(57)【要約】【課題】パッド電極により吸収されていた光の損失を低減し、特性を向上させた発光装置を提供することにある。【解決手段】半導体発光素子１と蛍光体等の波長変換部材を有する発光装置３０において、半導体発光素子１の同一面側に設けられるｐ型パッド電極１０ａ及びｎ型パッド電極２０ａの最表面層に、反射層１０ｃ、２０ｃを設ける。これにより半導体発光素子１の発光層４より出射された出射光Ｌが、蛍光体に反射されて半導体発光素子１側へと進行方向を変えた戻り光を、パッド電極の反射層１０ｃ、２０ｃでもって光視認側へと導光できる。すなわち半導体発光素子への光吸収を低減でき、発光装置の光取り出し効率が向上する。【選択図】図２
2008210900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子(1)と、
前記半導体発光素子(1)が発する光を反射または散乱可能な光散乱部材(33)とを備える発光装置であって、
前記半導体発光素子(1)は、
第１導電型の半導体層(3)と、
前記第１導電型半導体層(3)上の少なくとも一部に形成された発光層(4)と、
前記発光層(4)の上に形成された第２導電型の半導体層(5)と、
前記第２導電型の半導体層(5)上の少なくとも一部に設けられ、且つ前記第２導電型の半導体層(5)に電流を供給する第２導電型電極(10)と、
が順次積層されて成り、
前記第１導電型半導体層(3)上の少なくとも一部であって、前記第２導電型電極(10)と同一面側に配置され、該第１導電型半導体層(3)に電流を供給する第１導電型電極(20)と、
前記半導体発光素子(1)の積層方向において、前記第１導電型電極(20)及び第２導電型電極(10)の少なくともいずれか一の電極は、表面側の反射層(20c,10c)と、該反射層(20c,10c)の下層側に位置する第１層からなる少なくとも２層から形成されており、
前記反射層(20c,10c)の反射率は、前記第１層の反射率よりも高く、
前記反射層(20c,10c)の反射側と、前記半導体発光素子(3)の光出射側は同一面側であり、かつ前記光散乱部材を含有する封止部材(36)で封止されてなることをことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置であって、
前記封止部材(36)が、前記半導体発光素子(1)側に前記光散乱部材(33)の分布領域を有してなることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発光装置であって、
前記反射層(20c,10c)の反射率が９０％以上であることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記第１導電型電極及び第２導電型電極は、外部電極と電気的接続が可能な導電性部材(35)によって接続される外部接続部(14b,14a)を有しており、
前記反射層(20c,10c)の反射率が前記外部接続部(14b,14a)の反射率よりも高いことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発光装置であって、
前記外部接続部(14b,14a)は前記反射層(20c,10c)に貫通孔を形成してなり、
前記貫通孔によって前記第１層が露出されることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一に記載の発光装置であって、
さらに、前記第１導電型電極(20)及び前記第２導電型電極(10)は、前記第１層の下層側に最下層を有しており、
前記最下層が反射層(20b,10b)によって構成されており、
前記最下層の反射層(20b,10b)の反射率は前記表面の反射層(20c,10c)の反射率より高いことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１に記載の発光装置であって、
前記半導体発光素子(1)の積層方向において、前記第１導電型電極及び第２導電型電極(20,10)は少なくとも２層から形成されており、
前記第１導電型電極(20)及び第２導電型電極(10)における一方の電極は表面側に反射層を有しており、かつ他方の電極は最下層に反射層を備えており、
前記最下層の反射層の反射率は前記表面の反射層の反射率より高く、
前記反射層(20c,10c)の反射側と、前記半導体発光素子(3)の光出射側は同一面側であり、かつ前記光散乱部材を含有する封止部材(36)で封止されてなることをことを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記半導体発光素子(1)を複数備えていることを特徴とする発光措置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記反射層(20c,10c)は、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈの少なくとも一つからなる金属層、若しくはこれを含む合金の単層、又は複層を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一に記載の発光装置であって、
前記散乱部材(33)がＹＡＧ系蛍光体あるいはＬＡＧ系蛍光体であることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子及びこれを備えた発光装置に関し、特に光反射率が向上された電極に係る半導体発光素子及びこれを備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物系化合物半導体発光素子は、小型で電力効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、半導体素子である発光素子は球切れ等の心配がない。さらに初期駆動特性が優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。このような優れた特性を有するため、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）、レーザーダイオード（Laser Diode：ＬＤ）等の半導体発光素子は、各種の光源として利用されている。特に近年は、蛍光灯に代わる照明用の光源として、より低消費電力で長寿命の次世代照明として注目を集めており、更なる発光出力の向上及び発光効率の改善が求められている。
【０００３】
代表的な半導体発光素子の一例を図２７に示す。図２７（ａ）は半導体発光素子１００の平面図を、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）の半導体発光素子１００において、Ｂ−Ｂ’線に沿う断面図を示す。この図に示すＧａＮ系化合物半導体素子１００において、発光にかかわる半導体層１０５は、サファイヤ基板１０１上に成長されたｎ型窒化物半導体層１０２と、発光層１０３と、ｐ型窒化物半導体層１０４で構成されている。電気を半導体層１０５に流すための電極は、ｐ型窒化物半導体層１０４上に形成された透明電極１０６と、ｐ型パッド電極１０７とからなるプラス側電極と、ｎ型窒化物半導体層１０２上に、ｎ型パッド電極１０８を配置したマイナス側電極とで構成されている。ｎ型パッド電極１０８は、ｐｎ接合の下側と接続するため、発光層１０３の一部を切り欠き、露出されたｎ型半導体層１０２上に形成される。さらに素子を守る保護膜１０９が最表面に被覆される。また、パッド電極１０７、１０８には、ワイヤボンディング用のワイヤやフリップチップ用のバンプ等、半導体層１０５と外部電極とを電気的に接続するための部材（図示せず）が接続される。一般に、ワイヤはＡｕ製のものが使用されていることから、これに接続されるパッド電極１０７、１０８の最表面には、ワイヤとの結合性を考慮してＡｕが採用されていた。
【０００４】
上記のような半導体発光素子１００において、電極形成面を主光取り出し面とするフェイスアップ実装された場合、発光層１０３から発光した光は、光の視認側であるパッド電極１０７の形成面側からだけでなく、その一部は、水平面方向にも発光する。
【０００５】
上記の水平面方向に進行した光を視認側へと導光させることで、光取り出し効率を改善させた半導体発光素子が開発されている（例えば特許文献１及び特許文献２）。図２８における半導体発光素子２００において、図２７と同様の部材については同一の符号を付し、詳細説明を省略する。半導体発光素子２００のｎ型パッド電極１０８は、パナジウム（Ｐｄ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）の上面に、金（Ａｕ）を積層した２層構造からなり、ｎ型パッド電極１０８の上面がｐ型パッド電極１０７の上面と略同等の位置に形成されている。また、ｎ型パッド電極１０８は、約４５°の傾斜角度を有する側面を備えており、上面ほど先細り形状を成す。加えて、ｎ型パッド電極１０８の表面には、Ａｇからなる反射膜２０１が形成されている。この構造により、発光層１０３から放出した光を視認側へと反射させ、光を導光することにより光取り出し効率を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００４−１２８３２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の半導体発光素子であれば、発光層からの出射光の導光経路を反射膜でもって矯正できるが、一端、光進行方向を光視認側へと変更できたとしても、その光の一部は、発光装置内を構成する部材で反射を１もしくは複数回繰り返すことにより乱反射され、再び発光素子側へと進路を変更し、つまり戻り光となる虞があった。戻り光は発光素子の特性の悪化、及び光取り出し効率の低下を招く。特に戻り光がパッド電極１０７、１０８へと進行した場合、光の損失が大きい。なぜなら、従来、パッド電極１０７、１０８の表面はワイヤとの接合性を考慮してＡｕから構成されるものが一般的であったが、Ａｕは光を吸収してしまう特性を有するからである。これにより、発光装置全体の光出力が低減してしまう。
【０００７】
