JP2016119397A - 半導体発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の発光素子を有し、コンパクトかつ高輝度の半導体発光装置を提供する。【解決手段】搭載基板１１と、搭載基板上１１に並置され、その各々が第１の導電型を有する第１の半導体層２３、活性層２２及び第１の半導体層２３とは反対の導電型の第２の導電型を有する第２の半導体層２１が搭載基板１１上に順次積層された半導体構造層を有する複数の半導体発光素子と、を有し、複数の半導体発光素子の各々は、半導体構造層の互いに対向する端面ＥＳ１、ＥＳ２によって構成された共振器を有し、複数の半導体発光素子の各々は、第１の半導体層の表面から活性層に向けて窪んだ凹部２１Ａを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、半導体発光素子を複数個用いた半導体発光装置に関する。
半導体発光素子は、通常、成長用基板上に、ｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層からなる半導体構造層を成長し、それぞれｎ型半導体層及びｐ型半導体層に電圧を印加するｎ電極及びｐ電極を形成して作製される。さらに、放熱性能の向上を図る半導体発光素子として、半導体構造層を成長用基板とは別の支持基板に接合した後、成長用基板を除去した半導体発光素子が知られている。また、複数の半導体発光素子を実装基板上に固定し、さらに波長変換用の蛍光体層を形成した後、樹脂などで封止することによって、半導体発光装置が作製される。特許文献１には、パッケージ構造体に複数のチップを有し、チップの一部が並列に接続された半導体発光装置が開示されている。
特開2013-065726号公報
自動車用ヘッドライトや投光器のような大光量照明の光源として、半導体発光素子が用いられることが増えてきている。このような半導体発光素子の多くは、複数の発光素子を配列させた構造をとっている。
さらに、近年、自動車用ヘッドライトにおいて、前方の状況、すなわち対向車や前走車などの有無及びその位置に応じて配光形状をリアルタイムで制御する技術が注目されている。この技術によって、例えば走行用の配光形状すなわちハイビームでの走行中に対向車を検知した際には、ヘッドライトに照射される領域のうち、当該対向車の領域のみをリアルタイムで遮光することが可能となる。従って、ドライバに対して常にハイビームに近い視界を与えることができ、その一方で対向車に眩惑光（グレア）を与えることが防止される。このような配光可変型のヘッドライトシステムは、例えば、複数の半導体発光素子をアレイ状に配置した半導体発光装置を作製し、当該半導体発光素子の各々への導通及び非導通をリアルタイムで制御することによって実現することができる。
しかし、一般に、複数の発光素子が並置された発光装置を作製する場合、その発光素子の個数分だけ装置のサイズが大きくなる。また、装置のサイズを考慮して素子のサイズを小さくした場合、素子毎の発光輝度が小さくなり、所望の光量を得られない場合がある。これらは、特に上記のような自動車用ヘッドライトの配光パターンを高精細化する際には大きなネックとなる。
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、複数の発光素子を有し、コンパクトかつ高輝度の半導体発光装置を提供することを目的としている。
本発明による半導体発光装置は、搭載基板と、搭載基板上に並置され、その各々が第１の導電型を有する第１の半導体層、活性層及び第１の半導体層とは反対の導電型の第２の導電型を有する第２の半導体層が搭載基板上に順次積層された半導体構造層を有する複数の半導体発光素子と、を有し、複数の半導体発光素子の各々は、半導体構造層の互いに対向する端面によって構成された共振器を有し、複数の半導体発光素子の各々は、第２の半導体層の表面から活性層に向けて窪んだ凹部を有することを特徴としている。
