WO2013111542A1 - 窒化物半導体発光装置 - Google Patents

窒化物半導体発光装置 Download PDF

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WO2013111542A1
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light emitting
semiconductor light
nitride semiconductor
emitting device
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井上　彰
正樹 藤金
横川　俊哉
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device including a semiconductor light emitting chip including a nitride semiconductor active layer having a nonpolar plane or a semipolar plane as a growth plane.
  • a nitride semiconductor containing nitrogen (N) as a group V element is considered promising as a material for a short-wavelength light-emitting element because of its band gap.
  • N nitrogen
  • gallium nitride compound semiconductors have been actively researched, and blue light emitting diode (LED) elements, green LED elements, and blue semiconductor laser elements using gallium nitride compound semiconductors have been put into practical use.
  • LED blue light emitting diode
  • the gallium nitride compound semiconductor includes a compound semiconductor in which a part of gallium (Ga) is replaced with at least one of aluminum (Al) and indium (In).
  • a gallium nitride-based compound semiconductor is referred to as a GaN-based semiconductor.
  • a GaN-based semiconductor can have its band gap larger or smaller than that of GaN by replacing Ga with Al or In. As a result, not only short wavelength light such as blue or green but also long wavelength light such as orange or red can be emitted. From these characteristics, the nitride semiconductor light emitting element is expected to be applied to an image display device, a lighting device, and the like.
  • Nitride semiconductors have a wurtzite crystal structure.
  • 1 (a), 1 (b), and 1 (c) show the plane orientation of the wurtzite crystal structure in four-index notation (hexagonal index).
  • the crystal plane and its plane orientation are represented using basic vectors represented by a 1 , a 2 , a 3 and c.
  • the basic vector c extends in the [0001] direction, and the axis in this direction is called “c-axis”.
  • a plane perpendicular to the c-axis is called a “c-plane” or “(0001) plane”.
  • the sign “ ⁇ ” attached to the left side of the number in parentheses representing the Miller index represents the inversion of the index for convenience.
  • FIG. 2 (a) represents the crystal structure of a GaN-based semiconductor with a stick ball model.
  • FIG. 2B is a stick ball model in which the atomic arrangement in the vicinity of the m-plane surface is observed from the a-axis direction.
  • the m-plane is perpendicular to the paper surface of FIG.
  • FIG. 2C is a stick ball model in which the atomic arrangement on the surface of the + c plane is observed from the m-axis direction.
  • the c-plane is perpendicular to the paper surface of FIG.
  • N atoms and Ga atoms are located on a plane parallel to the m-plane.
  • a layer in which only Ga atoms are arranged and a layer in which only N atoms are arranged are formed.
  • a c-plane substrate that is, a substrate having a (0001) plane as a main surface is used as a substrate on which a nitride semiconductor crystal is grown.
  • spontaneous polarization electric polarization
  • the “c plane” is also called a “polar plane”.
  • a piezoelectric field is generated along the c-axis direction in the quantum well layer made of InGaN constituting the light emitting layer of the nitride semiconductor light emitting device.
  • the thickness of the light emitting layer formed on the (0001) plane is designed to be 3 nm or less.
  • the m-plane in the wurtzite crystal structure is six equivalent planes that are parallel to the c-axis and orthogonal to the c-plane.
  • the (1-100) plane perpendicular to the [1-100] direction corresponds to the m-plane.
  • Other m planes equivalent to the (1-100) plane include (-1010) plane, (10-10) plane, (-1100) plane, (01-10) plane, and (0-110) plane. .
  • a nitride semiconductor light emitting device having an active layer with a growth plane of m-plane or a-plane, -r plane or (11-22) plane has polarization characteristics derived from the structure of its valence band.
  • Patent Document 1 discloses a light-emitting diode chip including a light-emitting layer having a main surface, and light emission in order to reduce a difference in intensity due to a difference in azimuth angle in a plane of a chip arrangement surface of light emitted from a package, A package having a chip placement surface on which the diode chip is placed, and light emitted from the main surface of the light emitting layer has a plurality of different light emission intensities depending on the azimuth angle in the surface of the main surface of the light emitting layer.
  • a light emitting diode device having a structure in which at least one of the light emitting diode chip and the package reduces the intensity difference due to the difference in azimuth angle in the plane of the chip placement surface 12a of the light emitted from the package is disclosed.
  • Patent Document 2 in order to increase the light extraction efficiency, a covering member containing a light-reflective material, a light transmitting member facing the light emitting side surface and the surface of the covering member, and a part of the covering member are included.
  • a light emitting device including a light emitting element and a wavelength conversion member excited by the light emitting element is disclosed as an embedded light source unit.
  • the LED device of Patent Document 3 includes an LED chip and a package that houses the LED chip.
  • anisotropy of emission intensity occurs with respect to the azimuth angle in the main surface of the light emitting layer.
  • the high-concentration portion of the resin mold is arranged in a region having a predetermined angle range including an azimuth angle with a high light emission intensity from the LED chip, and has a predetermined angle range including an azimuth angle with a low light emission intensity from the LED chip 10.
  • the low concentration part of the resin mold is arranged in the region.
  • One non-limiting exemplary embodiment of the present application provides a nitride semiconductor light-emitting device that can achieve more appropriate control of light distribution characteristics and / or reduction of color unevenness.
  • a nitride semiconductor light-emitting device emits polarized light and has a nitride semiconductor light-emitting chip having an active layer having a nonpolar or semipolar surface as a growth surface, and light from the active layer.
  • a light-transmitting cover that transmits light wherein the light-transmitting cover is perpendicular to a polarization direction of the polarized light in a lateral region of the nitride semiconductor light-emitting chip.
  • a first translucent member disposed in a direction, and a second translucent member disposed in a region above the nitride semiconductor light emitting chip, and the first translucent member
  • the diffuse transmittance of light is higher than the diffuse transmittance of light in the second translucent member.
  • a semiconductor light emitting device includes a nitride semiconductor light emitting chip that emits polarized light and has an active layer having a nonpolar plane or a semipolar plane as a growth plane, and a side of the nitride semiconductor light emitting chip.
  • a nitride semiconductor light emitting device comprising: a first translucent member that is disposed in a direction perpendicular to the polarization direction of the polarized light and transmits light from the active layer;
  • the first translucent member includes a translucent base material and a plurality of particles, the particles have a refractive index different from that of the translucent base material, and the first translucent member includes:
  • the particles include 0.2% by weight or more and 15% by weight or less.
  • a nitride semiconductor light emitting device is a nitride semiconductor light emitting chip having an active layer that emits polarized light, the growth surface of which is a nonpolar surface or a semipolar surface, A first light extraction surface that is non-perpendicular to the growth surface and that emits the polarized light to the outside, and a second light extraction surface that is non-perpendicular to the polarization direction of the polarized light and that emits the polarized light to the outside.
  • a nitride semiconductor light emitting chip comprising: a wavelength conversion member that covers the first light extraction surface and converts the wavelength of the polarized light emitted to the outside; a base material; and a refractive index different from the base material
  • a first translucent member containing particles dispersed in the base material, covering at least a part of the second light extraction surface and diffusing and transmitting the polarized light emitted to the outside A first translucent member.
  • a nitride semiconductor light emitting device is a nitride semiconductor light emitting chip having an active layer that emits polarized light, the growth surface of which is a nonpolar surface or a semipolar surface, A first light extraction surface that is non-perpendicular to the growth surface and from which the polarized light is emitted to the outside, and a second light extraction surface that is non-parallel to the polarization direction of the polarized light and from which the polarized light is emitted to the outside
  • a nitride semiconductor light emitting chip comprising: a wavelength conversion member that is arranged so that the polarized light emitted from the first light extraction surface is incident, and converts a wavelength of the polarized light emitted to the outside; A first light transmissive member that is arranged so that the polarized light is emitted from at least a part of the second light extraction surface and is incident on the second light extraction surface, and transmits the polarized light emitted to the outside, and the first
  • the light distribution characteristics can be controlled more appropriately, or the color unevenness can be reduced.
  • FIG. 1A is a perspective view showing basic vectors a 1 , a 2 , a 3 and c and a-plane, c-plane and m-plane of a wurtzite crystal structure.
  • FIG. 1B is a perspective view showing the r-plane of the wurtzite crystal structure.
  • FIG. 1C is a perspective view showing the (11-22) plane of the wurtzite crystal structure.
  • FIGS. 2 (a) to 2 (c) are diagrams showing the crystal structure of a GaN-based semiconductor in a stick ball model.
  • FIG. 3A is a schematic plan view showing the semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a schematic plan view showing the semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a schematic plan view showing the semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a schematic plan view showing the semiconductor
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line Y-Y ′ of FIG.
  • FIG. 4A is a schematic plan view showing a semiconductor light emitting device according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line Y-Y ′ of FIG.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to another modification of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a second modification of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a third modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a fourth modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a fifth modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a sixth modification of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a seventh modification of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to an eighth modification of the first embodiment.
  • FIG. 12A is a schematic plan view showing a semiconductor light emitting device according to a ninth modification of the first embodiment.
  • FIG. 12A is a schematic plan view showing a semiconductor light emitting device according to a ninth modification of the first embodiment.
  • FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line Y-Y ′ of FIG.
  • FIG. 13A is a schematic plan view showing a semiconductor light emitting device according to a tenth modification of the first embodiment.
  • FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the line Y-Y ′ of FIG.
  • FIG. 14A is a schematic plan view showing the semiconductor light emitting device according to the second embodiment.
  • FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line Y-Y ′ of FIG.
  • FIG. 14C is a cross-sectional view of the semiconductor light emitting device according to the first modification of the second embodiment.
  • FIG. 14D is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a second modification of the second embodiment.
  • FIG. 14E is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a third modification of the second embodiment.
  • FIG. 14F is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a fourth modification of the second embodiment.
  • FIG. 15A is a schematic plan view showing a semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 15B is a cross-sectional view taken along line Y-Y ′ of FIG.
  • FIG. 16A is a schematic plan view showing a semiconductor light emitting device according to a first modification of the third embodiment.
  • FIG. 16B is a cross-sectional view taken along the line Y-Y ′ of FIG.
  • FIG. 16C is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to another modification of the third embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a second modification of the third embodiment.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a third modification of the third embodiment.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a fourth modification of the third embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a fifth modification of the third embodiment.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a sixth modification of the third embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to another modification of the third embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a second modification of the third embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a seventh modification of the third embodiment.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to an eighth modification of the third embodiment.
  • FIG. 24A is a schematic plan view showing a semiconductor light emitting device according to a ninth modification of the third embodiment.
  • FIG. 24B is a cross-sectional view taken along line Y-Y ′ of FIG.
  • FIG. 25A is a schematic plan view showing a semiconductor light emitting device according to a tenth modification of the third embodiment.
  • FIG. 25B is a cross-sectional view taken along line Y-Y ′ of FIG.
  • FIG. 26A is a schematic plan view showing a semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 26 (b) is a cross-sectional view taken along line Y-Y 'of FIG. 26 (a).
  • FIG. 26C is a cross-sectional view of the semiconductor light emitting device according to the first modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 26D is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a second modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 26E is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a third modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 26F is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a fourth modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 27A is a schematic diagram showing a measurement system for light distribution characteristics in the a-axis direction.
  • FIG. 27A is a schematic diagram showing a measurement system for light distribution characteristics in the a-axis direction.
  • FIG. 27B is a schematic diagram illustrating a measurement system for light distribution characteristics in the c-axis direction.
  • 4 is a graph showing the relationship between the emission angle and the emission wavelength in the a-axis direction and the c-axis direction of the semiconductor light emitting chip 100.
  • FIG. 29 is a graph showing the ratio of the area of the second light extraction surface 122 to the area of the first light extraction surface 121 and the relationship between the maximum asymmetry degree and the average asymmetry degree for five types of samples.
  • FIG. 30 is a schematic diagram showing a measurement system for the degree of polarization.
  • FIG. 31 is a diagram showing the normalized polarization degree of the semiconductor light emitting device.
  • FIGS. 32A to 32E show the particle concentration of titanium oxide (TiO 2 ) of 0.0% by weight, 0.2% by weight, 0.4% by weight, 0.7% by weight, and 15.0% by weight.
  • 5 is a graph showing measurement results of light distribution characteristics in the a-axis direction and the c-axis direction of the semiconductor light emitting device.
  • FIG. 33 is a graph obtained by quantifying the symmetry of the light distribution characteristic in the a-axis direction and the light distribution characteristic in the c-axis direction.
  • FIG. 34 is a graph showing the relationship between the particle concentration and the degree of polarization.
  • FIG. 35 (a) to (f) show the particle concentrations of titanium oxide (TiO 2 ) of 0.0% by weight, 0.2% by weight, 0.4% by weight, 0.7% by weight, and 1.0% by weight.
  • 3 is a graph showing measurement results of light distribution characteristics in the a-axis direction and the c-axis direction of a semiconductor light emitting device with 3.0 wt%.
  • FIG. 36 is a graph that quantifies the symmetry of the light distribution characteristics in the a-axis direction and the light distribution characteristics in the c-axis direction.
  • FIG. 37 is a graph showing the relationship between the particle concentration and the degree of polarization.
  • FIG. 38 is a graph showing the relationship between the particle concentration and the amount of decrease in light output.
  • FIG. 39A and 39B are top micrographs of a semiconductor light emitting device having a particle concentration of 0.0 wt% and a semiconductor light emitting device having a particle concentration of 1.0 wt%.
  • FIG. 40 is a cross-sectional SEM image of the concavo-convex portion formed on the first light extraction surface of the semiconductor light emitting chip 100.
  • FIG. 41 is a graph in which the symmetry of the light distribution characteristic in the a-axis direction and the light distribution characteristic in the c-axis direction is quantified.
  • FIG. 42 is a graph showing the relationship between the particle concentration and the degree of polarization.
  • FIG. 43 is a graph showing the relationship between the particle concentration and the amount of decrease in light output.
  • FIG. 44A to 44D are diagrams showing measurement results of light distribution characteristics in the a-axis direction and the c-axis direction of the semiconductor light emitting device in the fourth example.
  • FIG. 45 is a diagram showing the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree of the semiconductor light emitting device in the fourth example.
  • FIG. 46 is a diagram showing the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree of the semiconductor light emitting device in the fifth example.
  • FIG. 47 is a diagram showing the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree of the semiconductor light emitting device in the sixth example.
  • FIG. 45 is a diagram showing the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree of the semiconductor light emitting device in the fourth example.
  • FIG. 48 is a diagram illustrating measurement results of light distribution characteristics in the a-axis direction and the m-axis direction of the semiconductor light emitting element in the first comparative example.
  • 49 (a) to (d) are seventh examples, respectively, in which the particle concentration of the first light-transmissive member is 0.0, 0.4, 1.0, and 3.0% by weight. It is a figure which shows the measurement result of the light distribution distribution characteristic of a-axis direction, and the light distribution distribution characteristic of c-axis direction of a semiconductor light-emitting device.
  • FIG. 50 is a diagram showing the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree of the semiconductor light emitting device in the seventh example.
  • FIGS. 53 (a) to 53 (d) are seventh examples, respectively, in which the particle concentration of the first translucent member is 0.0, 0.4, 1.0, and 3.0% by weight. It is a figure which shows the measurement result of the angle from the normal line direction (m-axis direction), the emission wavelength of a-axis direction, and the emission wavelength of c-axis direction of a certain semiconductor light-emitting device.
  • FIG. 52 is a diagram showing the relationship between the particle concentration and the maximum emission wavelength difference in the semiconductor light emitting device in the seventh example.
  • FIGS. 53 (a) to 53 (d) are seventh examples, respectively, and the particle concentration of the first translucent member is 0.0, 0.4, 1.0, and 3.0% by weight.
  • FIG. 54 is a diagram showing the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree of the semiconductor light emitting device in the eighth example.
  • FIG. 55 is a diagram showing the relationship between the particle concentration and the maximum emission wavelength difference in the semiconductor light emitting device in the eighth example.
  • FIG. 56 is a diagram showing the relationship between the angle from the normal direction (m-axis direction) and the difference in color rendering index between the a-axis direction and the c-axis direction of the semiconductor light emitting device in the eighth example.
  • FIG. 57 is a diagram showing the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree of the semiconductor light emitting device in the ninth example.
  • FIG. 58 is a diagram showing the relationship between the particle concentration and the maximum emission wavelength difference in the semiconductor light emitting device in the ninth example.
  • FIG. 59 is a diagram showing the relationship between the angle from the normal direction (m-axis direction) and the difference in color rendering index between the a-axis direction and the [ ⁇ 101-4] axis direction of the semiconductor light emitting device in the ninth example. It is.
  • FIG. 60 is a diagram showing the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree of the semiconductor light emitting device in the tenth example.
  • FIG. 61 is a diagram showing the relationship between the particle concentration and the maximum light emission wavelength difference in the semiconductor light emitting device in the tenth example.
  • FIG. 62 is a diagram showing the relationship between the angle from the normal direction (m-axis direction) and the difference in color rendering index between the a-axis direction and the c-axis direction of the semiconductor light emitting device in the tenth example.
  • FIG. 63 is a diagram showing the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree of the semiconductor light emitting device in the eleventh example.
  • FIG. 64 is a diagram showing the relationship between the particle concentration and the maximum emission wavelength difference in the semiconductor light emitting device in the eleventh example.
  • FIG. 65 is a diagram showing the relationship between the particle concentration and the decrease in light output of the semiconductor light emitting device in the eleventh example.
  • the nitride semiconductor active layer with the m-plane as the growth plane emits light whose electric field strength is biased mainly in the a-axis direction.
  • the light emitting element has polarization characteristics, it is theoretically predicted that the light distribution is such that the light emission intensity increases in the direction perpendicular to the polarization direction. That is, the radiation pattern (light distribution) of the light emitting element becomes non-uniform.
  • the polarization direction of light from the nitride semiconductor active layer with the a-plane as the growth surface is the m-axis. Therefore, it is predicted that the light distribution is such that the emission intensity increases in the direction perpendicular to the m-axis.
  • the polarization direction of light from the nitride semiconductor active layer having the (20-2-1) plane and the (20-21) plane, which are semipolar planes, is the [-12-10] direction. It has been. Accordingly, it is predicted that the light distribution is such that the emission intensity increases in the direction perpendicular to the [-12-10] direction.
  • the polarization direction of light from the nitride semiconductor active layer having the (10-1-3) plane which is a semipolar plane as the growth plane is [-12-10 when the In composition of the nitride semiconductor active layer is large.
  • the polarization direction of light from the nitride semiconductor active layer with the (11-22) plane being a semipolar plane as the growth plane is the m-axis direction when the composition of In in the nitride semiconductor active layer is large.
  • the composition of In in the physical semiconductor active layer it is known to be in the [ ⁇ 1-123] direction. Therefore, when the In composition of the active layer is large, the light emission intensity is large with respect to the direction perpendicular to the m-axis, and when the In composition of the active layer is small, the light emission intensity is perpendicular to the [-1-123] direction. It is predicted that the light distribution is such that the emission intensity increases in any direction.
  • polarized light light whose electric field intensity is biased in a specific direction
  • polarized light in the X-axis direction light whose electric field intensity is biased in the X-axis direction
  • polarization direction the X-axis direction at this time
  • the “polarized light in the X-axis direction” does not mean only linearly polarized light polarized in the X-axis direction, and may include linearly polarized light polarized in other axial directions.
  • polarized light in the X-axis direction means that the intensity (electric field intensity) of light passing through the “polarizer having a polarization transmission axis in the X-axis direction” is “the polarization transmission axis in the other axis direction”. It means light that becomes higher than the electric field intensity of the light that passes through the “polarizer with”. Therefore, “polarized light in the X-axis direction” includes not only linearly polarized light and elliptically polarized light polarized in the X-axis direction but also non-coherent light in which linearly polarized light and elliptically polarized light polarized in various directions are mixed. Including.
  • the degree of polarization is defined by the following formula (A).
  • Polarization degree
  • the nitride semiconductor light emitting device having an active layer with the m-plane as the growth surface emits mainly polarized light in the a-axis direction as described above. At this time, polarized light in the c-axis direction and polarized light in the m-axis direction are also emitted. However, the c-axis direction polarized light and the m-axis direction polarized light have weaker intensity than the a-axis direction polarized light.
  • an active layer having an m-plane as a growth surface is taken as an example, and discussion will be made focusing on polarized light in the a-axis direction.
  • the -r plane, (20-21), (20-2-1) The same can be said for polarized light in a specific crystal direction in semipolar planes such as), (10-1-3) and (11-22) planes, and other nonpolar planes such as a-plane. That is, the active layer growth surface may be a semipolar surface or a nonpolar surface.
  • the “m-plane” includes not only a plane completely parallel to the m-plane but also a plane inclined by an angle of about ⁇ 5 ° or less from the m-plane.
  • the effect of spontaneous polarization is extremely small when it is slightly inclined from the m-plane.
  • the crystal growth technique there are cases where the semiconductor layer is more easily epitaxially grown on a substrate that is slightly inclined from a substrate whose crystal orientation exactly coincides with the desired orientation. Accordingly, it may be useful to slightly tilt the crystal plane in order to improve the crystal quality of the epitaxially grown semiconductor layer or increase the crystal growth rate while sufficiently suppressing the influence of spontaneous polarization.
  • a-plane “(20-21) plane”, “(20-2-1) plane”, “(10-1-3) plane”, “ ⁇ r plane” and “(11-22)”
  • the same can be said for the “surface”.
  • the “a-plane”, “(20-21) plane”, “(20-2-1) plane”, “(10-1-3) plane” are used in this specification.
  • ",” -R plane “and” (11-22) plane "are a plane, (20-21) plane, (20-2-1) plane, (10-1-3) plane, and -r plane.
  • the (11-22) plane as well as the a plane, the (20-21) plane, the (20-2-1) plane, the (10-1-3) plane, ⁇ It also includes a surface inclined by an angle of about ⁇ 5 ° or less from the r-plane and the (11-22) plane.
  • the nitride semiconductor light emitting device includes a nitride semiconductor light emitting chip and a transparent light cover.
  • the transparent light cover may be called a sealing member.
  • the nitride semiconductor light emitting device is disposed on the mounting substrate.
  • the mounting board may be called a package.
  • the surface of the mounting substrate on which the semiconductor light emitting chip is held is called a mounting surface.
  • Patent Document 1 for the purpose of improving the asymmetry of the light distribution characteristics of light, the arrangement method of the semiconductor light emitting chip, the shape of the mounting surface and the surface of the reflector are described. Details of the location are not listed.
  • the side surface portion of the semiconductor light emitting chip is covered with a covering member containing a light reflective material, but the light distribution characteristics of the light emitted from the package No consideration is given to the asymmetry of.
  • the covering member containing this light reflective material is used for the purpose of reflecting light.
  • the mechanism in which a nitride semiconductor active layer having a nonpolar plane or a semipolar plane as a growth plane has polarization is solved by eliminating the triple degeneration of the valence band and giving priority to the uppermost valence band (first band). This is due to the fact that light is emitted.
  • the nitride semiconductor active layer having a nonpolar plane or a semipolar plane as a growth plane has light that is strongly polarized in a direction perpendicular to the c-axis.
  • the inventors of the present application have different emission wavelengths with respect to the emission direction depending on how light of different wavelengths emitted from the active layer is extracted from the nitride semiconductor light-emitting chip. I found a new problem.
  • the wavelength spectrum of a semiconductor light emitting device that performs color conversion using a wavelength conversion member is a combined spectrum of an excitation wavelength spectrum resulting from light emission of the active layer and a spectrum that has been color converted by the wavelength conversion member. Therefore, when the excitation wavelength spectrum has anisotropy of emission intensity in the emission direction and an emission wavelength anisotropy in the emission direction, it is extremely difficult to control the emission spectrum after color conversion.
  • the nitride semiconductor light emitting device includes a semiconductor light emitting chip made of a nitride semiconductor, a mounting substrate, and a sealing member.
  • the mounting board may be called a package.
  • the surface of the mounting substrate on which the semiconductor light emitting chip is held is called a mounting surface.
  • a semiconductor light-emitting device using a semiconductor light-emitting chip having polarization characteristics the relationship between the material and arrangement location of the sealing member and the arrangement location of the wavelength conversion member has not been made clear.
  • Patent Document 3 does not consider the anisotropy of the emission wavelength depending on the emission direction.
  • Patent Document 2 does not consider the anisotropy of the emission intensity with respect to the emission direction. Further, the anisotropy of the emission wavelength depending on the emission direction is not taken into consideration.
  • the covering member containing a light reflective material is used for the purpose of reflecting light.
  • the inventors of the present application have conceived a novel semiconductor light emitting device capable of realizing at least one of appropriate control of light distribution characteristics of emitted light and reduction of anisotropy of emission wavelength depending on the emission direction.
  • the outline of one embodiment of the present invention is as follows.
  • a nitride semiconductor light-emitting device that is one embodiment of the present invention includes a nitride semiconductor light-emitting chip that emits polarized light and has an active layer having a nonpolar plane or a semipolar plane as a growth plane, and light from the active layer.
  • a light-transmitting cover that transmits light, wherein the light-transmitting cover is perpendicular to a polarization direction of the polarized light in a lateral region of the nitride semiconductor light-emitting chip.
  • a first translucent member disposed in a direction, and a second translucent member disposed in a region above the nitride semiconductor light emitting chip, and light in the first translucent member Is higher than the diffuse transmittance of light in the second translucent member.
  • the first translucent member may include a translucent member and a plurality of particles formed of a material having a refractive index different from that of the translucent member.
  • the first translucent member may include the plurality of particles of 0.2 wt% or more and 15 wt% or less.
  • the nitride semiconductor light-emitting device includes a nitride semiconductor light-emitting chip that emits polarized light and has an active layer having a nonpolar plane or a semipolar plane as a growth plane, and the nitride semiconductor light-emitting device.
  • a nitride semiconductor light emitting device comprising: a first translucent member disposed in a direction perpendicular to a polarization direction of the polarized light in a region on a side of the chip and transmitting light from the active layer;
  • the first translucent member includes a translucent substrate and a plurality of particles, and the particles have a refractive index different from that of the translucent substrate, and the first translucent member
  • the sex member includes the plurality of particles of 0.2 wt% or more and 15 wt% or less.
  • an ellipse having a minor axis in the polarization direction, a major axis in a direction perpendicular to the polarization direction, and centering on the center of gravity of the nitride semiconductor light emitting chip
  • the long radius of the major axis is defined as ⁇ expressed by the following (formula 1)
  • the short radius of the short axis is defined as ⁇ expressed by the following (formula 2)
  • the first translucency When the absorption coefficient of the member is A [cm ⁇ 1 ] and the length of one side of the nitride semiconductor light emitting chip is L, at least a portion of the first translucent member located inside the ellipse
  • the plurality of particles may be present.
  • the weight concentration of the plurality of particles may be 0.2% by weight or more and 3.0% by weight or less.
  • the weight concentration of the plurality of particles may be not less than 0.7% by weight and not more than 3.0% by weight.
  • the average particle diameter of the plurality of particles may be 10 nm or more and 3000 nm or less.
  • the plurality of particles may be made of at least one material selected from the group including TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , ZnO, Al 2 O 3 and AlN.
  • the nitride semiconductor light-emitting chip includes a first light extraction surface that is an upper surface, and a second light extraction surface that is a side surface and is parallel to the polarization direction of the polarized light, and the second light extraction surface. May be in contact with the first translucent member or may face the first translucent member through another member or space.
  • the ratio of the area of the second light extraction surface to the area of the first light extraction surface may be 40% or more.
  • a plurality of irregularities may be formed on the first light extraction surface.
  • the plurality of irregularities may be composed of hemispherical convex portions or concave portions.
  • the plurality of irregularities may be configured by stripe-shaped convex portions or concave portions in a plan view parallel to the growth surface.
  • the angle between the extending direction of the stripe shape and the polarization direction of the active layer may be 0 degree or more and less than 5 degree.
  • the angle between the extending direction of the stripe shape and the polarization direction of the active layer may be 5 degrees or more and 90 degrees or less.
  • 50% or more of the light emitted from the second light extraction surface may be incident on the first light transmissive member.
  • a nitride semiconductor light-emitting device is a nitride semiconductor light-emitting chip having a growth surface that is a nonpolar surface or a semipolar surface, and an active layer that emits polarized light.
  • a first light extraction surface that is non-perpendicular to the growth surface and the polarized light is emitted to the outside, and a second light that is non-perpendicular to the polarization direction of the polarized light and the polarized light is emitted to the outside.
  • a nitride semiconductor light emitting chip having a take-out surface; a wavelength converting member that covers the first light take-out surface and converts the wavelength of the polarized light emitted to the outside;
  • a first translucent member having a refractive index and containing particles dispersed in the base material, covering at least part of the second light extraction surface, and emitting the polarized light emitted to the outside
  • a first translucent member that diffuses and transmits.
  • the first translucent member may not cover the first light extraction surface.
  • a second translucent member that covers the entire surface of the wavelength conversion member opposite to the surface facing the semiconductor light emitting chip may be further provided.
  • the first translucent member may contain the particles in a proportion of 0.2 wt% or more and 15.0 wt% or less.
  • the first translucent member may contain the particles in a proportion of 0.7% by weight to 3.0% by weight.
  • the first translucent member may contain the particles at a ratio of 0.047 vol% or more and 0.704 vol% or less.
  • the first translucent member may contain the particles at a ratio of 0.164 vol% or more and 0.704 vol% or less.
  • the average particle diameter of the particles may be 10 nm or more and 3000 nm or less.
  • the particles may be composed of at least one selected from the group consisting of TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , ZnO, Al 2 O 3 and AlN.
  • a nitride semiconductor light-emitting device is a nitride semiconductor light-emitting chip having a growth surface that is a nonpolar surface or a semipolar surface, and an active layer that emits polarized light.
  • a first light extraction surface that is non-perpendicular to the growth surface, and the polarized light is emitted to the outside; and a second light that is non-parallel to the polarization direction of the polarized light and the polarized light is emitted to the outside.
  • a nitride semiconductor light emitting chip having a take-out surface, a wavelength conversion member that is arranged so that the polarized light emitted from the first light take-out surface is incident, and converts the wavelength of the polarized light emitted to the outside;
  • a first translucent member arranged so that the polarized light is emitted from at least a part of the second light extraction surface and is incident on the second light extraction surface, and transmits the polarized light emitted to the outside; Less diffuse transmittance than translucent member
  • light transmitted through the wavelength conversion member is arranged to be incident, and a second light transmitting member to diffuse and transmit the polarized light emitted into the outside.
  • a plurality of irregularities may be formed on the second light extraction surface.
  • 50% or more of the light emitted from the second light extraction surface may be optically coupled to the first light transmissive member.
  • the absorption coefficient of the first light transmissive member is Acm ⁇ 1 , and when the semiconductor light emitting chip is viewed from a direction perpendicular to the growth surface, the semiconductor light emitting chip is perpendicular to the polarization direction and the polarization direction.
  • the first translucent member has a length L in the direction, and is located in the entire elliptical region having a major axis ⁇ and a minor axis ⁇ in the direction perpendicular to the polarization direction and the polarization direction, respectively.
  • the wavelength conversion member may cover at least the entire area of the ellipse.
  • the area of the second light extraction surface may be 40% or more of the area of the first light extraction surface.
  • the mounting substrate 101 As shown in FIGS. 3A and 3B, in the semiconductor light emitting device of this embodiment, the mounting substrate 101, the nitride semiconductor light emitting chip 100 mounted on the mounting substrate 101, and the nitride semiconductor light emitting chip.
  • the first translucent member 124 disposed on the side of 100 and the region above the nitride semiconductor light emitting chip 100 (the direction opposite to the direction from the nitride semiconductor light emitting chip 100 toward the mounting substrate 101).
  • a second translucent member 126 is disposed.
  • the nitride semiconductor light emitting chip 100 includes a substrate 104 having a GaN layer (hereinafter referred to as an m-plane GaN layer) having an m-plane as a main surface (and a growth plane), An n-type nitride semiconductor layer 105 formed on the main surface of the GaN layer of the substrate 104, an active layer 106 made of a nitride semiconductor formed on the n-type nitride semiconductor layer 105, and formed on the active layer 106.
  • a substrate 104 having a GaN layer (hereinafter referred to as an m-plane GaN layer) having an m-plane as a main surface (and a growth plane)
  • An n-type nitride semiconductor layer 105 formed on the main surface of the GaN layer of the substrate 104
  • an active layer 106 made of a nitride semiconductor formed on the n-type nitride semiconductor layer 105, and formed on the active layer
  • the active layer 106 has a nonpolar surface or a semipolar surface on the growth surface, and emits polarized light.
  • the growth surfaces of the n-type nitride semiconductor layer 105, the active layer 106, and the p-type nitride semiconductor layer 107 are substantially parallel to the m-plane. That is, these layers are laminated in the m-axis direction. Another layer may be formed between n-type nitride semiconductor layer 105 and active layer 106. Further, another layer may be formed between the active layer 106 and the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • a semiconductor made of a gallium nitride compound (GaN semiconductor) will be described as an example of the nitride semiconductor.
  • the semiconductor light emitting chip 100 has the p-side electrode 108 and the n-side electrode 109 opposed to the wiring electrode 102 disposed on the surface of the mounting substrate 101.
  • the semiconductor light emitting chip 100 is electrically connected and held with the two wiring electrodes 102 on the mounting substrate 101 through the bumps 103 respectively.
  • Such a configuration is called a flip chip structure. Note that one of the wiring electrodes 102 is connected to the p-side electrode 108 and the other is connected to the n-side electrode 109.
  • the main material constituting the mounting substrate 101 is an insulating material such as alumina (aluminum oxide), aluminum nitride (AlN), or a glass epoxy substrate, a metal containing aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), or the like.
  • a material, a semiconductor material such as silicon (Si) or germanium (Ge), or a composite material thereof can be used.
  • a metal such as aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), or copper (Cu) can be used.
  • the substrate 104 may be composed of only a GaN layer or may include layers other than the GaN layer.
  • the layer other than the GaN layer may be an m-plane GaN substrate, m-plane SiC substrate, r-plane sapphire substrate, m-plane sapphire substrate, or a-plane sapphire substrate. Further, the substrate 104 may be removed.
  • n-type dopant for example, silicon (Si) can be used.
  • the active layer 106 includes a plurality of barrier layers made of In Y Ga 1-Y N (where 0 ⁇ Y ⁇ 1) and at least one made of In x Ga 1-x N sandwiched between the barrier layers. Two well layers (where 0 ⁇ X ⁇ 1).
  • the well layer included in the active layer 106 may be a single layer.
  • the active layer 106 may have a multiple quantum well (MQW) structure in which well layers and barrier layers are alternately stacked.
  • the wavelength of light emitted from the semiconductor light emitting chip 100 is determined by the In composition ratio x in the In x Ga 1-x N semiconductor, which is the semiconductor composition of the well layer.
  • the p-type dopant for example, magnesium (Mg) can be used.
  • the p-type dopant for example, zinc (Zn) or beryllium (Be) may be used in addition to Mg.
  • the Al composition ratio s may be uniform in the thickness direction, and the Al composition ratio s changes continuously or stepwise in the thickness direction. May be.
  • the thickness of the p-type nitride semiconductor layer 107 is, for example, about 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the Al composition ratio s may be 0, that is, GaN may be formed.
  • GaN contains p-type impurities at a high concentration, and may function as a contact layer for the p-side electrode 108.
  • the p-side electrode 108 may cover almost the entire surface of the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • the p-side electrode 108 is formed by a stacked structure (Pd / Pt) in which a palladium (Pd) layer and a platinum (Pt) layer are stacked.
  • the p-side electrode 108 has a stacked structure (Ag / Pt) in which a silver (Ag) layer and a platinum (Pt) layer are stacked, or a Pd layer, an Ag layer, and a Pt layer in order to increase the reflectance of the emitted light.
  • a stacked structure Pd / Ag / Pt may be used.
  • the n-side electrode 109 is formed by, for example, a laminated structure (Ti / Pt) in which a titanium (Ti) layer and a platinum (Pt) layer are laminated.
  • a stacked structure Ti / Al / Pt in which a Ti layer, an Al layer, and a Pt layer are sequentially stacked may be used.
  • the semiconductor light emitting chip 100 shown in FIG. 3 is obtained by segmenting a wafer on which semiconductor layers are stacked into squares or rectangles along the a-axis direction and the c-axis direction.
  • the semiconductor light emitting chip 100 since the c-plane of the nitride semiconductor is easy to cleave, there is an advantage that the fragmentation process can be simplified.
  • the semiconductor light emitting chip 100 may be fragmented along directions inclined by about 0 to 45 degrees from the a-axis direction and the c-axis direction. In this case, the surface with poor cleavage is exposed on the side surface of the semiconductor light emitting chip 100. For this reason, unevenness is likely to occur on the side surface of the semiconductor light emitting chip 100, and there is an advantage that the extraction of emitted light from the uneven surface is improved.
