ｎ電極１１からなるチップおよびワイヤ１３は、封止部材としてのエポキシ系樹脂１５により封止されている。上記の構成のうち、ＧａＮ基板１からｐ電極１２に至る間の積層構造が拡大されて図３に示されている。なお、図３では、図２における積層構造が上下逆に表示されている。

図３を参照して、ＧａＮ基板１の上にｎ型ＧａＮエピタキシャル層２が位置し、その上にｎ型Ａｌ_xＧａ_１-xＮ層３が形成されている。その上にＡｌ_xＧａ_１-xＮ層とＡｌ_xＩｎ_yＧａ_１-x-yＮ層とからなる量子井戸（ＭＱＷ：Multi-Quantum Well）４が形成されている。その量子井戸４をｎ型Ａｌ_xＧａ_１-xＮ層３と挟むようにｐ型Ａｌ_xＧａ_１-xＮ層５が配置されている。また、ｐ型Ａｌ_xＧａ_１-xＮ層５の上にｐ型ＧａＮ層６が配置されている。上記の構造においては、量子井戸４において発光する。また、図２に示すように、ｐ型ＧａＮ層６の上に、ｐ電極１２がｐ型ＧａＮ層６の上部表面の全面を被覆するように形成される。そして、ｐ電極１２の上部表面（図２における下面）を覆うように反射膜３０が形成されている。この反射膜３０とリードフレームのマウント部２１ａとが導電性接着剤１４により接続され、チップがダウン実装されている。

次に、図４〜図８を参照して、図１〜図３に示したＬＥＤの製造方法について簡単に説明する。図４は、図１〜図３に示したＬＥＤの製造方法を示すフローチャートである。図５は、図１および図２に示した構造のチップをウェハから採取するときのウェハの状態を示す図である。図６は、図５におけるｎ電極および孔の配置を示す模式図である。図７は、図４に示した放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。図８は、図４に示したチップ化工程において得られるチップの平面模式図である。

図４に示すように、図１〜図３に示したＬＥＤの製造方法では、まず基板準備工程（Ｓ１０）を実施する。この基板準備工程（Ｓ１０）においては、まずＧａＮ基板を準備する。

次に、積層構造形成工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、ＧａＮ基板の第１の主表面上にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）などの成膜方法を用いて積層構造（Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層／クラッド層のＳｉドープｎ型Ａｌ_０.２Ｇａ_０.８Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ_０.１５Ｇａ_０.８５Ｎ層との２層構造が複数層重ねられたＭＱＷ(Multi-Quantum Well)／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ_０.２Ｇａ_０.８Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）を形成する。

次に、活性化処理工程（Ｓ３０）を実施する。具体的には、Ｍｇドープｐ型層の低抵抗化を行なうため、上述したＧａＮ基板に対して活性化処理を行なう。

次に、素子分離溝形成工程（Ｓ４０）を実施する。具体的には、ウェハを、フォトリソグラフィ技術とＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、Ｍｇドープｐ型層側からＳｉドープｎ型層までＣｌ系ガス（塩素系ガス）でエッチングする。このエッチングにより、図５に示すように、幅Ｌ_３の素子分離溝２５を形成し、素子分離を行なうことができる。なお、素子分離溝２５の間の距離（すなわちチップ化したときの積層構造の幅）をＬ_１としている。

次に、ｎ電極形成工程（Ｓ５０）を実施する。具体的には、ＧａＮ基板の第２の主表面である裏面のＮ面において、フォトリソグラフィ技術と、蒸着と、リフトオフ法とにより所定の間隔（距離Ｌ_２）でほぼチップの中心となる位置に平面形状が四角形状のｎ電極１１を形成する。ｎ電極１１としては、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａに接して下から順に（Ｔｉ層／Ａｌ層／Ｔｉ層／Ａｕ層）という積層構造を形成してもよい。そして、ｎ電極１１とＧａＮ基板１の第２の主表面１ａとの接触抵抗を所定の値とするため、窒素（Ｎ_２）雰囲気中においてＧａＮ基板を加熱する。

次に、図４に示したｐ電極形成工程（Ｓ６０）を実施する。具体的には、積層構造のうちｐ型ＧａＮ層に接して、所定の厚みを有する導電体層をｐ電極１２として形成する。ｐ電極１２を構成する導電体層としては、たとえばＧａＮ層に接するように所定の厚みのＮｉ層を形成し、その上に所定の厚みのＡｕ層を全面に形成してもよい。また、この場合ｐ電極とｐ型ＧａＮ層との接触抵抗を所定の値とするため、ＧａＮ基板を不活性ガス雰囲気中で加熱処理してもよい。また、このｐ電極１２上に反射膜３０を形成する。この反射膜３０の形成方法としては、反射膜３０の構成材料に適合する任意の手法を用いることができる。

次に、図４に示した放電加工工程（Ｓ７０）を実施する。具体的には、図７に示したような断面形状の電極３２を準備する。当該電極３２には、孔３１の形状に沿った凸部である孔形成用凸部３３が複数個形成されている。また、孔形成用凸部３３の配置は、形成されるべき孔３１の配置に対応している。つまり、電極３２は、孔３１が形成された後のチップの第２の主表面側の表面形状に沿った形状（第２の主表面側の表面形状を転写した形状）を有している。なお、図７では特に図示していないが、放電加工工程（Ｓ７０）を実施するときにすでにｎ電極１１が形成されている場合には、当該放電加工工程（Ｓ７０）においてｎ電極１１が損傷を受けないように、電極３２においてｎ電極１１に対向する部分には、ｎ電極１１の周囲に十分な空間が形成されるように凹部が形成される。また、この点は後述する各実施の形態においても同様である。

そして、ＧａＮ基板を絶縁性の媒体中に保持する（たとえば灯油中に浸漬する）。そして、当該電極３２に孔形成用凸部３３が形成された側がＧａＮ基板の第２の主表面に対向するように電極３２を媒体中に配置する。この状態で、ＧａＮ基板と電極３２との間に電圧を印加する。電極３２とＧａＮ基板の第２の主表面との間の距離が十分小さくなると（たとえば数十μｍになると）、ＧａＮ基板と電極３２との間の絶縁が破壊され、火花放電が発生する。すると、火花放電が発生したところでアーク（アーク柱）が形成される。この結果、アークが形成された部分の近傍では、ＧａＮ基板の一部が高温になり溶解する。また、この時、アークを中心としてアークの周囲の媒体の温度も上昇することにより、媒体が急激な体積膨張を起こす（つまり、当該アークが形成された部分で微小な爆発現象が起きる）。この微小な爆発現象により溶解したＧａＮ基板の一部が除去される。

その後、爆発現象が起きた領域に再び媒体が流入し、ＧａＮ基板と電極３２との間が媒体により絶縁される。そして、ＧａＮ基板へ電極３２をさらに近づけるとともに、ＧａＮ基板と電極３２との間に電圧を印加することにより、再びＧａＮ基板と電極３２との間の絶縁が破壊される。このようにして、上述した絶縁破壊→火花放電→アーク形成→溶解→爆発現象、を繰り返すことにより、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａから反射膜３０までを貫通する孔３１を形成する。この結果、電極３２の形状に沿った形状にＧａＮ基板の第２の主表面を加工することができる。なお、上述した放電加工工程の後、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａの放電加工を受けた部分の表面層を所定の厚み（たとえば１０μｍ）以上除去してもよい。この場合、除去する方法としてはウェットエッチング、ドライエッチングなど任意の方法を用いることができる。

次に、図４に示すように、チップ化・実装工程（Ｓ８０）を実施する。具体的には、図５に示したチップ境界５０が側面として現われるようにスクライブを行ない、チップ化したものを発光装置とした。その結果、図８に示すような平面形状のチップが得られる。図８は、ＧａＮ基板の第２の主表面側から見た平面模式図である。図８から分かるように、１辺の長さＬ_４の四角形状の外形を有する第２の主表面において、ｎ電極１１を四方から囲むように孔３１が形成されている。孔３１の上部側（第２の主表面側）での幅Ｌ_６、孔３１の底部での幅Ｌ_７、孔３１とＧａＮ基板の第２の主表面の端部との間の距離Ｌ_５、孔３１の間の距離Ｌ_８は、それぞれ任意に決定することができる。ただし、孔３１の側壁が第２の主表面側に面している（孔３１の側壁から出射する光が第２の主表面の垂直方向に進行可能である）ことが好ましい。

