(57)【要約】【課題】  半導体層内部から効率良く光を取り出すことができ、外部放射効率に優れる発光素子および発光装置を提供する。【解決手段】  サファイア基板２０の光取り出し面にＡｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａを設ける。臨界角の範囲より小なる角度の光については透過を阻害することなく、かつ、臨界角より大なる角度の光であっても一部を外部放射できる。また、素子内部での吸収によって減衰する光を低減でき、そのことによって外部放射効率を向上させることができる。【選択図】        図１
2005191514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体によって形成された発光層を有する発光素子において、
前記発光素子内に前記発光層で発した光を散乱して外部放射効率を高める拡散層を有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
半導体によって形成された発光層を有する発光素子において、
前記発光層と同等あるいは大なる屈折率を有し、前記発光層で発した光を散乱して外部放射効率を高める拡散層を有し、
前記発光層と前記拡散層との間に、前記発光層より小なる屈折率の層が介されていないことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
前記拡散層は、多孔質材料からなることを特徴とする請求項１又は２記載の発光素子。
【請求項４】
前記拡散層は、前記発光層と同等あるいは大なる屈折率を有するコート層および光散乱性粒子を有し、前記コート層の表面が凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の発光素子。
【請求項５】
前記拡散層は、蛍光体を含むものであることを特徴とする請求項１、２、および４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項６】
前記拡散層は、前記蛍光体として光散乱性を有する粒子状のものであることを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【請求項７】
前記拡散層は、粒子状の前記蛍光体とビース状の光透過性粒子とを含むことを特徴とする請求項６記載の発光素子。
【請求項８】
前記拡散層は、高屈折率樹脂材料で形成されている請求項１から７のいずれかに記載の発光素子。
【請求項９】
半導体が積層されることにより形成された発光層と、前記発光層へ電力を供給するための電極と、前記発光層を含む半導体層あるいは前記電極を保護するための透明かつ前記半導体層と同等の屈折率を有する保護層とを備えた発光素子と、
前記保護層上に設けられて前記発光素子の表面をコートするとともに前記発光素子から光を取り出す光取り出し手段を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
半導体が積層されることにより形成された発光層と、前記発光層へ電力を供給するための電極と、前記発光層を含む半導体層あるいは前記電極を保護するための透明の保護層とを備えた発光素子と、
前記保護層上に設けられて前記発光素子の表面をコートするとともに前記発光素子から光を取り出す光取り出し手段と、
前記光取り出し手段の表面に設けられる光透過性材料部とを備え、
前記光取り出し手段と前記保護層は、前記光透過性材料部より大なる屈折率を有することを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
前記保護層は、前記半導体層と同等以上の屈折率を有することを特徴とする請求項１０記載の発光装置。
【請求項１２】
前記光取り出し手段は、コート層表面に凹凸を形成したものであることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記光取り出し手段は、光拡散性粒子を含むものであることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記光取り出し手段は、蛍光体を含むものであることを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記保護層は、光放射面の対辺近傍に設けられる前記電極との間を覆って設けられることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記半導体は、ＧａＮ系半導体であることを特徴とする請求項９から１５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１７】
前記光取り出し手段は、屈折率１．７以上の光透過性材料で形成されることを特徴とする請求項１６記載の発光装置。
【請求項１８】
前記光取り出し手段は、高屈折率樹脂材料で形成されている請求項９から１７のいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子およびこれを用いた発光装置に関し、特に、半導体層から放射される光の外部放射効率を改善することのできる発光素子および発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光装置として、ＬＥＤ（Light-Emitting Diode：発光ダイオード）素子をリードフレームや配線パターンを有する基板に実装したものがある。このようなＬＥＤ素子を用いた発光装置において、高輝度化、大出力化を実現するためにはＬＥＤ素子の内部に留まる光を低減して外部放射効率を向上させることが重要である。
【０００３】
係る発光装置に用いられるＬＥＤ素子としてフェイスアップ型のＬＥＤ素子がある。フェイスアップ型のＬＥＤ素子は、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）等の基板上に気相成長法を用いて発光層を含むｐ型およびｎ型の半導体層を形成し、さらに信頼性向上のため、半導体層あるいは電極保護を目的としたパッシベーション膜を形成しており、半導体層側の放射面から光を取り出すものである。
【０００４】
このようなフェイスアップ型ＬＥＤ素子の外部放射効率を高めるものとして、パッシベーション膜をＳｎＯ2で形成したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特許文献１に記載されるＬＥＤ素子は、サファイア基板上にＧａＮ系化合物半導体（屈折率：ｎ＝２．４）を積層して構成されており、光の放射面側に電極が配置されている。また、電極を設けた部分を除く放射面には透明電極としてのＳｎＯ2膜（ｎ＝１．９）を有し、全体をエポキシ樹脂（ｎ＝１．５）からなる封止部材で砲弾状に覆われている。
【０００６】
また、他のＬＥＤ素子としてフリップチップ型のＬＥＤ素子がある。フリップチップ型のＬＥＤ素子は、サファイア等の透光性基板上に半導体層を形成し、透光性基板側から光を放射させるものである。
【０００７】
このような光ロスを低減する発光素子として、例えば、基板の光取り出し面側に凹凸を設けたＬＥＤチップがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
