(57)【要約】【課題】  製造コストを増大させることなく光の取出し効率を向上させることが可能な発光装置、当該発光装置の製造方法および当該発光装置の製造に用いることができる窒化物半導体基板を提供する。【解決手段】  この発明に従った発光装置は、ＧａＮ基板１と、ＧａＮ基板１の第１の主表面の側に、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３と、ＧａＮ基板１から見てｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３より遠くに位置するｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５と、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３およびｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５の間に位置する量子井戸(MQW:Multi-Quantum Well)４とを備えた発光装置である。当該発光装置では、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５の側をダウン実装し、ＧａＮ基板１の第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面１ａから光を放出する。ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａには半球状の凸部８２が形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体基板と、前記窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層と、前記窒化物半導体基板から見て前記ｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層と、前記ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層とを備えた発光装置であって、
前記ｐ型窒化物半導体層の側をダウン実装し、前記窒化物半導体基板の前記第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面から光を放出し、
前記窒化物半導体基板の前記第２の主表面には半球状の凸部が形成されている、発光装置。
【請求項２】
前記窒化物半導体基板はＧａＮ基板であり、
前記ＧａＮ基板は酸素ドープによりｎ型化されており、酸素濃度が、酸素原子１Ｅ１７個／ｃｍ3以上２Ｅ１９個／ｃｍ3以下の範囲にある、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記半球状の凸部の高さは０．２μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記窒化物半導体基板の厚み方向において、前記凸部が形成されていない部分の厚みは１００μｍ以上６００μｍ以下である、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記凸部は前記第２の主表面に対して反応性イオンエッチングを行なうことにより形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
窒化物半導体基板を備える発光装置の製造方法であって、
窒化物半導体基板を準備する工程と、
前記窒化物半導体基板において発光層が形成される側である第１の主表面と反対側の第２の主表面に、反応性イオンエッチングを行なうことにより、前記第２の主表面の一部を除去することによって半球状の凸部を形成する工程とを備える、発光装置の製造方法。
【請求項６】
１つの主表面に半球状の凸部が形成されている、窒化物半導体基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置、発光装置の製造方法および窒化物半導体基板に関し、より具体的には窒化物半導体から形成される発光装置、発光装置の製造方法および窒化物半導体基板に関するものである。なお、本発明における発光装置とは、窒化物半導体基板とその上に積層された半導体層とを主体に形成される半導体素子または半導体チップのみを指す場合もあるし、また、半導体チップが実装部品に搭載され樹脂封止されたデバイスのみを指す場合もある。さらに、両方の意味に用いられる場合もある。また、半導体チップを単にチップと呼ぶ場合がある。また、チップのうち基板とその上に形成されたエピタキシャル層とを、単に基板と呼ぶ場合がある。
【背景技術】
【０００２】
白色発光ダイオード(ＬＥＤ:Light Emitting Diode)は、今のところ携帯情報端末などの小型電子機器の照明に盛んに用いられているが、今後、大きな空間または大面積の照明に用いられる可能性を秘めている。大空間、大面積の照明に用いられるためには、ＬＥＤの光の出力を大きくする必要がある。
【０００３】
このようにＬＥＤの光の出力を大きくするための方策の１つとして、ＬＥＤの内部で発生した光を効率的に外部に出力させること、すなわち光の取出し効率の向上が上げられる。このような光の取出し効率を向上させる技術として、従来、サファイアなどからなる基板において窒化物半導体層の積層される面と反対側の裏面にて、ブラスト加工により凹凸形状の光の反射面を形成した発光装置（たとえば、特許文献１参照）、サファイアなどからなる基板の上記裏面において、溝の形成と研磨とを組合せることによりレンズ効果を有する曲面形状を形成した発光装置（たとえば、特許文献２参照）、さらに、サファイア基板上に積層された窒化ガリウム（ＧａＮ）デバイスであって、ｎ−ＧａＮ層上に電極が形成されるとともに、ｎ−ＧａＮ層表面がエッチングされることにより当該ｎ−ＧａＮ層表面に０．５〜１μｍの直径の半球状の凸部が形成されたデバイス（たとえば、非特許文献１参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−５６０８８号公報
【特許文献２】特許第３３６２８３６号明細書
【非特許文献１】D.W.Kim、他３名、「カソード構造の最適化により形成された高効率縦型レーザーリフトオフＧａＮベース発光ダイオード（Highly efficient vertical laser-liftoff GaN-based light-emitting diodes formed by optimization of the cathode structure）」、アプライドフィジックスレター８６，０５２１０８（２００５）（APPLIED PHYSICS LETTERS 86,052108(2005))