そして、図２に示すように、リードフレームのマウント部２１ａに、上記チップのｐ型ＧａＮ層側が接するように搭載することにより、発光装置を形成した。このとき、マウント部２１ａに塗布した導電性接着剤１４によって発光装置とマウントとを固定するとともに、導通が得られるようにしている。そして、ｎ電極１１とリードフレームのリード部２１ｂとをワイヤボンドにより導通させた後、エポキシ系樹脂１５により樹脂封止を行なって発光装置をランプ化した。なお、発光装置からの放熱性を良くするため、発光装置のｐ型ＧａＮ層上に形成された反射膜３０が全面マウント部と接するように搭載してもよい。また、導電性接着剤１４は、熱伝導の良いＡｇ系のものを、またリードフレームとして熱伝導の良いＣｕＷ系のものを選択してもよい。このようにして、図１〜図３に示した発光装置を得ることができる。

図９は、図４に示した発光装置の製造方法の変形例を説明するためのフローチャートである。図１０は、図９に示した放電加工による孔形成およびチップ化工程において用いる電極を示す断面模式図である。図１１は、図９に示した発光装置の製造方法によって得られる発光装置としてのＬＥＤの断面模式図である。図９〜図１１を参照して、図１〜図８に示した本発明による発光装置の実施の形態１の製造方法の変形例を説明する。

図９に示した発光装置の製造方法は、基本的には図４に示した発光装置の製造方法と同様であるが、図４における放電加工工程（Ｓ７０）（放電加工による孔の形成工程）と、チップ化工程（Ｓ８０）とを１つの工程において実施している点が異なる。具体的には、図４に示した製造方法と同様に、基板準備工程（Ｓ１０）、積層構造形成工程（Ｓ２０）、活性化処理工程（Ｓ３０）、素子分離溝形成工程（Ｓ４０）を実施する。なお、ＧａＮ基板１および積層構造の厚み方向についてすべて後述する放電加工によりチップ化のための切断溝を形成する場合には、素子分離溝形成工程（Ｓ４０）を行なわなくても良い。次に、ｎ電極形成工程（Ｓ５０）、ｐ電極形成工程（Ｓ６０）を実施する。上述した工程は、基本的に図４に示した発光装置の製造方法における、対応する工程と同様の処理を行なう。

次に、放電加工による孔形成およびチップ化工程（Ｓ１１０）を実施する。具体的には、図１０に示した電極３２を用いて、図４に示した放電加工工程（Ｓ７０）と同様の方法によりＧａＮ基板に孔３１を形成するとともに、チップ化のための溝（チップとなるべき領域を囲むように配置される、ＧａＮ基板をチップごとに分割するための溝）を形成する。図１０に示した電極３２には、図７に示した電極３２と同様に孔形成用凸部３３が形成されているとともに、上記チップ化のための溝を形成するための素子分離用凸部３４が形成されている。当該素子分離用凸部３４は、チップ化のためにＧａＮ基板に形成される溝の形状を転写したような形状を有しており、たとえば電極３２において格子状の凸部として素子分離用凸部２４が形成される。素子分離用凸部３４の高さは、チップとされる基板の厚みと実質的に同じか、当該厚みより大きくなっている。このように、孔３１の形成とチップ化とを同一の工程により実施するので、発光装置の製造工程を簡略化できる。

次に、図４に示した発光装置の製造方法と同様に、実装工程（Ｓ９０）を実施する。実装工程（Ｓ９０）における処理内容は図４に示した実装工程（Ｓ９０）と同様である。この結果、図１１に示すような発光装置としてのＬＥＤを得ることができる。

図１１に示したＬＥＤは、基本的に図１〜図３に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、チップの側面３５の形状が図１〜図３に示したＬＥＤと異なる。すなわち、図１１に示したＬＥＤでは、側面３５が図１０に示した電極３２の素子分離用凸部３４の表面に沿った形状（図１１ではほぼ第２の主表面１ａに対して垂直な平面状）になっている。そのため、たとえば電極３２の素子分離用凸部３４の形状を適宜変更することにより、チップの側面３５の形状を任意に変更できる。たとえば、第２の主表面１ａに対して傾斜するように側面３５を形成する、あるいは側面３５に凸部または凹部を形成する、といったことが可能である。この結果、チップの側面３５からも効率的に光を取出すことが可能になる。

（実施の形態２）
図１２は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態２を示す平面模式図である。図１３は、図１２の線分ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける断面模式図である。図１４は、図１２および図１３に示したＬＥＤの製造工程における放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。図１２〜図１４を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態２を説明する。

図１２および図１３に示したＬＥＤは、基本的には図１〜図３に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、孔３１の形状が図１〜図３に示したＬＥＤと異なっている。具体的には、図１２および図１３に示したＬＥＤでは、孔３１の深さがＧａＮ基板１の厚みより小さくなっている。そのため、孔３１は発光層４を含む積層構造にまでは到達していない。孔３１の底壁４０はＧａＮ基板により構成されている。

このような構造のＬＥＤによれば、図１に示したＬＥＤと同様に孔３１の側壁から光を取出すことができるので、孔３１を形成しない場合より光の取出し効率を向上させることができる。また、発光層４を含む積層構造にまで孔３１が到達していないので、図１〜図３に示したＬＥＤのように孔３１を形成することによって発光層４の面積が減少することはない。そのため、発光層４の全面から光を発生させることができる。

図１２および図１３に示したＬＥＤの製造方法は、基本的には図１〜図３に示したＬＥＤの製造方法と同様である。ただし、図４の放電加工工程（Ｓ７０）において用いる電極の形状が図７に示した電極とは異なる。具体的には、図１３に示したＬＥＤの孔３１の深さが図１〜図３に示したＬＥＤの孔３１の深さより浅いことに対応して、図１４に示すように、電極３４に形成された孔形成用凸部３３の高さは、図７に示した電極３２の孔形成用凸部３３の高さより低くなっている。このような電極３２を用いて放電加工工程（Ｓ７０）を実施することにより、図１３に示したような孔３１を形成できる。

図１５は、図１２および図１３に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態２の変形例を示す平面模式図である。図１６は、図１５の線分ＸＶＩ−ＸＶＩにおける断面模式図である。図１７は、図１５および図１６に示したＬＥＤの製造工程における放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。図１５〜図１７を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態２の変形例を説明する。

図１５および図１６を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態２の変形例は、基本的には図１２および図１３に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、チップの外周部にも孔が形成されている点が異なる。具体的には、図１５に示すように、チップの外周部に外周部孔３６が形成されている。この外周部孔３６は,チップの端面においてその一部が切断されたような状態（チップの側面の一部を外周部孔３６の内周面の一部が構成する状態）になっている。このようにすれば、チップの表面積をより大きくすることができるので、光の取出し効率をより高めることができる。

図１５および図１６に示したＬＥＤの製造方法は、基本的には図９に示した発光装置の製造方法と同様である。ただし、図９における放電加工による孔形成およびチップ化工程（Ｓ１１０）において用いる電極の形状が、実施の形態１の変形例の場合とは異なる。具体的には、図１７に示すように、図１５および図１６に示したＬＥＤの製造方法では、相対的に深さの浅い孔３１を形成するための孔形成用凸部３３と、当該孔形成用凸部３３を囲むように（チップの外周部に相当する部分に）配置された素子分離用凸部３４とを備える電極３２を用いる。素子分離用凸部３４は、外周部孔３６の形状に沿った形状が転写されている。そのため、上述した放電加工による孔形成およびチップ化工程（Ｓ１１０）を実施することにより、孔３１と外周部孔３６とを同時に形成するとともに、積層構造が形成されたＧａＮ基板１をチップ化することができる。

（実施の形態３）
図１８は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態３を示す平面模式図である。図１９は、図１８の線分ＸＩＸ−ＸＩＸにおける断面模式図である。図２０は、図１８および図１９に示したＬＥＤの製造工程における放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。図１８〜図２０を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態３を説明する。