実施例１の半導体発光装置を模式的に示す斜視図である。 （ａ）は、実施例１の半導体発光装置における発光素子の構造を示す斜視図であり、（ｂ）はその上面図である。 （ａ）及び（ｂ）は実施例１に係る半導体発光装置の断面図であり、（ｃ）は素子からの取出された光を模式的に示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は実施例１に係る半導体発光装置の配線構造を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施例１に係る半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。 実施例１の変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、実施例１に係る半導体発光装置における発光素子の他の構造例を示す上面図である。
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。
図１は、実施例１の半導体発光装置（以下、単に装置と称する場合がある）１０の上面を模式的に示す図である。半導体発光装置１０は、搭載基板１１上に複数の半導体発光素子２０（以下、単に素子と称する場合がある）がマトリクス状（アレイ状）に並置された構造を有している。本実施例においては、搭載基板１１に垂直な方向から見たとき、半導体発光素子２０の各々が矩形形状を有する場合について説明する。また、発光素子２０が３行３列でマトリクス状に配列されている場合について説明する。
基板１１上には、素子２０の各々に電圧を印可する給電端子として、ｎ側パッドＮＰ及びｐ側パッドＰＰが形成されている。ｐ側パッドＰＰは、ｐ側配線（第１の配線）ＰＷを介して素子２０の各々に接続され、ｎ側パッドＮＰは、ｎ側配線（第２の配線）ＮＷを介して素子２０の各々に接続されている。
図２（ａ）は、半導体発光素子２０の構造を示す斜視図である。半導体発光素子２０は、ｎ型半導体層（第２の半導体層、第１の半導体層とは反対の導電型を有する半導体層）２１、活性層２２及びｐ型半導体層（第１の半導体層）２３を含む半導体構造層ＳＬを有している。ｎ型半導体層２１、活性層２２及びｐ型半導体層２３は、例えばＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成を有している。半導体構造層ＳＬは、ｐ型半導体層２３、活性層２２及びｎ型半導体層２１がこの順で搭載基板１１上に順次積層された構造を有している。なお、本実施例においては、半導体構造層ＳＬに垂直な方向から見たとき、半導体構造層ＳＬが矩形形状を有する場合について説明する。
半導体構造層ＳＬは、その互いに対向する端面ＥＳ（第１の端面ＥＳ１及び第２の端面ＥＳ２）によって共振器を構成している。以下においては、互いに対向する端面ＥＳを端面対と称する場合がある。本実施例においては、半導体構造層ＳＬは、ファブリペロー（ＦＰ）型の共振器構造を有する場合について説明する。活性層２２から放出された光は、第１の端面ＥＳ１及び第２の端面ＥＳ２によって反射を繰り返し、共振方向ＲＤに沿って共振し、増幅される。
半導体構造層ＳＬは、ｎ型半導体層２１の表面から活性層２２に向かって窪んだ凹部２１Ａを有している。凹部２１Ａは、活性層２２に達しない深さを有する底部を備えている。凹部２１Ａは、半導体発光素子２０の光取出し部として機能する。すなわち、半導体発光素子２０は、凹部２１Ａから半導体構造層ＳＬに垂直な方向に光を放出する。また、凹部２１Ａは、半導体構造層ＳＬの上面又は下面に平行な底面を有する。
半導体構造層ＳＬのｐ型半導体層２３の表面には、半導体構造層ＳＬの共振方向ＲＤに沿って、第１の溝２３Ａ１及び第２の溝２３Ａ２からなる一対の溝１３Ａが形成されている。半導体構造層ＳＬは、この溝対２３Ａによって形成されたリッジ部２３Ｂを有している。半導体構造層ＳＬの共振器構造の幅は、リッジ部２３Ｂのリッジ幅ＲＷによって画定される。なお、凹部２１Ａ及び溝対２３Ａは、それぞれｎ型半導体層２１及びｐ型半導体層２３に反応性イオンエッチングなどのドライエッチングを行うことによって形成することができる。
