(57)【要約】【課題】高効率で均一な多色光が得られる実用的な半導体発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、光反射層と、第１〜第４半導体層と、第１、第２発光層と、を含む半導体発光素子が提供される。第２半導体層は、第１半導体層と光反射層との間に設けられる。第１発光層は、第１半導体層と第２半導体層との間に設けられる。第１光透過層は、第２半導体層と光反射層との間に設けられ光透過性である。第３半導体層は、第１光透過層と光反射層との間に設けられる。第４半導体層は、第３半導体層と光反射層との間に設けられる。第２発光層は、第３半導体層と第４半導体層との間に設けられ第１発光層とは異なる波長の光を放出する。光反射層は、第３、第４半導体層のいずれかと電気的に接続される。第１光透過層の厚さは、第２発光層と光反射層との間の距離の１０倍以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光反射層と、
第１半導体層と、
前記第１半導体層と前記光反射層との間に設けられ前記第１半導体層の導電形とは異なる導電形の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ第１ピーク波長の第１光を放出する第１発光層と、
前記第２半導体層と前記光反射層との間に設けられ前記第１光に対して光透過性の第１光透過層と、
前記第１光透過層と前記光反射層との間に設けられた第３半導体層と、
前記第３半導体層と前記光反射層との間に設けられ前記第３半導体層の導電形とは異なる導電形の第４半導体層と、
前記第３半導体層と前記第４半導体層との間に設けられ前記第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長の第２光を放出する第２発光層と、
を備え、
前記光反射層は、前記第３半導体層及び前記第４半導体層のいずれかと電気的に接続され、
前記第１光透過層の厚さは、前記第２発光層と前記光反射層との間の距離の１０倍以上である。
【請求項２】
前記第１光の一部は、前記第１光透過層の側面から出射する請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１光透過層は、サファイア基板またはＧａＮ基板である請求項１または２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１ピーク波長は、前記第２ピーク波長よりも短い請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第第１光透過層と前記第３半導体層との間に設けられた第５半導体層と、
前記第５半導体層と前記第３半導体層との間に設けられ前記第５半導体層の導電形とは異なる導電形の第６半導体層と、
前記第５半導体層と前記第６半導体層との間に設けられ前記第１ピーク波長とは異なり前記第２ピーク波長とは異なる第３ピーク波長の第３光を放出する第３発光層と、
前記第６半導体層と前記第３半導体層との間に設けられ前記第３光に対して光透過性の第２光透過層と、
とをさらに備え、
前記第２光透過層の厚さは、前記第２発光層と前記光反射層との間の前記距離の１０倍以上である請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第３光の一部は、前記第２光透過層の側面から出射する請求項５記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記第２光透過層は、サファイア基板またはＧａＮ基板である請求項５または６に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記第３ピーク波長は、前記第１ピーク波長と前記第２ピーク波長との間である請求項５〜７のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記第３発光部は、
前記光反射層から前記第１半導体層に向かう積層方向に沿って前記第６半導体層、前記第２発光層及び前記第２光透過層を貫通し、前記第５半導体層に電気的に接続された第５半導体層用貫通電極と、
前記第５半導体層用貫通電極と前記第６半導体層との間、及び、前記第５半導体層用貫通電極と前記第２発光層との間に設けられた第５半導体層用絶縁層と、
をさらに含む請求項５〜７のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記第３発光部は、
前記光反射層から前記第１半導体層に向かう積層方向に沿って前記第２光透過層を貫通し、少なくとも前記第６半導体層と絶縁された第６半導体層用熱伝導ピラーと、
少なくとも前記第６半導体層用熱伝導ピラーと前記第６半導体層との間に設けられた部分を含む第６半導体層用ピラー絶縁層と、
をさらに含む請求項５〜９のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１１】
前記第２発光部は、
前記第３半導体層と前記第１光透過層との間に設けられ前記第３半導体層に電気的に接続された第３半導体層側電極と、
前記第３半導体層の前記第１光透過層側の面の、前記光反射層から前記第１半導体層に向かう積層方向に対して垂直な平面に投影したときに前記第１光透過層に重ならない部分の上に設けられ、前記第３半導体層側電極に電気的に接続された第３半導体層側パッド部と、
を含み、
前記光反射層は、前記第４半導体層に電気的に接続される請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１２】
前記第２発光部は、
絶縁層であって、前記光反射層から前記第１半導体層に向かう積層方向に対して垂直な平面に投影したときに前記第１光透過層に重なる部分と、重ならない部分と、を含む絶縁層と、
前記重なる部分と前記第３半導体層との間に設けられ前記第３半導体層に電気的に接続された第３半導体層側電極と、
前記重ならない部分の前記第１光透過層側の面上に設けられ、前記第３半導体層側電極に電気的に接続された第３半導体層側パッド部と、
を含み、
前記絶縁層は、前記第３半導体層側電極と前記第４半導体層との間、及び、前記第３半導体層側電極と前記第２発光層との間を絶縁し、
前記光反射層は、前記第４半導体層に電気的に接続される請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１３】
前記第２発光部は、
前記光反射層と前記第３半導体層との間に設けられ前記光反射層と前記第３半導体層とを電気的に接続する第３半導体層側電極と、
前記第４半導体層のうちで、前記光反射層から前記第１半導体層に向かう積層方向に対して垂直な平面に投影したときに前記第１光透過層に重ならない部分の上に設けられ前記第４半導体層に電気的に接続された第４半導体層側パッド部と、
前記第３半導体層側電極と前記第４半導体層との間、及び、前記第３半導体層側電極と前記第２発光層との間を絶縁する絶縁層と、
を含む請求項１〜１０のいずれか１つに記載に半導体発光素子。
【請求項１４】
前記光反射層は、前記第３半導体層及び前記第４半導体層の前記いずれかと前記オーミック接触を形成する反射金属層を含み、
前記反射金属層は、銀、アルミニウム、及び、ロジウムの少なくともいずれかを含む請求項１〜１３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１５】
前記光反射層は、
銀、アルミニウム、及び、ロジウムの少なくともいずれかを含む反射金属層と、
前記反射金属層と前記第４半導体層との間に設けられ前記第２光に対して光透過性で前記第３半導体層及び前記第４半導体層の前記いずれかと前記オーミック接触を形成する光透過性導電膜と、
を含む請求項１〜１４のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１６】
支持基板をさらに備え、
前記支持基板と前記第２半導体層との間に前記支持基板が配置され、
前記支持基板の熱導電性は、前記第１光透過層の熱導電性よりも高い請求項１〜１５のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１７】
前記第１発光部は、
前記光反射層から前記第１半導体層に向かう積層方向に沿って前記第２半導体層、前記第１発光層及び前記第１光透過層を貫通し、前記第１半導体層に電気的に接続された第１半導体層用貫通電極と、
前記第１半導体層用貫通電極と前記第２半導体層との間、及び、前記第１半導体層用貫通電極と前記第１発光層との間に設けられた第１半導体層用絶縁層と、
をさらに含む請求項１〜１６のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項１８】
前記第１発光部は、前記第１光透過層の前記第２発光部の側の面に設けられ前記第１半導体層用貫通電極と電気的に接続された第１半導体層用配線電極をさらに含み、
前記積層方向に対して垂直な平面に投影したときの第１半導体層用配線電極の面積は、前記平面に投影したときの前記第１半導体層用貫通電極の面積よりも広い請求項１７記載の半導体発光素子。
【請求項１９】
前記第１発光部は、
前記光反射層から前記第１半導体層に向かう積層方向に沿って前記第１光透過層を貫通し、少なくとも前記第２半導体層と絶縁された第２半導体層用熱伝導ピラーと、
少なくとも前記第２半導体層用熱伝導ピラーと前記第２半導体層との間に設けられた部分を含む第２半導体層用ピラー絶縁層と、
をさらに含む請求項１〜１８のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
【請求項２０】
光反射層と、第１半導体層と、前記第１半導体層と前記光反射層との間に設けられ前記第１半導体層の導電形とは異なる導電形の第２半導体層と、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ第１ピーク波長の第１光を放出する第１発光層と、前記第２半導体層と前記光反射層との間に設けられ前記第１光に対して光透過性の第１光透過層と、前記第１光透過層と前記光反射層との間に設けられた第３半導体層と、前記第３半導体層と前記光反射層との間に設けられ前記第３半導体層の導電形とは異なる導電形の第４半導体層と、前記第３半導体層と前記第４半導体層との間に設けられ前記第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長の第２光を放出する第２発光層と、を含み、前記光反射層は、前記第３半導体層及び前記第４半導体層のいずれかと電気的に接続され、前記第１光透過層の厚さは、前記第２発光層と前記光反射層との間の距離の１０倍以上である半導体発光素子の製造方法であって、
第２発光部成長用基板の上に前記第３半導体層、前記第２発光層及び前記第４半導体層を順次結晶成長させて形成し、前記第４半導体層の上に前記光反射層を設け、前記第２発光部成長用基板を除去して、前記光反射層と前記第２発光部とを含む構造体を形成し、
