JP2008277592A - 窒化物半導体発光素子、これを備える発光装置及び窒化物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光損失が低減され、指向性が高く、さらに発光装置を小型化可能にする窒化物半導体素子を提供することにある。
【解決手段】
支持基板４２と、支持基板４２上に備えられた、発光層１３を有する窒化物半導体層１０と、支持基板４２上であって、窒化物半導体層１０の少なくとも側面を被覆する第１封止部材１４と、を有する窒化物半導体素子であって、第１封止部材１４は、第１封止部材１４の外周領域Ｃを構成する媒体の屈折率よりも高い屈折率を有しており、第１封止部材１４と外周領域Ｃとの界面１７で、発光層１３から出射された光を、支持基板４２に対する窒化物半導体層１０の高さ方向に屈折できるよう、第１封止部材１４の界面１７を傾斜させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体積層構造を有する窒化物半導体発光素子に係り、特に指向性の高い窒化物半導体発光素子とこれを備える発光装置に関する。

窒化物系化合物半導体発光素子は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、半導体素子である発光素子は球切れ等の心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）、レーザーダイオード（Laser Diode：ＬＤ）等の半導体発光素子は、各種の光源として利用されている。特に近年は、蛍光灯に代わる照明用の光源として、より低消費電力で長寿命の次世代照明として注目を集めており、更なる発光出力の向上及び発光効率の改善、さらには光ムラの低減された質の高い発光装置が求められている。一方で装置自体の小型化も要求されており、半導体発光素子のみならず、これを搭載するパッケージや封止材等、部材のトータル的な改良が望まれている。

例えば、光源の周囲に金属製の反射材を設けることで、水平方向に出射された光を効率良く前方に照射させることが可能になり、発光装置全体の発光出力の向上が図られる。しかしながら、金属製の反射材は、受光した光の一部を吸収してしまうため、光損失を免れない。これをふまえて、光を全反射可能な反射面を有する発光装置が開発されている（特許文献１）。一例として、図１７に示す表面実装型発光ダイオード１００は、基板１０１上にカソード電極パターン１０２とアノード電極パターン１０３を設けると共に、これら両方の電極パターンと電気的に接続された発光ダイオード素子１０４を配置し、かつ発光ダイオード素子１０４を基板１０１上で光透過性樹脂１１０によって封止している。さらに、光透過性樹脂１１０中における発光ダイオード素子１０４の周囲には、内部に空気が充填された中空の土手１１４が形成され、土手１１４の表面には光を全反射する傾斜面１１６が形成されている。この傾斜面１１６は、樹脂１１０と空気１１５との境界面であるため、発光ダイオード素子１０４から出力された光は、両者の屈折率の差により上方へと全反射可能となる。
特開２００５−２２３１１２号公報 国際公開ＷＯ２００３−０６５４６４号パンフレット 特開２００４−２６６２４０号公報

しかしながら、素子の構造の観点から、素子の軸上方向へと出射される光量と比べて、水平方向へと出射される光量は、副次的で少ない。また、傾斜面によって屈折される光は、土手１１４の上方へと導光されるため、主な光取り出し面側から素子を平面視した場合、素子の軸上領域と、素子の周囲に位置する反射面の上方領域とで、光束量に差が生じてしまい、これにより光ムラが発生する。すなわち、中心側に光量が偏心した放出光となる。特に、発光素子が有する一対の電極が、発光層を上下に挟み込む、いわゆる縦型の発光素子や、基板側に電極構造を有する発光素子では、軸上方向への出射量と、水平方向への出射量との光量差が大きい。したがって、相対的に、軸上方向への一次光の光量と、側方向から上方向へと屈折された光量との差が一層大きくなる虞があった。

本発明は、従来のこのような問題点を解消するためになされたものである。本発明の目的は、光損失が低減され、指向性が高く、さらに発光装置を小型化可能にする窒化物半導体素子を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の窒化物半導体素子は、支持基板４２と、支持基板４２上に備えられた、発光層１３を有する窒化物半導体層１０と、支持基板４２上であって、窒化物半導体層１０の少なくとも側面を被覆する第１封止部材１４と、を有する窒化物半導体素子であって、第１封止部材１４は、第１封止部材１４の外周領域Ｃを構成する媒体の屈折率よりも高い屈折率を有しており、第１封止部材１４と外周領域Ｃとの界面１７で、発光層１３から出射された光を、支持基板４２に対する窒化物半導体層１０の高さ方向に屈折できるよう、第１封止部材１４と前記外周領域Ｃとの界面１７が傾斜されていることを特徴とする。

また、本発明の第２の窒化物半導体素子は、第１封止部材１４の最小径において、外周領域Ｃとの界面１７をなす第１封止部材１４の外表面８から、窒化物半導体層１０の側面端部までの距離ｌが、窒化物半導体層１０の幅ｗよりも小さく、第１封止部材１４の界面１７は、窒化物半導体層１０の積層方向に対してθ₂だけ傾斜しており、傾斜角度θ₂は、以下の範囲を満たすことを特徴とする。

ただし、上記の式において、ｎ₁：第１封止部材の屈折率、ｎ₀：外周領域の屈折率、α：支持基板４２と側方向への光の出射方向とのなす角度、とする。

また、本発明の第３の窒化物半導体素子は、第１封止部材１４の外表面８が、窒化物半導体層１０の側面端部から支持基板４２の側面端部までの領域内に位置されていることを特徴とする。

また、本発明の第４の窒化物半導体素子は、第１封止部材１４の底面が、窒化物半導体層１０の底面と略水平であり、かつ第１封止部材１４は、支持基板４２に対する窒化物半導体層１０の高さ方向に、しだいに幅広に形成してなることを特徴とする。

また、本発明の第５の窒化物半導体素子は、第１封止部材１４に、窒化物半導体層１０からの出射光を吸収して波長変換を行う波長変換物質、及び／又は窒化物半導体層１０からの出射光を反射する光拡散物質が含有されていることを特徴とする。

また、本発明の第６の窒化物半導体素子は、第１封止部材１４の光出射面１８側に、さらに第２封止部材６が連結されており、第２封止部材６の光出射面１８ｃは、窒化物半導体層１０からの出射光の進行方向を制御できる形状に形成されていることを特徴とする。

また、本発明の第７の窒化物半導体素子は、複数の窒化物半導体層１０を有しており、各々の窒化物半導体層１０は、第１封止部材１４により被覆されている。隣接する第１封止部材１４同士の間には空気層７が形成されており、全ての第１封止部材１４の光出射面１８が、前記第２封止部材(6e)と連結されていることを特徴とする。

また、本発明の第８の窒化物半導体素子は、支持基板４２に対する窒化物半導体層１０の高さ方向において、窒化物半導体層１０は、第１導電型の窒化物半導体層１１と、発光層１３及び第２導電型の窒化物半導体層１２とを順に備えている。さらに、第１導電型の窒化物半導体層１１と電気的に接続される第１の電極２１と、第２導電型の窒化物半導体層１２と、電気的に接続される第２の電極２２と、を有しており、第１の電極２１又は／及び第２の電極２１は、支持基板４２と第１導電型の窒化物半導体層１１との間に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の第９の発光装置は、第１電極パターンと第２電極パターンを有する基台３１と、基台３１上に載置され、第１電極パターン及び第２電極パターンと各々電気的に接続された、一または複数の窒化物半導体素子１と、を有する発光装置である。窒化物半導体素子１は、本発明の第１乃至８に記載の窒化物半導体素子であり、窒化物半導体素子１は素子被覆部材２６により被覆されており、窒化物半導体素子１における第１封止部材１４の外表面８が、素子被覆部材２６と界面１７を形成しており、素子被覆部材２６は、第１封止部材１４の屈折率よりも低い屈折率を有することを特徴とする。

また、本発明の第１０の発光装置は、素子被覆部材２６に、窒化物半導体層１０からの出射光を吸収して波長変換を行う波長変換物質及び／又は窒化物半導体層１０からの出射光を反射する光拡散物質が含有されていることを特徴とする。

また、本発明の第１１の発光装置は、窒化物半導体素子の光出射面側に、レンズ１６を有することを特徴とする。

また、本発明の第１２の窒化物半導体素子の製造方法は、支持基板４２上に、第１の電極２１と、第１導電型の窒化物半導体層１１と、発光層１３及び第２導電型の窒化物半導体層１２とを含む窒化物半導体層１０と、第２の電極２２と、窒化物半導体層１０の少なくとも側面を被覆する第１封止部材１４と、を備えた窒化物半導体素子の製造方法であって、成長基板６０上に窒化物半導体層１０を形成する工程と、第１導電型の窒化物半導体層１１の表面に、第１の電極２１を形成する工程と、第１導電型の窒化物半導体層１１側に第１の電極２１を介して支持基板４２を貼り合わせる工程と、成長基板６０を除去することで第２導電型の窒化物半導体層１２を露出させる工程と、第２導電型の窒化物半導体層１２の表面に、第２の電極２２を形成する工程と、窒化物半導体層１０の周囲を離間して包囲し、その底面が窒化物半導体層１０の底面と水平な位置になるよう構成された半導体層枠体２０を形成する工程と、半導体層枠体２０内に第１封止部材１４を構成する樹脂を塗布する工程と、第１封止部材１４が硬化後に半導体層枠体２０を除去する工程と、を備えることを特徴とする。

発光層の周辺の極めて近傍に、全反射可能な界面を形成できるため、光の屈折位置を発光層の径とほぼ同一とでき、屈折後の光の集光径の広がりが抑制された光ムラの少ない放出光を得られる。すなわち、軸上光度の高い、軸中心の幅狭な出射光とでき、指向性を高められる。また、窒化物半導体素子自体が、出射光を光出射面側へと導光可能な屈折機能を有するため、これが搭載された発光装置を小型化できる。

