WO2012020559A1 - 半導体発光デバイス - Google Patents

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正樹 藤金
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Abstract

　偏光特性を有する窒化物系半導体発光素子の周囲に、シリンドリカル形状を有する透光性封止部を、シリンドリカル形状の対称面が窒化物系半導体発光素子の偏光方向に対して２５～６５度の範囲になるようにする。

Description

半導体発光デバイス
　本発明は、偏光特性を有する窒化物半導体発光素子を備える半導体発光デバイスに関する。
　Ｖ族元素として窒素（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。そのなかでも、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）、緑色ＬＥＤ、および青色半導体レーザも実用化されている。
　以下、窒化ガリウム系化合物半導体を窒化物半導体と呼ぶ。窒化物半導体には、ガリウム（Ｇａ）の一部または全部を、アルミニウム（Ａｌ）およびインジウム（Ｉｎ）の少なくとも一方で置換した化合物半導体が含まれる。このため、窒化物半導体は、組成式ＡｌxＧａyＩｎzＮ（０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される。
　ＧａをＡｌやＩｎで置換することによって、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、青色や緑色などの短波長の光のみならず、オレンジ色や赤色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、画像表示装置や照明装置へ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１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、ウルツ鉱型結晶構造の面を４指数表記（六方晶指数）で示している。４指数表記では、ａ１、ａ２、ａ３およびｃで示される基本ベクトルを用いて結晶面や方位が表される。基本ベクトルｃは、［０００１］方向に延びており、この方向は「ｃ軸」と呼ばれる。ｃ軸に垂直な面（ｐｌａｎｅ）は「ｃ面」または「（０００１）面」と呼ばれている。図１Ａには、ｃ面の他、ａ面、ｍ面が図示されている。また、図１Ｂには、ｒ面が図示され、図１Ｃには、（１１－２２）面が図示されている。
　図２（ａ）は、窒化物半導体の結晶構造を棒球モデルで示している。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ものである。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ものである。ｃ面は、図２（ｃ）の紙面に垂直である。図２（ｂ）からわかるように、ｍ面に平行な平面上にＮ原子およびＧａ原子が位置している。これに対して、ｃ面では、図２（ｃ）からわかるように、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、窒化物半導体を用いて半導体素子を作製する場合、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）面を主面に有する基板が使用される。この場合、Ｇａ原子および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」とも呼ばれている。分極の結果、窒化物半導体発光素子の活性層におけるＩｎＧａＮの量子井戸には、ｃ軸方向に沿ってピエゾ電界が発生する。この電界により、活性層内における電子およびホールの分布に位置ずれが生じるため、キャリアの量子閉じ込めシュタルク効果により、活性層の内部量子効率が低下する。
　そこで、非極性面と呼ばれるｍ面やａ面、あるいは半極性面と呼ばれる－ｒ面や（１１－２２）面を表面に有する基板を使用して、発光素子を製造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１Ａ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、（０－１１０）面がある。ここで、ミラー指数を表すカッコ内の数字の左に付された「－」は、「バー」を意味する。
　ｍ面においては、図２（ｂ）に示されるように、Ｇａ原子および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。そのため、ｍ面上に形成した半導体積層構造を用いて発光素子を作製すれば、活性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課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面や（１１－２２）面でも類似の効果を得ることが可能である。
　さらに、ｍ面やａ面、あるいは－ｒ面や（１１－２２）面に形成された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（特許文献１参照）。例えばｍ面上に形成された窒化物半導体活性層は、ａ軸に平行な方向に電界強度が偏った光を主として出射する。このような偏光特性を有する発光素子は、液晶のバックライトなどへの応用が期待されている。
　一方で、発光素子が偏光特性を持つ場合、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有する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）が不均一になるという課題が発生する。そのため、特許文献２では、窒化物半導体発光素子の面内方位角の違いによる強度の差が低減されるように構成された発光ダイオード装置が提案されている。特許文献２の第５実施形態では、パッケージの光の出射面を、パッケージから出射される光のチップ配置面の面内方位角の違いによる強度の差を低減するように、発光強度の小さい方位角の方へ光の向きを変えるようにパッケージの光の出射面を構成している。
　本明細書では、特定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軸に平行な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軸に平行な方向を「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、他の方向に偏光した直線偏光光を含んでいても良い。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高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およ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や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強くなるときの強度をＩｍａｘ、電界強度が最も弱くなるときの強度をＩｍｉｎとするとき、偏光度は、以下の式で定義される。
　｜Ｉｍａｘ－Ｉｍｉｎ｜／｜Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ｜　　　　　式（１）
　「Ｘ軸方向の偏光光」では、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になるため、偏光度は０に等しくなる。
　ｍ面上に形成された活性層を有する窒化物半導体発光素子は、上述のようにａ軸方向の偏光光を主として出射する。そのとき、ｃ軸方向の偏光光やｍ軸方向の偏光光も出射する。しかしながら、ｃ軸方向の偏光光とｍ軸方向の偏光光は、ａ軸方向の偏光光と比較し、その強度が弱い。そのため、本明細書では、ａ軸方向の偏光光に着目し、議論する。
特開２００８－１０９０６６号公報 特開２００８－１０９０９８号公報
　特許文献１では、窒化物半導体発光素子の偏光特性を維持することを目的としている。しかしながら、偏光特性を有する発光素子を光源とする場合、偏光の向き、すなわちＬＥＤの設置方向によって物体表面での反射量が異なるため、物体の見え方が変わるという課題が発生する。これは、Ｐ偏光光とＳ偏光光によって反射率が異なる（Ｓ偏光のほうが反射率が高い）ためである。ここでＰ偏光光とは、入射面に対して平行な電界成分を有する光である。また、Ｓ偏光光とは、入射面に対して垂直な電界成分を有する光である。従って、偏光特性をそのまま利用するアプリケーションにおいては、偏光度の向上が重要であるが、一般的な照明用途では、偏光特性が邪魔になるという課題がある。
　特許文献２では、偏光方向と垂直な方向に対して発光強度が大きくなるという課題を改善する構造であるが、配光分布の改善を目的としているため、パッケージから出射する光の偏光度に関しては考慮されていない。
　従って、本発明の主な目的は、偏光度の低減が実現された窒化物半導体発光デバイスを提供することである。
　本発明の窒化物半導体発光デバイスは、活性層に平行な面内に含まれる偏光方向に偏光した偏光光を前記活性層から放射する窒化物半導体発光素子と、前記窒化物半導体発光素子を覆い、前記活性層に垂直な対称面を有する透光性封止部とを備え、前記窒化物半導体発光素子の前記偏光方向は、前記透光性封止部の前記対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ傾いている。
　ある実施形態において、前記窒化物半導体発光素子の前記偏光方向は、前記透光性封止部の前記対称面に対して２５度以上６５度以下の角度だけ傾いている。
　ある実施形態において、前記窒化物半導体発光素子の前記偏光方向は、前記透光性封止部の前記対称面に対して３５度以上５５度以下の角度だけ傾いている。
　ある実施形態において、前記透光性封止部は、半円柱の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記透光性封止部は、円錐の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記透光性封止部は、多角柱の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記透光性封止部は、多角錐の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記透光性封止部は、楕円球の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記透光性封止部は、直方体の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記窒化物半導体発光素子を支持する実装基板を備える。
　本発明の他の窒化物半導体発光デバイスは、第１の活性層を有し、前記第１の活性層に平行な面内に含まれる第１の偏光方向に偏光した偏光光を前記活性層から放射する第１の窒化物半導体発光素子と、第２の活性層を有し、前記第２の活性層に平行な面内に含まれる第２偏光方向に偏光した偏光光を前記活性層から放射する第２の窒化物半導体発光素子と、前記第１の窒化物半導体発光素子および前記第２の窒化物半導体発光素子を覆い、前記第１および第２の活性層に垂直な対称面を有する透光性封止部とを備え、前記第１の窒化物半導体発光素子の前記第１の偏光方向および前記第２の窒化物半導体発光素子の前記第２偏光方向は、いずれも、前記透光性封止部の前記対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ傾いている。
　ある実施形態において、前記第１の偏光方向と前記第２偏光方向とは平行である。