前記構造体の前記第３半導体層の上に、前記第１光透過層の上に前記第２半導体層、前記第１発光層及び前記第１半導体層を順次結晶成長させて形成された前記第１発光部を配置する半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子は、照明などに応用されている。例えば、照明の演色性を高めるために半導体発光素子から出射する光の色を制御することが望まれている。高効率で均一な色の光が得られる実用的な半導体発光素子の実用化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７６０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、高効率で均一な多色光が得られる実用的な半導体発光素子及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、光反射層と、第１半導体層と、第２半導体層と、第１発光層と、第１光透過層と、第３半導体層と、第４半導体層と、第２発光層と、を含む半導体発光素子が提供される。前記第２半導体層は、前記第１半導体層と前記光反射層との間に設けられ、前記第１半導体層の導電形とは異なる導電形である。前記第１発光層は、前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ、第１ピーク波長の第１光を放出する。前記第１光透過層は、前記第２半導体層と前記光反射層との間に設けられ、前記第１光に対して光透過性である。前記第３半導体層は、前記第１光透過層と前記光反射層との間に設けられる。前記第４半導体層は、前記第３半導体層と前記光反射層との間に設けられ、前記第３半導体層の導電形とは異なる導電形である。前記第２発光層は、前記第３半導体層と前記第４半導体層との間に設けられ、前記第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長の第２光を放出する。前記光反射層は、前記第３半導体層及び前記第４半導体層のいずれかと電気的に接続される。前記第１光透過層の厚さは、前記第２発光層と前記光反射層との間の距離の１０倍以上である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。
【図３】第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。
【図５】第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図７】第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図８】第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的斜視図である。
【図９】第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式図である。
【図１１】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式図である。
【図１２】第２の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図１３】第２の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図１４】第２の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。
【図１５】第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
【図１６】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を例示する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図１に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１０は、第１発光部１０と、第２発光部２０と、光反射層４０と、放熱部材４５と、を含む。
【０００９】
放熱部材４５の上に、光反射層４０が設けられる。光反射層４０の上に、第２発光部２０が設けられる。第２発光部２０の上に、第１発光部１０が設けられる。
【００１０】
本願明細書において、「上に設けられる状態」は、直接的に上に配置される状態と、間に別の要素が挿入される状態と、を含む。
【００１１】
第１発光部１０は、第１半導体層１１と、第２半導体層１２と、第１発光層１３と、第１光透過層１５と、を含む。
【００１２】
例えば、光反射層４０から第１半導体層１１に向かう積層方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１３】
第１半導体層１１は、第１導電形を有する。  
第２半導体層１２は、第１半導体層１１と光反射層４０との間に設けられる。第２半導体層１２は、第２導電形を有する。第２導電形は、第１半導体層１１の導電形（第１導電形）とは異なる。  
第１発光層１３は、第１半導体層１１と第２半導体層１２との間に設けられる。第１発光層１３は、第１ピーク波長の第１光Ｌ１０を放出する。  
第１光透過層１５は、第２半導体層１２と光反射層４０との間に設けられる。第１光透過層１５は、少なくとも第１光Ｌ１０に対して光透過性である。第１光透過層１５は、例えば、絶縁性である。
【００１４】
第２発光部２０は、第３半導体層２１と、第４半導体層２２と、第２発光層２３と、を含む。
【００１５】
第３半導体層２１は、第１光透過層１５と光反射層４０との間に設けられる。第３半導体層２１は、第３導電形を有する。第３導電形は、第１導電形及び第２導電形のいずれか一方である。
【００１６】
第４半導体層２２は、第３半導体層２１と光反射層４０との間に設けられる。第４半導体層２２は、第４導電形を有する。第４導電形は、第３半導体層２１の導電形（第３導電形）とは異なる。第４導電形は、第１導電形及び第２導電形のいずれか他方である。
【００１７】
第２発光層２３は、第３半導体層２１と第４半導体層２２との間に設けられる。第２発光層２３は、第２ピーク波長の第２光Ｌ２０を放出する。第２ピーク波長は、第１ピーク波長とは異なる。
【００１８】
光反射層４０は、例えば導電性である。第３半導体層２１及び第４半導体層２２のいずれかと電気的に接続される。光反射層４０は、電極として機能することができる。  
この例では、光反射層４０は、第４半導体層２２と電気的に接続されている。光反射層４０と第４半導体層２２とは、オーミック接触を形成する。光反射層４０が多層膜構造を有する場合は、光反射層４０のうちの第４半導体層２２と接触する膜が、第４半導体層２２に対してオーミック接触する。光反射層４０が第３半導体層２１と電気的に接続される場合は、光反射層４０のうちの第３半導体層２１と接触する膜が、第３半導体層２１に対してオーミック接触する。
【００１９】
放熱部材４５と第２発光部２０との間、すなわち、放熱部材４５と第４半導体層２２との間に、光反射層４０が配置される。放熱部材４５は、光反射層４０と熱的に接続されている。例えば、光反射層４０は、放熱部材４５と接触している。または、光反射層４０と放熱部材４５との間に、熱伝導層（図示しない）が設けられ、熱伝導層が光反射層４０と放熱部材４５とにそれぞれ接していても良い。放熱部材４５の熱伝導率は、例えば、第１光透過層１５の熱伝導率よりも高い。熱伝導層が設けられる場合、熱伝導層の熱伝導率は、例えば、第１光透過層１５の熱伝導率よりも高い。
【００２０】
放熱部材４５は、例えば導電性である。放熱部材４５は、導電性の光反射層４０と電気的に接続されても良い。
【００２１】
半導体発光素子１１０においては、後述する電極が設けられ、第１発光層１３及び第２発光層２３のそれぞれに電流が通電されて光が放出される。第１発光部１０及び第２発光部２０のそれぞれは、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。
【００２２】
半導体発光素子１１０における光路の例について説明する。図１においては、図を見易くするために、屈折及び反射における光路の角度を実際の状態から変更して図示している場合がある。
【００２３】
第１発光層１３から放出された第１光Ｌ１０の一部（第１成分Ｌ１１）は、第１半導体層１１を通過して外部に出射する。  
第１光Ｌ１０の別の一部（第２成分Ｌ１２）は、第２発光部２０に入射し、光反射層４０で反射して、第１発光部１０に戻り、第１半導体層１１を通過して、外部に出射する。  第１光Ｌ１０のさらに別の一部（第３成分Ｌ１３）は、第２発光部２０に入射し、光反射層４０で反射して、第１光透過層１５内を伝搬し、第１光透過層１５の側面１５ｓから外部に出射する。  
さらに、第１光Ｌ１０のさらに別の一部（第４成分Ｌ１４）は、第２発光部２０に入射せずに、第１光透過層１５内を伝搬し、第１光透過層１５の側面１５ｓから外部に出射する。このように、本実施形態においては、第１光Ｌ１０の一部は、第１光透過層１５の側面１５ｓから出射する。
【００２４】
一方、第２発光層２３から放出された第２光Ｌ２０の一部（第５成分Ｌ２１）は、第１発光部１０（例えば第１半導体層１１）を通過して外部に出射する。  
第２光Ｌ２０の別の一部（第６成分Ｌ２２）は、第４半導体層２２に入射し、光反射層４０で反射して、第２発光部２０、及び、第１発光部１０（第１半導体層１１）を通過して、外部に出射する。  
第２光Ｌ２０のさらに別の一部（第７成分Ｌ２３）は、第４半導体層に入射し、光反射層４０で反射して、第１光透過層１５内を伝搬し、第１光透過層１５の側面１５ｓから外部に出射する。
【００２５】
半導体発光素子１１０においては、光は、主に、第１半導体層１１の側から出射される。光の一部は、第１光透過層１５の側面１５ｓからも出射する。半導体発光素子１１０のうちの第１半導体層１１の側の面を、光出射面とする。
【００２６】
本実施形態においては、第１光透過層１５の厚さｔ１は厚い。例えば、厚さｔ１は、第２発光層２３と光反射層４０との間の距離ｔ２の１０倍以上である。さらに、厚さｔ１は、距離ｔ２の５０倍以上でも良く、１００倍以上でも良い。  
例えば、厚さｔ１は、５０μｍ以上２５０μｍ以下である。一方、例えば、距離ｔ２は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。距離ｔ２は、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下でも良い。厚さｔ１と、距離ｔ２と、は、互いに独立して変更することができる。このとき、本実施形態においては、厚さｔ１は、距離ｔ２の１０倍以上に設定される。さらに、厚さｔ１は、距離ｔ２の５０倍以上でも良く、１００倍以上でも良い。
【００２７】
本実施形態においては、第１光透過層１５の厚さｔ１を厚く設定することで、第４成分Ｌ１４の割合を高くすることができる。第１光透過層１５の厚さｔ１を厚く設定することで、第２成分Ｌ１２の割合、及び、第３成分Ｌ１３の割合を低くすることができる。
【００２８】
第２成分Ｌ１２の光は、第２発光部２０に入射し、光反射層４０で反射して、第１発光部１０に戻る。この光路上において、第２成分Ｌ１２の光の一部が吸収されて損失となる。一方、第３成分Ｌ１３の光は、第２発光部２０に入射し、光反射層４０で反射して、第２発光部２０に入射する。この光路上において、第３成分Ｌ１３の光の一部が吸収されて損失となる。
【００２９】
本実施形態においては、第１光透過層１５の厚さｔ１を厚く設定することで、第２成分Ｌ１２の割合、及び、第３成分Ｌ１３の割合を低くすることで、損失を低減できる。これにより高効率な発光が得られる。
