(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板と、
前記透光性基板上の一部に設けられた第１ｎ側半導体層と、前記第１ｎ側半導体層上に設けられた第１ｐ側半導体層と、を有しており、前記第１ｐ側半導体層に孔が設けられている第１半導体積層体と、
前記透光性基板上であって、平面視で前記第１半導体積層体の周囲に設けられた第２ｎ側半導体層と、前記第２ｎ側半導体層の内縁部よりも外側に設けられた第２ｐ側半導体層と、を有している第２半導体積層体と、
前記第１ｎ側半導体層上、前記第２ｎ側半導体層上、前記第１ｐ側半導体層上及び前記第２ｐ側半導体層上に設けられた層間絶縁膜と、
前記第１ｐ側半導体層上に設けられた第１ｐ電極と、
前記第１ｐ電極上の一部に前記層間絶縁膜を介して設けられ、かつ前記孔を通じて前記第１ｎ側半導体層と接続された第１ｎ電極と、
前記第２ｐ側半導体層上に設けられた第２ｐ電極と、
前記第２ｐ電極上の一部に前記層間絶縁膜を介して設けられ、かつ前記第２ｎ側半導体層の内縁部に接続された第２ｎ電極と、を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
透光性基板と、
前記透光性基板上に設けられた１つのｎ側半導体層と、
前記ｎ側半導体層上の一部に設けられ、孔を有する第１ｐ側半導体層と、
前記ｎ側半導体層上であって、平面視で前記第１ｐ側半導体層の周囲に設けられた第２ｐ側半導体層と、
前記ｎ側半導体層上、前記第１ｐ側半導体層上及び前記第２ｐ側半導体層上に設けられた層間絶縁膜と、
前記第１ｐ側半導体層上に設けられた第１ｐ電極と、
前記第１ｐ電極上の一部に前記層間絶縁膜を介して設けられ、かつ前記孔を通じて前記ｎ側半導体層と接続された第１ｎ電極と、
前記第２ｐ側半導体層上に設けられた第２ｐ電極と、
前記第２ｐ電極上の一部に前記層間絶縁膜を介して設けられ、かつ前記第１ｐ側半導体層と前記第２ｐ側半導体層との間の領域で前記ｎ側半導体層に接続された第２ｎ電極と、を有することを特徴とする発光素子。
【請求項３】
前記孔を複数有し、複数の前記孔は、前記第１ｐ側半導体層の外縁部に沿って配列されている請求項１又は請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第１ｎ電極は、複数の前記孔の配列方向に沿って延在し、複数の前記孔を一体的に接続している請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１ｐ電極は、
前記第１ｐ側半導体層の上面の略全面に設けられた第１光反射層と、
前記第１光反射層上に前記層間絶縁膜を介して設けられ、平面視で前記第１ｐ側半導体層の外縁部に沿って複数の前記孔を結んだ線よりも内側及び外側のそれぞれの領域に、前記第１ｐ側半導体層の外縁形状に沿って前記第１光反射層と接続される第１導電層と、を含み、
前記第１導電層が前記外側の領域で前記第１光反射層と接続される幅は、前記内側の領域で前記第１光反射層と接続される幅よりも広い請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第１ｐ側半導体層は、平面視における外縁の形状が円形である請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第２ｎ電極は、前記第２ｎ側半導体層の内縁部に接続された複数の内縁接続部を有し、
前記複数の内縁接続部は、前記第２ｐ側半導体層の内縁部に沿って配列されている請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
前記複数の内縁接続部は、前記第１ｐ側半導体層よりも前記第２ｐ側半導体層に近い側に配置されている請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記第２ｐ側半導体層は、平面視における外縁の形状が六角形であり、かつ前記第２ｎ側半導体層の外縁部よりも内側に設けられ、
前記第２ｎ電極は、前記第２ｎ側半導体層の外縁部に接続されている複数の外縁接続部を備え、
前記外縁接続部は、前記六角形の各頂点に対応する角部にそれぞれ配置されている請求項７又は請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記第２ｎ電極は、前記内縁接続部と前記外縁接続部とが周方向に交互に配置されている請求項９に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記第２ｎ電極は、前記ｎ側半導体層に接続された複数の内縁接続部を有し、
前記複数の内縁接続部は、前記第２ｐ側半導体層の内縁部に沿って配列されている請求項２に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記複数の内縁接続部は、前記第１ｐ側半導体層よりも前記第２ｐ側半導体層に近い側に配置されている請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記第２ｐ側半導体層は、平面視における外縁の形状が六角形であり、かつ前記ｎ側半導体層の外縁部よりも内側に設けられ、
前記第２ｎ電極は、前記ｎ側半導体層の外縁部に接続されている複数の外縁接続部を備え、
前記外縁接続部は、前記六角形の各頂点に対応する角部にそれぞれ配置されている請求項１１又は請求項１２に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記第２ｎ電極は、前記内縁接続部と前記外縁接続部とが周方向に交互に配置されている請求項１３に記載の発光素子。
【請求項１５】
請求項４又は請求項５に記載の発光素子において、
前記第１ｎ電極の上面に保護膜が設けられており、
前記透光性基板とは反対側に、一部が前記保護膜上に設けられ前記第１ｎ電極に接続されたｎ側外部接続電極が設けられており、
前記第１ｎ電極は、平面視で前記ｎ側外部接続電極が接続された部分から延在する２つの円弧部を有し、
前記ｎ側外部接続電極が接続された側における前記円弧部の幅は、先端側における前記円弧部の幅よりも広い発光装置。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１４に記載の発光素子において、
前記第１ｎ電極の上面と、前記第１ｐ電極の上面と、前記第２ｎ電極の上面と、前記第２ｐ電極の上面とに保護膜が設けられており、
前記透光性基板とは反対側に、一部が前記保護膜上に設けられた外部接続電極が設けられており、
前記外部接続電極は、
前記第１ｎ電極と前記第２ｎ電極とに接続されたｎ側外部接続電極と、
前記第１ｐ電極に接続された第１ｐ側外部接続電極と、
前記第２ｐ電極に接続された第２ｐ側外部接続電極と、を有する発光装置。
【請求項１７】
前記発光素子の前記第２ｐ電極は、
前記第２ｐ側半導体層の上面の略全面に接続された第２光反射層と、
前記第２光反射層上に設けられ、かつ前記第２ｐ側外部接続電極が接続された第２導電層と、
を含む請求項１６に記載の発光装置。
【請求項１８】
前記発光素子の前記透光性基板側に波長変換部材を備え、
前記波長変換部材は、平面視において、
前記第１ｐ側半導体層を覆う第１蛍光体層と、
前記第１蛍光体層の周囲に設けられ、かつ前記第２ｐ側半導体層を覆う第２蛍光体層と、を含む請求項１５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１９】