　ある実施形態において、前記第１の偏光方向と前記第２偏光方向とは平行ではない。
　ある実施形態において、前記第１の偏光方向および前記第２の偏光方向の少なくとも一方は、前記透光性封止部の前記対称面に対して２５度以上６５度以下の角度だけ傾いている。
　ある実施形態において、前記窒化物半導体発光素子の前記偏光方向は、前記透光性封止部の前記対称面に対して３５度以上５５度以下の角度だけ傾いている。
　ある実施形態において、前記透光性封止部は、半円柱の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記透光性封止部は、円錐の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記透光性封止部は、多角柱の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記透光性封止部は、多角錐の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記透光性封止部は、楕円球の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記透光性封止部は、直方体の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記第１および第２の窒化物半導体発光素子を支持する実装基板を備える。
　本発明の更に他の窒化物半導体発光デバイスは、第１の活性層を有し、前記第１の活性層に平行な面内に含まれる第１の偏光方向に偏光した偏光光を前記活性層から放射する第１の窒化物半導体発光素子と、第２の活性層を有し、前記第２の活性層に平行な面内に含まれる第２偏光方向に偏光した偏光光を前記活性層から放射する第２の窒化物半導体発光素子と、前記第１の窒化物半導体発光素子を覆い、前記第１の活性層に垂直な対称面を有する第１の透光性封止部と、前記第２の窒化物半導体発光素子を覆い、前記第２の活性層に垂直な対称面を有する第２の透光性封止部とを備え、前記第１の窒化物半導体発光素子の前記第１の偏光方向は、前記第１の透光性封止部の前記対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ傾いており、前記第２の窒化物半導体発光素子の前記第２偏光方向は、前記第２の透光性封止部の前記対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ傾いている。
　ある実施形態において、前記第１の偏光方向と前記第２偏光方向とは平行である。
　ある実施形態において、前記第１の偏光方向と前記第２偏光方向とは平行ではない。
　ある実施形態において、前記第１の偏光方向は、前記第１の透光性封止部の前記対称面に対して２５度以上６５度以下の角度だけ傾いており、前記第２の偏光方向は、前記第２の透光性封止部の前記対称面に対して２５度以上６５度以下の角度だけ傾いている。
　ある実施形態において、前記第１の偏光方向は、前記第１の透光性封止部の前記対称面に対して３５度以上５５度以下の角度だけ傾いており、前記第２の偏光方向は、前記第２の透光性封止部の前記対称面に対して３５度以上５５度以下の角度だけ傾いている。
　ある実施形態において、前記第１の透光性封止部および第２の透光性封止部の少なくとも一方は、半円柱の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記第１の透光性封止部および第２の透光性封止部の少なくとも一方は、円錐の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記第１の透光性封止部および第２の透光性封止部の少なくとも一方は、多角柱の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記第１の透光性封止部および第２の透光性封止部の少なくとも一方は、多角錐の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記第１の透光性封止部および第２の透光性封止部の少なくとも一方は、楕円球の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記第１の透光性封止部および第２の透光性封止部の少なくとも一方は、直方体の一部を構成する形状を有している。
　ある実施形態において、前記第１および第２の窒化物半導体発光素子を支持する実装基板を備える。
　本発明は、窒化物半導体発光素子の偏光方向が、透光性封止部の対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ傾いているため、透光性封止部の外部と透光性封止部との界面にＳ偏光成分とＰ偏光成分を入射させることができる。本構成により、透過光は偏光方向が回転することで偏光度を低減できるだけでなく、反射光を楕円偏光に変換することで、さらに偏光度を低減することができる。
ウルツ鉱型結晶構造を示す図 ウルツ鉱型結晶構造を示す図 ウルツ鉱型結晶構造を示す図 （ａ）～（ｃ）は、窒化物半導体の結晶構造を棒球モデルで示した図 （ａ）～（ｃ）は、実施形態１における窒化物半導体発光デバイスを示す図 （ａ）、（ｂ）は、実施形態１における、窒化物半導体発光デバイスの透光性封止部と外部との界面における入射光、透過光、反射光の関係を示す図 （ａ）は実施形態２の斜視図、（ｂ）は入射面で切り取った断面図 （ａ）は実施形態３の斜視図、（ｂ）は入射面で切り取った断面図 （ａ）は実施形態４の斜視図、（ｂ）は入射面で切り取った断面図 （ａ）は実施形態５の斜視図、（ｂ）は入射面で切り取った断面図 （ａ）は実施形態６の斜視図、（ｂ）は入射面で切り取った断面図 （ａ）は実施形態７の斜視図、（ｂ）は入射面で切り取った断面図 実施形態１における透過光の特性を示すグラフ 実施形態１における偏光度の特性を示すグラフ 実施形態１における規格化偏光度の特性を示すグラフ 実施形態１における偏光成分の位相差の特性を示すグラフ 実施形態１における規格化偏光度の屈折率依存性を示すグラフ 実施形態１における透光性封止部の屈折率と規格化偏光度の関係を示すグラフ 実施形態１における透光性封止部の対称面と窒化物半導体発光素子の偏光方向がなす角度と規格化偏光度の関係を示すグラフ （ａ）～（ｃ）は、実施形態８における窒化物半導体発光デバイスを示す図 （ａ）～（ｃ）は、実施形態９における窒化物半導体発光デバイスを示す図 （ａ）～（ｃ）は、実施形態１０における窒化物半導体発光デバイスを示す図 （ａ）～（ｃ）は、実施形態１１における窒化物半導体発光デバイスを示す図 （ａ）～（ｃ）は、実施形態１１における他の窒化物半導体発光デバイスを示す図 （ａ）～（ｃ）は、実施形態１２における窒化物半導体発光デバイスを示す図 （ａ）～（ｃ）は、他の実施形態における窒化物半導体発光デバイスを示す図 偏光度の測定系を示す図 実施例１における透光性封止部の形状と窒化物半導体発光素子の位置関係を示す図 実施例１における、透光性封止部の対称面と窒化物半導体発光素子の偏光方向がなす角度と規格化偏光度の関係を示すグラフ
　本願発明者は、窒化物半導体発光素子を透光制封止部で覆っている場合において、窒化物半導体発光素子の偏光光が、透光性封止部の表面を透過して外部に出るとき、偏光光の偏光度が透光性封止部の形状にどのように依存するかについて、詳細な検討を行った。偏光光の一部は、透光性封止部の表面、すなわち透光性封止部と外部（空気）との界面で反射され、残りはこの界面を透過する。このとき、この界面における偏光光の透過率および反射率は、偏光光の偏光方向に依存する。本願発明者の検討の結果、これら透過率および反射率は、窒化物半導体発光素子の活性層で発生した偏光光が持つ偏光方向と出射面の形状の関係に依存していることを見出した。この知見に基づき、窒化物半導体発光素子が放射する光の偏光度を低減することができる透光性封止部形状と、窒化物半導体発光素子の配置の方法を見出した。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
　（実施形態１）
　図３および図４を参照しながら、本発明による窒化物半導体発光デバイスの第１の実施形態を説明する。
　まず、図３（ａ）から（ｃ）を参照する。図３（ａ）は、本発明の実施形態における窒化物半導体発光デバイスを模式的に示した上面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＸ－Ｘ’線断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＹ－Ｙ’線断面図である。
　本実施形態の窒化物半導体発光デバイスは、活性層に平行な面内に含まれる偏光方向に偏光した偏光光を活性層から放射する面発光型の窒化物半導体発光素子３００と、窒化物半導体発光素子３００を覆い、活性層に垂直な対称面を有する透光性封止部３２０とを備えている。そして、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向は、透光性封止部３２０の対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ傾いている。
　以下、本実施形態をより詳細に説明する。
　窒化物半導体発光素子３００は、実装基板３０１上の配線３０２にバンプ３０３を介して電気的に接続されている。窒化物半導体発光素子３００の全体を覆うように透光性封止部３２０が配置されている。本実施形態における透光性封止部３２０は、半円柱の一部を構成する形状、すなわちシリンドリカル形状を有している。本明細書における「シリンドリカル形状」は、１つまたは２つの対称面を有している。対称面のどちらか一方に垂直で、かつ窒化物系半導体発光素子３００の主面または活性層に対して垂直な平面を用いて透光性封止部３２０を切り出した場合に、透光性封止部３２０と外部がなす界面の形状が、円弧の一部を切り出した形状を有している。シリンドリカル形状が有する対称面の数が１つである例は、後に詳しく説明する図６（実施形態３）に示されている。
　本実施形態の窒化物半導体発光素子３００は、偏光特性を有する構成を備えていれば、その具体的な構造は特に限定されない。窒化物半導体発光素子３００は、例えば、少なくとも表面にｍ面ＧａＮ層を有する基板３０４と、ｍ面ＧａＮ層上に形成されたｎ型窒化物半導体層３０５と、窒化物半導体活性層３０６と、ｐ型窒化物半導体層３０７と、ｐ型窒化物半導体層３０７に接するように形成されたｐ型電極３０８と、ｎ型窒化物半導体層３０５に接するように形成されたｎ型電極３０９とを含んでいる。ここで、窒化物半導体とは、ＧａＮ系からなる半導体、より具体的には、ＡｌxＩｎyＧａzＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、ｘ≧０、ｙ≧０、ｚ≧０）半導体である。
　「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°以下の角度だけ傾斜した面を含む。ｍ面から僅かに傾斜する程度では、自発分極の影響は非常に小さい。一方、結晶成長技術では結晶方位が厳密に一致した基板よりも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。したがって、自発分極の影響を十分に抑制させながら、エピタキシャル成長させる半導体層の質を向上させたり、結晶成長速度を高めたりするために結晶面を傾斜させることが有用な場合もある。
　基板３０４は、ｍ面ＧａＮ基板でも良いし、表面にｍ面ＧａＮ層が形成されたｍ面ＳｉＣ基板、ｍ面ＧａＮ層が形成されたｒ面サファイア基板やｍ面サファイア基板であってもよい。最も重要な点は、活性層から放射される光が特定方向に偏光していることにある。
　活性層の面方位は、ｍ面に限定されず、非極性面や半極性面であればよい。非極性面の例はａ面であり、半極性面の例は、－ｒ面や（１１－２２）面である。