  • the semiconductor light emitting chip 100 having the active layer 106 made of a nitride semiconductor having the m-plane as the main surface (and the growth surface) exhibits a polarization characteristic with the a-axis direction as the polarization direction. Since light has a property of strongly propagating in a direction perpendicular to the polarization direction, a surface that is nearly parallel to the polarization direction greatly contributes to light extraction.
  • the back surface of the substrate 104 is substantially parallel to the m-plane and is in the a-axis direction. Almost parallel to This back surface (the upper surface of the semiconductor light emitting chip 100 in the case of the flip chip structure) is referred to as a first light extraction surface 121. Also, a surface arranged in a direction (c-axis direction) perpendicular to the polarization direction of light (a-axis direction) among the side surfaces of the semiconductor light emitting chip 100 is referred to as a second light extraction surface 122.
  • the second light extraction surface 122 is substantially parallel to the a-axis direction (c surface).
  • the second light extraction surface 122 may be substantially parallel to the a-axis direction (c-plane), or may be inclined from the a-axis direction (c-plane) to the m-axis direction or other directions. .
  • a surface other than the second light extraction surface 122 among the side surfaces of the semiconductor light emitting chip 100 is referred to as a third light extraction surface 123.
  • the third light extraction surface 123 may be substantially parallel to the a-plane, or may be inclined in the m-axis direction from the a-plane.
  • the amount of light emitted from the third light extraction surface 123 is smaller than that of the first and second light extraction surfaces 121 and 122.
  • the second light extraction surface 122 has a larger area than the first light extraction surface 121.
  • the area exceeds 32%, the symmetry of the light distribution characteristics starts to deteriorate, and when it exceeds 46%, the symmetry of the light distribution characteristics deteriorates.
  • the first light transmissive member 124 is disposed so as to face the second light extraction surface 122.
  • the first translucent member 124 includes a base material 125a and a plurality of particles 125b.
  • the particles 125b are formed of a material having a refractive index different from that of the base material 125a, and play a role of scattering light.
  • the base material 125 a and the particles 125 b may be transparent to light emitted from the active layer 106.
  • the first light transmissive member 124 is disposed so as to cover (opposite) the second and third light extraction surfaces 122 and 123.
  • the first translucent member 124 is arranged in a direction (c-axis direction) perpendicular to the polarization direction (a-axis direction) of light from the nitride semiconductor light-emitting chip 100 among the sides of the nitride semiconductor light-emitting chip 100.
  • a-axis direction the polarization direction of light from the nitride semiconductor light-emitting chip 100 among the sides of the nitride semiconductor light-emitting chip 100.
  • the first light transmissive member 124 may not be in contact with the second light extraction surface 122. In that case, the 2nd light extraction surface 122 should just face the 1st translucent member 124 through another member or space.
  • the first light transmissive member 124 containing the particles 125b does not need to cover the entire surface of the mounting substrate 101.
  • An ellipse (ellipsoidal column) 128 indicates a region where light emitted from the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 is effectively diffused. Therefore, it is sufficient that the particles 125b are included in at least the region inside the oval 128.
  • the first light transmissive member 124 may not cover all of the side surfaces of the nitride semiconductor light emitting chip 100. For example, when the first light-transmissive member 124 covers only the second light extraction surface 122, only the portion of the ellipse 128 that covers the second light extraction surface 122 needs to be formed. .
  • the particles 125b included in the first light transmissive member 124 serve to scatter light emitted from the second light extraction surface 122 and incident on the first light transmissive member 124.
  • a material for the particles 125b a material that hardly absorbs light of the active layer 106 may be used. By using a material that hardly absorbs light, the light extraction efficiency is improved. Further, an inorganic material may be used as the material of the particles 125. By using an inorganic material, high reliability can be realized in long-term use.
  • the particle 125b is made of, for example, any one of TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , ZnO, Al 2 O 3, and AlN, or a combination of two or more thereof ( Mixture) and the like.
  • the average particle diameter of the particles 125b may be 10 nm or more and 3000 ⁇ m or less.
  • the particle size (median value: D50) when the ratio of the cumulative frequency in the particle size distribution of the powder is 50% is defined as the average particle size.
  • the particle concentration may be 0.4 wt% or more and 15.0 wt% or less.
  • the particle concentration may be 0.7 wt% or more and 3.0 wt% or less. By setting it as 0.7 weight% or more and 3.0 weight% or less, the fall of light output can be suppressed to 10% or less, improving the asymmetry of a light distribution characteristic.
  • the second translucent member 126 is provided so as to face the first light extraction surface 121 of the nitride semiconductor light emitting chip 100.
  • the second light transmissive member 126 may be in contact with the first light extraction surface 121.
  • a first translucent member 124 disposed on the side of the semiconductor light emitting chip 100 and perpendicular to the polarization direction of light from the active layer 106, and above the nitride semiconductor light emitting chip 100.
  • the second translucent member 126 disposed in the region of the first translucent member 124, and the diffuse transmissivity (or scattering rate) of the first translucent member 124 is the diffuse transmissivity of the second translucent member 126. Since it is higher than the rate (or scattering rate), the asymmetry of the light distribution characteristic can be improved.
  • the “diffuse transmittance” is a ratio of diffuse transmitted light (transmitted light that is emitted after being diffused on the surface or inside of the object) to light incident on the object.
  • the material of the first light transmissive member 124 an epoxy resin or a silicone resin can be used.
  • an epoxy resin, a silicone resin, glass, plastic, or the like can be used.
  • various transparent members such as a light-transmitting single crystal substrate can be used. In the case where the second light-transmissive member 126 is formed in close contact with the first light extraction surface 121, the adhesion of the second light-transmissive member 126 by using an epoxy resin, a silicone resin, or the like as the material of the second light-transmissive member 126. Can be improved.
  • the second light transmissive member 126 protects the first light extraction surface 121.
  • the second light transmissive member 126 increases the amount of light emitted from the first light extraction surface 121 to the outside.
  • the surface of the second translucent member 126 may be flat or may have a form different from flat.
  • a wire bonding structure can be adopted instead of the flip chip structure.
  • the semiconductor light emitting chip 100 is held with the substrate 104 facing the surface of the mounting substrate 101.
  • the p-side electrode 108 and the n-side electrode 109 are electrically connected to the wiring electrode 102 on the mounting substrate 101 via wires 110 made of gold (Au) or aluminum (Al), respectively.
  • the first light extraction surface 121 is formed on the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • the substrate 104 may have conductivity or may not have conductivity.
  • the substrate 104 may be an insulating substrate such as a sapphire substrate, for example.
  • the semiconductor light emitting chip 100 is held with the p-side electrode 108 facing the surface of the mounting substrate 101.
  • the p-side electrode 108 is electrically connected to the wiring electrode 102 on the mounting substrate 101 using a solder material such as gold tin (AuSn).
  • the n-side electrode 109 is electrically connected to the wiring electrode 102 on the mounting substrate 101 via a wire 110 made of gold (Au).
  • the first light extraction surface 121 is formed on the substrate 104. In this case, the substrate 104 has conductivity.
  • the flip chip structure and the wire bonding structure are different in the connection method between the p-side electrode 108 and the n-side electrode 109 and the wiring electrode 102 on the mounting substrate 101.
  • the other configurations are substantially the same, and the operational effects when the embodiment of the present invention is applied are also the same.
  • the first light extraction surface 121 and the uppermost surface of the first translucent member 124 are arranged at the same height. All of the second light extraction surface 122 is covered with the first light transmissive member 124. Thereby, the asymmetry of the light distribution characteristic can be sufficiently improved.
  • the 1st translucent member 124 may be arrange
  • the first light transmissive member 124 may cover all of the second light extraction surface 122 or may be formed so as to cover an area of 50% or more of the second light extraction surface 122.
  • 5 to 12 are cross-sectional views for explaining the shape and position of the first translucent member 124. FIG.
  • the uppermost surface of the first light transmissive member 124 is located higher than the first light extraction surface 121. Even when the uppermost surface of the first light transmissive member 124 is disposed at a position higher than the first light extraction surface 121 due to manufacturing variation or the like, all of the second light extraction surface 122 is not completely transparent. Since it is covered with the optical member 124, the asymmetry of the light distribution characteristic can be sufficiently improved. Moreover, in this structure, since the component which injects into the 1st translucent member 124 exists among the lights radiate
  • the uppermost surface of the first light transmissive member 124 is at a position higher than the first light extraction surface 121, and a part of the first light transmissive member 124 is the first light. It contacts a part of the take-out surface 121. Even when a part of the first light transmissive member 124 is in contact with a part of the first light extraction surface 121 due to manufacturing variation or the like, all of the second light extraction surface 122 is the first light transmissive member 124. As a result, the asymmetry of the light distribution characteristics can be sufficiently improved. Moreover, in this structure, since the component which injects into the 1st translucent member 124 exists among the lights radiate
  • the uppermost surface of the first light transmissive member 124 is at a position lower than the first light extraction surface 121.
  • an area of 50% or more of the second light extraction surface 122 is covered with the first light transmissive member 124. Even when the second light extraction surface 122 cannot be completely covered due to manufacturing variations or the like, the asymmetry of the light distribution characteristic can be improved.
  • the thickness of the first light transmissive member 124 is reduced.
  • the light is not uniformly scattered in the entire region of the first light transmissive member 124, and the closer to the second light extraction surface 122, the greater the light scattering effect. Therefore, the amount of particles used can be reduced by increasing the number of particles in a region having a large scattering effect and decreasing the number of particles in a region having a small scattering effect.
  • the first light transmissive member 124 is formed away from the second light extraction surface 122.
  • the same material as the second translucent member 126 is disposed between the first translucent member 124 and the second light extraction surface 122.
  • the first translucent member 124 is combined with 50% or more of the amount of light emitted from the second light extraction surface 122. Also in this case, since the light emitted from the second light extraction surface 122 is scattered by the first light transmissive member 124, the asymmetry of the light distribution characteristic can be sufficiently improved.
  • the first light transmissive member 124 is formed away from the second light extraction surface 122.
  • a third light transmissive member 127 is disposed between the first light transmissive member 124 and the second light extraction surface 122.
  • the third light transmissive member 127 may be made of a material having a refractive index between the refractive index of GaN and the refractive index of the first light transmissive member 124. The light extraction rate can be increased.
  • the second translucent member 126 formed of acrylic resin or silicone resin is not used.
  • an acrylic resin or a silicone resin is used for the second translucent member 126, the resin is yellowed or browned by absorbing the light of the active layer over a long period of use, and the light output of the semiconductor light emitting device Can be reduced. Therefore, the reliability in long-term use can be improved by reducing the coating part by such resin.
  • the second translucent member 126 is formed in a substantially hemispherical shape or a lens shape.
  • the second translucent member 126 may have a shape distorted from a hemispherical shape. In the outermost shape of the second translucent member 126, the light distribution characteristic is improved as the symmetry in the a-axis direction and the c-axis direction is higher.
  • FIG. 13 shows an example in which a reflective member 129 is formed outside the first light transmissive member 124.
  • the reflection member 129 forms a cavity surrounding the semiconductor light emitting chip 100.
  • the reflecting member 129 is also called a reflector.
  • the reflective member 129 can be made of a metal material such as Al or Ag, or a silicone resin containing 30% by weight or more of TiO 2 particles.
  • the reflection member 129 serves as a cup when the first light-transmissive member 124 is formed. If a certain amount of the translucent member containing particles before being poured is poured into the cup, the covering condition of the second light extraction surface 122 can be controlled, and the manufacturing method becomes simple.
  • the semiconductor light-emitting chip 100 having the active layer 106 made of a nitride semiconductor having the m-plane as the main surface (and the growth surface) exhibits polarization characteristics.
  • the contour line having the same light intensity is a long axis in the c-axis direction that is a direction perpendicular to the polarization direction.
  • the radiation angle in the c-axis direction that is the direction perpendicular to the polarization direction (the luminous intensity in the m-axis direction [1-100] of the light distribution characteristic is 1)
  • the angular range in which the luminous intensity is 0.5) is about 160 °
  • the radiation angle in the a-axis direction that is the polarization direction is about 140 °.
  • the center position of the ellipse is substantially equal to the position of the center of gravity of the semiconductor light emitting chip 100.
  • the contour lines having the same light intensity of the semiconductor light emitting chip 100 having the polarization characteristic are elliptical, and thus are emitted from the side surface of the semiconductor light emitting chip 100 and light is diffused in the first light transmissive member 124.
  • the effective part can also be considered as an oval 128.
  • the size of the ellipse 128 will be described.
  • the absorption coefficient of the first translucent member 124 is A [cm ⁇ 1 ]
  • the distance z [cm] at which 90% of the light that has entered the first translucent member 124 is diffused or absorbed is The following formula is satisfied.
  • LN means a natural logarithm. Therefore, the range from the second light extraction surface 122 to the distance z can be considered as an effective portion where light is diffused. Therefore, the major radius ⁇ and minor radius ⁇ of the ellipse 128 satisfy the following (formula 1) and (formula 2).
  • ⁇ 2.3 / A + L / 2 (Formula 1)
  • L is the length of one side of the nitride semiconductor light emitting chip.
  • nonpolar surfaces other than the m-plane and semipolar planes.
  • non-polar surfaces such as m-plane and a-plane, or (20-21) plane, (20-2-1) plane, (10-1-3) plane, (11-22) plane, ⁇
  • An active layer made of a nitride semiconductor whose growth surface is a semipolar surface such as the r-plane and the (11-22) plane also has polarization characteristics.
  • the contour lines having the same light intensity have a major axis with a major radius ⁇ in a direction perpendicular to the polarization direction and a minor axis with a minor radius ⁇ in the polarization direction.
  • a shape close to an ellipse is shown.
  • the n-type nitride semiconductor layer 105 is epitaxially grown on the main surface of the substrate 104 made of n-type GaN having the m-plane as the main surface by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or the like. That is, for example, silicon (Si) is used as an n-type dopant, and TMG (Ga (CH 3 ) 3 ) as a gallium source and ammonia (NH 3 ) as a nitrogen source are supplied, and are 900 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.
  • An n-type nitride semiconductor layer 105 made of GaN having a thickness of about 1 ⁇ m to 3 ⁇ m is formed at a growth temperature of about. Note that the substrate 104 here is in a wafer state, and a light-emitting structure which becomes a plurality of semiconductor light-emitting devices can be manufactured at a time.
  • an active layer 106 made of a nitride semiconductor is grown on the n-type nitride semiconductor layer 105.
  • the active layer 106 is, for example, an InGaN / GaN multiple quantum well (inGaN / GaN multiple quantum wells) in which a well layer made of In 1-x Ga x N having a thickness of 15 nm and a barrier layer made of GaN having a thickness of 10 nm are alternately stacked. MQW) structure.
  • the growth temperature may be lowered to about 700 ° C. to 800 ° C. so that In is reliably taken into the growing well layer.
  • the emission wavelength is selected according to the application of the semiconductor light emitting device, and the In composition ratio x corresponding to the wavelength is determined. For example, when the wavelength is 450 nm (blue), the In composition ratio x is determined to be 0.25 to 0.27. When the wavelength is 520 nm (green), the In composition ratio x is determined to be 0.40 to 0.42. When the wavelength is 630 nm (red), the In composition ratio x is determined to be 0.56 to 0.58.
  • the p-type nitride semiconductor layer 107 is epitaxially grown on the active layer 106. That is, for example, Cp2Mg (biscyclopentadienylmagnesium) is used as a p-type impurity, TMG and NH 3 are supplied as raw materials, and the thickness is increased on the active layer 106 at a growth temperature of about 900 ° C. to 1100 ° C. A p-type nitride semiconductor layer 107 made of p-type GaN having a thickness of about 50 nm to 500 nm is formed.
  • Cp2Mg biscyclopentadienylmagnesium
  • a p-type AlGaN layer having a thickness of about 15 nm to 30 nm may be included in the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • the overflow of electrons as carriers can be suppressed.
  • an undoped GaN layer may be provided between the active layer 106 and the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • heat treatment is performed at a temperature of about 800 ° C. to 900 ° C. for about 20 minutes.
  • the semiconductor multilayer structure formed up to the p-type nitride semiconductor layer 107 is selectively etched by lithography and dry etching using chlorine (Cl 2 ) -based gas. Thereby, the p-type nitride semiconductor layer 107, the active layer 106, and the n-type nitride semiconductor layer 105 are partially removed to form the recess 112, and a part of the n-type nitride semiconductor layer 105 is exposed.
  • the n-side electrode 109 is selectively formed so as to be in contact with the exposed region of the n-type nitride semiconductor layer 105.
  • the n-side electrode 109 for example, a laminated film (Ti / Pt layer) of titanium (Ti) and platinum (Pt) is formed.
  • the p-side electrode 108 is selectively formed so as to be in contact with the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • a stacked film (Pd / Pt layer) of palladium (Pd) and platinum (Pt) is formed as the p-side electrode 108.
  • heat treatment is performed to alloy between the Ti / Pt layer and the n-type nitride semiconductor layer 105 and between the Pd / Pt layer and the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • the order of forming the n-side electrode 109 and the p-side electrode 108 is not particularly limited.
  • the surface (back surface) opposite to the n-type nitride semiconductor layer 105 in the substrate 104 is polished to thin the substrate 104 by a predetermined amount.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices manufactured in this way are divided into individual semiconductor light emitting chips 100. There are several methods for fragmenting, such as a laser dicing method and a cleavage method.
  • the individual semiconductor light emitting chips 100 that have been cut into pieces are mounted on the mounting surface of the mounting substrate 101.
  • the flip chip structure will be described.
  • the mounting substrate 101 is prepared.
  • an insulating material such as alumina (aluminum oxide), aluminum nitride (AlN), glass epoxy substrate, aluminum (Al), copper (Cu) or tungsten (W) is used.
  • a metal material a semiconductor material such as silicon (Si) or germanium (Ge), or a composite material thereof can be used.
  • a metal such as aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), or copper (Cu) can be used.
  • the metal film for forming the wiring electrode is formed on the surface of the mounting substrate 101 by a film forming process such as sputtering or plating. Thereafter, a desired resist pattern is formed on the formed metal film by a lithography process or the like. Thereafter, the resist pattern is transferred to the wiring electrode 102 by a dry etching method or a wet etching method, and the wiring electrode 102 having a desired electrode pattern is formed.
  • a plurality of bumps 103 are respectively formed at predetermined positions on the wiring electrode 102.
  • Gold (Au) is preferably used as a constituent material of the bump 103.
  • Each bump 103 can be formed by using a bump bonder to form a bump having a diameter of about 40 ⁇ m to 80 ⁇ m. Further, it is possible to form the bump 103 by Au plating instead of the bump bonder.
  • the electrode formation surface of the semiconductor light emitting chip 100 is connected to the wiring electrode 102 on which the plurality of bumps 103 are formed by, for example, ultrasonic bonding.
  • nitride semiconductor light emitting device can be obtained through the above steps.
  • the semiconductor light emitting device according to the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 14 A semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 14 (a) to 14 (f).
  • FIG. 14 the same components as those of FIG. The same applies to the following embodiments. Here, differences from the first embodiment will be described.
  • the difference of the second embodiment from the first embodiment is that the first light extraction surface 121 has a plurality of unevenness or textures.
  • the point is that the portion 104a is formed.
  • the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the substrate surface of each convex portion in the concavo-convex portion 104a is substantially hemispherical.
  • the uneven portion 104a formed on the back surface of the substrate 104 can be produced by forming a resist pattern by lithography after thinning the substrate 104 and processing the back surface of the substrate 104 by chlorine-based dry etching. It is.
  • the light extraction efficiency from the first light extraction surface 121 is increased by the plurality of uneven portions 104a formed on the first light extraction surface 121, and the light output of the semiconductor light emitting device is improved. .
  • the degree of polarization of the light emitted from the first light extraction surface 121 depends on the shape of the plurality of uneven portions 104a.
  • the concave portion may be a hemisphere instead of the convex portion.
  • light is diffused by the concavo-convex portion 104a, and the degree of polarization decreases.
  • the concavo-convex portion 104a has a stripe-shaped convex portion or a convex portion in a plan view (a plan view parallel to the growth surface in the active layer). It may be a recess.
  • 14D shows a substantially semicircular cross section of the convex portion
  • FIG. 14E shows a square cross sectional shape of the convex portion
  • FIG. 14F shows a triangular cross sectional shape of the convex portion.
  • the extending direction of each stripe is inclined by an angle ⁇ with respect to the polarization direction of the active layer 106 made of a nitride semiconductor.
  • the degree of polarization of the light emitted from the first light extraction surface 121 strongly depends on ⁇ . When ⁇ is 0 ° or more and less than 5 °, the degree of polarization is maintained. When ⁇ is 5 ° or more and 90 ° or less, the degree of polarization decreases.
  • the uneven portion 104a may be formed in a wire bonding structure as shown in FIG. That is, in the case of the modification shown in FIG. 4B, an uneven portion may be formed on the first light extraction surface 121 of the p-type nitride semiconductor layer 107. In the case of the modification shown in FIG. 4C, an uneven portion may be formed on the first light extraction surface 121 of the substrate 104. Also in the wire bonding structure, the same effect can be obtained by forming the uneven portion 104a on the first light extraction surface 121.
  • FIG. 15A and FIG. 15B are a plan view and a cross-sectional view of the semiconductor light emitting device of this embodiment.
  • the semiconductor light emitting device of this embodiment includes a semiconductor light emitting chip 100, a wavelength conversion member 112, and a first light transmissive member 124.
  • the semiconductor light emitting device may further include a second light transmissive member 126.
  • the semiconductor light emitting chip 100 includes a semiconductor multilayer structure made of a nitride semiconductor.
  • the semiconductor multilayer structure is formed on, for example, a substrate 104 having a GaN layer (hereinafter referred to as an m-plane GaN layer) having an m-plane as a main surface (and a growth surface) on at least the surface, and the main surface of the substrate 104.
  • a substrate 104 having a GaN layer hereinafter referred to as an m-plane GaN layer
  • m-plane GaN layer having an m-plane as a main surface (and a growth surface) on at least the surface, and the main surface of the substrate 104.
  • N-type nitride semiconductor layer 105 formed
  • active layer 106 made of nitride semiconductor formed on n-type nitride semiconductor layer 105
  • the semiconductor light emitting chip 100 has a p-side electrode 108 formed so as to be in contact with the p-type nitride semiconductor layer 107 and an n-side electrode 109 formed so as to be in contact with the exposed n-type nitride semiconductor layer 105.
  • the n-type nitride semiconductor layer 105, the active layer 106, and the p-type nitride semiconductor layer 107 have growth planes substantially parallel to the m-plane. That is, they are stacked in the m-axis direction. Another layer may be formed between n-type nitride semiconductor layer 105 and active layer 106.
  • GaN semiconductor gallium nitride compound
  • the semiconductor light emitting chip 100 has the p-side electrode 108 and the n-side electrode 109 opposed to the wiring electrode 102 disposed on the surface of the mounting substrate 101. It is mounted on the mounting substrate 101. That is, the semiconductor light emitting chip 100 is electrically connected and held with the two wiring electrodes 102 on the mounting substrate 101 through the bumps 103 respectively. Such a configuration is called a flip chip structure. Note that one of the wiring electrodes 102 is connected to the p-side electrode 108 and the other electrode is connected to the n-side electrode 109.
  • the main material constituting the mounting substrate 101 is an insulating material such as alumina (aluminum oxide), aluminum nitride (AlN), or a glass epoxy substrate, a metal containing aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), or the like.
  • a material, a semiconductor material such as silicon (Si) or germanium (Ge), or a composite material thereof can be used.
  • a metal such as aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), or copper (Cu) can be used.
  • a wire bonding structure can be adopted instead of the flip chip structure.
  • the semiconductor light emitting chip 100 is held on the mounting substrate 101 with the substrate 104 and the surface of the mounting substrate 101 facing each other.
  • the p-side electrode 108 and the n-side electrode 109 are electrically connected to the wiring electrode 102 on the mounting substrate 101 via wires 110 made of gold (Au) or aluminum (Al), respectively.
  • the first light extraction surface 121 is formed on the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • the substrate 104 may have conductivity or may not have conductivity.
  • an insulating substrate such as a sapphire substrate can be used, for example.
  • the wavelength conversion member 130 is formed on the semiconductor light emitting chip 100 after connecting the wire 110 to the p-side electrode 108 and the n-side electrode 109, for example. Thereby, a part of the wire 110 and the p-side electrode 108 are surrounded by the wavelength conversion member 130.
  • the semiconductor light emitting chip 100 is held with the p-side electrode 108 opposed to the surface of the mounting substrate 101.
  • the p-side electrode 108 is electrically connected to the wiring electrode 102 on the mounting substrate 101 using a solder material such as gold tin (AuSn).
  • the n-side electrode 109 is electrically connected to the wiring electrode 102 on the mounting substrate 101 via a wire 110 made of gold (Au).
  • the first light extraction surface 121 is formed on the substrate 104. In this case, the substrate 104 has conductivity.
  • the wavelength conversion member 130 is formed on the semiconductor light emitting chip 100 after connecting the wire 110 to the n-side electrode 109, for example. Thereby, a part of the wire 110 and the n-side electrode 109 are surrounded by the wavelength conversion member 130.
  • the flip chip structure and the wire bonding structure are different in the connection method between the p-side electrode 108 and the n-side electrode 109 and the wiring electrode 102 on the mounting substrate 101.
  • the other configurations are substantially the same, and the operational effects when the embodiment of the present invention is applied are also the same. Therefore, the flip chip structure will be described below.
  • the substrate 104 may be a hexagonal m-plane GaN substrate. Further, a hexagonal m-plane SiC substrate having an m-plane GaN layer formed on the surface may be used. Further, it may be an r-plane sapphire substrate, an m-plane sapphire substrate or an a-plane sapphire substrate on which an m-plane GaN layer is formed. Further, the substrate 104 may be removed.
  • n-type dopant for example, silicon (Si) can be used.
  • the active layer 106 includes a plurality of barrier layers made of In Y Ga 1-Y N (where 0 ⁇ Y ⁇ 1) and at least one of In x Ga 1-x N sandwiched between the barrier layers.
  • Well layers (where 0 ⁇ X ⁇ 1).
  • the well layer included in the active layer 106 may be a single layer.
  • the wavelength of light emitted from the semiconductor light emitting chip 100 is determined by the In composition ratio x in the In x Ga 1-x N semiconductor, which is the semiconductor composition of the well layer.
  • the p-type dopant for example, magnesium (Mg) can be used.
  • the p-type dopant for example, zinc (Zn) or beryllium (Be) may be used in addition to Mg.
  • the Al composition ratio s may be uniform in the thickness direction, and the Al composition ratio s changes continuously or stepwise in the thickness direction. May be.
  • the thickness of the p-type nitride semiconductor layer 107 is, for example, about 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the Al composition ratio s may be 0, that is, GaN may be formed.
  • GaN may contain p-type impurities at a high concentration, and may function as a contact layer for the p-side electrode 108.
  • the p-side electrode 108 may cover almost the entire surface of the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • the p-side electrode 108 is formed by a stacked structure (Pd / Pt) in which a palladium (Pd) layer and a platinum (Pt) layer are stacked.
  • the p-side electrode 108 has a stacked structure (Ag / Pt) in which a silver (Ag) layer and a platinum (Pt) layer are stacked, or a Pd layer, an Ag layer, and a Pt layer in order to increase the reflectance of the emitted light.
  • a stacked structure Pd / Ag / Pt may be used.
  • the n-side electrode 109 is formed by, for example, a laminated structure (Ti / Pt) in which a titanium (Ti) layer and a platinum (Pt) layer are laminated.
  • a stacked structure Ti / Al / Pt in which a Ti layer, an Al layer, and a Pt layer are sequentially stacked may be used.
  • the main material constituting the mounting substrate 101 is an insulating material such as alumina (aluminum oxide), aluminum nitride (AlN), or a glass epoxy substrate, a metal containing aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), or the like.
  • a material, a semiconductor material such as silicon (Si) or germanium (Ge), or a composite material thereof can be used.
  • a metal such as aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), or copper (Cu) can be used.
  • a semiconductor light emitting chip 100 shown in FIGS. 15A and 15B is obtained by segmenting a wafer on which semiconductor layers are stacked into squares or rectangles along the a-axis direction and the c-axis direction.
  • the semiconductor light emitting chip 100 may be fragmented along directions inclined by about 0 to 45 degrees from the a-axis direction and the c-axis direction. In this case, the surface with poor cleavage is exposed on the side surface of the semiconductor light emitting chip 100. For this reason, unevenness is likely to occur on the side surface of the semiconductor light emitting chip 100, and there is an advantage that the extraction of emitted light from the uneven surface is improved.
  • the semiconductor light emitting chip 100 having the active layer 106 made of a nitride semiconductor having the m-plane as the main surface (and the growth surface) exhibits a polarization characteristic with the a-axis direction as the polarization direction. Since light has a property of propagating in a direction perpendicular to the polarization direction, a plane having a positional relationship near to the propagating light is a plane that greatly contributes to light extraction. This plane can be defined as a plane including the polarization direction in the plane. In the case of the semiconductor light emitting chip 100 having the active layer 106 made of a nitride semiconductor whose main surface (and growth surface) is the m-plane shown in FIGS.
  • the back surface of the substrate 104 is parallel to the m-plane.
  • This is a plane that includes the a-axis direction in the plane.
  • This is defined as a first light extraction surface 121.
  • a surface parallel to the c-plane among the side surfaces of the semiconductor light emitting chip 100 is a surface including the a-axis direction in the surface.
  • This is the second light extraction surface 122.
  • a surface parallel to the a-side of the side surfaces of the semiconductor light emitting chip 100 is a surface that does not include the a-axis direction in the surface.
  • This is a third light extraction surface 123. The amount of light emitted from the third light extraction surface 123 is smaller than that of the first and second light extraction surfaces.
  • the semiconductor light emitting chip 100 having the polarization characteristic has a problem that the symmetry of the light distribution characteristic is lowered because the light is strongly emitted from a specific side surface. Further, light having a long wavelength mainly originating from the first band is emitted from the second light extraction surface 122. From the third light extraction surface 123, light having a short wavelength mainly originating from the second band is emitted. From the first light extraction surface 121, mixed light of long wavelength light caused by the first band and short wavelength light caused by the second band is emitted. Since the light amount of the long wavelength component and the light amount of the short wavelength component differ depending on the azimuth angle, there is a problem in that different wavelengths are emitted as a result.
  • the first light extraction surface 121 is m-plane, that is, parallel to the growth surface, but the first light extraction surface 121 may be non-perpendicular to the growth surface.
  • the second light extraction surface 122 may be non-perpendicular to the polarization direction.
  • the semiconductor light-emitting chip 100 having the m-plane as the main surface (and the growth surface) and having the active layer 106 made of a nitride semiconductor, When the area exceeds 32%, the symmetry of the light distribution characteristic starts to deteriorate, and when it exceeds 46%, the symmetry of the light distribution characteristic becomes extremely poor.
  • the wavelength conversion member 130 is disposed so that the polarized light emitted from the first light extraction surface 121 enters the wavelength conversion member 130. More specifically, the wavelength conversion member 130 faces the first light extraction surface 121 and covers the first light extraction surface 121.
  • “the wavelength conversion member 130 covers the first light extraction surface 121” means that the wavelength conversion member 130 is in contact with the first light extraction surface 121 and between the first light extraction surface 121 and the gap. Is provided, or other members are interposed, but the polarized light emitted from the first light extraction surface 121 is positioned so as to be coupled to the wavelength conversion member 130.
  • the wavelength conversion member 130 is positioned at least above the first light extraction surface 121.
  • the wavelength conversion member 130 converts the wavelength of the polarized light emitted from the active layer 106. For example, it receives polarized light in a blue wavelength band from ultraviolet light emitted from the active layer 106 and emits white light. For example, ultraviolet polarized light emitted from the active layer 106 is received, and blue, green, or red monochromatic light is emitted. For example, blue polarized light emitted from the active layer 106 is received, and green or red monochromatic light is emitted.
  • a sintered body or an aggregate of a phosphor material made of phosphor crystal particles, phosphor single crystal, phosphor amorphous body, phosphor ceramic body, or the like can be used.
  • the wavelength conversion member 130 may be a translucent member containing the phosphor material described above.
  • the phosphor material include Ce: YAG (Ce activated yttrium / aluminum / garnet) phosphor, Ce activated aluminate phosphor, Eu activated orthosilicate phosphor.
  • a nitride phosphor, an oxynitride phosphor, or the like can be used.
  • the translucent member an epoxy resin, a silicone resin, glass, or the like can be used.
  • the thickness of the wavelength conversion member 130 is, for example, 30 ⁇ m or more and 1 mm or less.
  • the first translucent member 124 is used to improve the color unevenness of the emission wavelength of the nitride semiconductor light emitting element on the nonpolar plane and the semipolar plane using the wavelength conversion member.
  • the first light transmissive member 124 is disposed so that the polarized light emitted from the second light extraction surface 122 enters the first light transmissive member 124. More specifically, the first light transmissive member 124 faces the second light extraction surface 122 and covers the second light extraction surface 122.
  • “the first light transmissive member 124 covers the second light extraction surface 122” means that the first light transmissive member 124 is in contact with the second light extraction surface 122 and the second light.
  • a gap may be provided between the light extraction surface 122 and another member may be interposed, and most of the polarized light emitted from the second light extraction surface 122 is in the first light transmissive member 124. The case where it is located so that it may combine.
  • the first light transmissive member 124 is positioned on the side of at least a part of the second light extraction surface 122 in the direction perpendicular to the second light extraction surface 122.
  • the first translucent member 124 includes a base material 125a and particles 125b dispersed in the base material 125a.
  • the substrate 125a and the particles 125b may be transparent to light emitted from the active layer 106. Further, the refractive index of the substrate 125a and the refractive index of the particles 125b are different from each other. Either the refractive index of the substrate 125a or the refractive index of the particles 125b may be larger. Due to the difference in refractive index, polarized light transmitted through the base material 125a can be effectively scattered on the surface of the particle 125b.
  • the first light transmissive member 124 scatters the polarized light emitted from the active layer of the semiconductor light emitting chip 100 and emits the polarized light from the first light transmissive member 124 in various directions. That is, the first light transmissive member 124 diffuses and transmits the polarized light emitted from the active layer of the semiconductor light emitting chip 100. For this reason, the anisotropy of the emission wavelength and the anisotropy of the emission intensity depending on the emission direction in the growth plane of the polarized light emitted from the active layer of the semiconductor light emitting chip 100 are suppressed, and the color unevenness is reduced.
  • An epoxy resin, a silicone resin, or the like can be used for the base material 125a.
  • a material that does not easily absorb polarized light emitted from the active layer 106 may be used for the particles 125b.
  • an inorganic material is used for the particles 125b, high reliability can be realized in long-term use.
  • TiO 2, SiO 2, ZrO 2 , Nb 2 O 5, ZnO, Al 2 O 3, AlN or the like is used.
  • the average particle diameter of the particles 125b may be 10 nm or more and 3000 nm or less.
  • the first light transmissive member 124 includes the particles 125b in a proportion of 0.2 wt% (0.047 vol%) or more and 15.0 wt% (3.521 vol%). It may be included at a ratio of 0.7 wt% (0.164 vol%) to 3.0 wt% (0.704 vol%). Thereby, the fall of light output can be suppressed to 10% or less, improving the anisotropy of light emission intensity.
  • the first translucent member 124 may be opposed to the third light extraction surface 123.
  • the light emitted from the third light extraction surface 123 can also be diffused by the particles 125b.
  • the first light transmissive member 124 does not need to cover the entire surface of the mounting substrate 101.
  • An ellipse 128 indicates a region where light emitted from the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 is effectively diffused.
  • the ellipse 128 is a direction of polarization when the semiconductor light emitting chip is viewed from a direction perpendicular to the growth surface and perpendicular to the first light extraction surface 121 (a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 15A). In the direction perpendicular to (c-axis direction) and the polarization direction (a-axis direction) have a major axis ⁇ and a minor axis ⁇ , respectively.
  • the semiconductor light emitting chip 100 having the active layer 106 made of a nitride semiconductor with the m-plane as the main surface (and the growth surface) exhibits polarization characteristics.
  • the contour lines having the same light intensity have the c-axis direction perpendicular to the polarization direction as the major axis radius ⁇ and the a-axis direction as the polarization direction short.
  • a shape close to an ellipse having an axis radius ⁇ is shown.
  • the center position of the ellipse is substantially equal to the position of the center of gravity of the semiconductor light emitting chip 100.
  • the contour lines having the same light intensity of the semiconductor light emitting chip 100 having the polarization characteristic are elliptical, and thus are emitted from the side surface of the semiconductor light emitting chip 100 and light is diffused in the first light transmissive member 124.
  • the effective part can also be considered as an oval 128.
  • the absorption coefficient of the first translucent member 124 is Acm ⁇ 1 and the semiconductor light emitting chip is viewed from the direction perpendicular to the first light extraction surface 121, the direction perpendicular to the polarization direction (c-axis direction) It is assumed that the length L is in the polarization direction (a-axis direction).
  • the first light transmissive member 124 is in contact with the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123, 90% of the light entering the first light transmissive member 124 is diffused or absorbed.