図２（ｂ）は、半導体発光素子２０の半導体構造層ＳＬの上面図である。半導体発光素子２０の各々は、上記したように、半導体構造層ＳＬのｎ型半導体層２１上に、光取出し部として凹部２１Ａが形成されている。本実施例においては、凹部２１Ａは、第１及び第２の端面ＥＳ１及びＥＳ２間の距離よりも小さい長さを有し、リッジ幅ＲＷよりも小さい幅を有している。
図３（ａ）及び（ｂ）は、半導体発光素子２０の構造を示す断面図である。図３（ａ）は、図２（ｂ）におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図に対応し、半導体発光素子２０の共振方向ＲＤに沿った断面を示している。半導体構造層ＳＬの端面対ＥＳにおける第１の端面ＥＳ１及び第２の端面ＥＳ２には、それぞれ第１の反射ミラーＭＬ１及び第２の反射ミラーＭＬ２が設けられている。第１及び第２の反射ミラーＭＬ１及びＭＬ２は互いに対向する一対の反射ミラーＭＬを構成している。半導体発光素子２０は、半導体構造層ＳＬの端面対ＥＳと端面対ＥＳに設けられた反射ミラー対ＭＬとによって構成された共振器を有している。
ｎ型半導体層２１上及びｐ型半導体層２３上には、それぞれｎ電極（第２の電極）ＮＥ及びｐ電極（第１の電極）ＰＥが形成されている。本実施例においては、ｎ電極ＮＥはｎ型半導体層２１上において凹部２１Ａを囲むように形成されている。また、ｐ電極ＰＥは、ｐ型半導体層２３上において共振方向ＲＤの全域に亘って形成されている。ｐ電極ＰＥは、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｐｄやこれらの合金などの反射金属を用いて形成されていることが望ましい。また、オーミックコンタクト材料として、ＩＴＯやＩＺＯなど、Ｉｎを含む透明導電性酸化物を用いてもよい。なお、図２（ａ）及び（ｂ）においては、説明上、反射ミラー対ＭＬ、ｎ電極ＮＥ及びｐ電極ＰＥの図示を省略してある。
半導体発光素子２０の各々は、基板１１上に並置されている。より具体的には、基板１１上には、絶縁層１２が形成されている。絶縁層１２上には、ｐ側配線ＰＥが形成されたｐ側配線層１３が形成されている。ｐ側配線層１３上には、素子２０を基板１１上に接合する接合部ＢＰが形成された接合層１４が形成されている。ｐ側配線ＰＷは、接合部ＢＰを介して、素子２０の各々のｐ電極ＰＥ（ｐ型半導体層２３）に接続されている。素子２０は、基板１１上に、ｐ型半導体層２３、活性層２２及びｎ型半導体層２１がこの順で順次積層された構造を有している。
なお、ｐ側配線層１３におけるｐ側配線ＰＷの形成領域を除く領域、及び接合層１４における接合部ＢＰの形成領域を除く領域には、絶縁部ＩＰが形成されている。また、隣接する素子２０間における接合層１４の絶縁部ＩＰ上には、ｎ側配線ＮＷが形成されている。
図３（ｂ）は、図２（ｂ）におけるＷ−Ｗ線に沿った断面図である。本実施例においては、図３（ｂ）は、半導体構造層ＳＬの面内方向において共振方向ＲＤに垂直な方向における半導体発光素子２０の断面図である。本実施例においては、ｐ電極ＰＥは、ｐ型半導体層２３のリッジ部２３Ｂ上、すなわち第１及び第２の溝２３Ａ１及び２３Ａ２間に形成されている。すなわち、ｐ電極ＰＥはリッジ幅ＲＷと同程度の幅を有している。また、図３（ｂ）に示すように、半導体構造層ＳＬの共振方向ＲＤに平行な側面には、絶縁膜ＩＦが形成されている。また、絶縁膜ＩＦ上には、ｎ側配線ＮＷが形成されている。ｎ側敗戦ＮＷは、半導体構造層ＳＬ（素子２０）の側面を介して、ｎ側パッドＮＰからｎ電極ＮＥに配線されている。なお、第１及び第２の溝２３Ａ１及び２３Ａ２の内壁面上には絶縁膜ＩＦが形成されている。
搭載基板１１は、例えばＳｉ、ＡｌＮ、Ｍｏ、Ｗ、ＣｕＷなどの放熱性の高い材料からなる。絶縁層１２、絶縁部ＩＰ及び絶縁膜ＩＦは、例えばＳｉＯ2及びＳｉ3Ｎ4などの絶縁材料からなる。ｎ側配線ＮＷ及びｐ側配線ＰＷは、例えばＴｉ、Ａｕなどの金属材料からなる。接合部ＢＰ及びｐ電極ＰＥは、その互いに接することとなる表面の材料が、Ａｕ及びＳｎ、Ａｕ及びＩｎ、Ｐｄ及びＩｎ、Ｃｕ及びＳｎ、Ａｇ及びＳｎ、Ａｇ及びＩｎ並びにＮｉ及びＳｎなど、互いに融着して接合される材料の組み合わせか、又はＡｕなどの互いに拡散して接合される材料を用いて形成される。また、反射ミラーＭＬは、例えばＴａＯ2及びＳｉＯ2等を用いた光学多層膜からなる。