図１６は、特許文献２に記載されるＬＥＤチップを示す断面図である。このＬＥＤチップ２００は、サファイア基板２０１上に、ＧａＮバッファ層２０２、ｎ型半導体層２０３およびｐ型半導体層２０４の窒化物半導体層を形成し、ｐ型半導体層２０４の上にｐ側電極２０５を設け、ｎ型半導体層２０３の上にｎ側電極２０６を設けたものであり、バンプ２３０ａ，２３０ｂによって実装基板２１０上にフリップチップ接合される。また、サファイア基板２０１の窒化物半導体層が形成された側と反対側の面には、研磨剤の粒度を調整してそれらの面を研磨することにより、１μｍ程度の凹凸面２０１ａ，２０１ｂを形成している。
【特許文献１】特開平６−２９１３６６号公報（図１）
【特許文献２】特開２００２−３１９７０８号公報（[００２２]〜[００２４]、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来の発光素子によれば、以下の問題がある。
（１）膜厚の光学距離（光路長と媒質の屈折率との積）が発光波長の１／４、あるいは［（２ｍ＋１）／４：ｍは整数］倍であれば、ＧａＮ系化合物半導体からＳｎＯ2膜に至った光のうち、垂直入射光は、エポキシ樹脂とＳｎＯ2膜界面で反射された光との位相差が、ＧａＮ系化合物半導体から、ＳｎＯ2膜に至った光のうち、界面反射光を減じ、界面透過光を増す関係にあるので、外部光取り出し効率は向上する。同様に、ＳｎＯ2膜での光学距離（ＧａＮ系化合物半導体からＳｎＯ2膜へ入射し、エポキシ樹脂とＳｎＯ2膜界面で反射され、ＳｎＯ2膜とＧａＮ系化合物半導体へ戻る光の光学距離）が波長の１／４あるいは［（２ｍ＋１）／４：ｍは整数］倍になる角度で入射する光も、界面反射光を減じ、界面透過光を増す関係にあるので、外部光取り出し効率は向上する。しかし、この特定の方向へ界面入射する光は、ｍが大きな値をとらない薄膜において、発光層で発光する光全体に対し、一部である。
【００１０】
ＧａＮ系化合物半導体から、ＳｎＯ2膜界面へ臨界角以上の角度で入射し、全反射する光は、この光に対し干渉光となるＳｎＯ2膜とエポキシ樹脂との界面で生じる戻り光が存在しないので、ＳｎＯ2膜の効果はない。発光層内で発する光は完全拡散光とみなせ、上面のみから外部放射されるとすれば、ＧａＮ系化合物半導体からＳｎＯ2膜界面で全反射する光は、全体の約６５％に及ぶ。
【００１１】
（２）特許文献２に記載されたＬＥＤ素子では、多くの場合、発光素子は屈折率１．５のエポキシ樹脂等で封止されるが、この際、屈折率１．７のサファイア基板表面を粗面化することによる光取り出し性の向上は僅かであるため、半導体層内に光が留まって高輝度化が見込めないという問題がある。
【００１２】
従って、本発明の目的は、半導体層内部から効率良く光を取り出すことができ、外部放射効率に優れる発光素子および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】
【００１３】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、半導体によって形成された発光層を有する発光素子において、前記発光素子内に前記発光層で発した光を散乱して外部放射効率を高める拡散層を有することを特徴とする発光素子を提供する。
【００１４】
また、第２の発明は、上記の目的を達成するため、半導体によって形成された発光層を有する発光素子において、前記発光層と同等あるいは大なる屈折率を有し、前記発光層で発した光を散乱して外部放射効率を高める拡散層を有し、前記発光層と前記拡散層との間に、前記発光層より小なる屈折率の層が介されていないことを特徴とする発光素子を提供する。
【００１５】
また、第３の発明は、上記の目的を達成するため、半導体が積層されることにより形成された発光層と、前記発光層へ電力を供給するための電極と、前記発光層を含む半導体層あるいは前記電極を保護するための透明かつ前記半導体層と同等の屈折率を有する保護層とを備えた発光素子と、前記保護層上に設けられて前記発光素子の表面をコートするとともに前記発光素子から光を取り出す光取り出し手段を備えたことを特徴とする発光装置を提供する。
【００１６】
また、第４の発明は、上記の目的を達成するため、半導体が積層されることにより形成された発光層と、前記発光層へ電力を供給するための電極と、前記発光層を含む半導体層あるいは前記電極を保護するための透明の保護層とを備えた発光素子と、前記保護層上に設けられて前記発光素子の表面をコートするとともに前記発光素子から光を取り出す光取り出し手段と、前記光取り出し手段の表面に設けられる光透過性材料部とを備え、前記光取り出し手段と前記保護層は、前記光透過性材料部より大なる屈折率を有することを特徴とする発光装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発光素子の半導体層内部から効率良く光を取り出すことができ、外部放射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】
【００１８】
（第１の実施の形態）
（発光装置１の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子を用いた発光装置であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は発光素子の部分拡大図である。この発光装置１は、Ａｌ2Ｏ3（サファイア）基板２０の光取り出し面にＡｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａを有するＧａＮ系ＬＥＤ素子２と、ＬＥＤ素子２の電極とＡｕからなるバンプ３Ａおよび３Ｂを介して電気的に接続されるサブマウント部４と、サブマウント部４をリード部６Ａに設けられるカップ６ａ内に固定するとともに電気的に接続するＡｇペースト５と、リード部６Ｂとサブマウント部４とを電気的に接続するＡｕからなるワイヤ７と、ＬＥＤ素子２を収容した素子収容部６Ｃをエポキシ樹脂等の封止樹脂で封止して形成される素子封止部８と、リード部６Ａ、６Ｂ、素子収容部６Ｃ、およびワイヤ７をエポキシ樹脂で一体的に覆って砲弾状に形成される封止部材９とを有する。
【００１９】
（ＬＥＤ素子２の構成）
ＬＥＤ素子２は、（ｂ）に示すように、Ａｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａと、サファイア基板２０と、ＡｌＮバッファ層２１と、ｎ型ＧａＮクラッド層２２と、発光する層を有する多層２３と、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２４と、ｐ型ＧａＮコンタクト層２５と、ｎ側電極２６と、ｐ側電極２７とを有し、ＡｌＮバッファ層２１、ｎ型ＧａＮクラッド層２２、多層２３、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２４、およびｐ型ＧａＮコンタクト層２５はＧａＮを結晶成長させることによってＧａＮ系半導体層１１３を形成している。このＬＥＤ素子２は発光波長４６０ｎｍの青色系で発光する。
【００２０】
Ａｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａは、Ａｌアルコキシドを用いたゾルゲル法によってサファイア基板２０の光取り出し面側に設けられている。