図１８および図１９に示すように、本発明によるＬＥＤの実施の形態３は、基本的には図１〜図３に示したＬＥＤと同様の構造を備えているが、形成されている孔３１の平面形状およびチップの側面の形状が異なる。具体的には、図１８および図１９に示したＬＥＤにおいて形成されている孔３１の平面形状は四角形状ではなく円形状である。また、平面形状が円形状の孔３１の配置は、ｎ電極１１を中心として互いに等間隔になるように、ｎ電極１１の周囲に配置されている。孔３１の内周側面は、図１９からもわかるように孔３１の内側へ凸となっている曲面状である。さらに、孔３１はＧａＮ基板１のみを貫通するように形成されている。したがって、孔３１の底部ではｎ型ＧａＮ層２の表面が露出している。

また、図１８および図１９に示したＬＥＤでは、チップの平面形状が円形状である。さらに、チップの側面４２が外側に凸となった曲面状であって、チップの幅が第２の主表面１ａから遠ざかるに従って徐々に広くなるように、側面４２が第２の主表面１ａに対して傾斜した状態になっている。このような構造のＬＥＤによっても、図１〜図３に示したＬＥＤと同様に光の取出し効率を向上させることができる。

また、図１８および図１９に示したＬＥＤの製造方法は、基本的には図９に示した発光装置の製造方法と同様である。ただし、図９における放電加工による孔形成およびチップ化工程（Ｓ１１０）において用いる電極の形状が、実施の形態１の変形例の場合とは異なる。具体的には、図２０に示すように、図１８および図１９に示した平面形状が円形状の孔３１を形成するための孔形成用凸部３３と、平面形状が円形状のチップを形成するとともに、曲面状のチップの側面を形成するための素子分離用凸部３４とを備える電極３２を上記工程（Ｓ１１０）において用いる。この図２０に示したような電極３２を用いて、図９における放電加工による孔形成およびチップ化工程（Ｓ１１０）を実施することにより、図１８および図１９に示したＬＥＤを構成するチップを容易に得ることができる。そして、当該チップを用いて図９の実装工程（Ｓ９０）を実施することにより、図１８および図１９に示したＬＥＤを得ることができる。

図２１は、図１８および図１９に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態３の変形例を示す断面模式図である。図２２は、図２１に示したＬＥＤの製造工程における放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。図２１および図２２を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態３の変形例を説明する。なお、図２１は図１９に対応し、図２２は図２０に対応する。

図２１を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態３の変形例は、基本的には図１８および図１９に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、孔３１がチップを貫通している点が異なる。具体的には、図２１に示したＬＥＤでは、チップに形成された孔３１の底部において導電性接着剤１４が露出している。このようにすれば、孔３１を形成することにより増加するチップの表面積の増加率を、図１８および図１９に示したＬＥＤでの増加率より大きくできる。また、孔３１が積層構造中の発光層４を貫通するように（発光層４を超えてｐ電極１２側に孔３１の底部が到達するように）形成されているので、発光層４からｐ電極１２側へ出射した光を、発光層４よりｐ電極１２側の孔１２の側面から容易に取出すことができる。この結果、光の取出し効率を向上させることができる。

図２１に示したＬＥＤの製造方法は、図１８および図１９に示したＬＥＤの製造方法と同じく、基本的には図９に示した発光装置の製造方法と同様である。ただし、図９における放電加工による孔形成およびチップ化工程（Ｓ１１０）において用いる電極の形状が、図２０に示した図１８および図１９に示したＬＥＤの製造方法において用いた電極の形状と一部異なっている。具体的には、図２２に示すように、孔形成用凸部３３の高さが素子分離用凸部３４の高さとほぼ同じになっている。このようにすれば、上記工程（Ｓ１１０）において放電加工を行なうことにより、図２１に示したようなチップを貫通する孔３１とチップ化とを同時に行なうことができる。

（実施の形態４）
図２３は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態４を示す平面模式図である。図２４は、図２３の線分ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶにおける断面模式図である。図２５は、図２３および図２４に示したＬＥＤの製造工程における放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。図２３〜図２５を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態４を説明する。

図２３および図２４に示したＬＥＤは、基本的には図１〜図３に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、チップの平面形状が円形状である点、および光の取出し効率を向上させるための構造的な特徴が異なる。すなわち、図１〜図３に示したＬＥＤでは、光の取出し効率を向上させるためにＧａＮ基板１に孔３１を形成していたが、図２３および図２４に示したＬＥＤでは、ＧａＮ基板の第２の主表面１ａ側をレンズ構造としている。具体的には、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａ側は中央部（直径Ｄの平面形状が円形状のｎ電極１１が形成された部分）を最も厚さの厚い部分（中央部）とし、端部に向けてＧａＮ基板１の厚さが徐々に薄くなるように第２の主表面が曲面状の形状（凸レンズ形状）になっている。このような形状とすることにより、エポキシ樹脂１５とＧａＮ基板１の第２の主表面１ａとの界面での全反射を防止することができる。この結果、光の取出し効率を向上させることができる。

図２３および図２４に示したＬＥＤの製造方法は、基本的には図１〜図３に示したＬＥＤの製造方法と同様である。ただし、図４の放電加工工程（Ｓ７０）において用いる電極の形状が図７に示した電極とは異なる。具体的には、図２５に示すように、電極３２にはＧａＮ基板１の第２の主表面１ａの形状（レンズ構造の形状）が転写されている。すなわち、電極３２には、表面が曲面状の凹部が形成されている。このような電極３２を用いて放電加工工程（Ｓ７０）を実施することにより、図２３および図２４に示したようなレンズ構造を形成できる。

（実施の形態５）
図２６は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態５を示す平面模式図である。図２７は、図２６の線分ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩにおける断面模式図である。図２８は、図２６の線分ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩにおけるチップの断面模式図である。図２９は、図２６および図２７に示したＬＥＤを構成するチップの斜視模式図である。図２６〜図２９を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態５を説明する。

図２６〜図２９に示したＬＥＤは、基本的には図２３および図２４に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、チップの平面形状が四角形状である点、および第２の主表面１ａの曲面形状が図２３および図２４に示したＬＥＤと異なる。具体的には、ｎ電極１１が形成された部分が最もＧａＮ基板１の厚みの厚い部分であることは図２３および図２４に示したＬＥＤと同様である。しかし、図２７に示した断面模式図から分かるように、チップの端部においてＧａＮ基板１の平坦な側面４８が存在している。一方、図２８に示すように、図２６の線分ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩにおける断面では、ＧａＮ基板１の端部には平坦な側面は存在せず、当該端部にまで曲面状の第２の主表面が延在している。つまり、図２６および図２７に示したＬＥＤを構成するチップの形状は、図２９に示すように、平面形状の辺の部分には平坦な側面４８が形成され、平面形状の角の部分には当該側面４８は無い状態になっている。このような形状のレンズ構造を有するチップを用いてＬＥＤを構成しても、図２３および図２４に示したＬＥＤと同様の効果を得ることができる。

図２６〜図２９に示したＬＥＤの製造方法は、基本的に図２３および図２４に示したＬＥＤの製造方法と同様である。また、図４の放電加工工程（Ｓ７０）において用いる電極の形状も基本的に図２５に示した電極と同様である。具体的には、電極には図２９などに示したチップのレンズ構造（曲面状の表面）を転写した構造（表面が曲面状、たとえば楕円球状の凹部）が形成される。このとき、電極においては平面形状がチップの平面形状（四角形状）を内部に包含できるような円形状の凹部を形成してもよい。このような電極を用いて放電加工工程（Ｓ７０）を実施することにより、図２６〜図２９に示したようなレンズ構造を形成できる。

（実施の形態６）
図３０は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態６を示す平面模式図である。図３１は、図３０の線分ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩにおける断面模式図である。図３２は、図３０および図３１に示したＬＥＤの製造工程における放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。図３０〜図３２を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態６を説明する。