前記波長変換部材の前記透光性基板とは反対の面側に設けられたフレネルレンズを備える請求項１８に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子及び発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光装置に用いられる発光素子の分野では、光取出し面内における発光強度分布を均一にするために様々な開発が行われている。例えば特許文献１に記載された発光装置に用いられる発光素子は、縁部と、縁部の内側の領域と、の少なくとも２つの領域を有している。そして、この発光素子には、縁部と、縁部の内側の領域と、にそれぞれアノード電極が設けられており、かつ、縁部の内側の領域には縁部と共通に用いるカソード電極が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５０８６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、発光素子において、アノード電極（ｐ電極）とカソード電極（ｎ電極）との距離が近い領域ほど電流密度が高く、発光に偏りが生じ易い傾向にあるため、電極の配置に起因した電流密度の観点からも発光強度分布には改善の余地があると考えられる。
【０００５】
本発明に係る実施形態は、発光強度分布が改善された発光素子及び発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した課題を解決するため、本発明の実施形態に係る発光素子は、透光性基板と、前記透光性基板上の一部に設けられた第１ｎ側半導体層と、前記第１ｎ側半導体層上に設けられた第１ｐ側半導体層と、を有しており、前記第１ｐ側半導体層に孔が設けられている第１半導体積層体と、前記第１ｐ側半導体層上に設けられた第１ｐ電極と、前記第１ｐ電極上の一部及び前記孔内に設けられ、かつ前記孔を通じて前記第１ｎ側半導体層と接続された第１ｎ電極と、前記透光性基板上であって、平面視で前記第１半導体積層体の周囲に設けられた第２ｎ側半導体層と、前記第２ｎ側半導体層の内縁部よりも外側に設けられた第２ｐ側半導体層と、を有している第２半導体積層体と、前記第２ｐ側半導体層上に設けられた第２ｐ電極と、前記第２ｐ電極上の一部に設けられ、かつ前記第２ｎ側半導体層の内縁部に接続された第２ｎ電極と、を有する。
【０００７】
また、本発明の他の実施形態に係る発光素子は、透光性基板と、前記透光性基板上に設けられた１つのｎ側半導体層と、前記ｎ側半導体層上の一部に設けられ、孔を有する第１ｐ側半導体層と、前記第１ｐ側半導体層上に設けられた第１ｐ電極と、前記第１ｐ電極上の一部及び前記孔内に設けられ、かつ前記孔を通じて前記ｎ側半導体層と接続された第１ｎ電極と、前記ｎ側半導体層上であって、平面視で前記第１ｐ側半導体層の周囲に設けられた第２ｐ側半導体層と、前記第２ｐ側半導体層上に設けられた第２ｐ電極と、前記第２ｐ電極上の一部に設けられ、かつ前記第１ｐ側半導体層と前記第２ｐ側半導体層との間の領域で前記ｎ側半導体層に接続された第２ｎ電極と、を有する。
【０００８】
また、本発明の実施形態に係る発光装置は、前記発光素子において、前記透光性基板とは反対側に前記第１ｎ電極に接続されたｎ側外部接続電極が設けられており、前記第１ｎ電極が、平面視で前記ｎ側外部接続電極が接続された部分から延在する２つの円弧部を有し、前記ｎ側外部接続電極が接続された側における前記円弧部の幅が、先端側における前記円弧部の幅よりも広い。
【０００９】
また、本発明の実施形態に係る発光装置は、前記発光素子において、前記透光性基板とは反対側に外部接続電極が設けられており、前記外部接続電極が、前記第１ｎ電極と前記第２ｎ電極とに接続されたｎ側外部接続電極と、前記第１ｐ電極に接続された第１ｐ側外部接続電極と、前記第２ｐ電極に接続された第２ｐ側外部接続電極と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態に係る発光素子及び発光装置によれば、電流密度の偏りを軽減することができるため、発光強度分布を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る発光装置を備える光源装置を模式的に示す上面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】図１の光源装置を模式的に示す分解斜視図である。
【図４】第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す上面図である。
【図５】第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す下面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。
【図８】図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。
【図９】図５のＩＸ−ＩＸ線における断面図である。
【図１０】図５のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図１１】第１実施形態に係る発光装置におけるバリア層の配置領域を模式的に示す説明図である。
【図１２】第１実施形態に係る発光装置における層間絶縁膜の配置領域を模式的に示す説明図である。
【図１３】第１実施形態に係る発光装置におけるｎ電極及びｐ電極の配置領域を模式的に示す説明図である。
【図１４】第１実施形態に係る発光装置における第１ｎ電極及び第１導電層の配置領域を模式的に示す説明図である。
【図１５】第１実施形態に係る発光装置における保護膜の配置領域を模式的に示す説明図である。
【図１６】第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す下面図である。
【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る発光素子及び発光装置について説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、平面図、断面図の間において、各部材のスケール、厚み、間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
【００１３】
また、本発明の各実施形態に係る発光装置において、「上」、「下」、「左」及び「右」などは、状況に応じて入れ替わるものである。本明細書において、「上」、「下」などは、説明のために参照する図面において構成要素間の相対的な位置を示すものであって、特に断らない限り絶対的な位置を示すことを意図したものではない。
また、ある構成要素又は層が、他の構成要素又は層の「上に設けられている」といった場合、ある構成要素又は層は、直接的に他の構成要素又は層の上に設けられているか、あるいは介在する構成要素又は層が存在していることを意味する。
【００１４】
（第１実施形態）
［光源装置の構成］
図１〜図７を参照して、本発明の第１実施形態に係る発光素子を備える発光装置を用いた光源装置２の構成について説明する。
【００１５】
図１及び図２に示す光源装置２は、発光装置１０１と、フレネルレンズ６と、を備えている。さらに、発光装置１０１は、発光装置１００と、波長変換部材９と、を備えている。光源装置２を図３に分解して示すように、波長変換部材９は、発光装置１００の透光性基板１０側に設けられており、フレネルレンズ６は、波長変換部材９の透光性基板１０とは反対の面側に設けられている。なお、図１及び図２以外の他の図面では、発光装置１００の周囲の光反射部材７ｂの図示を省略している。
このような光源装置２は、照明用途のほか、例えばカメラのフラッシュモジュール等の外部の装置ユニットに組み込むことができる。外部の装置ユニットとして、例えば、スマートフォン等のカメラ付き携帯端末機等を挙げることができる。
【００１６】
［発光装置］