【００３０】
そして、第１光透過層１５の厚さｔ１が厚いため、第４成分Ｌ１４の光は、第１光透過層１５を少ない反射の回数で伝搬し、第１光透過層１５の側面１５ｓから外部から出射することができる。すなわち、第４成分Ｌ１４が第１光透過層１５を導光される間の吸収が抑制される。これにより、効率がさらに高まる。
【００３１】
これに加え、第１光透過層１５の厚さｔ１を厚く設定することで、第２発光層２３から放出される第７成分Ｌ２３は、少ない反射の回数により、第１光透過層１５の側面１５ｓから外部から出射することができる。すなわち、第７成分Ｌ２３が第１光透過層１５を導光される間の吸収が抑制される。これにより、効率がさらに高まる。
【００３２】
このように、本実施形態においては、第１発光層１３から放出された第１光Ｌ１０及び第２発光層２３から放出された第２光Ｌ２０のそれぞれを、高効率で素子外部に取り出すことができる。
【００３３】
そして、第１発光層１３の第１光Ｌ１０の強度と、第２発光層２３の第２光Ｌ２０の強度と、をそれぞれ調整することで、任意の光が得られ、高い演色性が得られる。
【００３４】
一方、本実施形態においては、第２発光層２３と光反射層４０との間の距離ｔ２は、短い。光反射層４０は、放熱部材４５に熱的に接続されている。第２発光層２３と光反射層４０との間の距離ｔ２が短いことで、例えば、第２発光部２０で発生した熱は、光反射層４０を介して、効率良く放熱部材４５に伝わる。これにより、第２発光部２０における温度の上昇が抑制でき、第２発光部２０（第２発光層２３）における発光効率が高まる。
【００３５】
一方、第１発光部１０で発生した熱の一部も、第２発光部２０を介して、光反射層４０を介して、効率良く放熱部材４５に伝わる。これにより、第１発光部１０における温度の上昇が抑制でき、第１発光部１０（第１発光層１３）における発光効率が高まる。第１発光部１０で発生した熱は第２発光部２０に伝わる。本実施形態においては、距離ｔ２が短いため、第２発光部２０の放熱性が高く、第１発光部１０から第２発光部２０に伝わった熱も効率良く放熱部材４５に伝わる。
【００３６】
一方、種々の色の光を得るために、互いに異なる波長特性を有する複数のＬＥＤを並置する参考例の構成がある。すなわち、ＬＥＤは積層されない。この場合には、光の出射する方向よって色が変化する現象が生じる。この現象を、「色割れ」ということがある。色割れにおいては、例えば、ＬＥＤの主面（例えば光出射面）に対して垂直な方向の光と、斜め方向の光と、で色が変化する。例えば、主面に対して垂直な方向を軸として回転する方向（例えばＸ−Ｙ平面内の方向）において、色が変化する。例えば、正面方向では、白色光であり、右斜め方向では、青白色であり、上斜め方向では、黄白色となる。これは、複数のＬＥＤを並置するために、回転する方向によって、それぞれのＬＥＤからの光の角度が変化するためである。
【００３７】
本実施形態においては、互いに異なる波長の光を放出する第１発光部１０と第２発光部２０とが積層される。このため、色割れが抑制される。すなわち、方向に実質的に依存しない、均一な色の多光が得られる。  
このように、本実施形態によれば、高効率で均一な多色光が得られる。
【００３８】
第１発光部１０に設けられる第１光透過層１５には、例えば、サファイア基板またはＧａＮ基板を用いることができる。例えば、第１光透過層１５となるサファイア基板の上に、第２半導体層１２、第１発光層１３及び第１半導体層１１が順次エピタキシャル成長により形成される。この成長用基板を、第１光透過層１５として用いることができる。例えば、第１発光部１０は、フェースアップ（Face Up）構造のＬＥＤである。
【００３９】
このような、第１発光部１０が第２発光部２０の上に配置される。第１発光部１０は、厚い第１光透過層１５（例えばサファイア基板など）を含んだ構成を有しているため、第１発光部１０のハンドリングは容易である。このため、第１発光部１０を第２発光部２０の上に配置する工程は容易であり、高い生産性が得られる。
【００４０】
一方、第２発光部２０には、Thin Film構造のＬＥＤを用いることができる。第２発光部２０においては、例えば、図示しない成長用基板の上に、第３半導体層２１、第２発光層２３及び第４半導体層２２が順次エピタキシャル成長により形成される。そして、例えば、第４半導体層２２の表面に光反射層４０を形成した後に、その成長用基板が除去される。成長用基板の除去は、光反射層４０に放熱部材４５を接続した後に実施されても良い。
【００４１】
第２発光部２０においては、第３半導体層２１、第２発光層２３及び第４半導体層２２がエピタキシャル成長により形成された後に、成長用基板が除去される。これにより、第２発光部２０においては、第２発光層２３と光反射層４０との間の距離ｔ２を短くしつつ、第２発光部２０と第１発光部１０との間の距離も短くできる。これにより、高い熱伝導率が得られる。
【００４２】
このとき、第２発光部２０は、少なくとも光反射層４０に接合されている。光反射層４０は、薄い第２発光部２０を支持する支持体として機能する。さらに、例えば、放熱部材４５も薄い第２発光部２０を支持する支持体として機能する。これにより、第２発光部２０における機械的強度が高められている。このため、第２発光部２０と第１発光部１０との積層工程は、容易に実施できる。
【００４３】
一方、第１発光部１０にThin Film構成を適用する参考例も考えられる。Thin Film構造においては、薄い半導体層を支持する支持体が設けられる。この支持体として、光透過性の低い基板（例えばシリコン基板や金属基板など）を用いると、第２発光部２０の光（第２光Ｌ２０）が通過できない。
【００４４】
このため、本実施形態においては、第１発光部１０には、光透過性の成長用基板を第１光透過層１５として用いることができるFace Up構造を適用する。これにより、第２発光部２０の光に、第１光透過層１５を通過させて、所望の光取り出し効率を得つつ、適正な機械強度を得て、製造を容易にできる。
【００４５】
このように、本実施形態においては、製造工程が容易であり、実用性が高い。本実施形態によれば、高効率で均一な多色光が得られる実用的な半導体発光素子を提供することができる。
【００４６】
例えば、Face Up構造の複数のＬＥＤを積層する参考例が考えられる。この場合には、例えば、放熱部材４５に近いＬＥＤにおいても成長用基板が設けられている。この成長用基板の厚さは厚いため、高い放熱性が得られない。
【００４７】
さらに、Face Up構造の複数のＬＥＤを積層する参考例において、複数のＬＥＤどうしの間に、特殊な光学機能層を設け、光取り出し効率を高めようという試みも考えられる。この光学機能層においては、下側のＬＥＤからの光を透過させ、上側のＬＥＤの光を反射させる。この構成には、部材（光学機能層）が増える。
【００４８】
本実施形態においては、上側の第１発光層１３と光反射層４０との間に設けられる第１光透過層１５の厚さｔ１が厚く（距離ｔ２の１０倍以上）設定されるため、第１光透過層１５の側面１５ｓから光を取り出すことができ、高い光取り出し効率が得られる。そして、それと同時に、第２発光層２３と光反射層４０との間の距離ｔ２を短く（厚さｔ１の１／１０の以下）に設定することで、高い放熱効率が得られる。このように、本実施形態においては、高い光取り出し効率と共に、高い放熱効率が得られる特殊な構成が設けられる。
【００４９】
本実施形態においては、第２発光層２３と光反射層４０との距離ｔ２が短いため、第２発光層２３から放出される第２光Ｌ２０は、主に、Ｚ軸方向（光反射層４０の主面に対して垂直な方向）に沿って出射する。第２光Ｌ２０のうちのＺ軸方向成分の割合は、第２光Ｌ２０のうちのＸ−Ｙ平面成分の割合よりも高い。一方、第１光透過層１５の厚さｔ１が厚く、さらに、第１発光層１３と光反射層４０との距離が長いため、第１発光層１３から放出される第１光Ｌ１０の広がりの角度が大きい。すなわち、第２光Ｌ２０の指向性は、第１光Ｌ１０の指向性よりも高い。これにより、第１光Ｌ１０と第２光Ｌ２０との合成光の色の均一性が高まる。
【００５０】
例えば、光反射層４０に近い発光層からの光の指向性が、光反射層から遠い発光層からの光の指向性よりも低い場合は、Ｚ軸方向に沿った方向と、Ｚ軸方向との角度が大きい方向と、の間で色が大きく変化する。
【００５１】
実施形態においては、第２光Ｌ２０の指向性を第１光Ｌ１０の指向性よりも高く設定でき、これにより、Ｚ軸方向に沿った方向と、Ｚ軸方向との角度が大きい方向と、の間の色の変化が小さい。
【００５２】
本実施形態において、第１光透過層１５の厚さｔ１は、第２発光層２３と光反射層４０との間の距離ｔ２の１０００倍以下であることが好ましい。厚さｔ１は、距離ｔ２の５００倍以下でも良い。第１光透過層１５の厚さｔ１が過度に厚いと、第１発光層１３で生じた熱が、第１光透過層１５を介して、光反射層４０に伝わり難くなる。このため、放熱性が低下する。厚さｔ１を距離ｔ２の１０００倍以下に設定することで良好な放熱性が得られる。厚さｔ１を距離ｔ２の５００倍以下に設定することで、放熱性がさらに向上する。
【００５３】
本実施形態において、第１発光層１３から放出される第１光Ｌ１０の波長（第１ピーク波長）は、第２発光層２３から放出される第２光Ｌ２０の波長（第２ピーク波長）よりも短いことが好ましい。
【００５４】
本実施形態においては、第１光Ｌ１０の一部は、第２発光部２０を通過して光反射層４０で反射し、再び第２発光部２０を通過する。すなわち、第１光Ｌ１０の一部は、第２光Ｌ２０を２回通過する。このため、第１光Ｌ１０の波長の光に対する第２発光部２０の吸収率が高いと、光の損失が非常に大きくなる。一方、第２光Ｌ２０の一部は、第１発光部１０を通過する。第２光Ｌ２０の一部が第１発光部１０を通過する回数は１回である。このため、第２光Ｌ２０の一部が第１発光部１０で吸収されることが効率に与える影響は、比較的小さい。
【００５５】
実施形態においては、例えば、第１光Ｌ１０の１ピーク波長は、第２光の第２ピーク波長よりも短く設定される。例えば、第１発光部１０の第１発光層１３に含まれる井戸層のバンドギャップエネルギーを、第２発光部２０の第２発光層２３に含まれる井戸層のバンドギャップエネルギーよりも大きくする。これにより、第２発光層２３に含まれる井戸層における、第１光Ｌ１０の波長の光に対する吸収率を低くできる。これにより、光の損失が抑制でき、発光効率を高めることができる。
【００５６】
図２は、第１の実施形態に係る半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。  
図２は、第１光Ｌ１０と第２光Ｌ２０とのスペクトルを例示している。図２の横軸は、波長λ（ナノメートル：ｎｍ）である。縦軸は、光の強度Ｉｎｔ（任意単位）である。
【００５７】
図２に表したように、第１光Ｌ１０の第１ピーク波長Ｌｐ１は約４４０ｎｍである。第２光Ｌ２０の第２ピーク波長Ｌｐ２は、約５６０ｎｍである。第１光Ｌ１０は、青色光であり、第２光Ｌ２０は、黄色光である。このような第１光Ｌ１０と第２光Ｌ２０が混合されることで、実質的に白色の光が得られる。
【００５８】
上記の半導体発光素子１１０においては、２つの発光部、すなわち、２つの発光層が設けられているが、発光部（発光層）の数は、３以上でも良い。
【００５９】