図３０および図３１に示したＬＥＤは、基本的には図２３および図２４に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、レンズ構造を構成する半球状の凸部４５が複数個（図３０では７個）形成されている点が異なる。また、複数個の凸部４５は、チップの中央に１つ配置される。残りの複数の凸部４５は当該中央の１つの凸部４５を囲むように、中央の１つの凸部４５の周りを回る周方向において、隣接する凸部４５の互いの中心間の間隔が等しくなるように配置されている。このような構成によっても、図２３および図２４に示したＬＥＤと同様の効果を得ることができる。

図３０および図３１に示したＬＥＤの製造方法は、基本的に図２３および図２４に示したＬＥＤの製造方法と同様である。ただし、図４の放電加工工程（Ｓ７０）において用いる電極の形状が図２５に示した電極とは異なる。具体的には、図３２に示すように、ＬＥＤを構成するチップに形成されたレンズ構造を構成する複数の凸部４５の形状が電極３２に転写されている。このため、図３２に示された電極３２には、レンズ構造４５の位置と対応する位置に表面が曲面状の凹部４７が形成されている。このような電極を用いて放電加工工程（Ｓ７０）を実施することにより、図３０および図３１に示したようなレンズ構造を形成できる。

（実施の形態７）
図３３は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態７を示す平面模式図である。図３３を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態７を説明する。

図３３に示したＬＥＤは、基本的には図３０および図３１に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、チップの平面形状が四角形状である点、および形成される凸部４５の数が異なる。つまり、図３３では、チップの第２の主表面において、９つの凸部４５が３行×３列に整列するように配置されている。また、異なる観点から言えば、第２の主表面において、中央に形成された凸部４５の周囲を囲むように、８個の凸部４５が形成されている。中央に形成された凸部４５の中央部には、平面形状が円形状のｎ電極１１が配置されている。なお、図３３の線分ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩにおける断面模式図は、丁度図３１に示した断面模式図と同様になる。このような構造のＬＥＤによっても、図３０および図３１に示したＬＥＤと同様の効果を得ることができる。

なお、凸部４５の数は、図３３に示した９個に限定されず、１つまたは２つ以上の任意の数を選択できる。この場合、とくにＧａＮ基板１の第２の主表面を凸部４５で覆う面積ができるだけ大きくなることが好ましい。

また、上述した孔３１を形成する構成（実施の形態１〜３）と、レンズ構造を形成する構成（実施の形態４〜７）を適宜組合せてもよい。たとえば、図３０および図３１に示したＬＥＤにおいて、凸部４５の間に発光層４を含む積層構造にまで到達するような孔３１（図２参照）などを形成してもよい。また、凸部４５の間の領域全てに孔を形成するのではなく、凸部４５の間の複数の領域が、積層構造にまで到達するような孔（あるいはチップを貫通するような孔）を形成する領域と、そのような孔を形成しない領域とを含んでいてもよい。

本発明による発光装置の効果を確認するべく、以下のような試料を準備して所定の電流を入力した場合の青色光出力の値を測定した。以下、準備した試料についてまず説明する。なお、実施例１ではＧａＮ基板の光の取出し面にレンズ構造を形成した本発明例の効果について検討している。

（本発明例１）：本発明例１のＬＥＤは、基本的に図２６〜図２９に示したＬＥＤと同様の構造を備える。本発明例１のＬＥＤの製造方法も、基本的に図２６〜図２９に示したＬＥＤの製造方法と同様である。以下、具体的に説明する。
（Ｓ１−１）ｃ面から０．５°ずらしたＧａＮのオフ基板を使用した。この基板の比抵抗は０．０１Ω・ｃｍ、転位密度は１Ｅ７／ｃｍ^２であり、厚みは４００μｍとした。ＧａＮ基板は酸素ドープによるｎ型化で低抵抗化しており、酸素濃度は５Ｅ１８／ｃｍ^３とした。このときＧａＮ基板の厚み方向において波長が４５０ｎｍの光がＧａＮ基板を透過するときの透過率は７７％以下であった。また比抵抗を０．０１Ω・ｃｍとしたので、最大でＧａＮ基板１の６ｍｍ□四方に均一に電流を流すことができる。
（Ｓ１−２）ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)でＧａＮ基板の第１の主面であるＧａ面上に次の積層構造を形成した。（Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層／クラッド層のＳｉドープｎ型Ａｌ_０.２Ｇａ_０.８Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ_０.１５Ｇａ_０.８５Ｎ層との２層構造が３層重ねられたＭＱＷ(Multi-Quantum Well)／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ_０.２Ｇａ_０.８Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）
（Ｓ１−３）発光波長は４５０ｎｍであり、低温４．２ＫでのＰＬ(Photo Luminescence)強度と室温２９８ＫでのＰＬ強度を比較することにより便宜的に算出した内部量子効率は５０％であった。
（Ｓ１−４）このウェハを活性化処理して、Ｍｇドープｐ型層の低抵抗化を行なった。ホール測定によるキャリア濃度は、Ｍｇドープｐ型Ａｌ_０.２Ｇａ_０.８Ｎ層が５Ｅ１７／ｃｍ^３、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層が１Ｅ１８／ｃｍ^３であった。
（Ｓ１−５）このウェハをさらに、フォトリソグラフィ技術とＲＩＥ(Reactive Ion Etching)により、Ｍｇドープｐ型層側からＳｉドープｎ型層までＣｌ系ガスでエッチングする。このエッチングにより、図５に示すような素子分離溝２５を形成し、素子分離を行なった。素子分離溝の幅Ｌ_３は１００μｍである。
（Ｓ１−６）ＧａＮ基板の第２の主面である裏面のＮ面には、フォトリソグラフィ技術と、蒸着と、リフトオフ法とにより、図５に示した距離Ｌ_２＝２ｍｍおきにチップの中心に平面形状が円形状であるｎ電極をつけた。ｎ電極の直径Ｄを５００μｍとした。ｎ電極として、ＧａＮ基板１に接して下から順に（Ｔｉ層２０ｎｍ／Ａｌ層１００ｎｍ／Ｔｉ層２０ｎｍ／Ａｕ層２００ｎｍ）の積層構造を形成した。これを窒素（Ｎ_２）雰囲気中で加熱することにより、接触抵抗を１Ｅ−５Ω・ｃｍ^２以下とした。
（Ｓ１−７）ｐ電極としてはｐ型ＧａＮ層に接して厚み４ｎｍのＮｉ層を形成し、その上に厚み４ｎｍのＡｕ層を全面に形成した。これを不活性ガス雰囲気中で加熱処理することにより、接触抵抗を５Ｅ−４Ω・ｃｍ^２とした。また、ｐ電極上に反射膜を形成した。反射膜としては金属膜を用いることができるが、ここでは厚みが１００ｎｍのアルミニウム膜を反射膜として形成した。
（Ｓ１−８）その後、ＧａＮ基板の第２の主表面である裏面のＮ面に放電加工を施した。形状転写用のツール（電極）の材質は銀タングステン（Ａｇ：Ｗ＝３５：６５）を用いた。そしてＧａＮ基板にレンズ構造を形成できるように、ツール（電極）には、図２５に示すように楕円球状の凹部を形成した。図２５に示すように、当該凹部の幅Ｄ１（直径）は２．８３ｍｍ、高さＴ１は０．４ｍｍとした。そして、絶縁性の媒体としての灯油中に試料であるＧａＮ基板を浸漬した。さらに、灯油中においてＧａＮ基板の第２の主表面に対向するようにツールを配置し、ツールとＧａＮ基板との間に電圧を印加することにより、放電加工を行なった。なお、印加した電圧（加工電圧）は６０Ｖとした。加工の結果、ＧａＮ基板の第２の主表面には図２６〜図２９に示したようなレンズ構造が形成された。この放電加工を施したＧａＮ基板の第２の主表面の最表面を、反応ガスを塩素ガスとした反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で１０μｍ除去した。
（Ｓ１−９）その後に、チップ境界５０（図５参照）が側面として現れるようにスクライブを行ない、チップ化したものを発光装置とした。チップ化した発光装置は、光の放出面が１．９ｍｍ□（１辺の長さが１．９ｍｍの四角形）の形状で、発光層が１．９ｍｍ□の形状をとる。すなわち図６において、Ｌ_１＝１．９ｍｍであり、Ｌ_２＝２ｍｍである。
（Ｓ１−１０）図２７を参照して、リードフレームのマウント部２１ａに、上記チップのｐ型ＧａＮ層側が接するように搭載して、発光装置を形成した。マウント部に塗布した導電性接着剤１４によって発光装置とマウントとを固定するとともに、導通が得られるようにしている。
（Ｓ１−１１）発光装置からの放熱性を良くするために、発光装置のｐ型ＧａＮ層上に形成された反射膜３０が全面マウント部と接するように搭載した。また接着剤は熱伝導の良いＡｇ系のものを、またリードフレームも熱伝導の良いＣｕＷ系のものを選択した。これにより、得られた熱抵抗は８℃／Ｗであった。
（Ｓ１−１２）さらに、ｎ電極とリードフレームのリード部とをワイヤボンドにより導通させた後、エポキシ系樹脂により樹脂封止を行なって発光装置をランプ化した。