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に開示された発光装置では、ブラスト加工により凹凸形状を形成しているが、このような加工方法では凹凸形状部の形状を正確に制御することは困難である。また、上記特許文献１には反射面を形成する方法としてダイサー加工やレーザー加工も例示されているが、このような加工方法によりたとえば半球状の曲面を形成することは難しい。
【０００５】
また、上記特許文献２では、ダイサー加工やレーザー加工により溝を形成した後研磨を行なうことにより曲面形状を形成するとしているが、この場合にはダイサー加工などと研磨加工とを組合せているので、単純なダイサー加工のみの場合などと比較すると製造工程数が増えることになる。このため、発光装置の製造コストが増大することになっていた。
【０００６】
また、非特許文献１では、サファイア基板上に積層されたＧａＮ層（ｎ−ＧａＮ層）の表面に、エッチングにより半球状の凸部を形成しているので、形成される凸部の直径が積層されたＧａＮ層の厚みに制限される。つまり、より直径の大きな凸部を形成するためには、ＧａＮ層を十分厚く積層する必要があるが、このように厚くＧａＮ層を積層するためには積層工程の処理時間が長くなり、結果的に発光装置の製造コストが増大することになる。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、製造コストを増大させることなく光の取出し効率を向上させることが可能な発光装置、当該発光装置の製造方法および当該発光装置の製造に用いることができる窒化物半導体基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に従った発光装置は、窒化物半導体基板と、窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層と、窒化物半導体基板から見てｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層と、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層とを備えた発光装置である。当該発光装置では、ｐ型窒化物半導体層の側をダウン実装し、窒化物半導体基板の第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面から光を放出する。窒化物半導体基板の第２の主表面には半球状の凸部が形成されている。
【０００９】
このようにすれば、窒化物半導体基板の光の出射面である第２の主表面１ａに半球状の凸部を形成するので、当該凸部がレンズ効果を奏することにより第２の主表面に垂直な方向に向かう光を効率的に取出すことができる。この結果、凸部が形成されていない場合や、単純に第２の主表面をＫＯＨ溶液などを用いて非鏡面化した場合、さらには第２の主表面にダイシングなどを用いて溝を形成した場合より、発光装置における光の利用効率を向上させることができる。
【００１０】
この発明に従った窒化物半導体基板を備える発光装置の製造方法は、窒化物半導体基板を準備する工程と、半球状の凸部を形成する工程とを備える。半球状の凸部を形成する工程は、窒化物半導体基板において発光層が形成される側である第１の主表面と反対側の第２の主表面に、反応性イオンエッチングを行なうことにより、第２の主表面の一部を除去することによって半球状の凸部を形成する。
【００１１】
このようにすれば、ダイシングや研磨加工などを行なうことなく、反応性イオンエッチングによって上記凸部を形成できる。このため、ダイシングなどを行う場合より発光装置の製造工程を簡略化できる。この結果、本発明による発光装置を低コストで製造できる。
【００１２】
この発明に従った窒化物半導体基板は、１つの主表面に半球状の凸部が形成されている。この場合、当該窒化物半導体基板を発光装置の製造に用いて、当該凸部が形成された面を発光装置の光の取出し面とすれば、凸部が形成されていない基板を用いる場合より、光の取出し効率の高い発行装置を製造できる。
【００１３】
なお、窒化物半導体「基板」は、独立して持ち運びできる厚みが相応に厚い板状物体をさし、持ち運びにおいて単独ではそれ自身の形状を保ち難い「膜」や「層」とは区別される。
【発明の効果】
【００１４】
このように、本発明によれば、窒化物半導体基板の第２の主表面に半球状の凸部を形成するので、当該窒化物半導体基板を用いた発光装置における光の取出し効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に図面を用いて、本発明の実施の形態および実施例について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態１を示す図である。図２は、図１のＬＥＤの発光層を含む積層構造を示す図である。図１および図２を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態１を説明する。
【００１７】
図１に示すように、ＧａＮ基板１の第１の主表面の側に後で詳細に説明する発光層などを含む積層構造が形成され、ｐ電極１２が設けられている。本実施の形態では、このｐ電極１２が導電性接着剤１４によってリードフレームマウント部２１ａにダウン実装されている。
【００１８】
ＧａＮ基板１の第２の主表面１ａは、発光層で発光した光を放出する面であり、この面にｎ電極１１が設けられている。この第２の主表面１ａには、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching : RIE）により形成された半球状の凸部８２が複数形成されている。ｎ電極１１は、第２の主表面全体を覆わないように、第２の主表面１ａのほぼ中央部に配置されている。ｎ電極１１は、１つの凸部８２の頂部を覆うように配置されている。なお、ｎ電極１１は１つの凸部８２全体を覆うように配置されていてもよく、また複数の凸部８２を覆うように配置されていてもよい。ただし、ｎ電極１１に被覆されていない部分の比率を大きくとることが重要である。開口率を大きくすれば、ｎ電極１１によって遮られる光が減り、光を外に放出する放出効率を高めることができる。
【００１９】
ｎ電極１１はワイヤ１３によりリードフレームのリード部２１ｂと電気的に接続されている。ワイヤ１３および上記の積層構造は、封止部材としてのエポキシ系樹脂１５により封止されている。上記の構成のうち、ＧａＮ基板１からｐ電極１２にいたる間の積層構造が拡大されて図２に示されている。図２では、図１における積層構造が上下逆になっている。
【００２０】