図３は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図３に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１１は、第１発光部１０、第２発光部２０、光反射層４０及び放熱部材４５に加えて、第３発光部３０をさらに含む。第３発光部３０は、第１発光部１０と第２発光部２０との間に配置される。半導体発光素子１１１において、第１発光部１０、第２発光部２０、光反射層４０及び放熱部材４５の構成には、半導体発光素子１１０に関して説明した構成が適用できる。以下では、第３発光部３０について説明する。
【００６０】
第３発光部３０は、第５半導体層３１と、第６半導体層３２と、第３発光層３３と、第２光透過層３５と、含む。
【００６１】
第５半導体層３１は、第１光透過層１５と第３半導体層２１との間に設けられる。第５半導体層３１は、第５導電形を有する。第５導電形は、第１導電形及び第２導電形のいずれか一方である。
【００６２】
第６半導体層３２は、第５半導体層３１と第３半導体層２１との間に設けられる。第６半導体層３２は、第６導電形を有する。第６導電形は、第５半導体層３１の導電形（第５導電形）とは異なる。第６導電形は、第１導電形及び第２導電形のいずれか他方である。
【００６３】
第３発光層３３は、第５半導体層３１と第６半導体層３２との間に設けられる。第３発光層３３は、第３ピーク波長の第３光Ｌ３０を放出する。第３ピーク波長は、第１ピーク波長とは異なり、第２ピーク波長とは異なる。
【００６４】
第２光透過層３５は、第６半導体層３２と第３半導体層２１との間に設けられる。第３光透過層３５は、少なくとも第３光Ｌ３０に対して光透過性である。
【００６５】
第２光透過層３５の厚さは、厚く設定される。第２光透過層３５の厚さｔ３は、第２発光層２３と光反射層４０との間の距離ｔ２の１０倍以上である。さらに、厚さｔ３は、距離ｔ２の５０倍以上でも良く、１００倍以上でも良い。
【００６６】
この場合にも、第２光透過層３５として、サファイア基板またはＧａＮ基板を用いることができる。すなわち、例えば、サファイアなどの基板の上に、第３発光部３０に含まれる第６半導体層３２、第３発光層３３及び第５半導体層３１が順次エピタキシャル成長されて形成される。この成長用基板が、第２光透過層３５に用いられる。第３発光部３０として、Face Up構造のＬＥＤを用いることができる。
【００６７】
この場合にも、第３光Ｌ３０の一部は、第２光透過層３５の側面３５ｓから出射する。  例えば、第３光Ｌ３０の一部の光Ｌ３１は、第１発光部１０（第１半導体層１１）を通過して、外部に出射する。  
第３光Ｌ３０の別の一部の光Ｌ３２は、第２光透過層３５及び第２発光部２０を通過し、光反射層４０で反射して、第２発光部２０、第３発光部３０及び第１発光部１０（第１半導体層１１）を通過して外部に出射する。
【００６８】
第３光Ｌ３０のさらに別の一部の光Ｌ３３は、第２光透過層３５及び第２発光部２０を通過し、光反射層４０で反射して、第２発光部２０を通過した後、第２光透過層３５内を伝搬し、第２光透過層３５の側面３５ｓから外部に出射する。
【００６９】
第３光Ｌ３０のさらに別の一部の光Ｌ３４は、第２光透過層３５及び第２発光部２０を通過し、光反射層４０で反射して、第２発光部２０及び第３発光部３０を通過した後、第１光透過層１５内を伝搬し、第１光透過層１５の側面１５ｓから外部に出射する。
【００７０】
一方、第１光Ｌ１０の一部、及び、第２光Ｌ２０の一部も、第２光透過層３５の側面３５ｓから出射できる。  
例えば、第１光Ｌ１０の一部の光Ｌ１５は、第３発光部３０及び第２発光部２０を通過し、光反射層４０で反射し、第２発光部２０を通過した後、第２光透過層３５内を伝搬し、第２光透過層３５の側面３５ｓから外部に出射できる。例えば、第２光Ｌ２０の一部の光Ｌ２４は、第４半導体層２２を通過し、光反射層４０で反射し、第２発光部２０を通過した後、第２光透過層３５内を伝搬し、第２光透過層３５の側面３５ｓから外部に出射できる。
【００７１】
さらに、半導体発光素子１１１においては、半導体発光素子１１０と同様に、第１光Ｌ１０の一部の光は、第１光透過層１５の側面１５ｓから外部に出射できる。そして、第２光Ｌ２０の一部の光も、第２光透過層１５の側面１５ｓから外部に出射できる。
【００７２】
半導体発光素子１１１においても、半導体発光素子１１０と同様に、高い光取り出し効率効果と、高い熱伝導率が得られる。そして、色割れの発生が抑制でき、均一な多色の光が得られる。さらに、第３発光部３０の第２光透過層３５として、結晶成長用の基板を用い、Face Up構造を適用することで、製造が容易になり、実用的である。
【００７３】
半導体発光素子１１１においても、高効率で均一な多色光が得られる実用的な半導体発光素子が提供できる。
【００７４】
半導体発光素子１１１において、第２光透過層３５の厚さｔ３は、第２発光層２３と光反射層４０との間の距離ｔ２の１０００倍以下であることが好ましい。厚さｔ３は、距離ｔ２の５００倍以下であることがさらに好ましい。これにより、良好な放熱性が得られる。
【００７５】
半導体発光素子１１１においては、３つの発光部（発光層）が設けられるため、色の制御性が高まる。さらに高い演色性が得られる。
【００７６】
半導体発光素子１１１において、第３光Ｌ３０の第３ピーク波長は、第１光Ｌ１０の第１ピーク波長と、第２光Ｌ２０の第２ピーク波長と、の間に設定されることが好ましい。これにより、光の吸収が抑制でき、さらに高い発光効率が得られる。
【００７７】
図４は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子の特性を例示するグラフ図である。  図４は、第１光Ｌ１０、第２光Ｌ２０及び第３光Ｌ３０のスペクトルを例示している。図４の横軸は、波長λであり、縦軸は、光の強度Ｉｎｔである。
【００７８】
図４に表したように、第１光Ｌ１０の第１ピーク波長Ｌｐ１は約４５０ｎｍである。第２光Ｌ２０の第２ピーク波長Ｌｐ２は、約６３０ｎｍである。第３光Ｌ３０の第３ピーク波長Ｌｐ３は、約５３０ｎｍである。第１光Ｌ１０は、青色光であり、第２光Ｌ２０は、赤色光であり、第３光Ｌ３０は、緑色光である。
【００７９】
第１光Ｌ１０は、青色の波長帯域の光である。第１光Ｌ１０は、例えば、４００ｎｍ以上４９５ｎｍ未満の波長を有する。  
第２光Ｌ２０は、赤色の波長帯域の光である。第２光Ｌ２０は、例えば、５７０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の波長を有する。  
第３光Ｌ３０は、緑色の波長帯域の光である。第３光Ｌ３０は、例えば、４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ未満の波長を有する。
【００８０】
本実施形態において、４つ以上の発光部を積層しても良い。例えば、第３発光部３０と第２発光部２０との間に、第４発光部を設けても良い。
【００８１】
第１半導体層１１の第１導電形は、例えば、ｐ形であり、第２半導体層１２の第２導電形は、例えば、ｎ形である。第１導電形がｎ形で第２導電形がｐ形でも良い。以下では、第１導電形がｐ形で第２導電形がｎ形であるとする。
【００８２】
第３半導体層２１の第３導電形は、例えば、ｎ形であり、第４半導体層２２の第４導電形は、例えば、ｐ形である。第３導電形がｐ形で第４導電形がｎ形でも良い。以下では、第３導電形がｎ形で第４導電形がｐ形であるとする。
【００８３】
第５半導体層３１の第５導電形は、例えば、ｐ形であり、第６半導体層３２の第６導電形は、例えば、ｎ形である。第５導電形がｎ形で第６導電形がｐ形でも良い。以下では、第５導電形がｐ形で第６導電形がｎ形であるとする。
【００８４】
図５は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図５に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１１２においては、第１発光部１０は、第１半導体層側電極１７と第２半導体層側電極１８とをさらに含む。第１半導体層側電極１７と第１発光層１３との間に、第１半導体層１１が配置される。第１半導体層側電極１７は、第１半導体層１１に電気的に接続される。第２半導体層側電極１８は、第２半導体層１２と電気的に接続される。
【００８５】
例えば、第２半導体層１２は、第１部分１２ａと、第２部分１２ｂと、を含む。第２部分１２ｂは、Ｚ軸方向（光反射層４０から第１半導体層１１に向かう積層方向）に対して交差する方向に沿って、第１部分１２ａと並ぶ。例えば、第２部分１２ｂは、Ｘ−Ｙ平面内で第１部分１２ａと並ぶ。
【００８６】
第２半導体層１２の第１部分１２ａと、第１半導体層側電極１７と、の間に第１半導体層１１が配置される。第１部分１２ａと第１半導体層１１との間に、第１発光層１３が配置される。第２半導体層１２の第２部分１２ｂの上に、第２半導体層側電極１８が設けられている。
【００８７】
第１半導体層側電極１７は、例えば、光透過性である。第２半導体層側電極１８は、光透過性でも、光反射性でも、光遮蔽性でも良い。
【００８８】
第２発光部３０は、第３半導体層側電極２７をさらに含む。この例では、第３半導体層側電極２７と第２発光部２０との間に、第３半導体層２１が配置される。第３半導体層側電極２７は、第３半導体層２１に電気的に接続される。第３半導体層側電極２７は、例えば、光透過性である。
【００８９】
この例では、光反射層４０は、第４半導体層２２に電気的に接続されている。すなわち、光反射層４０は、第４半導体層側電極２８として機能する。
【００９０】
第３発光部３０は、第５半導体層側電極３７と第６半導体層側電極３８とをさらに含む。第５半導体層側電極３７と第３発光層３３との間に、第５半導体層３１が配置される。第５半導体層側電極３７は、第５半導体層３１に電気的に接続される。第６半導体層側電極３８は、第６半導体層３２と電気的に接続される。
【００９１】
例えば、第６半導体層３２は、第３部分３２ａと、第４部分３２ｂと、を含む。第４部分３２ｂは、Ｚ軸方向に対して交差する方向に沿って、第３部分３２ａと並ぶ。例えば、第４部分３２ｂは、Ｘ−Ｙ平面内で第３部分３２ａと並ぶ。
【００９２】
第６半導体層３２の第３部分３２ａと、第５半導体層側電極３７と、の間に第５半導体層３１が配置される。第３部分３２ａと第５半導体層３１との間に、第３発光層３３が配置される。第６半導体層３２の第４部分３２ｂの上に、第６半導体層側電極３８が設けられている。
【００９３】
第５半導体層側電極３７は、例えば、光透過性である。第６半導体層側電極３８は、光透過性でも、光反射性でも、光遮蔽性でも良い。
【００９４】
第１半導体層側電極１７、第３半導体層側電極２７及び第５半導体層側電極３７には、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物を用いることができる。これらの光透過性の電極には、例えば、例えば酸化インジウム（ＩＴＯ）膜が用いられる。これらの電極の厚さは、例えば０．１μｍ以上０．４μｍであり、例えば、約０．２μｍである。このような材料及び厚さを適応することで、高い透過率と低電気抵抗が得られる。
【００９５】
第２半導体層側電極２７及び第６半導体層側電極３８には、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜が用いられる。この積層膜においては、例えば、Ａｕ膜と半導体層との間にＰｔ膜が設けられる。Ｐｔ膜と半導体層との間にＴｉ膜が設けられる。