（本発明例２）：本発明例２のＬＥＤは、基本的に図２６〜図２９に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、エポキシ系樹脂による樹脂封止を行なっていない点が異なる。また、本発明例２のＬＥＤの製造方法は、基本的に上述した本発明例１の製造方法と同様である。以下、具体的に説明する。
（Ｓ２−１）〜（Ｓ２−１１）：基本的に本発明例１の（Ｓ１−１）〜（Ｓ１−１１）と同様である。
（Ｓ２−１２）さらに、ｎ電極とリードフレームのリード部とをワイヤボンドにより導通させた後、エポキシ系樹脂による樹脂封止を行なわずに、発光装置をランプ化した。

（比較例１）：比較例１のＬＥＤは、基本的に上記本発明例１のＬＥＤと類似の構造を備えるが、図３４に示すようにＧａＮ基板１のＮ面にレンズ構造などは形成されていない点が異なる。図３４は、比較例１のＬＥＤを示す模式図である。図３４に示した比較例１のＬＥＤでは、ＧａＮ基板１のＮ面は平坦な表面形状を有している。なお、図３４に示したＬＥＤにおけるｎ電極１１の直径は５００μｍである。

比較例１のＬＥＤの製造方法は、以下の通りである。
（Ｓ３−１）〜（Ｓ３−１１）：基本的に本発明例１の（Ｓ１−１）〜（Ｓ１−７）、（Ｓ１−９）〜（Ｓ１−１２）と同様である。つまり、上記本発明例１の（Ｓ１−８）に示した放電加工工程を除いて、本発明例１の製造工程と同様の工程を実施することにより、比較例１のＬＥＤを得ることができる。

（試験およびその結果）
本発明例１、２および比較例１を、それぞれ積分球内に搭載した後所定の電流（４Ａ）を印加して、集光されディテクタから出力される光出力値の比較を行なった。その結果、本発明例１では２．１Ｗの出力が得られ、本発明例２では１．６Ｗの出力が得られた。一方、比較例１の出力は１．６Ｗであった。

このように、発明例１では比較例１より高い出力が得られた。これは、ＧａＮ基板１の光の取出し面であるＮ面をレンズ構造（凸レンズ形状）とすることで、ＧａＮ基板１とエポキシ系樹脂１５との界面での光の全反射を抑制できた効果であると考えられる。また、発明例２は、エポキシ系樹脂からなる樹脂レンズが配置されていないにも関わらず、比較例１と同等の光の出力を得ることができた。これは、ＧａＮ基板１の光の取出し面であるＮ面をレンズ構造とすることで、樹脂レンズと同等の効果を得ることができた結果であると考えられる。

次に、ＧａＮ基板の光の取出し面に孔を形成した本発明例の効果について検討するべく、以下のような試料を準備して所定の電流を入力した場合の青色光出力の値を測定した。以下、準備した試料についてまず説明する。

（本発明例３）：本発明例３のＬＥＤは、基本的に図１〜図３に示したＬＥＤと同様の構造を備える。具体的には、図８に示すように、ｎ電極１１の周囲に４つの孔３１が形成されている。孔３１は図２に示すようにチップを貫通するように形成されている。形成された孔３１などの具体的な寸法は、以下の通りである。図８を参照して、ＧａＮ基板１を含むチップの１辺の長さＬ_４を１．９ｍｍ、孔３１の上部側（第２の主表面側）での幅Ｌ_６を０．５ｍｍ、孔３１の底部での幅Ｌ_７を０．１ｍｍ、孔３１とＧａＮ基板の第２の主表面の端部との間の距離Ｌ_５を０．３ｍｍ、孔３１の間の距離Ｌ_８を０．３ｍｍとした。なお、孔３１の平面形状は正方形状である。また、本発明例３のＬＥＤの製造方法も、基本的に図１〜図３に示したＬＥＤの製造方法（図４〜図８に示したＬＥＤの製造方法）と同様である。以下、具体的に説明する。
（Ｓ４−１）〜（Ｓ４−５）：基本的に本発明例１の（Ｓ１−１）〜（Ｓ１−５）と同様である。
（Ｓ４−６）ＧａＮ基板の第２の主面である裏面のＮ面には、フォトリソグラフィ技術と、蒸着と、リフトオフ法とにより、図５に示した距離Ｌ_２＝２ｍｍおきにチップの中心に平面形状が四角形状であるｎ電極をつけた。ｎ電極の平面形状の１辺の幅Ｄを３００μｍとした。ｎ電極として、ＧａＮ基板１に接して下から順に（Ｔｉ層２０ｎｍ／Ａｌ層１００ｎｍ／Ｔｉ層２０ｎｍ／Ａｕ層２００ｎｍ）の積層構造を形成した。これを窒素（Ｎ_２）雰囲気中で加熱することにより、接触抵抗を１Ｅ−５Ω・ｃｍ^２以下とした。
（Ｓ４−７）：基本的に本発明例１の（Ｓ１−７）と同様である。
（Ｓ４−８）その後、ＧａＮ基板の第２の主表面である裏面のＮ面に放電加工を施した。形状転写用のツール（電極）の材質は銀タングステン（Ａｇ：Ｗ＝３５：６５）を用いた。そして、ＧａＮ基板に四角錘台の形状の貫通孔を形成できるように、ツール（電極）に形状が四角錘台状の孔形成用凸部３３（図７参照）を複数設けた。そして、絶縁性の媒体としての灯油中に試料であるＧａＮ基板を浸漬した。さらに、灯油中においてＧａＮ基板の第２の主表面に対向するようにツールを配置し、ツールとＧａＮ基板との間に電圧を印加することにより、放電加工を行なった。なお、印加した電圧（加工電圧）は６０Ｖとした。加工の結果、ＧａＮ基板の第２の主表面には図１および図２に示したような貫通孔が形成された。
（Ｓ４−９）〜（Ｓ４−１２）：基本的に本発明例１の（Ｓ１−９）〜（Ｓ１−１２）と同様である。

（比較例２）：比較例２のＬＥＤは、基本的に上記本発明例３のＬＥＤと類似の構造を備えるが、比較例１の場合と同様に、ＧａＮ基板１に貫通孔などは形成されていない点が異なる。そのため、比較例２のＬＥＤの構造は、上記実施例１における比較例１のＬＥＤと基本的に同様である。なお、比較例２の平面形状が四角形状のｎ電極１１の幅Ｄは３００μｍである。

比較例２のＬＥＤの製造方法は、以下の通りである。
（Ｓ５−１）〜（Ｓ５−１１）：基本的に本発明例３の（Ｓ４−１）〜（Ｓ４−７）、（Ｓ４−９）〜（Ｓ４−１２）と同様である。つまり、上記本発明例１の（Ｓ４−８）に示した放電加工工程を除いて、本発明例３の製造工程と同様の工程を実施することにより、比較例２のＬＥＤを得ることができる。

（試験およびその結果）
本発明例３および比較例２を、それぞれ積分球内に搭載した後所定の電流（４Ａ）を印加して、集光されディテクタから出力される光出力値の比較を行なった。その結果、本発明例３では２．０Ｗの出力が得られた。一方、比較例２の出力は１．６Ｗであった。また、本発明例３と比較例２とで、それぞれのチップの光がエポキシ系樹脂１５へと出射する面積（孔３１の内周面の面積も含めたチップの表面積）は７．６ｍｍ^２と６．７ｍｍ^２であった。