　前述したように、ｍ面上に形成された窒化物半導体活性層は、ａ軸に平行な方向に電界強度が偏った光を主として出射する。また、ａ面上に形成された窒化物半導体活性層は、ｍ軸に平行な方向に電界強度が偏った光を主として出射する。半極性面である（１１－２２）面上に形成された窒化物半導体活性層は、窒化物半導体活性層のＩｎの組成が小さい場合にはｍ軸に平行な方向に電界強度が偏った光を主として出射し、窒化物半導体活性層のＩｎの組成が大きい場合には〔－１－１２３〕方向に平行な方向に電界強度が偏った光を主として出射する。このような半極性面上の窒化物半導体活性層３０６の偏光特性は、価電子帯の上部２つのバンド（ＡバンドおよびＢバンド）の振る舞いによって決まり、窒化物半導体活性層３０６に印加される歪量や、量子閉じ込め効果によって左右される場合がある。
　特に図示しないが、窒化物半導体活性層３０６とｐ型窒化物半導体層３０７との間に、アンドープのＧａＮ層を設けても良い。
　ｎ型窒化物半導体層３０５は、例えばｎ型のＡｌuＧａvＩｎwＮ（ｕ＋ｖ＋ｗ＝１、ｕ≧０、ｖ≧０、ｗ≧０）から形成されている。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。ｐ型窒化物半導体層３０７は、例えばｐ型のＡｌsＧａtＮ（ｓ＋ｔ＝１、ｓ≧０、ｔ≧０）半導体からなる。ｐ型ドーパントとして、例えばＭｇが添加されている。Ｍｇ以外のｐ型ドーパントとして、例えばＺｎ、Ｂｅなどを用いてもよい。ｐ型窒化物半導体層３０７において、Ａｌの組成比率ｓは、厚さ方向に一様であってもよいし、Ａｌの組成比率ｓが厚さ方向に連続的または階段的に変化していてもよい。具体的には、ｐ型窒化物半導体層３０７の厚さは、例えば、０．０５～２μｍ程度である。
　ｐ型窒化物半導体層３０７の上面近傍、すなわち、ｐ型電極３０８との界面近傍はＡｌの組成比率ｓがゼロである半導体、つまり、ＧａＮから形成されていることが好ましい。また、この場合、ＧａＮはｐ型の不純物が高濃度で含まれており、コンタクト層として機能することが好ましい。
　窒化物半導体活性層３０６は、例えば、厚さ３～２０ｎｍ程度のＧａ1-xＩｎxＮ井戸層と、厚さ５～３０ｎｍ程度のＧａ1-yＩｎyＮ井戸層（０≦ｙ＜ｘ＜１）バリア層とが交互に積層されたＧａＩｎＮ／ＧａＩｎＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。
　窒化物半導体発光素子３００から出射する光の波長は、上記井戸層の半導体組成であるＧａ1-xＩｎxＮ半導体におけるＩｎの組成ｘによって決まる。ｍ面上に形成された窒化物半導体活性層３０６にはピエゾ電界が発生しない。このため、Ｉｎ組成を増加させても発光効率の低下が抑制される。
　ｎ型電極３０９は、例えば、Ｔｉ層およびＰｔ層の積層構造（Ｔｉ／Ｐｔ）などで形成される。ｐ型電極３０８は概ねｐ型窒化物半導体層３０７の表面全体を覆っていることが好ましい。ｐ型電極３０８はＰｄ層およびＰｔ層の積層構造（Ｐｄ／Ｐｔ）などで形成される。
　次に、透光性封止部３２０を説明する。
　透光性封止部３２０は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂系材料、あるいは、ガラス、サファイア、ＺｎＯなどの無機材料から形成され得る。透光性封止部３２０は、窒化物半導体発光素子３００の活性層に垂直な平面（対称面）に関して対称な形状を有している。より具体的には、本実施形態における透光性封止部３２０の外形はシリンドリカル形状を有している。図３に示したシリンドリカル形状は円柱を半分にした形状であり、２つの対称面３２５ａおよび３２５ｂを有する。これら２つの対称面３２５ａおよび３２５ｂは直交している。また、シリンドリカル形状の高さＴと半径Ｒは等しい。
　窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、０度と９０度を含まない角度（０～９０度）だけ傾いている。窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、２５度以上６５度以下の角度だけ傾き得る。この傾斜角度は３５度以上５５度以下であってもよい。例えば、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４を対称面３２５ａから３０度傾けた場合、対称面３２５ｂから６０度傾いていることになり、この角度範囲を必ず満足する。これは、２つの対称面３２５ａおよび３２５ｂが直交しているためである。
　窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、３５～５５度だけ傾いていると、規格化偏光度を０．４程度まで低減できる。窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４が、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、３７～５３度だけ傾いていると、規格化偏光度を０．３程度まで低減できる。ここで、規格化偏光度とは、式１で定義される偏光度を窒化物半導体発光素子３００の偏光度によって規格化した値である。
　透光性封止部３２０の最短部の長さは、窒化物半導体発光素子３００の最長部の長さ以上に設定されることが好ましい。透光性封止部３２０の最短部とは、実装基板３０１に窒化物半導体発光素子３００の形状を正射影したときにできる四角形の対角線の交点から、透光性封止部３２０と外部がなす界面３２１の最も近い距離の長さである。窒化物半導体発光素子３００を上面から見た形状が正方形あるいは長方形の場合、その対角線の長さが窒化物半導体発光素子３００の最長部である。
　透光性封止部３２０の最短部の長さと、窒化物半導体発光素子３００の最長部の長さの比が、透光性封止部３２０の屈折率よりも大きく設定されることが好ましい。例えば、透光性封止部３２０の表面の断面形状が円弧に近い場合、窒化物半導体発光素子３００から出た光は透光性封止部３２０の表面で全反射しにくくなる。
　次に、図４（ａ）および（ｂ）を参照しながら、透光性封止部３２０表面における透過光および反射光の偏光の様子を説明する。図４（ａ）は透光性封止部３２０の鳥瞰図、図４（ｂ）は、ある光（入射光３３０）に注目し、その光の入射面で切り出した断面図である。図４では、光線について注目するため、窒化物半導体発光素子３００の各層、実装基板３０１などは省略している。
　窒化物半導体発光素子３００から出射した光は、透光性封止部３２０を通過し、透光性封止部３２０の表面から外部（例えば空気）に出射される。透光性封止部３２０の表面は、透光性封止部３２０と外部との界面を形成している。このため、透光性封止部３２０の表面を単に「界面」と称する。この界面では、屈折率差が存在するため、光の反射または屈折が生じ得る。
　窒化物半導体発光素子３００から出射した光は、透光性封止部３２０の内部を伝播し、界面３２１に入射する。界面３２１への入射光３３０のうち、界面３２１を透過する成分（透過光３３１）、界面３２１で反射する成分（反射光３３２）が存在する。入射面３３２とは、入射光３３０と透過光３３１と反射光３３２が形成する平面である。入射光３３０が界面３２１の垂直方向に対してなす角度を入射角度３３３とする。
　本実施形態の構成によれば、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４が対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、０度と９０度を含まない角度（０～度超９０度未満）だけ傾いているため、入射光３３０は、入射面３３２に対してＳ偏光成分とＰ偏光成分を持つことになる。
　窒化物半導体発光素子３００は、対称面３２５ａまたは対称面３２５ｂの面上に、窒化物半導体発光素子３００の少なくとも一部が存在するように配置されることが好ましい。より好ましくは、窒化物半導体発光素子３００は、対称面３２５ａと対称面３２５ｂが交差する線上に、窒化物半導体発光素子３００の少なくとも一部が存在するように配置する。さらに好ましくは、窒化物半導体発光素子３００の中心が、対称面３２５ａと対称面３２５ｂが交差する線上に存在するように配置する。窒化物半導体発光素子３００の中心とは、例えば、上面から見て窒化物半導体発光素子３００が正方形あるいは長方形の場合には、その対角線の交点を意味している。以上のように、対称面上に窒化物半導体発光素子３００を配置することで、透光性封止部３２０から取り出される光の配光パターンの対称性も向上する。
　窒化物半導体発光素子３００は透光性封止部３２０よりも小さいため、ほぼ点光源としてみなすことができる。ほぼ点光源であるため、窒化物半導体発光素子３００からの光の強度分布は、ランバーシアン形状（Ｍ軸方向に最も強く発光し、Ｍ軸からθだけ傾いた方向にはｃｏｓθの強度）を有すると仮定する。
　透光性封止部３２０の屈折率をｎ１、透光性封止部３２０の外部の屈折率をｎ２とした場合、スネルの法則で決まる臨界角（θ＝ｓｉｎ－１（ｎ２／ｎ１））よりも小さな角度で界面３２１に入射する光は強く透過し、臨界角θｉ以上の角度で界面３２１に入射する光は反射する。以下、透過光と反射光に分けて、本実施形態の効果を説明する。
　＜透過光＞
　入射角度３３３が臨界角よりも小さい光は、そのほとんどが界面３２１を透過する。図１１は透光性封止部３２０の屈折率を１．５、透光性封止部３２０の外部の屈折率を１とした場合における、界面３２１への入射角度３３３とＳ偏光成分（入射面に対して垂直な成分）とＰ偏光成分（入射面に対して平行な成分）の透過強度の計算結果を示すグラフである。透過強度が１の場合に、入射したすべての光が透過することを意味している。入射角度が０の場合に透過強度が１にならないのは、反射光が存在しているためである。入射角度３３３が大きくなる（臨界角に近づく）と、Ｓ偏光成分は透過し難くなり、Ｐ偏光成分が強く透過する。結果として、入射面３２２に対して平行な方向に偏光方向が回転するという現象が発生する。
　図１２は、透光性封止部３２０の屈折率を１．５、透光性封止部３２０の外部の屈折率を１とした場合における、界面３２１への入射角度３３３と、偏光方向の変化量（もともとの偏光方向からの変化量）を計算結果を示すグラフである。入射角度３３３が大きくなる（臨界角に近づく）ほど、透過光の偏光方向、すなわち偏波面が大きく変化することがわかる。
　図１３は、透光性封止部３２０の外部の屈折率を１とし、窒化物半導体発光素子の偏光方向３２４と透光性封止部３２０の対称面がなす角度を４５度にした場合の、透光性封止部３２０の屈折率に対する規格化偏光度を計算した結果を示すグラフである。ここで偏光度の計算は、入射角３３３が０度から臨界角までの範囲の光を積分している。ここで規格化偏光度とは、窒化物半導体発光素子３００の偏光度で規格化した値である。実際の窒化物半導体発光素子３００の偏光度は窒化物半導体活性層３０６のＩｎ組成などにも依存するが、計算では窒化物半導体発光素子３００の偏光度は１として計算している。図１３から、偏光度の低減効果は、透光性封止部３２０の屈折率にも依存していることがわかる。すなわち、透光性封止部３２０の屈折率が大きくなるほど、透過光の偏光度はより小さくなることがわかる。一般的に封止部の材料として広く用いられるシリコーン樹脂やエポキシ樹脂の屈折率は１．４～１．５程度であるが、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂においても本願発明の効果が得られることがわかる。
　透過光の特徴は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分に位相差が発生しないことである。すなわち、界面３２１への入射光が完全な直線偏光の場合、ある光線だけに注目すれば、透過光も直線偏光が保たれている。しかしながら、実際の窒化物半導体発光デバイスの光は、透光性封止部３２０の外部へと取り出される光の総和であるから、入射角３３３が０度から臨界角までの範囲の光を積分した場合、偏光度を低減することができる。