同様の理由から、発光層より放出された光の一部が、パッド電極１０７、１０８の下層側へと進行した場合、パッド電極を構成するＡｕに吸収されてしまい発光素子外へと光が放出されない問題もあった。これは図２７（ｂ）に示すように、透明電極１０６と、ＧａＮ等のｐ型窒化物半導体層１０４との界面において、両者の屈折率差が小さいため全反射角が狭くなり大部分の光が透過されてしまう。したがって、発光層１０３からの光の一部が、接面するｐ型パッド電極１０７の下面に吸収されてしまい、光そのものが発光素子外へと放出されない虞があった。その結果、光の取り出し効率が低下する。
【０００８】
本発明は、従来のこのような問題点を解消するためになされたものである。本発明の目的は、電極により吸収されていた光の損失を低減し、且つ光出力を向上させた発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の発光装置は、半導体発光素子１と、半導体発光素子１が発する光を反射または散乱可能な光散乱部材３３とを備える発光装置であって、半導体発光素子１は、第１導電型の半導体層３と、第１導電型半導体層３上の少なくとも一部に形成された発光層４と、発光層４の上に形成された第２導電型の半導体層５と、第２導電型の半導体層５上の少なくとも一部に設けられ、且つ第２導電型の半導体層５に電流を供給する第２導電型電極１０と、が順次積層されて成り、第１導電型半導体層３上の少なくとも一部であって、第２導電型電極１０と同一面側に配置され、第１導電型半導体層３に電流を供給する第１導電型電極２０と、半導体発光素子１の積層方向において、第１導電型電極及び第２導電型電極２０、１０の少なくともいずれか一の電極は、表面側の反射層２０ｃ、１０ｃと、反射層２０ｃ、１０ｃの下層側に位置する第１層からなる少なくとも２層から形成されており、反射層２０ｃ、１０ｃの反射率は、第１層の反射率よりも高く、反射層２０ｃ、１０ｃの反射側と、半導体発光素子３の光出射側は同一面側であり、かつ光散乱部材を含有する封止部材３６で封止されてなることをことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の発光装置は、封止部材３６が、半導体発光素子１側に光散乱部材３３の分布領域を有してなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第３の発光装置は、反射層２０ｃ、１０ｃの反射率が９０％以上であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第４の発光装置は、第１導電型電極及び第２導電型電極は、外部電極と電気的接続が可能な導電性部材３５によって接続される外部接続部１４ｂ、１４ａを有しており、反射層２０ｃ、１０ｃの反射率が外部接続部１４ｂ、１４ａの反射率よりも高いことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第５の発光装置は、外部接続部１４ｂ、１４ａは反射層２０ｃ、１０ｃに貫通孔を形成してなり、貫通孔によって第１層が露出されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第６の発光装置は、第１導電型電極２０及び第２導電型電極１０は、第１層の下層側に最下層を有しており、最下層が反射層２０ｂ、１０ｂによって構成されており、最下層の反射層２０ｂ、１０ｂの反射率は表面の反射層２０ｃ、１０ｃの反射率より高いことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第７の発光装置は、半導体発光素子１の積層方向において、第１導電型電極及び第２導電型電極２０、１０は少なくとも２層から形成されており、第１導電型電極２０及び第２導電型電極１０における一方の電極は表面側に反射層を有しており、かつ他方の電極は最下層に反射層を備えており、最下層の反射層の反射率は表面の反射層の反射率より高く、反射層２０ｃ、１０ｃの反射側と、半導体発光素子３の光出射側は同一面側であり、かつ光散乱部材を含有する封止部材３６で封止されてなることをことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第８の発光装置は、半導体発光素子１を複数備えていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第９の発光装置は、反射層２０ｃ、１０ｃは、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈの少なくとも一つからなる金属層、若しくはこれを含む合金の単層、又は複層を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第１０の発光装置は、散乱部材３３がＹＡＧ系蛍光体あるいはＬＡＧ系蛍光体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１及び４乃至５発明によれば半導体発光素子からの出射光の一部が光散乱部材によって反射または散乱することで生じる半導体発光素子側への戻り光を、電極の表面に設けられた反射層によって反射できるため、半導体発光素子内へと吸収されるのを抑制できる。したがって半導体発光素子のライフ特性を向上させられる。また、反射層によって光の進行方向を半導体発光素子の略積層方向である光観測面側へと導光でき、これにより光取り出し効率が向上する。
【００２０】
また、第２及び第３発明によれば、素子側への戻り光をさらに光側面側へと高効率に導光できるため、光損失を抑制し発光装置の出力をより向上させることができる。
【００２１】
第６発明によれば、発光層からの出射光の一部が電極の下層側に設けられた反射層でもって反射されるため、電極への光吸収を抑制でき素子自体からの光取り出し効率を向上できる。
【００２２】
第７発明によれば、受光量に応じた電極位置に反射層を設けることができる。
【００２３】
第８発明によれば、発光素子からの出射光である１次光の進行方向を、隣接する発光素子の反射層でもって光観測面側へと導光できる。また反射層の面積が総体的に増加するため、光散乱部材により反射された２次光における、光視認側への導光量が増大する。
【００２４】
第９発明によれば、高い反射率を有する反射層とできる。
【００２５】
第１０発明によれば、光を反射または散乱する効果に加え、光源からの出射光の波長を変換可能であるため、所定の色域において高い発光効率を有する発光装置を得られる。加えて、所定のピーク波長を有する光源を選択的に搭載すれば、所望の発光色を高効率に出射できる発光装置となり、実現可能な出射光の波長幅が増大する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための、半導体発光素子及びこれを備えた発光装置を例示するものであって、本発明は、半導体発光素子及びこれを備えた発光装置を以下のものに特定しない。さらに、本明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。特に実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００２７】
（実施の形態１）
（半導体発光素子）
実施の形態１に係る半導体発光素子１を、図１を使用して説明する。図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は断面図を示す。図１（ｂ）に示すように、例えばＬＥＤのような半導体発光素子１は、成長基板２であるサファイヤ基板２ａの上（図１（ｂ）における上側）に、第１導電型半導体層３であるｎ型半導体層３ａ、発光層４、第２導電型半導体層５であるｐ型半導体層５ａを順にエピタキシャル成長させた半導体層８と、さらに半導体層８の上に形成された透光性導電層６とを有する。結晶成長方法としては、例えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：metal-organic chemical vapor deposition）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、ハイドライドＣＶＤ法、ＭＢＥ（molecularbeam epitaxy）などの方法が利用できる。
【００２８】
続いて、発光層４およびｐ型半導体層５ａの一部を選択的にエッチング除去して、ｎ型半導体層３ａの一部を露出させ、この露出領域に、第１導電型電極２０であるｎ型パッド電極２０ａを形成している。またｎ型電極と同一面側であって、透光性導電層６上には、第２導電型電極１０であるｐ型パッド電極１０ａが形成される。さらに、ｎ型パッド電極２０ａ及びｐ型パッド電極１０ａの表面のみを露出し、他の部分は保護膜７で被覆される。
【００２９】
なお本明細書において、層上などでいう「上」とは、必ずしも上面に接触して形成される場合に限られず、離間して上方に形成される場合も含んでおり、層と層の間に介在層が存在する場合も包含する意味で使用する。以下に半導体発光素子１の各構成要素に関して、具体的に説明する。
【００３０】
（成長基板）
成長基板２は、半導体層８をエピタキシャル成長させることができる透光性基板で、基板の大きさや厚さ等は特に限定されない。この基板としては、Ｃ面、Ｒ面、及びＡ面のいずれかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような絶縁性基板、また炭化珪素（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃ）、シリコン、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板が挙げられる。また、デバイス加工が出来る程度の厚膜（数十μｍ以上）であればＧａＮやＡｌＮ等の窒化物半導体基板を用いることもできる。異種基板はオフアングルしていてもよく、サファイアＣ面を用いる場合には、０．０１°〜３．０°、好ましくは０．０５°〜０．５°の範囲とする。また、成長基板を半導体層形成後に除去した構造、その取り出した半導体層を支持基板、例えば導電性基板に接着した構造等とすることもできる。
【００３１】
（半導体層）