本発明例３が比較例２よりも高い出力が得られたのは、図１や図２に示したような孔３１を形成することにより、孔の内周側面からも光を取出すことができること（つまり、光の出射面積が増えたこと）や、形成された孔３１（貫通孔）の側面が第２の主表面に対して傾斜しているので、光の全反射を少なくして効率的に光を取出すことができること、といった理由によるものであると考えられる。

次に、上記の実施例と重複するものもあるが本発明の実施例を羅列的に挙げて説明する。

この発明に従った発光装置は、図２３、図２４、図２７〜図３１、図３３などに示すように、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）と、窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層（ｎ型Ａｌ_xＧａ_１-xＮ層３）と、窒化物半導体基板から見てｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層（ｐ型Ａｌ_xＧａ_１-xＮ層５）と、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層（量子井戸(ＭＱＷ:Multi-Quantum Well)４）とを備えた発光装置である。発光装置は、ｐ型窒化物半導体層の側をダウン実装し、窒化物半導体基板の第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面１ａから光を放出する。第２の主表面にはレンズ構造（図２４などに示す凸レンズ状のＧａＮ基板１の第２の主表面や図３０などに示すレンズ状の凸部）が形成されている。

このようにすれば、光の出射面である第２の主表面１ａにレンズ構造を形成しているので、第２の主表面における光の全反射を防止することができる。また、第２の主表面１ａが単純な平面である場合より、第２の主表面の面積を大きくできるので、第２の主表面１ａからの光の取出し効率を向上させることができる。また、光の取出しに際して第２の主表面１ａ上に樹脂を配置する場合があるが、ＧａＮ基板１自体の構造としてのレンズ構造の形状などを調整することでこのような樹脂を不用とすることが可能になる。

なお、レンズ構造とは、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の第２の主表面１ａの形状がレンズの表面のように成形された構造をいい、ＧａＮ基板１自体が光を集光または拡散させるようなレンズと同様の機能を発揮し得る構造であれば、どのような形状であってもよい。たとえば、第２の主表面１ａにおいて表面が曲面状（球面状、あるいはドーム状）の凸部（ＧａＮ基板１の一部が凸レンズとなるような形状）が１つ（図２３、図２４、図２６〜図２９参照）または複数個（図３０、図３１、図３３参照）形成されているような構造、あるいは第２の主表面に形成されたフレネルレンズのような構造、または第２の主表面において表面が曲面状の凹部（ＧａＮ基板１の一部が凹レンズとなるような形状）が１つまたは複数個形成されたような構造などが、レンズ構造に含まれる。

また、異なる観点から言えば、レンズ構造とは、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａに表面が曲面状の凸部が形成され、ＧａＮ基板１の厚み方向における当該凸部の断面において、凸部の端部から中央部にかけて徐々にＧａＮ基板１の厚みが増加するような構造、あるいは第２の主表面１ａに表面が曲面状の凹部が形成され、ＧａＮ基板１の厚み方向における当該凹部の断面において、凹部の端部から中央部にかけて徐々にＧａＮ基板１の厚みが減少するような構造を言う。また、レンズ構造の平面形状は円形状、三角形や四角形などの多角形状など、任意の形状を採用できる。

また、異なる観点から言えば、本発明におけるレンズ構造は、放電加工により形成された構造である。この場合、放電加工に用いる電極３２（図２５参照）の形状を適宜変更することにより、任意の形状のレンズ構造を得ることができる。また、電極３２の表面形状を曲面状としておけば、表面が曲面状のレンズ構造を精度よく形成できる。

上記発光装置において、ＧａＮ基板１の平面形状が円形状および多角形状のいずれかであってもよい。この場合、製造する発光装置の装置構成に合せてＧａＮ基板の平面形状を適宜選択することで、発光装置の装置構成の自由度を大きくできる。

上記発光装置において、多角形状とは、外周に３つ以上の角部を有する形状であって、たとえば三角形状、四角形状、六角形状、十二角形状などが挙げられる。また、角部の間をつなぐ辺は直線状であっても曲線状であってもよい。

上記発光装置では、ＧａＮ基板１の厚み方向において、レンズ構造が形成された部分におけるＧａＮ基板１の厚みが０．３ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であってもよい。この場合、レンズ構造の高さ（ＧａＮ基板１の厚み方向における高さ）を十分大きくすることができる。したがって、レンズ構造の表面積を十分大きくできるので、第２の主表面１ａにおける光の取出し効率を効果的に向上させることができる。

上記発光装置において、図３０などに示すように、レンズ構造は表面が曲面状の複数の凸部４５を含んでいてもよい。また、上記凸部４５の平面形状は円形状であってもよい。凸部４５の底部における半径（ｒ）に対する凸部４５の高さ（ｈ）の比（ｈ／r）は０．２以上２．０以下であることが好ましい。

この場合、複数の凸部４５を形成することで光の取出し効率を効果的に向上させることができる。また、上記のような形状のレンズ構造（凸部４５）によって光の取出し効率を確実に向上させることができる。なお、上記比（ｈ／ｒ）の値が０．２未満と小さすぎる（凸部４５の幅に対して高さが低すぎる）と、レンズ構造の効果が小さくなり、レンズ構造を形成していない直方体のチップと光の取出し効率という面でほとんど変わらなくなる。そのため、上記比（ｈ／ｒ）の下限は０．２とした。また、上記比（ｈ／ｒ）が２．０を超えて大きくなると、レンズ構造における光の集光効果は大きくなるが、側面での光の取出しがかえって小さくなるので、トータルとしての光の取出し効率の向上効果はほとんど無くなってしまう。そのため、上記比（ｈ／ｒ）の上限を２．０とした。なお、この比（ｈ／ｒ）の数値範囲の下限は好ましくは０．３、より好ましくは０．５であり、当該数値範囲の上限は、好ましくは１．５、より好ましくは１である。

この発明に従った発光装置は、図１〜図３、図１１〜図１３、図１５、図１６、図１８、図１９、図２１に示すように、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）と、窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層（ｎ型Ａｌ_xＧａ_１-xＮ層３）と、窒化物半導体基板から見てｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層（ｐ型Ａｌ_xＧａ_１-xＮ層５）と、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層(ＭＱＷ:Multi-Quantum Well)４）とを備えた発光装置である。発光装置は、ｐ型窒化物半導体層の側をダウン実装し、窒化物半導体基板の第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面１ａから光を放出する。第２の主表面には孔３１が形成されている。

このようにすれば、第２の主表面１ａのみではなく、孔３１の側壁からも光を取出すことができる。また、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａからの全反射を防止することもできる。そのため、光の取出し効率を向上させることができる。

上記発光装置において、孔３１の深さは、ＧａＮ基板１の厚みの１／４以上１以下であることが好ましい。この場合、光の取出し効率を十分向上させることができる。なお、孔３１の深さがＧａＮ基板の厚みの１／４より小さいと、孔３１を形成しない場合と光の取出し効率があまり変わらなくなる。そのため、孔３１の深さの下限をＧａＮ基板１の厚みの１／４とした。また、ＧａＮ基板１の第１の主表面側に形成された積層構造を維持するとともに積層構造の発光層４に十分な電流を供給できれば、孔３１の深さは深いほどよい。そのため、孔３１の深さの上限をＧａＮ基板１の厚みと同じとした（孔３１がＧａＮ基板１を貫通した状態を、孔の深さを最大にした状態とした）。

なお、上記発光装置において、図２などに示すように、積層構造に到達する（積層構造に食い込む、あるいは積層構造を貫通する）ように孔３１を形成してもよい。また、上記発光装置において、孔３１は、第２の主表面１ａから、ＧａＮ基板１のｐ型窒化物半導体層に面する側に形成された発光層４を含む積層構造において、ＧａＮ基板１に対向する面と反対側の表面にまで到達する貫通孔であってもよい。この場合、孔３１の側壁の面積をより大きくできるので、チップ（ＧａＮ基板上に積層構造が形成され、当該ＧａＮ基板１を個々の素子単位に分割したもの）の表面積をより増加させることができる。このため、光の取出し効率をより向上させることができる。たとえば、積層構造におけるＧａＮ基板１側の表面において、元の面積に対する、孔３１を形成することにより消失した面積の割合が２５％以下であることが好ましい。この場合、孔３１を形成しない場合に比べて積層構造中の発光層４内の電流密度が極端に大きくならず、発光層４での発光効率が低下することを抑制できる。なお、上記割合が２５％を超えると、発光層４内の電流密度が大きくなり、発光層４での単位面積当たりの発熱量が増加するため、発光効率が低下する。また、上記割合は、より好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１５％以下である。