  • LN means a natural logarithm. Therefore, the range from the second light extraction surface 122 to the distance z can be considered as an effective region where light is diffused.
  • the first light-transmissive member 124 is provided in the entire area of the ellipse 128 so as to satisfy this condition.
  • the polarized light emitted from the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 is effectively scattered. Therefore, the anisotropy of the emission wavelength and the anisotropy of the emission intensity depending on the emission direction in the growth plane of the polarized light emitted from the active layer of the semiconductor light emitting chip 100 are more effectively suppressed, and the color unevenness is reduced.
  • the wavelength conversion member 130 is an area having an ellipse 128. It may be provided throughout. This makes it possible to perform wavelength conversion using the wavelength conversion member 130.
  • the intensity of the polarized light emitted from the active layer 106 and the anisotropy of the emission wavelength in the plane parallel to the growth surface are 45 ° or more from the normal line of the first light extraction surface 121. This is remarkable in the range of 75 ° or less, and the anisotropy due to the emission direction is small in the normal direction of the first light extraction surface 121 or in an angle within 45 ° from the normal. For this reason, the polarized light emitted from the first light extraction surface 121 may not be scattered.
  • the first light transmissive member 124 by transmitting the first light transmissive member 124, a part of the incident light is absorbed by the first light transmissive member 124, whereby the polarized light emitted from the first light extraction surface 121 is absorbed.
  • the first light transmissive member 124 does not need to cover the first light extraction surface 121.
  • the first light extraction surface 121 is made to be the wavelength conversion member 130 for the purpose of at least one of protecting the first light extraction surface 121 and improving the amount of light emitted from the first light extraction surface 121 to the outside.
  • various transparent members such as an epoxy resin, a silicone resin, glass, plastic, or a light-transmitting single crystal substrate can be used.
  • an epoxy resin, a silicone resin, or the like may be used.
  • the second light transmissive member 126 can be made of a material having a property of transmitting incident light without diffusing as compared with the first light transmissive member 124.
  • the second light transmissive member 126 may have a diffuse transmittance smaller than that of the first light transmissive member 124.
  • the diffuse transmittance refers to the ratio of the diffuse transmitted light to the incident light
  • the diffuse transmitted light refers to light that is diffused and emitted from the surface or inside of the object.
  • the second translucent member 126 may include a color conversion material that is excited by the light of the active layer 106 and generates light having a longer wavelength than the light of the active layer.
  • the surface of the second translucent member 126 is shown to be flat, but this is merely an example, and may take a form different from flat.
  • the first translucent member 124 may be disposed so as to be combined with 50% or more of the amount of light emitted from the second light extraction surface. Therefore, it is not necessary to cover all of the second light extraction surface 122, and it may be formed so as to cover an area of 50% or more.
  • the first light extraction surface 121 and the uppermost surface of the first light transmissive member 124 are substantially flush with each other. In this case, the entire second light extraction surface 122 is covered with the first light transmissive member 124.
  • FIG. 17 shows an example in which the uppermost surface of the first light transmissive member 124 is located higher than the first light extraction surface 121. Even if the uppermost surface of the first light transmissive member 124 is positioned higher than the first light extraction surface 121 due to manufacturing variations or the like, all of the second light extraction surfaces 122 are not affected by the first light transmission property. Since it is covered with the member 124, the asymmetry of the light distribution characteristic can be sufficiently improved.
  • the uppermost surface of the first light transmissive member 124 is at a position higher than the first light extraction surface 121, and a part of the first light transmissive member 124 is the first light extraction surface.
  • the example in the case of contacting a part of 121 is shown. Even if a part of the first light transmissive member 124 is in contact with a part of the first light extraction surface 121 due to manufacturing variation or the like, the entire second light extraction surface 122 is the first light transmissive member. 124, the anisotropy of the emission intensity can be sufficiently improved.
  • FIG. 19 shows an example in which the uppermost surface of the first light transmissive member 124 is at a position lower than the first light extraction surface 121.
  • the area of 50% or more of the second light extraction surface 122 may be covered with the first light transmissive member 124. Even if the second light extraction surface 122 cannot be completely covered due to variations in manufacturing method, the anisotropy of the emission intensity and the anisotropy of the emission wavelength can be improved.
  • the wavelength conversion member 130 includes the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 122 so that the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 do not directly contact the second light transmissive member 124. It may be formed so as to cover part of the third light extraction surface 123.
  • FIG. 20 shows an example in which the thickness in the direction perpendicular to the growth surface of the first light transmissive member 124 is reduced as the distance from the second light extraction surface 122 increases.
  • the light is not uniformly scattered over the entire area of the first light-transmissive member 124, and the closer to the second light extraction surface, the greater the light scattering effect. Therefore, the amount of the particles 124 used can be reduced by increasing the number of particles in a region having a large scattering effect and decreasing the number of particles in a region having a small scattering effect.
  • FIG. 21 shows an example in which the first translucent member 124 is formed away from the second light extraction surface 122.
  • a third translucent member 127 is disposed between the first translucent member 124 and the second light extraction surface 122, and the first translucent member 127 is interposed via the first translucent member 127.
  • the translucent member 124 covers the second light extraction surface 122.
  • the wavelength conversion member 130 is formed so as to cover the first light extraction surface 121 and the third light transmissive member 127 at least when viewed from the direction perpendicular to the growth surface.
  • the first translucent member 124 may be combined with 50% or more of the amount of light emitted from the second light extraction surface.
  • the third light transmissive member 127 can be formed using the same material as the second light transmissive member 126.
  • the third light transmissive member 127 may be made of a material having a refractive index between the refractive index of GaN and the refractive index of the first light transmissive member 124.
  • FIG. 22 shows an example where the wavelength conversion member 130 covers the first light extraction surface 121, the second light extraction surface 122, and the third light extraction surface 123.
  • the first light transmissive member 124 faces the second light extraction surface 122 through the wavelength conversion member 130 and covers the second light extraction surface 122.
  • FIG. 23 shows an example in which the second translucent member 126 is not used.
  • an acrylic resin or a silicone resin is used for the second translucent member 126, the resin is yellowed or browned by absorbing the light of the active layer over a long period of use, and the light output of the semiconductor light emitting device May decrease. Therefore, the reliability in long-term use can be improved by reducing the coating part by resin.
  • FIGS. 24A and 24B show an example in which the second translucent member 126 is formed in a substantially hemispherical shape.
  • the second translucent member 126 By forming the second translucent member 126 in a hemispherical shape, it is possible to suppress total reflection of light emitted from the second translucent member 126 to the outside, and the light output of the semiconductor light emitting device can be reduced. improves.
  • the shape may be distorted from a hemispherical shape.
  • FIGS. 25A and 25B show an example in which a reflective member 129 is formed outside the first translucent member 124.
  • the reflection member 129 forms a cavity surrounding the semiconductor light emitting chip 100.
  • the reflecting member 129 is also called a reflector.
  • the reflective member 129 can be made of a metal material such as Al or Ag, or a silicone resin containing 30% by weight or more of TiO 2 particles.
  • the reflective member 129 serves as a cup when forming the first light-transmissive member 124. If a certain amount of the light-transmissive member before curing containing particles is poured into the cup, the second light extraction surface
  • the covering condition of 122 can be controlled, and the manufacturing method becomes simple.
  • the semiconductor light emitting device in which the growth surface of the active layer 106 is the m-plane has been described.
  • a semiconductor including an active layer whose growth surface is a nonpolar plane other than the m-plane and a semipolar plane A similar structure can be used even in a light emitting device.
  • non-polar surfaces such as m-plane and a-plane, or (20-21) plane, (20-2-1) plane, (10-1-3) plane, (11-22) plane, ⁇
  • An active layer made of a nitride semiconductor whose growth surface is a semipolar surface such as the r-plane and the (11-22) plane also has polarization characteristics.
  • the contour lines having the same light intensity have a shape close to an ellipse having a major axis radius ⁇ in the direction perpendicular to the polarization direction and a minor axis radius ⁇ in the polarization direction. Show.
  • the n-type nitride semiconductor layer 105 is epitaxially grown on the main surface of the substrate 104 made of n-type GaN having the m-plane as the main surface by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or the like.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • silicon (Si) is used as an n-type dopant
  • TMG (Ga (CH 3 ) 3 ) as a gallium source and ammonia (NH 3 ) as a nitrogen source are supplied, and the temperature is 900 ° C. or higher.
  • An n-type nitride semiconductor layer 105 made of GaN having a thickness of about 1 ⁇ m to 3 ⁇ m is formed at a growth temperature of about 1100 ° C. or less.
  • the substrate 104 here is in a wafer state, and a light-emitting structure which becomes a plurality of semiconductor light-emitting devices can be manufactured at a time.
  • an active layer 106 made of a nitride semiconductor is grown on the n-type nitride semiconductor layer 105.
  • the active layer 106 is, for example, an InGaN / GaN multiple quantum well formed by alternately stacking a well layer made of In 1-x Ga x N having a thickness of 15 nm and a barrier layer made of GaN having a thickness of 10 nm. (MQW) structure.
  • MQW barrier layer made of GaN having a thickness of 10 nm.
  • the emission wavelength is selected according to the application of the semiconductor light emitting device, and the In composition ratio x corresponding to the wavelength is determined. For example, when the wavelength is 450 nm (blue), the In composition ratio x is determined to be 0.25 to 0.27. When the wavelength is 520 nm (green), the In composition ratio x is determined to be 0.40 to 0.42. When the wavelength is 630 nm (red), the In composition ratio x is determined to be 0.56 to 0.58.
  • the p-type nitride semiconductor layer 107 is epitaxially grown on the active layer 106.
  • Cp 2 Mg biscyclopentadienyl magnesium
  • TMG and NH 3 are supplied as raw materials, and the active layer is grown at a growth temperature of about 900 ° C. to about 1100 ° C.
  • a p-type nitride semiconductor layer 107 made of p-type GaN having a thickness of about 50 nm to 500 nm is formed on 106.
  • a p-type AlGaN layer having a thickness of about 15 nm to 30 nm may be included in the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • an undoped GaN layer may be provided between the active layer 106 and the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • heat treatment is performed at a temperature of about 800 ° C. to 900 ° C. for about 20 minutes.
  • the semiconductor multilayer structure formed up to the p-type nitride semiconductor layer 107 is selectively etched by lithography and dry etching using chlorine (Cl 2 ) -based gas. Thereby, the p-type nitride semiconductor layer 107, the active layer 106, and the n-type nitride semiconductor layer 105 are partially removed to form the recess 112, and a part of the n-type nitride semiconductor layer 105 is exposed.
  • the n-side electrode 109 is selectively formed so as to be in contact with the exposed region of the n-type nitride semiconductor layer 105.
  • the n-side electrode 109 for example, a laminated film (Ti / Pt layer) of titanium (Ti) and platinum (Pt) is formed.
  • the p-side electrode 108 is selectively formed so as to be in contact with the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • a stacked film (Pd / Pt layer) of palladium (Pd) and platinum (Pt) is formed as the p-side electrode 108.
  • heat treatment is performed to alloy between the Ti / Pt layer and the n-type nitride semiconductor layer 105 and between the Pd / Pt layer and the p-type nitride semiconductor layer 107.
  • the order of forming the n-side electrode 109 and the p-side electrode 108 is not particularly limited.
  • the surface (back surface) opposite to the n-type nitride semiconductor layer 105 in the substrate 104 is polished to thin the substrate 104 by a predetermined amount.
  • the plurality of semiconductor light emitting devices manufactured in this way are divided into individual semiconductor light emitting chips 100. There are several methods for fragmenting, such as a laser dicing method and a cleavage method.
  • the individual semiconductor light emitting chips 100 that have been cut into pieces are mounted on the mounting surface of the mounting substrate 101.
  • the flip chip structure will be described.
  • the mounting substrate 101 is prepared.
  • an insulating material such as alumina (aluminum oxide), aluminum nitride (AlN), glass epoxy substrate, aluminum (Al), copper (Cu) or tungsten (W) is used.
  • a metal material a semiconductor material such as silicon (Si) or germanium (Ge), or a composite material thereof can be used.
  • a metal such as aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), or copper (Cu) can be used.
  • the metal film for forming the wiring electrode is formed on the surface of the mounting substrate 101 by a film forming process such as sputtering or plating. Thereafter, a desired resist pattern is formed on the formed metal film by a lithography process or the like. Thereafter, the resist pattern is transferred to the wiring electrode 102 by a dry etching method or a wet etching method, and the wiring electrode 102 having a desired electrode pattern is formed.
  • a plurality of bumps 103 are respectively formed at predetermined positions on the wiring electrode 102.
  • Gold (Au) is preferably used as a constituent material of the bump 103.
  • Each bump 103 can be formed by using a bump bonder to form a bump having a diameter of about 40 ⁇ m to 80 ⁇ m. Further, it is possible to form the bump 103 by Au plating instead of the bump bonder.
  • the electrode formation surface of the semiconductor light emitting chip 100 is connected to the wiring electrode 102 on which the plurality of bumps 103 are formed by, for example, ultrasonic bonding.
  • the first translucent member 124 is formed. Using a stirrer, the particles 125b are contained in a silicone resin or the like to prepare a particle-containing translucent member.
  • the stirring device may have a vacuum defoaming function.
  • the first light transmissive member 124 is formed around the semiconductor light emitting chip 100 using a dispenser.
  • the coating amounts of the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 can be controlled by the amount of dispensing.
  • the amount of the first translucent member 124 that flows into the cavity may be controlled in accordance with the volume of the cavity 129. The controllability of the coating amount is improved.
  • the wavelength conversion member 130 is formed.
  • the wavelength conversion member 130 is a solid member such as a sintered body, it may be attached to the surface of the semiconductor light emitting chip 100 using a chip bonder device.
  • the wavelength conversion member is a liquid member made of a phosphor material and a resin, it can be formed by using a potting method, a printing method, a molding method, or the like.
  • the second translucent member 126 is formed.
  • the second light-transmissive member 126 can be formed by using a potting method, a printing method, a molding method, or the like.
  • the semiconductor light emitting device of this embodiment can be obtained.
  • FIGS. 26 (a) to 26 (f) a fourth embodiment of the semiconductor light emitting device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 26 (a) to 26 (f).
  • the same components as those in FIGS. 15 (a) and 15 (b) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • differences from the third embodiment will be described.
  • the semiconductor light emitting device of the fourth embodiment is third in that a plurality of concave and convex portions 104a are formed on the first light extraction surface 121.
  • the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the substrate surface of each convex portion in the concave and convex portion 104a is substantially hemispherical.
  • the uneven portion 104a formed on the back surface of the substrate 104 is formed by forming a plurality of hemispherical resist patterns by lithography and reflow after thinning the substrate 104, and then removing the back surface of the substrate 104 by chlorine-based dry etching. It can be produced by etching back.
  • the light extraction efficiency from the first extraction surface 121 is increased by the plurality of uneven portions 104a formed on the first extraction surface 121, and the light output of the semiconductor light emitting device is improved. To do. Further, the light is diffused by the plurality of uneven portions 104a, whereby the anisotropy of the emission intensity and the anisotropy of the emission wavelength are improved.
  • FIG. 26 (c) to FIG. 26 (f) show modified examples of the uneven portion 104a.
  • the cross-sectional shape of the concave portion may be substantially hemispherical instead of the convex portion.
  • light is diffused by the concavo-convex portion 104a, and the anisotropy of the emission intensity and the anisotropy of the emission wavelength are improved.
  • the unevenness 104a is a stripe whose cross section is convex when viewed from the direction perpendicular to the first light extraction surface 121. It may be a shape.
  • 26D shows a substantially semicircular cross section of the convex portion
  • FIG. 26E shows a square cross sectional shape of the convex portion
  • FIG. 26F shows a triangular cross sectional shape of the convex portion.
  • the extending direction of each stripe is inclined by an angle ⁇ with respect to the polarization direction of the active layer 106 made of a nitride semiconductor.
  • the anisotropy of the emission intensity of the light emitted from the first extraction surface 121 strongly depends on ⁇ .
  • ⁇ is 0 ° or more and 45 ° or less, the anisotropy of the emission intensity is improved.
  • first and second embodiments and their modifications may be combined with the third and fourth embodiments and their modifications as appropriate.
  • an n-type GaN substrate having an n-type GaN thickness of 2 ⁇ m is formed on an n-type GaN substrate whose main surface is an m-plane in a wafer state.
  • a nitride semiconductor layer was formed.
  • a plurality of chips having different In compositions in quantum well layers made of InGaN were fabricated by appropriately changing the supply amount of In and the crystal growth temperature.
  • a Ti / Pt layer was formed as an n-side electrode, and a Pd / Pt layer was formed as a p-side electrode.
  • the n-type GaN substrate having the m-plane as the main surface was thinned to 150 ⁇ m by backside polishing. Using a diamond pen, grooves having a depth of about several ⁇ m from the surface were formed in the c-axis direction [0001] and a-axis direction [11-20] of the wafer. Thereafter, the wafer was braked and divided into small pieces each having a side of 350 ⁇ m.
  • the manufactured semiconductor light emitting chip 100 was mounted on a mounting substrate 101 made of alumina and provided with wiring on the upper surface, and flip chip mounting was performed to manufacture the semiconductor light emitting device shown in FIG. In order to pay attention to the light distribution characteristic of the emitted light from the semiconductor light emitting device, no sealing portion is formed on the surface of the semiconductor light emitting device.
  • the light distribution characteristics of the semiconductor light emitting device thus manufactured were measured using an OL700-30 LED LED GONIOMETER manufactured by Optronic Laboratories.
  • the light distribution characteristics in the a-axis direction and the light distribution characteristics in the c-axis direction were measured by the condition A (distance from the LED tip to the measuring device 118 is 316 mm) specified in CIE 127 issued by the International Lighting Commission CIE. .
  • FIG. 27 (a) and FIG. 27 (b) schematically show a measurement system for light distribution characteristics.
  • the light distribution characteristic in the a-axis direction shown in FIG. 27A is a measurement line connecting the measuring instrument 118 with the m-axis direction [1-100], which is the normal direction in the m-plane of the active layer of the semiconductor light emitting chip 100.
  • This is a value obtained by measuring the luminous intensity while rotating the semiconductor light emitting chip 100 with the c-axis of the semiconductor light emitting chip 100 as the central axis, with the angle formed by 119 as the measurement angle. That is, the measurement is performed with the direction perpendicular to the polarization direction of the active layer as the central axis.
  • the light distribution characteristic in the c-axis direction shown in FIG. 27B connects the measuring instrument 118 with the m-axis direction [1-100], which is the normal direction in the m-plane of the active layer of the semiconductor light emitting chip 100.
  • This is a value obtained by measuring the luminous intensity while rotating the semiconductor light emitting chip 100 around the a-axis of the semiconductor light emitting chip 100 with the angle formed by the measurement line 119 as the measurement angle. That is, the measurement is performed with the polarization direction of the active layer as the central axis.
  • the luminous intensity in the m-axis direction [1-100] of the light distribution characteristic is 1, an angular range where the luminous intensity is 0.5 is referred to as a radiation angle.
  • asymmetry, maximum asymmetry, and average asymmetry are defined.
  • the degree of asymmetry is the difference between the luminous intensity in the a-axis direction and the luminous intensity in the c-axis direction at the same angle from the normal direction, and the luminous intensity in the normal direction [1-100] of the m-plane that is the main surface, that is, at 0 degree. It is a value normalized using luminous intensity, and asymmetry is defined at each angle from ⁇ 90 degrees to +90 degrees.
  • the maximum asymmetry is a maximum value in the range of asymmetry from ⁇ 90 degrees to +90 degrees.
  • the average asymmetry is a value obtained by averaging the asymmetry in the range of ⁇ 90 degrees to +90 degrees.
  • FIG. 28 shows the relationship between the emission angle and the emission wavelength in the a-axis direction and the c-axis direction of the semiconductor light-emitting chip 100.
  • the injection current into the semiconductor light emitting chip 100 is 10 mA.
  • the radiation angle in the c-axis direction is substantially constant, and its value is about 160 °.
  • the radiation angle in the a-axis direction is almost constant when the emission wavelength is 420 nm or more, and the value is about 140 °. That is, the semiconductor light emitting chip 100 having the m-plane as the active layer has a light distribution characteristic that spreads in the c-axis direction.
  • the shape is similar to an elliptical shape in which the c-axis direction is the major axis direction and the a-axis direction is the minor axis direction.
  • the radiation angle in the c-axis direction is 160 ° and the radiation angle in the a-axis direction is 140 °
  • the long axis (c-axis direction): the short axis (a-axis direction) 2: 1.
  • an n-type GaN substrate having an n-type GaN thickness of 2 ⁇ m is formed on an n-type GaN substrate whose main surface is the m-plane in the wafer state.
  • a nitride semiconductor layer was formed.
  • a plurality of chips having different In compositions in quantum well layers made of InGaN were fabricated by appropriately changing the supply amount of In and the crystal growth temperature.
  • a Ti / Pt layer was formed as an n-side electrode, and a Pd / Pt layer was formed as a p-side electrode.
  • the n-type GaN substrate having the m-plane as the main surface was thinned to a predetermined thickness by backside polishing. Using a diamond pen, grooves having a depth of about several ⁇ m from the surface were formed in the c-axis direction [0001] and a-axis direction [11-20] of the wafer. Thereafter, the wafer was braked and divided into small pieces of a predetermined size.
  • the manufactured semiconductor light emitting chip 100 was mounted on a mounting substrate 101 made of alumina and provided with wiring on the upper surface, and flip chip mounting was performed to manufacture the semiconductor light emitting device shown in FIG. In order to pay attention to the light distribution characteristic of the emitted light from the semiconductor light emitting device, no sealing portion is formed on the surface of the semiconductor light emitting device.
  • Table 1 is a list of the substrate thickness of the semiconductor light emitting chip 100 and the size of one side of the semiconductor light emitting chip 100. Five types of samples having different ratios of the area of the second light extraction surface 122 to the area of the first light extraction surface 121 were prepared. The emission peak wavelength of these semiconductor light emitting devices was 405 nm to 410 nm at a current value of 10 mA.
  • FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the ratio of the area of the second light extraction surface 122 to the area of the first light extraction surface 121, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree for five types of samples.
  • the ratio of the area of the second light extraction surface 122 to the area of the first light extraction surface 121 increases, both the maximum asymmetry degree and the average asymmetry degree increase.
  • the ratio of the area of the second light extraction surface 122 to the area of the first light extraction surface 121 is 40% or more, the asymmetry is deteriorated. Therefore, the asymmetry can be greatly improved by providing the first light-transmissive member 124.
  • Table 2 below shows the ratio of the area of the second light extraction surface 122 to the area of the first light extraction surface 121 in the five types of samples, the maximum asymmetry, and the average asymmetry.
  • the semiconductor light emitting chip has a square shape with a side of 350 ⁇ m, and the thickness of the substrate is 100 ⁇ m. Striped irregularities were formed on the front surface (back surface of the substrate) of the semiconductor light emitting chip. As shown in FIG. 26D, the cross-sectional shape of the striped uneven portion is a shape close to an isosceles triangle, the interval between the convex portions is 8 ⁇ m, and the height of the convex portions is 2.5 ⁇ m. .
  • the angle ⁇ formed by the stripe extending direction and the electric field direction of polarized light was changed to 0 °, 5 °, 0 °, 45 °, and 90 °.
  • FIG. 30 schematically shows a measurement system for the degree of polarization.
  • a semiconductor light emitting device 11 made of a nitride semiconductor to be measured is caused to emit light by a power supply 16.
  • the light emission of the semiconductor light emitting device 11 is confirmed by the stereomicroscope 13.
  • the stereomicroscope 13 has two ports, a silicon photodetector 14 is attached to one port, and a CCD camera 15 is attached to the other port.
  • a polarizing plate 9 is inserted between the semiconductor light emitting device 11 and the stereomicroscope 13. The polarizing plate 9 is rotated, and the maximum value and the minimum value of the light emission intensity are measured by the silicon photodetector 14.
  • FIG. 31 shows the normalized degree of polarization of light from these semiconductor light emitting devices.
  • the normalized polarization degree is a value normalized by assuming that the value when the angle ⁇ is 0 ° is 1.0. According to the measurement results shown in FIG. 31, the degree of polarization decreases when the angle ⁇ is 5 ° or more. Therefore, when it is desired to realize a semiconductor light emitting device that maintains the degree of polarization, ⁇ may be set to 0 ° or more and less than 5 °. Thereby, the fall of a polarization degree can be suppressed. Furthermore, ⁇ may be approximately 0 °. In order to realize a semiconductor light emitting device with a reduced degree of polarization, ⁇ may be set to 5 ° or more and 90 ° or less. Table 3 below shows the angle formed by the extending direction of the stripe and the a-axis direction of the light emitting layer and the normalized polarization degree.
  • an n-type nitride semiconductor layer made of n-type GaN having a thickness of 2 ⁇ m, a quantum well layer made of InGaN, and GaN are formed on an n-type GaN substrate whose main surface is an m-plane in a wafer state.
  • An active layer having a three-period quantum well structure composed of a barrier layer made of p-type GaN and a p-type nitride semiconductor layer made of p-type GaN having a thickness of 0.5 ⁇ m were formed.
  • a Ti / Al layer was formed as an n-side electrode, and an Ag layer was formed as a p-side electrode. Thereafter, the back surface of the n-type GaN substrate was polished to a thickness of 100 ⁇ m.
  • a plurality of semiconductor light emitting devices were manufactured by flip-chip mounting the semiconductor light emitting chip 100 on a mounting substrate 101 made of AlN.
  • the thickness of the mounting substrate 101 made of AlN is about 0.7 mm.
  • a wiring electrode 102 made of silver (Ag) having a thickness of about 4 ⁇ m is formed on the surface of the mounting substrate 101.
  • the emission wavelength at an operating current of 10 mA was measured and found to be 445 nm. Further, when the polarization degree was measured at an operating current of 5 mA in this state, the polarization degree was in the range of 0.774 to 0.815.
  • a translucent member containing particles was prepared by mixing silicone KER-2500 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. with titanium oxide (TiO 2 ) STT-30EHJ (particle diameter 30-50 nm) manufactured by Titanium Industry. .
  • a translucent member containing particles was formed only on the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 using a dispenser.
  • the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 corresponds to the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 in the embodiment.
  • the 1st light extraction surface 121 is not covered with the translucent member containing particle
  • the particle concentration of the translucent member is 0.0 wt%, 0.2 wt%, 0.4 wt%, 0.7 wt%, 1.0 wt%, 3.0 wt%, 10.0 wt%
  • the semiconductor light emitting device corresponding to FIG. 11 of the first embodiment was produced by changing the content to 15.0% by weight.
  • the density of the silicone is 1 g / cm 3 or so, since the density of the TiO 2 is about 4.26 g / cm 3, divided by 4.26 to a value of% by weight corresponds to the volume in terms of vol%.
  • 32A to 32E show the particle concentrations of titanium oxide (TiO 2 ) of 0.0% by weight, 0.2% by weight, 0.4% by weight, 0.7% by weight, and 15.%, respectively. It is the figure which showed the measurement result of the light distribution distribution characteristic of the a-axis direction and c-axis direction of the semiconductor light-emitting device made into 0 weight%.
  • the thick dotted line indicates the light distribution characteristic in the a-axis direction
  • the thick solid line indicates the light distribution characteristic in the c-axis direction
  • the thin solid line indicates the Lambertian shape.
  • the light distribution characteristics in the a-axis direction are relatively close to the Lambertian shape.
  • the semiconductor light emitting device having the active layer having the m-plane as the main surface has a shape in which the light distribution characteristic in the a-axis direction and the light distribution characteristic in the c-axis direction are completely different.
  • the particle concentration is increased, the light distribution characteristic in the a-axis direction substantially maintains the Lambertian shape, and the light distribution characteristic in the c-axis direction changes to a shape close to the light distribution characteristic in the a-axis direction. I can see the situation.
  • FIG. 33 is a diagram quantifying the symmetry of the light distribution characteristics in the a-axis direction and the light distribution characteristics in the c-axis direction, and shows the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree. is there.
  • ⁇ indicates maximum asymmetry
  • ⁇ indicates average asymmetry.
  • the degree of asymmetry is a value obtained by normalizing the light intensity difference between the a-axis direction and the c-axis direction with the light intensity in the m-axis direction, that is, the light intensity at an angle of 0. Therefore, an asymmetry of 10% means that a light intensity difference of 10% of the light intensity in the m-axis direction exists in the a-axis direction and the c-axis direction.
  • FIG. 34 is a diagram showing the relationship between the particle concentration and the degree of polarization. Since the light emitted from the second light extraction surface 122 is scattered by the particles 125b, the degree of polarization gradually decreases as the particle concentration increases. The values of particle concentration and polarization degree are shown below (Table 5).
  • a hemispherical silicone resin having an outer shape of 2.2 mm is formed on the surfaces of the first light extraction surface 121 and the first light-transmissive member 124 of the semiconductor light emitting device manufactured in the first example.
  • a semiconductor light emitting device corresponding to FIG. 12 was fabricated.
  • the hemispherical silicone resin corresponds to the second translucent member 126 in the embodiment.
  • a semiconductor light emitting device having a particle concentration of 0.0% by weight corresponds to a conventional structure.
  • 35 (a) to (f) show the particle concentrations of titanium oxide (TiO 2 ) at 0.0 wt%, 0.2 wt%, 0.4 wt%, 0.7 wt%, and 1. It is the figure which showed the measurement result of the light distribution characteristic of the a-axis direction and c-axis direction of the semiconductor light-emitting device made into 0 weight% and 3.0 weight%.
  • the thick dotted line indicates the light distribution characteristic in the a-axis direction
  • the thick solid line indicates the light distribution characteristic in the c-axis direction
  • the thin solid line indicates the Lambertian shape.
  • the particle concentration is 0.0% by weight
  • a strong peak around ⁇ 45 degrees and a weak peak around ⁇ 75 degrees are observed in the light distribution characteristics in the c-axis direction.
  • the weak peak near ⁇ 75 degrees is considered to have occurred as a strong diffraction peak near ⁇ 45 degrees due to light reflection in the hemispherical silicone resin.
  • the light distribution characteristic in the a-axis direction is relatively close to the Lambertian shape.
  • the semiconductor light emitting device having the active layer having the m-plane as the main surface has a shape in which the light distribution characteristic in the a-axis direction and the light distribution characteristic in the c-axis direction are completely different.
  • the strong peak near ⁇ 45 degrees observed in the light distribution characteristic in the c-axis direction is stronger than the intensity in the m-axis direction, that is, the front intensity of the semiconductor light-emitting element, and can be said to be an element that is difficult to handle practically.
  • the light distribution characteristic in the a-axis direction substantially maintains the Lambertian shape, and the light distribution characteristic in the c-axis direction changes to a shape close to the light distribution characteristic in the a-axis direction. I can see the situation.
  • FIG. 36 is a diagram showing the symmetries of the light distribution characteristics in the a-axis direction and the light distribution characteristics in the c-axis direction, and shows the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree. It is. ⁇ indicates maximum asymmetry, and ⁇ indicates average asymmetry.
  • the particle concentration is 0.2% by weight, the effect of improving asymmetry is observed, and the maximum asymmetry and the average asymmetry are rapidly improved until the particle concentration is about 0.7% by weight.
  • the particle concentration is 1.0% by weight or more, the maximum asymmetry degree and the average asymmetry degree gradually improve. Accordingly, the particle concentration may be 0.2% by weight or more.
  • the particle concentration may be 0.7% by weight or more.
  • the particle concentration may be 0.047 vol% or more or 0.164 vol% or more in terms of volume. The values of particle concentration and asymmetry are shown below (Table 6).
  • FIG. 37 is a diagram showing the relationship between the particle concentration and the degree of polarization. Since the light emitted from the second light extraction surface 122 is scattered by the particles 125b, the degree of polarization slightly decreases as the particle concentration increases. Compared with the first embodiment of FIG. 34, the difference in the degree of polarization can be seen very well.
  • the surface of the first light extraction surface 121 is covered with resin, the light extraction efficiency from the first light extraction surface 121 is increased. Since the light extracted from the first light extraction surface 121 maintains the degree of polarization, the degree of polarization is higher than that of the first embodiment. Furthermore, since it becomes difficult to be influenced by the second light extraction surface 122, a high degree of polarization is maintained even when the particle concentration increases.
  • Table 7 The values of particle concentration and polarization degree are shown below (Table 7).
  • FIG. 38 is a diagram showing the relationship between the particle concentration and the decrease in light output.
  • the amount of decrease in light output on the vertical axis indicates the amount of decrease in light output when the particle concentration is 0.0% by weight and 100%. Since the light emitted from the second light extraction surface 122 is scattered and further absorbed by the particles 125b, the light output decreases as the particle concentration increases.
  • the particle concentration may be 3% by weight or less. It is good also as 0.704 vol% or less in volume conversion. By setting the particle concentration to 3% by weight or less or 0.704 vol% or less, it is possible to reduce the light output to less than 10%. In order to obtain the effect of improving the asymmetry shown in FIG.
  • the particle concentration may be 0.2 wt% or more and 3.0 wt% or less. Furthermore, it is good also as 0.7 weight% 3.0 weight% or less. In volume conversion, it is good also as 0.047 vol% or more and 0.704 vol% or less. Furthermore, it is good also as 0.164 vol% or more and 0.704 vol% or less. Table 8 below shows values of the particle concentration and the decrease in light output.
  • FIG. 39A is a schematic diagram and a top micrograph of a semiconductor light emitting device having a particle concentration of 0.0% by weight
  • FIG. 39B is a semiconductor having a particle concentration of 1.0% by weight. It is the figure which showed the schematic diagram and upper surface micrograph of a light-emitting device.
  • the dotted line indicates the outer shape of the semiconductor light emitting chip.
  • the semiconductor light emitting device having a particle concentration of 1.0% by weight the light emitted from the side surface of the semiconductor light emitting chip is diffused inside the translucent member containing particles, and the outer shape of the semiconductor light emitting chip indicated by the dotted line is further increased. You can see the outside glowing.
  • grains is a shape close
  • the semiconductor light emitting device according to the third embodiment will be described below with reference to FIGS. 14 (a) and 14 (b).
  • the semiconductor light emitting chip 100 shown in FIG. 14 was produced by the same method as in the first example.
  • a resist was formed using a lithography technique, and then a concavo-convex portion was formed using chlorine-based dry etching.
  • the concavo-convex portion has a convex portion having a shape close to a hemispherical shape having a height of 5 ⁇ m and a diameter of 10 ⁇ m.
  • the 40 is a cross-sectional SEM image of the concavo-convex portion formed on the first light extraction surface of the semiconductor light emitting chip 100 manufactured as described above.
  • a plurality of semiconductor light emitting devices were fabricated by flip-chip mounting the semiconductor light emitting chip 100 on the mounting substrate 101 made of AlN.
  • the emission wavelength at an operating current of 10 mA was 450 nm.
  • the light emitted from the first light extraction surface is scattered by the uneven portion, so that the degree of polarization can be lowered. .
  • a translucent member containing particles was manufactured by mixing titanium oxide STT-30EHJ (particle diameter: 30 to 50 nm) manufactured by Titanium Industry with silicone KER-2500 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • a translucent member containing particles was formed only on the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 using a dispenser.
  • the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 corresponds to the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 in the embodiment.
  • the 1st light extraction surface 121 is not covered with the translucent member containing particle
  • the particle concentration of the translucent member was changed to 0.0% by weight, 3.0% by weight, 10.0% by weight, and 15.0% by weight to produce four types of semiconductor light emitting devices.
  • the translucent member containing the particles and the first light extraction surface 121 were sealed with a silicone resin so that the outer shape was a hemispherical shape of 2.2 mm.
  • the first and second translucent members 124 and 126 have a quadrangular prism shape, and the shapes of the first and second translucent members 124 and 126 of the present embodiment. Is different from FIG.
  • the hemispherical silicone resin corresponds to the second translucent member 126 in the embodiment.
  • a semiconductor light emitting device having a particle concentration of 0.0% by weight corresponds to a conventional structure.
  • FIG. 41 is a diagram showing the symmetries of the light distribution characteristics in the a-axis direction and the light distribution characteristics in the c-axis direction, and shows the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree. It is. ⁇ indicates maximum asymmetry, and ⁇ indicates average asymmetry. When the particle concentration is 3.0% or more, the maximum asymmetry degree and the average asymmetry degree are almost constant.
  • FIG. 42 is a diagram showing the relationship between the particle concentration and the degree of polarization. Since the light emitted from the second light extraction surface 122 is scattered by the particles 125b, the degree of polarization decreases as the particle concentration increases. When compared with FIG. 37 of the second embodiment, it can be seen that the degree of polarization is low overall. This is because light is scattered by the uneven portion formed on the surface of the first light extraction surface 121.
  • FIG. 43 is a diagram showing the relationship between the particle concentration and the amount of decrease in light output.