半導体としては、一般式がＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）であって、ＢやＰ、Ａｓを混晶してもよい。また、ｎ型半導体層３ａ、ｐ型半導体層５ａは、単層、多層を特に限定しない。また、半導体層８にはｎ型不純物、ｐ型不純物を適宜含有させる。ｎ型不純物としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ等のＩＶ族、若しくはＶＩ族元素を用いることができ、好ましくはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎを、最も好ましくはＳｉを用いる。また、ｐ型不純物としては、特に限定されないが、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃａなどが挙げられ、好ましくはＭｇが用いられる。これにより、各導電型の半導体を形成することができる。半導体層８には活性層である発光層４を有し、この活性層は単一（ＳＱＷ）又は多重量子井戸構造（ＭＱＷ）とする。以下に半導体層８の詳細を示す。
【００３２】
成長基板２上に成長させる半導体はバッファ層（図１に図示せず）などの下地層を介して成長させても良い。バッファ層としては、一般式ＡｌａＧａ１−ａＮ（０≦ａ≦０．８）で表される窒化物半導体、より好ましくは、ＡｌａＧａ１−ａＮ（０≦ａ≦０．５）で示される窒化物半導体を用いる。バッファ層の膜厚は、好ましくは０．００２〜０．５μｍ、より好ましくは０．００５〜０．２μｍとする。
【００３３】
次に、ｎ型半導体層３ａを成長させる。まずｎ型コンタクト層（図示せず）を成長させる。ｎ型コンタクト層としては、通常、活性層のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、ＡｌｊＧａ１−ｊＮ（０≦ｊ＜０．３）が好ましい。ｎ型コンタクト層の膜厚は特に限定されるものではないが、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上である。また、ｎ型コンタクト層と活性層との間にクラッド層などを介在させても良い。
【００３４】
活性層は発光層４として機能し、少なくともＡｌａＩｎｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、ａ＋ｂ≦１）から成る井戸層と、ＡｌｃＩｎｄＧａ１−ｃ−ｄＮ（０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、ｃ＋ｄ≦１）から成る障壁層とを含む量子井戸構造を有する。活性層に用いられる半導体は、ノンドープ、ｎ型不純物ドープ、ｐ型不純物ドープのいずれでも良い。好ましくは、ノンドープ又はｎ型不純物ドープの窒化物半導体を用いることにより、発光素子を高出力化することができる。さらに好ましくは、井戸層をアンドープとし、障壁層をｎ型不純物ドープとすることで、発光素子の出力と発光効率を高めることができる。また発光素子に用いる井戸層にＡｌを含ませることで、ＧａＮのバンドギャップエネルギーである波長３６５ｎｍ付近、もしくはそれより短い波長を得ることができる。活性層から放出する光の波長は、発光素子の目的、用途等に応じて３６０ｎｍ〜６５０ｎｍ付近、好ましくは３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長とする。
【００３５】
井戸層の膜厚は、好ましくは１ｎｍ以上３０ｎｍ以下、より好ましくは２ｎｍ以上２０ｎｍ以下、さらに好ましくは２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、１つの井戸層の単一量子井戸、障壁層などを介した複数の井戸層の多重量子井戸構造とできる。
【００３６】
また、障壁層は、井戸層の場合と同様に、好ましくはｐ型不純物又はｎ型不純物がドープされているか又はアンドープであること、より好ましくはｎ型不純物がドープされているか又はアンドープであることである。例えば、ＬＥＤでは、５×１０１６／ｃｍ３以上２×１０１８／ｃｍ３以下が好ましい。この場合、井戸層はｎ型不純物を実質的に含有しないか、あるいはアンドープで成長させることが好ましい。また、障壁層にｎ型不純物をドープする場合、活性層内のすべての障壁層にドープしても良く、あるいは、一部をドープとし一部をアンドープとすることもできる。また、活性層内でｎ型層側に配置された障壁層にドープすることが好ましい。
【００３７】
次に、活性層上にｐ型半導体層５ａとして例えば以下の層を形成する。まずｐ型クラッド層としては、活性層のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、活性層へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されない。例えばＡｌｋＧａ１−ｋＮ（０≦ｋ＜１）が用いられ、特にＡｌｋＧａ１−ｋＮ（０＜ｋ＜０．４）が好ましい。ｐ型クラッド層の膜厚は特に限定されないが、好ましくは０．０１〜０．３μｍ、より好ましくは０．０４〜０．２μｍとする。ｐ型クラッド層のｐ型不純物濃度は、１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３、好ましくは１×１０１９〜５×１０２０ｃｍ３とする。ｐ型クラッド層は、単一層でも多層膜層（超格子構造）でも良い。多層膜層の場合、例えばバンドギャップエネルギーの小さい層としては、ｎ型クラッド層の場合と同様に、ＩｎｌＧａ１−ｌＮ（０≦ｌ＜１）、ＡｌｍＧａ１−ｍＮ（０≦ｍ＜１、ｍ＞ｌ）が挙げられる。多層膜層を形成する各層の膜厚は、超格子構造の場合は、一層の膜厚が好ましくは１００Å以下、より好ましくは７０Å以下、さらに好ましくは１０〜４０Åとすることができる。また、多層膜層である場合、バンドギャップエネルギーの大きい層及び小さい層の少なくともいずれか一方にｐ型不純物をドープさせても良い。
【００３８】
ｐ型コンタクト層は、ＡｌｆＧａ１−ｆＮ（０≦ｆ＜１）が用いられ、特に、ＡｌｆＧａ１−ｆＮ（０≦ｆ＜０．３）で構成することにより、オーミック電極であるｐ電極と良好なオーミックコンタクトが可能となる。ｐ型不純物濃度は１×１０１７／ｃｍ３以上が好ましい。
【００３９】
以上のように窒化物半導体を成長基板２上に成長させた後、ウェハーを反応装置から取り出し、その後、酸素及び／又は窒素を含む雰囲気中で４５０℃以上で熱処理をする。これによりｐ型層に結合している水素が取り除かれ、ｐ型の伝導性を示すｐ型半導体層５ａを形成する。
【００４０】
また、半導体層８の積層構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。また、各層を超格子構造としたり、活性層である発光層４を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。次に、ｐ型の半導体層５ａの表面に所定の形状をなすマスク（図示せず）を形成し、ｐ型の半導体層５ａ及び活性層である発光層４をエッチングして所定の位置のｎ型半導体層３ａを構成するｎ型コンタクト層を露出させる。
【００４１】
（透光性導電層）
さらに、ｐ型半導体層５ａ上に、透光性導電層６を形成する。露出したｐ型半導体層５ａのほぼ前面に導電層が形成されることにより、電流をｐ型半導体層５ａ全体に均一に広げることができる。しかも透光性を備えることで、電極側を発光観測面とすることができる。なお透光性とは、発光素子の発光波長を透過できるという意味であって、必ずしも無色透明を意味するものではない。透光性導電層６は、オーミック接触を得るために、好ましくは酸素を含むものとする。酸素を含む透光性導電層６には数々の種類があるが、好ましくは亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）よりなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物とする。具体的には、ＩＴＯ、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２等、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎの酸化物を含む透光性導電層６を形成することが望ましく、好ましくはＩＴＯを使用する。あるいはＮｉ等の金属を３０Å等の膜厚でスパッタして透明にした金属膜でもよい。このように、露出したｐ型半導体層５ａのほぼ全面に導電層が形成されることにより、電流をｐ型半導体層５ａ全体に均一に広げることができる。しかも透光性を備えることで、電極側を発光観測面とすることもできる。以下の例では、透光性導電層６としてＩＴＯの透光性電極を使用する例を説明する。
【００４２】
透光性導電層６の中に酸素原子を含ませるには、酸素原子を含有させる層を形成した後、酸素を含む雰囲気にて熱処理すればよい。あるいは、反応性スパッタリング、イオンビームアシスト蒸着等により、それぞれの層に酸素原子を含有させることができるが、工程の容易さ等から熱処理が最も優れている。また、透光性導電層６の厚さは、凹凸面が形成できる程度の厚さとし、好ましくは１μｍ以下、さらに好ましくは１００Åから５０００Åとする。
【００４３】
（パッド電極）
図２を用いて本実施の形態１における、第１及び第２導電型電極を説明する。図２の半導体発光素子１は、図１に示される半導体発光素子１と同様のものであり、したがって同一の部材には同一の符号を付して詳細説明を省略する。図２における第２導電型電極１０及び第１導電型電極２０としての金属電極層であるパッド電極１０ａ、２０ａは、ｐ型半導体層５ａ側に設けられた透光性導電層６、および、露出したｎ型半導体層３ａを構成するｎ型コンタクト層に対して形成される。また、パッド電極１０ａ、２０ａは、単層あるいは多層の金属層を含有しており、さらに、パッド電極１０ａ、２０ａの保護膜表面及び表面層をエッチングして孔を形成し、電極の下層側を露出させた領域でなる外部接続部１４ａ、１４ｂに、ボンディングワイヤ等の導電性部材３５が接続される。例えば、パッド電極１０ａ、２０ａの表面層１０ｃ、２０ｃよりも下層に位置するＡｕ層を露出させ、これにＡｕ性の光導電性部材をボンディングさせれば、同一素材での結合が図れるため、両者の結合性を一層高めることができる。これにより装置の信頼性を高めることができる。さらに、導電性部材３５は外部電極（図示せず）と接続され、これにより導電性部材３５を介して半導体発光素子１に電力を供給することが可能となる。あるいは、パッド電極１０ａ、２０ａの表面にＡｕバンプのような導電部材を配置し、この導電部材を介して対向された発光素子の電極と外部電極との電気的接続を図ることもできる。さらにｐ型パッド電極２０ａは、透光性導電層６と一部が直接接しており、透光性導電膜に均一に電流を流すことができる。