また、界面を形成する両側の領域において、その領域を構成する気体・液体・固体等の媒体の屈折率差と、発光層からの出射光における水平面に対する出射角度とを考慮して、第１封止部材の傾斜角度及び形状を決定することにより、発光層の端面からの出射光が界面へと臨界角以上で入射され、光取り出し面側への全反射を起こすことができる。これにより、端面からの水平方向への出射光の光損失を低減できる他、屈折光が発光層側への戻り光となるのを防止できる。つまり、発光素子のライフ特性及び光取り出し効率を向上させることができる。

特に、発光素子において、支持基板側から電力を供給する構造であれば、軸上方向に比べて光量の少ない端面からの出射光も、軸上方向の、ほぼ発光層の幅（大きさ）と近似する第１封止部材の出射面へと導光できるため、光ムラの制御に関する一層の効果が得られる。さらに、支持基板を、電極及び放熱経路として併用できるため、窒化物半導体層、及び近傍に位置する第１封止部材の放熱性を高めることができる。これにより、蓄熱による素子の特性悪化、ライフ寿命の低下、また、伝熱による樹脂の劣化、異部材界面での剥離を低減できる。さらに、外部電極との接続に要する導電性ワイヤの個数を低減できるため、ワイヤにおける光損失、クラックや短絡の発生を抑止でき、信頼性の高い発光装置とできる。

また、封止樹脂内に波長変換物質或いは光拡散物質を混合させることで、光を反射または散乱する効果に加え、光源からの出射光の波長を変換可能であるため、所定の色域において高い発光素子を有する発光装置を得られる。加えて、所定のピーク波長を有する光源を選択的に搭載すれば、所望の発光色を高効率に出射できる発光装置となり、実現可能な出射光の波長幅が増大する。また、第１封止部材内に含有される波長変換物質、光拡散物質の配置位置は、第１封止部材の配置位置に依存するため、本発明の窒化物半導体素子であれば、実質上、窒化物半導体層の周囲領域に効率良く配置できる。これにより、波長変換量、及び拡散量が安定するため、一次光と二次光との混合比を略一定とでき、色ムラ及び光ムラの低減された出射光を得ることができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための、窒化物半導体発光素子、これを備える発光装置及び窒化物半導体発光素子の製造方法を例示するものであって、本発明は、窒化物半導体発光素子、これを備える発光装置及び窒化物半導体発光素子の製造方法を以下のものに特定しない。さらに、本明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。特に実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、本明細書において、層上などでいう「上」とは、必ずしも上面に接触して形成される場合に限られず、離間して上方に形成される場合も含んでおり、層と層の間に介在層が存在する場合も包含する意味で使用する。また、「径」は直径を意味するが、「径」で定義したものであっても、円形に限らず、幅、長さを意味する場合もある。例えば、「最小径」とは、水平断面の形状が円である場合は直径を意味し、また水平断面の形状が正方形の場合は一辺の長さを、長方形の場合は短辺の長さを、それぞれ示す。

（実施の形態１）
（素子の構造）
図１に示す概略斜視図は、本発明の実施の形態１に係る窒化物半導体素子１の一例である。また、図２は図１のＩＩ−ＩＩ’線における概略断面図を、図３は、図２の破線領域Ａにおける拡大断面図を示す。図１及び図２に示すように、窒化物半導体素子１は、主に、支持台３と、この支持台３の上面に形成される窒化物半導体層１０と、窒化物半導体層１０を被覆する第１封止部材１４から構成される。窒化物半導体層１０は、第１導電型の窒化物半導体層１１、発光層１３及び第２導電型の窒化物半導体層１２を有する。さらに、窒化物半導体素子１は、第１導電型の窒化物半導体層１１及び第２導電型の窒化物半導体層１２の各々に、電力を供給する第１の電極２１（図２参照）及び第２の電極２２を有する。また、第１封止部材１４は、窒化物半導体素子１の外周領域Ｃに存在する気体・液体・固体等の媒体に表出する外表面８を備える。

図２に図示される窒化物半導体層１０は、第１の電極２１及び第２の電極２２との間に位置する。また、支持台３は、支持基板４２及び接着層４１が、この順に積層されて構成される。この導電層４１の一部には第１の電極２１が固定されており、一方、第１の電極２１が形成されていない領域であって、導電層４１と窒化物半導体層１０との間には保護膜５０が形成されている。或いは、保護膜５０は第１の電極２１と導電層４１との間に部分的に固定される構成としてもよい。また、保護膜５０と導電層４１との間にＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ等の高反射率の材料からなる反射膜を配置することもできる。これにより、発光層１３からの光を保護膜５０と反射膜との界面で効率的に反射することができ、光取り出し効率の高い発光素子とできる。以下に各部材について詳細に説明する。

（第１封止部材）
窒化物半導体素子１の、窒化物半導体層１０を被覆する第１封止部材１４は、半導体の積層方向に幅広となる形状をなす。また、第１封止部材１４は、その底面が窒化物半導体層１０の底面と略同一面上に位置しており、支持台３より上側の、少なくとも窒化物半導体層１０の側面を被覆する。言い換えると、支持台３の側面は第１封止部材１４でもって被覆されない。例えば図１に示す第１封止部材１４は、上面からの平面視において矩形である角錐台形状であって、光進行方向につれて径が次第に増加しており、窒化物半導体層１０の側面および上面を被覆している。なお、第１封止部材１４で、窒化物半導体層１０の側面および上面の全てを被覆する必要はなく、必要な部位において、適宜、開口などを形成できる。例えば、図１に図示される第１封止部材１４では、電極２２上の表面を外部に露出させるための穴４が設けられている。また、第１封止部材１４は、窒化物半導体層１０の形状に合わせた形状とすることもでき、例えば図２に示す窒化物半導体層１０に合わせた矩形状の上面から光出射させ、それを底面とする光出射方向に幅広な截頭の四角錐とできる。

また、図１の窒化物半導体素子１では、上方からの平面視において、支持台３が形成される領域内に第１封止部材１４の外表面８が包含されており、第１封止部材１４の最小の径は、窒化物半導体層１０の径よりも大きく、また、第１封止部材１４の最大の径は、支持台３の径よりも小さい。すなわち、図２に示すように、支持台３の縁周を上方向に延長して形成される領域Ｂ内に、第１封止部材１４が包含される。言い換えると、一の窒化物半導体素子１の区画内に、第１封止部材１４が収納されており、これにより後述する窒化物半導体素子１の製造方法が簡易となり、歩留まりの向上につながる。一方で、第１封止部材１４の一部を、支持台３から外部へと突出させることもできる。これにより、素子からの出射光の幅を大きくすることができる。また、第１封止部材１４の形状は特に限定されず、光の出射方向にテーパー状となる逆円錐台形状や、平面視において、例えばその底面、且つ／若しくは上面が、円形、楕円形、矩形、多角形等とできる。また、形状は光軸に対して対称または非対称でもよい。さらに、光出射面１８は、平坦の他、レンズ状、表面に凹凸を有するマイクロレンズ状など、光の波面制御を考慮して所望の形状とできる。

（第１封止部材の幅及び高さ）
また、第１封止部材１４において、支持台３の上面から第１封止部材１４の上面までの高さＨは、窒化物半導体層１０の少なくとも側面を被覆可能な高さとし、好ましくは２０μｍ〜１００μｍとする。また、窒化物半導体層１０の主発光面を、第１封止部材１４により被覆して、窒化物半導体層１０の上面から第１封止部材１４の上面までの、第１封止部材１４における上面の厚みｈを持たせるのが望ましい。これにより、窒化物半導体層１０の耐候性を向上させることができ、通常採用される保護膜の役割を担うことができる他、第１封止部材の上面側の形状を適宜加工することにより、光の波面制御が可能となる。さらに、波長変換部材等の添加物を、素子の主発光面側に被覆された第１封止部材内に混入させることで、素子の主発光面側の所定の位置に添加物を配置することができ、これにより拡散・色調等の制御が可能となる。つまり、種々の機能を付与することができる。なお、第１封止部材１４における上面の厚みｈを設けないことも可能である。すなわち窒化物半導体層１０の主発光面側（図２における上側）の表面が、第１封止部材１４によって被覆されず、外部に露出させる構造をとることもできる。これにより、電極上の露出領域を形成するための穴４の加工が不要であり、また、発光層の略軸上領域へと出射される光を屈折することなく取り出せる。

（第１封止部材の材質）
また、図３に示すように、第１封止部材１４の屈折率ｎ₁は、第１封止部材１４の外表面８でもって界面１７を形成する外周領域Ｃの、気体・液体・固体等の媒体の屈折率ｎ₀よりも大きいことが好ましく、さらに窒化物半導体層１０の屈折率よりも大きいことが一層好ましい。これにより、発光層１３からの出射光を第１封止部材１４側へと導光し、さらに、界面１７で、出射光を好適な方向へと屈折可能となる。

具体的な材質として、窒化物半導体素子１が発光装置内に備えられた際に、第１封止部材１４の外面側が外気或いは気密封止された気体にさらされている場合は、透光性のあるシリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物等を使用することが好ましい。また、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等の透光性を有する絶縁樹脂組成物を用いることができる。さらに、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂およびこれらの樹脂の少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等、耐候性に優れた樹脂も利用できる。また、有機物に限られず、ガラス、シリカゲル等の耐光性に優れた無機物を用いることもできる。一方、液体・固体と界面を構成する場合は、それよりも屈折率の高い部材や上記樹脂等により形成されることが好ましい。

（傾斜面の角度）
また、図３に示すように、界面１７は、窒化物半導体層１０の積層方向に対してθ₂だけ傾斜してなる。具体的な傾斜角θ₂は、以下の関係式を満たすことが好ましい。