発光装置１００は、発光素子１と、外部接続電極８と、を備え、周囲が光反射部材７ｂに覆われている。発光素子１は、例えば、発光面側に位置する透光性基板１０と、透光性基板１０の発光面の反対側の面に設けられた半導体積層体２０とを含み、半導体積層体２０の下面側には外部接続電極８が設けられている。なお、ここでは、発光素子１の概略を説明し、詳細は後記する。また、図１〜図４では、当該図面の説明において上面と呼ぶ側が、発光素子１の上面側に一致しており、図５〜図１６では、当該図面の説明において上面と呼ぶ側が、発光素子１の下面側に一致している。
【００１７】
半導体積層体２０は、例えば、透光性基板１０の側から順にｎ側半導体層、活性層およびｐ側半導体層を含む。半導体積層体２０を構成する各層には、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）等の半導体材料を用いることができる。なお、発光領域（本実施形態では、後述する活性層２１ａ，２２ａがこれに相当する）を基準として、後述するｎ電極６１ｎ，６２ｎが接続される側の半導体層がｎ側半導体層であり、後述するｐ電極（光反射層）３１ｐ，３２ｐが接続される側の半導体層がｐ側半導体層である。
【００１８】
本実施形態では、半導体積層体２０は、図６〜図１０に示すように、透光性基板１０の全面に形成されたｎ側半導体層２１ｎと、ｎ側半導体層２１ｎ上の活性層２１ａ，２２ａの上に設けられた後述するｐ側半導体層２１ｐ，２２ｐと、を備えている。第２ｐ側半導体層２２ｐは、第１ｐ側半導体層２１ｐの周囲に離間させて設けられている。以下では、第１ｐ側半導体層２１ｐ及び活性層２１ａが配置されて第１発光部として機能する領域を第１半導体領域２１と呼ぶ（図４参照）。同様に、第２ｐ側半導体層２２ｐ及び活性層２２ａが配置されて第２発光部として機能する領域を第２半導体領域２２と呼ぶことにする（図４参照）。第１半導体領域２１と第２半導体領域２１とを独立して制御することができる。
【００１９】
外部接続電極８は、例えば図５に示すように、ｎ側外部接続電極８０ｎと、第１ｐ側外部接続電極８１ｐと、第２ｐ側外部接続電極８２ｐと、を有する。ｎ側外部接続電極８０ｎは、第１半導体領域２１のｎ電極と第２半導体領域２２のｎ電極とを電気的に接続する共通のカソード端子である。このような共通のカソード端子を用いることによって、発光装置１００の実装を簡便にできると共に、実装基板との接合面積も広く確保することができるため放熱性を改善することができる。また、第１ｐ側外部接続電極８１ｐは、第１半導体領域２１のｐ電極と電気的に接続されるアノード端子であり、第２ｐ側外部接続電極８２ｐは、第２半導体領域２２のｐ電極と電気的に接続されるアノード端子である。
【００２０】
［波長変換部材９］
波長変換部材９は、下面が発光素子１の発光面に対向し、発光素子１の発光面の少なくとも一部を覆うように設けられている。波長変換部材９は、発光素子１が発する光の一部により励起され、発光素子１からの光と異なる波長の光を発する。波長変換部材９は、図１に示すように、発光素子１の発光面全体を覆い、かつ波長変換部材９の外周面（外側面）が発光素子１の外側面の外側に位置するように設けられる。波長変換部材９は、第１蛍光体層９１と、第２蛍光体層９２と、光透過部材９３と、を含む。
【００２１】
第１蛍光体層９１は、上面視において、発光素子１の第１半導体領域２１を覆うように円形状に設けられている。すなわち、第１蛍光体層９１は、発光素子１の第１ｐ側半導体層２１ｐを覆うように設けられている。ここでは、第１蛍光体層９１の外縁が第１半導体領域２１の外縁と一致するように設けられる。この第１蛍光体層９１は、当該第１蛍光体層９１によって発光素子１の光を変換した光の波長が、第２蛍光体層９２によって発光素子１の光を変換した光の波長よりも短くなるような蛍光体（以下、第１蛍光体という）と、第１蛍光体が含有される光透過部材と、を有している。
【００２２】
第１蛍光体の一例として、イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）の他、Ｔｂ２．９５Ｃｅ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｔｂ０．０５Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９４Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０１Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ２．９０Ｃｅ０．０５Ｐｒ０．０５Ａｌ５Ｏ１２等が挙げられる。
【００２３】
第２蛍光体層９２は、上面視において、第１蛍光体層９１の周囲に六角環状に設けられ、かつ、発光素子１の第２半導体領域２２を覆うように設けられている。すなわち、第２蛍光体層９２は、発光素子１の第２ｐ側半導体層２２ｐを覆うように設けられている。ここでは、第２蛍光体層９２の外縁が第２半導体領域２２の外縁の外側に位置するように設けられていれば良く、例えば、第２蛍光体層９２は、第１蛍光体層９１の周囲に円環状に設けられていても良い。この第２蛍光体層９２は、当該第２蛍光体層９２における蛍光の波長が、第１蛍光体層９１における蛍光の波長よりも長くなるような蛍光体（以下、第２蛍光体という）と、第２蛍光体が含有される光透過部材と、を有している。
【００２４】
第２蛍光体層９２は、第２蛍光体として例えば窒化物系蛍光体を含むことが好ましく、サイアロン系蛍光体（ＳｉＡｌＯＮ系蛍光体）の他、（Ｓｒ０．９７Ｅｕ０．０３）２Ｓｉ５Ｎ８、（Ｃａ０．９８５Ｅｕ０．０１５）２Ｓｉ５Ｎ８、（Ｓｒ０．６７９Ｃａ０．２９１Ｅｕ０．０３）２Ｓｉ５Ｎ８、等が挙げられる。
【００２５】
＜光透過部材９３＞
光透過部材９３は、第１蛍光体層９１と第２蛍光体層９２との間に同心円状に設けられている。これにより、第１蛍光体層９１と第２蛍光体層９２とを離間させることができるため、第１蛍光体層９１と第２蛍光体層９２から取り出された光のそれぞれをフレネルレンズ６で有効に利用することができる。光透過部材９３を構成する透光性樹脂としては、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。特に、耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好適である。また、光透過部材９３を用いる代わりに、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ又はこれらの金属を主成分とする合金を含む金属膜などの遮光部材を設けても良く、各蛍光体層９１，９２からの光を個別に取り出すことができる。また、光透過部材９３を設けずに、第１蛍光体層９１と第２蛍光体層９２とが接していても良い。
【００２６】
第２蛍光体層９２の周りには光反射部材７ａが設けられる。光反射部材７ａは、第２蛍光体層９２の外周を覆うように設けられ、好ましくは第２蛍光体層９２に接して設けられる。これにより第２蛍光体層９２の側面からの光の漏れが抑制される結果、第１蛍光体層９１と第２蛍光体層９２とから取り出される光の出力差を減らすことができる。このため、光反射部材７ａは、第２蛍光体層９２の側面全体に接して設けられることが好ましい。また、図１に示すように、光反射部材７ａは、当該光反射部材７ａと第２蛍光体層９２との境界が、発光素子１の外縁の外側に位置するように設けられる。
【００２７】
図１及び図２に示す例では、光反射部材７ｂは、発光素子１の側面および下面の一部を覆うように設けられ、外部接続電極８の表面を露出するように設けられている。光反射部材７ｂは、光反射部材７ａの周縁部３０１における透光性基板１０側の面と接している。この光反射部材７ｂは、光反射部材７ａの下面に接して設けられ、光反射部材７ａと共に発光素子１を保護している。なお、光反射部材７ａの周縁部３０１から透光性基板１０の側面に跨るように、他の透光性部材を設けてもよい。これにより、この付加する透光性部材と光反射部材７ｂとの界面で、発光素子１の側面から出射された光を波長変換部材９側に反射させることができるため、光取り出し効率をより向上させることができる。
