(57)【要約】【課題】本発明は、半導体発光素子に関する。【解決手段】本発明は、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）又はＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）の組成を有する第１及び第２の導電型半導体層と、上記第１及び第２の導電型半導体層の間に配置される活性層を含み、上記第１及び第２の導電型半導体層の少なくとも一つは、（ＡｌｖＧａ１−ｖ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（０．７≦ｖ≦１）又はＡｌｗＩｎ１−ｗＰ（０≦ｗ≦１）の組成を有し表面の少なくとも一部に凹凸が形成された低屈折率表面層を備える半導体発光素子を提供する。【選択図】図１
2013247366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）又はＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）の組成を有する第１及び第２の導電型半導体層と、前記第１及び第２の導電型半導体層の間に配置される活性層を含み、
前記第１及び第２の導電型半導体層の少なくとも一つは、（ＡｌｖＧａ１−ｖ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（０．７≦ｖ≦１）又はＡｌｗＩｎ１−ｗＰ（０≦ｗ≦１）の組成を有し表面の少なくとも一部に凹凸が形成された低屈折率表面層を備えることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記低屈折率表面層はＡｌｗＩｎ１−ｗＰ（０．３≦ｗ＜１）の組成を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記低屈折率表面層及び活性層の間に配置され、前記低屈折率表面層よりも大きい屈折率を有する中間層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記中間層はＡｌｕＩｎ１−ｕＰ（０≦ｕ≦ｖ、ｗ）の組成を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記中間層はＡｌｍＧａｎＩｎ１−ｍ−ｎＰ（０≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１）の組成を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記低屈折率表面層及び活性層の間に配置される複数の中間層をさらに含み、前記複数の中間層は前記低屈折率表面層に近いものほど小さい屈折率を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記複数の中間層はＡｌｕＩｎ１−ｕＰ（０≦ｕ≦１）の組成を有し、前記低屈折率表面層に近いものほどＡｌ組成比が大きいことを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記複数の中間層はＡｌｍＧａｎＩｎ１−ｍ−ｎＰ（０．３≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１）の組成を有し、前記低屈折率表面層に近いものほどＡｌ組成比が大きいことを特徴とする請求項７に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
前記低屈折率表面層上に形成された反射防止層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項１０】
前記反射防止層はシリコン窒化物又はシリコン酸化物であることを特徴とする請求項９に記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子は、電流が加えられると、ｐ、ｎ型半導体の接合部分での電子と正孔の再結合によって、多様な色相の光を発生させることができる半導体素子である。このような半導体発光素子は、フィラメントに基づく発光素子に比べて長い寿命、低い消費電力、優れた初期駆動特性、高い振動抵抗等の多くの長所を有するため、その需要が増加し続けている。
【０００３】
上記半導体発光素子の光効率は、内部量子効率（iｎｔｅｒｎａｌ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）と光抽出効率（ｌｉｇｈｔ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）により決定される。特に、光抽出効率は発光素子の光学的因子、即ち、各構造物の屈折率及び／又は界面の平滑度（ｆｌａｔｎｅｓｓ）等により決定され、発光素子の構造物（半導体物質）は２．５以上、特に、赤色系列の場合は３．０以上の高い屈折率を有する。したがって、光抽出効率が非常に低いため、高い内部量子効率を有しても、低い光抽出効率により高い光出力を得ることが困難な実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、光出力が改善された半導体発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面は、
ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）又はＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）の組成を有する第１及び第２の導電型半導体層と、上記第１及び第２の導電型半導体層の間に配置される活性層を含み、上記第１及び第２の導電型半導体層の少なくとも一つは、（ＡｌｖＧａ１−ｖ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（０．７≦ｖ≦１）又はＡｌｗＩｎ１−ｗＰ（０≦ｗ≦１）の組成を有し表面の少なくとも一部に凹凸が形成された低屈折率表面層を備える半導体発光素子を提供する。
【０００６】
本発明の一実施例において、上記低屈折率表面層はＡｌｗＩｎ１−ｗＰ（０．３≦ｗ＜１）の組成を有することができる。