【００２１】
サブマウント部４は、ｎ型のシリコン基板によって形成されており、バンプ３Ａによってｐ側電極２７と接続されるｎ電極４１と、ｐ型半導体層４２と、バンプ３Ｂによってｎ側電極２６と接続されるｐ電極４３と、Ａｇペースト５を介してカップ６ａに電気的に接続されるｎ電極４４と、ｎ型半導体層４５とを有する。ｐ電極４３にはワイヤ接合部７Ａを介してワイヤ７が接合される。ＬＥＤ素子２のｎ側電極２６への給電は、ワイヤ７からｐ電極４３およびバンプ３Ｂを介して行われる。
【００２２】
（ＬＥＤ素子２の製造工程）
ＬＥＤ素子２を製造するには、まず、ウエハー状のサファイア基板２０を用意し、ＡｌＮバッファ層２１、ｎ型ＧａＮクラッド層２２、発光する層を有する多層２３、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２４、ｐ型ＧａＮコンタクト層２５、ｎ電極２６、およびｐ側電極２７を公知の方法で形成する。次に、ＧａＮ系半導体層１１３が形成された面と反対側のサファイア基板２０の面にＡｌアルコキシドを塗布する。塗布方法としては、一般に用いられるディップ法、あるいはスピンコート法を用いることができる。次に、サファイア基板２０を加熱処理してＡｌアルコキシドを熱分解することによりサファイア基板２０の表面にＡｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａを形成する。Ａｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａは、微小な凹凸や空隙が不規則に配置された薄膜状の構成を有している。次に、上記した半導体層およびＡｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａを設けられたサファイア基板２０を所定のサイズ（例えば、１×１ｍｍ）にダイシングしてＬＥＤ素子２とする。
【００２３】
（発光装置１の動作）
リード部６Ａおよび６Ｂを図示しない電源部に接続して電圧を印加すると、ＬＥＤ素子２は多層２３内で面状に発光して波長４６０ｎｍの青色光を発する。青色光は、多層２３からｎ型ＧａＮクラッド層２２、ＡｌＮバッファ層２１を経てＡｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａに入射する。ここで、臨界角の範囲より小なる角度の青色光は、Ａｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａをそのまま通過して外部放射される。また、臨界角より大なる角度の青色光の一部は、Ａｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａで散乱することによって外部放射される。
【００２４】
図２は、エポキシ樹脂によって封止されたＬＥＤ素子の光の透過を示す図である。ＧａＮ層のＯで生じた光について、θ1で放射された光についてはサファイア基板からエポキシ樹脂に入射するが、θ2で放射された光についてはサファイア基板の界面で全反射され、θ3で放射された光についてはＧａＮ層とサファイア基板との界面で全反射されてしまう。全反射された光は層内で伝播を繰り返すうちに減衰することから、外部放射が困難となる。
【００２５】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によると、サファイア基板２０の光取り出し面にＡｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａを設けることによって、臨界角の範囲より小なる角度の光については透過を阻害することなく、かつ、臨界角より大なる角度の光であっても一部を外部放射できるようにしたため、素子内部での吸収によって減衰する光を低減でき、そのことによって外部放射効率を向上させることができる。すなわち、図２に示すθ2からθ3の範囲の光についても、Ａｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａによって外部へ放射させることが可能になる。
【００２６】
また、ＬＥＤ素子２がエポキシ樹脂に封止されても、Ａｌ2Ｏ3多孔質部２０Ａ内の空気との界面での散乱が生じるため、光取り出し性が向上する。
【００２７】
（第２の実施の形態）
（ＬＥＤ素子２の構成）
図３は、第２の実施の形態に係る発光素子の側面図である。このＬＥＤ素子２は、第１の実施の形態で説明したサファイア基板２０に代えてＧａＮ基板２８（屈折率：ｎ＝２．４）を用いているとともに、Ａｌ2Ｏ3多孔質部に代えてＴｉＯ2多孔質部２８Ａ（屈折率：ｎ＝２．６）を設けた構成が相違している。すなわち、基板の光取り出し面に高屈折率を有する調整物を設けて基板内部から外部への光取り出し性を高めている。なお、第１の実施の形態と同一の部分については共通の引用数字を付している。
【００２８】
ＧａＮ基板２８は、例えば、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層を成長させたものからＡｌ2Ｏ3を切削、研磨等で除去することで省いたものとすることもできる。
【００２９】
ＴｉＯ2多孔質部２８Ａは、Ｔｉアルコキシドを用いたゾルゲル法によってＧａＮ基板２８の光取り出し面側に設けられており、Ｔｉアルコキシドの熱分解に基づいて薄膜状に形成される。
【００３０】
（第２の実施の形態の効果）
上記した第２の実施の形態によると、ＧａＮ基板２８を用いたことによって多層２３内で生じた光がＧａＮ基板２８との界面で反射されることがない。また、ＧａＮ基板２８の光取り出し面側にＧａＮ基板２８より屈折率の大なるＴｉＯ2多孔質部２８Ａを設けているため、ＧａＮ基板２８との界面で反射を生じることなくＴｉＯ2多孔質部２８Ａへ光を入射させることができ、その結果、外部放射効率が向上する。
【００３１】
また、発光体としてのＬＥＤ素子２の見かけの大きさにＴｉＯ2多孔質部２８Ａが含まれることから、高輝度の発光素子を具現化できる。すなわち、外部放射効率の向上によって光源サイズを大にすることなく光度を大にできる。係るＬＥＤ素子２は、集光光学系を備えたパッケージにおいて、光学制御を行い易く、集光度の高い外部放特性を実現できる。
【００３２】
更に、第２の実施の形態では、ＧａＮ基板の半導体層形成側と反対側の面に１μｍ程度の凹凸面を形成しても良い。これによれば、ＬＥＤ素子２がエポキシ樹脂によって封止されても、屈折率が２．４より大である材料で粗面が形成されるので、有意な光取り出し効率の向上を図ることができる。
【００３３】
（第３の実施の形態）
（ＬＥＤ素子２の構成）
図４は、第３の実施の形態に係るＬＥＤ素子の部分拡大図である。第３の実施の形態では、第２の実施の形態で説明したＴｉＯ2多孔質部２８Ａに代えて光透過性を有するＴｉＯ2粒子２８ａと、ＴｉＯ2粒子２８ａを覆うＴｉＯ2コート層２８ｂとを有するＴｉＯ2部２８Ｂを設けた構成が相違している。すなわち、ＴｉＯ2粒子２８ａは光透過性粒子として機能し、発光波長に対して透過性を有するＴｉＯ2コート層２８ｂを凹凸状に形成するとともにＴｉＯ2コート層２８ｂに入射した光を拡散する。
【００３４】