このように、電極に貫通孔、若しくは開口部を設けることで、その部分で好適な外部接続がなされ、残った表面層により、光反射を実現する構造となる。このため、好ましくは、上記電極の貫通孔、開口部で露出された下層側表面より、最表面層の反射層の光反射率を高くする。
【００４４】
図１（ｂ）及び図２の例に示す半導体発光素子１では、ｐ型パッド電極１０ａにおいて、半導体発光素子１の外面側を構成する最表面層に、高反射率の反射層１０ｃが設けられる。高反射率とは、光の９０％以上を反射可能な状態を言う。具体的に、反射層の部材としてはＡｇ、Ａｌ、Ｒｈの少なくとも１種類を含む単層もしくは合金を使用する。反射率に関して、Ａｇは９０％以上、Ａｌは約９０％であり、両部材とも高反射率である上にライフ特性にも優れる。これにより窒化物半導体よりなる発光素子の３６０ｎｍ〜６５０ｎｍ付近、望ましくは３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長の吸収を抑制できる。また、Ｒｈは、光反射性およびバリア性に優れ、光取り出し効率が向上するため好適に用いることができる。実施の形態１では表面層の反射層として、上記の特長に加え安定性を加味してＡｌを使用した。また、ｎ型パッド電極２０ａにおいても、外面側の最表面層に、ｐ型パッド電極１０ａと同様の反射層２０ｃを備えることができる。図１及び図３、図４、図５、図６における半導体発光素子１、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆでは両電極１０、２０の最表面層に反射層１０ｃ、２０ｃが設けられているが、反射層はｐ型パッド電極１０ａ及びｎ型パッド電極２０ａの少なくともいずれか一方に設けられていればよく、好ましくは両方に設置される。これにより後述する発光装置の光取り出し効率を高めることができる。また、これらの反射層の上には、さらにＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等、保護膜と同様な材料からなる略透明な電極保護層（図示せず）が電極と同一パターンで被覆可能であり、これにより反射層の金属酸化が抑制される。
【００４５】
なお、ｐ型パッド電極の最表面層１０ｃに加えて、透光性導電層６との接面側である最下層にも反射層１０ｂを設けることができる。同様にｎ型パッド電極２０ａにおいても、最表面層２０ｃに加えて、ｎ型半導体層３ａとの接面側である最下層２０ｂにも反射層を形成できる。つまりｐ型及びｎ型パッド電極１０ａ、２０ａにおいて、反射層をその最表面層に加えて最下層にも構成できる。これにより、詳しくは後述するが、半導体発光素子１内部での光損失を低減でき、ひいては発光装置の光取り出し効率を高めることができる。
【００４６】
また、反射層の形成箇所に関して、両パッド電極１０ａ、２０ａの内の一方の電極の最表面層に反射層を設け、他方の電極の最下層に反射層を設けもよい。例えば、ｐ型パッド電極１０ａの最下層側に反射層１０ｂを設けることで素子内部での光損失を低減させることができる。さらにｎ型パッド電極２０ａの最下層には反射層を設けずして、表面層のみに反射層２０ｃを形成することにより、ｎ型パッド電極１０ａにおいて受光量の大きい領域のみに反射層を構成できる。つまり反射層を選択的に形成させることで、高効率に部材を利用できる。
また、上記Ａｇとしては、ＡＰＣ（Ｐｄ、Ｃｕを添加したＡｇ）などのＡｇ合金を用いることもでき、Ａｇと、Ｐｄなどの白金属元素、Ｃｕ、Ｍｇなど、例えばＰｔ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｒ、Ｇａ、Ｎｄ及びＲｅからなる群から選択される１種又は２種以上の合金が挙げられ、０．１〜１０ａｔｍ％、好ましくは５ｗｔ％以下程度、添加したものがある。Ａｌ合金としては、ＡｌにＳｉ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｚｒなどを０．１〜５ａｔｍ％程度、添加したものなどを用いても良い。
【００４７】
（電極の形状）
また、図１（ａ）の例における半導体発光素子１は、平面図において略正方形状を成す。この略正方形状内において、対向する辺の中点同士を結んだ中央線を境界とし、分割された２つの長方形状の各領域に、ｐ型パッド電極１０ａとｎ型パッド電極２０ａが一組づつ設けられる。略正方形状である半導体発光素子１の角部であって、２分割された長方形領域における、長辺と短辺から構成された１つの略隅部に、ｐ型パッド電極１０ａが設けられる。このｐ型パッド電極１０ａに接する短辺に対向する他方の短辺の中央領域近傍には、ｎ型パッド電極２０ａが形成される。これと同様の部材が、略正方形状の中央線を基準にして他方の長方形状の領域にも、線対称に設けられている。
【００４８】
また、ｐ型パッド電極１０ａは、延伸された幅細の延伸導電部９を有する。図１（ａ）の例における延伸導電部９は、円状のｐ型パッド電極１０ａから、略正方形状の半導体発光素子１の周縁と、さらに２組のｐｎ電極を分割する中央域に延伸されており、これらの延伸導電部９は連接されてなる。延伸導電部９の延伸方向及びその数は特に限定されず適宜変更可能であり、これにより配線電極面積や素子への電流供給量を自在に変更できる。例えば、延伸導電部９を無くすこともでき、また、発光素子の構造、面積によりｎ型電極や、両電極に設けることもできる。一例として種々の電極構造を図３、図４、図５、図６に示す。図３、図４、図５、図６の半導体発光素子１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆにおいて、図１（ａ）に示す半導体発光素子１と同一もしくは同質の部材には同一の符号を付して詳細説明を省略する。半導体発光素子１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆは、ｎ型パッド電極２０ａより単数或いは複数延伸されたｎ型延伸導電部９ｂを有しており、複数のｎ型延伸導電部９ｂは略櫛状に平行に位置する。ｐ型パッド電極より延伸された延伸導電部９は、図１（ａ）に示される半導体発光素子１の延伸導電部９ｂにおける延伸領域に加えて、平行に位置したｎ型延伸導電部９ｂ間にも延伸でき、その先端はｎ型パッド電極２０ａ近傍に構成されている。また、延伸導電部９、９ｂはパッド電極１０ａ、２０ａ、透光性導電層６上の金属層と異なる構造、材質、工程で形成されても良いが、好ましくはパッド電極と一体で形成される。これにより延伸導電部９、９ｂの最表面や最下層にも反射層を備えることができ、反射層の総括的な面積が増大する。また、半導体発光素子１の形状、及び一対のパッド電極を形成する領域形状は適宜変更できる。例えば、一対のパッド電極が形成される領域において、各パッド電極を長手方向の両端に隔離して形成し、長手方向に略垂直を成す方向を幅方向とした際の、素子の幅方向を薄くすることで、光が反射することにより生じる光の吸収を最小限に抑えつつ、幅方向からの光の取り出しを向上できる。
【００４９】
また本発明に係る他の実施の形態において、第２導電型電極１０及び第１導電型電極２０としてのパッド電極１０ａ、２０ａの一部は、透光性導電層６に設けた貫通孔内に延在させて半導体層８に直接設けたり、あるいは透光性導電層６の外縁にて半導体層８に直接設けてもよい。このように、パッド電極１０ａ、２０ａの一部が窒化物半導体層８に直接設けられることによってパッド電極の剥離を防止することができる。加えて、パッド電極の最下層の反射層１０ｂ、２０ｂと透光性導電層６との界面を凹凸面とすることもできる。これにより多くの光を外部に取り出すことができ、さらに出力が改善される。
【００５０】
また、ｐ型窒化物半導体層５ａ側およびｎ型窒化物半導体層３ａ側に形成されるパッド電極１０ａ、２０ａ及び延伸導電部９、９ｂは、用いる金属の種類や膜厚を同じ構成とすることが好ましい。これによりｐ型窒化物半導体層５ａ側およびｎ型窒化物半導体層３ａ側とで同時にパッド電極１０ａ、２０ａ及び延伸導電部９、９ｂを形成でき、つまり形成工程を１つにすることができる。したがって、ｐ型窒化物半導体層５ａ側およびｎ型窒化物半導体層３ａ側とを別々に形成する場合と比較して、パッド電極１０ａ、２０ａの形成の工程を簡略化することができる。さらに、本実施の形態に係るパッド電極１０ａ、２０ａであれば、パッド電極１０ａ、２０ａを構成する金属の種類及び積層順序を変更すれば良く、電極の形成面積等の設計上の変化がないため、従来のマスクパターンを使用できる。つまり、専用設計を必要としないため、工程の簡略化に加えてコストの削減が図れる。電極の最表面層に反射層を有するパッド電極１０ａ、２０ａとしては、例えば、積層順にＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ／Ｒｈ、あるいはＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ／Ｒｈ／Ａｌ、あるいはＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ／Ｒｈ／Ａｌ２Ｏ３、あるいはＴｉ／Ｒｈ／Ａｌ／ＳｉＯ２等とできる。ここで、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２は電極の電極保護層である。また、最下層に位置するＴｉは、ｐ型パッド電極１０ａにおいては接面する透光性導電層６との密着層として機能し、またｎ型パッド電極２０ａにおいてはｎ型コンタクト層と接面する際のオーミック電極として機能する。上記の電極層のように、両パッド電極１０ａ、２０ａの最下層に共通のＴｉを使用すれば、それぞれの最下層としての機能を兼ねることができる。ただ、両パッド電極１０ａ、２０ａは別個の工程でも製作でき、これにより両者を別々の構造とできる。この場合、各電極における最下層を共通の部材で構成せずして、各電極の最下層における上記の機能をそれぞれ備えていれば足りる。さらに、電極による反射層の形成箇所を相違とできる。
【００５１】