ただし、ｎ₁は第１封止部材の屈折率、ｎ₀は外周領域の屈折率、αは支持基板４２と側方向への光の出射方向とのなす角度である。傾斜角θ₂が上記の範囲であれば、発光層１３の端面から斜め上側へとαの角度をもって出射された光Ｐ_nにおいて、第１封止部材１４と外周領域Ｃとの界面１７に入光した入射角θ₁を、臨界角θ_cr（ｓｉｎ^-1（ｎ₀／ｎ₁））よりも大きくできる。これにより、上記範囲内の傾斜を有する界面１７でもって全反射された出射光は、略上方向へと導光される。

ただ、傾斜角度θ₂は一定とは限らず、支持台３からの高さ方向において、傾斜角度θ₂に変化を持たせることもできる。これにより、出射光の角度αに応じた傾斜角度θ₂とでき、出射光を高精度に導光可能となる。例えば、出射光の角度αが、臨界角θ_crよりも大きい場合（α＞θ_cr）、傾斜角を設けなくても（θ₂＝０）、全反射可能となるため、出射光の角度αがこの範囲を満たす領域では、傾斜角を省略することもできる。一例として、第１封止部材１４の高さ方向において、その上方領域においては傾斜角を低減した逆ドーム形状が挙げられる。これにより、光出射面１８の径を低減できるため、さらに指向性の高い出射光となる。また、図２に示すように、第１封止部材１４の最小径において、第１封止部材１４の外表面８から窒化物半導体層１０の端部までの距離ｌは、窒化物半導体層１０の幅ｗよりも小さい。これにより、第１封止部材１４において、上記の傾斜角度θ₂を付加しつつ、光出射面１８の径を低減することができ、窒化物半導体層１０からの出射光の立体角に占める部材反射面の割合を大きくできる。

また第１封止部材１４は、接着性を有していることが好ましい。第１封止部材１４に接着性を持たせることにより、窒化物半導体層１０との固着性を高めることができる。接着性は、常温で接着性を示すものだけでなく、第１封止部材１４に所定の熱と圧力を加えることにより接着するものも含む。また第１封止部材１４の、固着強度を高めるために、温度や圧力を加える他、光硬化や乾燥させることもできる。

〔製造方法〕
また、発光層を有する窒化物半導体層は、当該分野で公知の方法及び構造を有して作製されるいかなる窒化物半導体層であってもよい。図４〜図１０は窒化物半導体素子の概略断面図であり、その製造方法の一例を説明する説明図である。これを用いて実施の形態１に係る窒化物半導体素子１の製造方法を説明する。

（窒化物半導体層）
まず、図４に示すように、成長基板６０上に第２導電型の窒化物半導体層１２、発光層１３、第１導電型の窒化物半導体層１１を有する窒化物半導体層１０を形成する。成長基板６０は、窒化物半導体をエピタキシャル成長させることができる基板であればよく、成長基板の大きさや厚さ等は特に限定されない。この成長基板としては、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）のような絶縁性基板、また炭化珪素（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓが挙げられる。また、ＧａＮやＡｌＮ等の窒化物半導体基板を用いることもできる。

窒化物半導体は、格子不整合の基板上には、バッファ層を介して形成される。バッファ層の組成は、例えば、Ａｌ_gＧａ_1-gＮ（０≦ｇ≦０．５）、バッファ層の膜厚は、好ましくは０．００５〜０．２μｍ、バッファ層の成長温度は、好ましくは２００〜９００℃である。これにより、窒化物半導体層上の転位やピットを低減させることができる。さらに、成長基板上にＥＬＯ（Epitaxial Lateral Overgrowth）法によりＡｌ_xＧａ_1-xＮ（０≦Ｘ≦１）層を成長させてもよい。

成長基板６０上にバッファ層を形成後、バッファ層よりも高温で成長させた高温成長層、例えば、ノンドープのＧａＮ又はｎ型不純物をドープしたＧａＮを、１μｍ以上、好ましくは３μｍ以上、９００〜１１００℃で形成しても良い。

以上の様な下地層、若しくは基板上に第２導電型の窒化物半導体層１２を形成する。ここでは第２導電型の窒化物半導体層１２がｎ型窒化物半導体層である例を説明する。ｎ型層には少なくともコンタクト層が形成され、その他に下記多層膜、クラッド層などが形成されても良い。ｎ型コンタクト層は第２の電極２２としてのｎ電極が形成される層である。ｎ型コンタクト層には例えばｎ型不純物をドープしたＧａＮが用いられる。膜厚は特に限定されるものではないが、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上である。

ｎ型コンタクト層上のｎ側多層膜層、クラッド層としては、後述する活性層のバンドギャップエネルギーより大きい組成であり、Ａｌ_jＧａ_1-jＮ（０≦ｊ＜０．３）の多層膜層はたとえばノンドープＧａＮ、ｎ型不純物をドープしたＧａＮおよびノンドープＧａＮの３層構造が用いられる。

その他に、ｎ型不純物濃度に濃度傾斜を設定したＡｌ_jＧａ_1-jＮ（０≦ｊ＜０．３）、あるいはＡｌの組成傾斜を設定したＡｌ_jＧａ_1-jＮ（０≦ｊ＜０．３）とすることもできる。このように発光に対し十分に禁制帯幅が大きい層で、ｎ層、下地層が構成される場合、発光層からの光をＧａＮ層が吸収することを効果的に低減することができる。さらにまた、別のｎ側多層膜層、例えば、Ｉｎ_rＧａ_1-rＮ（０＜ｒ＜１）で代用しても、組み合わせても良い。多層膜層を形成する各層の膜厚は、超格子構造の場合は、一層の膜厚が好ましくは１００Å以下、より好ましくは７０Å以下、さらに好ましくは１０〜４０Åとすることができる。

また、本発明に用いる発光層（活性層）は、例えば、Ａｌ_aＩｎ_bＧａ_1-a-bＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、ａ＋ｂ≦１）からなる井戸層と、Ａｌ_cＩｎ_dＧａ_1-c-dＮ（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、ｃ＋ｄ≦１）からなる障壁層とを含む量子井戸構造を有する。活性層に用いられる窒化物半導体は、ノンドープ、ｎ型不純物ドープ、ｐ型不純物ドープのいずれでもよいが、好ましくは、ノンドープもしくは、又はｎ型不純物ドープの窒化物半導体を用いることにより発光素子を高出力化することができる。障壁層は井戸層よりもバンドギャップエネルギーの大きな窒化物半導体が用いられる。井戸層にＡｌを含ませることで、ＧａＮのバンドギャップエネルギーである波長３６５ｎｍより短い波長を得ることができる。活性層から放出する光の波長は、発光素子の目的、用途等に応じて３６０ｎｍ〜６５０ｎｍ付近、好ましくは３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長とする。

井戸層の組成はＩｎＧａＮが、可視光・近紫外域に好適に用いられ、その時の障壁層の組成は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮが良い。井戸層の膜厚は、好ましくは１ｎｍ以上３０ｎｍ以下、より好ましくは２ｎｍ以上２０ｎｍ以下、さらに好ましくは２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、１つの井戸層の単一量子井戸、障壁層などを介した複数の井戸層の多重量子井戸構造とできる。

次に、発光層１３上に第１導電型の窒化物半導体層１１を形成する。ここでは、第１導電型の窒化物半導体層１１がｐ型窒化物半導体層である例を説明する。ｐ型層には少なくともコンタクト層が形成され、その他に下記多層膜、クラッド層などが形成されても良い。ｐ型クラッド層は、活性層のバンドギャップエネルギーより大きい組成、例えばＡｌ_kＧａ_1-kＮ（０≦ｋ＜１）が用いられ、Ａｌ_kＧａ_1-kＮ（０＜ｋ＜０．４）が好ましい。ｐ型クラッド層の膜厚は特に限定されないが、好ましくは０．０４〜０．２μｍである。ｐ型クラッド層のｐ型不純物濃度は、１×１０¹⁸〜１×１０²¹／ｃｍ³である。ｐ型クラッド層は、単一層でも多層膜層（超格子構造）でもよい。多層膜層の場合、例えば、Ｉｎ_lＧａ_1-lＮ（０≦ｌ＜１）、Ａｌ_mＧａ_1-mＮ（０＜ｍ＜１）から構成される。多層膜層を形成する各層の膜厚は、超格子構造とできる。また、多層膜層である場合、少なくともいずれか一方にｐ型不純物をドープさせてもよい。また、両方にドープする場合は、ドープ量は同一でも異なってもよい。

次に、ｐ型クラッド層上にｐ型コンタクト層を形成する。ｐ型コンタクト層は、Ｉｎ_xＧａ_1-xＮ（０＜ｘ≦１）、Ａｌ_fＧａ_1-fＮ（０≦ｆ＜１）が用いられ、特に、Ａｌ_fＧａ_1-fＮ（０≦ｆ＜０．３）で構成することにより第１の電極２１と良好なオーミックコンタクトが可能となる。ｐ型不純物濃度は１×１０¹⁷／ｃｍ³以上が好ましい。

上述の窒化物半導体は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法、やハライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等の気相成長法を用いて形成することができる。

次に、窒化物半導体をｎ型窒化物半導体層、ｐ型窒化物半導体層の順に形成した場合には、成長基板６０上に窒化物半導体を成長後、ウェハを反応装置から取り出し、その後、酸素を含む雰囲気中において４５０℃以上で熱処理をする。これによりｐ型窒化物半導体層に結合している水素が取り除かれ、ｐ型の伝導を示すｐ型窒化物半導体層が得られる。