【００２８】
＜光反射部材７ａ，７ｂ＞
光反射部材７ａ及び光反射部材７ｂは、発光素子１からの光に対する反射率が高く、例えば、反射率が７０％以上のものを意味する。光反射部材７ａ，７ｂとしては、例えば透光性樹脂に、光反射性物質を分散させたものが使用できる。光反射性物質としては、例えば、酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどが好適である。光反射性物質は、粒状、繊維状、薄板片状などが利用できるが、特に、繊維状のものは光反射部材７ａ及び光反射部材７ｂの熱膨張率を低くして、例えば、発光素子１との間の熱膨張率差を小さくできるので好ましい。光反射性樹脂に含まれる樹脂材料としては、特に、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂であるのが好ましい。
【００２９】
［フレネルレンズ６］
フレネルレンズ６は、一方の面（平坦面）から入射される光線を他方の面（同心円状に形成された凹凸面）から出射して前方に集光させる部材である。フレネルレンズ６は、そのレンズの中心が、波長変換部材９の第１蛍光体層９１の中心、及び、発光素子１の第１半導体領域２１の中心と略一致するように取り付けられる。フレネルレンズ６は、図１に示すように、波長変換部材９の第１蛍光体層９１及び第２蛍光体層９２の光出射面全体を覆うように設けられる。なお、フレネルレンズ６の外周縁は第２蛍光体層９２の外側に位置するように配置されている。
【００３０】
フレネルレンズ６、発光装置１００及び波長変換部材９を一体化した光源装置２をその外部の装置ユニットに組み込むことができる。又は、装置ユニットにフレネルレンズ６を予め設けておき、その装置ユニットに対して、発光装置１０１（発光装置１００及び波長変換部材９）を装着して光源装置２を構成することもできる。
【００３１】
次に、図４〜図１５を参照して発光素子１の詳細について説明する。
［発光素子１］
図４〜図１０に示すように、発光素子１は、透光性基板１０と、半導体積層体２０と、第１光反射層３１ｐと、第２光反射層３２ｐと、バリア層４０と、層間絶縁膜５０と、第１導電層６１ｐと、第１ｎ電極６１ｎと、第２導電層６２ｐと、第２ｎ電極６２ｎと、保護膜７０と、を備えている。
保護膜７０の上には、ｎ側外部接続電極８０ｎ、第１ｐ側外部接続電極８１ｐ及び第２ｐ側外部接続電極８２ｐ（以下、まとめて外部接続電極８ともいう）が設けられる。
【００３２】
発光素子１は、図４〜図６及び図１３に示すように、第１半導体領域２１に、第１ｎ電極６１ｎを備えると共に、第１ｐ側半導体層２１ｐ上に設けられた第１ｐ電極として第１光反射層３１ｐを備えている。
発光素子１は、図４、図５、図７〜図１０及び図１３に示すように、第２半導体領域２２に、第２ｎ電極６２ｎを備えると共に、第２ｐ側半導体層２２ｐ上に設けられた第２ｐ電極として第２光反射層３２ｐを備えている。
【００３３】
＜透光性基板１０＞
透光性基板１０は、図４に示すように、平面形状が略正六角形である。透光性基板１０には、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）のような絶縁性材料や、窒化ガリウム（ＧａＮ）のような半導体材料を用いることができる。
【００３４】
＜半導体積層体２０＞
半導体積層体２０の第１半導体領域２１は、図６に示すように、透光性基板１０上に設けられたｎ側半導体層２１ｎと、第１活性層２１ａと、第１ｐ側半導体層２１ｐとを、備えている。また、これらの半導体層は、それぞれ単層構造でもよいが、組成や膜厚の異なる積層構造であってもよい。特に、第１活性層２１ａは、単一量子井戸又は多重量子井戸構造であることが好ましい。
【００３５】
図４に示すように、第１ｐ側半導体層２１ｐは、フレネルレンズ６を有効に利用できるため、上面視における外縁の形状が円形であるのが好ましい。また、図６に示すように、第１ｐ側半導体層２１ｐは、ｎ側半導体層２１ｎ上の一部に設けられ、複数の孔２１ｈが形成されている。孔２１ｈは、第１ｐ側半導体層２１ｐの上に設けられる第１ｎ電極６１ｎの一部と、ｎ側半導体層２１ｎとを接続するための部位である。これらの孔２１ｈは、第１ｐ側半導体層２１ｐの外縁部に沿って配列されているため、第１半導体領域２１に供給される電流をより均一にすることができる。さらに、複数の孔２１ｈを円状に配列することによって、フレネルレンズ６をより有効に利用可能な発光を得ることができる。また、複数の孔２１ｈは、実質的に等間隔に配列されているのが好ましい。また、円状に配列した複数の孔２１ｈに加えて、当該円の内部領域にも孔２１ｈを配置することができる。例えば当該円の中央に孔２１ｈを配置すると、第１半導体領域２１に供給される電流をさらに均一にすることができる。
【００３６】
孔２１ｈは、第１ｐ側半導体層２１ｐと、第１活性層２１ａと、一部のｎ側半導体層２１ｎとが除去され、その底面にｎ側半導体層２１ｎが露出している。孔２１ｈの側面及び底面は、層間絶縁膜５０によって被覆されている。ただし、孔２１ｈの底面を被覆する層間絶縁膜５０には、円形状のｎ側開口５１ｎが形成されており、このｎ側開口５１ｎを通じて第１ｎ電極６１ｎがｎ側半導体層２１ｎに接続される。なお、孔２１ｈの形状は、上面視で例えば楕円形状となるように形成されていてもよい。
【００３７】
孔２１ｈの直径は、所望の特性に合わせて適宜設定することができる。例えば、孔２１ｈの直径を小さくすれば、第１ｐ側半導体層２１ｐ及び第１活性層２１ａを除去する領域を減らすことができるため、発光領域を増やすことができる。孔２１ｈの直径を大きくすれば、第１ｎ電極６１ｎとｎ側半導体層２１ｎとの接触面積を増やすことができるので順方向電圧の上昇を抑制することができる。
【００３８】
半導体積層体２０の第２半導体領域２２は、第１半導体領域２１と同様の積層構造を備えているが、第１半導体領域２１とは配置が異なっている。図４に示すように、上面視で第１半導体領域２１の面積と、第２半導体領域２２の面積とは、電流密度の観点から同等であることが好ましい。図７〜図１０に示すように、第２半導体領域２２は、透光性基板１０上に設けられたｎ側半導体層２１ｎと、第２活性層２２ａと、第２ｐ側半導体層２２ｐと、を備えている。
【００３９】
図４に示すように、第２ｐ側半導体層２２ｐは、上面視における外縁の形状が透光性基板１０の形状とほぼ同様の正六角形である。ここでは、第２ｐ側半導体層２２ｐは、上面視における内縁の形状が円形を有しており、フレネルレンズ６をより有効に利用できる六角環形状である。さらに、第２ｐ側半導体層２２ｐの外縁において、透光性基板１０の角部、すなわち、六角形の各頂点に対応する角部に、凹み２２ｄが設けられているのが好ましい。図１０に示すように、凹み２２ｄは、第２ｐ側半導体層２２ｐと第２活性層２２ａとｎ側半導体層２１ｎの一部が除去され、その底面にｎ側半導体層２１ｎが露出している。これにより、露出されたｎ側半導体層２１ｎに第２ｎ電極６２ｎを接続することができると共に、上面視における発光領域を円形に近づけることができる結果、フレネルレンズ６をより有効に利用可能な発光を得ることができる。また、この凹み２２ｄの外側には、第２ｐ側半導体層２２ｐが設けられておらず、ｎ側半導体層２１ｎの外縁部２１０ｎ（図１０参照）が設けられている。なお、外縁部２１０ｎとは、半導体積層体２０の外縁と、第２半導体領域２２の外縁と、の間に配置されたｎ側半導体層２１ｎの領域である。