図３（ｃ）は、半導体発光素子２０において凹部２１Ａから光が取出される仕組みを模式的に示す図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）と同様の断面図であるが、一部のハッチング、構成要素及び参照符号を省略してある。図３（ｃ）に示すように、活性層２２から放出された光は、定常状態においては、共振方向ＲＤに沿って、半導体構造層ＳＬの両端面、すなわち反射ミラーＭＬ１及びＭＬ２間で共振（レーザ発振）している。共振状態における半導体構造層ＳＬ内の光フィールドは、活性層２２の近傍において高い強度を有し、活性層２２から離れると減衰する。すなわち、発振状態においては活性層２２の近傍に光が集中する。
本実施例においては、ｎ型半導体層２１の表面には、活性層２２に向けて窪んだ凹部２１Ａが形成されている。凹部２１Ａは、共振器構造の活性層２２に向けて、ｎ型半導体層２１内に至るように形成されている。凹部２１Ａは、その底部がｎ型半導体層２１内に（活性層２２に達しない深さで）形成されている。この凹部２１Ａの活性層２２までの形成深さを適切に設定することによって、活性層２２の近傍の光フィールドの裾野の部分の光が取出される。これは、凹部２１Ａの底面が活性層２２に近づくにつれて、光電場のエバネッセント場がこの凹部底面に染み出るようになることに起因する。従って、凹部２１Ａの底部から、散乱光ＳＬＴとして光を外部に取出すことができる。
具体的には、ドライエッチング等によって、凹部２１Ａの底面は、厳密には理想的な平坦ではなく粗面として形成されている。この凹部２１Ａの底面は、光フィールドに屈折率変化をもたらす。従って、凹部２１Ａの底面にて全反射する導波光の一部が、凹部２１Ａの底面の表面粗さに応じて散乱する。この散乱した光ＳＬＴは凹部２１Ａの底面から外部に取出される。このようにして、凹部２１Ａによって、散乱光ＳＬＴとして、半導体構造層ＳＬに垂直な方向に光を取出すことが可能となる。
なお、一般的な半導体レーザの場合、共振器端面の一方の反射率をわずかに小さくし、その端面から共振して増幅された光を取り出す。その場合、その駆動電流を大きくするにつれて光出射端面が損傷することが知られている。このいわゆる光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Damage）により、半導体レーザの光取出し効率には限界がある。しかし、本実施例においては、端面ＥＳ１及びＥＳ２の両方をほぼ完全な反射面として（反射率を１００％に近くなるように）構成し、共振器端面からは光を取り出さない。従って、ＣＯＤによる端面破壊を考慮する必要がない。従って、安定して所望の光量を得ることができる。
また、取出される散乱光ＳＬＴは、一定のコヒーレンス性を有している（残存している）。従って、指向性に優れた光が取出されるため、凹部２１Ａから取り出された光が他の素子領域に向かって進むことが抑制される。従って、他の素子領域に光が伝播すること、すなわち光のクロストークが抑制される。また、共振器端面から光を取り出さないことによって、素子側面（例えば端面対ＥＳ）隣接する素子２０への光のクロストークが大幅に抑制される。
また、一般的な半導体レーザの場合、光を取り出す方向は共振方向と同じ方向であるが、本実施例においては共振方向ＲＤに垂直な方向、すなわち半導体構造層ＳＬに垂直な方向に光を取り出す。従って、面発光が可能となり、その発光形状を素子自体で自由に設計することが可能となる。また、凹部２１Ａから取出される散乱光ＳＬＴは、高い強度を有しているため、高輝度の光源として使用することが可能となる。従って、並置された複数の素子２０の各々は、そのサイズを小さくしても所望の輝度を得ることが可能となり、装置１０のサイズを大幅に小さくすることが可能となる。また、装置サイズを犠牲にすることなく並置する素子２０の個数を増加すること、すなわち配光パターンの高精細化が可能となる。