　＜反射光＞
　入射角度３３３が臨界角以上の範囲の光は、そのほとんどが界面３２１で反射する。これは、透光性封止部３２０の屈折率が、その外部の屈折率（大気の場合には１）よりも大きいためである。光が反射する際、光は波長程度の大きさ分だけしみ出すため、表面反射点がずれる（グース・ヘンヒェンシフト）現象が起き、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分に位相差を発生する。
　図１４は、透光性封止部３２０の屈折率を１．５、透光性封止部３２０の外部の屈折率を１とした場合における、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分の位相差を示す。図には、１回反射、２回反射および３回反射における位相差を示してある。図１４では１回反射光３３２のみを示しているが、実際には複数回反射する光が存在している。入射光３３０が完全な直線偏光の場合、位相差が９０・（２ｍ＋１）のときに、反射光３３２は円偏光となり、それ以外では楕円偏光となる。ここで、ｍは整数である。反射光３３２が円偏光となるのは、光がある特定の角度で界面３２１に入射したときのみである。
　図１５は、透光性封止部３２０の外部の屈折率を１とし、窒化物半導体発光素子の偏光方向３２４と透光性封止部３２０の対称面がなす角度を４５度にした場合の、透光性封止部３２０の屈折率に対する規格化偏光度を計算結果を示すグラフである。ここで偏光度の計算は、入射角３３３が臨界角から９０度の範囲の光を積分している。また、規格化偏光度とは、窒化物半導体発光素子３００の偏光度で規格化した値である。計算では窒化物半導体発光素子３００の偏光度は１として計算している。１回反射光に注目すると、屈折率が小さいほど、規格化偏光度の低下は大きい。また、反射回数が増えるほど山と谷の数が増えることがわかる。２回以上の反射では、規格化偏光度は０．４以下になる。
　透光性封止部３２０の形状が一般的に用いられる半球形状の場合、界面３２１において全反射を生じないように設計されているため、このような反射光による偏光度の低減効果は小さく、考慮されていなかった。本構成においては、透光性封止部３２０の形状と窒化物半導体発光素子３００の偏光方向を適切に決定することで、透光性封止部３２０の内部で１回以上反射させ、円偏光あるいは楕円偏光に変換し、光を外部に取り出している。
　以上のように反射光の特徴は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分に位相差が発生することである。すなわち、界面３２１への入射光が完全な直線偏光であったとしても、本構成においては、反射光３３２は円偏光あるいは楕円偏光に変換されるため、偏光度を低下させることが可能となる。
　＜透過光と反射光＞
　図１６に、透光性封止部３２０の外部の屈折率を１とし、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４と透光性封止部３２０の対称面がなす角度を４５度にした場合の、透光性封止部３２０の屈折率に対する規格化偏光度を計算した結果を示すグラフである。透過光と１回反射光の両方を考慮した場合の、透光性封止部３２０の屈折率と規格化偏光度の計算結果を示す。ここで規格化偏光度とは、窒化物半導体発光素子３００の偏光度で規格化した値である。計算では窒化物半導体発光素子３００の偏光度は１として計算している。透光性封止部３２０の屈折率が増加するほど、偏光度をより低下させることが可能である。
　ここで、入射面３２２が透光性封止部３２０の底面に等しい場合の光について説明しておく。入射面３２２が透光性封止部３２０の底面に等しい場合には、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４が入射面３２２内に存在していることになり、Ｐ偏光成分のみになる。従って、この方向に出射する光はＰ偏光成分のみとなり、透過光３３１と反射光３３２の偏光度は低下しない。しかしながら、実際の窒化物半導体発光素子３００から放出される光は、窒化物半導体発光素子３００の主面に対して垂直な方向に強く光を放出し、主面からθだけ傾いた方向には、ほぼｃｏｓθの強度に低下するという特徴を有している。従って、入射面３２２が透光性封止部３２０の底面に等しい光の光量は、窒化物半導体発光デバイス全体の光量に対して十分に小さく、本構成において、偏光度の低減効果が得られることになる。
　図１７に、透光性封止部３２０の対称面と窒化物半導体発光素子３００の偏光方向がなす角度と、透光性封止部３２０から取り出される光の規格化偏光度との関係（計算値）を示す。透光性封止部３２０の形状は、図４のシリンドリカル形状である。対称面３２５ａと対称面３２５ｂの交線上に窒化物半導体発光素子３００を配置したと仮定している。ここで規格化偏光度とは、窒化物半導体発光素子３００の偏光度で規格化した値である。計算では窒化物半導体発光素子３００の偏光度は１として計算している。透光性封止部３２０の対称面３２５ａ、３２５ｂと窒化物半導体発光素子３００の偏光方向がなす角度が４５度のときに、規格化偏光度は最も小さくなる。透光性封止部３２０の対称面と窒化物半導体発光素子３００の偏光方向がなす角度が２５～６５度の範囲にある場合、規格化偏光度は０．５まで低減できることがわかる。この角度が３５～５５度の範囲にある場合、規格化偏光度は、０．３８まで低減できることもわかる。
　次に、図３を参照しながら、本実施形態の製造方法を説明する。
　まず、窒化物半導体発光素子３００の製造方法の一例を説明する。
　ｍ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板３０４上に、ＭＯＣＶＤ法などを用いてｎ型窒化物半導体層３０５をエピタキシャル成長させる。例えば、ｎ型不純物としてシリコンを用い、ＴＭＧ（Ｇａ（ＣＨ3）3）、およびＮＨ3を原料として供給し、９００℃以上１１００℃以下程度の成長温度で、ＧａＮからなる厚さ１～３μｍ程度のｎ型窒化物半導体層３０５を形成する。
　次に、ｎ型窒化物半導体層３０５上に、窒化物半導体活性層３０６を形成する。窒化物半導体活性層３０６は、例えば、厚さ１５ｎｍのＧａ１－ｘＩｎｘＮ井戸層と、厚さ３０ｎｍのＧａＮバリア層が交互に積層されたＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。Ｇａ1-xＩｎxＮ井戸層を形成する際には、Ｉｎの取り込みを行うために、成長温度を８００℃に下げることが好ましい。
　窒化物系半導体発光素子３００の用途に応じて発光波長を選択し、波長に応じたＩｎ組成ｘを決定する。波長を４５０ｎｍ（青色）にする場合にはＩｎ組成ｘを０．１８～０．２に決定する。５２０ｎｍ（緑色）であればｘ＝０．２９～０．３１であり、６３０ｎｍ（赤色）であればｘ＝０．４３～０．４４となる。
　窒化物半導体活性層３０６の上に、例えば厚さ１５～５０ｎｍのアンドープＧａＮ層を堆積しても良い（図示せず）。アンドープＧａＮ層の上に、ｐ型窒化物半導体層３０７を形成する。例えば、ｐ型不純物としてＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、ＴＭＧおよびＮＨ3を原料として供給し、９００℃以上１１００℃以下程度の成長温度で、厚さ５０～３００ｎｍ程度のｐ型ＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層３０７を形成する。ｐ型窒化物半導体層３０７の内部に、厚さ１５～３０ｎｍ程度のｐ－ＡｌＧａＮ層を含んでも良い（図示せず）。ｐ－ＡｌＧａＮ層を設けることで、動作時に電子のオーバーフローを抑制することができる。この後、８００～９００度程度の温度で、２０分程度熱処理を行う。
　次に、塩素系ガスを用いてドライエッチングを行うことにより、ｐ型窒化物半導体層３０７、窒化物半導体活性層３０６およびｎ型窒化物半導体層３０５の一部を除去して凹部３１６を形成し、ｎ型窒化物半導体層３０５の一部を露出させる。
　露出したｎ型窒化物半導体層３０５の一部に接するように、ｎ型電極３０９を形成する。例えば、ｎ型電極３０９としてＴｉ／Ｐｔ層を形成する。さらにｐ型窒化物半導体層３０７に接するように、ｐ型電極３０８を形成する。例えば、ｐ型電極３０８として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３０５、および、Ｐd／Ｐｔ層とｐ型窒化物半導体層３０７を合金化させる。
　その後、ｎ型ＧａＮ基板３０４を５０～３００μｍ程度まで研磨し薄膜化する。薄膜化によって、ダイシングが容易になるだけではなく、窒化物系半導体発光素子３００内部での光の吸収を抑えることができる。
　このようにして作製された窒化物系半導体発光素子３００は、実装基板３０１に実装される。ここでは、フリップチップ構造について説明する。
　実装基板３０１には、あらかじめ配線３０２が形成されている。実装基板の材料としては、アルミナ、ＡｌＮ、樹脂などを用いることができる。ＳｉやＧｅなどを実装基板に用いる場合には、表面を絶縁膜で覆うとよい。配線３０２は、窒化物系半導体発光素子３００の電極形状に合わせて配置すればよい。配線３０２には、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌなどを用いることができる。これらの材料は、スパッタやメッキなどによって実装基板３０１上に形成される。
　配線３０２上に、バンプ３０３を形成する。バンプにはＡｕを用いると良い。Ａｕバンプの形成には、バンプボンダを用いて、直径５０～７０μｍ程度のＡｕバンプを形成することができる。また、Ａｕメッキ処理によってＡｕバンプを形成することもできる。このように、バンプ３０３が形成された実装基板３０１に、超音波接合を用いて窒化物系半導体発光素子３００を接続する。
　次に、透光性封止部３２０を形成する。透光性封止部３２０には、エポキシ樹脂や、シリコーン樹脂を用いることができる。透光性封止部３２０の形状を決定するには、窒化物系半導体発光素子３００が実装された実装基板３０１に金型をかぶせて、空洞部分に樹脂を流し込む。この方法では、透光性封止部３２０の形状形成と窒化物系半導体発光素子３００の樹脂封止を同時に行うことができる。また、あらかじめ窒化物系半導体発光素子３００の分だけ空間を設けた透光性封止部３２０を形成しておき、この透光性封止部３２０を窒化物系半導体発光素子３００が実装された実装基板３０１にかぶせて、隙間に樹脂を流し込む手法も可能である。
　窒化物系半導体発光素子３００の偏光方向は、窒化物系半導体発光素子３００の外見から把握できるようにすることが望ましい。例えば、図３（ａ）に示したｐ型電極３０８およびｎ型電極３０９の形状に基づいて、ｍ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板３０４のオリエンタルフラットを参照しながら、ｐ型電極３０８あるいはｎ型電極３０９の向きをｃ軸方向とａ軸方向に合わせる。
　次に、ｐ型電極３０８およびｎ型電極３０９の形状から窒化物系半導体発光素子３００の偏光方向（ａ軸方向）を把握した状態で、透光性封止部３２０の対称面の向きを半導体発光素子３００の偏光方向の所望の角度にあわせる。ここでは、電極の形状から窒化物系半導体発光素子３００の偏光方向を把握する例を示したが、窒化物系半導体発光素子３００の外形から把握しても良い。例えば、窒化物系半導体発光素子３００を長方形に切り出し、長方形の長辺方向がａ軸方向（偏光方向）と一致するようにすれば、窒化物系半導体発光素子３００の外形から偏光方向の把握が可能となり、透光性封止部３２０の対称面の向きを、半導体発光素子３００の偏光方向を所望の角度にあわせることが可能となる。
　以上のような方法で、本実施形態の窒化物系半導体発光デバイスが完成する。