  • the amount of decrease in light output on the vertical axis is a graph of the amount of decrease in light output, assuming that the particle concentration is 0.0% by weight as 100%. Since the light emitted from the second light extraction surface 122 is scattered and further absorbed by the particles 125b, the light output decreases as the particle concentration increases. When compared with FIG. 38 of the second embodiment, it can be seen that the amount of decrease in light output is suppressed to half or less. This is because the amount of light emitted from the first light extraction surface 121 is increased by the uneven portion formed on the surface of the first light extraction surface 121.
  • the particle concentration may be 9% by weight or less. Further, the particle concentration may be 4.5% by weight or less in order to reduce the light output to less than 3%. In volume conversion, it may be 2.113 vol% or less, or 1.056 vol% or less. In order to obtain the effect of improving the asymmetry shown in FIG. 41, the particle concentration may be 3.0 wt% or more and 9.0 wt% or less. Furthermore, it is good also as 3.0 to 4.5 weight%. In volume conversion, it may be 0.704 vol% or more and 2.113 vol% or less, and may be 0.704 vol% or more and 1.056 vol% or less.
  • an n-type nitride semiconductor layer made of n-type GaN having a thickness of 2 ⁇ m is formed on an n-type GaN substrate having a (20-2-1) plane as a main surface in a wafer state, and InGaN.
  • An active layer having a three-period quantum well structure composed of a quantum well layer and a barrier layer made of GaN, and a p-type nitride semiconductor layer made of p-type GaN having a thickness of 0.5 ⁇ m were formed.
  • the (20-2-1) plane is a semipolar plane.
  • a Ti / Al layer was formed as an n-side electrode, and an Ag layer was formed as a p-side electrode. Thereafter, the back surface of the n-type GaN substrate was polished to a thickness of 100 ⁇ m.
  • the emission wavelength at an operating current of 10 mA was measured and found to be 456 nm. Further, when the polarization degree was measured at an operating current of 5 mA, the polarization degree was in the range of 0.735 to 0.783, and the electric field direction was biased in the [1-210] direction.
  • a translucent member containing particles was prepared by mixing silicone KER-2500 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. with titanium oxide (TiO 2 ) STT-30EHJ (particle diameter 30-50 nm) manufactured by Titanium Industry. .
  • a translucent member containing particles was formed only on the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 using a dispenser.
  • the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 corresponds to the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 in the embodiment.
  • the 1st light extraction surface 121 is not covered with the translucent member containing particle
  • the TiO 2 particle concentration of the translucent member was changed to 0.0 wt%, 0.4 wt%, 1.0 wt%, and 3.0 wt%, and the semiconductor light emitting device corresponding to FIG. It was created.
  • the density of the silicone is 1 g / cm 3 or so, since the density of the TiO 2 is about 4.26 g / cm 3, divided by 4.26 to a value of% by weight corresponds to the volume in terms of vol%.
  • FIG. 6 is a diagram showing the measurement results of the light distribution characteristics in the [1-210] direction and the light distribution characteristics in the [10-14] direction of the light-emitting element.
  • the thick dotted line indicates the light distribution characteristic in the [1-210] direction
  • the thick solid line indicates the light distribution characteristic in the [10-14] direction
  • the thin solid line indicates the Lambertian shape.
  • the light distribution characteristic in the direction perpendicular to the [1-210] direction that is, the [10-14] direction, which is the polarization direction
  • the light distribution characteristic in the [10-14] direction approaches Lambertian
  • the TiO 2 particle concentration is 1.0%
  • the light distribution characteristic in the [1-210] direction and [ The light distribution characteristics in the 10-14] direction approach to approximately the same shape.
  • FIG. 45 is a diagram quantifying the symmetry of the light distribution characteristics in the [1-210] direction and the light distribution characteristics in the [10-14] direction.
  • the particle concentration, the maximum asymmetry and the average asymmetry are shown in FIG. It is the figure which showed the relationship.
  • ⁇ indicates maximum asymmetry
  • ⁇ indicates average asymmetry.
  • the degree of asymmetry is a value obtained by normalizing the light intensity difference between the [1-210] direction and the [10-14] direction with the light intensity in the [20-2-1] direction, that is, the light intensity at an angle of 0.
  • the semiconductor light emitting chip 100 was produced by the same method as in the fourth example.
  • the active layer is formed on the (20-2-1) plane which is a semipolar plane.
  • a resist was formed using a lithography technique, and then a concavo-convex portion was formed using chlorine-based dry etching.
  • the shape of the concavo-convex portion is a shape close to a hemispherical shape having a height of 5 ⁇ m and a diameter of 10 ⁇ m.
  • a plurality of semiconductor light emitting devices were fabricated by the same method as in the first example.
  • the degree of polarization was measured at an operating current of 5 mA
  • the degree of polarization was in the range of 0.305 to 0.370.
  • the emission wavelength at an operating current of 10 mA was 456 nm.
  • the fourth embodiment by having the uneven portion on the first light extraction surface, the light emitted from the first light extraction surface is scattered by the uneven portion, so that the degree of polarization can be lowered. .
  • the TiO 2 particle concentration of the translucent member was changed to 0.0 wt%, 0.4 wt%, 1.0 wt%, and 3.0 wt% in the same manner as in the fourth example.
  • a semiconductor light emitting device corresponding to FIG. 11 of the first embodiment was produced.
  • the density of the silicone is 1 g / cm 3 or so, since the density of the TiO 2 is about 4.26 g / cm 3, divided by 4.26 to a value of% by weight corresponds to the volume in terms of vol%.
  • the second translucent member 126 was not formed.
  • FIG. 46 is a diagram quantifying the symmetry of the light distribution characteristics in the [1-210] direction and the light distribution characteristics in the [10-14] direction, and shows the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree. It is the figure which showed the relationship.
  • ⁇ indicates maximum asymmetry
  • ⁇ indicates average asymmetry.
  • the degree of asymmetry is a value obtained by normalizing the light intensity difference between the [1-210] direction and the [10-14] direction with the light intensity in the [20-2-1] direction, that is, the light intensity at an angle of 0.
  • Measured emission wavelength at 10 mA operating current was 445 nm.
  • the polarization degree was in the range of 0.755 to 0.784.
  • a translucent member containing particles was manufactured by mixing silicone KER-2500 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. with zinc oxide (ZnO) ZS-032-D (particle diameter 25 nm) manufactured by Showa Denko.
  • a translucent member containing particles was formed only on the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 using a dispenser.
  • the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 corresponds to the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 in the embodiment.
  • the 1st light extraction surface 121 is not covered with the translucent member containing particle
  • the ZnO particle concentration of the translucent member was changed to 0.0 wt%, 0.4 wt%, 1.0 wt%, and 3.0 wt%, and the semiconductor light emitting device corresponding to FIG. Created.
  • the density of the silicone is 1 g / cm 3 or so, the density of ZnO for is about 5.61 g / cm 3, a value obtained by dividing the value of% by weight 5.61 corresponds to the volume in terms of vol%.
  • FIG. 47 is a diagram quantifying the symmetry of the light distribution characteristic in the a-axis direction and the light distribution characteristic in the c-axis direction, and shows the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree. is there. ⁇ indicates maximum asymmetry, and ⁇ indicates average asymmetry. When the particle concentration is about 0.4%, the maximum asymmetry degree and the average asymmetry degree are rapidly improved, and when the particle concentration is 1.0% or more, the maximum asymmetry degree and the average asymmetry degree are stabilized. Table 11 below shows the values of the particle concentration and the degree of asymmetry.
  • nonpolar surfaces such as a-plane and m-plane, or (20-21) plane, (20-2-1) plane, (10-1-3) Can improve asymmetry of light distribution characteristics in a nitride-based semiconductor light-emitting device having a semipolar plane such as a plane, (11-22) plane, -r plane, and (11-22) plane as a growth plane .
  • an n-type nitride semiconductor layer made of n-type GaN having a thickness of 2 ⁇ m, a quantum well layer made of InGaN, and GaN are formed on an n-type GaN substrate having a c-plane in the wafer state as a main surface.
  • An active layer having a three-period quantum well structure composed of a barrier layer made of p-type GaN and a p-type nitride semiconductor layer made of p-type GaN having a thickness of 0.5 ⁇ m were formed.
  • the c-plane is a polar plane.
  • a Ti / Al layer was formed as an n-side electrode, and an Ag layer was formed as a p-side electrode. Thereafter, the back surface of the n-type GaN substrate was polished to a thickness of 100 ⁇ m.
  • the ratio of the area of the second light extraction surface 122 to the area of the first light extraction surface 121 is 44%.
  • the semiconductor light emitting chip 100 was mounted using the same method as in the first example, and a semiconductor light emitting device was manufactured.
  • FIG. 48 is a diagram showing measurement results of light distribution characteristics in the a-axis direction and the m-axis direction.
  • the thick dotted line indicates the light distribution characteristic in the a-axis direction
  • the thick solid line indicates the light distribution characteristic in the m-axis direction
  • the thin solid line indicates the Lambertian shape.
  • the average asymmetry was as low as 0.0121 and the maximum asymmetry was as low as 0.0287.
  • the anisotropy of the emission intensity and the anisotropy of the emission wavelength are the characteristics when the polarization direction of the light emitting layer is the reference axis and the characteristics when the direction perpendicular to the polarization direction and parallel to the light emitting layer is the reference axis The most prominent observed between.
  • the light distribution characteristics in the following examples were evaluated with respect to the characteristics of the two reference axes.
  • a semiconductor light emitting device having the structure shown in FIG. 23 was produced. First, an outline of a method for manufacturing the semiconductor light emitting chip 100 will be described.
  • an n-type nitride semiconductor layer made of n-type GaN having a thickness of 2 ⁇ m, a quantum well layer made of InGaN, and GaN are formed on an n-type GaN substrate whose main surface is an m-plane in a wafer state.
  • An active layer having a three-period quantum well structure composed of a barrier layer made of p-type GaN and a p-type nitride semiconductor layer made of p-type GaN having a thickness of 0.5 ⁇ m were formed.
  • a Ti / Al layer was formed as an n-side electrode, and an Ag layer was formed as a p-side electrode. Thereafter, the back surface of the n-type GaN substrate was polished to a thickness of 100 ⁇ m.
  • a plurality of semiconductor light emitting devices were manufactured by flip-chip mounting the semiconductor light emitting chip 100 on a mounting substrate 101A made of AlN.
  • the thickness of the mounting substrate 101A made of AlN is about 0.7 mm.
  • a wiring electrode 102 made of silver (Ag) having a thickness of about 4 ⁇ m is formed on the surface of the mounting substrate 101.
  • a translucent member containing particles was prepared by mixing silicone KER-2500 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. with titanium oxide (TiO 2 ) STT-30EHJ (particle diameter 30-50 nm) manufactured by Titanium Industry. .
  • a dispenser only the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 was sealed with a light transmissive member containing particles.
  • the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 corresponds to the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 in the embodiment.
  • the 1st light extraction surface 121 is not covered with the translucent member containing particle
  • Semiconductor light emitting devices in which the particle concentration of the translucent member was 0.0% by weight, 0.4% by weight, 1.0% by weight, and 3.0% by weight were produced.
  • the density of the silicone is 1 g / cm 3 or so, since the density of the TiO 2 is about 4.26 g / cm 3, divided by 4.26 to a value of% by weight corresponds to the volume in terms of vol%.
  • four types of semiconductor light emitting devices without the wavelength conversion member 130 were produced. The dependence of the emission intensity on the emission direction of these semiconductor light emitting devices and the dependence of the emission wavelength on the emission direction were investigated.
  • 49 (a) to 49 (d) show the particle concentrations of titanium oxide (TiO 2 ) in the first light transmissive member as 0.0% by weight, 0.4% by weight, 1.0% by weight, respectively. It is the figure which showed the measurement result of the light distribution distribution characteristic of the a-axis direction and c-axis direction of the semiconductor light-emitting device made into 3.0 weight%.
  • the thick dotted line indicates the light distribution characteristic in the a-axis direction
  • the thick solid line indicates the light distribution characteristic in the c-axis direction
  • the thin solid line indicates the Lambertian shape.
  • the profile of light distribution characteristics in the a-axis direction is similar to the shape of Lambertian compared to the c-axis direction.
  • the semiconductor light emitting device having the active layer having the m-plane as the main surface has completely different profiles of the light distribution characteristics in the a-axis direction and the light distribution characteristics in the c-axis direction.
  • the profile of the light distribution characteristic in the c-axis direction becomes the profile of the light distribution characteristic in the a-axis direction. Come to match. Further, the profile of the light distribution characteristic in the a-axis direction is more consistent with the Lambertian shape.
  • FIG. 50 is a result of quantifying the symmetry between the light distribution characteristic in the a-axis direction and the light distribution characteristic in the c-axis direction, and shows the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree.
  • ⁇ indicates maximum asymmetry
  • ⁇ indicates average asymmetry.
  • the degree of asymmetry is a value obtained by normalizing the light intensity difference between the a-axis direction and the c-axis direction with the light intensity in the m-axis direction, that is, the light intensity at an angle of 0. Therefore, an asymmetry of 10% means that a light intensity difference of 10% of the light intensity in the m-axis direction exists in the a-axis direction and the c-axis direction.
  • 51A to 51D show semiconductors with titanium oxide (TiO 2 ) particle concentrations of 0.0 wt%, 0.4 wt%, 1.0 wt%, and 3.0 wt%, respectively.
  • the result of having measured the light emission wavelength of the light emitting device of the a-axis direction and the c-axis direction is shown.
  • the value of the emission wavelength is the dominant wavelength.
  • the wavelength of light extracted to the outside is determined by the mixing ratio of the three wavelengths.
  • ⁇ 1 is dominant on the high angle side in the c-axis direction, light having a long wavelength is observed.
  • the wavelength of light emitted from a semiconductor light emitting device having an active layer with the m-plane as the main surface differs depending on the angle from the normal direction (m-axis direction) and the emission direction on the main surface.
  • the particle concentration increases to 0.4 wt%, 1.0 wt%, and 3.0 wt%
  • the c-axis direction As the particle concentration increases to 0.4 wt%, 1.0 wt%, and 3.0 wt%, the c-axis direction And the emission wavelength in the a-axis direction match.
  • FIG. 52 shows the relationship between the particle wavelength and the difference between the maximum value and the minimum value of the emission wavelength in the c-axis direction and the emission wavelength in the a-axis direction in FIG. 51 (maximum emission wavelength difference ⁇ max). It means that the smaller the ⁇ max, the smaller the anisotropy of the emission wavelength depending on the emission direction on the main surface. It can be seen that ⁇ max is reduced when the first translucent member contains particles.
  • the wavelength conversion member 130 is formed so as to cover the first light extraction surface 121 of the above-described four semiconductor light emitting devices and the surface of the first translucent member 124, and emits white light.
  • Four semiconductor light emitting devices (white LEDs) having different particle concentrations in the translucent member 1 were produced.
  • a silicone resin containing 10% by weight of YAG was used for the wavelength conversion member.
  • a YAG-containing silicone resin having a thickness of 400 ⁇ m was produced in a flat plate shape, cut into a 3 mm square, and then attached to a semiconductor light emitting device.
  • the color rendering index CRI of the semiconductor light emitting device thus fabricated was 71.4 to 73.0.
  • FIGS. 53A to 53D show the difference between the CRI in the c-axis direction and the CRI in the a-axis direction ( ⁇ CRI) and the angle from the normal direction (m-axis direction) in the semiconductor light emitting device of each particle concentration. Shows the relationship.
  • ⁇ CRI means uneven color depending on the emission direction. It means that the smaller the ⁇ CRI, the smaller the anisotropy of the color rendering index due to the emission direction.
  • FIG. 53 (a) when the particle concentration is 0.0% by weight, the color unevenness is large when the angle from the normal direction is in the range of 30 ° to 70 °. This is because the emission intensity and emission wavelength of the excitation wavelength have dependency on the emission direction. It can be seen that in the structure containing 0.4% by weight or more of particles, the anisotropy of the color rendering index depending on the emission direction can be reduced to about 1/4.
  • the anisotropy of the emission intensity and the anisotropy of the emission wavelength depending on the emission direction of the excitation wavelength can be improved. It was confirmed that the color unevenness (anisotropy of the color rendering index depending on the emission direction) can be suppressed.
  • a semiconductor light emitting device shown in FIGS. 26A and 26B was manufactured.
  • the semiconductor light emitting chip 100 shown in FIG. 26B was manufactured by the same method as in the first example.
  • the main surface is the m-plane.
  • a resist was formed using a lithography technique, and then an uneven portion was formed using chlorine-based dry etching.
  • the shape of the concavo-convex portion is a shape close to a hemispherical shape having a height of 5 ⁇ m and a diameter of 10 ⁇ m.
  • a plurality of semiconductor light emitting devices were fabricated by flip-chip mounting the semiconductor light emitting chip 100 on a mounting substrate 101A made of AlN.
  • the emission wavelength at an operating current of 10 mA was 450 nm.
  • a translucent member containing particles was manufactured by mixing titanium oxide STT-30EHJ (particle diameter: 30 to 50 nm) manufactured by Titanium Industry with silicone KER-2500 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • a dispenser only the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 was sealed with a light transmissive member containing particles.
  • the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 corresponds to the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 in the embodiment.
  • the 1st light extraction surface 121 is not covered with the translucent member containing particle
  • the particle concentration of the translucent member is changed to 0.0% by weight, 0.4% by weight, 1.0% by weight, and 3.0% by weight.
  • semiconductor light emission without the wavelength conversion member 130 Four types of devices were produced. Regarding these semiconductor light emitting devices, the dependence of the emission intensity on the emission direction and the dependence of the emission wavelength on the emission direction were investigated.
  • FIG. 54 shows the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree as a result of quantifying the symmetry of the light distribution characteristic in the a-axis direction and the light distribution characteristic in the c-axis direction.
  • ⁇ indicates maximum asymmetry
  • ⁇ indicates average asymmetry.
  • the maximum asymmetry and the average asymmetry decrease as the particle concentration increases.
  • the degree of asymmetry is almost stabilized.
  • FIG. 55 shows the relationship between the maximum emission wavelength difference ⁇ max between the emission wavelength in the c-axis direction and the emission wavelength in the a-axis direction, and the particle concentration. It can be seen that ⁇ max is reduced when the first translucent member contains particles.
  • the wavelength conversion member 130 is formed so as to cover the first light extraction surface 121 of the four semiconductor light emitting devices described above and the surface of the first light transmissive member 124.
  • Four semiconductor light emitting devices (white LEDs) emitting white light and having different particle concentrations in the first translucent member were produced.
  • a silicone resin containing 10% by weight of YAG was used for the wavelength conversion member.
  • FIG. 56 shows the relationship between ⁇ CRI and the angle from the normal direction (m-axis direction) when the particle concentration is 0.0 wt% and 3.0 wt%.
  • the dotted line indicates the characteristics of the semiconductor light emitting device having a particle concentration of 0.0% by weight
  • the solid line indicates the characteristics of the semiconductor light emitting device having a particle concentration of 3.0% by weight.
  • an n-type nitride semiconductor layer made of n-type GaN having a thickness of 2 ⁇ m is formed on an n-type GaN substrate having a (20-2-1) plane as a main surface in a wafer state, and InGaN.
  • An active layer having a three-period quantum well structure composed of a quantum well layer and a barrier layer made of GaN, and a p-type nitride semiconductor layer made of p-type GaN having a thickness of 0.5 ⁇ m were formed.
  • the (20-2-1) plane is a semipolar plane.
  • a Ti / Al layer was formed as an n-side electrode, and an Ag layer was formed as a p-side electrode. Thereafter, the back surface of the n-type GaN substrate was polished to a thickness of 100 ⁇ m.
  • grooves having a depth of about several tens of ⁇ m from the surface were formed by a laser in the [10-14] direction and the [1-210] direction (a-axis direction) of the wafer on which the light emitting structure was formed. Thereafter, the wafer was braked to obtain a semiconductor light emitting chip 100 made of an m-plane GaN-based semiconductor having a side of 450 ⁇ m. In this configuration, the ratio of the area of the second light extraction surface 122 to the area of the first light extraction surface 121 is 44%.
  • the semiconductor light-emitting chip thus produced was mounted by the same method as in the first example to produce a plurality of semiconductor light-emitting devices. In this state, the emission wavelength at an operating current of 10 mA was measured and found to be 456 nm.
  • a translucent member containing particles was manufactured by mixing titanium oxide STT-30EHJ (particle diameter: 30 to 50 nm) manufactured by Titanium Industry with silicone KER-2500 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • a dispenser only the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 was sealed with a light transmissive member containing particles.
  • the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 corresponds to the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 in the embodiment.
  • the 1st light extraction surface 121 is not covered with the translucent member containing particle
  • the particle concentration of the translucent member is changed to 0.0% by weight, 0.4% by weight, 1.0% by weight, and 3.0% by weight, and the semiconductor light emitting device without the wavelength conversion member 130 is obtained.
  • Four types were produced. The dependence of the emission intensity on the emission direction of these semiconductor light emitting devices and the dependence of the emission wavelength on the emission direction were investigated.
  • FIG. 57 is a result of quantifying the symmetry of the light distribution characteristic in the a-axis direction and the light distribution characteristic in the [ ⁇ 101-4] axis direction, and shows the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree. Showing the relationship. ⁇ indicates maximum asymmetry, and ⁇ indicates average asymmetry. As can be seen from FIG. 57, the maximum asymmetry and the average asymmetry decrease as the particle concentration increases. When the particle concentration exceeds 1.0%, the degree of asymmetry is almost stabilized.
  • FIG. 58 shows the relationship between the maximum emission wavelength difference ⁇ max between the emission wavelength in the [ ⁇ 101-4] direction and the emission wavelength in the a-axis direction, and the particle concentration. It can be seen that ⁇ max is reduced when the first translucent member contains particles. When the particle concentration exceeds 1.0%, the maximum emission wavelength difference ⁇ max is almost stable.
  • the wavelength conversion member 130 is formed so as to cover the first light extraction surface 121 and the surface of the first translucent member 124 of each of the manufactured semiconductor light emitting devices by the same method as in the seventh embodiment.
  • a plurality of semiconductor light emitting devices (white LEDs) that were formed and emitted white light and having different particle concentrations in the first translucent member were produced.
  • a silicone resin containing 10% by weight of YAG was used for the wavelength conversion member.
  • FIG. 59 shows the relationship between ⁇ CRI and the angle from the normal direction (m-axis direction) when the particle concentration of the first translucent member 124 is 0.0 wt% and 3.0 wt%. Yes.
  • ⁇ CRI represents the difference between the CRI in the [ ⁇ 101-4] direction and the CRI in the a-axis direction.
  • the dotted line indicates the characteristics of the semiconductor light emitting device having a particle concentration of 0.0% by weight, and the solid line indicates the characteristics of the semiconductor light emitting device having a particle concentration of 3.0% by weight.
  • FIG. 59 it can be seen that the inclusion of particles in the first translucent member reduces the anisotropy of the color rendering index depending on the emission direction to about 1 ⁇ 2.
  • a semiconductor light emitting device shown in FIG. 23 was fabricated.
  • the semiconductor light emitting chip 100 shown in FIG. 23 was manufactured by the same method as in the first example.
  • the main surface is the m-plane.
  • a plurality of semiconductor light emitting devices were fabricated by flip-chip mounting the semiconductor light emitting chip 100 on a mounting substrate 101A made of AlN.
  • the emission wavelength at an operating current of 10 mA was 450 nm.
  • a translucent member containing particles was manufactured by mixing silicone KER-2500 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. with zinc oxide (ZnO) ZS-032-D (particle diameter 25 nm) manufactured by Showa Denko.
  • ZnO zinc oxide
  • ZS-032-D particle diameter 25 nm
  • a dispenser only the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 was sealed with a light transmissive member containing particles.
  • the side surface portion of the semiconductor light emitting chip 100 corresponds to the second light extraction surface 122 and the third light extraction surface 123 in the embodiment.
  • the 1st light extraction surface 121 is not covered with the translucent member containing particle
  • the ZnO particle concentration of the translucent member was changed to 0.0 wt%, 0.4 wt%, 1.0 wt%, and 3.0 wt%.
  • the density of the silicone is 1 g / cm 3 or so, the density of ZnO for is about 5.61 g / cm 3, a value obtained by dividing the value of% by weight 5.61 corresponds to the volume in terms of vol%.
  • four types of semiconductor light emitting devices without the wavelength conversion member 130 were produced. The dependence of the emission intensity on the emission direction of these semiconductor light emitting devices and the dependence of the emission wavelength on the emission direction were investigated.
  • FIG. 60 is a result of quantifying the symmetry between the light distribution characteristic in the a-axis direction and the light distribution characteristic in the c-axis direction, and shows the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree.
  • ⁇ indicates maximum asymmetry
  • ⁇ indicates average asymmetry.
  • the maximum asymmetry and the average asymmetry decrease as the particle concentration increases.
  • the degree of asymmetry is almost stabilized.
  • FIG. 61 shows the relationship between the maximum emission wavelength difference ⁇ max between the emission wavelength in the c-axis direction and the emission wavelength in the a-axis direction, and the particle concentration. It can be seen that ⁇ max is reduced when the first translucent member contains particles. When the particle concentration exceeds 0.4%, the maximum emission wavelength difference ⁇ max is almost stable.
  • FIG. 62 is a diagram showing the relationship between ⁇ CRI and the angle from the normal direction (m-axis direction) when the particle concentration is 0.0 wt% and 3.0 wt%.
  • the dotted line represents the characteristics of the particle concentration of 0.0% by weight
  • the solid line represents the characteristics of the particle concentration of 3.0% by weight.
  • a semiconductor light-emitting chip having a principal surface of m-plane was produced using the same method as in the first example.
  • the semiconductor light emitting chip is mounted on an AlN mounting substrate using the same method as in the first embodiment, and a translucent member (first translucent member 124) containing titanium oxide is disposed on the side surface of the semiconductor light emitting chip.
  • a silicone resin (second translucent member 126) having a diameter of approximately 2.2 mm and having a hemispherical shape was formed so as to cover the surfaces of the first light extraction surface 121 and the first translucent member 124. In order to pay attention to the excitation wavelength spectrum, the wavelength conversion member 130 is not provided.
  • the concentration of titanium oxide is 0.0 wt%, 0.2 wt%, 0.4 wt%, 0.7 wt%, 1.0 wt%, 3.0 wt%, 10.0 wt%, 15. Eight types of semiconductor light-emitting devices with varying amounts of 0% by weight were produced.
  • FIG. 63 is a result of quantifying the symmetry of the light distribution characteristic in the a-axis direction and the light distribution characteristic in the c-axis direction, and shows the relationship between the particle concentration, the maximum asymmetry degree, and the average asymmetry degree.
  • ⁇ indicates maximum asymmetry
  • ⁇ indicates average asymmetry.
  • the particle concentration may be 0.2% by weight or more, and may be 0.7% by weight or more.
  • the concentration of particles in the first translucent member may be 0.047 vol% or more, and may be 0.164 vol% or more.
  • FIG. 64 shows the relationship between the maximum emission wavelength difference ⁇ max between the emission wavelength in the c-axis direction and the emission wavelength in the a-axis direction, and the particle concentration.
  • FIG. 65 shows the relationship between the particle concentration and the amount of decrease in light output.
  • the amount of decrease in light output on the vertical axis is 100% when the particle concentration is 0.0% by weight. Since the light emitted from the second light extraction surface 122 is scattered and further absorbed by the particles 125b, the light output decreases as the particle concentration increases. In order to reduce the light output to less than 10%, the particle concentration may be 3% by weight or less. In volume conversion, it may be 0.704 vol% or less.
  • the particle concentration may be 0.047 vol% or more and 0.704 vol% or less, and may be 0.164 vol% or more and 0.704 vol% or less.
  • 66 (a) to 66 (c) show the relationship between the crystal axis and the measurement direction when each characteristic (light distribution characteristic, wavelength characteristic, ⁇ CRI) is measured.
  • FIG. 66 (a) is a first comparative example, and shows the relationship between the crystal axis and the measurement direction in a semiconductor light emitting device in which the main surface of the active layer is the c-plane.
  • the characteristic in the m-axis direction is a result of measurement using the a-axis as the central axis.
  • the characteristic in the a-axis direction is a result of measurement using the m-axis as the central axis.
  • the angle means an angle from the c-axis.
  • FIG. 66 (b) is a second comparative example, and shows the relationship between the crystal axis and the measurement direction in a semiconductor light-emitting device in which the main surface of the active layer is the m-plane.
  • the characteristic in the a-axis direction is a result of measurement using the c-axis as the central axis.
  • the characteristic in the c-axis direction is a result of measurement with the a-axis as the central axis.
  • the angle means an angle from the m-axis.
  • FIG. 66 (c) shows a relationship between a crystal axis and a measurement direction in a semiconductor light emitting device which is a third comparative example and the main surface of the active layer is the (20-2-1) plane.
  • the characteristic in the a-axis direction is a result of measurement with the [ ⁇ 101-4] axis as the central axis.
  • the characteristic in the [ ⁇ 101-4] direction is a result of measurement using the a axis as the central axis.
  • the angle means an angle from the [20-2-1] axis.
  • the nitride semiconductor light-emitting device in which the main surface of the active layer is the c-plane was manufactured using the same method as in the first example.
  • the nitride semiconductor light emitting device was cut out in the m-axis direction and the a-axis direction.
  • FIG. 67 (a) shows the measurement result of the light distribution characteristics of the nitride semiconductor light-emitting device in which the main surface of the active layer is the c-plane.
  • the vertical axis is a value obtained by normalizing the luminous intensity with the luminous intensity at an angle of 0 °.
  • the horizontal axis indicates the angle from the c-axis direction.
  • the profile of the light distribution characteristic in the m-axis direction is almost equal to the profile of the light distribution characteristic in the a-axis direction.
  • the conventional nitride semiconductor light emitting device having a c-plane main surface does not have the problem of anisotropy of light emission intensity depending on the emission direction.
  • FIG. 67B shows the wavelength characteristics in the m-axis direction and the a-axis direction of the nitride semiconductor light emitting device in which the main surface of the active layer is the c-plane.
  • the vertical axis represents the dominant wavelength.
  • the horizontal axis indicates the angle from the c-axis direction.
  • the profile of the wavelength characteristic in the m-axis direction is almost equal to the profile of the wavelength characteristic in the a-axis direction.
  • the maximum emission wavelength difference ⁇ max is as small as 0.5 nm or less.
  • the maximum emission wavelength difference is color unevenness of a single nitride semiconductor light emitting device, and is considered not due to anisotropy of the emission wavelength.
  • FIG. 67 (c) shows a difference in dominant wavelength at an angle from the c-axis direction. That is, the wavelength difference ⁇ at each angle in FIG. 67B is shown. As the angle from the c-axis direction increases, ⁇ tends to increase, but the wavelength difference is 0.25 nm or less, which is sufficiently small.
  • nitride semiconductor light-emitting device whose principal surface is m-plane
  • a nitride semiconductor light emitting device having an m-plane main surface was fabricated using the same method as in the first example.
  • the m plane is a nonpolar plane.
  • the nitride semiconductor light emitting device was cut out in the c-axis direction and the a-axis direction.
  • FIG. 68 (a) shows the measurement result of the light distribution characteristics of the nitride semiconductor light-emitting device in which the main surface of the active layer is the m-plane.
  • the vertical axis is a value obtained by normalizing the luminous intensity with the luminous intensity at an angle of 0 °.
  • the horizontal axis indicates the angle from the c-axis direction.
  • the light distribution characteristic in the c-axis direction and the light distribution characteristic in the a-axis direction are completely different.
  • FIG. 68B shows the wavelength characteristics of the c-axis direction and the a-axis direction of the nitride semiconductor light emitting device in which the main surface of the active layer is the m-plane.
  • the vertical axis represents the dominant wavelength.
  • the horizontal axis means an angle from the m-axis direction.
  • the wavelength characteristic in the c-axis direction and the wavelength characteristic in the a-axis direction are completely different.
  • the nitride semiconductor light emitting device in which the main surface of the active layer is the m-plane has anisotropy of the emission wavelength depending on the emission direction.
  • the maximum emission wavelength difference ⁇ max reaches 3.2 nm.
  • This value is equivalent to 6 times or more of the nitride semiconductor light emitting device in which the main surface of the conventional active layer is the m-plane, and it can be seen that although it is a single semiconductor light emitting device, it has large color unevenness.
  • FIG. 68 (c) shows a difference in dominant wavelength at an angle from the m-axis direction. That is, the wavelength difference ⁇ at each angle in FIG. As the angle from the m-axis direction increases, ⁇ tends to increase, and the wavelength difference reaches 2.6 nm. This value corresponds to 10 times or more of the nitride semiconductor light emitting device in which the main surface of the conventional active layer is the m-plane.
  • nitride semiconductor light emitting device having a main surface of (20-2-1) plane A nitride semiconductor light emitting device having a (20-2-1) principal surface was fabricated using the same method as in the third example.
  • the (20-2-1) plane is a semipolar plane.
  • the nitride semiconductor light emitting device was cut out in the [ ⁇ 101-4] direction and the a-axis direction.
  • FIG. 69A shows the measurement result of the light distribution characteristics of the nitride semiconductor light emitting device in which the main surface of the active layer is the (20-2-1) plane.
  • the vertical axis is a value obtained by normalizing the luminous intensity with the luminous intensity at an angle of 0 °.
  • the horizontal axis indicates the angle from the [20-2-1] direction.
  • the light distribution characteristic in the [ ⁇ 101-4] direction is completely different from the light distribution characteristic in the a-axis direction.
  • the nitride semiconductor light emitting device in which the main surface of the active layer is the (20-2-1) plane has anisotropy in emission intensity depending on the emission direction.
  • FIG. 69B shows the wavelength characteristics in the [ ⁇ 101-4] direction and the a-axis direction of the nitride semiconductor light emitting device in which the main surface of the active layer is the m-plane.
  • the vertical axis represents the dominant wavelength.
  • the horizontal axis indicates the angle from the m-axis direction.
  • the wavelength characteristic in the [ ⁇ 101-4] direction is completely different from the wavelength characteristic in the a-axis direction.
  • the nitride semiconductor light emitting device in which the main surface of the active layer is the (20-2-1) plane has anisotropy of the emission wavelength depending on the emission direction.
  • the maximum emission wavelength difference ⁇ max reaches 2.4 nm. This value corresponds to about five times that of a nitride semiconductor light emitting device in which the main surface of the conventional active layer is an m-plane, and it can be seen that the single semiconductor light emitting device has large color unevenness.
  • FIG. 69 (c) shows a difference in dominant wavelength at an angle from the m-axis direction. That is, the wavelength difference ⁇ at each angle in FIG. 69B is shown. As the angle from the m-axis direction increases, ⁇ tends to increase, and the wavelength difference reaches 2.0 nm. This value corresponds to about eight times that of a nitride semiconductor light emitting device having an m-plane main surface.
  • the first light transmissive member covers at least a part of the second light extraction surface of the semiconductor light emitting chip, in the first light transmissive member. Light is scattered, and the dependence of the emission wavelength on the emission direction in the direction parallel to the growth surface of the active layer is reduced. Therefore, color unevenness of light emitted from the semiconductor light emitting device can be suppressed.
  • a first aspect of another embodiment is a nitride semiconductor light emitting device including a nitride semiconductor light emitting chip that emits polarized light and has an active layer having a nonpolar plane or a semipolar plane as a growth plane.
  • the nitride semiconductor light emitting device includes: a first light transmissive member disposed in a direction perpendicular to a polarization direction of the polarized light in a lateral region of the nitride semiconductor light emitting chip; and the nitride semiconductor.
  • a wavelength conversion member that is disposed in a region above the light emitting chip and converts the wavelength of the polarized light from the active layer, and the first light transmissive member includes a base material, the base material, Particles having different refractive indexes and dispersed in the substrate, and transmitting the polarized light from the active layer.
  • the first light transmissive member includes the plurality of particles of 0.2 wt% or more and 15 wt% or less.
  • the first or second aspect has a minor axis in the polarization direction and a direction perpendicular to the polarization direction in a plan view parallel to the growth surface.
  • the major axis of the nitride semiconductor light emitting chip is defined as an ellipse, the major axis of the major axis is ⁇ represented by the following (formula 1), and the minor radius of the minor axis Is ⁇ represented by the following (formula 2), the absorption coefficient of the first translucent member is A [cm ⁇ 1 ], and the length of one side of the nitride semiconductor light emitting chip is L
  • the weight concentration of the plurality of particles is 0.2 wt% or more and 3.0 wt% or less.
  • the weight concentration of the plurality of particles is 0.7 wt% or more and 3.0 wt% or less.
  • the average particle diameter of the plurality of particles is 10 nm to 3000 nm.
  • the seventh aspect is any one of the first to sixth aspects, wherein the plurality of particles are TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , ZnO, Al 2 O. Formed of at least one material selected from the group comprising 3 and AlN.
  • the eighth aspect is any one of the first to seventh aspects, wherein the nitride semiconductor light-emitting chip includes a first light extraction surface that is an upper surface, and a side surface, A second light extraction surface parallel to the polarization direction of the polarized light, and the second light extraction surface is in contact with the first light transmissive member, or through another member or space. It faces the first translucent member.
  • the ratio of the area of the second light extraction surface to the area of the first light extraction surface is 40% or more.