【０００７】
本発明の一実施例において、上記低屈折率表面層及び活性層の間に配置され、上記低屈折率表面層よりも大きい屈折率を有する中間層をさらに含むことができる。
【０００８】
本発明の一実施例において、上記中間層はＡｌｕＩｎ１−ｕＰ（０≦ｕ≦ｖ、ｗ）の組成を有することができる。
【０００９】
本発明の一実施例において、上記中間層はＡｌｍＧａｎＩｎ１−ｍ−ｎＰ（０≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１）の組成を有することができる。
【００１０】
本発明の一実施例において、上記低屈折率表面層及び活性層の間に配置される複数の中間層をさらに含み、上記複数の中間層は上記低屈折率表面層に近いものほど小さい屈折率を有することができる。
【００１１】
本発明の一実施例において、上記複数の中間層はＡｌｕＩｎ１−ｕＰ（０≦ｕ≦１）の組成を有し、上記低屈折率表面層に近いものほどＡｌ組成比が大きいことができる。
【００１２】
本発明の一実施例において、上記複数の中間層はＡｌｍＧａｎＩｎ１−ｍ−ｎＰ（０．３≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１）の組成を有し、上記低屈折率表面層に近いものほどＡｌ組成比が大きいことができる。
【００１３】
本発明の一実施例において、上記低屈折率表面層上に形成された反射防止層をさらに含むことができる。
【００１４】
本発明の一実施例において、上記反射防止層はシリコン窒化物又はシリコン酸化物であることができる。
【００１５】
本発明の一実施例において、上記第１の導電型半導体層と電気的に連結されるように形成された第１の電極と、上記第２の導電型半導体層と電気的に連結されるように形成された第２の電極をさらに含むことができる。
【００１６】
本発明の一実施例において、上記第１の導電型半導体層及び上記第１の電極の間に配置された第１のコンタクト層と、上記第２の導電型半導体層及び上記第２の電極の間に配置された第２のコンタクト層と、をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一実施形態によると、光出力が改善された半導体発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による発光素子の断面を概略的に示す図面である。
【図２】本発明の一実施形態による発光素子と比較例による発光素子の光出力を比較したグラフである。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は凹凸の有無による光抽出原理を説明するための概念図である。
【図４】本発明の他の実施形態による発光素子の断面を概略的に示したものである。
【図５】本発明のさらに他の実施形態による半導体発光素子の断面を概略的に示した図面である。
【図６】本発明の一実施形態による半導体発光素子において低屈折率表面層の屈折率による光抽出効率の変化を示す図面である。
【図７】図１の半導体発光素子のパッケージ実装形態を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２０】
しかしながら、本発明の実施形態は多様な他の形態に変形でき、本発明の範囲は後述する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及びサイズなどはより明確な説明のために誇張されることがあり、図面上の同一符号で表示される要素は同一の要素である。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態による発光素子の断面を概略的に示す図面である。
【００２２】
図１を参照すると、本実施形態による発光素子１００は、第１及び第２の導電型半導体層２０、４０及び第１及び第２の導電型半導体層２０、４０の間に配置された活性層３０を含み、第１及び第２の導電型半導体層２０、４０の少なくとも一つは低屈折率表面層２１を含む。
【００２３】
第１及び第２の導電型半導体層２０、４０それぞれは外部から電気信号の印加を受けるための第１及び第２の電極２０ａ、４０ａをさらに含み、第１の導電型半導体層２０と第１の電極２０ａの間には第１のコンタクト層５０が、第２の導電型半導体層４０と第２の電極４０ａの間には第２のコンタクト層６０が配置される。
【００２４】
本実施形態において、第１及び第２の導電型半導体層２０、４０はそれぞれｎ型及びｐ型半導体層からなり、ＡｌＧａＩｎＰ系又はＡｌＧａＡｓ系半導体層からなる。しかしながら、これに制限されず、本実施形態の場合、第１及び第２の導電型はそれぞれｎ型及びｐ型を意味する。
【００２５】
具体的には、第１及び第２の導電型半導体層２０、４０はＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）又はＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）の組成を有する。第１及び第２の導電型半導体層２０、４０の間に形成された活性層３０は電子と正孔の再結合により所定のエネルギーを有する光を放出し、量子井戸層と量子障壁層が交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造からなる。多重量子井戸構造の場合、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ構造が用いられる。
【００２６】
上記第１及び第２の導電型半導体層２０、４０の少なくとも一つ、本実施形態では第１の導電型半導体層２０は、低屈折率表面層２１を備える。低屈折率表面層２１は（ＡｌｖＧａ１−ｖ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（０．７≦ｖ≦１）又はＡｌｗＩｎ１−ｗＰ（０≦ｗ≦１）の組成を有し、表面の少なくとも一部に凹凸が形成された構造を有する。低屈折率表面層２１は第１及び第２の導電型半導体層２０、４０の少なくとも一つの光抽出経路上に配置されて発光素子の光抽出効率を向上させる。
【００２７】
ＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＡｓ系発光素子の場合、活性層から５７０ｎｍ以上のピーク波長を有する光を放出でき、ＧａＡｓ基板上で格子整合条件で結晶成長が可能であるため、約９０％以上の高い内部量子効率が得られる。しかしながら、３族ヒ化物（ａｒｓｅｎｉｄｅ）又は３族リン化物（ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）系列の半導体は他の化合物半導体に比べて相対的に高い屈折率を有する。これにより、空気との界面で全反射が起こる臨界角が小さく、全体の約２％未満の光のみが全反射なしに外部に抽出される。したがって、３族ヒ化物（ａｒｓｅｎｉｄｅ）又は３族リン化物（ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）系列の半導体層で構成された発光素子の場合、光抽出効率が発光効率に重要な要素として作用する。
【００２８】
本実施形態によると、発光素子の光経路上に（ＡｌｖＧａ１−ｖ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（０．７≦ｖ≦１）又はＡｌｗＩｎ１−ｗＰ（０≦ｗ≦１）の組成を有する低屈折率表面層２１を形成することにより光抽出効率を効果的に改善できる。
【００２９】
一般に、半導体層の屈折率が大きいほどバンドギャップエネルギーは低くなり、３族ヒ化物（ａｒｓｅｎｉｄｅ）又は３族リン化物（ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ）系列の半導体層の場合、アルミニウム（Ａｌ）の組成比が高い化合物ほどバンドギャップが大きく、従って屈折率が低い特性を示す。特に、（ＡｌｖＧａ１−ｖ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（０．７≦ｖ≦１）又はＡｌｗＩｎ１−ｗＰ（０≦ｗ≦１）の組成を有する半導体層の表面に凹凸を形成する場合、光抽出効率が顕著に向上する効果が得られる。
【００３０】
例えば、活性層３０から６２０ｎｍのピーク波長とランバーシアン（ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）分布を有する光が放出されて空気中に進行する場合、第１の導電型半導体層２０の最表面層、即ち、本実施形態での低屈折率表面層２１がＡｌ０．３Ｇａ０．７Ｉｎ０．５Ｐ（屈折率：３．３５５、臨界角：１７．３４°）の組成を有するときとＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ（屈折率：２．９５３、臨界角：１９．７９°）の組成を有するときの光量を比較すると、下記の式に示されるように、Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐの組成を有するときに全反射なしに放出されることができる光量が約１３．６０％増加することが分かる。
【００３１】
【数１】
2013247366.tif 000003
【００３２】
図２は、本発明の一実施形態による発光素子と比較例による発光素子の光出力を比較したグラフである。具体的には、低屈折率表面層２１がＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐの組成を有する実施例、及び上記低屈折率表面層と同一の位置に配置される第１の導電型半導体層が（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５Ｉｎ０．５Ｐの組成を有する比較例に対する模擬実験分析結果を示す。
【００３３】
本実験は、比較例と実施例の低屈折率表面層上に反射防止層としてシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）又はシリコン酸化物層（ＳｉＯ２）を形成した後の測定結果を比較するためであり、低屈折率表面層の組成を除いた他の条件はすべて同一である。
【００３４】
図２に示した結果は約４００ｍＡの電流を流したときの光出力（ｍＷ）を比較したもので、低屈折率表面層がＡｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐの組成を有する場合、（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５Ｉｎ０．５Ｐの組成を有する場合と比較して光出力が約６９．０ｍＷから９２．７ｍＷに顕著に増加したことが分かる。
【００３５】
一方、上記低屈折率表面層は表面に凹凸が形成された構造を有し、低屈折率表面層に凹凸が形成されない平坦な構造を有する場合は低屈折率表面層による光抽出効率向上効果がほぼ得られない。
【００３６】
下記の表１は、比較例と実施例による発光素子の凹凸の有無による光抽出効率を比較したものである。
【００３７】
【表１】
2013247366.tif 000004
【００３８】
表１を参照すると、低屈折率表面層に凹凸を形成しなかった場合（凹凸なし）、即ち、平坦な表面を有する場合は、組成の差異による光抽出効率には変化がほぼなく、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）で反射防止層を形成したときには却って光抽出効率が８．１０％から８．０６％に減少することが分かる。
【００３９】
これに対し、低屈折率表面層に凹凸を形成した場合（凹凸あり）は、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）あるいはシリコン酸化物（ＳｉＯ２）で反射防止層を形成したときにいずれも光抽出効率が顕著に増加することが分かる。
【００４０】
図３は、凹凸の有無による光抽出原理を説明するための概念図である。具体的には、低屈折率表面層（Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ）が平坦な表面を有する場合（図３（ａ））と低屈折率表面層（Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ）の表面に凹凸が形成された場合（図３（ｂ））の光抽出経路を比較して示したものである。
【００４１】