一方、第２半導体領域２２の内縁には、透光性基板１０の各辺、すなわち、六角形の各辺に対応する位置に凹み２２ｃが設けられており、凹み２２ｃは実質的に等間隔に配列されているのが好ましい。この凹み２２ｃと、第１半導体領域２１の外縁との間には、ｐ側半導体層が設けられておらず、ｎ側半導体層２１ｎ（図９参照）が露出している。なお、内縁の凹み２２ｃは、外縁の凹み２２ｄと同様に、露出されたｎ側半導体層２１ｎに第２ｎ電極６２ｎを接続するための部位であって、内縁の凹み２２ｃと外縁の凹み２２ｄとが周方向に交互に配置されているため、第２半導体領域２２により均一に電流を供給することができる。このとき内縁の凹み２２ｃは、第１半導体領域２１に隣接して配列されることになるため、第１半導体領域２１における電流拡散にも寄与させることができる。この結果、第１半導体領域２１において、孔２１ｈの数を増やさず（発光領域を減らさず）に、発光強度分布を改善することができる。
【００４０】
凹み２２ｄ，２２ｃは、いずれもその側面及び底面が層間絶縁膜５０によって被覆されている。ただし、底面を被覆する層間絶縁膜５０には、円形状のｎ側開口５４ｎ，５３ｎが形成されており、このｎ側開口５４ｎ，５３ｎを通じて第２ｎ電極６２ｎがｎ側半導体層２１ｎに接続される。なお、凹み２２ｄ，２２ｃの形状及び大きさは、所望の特性に合わせて適宜設定することができる。
【００４１】
＜第１光反射層３１ｐ＞
第１光反射層３１ｐは、第１導電層６１ｐを介して供給される電流を、第１ｐ側半導体層２１ｐにより均一に拡散するための層である。また、第１光反射層３１ｐは、良好な光反射性を有し、半導体積層体２０からの光を、光取り出し面側に反射する層としても機能する。
第１光反射層３１ｐは、図６に示すように、第１ｐ側半導体層２１ｐの上面の略全面に接続されている。この第１光反射層３１ｐは、ｎ側半導体層２１ｎの孔２１ｈに対応した位置には孔２１ｈと同心円の開口を有している（図１１参照）。ここで略全面とは、第１ｐ側半導体層２１ｐの上面における外縁及び孔２１ｈ近傍である内縁以外の領域をいう。例えば、第１光反射層３１ｐは、第１ｐ側半導体層２１ｐの上面のうち９０％以上の面に設けられているのが好ましい。
【００４２】
＜第２光反射層３２ｐ＞
第２光反射層３２ｐは、第１光反射層３１ｐと同様の構成を備えているが、第１光反射層３１ｐとは配置が異なっている。具体的には、第２光反射層３２ｐは、図７〜図１０に示すように、第２ｐ側半導体層２２ｐの上面の略全面に接続されている。この第２光反射層３２ｐは、ｐ側半導体層２１ｐの凹み２２ｄ，２２ｃに対応した位置には同形状の凹みを有している（図１１参照）。このような第１光反射層３１ｐ及び第２光反射層３２ｐは、それぞれ良好な光反射性を有する金属材料を用いることができ、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ又はこれらの金属を主成分とする合金を好適に用いることができる。また、第１光反射層３１ｐ及び第２光反射層３２ｐは、これらの金属材料を単層で、又は積層したものが利用できる。
【００４３】
＜バリア層４０＞
バリア層４０は、第１光反射層３１ｐ及び第２光反射層３２ｐを構成する金属材料のマイグレーションを防止するための層である。バリア層４０は、図１１に示すように、第１光反射層３１ｐ及び第２光反射層３２ｐを被覆するように設けられている。詳細には、バリア層４０は、図６に示すように、第１光反射層３１ｐ（第１ｐ電極）の上面の一部及び側面を被覆するように設けられている。また、バリア層４０は、図７〜図１０に示すように、第２光反射層３２ｐ（第２ｐ電極）の上面の一部及び側面を被覆するように設けられている。なお、平面視では、バリア層４０の配置は、各ｐ側半導体層２１ｐ，２２ｐの配置と同じであることとした。このようなバリア層４０としては、バリア性を有する金属酸化物や金属窒化物を用いることができ、例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物又は窒化物を用いることができる。また、バリア層４０は、これらの金属材料を用いた酸化物又は窒化物を単層で、又は積層したものが利用できる。
【００４４】
＜層間絶縁膜５０＞
層間絶縁膜５０は、半導体積層体２０上に設けられ、ｎ側半導体層２１ｎと接続された第１ｎ電極６１ｎ及び第２ｎ電極６２ｎを、それぞれ各ｐ側半導体層２１ｐ，２２ｐ上に延在させるための絶縁膜である。層間絶縁膜５０は、図１２に示すように、半導体積層体２０のほぼ全面に設けられている。このうち第１半導体領域２１では、層間絶縁膜５０は、図６に示すように、バリア層４０の上面及び側面と、ｎ側半導体層２１ｎの側面とに、設けられている。言い換えると、層間絶縁膜５０は、孔２１ｈの底面にてｎ側半導体層２１ｎを露出するためのｎ側開口５１ｎを有している。このｎ側開口５１ｎが設けられた領域には、第１ｎ電極６１ｎ（図１４参照）が配置される。また、第１半導体領域２１において、層間絶縁膜５０は、ｐ側開口５１１ｐ，５１２ｐを有している。ｐ側開口５１１ｐ，５１２ｐは、第１ｐ電極（第１光反射層３１ｐ）を露出するための開口である。図１２に示すように、ｐ側開口５１１ｐは円弧形状に形成されており、ｐ側開口５１２ｐは、ｐ側開口５１１ｐを取り囲むように円環形状に形成されている。ここで、ｐ側開口５１２ｐの幅Ｗ２は、ｐ側開口５１１ｐの幅Ｗ１よりも広くなるように形成されている。これらｐ側開口５１１ｐ，５１２ｐが設けられた領域には、第１導電層６１ｐ（図１４参照）が配置される。
【００４５】
一方、第２半導体領域２２では、層間絶縁膜５０は、図７〜図１０に示すように、バリア層４０の上面及び側面と、ｎ側半導体層２１ｎの側面とに設けられている。層間絶縁膜５０は、図１２に示すように、透光性基板１０の角部の近傍にｐ側開口５２ｐを有している。ｐ側開口５２ｐは、第２ｐ電極（第２光反射層３２ｐ）を露出するための開口である。ｐ側開口５２ｐは、例えば透光性基板１０の角部と同様の角度を有した多角形状に形成されている。このｐ側開口５２ｐが設けられた領域には、第２導電層６２ｐ（図１０参照）が配置される。
【００４６】
また、層間絶縁膜５０は、図７及び図９に示すように、第１半導体領域２１と第２半導体領域２２との間において、ｎ側半導体層２１ｎを露出するためのｎ側開口５３ｎを有している。ｎ側開口５３ｎは、図１２に示すように、第２半導体領域２２の内縁の各凹み２２ｃに対応した位置に設けられている。ｎ側開口５３ｎが設けられた領域には、第２ｎ電極６２ｎ（図９参照）が配置される。このｎ側開口５３ｎにて、第２ｎ電極６２ｎとｎ側半導体層２１ｎとは接触して電気的に接続されている。
【００４７】
また、層間絶縁膜５０は、図１０に示すように、ｎ側半導体層２１ｎの外縁部２１０ｎにおいて、ｎ側半導体層２１ｎを露出するためのｎ側開口５４ｎを有している。ｎ側開口５４ｎは、図１２に示すように、第２半導体領域２２の外縁の各凹み２２ｄに対応した位置に設けられている。ｎ側開口５４ｎが設けられた領域には、第２ｎ電極６２ｎ（図１０参照）が配置される。このｎ側開口５４ｎにて、第２ｎ電極６２ｎとｎ側半導体層２１ｎとは、接触し電気的に接続されている。
【００４８】
このような層間絶縁膜５０としては、金属酸化物や金属窒化物を用いることができ、例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物又は窒化物を好適に用いることができる。また、層間絶縁膜５０として、屈折率の異なる２種以上の透光性誘電体を用いて積層し、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）膜を構成するようにしてもよい。
【００４９】
＜第１ｎ電極６１ｎ＞