また、一般的な半導体レーザにおいては、所定の閾値以上の駆動電流を印加しなければレーザ発振させることができないため、レーザ光を取出すには一定の閾値電流以上の電流を印加する必要がある。しかし、素子２０のサイズは非常に小さくすることが可能となるため、その閾値電圧は小さいものとなる。従って、例えば同程度の光量を得るための素子２０と他の構造の素子（例えば発光ダイオード）との駆動電圧を比べると、素子２０の方が小さい駆動電流で済む場合がある。従って、駆動電流の低下、すなわち省電力化を図ることが可能となる。
また、本実施例においては、光取出し部が半導体構造層ＳＬの主面上に形成されているため、ヒートシンクを半導体構造層ＳＬの主面に近い基板１１上の領域に形成するなど、放熱が容易となる。従って、高い放熱性を実現することが可能となる。
なお、発光ダイオード（ＬＥＤ）や表面発光型の半導体レーザを用いることで、素子をアレイ化することが可能である。しかし、ＬＥＤや表面発光型の半導体レーザの場合、高輝度光源に求められる出力を得られない場合が多い。また、本願の発明者らは、高い出力を得ることが可能な端面発光型の半導体レーザをアレイ化することを検討したが、光ファイバなどの導光部材など、光学系が複雑になる場合が多かった。従って、装置の小型化を考慮した場合、端面発光型の半導体レーザを単純に用いるだけではコンパクトなアレイ光源を作製することが難しい。本発明による発光装置１０によれば、端面発光型のレーザにおいて端面でない部分から光を取り出すことが可能である。従って、小型化とアレイ化された素子の高輝度化との両立が可能である。
なお、本実施例においては、半導体構造層の端面に反射ミラーＭＬ１及びＭＬ２が設けられている場合について説明したが、反射ミラー対ＭＬは必ずしも端面対ＥＳに設けられる必要は無い。
次に、図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて、装置１０の配線構成の一例について説明する。図４（ａ）は、ｎ側配線ＮＷの構成を模式的に示す上面図である。図の明確さのため、ｎ電極ＮＥ及びｎ側配線ＮＷの形成領域にハッチングを施してある。ｎ側配線ＮＷの各々は、マトリクス状に並置された素子２０のうち、同一行の素子２０の各々に接続されている。ｎ側配線ＮＷは、複数のｎ電極ＮＥの各々に接続された共通配線として機能する。図４（ｂ）は、ｐ側配線ＰＷの構成を模式的に示す上面図である。ｐ側配線ＰＷは、素子２０の各々に設けられ、素子２０と基板１１の間において素子２０のｐ電極ＰＥに接続されている。ｐ側配線ＰＷは、素子２０の各々におけるｐ型半導体層２３の各々に接続された個別配線として機能する。
半導体発光装置１０においては、素子２０の各々が互いに独立して発光する。より具体的には、ｎ側パッドＮＰ及びｐ側パッドＰＰの各々への電源の接続及び非接続を切替えることによって、素子２０の発光及び非発光は、互いに無関係に切替る。
次に、図５（ａ）〜（ｃ）及び図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、半導体発光装置１０の製造方法について説明する。なお、図５（ａ）〜（ｃ）は、各製造過程における素子２０の共振方向ＲＤに沿った断面を示している。図６（ａ）〜（ｃ）は、各製造過程における素子２０の共振方向ＲＤに垂直な方向に沿った断面を示している。
まず、成長用基板１９上に、半導体構造層ＳＬとなるｎ型半導体層２１、活性層２２及びｐ型半導体層２３を成長した。成長用基板１９として、サファイア基板を準備した。次に、ｐ型半導体層２３の表面に第１及び第２の溝２３Ａ１及び２３Ａ２を形成し、リッジ部２３Ｂを形成した（図６（ａ））。続いて、第１及び第２の溝２３Ａ１及び２３Ａ２の内壁面全体を覆うように絶縁膜ＩＦを形成し、他のｐ型半導体層２３の表面にｐ電極ＰＥを形成した（図６（ａ））。
