JP2014057050A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光の偏光度を維持しながら、配光分布特性をより適切に制御する。
【解決手段】半導体発光装置は、成長面が非極性面又は半極性面であり、偏光光を発する半導体発光チップ１００と、偏光光を反射する反射面を有するリフレクタ１２０とを備えている。半導体発光チップの成長面の法線を含み、偏光光の偏光方向に対して９０°の角度をなす平面をＬ９０平面とし、法線を含み偏光方向に対して４５°の角度をなす平面をＬ４５平面とした場合に、反射面は、Ｌ９０平面上の光のうち少なくとも一部を発光チップの成長面の法線方向に反射し、反射面がＬ９０平面上で発光チップの成長面の法線方向に反射する光の光量は、反射面がＬ４５平面上で発光チップの成長面の法線方向に反射する光の光量よりも大きい。
【選択図】図４

Description

本発明は、成長面が非極性面又は半極性面であり、且つ偏光光を発する半導体発光チップと、偏光光を反射する反射面を有する反射部材とを備えた半導体発光装置に関する。

Ｖ族元素に窒素（Ｎ）を含む窒化物半導体は、そのバンドギャップの大きさから、短波長発光素子の材料として有望視されている。なかでも、窒化ガリウム系化合物半導体の研究が盛んに行われており、窒化ガリウム系化合物半導体を用いた青色発光ダイオード（ＬＥＤ）素子及び緑色ＬＥＤ素子、並びに青色半導体レーザ素子も実用化されている。

窒化ガリウム系化合物半導体は、ガリウム（Ｇａ）の一部を、アルミニウム（Ａｌ）及びインジウム（Ｉｎ）の少なくとも一方で置換した化合物半導体を含む。このような窒化物半導体は、一般式Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_ｚＮ（但し、０≦ｘ，ｚ＜１、０＜ｙ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）で表される。以下、窒化ガリウム系化合物半導体をＧａＮ系半導体と呼ぶ。

ＧａＮ系半導体は、ＧａをＡｌやＩｎで置換することにより、そのバンドギャップをＧａＮのバンドギャップよりも大きくすることも小さくすることも可能である。これにより、青色又は緑色等の短波長の光のみならず、オレンジ色又は赤色等の長波長の光を発光させることも可能となる。このような特徴から、窒化物半導体発光素子は、画像表示装置及び照明装置等に応用することも期待されている。

窒化物半導体はウルツ鉱型結晶構造を有している。図１（ａ）、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、ウルツ鉱型結晶構造の面方位を４指数表記（六方晶指数）で表している。４指数表記では、ａ_１、ａ_２、ａ_３及びｃで表される基本ベクトルを用いて結晶面及びその面方位が表される。基本ベクトルｃは、［０００１］方向に延びており、この方向の軸は「ｃ軸」と呼ばれる。ｃ軸に垂直な面（ｐｌａｎｅ）は「ｃ面」又は「（０００１）面」と呼ばれる。図１（ａ）には、ｃ面の他に、ａ面「＝（１１−２０）面」及びｍ面「＝（１−１００）面」を示している。また、図１（ｂ）には、ｒ面「＝（１−１０２）面」を示し、図１（ｃ）には、（１１−２２）面を示している。なお、本明細書においては、ミラー指数を表すカッコ内の数字の左側に付された符号「−」は、その指数の反転を便宜的に表している。

図２（ａ）はＧａＮ系半導体の結晶構造を棒球モデルで表している。図２（ｂ）はｍ面表面付近の原子配列をａ軸方向から観察した棒球モデルである。ｍ面は、図２（ｂ）の紙面に垂直である。図２（ｃ）は、＋ｃ面表面の原子配列をｍ軸方向から観察した棒球モデルである。ｃ面は、図２（ｃ）の紙面に垂直である。図２（ａ）及び図２（ｂ）から分かるように、ｍ面に平行な平面上にＮ原子及びＧａ原子が位置している。これに対して、ｃ面では、図２（ａ）及び図２（ｃ）から分かるように、Ｇａ原子のみが配置される層と、Ｎ原子のみが配置される層とが形成される。

従来から、ＧａＮ系半導体を用いて半導体素子を作製する場合は、窒化物半導体結晶を成長させる基板として、ｃ面基板すなわち（０００１）面を主面とする基板が用いられている。この場合、Ｇａ原子及びＮ原子の配置に起因して、窒化物半導体にはｃ軸方向に自発的な分極（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）が形成される。このため、「ｃ面」は「極性面」とも呼ばれる。分極の結果、窒化物半導体発光素子の発光層を構成するＩｎＧａＮからなる量子井戸層には、ｃ軸方向に沿ってピエゾ電界が発生する。発生したピエゾ電界により、発光層内における電子及びホールの分布に位置ずれが生じ、キャリアの量子閉じ込めシュタルク効果によって、発光層の内部量子効率が低下するという問題がある。この発光層における内部量子効率の低下を抑制するため、（０００１）面に形成される発光層の厚さは３ｎｍ以下となるように設計されている。

さらに近年、非極性面と呼ばれるｍ面若しくはａ面、又は半極性面と呼ばれる−ｒ面若しくは（１１−２２）面を主面とする基板を用いて、発光素子を作製することが検討されている。図１に示すように、ウルツ鉱型結晶構造におけるｍ面はｃ軸に平行であり、ｃ面と直交する６つの等価な面である。例えば、図１において［１−１００］方向に垂直な（１−１００）面がｍ面に該当する。（１−１００）面と等価な他のｍ面には、（−１０１０）面、（１０−１０）面、（−１１００）面、（０１−１０）面及び（０−１１０）面がある。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ｍ面においては、Ｇａ原子及びＮ原子は同一原子面上に存在するため、ｍ面に垂直な方向に分極は発生しない。このため、ｍ面を成長面とする半導体積層構造を用いて発光素子を作製すれば、発光層にピエゾ電界が発生せず、キャリアの量子閉じ込めシュタルク効果による内部量子効率の低下という問題を解決することができる。このことは、ｍ面以外の非極性面であるａ面でも同様であり、また、半極性面と呼ばれる−ｒ面又は（１１−２２）面でも類似の効果を得ることができる。

ｍ面若しくはａ面、又は−ｒ面若しくは（１１−２２）面を成長面とする活性層を有する窒化物半導体発光素子は、その価電子帯の構造に由来した偏光特性を有している。

例えば、特許文献１には、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内の方位角の違いによる強度の差を低減するために、主面１２ａを有する発光層１２を含む発光ダイオードチップ１０と、発光ダイオードチップ１０が配置されるチップ配置面２１ａを有するパッケージ２０とを備え、発光層１２の主面１２ａから出射される光は、発光層１２の主面１２ａの面内の方位角に依存して複数の異なる発光強度を有し、発光ダイオードチップ１０及びパッケージ２０の少なくとも一方は、パッケージ２０から出射される光のチップ配置面１２ａの面内の方位角の違いによる強度の差を低減する構造を有する発光ダイオード装置が記載されている。

また、特許文献２には、偏光光の乱れを防止するために、発光素子が実装された内面の少なくとも一部を鏡面にする発光装置が記載されている。

また、特許文献３には、高い偏光比の偏光光を発する発光装置を実現するために、第１端面及び第２端面からそれぞれ第１偏光及び第２偏光を発する発光素子と、第１端面と平行に対向する第１内壁面に向けて、第２偏光を反射させる第２内壁面を有するパッケージからなる発光装置が記載されている。

特開２００８−１０９０９８号公報（図２１） 特開２００９−３８２９３号公報 特開２００９−８８３５３号公報

前記従来の非極性面又は半極性面を成長面とする活性層を有する窒化物半導体発光装置においては、出射光の配光分布特性及び偏光度特性に対する、より適切な制御が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされ、その目的は、光の偏光度を維持しながら、配光分布特性をより適切に制御することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様は、成長面が非極性面又は半極性面であり、且つ偏光光を発する半導体発光チップと、偏光光を反射する反射面を有する反射部材とを備え、半導体発光チップの成長面の法線を含み、偏光光の偏光方向に対して９０°の角度をなす平面をＬ９０平面とし、法線を含み、偏光方向に対して４５°の角度をなす平面をＬ４５平面とした場合に、反射面は、Ｌ９０平面上の光のうち少なくとも一部を半導体発光チップの成長面の法線方向に反射し、且つ反射面がＬ９０平面上で半導体発光チップの成長面の法線方向に反射する光の光量は、反射面がＬ４５平面上で半導体発光チップの成長面の法線方向に反射する光の光量よりも大きい。

本発明に係る半導体発光装置によると、配光分布特性及び偏光度特性をより適切に制御することができる。特に、配光角の制御と偏光度の維持とを実現することができる。

図１（ａ）はウルツ鉱型結晶構造の基本ベクトルａ_１、ａ_２、ａ_３及びｃと、ａ面、ｃ面及びｍ面とを示す斜視図である。図１（ｂ）はウルツ鉱型結晶構造のｒ面を示す斜視図である。図１（ｃ）はウルツ鉱型結晶構造の（１１−２２）面を示す斜視図である。 図２（ａ）〜図２（ｃ）はＧａＮ系半導体の結晶構造を棒球モデルで示した図である。 図３（ａ）は偏光特性及び配光分布特性の測定に関して、半導体発光チップからの光の偏光方向、測定平面Ｌ及び方位角χの関係を示す斜視図である。図３（ｂ）は法線がｍ軸で、Ｌ０平面における偏光方向、測定平面Ｌ及び方位角χの関係を示す斜視図である。図３（ｃ）は法線がｍ軸で、Ｌ４５平面における偏光方向、測定平面Ｌ及び方位角χの関係を示す斜視図である。図３（ｄ）は法線がｍ軸で、Ｌ９０平面における偏光方向、測定平面Ｌ及び方位角χの関係を示す斜視図である。 図４（ａ）は第１の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な平面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＹ−Ｙ’線における断面図である。図４（ｃ）は図４（ａ）のＺ−Ｚ’線における断面図である。 図５は第１の実施形態に係る正方形リフレクタにおける、角度θ１ｘと角度θ１ｙとが同一の場合における角度θ１ｚとの関係を示すグラフである。 図６は第１の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す断面図である。 図７は第１の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す断面図である。 図８は第１の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置を示す断面図である。 図９は第１の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示す断面図である。 図１０は第１の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置を示す断面図である。 図１１は第１の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置を示す断面図である。 図１２は第１の実施形態の第７変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な平面図である。 図１３は第１の実施形態の第８変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な平面図である。 図１４は第１の実施形態の第９変形例に係る半導体発光装置を示す断面図である。 図１５は第１の実施形態の第１０変形例に係る半導体発光装置を示す断面図である。 図１６（ａ）は第２の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な平面図である。図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＹ−Ｙ’線における断面図である。図１６（ｃ）は図１６（ａ）のＺ−Ｚ’線における断面図である。 図１７は第２の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な平面図である。 図１８は第２の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な平面図である。 図１９は第２の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置を示す模式的な平面図である。 図２０（ａ）は第３の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な平面図である。図２０（ｂ）は図２０（ａ）のＹ−Ｙ’線における断面図である。図２０（ｃ）は図２０（ａ）のＺ−Ｚ’線における断面図である。 図２１（ａ）は第４の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な平面図である。図２１（ｂ）は図２１（ａ）のＹ−Ｙ’線における断面図である。図２１（ｃ）は図２１（ａ）のＺ−Ｚ’線における断面図である。 図２２（ａ）は第５の実施形態に係る半導体発光装置を示す模式的な平面図である。図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＹ−Ｙ’線における断面図である。図２２（ｃ）は図２２（ａ）のＺ−Ｚ’線における断面図である。 図２３は第１実施例に係る正方形リフレクタＳ１を有する半導体発光装置を示す平面図及び断面図である。 図２４は第１実施例に係るアルミニウム製リフレクタの反射面の反射率特性を示す図である。 図２５（ａ）は角度θ２が０°に設定された正方形リフレクタＳ１を有する半導体発光装置の偏光度特性を示す図である。図２５（ｂ）は角度θ２が０°に設定された正方形リフレクタＳ１を有する半導体発光装置の配光分布特性を示す図である。 図２６（ａ）は角度θ２が４５°に設定された正方形リフレクタＳ１を有する半導体発光装置の偏光度特性を示す図である。図２６（ｂ）は角度θ２が４５°に設定された正方形リフレクタＳ１を有する半導体発光装置の配光分布特性を示す図である。 図２７は第１実施例に係る角度θ２と法線方向の偏光度との関係を示す図である。 図２８は第１実施例に係る角度θ２と法線方向の規格化偏光度との関係を示す図である。 図２９は第２実施例に係る角度θ２と法線方向の偏光度との関係を示す図である。 図３０は第２実施例に係る角度θ２と法線方向の規格化偏光度との関係を示す図である。 図３１は第３実施例に係る長方形リフレクタＳ２を有する半導体発光装置を示す平面図及び断面図である。 図３２（ａ）は角度θ２が０°に設定された長方形リフレクタＳ２を有する半導体発光装置の偏光度特性を示す図である。図３２（ｂ）は角度θ２が０°に設定された長方形リフレクタＳ２を有する半導体発光装置の配光分布特性を示す図である。 図３３（ａ）は角度θ２が４５°に設定された長方形リフレクタＳ２を有する半導体発光装置の偏光度特性を示す図である。図３３（ｂ）は角度θ２が４５°に設定された長方形リフレクタＳ２を有する半導体発光装置の配光分布特性を示す図である。 図３４（ａ）は角度θ２が９０°に設定された長方形リフレクタＳ２を有する半導体発光装置の偏光度特性を示す図である。図３４（ｂ）は角度θ２が９０°に設定された長方形リフレクタＳ２を有する半導体発光装置の配光分布特性を示す図である。 図３５は第３実施例に係る角度θ２と法線方向の偏光度との関係を示す図である。 図３６は第３実施例に係る角度θ２と法線方向の規格化偏光度との関係を示す図である。 図３７は第４実施例に係る半導体発光装置を示す平面図及び断面図である。 図３８（ａ）は角度θ２が０°に設定された第４実施例に係る正方形リフレクタＳ１を有する半導体発光装置の偏光度特性を示す図である。図３８（ｂ）は角度θ２が０°に設定された第４実施例に係る正方形リフレクタＳ１を有する半導体発光装置の配光分布特性を示す図である。 図３９は第５実施例に係る半導体発光装置を示す平面図及び断面図である。 図４０（ａ）は角度θ２が０°に設定された第５実施例に係る正方形リフレクタＳ１を有する半導体発光装置の偏光度特性を示す図である。図４０（ｂ）は角度θ２が０°に設定された第５実施例に係る正方形リフレクタＳ１を有する半導体発光装置の配光分布特性を示す図である。 図４１（ａ）は比較例１に係る半導体発光装置を示す模式的な平面図である。図４１（ｂ）は図４１（ａ）のＹ−Ｙ’線における断面図である。 図４２（ａ）は比較例１に係る半導体発光装置の偏光度特性を示す図である。図４２（ｂ）は比較例１に係る半導体発光装置の配光分布特性を示す図である。 図４３（ａ）は比較例２に係る半導体発光装置の偏光度特性を示す図である。図４３（ｂ）は比較例２に係る半導体発光装置の配光分布特性を示す図である。 図４４（ａ）〜図４４（ｄ）は比較例３に係る半導体発光装置を示す平面図及び断面図である。