ＴｉＯ2部２８Ｂは、粉末状のＴｉＯ2粒子２８ａを含有するＴｉアルコキシドを用いたゾルゲル法によってＧａＮ基板２８の光取り出し面側に設けられており、Ｔｉアルコキシドの熱分解に基づいて薄膜状に形成される。この際、ＴｉＯ2粒子２８ａの径に対し、ＴｉＯ2コート層２８ｂの厚さを薄くして凹凸形状が形成されるものとする必要がある。
【００３５】
（第３の実施の形態の効果）
上記した第３の実施の形態によると、第２の実施の形態の好ましい効果に加えてＴｉＯ2粒子２８ａの混入によってＴｉＯ2部２８Ｂの表面積が拡大される。また、ＴｉＯ2粒子２８ａはＴｉＯ2部２８Ｂに入射した光を拡散させるため、外部放射効率が向上する。また、第３の実施の形態のＬＥＤ素子２がエポキシ樹脂によって封止されても、屈折率が２．４より大である材料で粗面が形成されるので、有意な光取り出し効率の向上を図ることができる。
【００３６】
なお、ＴｉＯ2部２８Ｂに含まれる光拡散性粒子として、ＴｉＯ2以外の他の材料からなる光拡散性粒子を混入させることも可能である。この場合、混入する光拡散性粒子が透光性を有する必要があり、かつ屈折率がＴｉＯ2コート層２８ｂと同等か大であることが好ましい。
【００３７】
（第４の実施の形態）
（ＬＥＤ素子２の構成）
図５は、第４の実施の形態に係るＬＥＤ素子の部分拡大図である。第４の実施の形態では、第３の実施の形態で説明したＴｉＯ2部２８Ｂに蛍光体２８ｃを含有させた構成が相違している。
【００３８】
蛍光体２８ｃは、例えば、Ｃｅ：ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）を用いることができる。この場合、波長４６０ｎｍの青色光によって励起されて５２０〜５５０ｎｍの黄色励起光を放射する。黄色励起光は青色光と混合されることによって白色光を生じる。
【００３９】
図６は、ＴｉＯ2部における蛍光体の拡大図である。蛍光体２８ｃは、ＴｉＯ2コート層２８ｂによって包囲されており、ＧａＮ基板２８から入射する青色光はＴｉＯ2コート層２８ｂによって導光されて蛍光体２８ｃの表面全体に照射される。
【００４０】
（第４の実施の形態の効果）
上記した第４の実施の形態によると、第２および第３の実施の形態の好ましい効果に加えて蛍光体２８ｃの表面全体から励起光が放射されるようになる。また、ＴｉＯ2コート層２８ｂが蛍光体２８ｃを包囲することによってＴｉＯ2部２８Ｂの表面積が拡大される。また、拡大された光放射面から黄色励起光と青色光が密に放射されることにより、波長変換性が向上し、高輝度色白色発光素子を具現化できる。
【００４１】
従来では、発光素子上の蛍光体を含有したエポキシ樹脂をコートしたものがあるが、このようなＬＥＤ素子では図２に示したθ2以内の角度で放射される光（全体の約３０％）だけがエポキシ樹脂層に至り、蛍光体で励起される対象の光となる。更に、白色にするには、青色光と黄色光とのバランスを適切にする必要があるが、ＬＥＤ素子の直上だけでこれを行うと、青色光、黄色光とも蛍光体層を透過できずに減衰し、外部放射効率に影響が出るほど蛍光体の濃度を高めなければならない。また、θ3以上の角度で放射される光は、ＬＥＤ素子内に閉じ込められ、大半が減衰する。特に多層では、発光波長に相当したバンドがあるため、発光波長の光は吸収率が大になる。
【００４２】
これに対し、第４の実施の形態では、ＧａＮ系半導体層と蛍光体との間は略同一の屈折率を有することから、界面反射は生じず、ＧａＮ系半導体層で生じた全ての光が蛍光体２８ｃで励起される対象の光となる。このような光が蛍光体２８ｃに吸収されることにより蛍光体２８ｃは励起されて全体が発光する。更に高屈折率材料であるＴｉＯ2コート層２８ｂが蛍光体２８ｃを取り囲んでいるので、ＴｉＯ2コート層２８ｂから外部放射がされ易くなる。また、蛍光体２８ｃで励起されない青色光は、蛍光体２８ｃに達することなく散乱反射されるものがあるとともに、凹凸形状となったＴｉＯ2コート層２８ｂ表面から効率良く外部放射される。
【００４３】
更に、蛍光体２８ｃは、高屈折材料内に閉じ込められ、多次反射光が多く含まれる屈折率媒体内にあるので、効率良く励起される。また、蛍光体２８ｃを包囲するＴｉＯ2コート層２８ｂに入射した光は、蛍光体２８ｃの周囲に光を閉じ込められて多次反射するので、励起が全面で効率良く行われる。このため、蛍光体２８ｃの濃度を低く抑えても良好な白色バランスを得ることができ、更に青色光、黄色光とも蛍光体層を透過できずに減衰することを防止することができる。
【００４４】
また、蛍光体２８ｃで励起された光は、長波長変換されているので、発光波長に相当したバンドでの吸収がないものとでき、発光波長内での減衰率は青色光より小になり、外部放射され易くなる。このため、ＬＥＤ素子２のサイズを大にすることなしに小型の白色光源とすることができ、高輝度の白色発光素子とできる。さらに、白色を実現する調整物の形成はウエハー状態で行うので、量産性に優れ、色調調整精度も高いものとすることができる。
【００４５】
また、側面には蛍光体層が形成されないので、ＬＥＤ素子２は製造工程等で取り扱いに支障がでない範囲の薄いものとすることが好ましい。第４の実施の形態では、通常タイプで幅約３００μｍに対して厚さ約１００μｍ、大電流タイプでは幅約１０００μｍに対して厚さ約１００μｍである。
【００４６】
また、ウエハー状態で幅の広い側面ハーフカットによる溝形成を行った後、蛍光体層構成コーティング処理を施すことにより、側面の一部に蛍光体層を形成するようにしても良い。
【００４７】
また、第４の実施の形態では、ウエハー状のＧａＮ基板２８に対して加工を施した後にダイシングして素子化する構成を説明したが、電極の耐熱性が確保できれば素子化後に蛍光体２８ｃを包囲するＴｉＯ2コート層２８ｂを形成するようにしても良い。また、ＬＥＤ素子２の側面のすべてに蛍光体層を形成することもできる。
【００４８】
なお、第４の実施の形態において、ＴｉＯ2部２８Ｂに第３の実施の形態で説明した光拡散性粒子としてのＴｉＯ2粒子と蛍光体２８ｃとを混在させても良い。この場合についても、光拡散性粒子として、ＴｉＯ2以外の他の材料からなる光拡散性粒子を混入させることも可能である。また、蛍光体２８ｃは、粒子状態のものに代えて蛍光錯体を用いることもできる。
【００４９】
また、発明者によれば、第４の実施の形態の発光素子には及ばないが、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層を形成したＧａＮ系ＬＥＤ素子に対し、コート層をＡｌ2Ｏ3で形成したものについても従来のＬＥＤ素子より光放射性が向上することを確認している。
【００５０】
また、白色光の生成についても青色光と黄色光の混合に限定されず、紫外光とＲＧＢ蛍光体の励起光との混合による波長変換型であっても良い。また、発光波長についても白色に限定されるものではなく、他の色を波長変換によって発するものにも適用可能である。
【００５１】
また、上記したようなアルコキシドによるウェット式の調整物形成の他に、例えば、ＴｉＯ2とともにオキシナイトガラスによる蛍光体を同時にスパッタするドライ式で高屈折率を有する調整物中に蛍光体を混入させることもできる。
【００５２】
また、上記した各実施の形態においては、ＧａＮ系のＬＥＤ素子２を用いた構成を説明したが、ＧａＰ系やＧａＡｓ系の他のＬＥＤ素子２についても本発明を適用することができる。