図２を参照して、ＧａＮ基板１の上にｎ型ＧａＮエピタキシャル層２が位置し、その上にｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３が形成されている。その上にＡｌxＧａ1-xＮ層とＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ層とからなる量子井戸(MQW:Multi-Quantum Well)４が形成されている。その量子井戸４をｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３とはさむようにｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５が配置されている。また、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５の上にｐ型ＧａＮ層６が配置されている。上記の構造においては、量子井戸４において発光する。また、図１に示すように、ｐ型ＧａＮ層６の上に、ｐ電極１２がｐ型ＧａＮ層６の上部表面の全面を被覆するように形成され、ダウン実装される。
【００２１】
次に、図３〜図５を参照して、図１および図２に示したＬＥＤの製造方法について簡単に説明する。図３は、図１および図２に示したＬＥＤを構成するチップの製造方法を示すフローチャートである。図４は、図２に示した構造のチップをウエハから採取するときのウエハの状態を示す図である。図５は、図４に示した電極の配置を示す図である。
【００２２】
まず、図３に示した基板準備工程（Ｓ１０）を実施する。具体的には、まず、ＧａＮ基板を準備する。そして、当該ＧａＮ基板の第１の主表面上にＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)などの成膜方法を用いて積層構造（Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層／クラッド層のＳｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層との２層構造が複数層重ねられたＭＱＷ(Multi-Quantum Well)／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）を形成する。次に、このウエハを活性化処理して、Ｍｇドープｐ型層の低抵抗化を行なってもよい。このウエハをさらに、フォトリソグラフィ技術とＲＩＥ(Reactive Ion Etching)により、Ｍｇドープｐ型層側からＳｉドープｎ型層までＣｌ系ガスでエッチングする。このエッチングにより、図４に示すように、素子分離溝２５を形成し、素子分離を行なう。
【００２３】
次に、ＧａＮ基板の第２の主面（主表面）である裏面のＮ面に、フォトリソグラフィ技術と、蒸着と、リフトオフ法とにより所定の間隔（距離Ｌ２）でチップの中心に平面形状が四角形状のｎ電極１１を形成する（図４および図５参照）。ｎ電極１１としては、ＧａＮ基板に接して下から順に（Ｔｉ層／Ａｌ層／Ｔｉ層／Ａｕ層）という積層構造を形成してもよい。そして、ｎ電極１１とＧａＮ基板の裏面との接触抵抗を所定の値とするため、窒素（Ｎ2）雰囲気中でＧａＮ基板を加熱する。
【００２４】
次に、ｐ電極としてはｐ型ＧａＮ層に接して所定の厚みを有する導電体層を形成する。導電体層としては、たとえばＧａＮ層に接するように所定の厚みのＮｉ層を形成し、その上に所定の厚みのＡｕ層を全面に形成してもよい（図４および図５参照）。この場合、ｐ電極とｐ型ＧａＮ層との接触抵抗を所定の値とするため、ＧａＮ基板を不活性ガス雰囲気中で加熱処理してもよい。
【００２５】
次に、図３のＲＩＥによる半球状凸部の形成工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、ＧａＮ基板の裏面（Ｎ面）に、ＲＩＥを施すことにより半球状の凸部８２を形成する。ＲＩＥで用いる反応ガスとしては、たとえば塩素ガス（Ｃｌガス）を用いることができる。このとき、Ｎ面におけるｎ電極１１が形成された領域の外周部もＲＩＥにより部分的に除去されるので、結果的にｎ電極１１の下に頂面が平坦な凸部が形成されることになる。この凸部の頂面上にｎ電極１１が配置された状態になる。また、Ｎ面におけるｎ電極１１が形成された領域以外の領域では、ＲＩＥにより半球状の凸部８２が形成される。この凸部８２の幅Ｗ（図４参照）は凸部８２の高さの２倍程度になる。凸部８２の高さは０．２μｍ以上１００μｍ以下である。なお、上述したｎ電極１１の形成工程より先にＲＩＥによる半球状凸部の形成工程（Ｓ２０）を実施してもよい。
【００２６】
その後に、図４および図５に示すように、チップ境界５０が側面として現れるようにスクライブを行ない、チップ化したものを発光装置とした。そして、図１を参照して、リードフレームのマウント部２１ａに、上記チップのｐ型ＧａＮ層側が接するように搭載して、発光装置を形成した。マウント部に塗布した導電性接着剤１４によって発光装置とマウントとを固定するとともに、導通が得られるようにしている。そして、ｎ電極１１とリードフレームのリード部とをワイヤボンドにより導通させた後、エポキシ系樹脂１５により樹脂封止を行なって発光装置をランプ化した。なお、発光装置からの放熱性を良くするために、発光装置のｐ型ＧａＮ層が全面マウント部と接するように搭載してもよい。また導電性接着剤１４は熱伝導の良いＡｇ系のものを、またリードフレームも熱伝導の良いＣｕＷ系のものを選択してもよい。
【００２７】
図６は、図１〜図５に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の変形例を示す図である。図７は、図６に示したＬＥＤの平面形状を示す図である。図６および図７を参照して、本発明によるＬＥＤの実施の形態１の変形例を説明する。
【００２８】
図６および図７に示したＬＥＤは、基本的には図１および図２に示したＬＥＤと同様の構造を備えるが、ｎ電極１１をＧａＮ基板の四隅、すなわち４つのコーナー近傍に配置した点が図１及び図２に示したＬＥＤと異なる。また、図６および図７に示したＬＥＤでは、半導体チップの実装において半導体チップを取り囲むようにリードフレームに反射カップ３７を配置している。
【００２９】
図６および図７に示したＬＥＤの製造方法は、基本的に図１および図２に示したＬＥＤの製造方法と同様である。ここで、図８は、図６および図７に示したＬＥＤを構成する積層構造のチップをウエハから採取するときのウエハの状態を示す図である。この場合、１つのチップあたりのｎ電極１１の数が増えたことに対応して、ｎ電極１１のそれぞれの面積を図１および図２に示したＬＥＤのｎ電極１１の面積より小さくすることが好ましい。
【００３０】