本発明の一実施形態に係る半導体発光装置は、成長面が非極性面又は半極性面であり、且つ偏光光を発する半導体発光チップと、偏光光を反射する反射面を有する反射部材とを備え、半導体発光チップの成長面の法線を含み、偏光光の偏光方向に対して９０°の角度をなす平面をＬ９０平面とし、法線を含み、偏光方向に対して４５°の角度をなす平面をＬ４５平面とした場合に、反射面は、Ｌ９０平面上の光のうち少なくとも一部を半導体発光チップの成長面の法線方向に反射し、且つ反射面がＬ９０平面上で半導体発光チップの成長面の法線方向に反射する光の光量は、反射面がＬ４５平面上で半導体発光チップの成長面の法線方向に反射する光の光量よりも大きい。

一実施形態は、Ｌ９０平面における断面視において、反射面と半導体発光チップの成長面の法線方向とがなす角度を算術平均傾斜角度Δθ１ｙで定義し、Ｌ４５平面における断面視において、反射面と半導体発光チップの成長面の法線方向とがなす角度を算術平均傾斜角度Δθ１ｚで定義した場合に、算術平均傾斜角度Δθ１ｚは、算術平均傾斜角度Δθ１ｙよりも大きくてもよい。

この場合に、算術平均傾斜角度Δθ１ｙは、２０°以上且つ４０°以下であってもよい。

また、この場合に、算術平均傾斜角度Δθ１ｙは、２５°以上且つ４０°以下であってもよい。

一実施形態において、反射面におけるＬ９０平面と交差する領域の反射率をＲｙとし、反射面におけるＬ４５平面と交差する領域の反射率をＲｚとした場合に、反射率Ｒｙは、反射率Ｒｚよりも大きくてもよい。

一実施形態において、反射面におけるＬ９０平面と交差する領域の拡散反射率をＲｙ＿ｄとし、反射面におけるＬ４５平面と交差する領域の拡散反射率をＲｚ＿ｄとした場合に、拡散反射率Ｒｚ＿ｄは、拡散反射率Ｒｙ＿ｄよりも大きくてもよい。

一実施形態に係る半導体発光装置は、半導体発光チップを覆うように形成された透光性部材をさらに備え、Ｌ４５平面と交差する領域の透光性部材は、Ｌ９０平面と交差する領域の透光性部材と比べて拡散透過率が高い材料からなっていてもよい。

一実施形態において、反射部材は複数の反射面を有し、該複数の反射面は、平面視において正方形状に配置されており、偏光光の偏光方向と複数の反射面が形成する形状の一辺とがなす角度をθ２とした場合に、角度θ２は、０°以上且つ１０°以下、又は８０°以上且つ９０°以下であってもよい。

一実施形態において、反射部材は複数の反射面を有し、該複数の反射面は、平面視において長方形状に配置されており、偏光光の偏光方向と複数の反射面が形成する形状の長辺とがなす角度をθ２とした場合に、角度θ２は、０°以上且つ１０°以下、又は８５°以上且つ９０°以下であってもよい。

この場合に、複数の反射面が形成する形状の角部には、曲面が設けられており、曲面の曲率Ｒは、半導体発光チップの１辺の長さよりも小さくてもよい。

一実施形態において、半導体発光チップは、少なくとも２つの半導体発光チップであり、少なくとも２つの半導体発光チップは、互いの光の偏光方向を揃えて配置されていてもよい。

一実施形態において、半導体発光チップは、少なくとも４つの半導体発光チップであり、少なくとも４つの半導体発光チップは、互いの光の偏光方向を揃えて行列状に配置されており、少なくとも４つの半導体発光チップのうち、偏光方向に対して垂直な方向に配置された半導体発光チップ同士の間隔をＤ１とし、偏光方向に対して平行な方向に配置された半導体発光チップ同士の間隔をＤ２とした場合に、間隔Ｄ２は、間隔Ｄ１よりも小さくてもよい。

一実施形態に係る半導体発光装置は、半導体発光チップを覆う波長変換部材をさらに備えていてもよい。

一実施形態において、反射面は、直線反射率が拡散反射率よりも高くてもよい。

一実施形態において、反射面の表面の凹凸の高さは、１００ｎｍ以下であってもよい。

ところで、ｍ面を成長面とする窒化物半導体活性層は、主としてａ軸方向に電界強度が偏った光を出射する。発光素子が偏光光を発する場合は、偏光方向と垂直な方向に対して発光強度が大きくなるような配光分布を示すことが理論的に予測される。すなわち、発光素子の放射パターン（配光分布）が不均一となる。また、−ｒ面、（２０−２１）面、（２０−２−１）面、（１０−１−３）面及び（１１−２２）面等の半極性面、並びにａ面等の他の非極性面においても窒化物半導体の特定の結晶方向に電界強度が偏った光を出射し、偏光方向と垂直な方向に対して発光強度が大きくなるような配光分布を示すことが理論的に予測される。

ａ面を成長面とする窒化物半導体活性層からの光の偏光方向は、ｍ軸であることが知られている。従って、ｍ軸に垂直な方向に対して発光強度が大きくなるような配光分布を示すと予測される。

半極性面である（２０−２−１）面及び（２０−２１）面を成長面とする窒化物半導体活性層からの光の偏光方向は、［−１２−１０］方向であることが知られている。従って、［−１２−１０］方向に垂直な方向に対して発光強度が大きくなるような配光分布を示すと予測される。

半極性面である（１０−１−３）面を成長面とする窒化物半導体活性層からの光の偏光方向は、窒化物半導体活性層のＩｎの組成が大きい場合には［−１２−１０］方向であり、窒化物半導体活性層のＩｎの組成が小さい場合には［１１−２３］方向であることが知られている。従って、活性層のＩｎの組成が大きい場合には［−１２−１０］方向に垂直な方向に対して発光強度が大きくなり、活性層のＩｎの組成が小さい場合には［１１−２３］方向に垂直な方向に対して発光強度が大きくなるような配光分布を示すと予測される。

半極性面である（１１−２２）面を成長面とする窒化物半導体活性層からの光の偏光方向は、窒化物半導体活性層のＩｎの組成が大きい場合にはｍ軸方向であり、窒化物半導体活性層のＩｎの組成が小さい場合には［−１−１２３］方向であることが知られている。従って、活性層のＩｎの組成が大きい場合には、ｍ軸に垂直な方向に対して発光強度が大きくなり、活性層のＩｎの組成が小さい場合には、［−１−１２３］方向に垂直な方向に対して発光強度が大きくなるような配光分布を示すと予測される。

本明細書においては、特定の方向に電界強度が偏った光を「偏光光（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｌｉｇｈｔ）」と称する。例えばＸ軸方向に電界強度が偏った光を「Ｘ軸方向の偏光光」と称し、このときのＸ軸方向を「偏光方向」と称する。なお、「Ｘ軸方向の偏光光」とは、Ｘ軸方向に偏光した直線偏光光のみを意味するものではなく、他の軸方向に偏光した直線偏光光を含んでいてもよい。より詳細には、「Ｘ軸方向の偏光光」とは、「Ｘ軸方向に偏光透過軸を有する偏光子」を透過する光の強度（電界強度）が「他の軸方向に偏光透過軸を有する偏光子」を透過する光の電界強度よりも大きくなる光を意味する。従って、「Ｘ軸方向の偏光光」は、Ｘ軸方向に偏光した直線偏光光及び楕円偏光光のみならず、種々の方向に偏光した直線偏光光及び楕円偏光光が混在した非コヒーレント光を広く含む。

偏光子の偏光透過軸を光軸の周りに回転させたとき、その偏光子を透過する光の電界強度が最も大きくなるときの強度をＩｍａｘとし、電界強度が最も小さくなるときの強度をＩｍｉｎとするとき、光の偏光度は、以下の式（Ａ）で定義される。

式（Ａ）
偏光度＝｜Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ｜／｜Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ｜
「Ｘ軸方向の偏光光」の場合は、偏光子の偏光透過軸がＸ軸に平行なとき、その偏光子を透過する光の電界強度がＩｍａｘとなり、偏光子の偏光透過軸がＹ軸に平行なとき、その偏光子を透過する光の電界強度がＩｍｉｎとなる。完全な直線偏光光では、Ｉｍｉｎ＝０となるため、偏光度は１に等しくなる。一方、完全な非偏光光では、Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ＝０となるため、偏光度は０に等しくなる。

ｍ面を成長面とする活性層を有する窒化物半導体発光素子は、上述のように、主としてａ軸方向の偏光光を出射する。このとき、ｃ軸方向の偏光光及びｍ軸方向の偏光光も出射される。しかしながら、ｃ軸方向の偏光光及びｍ軸方向の偏光光は、ａ軸方向の偏光光と比べてその強度が小さい。

本明細書においては、ｍ面を成長面とする活性層を例に挙げ、ａ軸方向の偏光光に着目して議論するが、−ｒ面、（２０−２１）面、（２０−２−１）面、（１０−１−３）面及び（１１−２２）面等の半極性面、並びにａ面等の他の非極性面でも特定の結晶方向の偏光光について同様のことがいえる。

本発明において、「ｍ面」とは、ｍ面に対して完全に平行な面のみだけでなく、ｍ面から±５°程度以下の角度だけ傾斜した面をも含む。また、本発明の「ｍ面」は、ステップ状の複数のｍ面領域を含む面をも含む。ｍ面から僅かに傾斜する程度では、自発分極の影響は極めて小さい。また、ｍ面から僅かに傾斜する面は、微視的には、多数のｍ面領域がステップ状に存在し、傾きのないｍ面と同様の性質を有する。一方、結晶成長技術において、結晶方位が所望の方位と厳密に一致した基板から僅かに傾斜した基板上の方が半導体層をエピタキシャル成長させやすい場合がある。従って、自発分極の影響を十分に抑制しながら、エピタキシャル成長する半導体層の結晶の品質を向上させたり、結晶成長速度を高めたりするために、結晶面を僅かに傾斜させることが有用な場合もある。

また、「ａ面」、「（２０−２１）面」、「（２０−２−１）面」、「（１０−１−３）面」、「−ｒ面」及び「（１１−２２）面」についても同様のことがいえるので、本明細書において、「ａ面」、「（２０−２１）面」、「（２０−２−１）面」、「（１０−１−３）面」、「−ｒ面」及び「（１１−２２）面」とは、ａ面、（２０−２１）面、（２０−２−１）面、（１０−１−３）面、−ｒ面、及び（１１−２２）面に対して完全に平行な面のみだけでなく、ａ面、（２０−２１）面、（２０−２−１）面、（１０−１−３）面、−ｒ面、及び（１１−２２）面から、±５°程度以下の角度だけ傾斜した面をも含む。

窒化物半導体発光装置は、窒化物半導体からなる半導体発光チップと、リフレクタとを備える。リフレクタは、キャビティと呼ばれる場合がある。窒化物半導体発光装置は、実装基板の上に配置される。実装基板は、パッケージと呼ばれる場合がある。実装基板のうち半導体発光チップが保持される面を実装面と呼ぶ。リフレクタは、半導体発光チップから出射した光の向きを変える反射面を有する。

従来、偏光光を発する半導体発光チップに関して、配光分布特性の方位角依存性と偏光度特性の方位角特性は十分に調べられておらず、リフレクタの反射面が配光分布特性と偏光度特性とに与える影響は、明らかにされていなかった。

上記の特許文献１には、光の配光分布特性の非対称性を改善する目的で、半導体発光チップの配置方法、実装面及びリフレクタの表面の形状が記載されているが、偏光度特性に関しては、なんら考慮されていない。

上記の特許文献２には、光の偏光度を維持する目的で、リフレクタの反射面を鏡面にする構造が記載されているが、配光分布特性に関してはなんら考慮されていない。

上記の特許文献３には、光の偏光度を高める目的で、窒化物半導体発光チップの第２端面から出射した光の偏光方向を、第１端面から出射した光の偏光方向に揃えるためのリフレクタ構造が記載されているが、配光分布特性に関してはなんら考慮されていない。