  • a plurality of irregularities are formed on the first light extraction surface.
  • the eleventh side surface of another embodiment is the tenth side surface, wherein the plurality of irregularities are composed of hemispherical convex portions or concave portions.
  • the twelfth side surface of another embodiment is the eleventh side surface, wherein the plurality of concaves and convexes are composed of stripe-shaped convex portions or concave portions in plan view parallel to the growth surface.
  • an angle formed by the extending direction of the stripe shape and the polarization direction of the active layer is 0 degree or more and less than 5 degrees.
  • the angle formed by the extending direction of the stripe shape and the polarization direction of the active layer is not less than 5 degrees and not more than 90 degrees.
  • 50% or more of the light emitted from the second light extraction surface is the first light-transmitting property. Incident on the member.
  • the first light transmissive member does not cover the first light extraction surface in any one of the eighth to fourteenth side surfaces.
  • the second transparent surface covers the entire surface of the wavelength conversion member opposite to the surface facing the semiconductor light emitting chip in any of the eighth to sixteenth side surfaces.
  • a light member is further provided.
  • the second light transmissive member has a diffuse transmittance smaller than that of the first light transmissive member.
  • the semiconductor light emitting device can be used for, for example, a liquid crystal projector light source device, a light emitting diode (LED) backlight, and the like.
  • a liquid crystal projector light source device for example, a liquid crystal projector light source device, a light emitting diode (LED) backlight, and the like.
  • LED light emitting diode

Abstract

　本願に開示された窒化物半導体発光装置は、偏光光を出射し、非極性面または半極性面を成長面に有する活性層を有する窒化物半導体発光チップと、前記活性層からの光を透過する透光性カバーと、を備えた窒化物半導体発光装置であって、前記透光性カバーは、前記窒化物半導体発光チップの側方の領域のうち、前記偏光光の偏光方向に垂直な方向に配置された第１の透光性部材と、前記窒化物半導体発光チップの上方の領域に配置された第２の透光性部材とを有し、前記第１の透光性部材における光の拡散透過率は、前記第２の透光性部材における光の拡散透過率よりも高い。

Description

窒化物半導体発光装置
　本発明は、非極性面又は半極性面を成長面に有する窒化物半導体活性層を含む半導体発光チップを備えた窒化物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ＡｌxＧａyＩｎzＮ（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、ａ1、ａ2、ａ3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、主面を有する発光層を含む発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップが配置されるチップ配置面を有するパッケージとを備え、発光層の主面から出射される光は、発光層の主面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及びパッケージの少なくとも一方は、パッケージ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開示されている。
　また、特許文献２には、光の取出し効率を高めるために、光反射性材料を含有する被覆部材と、発光側表面と被覆部材の表面に対向する光透過部材と、被覆部材に一部が埋め込まれた光源部として、発光素子と、発光素子に励起される波長変換部材を備える発光装置が開示されている。
　また、特許文献３のＬＥＤ装置は、ＬＥＤチップおよびそのＬＥＤチップを収納するパッケージを備える。ＬＥＤチップにおいては、発光層の主面面内の方位角に関する発光強度の異方性が生じる。ＬＥＤチップからの発光強度の大きい方位角を含む所定の角度範囲を有する領域に、樹脂モールドの高濃度部が配置され、ＬＥＤチップ１０からの発光強度の小さい方位角を含む所定の角度範囲を有する領域に、樹脂モールドの低濃度部が配置されている。
特開２００８－１０９０９８号公報 特開２０１０－２３８８４６号公報 特開２００９－１２３８０３号公報
　しかしながら、上述した従来の技術では、出射光の配光特性をより適切に制御したり、色むらを低減することが求められていた。本願の、限定的ではない例示的なある実施形態は、配光特性のより適切な制御および色むらの低減の少なくとも一方を実現し得る窒化物半導体発光装置を提供する。
　本願の実施の形態に係る窒化物半導体発光装置は、偏光光を出射し、非極性面または半極性面を成長面に有する活性層を有する窒化物半導体発光チップと、前記活性層からの光を透過する透光性カバーと、を備えた窒化物半導体発光装置であって、前記透光性カバーは、前記窒化物半導体発光チップの側方の領域のうち、前記偏光光の偏光方向に垂直な方向に配置された第１の透光性部材と、前記窒化物半導体発光チップの上方の領域に配置された第２の透光性部材と、を有し、前記第１の透光性部材における光の拡散透過率は、前記第２の透光性部材における光の拡散透過率よりも高い。
　他の実施の形態に係る半導体発光装置は、偏光光を出射し、非極性面または半極性面を成長面に有する活性層を有する窒化物半導体発光チップと、前記窒化物半導体発光チップの側方の領域のうち、前記偏光光の偏光方向に垂直な方向に配置され、前記活性層からの光を透過する第１の透光性部材と、を備えた窒化物半導体発光装置であって、前記第１の透光性部材は、透光性基材と複数の粒子とを含み、前記粒子は前記透光性基材とは異なる屈折率を有し、前記第１の透光性部材は、０．２重量％以上１５重量％以下の前記複数の粒子を含む。
　他の実施の形態に係る窒化物半導体発光装置は、成長面が非極性面または半極性面であり、偏光光を出射する活性層を含む窒化物半導体発光チップであって、前記活性層の前記成長面と非垂直であり、前記偏光光が外部へ出射する第１の光取り出し面と、前記偏光光の偏光方向と非垂直であり、前記偏光光が外部へ出射する第２の光取り出し面とを有する窒化物半導体発光チップと、前記第１の光取り出し面を覆っており、前記外部へ出射した前記偏光光の波長を変換する波長変換部材と、基材および前記基材と異なる屈折率を有し、前記基材に分散された粒子を含む第１の透光性部材であって、前記第２の光取り出し面の少なくとも一部を覆い、前記外部へ出射した前記偏光光を拡散透過する第１の透光性部材とを備える。
　他の実施の形態に係る窒化物半導体発光装置は、成長面が非極性面または半極性面であり、偏光光を出射する活性層を含む窒化物半導体発光チップであって、前記活性層の前記成長面と非垂直であり、前記偏光光が外部へ出射する第１の光取り出し面と、前記偏光光の偏光方向と非平行であり、前記偏光光が外部へ出射する第２の光取り出し面とを有する窒化物半導体発光チップと、前記第１の光取り出し面から出射した前記偏光光が入射するように配置され、前記外部へ出射した前記偏光光の波長を変換する波長変換部材と、前記第２の光取り出し面の少なくとも一部から出射し前記偏光光が入射するように配置され、前記外部へ出射した前記偏光光を透過する第１の透光性部材と前記第１の透光性部材よりも小さい拡散透過率を有し、前記波長変換部材を透過した光が入射するように配置され、前記外部へ出射した前記偏光光を拡散透過する第２の透光性部材とを備える。
　本発明の一態様にかかる窒化物半導体発光装置によると、配光特性をより適切に制御したり、または、色むらを低減したりすることができる。
図１（ａ）はウルツ鉱型結晶構造の基本ベクトルａ1、ａ2、ａ3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）は本発明の第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３（ｂ）は図３（ａ）のＹ－Ｙ’線における断面図である。 図４（ａ）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）は第１の実施形態の他の変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図５は第１の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図６は第１の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図７は第１の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図８は第１の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図９は第１の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図１０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断面図である。 図１１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断面図である。 図１２（ａ）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模式的な平面図である。図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＹ－Ｙ’線における断面図である。 図１３（ａ）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模式的な平面図である。図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＹ－Ｙ’線における断面図である。 図１４（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１４（ｂ）は図１４（ａ）のＹ－Ｙ’線における断面図である。図１４（ｃ）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断面図である。図１４（ｄ）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断面図である。図１４（ｅ）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断面図である。図１４（ｆ）は第２の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図１５（ａ）は本発明の第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１５（ｂ）は図１５（ａ）のＹ－Ｙ’線における断面図である。 図１６（ａ）は第３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１６（ｂ）は図１６（ａ）のＹ－Ｙ’線における断面図である。図１６（ｃ）は、第３の実施形態の他の変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図１７は第３の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図１８は第３の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図１９は第３の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図２０は第３の実施形態の第５変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図２１は第３の実施形態の第６変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図２２は第３の実施形態の第７変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図２３は第３の実施形態の第８変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図２４（ａ）は第３の実施形態の第９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２４（ｂ）は図２４（ａ）のＹ－Ｙ’線における断面図である。 図２５（ａ）は第３の実施形態の第１０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２５（ｂ）は図２５（ａ）のＹ－Ｙ’線における断面図である。 図２６（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。２６（ｂ）は図２６（ａ）のＹ－Ｙ’線における断面図である。図２６（ｃ）は第４の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置の断面図である。図２６（ｄ）は第４の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置の断面図である。図２６（ｅ）は第４の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置の断面図である。図２６（ｆ）は第４の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置の断面図である。 図２７（ａ）は、ａ軸方向の配光分布特性の測定系を示す模式図である。図２７（ｂ）は、ｃ軸方向の配光分布特性の測定系を示す模式図である。 半導体発光チップ１００のａ軸方向とｃ軸方向との放射角と発光波長との関係を示すグラフである。 図２９は、５種類のサンプルに関して、第１の光取り出し面１２１の面積に対する第２の光取り出し面１２２の面積の割合と、最大非対称度、平均非対称度の関係とを示したグラフである。 図３０は偏光度の測定系を示す模式図である。 図３１は半導体発光装置の規格化した偏光度を表す図である。 図３２（ａ）から（ｅ）は酸化チタン（ＴｉＯ2）の粒子濃度を、０．０重量％、０．２重量％、０．４重量％、０．７重量％、１５．０重量％とした半導体発光素子のａ軸方向およびｃ軸方向の配光分布特性の測定結果を示したグラフである。 図３３はａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性の対称性を数値化したグラフである。 図３４は粒子濃度と偏光度の関係示したグラフである。 図３５（ａ）から（ｆ）は酸化チタン（ＴｉＯ2）の粒子濃度を、０．０重量％、０．２重量％、０．４重量％、０．７重量％、１．０重量％、３．０重量％とした半導体発光素子のａ軸方向およびｃ軸方向の配光分布特性の測定結果を示したグラフである。 図３６はａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性の対称性を数値化したグラフである。 図３７は粒子濃度と偏光度の関係示したグラフである。 図３８は粒子濃度と光出力の低下量の関係を示したグラフである。 図３９（ａ）、（ｂ）は、粒子濃度が０．０重量％の半導体発光装置と粒子濃度が１．０重量％の半導体発光装置の上面顕微鏡写真を示した図である。 図４０は半導体発光チップ１００の第１の光取り出し面に形成された凹凸部の断面ＳＥＭ像である。 図４１はａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性の対称性を数値化したグラフである。 図４２は粒子濃度と偏光度の関係を示したグラフである。 図４３は粒子濃度と光出力の低下量の関係を示したグラフである。 図４４（ａ）から（ｄ）は、第４実施例における半導体発光素子の、ａ軸方向およびｃ軸方向の配光分布特性の測定結果を示す図である。 図４５は、第４実施例における半導体発光素子の、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度の関係を示す図である。 図４６は、第５実施例における半導体発光素子の、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度の関係を示す図である。 図４７は、第６実施例における半導体発光素子の、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度の関係を示す図である。 図４８は、第１比較例における半導体発光素子の、ａ軸方向およびｍ軸方向の配光分布特性の測定結果を示す図である。 図４９（ａ）から（ｄ）は、それぞれ第７実施例であって、第１透光性部材の粒子濃度が、０．０、０．４、１．０、３．０重量％である半導体発光装置の、ａ軸方向の配光分布特性およびｃ軸方向の配光分布特性の測定結果を示す図である。 図５０は、第７実施例における半導体発光装置の、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度の関係を示す図である。 図５１（ａ）から（ｄ）はそれぞれ第７の実施例であって、第１の透光性部材の粒子濃度が、０．０、０．４、１．０、３．０重量％である半導体発光装置の、法線方向（ｍ軸方向）からの角度とａ軸方向の発光波長およびｃ軸方向の発光波長の測定結果を示す図である。 図５２は、第７実施例における半導体発光装置の、粒子濃度と最大発光波長差の関係を示す図である。 図５３（ａ）から（ｄ）はそれぞれ第７実施例であって、第１の透光性部材の粒子濃度が、０．０、０．４、１．０、３．０重量％である半導体発光装置の、法線方向（ｍ軸方向）からの角度と、ａ軸方向とｃ軸方向の演色評価指数の差の関係を示す図である。 図５４は、第８実施例における半導体発光装置の、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度の関係を示す図である。 図５５は、第８実施例における半導体発光装置の、粒子濃度と最大発光波長差の関係を示す図である。 図５６は、第８実施例における半導体発光装置の、法線方向（ｍ軸方向）からの角度と、ａ軸方向とｃ軸方向の演色評価指数の差の関係を示す図である。 図５７は、第９実施例における半導体発光装置の、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度の関係を示す図である。 図５８は、第９実施例における半導体発光装置の、粒子濃度と最大発光波長差の関係を示す図である。 図５９は、第９実施例における半導体発光装置の、法線方向（ｍ軸方向）からの角度と、ａ軸方向と[－１０１－４]軸方向の演色評価指数の差の関係を示す図である。 図６０は、第１０実施例における半導体発光装置の、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度の関係を示す図である。 図６１は、第１０実施例における半導体発光装置の、粒子濃度と最大発光波長差の関係を示す図である。 図６２は、第１０実施例における半導体発光装置の、法線方向（ｍ軸方向）からの角度と、ａ軸方向とｃ軸方向の演色評価指数の差の関係を示す図である。 図６３は、第１１実施例における半導体発光装置の、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度の関係を示す図である。 図６４は、第１１実施例における半導体発光装置の、粒子濃度と最大発光波長差の関係を示す図である。 図６５は、第１１実施例における半導体発光装置の、粒子濃度と光出力の低下量の関係を示す図である。 図６６（ａ）から（ｃ）は、比較例による窒化物半導体発光装置の各特性（配光分布特性、波長特性、ΔＣＲＩ）を測定する際の、結晶軸と測定方向との関係を示す図である。 図６７（ａ）から（ｃ）は、従来のｃ面を主面とする窒化物半導体発光装置の配光分布特性、波長特性、Δλ特性を示す図である。 図６８（ａ）から（ｃ）は、従来のｍ面を主面とする窒化物半導体発光装置の配光分布特性、波長特性、Δλ特性を示す図である。 図６９（ａ）から（ｃ）は、従来の（２０－２－１）面を主面とする窒化物半導体発光装置の配光分布特性、波長特性、Δλ特性を示す図である。
　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。発光素子が偏光特性を有する場合は、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）、（２０－２－１）、（１０－１－３）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強くなるときの強度をＩｍａｘとし、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（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弱い。
　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）、（２０－２－１）、（１０－１－３）、（１１－２２）面などの半極性面、およびａ面など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言える。つまり、活性層の成長面が半極性面または非極性面であればよい。
　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。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。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、窒化物半導体発光チップと透明光性カバーとを備える。透明光性カバーは、封止部材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。
　従来、偏光特性を有する半導体発光チップと封止部材の材質や配置箇所の関係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、封止部材の材質や配置箇所の詳細が記載されていない。
　上記の特許文献２の発明は、光取り出しを高める目的で、半導体発光チップの側面部分を、光反射性材料を含有する被覆部材で被覆しているが、パッケージから放射される光の配光特性の非対称性に関してはなんら考慮されていない。この光反射性材料を含有する被覆部材は、光を反射させる目的で使用されている。
　また、非極性面又は半極性面を成長面とする窒化物半導体活性層が偏光を有するメカニズムは、価電子帯の３重縮退が解け、最上部の価電子帯バンド（第１バンド）が優先的に発光することに起因している。これによって、非極性面又は半極性面を成長面とする窒化物半導体活性層は、ｃ軸に垂直な方向に強く偏光した光を有する。実際の窒化物半導体発光装置では、第１バンドに起因した発光（発光波長をλ１）、第２バンドに起因した発光（発光波長をλ２）、第３バンドに起因した発光（発光波長をλ３）が同時に起きると考えられる。ここで、各バンドの発光波長の関係は、
λ１＞λ２＞λ３
である。偏光度は、第１バンドと第２バンドとのバンドギャップ差に強く依存している。
　本願発明者らは、活性層で発光した異なる波長の光が、窒化物半導体発光チップからどのように外部に取り出されるかによって、出射方向に対して発光波長が異なる（出射方向による発光波長の異方性）という新たな課題を見出した。
　波長変換部材を用いて色変換を行う半導体発光装置の波長スペクトルは、活性層の発光に起因する励起波長スペクトルと、波長変換部材によって色変換されたスペクトルとの合成スペクトルである。従って、励起波長スペクトルが、出射方向による発光強度の異方性と、出射方向による発光波長の異方性を有している場合、色変換後の発光スペクトルを制御することは極めて困難である。
　従来のｃ面（極性面）上に形成された窒化物半導体発光素子では、出射方向による発光強度の異方性および出射方向による発光波長の異方性という課題が存在しなかった。
　しかしながら、非極性面もしくは半極性面上に形成された発光層を有する窒化物半導体発光素子に波長変換部材を用いて色変換を行う場合には、出射方向による発光強度の異方性に加え、出射方向による発光波長の異方性の、２つを考慮する必要があることが明らかになった。
　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実装基板と封止部材を備える。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。従来、偏光特性を有する半導体発光チップを用いた半導体発光装置において、封止部材の材質や配置箇所、波長変換部材の配置箇所の関係は明らかにされていなかった。
　例えば、特許文献３は、出射方向による発光波長の異方性を考慮していない。また、特許文献２は、出射方向に関する発光強度の異方性を考慮していない。さらに、出射方向による発光波長の異方性を考慮していない。光反射性材料を含有する被覆部材は、光を反射させる目的で使用されている。
　本願発明者らはこのような課題に鑑み、出射光の配光特性の適切な制御および出射方向による発光波長の異方性の低減の少なくとも一方を実現し得る新規な半導体発光装置を想到した。本発明の一態様の概要は以下のとおりである。
　本発明の一態様である窒化物半導体発光装置は、偏光光を出射し、非極性面または半極性面を成長面に有する活性層を有する窒化物半導体発光チップと、前記活性層からの光を透過する透光性カバーと、を備えた窒化物半導体発光装置であって、前記透光性カバーは、前記窒化物半導体発光チップの側方の領域のうち、前記偏光光の偏光方向に垂直な方向に配置された第１の透光性部材と、前記窒化物半導体発光チップの上方の領域に配置された第２の透光性部材とを有し、前記第１の透光性部材における光の拡散透過率は、前記第２の透光性部材における光の拡散透過率よりも高い。
　前記第１の透光性部材は、透光性部材と、前記透光性部材とは異なる屈折率を有する材料から形成されている複数の粒子とを含んでいてもよい。
　前記第１の透光性部材は、０．２重量％以上１５重量％以下の前記複数の粒子を含んでいてもよい。
　本発明の他の一態様である窒化物半導体発光装置は、偏光光を出射し、非極性面または半極性面を成長面に有する活性層を有する窒化物半導体発光チップと、前記窒化物半導体発光チップの側方の領域のうち、前記偏光光の偏光方向に垂直な方向に配置され、前記活性層からの光を透過する第１の透光性部材と、を備えた窒化物半導体発光装置であって、前記第１の透光性部材は、透光性基材と複数の粒子とを含み、前記粒子は前記透光性基材とは異なる屈折率を有し、前記第１の透光性部材は、０．２重量％以上１５重量％以下の前記複数の粒子を含む。
　前記成長面と平行な平面視において、前記偏光方向に短軸を有し、前記偏光方向に対して垂直な方向に長軸を有し、前記窒化物半導体発光チップの重心を中心とする楕円形を定義し、前記長軸の長半径を下記（式１）によって表されるαとし、前記短軸の短半径を、下記（式２）によって表されるβとし、前記第１の透光性部材の吸収係数をＡ[ｃｍ-1]、前記窒化物半導体発光チップの１辺の長さをＬとした場合、前記第１の透光性部材のうち少なくとも前記楕円形の内部に位置する部分には、前記複数の粒子が存在していてもよい。
　α　＝　２．３／Ａ　＋　Ｌ／２・・・・（式１）
　β　＝　α／２　＝　（２．３／Ａ　＋　Ｌ／２）／２・・・・（式２）
　前記複数の粒子の重量濃度は０．２重量％以上３．０重量％以下であってもよい。
　前記複数の粒子の重量濃度は０．７重量％以上３．０重量％以下であってもよい。
　前記複数の粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であってもよい。
　前記複数の粒子は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3およびＡｌＮを含む群から選択した少なくとも１種の材料から形成されていてもよい。
　前記窒化物半導体発光チップは、上面である第１の光取り出し面と、側面であって、前記偏光光の偏光方向に平行な第２の光取り出し面とを備え、前記第２の光取り出し面は、前記第１の透光性部材と接しているか、または他の部材もしくは空間を介して前記第１の透光性部材に面していてもい。
　前記第１の光取出し面の面積に対して、前記第２の光取出し面の面積が占める割合は４０％以上であってもよい。
　前記第１の光取り出し面には複数の凹凸が形成されていてもよい。
　前記複数の凹凸は、半球形状の凸部または凹部から構成されていてもよい。
　前記複数の凹凸は、前記成長面と平行な平面視においてストライプ形状の凸部または凹部から構成されていてもよい。
　前記ストライプ形状の延伸方向が前記活性層の偏光方向となす角度は、０度以上５度未満であってもよい。
　前記ストライプ形状の延伸方向が前記活性層の偏光方向となす角度は、５度以上９０度以下であってもよい。
　前記第２の光取り出し面から出射した光のうち５０％以上が、前記第１の透光性部材に入射してもよい。
　本発明の他の一態様である窒化物半導体発光装置は、成長面が非極性面または半極性面であり、偏光光を出射する活性層を含む窒化物半導体発光チップであって、前記活性層の前記成長面と非垂直であり、前記偏光光が外部へ出射する第１の光取り出し面と、前記偏光光の偏光方向と非垂直であり、前記偏光光が外部へ出射する第２の光取り出し面とを有する窒化物半導体発光チップと、前記第１の光取り出し面を覆っており、前記外部へ出射した前記偏光光の波長を変換する波長変換部材と、基材および前記基材と異なる屈折率を有し、前記基材に分散された粒子を含む第１の透光性部材であって、前記第２の光取り出し面の少なくとも一部を覆い、前記外部へ出射した前記偏光光を拡散透過する第１の透光性部材とを備える。
　前記第１の透光性部材は、前記第１の光取り出し面を覆っていなくてもよい。
　前記波長変換部材の前記半導体発光チップと対向する面と反対の面全体を覆う、第２の透光性部材をさらに備えていてもよい。
　前記第１の透光性部材は、前記粒子を０．２重量％以上１５．０重量％以下の割合で含んでいてもよい。
　前記第１の透光性部材は、前記粒子を０．７重量％以上３．０重量％以下の割合で含んでいてもよい。
　前記第１の透光性部材は前記粒子を０．０４７ｖｏｌ％以上０．７０４ｖｏｌ％以下の割合で含んでいてもよい。
　前記第１の透光性部材は前記粒子を０．１６４ｖｏｌ％以上０．７０４ｖｏｌ％以下の割合で含んでいてもよい。
　前記粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であってもよい。
　前記粒子は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3およびＡｌＮからなる群から選ばれる少なくとも１種によって構成されていてもよい。
　本発明の他の一態様である窒化物半導体発光装置は、成長面が非極性面または半極性面であり、偏光光を出射する活性層を含む窒化物半導体発光チップであって、前記活性層の前記成長面と非垂直であり、前記偏光光が外部へ出射する第１の光取り出し面と、前記偏光光の偏光方向と非平行であり、前記偏光光が外部へ出射する第２の光取り出し面とを有する窒化物半導体発光チップと、前記第１の光取り出し面から出射した前記偏光光が入射するように配置され、前記外部へ出射した前記偏光光の波長を変換する波長変換部材と、前記第２の光取り出し面の少なくとも一部から出射し前記偏光光が入射するように配置され、前記外部へ出射した前記偏光光を透過する第１の透光性部材と、前記第１の透光性部材よりも小さい拡散透過率を有し、前記波長変換部材を透過した光が入射するように配置され、前記外部へ出射した前記偏光光を拡散透過する第２の透光性部材とを備える。
　前記第２の光取出し面に複数の凹凸が形成されていてもよい。
　前記第２の光取り出し面から出射した光のうち５０％以上が、前記第１の透光性部材に光学的に結合していてもよい。
　前記第１の透光性部材の吸収係数はＡｃｍ-1であり、前記成長面に垂直な方向から前記半導体発光チップを見た場合、前記半導体発光チップは前記偏光方向および前記偏光方向と垂直な方向に長さＬを有し、前記偏光方向に垂直な方向および前記偏光方向に、長軸αおよび短軸βをそれぞれ有する楕円の領域全体に前記第１の透光性部材は位置しており、前記長軸αおよび前記短軸βは
　α　＝　２．３／Ａ　＋　Ｌ／２
β　＝　α／２　＝　（２．３／Ａ　＋　Ｌ／２）／２
で定義されてもよい。
　前記波長変換部材は少なくとも前記楕円の領域全体を覆っていてもよい。
　前記第２の光取出し面の面積は前記第１の光取出し面の面積の４０％以上であってもよい。
　以下本発明による半導体発光装置の実施形態を詳細に説明する。
　（第１の実施形態）
　以下、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３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しながら説明する。
　図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の半導体発光装置においては、実装基板１０１と、実装基板１０１上に搭載された窒化物半導体発光チップ１００と、窒化物半導体発光チップ１００の側方に配置された第１の透光性部材１２４と、窒化物半導体発光チップ１００の上方（窒化物半導体発光チップ１００から実装基板１０１に向かう方向と反対の方向）の領域に配置された第２の透光性部材１２６とが配置されている。
　図３（ｂ）に示すように、窒化物半導体発光チップ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、該基板１０４の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、非極性面または半極性面を成長面に有し、偏光光を出射する。
　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、窒化ガリウム系化合物からなる半導体（ＧａＮ系半導体）を例に挙げて説明する。ＧａＮ系半導体は、一般式ＡｌxＩｎyＧａzＮ（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。
　図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、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などの絶縁性材料、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など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いし、ＧａＮ層以外の層を含んでいても良い。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ＡｌuＧａvＩｎwＮ（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、ＩｎYＧａ1-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ＩｎxＧａ1-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ＩｎxＧａ1-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ＡｌsＧａtＮ（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～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から形成されていてもよい。この場合、ＧａＮはｐ型の不純物が高濃度で含まれ、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）、または、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。
　図３に示す半導体発光チップ１００は、半導体層を積層したウェハをａ軸方向及びｃ軸方向に沿って正方形又は長方形に小片化したものである。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０～４５度程度傾いた方向に沿って小片化されていてもよい。この場合、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。
　前述したように、ｍ面を主面（且つ成長面）とする窒化物半導体からなる活性層１０６を有する半導体発光チップ１００は、ａ軸方向を偏光方向とする偏光特性を示す。光は偏光方向に対して垂直な方向に強く伝播する性質があるため、偏光方向に平行に近い面が、光取出しに大きく寄与する。
　図３に示したｍ面を主面（且つ成長面）とする窒化物半導体からなる活性層１０６を有する半導体発光チップ１００の場合、基板１０４の裏面はｍ面にほぼ平行であり、ａ軸方向にほぼ平行となる。この裏面（フリップチップ構造の場合、半導体発光チップ１００の上面）を第１の光取り出し面１２１と呼ぶ。また、半導体発光チップ１００の側面のうち光の偏光方向（ａ軸方向）と垂直な方向（ｃ軸方向）に配置された面を第２の光取出し面１２２と呼ぶ。本実施形態において、第２の光取出し面１２２は、ａ軸方向（ｃ面）にほぼ平行である。ただし、第２の光取出し面１２２は、ａ軸方向（ｃ面）にほぼ平行であってもよいし、ａ軸方向（ｃ面）からｍ軸方向またはそれ以外の方向に傾いていても良い。
　また、半導体発光チップ１００の側面のうち第２の光取出し面１２２以外の面を第３の光取出し面１２３と呼ぶ。第３の光取出し面１２３は、ａ面にほぼ平行であってもよいし、ａ面からｍ軸方向に傾いていても良い。第３の光取出し面１２３から出射する光量は、第１および第２の光取出し面１２１、１２２に比べて小さい。このように、偏光特性を有する半導体発光チップ１００では、特定の側面から強く光が放出されるため、そのままでは配光特性の対称性が低くなるという課題に本発明者らは着目した。
　ｍ面を主面（且つ成長面）とする窒化物半導体からなる活性層１０６を有する半導体発光チップ１００の場合、第１の光取り出し面１２１の面積に対して、第２の光取出し面１２２の面積が３２％を超えると配光特性の対称性が悪化し始め、４６％を超えると配光特性の対称性は悪くなる。
　本実施の形態では、配光特性の対称性を改善するために、第２の光取出し面１２２に対向するように第１の透光性部材１２４が配置されている。第１の透光性部材１２４は、基材１２５ａと複数の粒子１２５ｂとを含む。粒子１２５ｂは、基材１２５ａとは異なる屈折率を有する材料から形成されており、光を散乱させる役割を果たす。基材１２５ａおよびと粒子１２５ｂは、活性層１０６から出射する光に対して透明であってもよい。なお、図３（ａ）、（ｂ）においては、第１の透光性部材１２４は、第２、第３の光取出し面１２２、１２３を覆うように（対向して）配置されている。この場合、第２の光取出し面１２２だけでなく、第３の光取出し面１２３から出射した光も、粒子１２５ｂによって拡散される。第１の透光性部材１２４は、窒化物半導体発光チップ１００の側方のうち、窒化物半導体発光チップ１００からの光の偏光方向（ａ軸方向）と垂直な方向（ｃ軸方向）に配置されていればよく、それ以外の方向（例えば第３の光取出し面１２３の配置されるａ軸方向）には必ずしも配置されていなくてよい。また、第１の透光性部材１２４は、第２の光取出し面１２２と接していなくてもよい。その場合、第２の光取出し面１２２は、他の部材もしくは空間を介して、第１の透光性部材１２４と面していればよい。
　また、粒子１２５ｂを含有する第１の透光性部材１２４は、実装基板１０１の表面すべてを覆う必要はない。楕円形（楕円柱）１２８は第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３から出射した光が有効に拡散される領域を示している。従って、少なくとも楕円形１２８の内側の領域に粒子１２５ｂを含んでいればよい。なお、上述したように、第１の透光性部材１２４は窒化物半導体発光チップ１００の側面の全てを覆っていなくてもよい。例えば、第１の透光性部材１２４が第２の光取り出し面１２２のみを覆っている場合には、楕円形１２８のうち第２の光取り出し面１２２を覆う部分のみが形成されていればよい。