【００５３】
（第５の実施の形態）
（発光装置１の構成）
図７は、第５の実施の形態に係るＬＥＤ素子を用いた発光装置であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はＬＥＤ素子の側面図である。この発光装置１は、ＧａＮ系半導体化合物からなるフェイスアップ型のＬＥＤ素子１０と、ＬＥＤ素子１０と電気的に接続されるＣｕからなるリード部材１１Ａ，１１Ｂと、ＬＥＤ素子１０とリード部材１１Ａ，１１Ｂとを接続するＡｕからなるワイヤ１２と、ＬＥＤ素子１０、リード部材１１Ａ，１１Ｂ、およびワイヤ１２を一体的に封止するエポキシ樹脂（ｎ＝１．５）からなる封止部材１３とを有する。
【００５４】
（ＬＥＤ素子１０の構成）
ＬＥＤ素子１０は、図７（ｂ）に示されるように、サファイア基板１０１と、ＡｌＮバッファ層１０２と、ｎ型ＧａＮクラッド層１０３と、発光層を有する多層１０４と、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５と、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０６と、Ａｕからなる薄膜電極１０７と、薄膜電極１０７に接続されるパッド電極１０８と、ｎ型ＧａＮクラッド層１０３に接続されるｎ側電極１０９と、パッド電極１０８およびｎ側電極１０９を除くＬＥＤ素子１０の上面および側面に設けられる保護膜１１０と、上面および側面に設けられるＴｉＯ2ビーズ１１１Ａを含むＴｉＯ2コート１１１とを有し、サファイア基板１０１上にＡｌＮバッファ層１０２、ｎ型ＧａＮクラッド層１０３、多層１０４、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０６を結晶成長させることによってＧａＮ系半導体層１１３を形成している。このＬＥＤ素子１０のチップサイズは１×１ｍｍのラージサイズであるが、例えば、０．３×０．３ｍｍのＬＥＤ素子１０を用いることもできる。
【００５５】
保護膜１１０は、スパッタリングによって形成される薄膜状のＴｉＯ2であり、ＧａＮ系半導体層１１３と同等の屈折率（ｎ＝２．６）を有する。また、パッド電極１０８からｎ側電極１０９にかけてを覆うことで電極間を電気的に絶縁している。
【００５６】
ＴｉＯ2コート１１１は、光散乱性を付与するための調整物として設けられ、Ｔｉアルコキシドを４００℃で熱処理することによって形成される薄膜状のＴｉＯ2である。また、ＴｉＯ2コート１１１は、光散乱性粒子として直径１μｍ以下のＴｉＯ2ビーズ１１１Ａを含むことで凹凸状の表面形成を有する。
【００５７】
（ＬＥＤ素子１０の製造工程）
まず、サファイア基板上にＡｌＮバッファ層１０２、ｎ型ＧａＮクラッド層１０３、多層１０４、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１０５、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０６を公知の装置および方法により積層して形成する。次に、ｎ側電極１０９の形成に必要な領域を確保するためにｐ型ＧａＮコンタクト層１０６からｎ型ＧａＮクラッド層１０３にかけてをエッチングする。次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０６の表面に薄膜電極１０７を形成する。次に、パッド電極１０８を薄膜電極１０７の表面に形成し、ｎ型ＧａＮクラッド層１０３の表面にｎ側電極１０９を形成する。次に、パッド電極１０８およびｎ側電極１０９の形成部を除く表面にスパッタリングに基づいてＴｉＯ2の保護膜１１０を形成する。次に、ダイサーで全体を所望のサイズにダイシングしてＬＥＤ素子１０とする。
【００５８】
（発光装置１の製造工程）
まず、予め定めた形状に成形されたリード部材１１Ａ，１１Ｂを有するリードフレーム（図示せず）を用意し、リード部材１１ＢにＡｇペーストで上記したＬＥＤ素子１０を固定する。次に、リード部材１１ＡとＬＥＤ素子１０のパッド電極１０８、およびリード部材１１ＢとＬＥＤ素子１０のｎ側電極１０９とをワイヤ１２で電気的に接続する。次に、ＬＥＤ素子１０の上面および側面となる部分にＴｉＯ2ビーズ１１１Ａを含むＴｉアルコキシドを塗布して４００℃の熱処理を行うことによりＴｉＯ2コート１１１を形成する。このＴｉＯ2コート１１１は熱処理に基づいて多孔質状に形成される。次に、リード部材１１ＡとＬＥＤ素子１０を搭載されたリード部材１１Ｂに対して図示しない金型を用いた樹脂封止を行うことにより、エポキシ樹脂からなる封止部材１３を一体的に形成する。この封止部材１３は、金型の形状に応じたドーム形状部がＬＥＤ素子１０の光放射面側に形成される。なお、このような樹脂封止はトランスファモールド法によって実現できる。次に、リードフレームからリード部材１１Ａ，１１Ｂを切り離す。
【００５９】
（発光装置１の動作）
リード部材１１Ａ，１１Ｂに図示しない電源部から電力を供給すると、ＬＥＤ素子１０の多層１０４から光が発せられる。多層１０４で生じた光のうち、サファイア基板１０１側に向かう光はサファイア基板１０１とＡｌＮバッファ層１０２との界面、あるいはサファイア基板１０１の底面で反射される。また、光放射面側に向かう光は薄膜電極１０７を透過して保護膜１１０に入射し、更にＴｉＯ2コート１１１に入射する。ＴｉＯ2コート１１１に入射した光は、ＴｉＯ2ビーズ１１１Ａによって散乱することにより封止部材１３に入射し、封止部材１３から外部放射される。また、多層１０４内で反射を繰り返す光については、保護膜１１０が設けられる側面において保護膜１１０に入射し、保護膜１１０から封止部材１３に入射し、封止部材１３から外部放射される。
【００６０】
（第５の実施の形態の効果）
上記した第１の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）ＬＥＤ素子１０の上面および側面にＬＥＤ素子１０を構成するＧａＮ系半導体層１１３の屈折率と同等以上の屈折率を有する保護膜１１０を設けているため、多層１０４内で生じた光が界面反射を生じることなく保護膜１１０に入射でき、そのことによってＧａＮ系半導体層１１３内に留まる光を低減できる。従来のＬＥＤ素子で電極間を絶縁するために設けられるＳｉＯ2からなる保護膜では、屈折率ｎが１．５と半導体層の屈折率より小であり、ＬＥＤ素子の外部に取り出せる光が小になるが、本実施の形態では、ＬＥＤ素子の内部発光効率が同等であったとしても界面反射等の内部損失を生じることなく保護膜１１０に光が達するようになり、そのことによって外部放射効率を高める手段を形成することができる。
【００６１】
（２）更に、保護膜１１０と同等以上の屈折率を有し、ＴｉＯ2ビーズ１１１Ａを含むＴｉＯ2コート１１１で保護膜１１０の表面を覆っているので、上面および側面に凹凸を形成できるとともにその面積を大にできるので、上面および側面に達する界面反射等の損失が最小限に抑えられた光を散乱でき、そのことによって光放射性が向上し、封止部材１３を介して外部に効率良く光を放射させることができる。
【００６２】
（３）ＴｉＯ2コート１１１をＴｉアルコキシドの熱処理に基づいて形成することによって光透過性を有した多孔質状の薄膜が得られるため、前述のＴｉＯ2ビーズ１１１Ａが有する光散乱性とあわせて上面および側面の光学形状を複雑にでき、光散乱性をより高めることができる。