＜偏光光を発する半導体発光チップの偏光度特性と配光分布特性に関して＞
実施形態の説明に先立って、偏光光を発する半導体発光チップの偏光度特性と配光分布特性とに関して説明する。

まず、窒化物半導体からなる半導体発光チップ１００から出射する光の方位の定義と、配光分布特性及び偏光度特性の測定方法とに関して、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）及び図３（ｄ）を用いて説明する。まず、半導体発光チップ１００に含まれる活性層の成長面であるｍ面に垂直な方向をＺ軸とし、活性層から出射する光の偏光方向をＸ軸とし、Ｚ軸及びＸ軸に共に垂直な方向をＹ軸とする。Ｚ軸は、法線方向とも呼ぶ。活性層の成長面がｍ面の場合には、Ｚ軸はｍ軸と対応し、Ｘ軸はａ軸と対応し、Ｙ軸はｃ軸と対応する。

活性層１０６に対して垂直に交わる平面Ｌを定義する。平面Ｌが偏光方向、すなわちＸ軸に対してなす角度をφ（ファイ）と定義し、φが特定の値φ１（単位：度［°］）である場合の平面ＬをＬφ１平面と定義する。さらに、Ｌφ１平面上において、Ｚ軸方向（法線方向）と放射光がなす角度を方位角χ（カイ）と定義する。また、Ｌφ１平面によって配光分布特性の測定面を定義し、方位角χによって測定方位角を定義する。また、Ｌφ１平面が断面である場合の断面視を「Ｌφ１平面における断面視」と呼ぶ。

図３（ｂ）、図３（ｃ）及び図３（ｄ）は、活性層の成長面がｍ面である場合の具体例を示している。

図３（ｂ）は、活性層の成長面がｍ面で、Ｌ０平面における配光分布特性及び偏光度特性の測定軸を示している。この場合、Ｌ０平面は、ｍ軸とａ軸とがなす平面と対応する。

図３（ｃ）は、活性層の成長面がｍ面で、Ｌ４５平面における配光分布特性及び偏光度特性の測定軸を示している。この場合、Ｌ４５平面は、ｍ軸を含み、且つａ軸から４５°傾いた平面と対応する。

図３（ｄ）は、活性層の成長面がｍ面で、Ｌ９０平面における配光分布特性及び偏光度特性の測定軸を示している。この場合、Ｌ９０平面は、ｍ軸とｃ軸とがなす平面と対応する。

偏光光を発する活性層を備えた半導体発光チップ１００から出射する光は、Ｌ０平面、Ｌ４５平面及びＬ９０平面の各測定面において、配光分布特性及び偏光度特性は非対称となる。この現象は、後述する比較例において、その詳細を説明する。

配光分布特性に注目すると、Ｌ４５平面及びＬ９０平面の特性は類似した特性を示し、χが−８０°以上且つ−１０°以下の範囲、及び１０°以上且つ８０°以下の範囲の光強度は、χ＝０°、すなわち法線方向の光強度よりも極めて大きい光強度を示す。なお、本明細書においては、「光強度が大きい」と「光量が大きい」とは同義とする。

偏光度特性に注目すると、Ｌ９０平面の特性は、方位角χが−８０°以上且つ＋８０°以下の範囲において、光強度が大きく、且つ高い偏光度を維持する。Ｌ０平面の特性は、方位角χが０°において光の偏光度が最大となり、方位角χが高角度側では緩やかに光の偏光度が低下する。Ｌ４５平面の特性では、方位角χが０°において光の偏光度が最大となる点はＬ０平面の特性に類似している。しかし、方位角χが高角度側での光の偏光度の低下が顕著であり、方位角χが−４０°以下及び４０°以上の範囲の光の偏光度は、χ＝０°の光の偏光度のほぼ２分の１以下にまで減少する。さらに、Ｌ４５平面の特性では、方位角χが−５０°以下及び５０°以上の範囲の光の偏光度は、χ＝０°の光の偏光度のほぼ３分の１以下にまで減少する。このような配光分布特性及び偏光度特性の方位角依存性は、これまで知られていなかった。

本発明者らは、配光分布特性及び偏光度特性の方位角依存性という新たな特性に基づいて、本実施形態に想到した。すなわち、Ｌ９０平面で方位角χが−８０°以上且つ８０°以下の範囲に放射される光は、光強度が大きく、且つ偏光度が高いという性質に注目した。さらに、Ｌ４５平面で方位角χが−８０°以上且つ−４０°以下の範囲、及び方位角χが４０°以上且つ８０°以下の範囲に放射される光は、光強度が極めて大きく、光の偏光度が低いという性質に注目した。

すなわち、Ｌ９０平面で方位角χが−８０°以上且つ８０°以下の範囲に放射される光を法線方向に集光することにより、法線方向の光の偏光度を維持することが可能となる。さらに、Ｌ４５平面で方位角χが−８０°以上且つ−４０°以下の範囲、及び４０°以上且つ８０°以下の範囲に放射される光を法線方向に集光しないことにより、法線方向の光の偏光度の低減を抑制することが可能となる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光装置について図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）を参照しながら説明する。

図４（ａ）は第１の実施形態に係る半導体発光装置の平面構成を示している。図４（ｂ）はＹ−Ｙ’線における断面構成を示している。Ｙ−Ｙ’線における断面はＬ９０平面に相当する。図４（ｃ）はＺ−Ｚ’線における断面構成を示している。Ｚ−Ｚ’線における断面はＬ４５平面に相当する。本実施形態に係る半導体発光装置は、実装基板１０１と、該実装基板１０１の上に実装され、偏光光を発する半導体発光チップ１００と、該半導体発光チップ１００の周囲に反射面が形成された反射部材であるリフレクタ１２０と、半導体発光チップ１００を覆うように形成され、リフレクタ１２０の内部を埋める透光性部材とを備えている。リフレクタ１２０は、半導体発光チップ１００から出射した光を反射する複数の反射面１２５（１２５ｘ、１２５ｙ及び１２５ｚ）を有している。複数の反射面１２５は、平面視において正方形状に配置されている。正方形状の反射面１２５の一辺と半導体発光チップ１００からの光の偏光方向とがなす角度をθ２とした場合に、角度θ２は０°以上且つ１０°以下にすることができる。

ここで、リフレクタ１２０の複数の反射面１２５において、Ｌ０平面と交差する反射面１２５を反射面１２５ｘとし、Ｌ９０平面と交差する反射面１２５を反射面１２５ｙとする。また、Ｌ４５平面と交差する反射面１２５を反射面１２５ｚとする。反射面１２５ｚは、反射面１２５ｙ又は１２５ｘと同一となる。また、反射面１２５ｘと活性層の法線方向とがなす角度をθ１ｘとし、反射面１２５ｙと活性層の法線方向とがなす角度をθ１ｙとする。特に、Ｚ−Ｚ’断面視（Ｌ４５平面における断面視）において、反射面１２５ｚと活性層の法線方向とがなす角度をθ１ｚとする。また、角度θ２は、０°以上且つ１０°以下の範囲であれば、光の偏光度が高く維持される。

図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、半導体発光チップ１００は、ｍ面を主面且つ成長面とするＧａＮ層（以下、ｍ面ＧａＮ層と呼ぶ。）を有する基板１０４と、基板１０４におけるＧａＮ層の主面上に形成されたｎ型窒化物半導体層１０５と、ｎ型窒化物半導体層１０５の上に形成された窒化物半導体からなる活性層１０６と、活性層１０６の上に形成されたｐ型窒化物半導体層１０７と、ｐ型窒化物半導体層１０７の上に接するように形成されたｐ側電極１０８と、露出されたｎ型窒化物半導体層１０５の上に接するように形成されたｎ側電極１０９とを含む。活性層１０６は、非極性面又は半極性面を成長面に有し、偏光光を出射する。なお、本実施形態においては、半導体発光チップ１００には、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを用いることができる。以下の変形例及び他の実施形態においても同様である。

ｎ型窒化物半導体層１０５、活性層１０６及びｐ型窒化物半導体層１０７の成長面は、ｍ面にほぼ平行となる。すなわち、これらの層は、ｍ軸方向に積層されている。ｎ型窒化物半導体層１０５と活性層１０６との間には、他の層が形成されていてもよい。また、活性層１０６とｐ型窒化物半導体層１０７との間に他の層が形成されていてもよい。ここで、窒化物半導体として、ＧａＮ系半導体を例に挙げて説明する。ＧａＮ系半導体は、一般式Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_ｚＮ（但し、０≦ｘ，ｙ＜１、０＜ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。）で表される半導体を含む。

半導体発光チップ１００は、そのｐ側電極１０８及びｎ側電極１０９を、実装基板１０１の表面上に配置された配線電極１０２と対向させて実装されている。すなわち、半導体発光チップ１００は、実装基板１０１上の２つの配線電極１０２とそれぞれバンプ１０３を介在させて電気的に接続され且つ保持されている。このような構成は、フリップチップ構造と呼ばれる。なお、配線電極１０２の一方はｐ側電極１０８と接続され、他方はｎ側電極１０９と接続されている。実装基板１０１を構成する主材料には、アルミナ（酸化アルミニウム）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ガラスエポキシ基板等の絶縁性材料、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）若しくはタングステン（Ｗ）等を含む金属材料、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）等の半導体材料、又はこれらの複合材料等を用いることができる。配線電極１０２を構成する材料として、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）又は銅（Ｃｕ）等の金属を用いることができる。

基板１０４は、ＧａＮ層のみで構成されていてもよく、また、ＧａＮ層以外の層を含んでいてもよい。ＧａＮ層以外の層は、ｍ面ＧａＮ基板、ｍ面ＳｉＣ基板、ｒ面サファイア基板、ｍ面サファイア基板又はａ面サファイア基板であってもよい。さらに、基板１０４は除去されていてもよい。

ｎ型窒化物半導体層１０５は、例えばｎ型のＡｌ_ｕＧａ_ｖＩｎ_ｗＮ（但し、０≦ｕ，ｖ，ｗ≦１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１）から形成される。ｎ型ドーパントとして、例えばシリコン（Ｓｉ）を用いることができる。

活性層１０６は、Ｉｎ_ＹＧａ_１−ＹＮからなる複数の障壁層（但し、０≦Ｙ＜１）と、該障壁層によりその上下を挟まれたＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮからなる少なくとも１つの井戸層（但し、０＜Ｘ≦１）とを含む。活性層１０６に含まれる井戸層は単一層であってもよい。また、活性層１０６は、井戸層と障壁層とが交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有していてもよい。半導体発光チップ１００から放射される光の波長は、井戸層の半導体組成であるＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ半導体におけるＩｎの組成比ｘによって決まる。

ｐ型窒化物半導体層１０７は、例えばｐ型のＡｌ_ｓＧａ_ｔＮ（但し、０≦ｓ，ｔ≦１、ｓ＋ｔ＝１）半導体から形成される。ｐ型ドーパントとして、例えばマグネシウム（Ｍｇ）を用いることができる。ｐ型ドーパントは、Ｍｇ以外に、例えば亜鉛（Ｚｎ）又はベリリウム（Ｂｅ）等を用いてもよい。ｐ型窒化物半導体層１０７において、Ａｌの組成比ｓは、厚さ方向に一様であってもよく、また、Ａｌの組成比ｓが厚さ方向に連続的に又は階段的に変化していてもよい。ｐ型窒化物半導体層１０７の厚さは、例えば、０．０５μｍから２μｍ程度である。ｐ型窒化物半導体層１０７の上面の近傍、すなわちｐ側電極１０８との界面の近傍はＡｌの組成比ｓが０、すなわちＧａＮ層から形成されていてもよい。この場合に、ＧａＮ層にはｐ型の不純物が高濃度で含まれ、ＧａＮ層がｐ側電極１０８に対するコンタクト層として機能してもよい。

ｐ側電極１０８は、ｐ型窒化物半導体層１０７の表面のほぼ全体を覆っていてもよい。ｐ側電極１０８は、パラジウム（Ｐｄ）層及び白金（Ｐｔ）層を積層した積層構造（Ｐｄ／Ｐｔ）等によって形成される。また、ｐ側電極１０８は、放射光の反射率を高めるために、銀（Ａｇ）層及び白金（Ｐｔ）層を積層した積層構造（Ａｇ／Ｐｔ）、又はＰｄ層、Ａｇ層及びＰｔ層を順次積層した積層構造（Ｐｄ／Ａｇ／Ｐｔ）を用いてもよい。

ｎ側電極１０９は、例えば、チタン（Ｔｉ）層及び白金（Ｐｔ）層を積層した積層構造（Ｔｉ／Ｐｔ）等によって形成される。放射光の反射率を高めるために、Ｔｉ層、Ａｌ層及びＰｔ層を順次積層した積層構造（Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ）を用いてもよい。

半導体発光チップ１００は、半導体層を積層したウェハをａ軸方向及びｃ軸方向に沿って平面正方形状又は平面長方形状に小片化されている。この場合、窒化物半導体のｃ面は劈開が容易であるため、小片化の工程を簡略化できるという利点がある。また、半導体発光チップ１００は、ａ軸方向及びｃ軸方向から０°以上且つ４５°以下程度だけ傾いた方向に沿って小片化されていてもよい。この場合は、劈開性が乏しい面が半導体発光チップ１００の側面に露出することになる。このため、半導体発光チップ１００の側面に凹凸が生じやすく、この凹凸面から放射光の光取り出しが向上するという利点がある。

透光性部材１２１の材料として、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂を用いることができる。また、透光性部材１２１には、活性層１０６からの光によって励起され、該活性層１０６の光よりも長波長の光を発生する色変換材料を含んでいてもよい。透光性部材１２１の表面は平坦であってもよく、また、平坦とは異なる形態であってもよい。