また、窒化物半導体層の表面、ここでは第１導電型の窒化物半導体層１１の表面に反射層や凸状部材（図示せず）を形成することもできる。凸状部材は、エッチング等によって第１導電型の窒化物半導体層１１の表面に形成された例えば直径数μｍ程度の微小な複数の円形状の凹部に形成される。凹部は例えばフォトリソグラフィーを用いてパターン形成することによって所望の形状に形成される。凸状部材の材料としては、例えばＳｉＯ₂等の窒化物半導体層よりも小さい屈折率の透光性の材料が用いられる。或いは、窒化物半導体層の表面を熱ＫＯＨにてウェットエッチングにより凹凸構造を設けることもできる。これにより底面側へ出射された光を、主光面側へと屈折することができ、外部量子効率を高めることができる。

（第１の電極）
次に、図４に示すように、第１導電型の窒化物半導体層１１の表面にＲｈ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐｔ等からなる第１の電極２１をパターン形成する。第１の電極２１は、積層順に、密着層・バリア層／反射層の多層構造とし、さらに最上層にはＡｇ、Ｒｈ、Ａｌ等の反射層を設けることが好ましい。これにより光取り出し効率が向上する。具体的な第１の電極２１としては、窒化物半導体層１０側からＡｇ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔとできる。また、第１の電極２１は、上面から見て、第２の電極２２が形成される領域を除く窒化物半導体層のほぼ全領域に形成されるのが好ましい。これにより第１の電極２１を介して第１導電型の窒化物半導体層１１に電力を供給できる。また平面視において、第１及び第２の電極が、活性層を挟んで重なる領域を有すれば、電極へと吸収され光損失を招くため、ずらすのがよい。また、第１の電極２１は、酸素を含む雰囲気中において熱処理される。

（保護膜）
その後、窒化物半導体素子の周辺部等の第１の電極２１が形成された領域を除く領域には保護膜５０が形成される。この保護膜５０は絶縁膜であり、具体的な材料としては、ＳｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂等の酸化膜や、ＡｌＮ、ＳｉＮ等の窒化膜の、単層膜または多層膜を用いることができる。さらに、保護膜５０にＡｌ、Ａｇ、Ｒｈ等の高反射率の金属膜を被覆してもよい。或いは、保護膜５０の表面をＲＩＥ等で凹凸形状を形成してもよい。これにより発光層からの出射光を反射させ光取り出し効率を向上させることができる。

（半導体層側接着層）
次に、第１の電極２１上に、貼り合わせ時に合金化させるための半導体層側接着層４１ａを形成する。半導体層側接着層４１ａは、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｉｎからなる群から選ばれる少なくとも１つを含有する合金から形成される。半導体層側接着層４１ａは密着層、バリア層、共晶層からなる３層構造が好ましい。密着層は、Ｎｉ、Ｔｉ、ＲｈＯ、Ｗ、Ｍｏからなる群から選ばれる少なくとも一を含有する。バリア層は、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｐｄ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｍｏ、ＷＮ、Ａｕからなる群から選ばれる少なくとも一を含有する。共晶層は、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｉｎからなる群より選ばれる少なくとも一を含有する。また、半導体層側密着層４１ａの膜厚は５μｍ以下とする。

（支持基板）
他方、支持基板４２を用意する。支持基板４２は、主に、Ｓｉ基板の他、ＧａＡｓの半導体基板、Ｇｅ、Ｎｉの金属材料、Ｃｕ−Ｗの複合材料等の導電性基板が挙げられる。加えて、Ｃｕ−Ｍｏ、ＡｌＳｉＣ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｃｕ−ダイヤ等の金属とセラミックの複合体等も利用できる。例えば、Ｃｕ−Ｗ、Ｃｕ−Ｍｏの一般式をＣｕ_xＷ_100-x（０≦ｘ≦３０）、Ｃｕ_xＭｏ_100-x（０≦ｘ≦５０）のようにそれぞれ示すことができる。ＡｌＮを支持基板とすれば絶縁性基板であるのでプリント基板等の回路上にチップを載せるときに有利である。またＳｉを用いる利点は安価でチップ化がしやすい点である。支持基板４２の好ましい膜厚としては５０〜５００μｍである。支持基板４２の膜厚をこの範囲に設定することで放熱性が良くなる。一方で、支持基板に導電性基板を使用すれば、基板側からの電力供給が可能になる他、高い静電耐圧及び放熱性に優れた素子とできる。また、通常は、Ｓｉ、Ｃｕ（Ｃｕ−Ｗ）等の不透光性の材料が好ましい。これにより光取り出し効率を向上できる。また、メッキにより、窒化物半導体層上にメッキ部材を形成して、支持基板、支持基板との間の接着部を形成することもできる。

また、支持基板４２の上面或いは下面や、上述した窒化物半導体層の表面（ここでは第１導電型の窒化物半導体層１１の表面）に、分布型ブラッグ反射板（distributed Bragg reflector：DBR）など、屈折率の異なる材料が周期的に交互に積層された多層薄膜を形成することもできる。多層薄膜は例えば誘電体多層膜、ＧａＮ／ＡｌＧａＮの半導体から構成され、１／４波長程度の厚みで２、３〜１０周期とするのが好適である。これにより、出射光の一部をブラッグ散乱させ、所望の方向へと導光でき、外部取り出し効率を向上させることができる。

この支持基板４２の表面に対しても支持基板側接着層４１ｂを形成することが好ましい。また、支持基板側接着層４１ｂには密着層、バリア層、共晶層からなる３層構造を用いることが好ましい。支持基板側接着層４１ｂは、例えばＴｉ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ｓｎ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ｐｄ又はＴｉ−Ｐｔ−ＡｕＳｎ、Ｗ−Ｐｔ−Ｓｎ、ＲｈＯ−Ｐｔ−Ｓｎ、ＲｈＯ−Ｐｔ−Ａｕ、ＲｈＯ−Ｐｔ−（Ａｕ、Ｓｎ）等の金属膜から形成される。

（貼り合わせ工程）
そして、図５に示すように、半導体層側接着層４１ａの表面と支持基板側接着層４１ｂの表面を対向させ、支持基板４２を加熱圧接により窒化物半導体層側の第１の電極２１上に貼り合わせる。この加熱圧接は、プレスをしながら１５０℃以上の熱を加えて行われる。これにより接着層４１（４１ａと４１ｂ）を介して半導体層側と支持基板側が接合される。

貼り合わせにおいて共晶させるには支持基板側と窒化物半導体側との接着面にそれぞれ密着層、バリア層、共晶層とを備えていることが好ましい。密着層は第１の電極との間に高い密着性を確保する層であり、好ましくはＴｉ、Ｎｉ、Ｗ及びＭｏのいずれかの金属である。また、バリア層は、共晶層を構成する金属が密着層へ拡散するのを防止する層であり、好ましくはＰｔあるいはＷである。また、共晶層の金属が密着層へ拡散するのをさらに防止するため、バリア層と共晶層との間に、０．３μｍ程度の厚さのＡｕ膜を形成してもよい。貼り合わせ時には第１の電極／Ｔｉ―Ｐｔ―ＡｕＳｎ―Ｐｔ―Ｔｉ／支持基板、その他に第１の電極／ＲｈＯ−Ｐｔ−ＡｕＳｎ―Ｐｔ―Ｔｉ／支持基板、第１の電極／Ｔｉ―Ｐｔ―ＰｄＳｎ―Ｐｔ―Ｔｉ／支持基板や、第１の電極／Ｔｉ―Ｐｔ―ＡｕＳｎ―Ｐｔ―ＲｈＯ／支持基板や、第１の電極／Ｔｉ―Ｐｔ―Ａｕ−ＡｕＳｎ―Ｐｔ―ＴｉＳｉ₂／支持基板となる。これにより剥がれにくい合金形成ができる。導電層を共晶とすることで低温での貼り合わせが可能となり、また接着力も強力になる。さらに、低温で貼り合わせることで反りの緩和効果を有する。

共晶により半導体層側導電層４１ａおよび支持基板側導電層４１ｂの金属膜は合金化され、接着層４１を形成する。また、貼り合わせの表面金属は支持基板側と窒化物半導体素子側が異なることが好ましい。低温で共晶が可能で、共晶後の融点が上がるためである。

（成長基板除去工程）
その後、図６に示すように、成長基板を除去して（破線部）、窒化物半導体層１０を露出させる。成長基板６０は、成長基板側からエキシマレーザを照射して剥離・除去する（Laser Lift Off：LLO）か、又は研削によって取り除かれる。成長基板６０を除去後、露出した窒化物半導体の表面をＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシュ）処理することで所望の膜である第２導電型の窒化物半導体層１２を露出させる。このとき高温成長したＧａＮ層を除去、あるいは膜厚を低減することによって、紫外領域の発光波長を持つＬＥＤにおいても吸収の影響を低減することができる。この処理によりダメージ層の除去や窒化物半導体層の厚みを調整、表面の面粗さの調整ができる。

（窒化物半導体層の分割）
さらに、図７に示すように、チップ状に窒化物半導体層１０を分割する。具体的には、窒化物半導体素子をチップ化するため、ＲＩＥ等で外周エッチングを行い、外周の窒化物半導体層を除去する。また、光の取り出し効率を向上させるために、第２導電型の窒化物半導体層の露出面をＲＩＥ等で凹凸構造を形成してもよい。

次いで、第２導電型の窒化物半導体層１２の露出面に第２の電極２２を形成する。第２の電極２２にｎ型電極を用いる場合には、積層順にＴｉ−Ａｌ−Ｎｉ−Ａｕ、Ｗ−Ａｌ−Ｗ−Ｐｔ−Ａｕ、Ａｌ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ等が用いられる。第２の電極は膜厚を０．１〜１．５μｍとする。