第１ｎ電極６１ｎは、発光素子１の第１半導体領域２１におけるｎパッド電極である。第１ｎ電極６１ｎは、層間絶縁膜５０を介して第１ｐ電極（第１光反射層３１ｐ）上の一部に設けられている。第１ｎ電極６１ｎは、図６に示すように、孔２１ｈを通じてｎ側半導体層２１ｎと電気的に接続され、かつ層間絶縁膜５０の上面まで延在している。第１ｎ電極６１ｎは、図１３に示すように、第１半導体領域２１上で複数の孔２１ｈの配置領域に沿って延在し、複数の孔２１ｈを一体的に接続している。このように第１ｎ電極６１ｎが、第１半導体領域２１の面内において、広範囲に亘る箇所でｎ側半導体層２１ｎと接続することにより、第１ｎ電極６１ｎを介して供給される電流を、第１半導体領域２１のｎ側半導体層２１ｎに均等に拡散できる。さらに、第１ｎ電極６１ｎは、図１４に示すように、平面視（下面視）でｎ側外部接続電極８０ｎが接続された部分から延在する２つの円弧部６１１ｎ，６１２ｎを有している。円弧部６１１ｎ，６１２ｎにおいてｎ側外部接続電極８０ｎが接続された側（基端側）は、先端側よりも多くの電流が流れる。基端側における円弧部６１１ｎ，６１２ｎの幅は、先端側における円弧部６１１ｎ，６１２ｎの幅よりも広くなるように設けられている。すなわち、各円弧部６１１ｎ，６１２ｎは、先細りの形状で設けられている。このように円弧部６１１ｎ，６１２ｎの基端側を先端側よりも太くすることで、先端側への電流拡散を促進することができる。その結果、第１ｎ電極６１ｎとｎ側半導体層２１ｎとを接続する各孔２１ｈに供給される電流を均一化することができる。
【００５０】
＜第１導電層６１ｐ＞
第１導電層６１ｐは、発光素子１の第１半導体領域２１におけるｐパッド電極である。第１導電層６１ｐは、図６に示すように、バリア層４０の開口で第１光反射層３１ｐと電気的に接続され、層間絶縁膜５０の上面まで延在している。第１導電層６１ｐは、第１光反射層３１ｐを介して第１ｐ側半導体層２１ｐと導通している。このように、第１導電層６１ｐは、第１光反射層３１ｐと共に第１ｐ電極を構成することができる。さらに、第１導電層６１ｐは、保護膜７０のｐ側開口７１ｐを通じて、シード層８５を介して第１ｐ側外部接続電極８１ｐとも電気的に接続されている。
また上述したように、層間絶縁膜５０は、ｐ側開口５１２ｐの幅Ｗ２が、ｐ側開口５１１ｐの幅Ｗ１よりも広くなるように形成されている。このため、図１４に示すように、第１導電層６１ｐが第１ｎ電極６１ｎの外側の領域（第１ｐ側半導体層２１ｐの外縁部に沿って複数の孔２１ｈを結んだ線より外側の領域）で第１ｐ電極（第１光反射層３１ｐ：図１２参照）と接続される幅Ｗ２は、第１導電層６１ｐが第１ｎ電極６１ｎの内側の領域（第１ｐ側半導体層２１ｐの外縁部に沿って複数の孔２１ｈを結んだ線より内側の領域）で第１ｐ電極（第１光反射層３１ｐ：図１２参照）と接続される幅Ｗ１よりも広い。これに対して、幅Ｗ２と幅Ｗ１とが同じである場合、第１導電層６１ｐにおいて、第１ｎ電極６１ｎの外側の領域は、第１ｎ電極６１ｎの内側の領域よりも電流が流れにくくなる傾向がある。しかしながら、幅Ｗ２を幅Ｗ１よりも広げることにより、第１導電層６１ｐにおいて、第１ｎ電極６１ｎの外側の領域で流れる電流と、内側の領域で流れる電流とを均一化することができる。
【００５１】
さらに、第１導電層６１ｐは、第１ｎ電極６１ｎの外側の領域における第１ｐ電極（第１光反射層３１ｐ）との接続部と、外側の領域よりも電流が集まり易い傾向にある第１ｎ電極６１ｎの内側の領域における第１ｐ電極（第１光反射層３１ｐ）との接続部と、が分離されているのが好ましい。これにより、第１導電層６１ｐの面内において、第１ｎ電極６１ｎの外側の領域と、内側の領域との間で電流分布が偏るのを軽減することができる。
【００５２】
＜第２ｎ電極６２ｎ＞
第２ｎ電極６２ｎは、発光素子１の第２半導体領域２２におけるｎパッド電極である。第２ｎ電極６２ｎは、層間絶縁膜５０を介して第２ｐ電極（第２光反射層３２ｐ）上の一部に設けられ、かつ第１ｐ側半導体層２１ｐと第２ｐ側半導体層２２ｐとの間の領域でｎ側半導体層２１ｎに接続されている。より具体的には、第２ｎ電極６２ｎは、第１ｐ側半導体層２１ｐと第２ｐ側半導体層２２ｐとの間の領域においてｎ側半導体層２１ｎに接続された複数の内縁接続部６２１ｎ（図５及び図９参照）を有している。ｎ側半導体層２１ｎは、内縁接続部６２１ｎを介して、第２ｐ側半導体層２２ｐの上に配置された第２ｎ電極６２ｎと接続されているため、第２半導体領域２２に供給される電流を均一にすることができる。複数の内縁接続部６２１ｎは第２ｐ側半導体層２２ｐの内縁部に沿って配列されている。これにより、複数の内縁接続部６２１ｎは、第１ｐ側半導体層２１ｐの外縁部に隣接して配列されることになるため、第１ｐ側半導体層２１ｐの外縁部における電流拡散にも寄与させることができる。これに付随して、第１半導体領域２１においてｎ側半導体層２１ｎの上から第１ｐ側半導体層２１ｐを除去して形成する孔２１ｈの個数を減らすことも可能であり、内縁接続部６２１ｎによって、発光領域を減らさずに、電流分布を均一化できる。さらに図１２に示すように、層間絶縁膜５０のｎ側開口５３ｎが、第２半導体領域２２の内縁の各凹み２２ｃに対応した位置に設けられているので、複数の内縁接続部６２１ｎは、第１ｐ側半導体層２１ｐよりも第２ｐ側半導体層２２ｐに近い側に配置されている。これにより、第１ｐ側半導体層２１ｐに電流拡散させると共に、第２ｐ側半導体層２２ｐにおける電流拡散により強く寄与させることができる。
【００５３】
また、第２ｎ電極６２ｎは、ｎ側半導体層２１ｎの外縁部２１０ｎに接続された複数の外縁接続部６２２ｎ（図５及び図１０参照）を有している。図５に示すように、外縁接続部６２２ｎは、透光性基板１０の角部、すなわち、六角形の各頂点に対応する角部にそれぞれ配置されている。これにより、第２ｐ側半導体層２２ｐの角部まで十分に電流を拡散することができる。
【００５４】
図１２に示すように、層間絶縁膜５０には、ｎ側開口５３ｎとｎ側開口５４ｎとが周方向に交互に配置されており、図４に示すように、第２半導体領域２２の内縁の凹み２２ｃと外縁の凹み２２ｄとが周方向に交互に配置されている。したがって、第２ｎ電極６２ｎにおいて、図５に示すように、内縁接続部６２１ｎと外縁接続部６２２ｎとが周方向に交互に配置されている。これにより、半導体積層体２０においてｎ側半導体層２１ｎの上からｐ側半導体層を除去して形成する孔の個数を最小限にして、第２ｐ側半導体層２２ｐにおける電流拡散を均一化することができる。
【００５５】
＜第２導電層６２ｐ＞
第２導電層６２ｐは、発光素子１の第２半導体領域２２におけるｐパッド電極である。第２導電層６２ｐは、図８に示すように、層間絶縁膜５０のｐ側開口５２ｐで第２光反射層３２ｐと電気的に接続され、層間絶縁膜５０の上面まで延在している。また、第２導電層６２ｐは、第２光反射層３２ｐを介して第２ｐ側半導体層２２ｐと導通している。このように、第２導電層６２ｐは、第２光反射層３２ｐと共に第２ｐ電極を構成することができる。さらに、第２導電層６２ｐは、保護膜７０のｐ側開口７２１ｐ，７２２ｐを通じて、シード層８５を介して第２ｐ側外部接続電極８２ｐとも電気的に接続されている。
【００５６】
これら各パッド電極（第１ｎ電極６１ｎ、第２ｎ電極６２ｎ、第１導電層６１ｐ及び第２導電層６２ｐ）としては、金属材料を用いることができ、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗなどの単体金属又はこれらの金属を主成分とする合金を好適に用いることができる。さらに好ましくは、光反射性に優れたＡｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｒｈなどの単体金属又はこれらの金属を主成分とする合金を用いることができる。なお、合金を用いる場合は、例えば、ＡｌＳｉＣｕ合金のように、組成元素としてＳｉなどの非金属元素を含有するものであってもよい。また、各パッド電極には、これらの金属材料を単層で、又は積層したものを利用することができる。
【００５７】