本実施形態においては、リフレクタ１２０の反射面１２５ｘ、１２５ｙが、配光分布特性の対称性を改善し、且つ、光の偏光度を制御するための重要な機能を果たす。

偏光光の偏光方向に対して９０°をなすＬ９０平面と交差する反射面１２５ｙに注目すると、反射面１２５ｙには、偏光度が高く、且つ強度が大きい光が入射する。角度θ１ｙが方位角χの２分の１の値のときに、反射面１２５ｙで反射した光は、法線方向に反射される。従って、方位角χが４０°以上且つ８０°以下の範囲の出射光を法線方向へ反射させるには、角度θ１ｙは２０°以上且つ４０°以下の範囲にすることができる。さらに、方位角χが５０°以上且つ８０°以下の範囲の出射光を法線方向へ反射させるには、角度θ１ｙは２５°以上且つ４０°以下の範囲にすることができる。これにより、偏光度が高く、且つ強度が大きい光を法線方向に集光することが可能となり、法線方向の光の偏光度が維持される。

偏光光の偏光方向と平行なＬ０平面と交差する反射面１２５ｘに注目すると、偏光度があまり高くなく、且つ強度が小さい光が入射する。従って、反射面１２５ｘに入射する光は、積極的に法線方向に反射させる必要はない。但し、法線方向に反射させたとしても、元の光強度は小さいため、光の偏光度への影響は小さい。すなわち、反射面１２５ｘのθ１ｘの設定に関しては、配光分布特性の非対称性を改善したい場合にはθ１ｙと同程度にすることができる。

四角形状のリフレクタ１２０の最大の特徴は、反射面１２５ｘ及び反射面１２５ｙが交わる領域、すなわちＺ―Ｚ’断面視（Ｌ４５平面における断面視）における反射面１２５ｚと法線方向とがなす角度θ１ｚが、角度θ１ｘ及び角度θ１ｙよりも大きな値となる点である。

図５は、角度θ１ｘと角度θ１ｙとが同一の角度の場合における角度θ１ｚとの関係を示している。角度θ１ｙの適正値である２０°以上且つ４０°以下の範囲において、角度θ１ｚは１０°程度大きな値となる。角度θ２は、前述したように、０°以上且つ１０°以下の範囲であるため、反射面１２５ｚに入射する光はＬ４５平面の特性とほぼ等しい特性である。すなわち、偏光度が低く且つ強度が大きい光が反射面１２５ｚに入射する。しかしながら、θ１ｚはθ１ｙよりも１０°程度大きな値であるため、反射面１２５ｚにおいて反射する光は、法線方向よりも離れた方向に広がるように反射する。このように、四角形状のリフレクタ１２０においては、偏光度が高く且つ強度が大きい光を法線方向に集光しながら、偏光度が低く且つ強度が大きい光を法線方向に集光し難くすることが可能である。その結果、配光分布特性の非対称性を改善しながら、法線方向の光の偏光度を維持することができる。

なお、本実施形態では、Ｌ９０平面における断面視において、反射面と半導体発光チップの成長面の法線方向とがなす角度を算術平均傾斜角度Δθ１ｙで定義し、Ｌ４５平面における断面視において、反射面と半導体発光チップの成長面の法線方向とがなす角度を算術平均傾斜角度Δθ１ｚで定義した場合に、角度Δθ１ｚは、角度Δθ１ｙよりも大きくなるように設定することができる。角度Δθ１ｚが角度Δθ１ｙよりも大きな場合、反射面１２５ｚにおいて反射する光は、法線方向よりも離れた方向に広がるように反射する。結果として、偏光度が低く且つ強度が大きい光を法線方向に集光し難くすることが可能であり、偏光度を維持することができる。

反射面１２５の材料としては、直線反射率が高い材料を用いることができる。例えば、銀（Ａｇ）又はアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料を用いることができる。また、表面粗さＲａが１００ｎｍ以下であれば、直線反射率を高めることができる。ここで、直線反射率が高い材料とは、直線反射率が拡散反射率よりも高い材料である。

図６から図１１は、第１の実施形態の各変形例に係る半導体発光装置におけるＹ−Ｙ’線で示すＬ９０平面における断面構成をそれぞれ示している。

（第１の実施形態の第１変形例）
図６は第１の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示している。図６に示すように、第１変形例に係るリフレクタ１２０の反射面１２５は、Ｌ９０平面における断面視において、法線方向となす角度が異なる複数の面から構成されていてもよい。本変形例においては、例えば、反射面１２５ｙが、法線方向となす角度が、θ１ｙである面とθ１ｙ’である面とを有している。複数の角度の反射面１２５を組み合わせることにより、より適切な配光角の制御が可能となる。本変形例においては、角度θ１ｙ及び角度θ１ｙ’を２０°以上且つ４０°以下の範囲に設定することができる。さらに、角度θ１ｙ及び角度θ１ｙ’を２５°以上且つ４０°以下の範囲に設定することができる。

（第１の実施形態の第２変形例）
図７は第１の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示している。図７に示すように、第２変形例に係るリフレクタ１２０の反射面１２５は、Ｌ９０平面における断面視において、実装基板１０１との接続部の近傍の法線方向とのなす角度θ１ｙが０°以上且つ２０°未満となるように形成されている。本変形例においては、実装基板１０１との接続部の近傍の法線方向とのなす角度θ１ｙを１５°未満としている。Ｌ９０平面において、方位角χが−８０°よりも小さい範囲、及び８０°よりも大きい範囲に出射される光の強度は小さいため、配光分布特性及び偏光度特性に与える影響は小さい。すなわち、反射面１２５における実装基板１０１との接続部の近傍部分は、配光分布特性及び偏光度特性に与える影響は小さい。従って、角度θ１ｙが０°以上且つ２０°未満となる反射面１２５を実装基板１０１との接続部の近傍に形成しても、法線方向の光の偏光度の維持が可能である。

（第１の実施形態の第３変形例）
図８は第１の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置を示している。図８に示すように、第３変形例に係るリフレクタ１２０の反射面１２５は、Ｌ９０平面における断面視において法線方向となす角度が変化する曲面であってもよい。

本変形例においては、反射面１２５と半導体発光チップ１００の成長面の法線方向とがなす角度を算術平均傾斜角度Δθ１ｙで定義した場合に、角度Δθ１ｙを２０°以上且つ４０°以下の範囲に設定することができる。さらに、角度Δθ１ｙを２５°以上且つ４０°以下の範囲に設定することができる。ここで、本願における算術平均傾斜角度Δθ１ｙは、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１−１９９４と同様の定義であるが、角度の基準が異なる。すなわち、ＪＩＳ規格における算術平均傾斜角度ＲΔａは水平方向を角度の基準としているが、本願における算術平均傾斜角度Δθ１ｙは法線方向を角度の基準としている。具体的には、曲面を横方向（法線方向に対して垂直な方向）に一定間隔ΔＹで区切った際の法線方向の変化量をΔＤｉとすると、算術平均傾斜角度Δθ１ｙは、以下の［数１］で与えられる。

実際の算術平均傾斜角度Δθ１ｙの測定では、レーザ顕微鏡を用いて反射面の算術平均傾斜角度ＲΔａを測定し、９０°から測定値を差し引いた値が本願における算術平均傾斜角度Δθ１ｙとなる。すなわち、θ１が２０°以上且つ４０°以下の範囲を満足しない領域が反射面１２５の一部に存在したとしても、法線方向に対して反射面１２５が平均的に２０°以上且つ４０°以下の範囲であれば、本願における偏光度の低減効果を得ることができる。

このように、反射面１２５ｙは、Ｌ９０平面における断面視において直線形状のみで形成される必要はない。複数の直線の組み合わせでもよく、曲線でもよく、また、直線と曲線との組み合わせでもよい。さらに、角度Δθ１ｙが０°以上且つ２０°未満となる反射面１２５ｙを実装基板１０１との接続部の近傍に形成してもよい。

（第１の実施形態の第４変形例）
図９は第１の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示している。図９に示すように、第４変形例に係る透光性部材１２１は、その表面形状が、平坦ではなく凸形状である。本変形例においては、反射面１２５ｙによって光の偏光度が維持された光の配光分布特性を、透光性部材１２１の表面形状によって制御することが可能となる。

例えば、透光性部材１２１の表面形状が凸形状であれば、配光角をさらに小さくすることができる。また、図示はしていないが、透光性部材１２１の表面形状は凹形状とすれば、逆に配光角を広げることができる。

（第１の実施形態の第５変形例）
図１０は第１の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置を示している。図１０に示すように、第５変形例においては、実装基板１０１上の透光性部材１２１は、リフレクタ１２０の反射面１２５は覆わずに、半導体発光チップ１００を覆っている。この構成においては、透光性部材１２１を形成した後に、リフレクタ１２０を形成することが可能となる。

また、例えば、透光性部材１２１の表面形状が凸形状であれば、第４変形例と同様に、配光角を小さくすることができる。また、特に図示はしないが、透光性部材１２１の表面形状を凹形状とすれば、逆に配光角を広げることができる。

（第１の実施形態の第６変形例）
図１１は第１の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置を示している。図１１に示すように、第６変形例においては、透光性部材１２１の上に、さらに波長変換部材１２２が形成されている。波長変換部材１２２は、半導体発光チップ１００から出射した光の少なくとも一部に対して、その波長を変換する。出射光の一部の波長を変換する場合は、変換されなかった出射光はその偏光特性が維持される。波長変換部材１２２は、波長を変換する蛍光体を含有する樹脂材又はガラスによって形成することができる。また、波長を変換する蛍光体を主成分とする焼結体であってもよい。

（第１の実施形態の第７変形例）
図１２は第１の実施形態の第７変形例に係る半導体発光装置の平面構成を示している。図１２に示すように、第７変形例に係る半導体発光装置のリフレクタ１２０は、その反射面１２５の各角部にそれぞれ設けられた曲面を有している。曲面の曲率Ｒは、半導体発光チップ１００の１辺の長さよりも小さくすることができる。

（第１の実施形態の第８変形例）
図１３は第１の実施形態の第８変形例に係る半導体発光装置の平面構成を示している。図１３に示すように、第８変形例に係る半導体発光装置は、実装基板１０１の上に、複数の、ここでは４個の半導体発光チップ１００が、それぞれの偏光方向を揃えて配置されている。光の偏光方向に垂直な方向（活性層がｍ面の場合にはｃ軸方向）の半導体発光チップ１００同士の間隔をＤ１とし、光の偏光方向と同一の方向（活性層がｍ面の場合にはａ軸方向）の半導体発光チップ１００同士の間隔をＤ２とした場合に、間隔Ｄ２は間隔Ｄ１よりも小さくすることができる。これは、光の偏光方向に垂直な方向の配光分布特性（Ｌ９０平面における配光分布特性）と、光の偏光方向と同一の方向の配光分布特性（Ｌ０平面における配光分布特性）とを比較した場合に、光の偏光方向に垂直な方向の配光分布特性（Ｌ９０平面における配光分布特性）の方が、方位角χが大きい角度範囲にまで光強度が大きいためである。すなわち、間隔Ｄ２＜間隔Ｄ１とすることにより、各半導体発光チップ１００から出射した光が、互いに干渉することを防ぐことができる。

（第１の実施形態の第９変形例）
図１４は第１の実施形態の第９変形例に係る半導体発光装置の断面構成を示している。図１４に示すように、第９変形例に係る半導体発光チップ１００は、実装基板１０１の上に、ワイヤボンディング構造によって実装されている。すなわち、半導体発光チップ１００は、基板１０４を実装基板１０１の実装面と対向して保持されている。ｐ側電極１０８及びｎ側電極１０９は、実装基板１０１上の配線電極１０２とそれぞれ金（Ａｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）からなるワイヤ１１０を介して電気的に接続される。光取出し面１２４は、ｐ型窒化物半導体層１０７に形成される。基板１０４は、伝導性を有していてもよく、また、伝導性を有していなくてもよい。基板１０４は、例えば、サファイア基板等の絶縁性基板であってもよい。

（第１の実施形態の第１０変形例）
図１５は第１の実施形態の第１０変形例に係る半導体発光装置の断面構成を示している。図１５に示すように、第１０変形例に係る半導体発光チップ１００は、実装基板１０１の上に、ワイヤボンディング構造によって実装されている。すなわち、半導体発光チップ１００は、ｐ側電極１０８を実装基板１０１の実装面と対向して保持されている。ｐ側電極１０８は、実装基板１０１の上の配線電極１０２と、金錫（ＡｕＳｎ）等の半田材を用いて電気的に接続される。また、ｎ側電極１０９は、実装基板１０１の上の配線電極１０２と、金（Ａｕ）からなるワイヤ１１０を介して電気的に接続される。また、光取出し面１２４は、基板１０４に形成される。この場合、基板１０４は伝導性を有している。

このように、フリップチップ構造とワイヤボンディング構造とは、ｐ側電極１０８及びｎ側電極１０９と、実装基板１０１上の配線電極１０２との接続方法が異なる。しかし、他の構成は、ほぼ同様であり、第１の実施形態を適用した場合の作用効果も同様である。

活性層１０６が偏光光を発する場合に、第１の実施形態及びその各変形例による偏光特性を維持する効果を得ることができる。従って、活性層１０６が、ｍ面若しくはａ面等の非極性面、又は−ｒ面、（１１−２２）面若しくは（２０−２−１）面等の半極性面を成長とする場合にも、本実施形態及びその各変形例による配光分布特性の改善効果と、光の偏光度を維持する効果とを得ることができる。