【００６３】
（４）上面に電極が配置されるフェイスアップ型のＬＥＤ素子１０であっても外部放射効率の向上によって保護膜１１０およびＴｉＯ2コート１１１を設けない同サイズの発光装置と比較して高輝度化を実現できる。
【００６４】
（第６の実施の形態）
（ＬＥＤ素子１０の構成）
図８は、第６の実施の形態に係るＬＥＤ素子の側面図である。このＬＥＤ素子１０は、第５の実施の形態で説明した保護膜１１０上に蛍光体粒子１１２Ａを含むＴｉＯ2コート１１２を設けた波長変換型の構成を有する。以下の説明において、第５の実施の形態と同一の構成を有する部分については共通の引用数字を付して説明している。
【００６５】
蛍光体粒子１１２Ａは、例えば、Ｃｅ：ＹＡＧを用いることができる。この場合、波長４６０ｎｍの青色光によって励起されて５２０〜５５０ｎｍの黄色励起光を放射する。黄色励起光は青色光と混合されることによって白色光を生じる。
【００６６】
（第６の実施の形態の効果）
上記した第６の実施の形態によると、第５の実施の形態の好ましい効果に加えて、光取り出し面に蛍光体粒子１１２Ａを設けているので、蛍光体粒子１１２Ａの表面全体から励起光が放射されるようになる。また、ＴｉＯ2コート１１２が蛍光体粒子１１２Ａを包囲することによって表面積が拡大される。また、拡大された上面および側面から黄色励起光と青色光が密に放射されることにより、波長変換性が向上し、高輝度色白色発光素子を具現化できる。
【００６７】
従来では、ＬＥＤ素子上に蛍光体を含有したエポキシ樹脂をコートしたものがあるが、このようなＬＥＤ素子ではｎ＝１．４→１．５の臨界角以内の角度で放射される光（全体の約３０％）だけがエポキシ樹脂層に至り、蛍光体で励起される対象の光となる。更に、白色にするには、青色光と黄色光とのバランスを適切にする必要があるが、ＬＥＤ素子の直上だけでこれを行うと、青色光、黄色光とも蛍光体層を透過できずに減衰し、外部放射効率に影響が出るほど蛍光体の濃度を高めなければならない。また、ＬＥＤ素子内に閉じ込められる光は、大半が減衰する。特に多層では、発光波長に相当したバンドがあるため、発光波長の光は吸収率が大になる。
【００６８】
これに対し、第６の実施の形態では、ＧａＮ系半導体層１１３と蛍光体との間は略同一の屈折率を有することから、界面反射は生じず、ＧａＮ系半導体層１１３で生じた全ての光が蛍光体粒子１１２Ａで励起される対象の光となる。このような光が蛍光体粒子１１２Ａに吸収されることにより蛍光体粒子１１２Ａは励起されて全体が発光する。更に高屈折率材料であるＴｉＯ2コート１１２が蛍光体粒子１１２Ａを取り囲んでいるので、ＴｉＯ2コート１１２から外部放射がされ易くなる。また、蛍光体粒子１１２Ａで励起されない青色光は、蛍光体粒子１１２Ａに達することなく散乱反射されるものがあるとともに、凹凸形状となったＴｉＯ2コート１１２表面から効率良く外部放射される。
【００６９】
更に、蛍光体粒子１１２Ａは、高屈折材料内に閉じ込められ、多次反射光が多く含まれる屈折率媒体内にあるので、効率良く励起される。また、蛍光体粒子１１２Ａを包囲するＴｉＯ2コート１１２に入射した光は、蛍光体粒子１１２Ａの周囲に光を閉じ込められて多次反射するので、励起が全面で効率良く行われる。このため、蛍光体粒子１１２Ａの濃度を低く抑えても良好な白色バランスを得ることができ、更に青色光、黄色光とも蛍光体層を透過できずに減衰することを防止することができる。
【００７０】
また、蛍光体粒子１１２Ａで励起された光は、長波長変換されているので、発光波長に相当したバンドでの吸収がないものとでき、発光波長内での減衰率は青色光より小になり、外部放射され易くなる。このため、ＬＥＤ素子１０のサイズを大にすることなしに小型の白色光源とすることができ、高輝度の白色発光素子とできる。なお、蛍光体粒子１１２Ａについては、粒子状態のものに代えて蛍光錯体を用いることもできる。
【００７１】
（第７の実施の形態）
（発光装置１の構成）
図９は、第７の実施の形態に係るＬＥＤ素子を用いた発光装置であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はＬＥＤ素子における光の放射を示す図である。この発光装置１は、第５の実施の形態で説明した発光装置１の封止部材１３に代えて高屈折率のガラス材（加工温度４５０℃、ｎ＝１．９）からなるガラス封止部材１４をに設けるとともに、第５の実施の形態で説明したＴｉＯ2コート１１１を省いたＬＥＤ素子１０を用いた構成を有する。
【００７２】
ＬＥＤ素子１０の多層１０４で生じた光は、薄膜電極１０７を透過して保護膜１１０に達する。このとき、図９（ｂ）に示す臨界角θｃの範囲に放射された光が保護膜１１０を透過してガラス封止部材１４に入射する。
【００７３】
（第７の実施の形態の効果）
上記した第７の実施の形態によると、光取り出し面に保護膜１１０を設けたＬＥＤ素子１０をガラス封止部材１４で封止しているため、耐光性や耐熱性に優れた発光装置１が得られる。また、ＧａＮ半導体層１１３から放射される光は薄膜電極１０７との界面で反射されることなく保護膜１１０とガラス封止部材１４との界面に達するようになり、臨界角θｃ＝５２度の範囲にある光についてはガラス封止部材１４を介して外部放射されるので、光取り出し効率が向上する。
【００７４】
例えば、保護膜１１０を現在一般に用いられているＳｉＯ2で形成した場合、ガラス封止部材１４に入射できるのは図９（ｂ）に示す角度θ＝３９度の範囲にある光となり、高屈折率材料でＬＥＤ素子が封止されてもエポキシ樹脂（屈折率ｎ＝１．５）で封止された際と同等の外部放射効率しか得ることができない。このような状況では、保護膜１１０に充分な光が入射できないので第５の実施の形態で説明したＴｉＯ2コート１１１を設けたとしても第５の実施の形態と同等の光取り出し効率を得ることはできない。
【００７５】
上記した第７の実施の形態では、屈折率ｎ＝１．９の高屈折率ガラスとして説明したが、屈折率１．７以上の封止材料を用いれば有意な特性を得ることができる。
【００７６】
なお、上記した第５から第７の実施の形態では、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層を形成し、光取り出し面にＴｉＯ2からなる保護膜および調整物を設けた構成を説明したが、ＧａＮ基板を用いる構成であっても良く、また、ＳｉＣ基板であっても良い。また、光取り出し面に設けられる保護膜および調整物についても、ＧａＮ系半導体層１１３に対して同等以上の屈折率を有するものを用いることができる。ただし、保護膜あるいは光取り出し手段からの外部放射を考慮すると、同等の屈折率を有することが好ましい。例えば、ＧａＮ系ＬＥＤ素子の場合、光取り出し面に設けられる保護膜および調整物の材料として、ＺｎＳ（ｎ＝２．４）、ダイヤモンド（ｎ＝２．４）等を用いることができる。なお、ＧａＮ系半導体層１１３より屈折率がやや低いＳｎＯ2（ｎ＝１．９）であっても有意な差を得ることができる。また、さらに低い屈折率であっても封止材であるエポキシ樹脂より大きな屈折率であれば効果を期待できる。
【００７７】
なお、ＧａＡｓ等の発光素子では、屈折率３以上であり、同等の屈折率の保護層用材料の選択範囲は狭くなる。
【００７８】