また、ｐ型半導体層２３の表面に、ｐ型半導体層２３及び活性層２２を貫通してｎ型半導体層２１に至り、各層に垂直な貫通溝ＴＲを形成し、素子２０の端面対ＥＳ（第１及び第２の端面ＥＳ１及びＥＳ２）を形成した。また、貫通溝ＴＲの内壁面に、反射ミラー対ＭＬとなる反射層ＲＦを形成した。本実施例においては、反射層ＲＦ（反射ミラー対ＭＬ）として、ＴａＯ2及びＳｉＯ2を３ペア積層した膜を形成した（図５（ａ））。次に、搭載基板１１を準備し、搭載基板１１上に絶縁層１２を形成し、絶縁層１２上に、ｐ側配線ＰＷを含むｐ側配線層１３を形成した。続いて、接合部ＢＰを含む接合層１４を形成した（図５（ｂ）及び図６（ｂ））。
続いて、接合部ＢＰ及びｐ電極ＰＥが互いに接するように密着させ、加熱及び圧着によって基板１１に半導体構造層ＳＬを接合した。次に、成長用基板１９を研削及び研磨によって除去した。続いて、露出したｎ型半導体層２１の表面に、光取出し部となる凹部２１Ａを形成した。また、凹部２１Ａが形成されていないｎ型半導体層２１の表面にｎ電極ＮＥを形成した。続いて、半導体構造層ＳＬを素子２０毎に分割（切断）した。
次に、半導体構造層ＳＬの側面に絶縁膜ＩＦを形成し、ｎ側配線ＮＷを形成した（図５（ｃ）及び図６（ｃ））。また、ｎ側パッドＮＰ及びｐ側パッドＰＰを形成し、半導体発光装置１０を作製した。なお、装置１０は実装基板に固定され、ｎ側及びｐ側パッドＮＰ及びＰＰがワイヤボンディングによって電源に接続される。このようにして、半導体発光装置１０を作製することができる。
なお、本実施例においては、装置１０が同一の構造を有する素子２０からなる場合について説明したが、素子２０とは異なる構造を有する発光素子を基板１１上に実装してもよい。また、素子２０の共振方向ＲＤは全て同一方向となるように基板１１上に並置する場合について説明及び図示したが、素子２０の形成位置及びその向きはそれぞれ整列していなくてもよい。また、素子２０のサイズ、凹部２１Ａの形状及びサイズは互いに異なっていてもよい。
図７は、実施例１の変形例１に係る半導体発光装置１０Ａの構造を示す断面図である。半導体発光装置１０Ａは、半導体発光素子２０Ａの構造を除いては、半導体発光装置１０と同様の構造を有している。図７は、半導体発光素子２０Ａの共振方向ＲＤの断面図である。半導体発光素子２０Ａは、凹部２１Ａは、その底部に複数の光散乱体２４が設けられている。光散乱体２４は、例えば蛍光体粒子からなり、凹部２１Ａの底部には複数の蛍光体粒子が充填されている。凹部２１Ａの底部に光散乱体２４が設けられていることによって、凹部２１Ａの底部において光フィールドに対する屈折率がランダムに変化する。従って、凹部２１Ａの底部における共振光の散乱が促進され、より多くの散乱光ＳＬＴ（図３（ｃ））を凹部２１Ａから取り出すことが可能となる。
また、凹部２１Ａの底面から取出された散乱光は、その一部が蛍光体粒子に吸収される。蛍光体粒子に吸収された光は、散乱光とは異なる波長を有する蛍光となり、蛍光体粒子から放出される。一方、散乱光の一部は蛍光体粒子に吸収されることなく凹部２１Ａから放出される。この結果、凹部２１Ａからは、全体として蛍光体粒子からの蛍光と散乱光とが混在した光が放出される。例えば、散乱光が青色光であり、蛍光が黄色光である場合、この交じり合った光は白色光として観察されることとなる。
なお、散乱光の波長（すなわち色）は、発光装置を作製する際の半導体材料を選択することによって適宜決定、変更することができる。また、蛍光の波長は、蛍光体粒子の材料を選択することによって決定又は変更することができる。例えば、外部に放出される光の色度を所望のものとすることを目的として半導体材料及び蛍光体材料が選択される。蛍光体材料としては、例えばＹＡＧ：Ｃｅ、（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ等酸窒化物蛍光体、（Ｌａ、Ｙ）3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅ等窒化物系蛍光体を用いることができる。
なお、光散乱体２４としては、蛍光体粒子ではなく、例えばＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3などを光散乱体として用いることもできる。また、光散乱体２４は、蛍光体粒子を含む異なる種類の散乱体を含んでいてもよい。また、本変形例においては凹部２１Ａの底部に光散乱体２４が設けられている場合について説明したが、凹部２１Ａの底部の構成はこれに限定されない。凹部２１Ａの底部に光散乱構造が設けられていれば、光散乱体２４が設けられる必要は無い。