なお、第１の実施形態の第９変形例及び第１０変形例に対しても、図６から図８に示した断面形状を有するリフレクタ１２０を適用することができる。

また、第９変形例及び第１０変形例に、図９及び図１０に示した任意の表面形状を有する透光性部材１２１を組み合わせることができる。

また、第９変形例及び第１０変形例に、図１１に示した波長変換部材１２２を組み合わせることができる。

（製造方法）
以下、第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について、図４を参照しながら説明する。

まず、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法等により、ｍ面を主面とするｎ型ＧａＮからなる基板１０４の主面上に、ｎ型窒化物半導体層１０５をエピタキシャル成長する。すなわち、ｎ型ドーパントとして、例えばシリコン（Ｓｉ）を用い、ガリウム（Ｇａ）源であるＴＭＧ（Ｇａ（ＣＨ_３）_３）、及び窒素（Ｎ）源であるアンモニア（ＮＨ_３）を供給し、９００℃以上且つ１１００℃以下程度の成長温度で、厚さが１μｍから３μｍ程度のＧａＮからなるｎ型窒化物半導体層１０５を形成する。なお、ここでの基板１０４はウエハ状態であり、一度に複数の半導体発光装置となる発光構造体を作製することができる。

次に、ｎ型窒化物半導体層１０５の上に、窒化物半導体からなる活性層１０６を成長する。活性層１０６は、例えば、厚さが３ｎｍから１５ｎｍのＩｎ_１−ｘＧａ_ｘＮからなる井戸層と、厚さが６ｎｍから３０ｎｍのＧａＮからなる障壁層とを交互に積層して、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）構造とする。Ｉｎ_１−ｘＧａ_ｘＮからなる井戸層を形成する際には、成長中の井戸層にインジウム（Ｉｎ）が確実に取り込まれるように、成長温度を７００℃以上且つ８００℃以下程度に下げてもよい。半導体発光装置の用途に応じて発光波長を選択し、波長に応じたＩｎの組成比ｘを決定する。例えば、波長を４５０ｎｍ（青色）とする場合には、Ｉｎの組成比ｘを０．２５から０．２７とすることができる。また、波長を５２０ｎｍ（緑色）とする場合には、Ｉｎの組成比ｘを０．４０から０．４２とすることができる。また、波長を６３０ｎｍ（赤色）とする場合には、Ｉｎの組成比ｘを０．５６から０．５８とすることができる。

次に、活性層１０６の上に、ｐ型窒化物半導体層１０７をエピタキシャル成長する。すなわち、ｐ型不純物として、例えばＣｐ２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、ＴＭＧ及びＮＨ_３を原料として供給し、９００℃以上且つ１１００℃以下程度の成長温度で、活性層１０６の上に厚さが５０ｎｍから５００ｎｍ程度のｐ型ＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層１０７を形成する。ｐ型窒化物半導体層１０７の内部に、厚さが１５ｎｍから３０ｎｍ程度のｐ型ＡｌＧａＮ層を含んでいてもよい。ｐ型ＡｌＧａＮ層を設けることにより、キャリアである電子のオーバフローを抑制することができる。また、活性層１０６とｐ型窒化物半導体層１０７との間にアンドープＧａＮ層を設けてもよい。

次に、ｐ型窒化物半導体層１０７にドープされたＭｇの活性化を図るために、８００℃以上且つ９００℃以下程度の温度で２０分間程度の熱処理を行う。

次に、リソグラフィ法及び塩素（Ｃｌ_２）系ガスを用いたドライエッチング法により、ｐ型窒化物半導体層１０７まで形成された半導体積層構造に対して選択的にエッチングを行う。これにより、ｐ型窒化物半導体層１０７、活性層１０６、及びｎ型窒化物半導体層１０５の一部を除去して凹部１１２を形成し、ｎ型窒化物半導体層１０５の一部を露出する。

次に、ｎ型窒化物半導体層１０５の露出した領域上に接するように、ｎ側電極１０９を選択的に形成する。ここでは、ｎ側電極１０９として、例えばチタン（Ｔｉ）と白金（Ｐｔ）との積層膜（Ｔｉ／Ｐｔ層）を形成する。

次に、ｐ型窒化物半導体層１０７の上に接するように、ｐ側電極１０８を選択的に形成する。例えば、ｐ側電極１０８としてパラジウム（Ｐｄ）と白金（Ｐｔ）との積層膜（Ｐｄ／Ｐｔ層）を形成する。その後、熱処理を行って、Ｔｉ／Ｐｔ層とｎ型窒化物半導体層１０５との間、及びＰｄ／Ｐｔ層とｐ型窒化物半導体層１０７との間をそれぞれ合金化する。なお、ｎ側電極１０９及びｐ側電極１０８の成膜の順序は特に問われない。

次に、基板１０４におけるｎ型窒化物半導体層１０５と反対側の面（裏面）に対して研磨を行って、該基板１０４を所定量だけ薄膜化する。

このようにして作製された複数の半導体発光装置を個々の半導体発光チップ１００に小片化する。小片化工程は、レーザダイシング法及び劈開法等、種々の方法がある。小片化された個々の半導体発光チップ１００は、実装基板１０１の実装面上に実装される。

リフレクタ１２０は、実装基板１０１自体に凹部を設ける方法、又は別途作製したリフレクタ１２０を実装基板１０１に貼り付ける方法等がある。

実装基板１０１自体に凹部を設ける方法は、実装基板１０１の主材料によって、その製法が異なる。実装基板１０１の主材料がアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）又はタングステン（Ｗ）等を含む金属材料の場合には、金型を用いたプレス製法によって凹部を形成することが可能である。実装基板１０１の主材料がアルミナ（酸化アルミニウム）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の焼結材料の場合には、あらかじめ金型に凹凸構造を形成しておくことにより、焼結後に所定の凹部を形成することが可能である。実装基板１０１の主材料がシリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）等の半導体材料、又はこれらの複合材料等の場合には、マスク形成後にエッチングによって所定の凹部を形成することができる。

リフレクタ１２０を貼り付けて作製する場合には、実装基板１０１にリフレクタ１２０を貼り付ける前に、半導体発光チップ１００を実装基板１０１に実装してもよい。また、実装基板１０１にリフレクタ１２０を貼り付けた後に、半導体発光チップ１００を実装基板１０１に実装してもよい。リフレクタ１２０を貼り付けて作製する場合には、リフレクタ１２０の主材料と実装基板１０１の主材料とに異なる材料を用いることが可能となる。例えば、リフレクタ１２０がアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）又はタングステン（Ｗ）等を含む金属材料の場合には、金型を用いたプレス法により作製が可能である。リフレクタ１２０が樹脂材料又はプラスチック材料からなる場合には、射出成型又は切削成型等により作製が可能である。この場合、実装基板１０１の主材料には、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）若しくはタングステン（Ｗ）等を含む金属材料、アルミナ（酸化アルミニウム）若しくは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の絶縁性材料、シリコン（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ）等の半導体材料、又はこれらの複合材料等を用いることができる。

また、リフレクタ１２０の反射率を高める目的で、蒸着法又はめっき法によって、Ａｌ又はＡｇ等を反射面１２５に成膜してもよい。また、酸化チタン（ＴｉＯ_２）粒子を含む高反射率樹脂材を反射面１２５に成膜してもよい。

配線電極形成用の金属膜は、スパッタ法又はめっき法等の成膜工程により、実装基板１０１の表面上に成膜される。その後、リソグラフィ工程等により、成膜された金属膜の上に、所望のレジストパターンが施される。その後、ドライエッチング法又はウエットエッチング法により、レジストパターンが配線電極１０２に転写されて、所望の電極パターンを有する配線電極１０２が形成される。

次に、配線電極１０２の上の所定の位置に、複数のバンプ１０３をそれぞれ形成する。バンプ１０３の構成材料には金（Ａｕ）を用いるのが良い。各バンプ１０３の形成には、バンプボンダを用いて、直径が４０μｍから８０μｍ程度のバンプを形成することができる。また、バンプボンダに代えて、Ａｕめっき処理によってバンプ１０３を形成することも可能である。続いて、例えば超音波接合法により、複数のバンプ１０３が形成された配線電極１０２と、半導体発光チップ１００の電極形成面とを電気的に接続する。

このようにして、第１の実施形態に係る半導体発光装置を得ることができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体発光装置について、図１６（ａ）、図１６（ｂ）及び図１６（ｃ）を参照しながら説明する。図１６において、図４に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明する。

図１６（ａ）は第２の実施形態に係る半導体発光装置の平面構成を示している。図１６（ｂ）はＹ−Ｙ’線における断面構成を示している。Ｙ−Ｙ’線における断面は、Ｌ９０平面に相当する。図１６（ｃ）はＺ−Ｚ’線における断面構成を示している。Ｚ−Ｚ’線における断面は、Ｌ４５平面に相当する。リフレクタ１２０の複数の反射面１２５は、平面視において長方形状に配置されている。長方形状の反射面１２５の長辺と半導体発光チップ１００からの光の偏光方向とがなす角度をθ２とした場合に、角度θ２は０°以上且つ１０°以下に設定することができる。また、角度θ２は８５°以上且つ９０°以下に設定することができる
（第２の実施形態の第１変形例）
図１７は第２の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置の平面構成を示している。図１７に示すように、第１変形例に係る半導体発光装置のリフレクタ１２０は、その反射面１２５の各角部にそれぞれ設けられた曲面を有している。曲面の曲率Ｒは、半導体発光チップ１００の１辺の長さよりも小さくすることができる。

（第２の実施形態の第２変形例）
図１８は第２の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置の平面構成を示している。図１８に示すように、第２変形例に係る半導体発光装置は、実装基板１０１の上に、複数の、ここでは４個の半導体発光チップ１００が、長方形状のリフレクタ１２０の長辺方向にそれぞれの光の偏光方向を揃えて配置されている。リフレクタ１２０の長辺と半導体発光チップ１００からの光の偏光方向とがなす角度をθ２とした場合に、角度θ２は０°以上且つ１０°以下にすることができる。このように、角度θ２を０°以上且つ１０°以下に設定すると、角度θ２を８５°以上且つ９０°以下に設定する場合と比べて、光の偏光度を高くすることができる。また、光の偏光方向に垂直な方向の配光分布特性（Ｌ９０平面における配光分布特性）と、光の偏光方向と同一方向の配光分布特性（Ｌ０平面における配光分布特性）とを比較した場合は、光の偏光方向と同一方向の配光分布特性の方が配光角が小さいため、隣り合う半導体発光チップ１００同士の間隔を小さくしても、互いの半導体発光チップ１００が放出する光による干渉を抑制できるという利点がある。これらの詳細は、後述の第３実施例において説明する。

（第２の実施形態の第３変形例）
図１９は第２の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置の平面構成を示している。図１９に示すように、第３変形例に係る半導体発光装置は、実装基板１０１の上に、複数の、ここでは４個の半導体発光チップ１００が、それぞれの偏光方向を揃えて行列状に配置されている。光の偏光方向に垂直な方向、すなわち活性層の成長面がｍ面の場合には、ｃ軸方向の半導体発光チップ間隔をＤ１とし、光の偏光方向と同一の方向、すなわち活性層の成長面がｍ面の場合には、ａ軸方向の半導体発光チップ間隔をＤ２とした場合に、間隔Ｄ２は間隔Ｄ１よりも小さくすることができる。これは、光の偏光方向に垂直な方向の配光分布特性（Ｌ９０平面における配光分布特性）と、光の偏光方向と同一の方向の配光分布特性（Ｌ０平面における配光分布特性）とを比較した場合に、光の偏光方向に垂直な方向の配光分布特性（Ｌ９０平面における配光分布特性）の方が、方位角χが大きい角度範囲にまで光強度が大きいためである。すなわち、間隔Ｄ２＜間隔Ｄ１とすることにより、各半導体発光チップ１００から出射した光が、互いに干渉することを防ぐことができる。

なお、第２の実施形態及びその変形例は、リフレクタ１２０における反射面１２５の平面形状以外の点において、第１の実施形態と組み合わせることができる。すなわち、本実施形態の反射面１２５ｙは、Ｌ９０平面における断面視において直線のみで形成される必要はない。例えば、複数の直線の組み合わせでもよく、曲線でもよく、また、直線と曲線との組み合わせでもよい。この場合、反射面１２５ｙと半導体発光チップ１００の成長面の法線方向とがなす角度を算術平均傾斜角度Δθ１ｙで定義した場合に、角度Δθ１ｙが２０°以上且つ４０°以下の角度を含むように反射面１２５ｙを設定することができる。さらに、角度Δθ１ｙが０°以上且つ２０°未満となる反射面１２５ｙを実装基板１０１との接続部の近傍に形成しても、法線方向の光の偏光度は維持されやすい。

また、図９及び図１０に示した任意の表面形状を有する透光性部材１２１と本実施形態及びその変形例とを組み合わせることもできる。

また、図１１に示した波長変換部材１２２と本実施形態及びその変形例とを組み合わせることができる。

また、図１４及び図１５に示すように、半導体発光チップ１００をワイヤボンディング構造としてもよい。

さらに、活性層１０６が偏光光を発する場合に、本実施形態及びその変形例による光の偏光度を維持する効果を得ることができる。従って、活性層１０６が、ｍ面若しくはａ面等の非極性面、又は−ｒ面、（１１−２２）面若しくは（２０−２−１）面等の半極性面を成長面とする場合にも、本実施形態及びその変形例による配光分布特性の改善効果と、光の偏光度の維持効果とを得ることができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置について、図２０（ａ）、図２０（ｂ）及び図２０（ｃ）を参照しながら説明する。図２０において、図４に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明する。