　第１の透光性部材１２４に含まれる粒子１２５ｂは、第２の光取出し面１２２から出射し、第１の透光性部材１２４に入射した光を散乱させる役割をする。粒子１２５ｂの材料として、活性層１０６の光を吸収しにくい材料を用いてもよい。光を吸収しにくい材料を使用することにより、光の取り出し効率が向上する。また、粒子１２５の材料として、無機材料を用いてもよい。無機材料を用いることにより、長期の使用において高い信頼性を実現できる。粒子１２５ｂは、例えば、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3およびＡｌＮのいずれか１種の材料からなるか、またはこれらのうちの２種以上の組み合わせ（混合物）などを用いることができる。
　粒子１２５ｂの平均粒径は１０ｎｍ以上３０００μｍ以下であってもよい。粒子の平均粒径を測定する場合には、レーザー回折・散乱法などにより測定することができる。この場合、粉体の粒子径分布における積算頻度の割合が５０％である時の粒径（メディアン値：Ｄ５０）を、平均粒径とする。また、透光性部材中に含まれる粒子の平均粒径を測定する場合には、断面ＳＥＭなどの画像から、測定することが可能である。粒子濃度は、０．４重量％以上１５．０重量％以下であってもよい。０．４重量％以上１５．０重量％以下とすることにより、配光特性の非対称性を改善できる。粒子濃度は、０．７重量％以上３．０重量％以下であってもよい。０．７重量％以上３．０重量％以下とすることにより、配光特性の非対称性を改善しつつ、光出力の低下を１０％以下に抑制できる。
　第２の透光性部材１２６は、窒化物半導体発光チップ１００の第１の光取出し面１２１に対向するように設けられている。第２の透光性部材１２６は、第１の光取出し面１２１に接していてもよい。
　本実施形態では、半導体発光チップ１００の側方であって活性層１０６からの光の偏光方向に垂直な方向に配置された第１の透光性部材１２４と、窒化物半導体発光チップ１００の上方の領域に配置された第２の透光性部材１２６と、を有し、第１の透光性部材１２４の拡散透過率（または散乱率）は、第２の透光性部材１２６の拡散透過率（または散乱率）よりも高いため、配光特性の非対称性を改善できる。なお、「拡散透過率」とは、物体への入射光に対する拡散透過光（物体の表面や内部で拡散を生じて射出する透過光）の比率である。
　第１の透光性部材１２４の材料として、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂を用いることができる。第２の透光性部材１２６の材料として、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ガラス、プラスチックなどを用いることができる。また、第２の透光性部材１２６として、透光性を有する単結晶基板など、各種の透明部材を用いることができる。第２の透光性部材１２６を第１の光取り出し面１２１に密着して形成する場合には、第２の透光性部材１２６の材料としてエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを用いることにより、密着性を向上させることができる。第２の透光性部材１２６は、第１の光取出し面１２１を保護する。また、第２の透光性部材１２６は、第１の光取出し面１２１から外部へ出射する光量を高める。第２の透光性部材１２６の表面は平坦であってもよいし、平坦とは異なる形態であってもよい。
　図４（ａ）から（ｃ）に示すように、フリップチップ構造に代えてワイヤボンディング構造を採ることができる。図４（ａ）（ｂ）の変形例では、半導体発光チップ１００は、基板１０４を実装基板１０１の表面と対向させて保持されている。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）あるいはアルミニウム（Ａｌ）からなるワイヤ１１０を介して電気的に接続される。第１の光取出し面１２１はｐ型窒化物半導体層１０７に形成されている。基板１０４は伝導性を有していてもよいし、伝導性を有していなくてもよい。基板１０４は、例えば、サファイア基板などの絶縁基板であってもよい。
　図４（ｃ）に示す変形例では、半導体発光チップ１００を、ｐ側電極１０８を実装基板１０１の表面と対向させて保持している。ｐ側電極１０８は実装基板１０１上の配線電極１０２と金錫（ＡｕＳｎ）などの半田材料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、第１の光取出し面１２１は基板１０４に形成されている。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、本発明の実施形態を適用した場合の作用効果も同様である。
　図３の例では、第１の光取出し面１２１と第１の透光性部材１２４の最上面が等しい高さに配置されている。第２の光取出し面１２２のすべてが第１の透光性部材１２４で覆われている。これにより、十分に配光特性の非対称性が改善できる。第１の透光性部材１２４は、第２の光取出し面から出射する光の光量のうち５０％以上と結合（入射）するように配置されていてもよい。第１の透光性部材１２４は、第２の光取出し面１２２のすべてを覆っていてもよいし、第２の光取出し面１２２の５０％以上の面積を被覆するように形成してもよい。図５から図１２までは、第１の透光性部材１２４の形状および位置を説明するための断面図である。
　図５の例では、第１の透光性部材１２４の最上面が、第１の光取出し面１２１よりも高い位置にある。製造バラツキなどによって、第１の透光性部材１２４の最上面が、第１の光取出し面１２１よりも高い位置に配置される場合も、第２の光取出し面１２２のすべてが第１の透光性部材１２４で覆われているため、配光特性の非対称性を十分に改善できる。また本構成では、第１の光取出し面１２１から出射した光のうち第１の透光性部材１２４に入射する成分が存在するため、全体として偏光度が低下する。
　図６の例では、第１の透光性部材１２４の最上面が、第１の光取出し面１２１よりも高い位置にあり、かつ第１の透光性部材１２４の一部が第１の光取出し面１２１の一部に接している。製造バラツキなどによって、第１の透光性部材１２４の一部が第１の光取出し面１２１の一部に接する場合も、第２の光取出し面１２２のすべてが第１の透光性部材１２４で覆われているため、十分に配光特性の非対称性が改善できる。また本構成では、第１の光取出し面１２１から出射した光のうち第１の透光性部材１２４に入射する成分が存在するため、全体として偏光度が低下する。
　図７の例では、第１の透光性部材１２４の最上面が、第１の光取出し面１２１よりも低い位置にある。たとえば、第２の光取出し面１２２の５０％以上の面積が第１の透光性部材１２４で被覆されている。製法バラツキなどによって、第２の光取出し面１２２を完全に被覆できなかった場合も、配光特性の非対称性が改善できる。
　図８の例では、第２の光取出し面１２２から離れるに従い、第１の透光性部材１２４の厚さが薄く形成されている。光は第１の透光性部材１２４の全領域において均一に散乱されるわけではなく、第２の光取出し面１２２に近いほど、光の散乱の効果は大きい。従って、散乱効果の大きい領域の粒子数を増やし、散乱効果が小さい領域の粒子数を減らすことで、粒子の使用量を減少させることができる。
　図９の例では、第１の透光性部材１２４が第２の光取出し面１２２から離れて形成されている。第１の透光性部材１２４と第２の光取出し面１２２の間には、第２の透光性部材１２６と同じ材料が配置されている。第１の透光性部材１２４は第２の光取出し面１２２から出射する光の光量のうち５０％以上と結合している。この場合も、第２の光取出し面１２２から出射する光が第１の透光性部材１２４によって散乱するため、十分に配光特性の非対称性が改善できる。
　図１０の例では、第１の透光性部材１２４が第２の光取出し面１２２から離れて形成されている。第１の透光性部材１２４と第２の光取出し面１２２の間には、第３の透光性部材１２７が配置されている。第３の透光性部材１２７は、ＧａＮの屈折率と、第１の透光性部材１２４の屈折率の間の屈折率を有する材料を用いてもよい。光取り出し率を高めることができる。
　図１１の例では、アクリル樹脂やシリコーン樹脂から形成されている第２の透光性部材１２６を用いない。第２の透光性部材１２６にアクリル樹脂やシリコーン樹脂を用いた場合、長期間の使用において、活性層の光を吸収することで樹脂の黄色化や褐色化が進み、半導体発光装置の光出力が低下し得る。従って、このような樹脂による被覆部を少なくすることで、長期使用における信頼性を高めることができる。
　図１２の例では、第２の透光性部材１２６が略半球形状またはレンズ状に形成されている。第２の透光性部材１２６を半球形状に形成することで、第２の透光性部材１２６の内部から外部へと向かう光の全反射を抑制することが可能となり、半導体発光装置の光出力が向上する。第２の透光性部材１２６は、半球形状から歪んだ形状を有していてもよい。第２の透光性部材１２６の最外部の形状において、ａ軸方向とｃ軸方向の対称性が高いほど配光特性が向上する。
　図１３は、第１の透光性部材１２４の外部に、反射部材１２９が形成されている例を示している。反射部材１２９は、半導体発光チップ１００を囲むキャビティを形成する。反射部材１２９はリフレクタとも呼ばれる。反射部材１２９には、Ａｌ、Ａｇなどの金属材料、あるいは、ＴｉＯ2粒子を３０重量％以上含有するシリコーン樹脂などを用いることができる。反射部材１２９は第１の透光性部材１２４を形成する場合のカップの役割を果たす。粒子を含有する硬化前の透光性部材を一定量カップ内に流し込めば、第２の光取り出し面１２２の被覆具合を制御可能となり、製法が簡便になる。
　ここで、第１の透光性部材１２４内で光が拡散される有効部である楕円形１２８について説明する。前述したように、ｍ面を主面（且つ成長面）とする窒化物半導体からなる活性層１０６を有する半導体発光チップ１００は偏光特性を示す。その結果、ｍ軸方向から放射光を観察した場合（活性層の成長面と平行な平面視において）、光強度が等しい等高線は、偏光方向に対して垂直な方向であるｃ軸方向に長軸を有し、偏光方向であるａ軸方向に短軸を有する楕円形に近い形状を示す。透光性部材を有さない半導体発光チップ１００において、偏光方向に対して垂直な方向であるｃ軸方向の放射角（配光分布特性のｍ軸方向［１－１００］の光度を１として、光度が０．５となる角度範囲）は約１６０°で、偏光方向であるａ軸方向の放射角は約１４０°であることから、透光性部材を有さない半導体発光チップ１００の放射光は、長軸：短軸＝２：１の楕円形に近い形状となる。すなわち、長半径αが短半径βのほぼ２倍（α＝２β）となっている。これは、ｃ軸方向に出射する光は、ａ軸方向に出射する光の２倍の光量を有していることを意味する。また、楕円形の中心位置は、半導体発光チップ１００の重心位置にほぼ等しい。このように、偏光特性を有する半導体発光チップ１００の光強度が等しい等高線は楕円形を示すため、半導体発光チップ１００の側面から出射し、第１の透光性部材１２４内で光が拡散される有効部も楕円形１２８で考えることができる。
　次に、楕円形１２８の大きさについて説明する。第１の透光性部材１２４の吸収係数をＡ[ｃｍ-1]とすると、第１の透光性部材１２４に侵入した光のうち９０％が拡散もしくは吸収される距離ｚ[ｃｍ]は、下記式を満たす。
　ｚ＝－ＬＮ（０．１）／Ａ　＝　２．３／Ａ　[ｃｍ] 
ここで、ＬＮは自然対数を意味する。したがって、第２の光取り出し面１２２から距離ｚまでの範囲が、光が拡散される有効部として考えることができる。したがって、楕円形１２８の長半径αおよび短半径βは、下記（式１）、（式２）を満たす。
　α　＝　２．３／Ａ　＋　Ｌ／２・・・（式１）
　β　＝　α／２　＝　（２．３／Ａ　＋　Ｌ／２）／２・・・（式２）
ここで、Ｌは窒化物半導体発光チップの１辺の長さである。上記式で定義される長半径αおよび短半径βの範囲内に第１の透光性部材１２４を配置することで、第２および第３の光取出し面１２２、１２３から出射した光の９割程度を、粒子１２５ｂによって拡散可能であり、偏光度の非対称性を十分に抑制できる。
　ｍ面以外の他の非極性面、及び半極性面においても同様のことがいえる。上述したように、ｍ面及びａ面等の非極性面、又は（２０－２１）面、（２０－２－１）面、（１０－１－３）面、（１１－２２）面、－ｒ面及び（１１－２２）面等の半極性面を成長面とする窒化物半導体からなる活性層も偏光特性を有する。その結果、活性層から放射光を観察した場合、光強度が等しい等高線は、偏光方向に対して垂直な方向に長半径αの長軸を有し、偏光方向に短半径βの短軸を有する楕円形に近い形状を示す。
　（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３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、ガリウム源であるＴＭＧ（Ｇａ（ＣＨ3）3）、及び窒素源であるアンモニア（ＮＨ3）を供給し、９００℃以上且つ１１００℃以下程度の成長温度で、厚さが１μｍ～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１５ｎｍのＩｎ1-xＧａxＮからなる井戸層と、厚さが１０ｎｍ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。Ｉｎ1-xＧａxＮからなる井戸層を形成する際には、成長中の井戸層にＩｎが確実に取り込まれるように、成長温度を７００℃～８００℃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組成比ｘを０．２５～０．２７に決定する。また、波長を５２０ｎｍ（緑色）とする場合には、Ｉｎ組成比ｘを０．４０～０．４２に決定する。また、波長を６３０ｎｍ（赤色）とする場合には、Ｉｎ組成比ｘを０．５６～０．５８に決定する。
　次に、活性層１０６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ＮＨ3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上に厚さが５０ｎｍ～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～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℃～９００℃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（Ｃｌ2）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、レーザーダイシング法及び劈開法等、いくつかの方法がある。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。ここでは、フリップチップ構造について説明する。
　まず、実装基板１０１を用意する。実装基板１０１の主材料として、前述したように、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などの絶縁性材料、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など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。
　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～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。このように、複数のバンプ１０３が形成された配線電極１０２上に、例えば超音波接合法により、半導体発光チップ１００の電極形成面を接続する。
　次に、例えば酸化チタンから形成されている粒子をシリコーン樹脂に混合し、ディスペンサーを用いて、半導体発光チップ１００の側面上に第１の透光性部材１２４を形成する。さらに、第１の透光性部材１２４の表面に、第２の透光性部材１２６として、シリコーン樹脂層を形成する。以上の工程により、窒化物半導体発光装置を得ることができる。
　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１４（ａ）～図１４（ｆ）を参照しながら説明する。図１４において、図３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。以下の各実施形態においても同様とする。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１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、第２の実施形態の第１の実施形態との相違点は、第１の光取り出し面１２１に、複数の凹凸またはテクスチャを有する凹凸部１０４ａが形成されている点である。図１４（ｂ）の例では、凹凸部１０４ａにおける各凸部の基板面に垂直な方向の断面形状はほぼ半球状である。基板１０４の裏面に形成される凹凸部１０４ａは、該基板１０４を薄膜化した後に、リソグラフィ法によりレジストパターンを形成し、さらに、塩素系のドライエッチングによって基板１０４の裏面を加工することによって作製可能である。
　第２の実施形態においては、第１の光取り出し面１２１に形成された複数の凹凸部１０４ａによって第１の光取り出し面１２１からの光の取り出し効率が高まり、半導体発光装置の光出力が向上する。
　図１４（ｃ）～図１４（ｆ）に凹凸部１０４ａの変形例を示す。第１の光取り出し面１２１から放射する光の偏光度は、複数の凹凸部１０４ａの形状に依存する。
　図１４（ｂ）に示すように、凹凸部１０４ａが半球形状の凸部から構成されている場合、凹凸部１０４ａによって光が拡散し、偏光度が低下する。
　図１４（ｃ）に示すように、凸部に代えて凹部を半球状としてもよい。この場合、凹凸部１０４ａによって光が拡散し、偏光度が低下する。
　また、図１４（ｄ）、図１４（ｅ）及び図１４（ｆ）に示すように、凹凸部１０４ａは、平面視（活性層における成長面と平行な平面視）においてストライプ形状の凸部または凹部であってもよい。図１４（ｄ）は凸部の断面形状がほぼ半円形状であり、図１４（ｅ）は凸部の断面形状が方形状であり、図１４（ｆ）は凸部の断面形状が三角形状である例をそれぞれ示している。各ストライプの延伸方向は、窒化物半導体からなる活性層１０６の偏光方向に対して角度θだけ傾いている。第１の光取り出し面１２１から放射する光の偏光度はθに強く依存する。θが０°以上且つ５°未満の場合に、偏光度は維持される。θが５°以上且つ９０°以下の場合に、偏光度は低下する。
　なお、本実施形態においては、フリップチップ構造についてのみ説明したが、凹凸部１０４ａを、図４に示すようなワイヤボンディング構造に形成してもよい。すなわち、図４（ｂ）に示す変形例の場合、ｐ型窒化物半導体層１０７の第１の光取出し面１２１に凹凸部を形成してもよい。また、図４（ｃ）に示す変形例の場合、基板１０４の第１の光取出し面１２１に凹凸部を形成してもよい。ワイヤボンディング構造においても、第１の光取り出し面１２１に凹凸部１０４ａが形成されていることにより、同様の効果を得ることができる。
　第１および第２の実施形態の各例は、他の１または複数の例と適宜組み合わせることができる。
　（第３の実施形態）
　以下、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）を参照しながら、本発明の第３の実施形態を説明する。
　図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、本実施形態の半導体発光装置の平面図および断面図である。本実施形態の半導体発光装置は、半導体発光チップ１００と、波長変換部材１１２と、第１の透光性部材１２４を備える。半導体発光装置は、さらに第２の透光性部材１２６を備えていてもよい。図１５（ｂ）に示すように、半導体発光チップ１００は、窒化物半導体からなる半導体積層構造を含む。半導体積層構造は、例えば少なくとも表面上に、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上に形成されたｐ型窒化物半導体層１０７とを含む。また、半導体発光チップ１００はｐ型窒化物半導体層１０７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上に接するように形成されたｎ側電極１０９とを含む。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は、成長面がｍ面にほぼ平行である。すなわち、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、窒化ガリウム系化合物からなる半導体（ＧａＮ系半導体）を例に挙げて説明する。ＧａＮ系半導体は、一般式ＡｌxＩｎyＧａzＮ（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。
　図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、半導体発光チップ１００は、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と対向させて実装基板１０１に実装されている。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、他方の電極は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などの絶縁性材料、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など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。
　図１６（ａ）～（ｃ）に示すように、フリップチップ構造に代えてワイヤボンディング構造を採ることができる。図１６（ａ）（ｂ）に示す変形例では、半導体発光チップ１００は、基板１０４と実装基板１０１の表面とを対向させて実装基板１０１上に保持される。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）あるいはアルミニウム（Ａｌ）からなるワイヤ１１０を介して電気的に接続される。第１の光取出し面１２１はｐ型窒化物半導体層１０７に形成されている。この場合、基板１０４は伝導性を有していてもよいし、伝導性を有していなくてもよい。基板１０４として、例えば、サファイア基板などの絶縁基板を用いることができる。波長変換部材１３０は、例えば、ワイヤ１１０をｐ側電極１０８およびｎ側電極１０９に接続した後で、半導体発光チップ１００の上に形成する。これにより、ワイヤ１１０の一部およびｐ側電極１０８が波長変換部材１３０によって囲まれる。
　図１６（ｃ）に示す変形例では、半導体発光チップ１００は、ｐ側電極１０８を実装基板１０１の表面と対向させて保持される。ｐ側電極１０８は実装基板１０１上の配線電極１０２と金錫（ＡｕＳｎ）などの半田材料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、第１の光取出し面１２１は基板１０４に形成されている。この場合、基板１０４は伝導性を有している。波長変換部材１３０は、例えば、ワイヤ１１０をｎ側電極１０９に接続した後で、半導体発光チップ１００の上に形成する。これにより、ワイヤ１１０の一部およびｎ側電極１０９が波長変換部材１３０によって囲まれる。
　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、本発明の実施形態を適用した場合の作用効果も同様である。従って、以下では、フリップチップ構造について説明する。
　なお、基板１０４は、六方晶のｍ面ＧａＮ基板であってもよい。また、表面上にｍ面ＧａＮ層が形成された六方晶のｍ面ＳｉＣ基板でもよい。また、表面上にｍ面ＧａＮ層が形成された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ＡｌuＧａvＩｎwＮ（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、ＩｎYＧａ1-YＮからなる複数の障壁層（但し、０≦Ｙ＜１）と、障壁層によりその上下を挟まれたＩｎxＧａ1-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、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ＩｎxＧａ1-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ＡｌsＧａtＮ（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。具体的には、ｐ型窒化物半導体層１０７の厚さは、例えば、０．０５μｍ～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から形成されていてもよい。また、この場合、ＧａＮはｐ型の不純物が高濃度で含まれ、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）、または、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。
　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などの絶縁性材料、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など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。
　図１５（ａ）および（ｂ）に示す半導体発光チップ１００は、半導体層を積層したウェハをａ軸方向及びｃ軸方向に沿って正方形又は長方形に小片化したものである。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０～４５度程度傾いた方向に沿って小片化されていてもよい。この場合、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。
　前述したように、ｍ面を主面（且つ成長面）とする窒化物半導体からなる活性層１０６を有する半導体発光チップ１００は、ａ軸方向を偏光方向とする偏光特性を示す。光は偏光方向に対して垂直な方向に伝播する性質があるため、伝播してきた光と垂直に近い位置関係にある平面が、光取出しに大きく寄与する面となる。この面は偏光方向を面内に含む面と定義できる。図１５（ａ）および（ｂ）に示したｍ面を主面（且つ成長面）とする窒化物半導体からなる活性層１０６を有する半導体発光チップ１００の場合、基板１０４の裏面はｍ面に平行な面であり、面内にａ軸方向を含む面である。これを第１の光取り出し面１２１とする。また、半導体発光チップ１００の側面のうちｃ面に平行な面が、面内にａ軸方向を含む面である。これを第２の光取出し面１２２とする。また、半導体発光チップ１００の側面のうちａ面に平行な面は、面内にａ軸方向を含んでいない面である。これを第３の光取出し面１２３とする。第３の光取出し面１２３から出射する光量は、第１および第２光取出し面に比べて小さい。このように、偏光特性を有する半導体発光チップ１００では、特定の側面から強く光が放出されるため、配光特性の対称性が低くなるという課題を有している。さらに、第２の光取出し面１２２からは、主に第１バンドに起因する長波長の光が出射する。第３の光取出し面１２３からは、主に第２バンドに起因する短波長の光が出射する。第１の光取り出し面１２１からは、第１バンドに起因する長波長光と、第２バンドに起因する短波長光の混合光が出射する。方位角によって長波長成分の光量と短波長成分の光量が異なるため、結果として方位角によって異なる波長を出射するという課題を有する。なお、本実施形態では、第１の光取出し面１２１はｍ面、すなわち成長面に平行であるが、第１の光り取出し面１２１は成長面と非垂直であればよい。また、第２の光取出し面１２２は、偏光方向と非垂直であればよい。
　ｍ面を主面（且つ成長面）とし、窒化物半導体からなる活性層１０６を有する半導体発光チップ１００の場合、第１の光取り出し面１２１の面積に対して、第２の光取出し面１２２の面積が３２％を超えると配光特性の対称性が悪化し始め、４６％を超えると配光特性の対称性は極めて悪くなる。
　波長変換部材１３０は、第１の光取出し面１２１から出射する偏光光が波長変換部材１３０に入射するように、波長変換部材１３０が配置されている。より具体的には、波長変換部材１３０は、第１の光取出し面１２１に対向しており、第１の光取出し面１２１を覆っている。ここで、「波長変換部材１３０が第１の光取出し面１２１を覆う」とは、波長変換部材１３０が第１の光取出し面１２１と接する場合および第１の光取出し面１２１との間に間隙が設けられていたり、他の部材が介在しているが、第１の光取出し面１２１から出射する偏光光の大部分が波長変換部材１３０に結合するように位置している場合をいう。本実施形態では、特に、波長変換部材１３０は少なくとも第１の光取出し面１２１の上方に位置している。
　波長変換部材１３０は、活性層１０６から出射する偏光光の波長を変換する。例えば、活性層１０６から出射する紫外線から青色の波長帯域の偏光光を受けとり、白色光を出射する。例えば、活性層１０６から出射する紫外線の偏光光を受け取り、青色、緑色、もしくは赤色の単色光を出射する。例えば、活性層１０６から出射する青色の偏光光を受け取り、緑色、もしくは赤色の単色光を出射する。波長変換部材１３０には、蛍光体結晶粒子、蛍光体単結晶体、蛍光体アモルファス体、蛍光体セラミック体などからなる蛍光体物質の焼結体あるいは凝集体を用いることができる。あるいは、波長変換部材１３０は、前述した蛍光体物質を含有する透光性部材であってもよい。蛍光体物質としては、Ｃｅ：ＹＡＧ（Ｃｅによって活性化された（以下Ｃｅ付活という）イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体、Ｃｅ付活アルミネート系蛍光体、Ｅｕ付活オルトシリケート系蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体などを用いることができる。透光性部材としては、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂、ガラスなどを用いることができる。波長変換部材１３０の厚さは、例えば、３０μｍ以上１ｍｍ以下である。
　本実施形態の半導体発光装置は、波長変換部材を用いた非極性面および半極性面上の窒化物半導体発光素子の発光波長の色むらを改善するために、第１の透光性部材１２４を備え、第２の光取出し面１２２から出射する偏光光が第１の透光性部材１２４に入射するように、第１の透光性部材１２４が配置されている。より具体的には、第１の透光性部材１２４は、第２の光取出し面１２２に対向しており、第２の光取出し面１２２を覆っている。ここで、「第１の透光性部材１２４が第２の光取出し面１２２を覆う」とは、第１の透光性部材１２４が第２の光取出し面１２２と接する場合および第２の光取出し面１２２との間に間隙が設けられていたり、他の部材が介在していてもよく、第２の光取出し面１２２から出射する偏光光の大部分が第１の透光性部材１２４に結合するように位置する場合をいう。本実施形態では特に、第１の透光性部材１２４第２の光取出し面１２２の垂直な方向において、第２の光取出し面１２２の少なくとも一部の側方に位置している。
　第１の透光性部材１２４は、基材１２５ａおよび基材１２５ａに分散された粒子１２５ｂを含む。基材１２５ａおよび粒子１２５ｂは活性層１０６から出射する光に対して透明であってもよい。また、基材１２５ａの屈折率と粒子１２５ｂの屈折率とは互いに異なっている。基材１２５ａの屈折率と粒子１２５ｂの屈折率とは、どちらが大きくてもよい。屈折率が異なることにより、粒子１２５ｂの表面において、基材１２５ａを透過する偏光光を効果的に散乱させることができる。第１の透光性部材１２４によって、半導体発光チップ１００の活性層から出射した偏光光が散乱し、第１の透光性部材１２４から種々の方向へ偏光光出射する。つまり、第１の透光性部材１２４は、半導体発光チップ１００の活性層から出射した偏光光を拡散させて透過する。このため半導体発光チップ１００の活性層から出射した偏光光の成長面内における出射方向による発光波長の異方性および発光強度の異方性が抑制され、色むらが低減する。
　基材１２５ａには、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などを用いることができる。粒子１２５ｂには、活性層１０６から出射する偏光光を吸収しにくい材料を用いてもよい。特に、粒子１２５ｂに無機材料を用いれば、長期の使用において高い信頼性を実現できる。具体的には、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどを用いることができる。
　第１の透光性部材１２４を透過する光を効果的に散乱させるために、粒子１２５ｂの平均粒径は１０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であってもよい。また、以下において説明するように、第１の透光性部材１２４は、粒子１２５ｂを０．２重量％（０．０４７ｖｏｌ％）以上１５．０重量％（３．５２１ｖｏｌ％）以下の割合で含んでいてもよく、０．７重量％（０．１６４ｖｏｌ％）以上３．０重量％（０．７０４ｖｏｌ％）以下の割合で含んでもよい。これにより、発光強度の異方性を改善しつつ、光出力の低下を１０％以下に抑制できる。
　第１の透光性部材１２４は、第３の光取出し面１２３に対向していてもよい。この場合、第３の光取出し面１２３から出射した光も、粒子１２５ｂによって拡散することができる。
　また、第１の透光性部材１２４は、実装基板１０１の表面すべてを覆う必要はない。楕円１２８は第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３から出射した光が有効に拡散される領域を示している。この楕円１２８は、成長面に垂直な方向である、第１の光り取出し面１２１に垂直な方向（図１５（ａ）において、紙面に垂直な方向）から半導体発光チップを見た場合、偏光方向に垂直な方向（ｃ軸方向）および前記偏光方向（ａ軸方向）に、長軸αおよび短軸βをそれぞれ有する。
　前述したように、ｍ面を主面（且つ成長面）とする窒化物半導体からなる活性層１０６を有する半導体発光チップ１００は偏光特性を示す。その結果、ｍ軸方向から放射光を観察した場合、光強度が等しい等高線は、偏光方向に対して垂直な方向であるｃ軸方向を長軸半径αとし、偏光方向であるａ軸方向を短軸半径βとする楕円形に近い形状を示す。後述するように、透光性部材を有さない半導体発光チップ１００において、偏光方向に対して垂直な方向であるｃ軸方向の放射角は約１６０°で、偏光方向であるａ軸方向の放射角は約１４０°であることから、透光性部材を有さない半導体発光チップ１００の放射光は、長軸：短軸＝２：１の楕円形に近い形状となる。すなわち、長軸半径αが短軸半径βのほぼ２倍（α＝２β）となっている。これは、ｃ軸方向に出射する光は、ａ軸方向に出射する光の２倍の光量を有していることを意味する。また、楕円形の中心位置は、半導体発光チップ１００の重心位置にほぼ等しい。このように、偏光特性を有する半導体発光チップ１００の光強度が等しい等高線は楕円形を示すため、半導体発光チップ１００の側面から出射し、第１の透光性部材１２４内で光が拡散される有効部も楕円形１２８で考えることができる。
　第１の透光性部材１２４の吸収係数をＡｃｍ-1とし、第１の光り取出し面１２１に垂直な方向から半導体発光チップを見た場合に偏光方向に垂直な方向（ｃ軸方向）および前記偏光方向（ａ軸方向）に長さＬを有しているとする。第１の透光性部材１２４が第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３と接している場合、第１の透光性部材１２４に侵入した光のうち９０％が拡散もしくは吸収される距離ｚ[ｃｍ]は、
　ｚ＝－ＬＮ（０．１）／Ａ　＝　２．３／Ａ　[ｃｍ] 
となる。ここで、ＬＮは自然対数を意味する。したがって、第２の光取り出し面１２２から距離ｚまでの範囲が、光が拡散される有効領域として考えることができる。
　第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３から出射した偏光光の９割程度を、第１の透光性部材１２４によって拡散するためには、長軸αおよび短軸βは、下記式を満たせばよい。
α　＝　２．３／Ａ　＋　Ｌ／２
β　＝　α／２　＝　（２．３／Ａ　＋　Ｌ／２）／２
　第１の光り取出し面１２１に垂直な方向から半導体発光チップを見た場合において、第１の透光性部材１２４がこの条件を満たすように、楕円１２８の領域内全体に設けられていることによって、第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３から出射した偏光光が効果的に散乱される。よって、半導体発光チップ１００の活性層から出射した偏光光の成長面内における出射方向による発光波長の異方性および発光強度の異方性がより効果的に抑制され、色むらが低減する。
　異方性が抑制された偏光光も効果的に波長変換するためには、第１の光り取出し面１２１に垂直な方向から半導体発光チップを見た場合において、波長変換部材１３０が楕円１２８の領域内全体に設けられていてもよい。これによって、波長変換部材１３０を用いて波長変換することが可能になる。
　以下において説明するように、活性層１０６から出射する偏光光の強度および発光波長の成長面と平行な面における出射方向による異方性は、第１の光り取出し面１２１の法線から４５°以上７５°以下の範囲において顕著であり、第１の光り取出し面１２１の法線方向あるいは、法線から４５°以内の角度においては出射方向による異方性は小さい。このため、第１の光り取出し面１２１から出射する偏光光は、散乱させなくてもよい。特に、第１の透光性部材１２４を透過することによって、入射した光の一部が第１の透光性部材１２４に吸収されることによって第１の光り取出し面１２１から出射する偏光光の強度の低下が問題となる場合には、第１の透光性部材１２４は、第１の光取り出し面１２１を覆っていなくてもよい。
　また、この場合において、第１の光取出し面１２１の保護および第１の光取出し面１２１から外部へ出射する光量の向上の少なくとも一方を目的として、第１の光取出し面１２１を波長変換部材１３０を介して覆う第２の透光性部材１２６を設けてもよい。第２の透光性部材１２６の材料には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ガラス、プラスチックなど、あるいは透光性を有する単結晶基板など、各種の透明部材を用いることができる。第２の透光性部材１２６を波長変換部材１３０に密着して形成する場合には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを用いればよい。上述した理由から、第２の透光性部材１２６には、第１の透光性部材１２４よりも入射する光を拡散させずに透過させる性質に富むものを用いることができる。具体的には、第２の透光性部材１２６は、第１の透光性部材１２４より小さい拡散透過率を有していてもよい。拡散透過率とは、入射光に対する拡散透過光の比率をいい、拡散透過光とは、物体の表面や内部で拡散を生じて射出する光をいう。
　第２の透光性部材１２６には、活性層１０６の光によって励起され、活性層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良い。図１５において第２の透光性部材１２６の表面は平坦に示されているが、これは例示であって、平坦とは異なる形態をとることもできる。
　本実施形態の半導体発光装置において、第１の透光性部材１２４および波長変換部材１３０の形状および位置には種々の変形が可能である。図１７から図２４までは、第１の透光性部材１２４および波長変換部材１３０の形状と位置を説明するための図であり、断面のみを示している。
　第１の透光性部材１２４は、第２の光取出し面から出射する光の光量のうち５０％以上と結合するように配置されていればよい。従って、第２の光取出し面１２２のすべてを覆う必要はなく、５０％以上の面積を被覆するように形成すればよい。
　図１５（ａ）および（ｂ）に示した半導体発光装置では、第１の光取出し面１２１と第１の透光性部材１２４の最上面がほぼ同一面にある。この場合、第２の光取出し面１２２のすべてが第１の透光性部材１２４で覆われている。
　図１７は、第１の透光性部材１２４の最上面が、第１の光取出し面１２１よりも高い位置にある場合の例を示している。製造バラツキなどによって、第１の透光性部材１２４の最上面が、第１の光取出し面１２１よりも高い位置なったとしても、第２の光取出し面１２２のすべてが第１の透光性部材１２４で覆われているため、十分に配光特性の非対称が改善できる。
　図１８は、第１の透光性部材１２４の最上面が、第１の光取出し面１２１よりも高い位置にあり、かつ第１の透光性部材１２４の一部が第１の光取出し面１２１の一部に接している場合の例を示している。製造バラツキなどによって、第１の透光性部材１２４の一部が第１の光取出し面１２１の一部に接したとしても、第２の光取出し面１２２のすべてが第１の透光性部材１２４で覆われているため、十分に発光強度の異方性が改善できる。
　図１９は、第１の透光性部材１２４の最上面が、第１の光取出し面１２１よりも低い位置にある場合の例を示している。この場合、第２の光取出し面１２２の５０％以上の面積が第１の透光性部材１２４で被覆されていれば良い。製法バラツキなどによって、第２の光取出し面１２２を完全に被覆できなかったとしても、発光強度の異方性と発光波長の異方性が改善できる。また、波長変換部材１３０は、第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３が、第２の透光性部材１２４に直接接することがないように、第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３の一部を覆うように形成されていてもよい。
　図２０は、第２の光取出し面１２２から離れるに従い、第１の透光性部材１２４の成長面と垂直な方向における厚さが薄く形成されている例を示している。光は第１の透光性部材１２４の全領域において均一に散乱されるわけではなく、第２の光取出し面に近いほど、光の散乱の効果は大きい。従って、散乱効果の大きい領域の粒子数を増やし、散乱効果が小さい領域の粒子数を減らすことで、粒子１２４の使用量を減少させることができる。
　図２１は、第１の透光性部材１２４が第２の光取出し面１２２から離れて形成されている例を示している。第１の透光性部材１２４と第２の光取出し面１２２の間には、第３の透光性部材１２７が配置されており、第３の透光性部材１２７を介して、第１の透光性部材１２４が第２の光取出し面１２２を覆っている。波長変換部材１３０は、少なくとも成長面に垂直な方向から見た場合、第１の光取出し面１２１と第３の透光性部材１２７とを覆うように形成されている。第１の透光性部材１２４は第２の光取出し面から出射する光の光量のうち５０％以上と結合していてもよい。第３の透光性部材１２７は、第２の透光性部材１２６と同様の材料を用いることができる。また、第３の透光性部材１２７は、ＧａＮの屈折率と、第１の透光性部材１２４の屈折率の間の屈折率を有する材料を用いてもよい。