＜保護膜７０＞
保護膜７０は、半導体積層体２０上に設けられ、パッド電極間の短絡から発光素子１を保護する絶縁膜である。保護膜７０は、図１５に示すように、外部接続電極８を配置する領域かつ第１半導体領域２１上において、孔２１ｈを避けた位置にｎ側開口７１ｎを有すると共に、層間絶縁膜５０のｐ側開口５１２ｐの一部に重なるようにｐ側開口７１ｐを有する。第１半導体領域２１上では、保護膜７０のｐ側開口７１ｐを通じて第１導電層６１ｐは第１ｐ側外部接続電極８１ｐ（アノード端子）と電気的に接続されている。つまり、このｐ側開口７１ｐは電流注入箇所となっている。また、保護膜７０のｎ側開口７１ｎを通じて第１ｎ電極６１ｎはｎ側外部接続電極８０ｎ（カソード端子）と電気的に接続されている。つまり、このｎ側開口７１ｎは電流引き出し箇所となっている。
【００５８】
また、保護膜７０は、図１５に示すように、外部接続電極８を配置する領域かつ第２半導体領域２２上において、第２ｎ電極６２ｎの内縁接続部６２１ｎ及び外縁接続部６２２ｎを避けた位置にｎ側開口７２ｎを有すると共に、層間絶縁膜５０のｐ側開口５２ｐの一部を含むようにｐ側開口７２１ｐ，７２２ｐを有する。第２半導体領域２２上では、保護膜７０のｐ側開口７２１ｐ，７２２ｐを通じて第２導電層６２ｐは第２ｐ側外部接続電極８２ｐ（アノード端子）と電気的に接続されている。つまり、保護膜７０のｐ側開口７２１ｐ，７２２ｐは電流注入箇所となっている。また、保護膜７０のｎ側開口７２ｎを通じて第２ｎ電極６２ｎはｎ側外部接続電極８０ｎ（カソード端子）と電気的に接続されている。つまり、保護膜７０のｎ側開口７２ｎは電流引き出し箇所となっている。
【００５９】
このような保護膜７０としては、層間絶縁膜５０と同様に、金属酸化物や金属窒化物を用いることができる。
【００６０】
［外部接続電極８］
ｎ側外部接続電極８０ｎは、図５に示すように、平面視（下面視）で矩形の発光素子１の一方の辺の側（図５において左）に設けられている。また、第１ｐ側外部接続電極８１ｐは、前記一方の辺に対向した他方の辺の側（図５において右上）に設けられている。さらに、第２ｐ側外部接続電極８２ｐも、他方の辺の側（図５において右下）に設けられている。
【００６１】
発光素子１の表面において、ｎ側外部接続電極８０ｎ、第１ｐ側外部接続電極８１ｐ及び第２ｐ側外部接続電極８２ｐは、互いに所定距離だけ離間して設けられている。
【００６２】
ここでは、下面視で、ｎ側外部接続電極８０ｎの形状は、略六角形であり、第１ｐ側外部接続電極８１ｐ及び第２ｐ側外部接続電極８２ｐの形状は、略台形である。また、ｐ側の電極のサイズはｎ側の電極の半分よりも小さくなるように形成されている。
また、発光素子１の表面において、第１ｐ側外部接続電極８１ｐ及び第２ｐ側外部接続電極８２ｐを合わせたｐ側の外部接続電極は、ｎ側外部接続電極８０ｎに対して略左右対称に配置されている。
さらに、発光素子１の表面において、第１ｐ側外部接続電極８１ｐと第２ｐ側外部接続電極８２ｐとは、略上下対称に配置されている。
【００６３】
なお、外部接続電極８は、発光素子１の第１半導体領域２１及び第２半導体領域２２の配置や、パッド電極の配置とは独立に所望の位置に自由に配置することができる。本実施形態においては、ｎ側外部接続電極８０ｎは、第１ｎ電極６１ｎと第２ｎ電極６２ｎとに接続されている。また、第１ｐ側外部接続電極８１ｐは、第１導電層６１ｐに接続されている。さらに、第２ｐ側外部接続電極８２ｐは、第２導電層６２ｐに接続されている。
外部接続電極８の材料としては、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉなどの金属を好適に用いることができ、これらの金属材料を含む単層で、又は積層したものを利用できる。外部接続電極８は、電解メッキ法により形成することができる。
【００６４】
実装時に、外部接続電極８と外部の配線パターンとの間に、接着部材を設け、接着部材が溶融した後、冷却されることにより、外部接続電極８と外部の配線パターンとが強固に接合される。ここで、接着部材としてＳｎ−Ａｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕなどの半田を用いることもできる。その場合は、外部接続電極８の最上層を、用いる接着部材と良好な密着性が得られる材料で構成することが好ましい。
【００６５】
［発光装置の動作］
次に、図１〜図１０を参照して、発光装置１００の動作について説明する。
発光装置１００は、第１ｐ側外部接続電極８１ｐ及びｎ側外部接続電極８０ｎに、実装基板を介して外部電源が接続されると、発光素子１の第１ｐ電極（第１光反射層３１ｐ）及び第１ｎ電極６１ｎ間に電流が供給される。これにより、発光素子１の第１活性層２１ａが発光する。この光は、半導体積層体２０の第１半導体領域２１内を伝播して、発光素子１の上面又は側面（図２参照）から外部に取り出される。なお、発光素子１内を下方向に伝播する光は、第１光反射層３１ｐによって反射され、発光素子１の上面から外部に取り出される。
【００６６】
発光装置１００は、第２ｐ側外部接続電極８２ｐ及びｎ側外部接続電極８０ｎに、実装基板を介して外部電源が接続されると、発光素子１の第２ｐ電極（第２光反射層３２ｐ）及び第２ｎ電極６２ｎ間に電流が供給される。これにより、発光素子１の第２活性層２２ａが発光する。この光は、半導体積層体２０の第２半導体領域２２内を伝播して、発光素子１の上面又は側面（図２参照）から外部に取り出される。なお、発光素子１内を下方向に伝播する光は、第２光反射層３２ｐによって反射され、発光素子１の上面から外部に取り出される。
【００６７】
このように、発光装置１００は、１つのｎ側半導体層２１ｎ上であって、第１ｐ側半導体層２１ｐが積層された第１半導体領域２１（第１発光部）と、その周囲に設けられた第２ｐ側半導体層２２ｐが積層された第２半導体領域２２（第２発光部）と、のそれぞれに外部接続電極８で独立して電流を供給することができるため、第１発光部と第２発光部との発光強度を独立して制御することができる。
【００６８】
一方、特許文献１に記載された従来技術のように、第１発光部（縁部）又は第２発光部（縁部の内側の領域）に、唯一のｎ電極（カソード電極）が接続された場合、そのｎ電極が接続された発光部に電流が偏ると共に、それぞれの発光部の面内においても、ｎ電極に近いほど電流密度が高くなる傾向の電流密度分布となる。
これに対して、発光装置１００では、第１半導体領域２１（第１発光部）と第２半導体領域２２（第２発光部）とに、異なるｎ電極（第１ｎ電極６１ｎ、第２ｎ電極６２ｎ）がそれぞれ接続されている。
これにより、発光素子１では、第１半導体領域２１における第１ｎ電極６１ｎから第１ｐ電極（第１光反射層３１ｐ）までの電流経路と、第２半導体領域２２における第２ｎ電極６２ｎから第２ｐ電極（第２光反射層３２ｐ）までの電流経路と、を揃えることができる。そのため、発光素子１は、従来の発光素子よりも電流の偏りを軽減することができる。したがって、発光素子１における電流密度の偏りを軽減できる結果、この発光素子１を用いた発光装置１００は、発光強度分布を改善することができる。
【００６９】
発光装置１００に青色発光ダイオードを用いて、波長変換部材９の第１蛍光体層９１がＹＡＧ系蛍光体を含む場合、発光素子１の第１半導体領域２１からの光は第１蛍光体層９１を通じて白色光に変換される。また、波長変換部材９の第２蛍光体層９２がＳｉＡｌＯＮ系蛍光体を含む場合、発光素子１の第２半導体領域２２からの光は第２蛍光体層９２を通じて橙色光に変換される。
【００７０】
よって、光源装置２において、発光素子１の第１半導体領域２１のみを発光させた場合、波長変換部材９から白色光が出射され、第２半導体領域２２のみを発光させた場合、波長変換部材９から橙色光が出射される。