本発明の第１電極、第２電極としては、少なくとも最表面の反射層と、その下層を有し、下層側より反射層で光反射率を高くする。下層側には、半導体層とのオーミック接触用の層、透過性導電層との密着用の層などの接触層が設けられ、更にはその間に介在するバリア層、上記貫通孔、開口部で露出される外部接続用の層、を有していても良い。具体的には、半導体層側から順に、接触層／バリア層（外部接続層）／反射層の少なくとも３層の構造が好ましく、更に好ましくは、バリア層と外部接続層が別々の層として、接触層と反射層との間に設けられると、各層の機能を好適に高められ好ましい。また、最下層に、反射層を設ける場合には、上記接触層にそれを担う材料とすることができる。また、これらの各層は、複数の層で構成されても良く、各層の材料は種々の機能に応じた金属、合金などを用いる。更に、接触層から半導体層とのオーミック接触機能を分離して、本願中のｐ電極のように、透光性導電層を、各電極の接触層の下に設けることもでき、すなわち、半導体層、透光性導電層、第１、２電極をこの順に有する構造とできる。透光性導電層は、本願中のｐ電極のように、それよりも、光透過率の低い遮光性の第１、２電極に比して、大面積、若しくは断面において幅広に設けられて、電流拡散する構造、その第１、２電極から露出した領域を光取り出し領域とする素子構造であることが好ましく、特に発光層上の第２電極に好適に用いられる。
【００５２】
また、各電極は、少なくとも外部接続用の部分を有し、好ましくは、延伸導電部を有し、更に好ましくは、外部接続部が延伸導電部より、断面において幅広の構造とする。好適には延伸導電部の最表面層に少なくとも、反射層が設けられること、外部接続部に最下層の反射層が設けられることが好ましい。
最下層、最表面層に、高反射率の反射層を共に設ける場合には、少なくともその間に介在する層よりも、各々が高反射率の反射層とすることであり、更に好ましくは、最下層を最表面層より反射率を高くする。これにより、半導体層内部の光が半導体層の外からの戻り光よりも多く、それに対応した構造とでき、また、高反射材料において比較的不安定なＡｇ、若しくはその合金でも、最下層で用いることで、それを抑制できる。また、最下層の反射層に対して、密着性を高めるために、光反射率低減を抑える薄膜で、密着層を下層の反射層と半導体層若しくは透光性導電層との間に設けることもできる。
【００５３】
ここで、バリア層はその下層（最下層）・上層（表面層）の拡散を防止、保護するようなものであれば良く、具体的な材料としては、Ｗ、Ｍｏなどの高融点材料や、白金属元素、Ｎｉ、Ａｕ等、好ましくはＰｔ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉが好適に用いられる。外部接続用の材料としてはＡｕ、Ａｌがある。各層の膜厚は、特に限定されないが、０．０５〜５μｍで形成され、また反射層は他の層（それより上層）に比して、薄膜に形成されることが好ましく、バリア層、外部接続層は、反射層より比較的厚膜に形成され、薄膜の密着層は１〜５０ｎｍ程度で形成される。その他、上記各層間に保護層を有しても良い。密着層は、例えばＴｉ、Ｎｉなど、を介在させる。
【００５４】
このような電極の具体例としては、１０ｎｍ程度のＮｉ薄膜層の上にＡｇ（反射）／Ｎｉ・Ｔｉ（密着）／Ｐｔ（バリア）／Ａｕ（外部接続）／Ａｌ（反射）の他、Ｒｈ（反射）／Ｐｔ（バリア）／Ａｕ（外部接続）／Ａｌ（反射）、Ａｌ（反射）／Ｐｔ（バリア）／Ａｕ（外部接続）／Ｒｈ（反射）、Ｔｉ（密着層）／Ｒｈ（反射）／Ｐｔ（バリア）／Ａｕ（外部接続）／Ａｌ（反射）、Ａｌ（反射）／Ｗ（バリア）／Ｐｔ（バリア）／Ａｕ（外部接続）／Ａｌ（反射）、Ｎｉ（密着層）／Ａｇ（反射）／Ｎｉ（密着・バリア）／Ｔｉ（密着層）／Ａｕ（外部接続）／Ａｌ（反射）を、この順に半導体層表面に積層した構造、若しくはその下層に透光性導電層を積層した構造などがある。
【００５５】
（下層の反射層の効果）
図７は実施の形態１に係る半導体発光素子１の断面図である。図７を用いて、発光層４からの出射光Ｌの光の進行具合について一例を説明する。出射光Ｌの少なくとも一部は、積層方向（図７における略上側）へと進行し、そのまま透光性導電層６内を透過する。これは、ｐ型半導体層５ａ（例えば屈折率２．４６）と透光性導電層６（例えば屈折率２．００）との界面では、両者の屈折率差が小さいため、全反射角が狭くなり大部分の光が進行してしまうためである。この透過光Ｌは、ｐ型パッド電極１０ａや延伸導電部９の最下層に形成される高反射率の反射層１０ｂによって、反射される。すなわち、従来であれば、ｐ型パッド電極１０ａを構成する金属に吸収されていた出射光を光損失することなく、発光素子外へと取り出すことができる。さらに、反射層１０ｂを形成することによって、金属電極であるｐ型パッド電極１０ａと透光性導電層６との界面における劣化を低減して、剥離、電気特性の悪化などを抑止できる。
【００５６】
一方、ｎ型パッド電極２０ａの最下層に設けられた反射層２０ｂは、発光層４よりも下側（図７における下側）に位置する。したがって、発光層４からの出射光Ｌを、素子外へと導光する効果は少ない。よって、ｎ型パッド電極の最下層には、必ずしも反射層２０ｂを設ける必要はない。ただ、ｎ型パッド電極の最下層に反射層２０ｂを設ける構造とすることで、上述したように、ｐ型及びｎ型パッド電極１０ａ、２０ａを、同種の材料でほぼ同時に形成可能となるため、製造工程を簡略化できる効果を有する。
【００５７】
（保護膜）
パッド電極１０ａ、２０ａを形成した後、ワイヤボンディングを行う領域を除いて半導体発光素子１のほぼ全面に絶縁性の保護膜７が形成される。保護膜７にはＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ポリイミド等が利用できる。
【００５８】
また、半導体発光素子のサイズ及び形状、発光装置への搭載数は特に限定されず、発光装置における素子の搭載領域や所望される発光装置からの光束量、光出力量等を考慮して決定すればよい。
【００５９】
（発光装置）
次に、本発明の実施の形態１に係る発光装置として、砲弾型の発光装置の概略断面図を図８に示す。この発光装置３０は導電性の部材からなるリードフレーム３４で成型された凹形状のカップ３１内であって、リードフレーム３４上に載置されている発光素子３２と、この発光素子３２の発光層４から放たれた光の少なくとも一部を反射または散乱可能な光散乱部材３３を有する。光散乱部材３３としては、例えば、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム等の拡散剤、および、これらを少なくとも一種以上含む混合物等を挙げることができる。蛍光体また、発光素子３２は、上記の半導体発光素子１であるＬＥＤを使用した。発光素子３２に形成された第１及び第２導電型電極である正負の電極３９は、導電性のボンディングワイヤ等の導電性部材３５を介してリードフレーム３４と電気的に接続される。さらにリードフレーム３４の一部であるリードフレーム電極３４ａが突出するように、発光素子３２、リードフレーム３４、ボンディングワイヤ３５は、砲弾形状のモールド３７で覆われる。モールド３７内には封止部材３６として光透過性の樹脂が充填されており、さらに樹脂には光散乱部材３３が含有されている。また、発光素子３２の電極３９が、樹脂３６から突出しているリードフレーム電極３４ａ及び導電性部材３５等を介して外部電極と電気的に接続されることにより、発光素子３２の層内に含有される発光層４から光が放出される。発光層４から出力される出射光の発光ピーク波長は特に限定されないが、実施の形態１においては、近紫外線から可視光の短波長領域である２４０ｎｍ〜５００ｎｍ付近、好ましくは３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ若しくは４５０ｎｍ〜４７０ｎｍに発光スペクトルを有する半導体発光素子を用いた。また、実施の形態１に係る樹脂内の光散乱部材３３は、図示されているように半導体発光素子１近傍に偏在して分布されている。これにより半導体発光素子１からの出射光を反射あるいは散乱させる効果が高まり、発光装置３０より放出される光の出射角を広範囲とできるため四方に拡散された光を得ることができる。
【００６０】
封止部材３６の材料は透光性であれば特に限定されず、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物等を使用することが好ましいが、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等の透光性を有する絶縁樹脂組成物を用いることができる。また、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂およびこれらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等、耐候性に優れた封止部材３６も利用できる。さらに、封止部材３６は有機物に限られず、ガラス、シリカゲル等の耐光性に優れた無機物を用いることもできる。さらにまた、封止部材３６の発光面側を所望の形状にすることによってレンズ効果を持たせることができ、発光素子チップからの発光を集束させることができる。実施の形態１では封止部材としてシリコーン樹脂を使用した。
【００６１】
また封止部材３６は、接着性を有していることが好ましい。封止部材３６に接着性を持たせることにより、発光素子３２と、これを載置させるリードフレーム３４の中央領域との固着性を高めることができる。接着性は、常温で接着性を示すものだけでなく、封止部材３６に所定の熱と圧力を加えることにより接着するものも含む。また封止部材３６の、固着強度を高めるために、温度や圧力を加える他、乾燥させることもできる。
【００６２】
（波長変換部材）
封止部材３６に、発光素子３２の光で励起されて蛍光を発する蛍光物質等の波長変換部材を混入することで、発光素子３２の光を異なる波長の光に変換し、発光素子３２の光と波長変換部材で波長変換された光との混色光を外部に取り出すことが可能となる。つまり、光源からの光の一部が蛍光体を励起することで、主光源の波長とは異なった波長を持つ光が得られる。この波長変換部材としては蛍光体が好適に利用できる。なぜなら蛍光体は光散乱性及び光り反射性の機能をも備えているため、波長変換機能に加えて光散乱部材３３としての役割を果たし上述した光の拡散効果を得ることができるからである。蛍光体は、封止部材３６中にほぼ均一の割合で混合することも、部分的に偏在するように配合することもできる。例えば、発光素子３２から所定の距離だけ離間させることにより、発光素子３２で発生した熱が蛍光物質に伝達し難くして蛍光物質の劣化を抑制できる。また、蛍光体は、発光装置の表面上において一層からなる発光層中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる発光層中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。これにより所望の波長を有する発光装置を実現できる。