（第１封止部材の形成）
また、図８に示すように、エッチング除去された素子間の境界領域に、型枠となる金属の枠体２０をパターニングして形成する。具体的には、窒化物半導体層１０をエッチング後、Ａｕ等の金属材料メッキ膜をほぼ全面に形成し、フォトリソグラフィーにて露光・現像で画定することによりレジスト膜をパターニング及びエッチングする。これにより、第１封止部材の分離領域を形成可能な半導体層枠体２０ａ、或いは適宜これに加えて、第２の電極２２上に形成される外部接続部２５の形成領域が形成可能な電極枠体２０ｂを有する枠体２０が形成される。電極枠体２０ｂは、外部接続部２５上への樹脂の被覆が抑止され、電極枠体２０ｂを除去した後、外部接続部２５を露出可能にさせるマスクの役割を担う。また、枠体２０の傾斜面は、金属とエッチャントの組み合わせ、例えばＡｕと王水との組み合わせにより、所望の傾斜角度を有する傾斜面を形成することができる。例えば、傾斜面を湾曲面とするには、当方性のエッチング、例えばＲＩＥを採用することにより実現できる。

さらに、枠体２０の区画内に、少なくとも窒化物半導体層１０の側面の高さを超えるよう樹脂を塗布して、各半導体層１０を封止する。その後、半導体層枠体２０ａをエッチング除去する。枠体２０の除去は、上記枠体２０を形成する際に使用したエッチャントと同種のものを使用し、ウェットエッチングすることが好ましい。これにより、枠体２０の除去を完全に行うことができ、第１封止部材の傾斜角度が厳密に制御され、所望の材質から構成される界面を形成することができる。

上記の工程を経て、図９に示す第１封止部材１４が形成される。また、枠体２０内に充填される樹脂は、上述のように、界面を構成する屈折率差により決定されるが、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂が好適であり、これにより素子からの出射光を所望の方向へと屈折させ、光取り出し効率の向上を図れる。

或いは、スクリーン印刷により、第１封止部材１４を形成することもできる（図示せず）。一例として、枠に固定されたスクリーン上に、第１封止部材１４の形状をパターニングした版膜を作成する。次に、枠内に樹脂を注入し、ヘラ状のゴム板で、スクリーンの内面を加圧・移動させる。これにより、版膜のない部分のスクリーンを樹脂が透過し、所定の形状を有する第１封止部材１４が形成される。

（チップ分割）
続いて、窒化物半導体素子の境界領域で、支持台３をダイシングしてチップ化することにより、図１０に示す窒化物半導体層１０が第１封止部材１４で封止された窒化物半導体素子が得られる。図９に示すように、ダイシングの位置Ｄは、各窒化物半導体素子における第１封止部材１４の外側とする。これにより、先行で形成される第１封止部材１４に接触することなく支持台３をダイシングできるため、チップの分割工程が簡便となる。

（配線構造）
上記の製造方法で得られた図１０に示す窒化物半導体素子１において、接着層４１を導電性とし、かつ支持基板４２をＳｉＣ等の導電性の基板とすれば、第１の電極２１の一方の主面を第１導電型の窒化物半導体層１１に接触させ、第１の電極２１の他方の主面側から外部接続できる。すなわち、第１の電極２１の一方の主面（図１０における上面）は半導体と接触させるための面であり、第１の電極２１の他方の主面（下面）は外部接続用の面として機能できる。そして、貼り合わせる支持基板４２を第１の電極２１に電気的に接続し、半導体積層構造側の面に対向する裏面側（図１０における窒化物半導体素子１の底面側）を、第１の電極２１の外部接続とできる。例えば支持基板４２の裏面に設けた電極を介して、外部回路との接続が可能となる。また、支持基板４２を絶縁性材料とした場合では、半導体積層構造側に形成された支持基板４２の電極と、その反対側の裏面に形成された電極とを、支持基板４２の立体配線や、配線用ビアホール等の配線電極によって接続するようにしても、支持基板４２の裏面側からの電極取り出しが可能となる。いずれにしても、露出されたワイヤを用いずに、第１の電極２１と外部電極とを電気的に接続できる。さらに、支持基板４２に、別個の放熱部材を連結することで、一層の放熱効果を得ることもできる。

他方で、半導体層表面側の電極である、第２の電極２２は、外部電極接続用の露出領域に、半田等を介して導電性ワイヤと接続される。これにより外部電極との電気的な接続が可能となる。

また、図１０に示す窒化物半導体素子１において、支持基板４２は電気伝導性の良い材料を使用しており、これにより発光層の上下を電極でもって立体的に挟み込む縦型電極構造とできるため、電流をｐ型半導体層（第１導電型の窒化物半導体層１１）の全面へと拡散でき、電流の面内広がりが均一となる。すなわち電気抵抗を低減でき、キャリア注入効率が向上する。さらに、支持基板４２は、放熱基板としての機能も果たすことができ、発熱による素子特性の悪化を抑止できる。

また、上記の縦型電極構造を有する窒化物半導体素子１であれば、電極上の外部接続用の露出領域を低減できるため、第１封止部材１４の形成が容易となる。特に、横型電極構造であれば、外部接続部用の露出領域を各電極上に設ける必要がある。したがって、第１封止部材１４において、この領域のみを開口させつつ、窒化物半導体層１０を被覆する必要があるため、第１封止部材１４の形状が複雑になる他、バリの発生による装置の信頼性の低下が懸念される。さらに、横型電極構造において、各電極の上面の高さの位置が異なる場合、電極の上面から第１封止部材の上面までの第１封止部材１４の深さが異なるため、封止樹脂の上面から、より深い側に配置された電極では、必然的に、接続された導電性ワイヤの一部が第１封止部材内に埋め込まれる構造となる。樹脂内でのワイヤの配置は、素子の温度上昇にしたがって、両者の界面でのクラックの発生が懸念される。また、高低差のある電極の上面を水平にするためには、低い側の電極を積層する必要があり、これにより、光進行の遮断、及び光損失につながる。したがって、外部電極接続用の露出領域が低減された縦型電極構造の素子であれば、第１封止部材の形成が簡易とできる。また、放熱性の高い支持基板４２を採用することで、発光層１３に近傍する第１封止部材への伝熱を抑制できる。

上記の構造を有する窒化物半導体素子であれば、発光層からの出射光を、窒化物半導体層の周囲近傍に配置される第１封止部材でもって、光出射面側へと全反射できる。すなわち、軸上方向への出射光と比較して、光量の少ない発光層端面からの出射光を、一次光の極近傍へと短径路で屈折できるため、軸中心の幅狭な指向性の高い光を放出できる。

（発光装置）
また、図１１の発光装置２の概略断面図は、図１０に示す窒化物半導体素子１をパッケージ３０に実装した例を示す。パッケージ３０は、それぞれが一対の電極パターンと対応しているリード３１ａ、３１ｂを備えた基台３１を有する。基台３１上に載置された窒化物半導体素子１は、支持基板４２の実装面側に形成されている外部接続用の第１の電極２１と、基台３１の一方のリード３１ａとが導電性接着部材等を介して電気的に接続されている。また、窒化物半導体素子１の第２導電型の窒化物半導体層１２側に装着された第２の電極２２は、その外部接続部（図示せず）において他方のリード３１ｂと導電性ワイヤ３２により電気的に接続されている。また、導電性ワイヤ３２は、第１封止部材１４の外部に位置しており、第１封止部材１４によって被覆されていない。これにより第１封止部材内において、ワイヤと樹脂の界面での剥離や、導電性ワイヤ３２での光損失を懸念する必要がないため、信頼性の高い発光装置とできる。

（レンズ）
また、パッケージ３０は、側面を有する略凹形状のカップ３３が形成されており、上方に幅広な開口部２３を有する。さらに、パッケージ３０の開口部２３の上部は、球面レンズ、非球面レンズ、シリンドリカルレンズ、楕円レンズ等のレンズ１６により閉塞されており、これにより光源からの出射光を波面制御でき、集光された光を発光装置外へと効率良く導出可能となる。また、レンズ１６は光源からの出射された光が集光される限り、どのような形状でもよく、無機ガラス、樹脂等により形成することができる。

また、開口部２３内は、窒化物半導体素子１を被覆する第１封止部材１４の屈折率よりも小さい屈折率を有する素子被覆部材２６により充填されてなる。素子被覆部材２６としては気体の他、第１封止部材同様の樹脂が挙げられる。また、気密封止には、不活性ガス、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、もしくは、これらを合わせたもの、または乾燥空気などを用いることができる。特に光源として窒化ガリウム系の半導体素子を用いる場合には、乾燥空気もしくは少なくとも酸素を含むガスを用いることで、半導体素子の劣化が防止される。

具体的に、図１１の発光装置２では、空気に露出されており、したがって、第１封止部材１４は、その側面に樹脂−空気の界面１７を有するため、窒化物半導体素子１からの出射光を、所望の方向へと全反射可能となる。すなわち発光装置における光損失を低減でき、高出力の発光装置が実現できる。また、粘性の高い樹脂等の封止部材による応力が、導電性ワイヤ３２や窒化物半導体素子１等に印加されるのを抑止できるため、ライフ特性に優れた装置とできる他、光源からの発熱により、異部材の界面で生じやすいクラックを低減できるため、堅牢な発光装置とできる。

（ツェナーダイオード）
また、本発明の発光装置においては、窒化物半導体素子を１つのみ載置されてもよいが、２つ以上の発光素子が載置されていてもよいし、発光素子の他に、例えば、ツェナーダイオード、コンデンサ等の保護素子と組み合わせられていてもよい。これらの保護素子は、当該分野で公知のものの全てを利用することができる。