　実施形態１では、透光性封止部３２０の形状が、半円柱の一部を構成する形状、すなわちシリンドリカル形状の場合について説明した。以下の実施形態の一部では、透光性封止部３２０が、円錐の一部を構成する形状を有している形態、多角柱の一部を構成する形状を有している形態、楕円球の一部を構成する形状を有している形態、および直方体の一部を構成する形状を有している形態について説明する。
　（実施形態２）
　以下、図５を参照しながら、本発明による窒化物系半導体発光デバイスの第２の実施形態を説明する。
　図５では、透光性封止部３２０の形状と窒化物系半導体発光素子３００の偏光方向３２４が図示されている。窒化物半導体発光素子の各層、実装基板３０１などは省略して図示してある。また、図５には、鳥瞰図（上段）とある光線の入射面を切り出した図（下段）を示してある。この点は、後述する図６から図１０についても同様である。
　図５の実施形態と図４の実施形態との違いは、シリンドリカル形状の高さをＴ，シリンドリカル形状の半径をＲとした場合、本実施形態ではＴ＜Ｒの関係が満たされている点にある。本実施形態における窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４も、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、０度と９０度を含まない角度（０～９０度）だけ傾いている。本実施形態においても、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、２５度以上６５度以下の角度だけ傾き得る。この傾斜角度は３５度以上５５度以下であってもよい。
　本実施形態においても、界面３２１に入射する入射光３３０は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分を有することになる。また、図５（ｂ）から明らかなように、入射光３３０が界面３２１に対して臨界角以上で入射する成分が存在するため、その反射光３３２は円偏光、あるいは楕円偏光となり、偏光度を低減することができる。
　窒化物半導体発光素子３００は、対称面３２５ａまたは対称面３２５ｂの面上に、窒化物半導体発光素子３００の少なくとも一部が存在するように配置するとよい。より好ましくは、窒化物半導体発光素子３００は、対称面３２５ａと対称面３２５ｂが交差する線上に、窒化物半導体発光素子３００の少なくとも一部が存在するように配置するとよい。さらに好ましくは、窒化物半導体発光素子３００の中心が、対称面３２５ａと対称面３２５ｂが交差する線上に存在するように配置するとよい。以上のように、対称面上に窒化物半導体発光素子３００を配置することで、透光性封止部３２０から取り出される光の配光パターンの対称性も向上する。
　本実施形態では、シリンドリカル形状の高さＴを小さくしているため、窒化物半導体発光デバイスのサイズを小さくできる。透光性封止部３２０での光吸収の影響を抑制することができることに加え、透光性封止部３２０の使用量を減らすことが可能となる。
　（実施形態３）
　次に、図６を参照しながら、本発明による窒化物系半導体発光デバイスの第３の実施形態を説明する。
　図６の実施形態と図４の実施形態との違いは、紙面奥行き方向に対して、シリンドリカル形状の半径が変化している。本実施形態では、シリンドリカル形状は１つの対称面３２５を有する。窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５に対して、０度と９０度を含まない角度（０～９０度）だけ傾いている。また、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５に対して、２５度以上６５度以下の角度だけ傾き得る。この傾斜角度は３５度以上５５度以下であってもよい。
　本実施形態においても、界面３２１に入射する入射光３３０は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分を有することになる。また、図６（ｂ）から明らかなように、入射光３３０が界面３２１に対して臨界角以上で入射する成分が存在するため、その反射光３３２は円偏光、あるいは楕円偏光となり、偏光度を低減することができる。
　窒化物半導体発光素子３００は、対称面３２５の面上に、窒化物半導体発光素子３００の少なくとも一部が存在するように配置するとよい。より好ましくは、窒化物半導体発光素子３００の中心が、対称面３２５上に存在するように配置するとよい。以上のように、対称面上に窒化物半導体発光素子３００を配置することで、透光性封止部３２０から取り出される光の配光パターンの対称性も向上する。
　実施形態１、２に比べて本実施形態の透光性封止部３２０における対称面の数が少ないため、透光性封止部３２０の設計自由度が向上する。
　（実施形態４）
　次に、図７を参照しながら、本発明による窒化物系半導体発光デバイスの第４の実施形態を説明する。
　図７（ａ）および図７（ｂ）に示されるように、本実施形態では、透光性封止部３２０が三角柱形状を有している。透光性封止部３２０の断面は、高さをＴ、底辺をＬとする二等辺三角形の形状をしている。本実施形態透光性封止部３２０は、直交する２つの対称面３２５ａ、３２５ｂを有している。窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、０度と９０度を含まない角度（０～９０度）だけ傾いている。窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、２５度以上６５度以下の角度だけ傾き得る。この傾斜角度は３５度以上５５度以下であってもよい。
　本実施形態においても、界面３２１に入射する入射光３３０は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分を有することになる。また、図７（ｂ）から明らかなように、入射光３３０が界面３２１に対して臨界角以上で入射する成分が存在するため、その反射光３３２は円偏光、あるいは楕円偏光となり、偏光度を低減することができる。
　窒化物半導体発光素子３００は、対称面３２５ａまたは対称面３２５ｂの面上に、窒化物半導体発光素子３００の少なくとも一部が存在するように配置するとよい。より好ましくは、窒化物半導体発光素子３００は、対称面３２５ａと対称面３２５ｂが交差する線上に、窒化物半導体発光素子３００の少なくとも一部が存在するように配置するとよい。さらに好ましくは、窒化物半導体発光素子３００の中心が、対称面３２５ａと対称面３２５ｂが交差する線上に存在するように配置するとよい。
　以上のように、対称面上に窒化物半導体発光素子３００を配置することで、透光性封止部３２０から取り出される光の配光パターンの対称性も向上する。
　（実施形態５）
　次に、図８を参照しながら、本発明による窒化物系半導体発光デバイスの第５の実施形態を説明する。
　本実施形態と図７に示す実施形態との違いは、本実施形態における透光性封止部３２０の二等辺三角形の高さＴと底辺Ｌの比率が、紙面奥行き方向に対して変化している点である。本実施形態では、三角柱形状の透光性封止部３２０が１つの対称面３２５を有している。窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５に対して、０度と９０度を含まない角度（０～９０度）だけ傾いている。また、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５に対して、２５度以上６５度以下の角度だけ傾き得る。この傾斜角度は３５度以上５５度以下であってもよい。
　本実施形態においても、界面３２１に入射する入射光３３０は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分を有することになる。また、図８（ｂ）から明らかなように、入射光３３０が界面３２１に対して臨界角以上で入射する成分が存在するため、その反射光３３２は円偏光、あるいは楕円偏光となり、偏光度を低減することができる。
　窒化物半導体発光素子３００は、対称面３２５の面上に、窒化物半導体発光素子３００の少なくとも一部が存在するように配置するとよい。より好ましくは、窒化物半導体発光素子３００の中心が、対称面３２５上に存在するように配置するとよい。
　以上のように、対称面上に窒化物半導体発光素子３００を配置することで、透光性封止部３２０から取り出される光の配光パターンの対称性も向上する。
　実施形態４に比べて対称面の数が少ないため、透光性封止部３２０の設計自由度が向上する。
　（実施形態６）
　次に、図９を参照しながら、本発明による窒化物系半導体発光デバイスの第６の実施形態を説明する。
　本実施形態では、正三角柱形状の透光性封止部３２０が４つの対称面３２５ａ、３２５ｃ、３２５ｄおよび３２５ｅを有している。
　窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｃに対して、０度と９０度を含まない角度（０～９０度）だけ傾いている。また、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｃに対して、２５度以上６５度以下の角度だけ傾き得る。この傾斜角度は３５度以上５５度以下であってもよい。本実施形態においても、界面３２１に入射する入射光３３０は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分を有することになる。
　図９（ｂ）から明らかなように、入射光３３０が界面３２１に対して臨界角以上で入射する成分が存在するため、その反射光３３２は円偏光、あるいは楕円偏光となり、偏光度を低減することができる。
　窒化物半導体発光素子３００は、対称面３２５ａまたは対称面３２５ｃの面上に、窒化物半導体発光素子３００の少なくとも一部が存在するように配置するとよい。より好ましくは、窒化物半導体発光素子３００は、対称面３２５ａと対称面３２５ｃが交差する線上に、窒化物半導体発光素子３００の少なくとも一部が存在するように配置するとよい。さらに好ましくは、窒化物半導体発光素子３００の中心が、対称面３２５ａと対称面３２５ｃが交差する線上に存在するように配置するとよい。
　以上のように、対称面上に窒化物半導体発光素子３００を配置することで、透光性封止部３２０から取り出される光の配光パターンの対称性も向上する。
　（実施形態７）
　次に、図１０を参照しながら、本発明による窒化物系半導体発光デバイスの第７の実施形態を説明する。
　図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、本実施形態では、透光性封止部３２０が非球面形状を有している。透光性封止部３２０の底面（窒化物半導体発光素子３００が配置されている面）は楕円形をしている。この場合、透光性封止部３２０は、対称面３２５ａおよび３２５ｂの２つの対称面を有する。
　透光性封止部３２０の断面は、例えば入射面３２２に注目した場合、界面３２１は球形から歪んだ形状をしている。ここで重要な点は、窒化物半導体発光素子３００からの入射光３３０のうち、界面３２１で反射する成分が存在するように、界面３２１の形状が決定されている点である。
　窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、０度と９０度を含まない角度（０～９０度）だけ傾いている。また、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、２５度以上６５度以下の角度だけ傾き得る。この傾斜角度は３５度以上５５度以下であってもよい。
　本実施形態においても、界面３２１に入射する入射光３３０は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分を有することになる。入射光３３０が界面３２１に対して臨界角以上で入射する成分が存在するため、その反射光３３２は円偏光、あるいは楕円偏光となり、偏光度を低減することができる。