【００６３】
代表的な蛍光体としては、銅で付括された硫化カドミ亜鉛やセリウムで付括されたＹＡＧ系蛍光体及びＬＡＧ系蛍光体が挙げられる。特に、高輝度且つ長時間の使用時においては（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、但し、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。）等が好ましい。実施の形態１の波長変換部材としては、ＹＡＧまたはＬＡＧ蛍光体を使用した。発光装置３０において、上記の波長を有する光源からの出射光と、その出射光の一部が該蛍光体により励起されて出射光とは異なる波長を有する光との混色により、例えば白色を得ることができる。また、蛍光体としては、ガラスや樹脂に蛍光体を混合した蛍光体ガラスや蛍光体含有樹脂を用いてもよい。また、光源から発する熱に耐性のあるもの、使用環境に左右されない耐候性のあるものがより望ましい。
【００６４】
本発明の実施の形態１に係る発光装置３０において、蛍光体は、２種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ、Ｌｕ及びＧｄやＳｍの含有量が異なる２種類以上の（Ｒｅ1-xＳｍx）3（Ａｌ1-yＧａy）5Ｏ12：Ｃｅ蛍光体を混合させて、ＲＧＢの波長成分を増やすことができる。また、黄〜赤色発光を有する窒化物蛍光体等を用いて赤味成分を増し、平均演色評価数Ｒａの高い照明や電球色ＬＥＤ等を実現することもできる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせてＣＩＥの色度図上の色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。
【００６５】
（表面層の反射層の効果）
図９は、実施の形態１に係る発光装置３０であって、発光素子３２近傍における一部拡大図である（パッド電極１０ａ、２０ａの外部接続部及び導電性部材は省略）。これを用いて、発光素子３２であるＬＥＤの発光層４より放出された出射光Ｌの進行方向の一例を説明する。出射光Ｌは、ＬＥＤ側に配置された光散乱部材３３でもって反射され四方へと散乱し、この散乱光の一部はＬＥＤ側へと進行する。従来、この戻り光がパッド電極１０ａ、２０ａへと進行した場合、パッド電極の最表面を構成するＡｕ金属により光吸収され、光の損失を招いていた。実施の形態１の構造を備えるパッド電極１０ａ、２０ａであれば、その最表面層の反射層１０ｃ、２０ｃに高反射率を有する反射層を備えるため、戻り光の進行方向を略光視認側（図９における略上側）へと誘導できる。つまり光損失を抑制し、発光装置としての光取り出し効率を増加させることができる。また、発光素子３２側への戻り光としては、光散乱部材３３によって生じた散乱光に限らない。リードフレーム等の発光装置３０内の全ての部材によって反射された光も含む。
【００６６】
また、図８に示すように、実施の形態１に係る発光装置３０では、蛍光体を封止部材３６中にほぼ均一の割合で混合するのではなく、発光素子３２近傍に沈降させている。このように、蛍光体を発光素子３２の近傍に偏在させることで、波長変換された光の戻り光をパッド電極の最表面層の反射層１０ｃ、２０ｃによって光視認側へと確実に誘導できる。また、光散乱部材３３として蛍光体を用いた場合、発光素子の出射光と、蛍光体の変換光との混色により実現される発光装置としての出射光において、所望の波長変換量が低減することなく光視認側へと進行可能であるため、混色の割合を安定したものにでき、これにより発光装置毎の光ムラを低減できる。また当然ながら、光損失が低減できるため、総体的に発光装置としての光取り出し効率が上昇する。
【００６７】
さらに、光散乱部材３３を発光素子３２近傍に沈降させる構造をとることで、発光体の光源付近に均一に蛍光体層を薄く塗布できる。従って必要な部分だけに蛍光体層を形成することで材料や工程の利用効率が高まる。また生産性が高く、同じプロセスで多くの種類の蛍光体を扱えることになる。この蛍光体層は、薄く粒子が均一に塗布されているのが好適である。蛍光体層の厚膜が厚すぎると蛍光体の結晶が重なり合ってかげができ、効率が低下してしまうからである。
【００６８】
（添加部材）
また、封止部材３６は、波長変換部材の他、粘度増量剤、顔料、蛍光物質等、使用用途に応じて適切な部材を添加することができ、これによって良好な指向特性を有する発光装置が得られる。同様に外来光や発光素子からの不要な波長をカットするフィルター効果を持たせたフィルター材として各種着色剤を添加させることもできる。
【００６９】
ここで本明細書において拡散剤とは、例えば中心粒径が１ｎｍ以上５μｍ未満のものをいう。１μｍ以上５μｍ未満の拡散剤は、発光素子３２及び蛍光物質からの光を良好に乱反射させ、大きな粒径の蛍光物質を用いることによって生じやすい色ムラを抑制することができるので、好適に使用できる。また、発光スペクトルの半値幅を狭めることができ、色純度の高い発光装置が得られる。一方、１ｎｍ以上１μｍ未満の拡散剤は、発光素子３２からの光波長に対する干渉効果が低い反面、透明度が高く、光度を低下させることなく樹脂粘度を高めることができる。
【００７０】
（フィラー）
さらに、封止部材３６中に蛍光物質の他にフィラーを含有させてもよい。具体的な材料としては、拡散剤と同様のものが使用できる。ただ、拡散剤とフィラーとは中心粒径が異なり、本明細書においてはフィラーの中心粒径は５μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。このような粒径のフィラーを封止部材３６中に含有させると、光散乱作用により発光装置の色度バラツキが改善される他、封止部材３６の耐熱衝撃性を高めることができる。これにより、高温下での使用においても、発光素子と外部電極とを電気的に接続しているワイヤの断線や発光素子底面とパッケージの凹部底面と剥離等を防止可能な信頼性の高い発光装置とできる。さらには樹脂の流動性を長時間一定に調整することが可能となり、所望とする場所内に封止部材を形成することができ歩留まり良く量産することが可能となる。
【００７１】
（凸部）
また、光視認側への導光を高めるため、半導体発光素子内の発光素子表面上に、反射率の高い表層を備えた凸部を設けることもできる。図１０に半導体発光素子１ａの平面図を示す。この図の半導体発光素子１ａにおいて、図１に示す半導体発光素子１と同様の部材については同一の符号を付し、詳細説明を省略する。半導体発光素子１ａは、ｎ型パッド電極２０ａ形成用の露出面であるｎ型コンタクト層１３の表面上に、電極と離間されて配置された複数の凸部１１を有する。凸部１１は、活性層を含む半導体積層構造を取り囲むように備えられる。この際の各凸部の搭載位置は均等に離間されても良く、また光の反射による導光経路を考慮して偏心した配置としても良い。さらに、凸部は発光観測面側から見て円形、菱形、三角形や六角形など所望に応じて種々の形状、また自在な載置個数をとりうる。また、実施の形態１に係る凸部１１の頂部は、図１（ｂ）における断面図において発光層４とほぼ同じ位置であるが、その高さはこれに限定されず自在に変更可能であり、例えば発光層４の位置よりも高くすることもできる。また上方に従って徐々に細くなる形状としてもよい。このような構造により発光層４からの出射光を観測面側へと高効率に反射できる。さらに、凸部１１は単層、或いは多層の金属からなり、少なくとも上層にはＡｇ、Ａｌ、Ｒｈのいずれかの金属またはこれらの合金やそれらの組み合わせからなる反射層で構成される。あるいは、凸部１１の露出面を上記の反射層を構成する金属で被覆する。これにより発光層からの出射光、および発光装置内の反射光が、凸部１１によって光観測面側へと反射され、総括的に装置の光取り出し効率が上昇する。
【００７２】
また、ｎ型コンタクト層の表面に形成させた円形、三角形、四角形など所定の形状に開口したマスクを利用して、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により該所定の形状の凹部を設けることにより、凸部１１を形成することもできる。また、該所定の形状を残して他の部分を除去することにより凹凸すなわち凸部１１を形成することもできる。ｎ型コンタクト層に凹凸を形成する場合、ｎ型電極とｎ型コンタクト層の界面以外はもちろん、該界面に凹凸を形成することもできる。さらに、凸部１１の露出面に、上記電極の表面・最下層と同様な反射層を被覆する。
【００７３】
また、凸部１１の高さは自在に変更でき、例えば活性層の位置よりも高くすることもできる。図１１は、図１０における半導体発光素子１ａのｎ電極２０ａ、ｐ電極１０ａ近傍の断面を拡大した概略図である（保護膜７は図示を省略）。この図の半導体発光素子１ａにおいて、図１に示す半導体発光素子１と同様の部材については同一の符号を付し、詳細説明を省略する。半導体発光素子１ａは、発光層４からほぼ水平側へと放出された出射光Ｌを、観測面側（図１１における上側）へと反射させるための凸部として、凸状柱状物１１ａを有する。凸状柱状物１１ａは以下のような形成方法を採用すれば、工程を簡略化して形成できる。すなわち、半導体発光素子１ａの製造において、ｐ型半導体層５ａを積層した後に、マスク材、例えばＳｉＯ２とレジスト膜を塗布して所望のパターンに露光してマスクを画定し、マスクを介したエッチングなどで、発光素子として機能する発光層４が残存する部位、ｎ型半導体層３ａ表面の最終的にｎ型電極が配置される部位、そしてｎ型半導体層３ａから発光層４及びｐ型半導体層５ａまでを含んだ凸状柱状物１１ａを形成することができる。あるいは、凸状柱状物１１ａをｎ型パッド電極２０ａの構成層と同じ部材及び積層高さとし、両者を同一工程で形成することもできる。また、その時、図１１のように凸部１１の露出面を覆う反射層１２を別に被覆する構造でも良く、好ましくは図１４のように表面層２０ｃが被覆層１２同様に下層の上面・側面を被覆する構造とすることで、被覆層１２を省略できる。