さらに、上述したように、窒化物半導体素子１では、第１封止部材１４によって、出射光の指向性と素子の保護が達成できる。図１１に示す発光装置２では、窒化物半導体素子１をパッケージ３０でもって、さらにカバーすることにより、窒化物半導体層１０を第１封止部材１４とパッケージ３０との２重構造で封止できるため、窒化物半導体層１０の気密性が一層高まり、耐候性及びライフ特性が高まる。つまり、窒化物半導体素子１自体で、従来のパッケージの役割を備える発光素子とできるため、載置するパッケージに他の要素を付加することで、さらなる機能を寄与できる。或いは、電気的配線がなされた基板に直接、発光素子を装着することで、パッケージを省略することもでき、発光装置の小型化が実現する。この場合、導電性ワイヤ３２が露出されない配線構造を有する発光素子を採用することが好ましく、これについては実施の形態２に示す。

また、従来の第１封止部材１４を伴わない発光装置では、発光層１３の端面から略水平方向に出射された光は、窒化物半導体層１０の端面と対向するカップ３３の内壁面３４で反射・屈折され、発光装置の光出射面１８側へと導光されていた。したがって、放出光はカップ３３の径に準ずる。一方、本発明の発光素子であれば、素子の近傍に位置する界面１７でもって受光した光の全てを光出射面１８側へと屈折可能であるため、集光能力が高まり、光ムラが低減された指向性の高い放射光とできる。

（実施の形態２）
また、実施の形態２に係る窒化物半導体素子１ｂの概略断面図を図１２に示す。図１２の窒化物半導体素子１ｂは、実施の形態１に係る窒化物半導体素子１と比較して、主に、電極の配線構造及び第１封止部材内に添加物質を含有した点で異なっており、その他の構造は実質的に実施の形態１と同様である。したがって、実施の形態１と同様の部材又は構造には、実施の形態１と同様の符号を付して、説明を適宜省略する。

図１２の窒化物半導体素子１ｂにおいて、第１の電極２１ｂ及び第２の電極２２ｂは、一方の主面が半導体接触部となり、他方の主面が外部接続部となるように構成されている。また、第１の電極２１ｂ及び第２の電極２２ｂの外部接続部は、支持基台４２の同一面側であり、略水平に位置されている。すなわち、実施の形態１の窒化物半導体素子１と比較して、光の主な進行方向側（図１２における上側）に電極が配置されていないため、電極での反射・吸収を抑制でき光取り出し効率を向上させることができる。

また、図１２に係る第１封止部材１４ｂは、実施の形態１に係る第１封止部材１４と、外形において類似しているが、その上面は平坦に形成されており、電極上の外部露出用の穴４（図１参照）が構成されていない。これは、第２導電型の窒化物半導体層の表面に、第２の電極２２ａの露出部を設ける必要がないため、第１封止部材１４ｂは、第２導電型の窒化物半導体層１２の表面を連続して被覆することができる。これにより枠体２０の設計が簡略化され、第２の電極上に配置される電極枠体２０ｂの位置合わせも不要となるため、工程が簡便となる他、電極周辺でのバリの発生を抑制できる。

また、第１封止部材１４ｂにおいて、外部へ光を放出する光出射面１８の形状は、平面視において円形の他、楕円形、矩形、多角形等様々な形状を採用することができる。また、光出射面１８は、平坦の他、レンズ状、表面に凹凸を有するマイクロレンズ状など、波面制御を考慮して所望の形状とできるのは実施の形態１と同様である。これにより光取り出し効率が向上された指向性の高い発光素子とできる。

（波長変換部材）
また、第１封止部材１４ｂ内に、発光層１３からの出射光によって励起され蛍光を発する蛍光物質等の波長変換部材１９を混入することができる。これにより、光源の光を異なる波長の光に変換し、光源と波長変換部材１９で波長変換された光との混色光を外部に取り出すことが可能となる。つまり、光源からの光の一部が蛍光体を励起することで、主光源の波長とは異なった波長を持つ光が得られる。この波長変換部材１９としては蛍光体が好適に利用できる。なぜなら蛍光体は光散乱性及び光り反射性の機能をも備えているため、波長変換機能に加えて光散乱部としての役割を果たし、上述した光の拡散効果を得ることができるからである。蛍光体は、第１封止部材１４ｂ中にほぼ均一の割合で混合することも、部分的に偏在するように配合することもできる。

例えば、発光層１３から所定の距離だけ離間させることにより、半導体層内で発生した熱が蛍光物質に伝達し難くして蛍光物質の劣化を抑制できる。一方、波長変換部材１９を半導体層側に近傍させ、ほぼ均一な波長変換層を形成させれば、発光層からの出射光による波長変換量を一定とでき、一次光と変換光との混合比が安定された発光色を得られる。したがって、第１封止部材の上面の厚みｈは、波長変換部材１９の粒径、混合量、配置箇所、窒化物半導体層１０からの発熱量等を起因にして決定すればよい。具体的には第１封止部材の上面の厚みｈを１０μｍ〜１００μｍとすることにより、波長変換部材１９の種類や配置位置の自由度が広がるため好ましい。ここで、第１封止部材１４ｂは図に示すように、少なくとも一部の傾斜面が、支持台３内に内包されていることが好ましく、さらに好ましくは、窒化物半導体層１０の高さ分の第１封止部材１４ｂが、支持台３に内包されるように構成する。これによりダイスサイズの光源として好適に用いられる。支持台３は、例えば、半導体層積の１０３％〜１２０％、窒化物半導体層１０の露出領域の面積で３〜２０％、例えば□１ｍｍの半導体層に対して２０〜５０μｍとする。また、第１封止部材１４ｂの上面の面積は、窒化物半導体層１０の上面に比して、＋１０〜１００％（１１０〜２００％）にすると好適な光源とでき好ましい。

また、蛍光体は、発光装置の表面上において一層からなる発光層中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる発光層中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。これにより所望の波長を有する発光装置を実現できる。

代表的な蛍光体としては、銅で付括された硫化カドミ亜鉛やセリウムで付括されたＹＡＧ系蛍光体及びＬＡＧ系蛍光体が挙げられる。特に、高輝度且つ長時間の使用時においては（Ｒｅ_1-xＳｍ_x）₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。）等が好ましい。実施の形態２の波長変換部材としては、ＹＡＧまたはＬＡＧ蛍光体を使用した。発光装置３０において、上記の波長を有する光源からの出射光と、その出射光の一部が該蛍光体により励起されて出射光とは異なる波長を有する光との混色により、例えば白色を得ることができる。また、蛍光体としては、ガラスや樹脂に蛍光体を混合した蛍光体ガラスや蛍光体含有樹脂を用いてもよい。また、光源から発する熱に耐性のあるもの、使用環境に左右されない耐候性のあるものがより望ましい。

また、黄〜赤色発光を有する窒化物蛍光体等を用いて赤味成分を増し、平均演色評価数Ｒａの高い照明や電球色ＬＥＤ等を実現することもできる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせてＣＩＥの色度図上の色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。その他に、近紫外〜可視光を黄色〜赤色域に変換する窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、珪酸塩蛍光体、Ｌ₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ（Ｌはアルカリ土類金属）、特に（Ｓｒ_xＭａｅ_1-x）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ（ＭａｅはＣａ、Ｂａなどのアルカリ土類金属）などが挙げられる。窒化物系蛍光体、オキシナイトライド（酸窒化物）蛍光体としては、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕなどがあり、アルカリ土類窒化ケイ素蛍光体としては、一般式ＬＳｉ₂Ｏ₂Ｎ₂：Ｅｕ、一般式Ｌ_xＳｉ_yＮ_(2/3x+4/3y)：Ｅｕ若しくはＬ_xＳｉ_yＯ_zＮ_{(2/3x+4/3y-2/3z)}：Ｅｕ（Ｌは、Ｓｒ、Ｃａ、ＳｒとＣａのいずれか）で表される。

（添加部材）
また、第１封止部材１４ｂは、波長変換部材の他、粘度増量剤、顔料、蛍光物質等、使用用途に応じて適切な部材を添加することができ、これによって良好な指向特性を有する発光素子が得られる。同様に外来光や発光素子からの不要な波長をカットするフィルター効果を持たせたフィルター材として各種着色剤を添加させることもできる。

ここで本明細書において拡散剤とは、例えば中心粒径が１ｎｍ以上５μｍ未満のものをいう。１μｍ以上５μｍ未満の拡散剤は、発光素子及び蛍光物質からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光物質を用いることによって生じやすい色ムラを抑制することができるので、好適に使用できる。また、発光スペクトルの半値幅を狭めることができ、色純度の高い発光装置が得られる。一方、１ｎｍ以上１μｍ未満の拡散剤は、発光素子からの光波長に対する干渉効果が低い反面、透明度が高く、光度を低下させることなく樹脂粘度を高めることができる。

（フィラー）
さらに、第１封止部材１４ｂ中に蛍光物質の他にフィラーを含有させてもよい。具体的な材料としては、拡散剤と同様のものが使用できる。ただ、拡散剤とフィラーとは中心粒径が異なり、本明細書においてはフィラーの中心粒径は５μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。このような粒径のフィラーを第１封止部材１４ｂ中に含有させると、光散乱作用により発光装置の色度バラツキが改善される他、第１封止部材１４ｂの耐熱衝撃性を高めることができる。これにより、高温下での使用においても、発光素子の特性の悪化や、発光素子と異部材界面におけるクラック及び剥離の発生を防止可能な信頼性の高い発光素子とできる。さらには樹脂の流動性を長時間一定に調整することが可能となり、所望とする場所内に封止部材を形成することができ歩留まり良く量産することが可能となる。