（実施の形態２）
上述した実施の形態１においては、ＧａＮ基板１をスクライブによりチップ化したものをリードフレームに搭載して発光装置とした場合を説明した。しかし、発光装置を構成するチップとなるようにＧａＮ基板１を分割することなく、たとえば図９に示すように、ＧａＮ基板１において半球状の凸部８２を形成したはＲＩＥによる半球状凸部の形成工程（Ｓ２０）（図３参照）を行なった状態の基板として取り扱う方が、ハンドリングが容易な場合がある。図９は、本発明による発光装置を構成するチップとなるべき領域を複数個含む、本発明によるＧａＮ基板の実施の形態２を示す模式図である。図１０は、図９に示した領域Ｘの拡大平面模式図である。図１１は、図１０の線分ＸＩ−ＸＩにおける断面模式図である。図９〜図１１に示すように、ＧａＮ基板１の１つの主表面である第２の主表面１ａには複数の半球状の凸部８２が形成されている。このような複数のチップを、分割する前のＧａＮ基板１として取り扱うことで、当該複数のチップのハンドリングが容易になる。
【実施例１】
【００３１】
本発明による発光装置の効果を確認するべく、以下のような試料を準備して所定の電流を入力した場合の青色光出力の値を測定した。以下、準備した試料についてまず説明する。
（本発明例１）：本発明例１のＬＥＤは、基本的に図１および図２に示したＬＥＤと同様の構造を備える。発明例１のＬＥＤの製造方法も、基本的に図３〜図５を参照して説明した発光装置の製造方法と同様である。以下、具体的に説明する。
（Ｓ1−1）ｃ面から０．５°ずらしたＧａＮのオフ基板を使用した。この基板の酸素濃度は５Ｅ１８／ｃｍ3、転位密度は１Ｅ７／ｃｍ2であり、厚みは４００μｍとした。
（Ｓ1−2）ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)でＧａＮ基板の第１の主面であるＧａ面上に次の積層構造を形成した。（Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層／クラッド層のＳｉドープｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／ＧａＮ層とＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層との２層構造が３層重ねられたＭＱＷ(Multi-Quantum Well)／クラッド層のＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層／Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層）
（Ｓ1−3）発光波長は４５０ｎｍである。
（Ｓ1−4）このウエハを活性化処理して、Ｍｇドープｐ型層の低抵抗化を行なった。ホール測定によるキャリア濃度は、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層が５Ｅ１７／ｃｍ3、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層が１Ｅ１８／ｃｍ3であった。
（Ｓ1−5）このウエハをさらに、フォトリソグラフィ技術とＲＩＥ(Reactive Ion Etching)により、Ｍｇドープｐ型層側からＳｉドープｎ型層までＣｌ系ガスでエッチングする。このエッチングにより、図４に示すように、素子分離溝２５を形成し、素子分離を行なった。素子分離溝の幅Ｌ3は１００μｍである。
（Ｓ1−6）ＧａＮ基板の第２の主面である裏面のＮ面には、フォトリソグラフィ技術と、蒸着と、リフトオフ法とにより、図４に示した距離Ｌ2＝２ｍｍおきにチップの中心に平面形状が正方形状であり、１辺の幅（Ｄ）が２００μｍの（２００μｍ□の）ｎ電極をつけた（図４および図５参照）。ｎ電極として、ＧａＮ基板１に接して下から順に（Ｔｉ層２０ｎｍ／Ａｌ層１００ｎｍ／Ｔｉ層２０ｎｍ／Ａｕ層２００ｎｍ）の積層構造を形成した。これを窒素（Ｎ2）雰囲気中で加熱することにより、接触抵抗を１Ｅ−５Ω・ｃｍ2以下とした。
（Ｓ1−7）ｐ電極としてはｐ型ＧａＮ層に接して厚み４ｎｍのＮｉ層を形成し、その上に厚み４ｎｍのＡｕ層を全面に形成した（図４および図５参照）。これを不活性ガス雰囲気中で加熱処理することにより、接触抵抗を５Ｅ−４Ω・ｃｍ2とした。
（Ｓ1−8）その後、基板のＮ面に対して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行なった。この結果、当該Ｎ面の表面層を部分的に除去することによって当該Ｎ面において半球状の凸部８２を複数個形成した。上に断面形状がＶ字状の溝８０を形成した。図４に示すように、ドーム状の凸部８２の高さＴ3は平均値が３０μｍ、凸部８２の幅は６０μｍとした。なお、反応性イオンエッチングの具体的なプロセス条件は、以下の通りである。まず、ＲＩＥ装置の処理容器内部にＧａＮ基板１のＮ面が上を向くように設置した。そして、プロセス条件として、処理容器内部の圧力を２０ｍｔｏｒｒ、印加パワーを３００Ｗ、反応ガスを１００％塩素（Ｃｌ2）ガス、反応ガスとしての塩素ガスの流量を５０ｓｃｃｍ（standard cc/min）（すなわち０．０５リットル／分）、処理時間を１２０分、といった条件を用いて、ＲＩＥ処理を行なった。この結果、図１、図４および図５に示すように、基板のＮ面には半球状の凸部８２が複数個形成された。
（Ｓ1−9）その後に、図４および図５に示すように、チップ境界５０が側面として現れるようにスクライブを行ない、チップ化したものを発光装置とした。チップ化した発光装置は、光の放出面が１．９ｍｍ□（１辺の長さが１．９ｍｍの四角形）の形状で、発光層が１．９ｍｍ□の形状をとる。すなわち図５において、Ｌ1＝１．９ｍｍであり、Ｌ2＝２ｍｍである。また、素子分離溝の幅Ｌ3＝１００μｍであり、ｎ電極の１つの辺の幅Ｄ＝２００μｍ（ｎ電極は２００μｍ□）である。
（Ｓ1−10）図１を参照して、リードフレームのマウント部２１ａに、上記チップのｐ型ＧａＮ層側が接するように搭載して、発光装置を形成した。マウント部に塗布した導電性接着剤１４によって発光装置とマウントとを固定するとともに、導通が得られるようにしている。
（Ｓ1−11）発光装置からの放熱性を良くするために、発光装置のｐ型ＧａＮ層が全面マウント部と接するように搭載した。また接着剤は熱伝導の良いＡｇ系のものを、またリードフレームも熱伝導の良いＣｕＷ系のものを選択した。これにより、得られた熱抵抗は８℃／Ｗであった。
（Ｓ1−12）さらに、ｎ電極とリードフレームのリード部とをワイヤボンドにより導通させた後、エポキシ系樹脂により樹脂封止を行なって発光装置をランプ化した。