上記発光装置において、孔３１の側壁の延びる方向と第２の主表面１ａとのなす角度が４０°以上８０°以下であってもよい。この場合、孔３１の形成によりチップの表面積を増加させることができるとともに、発光層４に供給される電流をＧａＮ基板１内において十分広げることが可能なように孔３１を形成できる。なお、上記角度が４０°未満である場合、孔３１の側壁の傾斜が小さすぎるため、十分に深い孔３１を形成することが難しくなる。また、上記角度が８０°超えの場合、孔３１の側壁の傾斜が急すぎるため、孔３１の側壁からの光の取出し効率が低下する。そのため、結果的にチップ全体としての光の取出し効率が返って低下する恐れがある。

上記発光装置において、図１５に示すように、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａにおける端部に孔としての外周部孔３６が形成されていてもよい。上記発光装置において、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａにおける端部に形成された外周部孔３６は、外周部孔３６の側壁がＧａＮ基板１の側壁の一部を構成するように形成されていてもよい。また、異なる観点から言えば、ＧａＮ基板１の側壁は、外周部孔３６が第２の主表面１ａにおける端部に形成されることにより凹凸状になっていてもよい。

この場合、外周部孔３６を形成することによりＧａＮ基板１の端面の面積を増加させることができる。さらに、端面において外周部孔３６の側壁により構成される部分が、第２の主表面１ａに対して傾斜することになるので、第２の主表面１ａから光が出射する方向への光の取出し効率をより向上させることができる。

上記発光装置において、発光層４を含む積層構造とＧａＮ基板１とからなるチップの表面積について、孔３１または外周部孔３６を形成することに起因する表面積の増加率が２％以上２０％以下であることが好ましい。ここで、表面積の増加率とは、（孔形成前のチップの表面積（すなわち、孔３１または外周部孔３６を形成する前のＧａＮ基板１の第２の主表面１ａの面積＋チップの端面の面積）＋孔３１または外周部孔３６の側壁の面積−孔３１または外周部孔３６を形成することにより消失したチップの表面の面積）／（孔形成前のチップの表面積）と表すことができる。

この場合、チップからの光の取出し効率を確実に向上させることができる。なお、表面積の増加率が２％未満である場合には、チップの表面積の増加による光の取出し効率の向上効果がほとんど見られない。また、表面積の増加率が２０％を超える場合、形成される孔３１または外周部孔３６の側壁によりチップの表面積は増えるものの、孔３１または外周部孔３６の形成により発光層４に供給される電流をチップ内（特にＧａＮ基板１内）において十分に広げることができなくなる。この結果、発光層４での電流密度が局所的に高くなり、当該領域での発熱量が増加することによって結果的に発光効率が低下する。したがって、トータルでは光の取出し効率が低下することになる。なお、面積の増加率の下限は好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上である。また、面積の増加率の上限は、好ましくは１５％以下である。

上記発光装置において、孔３１または外周部孔３６の平面形状は円形状および多角形状のいずれかであってもよい。

上記発光装置では、ＧａＮ基板１の厚み方向において、波長が４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光がＧａＮ基板１を透過するときの透過率は６０％以上９５％以下であってもよい。この場合、発光層４から放出される光の波長が上述のような波長であるときに、当該ＧａＮ基板１において発光層４から放出された光が吸収されてしまうことを抑制できる。このため、光の取出し効率がＧａＮ基板１での光の吸収により大幅に低下することを抑制できる。

上記発光装置において、窒化物半導体基板はＧａＮ基板１であってもよく、当該ＧａＮ基板１は酸素ドープによりｎ型化されていてもよく、酸素濃度が、酸素原子２Ｅ１８（２×１０^１８）個／ｃｍ^３以上２Ｅ１９（２×１０^１９）個／ｃｍ^３以下の範囲にあってもよい。この場合、ＧａＮ基板１の全体に均一に電流を流すことができるので、発光装置においてＧａＮ基板１の第２の主表面１ａのほぼ全体から十分な光を出射することができる。またＧａＮ基板１の厚み方向において、波長が４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光がＧａＮ基板１を透過するときの透過率を実用上問題のない程度まで高くすることができる。

上記発光装置において、ＧａＮ基板１の平面形状は四角形状であってもよい。ＧａＮ基板１の平面形状における１辺の長さは０．３ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であってもよい。この場合、最終的に得られる発光装置のサイズに合せてＧａＮ基板１のサイズを選択できる。

上記発光装置において、ＧａＮ基板１の比抵抗が５×１０^-４Ω・ｃｍ以上０．１Ω・ｃｍ以下であってもよい。なお、比抵抗は４端子法による電気抵抗の測定結果より決定した。この場合、電極から導入された電流をＧａＮ基板１に十分広げることができる。このため、発光層４の広い領域に十分な電流を供給することが可能になる。したがって、発光層４での発光効率を向上させることができる。

この発明に従った発光装置の製造方法は、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）と、窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層（ｎ型Ａｌ_xＧａ_１-xＮ層３）と、窒化物半導体基板から見てｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層（ｐ型Ａｌ_xＧａ_１-xＮ層５）と、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層（量子井戸(ＭＱＷ:Multi-Quantum Well)４）とを備えた発光装置の製造方法であって、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）を準備する工程（基板準備工程（Ｓ１０））と、加工工程（放電加工工程（Ｓ７０））とを備える。放電加工工程（Ｓ７０）では、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａと対向するように配置した電極３２とＧａＮ基板１との間に電圧を印加することによって、電極３２とＧａＮ基板１との間で放電を発生させることにより、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａを部分的に除去する。

このようにすれば、放電加工を利用してＧａＮ基板１の第２の主表面１ａに任意の構造を形成できる。そのため、本発明に従った発光装置におけるレンズ構造や孔３１などを容易に精度よく形成できる。

上記加工工程では、放電を利用してＧａＮ基板の第２の主表面１ａにレンズ構造を形成してもよい。また、上記加工工程では、放電を利用してＧａＮ基板１の第２の主表面１ａに孔３１または外周部孔３６を形成してもよい。この場合、本発明に従った発光装置を容易に形成できる。

上記発光装置の製造方法において、電極３２の形状は、第２の主表面１ａに形成されるべき構造の形状が転写された形状であってもよい。放電加工工程（Ｓ７０）では、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａが部分的に除去されることにより、電極３２の形状に沿った形状にＧａＮ基板１の第２の主表面１ａが加工されてもよい。この場合、電極３２の形状をレンズ構造や孔３１または外周部孔３６の形状を転写した形状としておくことで、当該レンズ構造や孔３１または外周部孔３６を放電加工により容易に形成できる。

上記発光装置の製造方法は、放電加工工程（Ｓ７０）の後、ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａの表面層を１０μｍ以上除去する工程をさらに備えていてもよい。この場合、放電加工工程（Ｓ７０）により第２の主表面１ａの表面層に加工変質層などが形成されていても、当該加工変質層などを除去することができる。このため、加工変質層などが存在することに起因して第２の主表面１ａからの光の取出し効率が低下するといった問題の発生を抑制できる。

上記発光装置の製造方法では、第２の主表面１ａの表面層を１０μｍ以上除去する工程（除去工程）において、エッチングにより第２の主表面１ａの表面層を除去することが好ましい。この場合、新たな加工変質層などを形成することなく第２の主表面１ａの表面層を所定の厚みだけ除去することができる。このため、除去工程の後における第２の主表面１ａの表面層において光の取出し効率を低減させるような変質層が残存する可能性を低減できる。