以下に窒化物半導体素子１ｂの製造方法を説明する。ただ、実施の形態１と同様の部材、製造方法については適宜省略する。実施の形態１と同様、成長基板６０上に第２導電型の窒化物半導体層１２、発光層１３、第１導電型の窒化物半導体層１１を有する窒化物半導体層１０を形成する。次に、互いに分離されてライン上に露出された第２導電型の窒化物半導体層１２には第２の電極２２ｂとしてのｎパッド電極が形成され、一方ｐオーミック電極の上には第１の電極２１としてのｐパッド電極が形成される。また、窒化物半導体素子の周辺部等の第１の電極２１ｂ及び第２の電極２２ｂが形成された領域を除く領域には保護膜５０が形成される。さらに、貼り合わせ時に合金化させるための半導体層側接着層４１ａを形成する。

他方、外部接続用の第１電極パターン及び第２電極パターンが配線された配線層２４を有する支持基板４２を用意し、その表面に支持基板側接着層４１ｂを適宜形成する。半導体層側接着層４１ａの表面と支持基板側接着層４１ｂの表面を対向させ、配線層２４と各電極が対応するよう、加熱圧接により支持基板４２を窒化物半導体層側の第１及び第２の電極２１ｂ、２２ｂ上に貼り合わせる。さらに、実施の形態１と同様の方法で、または、適宜、波長変換部材等の添加部材を混合させて、第１封止部材を形成した後、保護膜５０の一部をエッチング除去する。続いて配線層２４を露出させ、チップ分割工程を経る。

（配線構造）
上記の過程により得られた窒化物半導体素子１ｂを搭載した発光装置２ｂとして、図１３にその断面概略図を示す。図１３の発光装置２ｂにおいて、支持基板４２側には、外部回路と接続するための電極パターンが施された配線層２４が形成されており、配線層２４は、導電性の接着層４１を介して、各電極２１ｂ、２２ｂと電気的に接続されている。さらに、配線層２４の表面は絶縁層等の保護膜５０により被覆されているが、その一部がエッチング除去により露出されており、この露出領域より導電性ワイヤ３２を介して外部電極と電気的に接続される。すなわち、支持基板４２の上面及び下面の両面より電極接続部が取り出される。言い換えると、第１の電極２１ｂと第２の電極２２ｂが形成された電極構造を境に、一方の側を実装面側となる支持体、他方の側は、半導体積層構造が設けられた発光部とでき、光遮断の低減された好適な配置が実現できる。

加えて、支持基板４２の上面における外部電極用のワイヤーボンディング領域は、第１封止部材１４ｂ内に構成されておらず、第１封止部材１４ｂの外側に構成される。光密度の高い第１封止部材１４ｂ内に導電性の金属ワイヤが配置していないことにより、ワイヤーによる遮光・光吸収を排除できる。また、熱源によるワイヤー自体の劣化・不良発生を抑止でき、発光装置の信頼性が高まる。

（実施の形態３）
また、実施の形態３に係る窒化物半導体素子１ｃの概略断面図を図１４に示す。図１４の窒化物半導体素子１ｃは、実施の形態１及び実施の形態２に係る窒化物半導体素子１、１ｂと比較して、封止部材における発光出射面の形状の点で異なっており、その他の構造は実質的に実施の形態１及び実施の形態２と同様である。したがって、実施の形態１及び２と同様の部材又は構造には、実施の形態１及び２と同様の符号を付して、説明を適宜省略する。

図１４の窒化物半導体素子１ｃにおいて、第１封止部材１４ｃの光出射側（図１４における上側）には第２封止部材６が連結されており、この第２封止部材６の光出射面１８ｃは平坦ではなく、表面が凹凸に形成されている。ただ、光出射面１８ｃの形状は凹凸形状に限定されず、球面レンズ、非球面レンズ、シリンドリカルレンズ、楕円レンズ、マイクロレンズ等のレンズ状、所望の形状とできる。

（製造方法）
光出射面の加工方法の一例としては、上記の実施の形態１の製造方法において、図８に示す枠体２０を残したまま、第１封止部材１４を封止後に、第２封止部材６を枠体２０の上面を超える厚さに塗布する。続いて、所定の光出射面１８ｃの形状を有する型枠を、枠体２０との接近方向へと押し込み、第２封止部材６を成形した後、枠体２０をエッチング除去する。

（第２封止部材の材質）
第２封止部材６は、第１封止部材１４の屈折率よりも大きい屈折率を有する材質とすれば、発光層に近傍する第１封止部材１４から第２封止部材６へと効率良く出射光を誘導できるため、相対的に発光素子の光取り出し効率を向上できる。また、第１封止部材１４と第２封止部材６との界面の形状は、凹凸加工等、任意の形状とできる。これにより両者の結合性が増す他、界面での光進行方向の波面制御が可能となり、第１封止部材１４の光出射面１８ｃ側の波面制御とを併用することで、光源からの出射光の進行方向を、より一層制御することができる。一方、第２封止部材６の材質を、第１封止部材１４の材質と同様とすれば、両者を接着性良く連結できる。なお、第１封止部材１４と第２封止部材６との屈折率差が無い・小さい場合、双方の界面の形状を、例えばドーム状など光広がりに応じた結合形状とすることで、光取り出し効率及び結合性を向上させることができる。

（実施の形態４）
さらに、実施の形態４に係る窒化物半導体素子１ｄの概略断面図を図１５に示す。図１５の窒化物半導体素子１ｄは、一の支持台３上に、複数の窒化物半導体層１０が載置されており、かつ、各々の窒化物半導体層１０が、第１封止部材１４によって個別に被覆されていることを主な特徴とする。また、ここでは、電極構造を含めた窒化物半導体層１０と、この窒化物半導体層１０を被覆する第１封止部材１４を便宜上、発光体５と呼称する。

加えて、窒化物半導体層１０の発光構造や、窒化物半導体層１０に電力を供給可能にする電極構造は、特に限定されず、例えば実施の形態１、２のような、縦型電極構造や、支持台３側に両電極の配線を有する構造などが利用できる。さらに、第１封止部材１４においては、実施の形態１〜３に示した特徴を有するもの、或いはこれらの構造を組み合わせたものが利用できる。したがって、実施の形態１〜３と実質的に同様の部材又は構造には、実施の形態１〜３と同様の符号を付して、説明を適宜省略する。

図１５の窒化物半導体素子１ｄは、窒化物半導体素子のチップ分割工程において（図９参照）、連続した複数の窒化物半導体層１０を一のグループとし、このグループに分離可能な位置において、支持台３をダイシングすることにより得られる。したがって、ダイシング位置Ｄを適宜調節することにより、窒化物半導体層１０の載置個数や配列形状を自由に決定できる。

例えば、図１５では、３個の発光体５を一列に配置しているが、発光体５の載置個数や配列位置は特に限定されない。例えば、矩形、円形、楕円形、所定の形状等２次元状（平面的）、３次元状（立体的）等、任意とでき、さらに、複数の窒化物半導体素子１ｄを組み合わせることで、種々の配置構造を達成できる。また、発光体５同士の離間距離は、上記の窒化物半導体層の分割工程において、外周の窒化物半導体層の除去領域を調節することで、適宜設計できる。これにより、放熱効果及び意匠性が高まる。

窒化物半導体素子１ｄは、各窒化物半導体層１０が第１封止部材によって各々被覆されているため、指向性の高い点光源の集合体とできる。なぜなら、各々の発光体５において、発光層から軸上方向に出射される一次光と併せて、副次的に出射される横方向への出射光のほとんど全ては、樹脂−空気界面１７により略直上側へと屈折可能であるため、光出射面１８上の光密度が高いからである。したがって、各々の発光体５からは、光出射面１８形状に応じた指向性の高い出射光が放出される。

さらに、第１封止部材１４の形状及び第１封止部材１４内の添加物質の含有量は、全ての発光体５において同一でも個別でもよい。ただ、各第１封止部材１４の特性に変化を持たせることにより、各発光体５より放出される出射光毎に変化を付与することもできる。例えば、波長変換部材の含有量を調節することで、素子全体における色調の段階的変化や、第１封止部材における光出射面１８に加工を施すことにより、出射光毎の進行方向を制御することができる。特に、実施の形態１〜３に記載の素子を採用すれば、支持台側に電極構造と放熱効果を併用できるので好ましい。これにより配線が簡便になり、窒化物半導体素子のライフ特性が向上する。

（実施の形態５）
さらに、実施の形態５に係る窒化物半導体素子１ｅの概略断面図を図１６に示す。窒化物半導体素子１ｅは、実施の形態４の窒化物半導体素子１ｄと比較して、各発光体５が連結している点で異なっており、その他の構造は実質的に実施の形態４と同様である。したがって、実施の形態４と同様の部材又は構造には、実施の形態４と同様の符号を付して、説明を適宜省略する。

図１６の窒化物半導体素子１ｅの発光体５は、第１封止部材１４の発光面側、すなわち図１６における上面側において、各々の第１封止部材１４と連結された第２封止部材６ｅによってカバーされている。第２封止部材６ｅの光出射面側は、連続した中央凸形状に形成されており、その外周は、両端に位置する第１封止部材１４の側面に沿う。また、第２封止部材６ｅの材質、形状、製造方法は実施の形態３の第２封止部材６と同様とする。すなわち、第１封止部材が充填された半導体層枠体２０ａ（図８参照）の上面を超える厚さに塗布された第２封止部材６ｅを、型枠でもって成形する。所望の屈折率を有する材質を選択し、表面にレンズ状等の任意の加工を施すことにより、光源からの出射光を拡散・集光可能とできる。