　図２２は、波長変換部材１３０が、第１の光取出し面１２１、第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３を覆っている例を示している。第１の透光性部材１２４は、波長変換部材１３０を介して、第２の光取出し面１２２に対向し、第２の光り取出し面１２２を覆っている。波長変換部材１３０によって形成された波長スペクトルを粒子１２５ｂによって拡散することで、発光強度の異方性と、発光波長の異方性を改善することができる。
　図２３は、第２の透光性部材１２６を用いない場合の例を示している。第２の透光性部材１２６にアクリル樹脂やシリコーン樹脂を用いた場合、長期間の使用において、活性層の光を吸収することで樹脂の黄色化や褐色化が進み、半導体発光装置の光出力が低下する場合がある。従って、樹脂による被覆部を少なくすることで、長期使用における信頼性を高めることができる。
　図２４（ａ）および（ｂ）は、第２の透光性部材１２６が略半球形状に形成されている例を示している。第２の透光性部材１２６を半球形状に形成することで、第２の透光性部材１２６から外部へと出射る光の全反射を抑制することが可能となり、半導体発光装置の光出力が向上する。半球形状から歪んだ形状であってもよい。
　図２５（ａ）および（ｂ）は、第１の透光性部材１２４の外部に、反射部材１２９が形成されている例を示している。反射部材１２９は、半導体発光チップ１００を囲むキャビティを形成する。反射部材１２９はリフレクタとも呼ばれる。反射部材１２９には、Ａｌ、Ａｇなどの金属材料、あるいは、ＴｉＯ2粒子を３０重量％以上含有するシリコーン樹脂などを用いることができる。反射部材１２９は第１の透光性部材１２４を形成する場合のカップの役割を果たし、粒子を含有する硬化前の透光性部材を一定量カップ内に流し込めば、第２の光取り出し面１２２の被覆具合を制御可能となり、製法が簡便になる。
　以上、本実施形態では、活性層１０６の成長面がｍ面である半導体発光装置を説明したが、ｍ面以外の他の非極性面、及び半極性面を成長面とする活性層を含む半導体発光装置であっても同様の構造を用いることができる。上述したように、ｍ面及びａ面等の非極性面、又は（２０－２１）面、（２０－２－１）面、（１０－１－３）面、（１１－２２）面、－ｒ面及び（１１－２２）面等の半極性面を成長面とする窒化物半導体からなる活性層も偏光特性を有する。その結果、活性層から放射光を観察した場合、光強度が等しい等高線は、偏光方向に対して垂直な方向を長軸半径αとし、偏光方向を短軸半径βとする楕円形に近い形状を示す。
　（製造方法）
　以下、図１５（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本実施形態の半導体発光装置の製造方法を説明する。
　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。具体的には、ｎ型ドーパントとして、例えばシリコン（Ｓｉ）を用い、ガリウム源であるＴＭＧ（Ｇａ（ＣＨ3）3）、及び窒素源であるアンモニア（ＮＨ3）を供給し、９００℃以上且つ１１００℃以下程度の成長温度で、厚さが１μｍ～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１５ｎｍのＩｎ1-xＧａxＮからなる井戸層と、厚さが１０ｎｍのＧａＮからなる障壁層とを交互に積層することにより、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を備える。Ｉｎ1-xＧａxＮからなる井戸層を形成する際には、成長中の井戸層にＩｎが確実に取り込まれるように、成長温度を７００℃～８００℃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組成比ｘを０．２５～０．２７に決定する。また、波長を５２０ｎｍ（緑色）とする場合には、Ｉｎ組成比ｘを０．４０～０．４２に決定する。また、波長を６３０ｎｍ（赤色）とする場合には、Ｉｎ組成比ｘを０．５６～０．５８に決定する。
　次に、活性層１０６上に、ｐ型窒化物半導体層１０７をエピタキシャル成長する。具体的には、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ＮＨ3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上に厚さが５０ｎｍ～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～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℃～９００℃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（Ｃｌ2）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、レーザーダイシング法及び劈開法等、いくつかの方法がある。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。ここでは、フリップチップ構造ついて説明する。
　まず、実装基板１０１を用意する。実装基板１０１の主材料として、前述したように、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などの絶縁性材料、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など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。
　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～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。このように、複数のバンプ１０３が形成された配線電極１０２上に、例えば超音波接合法により、半導体発光チップ１００の電極形成面を接続する。
　次に、第１の透光性部材１２４の形成を行う。攪拌装置を用いて、粒子１２５ｂをシリコーン樹脂等に含有させ、粒子含有の透光性部材を準備する。攪拌装置は、真空脱泡機能を有していてもよい。次に、ディスペンサを用いて第１の透光性部材１２４を半導体発光チップ１００の周囲に形成する。このとき、ディスペンス量によって、第２の光取出し面１２２および第３の光取り出し面１２３の被覆量を制御することができる。図２５（ａ）および（ｂ）に示したキャビティ１２９を有するパッケージの場合、キャビティ１２９内の容積量にあわせて、キャビティ内に流し込む第１の透光性部材１２４の量を制御すればよいため、被覆量の制御性が良くなる。
　次に、波長変換部材１３０の形成を行う。波長変換部材１３０が焼結体のような固体部材の場合、チップボンダ装置を用いて、半導体発光チップ１００の表面に貼り付ければよい。また、波長変換部材が蛍光体材料と樹脂からなる液体部材の場合、ポッティング方式、印刷方式、モールド方式などの手法を用いて形成が可能である。
　次に、第２の透光性部材１２６の形成を行う。第２の透光性部材１２６の形成には、ポッティング方式、印刷方式、モールド方式などの手法を用いて形成が可能である。
　このようにして、本実施形態の半導体発光装置を得ることができる。
　（第４の実施形態）
　以下、図２６（ａ）～図２６（f）を参照しながら本発明による半導体発光装置の第４の実施形態を説明する。重複した説明の繰り返しを避けるため、図２６（ａ）から図２６（ｆ）において、図１５（ａ）および（ｂ）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３の実施形態との相違点について説明する。
　図２６（ａ）及び図２６（ｂ）に示すように、第４の実施形態の半導体発光装置は、第１の光取り出し面１２１に、複数の凹凸部１０４ａが形成されている点で第３の実施形態と異なる。図２６（ｂ）の例では、凹凸部１０４ａにおける各凸部の基板面に垂直な方向の断面形状はほぼ半球状である。基板１０４の裏面に形成される凹凸部１０４ａは、該基板１０４を薄膜化した後に、リソグラフィ法およびリフローにより、複数の半球状のレジストパターンを形成し、塩素系のドライエッチングによって基板１０４の裏面をエッチバックすることによって作製が可能である。
　本実施形態の半導体発光装置によれば、第１の取り出し面１２１に形成された複数の凹凸部１０４ａによって第１の取り出し面１２１からの光の取り出し効率が高まり、半導体発光装置の光出力が向上する。さらに、複数の凹凸部１０４ａによって光が拡散されることで、発光強度の異方性および発光波長の異方性が改善する。
　図２６（ｃ）から図２６（ｆ）に凹凸部１０４ａの変形例を示す。図２６（ｃ）に示すように、凸部に代えて凹部の断面形状をほぼ半球状としてもよい。この場合、凹凸部１０４ａによって光が拡散し、発光強度の異方性およびが発光波長の異方性も改善する。
　また、図２６（ｄ）、図２６（ｅ）及び図２６（ｆ）に示すように、凹凸１０４ａは、第１の光取り出し面１２１に垂直な方向から見た場合において断面が凸状のストライプ形状であってもよい。図２６（ｄ）は凸部の断面形状がほぼ半円形状であり、図２６（ｅ）は凸部の断面形状が方形状であり、図２６（ｆ）は凸部の断面形状が三角形状である例をそれぞれ示している。各ストライプの延伸方向は、窒化物半導体からなる活性層１０６の偏光方向に対して角度θだけ傾いている。
　第１の取り出し面１２１から放射する光の発光強度の異方性はθに強く依存する。θが０°以上且つ４５°以下の場合、発光強度の異方性が改善する。
　なお、本実施形態においては、フリップチップ構造についてのみ説明したが、ワイヤボンディング構造においても同様の効果を得ることができる。また、第２、３の実施形態およびこれらの各変形例は、他の実施形態および変形例と適宜組み合わせることができる。
　さらに、第１、第２の実施形態およびその変形例と第３、第４の実施形態およびその変形例と適宜組み合わせてもよい。
　　（実施例）
　実施例に先だって、各実施形態において説明した、（１）放射光の配向分布特性の評価（２）第２の光取出し面の面積が配向分布特性に与える影響の評価、及び（３）光取り出し面の凹凸部が光特性に与える影響の評価を、定量的に説明する。
　（１）ｍ面窒化物半導体発光チップにおける放射光の配光分布特性の評価
　まず、ウエハ状態のｍ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板上に、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。異なる発光波長の半導体発光チップを作製するため、Ｉｎの供給量及び結晶成長温度を適当に変えることにより、ＩｎＧａＮからなる量子井戸層におけるＩｎ組成が異なる複数のチップを作製した。
　ｎ側電極としてＴｉ／Ｐｔ層を形成し、ｐ側電極としてＰｄ／Ｐｔ層を形成した。ｍ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板は、裏面研磨により１５０μｍの厚さにまで薄くした。ダイヤモンドペンを用いて、表面から数μｍ程度の深さの溝をウエハのｃ軸方向［０００１］とａ軸方向［１１－２０］とに形成した。その後、ウエハのブレーキングを行い、一辺が３５０μｍの小片に分割した。
　作製された半導体発光チップ１００を、アルミナからなり、上面に配線が形成された実装基板１０１上に搭載してフリップチップ実装を行って、図３に示す半導体発光装置を作製した。半導体発光装置からの放射光の配光分布特性に注目するため、半導体発光装置の表面には、封止部を形成していない。
　このようにして作製した半導体発光装置に対して、Ｏｐｔｒｏｎｉｃ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製のＯＬ７００－３０ ＬＥＤ ＧＯＮＩＯＭＥＴＥＲを用いて配光分布特性を測定した。国際照明委員会ＣＩＥ発行のＣＩＥ１２７に明記されたｃｏｎｄｉｔｉｏｎＡ（ＬＥＤの先端から測定器１１８までの距離が３１６ｍｍ）によって、ａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性とを測定した。
　図２７（ａ）及び図２７（ｂ）に配光分布特性の測定系を模式的に示す。
　図２７（ａ）に示すａ軸方向の配光分布特性は、半導体発光チップ１００の活性層のｍ面における法線方向であるｍ軸方向［１－１００］と測定器１１８とを結ぶ測定線１１９とがなす角度を測定角とし、半導体発光チップ１００のｃ軸を中心軸にして半導体発光チップ１００を回転させながら光度を測定した値である。すなわち、活性層の偏光方向に対して垂直な方向を中心軸として測定していることになる。
　また、図２７（ｂ）に示すｃ軸方向の配光分布特性は、半導体発光チップ１００の活性層のｍ面における法線方向であるｍ軸方向［１－１００］と測定器１１８とを結ぶ測定線１１９とがなす角度を測定角とし、半導体発光チップ１００のａ軸を中心にして半導体発光チップ１００を回転させながら光度を測定した値である。すなわち、活性層の偏光方向を中心軸として測定していることになる。ここでは、配光分布特性のｍ軸方向［１－１００］の光度を１として、光度が０．５となる角度範囲を放射角と呼ぶ。さらに、ａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性の非対称性を数値化するために、非対称度、最大非対称度、平均非対称度を定義する。非対称度とは、法線方向から同一の角度におけるａ軸方向の光度とｃ軸方向の光度の差を、主面であるｍ面の法線方向［１－１００］の光度、すなわち０度における光度を用いて規格化した値であり、－９０度～＋９０度までの各角度において非対称度が定義されている。最大非対称度とは、非対称度の－９０度～＋９０度の範囲における最大値である。平均非対称度とは、非対称度を－９０度～＋９０度の範囲で平均化した値である。
　図２８は半導体発光チップ１００のａ軸方向とｃ軸方向との放射角と発光波長との関係を示している。半導体発光チップ１００への注入電流は１０ｍＡとしている。図２８から分かるように、ｃ軸方向の放射角は、ほぼ一定であり、その値は約１６０°である。ａ軸方向の放射角は、発光波長が４２０ｎｍ以上においてほぼ一定であり、その値は約１４０°である。すなわち、ｍ面を活性層とする半導体発光チップ１００においては、ｃ軸方向に広がった配光分布特性を有していることになる。光度が０．５となる等高線を考えた場合、その形状はｃ軸方向を長軸方向とし、ａ軸方向を短軸方向とする楕円形状に類似する。ｃ軸方向の放射角を１６０°とし、ａ軸方向の放射角を１４０°とすると、長軸（ｃ軸方向）：短軸（ａ軸方向）＝２：１となる。
（２）第２の光取出し面の面積が配向分布特性に与える影響の評価
　まず、ウエハ状態のｍ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板上に、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。異なる発光波長の半導体発光チップを作製するため、Ｉｎの供給量及び結晶成長温度を適当に変えることにより、ＩｎＧａＮからなる量子井戸層におけるＩｎ組成が異なる複数のチップを作製した。
　ｎ側電極としてＴｉ／Ｐｔ層を形成し、ｐ側電極としてＰｄ／Ｐｔ層を形成した。ｍ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板は、裏面研磨により所定の厚さにまで薄くした。ダイヤモンドペンを用いて、表面から数μｍ程度の深さの溝をウエハのｃ軸方向［０００１］とａ軸方向［１１－２０］とに形成した。その後、ウエハのブレーキングを行い、所定の大きさの小片に分割した。
　作製された半導体発光チップ１００を、アルミナからなり、上面に配線が形成された実装基板１０１上に搭載してフリップチップ実装を行って、図３に示す半導体発光装置を作製した。半導体発光装置からの放射光の配光分布特性に注目するため、半導体発光装置の表面には、封止部を形成していない。
　（表１）は、半導体発光チップ１００の基板厚さと、半導体発光チップ１００の一辺の大きさの一覧である。第１の光取り出し面１２１の面積に対する第２の光取り出し面１２２の面積の割合が異なる５種類のサンプルを準備した。これらの半導体発光デバイスの発光ピーク波長は、１０ｍＡの電流値において、４０５ｎｍから４１０ｎｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図２９は、５種類のサンプルに関して、第１の光取り出し面１２１の面積に対する第２の光取り出し面１２２の面積の割合と、最大非対称度、平均非対称度の関係と示した図である。第１の光取り出し面１２１の面積に対する第２の光取り出し面１２２の面積の割合が大きいほど、最大非対称度と平均非対称度は、ともに大きくなる。特に、第１の光取り出し面１２１の面積に対する第２の光取り出し面１２２の面積の割合が４０％以上の場合、非対称性は悪くなる。よって、第１の透光性部材１２４を設けることにより、非対称性をより大きく改善できる。下記（表２）に、５種のサンプルにおける第１の光取り出し面１２１の面積に対する第２の光取り出し面１２２の面積の割合、最大非対称度、平均非対称度の値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　　（３）光取り出し面に形成した凹凸部が偏光に与える影響の評価
　窒化物系の半導体発光チップからの光取り出し効率を高めるため、図２６（ａ）に示したように、チップの光取り出し面に凹凸部を形成する場合がある。ここでは、光取り出し面にストライプ状の凹凸部を設けた半導体発光装置に対して、ストライプの延伸方向と発光層のａ軸方向とがなす角度が偏光度に与える影響を調べた。後述の第１実施例と同様の方法により、ｍ面を成長面とする窒化物半導体からなる発光層を有する半導体発光チップを作製した。
　半導体発光チップは一辺が３５０μｍの正方形状で、基板の厚さは１００μｍである。半導体発光チップの表面（基板の裏面）にはストライプ状の凹凸部を形成した。ストライプ状の凹凸部の断面形状は、図２６（ｄ）に示したように、二等辺三角形に近い形状であり、凸部同士の間隔を８μｍとし、凸部の高さを２．５μｍとした。ストライプの延伸方向と偏光光の電界方向（発光層のａ軸方向）とがなす角度θを、０°、５°、０°、４５°及び９０°と変化させた。図３０は偏光度の測定系を模式的に表している。測定対象である窒化物系半導体からなる半導体発光装置１１を電源１６によって発光させる。半導体発光装置１１の発光は、実体顕微鏡１３により確認する。実体顕微鏡１３にはポートが２つあり、一方のポートにシリコンフォトディテクタ１４を取り付け、他方のポートにはＣＣＤカメラ１５を取り付ける。半導体発光装置１１と実体顕微鏡１３との間には偏光板９が挿入されている。この偏光板９を回転させて、シリコンフォトディテクタ１４により発光強度の最大値と最小値とを測定する。図３１はこれらの半導体発光装置からの光の規格化した偏光度を表している。規格化偏光度とは、角度θが０°のときの値を１．０として規格化した値である。図３１に示す測定結果によると、角度θが５°以上では偏光度が低減する。従って、偏光度が維持された半導体発光装置を実現したい場合には、θは０°以上且つ５°未満にしてもよい。これにより、偏光度の低下を抑制することができる。さらに、θをほぼ０°としてもよい。また、偏光度が低減された半導体発光装置を実現したい場合には、θは５°以上且つ９０°以下にしてもよい。下記（表３）に、ストライプの延伸方向と発光層のａ軸方向とがなす角度および規格化偏光度を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　以下、まず第１、第２の実施の形態に係る半導体発光装置の主として配光分布特性を評価した結果を第１から第６実施例および第１比較例によって説明する。
　（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１１を参照しながら説明する。最初に、第１実施例に係る半導体発光装置を構成す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、レーザーによって、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。この構成において、第１の光取り出し面１２１の面積に対する第２の光取り出し面１２２の面積の割合は４４％である。
　続いて、半導体発光チップ１００を、ＡｌＮからなる実装基板１０１上にフリップチップ実装することにより、半導体発光装置を複数個作製した。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の表面上には、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。
　この状態で、動作電流１０ｍＡにおける発光波長を測定したところ、４４５ｎｍであった。また、この状態で動作電流５ｍＡにおいて偏光度の測定を行ったところ、偏光度は０．７７４～０．８１５の範囲であった。
　つぎに、信越化学工業製のシリコーンＫＥＲ－２５００に、チタン工業製の酸化チタン（ＴｉＯ2）ＳＴＴ－３０ＥＨＪ（粒子径３０～５０ｎｍ）を混ぜることで、粒子を含有する透光性部材を作製した。ディスペンサーを用いて、粒子を含有する透光性部材を半導体発光チップ１００の側面部分のみに形成した。ここで半導体発光チップ１００の側面部分とは、実施形態における第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３に対応する。第１の光取り出し面１２１は、粒子を含有する透光性部材で覆われていない。透光性部材の粒子濃度は、０．０重量％、０．２重量％、０．４重量％、０．７重量％、１．０重量％、３．０重量％、１０．０重量％、１５．０重量％と変化させ、第１の実施形態の図１１に対応する半導体発光装置を作成した。シリコーンの密度は１ｇ／ｃｍ3程度、ＴｉＯ2の密度は４．２６ｇ／ｃｍ3程度であるため、重量％の値を４．２６で割った値が体積換算ｖｏｌ％に対応する。
　図３２（ａ）から（ｅ）は、酸化チタン（ＴｉＯ2）の粒子濃度を、それぞれ、０．０重量％、０．２重量％、０．４重量％、０．７重量％、１５．０重量％とした半導体発光素子のａ軸方向およびｃ軸方向の配光分布特性の測定結果を示した図である。図中で、太点線はａ軸方向の配光分布特性、太実線はｃ軸方向の配光分布特性、細実線はランバーシアンの形状を示している。粒子濃度が０．０重量％の場合、ｃ軸方向の配光分布特性において±４５度から±７５度付近にピークが観測される。ａ軸方向の配光分布特性は、比較的ランバーシアンの形状に近い。このようにｍ面を主面とする活性層を有する半導体発光装置は、ａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性が全く異なる形状を示す。粒子濃度を増加させると、ａ軸方向の配光分布特性はランバーシアンの形状をほぼ維持し、ｃ軸方向の配光分布特性がａ軸方向の配光分布特性に近い形状に変化していく様子が分かる。
　図３３は、ａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性の対称性を数値化した図であり、粒子濃度と最大非対称度および平均非対称度との関係を示した図である。□は最大非対称度、◆は平均非対称度をあらわしている。非対称度は、ａ軸方向とｃ軸方向の光度差をｍ軸方向の光度、すなわち角度０における光度で規格化した値である。従って、非対称度１０％とは、ｍ軸方向の光度の１０％の光度差が、ａ軸方向とｃ軸方向に存在していることを意味する。透光性部材の粒子濃度が１．０重量％、３．０重量％、１０．０重量％の半導体発光装置に関しては、配光分布特性の評価が未測定だったため、データが欠損している。粒子濃度が０．７％程度まで、最大非対称度と平均非対称度は急激に改善することが分かる。下記（表４）に、粒子濃度および非対称度の値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　図３４は、粒子濃度と偏光度との関係を示した図である。第２の光取出し面１２２から出射した光が粒子１２５ｂによって散乱されるため、粒子濃度が高くなるほど偏光度は緩やかに低下する。下記（表５）に、粒子濃度および偏光度の値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　なお、図３２から図３４に示す測定は、第２の透光性部材１２６を形成しない状態で行った。
　（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図１２を参照しながら説明する。第１実施例で作製した半導体発光装置の第１の光取り出し面１２１および第１の透光性部材１２４の表面に、外形が２．２ｍｍの半球型のシリコーン樹脂を形成し、実施形態１の図１２に対応する半導体発光装置を作製した。半球型のシリコーン樹脂は、実施形態における第２の透光性部材１２６に対応する。粒子濃度が０．０重量％の半導体発光装置は従来の構造に対応する。
　図３５（ａ）から（ｆ）は、酸化チタン（ＴｉＯ2）の粒子濃度を、それぞれ、０．０重量％、０．２重量％、０．４重量％、０．７重量％、１．０重量％、３．０重量％とした半導体発光素子のａ軸方向およびｃ軸方向の配光分布特性の測定結果を示した図である。図中で、太点線はａ軸方向の配光分布特性、太実線はｃ軸方向の配光分布特性、細実線はランバーシアンの形状を示している。粒子濃度が０．０重量％の場合、ｃ軸方向の配光分布特性において±４５度付近に強いピークが、±７５度付近に弱いピークが観測される。±７５度付近の弱いピークは、半球型のシリコーン樹脂内で光が反射することで±４５度付近にある強いピークの回折ピークとして生じたものと考えられる。一方、ａ軸方向の配光分布特性は、比較的ランバーシアンの形状に近い。このようにｍ面を主面とする活性層を有する半導体発光装置は、ａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性が全く異なる形状を示す。ｃ軸方向の配光分布特性に観察される±４５度付近の強いピークは、ｍ軸方向の強度、すなわち半導体発光素子の正面強度よりも強く、実用上、取扱いが難しい素子といえる。
　粒子濃度を増加させると、ａ軸方向の配光分布特性はランバーシアンの形状をほぼ維持し、ｃ軸方向の配光分布特性がａ軸方向の配光分布特性に近い形状に変化していく様子が分かる。
　図３６は、ａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性の対称性を数値化して示す図であり、粒子濃度と最大非対称度および平均非対称度との関係を示した図である。□は最大非対称度、◆は平均非対称度をあらわしている。粒子濃度が０．２重量％で非対称度の改善効果が見られ、粒子濃度が０．７重量％程度まで、最大非対称度と平均非対称度は急激に改善する。粒子濃度が１．０重量％以上では、最大非対称度と平均非対称度は緩やかに改善する。従って、粒子濃度は０．２重量％以上であってもよい。また、粒子濃度は０．７重量％以上であってもよい。粒子濃度は、体積換算では、０．０４７ｖｏｌ％以上であってもよく、０．１６４ｖｏｌ％以上であってもよい。下記（表６）に、粒子濃度および非対称度の値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　図３７は、粒子濃度と偏光度との関係を示した図である。第２の光取出し面１２２から出射した光が粒子１２５ｂによって散乱されるため、粒子濃度が高くなるほど偏光度は若干低下する。図３４の第１実施例と比較すると、偏光度の違いが非常に良く分かる。第１の光取出し面１２１の表面を樹脂で覆った場合、第１の光取出し面１２１からの光取出し効率が高まる。第１の光取出し面１２１から取り出される光は偏光度を維持しているため、第１実施例よりも偏光度が高くなる。さらに、第２の光取出し面１２２の影響を受け難くなるため、粒子濃度が高くなっても高い偏光度が維持される。下記（表７）に、粒子濃度および偏光度の値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　図３８は、粒子濃度と光出力の低下量との関係を示した図である。縦軸の光出力の低下量は、粒子濃度が０．０重量％の場合を１００％とした場合の光出力の低下量を示したものである。第２の光取出し面１２２から出射した光が粒子１２５ｂによって散乱、さらには吸収されるため、粒子濃度が高くなるほど光出力が低下する。粒子濃度は３重量％以下としてもよい。体積換算では、０．７０４ｖｏｌ％以下としてもよい。粒子濃度を３重量％以下または０．７０４ｖｏｌ％以下とすることにより、光出力の低下を１０％未満にすることができる。図３５に示した非対称度の改善効果も得るために、粒子濃度を０．２重量％以上３．０重量％以下としてもよい。さらに０．７重量％３．０重量％以下としてもよい。体積換算では、０．０４７ｖｏｌ％以上０．７０４ｖｏｌ％以下としてもよい。さらに０．１６４ｖｏｌ％以上０．７０４ｖｏｌ％以下としてもよい。下記（表８）に、粒子濃度および光出力の低下量の値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　図３９（ａ）は、粒子濃度が０．０重量％の半導体発光装置の模式図および上面顕微鏡写真を示した図であり、図３９（ｂ）は、粒子濃度が１．０重量％の半導体発光装置の模式図および上面顕微鏡写真を示した図である。図の写真中において、点線は半導体発光チップの外形を示している。粒子濃度が１．０重量％の半導体発光装置では、半導体発光チップの側面から出射した光が、粒子を含有する透光性部材の内部で拡散され、点線で示した半導体発光チップの外形のさらに外側も光っている様子が分かる。また、粒子を含有する透光性部材の拡散領域は、ｃ軸方向を長軸とする楕円形に近い形状であることが分かる。
　（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１４（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図１４に示す半導体発光チップ１００は、第１実施例と同様の方法で作製した。半導体発光チップ１００の裏面、すなわち第１の光取り出し面には、リソグラフィ技術を用いてレジストを形成した後、塩素系のドライエッチングを用いて、凹凸部を形成した。凹凸部は、高さ５μｍ、直径１０μｍの半球形状に近い形状の凸部を有する。図４０はこのようにして作製された半導体発光チップ１００の第１の光取り出し面に形成された凹凸部の断面ＳＥＭ像である。第１実施例と同様に、半導体発光チップ１００を、ＡｌＮからなる実装基板１０１上にフリップチップ実装することにより、半導体発光装置を複数個作製した。この半導体発光装置に５ｍＡの動作電流を流した状態で偏光度の測定を行ったところ、偏光度は０．３７８～０．４０１の範囲であった。また、動作電流１０ｍＡにおける発光波長は、４５０ｎｍであった。第1実施例と比較した場合、第１の光取出し面に凹凸部を有することで、第１の光取出し面から出射した光が凹凸部によって散乱されるため、偏光度を低くすることができる。
　つぎに、信越化学工業製のシリコーンＫＥＲ－２５００に、チタン工業製の酸化チタンＳＴＴ－３０ＥＨＪ（粒子径３０～５０ｎｍ）を混ぜることで、粒子を含有する透光性部材を作製した。ディスペンサーを用いて、粒子を含有する透光性部材を半導体発光チップ１００の側面部分のみに形成した。ここで半導体発光チップ１００の側面部分とは、実施形態における第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３に対応する。第１の光取り出し面１２１は、粒子を含有する透光性部材で覆われていない。透光性部材の粒子濃度は、０．０重量％、３．０重量％、１０．０重量％、１５．０重量％と変化させ、４種類の半導体発光素子を作成した。
　最後に、外形が２．２ｍｍの半球型になるように、粒子を含有する透光性部材、および第１の光取り出し面１２１をシリコーン樹脂で封止した。なお、図１４においては、第１、第２の透光性部材１２４、１２６が四角柱の形状を有しており、本実施例の第１、第２の透光性部材１２４、１２６の形状は図１４と異なる。半球型のシリコーン樹脂は、実施形態における第２の透光性部材１２６に対応する。さらに、粒子濃度が０．０重量％の半導体発光装置は従来の構造に対応する。
　図４１は、ａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性の対称性を数値化して示す図であり、粒子濃度と最大非対称度および平均非対称度との関係を示した図である。□は最大非対称度、◆は平均非対称度をあらわしている。粒子濃度が３．０％以上の場合には、最大非対称度と平均非対称度はほぼ一定となっている。
　図４２は、粒子濃度と偏光度との関係を示した図である。第２の光取出し面１２２から出射した光が粒子１２５ｂによって散乱されるため、粒子濃度が高くなるほど偏光度は低下する。第２実施例の図３７と比較した場合、全体的に偏光度が低いことが分かる。これは、第１の光取出し面１２１の表面に形成された凹凸部によって、光が散乱されているためである。
　図４３は、粒子濃度と光出力の低下量との関係を示した図である。縦軸の光出力の低下量は、粒子濃度が０．０重量％の場合を１００％として、光出力の低下量をグラフ化したものである。第２の光取出し面１２２から出射した光が粒子１２５ｂによって散乱、さらには吸収されるため、粒子濃度が高くなるほど光出力が低下する。第２実施例の図３８と比較した場合、光出力の低下量が半分以下に抑えられていることが分かる。これは、第１の光取出し面１２１の表面に形成された凹凸部によって、第１の光取出し面１２１から出射する光量が増加しているためである。光出力の低下を５％未満にするために粒子濃度は９重量％以下としてもよい。また、光出力の低下を３％未満にするために粒子濃度は４．５重量％以下としてもよい。体積換算では、２．１１３ｖｏｌ％以下としてもよく、１．０５６ｖｏｌ％以下としてもよい。図４１に示した非対称度の改善効果を得るために、粒子濃度は３．０重量％以上９．０重量％以下としてもよい。さらに、３．０重量％以上４．５重量％以下としてもよい。体積換算では、０．７０４ｖｏｌ％以上２．１１３ｖｏｌ％以下としてもよく、０．７０４ｖｏｌ％以上１．０５６ｖｏｌ％以下としてもよい。
　（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１１を参照しながら説明する。
　まず、例えばＭＯＣＶＤ法により、ウエハ状態の（２０－２－１）面を主面とするｎ型ＧａＮ基板上に、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。（２０－２－１）面は半極性面である。
　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、レーザーによって、発光構造が形成されたウエハの［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ｍ面ＧａＮ系半導体からなる半導体発光チップ１００を得た。この構成において、第１の光取り出し面１２１の面積に対する第２の光取り出し面１２２の面積の割合は４４％である。
　続いて、第１実施例と同様の方法により、半導体発光装置を複数個作製した。
　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、４５６ｎｍであった。また、動作電流５ｍＡにおける偏光度の測定を行ったところ、偏光度は０．７３５～０．７８３の範囲であり、［１－２１０］方向に電界方向が偏っていた。
　つぎに、信越化学工業製のシリコーンＫＥＲ－２５００に、チタン工業製の酸化チタン（ＴｉＯ2）ＳＴＴ－３０ＥＨＪ（粒子径３０～５０ｎｍ）を混ぜることで、粒子を含有する透光性部材を作製した。ディスペンサーを用いて、粒子を含有する透光性部材を半導体発光チップ１００の側面部分のみに形成した。ここで半導体発光チップ１００の側面部分とは、実施形態における第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３に対応する。第１の光取り出し面１２１は、粒子を含有する透光性部材で覆われていない。すなわち、本実施例においては、第２の透光性部材１２６を形成しなかった。透光性部材のＴｉＯ2粒子濃度は、０．０重量％、０．４重量％、１．０重量％、３．０重量％と変化させ、実施形態１の図１１に対応する半導体発光装置を作成した。シリコーンの密度は１ｇ／ｃｍ3程度、ＴｉＯ2の密度は４．２６ｇ／ｃｍ3程度であるため、重量％の値を４．２６で割った値が体積換算ｖｏｌ％に対応する。
　図４４（ａ）から（ｄ）は、酸化チタン（ＴｉＯ2）の粒子濃度を、それぞれ、０．０重量％、０．４重量％、１．０重量％、３．０重量％とした半導体発光素子の［１－２１０］方向の配光分布特性と［１０－１４］方向の配光分布特性の測定結果を示した図である。図中で、太点線は［１－２１０］方向の配光分布特性、太実線は［１０－１４］方向の配光分布特性、細実線はランバーシアンの形状を示している。ＴｉＯ2粒子濃度が０．０％では、偏光方向である［１－２１０］方向に対して垂直な方向、すなわち［１０－１４］方向の配光分布特性が大きく歪んだ形状である。ＴｉＯ2粒子濃度の増加に伴い、［１０－１４］方向の配光分布特性はランバーシアンに近づき、ＴｉＯ2粒子濃度が１．０％では、［１－２１０］方向の配光分布特性と［１０－１４］方向の配光分布特性は、ほぼ等しい形状まで近づく。
　図４５は、［１－２１０］方向の配光分布特性と［１０－１４］方向の配光分布特性の対称性を数値化して示した図であり、粒子濃度と最大非対称度および平均非対称度との関係を示した図である。□は最大非対称度、◆は平均非対称度をあらわしている。非対称度は、［１－２１０］方向と［１０－１４］方向の光度差を［２０－２－１］方向の光度、すなわち角度０における光度で規格化した値である。粒子濃度が０．４％程度で、最大非対称度と平均非対称度は急激に改善し、粒子濃度が１．０％以上で、最大非対称度と平均非対称度は安定する。下記（表９）に、粒子濃度および非対称度の値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　（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１４（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。半導体発光チップ１００は、第４実施例と同様の方法で作製した。活性層は半極性面である（２０－２－１）面に形成されている。半導体発光チップ１００の裏面、すなわち第１の光取り出し面には、リソグラフィ技術を用いてレジストを形成した後、塩素系のドライエッチングを用いて、凹凸部を形成した。凹凸部の形状は、高さ５μｍ、直径１０μｍの半球形状に近い形状である。続いて、第１実施例と同様の方法で、半導体発光装置を複数個作製した。動作電流５ｍＡにおいて偏光度の測定を行ったところ、偏光度は０．３０５～０．３７０の範囲であった。また、動作電流１０ｍＡにおける発光波長は、４５６ｎｍであった。第４実施例と比較した場合、第１の光取出し面に凹凸部を有することで、第１の光取出し面から出射した光が凹凸部によって散乱されるため、偏光度を低くすることができる。
　つぎに、第４実施例と同様の方法で、透光性部材のＴｉＯ2粒子濃度を、０．０重量％、０．４重量％、１．０重量％、３．０重量％と変化させ、第１の実施形態の図１１に対応する半導体発光装置を作成した。シリコーンの密度は１ｇ／ｃｍ3程度、ＴｉＯ2の密度は４．２６ｇ／ｃｍ3程度であるため、重量％の値を４．２６で割った値が体積換算ｖｏｌ％に対応する。本実施例においては、第２の透光性部材１２６を形成しなかった。
　図４６は、［１－２１０］方向の配光分布特性と［１０－１４］方向の配光分布特性の対称性を数値化した図であり、粒子濃度と最大非対称度および平均非対称度との関係を示した図である。□は最大非対称度、◆は平均非対称度をあらわしている。非対称度は、［１－２１０］方向と［１０－１４］方向の光度差を［２０－２－１］方向の光度、すなわち角度０における光度で規格化した値である。粒子濃度が０．４％程度で、最大非対称度と平均非対称度は急激に改善し、粒子濃度が１．０％以上で、最大非対称度と平均非対称度は安定する。下記（表１０）に、粒子濃度および非対称度の値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　（第６実施例）
　以下、第６実施例に係る半導体発光装置について図１１を参照しながら説明する。第１実施と同様の方法を用いて、成長面がｍ面の活性層を有する半導体発光装置を作製した。
　動作電流１０ｍＡにおける発光波長を測定したところ、４４５ｎｍであった。また、動作電流５ｍＡにおいて偏光度の測定を行ったところ、偏光度は０．７５５～０．７８４の範囲であった。
　つぎに、信越化学工業製のシリコーンＫＥＲ－２５００に、昭和電工製の酸化亜鉛（ＺｎＯ）ＺＳ－０３２－Ｄ（粒子径２５ｎｍ）を混ぜることで、粒子を含有する透光性部材を作製した。ディスペンサーを用いて、粒子を含有する透光性部材を半導体発光チップ１００の側面部分のみに形成した。ここで半導体発光チップ１００の側面部分とは、実施形態における第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３に対応する。第１の光取り出し面１２１は、粒子を含有する透光性部材で覆われていない。すなわち、本実施例においては、第２の透光性部材１２６を形成しなかった。透光性部材のＺｎＯ粒子濃度は、０．０重量％、０．４重量％、１．０重量％、３．０重量％と変化させ、実施形態１の図１１に対応する半導体発光装置を作成した。シリコーンの密度は１ｇ／ｃｍ3程度、ＺｎＯの密度は５．６１ｇ／ｃｍ3程度であるため、重量％の値を５．６１で割った値が体積換算ｖｏｌ％に対応する。
　図４７は、ａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性の対称性を数値化した図であり、粒子濃度と最大非対称度および平均非対称度との関係を示した図である。□は最大非対称度、◆は平均非対称度をあらわしている。粒子濃度が０．４％程度で、最大非対称度と平均非対称度は急激に改善し、粒子濃度が１．０％以上で、最大非対称度と平均非対称度は安定する。下記（表１１）に、粒子濃度および非対称度の値を示す。
　このように、第１実施例から第６実施例によると、ａ面及びｍ面等の非極性面又は（２０－２１）面、（２０－２－１）面、（１０－１－３）面、（１１－２２）面、－ｒ面及び（１１－２２）面等の半極性面を成長面とする窒化物系の半導体発光装置における配光分布特性の非対称性を改善することができる。
　（第１比較例）
　以下、第１比較例に係る半導体発光装置について説明する。
　まず、例えばＭＯＣＶＤ法により、ウエハ状態のｃ面を主面とするｎ型ＧａＮ基板上に、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。ｃ面は極性面である。
　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、第３実施例と同様の方法を用いて、すなわち第１の光取り出し面に、高さ５μｍ、直径１０μｍの半球形状に近い形状の凹凸を形成した。