上記発光装置の製造方法において、ＧａＮ基板１には、発光装置を構成するチップが複数個形成されていてもよい。加工工程においては、ＧａＮ基板１がチップに分割されてもよい。この場合、加工工程において、第２の主表面１ａにおいて所定の構造（レンズ構造や孔など）を形成すると同時に、ＧａＮ基板１をチップに分割することができる。したがって、チップに分割する工程を放電加工工程（Ｓ７０）とは別工程として実施する場合より、発光装置の製造工程を簡略化できる。この結果、発光装置の製造コストを低減できる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の発光装置は、導電性の高い窒化物半導体基板を用い、光の出射面においてレンズ構造や孔などを形成し、ｐダウン実装した構造を用いた結果、（１）光の取出し効率を向上させることができ、（２）放熱性に優れ、複雑な電極構造を設ける必要がなく、大出力の発光を可能にし、（３）導電性に優れ、過渡電圧や静電放電から発光素子を保護するための保護回路を設ける必要がなく、大面積発光および静電耐圧に優れ、（４）発光層から基板にかけて屈折率の大から小への大きな不連続性がないため、発光層から放出面にいたる間で全反射が生じ難く、したがって全反射に起因する、効率低下や側面部の樹脂劣化がなく、（５）その構造が簡単なために、製造しやすく安価であり、メインテナンス性にも優れている。このため、今後、自動車の照明装置を含めて各種の照明製品に広範に利用されることが期待される。

本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態１を示す平面模式図である。 図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。 図１のＬＥＤの発光層を含む積層構造を示す図である。 図１〜図３に示したＬＥＤの製造方法を示すフローチャートである。 図１および図２に示した構造のチップをウェハから採取するときのウェハの状態を示す図である。 図５におけるｎ電極および孔の配置を示す模式図である。 図４に示した放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。 図４に示したチップ化工程において得られるチップの平面模式図である。 図４に示した発光装置の製造方法の変形例を説明するためのフローチャートである。 図９に示した放電加工による孔形成およびチップ化工程において用いる電極を示す断面模式図である。 図９に示した発光装置の製造方法によって得られる発光装置としてのＬＥＤの断面模式図である。 本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態２を示す平面模式図である。 図１２の線分ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける断面模式図である。 図１２および図１３に示したＬＥＤの製造工程における放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。 図１２および図１３に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態２の変形例を示す平面模式図である。 図１５の線分ＸＶＩ−ＸＶＩにおける断面模式図である。 図１５および図１６に示したＬＥＤの製造工程における放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。 本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態３を示す平面模式図である。 図１８の線分ＸＩＸ−ＸＩＸにおける断面模式図である。 図１８および図１９に示したＬＥＤの製造工程における放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。 図１８および図１９に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態３の変形例を示す断面模式図である。 図２１に示したＬＥＤの製造工程における放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。 本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態４を示す平面模式図である。 図２３の線分ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶにおける断面模式図である。 図２３および図２４に示したＬＥＤの製造工程における放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である。 本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態５を示す平面模式図である。 図２６の線分ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩにおける断面模式図である。 図２６の線分ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩにおけるチップの断面模式図である。 図２６および図２７に示したＬＥＤを構成するチップの斜視模式図である。 本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態６を示す平面模式図である。 図３０の線分ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩにおける断面模式図である。 図３０および図３１に示したＬＥＤの製造工程における放電加工工程において用いる電極を示す断面模式図である 本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態７を示す平面模式図である。 比較例１のＬＥＤを示す模式図である。

符号の説明

１ ＧａＮ基板、１ａ 光放出面（第２の主表面）、２ ｎ型ＧａＮ層、３ ｎ型Ａｌ_xＧａ_１-xＮ層、４ ＭＱＷ（発光層）、５ ｐ型Ａｌ_xＧａ_１-xＮ層、６ ｐ型ＧａＮ層、１１ ｎ電極、１２ ｐ電極、１３ ワイヤ、１４ 導電性接着剤、１５ エポキシ系樹脂、２１ａ リードフレームのマウント部、２１ｂ リードフレームのリード部、２５ 素子分離溝、３０ 反射膜、３１ 孔、３２ 電極、３３ 孔形成用凸部、３４ 素子分離用凸部、３５，４８ 側面、３６ 外周部孔、４０ 孔の底壁、４２ 傾斜した側面、４５ 凸部、４７ 凹部、５０ チップ境界、Ｌ１ ｐ電極辺長さ、Ｌ２ スクライブ線間隔（チップ辺長さ）、Ｌ３ 素子分離溝幅、Ｄ ｎ電極直径。

Claims (17)

1. 窒化物半導体基板と、前記窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層と、前記窒化物半導体基板から見て前記ｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層と、前記ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層とを備えた発光装置であって、
   前記ｐ型窒化物半導体層の側をダウン実装し、前記窒化物半導体基板の前記第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面から光を放出し、
   前記第２の主表面にはレンズ構造が形成されている、発光装置。
2. 前記窒化物半導体基板の平面形状が円形状および多角形状のいずれかである、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記窒化物半導体基板の厚み方向において、前記レンズ構造が形成された部分における前記窒化物半導体基板の厚みは０．３ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記レンズ構造は表面が曲面状の複数の凸部を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 窒化物半導体基板と、前記窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層と、前記窒化物半導体基板から見て前記ｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層と、前記ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層とを備えた発光装置であって、
   前記ｐ型窒化物半導体層の側をダウン実装し、前記窒化物半導体基板の前記第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面から光を放出し、
   前記第２の主表面には孔が形成されている、発光装置。
6. 前記孔の深さは、前記窒化物半導体基板の厚みの１／４以上１以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記孔は、前記第２の主表面から、前記窒化物半導体基板の前記ｐ型窒化物半導体層の側に形成された前記発光層を含む積層構造において、前記窒化物半導体基板に対向する面と反対側の表面にまで到達する貫通孔である、請求項６に記載の発光装置。
8. 前記孔の側壁の延びる方向と前記第２の主表面とのなす角度が４０°以上８０°以下である、請求項６または７に記載の発光装置。
9. 前記窒化物半導体基板の前記第２の主表面における端部に前記孔が形成されている、請求項６〜８のずれか１項に記載の発光装置。
10. 前記発光層を含む積層構造と前記窒化物半導体基板とからなるチップの表面積について、前記孔を形成することに起因する前記表面積の増加率が２％以上２０％以下である、請求項６〜９のいずれか１項に記載の発光装置。
11. 前記窒化物半導体基板の厚み方向において、波長が４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の光が前記窒化物半導体基板を透過するときの透過率は６０％以上９５％以下である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
12. 前記窒化物半導体基板はＧａＮ基板であり、
    前記ＧａＮ基板は酸素ドープによりｎ型化されており、酸素濃度が、酸素原子２Ｅ１８個／ｃｍ³以上２Ｅ１９個／ｃｍ³以下の範囲にある、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
13. 前記窒化物半導体基板の平面形状が四角形状であり、
    前記窒化物半導体基板の平面形状における１辺の長さは０．３ｍｍ以上４．０ｍｍ以下である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の発光装置。
14. 窒化物半導体基板と、前記窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層と、前記窒化物半導体基板から見て前記ｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層と、前記ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層とを備えた発光装置の製造方法であって、
    窒化物半導体基板を準備する工程と、
    前記窒化物半導体基板の第２の主表面と対向するように配置した電極と、前記窒化物半導体基板との間に電圧を印加することによって、前記電極と前記窒化物半導体基板との間で放電を発生させることにより、前記窒化物半導体基板の前記第２の主表面を部分的に除去する加工工程とを備える、発光装置の製造方法。
15. 前記電極の形状は、前記第２の主表面に形成されるべき構造の形状が転写された形状であり、
    前記加工工程では、前記窒化物半導体基板の前記第２の主表面が部分的に除去されることにより、前記電極の形状に沿った形状に前記窒化物半導体基板の第２の主表面が加工される、請求項１４に記載の発光装置の製造方法。
16. 前記加工工程の後、前記窒化物半導体基板の前記第２の主表面の表面層を１０μｍ以上除去する工程をさらに備える、請求項１４または１５に記載の発光装置の製造方法。
17. 前記窒化物半導体基板には、発光装置を構成するチップが複数個形成されており、
    前記加工工程においては、前記窒化物半導体基板が前記チップに分割される、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

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