【００９６】
光反射層４０は、例えば、第４半導体層２２とオーミック接触を形成する反射金属層４１を含む。この反射金属層４１は、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）及びロジウム（Ｐｈ）の少なくともいずれかを含む。例えば、光反射層４０には、Ａｇ、Ａｌ及びロジウムの少なくともいずれかを用いることができる。光反射層４０には、例えば、Ａｇ膜、Ａｌ膜及びＰｈ膜の少なくとも１つの膜を含む積層膜を用いても良い。後述するように、光反射層４０として、光透過膜と、光反射膜と、の積層膜を用いても良い。
【００９７】
これらの電極に、駆動部４６が接続される。この例では、駆動部４６は、第１〜第３駆動回路４６ａ〜４６ｃを含む。第１駆動回路４６ａは、第１半導体層側電極１７と、第２半導体層側電極１８と、に接続される。第２駆動回路４６ｂは、第３半導体層側電極２７と、光反射層４０（第４半導体層側電極２８）と、に接続される。第３駆動回路４６ｃは、第５半導体層側電極３７と、第６半導体層側電極３８と、に接続される。
【００９８】
例えば、第１〜第３駆動回路４６ａ〜４６ｃのそれぞれは、それぞれに接続された電極に電圧を印加する。それぞれの電圧は、互いに独立して変化可能である。これにより、第１発光層１３、第２発光層２３及び第３発光層３３のそれぞれから放出される光の強度を独立して変化させることができる。これにより、所望の色の光が得られる。
【００９９】
第１駆動回路４６ａと第１半導体層側電極１７との接続、及び、第１駆動回路４６ａと第２半導体層側電極１８との接続には、例えば、ボンディングワイヤが用いられる。第３駆動回路４６ｃと第５半導体層側電極３７との接続、及び、第３駆動回路４６ｃと第６半導体層側電極３８との接続には、例えば、ボンディングワイヤが用いられる。第２駆動回路４６ｂと第３半導体層側電極２７との接続、及び、第２駆動回路４６ｂと光反射層４０（第４半導体層側電極２８）との接続には、任意の方法を用いることができる。これらの接続に、ボンディングワイヤを用いても良い。
【０１００】
上記のそれぞれの電極と、それぞれの駆動回路と、を接続する導電体（ワイヤや配線層を含む）は、共有されても良い。例えば、第１駆動回路４６ａに接続される複数の導電体のうちの１つが、第３駆動回路４６ｃに接続されても良い。例えば、第２駆動回路４６ｂに接続される複数の導電体のうちの１つが、第３駆動回路４６ｃに接続されても良い。
【０１０１】
半導体発光素子１１２においては、支持層４３がさらに設けられている。支持層４３と第４半導体層２２との間に光反射層４０が配置される。支持層４３には、例えば、Ｓｉ基板などが用いられる。支持層４３として、金属層（例えばＣｕ層）などを用いても良い。支持層４３は、光反射層４０と接合されている。支持層４３は、光反射層４０、第４半導体層２２、第２発光層２３及び第３半導体層３１を支持する。
【０１０２】
放熱部材４５には、例えば、ＡｌＮなどによるパッケージを用いても良い。放熱部材４５には、金属を用いても良い。
【０１０３】
発光部で発生した熱は、光反射層４０及び支持層４３を介して放熱部材４５に効率良く伝達される。  
半導体発光素子１１２よっても、高効率で均一な多色光が得られる実用的な半導体発光素子が提供できる。
【０１０４】
本実施形態に係る半導体発光素子は、マルチカラーの光を出射することができる。この半導体発光素子には、波長が互いに異なる複数の発光部と、光反射層４０と、が設けられる。光反射層４０は、光出射面とは反対側の背面に配置される。複数の発光部は、光反射層４０の上に、積層される。光反射層４０の下には、放熱部材４５が設けられる。
【０１０５】
放熱部材４５に最も近い第２発光部２０においては、例えば、赤色ＬＥＤ（波長が約６３０ｎｍ）が用いられる。第２発光部２０においては、例えば、Thin Film構造のＬＥＤが用いられる。第２発光部２０の第４半導体層２２と、放熱部材４５と、の間に、光反射層４０が設けられる。光反射層４０には、例えばＡｇ膜が用いられる。光反射層４０と放熱部材４５との間に、Ｓｉまたは金属などの支持層４３が設けられても良い。第２発光部２０は、上下通電型の電極構造を有している。第２発光部２０から出射した赤色の光は、主に上方に向けて進行する。
【０１０６】
赤色の第２発光部２０の上に、第３発光部３０が設けられる。第３発光部３０には、緑色ＬＥＤ（波長が約５３０ｎｍ）が用いられる。第３発光部３０の第２光透過層３５には、例えば、サファイア基板が用いられる。第３発光部３０は、実質的に透明である。下方から照射される赤色光は、大きなロス無く、第３発光部３０を通過できる。第２光透過層３５（サファイア基板）は、絶縁性であり、下方の第２発光部２０とは電気的に独立を保つことができる。
【０１０７】
緑色の第３発光部３０の上に、第１発光部１０が設けられる。第１発光部１０には、青色ＬＥＤ（波長が約４５０ｎｍ）が用いられる。第１発光部１０の第１光透過層１５にも、例えば、サファイア基板が用いられる。第１発光部１０も、実質的に透明である。下方から照射される赤色光及び緑色光は、大きなロス無く、第１発光部１０を通過できる。第１光透過層１５（サファイア基板）は、絶縁性であり、下方の第３発光部３０とは電気的に独立を保つことができる。
【０１０８】
これらの発光部どうしは、例えば、光透過性の接合層により接合されても良い。例えば、第１発光部１０と第３発光部３０との間に、第１接合層４４ａを設けても良い。第３発光部３０と第２発光部２０との間に、第２接合層４４ｂを設けても良い。第１接合層４４ａ及び第２接合層４４ｂの少なくともいずれかには、例えば、絶縁性の有機膜、絶縁性の無機膜（例えば酸化シリコン膜）、または、導電性の無機膜（例えば、ＩＴＯ膜）などを用いることができる。第１接合層４４ａ及び第２接合層４４ｂの少なくともいずれかには、例えば、シリコーン膜を用いても良い。
【０１０９】
実施形態に係る半導体発光素子においては、色割れが抑制されるため、色割れを改善するための拡散板などが省略可能である。さらに、蛍光体を使用しなくても、所望の色（白色）の光が得られるため、ストークスシフトロスが無く、高い発光効率が得られる。さらに、複数の発光部を独立して駆動することができるため、所望の色の光が得られる。複数の発光部が積層されるため、素子サイズが小型化できる。
【０１１０】
本実施形態において、例えば、半導体層及び発光層には、窒化物半導体を用いることができる。例えば、半導体層には、ＧａＮを用いることができる。半導体層に導電形を付与するために、半導体層に不純物が適宜添加される。
【０１１１】
窒化物半導体を用いる場合、ｎ形の不純物には、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、及びＳｎの少なくともいずれかが用いられる。ｐ形の不純物には、例えば、Ｍｇ及びＺｎの少なくともいずれかが用いられる。
【０１１２】
発光層は、井戸層と、Ｚ軸方向に沿って井戸層と積層された障壁層と、を含む。井戸層には、例えば、Ａｌｘ１Ｉｎｙ１Ｇａ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０≦ｘ１＜１、０＜ｙ１＜１）が用いられる。障壁層には、例えば、Ａｌｘ２Ｉｎｙ２Ｇａ１−ｘ２−ｙ２Ｎ（０≦ｘ２＜１、０≦ｙ２＜１、ｙ２＜ｙ１）などが用いられる。障壁層のバンドギャップエネルギーは、井戸層のバンドギャップエネルギーよりも大きい。
【０１１３】
例えば、第１発光層１３に含まれる井戸層におけるＩｎ組成比は、第２発光層２３に含まれる井戸層におけるＩｎ組成比よりも低い。例えば、第１発光層１３に含まれる井戸層におけるＩｎ組成比は、第３発光層３３に含まれる井戸層におけるＩｎ組成比よりも低い。例えば、第３発光層３３に含まれる井戸層におけるＩｎ組成比は、第２発光層２３に含まれる井戸層におけるＩｎ組成比よりも低い。
【０１１４】
発光層のそれぞれは、単一量子井戸（ＳＱＷ：Single Quantum Well）構成を有することができる。または、発光層のそれぞれは、多重量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構成を有しても良い。
【０１１５】
これらの窒化物半導体層は、成長用基板（例えば、サファイア基板またはＧａＮ基板）の上に、エピタキシャル成長により形成される。この結晶成長には、例えば、有機金属気相堆積（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition: ＭＯＣＶＤ）法、有機金属気相成長（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy：ＭＯＶＰＥ）法、分子線エピタキシー（Molecular Beam Epitaxy：ＭＢＥ）法、または、ハライド気相エピタキシー法(ＨＶＰＥ)法などを用いることができる。
【０１１６】
例えば、ＭＯＣＶＤ法またはＭＯＶＰＥ法を用いた場合では、各半導体層の形成の際の原料には、以下を用いることができる。Ｇａの原料として、例えばＴＭＧａ（トリメチルガリウム）及びＴＥＧａ（トリエチルガリウム）を用いることができる。Ｉｎの原料として、例えば、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）及びＴＥＩｎ（トリエチルインジウム）などを用いることができる。Ａｌの原料として、例えば、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）などを用いることができる。Ｎの原料として、例えば、ＮＨ３（アンモニア）、ＭＭＨｙ（モノメチルヒドラジン）及びＤＭＨｙ（ジメチルヒドラジン）などを用いることができる。Ｓｉの原料としては、ＳｉＨ４（モノシラン）、Ｓｉ２Ｈ６（ジシラン）などを用いることができる。
【０１１７】
波長が長い光を放出する発光部には、窒化物半導体以外の半導体を用いても良い。  
例えば、第２発光部２０には、ＧａＰ系の半導体を用いても良い。例えば、第３半導体層２１に、ｎ形ＩｎＡｌＰを用いることができる。例えば、第２発光層２３に、ＧａＡｌＰを用いることができる。例えば、第４半導体層２２に、ｐ形ＩｎＡｌＰを用いることができる。
【０１１８】
このような半導体層は、例えば、ｎ形のＧａＡｓ基板の上に、例えばＭＯＣＶＤ法などにより結晶成長されて、形成される。このような半導体層の形成においては、例えば、ＴＭＧ、ＴＭＡ及びＴＭＩなどの有機金属と、アルシン（ＡｓＨ３）及びフォスフィン（ＰＨ３）などの水素化ガスと、が用いることができる。ｎ形の半導体には、例えば、Ｓｉが添加され、ｐ形の半導体には、例えば、Ｚｎが添加される。Ｓｉの原料には、例えば、シランが用いられる。Ｚｎの原料には、例えば、ジメチル亜鉛が用いられる。キャリアガスとして、水素などが用いられる。
【０１１９】
これらの半導体層の形成において、成長用基板の上に、バッファ層が形成され、その上に、種々の半導体層が形成される。
【０１２０】
図６は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図６は、光反射層４０の例を示している。発光部の構成は、既に説明した構成と同じとすることができるので説明を省略する。図６においては、第１発光部１０及び第３発光部３０は、省略されている。この例では、光反射層４０は、第４半導体層２２と電気的に接続される。
【０１２１】