図２０（ａ）は第３の実施形態に係る半導体発光装置の平面構成を示している。図２０（ｂ）はＹ−Ｙ’線における断面構成を示している。Ｙ−Ｙ’線における断面は、Ｌ９０平面に相当する。図２０（ｃ）はＺ−Ｚ’線における断面構成を示している。Ｚ−Ｚ’線における断面は、Ｌ４５平面に相当する。リフレクタ１２０に設けられた複数の反射面１２５は、平面視において四角形状に配置されている。四角形状の反射面１２５の一辺と半導体発光チップ１００からの光の偏光方向とがなす角度をθ２とした場合に、角度θ２は、０°以上且つ１０°以下とすることができる。

第３の実施形態の特徴は、Ｌ４５平面と交差する反射面１２５ｚの反射率をＲｚとし、反射面１２５ｙの反射率をＲｙとした場合に、反射率Ｒｚ＜Ｒｙであることにある。反射率Ｒｚは、反射率Ｒｙの２分の１以下にすることもできる。

このような構成にすることにより、第１の実施形態で示した角度θ１ｚ＞θ１ｙであることに加えて、光の偏光度を低下させる原因であるＬ４５平面の光が法線方向に集光し難くなり、光の偏光度が維持される。

反射面１２５ｚの材料としては、該反射面１２５ｚに低反射率の材料を塗布することにより、容易に作製が可能である。例えば、該反射面１２５ｚにブラックカーボン等を配置すれば、反射率を極めて小さくすることができる。また、黒色樹脂材を配置してもよい。

本実施形態は、第１の実施形態又は第２の実施形態と組み合わせることができる。すなわち、反射面１２５ｙは、Ｌ９０平面における断面視において直線のみで形成される必要はない。例えば、複数の直線の組み合わせでもよく、曲線でもよく、また、直線と曲線との組み合わせでもよい。この場合、反射面１２５ｙと半導体発光チップ１００の成長面の法線方向とがなす角度を算術平均傾斜角度Δθ１ｙで定義した場合に、角度Δθ１ｙが２０°以上且つ４０°以下の角度を含むように反射面１２５ｙを設定することができる。さらに、角度Δθ１ｙが０°以上且つ２０°未満となる反射面１２５ｙを実装基板１０１との接続部の近傍に形成しても、法線方向の光の偏光度は維持されやすい。

なお、本実施形態においても、図９及び図１０に示した任意の表面形状を有する透光性部材１２１を適用できる。

また、図１１に示した波長変換部材１２２を適用することができる。

また、図１２に示すように、四角形状のリフレクタ１２０の角部が曲面であってもよい。

また、図１３、図１８及び図１９に示すように、複数の半導体発光チップ１００を有する半導体発光装置にも適用することができる。

また、図１４及び図１５に示すように、半導体発光チップ１００をワイヤボンディング構造としてもよい。

また、図１６に示すように、リフレクタ１２０の平面形状が長方形であってもよい。

さらに、活性層１０６が偏光光を発する場合に、本実施形態による光の偏光度を維持する効果を得ることができる。従って、活性層１０６が、ｍ面若しくはａ面等の非極性面、又は−ｒ面、（１１−２２）面若しくは（２０−２−１）面等の半極性面を成長面とする場合にも、本実施形態による配光分布特性の改善効果と、光の偏光度の維持効果とを得ることができる。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る半導体発光装置について、図２１（ａ）、図２１（ｂ）及び図２１（ｃ）を参照しながら説明する。図２１において、図４に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明する。

図２１（ａ）は第４の実施形態に係る半導体発光装置の平面構成を示している。図２１（ｂ）はＹ−Ｙ’線における断面構成を示している。Ｙ−Ｙ’線における断面は、Ｌ９０平面に相当する。図２１（ｃ）はＺ−Ｚ’線における断面構成を示している。Ｚ−Ｚ’線における断面は、Ｌ４５平面に相当する。リフレクタ１２０に設けられた複数の反射面１２５は、平面視において四角形状に配置されている。四角形状の反射面１２５の一辺と半導体発光チップ１００からの光の偏光方向とがなす角度をθ２とした場合に、角度θ２は、０°以上且つ１０°以下とすることができる。

第４の実施形態の特徴は、Ｌ４５平面と交差する反射面１２５ｚの拡散反射率をＲｚ＿ｄとし、反射面１２５ｙの拡散反射率をＲｙ＿ｄとした場合に、拡散反射率Ｒｚ＿ｄ＞Ｒｙ＿ｄであることにある。

このような構成にすることにより、角度θ１ｚ＞θ１ｙであることに加えて、光の偏光度を低下させる原因であるＬ４５平面の光が法線方向に集光し難くなり、光の偏光度が維持される。

反射面１２５ｚを構成する材料としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）又は酸化チタン（ＴｉＯ_２）等を用いることができる。これらの材料からなる微粒子を反射面１２５ｚに固着することにより、反射面１２５ｚの拡散反射率を高めることができる。具体的には、ＺｎＯ、ＳｉＯ_２又はＴｉＯ_２等の微粒子を接着材又は樹脂材等に含有し、この領域に塗布すればよい。

また、反射面１２５ｚを構成する材料として、該反射面１２５ｙと同一の材料を用いてもよい。この場合、例えば、銀（Ａｇ）又はアルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。Ａｇ又はＡｌ等を用いる場合には、反射面１２５ｚの表面粗さＲａ＿ｚが反射面１２５ｙの表面粗さＲａ＿ｙよりも大きくなるようにする。具体的には、表面粗さＲａ＿ｚを１００ｎｍよりも大きくすることにより、反射面１２５ｚの拡散反射率を高めることができる。具体的な作製方法は、反射面１２５ｚの領域にのみサンドブラストによって凹凸面を形成することにより、反射面１２５ｚの拡散反射率を高めてもよい。また、反射面１２５ｙを鏡面状として、該反射面１２５ｙの直線反射率を高めることにより、Ｒｚ＿ｄ＞Ｒｙ＿ｄを実現することもできる。

本実施形態は、第１の実施形態又は第２の実施形態と組み合わせることができる。すなわち、反射面１２５ｙは、Ｌ９０平面における断面視において直線のみで形成される必要はない。例えば、複数の直線の組み合わせでもよく、曲線でもよく、また、直線と曲線との組み合わせでもよい。この場合、反射面１２５ｙと半導体発光チップ１００の成長面の法線方向とがなす角度を算術平均傾斜角度Δθ１ｙで定義した場合に、角度Δθ１ｙが２０°以上且つ４０°以下の角度を含むように反射面１２５ｙを設定することができる。さらに、角度Δθ１ｙが０°以上且つ２０°未満となる反射面１２５ｙを実装基板１０１との接続部の近傍に形成しても、法線方向の光の偏光度は維持されやすい。

なお、本実施形態においても、図９及び図１０に示した任意の表面形状を有する透光性部材１２１を用いることができる。

また、図１１に示した波長変換部材１２２を適用することができる。

また、図１２に示すように、四角形状のリフレクタ１２０の角部が曲面であってもよい。

また、図１３、図１８及び図１９に示すように、複数の半導体発光チップ１００を有する半導体発光装置にも適用できる。

また、図１４及び図１５に示すように、半導体発光チップ１００をワイヤボンディング構造としてもよい。

また、図１６に示すように、リフレクタ１２０の平面形状が長方形であってもよい。

さらに、活性層１０６が偏光光を発する場合に、本実施形態による光の偏光度を維持する効果を得ることができる。従って、活性層１０６が、ｍ面若しくはａ面等の非極性面、又は−ｒ面、（１１−２２）面若しくは（２０−２−１）面等の半極性面を成長面とする場合にも、本実施形態による配光分布特性の改善効果と、光の偏光度の維持効果とを得ることができる。

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る半導体発光装置について、図２２（ａ）、図２２（ｂ）及び図２２（ｃ）を参照しながら説明する。図２２において、図４に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明する。

図２２（ａ）は第５の実施形態に係る半導体発光装置の平面構成を示している。図２２（ｂ）はＹ−Ｙ’線における断面構成を示している。Ｙ−Ｙ’線における断面は、Ｌ９０平面に相当する。図２２（ｃ）はＺ−Ｚ’線における断面構成を示している。Ｚ−Ｚ’線における断面は、Ｌ４５平面に相当する。リフレクタ１２０に設けられた複数の反射面１２５は、平面視において四角形状に配置されている。四角形状の反射面１２５の一辺と半導体発光チップ１００からの光の偏光方向とがなす角度をθ２とした場合に、角度θ２は０°以上且つ１０°以下とすることができる。

第５実施形態の特徴は、Ｌ４５平面と交差する領域、すなわち反射面１２５の角部を含む領域に透光性部材１２１に代えて、拡散材料含有部材１２３が選択的に配置されていることにある。拡散材料含有部材１２３は、透光性部材１２１と比べて透過光を拡散しやすい材料である。すなわち、拡散材料含有部材１２３は、透光性部材１２１と比べて拡散透過光率が高い。具体的には、ＺｎＯ、ＳｉＯ_２又はＴｉＯ_２等の微粒子を含有する透光性樹脂材等を用いることができる。

このような構成にすることにより、角度θ１ｚ＞θ１ｙであることに加えて、光の偏光度を低下させる原因であるＬ４５平面の光が法線方向に集光し難くなり、光の偏光度が維持される。

本実施形態は、第１の実施形態又は第２の実施形態と組み合わせることができる。すなわち、反射面１２５ｙはＬ９０平面における断面視において直線のみで形成される必要はない。例えば、複数の直線の組み合わせでもよく、曲線でもよく、また、直線と曲線との組み合わせでもよい。この場合、反射面１２５ｙと半導体発光チップ１００の成長面の法線方向とがなす角度を算術平均傾斜角度Δθ１ｙで定義した場合に、角度Δθ１ｙが２０°以上且つ４０°以下の角度を含むように反射面１２５ｙを設定することができる。さらに、角度Δθ１ｙが０°以上且つ２０°未満となる反射面１２５ｙを実装基板１０１との接続部の近傍に形成しても、法線方向の光の偏光度は維持されやすい。

なお、本実施形態においても、図９及び図１０に示した任意の表面形状を有する透光性部材１２１を用いることができる。

また、図１１に示した波長変換部材１２２を用いることができる。

また、図１２に示すように、四角形状のリフレクタ１２０の角部が曲面であってもよい。

また、図１３、図１８及び図１９に示すように、複数の半導体発光チップ１００を有する半導体発光装置にも適用することができる。

また、図１４及び図１５に示すように、半導体発光チップ１００をワイヤボンディング構造としてもよい。

また、図１６に示すように、リフレクタ１２０の平面形状が長方形であってもよい。

さらに、活性層１０６が偏光光を発す場合に、本実施形態による光の偏光度を維持する効果を得ることができる。従って、活性層１０６が、ｍ面若しくはａ面等の非極性面、又は−ｒ面、（１１−２２）面若しくは（２０−２−１）面等の半極性面を成長面とする場合にも、本実施形態による配光分布特性の改善効果と、光の偏光度の維持効果とを得ることができる。

（第１実施例）
以下、第１実施例に係る半導体発光装置について図２３を参照しながら説明する。図２３における寸法の単位は、ミリメートル（ｍｍ）である。また、第１の実施形態で示した構成部材と同一の構成部材には、同一の符号を付している。これらの符号及び単位は、他の実施例でも同様である。

最初に、第１実施例に係る半導体発光装置を構成する、活性層の成長面がｍ面である半導体発光チップ１００の作製方法の概略を説明する。

まず、例えばＭＯＣＶＤ法により、ウエハ状態のｍ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板の上に、厚さが２μｍのｎ型ＧａＮからなるｎ型窒化物半導体層と、ＩｎＧａＮからなる量子井戸層とＧａＮからなる障壁層とから構成された３周期の量子井戸構造を有する活性層と、厚さが０．５μｍのｐ型ＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層とを形成した。

ｎ側電極としてＴｉ／Ａｌ層を形成し、ｐ側電極としてＡｇ層を形成した。その後、ｎ型ＧａＮ基板の裏面を研磨して１００μｍの厚さにまで薄くした。

続いて、レーザ光によって、発光構造が形成されたウエハのｃ軸方向［０００１］とａ軸方向［１１−２０］とのそれぞれの方向に、表面から数十μｍ程度の深さの溝を形成した。その後、ウエハに対してブレーキングを行って、一辺が４５０μｍのｍ面ＧａＮ系半導体からなる半導体発光チップ１００を得た。

続いて、半導体発光チップ１００を、ＡｌＮからなる実装基板１０１の上にフリップチップ実装した。ＡｌＮからなる実装基板１０１の厚さは約０．７ｍｍである。実装基板１０１の上には、厚さが約４μｍの銀（Ａｇ）からなる配線電極１０２が形成されている。

このようにして、活性層の成長面がｍ面である半導体発光装置を作製した。この状態では、リフレクタ１２０は設けられていない。動作電流１０ｍＡにおける発光波長を測定したところ、波長は４４５ｎｍであった。また、出射光の偏光方向はａ軸方向であり、法線方向であるｍ軸方向で測定した際の偏光度は、０．６８であった。リフレクタ１２０を設けない構成は、比較例１に相当する。

半導体発光チップとは別に、プレス成型によって、平面視において複数の反射面１２５が正方形状に配置されたアルミニウム製の正方形リフレクタＳ１を作製した。正方形リフレクタＳ１の各反射面１２５で反射する方位角χの範囲は４２．５°以上且つ７８．７°以下である。また、各反射面１２５と法線方向とがなす角度θ１は２８．６°である。作製した正方形リフレクタＳ１には、実装基板１０１の上面から高さが１００μｍの範囲で、且つ角度θ１が０°となる反射面１２５が形成されている。