また、ＬＥＤ素子１０についても、上記したものに限定されず、例えば、電極の一方が光取り出し面と反対側に設けられるものや、p型およびｎ型の電極が光取り出し面の対辺近傍に設けられるものであっても良い。
【００７９】
（第８の実施の形態）
（発光装置１の構成）
図１０は、第８の実施の形態に係るＬＥＤ素子を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のｂ方向に見たＬＥＤ素子１０の表面を示す図である。このＬＥＤ素子１０は、第５の実施の形態で説明した薄膜電極１０７の上にＳｉＮ（ｎ＝１．８）系材料からなる保護膜１１０と、熱硬化性樹脂（ｎ＝２．１）からなる樹脂膜１２０を有する。以下の説明において、第５の実施の形態と同一の構成を有する部分については共通の引用数字を付して説明している。
【００８０】
樹脂膜１２０は、（ｂ）に示すように表面に凹凸部１２０Ａを有し、保護膜１１０を介してＧａＮ系半導体層１１３から入射する光を凹凸部１２０Ａで拡散させて外部に放射させる。
【００８１】
（樹脂膜１２０の製造工程）
まず、パッド電極１０８およびｎ側電極１０９の形成部にマスク処理を施す。次に、マスク部を除く保護膜１１０の表面に上記した熱硬化性樹脂からなる厚さ１００μｍのフィルム状材料を貼り付ける。次に、凹凸パターンが形成された金型をフィルム状材料の貼り付け部分に位置させてプレスすることにより、フィルム状材料の表面に１００μｍの溝を型成形する。次に、ＬＥＤ素子１０全体に対して１７５℃の温度条件で熱処理を行い、フィルム状材料を硬化させることによって樹脂膜１２０を形成する。次に、電極部分に設けられているマスク部をエッチングによって除去する。
【００８２】
（第８の実施の形態の効果）
上記した第８の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）保護膜１１０の表面に保護膜１１０の屈折率より大で、ＧａＮ系半導体層１１３に近似した屈折率を有するフィルム状材料の樹脂膜１２０を設けたため、多層１０４から放射される光は薄膜電極１０７との界面で反射されることなくガラス封止部材１４との界面に達し、ガラス封止部材１４に入射して外部放射されるので、光取り出し効率が向上する。
【００８３】
（２）保護膜１１０と同等の屈折率を有するフィルム状材料を保護膜１１０上に貼り付けることにより、ＬＥＤ素子１０の表面に均一な膜厚の樹脂膜１２０を形成することができ、光取り出し面からむらなく光を取り出すことができる。
【００８４】
（３）凹凸部１２０Ａを有する薄膜（１００μｍ）の貼り付けることにより、光取り出し面の面積が拡大されて光取り出し性が向上する。また、ＬＥＤ素子１０の表面に光拡散部を容易に形成することができる。
【００８５】
（４）樹脂モールド形成であるため、容易に微細形状形成ができる。
【００８６】
なお、第８の実施の形態では、フィルム状材料を保護膜１１０上に貼り付けることによって樹脂膜１２０を形成したが、予め凹凸部１２０Ａを設けたフィルム状材料を保護膜１１０上に貼り付けることによって樹脂膜１２０を形成しても良い。また、フィルム状の材料に限定されず、例えば、ワニス状の熱硬化性樹脂を型成形することで凹凸部１２０Ａを有する樹脂膜１２０を形成するようにしても良い。
【００８７】
また、樹脂膜１２０は、上記した凹凸部１２０Ａを設ける以外に、例えば、粗面化加工によって表面が粗面化されていても良い。
【００８８】
（第９の実施の形態）
（ＬＥＤ素子１０の構成）
図１１は、第９の実施の形態に係るＬＥＤ素子を示す側面図である。このＬＥＤ素子１０は、第８の実施の形態で説明したＳｉＮ（ｎ＝１．８）系材料からなる保護膜１１０と樹脂膜１２０との間に熱硬化性樹脂（ｎ＝２．１）に蛍光体を含有した樹脂膜１２１を設けた波長変換型のＬＥＤ素子である構成について第８の実施の形態と相違している。
【００８９】
樹脂膜１２１は、第８の実施の形態で説明した熱硬化性樹脂にＣｅ：ＹＡＧ蛍光体を含有したフィルム状の蛍光体含有材料によって形成されており、多層１０４から放射される青色光によって励起されて黄色光を放射する。
【００９０】
（樹脂膜１２１の製造工程）
まず、パッド電極１０８およびｎ側電極１０９の形成部にマスク処理を施す。次に、マスク部を除く保護膜１１０の表面に上記した熱硬化性樹脂からなる厚さ１００μｍの蛍光体含有材料を貼り付ける。次に、蛍光体含有材料上に熱硬化性樹脂からなる厚さ１００μｍのフィルム状材料を貼り付ける。次に、凹凸パターンが形成された金型をフィルム貼り付け部分に位置させてプレスすることにより、フィルム状材料の表面に１００μｍの溝を型成形する。次に、ＬＥＤ素子１０全体に対して１７５℃の温度条件で熱処理を行い、蛍光体含有材料およびフィルム状材料を硬化させることによって樹脂膜１２０、１２１を形成する。次に、電極部分に設けられているマスク部をエッチングによって除去する。
【００９１】
（第９の実施の形態の効果）
上記した第９の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）第８の実施の形態の好ましい効果に加えて、ＧａＮ系半導体層１１３に近似した屈折率を有する部材に蛍光体を含有した樹脂膜１２１を有するので、ＧａＮ半導体層１１３と樹脂膜１２１との界面における反射を小にしながら蛍光体にむらなく光を照射することができ、蛍光体の励起を促進して青色光との混合に基づく白色光の色むらを低減できる。
【００９２】
（２）樹脂膜１２１の膜厚を１００μｍと薄く形成できることにより、蛍光体の光吸収による光取り出し性の低下を防げる。また、蛍光体が均一な厚さで配置されることにより、光取り出し面全体から均一な波長変換光である白色光を取り出すことができる。
【００９３】
（３）一般のアルコキシドより低温の加工を行うことができ、容易かつ構成部材への熱ダメージなく蛍光体が含有された高屈折率材料層の形成ができる。
【００９４】
なお、第８の実施の形態のＬＥＤ素子１０についても、樹脂膜１２０を形成するフィルム状の材料についてワニス状の熱硬化性樹脂を型成形することで、凹凸部１２０Ａを有する樹脂膜１２０を形成するようにしても良い。
【００９５】
（第１０の実施の形態）
（ＬＥＤ素子２の構成）
図１２は、第１０の実施の形態に係るＬＥＤ素子を示す側面図である。このＬＥＤ素子２は、第１の実施の形態で説明したＬＥＤ素子２のサファイア基板２０に設けられるＡｌ２Ｏ３多孔質部２０Ａに代えて、第８の実施の形態で説明した熱硬化性樹脂（ｎ＝２．１）からなる樹脂膜１２０を有する。以下の説明において、第１の実施の形態と同一の構成を有する部分については共通の引用数字を付して説明している。
【００９６】
樹脂膜１２０は、表面に凹凸部１２０Ａを有し、サファイア基板２０から入射する光を凹凸部１２０Ａで拡散させて外部に放射させる。
【００９７】
（ＬＥＤ素子２の製造工程）
ＬＥＤ素子２を製造するには、まず、ウエハー状のサファイア基板２０を用意し、ＡｌＮバッファ層２１、ｎ型ＧａＮクラッド層２２、発光する層を有する多層２３、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２４、ｐ型ＧａＮコンタクト層２５、ｎ電極２６、およびｐ電極２７を公知の方法で形成する。次に、ＧａＮ系半導体層３０が形成された面と反対側のサファイア基板２０の面に熱硬化性樹脂からなる厚さ１００μｍのフィルム状材料を貼り付ける。次に、凹凸パターンが形成された金型をフィルム状材料の貼り付け部分に位置させてプレスすることにより、フィルム状材料の表面に１００μｍの溝を型成形する。次に、ＬＥＤ素子２全体に対して１７５℃の温度条件で熱処理を行い、フィルム状材料を硬化させることによって樹脂膜１２０を形成する。次に、上記した半導体層および樹脂膜１２０を設けられたサファイア基板２０を所定のサイズ（例えば、１×１ｍｍ）にダイシングしてＬＥＤ素子２とする。