図６に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１３においては、光反射層４０は、反射金属層４１と、光透過性導電膜４２と、を含む。反射金属層４１と第４半導体層２２との間に、光透過性導電膜４２が配置される。光透過性導電膜４２は、少なくとも第２光に対して光透過性である。光透過性導電膜４２は、第４半導体層２２に接している。光透過性導電膜４２は導電性である。光透過性導電膜４２は、第４半導体層２２とオーミック接触を形成する。反射金属層４１は、光透過性導電膜４２と電気的に接触している。
【０１２２】
このように、光反射層４０には、反射金属層４１と、光透過性導電膜４２と、の積層膜を用いても良い。半導体発光素子１１３においても、高効率で均一な多色光が得られる実用的な半導体発光素子が提供できる。半導体発光素子１１３における光反射層４０の積層構成は、半導体発光素子１１０〜１１２、及び、それらの変形に適用しても良い。
【０１２３】
図７は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図７は、光反射層４０の例を示している。発光部の構成は、既に説明した構成と同じとすることができるので説明を省略する。図７においては、第１発光部１０及び第３発光部３０は、省略されている。この例では、光反射層４０は、第３半導体層２１と電気的に接続される。
【０１２４】
図７に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１４においても、光反射層４０は、反射金属層４１と、光透過性導電膜４２と、を含む。反射金属層４１と第３半導体層２２との間に、光透過性導電膜４２が配置される。光透過性導電膜４２は、少なくとも第２光に対して光透過性である。光透過性導電膜４２は、第３半導体層２１に接している。光透過性導電膜４２は導電性である。光透過性導電膜４２は、第３半導体層２１とオーミック接触を形成する。反射金属層４１は、光透過性導電膜４２と電気的に接触している。
【０１２５】
半導体発光素子１１４においては、第４半導体層２２と光反射層４０との間、及び、第２発光層２３と光反射層４０と、の間に、絶縁層２６が設けられている。絶縁層２６は、第４半導体層２２と支持層４３との間に延在する。絶縁層２６により、第４半導体層２２及び第２発光層２３が、第３半導体層２１（及び光反射層４０）と絶縁される。  
半導体発光素子１１４においても、高効率で均一な多色光が得られる実用的な半導体発光素子が提供できる。
【０１２６】
半導体発光素子１１３及び１１４において、反射金属層４１は、銀、アルミニウム、及び、ロジウムの少なくともいずれかを含むことができる。光透過性導電膜４２には、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選択された少なくともいずれかの元素を含む酸化物を用いることができる。光透過性導電膜４２には、例えばＩＴＯが用いられる。光透過性導電膜４２の厚さは、例えば０．１μｍ以上０．４μｍであり、例えば、約０．２μｍである。
【０１２７】
以下、第２発光部２０における電極の例について説明する。  
図８は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的斜視図である。  
図８においては、第１発光部１０及び第３発光部３０の一部が省略されている。  
図８に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１５においては、第２発光部２０は、第３半導体層側電極２７と、第３半導体層側パッド部２７ｐと、を含む。そして、光反射層４０は、第４半導体層２２に電気的に接続されている。
【０１２８】
第３半導体層側電極２７は、第３半導体層２１と第１光透過層１５との間に設けられる。第３発光部３０が設けられる場合は、第３半導体層側電極２７は、第３半導体層２１と第２光透過層３５との間に設けられる。第３半導体層側電極２７は、第３半導体層２１に電気的に接続される。
【０１２９】
第３半導体層側パッド部２７ｐは、第３半導体層２１の第１光透過層１５側の面２１ａの上に設けられる。この例では、面２１ａのＸ−Ｙ平面（光反射層４０から第１半導体層１１に向かう積層方向に対して垂直な平面）に投影したときに第１光透過層１５に重ならない部分２１ｒの上に、第３半導体層側パッド部２７ｐが設けられている。第３半導体層側パッド部２７ｐは、第３半導体層側電極２７に電気的に接続される。
【０１３０】
この例では、例えば、第３半導体層側電極２７には、金属膜が用いられている。この例では、第３半導体層側電極２７は、第３半導体層側パッド部２７ｐから延出する細線状である。第３半導体層側電極２７による光吸収が抑制できる。第３半導体層側パッド部２７ｐは、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに第１光透過層１５に重ならない。第３半導体層側パッド部２７ｐに、例えば、ワイヤなどが接続される。
【０１３１】
図９は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的斜視図である。  
図９においては、第１発光部１０及び第３発光部３０の一部が省略されている。  
図９に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１６においても、第３半導体層側電極２７と、第３半導体層側パッド部２７ｐと、が設けられる。この場合も、光反射層４０は、第４半導体層２２に電気的に接続されている。
【０１３２】
この例では、第３半導体層側電極２７には、光透過性の導電膜が用いられる。第３半導体層側電極２７は、大きな面積で設けられている。第３半導体層側電極２７による光吸収が抑制できる。この例においても、第３半導体層側パッド部２７ｐは、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに第１光透過層１５に重ならない。第３半導体層側パッド部２７ｐに、例えば、ワイヤなどが接続される。
【０１３３】
半導体発光素子１１５及び１１６においては、第２発光部２０の半導体層に流れる電流は、主にＺ軸方向に沿って流れる。これらの半導体発光素子は、縦通電型の半導体発光素子である。
【０１３４】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式図である。  
図１０（ａ）は、模式的斜視図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ１−Ａ２線断面図である。これらの図においては、第１発光部１０及び第３発光部３０の一部が省略されている。  
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１７においては、第２発光部２０は、絶縁層２６と、第３半導体層側電極２７と、第３半導体層側パッド部２７ｐと、を含む。光反射層４０は、第４半導体層２２に電気的に接続されている。
【０１３５】
絶縁層２６は、Ｘ−Ｙ平面（光反射層４０から第１半導体層１１に向かう積層方向に対して垂直な平面）に投影したときに第１光透過層１５に重なる部分２６ａと、重ならない部分２６ｂと、を含む。
【０１３６】
第３半導体層側電極２７は、絶縁層２６の上記の重なる部分２６ａと第３半導体層２１との間に設けられる。第３半導体層側電極２７は、第３半導体層に電気的に接続される。
【０１３７】
第３半導体層側パッド部２７ｐは、絶縁層２６の上記の重ならない部分２６ａの、第１光透過層１５側の面２６ａｕ上に設けられる。第３半導体層側パッド部２７ｐは、第３半導体層側電極２７に電気的に接続される。
【０１３８】
絶縁層２６は、第３半導体層側電極２７と第４半導体層２２との間、及び、第３半導体層側電極２７と第２発光層２３との間を絶縁する。
【０１３９】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式図である。  
図１１（ａ）は、模式的斜視図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＢ１−Ｂ２線断面図である。これらの図においては、第１発光部１０及び第３発光部３０の一部が省略されている。  
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る別の半導体発光素子１１８においては、第２発光部２０は、第３半導体層側電極２７と、第４半導体層側パッド部２８ｐと、絶縁層２６と、を含む。この例では、光反射層４０は、第３半導体層２１と電気的に接続される。
【０１４０】
第３半導体層側電極２７は、光反射層４０と第３半導体層２１との間に設けられる。第３半導体層側電極２７は、光反射層４０と第３半導体層２１とを電気的に接続する。
【０１４１】
第４半導体層２２は、Ｘ−Ｙ平面（光反射層４０から第１半導体層１１に向かう積層方向に対して垂直な平面）に投影したときに第１光透過層１５に重ならない部分２２ｂを有している。第４半導体層側パッド部２８ｐは、第４半導体層２２のうちの上記の重ならない部分２２ｂの上に設けられる。第４半導体層側パッド部２８ｐは、第４半導体層２２に電気的に接続されている。
【０１４２】
絶縁層２６は、第３半導体層側電極２７と第４半導体層２２との間、及び、第３半導体層側電極２７と第２発光層２３との間を絶縁する部分２６ｃを含む。この例では、絶縁層２６は、第４半導体層側パッド部２８ｐと第３半導体層２１との間、及び、第４半導体層側パッド部２８ｐと第２発光層２３との間を絶縁する部分２６ｄをさらに含む。
【０１４３】
半導体発光素子１１７及び１１８においては、第２発光部２０の半導体層に流れる電流は、例えば、第３半導体層２１中をＸ−Ｙ平面に沿って流れ、さらにＺ軸方向に沿って流れる。これらの半導体発光素子は、横通電型の半導体発光素子である。
【０１４４】
（第２の実施形態）  
図１２は、第２の実施形態に係る半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  
図１２に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１２１は、光反射層４０と、第１発光部１０と、第２発光部２０と、第３発光部３０と、を含む。この例では、第３発光部３０が設けられているが、第３発光部３０は、必要に応じて設けられ省略しても良い。これらの発光部に含まれる半導体層及び発光層の構成は、第１の実施形態に関して説明したのと同様である。以下では、第１の実施形態に対して追加されている構成について、説明する。
【０１４５】
この例では、第１発光部１０は、第１半導体層用貫通電極１１ｖと、第１半導体層用絶縁層１１ｉと、を含む。第１半導体層用貫通電極１１ｖは、Ｚ軸方向（光反射層４０から第１半導体層１１に向かう方向）に沿って第２半導体層１２、第１発光層１３及び第１光透過層１５を貫通する。第１半導体層用貫通電極１１ｖは、第１半導体層１１に電気的に接続されている。
【０１４６】
第１半導体層用絶縁層１１ｉは、第１半導体層用貫通電極１１ｖと第２半導体層１２との間、及び、第１半導体層用貫通電極１１ｖと第１発光層１３との間に設けられる。この例では、第１半導体層用絶縁層１１ｉは、第１半導体層用貫通電極１１ｖと第１光透過層１５との間にも設けられている。
【０１４７】