【００７４】
このような凸状柱状物１１ａの形成方法であれば、ｎ型電極を形成する露出面を形成すると共に、半導体層あるいはｎ型電極と同時に凸状柱状物１１ａを形成できるため、工程が簡略化される。また凸状柱状物１１ａを容易に活性層よりも高い位置に形成でき、これにより活性層４から側面方向に出射された光Ｌを、凸状柱状物１１ａでもって反射しやすい。つまり観測面方向へと光の進行方向を変えることができる。本実施の形態に係る半導体発光素子１ａでは、凸状柱状物１１ａにおいて、露出する部分、すなわち外側表面に反射層１２を被覆することで、凸状柱状物１１ａ自身への光の吸収を防ぎ、さらに光の反射率を高めることができるため、観測面側への光取り出し効率が上昇する。反射層１２は、上記に記載したパッド電極１０ａ、２０ａの上下層に形成可能な反射層１０ｂ、１０ｃ、２０ｂ、２０ｃと同一素材である、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈの少なくとも一つからなる金属層、あるいは、これを含む合金の単層もしくは複層とする。さらに、凸状柱状物１１ａはｎ型コンタクト層側からｐ型コンタクト層側に向かって徐々に細くなっていることが好ましい。凸状柱状物１１ａの側面が傾斜を帯びることにより、観測面側への光の取り出しをさらに向上させることができる。
【００７５】
また、凸状柱状物１１ａの形成工程を、ｎ型電極を形成する露出面の形成工程に兼用しなければ、凸状柱状物１１ａの高さは上記のものに限定されず自在とできる。この際、凸状柱状物１１ａの材質は特に限定されず、半導体発光素子の積層部材と同一、または反射層を構成するＡｇ、Ａｌ、Ｒｈの少なくとも一つからなる金属層、或いは、これを含む合金の単層もしくは複層とできる。
【００７６】
（実施の形態２）
図１２（ａ）に、本発明の一実施例による発光装置５０の斜視図を示す。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）で示す発光装置５０の６Ｂ−６Ｂ’線における断面図である。以下、図１２（ａ）及び（ｂ）に基づいて、表面実装型の発光装置５０の概略を説明する。発光装置５０は、リードフレーム５４上に、上部に向かって略凹形状に開口している空間を備えるパッケージ５７が装着されてなる。さらに、このパッケージ５７の空間内であって、露出しているリードフレーム５４上に発光素子５２が実装されている。実施の形態２における発光素子５２は、図６に示された半導体発光素子１ｆが単独で使用されているが、半導体発光素子の種類、搭載個数は特に限定されない。パッケージ５７は、発光素子５２を包囲する枠体となっている。また、パッケージ５７の開口している空間内にはツェナーダイオード等、規定電圧以上の電圧が印加されると通電状態になる保護素子５８も載置できる。さらに、発光素子５２は、導電性部材であるボンディングワイヤ５５やバンプ等を介して、リードフレーム５４と電気的に接続されている。加えて、パッケージ５７の開口している空間部は封止部材５６により充填されている。また、封止部材５６の表面にエポキシやシリコーン樹脂あるいはガラスなどでできたレンズを取り付けることにより、一層の指向性を高められる。さらに、リードフレーム５４の底面に銅などのヒートシンクを取り付けて放熱性を高め、大電流投入を可能にすることもできる。
【００７７】
パッケージ５７内に含有されている光散乱部材としての蛍光体５３を図１２（ｂ）に示す（図１２（ａ）中の蛍光体５３は省略されている。）。この蛍光体５３には、実施の形態１と同様の蛍光体が使用できる。蛍光体５３は、パッケージ５７内で沈降しており、図１２（ｂ）に示すように、発光素子５２の近傍に配置される。
【００７８】
実施の形態３に係る発光装置５０であれば、実施の形態１及び２と同様、発光素子５２に形成されたパッド電極の反射層（図示せず）により、光の損失を抑制し、光取り出し効率を上昇できる。
【００７９】
（実施の形態３）
さらに実施の形態３として、複数の発光素子が実装された発光装置の一例を図１３に示す。図１３の発光装置６０は、図１２に示される発光装置５０と比して、素子の搭載個数の点で相違であるが、他は同様の構造を有する。したがって同様の部材については同一の符号を付し、詳細説明を省略する。また、図１３の発光装置６０において、封止部材５６は蛍光体３を含有するが図示が省略されている。
【００８０】
図１３に係る発光装置６０は、リードフレーム５４の中央域において、図６（ａ）に示される半導体発光素子１ｆを３個搭載してなる。さらに、図１４は、図１３における６Ａ−６Ａ’線で切断した際の断面の一部拡大概略図である。なお、図１４に示される半導体発光素子１ｆは図６（ｂ）に係る半導体発光素子１ｆの断面図を使用している。
発光装置６０は、リードフレーム５４上に３つの発光素子５２ａ、５２ｂ、５２ｃが搭載されており、つまり各発光素子のｐ型パッド電極及びｎ型パッド電極の最表面層、最下層には適宜反射層が備えられる。また、封止部材５６は、半導体発光素子１側に偏在された光散乱部材３３の分布領域を有する。ただし、図１４に示された光散乱部材３３の量、形状、サイズ、搭載位置等は簡略化されたものである。図１４を用いて発光装置６０における光の進行方向の一例を説明する。一の発光素子（例えば図１４の左側に載置する発光素子５２ａ）における発光層４ａからの出射光Ｌ１は、矢印Ｌ１で示すように、隣接する発光素子５２ｂのｐ型パッド電極の最表面層に形成された反射層１０ｃ２によって反射され、光観測面側へと導光される。また上述の通り、発光層４ａからの出射光の一部は、光散乱部材３３等の発光装置６０を構成する部材によって反射され、素子側への戻り光となる。この戻り光は、ｐ型及びｎ型パッド電極の表面層に形成された反射層（例えば１０ｃ１、２０ｃ２、２０ｃ３）により光観測面側（図１４における上側）へと導光される。また、パッド電極の最下層に位置する反射層（例えば１０ｂ３）は、発光層４ａからの出射光Ｌが電極に吸収されるのを抑止する。
【００８１】
このように、反射層４ａを有するパッド電極を備えた発光素子５２ａ、５２ｂ、５２ｃが、発光装置内６０に複数載置されている場合、光散乱部材３３等を介した発光層４ａからの２次光のみならず、発光層４ａより出射された直接光である１次光をも、その進行方向を矯正することができる。つまり、近傍に配置された複数の発光素子同士において、互いの１次光（図におけるＬ１の光）や２次光（図におけるＬ２の光）を光視認側へと導光できるため、素子自体から発光する光そのものの光取り出し効率を上昇させることができると共に、装置全体としての出力を上昇させることができる。また、図１４に示すｐ型及びｎ型パッド電極では、その積層方向において、上層の部材が下層の部材を覆うように積層されており、つまり電極の上面と側面を含む全ての露出面が反射層で被覆されている。これにより反射層の受光量が増大するため、上記の効果が一層増す。さらに、発光装置において素子を複数搭載することにより、封止部材５６の界面における光の反射角を大きくできるため、装置の出射光をより立体的にできる。
【００８２】
（表面実装型：比較例１、実施例１〜３）
図１２に示されるように単独の素子を搭載した表面実装型の発光装置における特性を表１〜２に示す。比較例１〜２及び実施例１〜５の発光装置に搭載される半導体発光素子は、図６に示される電極形状を成しており、８００μｍ×８００μｍの略正方形のサイズを有する。具体的に素子の中央領域にはｎ電極２０ａを、また素子の一辺の両方の角にはｐパッド電極１０ａを有する。さらに、ｎ電極２０ａからｐパッド電極１０ａ方向へ一方向に延伸された延伸導電部９ｂが形成されており、また、ｐパッド電極１０ａは素子の周辺及び対向辺に延伸された延伸導電部を備える。表１内において、比較例１の発光装置におけるパッド電極は、Ｔｉ／Ｒｈ／Ａｕ／Ｎｉからなる積層構造を有している。この最表面のＮｉ層は、上述した最下層のＮｉ密着層と同様な構成（組成・膜厚）で、保護膜との密着層として機能し、例えば６ｎｍの薄膜層を設ける。尚、外部接続部の開口部では薄膜層であるため除去されている。比較例１に対して、実施例１〜３の発光装置のパッド電極は、積層順に、Ｔｉ／Ｒｈ／ＡＳＣ／ＳｉＯ２から構成され、その最表面層に反射層（ＡＳＣ）を有する。ＡＳＣは、アルミニウム（Ａｌ）にケイ素（Ｓｉ）と銅（Ｃｕ）を添加したＡｌの合金である。合金とすることでＡｌのマイグレーションを防止でき、発光装置のライフ特性が向上する。実施例１〜３は、電極保護層の膜厚が１００Å、５００Å、１０００Åと相違している他は同じ構造を有する。表１は、該条件を有する比較例１及び実施例１〜３の各発光装置において、その光出力、光束、順電圧、電力効率の値を示す。
【００８３】
【表１】
2008210900.tif 000003
【００８４】
加えて、図１５は比較例１及び実施例１〜３の発光装置に係る電力効率のグラフを、図１６はその順電圧のグラフを、図１７はその光出力のグラフを、図１８はその光束のグラフを示す。表１及び図１５〜１８の各データより、反射層を有するパッド電極を備えた発光装置（実施例１〜３）は、反射層を有しない従来のパッド電極を有する発光装置（比較例１）と比較して、高い発光出力を得られることが確認された。特に、反射層上に被覆された電極保護層の膜厚が小さい発光装置（実施例１）は優れた特性を示した。
【００８５】
（表面実装型：比較例２、実施例４〜５）
また、パッド電極の露出面である電極保護層の材質を各々変化させた、表面実装型の発光装置（実施例４、５）と、従来の発光装置（比較例２）との特性を比較したデータを表２に示す。比較例２はパッド電極内に反射層を有さず、比較例１と同様の積層構造をとる。実施例４及び５に係る発光装置は、Ｔｉ／Ｒｈ／ＡＳＣ／電極保護層、から構成されたパッド電極を有するが、実施例４の電極保護層はＳｉＯ２、実施例５の電極保護層はＡｌ２Ｏ３からなる点で異なる。
【００８６】
【表２】
2008210900.tif 000004
【００８７】