(比較例１）：比較例１のＬＥＤは、基本的に上記本発明例１のＬＥＤと同様の構造を備えるが、ＧａＮ基板１のＮ面に形成された半球状の凸部のサイズが本発明例１のＬＥＤと異なる。すなわち、比較例１のＬＥＤでは、ＧａＮ基板１のＮ面に形成された半球状の凸部の平均的な高さが２０ｎｍ（０．０２μｍ）であり、当該凸部の幅が４０ｎｍ（０．０４μｍ）である。
【００３２】
比較例１のＬＥＤの製造方法は、以下のようなものである。
（Ｓ2−１）〜（Ｓ2−7）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−1）〜（Ｓ1−7）と同様である。
（Ｓ2−8）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−8）と同様であるが、ＲＩＥのプロセス条件が異なる。具体的には、ＲＩＥの処理時間を５秒としている。この結果、形成される半球状の凸部８２の平均的な高さは２０ｎｍ（０．０２μｍ）、凸部８２の幅は４０ｎｍ（０．０４μｍ）となった。
（Ｓ2−9）〜（Ｓ2−12）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−9）〜（Ｓ1−12）と同様である。つまり、比較例１のＬＥＤの製造方法は、本発明例１の製造方法と基本的に同様であるが、本発明例１の工程（Ｓ1−8）に対応する工程（Ｓ2−8）におけるＲＩＥの処理時間が異なる（比較例１ではＲＩＥの処理時間が短くなっている）。このため、形成される凸部８２の高さや幅が本発明例１の当該高さや幅より小さくなっている。
（比較例２）：比較例２のＬＥＤは、基本的に上記比較例１のＬＥＤと同様の構造を備えるが、図１２に示すようにＧａＮ基板１のＮ面に半球状の凸部が形成されていない点が異なる。図１２は、比較例２のＬＥＤを示す模式図である。
【００３３】
比較例２のＬＥＤの製造方法は、以下の通りである。
（Ｓ3−1）〜（Ｓ3−7）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−1）〜（Ｓ1−7）と同様である。
（Ｓ3−8）〜（Ｓ3−11）：基本的に本発明例１の（Ｓ1−9）〜（Ｓ1−12）と同様である。
【００３４】
（試験およびその結果）
本発明例１および比較例１、２を、それぞれ積分球内に搭載した後所定の電流（２Ａ）を印加して、集光されディテクタから出力される光出力値の比較を行なった。その結果、本発明例１は１．１Ｗの出力が得られた。一方、比較例１の出力は０．８Ｗ、比較例２の出力は０．８Ｗであった。このように、ＧａＮ基板の光出射面側（第２の主面側）をＲＩＥにより加工することで所定の大きさの半球状の凸部８２を形成した本発明例１は、ＧａＮ基板１とエポキシ樹脂１５との接触界面の面積が比較的大きいこと、当該界面が発光層の面に対して様々な角度を有することから界面での全反射が防止されやすいこと、などの理由により、比較例１、２より本発明例１は高い光出力を得ることができる。
【００３５】
なお、上述した本発明例１と比較例１とは、半球状の凸部８２のサイズのみが異なるが、そのような半球状凸部８２のサイズ（高さ）と得られる光出力との関係をシミュレーションにより求めた。その結果を図１３に示す。図１３は、半球状凸部の高さと光出力との関係をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフである。図１３の横軸は半球状凸部の高さ（単位：μｍ）を示している。横軸は対数目盛で示されている。また、図１３の縦軸は得られる光出力（単位：Ｗ）を示している。図１３では、上述した本発明例１および比較例１の実験結果が黒塗り四角で示され、シミュレーションにより求めた半球状凸部の高さと光出力との関係が実線で示されている。図１３から分かるように、半球状凸部８２の高さが１μｍを超えると、ＬＥＤからの光出力が急激に向上する。
【００３６】
なお、シミュレーションの前提としては、ＬＥＤの基本的な構成は本発明例１と同様として、密集して形成された半球状凸部（ドーム構造）が全て半球状であると仮定した。また、半球状凸部の高さは、当該凸部の高さの平均的な高さとした。ここで、平均的な高さ（および幅）とは、たとえば所定個数の凸部についてその高さ（および幅）を測定し、平均値を算出することにより決定する。具体的には、基板のＮ面での任意の３箇所について、所定の倍率で観察した視野内において任意に選択した５つの凸部に関して、高さおよび幅を測定する。そして、こられ３箇所×５つの凸部＝１５個の凸部について高さおよび幅のデータを測定し、これらの高さおよび幅のそれぞれのデータについて平均値を算出する。このようにして、凸部の平均的な高さおよび幅を得ることができる。
【実施例２】
【００３７】
本発明の実施例２では、ＧａＮ基板の酸素濃度と比抵抗および光の透過率との関係を把握した。その関係に基づいてｐダウン実装、すなわちＧａＮ基板を光放出面とする発光素子において、所定の光放出面積の場合に最適なＧａＮ基板厚みと酸素濃度との関係を樹立した点に特徴がある。上述のようにｐダウン実装では光放出面がＧａＮ基板となるので、つぎに示すように、比抵抗と光透過率とに大きな影響を有する酸素濃度はとくに重要である。
【００３８】
図１４は、ＧａＮ基板の比抵抗に及ぼす酸素濃度の影響を示す図である。図１４より、比抵抗０.５Ωｃｍ以下は、酸素濃度１Ｅ１７個／ｃｍ3以上とすることにより実現することができる。また、図１５は、ＧａＮ基板の厚みが４００μｍのときの波長４５０ｎｍの光の透過率に及ぼす酸素濃度の影響を示す図である。同図より酸素濃度が２Ｅ１９個／ｃｍ3を超えると波長４５０ｎｍの光の透過率が急激に低下することが分かる。図１４と図１５とから、酸素濃度の増大は、ＧａＮ基板の比抵抗を減少させ、発光面を拡大するのに有効であるが光の透過率を低下させることが分かる。したがって、ｐダウン実装される発光素子に用いられるＧａＮ基板としては酸素濃度、ＧａＮ基板の厚さ、発光の平面サイズをどのように設定するかが非常に重要となる。
【００３９】
図１６は図１に示した本発明によるＬＥＤに対して厚みおよび酸素濃度を変化させたＧａＮ基板からランプを作製したとき、そのランプの光出力および電流が均一に流れる平面サイズを測定した結果を示す図である。なお、検討したＬＥＤは、基本的に上述した本発明例１と同様の処理工程により作成した。
【００４０】
図１６から分かるように、ランプの光出力についていえば、厚みが厚いほど、また酸素濃度が高いほど光出力は低下する傾向にある。また電流が均一に流れる最大の平面サイズについていえば、厚みが厚いほど、また酸素濃度が高いほど大きくなる傾向にある。
【００４１】