また、光源装置２において、発光素子１の第１半導体領域２１と第２半導体領域２２とを同時に発光させた場合、波長変換部材９から白色光と橙色光との両方が出射され、フレネルレンズ６がこれらの光を集光する。これにより、光源装置２は、演色性の優れた、より自然な白色光に調光することができる。
【００７１】
また、光源装置２では、図１に示すように、波長変換部材９の同心円状に形成された第１蛍光体層９１及び第２蛍光体層９２の光出射面全体を１枚の円形のフレネルレンズ６で、当該同心円の中心とフレネルレンズ６の光軸とが一致して覆うように設けられる。したがって、光源装置２は、例えば２つの集光レンズを蛍光体層毎に設けて並べて配置した従来の光源と比べて、小型で、美観の優れたものとすることができる。
【００７２】
以上説明したように、発光素子１は、平面形状が正六角形の透光性基板１０を備えた六角形のダイスであり、上面視で外縁形状が円形である第２発光部（第２半導体領域２２）を有している。これを発光素子（ダイス）の上面視の形状が四角形（正方形）のものと比較すると、ダイスサイズ（上面視の対角線の長さ）が同じ場合、六角形ダイスの方が、四角形ダイスよりも、フレネルレンズ６に占める発光部の面積を大きく設定できる。よって、ダイスに円形の発光部を設けるときに、六角形のダイスは、四角形のダイスよりも、発光に寄与しない余白部分（非発光部）が減る。そのため、六角形のダイスは、四角形のダイスよりも円形のフレネルレンズ６を有効に利用することができる。
また、発光素子１は、周囲を光反射部材７ｂで覆っている。そのため、発光素子１は、円形の第２発光部に対して、外縁形状を、四角形よりも円形に近づけた六角形にした方が、フレネルレンズ６との相性がさらに良くなると共に、第２発光部から光反射部材７ｂまでの距離を近づけることができるので、光取り出し面側に効率よく光を反射できる。
【００７３】
（第２実施形態）
図１６及び図１７に示すように、第２実施形態に係る発光素子１Ｂ及び発光装置１００Ｂでは、２つの半導体積層体を備える点が第１実施形態に係る発光素子１及び発光装置１００と相違している。以下では、発光装置１００と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
発光装置１００Ｂは、発光素子１Ｂと、外部接続電極８（ｎ側外部接続電極８０ｎ、第１ｐ側外部接続電極８１ｐ、第２ｐ側外部接続電極８２ｐ）とを備えている。
【００７４】
第１実施形態では、半導体積層体２０は、透光性基板１０上に１つのｎ側半導体層２１ｎを備えているものとしたが、第２実施形態では、透光性基板１０上のｎ側半導体層が発光部毎に分離されており、実質的に２つの半導体積層体２０を備えている。そのため、第１半導体領域２１を第１半導体積層体２１Ｂともいう。また、第２半導体領域２２を第２半導体積層体２２Ｂともいう。
【００７５】
第１半導体積層体２１Ｂは、図１７において右側に示すように、透光性基板１０上に設けられた第１ｎ側半導体層２１ｎと、第１活性層２１ａと、第１ｐ側半導体層２１ｐとを、備えている。
第２半導体積層体２２Ｂは、図１７において左側に示すように、透光性基板１０上に設けられた第２ｎ側半導体層２２ｎと、第２活性層２２ａと、第２ｐ側半導体層２２ｐとを、備えている。
第２ｎ側半導体層２２ｎは、平面視で第１半導体積層体２１Ｂの周囲に設けられている。
第２ｐ側半導体層２２ｐは、図１７に示すように、第２ｎ側半導体層２２ｎの内縁部２２１ｎよりも外側（図１７において左側）に設けられている。
第２ｐ側半導体層２２ｐは、第２ｎ側半導体層２２ｎの外縁部２２０ｎよりも内側（図１７において右側）に設けられている。
図１７に示すように、発光素子１Ｂは、第１半導体積層体２１Ｂ（第１発光部）と、第２半導体積層体２２Ｂ（第２発光部）との間において、透光性基板１０の上から、ｐ側半導体層、活性層及びｎ側半導体層が除去され、透光性基板１０上に、半導体層を介在させずに層間絶縁膜５０等が積層されて構成される。
【００７６】
図１７に示すように、第２ｎ電極６２ｎは、第２ｐ電極（第２光反射層３２ｐ）上の一部に設けられ、かつ第２ｎ側半導体層２２ｎの内縁部２２１ｎに接続されている。
第２ｎ電極６２ｎは、第２ｎ側半導体層２２ｎの内縁部２２１ｎに接続された複数の内縁接続部６２１ｎ（図１６及び図１７参照）を有している。複数の内縁接続部６２１ｎは第２ｐ側半導体層２２ｐの内縁部に沿って配列されている。
第２ｎ電極６２ｎは、第２ｎ側半導体層２２ｎの外縁部２２０ｎに接続されている複数の外縁接続部６２２ｎ（図１６参照）を備えている。外縁接続部６２２ｎは、透光性基板１０の角部、すなわち、第２ｐ側半導体層２２ｐの外縁における六角形の各頂点に対応する角部にそれぞれ配置されている。
【００７７】
第２実施形態に係る発光装置１００Ｂは、第１ｎ側半導体層２１ｎ上であって第１ｐ側半導体層２１ｐが積層された第１半導体積層体２１Ｂ（第１発光部）と、この第１発光部の周囲に設けられ、第２ｎ側半導体層２２ｎ上であって第２ｐ側半導体層２２ｐが積層された第２半導体積層体２２Ｂ（第２発光部）と、のそれぞれに外部接続電極８で完全に独立して電流を供給することができるため、第１発光部と第２発光部との発光強度をより独立して制御することができる。
また、発光装置１００Ｂは、第１半導体積層体２１Ｂと、第２半導体積層体２２Ｂとが透光性基板１０上で分離して設けられているため、各ｎ側半導体層２１ｎ，２２ｎ内を横方向に伝搬する光を分離端面２１ｅ，２２ｅ（図１７参照）で反射させることができる。これにより、発光素子１Ｂの光取り出し面側（図１７において下側）に第１蛍光体層９１及び第２蛍光体層９２が設けられた場合、第１蛍光体層９１と第２蛍光体層９２とをより選択的に発光させることができる。
【００７８】
以上、本発明に係るいくつかの実施形態について例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７９】
１００，１００Ｂ，１０１  発光装置
１，１Ｂ  発光素子
２      光源装置
６      フレネルレンズ
７ａ，７ｂ  光反射部材
８      外部接続電極
８０ｎ  ｎ側外部接続電極
８１ｐ  第１ｐ側外部接続電極
８２ｐ  第２ｐ側外部接続電極
８５    シード層
９      波長変換部材
９１    第１蛍光体層
９２    第２蛍光体層
９３    光透過部材
１０    透光性基板
２０    半導体積層体
２１    第１半導体領域
２１Ｂ  第１半導体積層体
２１ｎ  ｎ側半導体層（第１ｎ側半導体層）
２１ａ  第１活性層
２１ｐ  第１ｐ側半導体層
２１ｈ  孔
２２    第２半導体領域
２２Ｂ  第２半導体積層体
２２ｎ  第２ｎ側半導体層
２２ａ  第２活性層
２２ｐ  第２ｐ側半導体層
２２ｃ，２２ｄ  凹み
２１ｅ，２２ｅ  端面
２１０ｎ  ｎ側半導体層の外縁部
２２０ｎ  第２ｎ側半導体層の外縁部
２２１ｎ  第２ｎ側半導体層の内縁部
３１ｐ  第１光反射層（第１ｐ電極）
３２ｐ  第２光反射層（第２ｐ電極）
４０    バリア層
５０    層間絶縁膜
５１１ｐ，５１２ｐ，５２ｐ  ｐ側開口
５１ｎ，５３ｎ，５４ｎ  ｎ側開口
６１ｎ  第１ｎ電極
６１１ｎ，６１２ｎ  円弧部
６１ｐ  第１導電層（第１ｐ電極）
６２ｎ  第２ｎ電極
６２１ｎ  内縁接続部
６２２ｎ  外縁接続部
６２ｐ  第２導電層（第２ｐ電極）
７０    保護膜
７１ｎ，７２ｎ  ｎ側開口
７１ｐ，７２１ｐ，７２２ｐ  ｐ側開口
【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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【図１７】
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