また、図１９は比較例２及び実施例４〜５の発光装置に係る電力効率のグラフを、図２０はその順電圧のグラフを、図２１はその光出力のグラフを、図２２はその光束のグラフを示す。表２及び図１９〜２２の各データより、反射層を有するパッド電極を備えた発光装置（実施例４〜５）は、反射層を有しない従来のパッド電極を有する発光装置（比較例２）と比較して、高い発光出力を得られることが確認された。また、パッド電極の電極保護層の材料において、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）間には、発光装置の特性としての違いは表れなかった。つまり、電力効率など発光装置としての特性が向上した要因は、電極保護層による依存は少なく反射層によるものが大きいと考えられる。
【００８８】
（砲弾型：比較例３、実施例６〜８）
また、図８に示されるように砲弾型の発光装置における特性を表３〜６に示す。表における比較例３〜４及び実施例６〜１１の半導体発光装置に搭載される半導体発光素子は、図１または図４に示される電極形状を成しており、両半導体発光素子とも８００μｍ×８００μｍの略正方形状のサイズを有する。具体的に、表３に示される特性評価は、図１に係る発光素子を搭載した砲弾型の発光装置に係るものである。また、比較例３の電極構造は積層順にＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ／Ｎｉであり、実施例６はＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ／Ｒｈ、実施例７はＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ／Ｒｈ／Ａｌ、実施例８はＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ／Ｒｈ／Ａｌ／Ａｌ2Ｏ3の電極構造を有する。さらに、電力効率及び、反射層の有無における特性を比較するため、比較例３を基準とした実施例６〜８の対比評価を表４に示す。
【表３】
2008210900.tif 000005
【表４】
2008210900.tif 000006
【００８９】
また、図２３は、表３に基づいた比較例３及び実施例６〜８の光出力及び光束を示すグラフであり、図２４は表４に係る電力効率、光出力比、光束比、電力効率比を示すグラフである。表及び図より、反射層を有する素子を搭載した発光装置は、反射層を備えないものと比較して全ての値で向上しており、特性の改善が確認された。
【００９０】
（砲弾型：比較例４、実施例９〜１１）
また、図４に係る半導体発光素子を搭載した砲弾型の発光装置に係る特性評価を表５に示す。比較例４、実施例９〜１１の発光装置に搭載される半導体発光素子は、比較例３、実施例６〜８に係る半導体発光素子と比較して、その電極面積、電極配置、電極形状は異なるが、複層における積層材料及び積層順は同様である。さらに、電力効率及び反射層の有無における特性を比較するため、比較例４を基準とした実施例９〜１１の対比評価を表６に示す。
【表５】
2008210900.tif 000007
【００９１】
【表６】
2008210900.tif 000008
【００９２】
また、図２５は、表５に係る比較例４、実施例９〜１１の光出力及び光束を示すグラフであり、図２６は表６に関する電力効率、光出力比、光束比、電力効率比を示すグラフである。表及び図より、反射層無しの発光素子を搭載した発光装置と比して、反射層ありのそれは、全ての値において上昇しており特性の向上が認められた。
【００９３】
また、図１及び図４における半導体発光素子１、１ｄは、半導体層の積層方向と略直交する方向における半導体層の断面において、形状および断面積は同じであるが、電極配置領域が異なっている。具体的には図示されるように、半導体発光素子１の電極面積は、半導体発光素子１ｄの電極面積と比較して小さい。また反射層は電極の最上下層を構成するため、反射層領域は電極領域に準ずることになる。上記比較例及び実施例より、素子の電極配置面積の割合における発光装置の特性に関して、電極面積の小さい半導体発光素子を搭載した発光装置では、その光出力値及び光束値（表３及び図２３）が、電極面積の大きい半導体発光素子を搭載した発光装置の光出力値及び光束値（表５及び図２５）と比して大きい。これは電極配置面積が小さいと、露出する発光層領域の割合が増大するためである。一方、電極面積が同じである素子における、反射層無しを基準にした反射層有りの素子に係る光出力比、光束比、電力効率比を比較すれば、電極配置面積の大きい素子の光出力比、光束比、電力効率比（表４、図２４）が、電極配置面積の小さい素子のそれら（表６、図２６）に比して、同等以上に向上した。すなわち発光層における反射層の割合が一定以上の素子において、これを搭載する発光装置の光出力比、光束比、電力効率比が改善されることが確認された。尚、蛍光体を含有しない青色ＬＥＤの場合について評価したところ、上述したような最表面層の相違により、光出力、光束が変化しない、若しくは僅かな上昇程度の傾向が観られたに過ぎなかった。このことから、本実施例の発光装置は、蛍光体、光散乱部材との組み合わせにより、相乗的な効果を発現しうるものであることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明の半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法は、照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、バックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ等に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】実施の形態１に係るＬＥＤの説明図であって、図１（ａ）はその平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の１Ｂ−１Ｂ’線における断面図である。
【図２】実施の形態１に係るＬＥＤの断面図である。
【図３】実施の形態１に係る別のＬＥＤの平面図である。
【図４】実施の形態１に係る別のＬＥＤの平面図である。
【図５】実施の形態１に係る別のＬＥＤの平面図である。
【図６】実施の形態１に係るＬＥＤの説明図であって、図６（ａ）はその平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の６Ｂ−６Ｂ’線における断面図である。
【図７】実施の形態１に係るＬＥＤの断面図である。
【図８】実施の形態１に係る発光装置の断面図である。
【図９】実施の形態１に係る発光装置の一部拡大図である。
【図１０】実施の形態１に係る半導体発光素子の平面図である。
【図１１】実施の形態１に係る半導体発光素子の一部拡大断面概略図である。
【図１２】実施の形態２に係る発光装置の説明図であって、図１２（ａ）はその斜視図であり、図１２（ｂ）は、（ａ）の６Ｂ−６Ｂ’線における断面図である。
【図１３】実施の形態３に係る発光装置の斜視図である。
【図１４】図１３の６Ａ−６Ａ’線における一部拡大断面概略図である。
【図１５】比較例１、実施例１〜３に係る発光装置の電力効率のグラフである。
【図１６】比較例１、実施例１〜３に係る発光装置の順電圧のグラフである。
【図１７】比較例１、実施例１〜３に係る発光装置の光出力のグラフである。
【図１８】比較例１、実施例１〜３に係る発光装置の光束のグラフである。
【図１９】比較例２、実施例４〜５に係る発光装置の電力効率のグラフである。
【図２０】比較例２、実施例４〜５に係る発光装置の順電圧のグラフである。
【図２１】比較例２、実施例４〜５に係る発光装置の光出力のグラフである。
【図２２】比較例２、実施例４〜５に係る発光装置の光束のグラフである。
【図２３】比較例３、実施例６〜８に係る発光装置の特性を示すグラフである。
【図２４】比較例３、実施例６〜８に係る発光装置の電力効率及び出力比、光束比、電力効率比を示すグラフである。
【図２５】比較例４、実施例９〜１１に係る発光装置の特性を示すグラフである。
【図２６】比較例４、実施例９〜１１に係る発光装置の電力効率及び出力比、光束比、電力効率比を示すグラフである。
【図２７】従来の半導体発光素子の概略図であって、図２７（ａ）はその平面図を、図２７（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図を示す。
【図２８】従来の半導体発光素子の断面図を示す。
【符号の説明】
【００９６】
１、１ａ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１００、２００…半導体発光素子
２…成長基板
２ａ…サファイヤ基板
３…第１導電型半導体層
３ａ…ｎ型半導体層
４、４ａ…発光層
５…第２導電型半導体層
５ａ…ｐ型半導体層
６…透光性導電層
７…保護膜
８…半導体層
９…延伸導電部
９ｂ…ｎ型延伸導電部
１０…第２導電型電極
１０ａ…ｐ型パッド電極
１０ｂ、１０ｂ３…ｐ型パッド電極の最下層の反射層
１０ｃ、１０ｃ１、１０ｃ２…ｐ型パッド電極の最表面層の反射層
１１…凸部
１１ａ…凸状柱状物
１２…反射層
１３…ｎ型コンタクト層
１４ａ、１４ｂ…外部接続部
２０…第１導電型電極
２０ａ…ｎ型パッド電極
２０ｂ…ｎ型パッド電極の最下層の反射層
２０ｃ、２０ｃ１、２０ｃ２、２０ｃ３…ｎ型パッド電極の最表面層の反射層
３０、４０…発光装置
３１…カップ
３２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ…発光素子
３３…光散乱部材
３４…リードフレーム
３４ａ…リードフレーム電極
３５…導電性部材
３６…封止部材
３７…モールド
３９…電極
５０、６０…発光装置
５２…発光素子
５３…蛍光体
５４…リードフレーム
５５…ボンディングワイヤ
５６…封止部材
５７…パッケージ
５８…保護素子
１０１…サファイヤ基板
１０２…ｎ型窒化物半導体層
１０３…発光層
１０４…ｐ型窒化物半導体層
１０５…半導体層
１０６…透明電極
１０７、１０８…パッド電極
１０９…保護膜
２０１…反射膜
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２…出射光
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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