この例では、第１発光部１０は、第１半導体層用配線電極１１ｐをさらに含む。第１半導体層用配線電極１１ｐは、第１光透過層１５の第２発光部２０の側の面１５ｂに設けられる。第１半導体層用配線電極１１ｐは、第１半導体層用貫通電極１１ｖと電気的に接続されている。例えば、Ｘ−Ｙ平面（積層方向に対して垂直な平面）に投影したときの第１半導体層用配線電極１１ｐの面積は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときの第１半導体層用貫通電極１１ｖの面積よりも広い。例えば、Ｘ−Ｙ平面で切断したときの第１半導体層用配線電極１１ｐの面積は、Ｘ−Ｙ平面で切断したときの第１半導体層用貫通電極１１ｖの面積よりも広い。
【０１４８】
この例では、第１発光部１０は、第２半導体層用貫通電極１２ｖをさらに含む。第２半導体層用貫通電極１２ｖは、Ｚ軸方向（光反射層４０から第１半導体層１１に向かう方向）に沿って第１光透過層１５を貫通する。第２半導体層用貫通電極１２ｖは、第２半導体層１２に電気的に接続されている。
【０１４９】
この例では、第２半導体層用絶縁層１２ｉがさらに設けられている。第２半導体層用絶縁層１２ｉは、第２半導体層用貫通電極１２ｖと第１光透過層１５との間に設けられている。第２半導体層用絶縁層１２ｉは省略しても良い。
【０１５０】
この例では、第１発光部１０は、第２半導体層用配線電極１２ｐをさらに含む。第２半導体層用配線電極１２ｐは、第１光透過層１５の第２発光部２０の側の面１５ｂに設けられる。第２半導体層用配線電極１２ｐは、第２半導体層用貫通電極１２ｖと電気的に接続されている。例えば、Ｘ−Ｙ平面（積層方向に対して垂直な平面）に投影したときの第２半導体層用配線電極１２ｐの面積は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときの第２半導体層用貫通電極１２ｖの面積よりも広い。例えば、Ｘ−Ｙ平面で切断したときの第２半導体層用配線電極１２ｐの面積は、Ｘ−Ｙ平面で切断したときの第２半導体層用貫通電極１２ｖの面積よりも広い。
【０１５１】
この例では、第３発光部３０は、第５半導体層用貫通電極３１ｖと、第５半導体層用絶縁層３１ｉと、を含む。第５半導体層用貫通電極３１ｖは、Ｚ軸方向（光反射層４０から第１半導体層１１に向かう方向）に沿って第４半導体層２２、第２発光層２３及び第２光透過層３５を貫通する。第５半導体層用貫通電極３１ｖは、第５半導体層３１に電気的に接続されている。
【０１５２】
第５半導体層用絶縁層３１ｉは、第５半導体層用貫通電極３１ｖと第４半導体層３２との間、及び、第５半導体層用貫通電極３１ｖと第２発光層２３との間に設けられる。この例では、第５半導体層用絶縁層３１ｉは、第５半導体層用貫通電極３１ｖと第２光透過層３５との間にも設けられている。
【０１５３】
この例では、第３発光部３０は、第５半導体層用配線電極３１ｐをさらに含む。第５半導体層用配線電極３１ｐは、第２光透過層３５の第２発光部２０の側の面３５ｂに設けられる。第５半導体層用配線電極３１ｐは、第５半導体層用貫通電極３１ｖと電気的に接続されている。例えば、Ｘ−Ｙ平面（積層方向に対して垂直な平面）に投影したときの第５半導体層用配線電極３１ｐの面積は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときの第５半導体層用貫通電極３１ｖの面積よりも広い。
【０１５４】
この例では、第３発光部３０は、第６半導体層用貫通電極３２ｖをさらに含む。第６半導体層用貫通電極３２ｖは、Ｚ軸方向（光反射層４０から第１半導体層１１に向かう方向）に沿って第２光透過層３５を貫通する。第６半導体層用貫通電極３２ｖは、第６半導体層３２に電気的に接続されている。
【０１５５】
この例では、第６半導体層用絶縁層３２ｉがさらに設けられている。第６半導体層用絶縁層３２ｉは、第６半導体層用貫通電極３２ｖと第２光透過層３５との間に設けられている。第６半導体層用絶縁層３２ｉは省略しても良い。
【０１５６】
この例では、第３発光部３０は、第６半導体層用配線電極３２ｐをさらに含む。第６半導体層用配線電極３２ｐは、第２光透過層３５の第２発光部２０の側の面３５ｂに設けられる。第６半導体層用配線電極３２ｐは、第６半導体層用貫通電極３２ｖと電気的に接続されている。例えば、Ｘ−Ｙ平面（積層方向に対して垂直な平面）に投影したときの第６半導体層用配線電極３２ｐの面積は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときの第６半導体層用貫通電極３２ｖの面積よりも広い。
【０１５７】
半導体発光素子１２１においては、第１発光部１０の半導体層に接続された貫通電極が、第１光透過層１５の下面（面１５ｂ）に導かれている。第３発光部３０の半導体層に接続された貫通電極が、第２光透過層３５の下面（面３５ｂ）に導かれている。半導体発光素子１２１においては、配線の実装が容易になる。さらに、素子を小型化できる。
【０１５８】
図１３は、第２の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  図１３に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１２２においては、第１発光部１０に設けられる貫通電極は、第３発光部３０に設けられる貫通電極、及び、第２発光部２０に設けられる貫通電極により、第２発光部２０の光反射層４０の側の面２２ａに電気的に導かれている。そして、第３発光部３０に設けられる貫通電極は、第２発光部２０に設けられる貫通電極により、第２発光部２０の光反射層４０の側の面２２ａに電気的に導かれている。
【０１５９】
この例では、第３発光部３０に、貫通電極１１ｖａと、絶縁層１１ｉａと、が設けられている。貫通電極１１ｖａは、Ｚ軸方向に沿って、第５半導体層３１、第３発光層３３、第６半導体層３２及び第２光透過層３５を貫通する。貫通電極１１ｖａは、第１半導体層用配線電極１１ｐ及び配線電極１１ｐａを介して、第１半導体層用貫通電極１１ｖと電気的に接続されている。配線電極１１ｐａは、第５半導体層３１の第１光透過層１５の側の面３１ａに設けられている。配線電極１１ｐａは、第１半導体層用配線電極１１ｐと電気的に接続されている。絶縁層１１ｉａは、貫通電極１１ｖａと第５半導体層３１との間、貫通電極１１ｖａと第３発光層３３との間、及び、貫通電極１１ｖａと第６半導体層３２との間に設けられる。
【０１６０】
さらに、第３発光部３０に、貫通電極１２ｖａと、絶縁層１２ｉａと、が設けられている。貫通電極１２ｖａは、Ｚ軸方向に沿って、第５半導体層３１、第３発光層３３、第６半導体層３２及び第２光透過層３５を貫通する。貫通電極１２ｖａは、第２半導体層用配線電極１２ｐ及び配線電極１２ｐａを介して、第２半導体層用貫通電極１２ｖと電気的に接続されている。配線電極１２ｐａは、第５半導体層３１の第１光透過層１５の側の面３１ａに設けられている。配線電極１２ｐａは、第２半導体層用配線電極１２ｐと電気的に接続されている。絶縁層１２ｉａは、貫通電極１２ｖａと第５半導体層３１との間、貫通電極１２ｖａと第３発光層３３との間、及び、貫通電極１２ｖａと第６半導体層３２との間に設けられる。
【０１６１】
一方、第２発光部２０に、貫通電極１１ｖｂと、絶縁層１１ｉｂと、が設けられている。貫通電極１１ｖｂは、Ｚ軸方向に沿って、第３半導体層２１、第２発光層２３及び第４半導体層２２を貫通する。貫通電極１１ｖｂは、配線電極１１ｐｂ及び配線電極１１ｐｃを介して、貫通電極１１ｖａと電気的に接続されている。すなわち、貫通電極１１ｖｂは、第１半導体層用貫通電極１１ｖと電気的に接続される。配線電極１１ｐｂは、第２光透過層３５の第２発光部２０の側の面３５ｂに設けられている。配線電極１１ｐｃは、第３半導体層２１の第１光透過層１５の側の面２１ａに設けられている。配線電極１１ｐｂは、配線電極１１ｐｃと電気的に接続されている。絶縁層１１ｉｂは、貫通電極１１ｖｂと第３半導体層２１との間、貫通電極１１ｖｂと第２発光層２３との間、及び、貫通電極１１ｖｂと第４半導体層２２との間に設けられる。
【０１６２】
さらに、第２発光部２０に、貫通電極１２ｖｂと、絶縁層１２ｉｂと、が設けられている。貫通電極１２ｖｂは、Ｚ軸方向に沿って、第３半導体層２１、第２発光層２３及び第４半導体層２を貫通する。貫通電極１２ｖｂは、配線電極１２ｐｂ及び配線電極１２ｐｃを介して、貫通電極１２ｖａと電気的に接続されている。すなわち、貫通電極１２ｖｂは、第２半導体層用貫通電極１２ｖと電気的に接続される。配線電極１２ｐｂは、第２光透過層３５の第２発光部２０の側の面３５ｂに設けられている。配線電極１２ｐｃは、第３半導体層２１の第１光透過層１５の側の面２１ａに設けられている。配線電極１２ｐｂは、配線電極１２ｐｃと電気的に接続されている。絶縁層１２ｉｂは、貫通電極１２ｖｂと第３半導体層２１との間、貫通電極１２ｖｂと第２発光層２３との間、及び、貫通電極１２ｖｂと第４半導体層２２との間に設けられる。
【０１６３】
この例では、第２発光部２０に、貫通電極３１ｖａと、絶縁層３１ｉａと、が設けられている。貫通電極３１ｖａは、Ｚ軸方向に沿って、第３半導体層２１、第２発光層２３及び第４半導体層２２を貫通する。貫通電極３１ｖａは、第５半導体層用配線電極３１ｐ及び配線電極３１ｐａを介して、第５半導体層用貫通電極３１ｖと電気的に接続されている。配線電極３１ｐａは、第３半導体層２１の第１光透過層１５の側の面２１ａに設けられている。配線電極３１ｐａは、第５半導体層用配線電極３１ｐと電気的に接続されている。絶縁層３１ｉｂは、貫通電極３１ｖａと第３半導体層２１との間、貫通電極３１ｖａと第２発光層２３との間、及び、貫通電極３１ｖａと第４半導体層２２との間に設けられる。
【０１６４】
さらに、第２発光部２０に、貫通電極３２ｖａと、絶縁層３２ｉａと、が設けられている。貫通電極３２ｖａは、Ｚ軸方向に沿って、第３半導体層２１、第２発光層２３及び第４半導体層２を貫通する。貫通電極３２ｖａは、第６半導体層用配線電極３２ｐ及び配線電極３２ｐａを介して、第６半導体層用貫通電極３２ｖと電気的に接続される。配線電極３２ｐａは、第３半導体層２１の第１光透過層１５の側の面２１ａに設けられている。配線電極３２ｐａは、第６半導体層用配線電極３２ｐと電気的に接続されている。絶縁層３２ｉａは、貫通電極３２ｖａと第３半導体層２１との間、貫通電極３２ｖａと第２発光層２３との間、及び、貫通電極３２ｖａと第４半導体層２２との間に設けられる。
【０１６５】
この例では、第２半導体層２２の光反射層４０の側の面２２ｌに、配線電極１１ｐｄ、１２ｐｄ、３１ｐｂ及び３２ｐｂが設けられている。配線電極１１ｐｄは、貫通電極１１ｖｂと電気的に接されている。配線電極１２ｐｄは、貫通電極１２ｖｂと電気的に接されている。配線電極３１ｐｂは、貫通電極３１ｖａと電気的に接されている。配線電極３２ｐｂは、貫通電極３２ｖａと電気的に接されている。Ｘ−Ｙ平面に投影したときの配線電極の面積は、貫通電極の面積よりも広い。
【０１６６】
この例では、配線電極１１ｐｄと光反射層４０との間、及び、配線電極３１ｐｂと光反射層４０との間に、絶縁層５１が設けられている。配線電極１２ｐｄと光反射層４０との間、及び、配線電極３２ｐｂと光反射層４０との間に、絶縁層５２が設けられている。
【０１６７】