図２４は、正方形リフレクタＳ１の反射面１２５の反射率を測定した結果を示している。反射率の測定には、日本分光（株）製のＵＶ−ＶＩＳを用い、波長が３５０ｎｍから８００ｎｍの範囲の光を測定した。測定において、直線反射率と拡散反射率とを測定し、直線反射率と拡散反射率との和を全体反射率とした。図２４から、作製したアルミニウム製リフレクタ１２０の反射面の全体反射率は７３％以上であり、直線反射の成分が９５％以上である。従って、直線反射性が高いリフレクタであることが分かる。

このように、実装基板とは別体に作製したアルミニウム製の正方形リフレクタＳ１を、半導体発光チップ１００が実装された実装基板１０１の上に貼り付けることにより、アルミニウム製の正方形リフレクタＳ１を備えた、第１実施例に係る半導体発光装置を作製した。半導体発光チップ１００からの光の偏光方向と平面視における正方形状の反射面１２５の一辺とがなす角度をθ２として、角度θ２が０°、６°、８°、１２°、１３°、１８°、２５°、３０°、４０°及び４５°となる、複数の半導体発光装置をそれぞれ作製した。

ここで、複数の反射面１２５が平面視において正方形に配置された場合は、平面視における対称性が高いため、角度θ２の値が４５°を超える場合には、９０°−θ２の特性と等しくなる。すなわち、角度θ２は、０°以上且つ４５°以下の範囲を調べればよいことになる。

図２５（ａ）及び図２５（ｂ）は、偏光光の偏光方向と反射面１２５の一辺とがなす角度θ２が０°に設定された正方形リフレクタＳ１を有する半導体発光装置における偏光度特性と配光分布特性とを表している。細実線はＬ０平面上、破線はＬ４５平面上、太実線はＬ９０平面上の特性をそれぞれ示す。図２５（ａ）に示すように、法線方向（χ＝０°）における光の偏光度は０．５３であり、後掲する［表１］に示す円形リフレクタの場合と比べて法線方向の光の偏光度が高く維持されている。図２５（ｂ）に示す配光分布特性から、配光角はＬ０平面において７３．０°であり、Ｌ９０平面において６９．１°である。ここで、配光角とは、半値全角であり、法線方向の光強度を１００とした場合に、光強度が５０となる角度範囲である。配光角は、指向角又は光の広がり角とも呼ばれる。

図２６（ａ）及び図２６（ｂ）は、角度θ２が４５°に設定された正方形リフレクタＳ１を有する半導体発光装置における偏光度特性と配光分布特性とを表している。細実線はＬ０平面上、破線はＬ４５平面上、太実線はＬ９０平面上の特性を示す。図２６（ａ）に示すように、法線方向（χ＝０°）における光の偏光度は０．０７であり、角度θ２が０°の場合と比べて極めて光の偏光度が低い。また、円形リフレクタの場合と比べても法線方向の光の偏光度が低い。図２６（ｂ）に示す配光分布特性から、配光角は、Ｌ０平面において７０．６°であり、Ｌ９０平面において７１．４°である。

図２７は、角度θ２と法線方向の光の偏光度との関係を表している。図中の破線は、リフレクタを設けない比較例１に相当する構成の、法線方向における光の偏光度である０．６８を表している。角度θ２が１０°を超えると、法線方向の光の偏光度は急激に低減する。

図２８は、角度θ２と法線方向の規格化偏光度との関係を表している。ここで、規格化偏光度は、角度θ２が０°の場合における法線方向の光の偏光度で規格化されている。図２８から、角度θ２は、０°以上且つ１０°以下とすることにより、規格化偏光度の低下を１０％以下に抑制できることが分かる。

（第２実施例）
以下、第２実施例に係る半導体発光装置について説明する。

第２実施例においては、半導体発光チップ１００における活性層の成長面が半極性の（２０−２−１）面である。基板には、ウエハ状態の（２０−２−１）面を主面とするｎ型ＧａＮ基板を用いた。半導体発光チップ１００の小片化工程において、レーザ光によって、［１０−１４］方向と［１−２１０］方向とに、表面から数十μｍ程度の深さの溝を形成した。その後、ウエハに対してブレーキングを行って、一辺が４５０μｍの半導体発光チップ１００に分割した。他の製法は、第１実施例と同様である。このようにして、活性層の成長面が半極性の（２０−２−１）面である半導体発光装置を作製した。この状態ではリフレクタを有していない。動作電流１０ｍＡにおける発光波長を測定したところ、波長は４４１ｎｍであった。また、偏光方向は、[１−２１０]方向であり、法線方向である[２０−２−１]方向で測定した際の光の偏光度は、０．６５であった。リフレクタ１２０を設けない状態は、比較例２に相当する。

第１実施例と同様に、正方形リフレクタＳ１を、あらかじめ半導体発光チップ１００が実装された実装基板１０１の上に貼り付けた。正方形リフレクタＳ１の反射面１２５で反射する方位角χの範囲は、４２．５°以上且つ７８．７°以下であり、反射面１２５と法線方向とがなす角度θ１は、２８．６°である。半導体発光チップ１００からの光の偏光方向と平面視における正方形状の反射面１２５の一辺とがなす角度をθ２として、角度θ２が０°、９°、１２°、１５°、１６°、２１°、３０°、４１°及び４５°となる、複数の半導体発光装置をそれぞれ作製した。

ここで、複数の反射面１２５が平面視において正方形状に配置されている場合は、平面視における対称性が高いため、角度θ２の値が４５°を超える場合には、角度θ２は０°以上且つ４５°以下の範囲を調べればよい。

図２９は、角度θ２と法線方向の光の偏光度との関係を表している。図中の破線は、リフレクタを設けない比較例２に相当する構成の、法線方向における光の偏光度である０．６５を表している。

図３０は、角度θ２と法線方向の規格化偏光度との関係を表している。ここで、規格化偏光度は、角度θ２が０°の場合における法線方向の光の偏光度で規格化されている。図２８と図３０とを比較すると、これらのグラフは、ほぼ同一形状であることが分かる。

図３０から、角度θ２は０°以上且つ１０°以下とすることにより、規格化偏光度の低下を３０％程度に抑制することができる。

（第３実施例）
以下、第３実施例に係る半導体発光装置について図３１を参照しながら説明する。図３１に示すように、活性層の成長面がｍ面である半導体発光チップ１００は、第１実施例と同様の方法で作製し、実装基板１０１の上に実装した。この状態で、動作電流１０ｍＡにおける発光波長を測定したところ、波長は４４５ｎｍであった。また、出射光の偏光方向はａ軸方向であり、法線方向であるｍ軸方向で測定した際の光の偏光度は、０．６８であった。このリフレクタ１２０を設けない状態は、比較例１に相当する。

第１実施例と同様に、プレス成型によって、平面視において複数の反射面１２５が長方形状に配置されたアルミニウム製の長方形リフレクタＳ２を作製した。長方形リフレクタＳ２の各反射面１２５で反射する方位角χの範囲は、長辺方向の反射面１２５ａにおいて４２．５°以上且つ７８．７°以下であり、短辺方向の反射面１２５ｂにおいて５７．１°以上且つ８４．８°以下である。また、反射面１２５ａ及び１２５ｂがそれぞれ法線方向となす角度θ１は２８．６°である。この長方形リフレクタＳ２を、あらかじめ半導体発光チップ１００が実装された実装基板１０１の上に貼り付けた。半導体発光チップ１００からの光の偏光方向と平面視における長方形状の反射面１２５の長辺とがなす角度をθ２として、角度θ２が０°、１０°、２８°、３０°、３４°、４５°、４９°、５２°、６０°、６８°、７９°、８４°及び９０°となる、複数の半導体発光装置をそれぞれ作製した。

図３２（ａ）及び図３２（ｂ）は、角度θ２が０°に設定された長方形リフレクタＳ２を有する半導体発光装置の偏光度特性と配光分布特性とを表している。細実線はＬ０平面上、破線はＬ４５平面上、太実線はＬ９０平面上の特性を示す。図３２（ａ）に示すように、法線方向（χ＝０°）における光の偏光度は０．５０で、円形リフレクタの場合と比べて法線方向の光の偏光度は高く維持されている。

図３３（ａ）及び図３３（ｂ）は、角度θ２が４５°に設定された長方形リフレクタＳ２を有する半導体発光装置の偏光度特性と配光分布特性とを表している。細実線はＬ０平面上、破線はＬ４５平面上、太実線はＬ９０平面上の特性を示す。図３３（ａ）に示すように、法線方向（χ＝０°）における光の偏光度は０．１６であり、角度θ２が０°の場合と比べて極めて偏光度が低い。また、円形リフレクタの場合と比べても法線方向の光の偏光度が低い。

図３４（ａ）及び図３４（ｂ）は、角度θ２が９０°に設定された長方形リフレクタＳ２を有する半導体発光装置の偏光度特性と配光分布特性とを表している。細実線はＬ０平面上、破線はＬ４５平面上、太実線はＬ９０平面上の特性を示す。図３４（ａ）に示すように、法線方向（χ＝０°）における光の偏光度は０．４４であり、円形リフレクタの場合と比べて法線方向の光の偏光度が高く維持されている。

図３５は、角度θ２と法線方向の光の偏光度との関係を表している。図中の破線は、リフレクタを設けない比較例１に相当する構成の、法線方向における光の偏光度である０．６８を表している。角度θ２が４５°の場合に、光の偏光度が最も小さくなる。第１実施例に係る正方形リフレクタＳ１と異なり、平面視において、長方形リフレクタＳ２は、正方形リフレクタＳ１よりも対称性が乏しい。このため、角度θ２が０°と９０°との場合で、光の偏光度が異なる。角度θ２が０°、すなわち半導体発光チップ１００からの光の偏光方向と反射面１２５の長辺方向とがなす角度が０°の場合の方が、角度θ２が９０°の場合よりも光の偏光度が高く維持される。

図３６は、角度θ２と法線方向の規格化偏光度との関係を表している。ここで、規格化偏光度は、角度θ２が０°の場合における法線方向の光の偏光度で規格化されている。図３６から、角度θ２は、０°以上且つ１０°以下とすることにより、規格化偏光度の低下をほぼ２０％以下にすることができる。また、角度θ２は８５°以上且つ９０°以下とすることにより、規格化偏光度の低下を２０％以下にすることができる。

（第４実施例）
以下、第４実施例に係る半導体発光装置について図３７を参照しながら説明する。図３７に示すように、活性層の成長面がｍ面である半導体発光チップ１００は、第１実施例と同様の方法で作製し、実装基板１０１の上に実装した。この状態で、動作電流１０ｍＡにおける発光波長を測定したところ、波長は４４５ｎｍであった。また、出射光の偏光方向はａ軸方向であり、法線方向であるｍ軸方向で測定した際の光の偏光度は、０．６８であった。リフレクタ１２０を設けない状態は、比較例１に相当する。

第１実施例と同様に、プレス成型によって、平面視において複数の反射面１２５が正方形状に配置されたアルミニウム製の正方形リフレクタＳ１を作製した。さらに、反射面１２５における角部の領域、すなわち反射面１２５ｚに、それぞれカーボンブラック塗料を塗布した。各反射面１２５ｚにおける反射率は５％以下であり、通常の反射面１２５ｙの反射率である７３％よりも十分に小さい。

このように作製された正方形リフレクタＳ１を、あらかじめ半導体発光チップ１００が実装された実装基板１０１の上に貼り付けた。この際、正方形リフレクタＳ１は、半導体発光チップ１００からの光の偏光方向と平面視における正方形状の反射面１２５の一辺とがなす角度をθ２として、角度θ２が０°となるように配置した。

図３８（ａ）及び図３８（ｂ）は、正方形リフレクタＳ１の角部に低反射領域を有する半導体発光装置における偏光度特性と配光分布特性とを表している。細実線はＬ０平面上、破線はＬ４５平面上、太実線はＬ９０平面上の特性を示す。図３８（ａ）に示すように、法線方向（χ＝０°）における光の偏光度は０．６６であり、比較例１とほぼ同一の値を得られている。また、第４実施例の偏光度は、第１実施例及び第２実施例における光の偏光度よりも高い。すなわち、Ｌ４５平面における光の偏光度が低く、且つ光強度が大きい光が法線方向に集光することを抑制することによって、法線方向の光の偏光度を高く維持できることが分かる。

（第５実施例）
以下、第５実施例に係る半導体発光装置について図３９を参照しながら説明する。図３９に示すように、活性層の成長面がｍ面である半導体発光チップ１００は、第１実施例と同様の方法で作製し、実装基板１０１の上に実装した。この状態で、動作電流１０ｍＡにおける発光波長を測定したところ、波長は４４５ｎｍであった。また、出射光の偏光方向はａ軸方向であり、法線方向であるｍ軸方向で測定した際の光の偏光度は、０．６８であった。リフレクタ１２０を設けない状態は、比較例１に相当する。

第１実施例と同様に、プレス成型によって、平面視において複数の反射面１２５が正方形に配置されたアルミニウム製の正方形リフレクタＳ１を作製した。さらに、反射面１２５における角部の領域、すなわち反射面１２５ｚに、それぞれ酸化シリコンを含有する白色樹脂を塗布した。白色樹脂を塗布した反射面１２５ｚの拡散反射率は約９０％であり、直線反射率は約３％である。このように、白色樹脂を塗布した反射面１２５ｚの拡散反射率は十分に高い。

このように作製された正方形リフレクタＳ１を、あらかじめ半導体発光チップ１００が実装された実装基板１０１の上に貼り付けた。この際、正方形リフレクタＳ１は、半導体発光チップ１００からの光の偏光方向と平面視における正方形状の反射面１２５の一辺とがなす角度をθ２として、角度θ２が０°となるように配置した。