一方、図示されるように、第２封止部材６ｅは、各第１封止部材１４の側面領域には被覆されていない。つまり、第１封止部材１４は、各々の窒化物半導体層１０の周辺領域のみを被覆しており、隣接する第１封止部材１４同士の間には空気層７が形成されている。したがって、図１６の窒化物半導体素子１ｅにおいて、第１封止部材１４の側面は、その外周領域Ｃに存在する空気と、樹脂−空気界面１７を構成する。これにより、実施の形態４と同様、光出射面１８に応じた指向性の高い出射光が、各発光体５より放出可能であり、さらに第２封止部材６へと進行される。すなわち、第２封止部材の光出射面側における表面の波面制御によって、複数の点光源が拡散され面発光を実現できる他、複数の点光源をさらに集光させ、高エネルギーな出射光ともできる。

本発明の半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法は、照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、バックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ等に好適に利用できる。

実施の形態１に係る窒化物半導体素子の概略斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ’線における概略断面図である。 図２の一部拡大断面図である。 実施の形態１に係る窒化物半導体素子の製造方法を示す説明図である。 実施の形態１に係る窒化物半導体素子の製造方法を示す説明図である。 実施の形態１に係る窒化物半導体素子の製造方法を示す説明図である。 実施の形態１に係る窒化物半導体素子の製造方法を示す説明図である。 実施の形態１に係る窒化物半導体素子の製造方法を示す説明図である。 実施の形態１に係る窒化物半導体素子の製造方法を示す説明図である。 実施の形態１に係る窒化物半導体素子の製造方法を示す説明図である。 実施の形態１に係る発光装置の概略断面図である。 実施の形態２に係る窒化物半導体素子の概略断面図である。 実施の形態２に係る発光装置の概略断面図である。 実施の形態３に係る窒化物半導体素子の概略断面図である。 実施の形態４に係る窒化物半導体素子の概略断面図である。 実施の形態５に係る窒化物半導体素子の概略断面図である。 従来の表面実装型発光ダイオードの概略断面図である。

符号の説明

１、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ…窒化物半導体素子
２、２ｂ…発光装置
３…支持台
４…穴
５…発光体
６、６ｅ…第２封止部材
７…空気層
８…外表面
１０…窒化物半導体層
１１…第１導電型の窒化物半導体層
１２…第２導電型の窒化物半導体層
１３…発光層
１４、１４ｂ…第１封止部材
１６…レンズ
１７…界面
１８、１８ｃ…光出射面
１９…波長変換部材
２０…枠体
２０ａ…半導体層枠体
２０ｂ…電極枠体
２１、２１ｂ…第１の電極
２２、２２ｂ…第２の電極
２３…開口部
２４…配線層
２５…外部接続部
２６…素子被覆部材
３０…パッケージ
３１…基台
３１ａ、３１ｂ…リード
３２…導電性ワイヤ
３３…カップ
３４…カップの内壁面
４１…接着層
４１ａ…半導体層側接着層
４１ｂ…支持基板側接着層
４２…支持基板
５０…保護膜
６０…成長基板
１００…表面実装型発光ダイオード
１０１…基板
１０２…カソード電極パターン
１０３…アノード電極パターン
１０４…発光ダイオード素子
１１０…光透過性樹脂
１１４…溝
１１５…空気
１１６…傾斜面
Ｃ…外周領域
Ｄ…ダイシング位置
ｈ…第１封止部材の上面の厚み
Ｈ…第１封止部材の高さ
ｌ…第１封止部材の外表面から窒化物半導体層の端部までの距離
ｗ…窒化物半導体層の幅

Claims (12)

1. 支持基板(42)と、
   前記支持基板(42)上に備えられた、発光層(13)を有する窒化物半導体層(10)と、
   前記支持基板(42)上であって、前記窒化物半導体層(10)の少なくとも側面を被覆する第１封止部材(14)と、
   を有する窒化物半導体素子であって、
   前記第１封止部材(14)は、該第１封止部材(14)の外周領域(C)を構成する媒体の屈折率よりも高い屈折率を有しており、
   前記第１封止部材(14)と前記外周領域(C)との界面(17)で、前記発光層(13)から出射された光を、前記支持基板(42)に対する窒化物半導体層(10)の高さ方向に屈折できるよう、前記第１封止部材(14)と前記外周領域(C)との界面(17)が傾斜されていることを特徴とする窒化物半導体素子。
2. 請求項１に記載の窒化物半導体素子であって、
   前記第１封止部材(14)の最小径において、前記外周領域(C)との界面(17)をなす前記第１封止部材(14)の外表面(8)から、前記窒化物半導体層(10)の側面端部までの距離(l)が、窒化物半導体層(10)の幅(w)よりも小さく、
   前記第１封止部材(14)の界面(17)は、前記窒化物半導体層(10)の積層方向に対してθ₂だけ傾斜しており、
   前記傾斜角度θ₂は、以下の範囲を満たすことを特徴とする窒化物半導体素子。
   

   

   （ただし、ｎ₁：第１封止部材の屈折率、ｎ₀：外周領域の屈折率、α：支持基板(42)と側方向への光の出射方向とのなす角度とする。）
3. 請求項１又は２に記載の窒化物半導体素子であって、
   前記第１封止部材(14)の外表面(8)は、窒化物半導体層(10)の側面端部から支持基板(42)の側面端部までの領域内に位置されていることを特徴とする窒化物半導体素子。
4. 請求項１乃至３に記載の窒化物半導体素子であって、
   前記第１封止部材(14)の底面は、前記窒化物半導体層(10)の底面と略水平であり、かつ前記第１封止部材(14)は、前記支持基板(42)に対する窒化物半導体層(10)の高さ方向に、しだいに幅広に形成してなることを特徴とする窒化物半導体素子。
5. 請求項１乃至４に記載の窒化物半導体素子であって、
   前記第１封止部材(14)に、前記窒化物半導体層(10)からの出射光を吸収して波長変換を行う波長変換物質、及び／又は前記窒化物半導体層(10)からの出射光を反射する光拡散物質が含有されていることを特徴とする窒化物半導体素子。
6. 請求項１乃至５に記載の窒化物半導体素子であって、
   前記第１封止部材(14)の光出射面(18)側に、さらに第２封止部材(6)が連結されており、
   前記第２封止部材(6)の光出射面(18c)は、前記窒化物半導体層(10)からの出射光の進行方向を制御できる形状に形成されていることを特徴とする窒化物半導体素子。
7. 請求項６に記載の窒化物半導体素子であって、
   複数の窒化物半導体層(10)を有しており、
   各々の窒化物半導体層(10)は、前記第１封止部材(14)により被覆されており、
   隣接する前記第１封止部材(14)同士の間には、空気層(7)が形成されており、
   全ての第１封止部材(14)の光出射面(18)が、前記第２封止部材(6e)と連結されていることを特徴とする窒化物半導体素子。
8. 請求項１乃至７に記載の窒化物半導体素子であって、
   支持基板(42)に対する窒化物半導体層(10)の高さ方向において、前記窒化物半導体層(10)は、第１導電型の窒化物半導体層(11)と、発光層(13)及び第２導電型の窒化物半導体層(12)とを順に備えており、
   さらに、第１導電型の窒化物半導体層(11)と電気的に接続される第１の電極(21)と、
   第２導電型の窒化物半導体層(12)と、電気的に接続される第２の電極(22)と、
   を有しており、
   前記第１の電極(21)又は／及び前記第２の電極(21)は、前記支持基板(42)と前記第１導電型の窒化物半導体層(11)との間に配置されていることを特徴とする窒化物半導体素子。
9. 第１電極パターンと第２電極パターンを有する基台(31)と、
   前記基台(31)上に載置され、前記第１電極パターン及び第２電極パターンと各々電気的に接続された、一または複数の窒化物半導体素子(1)と、
   を有する発光装置であって、
   前記窒化物半導体素子(1)は、請求項１乃至８に記載の窒化物半導体素子であり、
   前記窒化物半導体素子(1)は素子被覆部材(26)により被覆されており、
   前記窒化物半導体素子(1)における前記第１封止部材(14)の外表面(8)が、前記素子被覆部材(26)と界面(17)を形成しており、
   前記素子被覆部材(26)は、前記第１封止部材(14)の屈折率よりも低い屈折率を有することを特徴とする発光装置。
10. 請求項９に記載の発光装置であって、
    前記素子被覆部材(26)に、前記窒化物半導体層(10)からの出射光を吸収して波長変換を行う波長変換物質及び／又は前記窒化物半導体層(10)からの出射光を反射する光拡散物質が含有されていることを特徴とする発光装置。
11. 請求項９又は１０に記載の発光装置であって、
    窒化物半導体素子の光出射面側に、レンズ(16)を有することを特徴とする発光装置。
12. 支持基板(42)上に、
    第１の電極(21)と、
    第１導電型の窒化物半導体層(11)と、発光層(13)及び第２導電型の窒化物半導体層(12)とを含む窒化物半導体層(10)と、
    第２の電極(22)と、
    窒化物半導体層(10)の少なくとも側面を被覆する第１封止部材(14)と、
    を備えた窒化物半導体素子の製造方法であって、
    成長基板(60)上に前記窒化物半導体層(10)を形成する工程と、
    前記第１導電型の窒化物半導体層(11)の表面に、前記第１の電極(21)を形成する工程と、
    前記第１導電型の窒化物半導体層(11)側に前記第１の電極(21)を介して前記支持基板(42)を貼り合わせる工程と、
    前記成長基板(60)を除去することで前記第２導電型の窒化物半導体層(12)を露出させる工程と、
    前記第２導電型の窒化物半導体層(12)の表面に、前記第２の電極(22)を形成する工程と、
    前記窒化物半導体層(10)の周囲を離間して包囲し、その底面が前記窒化物半導体層(10)の底面と水平な位置になるよう構成された半導体層枠体(20a)を形成する工程と、
    前記半導体層枠体(20a)内に第１封止部材(14)を構成する樹脂を塗布する工程と、
    前記第１封止部材(14)が硬化後に前記半導体層枠体(20a)を除去する工程と、
    を備えることを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。

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