また、半導体構造層ＳＬの端面対ＥＳにおける第１の端面ＥＳ１及び第２の端面ＥＳ２には、それぞれ第１の反射ミラーＭＬ１及び第２の反射ミラーＭＬ２が設けられている。第１及び第２の反射ミラーＭＬ１及びＭＬ２は互いに対向する一対の反射ミラーＭＬを構成しており、反射ミラー対ＭＬによって共振器を構成している。本変形例においては、第１及び第２のミラーＭＬ１及びＭＬ２は、第１及び第２の端面ＥＳ１及びＥＳ２上に形成された光学多層膜ＭＬ１１及びＭＬ２１と、光学多層膜ＭＬ１１及びＭＬ２１上に形成された反射金属膜ＭＬ１２及びＭＬ２２と、からなる。反射金属膜ＭＬ１２及びＭＬ２２は、Ａｇ及びＰｔなどの高い反射率を有する金属材料からなる。
本変形例においては、端面対ＥＳにおける反射率をほぼ１００％とすることが可能となる。従って、凹部２１Ａから取出される光（散乱光ＳＬＴ）の出力低下を抑制することが可能となる。また、端面対ＥＳから隣接する他の素子２０（又は２０Ａ）に向かって進む光をほぼ無くすことが可能となる。従って、光のクロストークが抑制される。
なお、上記においては、第１の導電型がｐ型の導電型であり、第２の導電型がｐ型とは反対の導電型のｎ型である場合について説明したが、第１の導電型がｎ型であり、第２の導電型がｐ型であっていてもよい。また、第１の導電型及び第２の導電型のいずれかが真性導電型であってもよい。すなわち、第１の半導体層及び第２の半導体層のいずれかが真性半導体層であってもよい。また、各発光素子が並列に接続された場合について説明したが、各発光素子は、互いに直列に接続されていてもよく、また、互いに電気的に分離されていてもよい。
また、上記においては、発光素子が上面視において矩形形状を有する場合について説明したが、発光素子の上面視における形状はこれに限定されない。例えば、半導体発光素子は、三角形や六角形の形状を有していてもよい。例えば、発光素子の他の構成例として、図８（ａ）に実施例１の変形例２に係る半導体発光装置１０Ｂにおける発光素子２０Ｂを、図８（ｂ）に実施例１の変形例３に係る半導体発光装置１０Ｃにおける発光素子２０Ｃの構造を示す。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、基板１１に垂直な方向から見た半導体発光素子２０Ｂ及び２０Ｃの構造をそれぞれ模式的に示す上面図である。発光装置１０Ｂ及び１０Ｃは、発光素子２０Ｂ及び２０Ｃの構造を除いては、それぞれ発光装置１０と同様の構造を有している。
図８（ａ）に示すように、発光素子２０Ｂは、上面視において六角形の形状を有する。より具体的には、発光素子２０Ｂは、正六角形の上面形状を有する半導体構造層ＳＬ２を有している。また、半導体構造層ＳＬ２は、その側面全体に形成された反射ミラーＭＬ３を有している。また、発光素子２０Ｂは、当該正六角形の３つの互いに対向する辺部分に対応する半導体構造層ＳＬ２の側面の各々に形成された３つの端面対（端面ＥＳ３１及びＥＳ３２、端面ＥＳ４１及びＥＳ４２、並びに端面ＥＳ５１及びＥＳ５２）を有している。また、発光素子２０Ｂは、各端面に垂直な方向に沿って形成された３つのリッジ部２３Ｂ１、２３Ｂ２及び２３Ｂ３を有している。
本変形例においては、発光素子２０Ｂは、３つの端面対及び反射ミラーＭＬ２によって構成された共振器を有している。また、発光素子２０Ｂ（半導体構造層ＳＬ２）は、正六角形の上面形状を有する凹部２１Ｂを有している。本変形例においては、凹部２１Ｂが発光素子２０Ｂの光取出し部として機能する。なお、凹部２１Ｂは他の上面形状を有していても良い。