図１６から、たとえば電流が均一に流れる平面サイズが一辺４ｍｍ（一辺５ｍｍ）の正方形とする場合、光出力として、光の放出面が３００μｍ□（１辺の長さが３００μｍの四角形）の形状で、発光層が３００μｍ□の形状をとる本発明によるＬＥＤで２０ｍＡ印加時に８ｍＷ相当以上を得たいとき、厚み２００μｍのＧａＮ基板では酸素濃度を６Ｅ１８個／ｃｍ3以上（一辺５ｍｍ正方形では８Ｅ１８個／ｃｍ3以上）とすれば、上記本発明によるＬＥＤの大きさで２０ｍＡ印加時に光出力８ｍＷ以上を確保した上で、均一な発光を得ることができる。つまり上記本発明によるＬＥＤの大きさ一辺３００μｍの正方形における２０ｍＡ印加と電流密度を合わせた場合、一辺４ｍｍ（一辺５ｍｍ）の正方形では３.６Ａ（５.６Ａ）印加に相当し、３.６Ａ（５.６Ａ）印加時に印加電流に比例して光出力１.４Ｗ（２.３Ｗ）以上確保した上で、均一な発光を得ることができる。
【００４２】
また、厚み４００μｍのＧａＮ基板では、上記厚み２００μｍの場合と同じ目標性能としたとき、一辺４ｍｍ正方形では３Ｅ１８個／ｃｍ3以上（一辺５ｍｍ正方形の場合、酸素濃度４Ｅ１８個／ｃｍ3以上）とすればよい。ただし、厚み４００μｍでは酸素濃度を２Ｅ１９個／ｃｍ3以下にしないと上記本発明によるＬＥＤの大きさで２０ｍＡ印加時に８ｍＷ相当以上の光出力を得ることができない。
【００４３】
さらに、厚み６００μｍのＧａＮ基板では、一辺４ｍｍ正方形の領域を電流が均一に流れる酸素濃度２.５Ｅ１８個／ｃｍ3以上に比して、上述した本発明によるＬＥＤの大きさで２０ｍＡ印加時に光出力８ｍＷ相当以上となる酸素濃度の限界値は２.５Ｅ１８個／ｃｍ3よりわずかに高いだけである。したがって、上記２つの条件を満たす酸素濃度範囲は狭い範囲しかない。一方、一辺３ｍｍ正方形の領域に均一に電流が流れる酸素濃度２Ｅ１８個／ｃｍ3程度以上なので、一辺４ｍｍ正方形に比較して酸素濃度の許容範囲はわずかに広くなる。
【００４４】
また、図１６によれば、ＧａＮ基板の厚みが２００μｍ〜４００μｍの場合、一辺１０ｍｍの正方形に均一に電流を流し、上記本発明によるＬＥＤの大きさで２０ｍＡ印加時に８ｍＷ相当以上の出力を得ることを可能にする酸素濃度範囲は実用上十分広いことが分かる。厚み２００μｍでは酸素濃度２Ｅ１９個／ｃｍ3より低い酸素濃度以上で可能であることが分かる。また厚み４００μｍでは酸素濃度８Ｅ１８／ｃｍ3以上で可能である。
【００４５】
次に、上記の実施例と重複するものもあるが本発明の実施例を羅列的に挙げて説明する。
【００４６】
この発明に従った発光装置は、図１や図６に示すように、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）と、窒化物半導体基板の第１の主表面の側に、ｎ型窒化物半導体層（ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層３）と、窒化物半導体基板から見てｎ型窒化物半導体層より遠くに位置するｐ型窒化物半導体層（ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層５）と、ｎ型窒化物半導体層およびｐ型窒化物半導体層の間に位置する発光層（量子井戸(MQW:Multi-Quantum Well)４）とを備えた発光装置である。当該発光装置では、ｐ型窒化物半導体層の側をダウン実装し、窒化物半導体基板の第１の主表面と反対側の主表面である第２の主表面１ａから光を放出する。窒化物半導体基板の第２の主表面１ａには半球状の凸部８２が形成されている。
【００４７】
このようにすれば、窒化物半導体基板の光の出射面である第２の主表面１ａに半球状の凸部８２を形成するので、当該凸部８２がレンズ効果を奏することにより第２の主表面１ａに垂直な方向に向かう光を効率的に取出すことができる。この結果、凸部８２が形成されていない場合や、単純に第２の主表面１ａをＫＯＨ溶液などを用いて非鏡面化した場合、さらには第２の主表面１ａにダイシングなどを用いて溝を形成した場合より、発光装置における光の利用効率を向上させることができる。
【００４８】
また、上述した構成では、電気抵抗の低い窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の裏面（第２の主表面）にｎ型電極１１を設けるので、小さな被覆率すなわち大きな開口率でｎ電極１１を設けても電流を窒化物半導体基板全体にゆきわたらせて流すことができる。このため、放出面で光を吸収される率が小さくなり、発光効率を高くすることができる。なお、光の放出は第２の主表面だけでなく側面からなされてもよいことは言うまでもない。以下の発光装置においても同様である。
【００４９】
また、電気抵抗が高いｐ型窒化物半導体層の側は光放出面にならないので、ｐ型窒化物半導体層の全面にｐ型電極層（ｐ電極１２）を形成することができ、大電流を流し発熱を抑える上でも、また発生した熱を伝導で逃がす上でも好都合の構造をとることが可能となる。すなわち、熱的要件のために受ける制約が非常に緩和される。このため、電気抵抗を低下させるために、ｐ電極とｎ電極とを入り組ませた櫛型形状などにする必要がない。
【００５０】
さらに、ＧａＮ基板１が導電性に優れることから、サージ電圧に対する保護回路をとくに設ける必要がなく、また耐圧性も非常に優れたものにできる。また、複雑な加工工程を行なうことがないので、製造コストを低減することも容易化される。
【００５１】
なお、上記発光装置において窒化物半導体基板は、ＧａＮまたはＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）のいずれかにより構成されていてもよい。この場合、窒化物半導体基板としてＧａＮ基板１を用いれば、基板に印加する電流密度を高くすることができる（大電流密度を印加できる）ため、発光装置において高輝度（および大きな光束）の光を出射できる。また、ＧａＮまたはＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）により窒化物半導体基板を構成すれば、熱伝導のよい、つまり放熱性に優れた窒化物半導体基板を用いて発光装置としてのＬＥＤを構成できる。このため、大電流密度を印加しても、十分放熱を行なうことができるので、熱によりＬＥＤが損傷する可能性を低減できる。したがって、長時間にわたって安定した光を出力できる発光装置を実現できる。
【００５２】
上記発光装置において、窒化物半導体基板はＧａＮ基板１であってもよい。当該ＧａＮ基板１は酸素ドープによりｎ型化されており、酸素濃度が、酸素原子１Ｅ１７（１×１０17）個／ｃｍ3以上２Ｅ１９（２×１０19）個／ｃｍ3以下の範囲にあってもよい。この場合、ＧａＮ基板１の全体に均一に電流を流すことができるので、発光装置においてＧａＮ基板１の第２の主表面のほぼ全体から十分な光を出射することができる。
【００５３】