　窒化物半導体発光素子３００は、対称面３２５ａまたは対称面３２５ｂの面上に、窒化物半導体発光素子３００の少なくとも一部が存在するように配置するとよい。より好ましくは、窒化物半導体発光素子３００は、対称面３２５ａと対称面３２５ｂが交差する線上に、窒化物半導体発光素子３００の少なくとも一部が存在するように配置するとよい。さらに好ましくは、窒化物半導体発光素子３００の中心が、対称面３２５ａと対称面３２５ｂが交差する線上に存在するように配置するとよい。以上のように、対称面上に窒化物半導体発光素子３００を配置することで、透光性封止部３２０から取り出される光の配光パターンの対称性も向上する。
　（実施形態８）
　次に、図１８を参照しながら、本発明による窒化物系半導体発光デバイスの第８の実施形態を説明する。
　図１８は、本実施形態における窒化物半導体発光デバイスを模式的に示したもので、図１８（ａ）は上面図、図１８（ｂ）はＸ－Ｘ’での断面図、図１８（ｃ）はＹ－Ｙ’での断面図である。
　実施形態１と異なる点は、実装基板３０１に凹部分が形成されていることである。
　実装基板３０１は、ベース３０１ａと、ベース３０１ａ上に設けられた反射板３０１ｂとを有している。反射板３０１ｂは、中央に窒化物半導体発光素子３００を収容する大きさの凹部（キャビティ）を有している。ベース３０１ａおよび反射板３０１ｂは、同じ材料から形成されていてもよいし、異なる材料から形成されていても良い。例えば、ベース３０１ａがアルミナやＡｌＮから形成され、反射板３０１ｂが反射率の高い樹脂から形成されていても良い。また、ベース３０１ａおよび反射板３０１ｂがアルミナやＡｌＮなどの同一材料から形成される場合、ベース３０１ａおよび反射板３０１ｂを焼結その他の方法によって一体化することも可能である。ベース３０１ａおよび反射板３０１ｂが金属から形成される場合は、反射板３０１ｂの中央部に凹部が形成されるようにプレス成形を行えばよい。このように、図１８（ｂ）、（ｃ）では、ベース３０１ａと反射板３０１ｂとを区別できるように記載されているが、ベース３０１ａと反射板３０１ｂは、１つの部品から構成されていても良い。
　本実施形態では、実装基板３０１に凹部を設けることで、配光分布特性の制御が可能となる。
　本実施形態でも、偏光特性を有する窒化物半導体発光素子３００の全体を覆うように透光性封止部３２０が配置されている。透光性封止部３２０は、実装基板３０１の凹部にも配置されている。図１８に示す透光性封止部３２０は、シリンドリカル形状を有している。窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、０度と９０度を含まない角度（０～９０度）だけ傾いている。また、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、２５度以上６５度以下の角度だけ傾き得る。この傾斜角度は３５度以上５５度以下であってもよい。
　本実施形態では、シリンドリカル形状の界面３２１から窒化物半導体発光素子３００までの距離が長くなっている。すなわち、透光性封止部３２０の最短部の長さが、実施形態１と異なる。透光性封止部３２０の最短部の長さが、窒化物半導体発光素子３００の最長部の長さ以上になるようにすればよいため、本実施形態では実施形態１よりもこの条件を満足しやすい。ここで透光性封止部３２０の最短部とは、実装基板３０１に窒化物半導体発光素子３００の形状を正射影したときにできる四角形の対角線の交点から、透光性封止部３２０と外部がなす界面３２１の最も近い距離の長さである。窒化物半導体発光素子３００の最長部とは、窒化物半導体発光素子３００を上面から見た形状が正方形あるいは長方形の場合、その対角線の長さが窒化物半導体発光素子３００の最長部となる。
　（実施形態９）
　次に、図１９を参照しながら、本発明による窒化物系半導体発光デバイスの第９の実施形態を説明する。
　図１９は、本発明の実施形態における窒化物半導体発光デバイスを模式的に示したもので、図１９（ａ）は上面図、図１９（ｂ）はＸ－Ｘ’での断面図、図１９（ｃ）はＹ－Ｙ’での断面図である。図１８の実施形態との違いは、透光性封止部３２０が、偏光特性を有する窒化物半導体発光素子３００の全体を覆うように配置された透光性封止部３２０ｂと、その外部に設けられた透光性封止部３２０ａとを有している点にある。透光性封止部３２０と外部がなす界面３２１がシリンドリカル形状である点は、図１８の実施形態と同様である。このように、１つの透光性封止部３２０が複数の部分から構成されている場合、透光性封止部３２０の形状として重要な部分は、その表面（界面３２１）である。このため、透光性封止部３２０の対称面も、この界面３２１に基づいて決定される。
　窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、０度と９０度を含まない角度（０～９０度）だけ傾いている。また、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、透光性封止部３２０の対称面３２５ａおよび対称面３２５ｂに対して、２５度以上６５度以下の角度だけ傾き得る。この傾斜角度は３５度以上５５度以下であってもよい。
　本実施形態では、透光性封止部３２０ａ、３２０ｂに異なる材料を用いることが可能である。例えば、透光性封止部３２０ｂにシリコーン樹脂やエポキシ樹脂を、透光性封止部３２０ａに、例えばガラス、サファイア、ＺｎＯなどの無機材料を用いることが可能となる。シリコーン樹脂などはガスや水分を透過しやすいが、その外部を無機材料で覆うことでガスや水分が透過し難くなり、信頼性が向上する。
　また、透光性封止部３２０ａと３２０ｂに屈折率が異なる材料を用いることもできる。例えば、ＬＥＤの封止材料として一般的に用いられるシリコーン樹脂やエポキシ樹脂の屈折率は１．４～１．５４程度のため、透光性封止部３２０の設計自由度が低い。しかしながら、本実施形態では、透光性封止部３２０ａに高屈折材料を用いることが可能となる。例えばサファイアの屈折率は１．７５程度、ＺｎＯの屈折率は１．９５程度、酸化ジルコニウムの屈折率は２．４程度、酸化チタンの屈折率は２．５程度、高屈折率プラスチックの屈折率は１．７４程度、高屈折率ガラスの屈折率は１．８４程度であり、設計の自由度が向上する。
　偏光度の低減効果は透光性封止部３２０ａと外部がなす界面の形状、透光性封止部３２０ａの対称面と窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４の角度、そして、図１６に示した透光性封止部３２０ａの屈折率で決まる。透光性封止部３２０ａの屈折率を１．６以上にすれば、さらに偏光度を低減することができる。
　（実施形態１０）
　次に、図２０を参照しながら、本発明による窒化物系半導体発光デバイスの第１０の実施形態を説明する。
　図２０は、本実施形態における窒化物半導体発光デバイスを模式的に示したもので、図２０（ａ）は上面図、図２０（ｂ）はＸ－Ｘ’での断面図、図２０（ｃ）はＹ－Ｙ’での断面図である。
　本実施形態が、実施形態１と異なる点は、窒化物半導体発光素子３００が、実装基板３０１上の配線３０２にｐ型電極３０８を介して実装されており、ｎ型電極３０９と配線３０２を接続するようにワイヤ３１５が形成されていることにある。
　偏光特性を有する窒化物半導体発光素子３００の全体を覆うように透光性封止部３２０が配置されている。透光性封止部３２０はシリンドリカル形状を有している。窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、０度と９０度を含まない角度（０～９０度）だけ傾いている。窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、２５～６５度だけ傾いているとさらによい２５度以上６５度以下の角度だけ傾き得る。この傾斜角度は３５度以上５５度以下であってもよい。
　本実施形態においては、ｐ型電極３０８と配線３０２の接合面積を大きくすることが容易であるため、放熱特性を改善しやすいという利点がある。
　（実施形態１１）
　次に、図２１、図２２を参照しながら、本発明による窒化物系半導体発光デバイスの第１１の実施形態を説明する。
　本実施形態の窒化物系半導体発光デバイスが他の実施形態における窒化物系半導体発光デバイスと異なる点は、１つの透光性封止部３２０が複数の窒化物半導体発光素子３００を覆っていることにある。
　各窒化物半導体発光素子３００の偏光方向は、透光性封止部３２０の対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ（図の例では４５度）傾いている。このように、複数の窒化物半導体発光素子３００が１つの透光性封止部３２０によって覆われていても、前述した原理に基づき、偏光度を低減することができる。
　なお、図２１の例では、１つの透光性封止部３２０によって４個の窒化物半導体発光素子３００が覆われている。１つの透光性封止部３２０によって覆われる窒化物半導体発光素子３００は、１個または４個に限定されず、他の個数であってもよい。
　図２２は、９個の窒化物半導体発光素子３００が１つの透光性封止部３２０によって覆われている例を示している。この例では、９個の窒化物半導体発光素子３００の中心に位置する窒化物半導体発光素子３００の偏光方向は、透光性封止部３２０の対称面に対して０度または９０度の角度を形成しているが、他の８個の窒化物半導体発光素子３００の偏光方向は、透光性封止部３２０の対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ（図の例では４５度）傾いている。このように、複数の窒化物半導体発光素子３００が１つの透光性封止部３２０によって覆われる場合、すべての窒化物半導体発光素子３００の偏光方向が透光性封止部３２０の対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ（図の例では４５度）傾いている必要は無い。また、図２２の例に示すように、窒化物半導体発光素子３００の偏光方向が透光性封止部３２０の対称面に対して形成する角度は、すべての窒化物半導体発光素子３００で等しい必要も無い。
　（実施形態１２）
　次に、図２３を参照しながら、本発明による窒化物系半導体発光デバイスの第１２の実施形態を説明する。
　本実施形態の窒化物系半導体発光デバイスが他の実施形態における窒化物系半導体発光デバイスと異なる点は、透光性封止部３２０の形状が直方体であることにある。
　窒化物半導体発光素子３００の偏光方向３２４は、透光性封止部３２０の対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ（図の例では４５度）傾いている。このように、透光性封止部３２０の形状が直方体であっても、偏光度を低減することができる。偏光方向３２４が対称面３２５ａおよび３２５ｂに対してなす角度は、３５～５５度であることが好ましく、３７～５３度であることが更に好ましい。
　図１８～図２２に図示されている透光性封止部３２０（実施形態８～１１）は、図４に示すシリンドリカル形状を有しているが、これらの透光性封止部３２０の形状は、シリンドリカル形状に限定されない。実施形態８～１１において、図５から図１０、または図２３に示されている形状の透光性封止部３２０を用いても、同様の効果を得ることができる。
　上記の各実施形態では、１つの実装基板上に１つの透光性封止部３２０が配置されているが、図２４に示すように、複数の透光性封止部３２０が１つの実装基板上に配置されていてもよい。図２４に示す例でも、各透光性封止部３２０が覆う少なくとも１つの窒化物半導体発光素子３００の偏光方向がその透光性封止部３２０の対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ傾いている。この場合、１つの実装基板上に配置される透光性封止部３２０の形状、大きさ、方位はそれぞれ異なっていても良い。
　以下、本発明の実施例を説明する。
　（実施例１）