【００９８】
（第１０の実施の形態の効果）
上記した第１０の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）サファイア基板２０より大なる屈折率を有し、熱硬化性樹脂からなる薄膜状の樹脂膜１２０をサファイア基板２０の表面に設けたので、ＧａＮ系半導体層３０の多層２３から放射される光を凹凸部１２０Ａで拡散して封止部材９に入射させることができる。
【００９９】
（２）サファイア基板２０の表面に光拡散性に優れる樹脂膜１２０を薄膜状に形成するので、樹脂膜１２０の透過による光吸収を小にでき、光取り出し性が向上する。
【０１００】
（３）電極を回避して光取出面を形成する必要がないので、容易かつ量産に適するものとできる。
【０１０１】
（第１１の実施の形態）
（ＬＥＤ素子２の構成）
図１３は、第１１の実施の形態に係るＬＥＤ素子を示す側面図である。このＬＥＤ素子２は、第１０の実施の形態で説明したＬＥＤ素子２のサファイア基板２０に代えてＧａＮ基板（ｎ＝２．４）２８を有する構成において第１０の実施の形態と相違している。
【０１０２】
（第１１の実施の形態の効果）
上記した第１１の実施の形態によると、ＧａＮ基板２８を用いたＬＥＤ素子２においてはＧａＮ系半導体層３０から放射された光がＧａＮとサファイアとの屈折率差に起因する界面反射を生じることなくＧａＮ基板２８の表面に達する。樹脂膜１２０は、凹凸部１２０ＡでＧａＮ基板２８の表面に導かれた光を拡散させて封止部材９に放射するので、ＬＥＤ素子２の光取り出し性が向上する。
【０１０３】
（第１２の実施の形態）
（ＬＥＤ素子２の構成）
図１４は、第１２の実施の形態に係るＬＥＤ素子を示す側面図である。このＬＥＤ素子２は、第１０の実施の形態で説明したＬＥＤ素子２のサファイア基板２０を除去し、ＧａＮ系半導体層３０の表面に凹凸部１２０Ａを有する樹脂膜１２０を設けた構成において第１０の実施の形態と相違している。
【０１０４】
（第１２の実施の形態の効果）
上記した第１１の実施の形態によると、サファイア基板２０を除去することでＬＥＤ素子２の薄型化を図れるとともに多層２３から樹脂膜１２０にかけての光吸収や光損失を防ぐことができる。
【０１０５】
なお、樹脂膜１２０は、図１５に示すように、凹凸部１２０Ａの表面に干渉膜としてＳｉＮ（ｎ＝１．８）の薄膜１２２を設けても良い。このように薄膜１２２を樹脂膜１２０に表面に設けることで、例えば、屈折率ｎ＝２．１の樹脂膜１２０との界面において光を散乱して外部放射させるため、ＬＥＤ素子２が低屈折率の封止部材９で封止されていても光取り出し性が向上する。
【０１０６】
また、第１０から第１２の実施の形態においても、第９の実施の形態のように蛍光体含有の高屈折率材料層を介しても良い。また、この際には、蛍光体自体による散乱反射および蛍光体励起放射光による散乱光が散在することになるので、凹凸部を形成しなくても、光取り出し効率向上の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光素子を用いた発光装置であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は発光素子の部分拡大図
【図２】エポキシ樹脂によって封止された発光素子の光の透過を示す図
【図３】第２の実施の形態に係る発光素子の側面図
【図４】第３の実施の形態に係る発光素子の部分拡大図
【図５】第４の実施の形態に係る発光素子の部分拡大図
【図６】第４の実施の形態のＴｉＯ2部における蛍光体の拡大図
【図７】第５の実施の形態に係るＬＥＤ素子を用いた発光装置であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はＬＥＤ素子の側面図
【図８】第６の実施の形態に係るＬＥＤ素子の側面図
【図９】第７の実施の形態に係るＬＥＤ素子を用いた発光装置であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はＬＥＤ素子における光の放射を示す図
【図１０】第８の実施の形態に係るＬＥＤ素子を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のｂ方向に見たＬＥＤ素子１０の表面を示す図
【図１１】第９の実施の形態に係るＬＥＤ素子を示す側面図
【図１２】第１０の実施の形態に係るＬＥＤ素子を示す側面図
【図１３】第１１の実施の形態に係るＬＥＤ素子を示す側面図
【図１４】第１２の実施の形態に係るＬＥＤ素子を示す側面図
【図１５】凹凸部の表面に干渉膜としてＳｉＮ（ｎ＝１・８）の薄膜を設けたＬＥＤ素子の部分図
【図１６】特許文献２に記載されるＬＥＤチップを示す断面図
【符号の説明】
【０１０８】
１、発光装置  ２、ＬＥＤ素子  ３Ａ、３Ｂ、バンプ  ４、サブマウント部
５、Ａｇペースト  ６Ａ、６Ｂ、リード部  ６Ｃ、素子収容部
６ａ、カップ  ７、ワイヤ  ７Ａ、ワイヤ接合部  ８、素子封止部
９、封止部材  １０、ＬＥＤ素子  １１Ａ，１１Ｂ、リード部材
１２、ワイヤ  １３、封止部材  １４、ガラス封止部材
２０、サファイア基板  ２０Ａ、Ａｌ2Ｏ3多孔質部
２２、ｎ型ＧａＮクラッド層  ２３、多層
２４、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層  ２５、ｐ型ＧａＮコンタクト層
２６、ｎ側電極  ２７、ｐ側電極  ２８ｂ、ＴｉＯ2コート層
２８、ＧａＮ基板  ２８Ａ、ＴｉＯ2多孔質部  ２８ａ、ＴｉＯ2粒子
２８ｃ、蛍光体  ２８Ｂ、ＴｉＯ2部  ３０、ＧａＮ系半導体層
４１、ｎ電極  ４２、ｐ型半導体層  ４３、ｐ電極
４４、ｎ電極  ４５、ｎ型半導体層  １０１、サファイア基板
１０２、ＡｌＮバッファ層  １０３、ｎ型ＧａＮクラッド層
１０４、多層  １０５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１０６、ｐ型ＧａＮコンタクト層  １０７、薄膜電極
１０８、パッド電極  １０９、ｎ側電極
１１０、保護膜  １１１、ＴｉＯ2コート  １１１Ａ、ＴｉＯ2ビーズ
１１２、ＴｉＯ2コート  １１２Ａ、蛍光体粒子
１１３、ＧａＮ系半導体層  １２０Ａ、凹凸部  １２０、樹脂膜
１２１、樹脂膜  １２２、薄膜  ２００、チップ
２０１、サファイア基板  ２０１ａ，２０１ｂ、凹凸面
２０２、ＧａＮバッファ層  ２０３、ｎ型半導体層
２０４、ｐ型半導体層  ２０５、ｐ側電極
２０６、ｎ側電極  ２１０、実装基板  ２３０ａ，２３０ｂ、バンプ
【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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