上記発光装置において、半球状の凸部８２の高さＴ３（図４参照）は０．２μｍ以上１００μｍ以下であってもよく、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）の厚み方向において、凸部８２が形成されていない部分の厚みＴ２（図４参照）は１００μｍ以上６００μｍ以下であってもよい。また、凸部８２の幅Ｗ（図４参照）は当該凸部８２の高さＴ３の２倍程度、具体的には０．４μｍ以上２００μｍ以下であってもよい。また、上記凸部８２の高さＴ２や幅Ｗはそれぞれ凸部８２の平均の高さや平均の幅であってもよい。平均の高さおよび幅とは、たとえば所定個数の凸部についてその高さおよび幅を測定し、平均値を算出することにより決定してもよい。具体的には、基板のＮ面での任意の３箇所について、所定の倍率で観察した視野内において任意に選択した５つの凸部に関して、高さおよび幅を測定する。そして、こられ３箇所×５つの凸部＝１５個の凸部について高さおよび幅のデータを測定し、これらの高さおよび幅のそれぞれのデータについて平均値を算出することにより、上記平均の高さおよび幅を決定してもよい。
【００５４】
ここで、一般的に光のフレネル反射において、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）での構造の効果が現れて光の取出し効率が向上するのは（取出す光の波長：λ）／（窒化物半導体基板の屈折率：ｎ）程度以上のサイズの構造からである。そして、発光装置から取出す光の波長を４２０ｎｍ〜４８０ｎｍと考え、窒化物半導体基板がＧａＮ基板１である場合を考えると、当該ＧａＮ基板１の屈折率は２．５である。これらのデータに基づいて光の取出し効率が向上する構造のサイズの下限を考える。その結果、当該構造のサイズが０．２μｍ（２００ｎｍ）以上であれば、構造の効果が現れて、光の取出し面である第２の主表面１ａからの光の取出し効率が向上すると考えられる。また、当該構造のサイズは大きければ大きいほど光の取出し効率の向上には寄与するが、あまり当該構造（凸部８２）のサイズ（たとえば高さＴ３）が大きすぎると、当該凸部８２の形成に時間がかかることになる。このように凸部８２の形成に時間がかかると、発光装置の製造工期が長くなるので、結果的に発光装置の製造コストを増大させることになる。このため、現実的な処理時間で形成可能な凸部８２のサイズ（高さ）としては１００μｍ程度といった数値が考えられる。また、凸部８２の幅Ｗは高さの２倍程度になるので、上記のように当該幅Ｗは０．４μｍ以上２００μｍ以下となる。
【００５５】
また、凸部８２が形成されていない部分での窒化物半導体基板の厚み（隣り合う凸部８２の間においてＧａＮ基板１の厚みがもっとも薄くなっている部分での厚みＴ２）については、発光層（ＭＱＷ４）に供給される電流を広げるために必要な厚みを確保する必要がある。（つまり、ＧａＮ基板１の厚みＴ１（図４参照）が薄すぎると、第２の主表面１ａ側に設置されたｎ電極１１から供給された電流が発光層の全面に行きわたるように十分に広がらず、発光層の全面から効率的に光を出射させることができなくなる。）したがって、ＧａＮ基板に供給された電流を十分に広げるためには、凸部８２が形成されていない部分での窒化物半導体基板の厚みＴ２を１００μｍ以上とすることが好ましい。
【００５６】
一方、できるだけサイズの大きな凸部８２を形成するという観点からすると、当該ＧａＮ基板１の厚みＴ１は厚ければ厚いほどよいことになる。しかし、ＧａＮ基板１の厚みＴ１が厚すぎると、ＧａＮ基板１を透過して第２の面１ａから出射する光の当該ＧａＮ基板１における透過量が小さくなる。また、ＧａＮ基板１が厚くなるとＧａＮ基板１の材料コストも上昇するので、結果的に発光装置の製造コストを増大させることになる。このような観点からすると、凸部８２が形成されていない部分でのＧａＮ基板１の厚みＴ２の上限を６００μｍ程度とすれば、上記のような光の透過量の問題や製造コストの問題の程度を許容範囲内に収めることができる。
【００５７】
上記発光装置において、半球状の凸部８２の高さＴ３の範囲の下限については、１μｍ以上、さらに好ましくは２μｍ以上であることが好ましい。また、上記凸部８２の高さＴ３の範囲の上限については、より好ましくは８０μｍ以下である。
【００５８】
ここで、発明者は発光装置から取出す光が青色光である場合、凸部８２の高さを１μｍ以上とすれば光の取出し効率が飛躍的に向上することを見出した。このため、凸部８２の高さの下限を１μｍとすることが好ましい。また、当該凸部８２の高さを２μｍ以上とすれば、確実に光の取出し効率の向上効果を得ることができる。
【００５９】
上記発光装置において、凸部８２は第２の主表面１ａに対して反応性イオンエッチングを行なうことにより形成されていてもよい。この場合、ダイシングや研磨加工などを行うことなく、反応性イオンエッチングの実施によって上記凸部８２を形成できる。このため、ダイシングなどを行う場合より発光装置の製造工程を簡略化できる。この結果、発光装置の製造コストを低減できる。
【００６０】
この発明に従った窒化物半導体基板を備える発光装置の製造方法は、窒化物半導体基板を準備する工程（基板を準備する工程（Ｓ１０））と、半球状の凸部を形成する工程（ＲＩＥによる半球状凸部の形成工程（Ｓ２０））とを備える。半球状の凸部を形成する工程（Ｓ２０）は、窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）において発光層が形成される側である第１の主表面と反対側の第２の主表面１ａに、反応性イオンエッチングを行なうことにより、第２の主表面１ａの一部を除去することによって半球状の凸部８２を形成する。
【００６１】
このようにすれば、ダイシングや研磨加工などを行うことなく、反応性イオンエッチングによって上記凸部８２を形成できる。このため、ダイシングなどを行う場合より発光装置の製造工程を簡略化できる。この結果、本発明による発光装置を低コストで製造できる。
【００６２】
この発明に従った窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）は、１つの主表面（第２の主表面１ａ）に半球状の凸部８２が形成されている。この場合、当該窒化物半導体基板（ＧａＮ基板１）を発光装置の製造に用いて、当該凸部８２が形成された面を発光装置の光の取出し面とすれば、凸部８２が形成されていない基板を用いる場合より、光の取出し効率の高い発光装置を製造できる。
【００６３】
上記窒化物半導体基板はＧａＮ基板１であってもよい。当該ＧａＮ基板１は酸素ドープによりｎ型化されており、酸素濃度が、酸素原子１Ｅ１７個／ｃｍ3以上２Ｅ１９個／ｃｍ3以下の範囲にあることが好ましい。この場合、ＧａＮ基板１の全体に均一に電流を流すことができるので、当該ＧａＮ基板１を用いて製造された発光装置において、ＧａＮ基板１の第２の主表面のほぼ全体から十分な光を出射することができる。