　ｍ面ｎ型ＧａＮ基板上に、厚さ２μｍのｎ型ＧａＮ層からなるｎ型窒化物半導体層、厚さ１５ｎｍのＩｎＧａＮ量子井戸層と厚さ３０ｎｍのＧａＮ障壁層からなる３周期の量子井戸構造を有する窒化物半導体活性層、厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮ層からなるｐ型窒化物半導体層からなる窒化物系半導体発光素子を形成した。ｎ型電極にはＴｉ／Ｐｔ層、ｐ型電極にはＰd／Ｐｔ層を形成した。ｍ面ｎ型ＧａＮ基板の厚さは、１５０μｍまで薄膜化した。窒化物系半導体発光素子は、ｃ軸方向［０００１］とａ軸方向［１１－２０］にダイシングし、８００μｍ角の小片に分割した。小片化された窒化物系半導体発光素子（ＬＥＤ）を、アルミナ製の実装基板上に、Ａｕバンプを用いて実装した。１０ｍＡ動作時において、ＬＥＤのピーク発光波長は、４３７ｎｍであった。また、直径２．２ｍｍのサファイア性半球形状の透光性封止部、底面が２．２ｍｍの正方形、高さＴが１．１ｍｍ、半径Ｒが１．１ｍｍのサファイア製シリンドリカル形状の透光性封止部を別に作製した。ＬＥＤには、これらの透光性封止部を直接乗せた。図２６に、透光性封止部の形状とＬＥＤの向きの関係、上面から観察した光学顕微鏡写真を示す。
　図２５を参照しながら、偏光度の測定方法を説明する。
　まず、ＯＬＹＭＰＵＳ製の実体顕微鏡３のポートの一方に、シリコンフォトディテクタ４を取り付けた。シリコンフォトディテクタ４は、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ製ＳＣ６０００で制御している。実体顕微鏡３のもう一方のポートには、発光の様子を確認するためのＣＣＤカメラ５を取り付けた。ＬＥＤ１は、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ製の電源６を用いて、５ｍＡの低電流で駆動した。なお、図２５にはＬＥＤ１を簡略化して記載しているため、樹脂封止部などは省略している。
　実体顕微鏡３とＬＥＤ１との間には、ＬＥＤ１に平行になるように偏光板２を挿入した。偏光板２を回転させながら、シリコンフォトディテクタ４で光出力（パワー）をモニターし、その最小値Ｉｍｉｎと、最大値Ｉｍａｘを求めた。最小値Ｉｍｉｎと最大値Ｉｍａｘから、｜Ｉｍａｘ － Ｉｍｉｎ｜／｜Ｉｍａｘ ＋ Ｉｍｉｎ｜の式から、偏光度を算出した。
　透光性封止部をＬＥＤに配置しない場合（ＬＥＤ１－１）、５ｍＡ動作時において、ＬＥＤ１－１の偏光度は０．７０であった。
　ＬＥＤに半球形状の透光性封止部を配置した（ＬＥＤ１－２）。この場合、５ｍＡ動作時においてＬＥＤ１－２の偏光度は０．７０であり、透光性封止部がない場合の偏光度を維持していた。
　ＬＥＤにシリンドリカル形状の透光性封止部を、対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が０になるように配置した（ＬＥＤ１－３）。この場合、５ｍＡ動作時においてＬＥＤ１－３の偏光度は０．７５であり、透光性封止部がない場合の偏光度に近い値が得られた。
　ＬＥＤにシリンドリカル形状の透光性封止部を、対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が９０になるように配置した（ＬＥＤ１－４）。この場合、５ｍＡ動作時においてＬＥＤ１－４の偏光度は０．６０であり、透光性封止部がない場合の偏光度に近い値が得られた。
　ＬＥＤにシリンドリカル形状の透光性封止部を、対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が４５度になるように配置し、図３の形態を作製した（ＬＥＤ１－５）。この場合、５ｍＡ動作時においてＬＥＤ１－５の偏光度は０．１０であり、透光性封止部がない場合の偏光度に対して、極めて小さな値となった。
　実験結果から、透光性封止部の形状が一般的に用いられる半球形状では、偏光度を維持していた。また、ＬＥＤにシリンドリカル形状の透光性封止部の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が０度、あるいは９０度では、偏光度を維持していた。シリンドリカル形状の透光性封止部の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が４５度の場合、偏光度が低減した。
　以上のことから、透光性封止部の形状と、透光性封止部の対称面に対して窒化物系半導体発光素子の偏光方向を適切に選ぶことにより、偏光度の低減が実現できることがわかる。
　（実施例２）
　ｍ面ｎ型ＧａＮ基板上に、厚さ２μｍのｎ型ＧａＮ層からなるｎ型窒化物半導体層、厚さ１５ｎｍのＩｎＧａＮ量子井戸層と厚さ３０ｎｍのＧａＮ障壁層からなる３周期の量子井戸構造を有する窒化物半導体活性層、厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮ層からなるｐ型窒化物半導体層からなる窒化物系半導体発光素子を形成した。ｎ型電極にはＴｉ／Ｐｔ層、ｐ型電極にはＰd／Ｐｔ層を形成した。窒化物系半導体発光素子は、ｃ軸方向［０００１］とａ軸方向［１１－２０］にダイシングし、３００μｍ角の小片に分割した。小片化された窒化物系半導体発光素子（ＬＥＤ）を、表面に凹部を有するアルミナ製の実装基板上に、Ａｕバンプを用いて実装した。１０ｍＡ動作時において、ＬＥＤのピーク発光波長は、４５７ｎｍであった。ＬＥＤは実装基板の凹部に収まる構造になっている。凹部には、屈折率が１．４２のシリコーン樹脂を流し込んだ。その上に直径２．２ｍｍのサファイア性半球形状の透光性封止部、底面が２．２ｍｍの正方形、高さＴが１．１ｍｍ、半径Ｒが１．１ｍｍのサファイア製シリンドリカル形状の透光性封止部を配置し、図１９の形態を作製した。シリコーン樹脂には、粘度が小さい材料を用い、シリンドリカル形状の透光性封止部が回転できるようにした。
　シリンドリカル形状の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が様々な角度になるように、シリンドリカル形状の透光性封止部を回しながら、ＬＥＤの偏光度を測定した。
　図２７に、透光性封止部の対称面３２５ａと窒化物系半導体発光素子の偏光方向（ａ軸方向）がなす角度に対する、透光性封止部から取り出される光の規格化偏光度の関係を示す。図２７において、■は測定値である。ここで測定値は、透光性封止部を形成する前の偏光度を基準値として規格化した値である。◇は図１７で示した計算値を、再度、示している。実際の測定結果と計算結果が、よく対応していることがわかる。
　図２７から、透光性封止部の対称面３２５ａと窒化物系半導体発光素子の偏光方向（ａ軸方向）がなす角度が４５度付近で、規格化偏光度はもっとも小さい。
　窒化物半導体発光素子の偏光方向が、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、３７～５３度の範囲にある場合には、規格化偏光度を０．３程度まで低減できる。窒化物半導体発光素子の偏光方向が、対称面３２５ａおよび３２５ｂに対して、３５～５５度の範囲にある場合には、規格化偏光度を０．４程度まで低減できる。
　（実施例３）
　ｍ面ｎ型ＧａＮ基板上に、厚さ２μｍのｎ型ＧａＮ層からなるｎ型窒化物半導体層、厚さ１５ｎｍのＩｎＧａＮ量子井戸層と厚さ３０ｎｍのＧａＮ障壁層からなる３周期の量子井戸構造を有する窒化物半導体活性層、厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮ層からなるｐ型窒化物半導体層からなる窒化物系半導体発光素子を形成した。
　ｎ型電極にはＴｉ／Ｐｔ層、ｐ型電極にはＰd／Ｐｔ層を形成した。窒化物系半導体発光素子は、ｃ軸方向［０００１］とａ軸方向［１１－２０］にダイシングし、３００μｍ角の小片に分割した。小片化された窒化物系半導体発光素子（ＬＥＤ）を、アルミナ製の実装基板上に、Ａｕバンプを用いて実装した。１０ｍＡ動作時において、ＬＥＤのピーク発光波長は、４５６ｎｍであった。また、サファイア製シリンドリカル形状の透光性封止部を別に作製した。
　透光性封止部の配置前において、３００μｍ角ＬＥＤの偏光度は、５ｍＡ動作時で０．６１であった。
　ＬＥＤに、シリンドリカル形状の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が０度、４５度、９０度になるように、高さＴが１．１ｍｍ、半径Ｒが１．１ｍｍ、２．２ｍｍ角の正方形の底面を有するシリンドリカル形状の透光性封止部を配置した。
　ＬＥＤに、シリンドリカル形状の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が０度、４５度、９０度になるように、高さＴが０．８ｍｍ、半径Ｒが１．１ｍｍのシリンドリカル形状の透光性封止部を配置した。
　ＬＥＤに、シリンドリカル形状の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が０度、４５度、９０度になるように、高さＴが０．５ｍｍ、半径Ｒが１．１ｍｍのシリンドリカル形状の透光性封止部を配置した。
　表１に、作製したＬＥＤの５ｍＡ動作時における偏光度を示す。いずれのシリンドリカルレンズの形状においても、シリンドリカル形状の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が４５度の場合に、偏光度は最も小さくなった。また、窒化物系半導体発光素子の最長部と透光性封止部の最短部との比が小さくなるほど、偏光度の低減効果が小さくなることが分かった。
　以上の結果から、シリンドリカル形状の高さがシリンドリカル形状の半径よりも小さい場合においても、偏光度が低減できる。
　シリンドリカル形状の高さがシリンドリカル形状の半径よりも小さい場合のレンズ形状は、図５に示した実施形態に対応している。さらに、図５の実施形態２は、図１０の実施形態７に形状が近いため、図１０の実施形態７においても同様の効果があると推定できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（実施例４）
　ｍ面ｎ型ＧａＮ基板上に、厚さ２μｍのｎ型ＧａＮ層からなるｎ型窒化物半導体層、厚さ１５ｎｍのＩｎＧａＮ量子井戸層と厚さ３０ｎｍのＧａＮ障壁層からなる３周期の量子井戸構造を有する窒化物半導体活性層、厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮ層からなるｐ型窒化物半導体層からなる窒化物系半導体発光素子を形成した。
　ｎ型電極にはＴｉ／Ｐｔ層、ｐ型電極にはＰd／Ｐｔ層を形成した。窒化物系半導体発光素子は、ｃ軸方向［０００１］とａ軸方向［１１－２０］にダイシングし、３００μｍ角と８００μｍ角に小片化した。小片化された窒化物系半導体発光素子（ＬＥＤ）を、アルミナ製の実装基板上に、Ａｕバンプを用いて実装した。また、サファイア製シリンドリカル形状の透光性封止部を別に作製し、ＬＥＤの上に直接配置した。
　透光性封止部の配置前において、８００μｍ角ＬＥＤの偏光度は、５ｍＡ動作時で０．７０であった。また、３００μｍ角ＬＥＤの偏光度は、５ｍＡ動作時で０．６１であった。
　８００μｍ角ＬＥＤに、シリンドリカル形状の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が０度、４５度、９０度になるように、高さＴが１．１ｍｍ、半径Ｒが１．１ｍｍ、２．２ｍｍ角の正方形の底面を有するシリンドリカル形状の透光性封止部を配置した。
　８００μｍ角ＬＥＤに、シリンドリカル形状の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が０度、４５度、９０度になるように、高さＴが２．０ｍｍ、半径Ｒが２．０ｍｍ、４．０ｍｍ角の正方形の底面を有するシリンドリカル形状の透光性封止部を配置した。