また、図８（ｂ）に示すように、発光素子２０Ｃは、矩形の上面形状（矩形の上面形状を有する半導体構造層ＳＬ３）を有している。また、半導体構造層ＳＬ３は、その側面全体に形成された反射ミラーＭＬ４を有している。また、発光素子２０Ｃは、当該矩形の２つの互いに対向する辺部分に対応する半導体構造層ＳＬ３の側面の各々に形成された２つの端面対（端面ＥＳ６１及びＥＳ６２、並びに端面ＥＳ７１及びＥＳ７２）を有している。また、発光素子２０Ｃは、各端面に垂直な方向に沿って形成された２つのリッジ部２３Ｂ４及び２３Ｂ５を有している。
本変形例においては、発光素子２０Ｂは、２つの端面対及び反射ミラーＭＬ３によって構成された共振器を有している。また、発光素子２０Ｃ（半導体構造層ＳＬ３）は、十字形の上面形状を有する凹部２１Ｃを有している。本変形例においては、凹部２１Ｃが発光素子２０Ｃの光取出し部として機能する。なお、凹部２１Ｃは他の上面形状を有していても良い。
上記したように、発光素子が複数のリッジ部を有していてもよく、光取出し部として機能する凹部は多角形や円形状など、様々な形状を有していても良い。また、上記した変形例は互いに組み合わせることが可能である。例えば、基板１１上に素子２０、素子２０Ａ、２０Ｂ及び２０Ｃが全て形成（実装）されていてもよい。従って、上記した実施例及び変形例によれば、光を取出す形状やその強度分布、指向性などを考慮することによって、高い自由度で光学設計を行うことが可能となる。従って、様々な用途（要求）に対応することが可能である。なお、半導体発光素子の各々は、発光領域の暗部形成の抑制を考慮すると、平面充填形にて配列されていることが好ましい。
本実施例においては、共振器を構成する半導体発光素子が複数個並置された構成を有し、その各々のｎ型半導体層２１の表面に光取出し部として機能する凹部２１Ａを有している。従って、配光パターンを種々変更可能な発光装置をコンパクトに構成することが可能となる。また、素子間での光のクロストークを抑制することができる。
１０ 半導体発光装置
１１ 搭載基板
ＮＷ ｎ側配線（第２の配線）
ＰＷ ｐ側配線（第１の配線、個別配線）
２０、２０Ａ 半導体発光素子
ＳＬ 半導体構造層
２１ ｎ型半導体層（第２の半導体層）
２２ 活性層
２３ ｐ型半導体層（第１の半導体層）
ＮＥ ｎ電極（第２の電極）
ＰＥ ｐ電極（第１の電極）
ＥＳ１、ＥＳ２ 端面
ＭＬ１、ＭＬ２ 反射ミラー
２４ 光散乱体

Claims (6)

  1. 搭載基板と、
    前記搭載基板上に並置され、その各々が第１の導電型を有する第１の半導体層、活性層及び前記第１の半導体層とは反対の導電型の第２の導電型を有する第２の半導体層が前記搭載基板上に順次積層された半導体構造層を有する複数の半導体発光素子と、を有し、
    前記複数の半導体発光素子の各々は、前記半導体構造層の互いに対向する端面によって構成された共振器を有し、
    前記複数の半導体発光素子の各々は、前記第２の半導体層の表面から前記活性層に向けて窪んだ凹部を有することを特徴とする半導体発光装置。
  2. 前記複数の前記半導体発光素子の各々における前記第１の半導体層の各々に接続された個別配線を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
  3. 前記凹部は、その底部に光散乱構造が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光装置。
  4. 前記互いに対向する端面には反射ミラーが設けられており、
    前記反射ミラーは光学多層膜からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
  5. 前記互いに対向する端面には反射ミラーが設けられており、
    前記反射ミラーは、前記互いに対向する端面上に形成された光学多層膜と、前記光学多層膜上に形成された反射金属膜とからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
  6. 前記光散乱構造は前記凹部の前記底部に設けられた蛍光体粒子を含むことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
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