図４０（ａ）及び図４０（ｂ）は、正方形リフレクタＳ１の角部に拡散反射率が高い領域を有する半導体発光装置における偏光度特性と配光分布特性とを表している。細実線はＬ０平面上、破線はＬ４５平面上、太実線はＬ９０平面上の特性を示す。図４０（ａ）に示すように、法線方向（χ＝０°）における光の偏光度は０．５５であった。この値は、図２５（ａ）に示した第１実施例の法線方向における偏光度０．５３よりも大きい。

また、図４０（ｂ）と第１実施例の図２５（ｂ）とを比較すると、図４０（ｂ）においては、Ｌ４５平面の法線方向における光強度が落ち込んでいることが分かる。これは、白色樹脂を塗布した反射面１２５ｚで反射光が拡散反射して、Ｌ４５平面の法線方向に集光する光が低下したためである。すなわち、Ｌ４５平面における光の偏光度の低い光が法線方向に集光することを抑制された結果、第１実施例と比べて、法線方向の光の偏光度が高い値となっている。

（比較例１）
以下、比較例１に係る半導体発光装置について図４１（ａ）及び図４１（ｂ）を参照しながら説明する。

図４１（ａ）及び図４１（ｂ）に示すように、比較例１に係る半導体発光装置は、活性層の成長面がｍ面である半導体発光チップ１００を有し、リフレクタ１２０を設けない構成を有する。

第１実施例と同様の方法で作製した半導体発光チップ１００は、実装基板１０１の上に実装した。この状態で、動作電流１０ｍＡにおける発光波長を測定したところ、波長は４４５ｎｍであった。また、法線方向の光の偏光度は、０．６８であった。

図４２（ａ）及び図４２（ｂ）は、比較例１に係る半導体発光装置における偏光度特性と配光分布特性とを表している。細実線はＬ０平面上、破線はＬ４５平面上、太実線はＬ９０平面上の特性を示す。

まず、図４２（ａ）に示す偏光度特性において、Ｌ９０平面の特性は、方位角χが−８０°から＋８０°の範囲においても、高い偏光度を維持する。Ｌ０平面の特性は、方位角χが０°において偏光度が最大となり、方位角χが高角度側では緩やかに偏光度が低下する。Ｌ４５平面の特性は、方位角χが０°において光の偏光度が最大となる点はＬ０平面の特性と類似しているが、方位角χが高角度側での偏光度の低下が顕著である。すなわち、方位角χが４０°以上の範囲の光の偏光度は、方位角χが０°の偏光度の２分の１以下に減少する。さらに、方位角χが５０°以上の範囲の光の偏光度は、方位角χが０°の偏光度の３分の１以下に減少する。このように、偏光光を発する半導体発光チップからの光放射は、Ｌ０平面、Ｌ４５平面及びＬ９０平面において、非対称な偏光度特性を示す。

一方、図４２（ｂ）に示す配光分布特性において、Ｌ４５平面及びＬ９０平面の特性は類似した特性を示し、方位角χが±６０°付近に光強度のピークを有する特徴的な配光分布特性を示す。方位角χが１０°から８０°の範囲の光強度は、χ＝０°、すなわち法線方向の光強度よりも大きい光強度を示す。Ｌ０平面の配光分布特性は、方位角χが−３０°から＋３０°の範囲で光強度が大きく、高角度側では単調に光強度が低下する。このように、偏光光を発する半導体発光チップからの光放射は、Ｌ０平面と、Ｌ４５平面及びＬ９０平面とで、非対称な配光分布特性を示す。

（比較例２）
以下、比較例２に係る半導体発光装置について説明する。

比較例２に係る半導体発光装置は、活性層の成長面に半極性の（２０−２−１）面を有し、且つリフレクタを設けない半導体発光装置である。

活性層が（２０−２−１）面である半導体発光チップ１００は、第２実施例と同様の方法で作製し、実装基板１０１の上に実装した。これにより、図４１（ａ）及び図４１（ｂ）に示す半導体発光装置と同様の構成を持つ半導体発光装置を得る。この状態で、動作電流１０ｍＡにおける発光波長を測定したところ、波長は４４１ｎｍであった。また、法線方向の光の偏光度は、０．６８であった。

図４３（ａ）及び図４３（ｂ）は、比較例２に係る半導体発光装置における偏光度特性と配光分布特性とを表している。細実線はＬ０平面上、破線はＬ４５平面上、太実線はＬ９０平面上の特性を示す。

まず、図４３（ａ）に示す偏光度特性において、Ｌ９０平面の特性は、方位角χが−８０°から＋８０°の範囲においても、高い偏光度を維持する。Ｌ０平面の特性は、方位角χが０°において光の偏光度が最大となり、方位角χが高角度側では緩やかに偏光度が低下する。Ｌ４５平面の特性は、方位角χが０°において光の偏光度が最大となる点はＬ０平面の特性に類似しているが、χが高角度側での偏光度の低下が顕著である。すなわち、方位角χが４０°以上の範囲の光の偏光度は、方位角χが０°の偏光度のほぼ２分の１以下に減少する。さらに、方位角χが６０°以上の範囲の光の偏光度は、方位角χが０°の偏光度の３分の１以下に減少する。このように、偏光光を発する半導体発光チップからの光放射は、Ｌ０平面、Ｌ４５平面及びＬ９０平面は、それぞれ非対称な偏光度特性を示す。

一方、図４３（ｂ）に示す配光分布特性において、Ｌ４５平面及びＬ９０平面の特性は類似した特性を示し、方位角χが±６０°付近に光強度のピークを有する特徴的な配光分布特性を示す。方位角χが１０°から８０°の範囲の光強度は、χ＝０°、すなわち法線方向の光強度よりも大きい光強度を示す。これに対し、Ｌ０平面の特性は、方位角χが±４０°付近に光強度のピークを有する特徴的な配光分布を示す。このように、偏光光を発する半導体発光チップからの光放射は、Ｌ０平面と、Ｌ４５平面及びＬ９０平面とで、非対称な配光分布特性を示す。

（比較例３）
以下、比較例３に係る半導体発光装置について図４４（ａ）、図４４（ｂ）、図４４（ｃ）及び図４４（ｄ）を参照しながら説明する。比較例３は、それぞれ円形リフレクタＣ１〜Ｃ４を有する半導体発光装置である。

図４４（ａ）〜図４４（ｄ）に示す、活性層の成長面がｍ面である半導体発光チップ１００は、第１実施例と同様の方法で作製し、実装基板１０１の上に実装した。この状態で、動作電流１０ｍＡにおける発光波長を測定したところ、波長は４４５ｎｍであった。また、法線方向の光の偏光度は、０．６８であった。

第１実施例と同様に、プレス成型によって、平面視において反射面１２５が円形であるアルミニウム製の４種類の円形リフレクタＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４を作製した。作製した各円形リフレクタＣ１〜Ｃ４には、実装基板１０１の上面から高さが１００μｍで、且つ角度θ１が０°となる反射面１２５が形成されている。

このように、実装基板１０１とは別体に作製したアルミニウム製の円形リフレクタＣ１〜Ｃ４を、半導体発光チップ１００が実装された実装基板１０１の上にそれぞれ固着することにより、４種類のアルミニウム製の円形リフレクタを有する半導体発光装置を作製した。

［表１］は、各円形リフレクタＣ１〜Ｃ４に対して、反射面１２５で反射する方位角χの範囲、反射面１２５と法線方向がなす角度θ１、法線方向の規格化偏光度、及び法線方向の規格化光強度を表している。また、［表１］には、リフレクタ１２０を設けない構成を持つ比較例１の特性をも表している。ここで、反射面１２５で反射する方位角χの範囲、及び反射面１２５と法線方向とがなす角度θ１は、リフレクタ１２０の設計値である。また、法線方向の規格化偏光度、及び法線方向の規格化光強度は、実際に作製した半導体発光装置の測定値であり、リフレクタ１２５を設けない比較例１の特性を１として規格化した値である。

作製したいずれの円形リフレクタＣ１〜Ｃ４においても、法線方向の規格化偏光度は７０％を下回った。このように、円形リフレクタＣ１〜Ｃ４は、Ｌ４５平面における光の偏光度が低く、且つ光強度が大きい光が法線方向に集光しやすいため、法線方向の光の偏光度が低下しやすい。

なお、上述した各実施形態及び各変形例は、他のいずれかの実施形態又はその変形例の構成と適宜組み合わせることができる。また、上述した各実施形態及び各変形例では、リフレクタの平面形状に、特定の形状を例示したが、その形状に限られない。例えば、リフレクタの平面形状は、他の多角形又は他の多角形以外の形状であってもよい。また、反射面自体の平面形状も、各実施形態及び各変形例で例示した形状に限らず、他の多角形又は他の多角形以外の形状であってもよい。

本発明に係る半導体発光装置は、例えば、照明機器、自動車用前照灯又はスポットライト等に利用することができる。

１００ 半導体発光チップ
１０１ 実装基板
１０２ 配線電極
１０３ バンプ
１０４ 基板
１０５ ｎ型窒化物半導体層
１０６ 活性層
１０７ ｐ型窒化物半導体層
１０８ ｐ側電極
１０９ ｎ側電極
１１０ ワイヤ
１１２ 凹部
１２０ リフレクタ
１２１ 透光性部材
１２２ 波長変換部材
１２３ 拡散材料含有部材
１２４ 光取り出し面
１２５ 反射面
１２５ｘ Ｌ０平面と交差する反射面
１２５ｙ Ｌ９０平面と交差する反射面
１２５ｚ Ｌ４５平面と交差する反射面
１２５ａ 長辺方向の反射面
１２５ｂ 短辺方向の反射面

Claims (11)

1. 成長面が非極性面又は半極性面であり、且つ偏光光を発する半導体発光チップと、
   前記偏光光を反射する反射面を有する反射部材とを備え、
   前記半導体発光チップの成長面の法線を含み、前記偏光光の偏光方向に対して９０°の角度をなす平面をＬ９０平面とし、前記法線を含み、前記偏光方向に対して４５°の角度をなす平面をＬ４５平面とした場合に、
   前記反射面は、前記Ｌ９０平面上の光のうち少なくとも一部を前記成長面の法線方向に反射し、且つ前記反射面が前記Ｌ９０平面上で前記成長面の法線方向に反射する光の光量は、前記反射面が前記Ｌ４５平面上で前記成長面の法線方向に反射する光の光量よりも大きく、
   前記反射部材は複数の反射面を有し、該複数の反射面は、平面視において正方形状に配置されており、
   前記偏光光の偏光方向と前記複数の反射面が形成する形状の一辺とがなす角度をθ２とした場合に、
   角度θ２は、０°以上且つ１０°以下、又は８０°以上且つ９０°以下である、半導体発光装置。
2. 成長面が非極性面又は半極性面であり、且つ偏光光を発する半導体発光チップと、
   前記偏光光を反射する反射面を有する反射部材とを備え、
   前記半導体発光チップの成長面の法線を含み、前記偏光光の偏光方向に対して９０°の角度をなす平面をＬ９０平面とし、前記法線を含み、前記偏光方向に対して４５°の角度をなす平面をＬ４５平面とした場合に、
   前記反射面は、前記Ｌ９０平面上の光のうち少なくとも一部を前記成長面の法線方向に反射し、且つ前記反射面が前記Ｌ９０平面上で前記成長面の法線方向に反射する光の光量は、前記反射面が前記Ｌ４５平面上で前記成長面の法線方向に反射する光の光量よりも大きく、
   前記反射部材は複数の反射面を有し、該複数の反射面は、平面視において長方形状に配置されており、
   前記偏光光の偏光方向と前記複数の反射面が形成する形状の長辺とがなす角度をθ２とした場合に、
   角度θ２は、０°以上且つ１０°以下、又は８５°以上且つ９０°以下である、半導体発光装置。
3. 前記Ｌ９０平面における断面視において、前記反射面と前記半導体発光チップの成長面の法線方向とがなす角度を算術平均傾斜角度Δθ１ｙで定義し、
   前記Ｌ４５平面における断面視において、前記反射面と前記半導体発光チップの成長面の法線方向とがなす角度を算術平均傾斜角度Δθ１ｚで定義した場合に、
   算術平均傾斜角度Δθ１ｚは、算術平均傾斜角度Δθ１ｙよりも大きい、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
4. 前記算術平均傾斜角度θ１ｙは、２０°以上且つ４０°以下である、請求項３に記載の半導体発光装置。
5. 前記算術平均傾斜角度θ１ｙは、２５°以上且つ４０°以下である、請求項３に記載の半導体発光装置。
6. 前記複数の反射面が形成する形状の角部には、曲面が設けられており、
   前記曲面の曲率Ｒは、前記半導体発光チップの１辺の長さよりも小さい、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
7. 前記半導体発光チップは、少なくとも２つの半導体発光チップであり、
   少なくとも２つの前記半導体発光チップは、互いの光の偏光方向を揃えて配置されている、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
8. 前記半導体発光チップは、少なくとも４つの半導体発光チップであり、
   少なくとも４つの前記半導体発光チップは、互いの光の偏光方向を揃えて行列状に配置されており、
   少なくとも４つの前記半導体発光チップのうち、前記偏光方向に対して垂直な方向に配置された半導体発光チップ同士の間隔をＤ１とし、前記偏光方向に対して平行な方向に配置された半導体発光チップ同士の間隔をＤ２とした場合に、
   前記間隔Ｄ２は、前記間隔Ｄ１よりも小さい、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
9. 前記半導体発光チップを覆う波長変換部材をさらに備えている、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
10. 前記反射面は、直線反射率が拡散反射率よりも高い、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
11. 前記反射面の表面の凹凸の高さは、１００ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の半導体発光装置。

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