例えば、Ｘ−Ｙ平面（積層方向に対して垂直な平面）に投影したときの配線電極の面積は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときの貫通電極の面積よりも広い。これにより、発光部を積層するときに位置ずれが生じた場合においても、積層された発光部のそれぞれの貫通電極を互いに接続し易くなる。
【０１６８】
上記の各種の貫通電極には、例えば、Ｃｕ（銅）、Ｗ（タングステン）、Ａｕ（金）、及び、Ｓｉ（例えばポリシリコン）の少なくともいずれかが用いられる。絶縁層には、酸化物（例えば酸化シリコン）、窒化物（例えば窒化シリコン）、または、酸窒化シリコンなどが用いられる。配線電極には、例えば、Ｃｕ、Ｗ、Ａｕ及びＳｉ（例えばポリシリコン）の少なくともいずれかが用いられる。本実施形態において、配線電極は、必要に応じて設けられ、省略しても良い。
【０１６９】
図１４は、第２の実施形態に係る別の半導体発光素子を例示する模式的断面図である。  図１４に表したように、本実施形態に係る半導体発光素子１２３は、熱伝導ピラー７０ｐが設けられている。
【０１７０】
熱伝導ピラー７０ｐは、発光部の少なくとも一部をＺ軸方向に沿って貫通して、発光部で生じた熱を、例えば、放熱部材４５に向けて伝達する。熱伝導ピラー７０ｐと半導体層との間には、ピラー用絶縁層７０ｉが設けられている。
【０１７１】
この例では、第１発光部１０は、第２半導体層用熱伝導ピラー７２ｐと、第２半導体層用ピラー絶縁層７２ｉと、を含む。
【０１７２】
第２半導体層用熱伝導ピラー７２ｐは、Ｚ軸方向（光反射層４０から第１半導体層１１に向かう方向）に沿って第１光透過層１５を貫通する。第２半導体層用熱伝導ピラー７２ｐは、少なくとも第２半導体層１２と絶縁されている。第２半導体層用ピラー絶縁層７２ｉは、少なくとも第２半導体層用熱伝導ピラー７２ｐと第２半導体層１２との間に設けられた部分を含む。
【０１７３】
この例では、第１発光部１０は、第１半導体層用熱伝導ピラー７１ｐと、第１半導体層用ピラー絶縁層７１ｉと、をさらに含む。第１半導体層用熱伝導ピラー７１ｐは、Ｚ軸方向に沿って、第１発光層１３、第２半導体層１２及び第１光透過層１５を貫通する。第１半導体層用熱伝導ピラー７１ｐは、少なくとも、第１半導体層１１、第１発光層１３及び第２半導体層１２と絶縁されている。第１半導体層用ピラー絶縁層７１ｉは、少なくとも、第１半導体層用熱伝導ピラー７２ｐと第１半導体層１１との間に設けられた部分を含む。
【０１７４】
一方、第３発光部３０は、第６半導体層用熱伝導ピラー７６ｐと、第６半導体層用ピラー絶縁層７６ｉと、をさらに含む。第６半導体層用熱伝導ピラー７６ｐは、Ｚ軸方向（光反射層４０から第１半導体層１１に向かう方向）に沿って第２光透過層３５を貫通し、少なくとも第６半導体層３２と絶縁されている。第６半導体層用ピラー絶縁層７６ｉは、少なくとも第６半導体層用熱伝導ピラー７６ｐと第６半導体層３２との間に設けられた部分を含む。
【０１７５】
この例では、第３発光部３０は、第５半導体層用熱伝導ピラー７５ｐと、第５半導体層用ピラー絶縁層７５ｉと、をさらに含む。第５半導体層用熱伝導ピラー７５ｐは、Ｚ軸方向に沿って、第３発光層３３、第６半導体層３２及び第２光透過層３５を貫通する。第５半導体層用熱伝導ピラー７５ｐは、少なくとも、第５半導体層３１、第３発光層３３及び第６半導体層３２と絶縁されている。第５半導体層用ピラー絶縁層７５ｉは、少なくとも、第５半導体層用熱伝導ピラー７５ｐと第５半導体層３１との間に設けられた部分を含む。
【０１７６】
この例では、第１発光部１０に設けられた上記の熱伝導ピラー７０ｐは、第３発光部３０に設けられた熱伝導ピラー７０ｐに接続されている。そして、第３発光部３０に設けられた熱伝導ピラー７０ｐは、第２発光部２０に設けられた熱伝導ピラー７０ｐにより、光反射層４０に接続されている。光反射層４０は、放熱部材４５に接続されている。
【０１７７】
発光部で生じた熱は、熱伝導ピラー７０ｐを介して、光反射層４０（放熱部材４５）に向けて効率的に伝達される。これにより放熱性が向上し、さらに高い効率が得られる。
【０１７８】
熱伝導ピラー７０ｐには、貫通電極に関して説明した材料を用いることができる。ピラー用絶縁層７０ｉには、貫通電極と共に用いられる絶縁層に関して説明した材料を用いることができる。
【０１７９】
上記の熱伝導ピラー７０ｐ及びピラー用絶縁層７０ｉは、半導体発光素子１２１及び１２２に関して説明した貫通電極、絶縁層及び配線電極と共に設けられても良い。
【０１８０】
上記の第１及び第２の実施形態に係る半導体発光素子において、半導体層の側面に対向する反射層をさらに設けても良い。これにより、半導体層の側面から出射する光を上方に向けて反射し、より高い効率が得られる。さらに、出射する光の指向性を制御することができる。
【０１８１】
（第３の実施形態）  
本実施形態は、第１の実施形態及び第２の実施形態に係る半導体発光素子のいずれか及びその変形の半導体発光素子の製造方法に係る。  
図１５は、第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法を例示するフローチャート図である。  
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第３の実施形態に係る半導体発光素子の製造方法の一部を例示する模式的断面図である。  
図１５に表したように、本製造方法においては、上記の光反射層４０と第２発光部２０とを含む構造体を形成する（ステップＳ１１０）。
【０１８２】
この工程では、図１６（ａ）に表したように、第２発光部成長用基板２９の上に、第３半導体層２１、第２発光層２３及び第４半導体層２２を順次結晶成長させて形成する。
【０１８３】
図１６（ｂ）に表したように、第４半導体層２２の上に光反射層４０を設け、第２発光部成長用基板２９を除去する。これにより、光反射層４０と第２発光部２０とを含む構造体２０ｓｔが形成される。
【０１８４】
図１５に表したように、構造体２０ｓｔの第３半導体層２１の上に、第１発光部１０を配置する（ステップＳ１２０）。第１発光部１０は、例えば、第１光透過層１５（例えばサファイア基板またはＧａＮ基板）の上に、第２半導体層１２、第１発光層１３及び第１半導体層１１を順次結晶成長させて形成される。
【０１８５】
本製造方法によれば、高効率で均一な多色光が得られる実用的な半導体発光素子の製造方法が提供できる。
【０１８６】
実施形態によれば、高効率で均一な多色光が得られる実用的な半導体発光素子及びその製造方法が提供できる。
【０１８７】
なお、本明細書において「窒化物半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含むものとする。またさらに、上記化学式において、Ｎ（窒素）以外のＶ族元素もさらに含むもの、導電形などの各種の物性を制御するために添加される各種の元素をさらに含むもの、及び、意図せずに含まれる各種の元素をさらに含むものも、「窒化物半導体」に含まれるものとする。
【０１８８】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【０１８９】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体発光素子に含まれる光反射層、放熱部材、発光部、半導体層、発光層、光透過層、金属層、光透過性導電膜、絶縁層、貫通電極、配線電極、及び熱伝導ピラーなどの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１９０】
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体発光素子及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体発光素子及びその製造方法の製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１９１】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１９２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１９３】
１０…第１発光部、  １１…第１半導体層、  １１ｉ…第１半導体層用絶縁層、  １１ｉａ、１１ｉｂ…絶縁層、  １１ｐ…第１半導体層用配線電極、  １１ｐａ〜１１ｐｄ…配線電極、  １１ｖ…第１半導体層用貫通電極、  １１ｖａ、１１ｖｂ…貫通電極、  １２…第２半導体層、  １２ａ、１２ｂ…部分、  １２ｉ…第２半導体層用絶縁層、  １２ｉａ、１２ｉｂ…絶縁層、  １２ｐ…第２半導体層用配線電極、  １２ｐａ〜１２ｐｄ…配線電極、  １２ｖ…第２半導体層用貫通電極、  １２ｖａ、１２ｖｂ…貫通電極、  １３…第１発光層、  １５…第１光透過層、  １５ｂ…面、  １５ｓ…側面、  １７…第１半導体層側電極、  １８…第２半導体層側電極、  ２０…第２発光部、  ２０ｓｔ…構造体、  ２１…第３半導体層、  ２１ａ…面、  ２１ｒ…部分、  ２２…第４半導体層、  ２２ａ…面、  ２２ｂ…部分、  ２２ｌ…面、  ２３…第２発光層、  ２６…絶縁層、  ２６ａ…部分、  ２６ａｕ…面、  ２６ｂ…部分、  ２６ｃ…部分、  ２７…第３半導体層側電極、  ２７ｐ…第３半導体層側パッド部、  ２８…第４半導体層側電極、  ２８ｐ…第４半導体層側パッド部、  ２９…第２発光部成長用基板、  ３０…第３発光部、  ３１…第５半導体層、  ３１ａ…面、  ３１ｉ…第５半導体層用絶縁層、  ３１ｉａ、３１ｉｂ…絶縁層、  ３１ｐ…第５半導体層用配線電極、  ３１ｐａ、３１ｐｂ…配線電極、  ３１ｖ…第５半導体層用貫通電極、  ３１ｖａ…貫通電極、  ３２…第６半導体層、  ３２ａ、３２ｂ…部分、  ３２ｉ…第６半導体層用絶縁層、  ３２ｉａ…絶縁層、  ３２ｐ…第６半導体層用配線電極、  ３２ｐａ、３２ｐｂ…配線電極、  ３２ｖ…第６半導体層用貫通電極、  ３２ｖａ…貫通電極、  ３３…第３発光層、  ３５…第２光透過層、  ３６ｂ…面、  ３６ｓ…側面、  ３７…第５半導体層側電極、  ３８…第６半導体層側電極、  ４０…光反射層、  ４１…反射金属層、  ４２…光透過性導電膜、  ４３…支持層、  ４４ａ…第１接合層、  ４４ｂ…第２接合層、  ４５…放熱部材、  ４６…駆動部、  ４６ａ〜４６ｃ…第１〜第３駆動回路、  ７０ｉ…ピラー用絶縁層、  ７０ｐ…熱伝導ピラー、  ７１ｉ…第１半導体層用ピラー絶縁層、  ７１ｐ…第１半導体層用熱伝導ピラー、  ７２ｉ…第２半導体層用ピラー絶縁層、  ７２ｐ…第２半導体層用熱伝導ピラー、  ７５ｉ…第５半導体層用ピラー絶縁層、  ７５ｐ…第５半導体層用熱伝導ピラー、  ７６ｉ…第６半導体層用ピラー絶縁層、  ７６ｐ…第６半導体層用熱伝導ピラー、  λ…波長、  １１０〜１１８、１２１〜１２３…半導体発光素子、  Ｉｎｔ…強度、  Ｌ１０…第１光、  Ｌ１１〜Ｌ１４…成分、  Ｌ１５…光、  Ｌ２０…第２光、  Ｌ２１…Ｌ２３…成分、  Ｌ２４…光、  Ｌ３０…第３光、  Ｌ３１〜Ｌ３４…光、  Ｌｐ１〜Ｌｐ３…第１〜第３ピーク波長、  ｔ１…厚さ、  ｔ２…距離、  ｔ３…厚さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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