　続いて、レーザーによって、発光構造が形成されたウエハのａ軸方向とｍ軸方向とに、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ｍ面ＧａＮ系半導体からなる半導体発光チップ１００を得た。この構成において、第１の光取り出し面１２１の面積に対する第２の光取り出し面１２２の面積の割合は４４％である。半導体発光チップ１００は、第１実施例と同様の方法を用いて実装を行い、半導体発光素子を作製した。
　図４８は、ａ軸方向およびｍ軸方向の配光分布特性の測定結果を示した図である。図中で、太点線はａ軸方向の配光分布特性、太実線はｍ軸方向の配光分布特性、細実線はランバーシアンの形状を示している。平均非対称度は０．０１２１、最大非対称度は０．０２８７と低い値であった。
　次に、第３、第４の実施の形態に係る半導体発光装置の主として色むらを評価した結果を第７から第１１実施例および第２比較例によって説明する。
　（第７実施例）
発光強度の異方性および発光波長の異方性は、発光層の偏光方向を基準軸とした場合の特性と、偏光方向に垂直でかつ発光層に平行な方向を基準軸とした場合の特性との間で最も顕著に観察される。以下の実施例における配光分布特性の評価は、上記２つの基準軸の特性に関して行った。
　第７実施例として、図２３に示す構造を備えた半導体発光装置を作製した。まず、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、レーザーによって、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。この構成において、第１の光取り出し面１２１の面積に対する第２の光取り出し面１２２の面積の割合は４４％である。
　続いて、半導体発光チップ１００を、ＡｌＮからなる実装基板１０１Ａ上にフリップチップ実装することにより、半導体発光装置を複数個作製した。ＡｌＮからなる実装基板１０１Ａの厚さは約０．７ｍｍである。実装基板１０１の表面上には、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。
　つぎに、信越化学工業製のシリコーンＫＥＲ－２５００に、チタン工業製の酸化チタン（ＴｉＯ2）ＳＴＴ－３０ＥＨＪ（粒子径３０～５０ｎｍ）を混ぜることで、粒子を含有する透光性部材を作製した。ディスペンサーを用いて、粒子を含有する透光性部材を半導体発光チップ１００の側面部分のみを封止した。ここで半導体発光チップ１００の側面部分とは、実施形態における第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３に対応する。第１の光取り出し面１２１は、粒子を含有する透光性部材で覆われていない。透光性部材の粒子濃度が、０．０重量％、０．４重量％、１．０重量％、３．０重量％である半導体発光装置をそれぞれ作製した。シリコーンの密度は１ｇ／ｃｍ3程度、ＴｉＯ2の密度は４．２６ｇ／ｃｍ3程度であるため、重量％の値を４．２６で割った値が体積換算ｖｏｌ％に対応する。このようにして、まず、波長変換部材１３０を有さない状態の半導体発光装置を４種類作製した。これらの半導体発光装置の出射方向による発光強度の依存性と、出射方向による発光波長の依存性を調べた。
　図４９（ａ）から（ｄ）は、第１の透光性部材における酸化チタン（ＴｉＯ2）の粒子濃度を、それぞれ、０．０重量％、０．４重量％、１．０重量％、３．０重量％とした半導体発光装置のａ軸方向およびｃ軸方向の配光分布特性の測定結果を示した図である。図中、太点線はａ軸方向の配光分布特性、太実線はｃ軸方向の配光分布特性、細実線はランバーシアンの形状を示している。粒子濃度が０．０重量％の場合、ｃ軸方向の配光分布特性において±４５度から±７５度付近にピークが観測される。ａ軸方向の配光分布特性のプロファイルは、ｃ軸方向に比べてランバーシアンの形状に類似している。このようにｍ面を主面とする活性層を有する半導体発光装置は、ａ軸方向の配光分布特性およびｃ軸方向の配光分布特性のプロファイルが全く異なる。これに対し、粒子濃度が０．４重量％、１．０重量％、３．０重量％と増加するにつれて、ｃ軸方向の配光分布特性のプロファイルがａ軸方向の配光分布特性のプロファイルに一致してくる。また、ａ軸方向の配光分布特性のプロファイルはよりランバーシアンの形状と一致する。
　図５０は、ａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性との対称性を数値化した結果であり、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度の関係を示している。□は最大非対称度、◆は平均非対称度をあらわしている。非対称度は、ａ軸方向とｃ軸方向の光度差をｍ軸方向の光度、すなわち角度０における光度で規格化した値である。従って、非対称度１０％とは、ｍ軸方向の光度の１０％の光度差が、ａ軸方向とｃ軸方向に存在していることを意味する。非対称度が小さいほど、出射方向による発光強度の異方性が小さいことを意味する。図５０から分かるように、粒子濃度が増加すると最大非対称度および平均非対称度は低減する。粒子濃度が１．０％を超えると、非対称度はほぼ安定する。
　図５１（ａ）から（ｄ）は、酸化チタン（ＴｉＯ2）の粒子濃度を、それぞれ、０．０重量％、０．４重量％、１．０重量％、３．０重量％とした半導体発光装置のａ軸方向およびｃ軸方向の発光波長を測定した結果を示している。発光波長の値はドミナント波長である。先に説明したように、活性層では３つの波長の光が発生しているため、外部に取り出される光の波長は、３つの波長の混合比で決まる。図５１（ａ）に示すように、ｃ軸方向の高角度側では、λ１が支配的であるため、長波長の光が観測される。一方、ａ軸方向の高角度側では、λ２およびλ３が支配的であるため短波長の光が観測される。このように、ｍ面を主面とする活性層を有する半導体発光装置から出射する光の波長は、法線方向（ｍ軸方向）からの角度や、主面面における出射方向によって異なっている。これに対し、図５１（ｂ）、（ｃ）、(ｄ)に示すように、粒子濃度が０．４重量％、１．０重量％、３．０重量％と増加するにつれて、ｃ軸方向の発光波長とａ軸方向の発光波長が一致する。
　図５２は、図５１におけるｃ軸方向の発光波長とａ軸方向の発光波長の最大値と最小値の差（最大発光波長差Δλｍａｘ）と、粒子濃度との関係を示している。Δλｍａｘが小さいほど、主面面における出射方向による発光波長の異方性が小さいことを意味する。第１の透光性部材が粒子を含有することによりΔλｍａｘが小さくなることが分かる。
　次に、上述の４つの半導体発光装置の第１の光取り出し面１２１、および第１の透光性部材１２４の表面を覆うように、波長変換部材１３０を形成し、白色光を出射する、第１の透光性部材における粒子濃度が異なる４つの半導体発光装置（白色ＬＥＤ）を作製した。波長変換部材には、ＹＡＧを１０重量％含有するシリコーン樹脂を用いた。具体的には、厚さ４００μｍのＹＡＧ含有シリコーン樹脂を平板状に作製し、これを３ｍｍ角に切り出した後、半導体発光装置に貼り付けた。このようにして作製した半導体発光装置の演色評価指数ＣＲＩは、７１．４から７３．０であった。
　図５３（ａ）から（ｄ）は、それぞれの粒子濃度の半導体発光装置において、ｃ軸方向のＣＲＩとａ軸方向のＣＲＩの差（ΔＣＲＩ）と、法線方向（ｍ軸方向）からの角度の関係を示している。ΔＣＲＩは、出射方向による色むらを意味する。ΔＣＲＩが小さいほど、出射方向による演色評価指数の異方性が小さいことを意味する。図５３（ａ）に示すように、粒子濃度が０．０重量％である場合、法線方向からの角度が３０°から７０°の範囲において色むらが大きい。これは、励起波長の発光強度および発光波長が出射方向の依存性を持っているためである。粒子を０．４重量％以上含む構造では、出射方向による演色評価指数の異方性が１／４程度まで低減できていることが分かる。
　このように、粒子を含有する第１の透光性部材１２４を用いることで、励起波長の出射方向による発光強度の異方性と発光波長の異方性を改善することができ、波長変換時の色むら（出射方向による演色評価指数の異方性）を抑制することができることが確認できた。
　（第８実施例）
　第８実施例として、図２６（ａ）および（ｂ）に示す半導体発光装置を作製した。図２６（ｂ）に示す半導体発光チップ１００は、第１実施例と同様の方法で作製した。主面はｍ面である。半導体発光チップ１００の裏面、すなわち第１の光り取出し面１２１には、リソグラフィ技術を用いてレジストを形成した後、塩素系のドライエッチングを用いて、凹凸部を形成した。凹凸部の形状は、高さ５μｍ、直径１０μｍの半球形状に近い形状である。第１実施例と同様に、半導体発光チップ１００を、ＡｌＮからなる実装基板１０１Ａ上にフリップチップ実装することにより、半導体発光装置を複数個作製した。動作電流１０ｍＡにおける発光波長は、４５０ｎｍであった。
　つぎに、信越化学工業製のシリコーンＫＥＲ－２５００に、チタン工業製の酸化チタンＳＴＴ－３０ＥＨＪ（粒子径３０～５０ｎｍ）を混ぜることで、粒子を含有する透光性部材を作製した。ディスペンサーを用いて、粒子を含有する透光性部材を半導体発光チップ１００の側面部分のみを封止した。ここで半導体発光チップ１００の側面部分とは、実施形態における第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３に対応する。第１の光取り出し面１２１は、粒子を含有する透光性部材で覆われていない。透光性部材の粒子濃度は、０．０重量％、０．４重量％、１．０重量％、３．０重量％と変化させ、まず、波長変換部材１３０を有さない状態の半導体発光装置を４種類作製した。これらの半導体発光装置に関して、出射方向による発光強度の依存性と、出射方向による発光波長の依存性を調べた。
　図５４は、ａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性の対称性を数値化した結果であって、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度の関係を示している。□は最大非対称度、◆は平均非対称度をあらわしている。図５４から分かるように、粒子濃度が増加すると最大非対称度および平均非対称度は低減する。粒子濃度が１．０％を超えると、非対称度はほぼ安定する。
　図５５は、ｃ軸方向の発光波長とａ軸方向の発光波長との最大発光波長差Δλｍａｘと、粒子濃度の関係を示している。第１の透光性部材が粒子を含有することにより、Δλｍａｘが小さくなることが分かる。
　次に、第７実施例と同様、上述の４つの半導体発光装置の第１の光取り出し面１２１、および第１の透光性部材１２４の表面を覆うように、波長変換部材１３０を形成し、白色光を出射する、第１の透光性部材における粒子濃度が異なる４つの半導体発光装置（白色ＬＥＤ）を作製した。波長変換部材には、ＹＡＧを１０重量％含有するシリコーン樹脂を用いた。図５６は、粒子濃度が０．０重量％と３．０重量％の場合における、ΔＣＲＩと、法線方向（ｍ軸方向）からの角度の関係を示している。点線は粒子濃度が０．０重量％である半導体発光装置の特性を示し、実線は粒子濃度が３．０重量％である半導体発光装置の特性を示している。図５６から分かるように、第１の透光性部材に粒子が含まれることにより、出射方向による演色評価指数の異方性が１／２程度まで低減できていることが分かる。
　（第９実施例）
　第９実施例として、図２６（ａ）および（ｂ）に示す半導体発光装置を作製した。
　まず、例えばＭＯＣＶＤ法により、ウエハ状態の（２０－２－１）面を主面とするｎ型ＧａＮ基板上に、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。（２０－２－１）面は半極性面である。
　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、第２実施例と同様の方法により、第１の取り出し面に、高さ５μｍ、直径１０μｍの半球形状に近い凹凸部を形成した。
　続いて、レーザーによって、発光構造が形成されたウエハの［１０－１４］方向と［１－２１０］方向（ａ軸方向）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ｍ面ＧａＮ系半導体からなる半導体発光チップ１００を得た。この構成において、第１の光取り出し面１２１の面積に対する第２の光取り出し面１２２の面積の割合は４４％である。
　このようにして作成した半導体発光チップを、第１実施例と同様の方法により実装し、半導体発光装置を複数個作製した。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、４５６ｎｍであった。
　つぎに、信越化学工業製のシリコーンＫＥＲ－２５００に、チタン工業製の酸化チタンＳＴＴ－３０ＥＨＪ（粒子径３０～５０ｎｍ）を混ぜることで、粒子を含有する透光性部材を作製した。ディスペンサーを用いて、粒子を含有する透光性部材を半導体発光チップ１００の側面部分のみを封止した。ここで半導体発光チップ１００の側面部分とは、実施形態における第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３に対応する。第１の光取り出し面１２１は、粒子を含有する透光性部材で覆われていない。透光性部材の粒子濃度は、０．０重量％、０．４重量％、１．０重量％、３．０重量％と変化させ、波長変換部材１３０を有さない状態の半導体発光装置を４種類作製した。これらの半導体発光装置の出射方向による発光強度の依存性と、出射方向による発光波長の依存性とを調べた。
　図５７は、ａ軸方向の配光分布特性と[－１０１－４]軸方向の配光分布特性の対称性を数値化した結果であって、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度との関係を示している。□は最大非対称度、◆は平均非対称度をあらわしている。図５７から分かるように、粒子濃度が増加すると最大非対称度および平均非対称度は低減する。粒子濃度が１．０％を超えると、非対称度はほぼ安定する。
　図５８は、[－１０１－４]方向の発光波長とａ軸方向の発光波長の最大発光波長差Δλｍａｘと、粒子濃度の関係を示している。第１の透光性部材が粒子を含有することにより、Δλｍａｘが小さくなることが分かる。粒子濃度が１．０％を超えると、最大発光波長差Δλｍａｘは、ほぼ安定する。
　次に、第７実施例と同様の方法で、作製したそれぞれの半導体発光装置の第１の光取り出し面１２１、および第１の透光性部材１２４の表面を覆うように、波長変換部材１３０を形成し、白色光を出射する、第１の透光性部材における粒子濃度が異なる複数の半導体発光装置（白色ＬＥＤ）を作製した。波長変換部材には、ＹＡＧを１０重量％含有するシリコーン樹脂を用いた。図５９は、第１の透光性部材１２４の粒子濃度が０．０重量％および３．０重量％の場合における、ΔＣＲＩと、法線方向（ｍ軸方向）からの角度の関係を示している。ここでΔＣＲＩは、[－１０１－４]方向のＣＲＩとａ軸方向のＣＲＩの差をあらわしている。点線は粒子濃度が０．０重量％である半導体発光装置の特性を示し、実線は粒子濃度が３．０重量％である半導体発光装置の特性を示している。図５９から分かるように、第１の透光性部材に粒子が含まれることにより、出射方向による演色評価指数の異方性が１／２程度まで低減できていることが分かる。
（第１０実施例）
　第１０実施例として、図２３に示す半導体発光装置を作製した。図２３に示す半導体発光チップ１００は、第１実施例と同様の方法で作製した。主面はｍ面である。第１実施例と同様に、半導体発光チップ１００を、ＡｌＮからなる実装基板１０１Ａ上にフリップチップ実装することにより、半導体発光装置を複数個作製した。動作電流１０ｍＡにおける発光波長は、４５０ｎｍであった。
　つぎに、信越化学工業製のシリコーンＫＥＲ－２５００に、昭和電工製の酸化亜鉛（ＺｎＯ）ＺＳ－０３２－Ｄ（粒子径２５ｎｍ）を混ぜることで、粒子を含有する透光性部材を作製した。ディスペンサーを用いて、粒子を含有する透光性部材を半導体発光チップ１００の側面部分のみを封止した。ここで半導体発光チップ１００の側面部分とは、実施形態における第２の光取出し面１２２および第３の光取出し面１２３に対応する。第１の光取り出し面１２１は、粒子を含有する透光性部材で覆われていない。透光性部材のＺｎＯ粒子濃度は、０．０重量％、０．４重量％、１．０重量％、３．０重量％と変化させた。シリコーンの密度は１ｇ／ｃｍ3程度、ＺｎＯの密度は５．６１ｇ／ｃｍ3程度であるため、重量％の値を５．６１で割った値が体積換算ｖｏｌ％に対応する。このようにして、波長変換部材１３０を有さない状態の半導体発光装置を４種類作製した。これらの半導体発光装置の出射方向による発光強度の依存性と、出射方向による発光波長の依存性を調べた。
　図６０は、ａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性との対称性を数値化した結果であり、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度の関係を示している。□は最大非対称度、◆は平均非対称度をあらわしている。図６０から分かるように、粒子濃度が増加すると最大非対称度および平均非対称度は低減する。粒子濃度が１．０％を超えると、非対称度はほぼ安定する。
　図６１は、ｃ軸方向の発光波長とａ軸方向の発光波長の最大発光波長差Δλｍａｘと、粒子濃度との関係を示している。第１の透光性部材が粒子を含有することにより、Δλｍａｘが小さくなることが分かる。粒子濃度が０．４％を超えると、最大発光波長差Δλｍａｘは、ほぼ安定する。
　次に、第１実施例と同様の方法で、白色ＬＥＤを作製した。波長変換部材１３０には、ＹＡＧを１０重量％含有するシリコーン樹脂を用いた。図６２は、粒子濃度が０．０重量％と３．０重量％の場合における、ΔＣＲＩと、法線方向（ｍ軸方向）からの角度の関係を示す図である。点線は粒子濃度が０．０重量％、実線は粒子濃度が３．０重量％の特性をあらわしている。粒子を含有する透光性樹脂を用いることで、出射方向による演色評価指数の異方性が１／２程度まで低減できていることが分かる。
　（第１１実施例）
　第１１実施例として、図２４に示す半導体発光装置を作製した。第１から第４実施例から、励起波長スペクトルの出射方向による発光強度の異方性と発光波長の異方性を低減（改善）すれば、波長変換されたスペクトルの出射方向による演色評価指数の異方性を低減できることが分かった。本実施例では、励起波長スペクトルに注目し、粒子濃度と非対称度、最大発光波長、光出力の低下量についてより詳細に検討した。
　第１実施例と同様の方法を用いて主面がｍ面である半導体発光チップを作製した。半導体発光チップは第１実施例と同様の方法を用いてＡｌＮ製の実装基板し、半導体発光チップの側面に酸化チタンを含有する透光性部材（第１の透光性部材１２４）を配置した。第１の光取出し面１２１および第１の透光性部材１２４の表面を覆うように、直径が２．２ｍｍの半球形状に近いシリコーン樹脂（第２の透光性部材１２６）を形成した。励起波長スペクトルに注目するため、波長変換部材１３０を有していない。酸化チタンの濃度は、０．０重量％、０．２重量％、０．４重量％、０．７重量％、１．０重量％、３．０重量％、１０．０重量％、１５．０重量％と変化させた８種類の半導体発光装置を作製した。
　図６３は、ａ軸方向の配光分布特性とｃ軸方向の配光分布特性の対称性を数値化した結果であって、粒子濃度と最大非対称度と平均非対称度の関係を示している。□は最大非対称度、◆は平均非対称度をあらわしている。図６３から分かるように、第１の透光性部材における粒子濃度が０．２重量％で非対称度の改善効果が見られ、粒子濃度が０．７重量％程度まで、最大非対称度と平均非対称度は急激に低減（改善）する。粒子濃度が１．０重量％以上では、最大非対称度と平均非対称度は緩やかに改善する。従って、励起波長スペクトルの出射方向による発光強度の異方性を低減するためには、粒子濃度は０．２重量％以上であってもよく、さらに、０．７重量％以上であってもよい。体積換算では、第１の透光性部材における粒子の濃度は０．０４７ｖｏｌ％以上であってもよく、さらに、０．１６４ｖｏｌ％以上であってもよい。
　図６４は、ｃ軸方向の発光波長とａ軸方向の発光波長との最大発光波長差Δλｍａｘと、粒子濃度の関係を示している。第１の透光性部材における粒子濃度が０．２重量％でΔλｍａｘの改善効果が見られ、粒子濃度が０．７重量％程度まで、Δλｍａｘは急激に低減（改善）する。粒子濃度が１．０重量％以上では、Δλｍａｘはほぼ一定となる。従って、励起波長スペクトルの出射方向による発光波長の異方性を低減するためには、粒子濃度は０．２重量％以上であってもよく、さらに、０．７重量％以上であってもよい。体積換算では、第１の透光性部材における粒子の濃度は０．０４７ｖｏｌ％以上であってもよく、さらに、０．１６４ｖｏｌ％以上であってもよい。
　図６５は、粒子濃度と光出力の低下量との関係示している。縦軸の光出力の低下量は、粒子濃度が０．０重量％の場合を１００％としている。第２の光取出し面１２２から出射した光が粒子１２５ｂによって散乱、さらには吸収されるため、粒子濃度が高くなるほど光出力が低下する。光出力の低下を１０％未満にするために、粒子濃度は３重量％以下であってもよい。体積換算では、０．７０４ｖｏｌ％以下であってもよい。
　図６３に示す結果から分かる発光強度の異方性改善効果および図６４に示す結果から分かる発光波長の異方性改善効果をあわせて考えると、粒子濃度は０．２重量％以上３．０重量％以下であってもよく、０．７重量％以上から３．０重量％以下であってもよい。体積換算では、粒子濃度は０．０４７ｖｏｌ％以上０．７０４ｖｏｌ％以下であってもよく、さらに、０．１６４ｖｏｌ％以上０．７０４ｖｏｌ％以下であってもよい。
（第２比較例）
　本実施例による発光特性の改善効果を確認するために従来の半導体発光装置の発光特性を測定した。まず、発光強度の異方性および発光波長の異方性の測定時の結晶軸と測定方向の関係を図６６を用いて説明する。
　図６６（ａ）から（ｃ）は各特性（配光分布特性、波長特性、ΔＣＲＩ）を測定する際の、結晶軸と測定方向の関係を示している。
　図６６（ａ）は、第１の比較例であって、活性層の主面がｃ面である半導体発光装置における結晶軸と測定方向との関係を示している。この場合、ｍ軸方向の特性とは、ａ軸を中心軸として測定した結果である。また、ａ軸方向の特性とは、ｍ軸を中心軸として測定した結果である。この場合、角度はｃ軸からの角度を意味する。
　図６６（ｂ）は、第２の比較例であって、活性層の主面がｍ面である半導体発光装置における結晶軸と測定方向との関係を示している。この場合、ａ軸方向の特性とは、ｃ軸を中心軸として測定した結果である。また、ｃ軸方向の特性とは、ａ軸を中心軸として測定した結果である。この場合、角度はｍ軸からの角度を意味する。
　図６６（ｃ）は、第３の比較例であって、活性層の主面が（２０－２－１）面である半導体発光装置における結晶軸と測定方向との関係を示している。この場合、ａ軸方向の特性とは、［－１０１－４］軸を中心軸として測定した結果である。また、［－１０１－４］方向の特性とは、ａ軸を中心軸として測定した結果である。この場合、角度は［２０－２－１］軸からの角度を意味する。
（主面がｃ面の窒化物半導体発光装置）
　活性層の主面がｃ面である窒化物半導体発光装置は、第１の実施例と同様の方法を用いて作製した。窒化物半導体発光装置は、ｍ軸方向とａ軸方向に切り出した。
　図６７（ａ）は、活性層の主面がｃ面である窒化物半導体発光装置の配光分布特性の測定結果を示している。縦軸は光度を角度０°の光度で規格化した値である。横軸はｃ軸方向からの角度を示している。ｍ軸方向の配光分布特性のプロファイルと、ａ軸方向の配光分布特性のプロファイルはほぼ等しい。このように、従来の主面がｃ面の窒化物半導体発光装置では、出射方向による発光強度の異方性という課題を有さない。
　図６７（ｂ）は、活性層の主面がｃ面である窒化物半導体発光装置のｍ軸方向とａ軸方向の波長特性を示している。縦軸はドミナント波長である。横軸はｃ軸方向からの角度を示す。ｍ軸方向の波長特性のプロファイルと、ａ軸方向の波長特性のプロファイルはほぼ等しい。このように、従来の主面がｃ面の窒化物半導体発光装置では、出射方向による発光波長の異方性という課題を有さない。また、最大発光波長差Δｍａｘは０．５ｎｍ以下と小さい。最大発光波長差は、単一の窒化物半導体発光装置が有する色むらであり、発光波長の異方性によるものではないと考えられる。
　図６７（ｃ）は、ｃ軸方向からの角度におけるドミナント波長の差を示している。すなわち、図６７（ｂ）の各角度における波長差Δλを示している。ｃ軸方向からの角度が大きくなると、Δλが大きくなる傾向があるが、その波長差は０．２５ｎｍ以下であり、十分に小さい。
（主面がｍ面の窒化物半導体発光装置）
　主面がｍ面の窒化物半導体発光装置は、第１の実施例と同様の方法を用いて作製した。ｍ面は非極性面である。窒化物半導体発光装置は、ｃ軸方向とａ軸方向に切り出した。
　図６８（ａ）は、活性層の主面がｍ面である窒化物半導体発光装置の配光分布特性の測定結果を示している。縦軸は光度を角度０°の光度で規格化した値である。横軸はｃ軸方向からの角度を示している。ｃ軸方向の配光分布特性と、ａ軸方向の配光分布特性は、全く異なった特性を示す。このように、活性層の主面がｍ面の窒化物半導体発光装置では、出射方向による発光強度の異方性がある。
　図６８（ｂ）は、活性層の主面がｍ面である窒化物半導体発光装置のｃ軸方向とａ軸方向の波長特性を示している。縦軸はドミナント波長である。横軸はｍ軸方向からの角度を意味する。ｃ軸方向の波長特性と、ａ軸方向の波長特性は全く異なった特性を示す。このように、活性層の主面がｍ面の窒化物半導体発光装置では、出射方向による発光波長の異方性を有している。また、最大発光波長差Δｍａｘは３．２ｎｍに達する。この値は従来の活性層の主面がｍ面である窒化物半導体発光装置の６倍以上に相当し、単一の半導体発光装置でありながら、大きな色むらを有していることが分かる。
　図６８（ｃ）は、ｍ軸方向からの角度におけるドミナント波長の差を示している。すなわち、図６８（ｂ）の各角度における波長差Δλを示している。ｍ軸方向からの角度が大きくなると、Δλが大きくなる傾向があり、その波長差は２．６ｎｍに達する。この値は従来の活性層の主面がｍ面である窒化物半導体発光装置の１０倍以上に相当する。
（主面が（２０－２－１）面の窒化物半導体発光装置）
　主面が（２０－２－１）面の窒化物半導体発光装置は、第３の実施例と同様の方法を用いて作製した。（２０－２－１）面は半極性面である。窒化物半導体発光装置は、［－１０１－４］方向とａ軸方向に切り出した。
　図６９（ａ）は、活性層の主面が（２０－２－１）面である窒化物半導体発光装置の配光分布特性の測定結果を示している。縦軸は光度を角度０°の光度で規格化した値である。横軸は［２０－２－１］方向からの角度を示している。［－１０１－４］方向の配光分布特性と、ａ軸方向の配光分布特性とは、全く異なっている。このように、活性層の主面が（２０－２－１）面の窒化物半導体発光装置では、出射方向による発光強度の異方性がある。
　図６９（ｂ）は、活性層の主面がｍ面である窒化物半導体発光装置の［－１０１－４］方向とａ軸方向の波長特性を示している。縦軸はドミナント波長である。横軸はｍ軸方向からの角度を示している。［－１０１－４］方向の波長特性と、ａ軸方向の波長特性とは全く異なっている。このように、活性層の主面が（２０－２－１）面の窒化物半導体発光装置では、出射方向による発光波長の異方性を有している。また、最大発光波長差Δｍａｘは２．４ｎｍに達する。この値は従来の活性層の主面がｍ面である窒化物半導体発光装置の約５倍に相当し、単一の半導体発光装置でありながら、大きな色むらを有していることが分かる。
　図６９（ｃ）は、ｍ軸方向からの角度におけるドミナント波長の差を示している。すなわち、図６９（ｂ）の各角度における波長差Δλを示している。ｍ軸方向からの角度が大きくなると、Δλが大きくなる傾向があり、その波長差は２．０ｎｍに達する。この値は状来の主面がｍ面の窒化物半導体発光装置の約８倍に相当する。
　上述した通り、本発明の実施の形態によれば、第１の透光性部材が半導体発光チップの第２の光取り出し面の少なくとも一部を覆っているため、第１の透光性部材において光が散乱され、活性層の成長面と平行な方向における出射方向による発光波長の依存性が低減される。よって半導体発光装置から出射する光の色むらを抑制することができる。
（他の実施の形態）
　他の実施の形態の第１の側面は、偏光光を出射し、非極性面または半極性面を成長面に有する活性層を有する窒化物半導体発光チップを備えた窒化物半導体発光装置であって、前記窒化物半導体発光装置は、前記窒化物半導体発光チップの側方の領域のうち、前記偏光光の偏光方向に垂直な方向に配置された第１の透光性部材と、前記窒化物半導体発光チップの上方の領域に配置され、前記活性層からの前記偏光光の波長を変換する波長変換部材と、を有し、前記第１の透光性部材は、基材と、前記基材と異なる屈折率を有し、前記基材に分散された粒子と、を含み、前記活性層からの前記偏光光を透過する。
　他の実施形態の第２の側面は、前記第１の側面において、前記第１の透光性部材は、０．２重量％以上１５重量％以下の前記複数の粒子を含む。
　他の実施形態の第３の側面は、前記第１または第２の側面において、前記成長面と平行な平面視において、前記偏光方向に短軸を有し、前記偏光方向に対して垂直な方向に長軸を有し、前記窒化物半導体発光チップの重心を中心とする楕円形を定義し、前記長軸の長半径を下記（式１）によって表されるαとし、前記短軸の短半径を、下記（式２）によって表されるβとし、前記第１の透光性部材の吸収係数をＡ[ｃｍ-1]、前記窒化物半導体発光チップの１辺の長さをＬとした場合、前記第１の透光性部材のうち少なくとも前記楕円形の内部に位置する部分には、前記複数の粒子が存在している。
α　＝　２．３／Ａ　＋　Ｌ／２・・・・（式１）
β　＝　α／２　＝　（２．３／Ａ　＋　Ｌ／２）／２・・・・（式２）
　他の実施の形態の第４の側面は、前記第１から第３の側面の何れかにおいて、前記複数の粒子の重量濃度は０．２重量％以上３．０重量％以下である。
　他の実施の形態の第５の側面は、前記第１から第４の側面の何れかにおいて、前記複数の粒子の重量濃度は０．７重量％以上３．０重量％以下である。
　他の実施の形態の第６の側面は、前記第１から第５の側面の何れかにおいて、前記複数の粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。
　他の実施の形態の第７の側面は、前記第１から第６の側面の何れかにおいて、前記複数の粒子は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3およびＡｌＮを含む群から選択した少なくとも１種の材料から形成される。
　他の実施の形態の第８の側面は、前記第１から第７の側面の何れかにおいて、前記窒化物半導体発光チップは、上面である第１の光取り出し面と、側面であって、前記偏光光の偏光方向に平行な第２の光取り出し面とを備え、前記第２の光取り出し面は、前記第１の透光性部材と接しているか、または他の部材もしくは空間を介して前記第１の透光性部材に面している。
　他の実施の形態の第９の側面は、前記第８の側面において、前記第１の光取出し面の面積に対して、前記第２の光取出し面の面積が占める割合は４０％以上である。
　他の実施の形態の第１０の側面は、前記第８または９の側面において、前記第１の光取り出し面には複数の凹凸が形成されている。
　他の実施の形態の第１１の側面は、前記第１０の側面において、前記複数の凹凸は、半球形状の凸部または凹部から構成されている。
　他の実施の形態の第１２の側面は、前記第１１の側面において、前記複数の凹凸は、前記成長面と平行な平面視においてストライプ形状の凸部または凹部から構成されている。
　他の実施の形態の第１３の側面は、前記第１２の側面において、前記ストライプ形状の延伸方向が前記活性層の偏光方向となす角度は、０度以上５度未満である。
　他の実施の形態の第１４の側面は、前記第１２の側面において、前記ストライプ形状の延伸方向が前記活性層の偏光方向となす角度は、５度以上９０度以下である。
　他の実施の形態の第１５の側面は、前記第８から第１４の側面の何れかにおいて、前記第２の光取り出し面から出射した光のうち５０％以上が、前記第１の透光性部材に入射する。
　他の実施の形態の第１６の側面は、前記第８から第１４の側面の何れかにおいて、前記第１の透光性部材は、前記第１の光取り出し面を覆っていない。
　他の実施の形態の第１７の側面は、前記第８から第１６の側面の何れかにおいて、前記波長変換部材の前記半導体発光チップと対向する面と反対の面全体を覆う、第２の透光性部材をさらに備える。
　他の実施の形態の第１８の側面は、前記第１７の側面において、前記第２の透光性部材は、前記第１の透光性部材よりも小さい拡散透過率を有する。
　本発明に係る半導体発光装置は、例えば、液晶プロジェクタ光源装置、発光ダイオード（ＬＥＤ）のバックライト等に利用することができる。
９　　　　偏光板
１１　　　半導体発光装置
１３　　　実体顕微鏡
１４　　　シリコンフォトディテクタ
１５　　　ＣＣＤカメラ
１６　　　電源
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
１０４ａ　凹凸部
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
１１８　　測定器
１１９　　測定線
１２１　　第１の光取出し面
１２２　　第２の光取出し面
１２３　　第３の光取出し面
１２４　　第１の透光性部材
１２５ａ　基材
１２５ｂ　粒子
１２６　　第２の透光性部材
１２７　　第３の透光性部材
１２８　　楕円形（光が拡散される有効部）
１２９　　反射部材
１３０　　波長変換部材

Claims (32)

  1. 　偏光光を出射し、非極性面または半極性面を成長面に有する活性層を有する窒化物半導体発光チップと、
    　前記活性層からの光を透過する透光性カバーと、を備えた窒化物半導体発光装置であって、
    　前記透光性カバーは、前記窒化物半導体発光チップの側方の領域のうち、前記偏光光の偏光方向に垂直な方向に配置された第１の透光性部材と、前記窒化物半導体発光チップの上方の領域に配置された第２の透光性部材と、を有し、
    　前記第１の透光性部材における光の拡散透過率は、前記第２の透光性部材における光の拡散透過率よりも高い、窒化物半導体発光装置。
  2. 　前記第１の透光性部材は、透光性部材と、前記透光性部材とは異なる屈折率を有する材料から形成されている複数の粒子とを含む、請求項１に記載の窒化物半導体発光装置。
  3. 　前記第１の透光性部材は、０．２重量％以上１５重量％以下の前記複数の粒子を含む、請求項２に記載の窒化物半導体発光装置。
  4. 　偏光光を出射し、非極性面または半極性面を成長面に有する活性層を有する窒化物半導体発光チップと、
    　前記窒化物半導体発光チップの側方の領域のうち、前記偏光光の偏光方向に垂直な方向に配置され、前記活性層からの光を透過する第１の透光性部材と、を備えた窒化物半導体発光装置であって、
    　前記第１の透光性部材は、透光性基材と複数の粒子とを含み、
    　前記粒子は前記透光性基材とは異なる屈折率を有し、
    　前記第１の透光性部材は、０．２重量％以上１５重量％以下の前記複数の粒子を含む、窒化物半導体発光装置。
  5. 　前記成長面と平行な平面視において、前記偏光方向に短軸を有し、前記偏光方向に対して垂直な方向に長軸を有し、前記窒化物半導体発光チップの重心を中心とする楕円形を定義し、前記長軸の長半径を下記（式１）によって表されるαとし、前記短軸の短半径を、下記（式２）によって表されるβとし、
    　前記第１の透光性部材の吸収係数をＡ[ｃｍ-1]、前記窒化物半導体発光チップの１辺の長さをＬとした場合、
    　前記第１の透光性部材のうち少なくとも前記楕円形の内部に位置する部分には、前記複数の粒子が存在している、請求項２から４の何れかに記載の窒化物半導体発光装置。
    　α　＝　２．３／Ａ　＋　Ｌ／２　（式１）
    　β　＝　α／２　＝　（２．３／Ａ　＋　Ｌ／２）／２　（式２）
  6. 　前記複数の粒子の重量濃度は０．２重量％以上３．０重量％以下である、請求項２から５の何れかに記載の窒化物半導体発光装置。
  7. 　前記複数の粒子の重量濃度は０．７重量％以上３．０重量％以下である、請求項２から５の何れかに記載の窒化物半導体発光装置。
  8. 　前記複数の粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である、請求項２から７の何れかに記載の窒化物半導体発光装置。
  9. 　前記複数の粒子は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3およびＡｌＮを含む群から選択した少なくとも１種の材料から形成される、請求項２から８の何れかに記載の窒化物半導体発光装置。

  10. 　前記窒化物半導体発光チップは、上面である第１の光取り出し面と、側面であって、前記偏光光の偏光方向に平行な第２の光取り出し面とを備え、
    　前記第２の光取り出し面は、前記第１の透光性部材と接しているか、または他の部材もしくは空間を介して前記第１の透光性部材に面している、請求項１から９のいずれかに記載の窒化物半導体発光装置。
  11. 　前記第１の光取出し面の面積に対して、前記第２の光取出し面の面積が占める割合は４０％以上である、請求項１０に記載の窒化物半導体発光装置。
  12. 　前記第１の光取り出し面には複数の凹凸が形成されている、請求項１０または１１に記載の窒化物半導体発光装置。
  13. 　前記複数の凹凸は、半球形状の凸部または凹部から構成されている、請求項１２に記載の窒化物半導体発光装置。
  14. 　前記複数の凹凸は、前記成長面と平行な平面視においてストライプ形状の凸部または凹部から構成されている、請求項１２に記載の窒化物半導体発光装置。
  15. 　前記ストライプ形状の延伸方向が前記活性層の偏光方向となす角度は、０度以上５度未満である、請求項１４に記載の窒化物半導体発光装置。
  16. 　前記ストライプ形状の延伸方向が前記活性層の偏光方向となす角度は、５度以上９０度以下である、請求項１４に記載の窒化物半導体発光装置。
  17. 　前記第２の光取り出し面から出射した光のうち５０％以上が、前記第１の透光性部材に入射する、請求項１０から１６の何れかに記載の窒化物半導体発光装置。
  18. 　成長面が非極性面または半極性面であり、偏光光を出射する活性層を含む窒化物半導体発光チップであって、前記活性層の前記成長面と非垂直であり、前記偏光光が外部へ出射する第１の光取り出し面と、前記偏光光の偏光方向と非垂直であり、前記偏光光が外部へ出射する第２の光取り出し面とを有する窒化物半導体発光チップと、
    　前記第１の光取り出し面を覆っており、前記外部へ出射した前記偏光光の波長を変換する波長変換部材と、
    　基材および前記基材と異なる屈折率を有し、前記基材に分散された粒子を含む第１の透光性部材であって、前記第２の光取り出し面の少なくとも一部を覆い、前記外部へ出射した前記偏光光を拡散透過する第１の透光性部材と
    を備えた窒化物半導体発光装置。
  19. 　前記第１の透光性部材は、前記第１の光取り出し面を覆っていない請求項１８に記載の窒化物半導体発光装置。
  20. 　前記波長変換部材の前記半導体発光チップと対向する面と反対の面全体を覆う、第２の透光性部材をさらに備える請求項１８または１９に記載の窒化物半導体発光装置。
  21. 　前記第１の透光性部材は、前記粒子を０．２重量％以上１５．０重量％以下の割合で含む請求項１８から２０のいずれかに記載の窒化物半導体発光装置。
  22. 　前記第１の透光性部材は、前記粒子を０．７重量％以上３．０重量％以下の割合で含む請求項１８から２１のいずれかに記載の窒化物半導体発光装置。
  23. 　前記第１の透光性部材は前記粒子を０．０４７ｖｏｌ％以上３．５２１ｖｏｌ％以下の割合で含む請求項１８から２２のいずれかに記載の窒化物半導体発光装置。
  24. 　前記第１の透光性部材は前記粒子を０．１６４ｖｏｌ％以上０．７０４ｖｏｌ％以下の割合で含む請求項１８から２３のいずれかに記載の窒化物半導体発光装置。
  25. 　前記粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である請求項１８から２４のいずれかに記載の窒化物半導体発光装置。
  26. 　前記粒子は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3およびＡｌＮからなる群から選ばれる少なくとも１種によって構成されている請求項１８から２５のいずれかに記載の窒化物半導体発光装置。
  27. 　成長面が非極性面または半極性面であり、偏光光を出射する活性層を含む窒化物半導体発光チップであって、前記活性層の前記成長面と非垂直であり、前記偏光光が外部へ出射する第１の光取り出し面と、前記偏光光の偏光方向と非平行であり、前記偏光光が外部へ出射する第２の光取り出し面とを有する窒化物半導体発光チップと、
    　前記第１の光取り出し面から出射した前記偏光光が入射するように配置され、前記外部へ出射した前記偏光光の波長を変換する波長変換部材と、
    　前記第２の光取り出し面の少なくとも一部から出射し前記偏光光が入射するように配置され、前記外部へ出射した前記偏光光を透過する第１の透光性部材と
    　前記第１の透光性部材よりも小さい拡散透過率を有し、前記波長変換部材を透過した光が入射するように配置され、前記外部へ出射した前記偏光光を拡散透過する第２の透光性部材と
    を備えた窒化物半導体発光装置。
  28. 　前記第２の光取出し面に複数の凹凸が形成されている請求項１８から２７のいずれかに記載の窒化物半導体発光装置。
  29. 　前記第２の光取り出し面から出射した光のうち５０％以上が、前記第１の透光性部材に光学的に結合している、請求項１８から２８のいずれかに記載の窒化物半導体発光装置。
  30. 　前記第１の透光性部材の吸収係数はＡｃｍ-1であり、
    　前記成長面に垂直な方向から前記半導体発光チップを見た場合、
    　前記半導体発光チップは前記偏光方向および前記偏光方向と垂直な方向に長さＬを有し、前記偏光方向に垂直な方向および前記偏光方向に、長軸αおよび短軸βをそれぞれ有する楕円の領域全体に前記第１の透光性部材は位置しており、
    　前記長軸αおよび前記短軸βは
    　α　＝　２．３／Ａ　＋　Ｌ／２
    　β　＝　α／２　＝　（２．３／Ａ　＋　Ｌ／２）／２
    で定義される請求項１８から２９のいずれかに記載の窒化物半導体発光装置。
  31. 　前記波長変換部材は少なくとも前記楕円の領域全体を覆う請求項３０に記載の窒化物半導体発光装置。
  32. 　前記第２の光取出し面の面積は前記第１の光取出し面の面積の４０％以上である請求項１８から３１のいずれかに記載の窒化物半導体発光装置。
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