　３００μｍ角ＬＥＤに、シリンドリカル形状の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が０度、４５度、９０度になるように、高さＴが１．１ｍｍ、半径Ｒが１．１ｍｍ、２．２ｍｍ角の正方形の底面を有するシリンドリカル形状の透光性封止部を配置した。
　表２に、作製したＬＥＤの５ｍＡ動作時における偏光度を示す。いずれのシリンドリカルレンズの形状においても、シリンドリカル形状の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が４５度の場合に、偏光度は最も小さくなった。
　また、いずれの場合も、シリンドリカル形状の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が０度または９０度の場合に、もとの偏光度を維持した。一方、シリンドリカル形状の対称面３２５ａとＬＥＤのａ軸（偏光方向）がなす角度が４５度の場合に、偏光度が小さくなった。
　以上の結果から、透光性封止部の最短部の長さは、窒化物系半導体発光素子の最長部と同程度以上が好ましいことが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　本発明によれば、非極性あるいは半極性面上に形成された窒化物系半導体発光素子の偏光度を低減することが可能となる。窒化物系半導体発光素子の設置方向によって、光の反射量が変化することがなくなるため、電飾や照明などの利用に適している。
　１　　　ＬＥＤ
　２　　　偏光板
　３　　　実体顕微鏡
　４　　　シリコンフォトディテクタ
　５　　　ＣＣＤカメラ
　６　　　電源
　３００　窒化物系半導体発光素子
　３０１　実装基板
　３０１ａ　ベース
　３０１ｂ　反射板
　３０２　配線
　３０３　バンプ
　３０４　基板
　３０５　ｎ型窒化物半導体層
　３０６　窒化物半導体活性層
　３０７　ｐ型窒化物半導体層
　３０８　ｐ型電極
　３０９　ｎ型電極
　３１５　ワイヤ
　３１６　凹部
　３２０　透光性封止部
　３２１　界面
　３２２　入射面
　３２４　偏光方向
　３２５　対称面
　３３０　入射光
　３３１　透過光
　３３２　反射光
　３３３　入射角度

Claims (34)

  1. 　活性層に平行な面内に含まれる偏光方向に偏光した偏光光を前記活性層から放射する窒化物半導体発光素子と、
    　前記窒化物半導体発光素子を覆い、前記活性層に垂直な対称面を有する透光性封止部と、
    を備え、
    　前記窒化物半導体発光素子の前記偏光方向は、前記透光性封止部の前記対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ傾いている、窒化物半導体発光デバイス。
  2. 　前記窒化物半導体発光素子の前記偏光方向は、前記透光性封止部の前記対称面に対して２５度以上６５度以下の角度だけ傾いている、請求項１に記載の窒化物半導体発光デバイス。
  3. 　前記窒化物半導体発光素子の前記偏光方向は、前記透光性封止部の前記対称面に対して３５度以上５５度以下の角度だけ傾いている、請求項１に記載の窒化物半導体発光デバイス。
  4. 　前記透光性封止部は、半円柱の一部を構成する形状を有している、請求項１から３の何れかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  5. 　前記透光性封止部は、円錐の一部を構成する形状を有している、請求項１から３の何れかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  6. 　前記透光性封止部は、多角柱の一部を構成する形状を有している、請求項１から３の何れかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  7. 　前記透光性封止部は、多角錐の一部を構成する形状を有している、請求項１から３の何れかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  8. 　前記透光性封止部は、楕円球の一部を構成する形状を有している、請求項１から３の何れかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  9. 　前記透光性封止部は、直方体の一部を構成する形状を有している、請求項１から３の何れかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  10. 　前記窒化物半導体発光素子を支持する実装基板を備える請求項１から８のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  11. 　第１の活性層を有し、前記第１の活性層に平行な面内に含まれる第１の偏光方向に偏光した偏光光を前記第１の活性層から放射する第１の窒化物半導体発光素子と、
    　第２の活性層を有し、前記第２の活性層に平行な面内に含まれる第２偏光方向に偏光した偏光光を前記第２の活性層から放射する第２の窒化物半導体発光素子と、
    　前記第１の窒化物半導体発光素子および前記第２の窒化物半導体発光素子を覆い、前記第１および第２の活性層に垂直な対称面を有する透光性封止部と、
    を備え、
    　前記第１の窒化物半導体発光素子の前記第１の偏光方向および前記第２の窒化物半導体発光素子の前記第２偏光方向は、いずれも、前記透光性封止部の前記対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ傾いている、窒化物半導体発光デバイス。
  12. 　前記第１の偏光方向と前記第２偏光方向とは平行である請求項１１に記載の窒化物半導体発光デバイス。
  13. 　前記第１の偏光方向と前記第２偏光方向とは平行ではない請求項１１に記載の窒化物半導体発光デバイス。
  14. 　前記第１の偏光方向および前記第２の偏光方向の少なくとも一方は、前記透光性封止部の前記対称面に対して２５度以上６５度以下の角度だけ傾いている、請求項１１から１３のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  15. 　前記窒化物半導体発光素子の前記偏光方向は、前記透光性封止部の前記対称面に対して３５度以上５５度以下の角度だけ傾いている、請求項１１から１４に記載の窒化物半導体発光デバイス。
  16. 　前記透光性封止部は、半円柱の一部を構成する形状を有している、請求項１１から１５のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  17. 　前記透光性封止部は、円錐の一部を構成する形状を有している、請求項１１から１５のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  18. 　前記透光性封止部は、多角柱の一部を構成する形状を有している、請求項１１から１５のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  19. 　前記透光性封止部は、多角錐の一部を構成する形状を有している、請求項１１から１５のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  20. 　前記透光性封止部は、楕円球の一部を構成する形状を有している、請求項１１から１５のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  21. 　前記透光性封止部は、直方体の一部を構成する形状を有している、請求項１１から１５のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  22. 　前記第１および第２の窒化物半導体発光素子を支持する実装基板を備える請求項１１から１５のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  23. 　第１の活性層を有し、前記第１の活性層に平行な面内に含まれる第１の偏光方向に偏光した偏光光を前記第１の活性層から放射する第１の窒化物半導体発光素子と、
    　第２の活性層を有し、前記第２の活性層に平行な面内に含まれる第２偏光方向に偏光した偏光光を前記第２の活性層から放射する第２の窒化物半導体発光素子と、
    　前記第１の窒化物半導体発光素子を覆い、前記第１の活性層に垂直な対称面を有する第１の透光性封止部と、
    　前記第２の窒化物半導体発光素子を覆い、前記第２の活性層に垂直な対称面を有する第２の透光性封止部と、
    を備え、
    　前記第１の窒化物半導体発光素子の前記第１の偏光方向は、前記第１の透光性封止部の前記対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ傾いており、
    　前記第２の窒化物半導体発光素子の前記第２偏光方向は、前記第２の透光性封止部の前記対称面に対して０度と９０度を含まない角度だけ傾いている、窒化物半導体発光デバイス。
  24. 　前記第１の偏光方向と前記第２偏光方向とは平行である請求項２３に記載の窒化物半導体発光デバイス。
  25. 　前記第１の偏光方向と前記第２偏光方向とは平行ではない請求項２３に記載の窒化物半導体発光デバイス。
  26. 　前記第１の偏光方向は、前記第１の透光性封止部の前記対称面に対して２５度以上６５度以下の角度だけ傾いており、
    　前記第２の偏光方向は、前記第２の透光性封止部の前記対称面に対して２５度以上６５度以下の角度だけ傾いている、請求項２３から２５のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  27. 　前記第１の偏光方向は、前記第１の透光性封止部の前記対称面に対して３５度以上５５度以下の角度だけ傾いており、
    　前記第２の偏光方向は、前記第２の透光性封止部の前記対称面に対して３５度以上５５度以下の角度だけ傾いている、請求項２３から２５のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  28. 　前記第１の透光性封止部および第２の透光性封止部の少なくとも一方は、半円柱の一部を構成する形状を有している、請求項２３から２７のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  29. 　前記第１の透光性封止部および第２の透光性封止部の少なくとも一方は、円錐の一部を構成する形状を有している、請求項２３から２７のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  30. 　前記第１の透光性封止部および第２の透光性封止部の少なくとも一方は、多角柱の一部を構成する形状を有している、請求項２３から２７のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  31. 　前記第１の透光性封止部および第２の透光性封止部の少なくとも一方は、多角錐の一部を構成する形状を有している、請求項２３から２７のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  32. 　前記第１の透光性封止部および第２の透光性封止部の少なくとも一方は、楕円球の一部を構成する形状を有している、請求項２３から２７のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  33. 　前記第１の透光性封止部および第２の透光性封止部の少なくとも一方は、直方体の一部を構成する形状を有している、請求項２３から２７のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
  34. 　前記第１および第２の窒化物半導体発光素子を支持する実装基板を備える請求項２３から３３のいずれかに記載の窒化物半導体発光デバイス。
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