【００６４】
なお、窒化物半導体基板としてのＧａＮ基板１における酸素濃度については、酸素濃度が２Ｅ１９個／ｃｍ3を超える場合、ＧａＮ基板１の光（特に青色光）に対する透過率が小さくなるので、結果的にＧａＮ基板１での光の透過量が小さくなってしまう。また、ＧａＮ基板１における酸素濃度が１Ｅ１７個／ｃｍ3未満の場合、ＧａＮ基板１の比抵抗が小さくなるので、電極からＧａＮ基板１に供給された電流が十分広がった状態で発光層４に供給されない。このため、発光装置からの光出力が小さくなる。
【００６５】
上記窒化物半導体基板において、半球状の凸部８２の高さは０．２μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。窒化物半導体基板の厚み方向において、凸部８２が形成されていない部分の厚みＴ２（図４参照）は１００μｍ以上６００μｍ以下であってもよい。また、凸部８２の幅Ｗ（図４参照）は当該凸部８２の高さＴ３（図４参照）の２倍程度、具体的には０．４μｍ以上２００μｍ以下であってもよい。
【００６６】
この場合、凸部８２の構造の効果が現れて当該凸部８２が形成された面を光の取出し面とした発光装置における光の取出し効率を向上させることができる。なお、凸部８２の高さを上述のように０．２μｍ以上とすれば凸部８２の構造の効果を発揮させることができる。また、凸部８２の高さＴ３を１００μｍ以下とすれば、凸部８２を形成するための反応性イオンエッチングの処理時間を現実的な処理時間とすることができる。
【００６７】
また、凸部８２が形成されていない部分での窒化物半導体基板の厚みＴ２を１００μｍ以上とすれば、当該窒化物半導体基板を用いて発光装置を作成した場合に、発光装置の発光層（ＭＱＷ４）全体に行きわたるように、当該基板を介して電流を供給することができる。また、凸部８２が形成されていない部分での当該基板の厚みＴ２を６００μｍ以下とすれば、当該基板における光の透過量が低下するといった問題の発生を抑制できる。
【００６８】
上記窒化物半導体基板において、半球状の凸部８２の高さＴ３の範囲の下限について、１μｍ以上、さらに好ましくは２μｍ以上であることが好ましい。また、上記凸部８２の高さＴ３の範囲の上限について、より好ましくは８０μｍ以下である。
【００６９】
このように、凸部８２の高さＴ３を１μｍ以上とすれば、当該ＧａＮ基板１を用いて発光装置を製造したときに、凸部８２が形成された面（第２の主表面１ａ）からの光の取出し効率を、凸部８２が形成されていない場合に比べて飛躍的に向上させることができる。また、凸部８２の高さＴ３を２μｍ以上とすれば、上記光の取出し効率の向上効果を確実に得ることができる。
【００７０】
上記窒化物半導体基板において、凸部８２は第２の主表面１ａに対して反応性イオンエッチングを行なうことにより形成されていてもよい。この場合、ダイシングや研磨加工などを行なうことなく、反応性イオンエッチングの実施によって上記凸部８２を形成できる。このため、ダイシングなどを行なう場合より窒化物半導体基板の製造工程を簡略化できる。
【００７１】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の発光装置は、導電性の高い窒化物半導体基板を用い、光の出射面に半球状の凸部を形成し、ｐダウン実装した構造を用いた結果、（１）光の取出し効率を向上させることができ、（２）放熱性に優れ、複雑な電極構造を設ける必要がなく、大出力の発光を可能にし、（３）導電性に優れ、過渡電圧や静電放電から発光素子を保護するための保護回路を設ける必要がなく、大面積発光および静電耐圧に優れ、（４）発光層から基板にかけて屈折率の大から小への大きな不連続性がないため、発光層から放出面にいたる間で全反射が生じ難く、したがって全反射に起因する、効率低下や側面部の樹脂劣化がなく、（５）低電圧で発光するので、大容量の電源を必要とせず、とくに自動車用の照明装置用に適しており、（６）その構造が簡単なために、製造しやすく安価であり、メインテナンス性にも優れている。このため、今後、自動車の照明装置を含めて各種の照明製品に広範に利用されることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に従った発光装置としてのＬＥＤの実施の形態１を示す図である。
【図２】図１のＬＥＤの発光層を含む積層構造を示す図である。
【図３】図１および図２に示したＬＥＤを構成するチップの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図２に示した構造のチップをウエハから採取するときのウエハの状態を示す図である。
【図５】図４に示した電極の配置を示す図である。
【図６】図１〜図５に示した本発明によるＬＥＤの実施の形態１の変形例を示す図である。
【図７】図６に示したＬＥＤの平面形状を示す図である。
【図８】図６および図７に示したＬＥＤを構成する積層構造のチップをウエハから採取するときのウエハの状態を示す図である。
【図９】本発明による発光装置を構成するチップとなるべき領域を複数個含む、本発明によるＧａＮ基板の実施の形態２を示す模式図である。
【図１０】図９に示した領域Ｘの拡大平面模式図である。
【図１１】図１０の線分ＸＩ−ＸＩにおける断面模式図である。
【図１２】比較例２のＬＥＤを示す模式図である。
【図１３】半球状凸部の高さと光出力との関係をシミュレーションにより求めた結果を示すグラフである。
【図１４】ＧａＮ基板の比抵抗に及ぼす酸素濃度の影響を示す図である。
【図１５】ＧａＮ基板の厚みが４００μｍのときの波長４５０ｎｍの光の透過率に及ぼす酸素濃度の影響を示す図である。
【図１６】図１に示した本発明によるＬＥＤに対して厚みおよび酸素濃度を変化させたＧａＮ基板からランプを作製したとき、そのランプの光出力および電流が均一に流れる平面サイズを測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  ＧａＮ基板、１ａ  光放出面（第２の主表面）、２  ｎ型ＧａＮ層、３  ｎ型ＡｌxＧａ1-xＮ層、４  ＭＱＷ（発光層）、５  ｐ型ＡｌxＧａ1-xＮ層、６  ｐ型ＧａＮ層、１１  ｎ電極、１２  ｐ電極、１３  ワイヤ、１４  導電性接着剤、１５  エポキシ系樹脂、２１ａ  リードフレームのマウント部、２１ｂ  リードフレームのリード部、２５  素子分離溝、５０  チップ境界、８２  半球状の凸部。
【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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