まず、図３（ａ）を参照すると、低屈折率表面層（Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ）の表面に凹凸が形成されない場合、隣接する半導体層（（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５Ｉｎ０．５Ｐ）から相対的に屈折率が小さい低屈折率表面層（Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ）に入射する光は、入射角θ１よりも大きい屈折角θ２を有するようになる。したがって、低屈折率表面層（Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ）の小さい屈折率により低屈折率表面層（Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ）と空気の界面で臨界角が大きくなっても、隣接する半導体層（（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５Ｉｎ０．５Ｐ）から低屈折率表面層（Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ）に大きい屈折角θ２を有するように屈折された光により臨界角増加の効果がほぼ相殺される。
【００４２】
これに対し、図３（ｂ）のように低屈折率表面層（Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ）の表面に凹凸を形成する場合、隣接する半導体層（（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５Ｉｎ０．５Ｐ）から低屈折率表面層（Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ）に入射する光が入射角θ１よりも大きい屈折角θ２を有しても、空気との界面を成す低屈折率表面層（Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ）の凹凸面が隣接する半導体層（（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５Ｉｎ０．５Ｐ）と界面を成す面とランダムな角度を形成するようになる。これにより、屈折角θ２が低屈折率表面層（Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ）と空気の界面で臨界角に直接的に影響を及ぼさないようになるので、屈折角θ２の増加による光抽出効率の減少なしに低屈折率表面層（Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ）の小さい屈折率による光抽出効率向上効果が得られる。
【００４３】
したがって、本実施形態によると、第１又は第２の導電型半導体層２０、４０の少なくとも一つが、その表面の少なくとも一部に凹凸が形成され、（ＡｌｖＧａ１−ｖ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（０．７≦ｖ≦１）又はＡｌｗＩｎ１−ｗＰ（０≦ｗ≦１）の組成を有する低屈折率表面層２１を含むことにより、光抽出効率が顕著に向上した半導体発光素子を提供できる。
【００４４】
本実施形態では低屈折率表面層２１を上記第１の導電型半導体層２０の一部として示しているが、これに制限されず、第１の導電型半導体層２０全体が上記低屈折率表面層２１と同一の物質で形成できる。
【００４５】
低屈折率表面層２１と活性層３０の間には、低屈折率表面層２１よりも大きい屈折率を有する中間層２２をさらに含むことができる。例えば、低屈折率表面層２１がＡｌｗＩｎ１−ｗＰ（０≦ｗ≦１）の組成を有する場合、中間層２２は低屈折率表面層２１よりもＡｌ組成比が低いＡｌｕＩｎ１−ｕＰ（０≦ｕ≦ｖ、ｗ）の組成を有するように構成できる。この場合、中間層２２は低屈折率表面層２１よりも大きい屈折率を有するので、光抽出方向に順次屈折率が減少する構造を形成して光抽出効率をより向上できる。
【００４６】
また、低屈折率表面層２１が（ＡｌｖＧａ１−ｖ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（０．７≦ｖ≦１）の組成を有する場合、中間層２２は上記低屈折率表面層２１よりもＡｌ組成比が少ないＡｌｍＧａｎＩｎ１−ｍ−ｎＰ（０≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１）の組成を有する、この場合にも光抽出方向に順次屈折率が減少する構造を形成することにより、より改善された光抽出効率が得られる。
【００４７】
図１に示したように、第１及び第２の導電型半導体層２０、４０の一面上には第１及び第２の導電型半導体層２０、４０それぞれと電気的に連結される第１及び第２の電極２０ａ、４０ａが形成される。
【００４８】
第１の電極２０ａは第１の導電型半導体層２０の上部に形成され、第２の電極４０ａは第２の導電型半導体層４０の下部に形成される。この場合、第１及び第２の導電型半導体層２０、４０と第１及び第２の電極２０ａ、４０ａのオーミックコンタクト機能を向上させるために、第１の導電型半導体層２０と第１の電極２０ａの間及び第２の導電型半導体層４０と第２の電極４０ａの間にそれぞれ第１及び第２のコンタクト層５０、６０が配置される。第１及び第２のコンタクト層５０、６０にはＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極が適用される。
【００４９】
本実施形態では、第１及び第２の電極２０ａ、４０ａが互いに反対方向に向かうように配置されているが、これとは異なり、第１の電極２０ａは第２の導電型半導体層４０、活性層３０及び第１の導電型半導体層２０の一部がエッチングされて露出された第１の導電型半導体層２０上に形成され、第２の電極４０ａは第２の導電型半導体層４０の下部に形成でき、第１及び第２の電極２０ａ、４０ａの位置及び連結構造は必要に応じて多様に変形できる。
【００５０】
図４は、本発明の他の実施形態による発光素子の断面を概略的に示したものである。
【００５１】
図４を参照すると、本実施形態による発光素子１０１の第１の導電型半導体層２０は低屈折率表面層２１と活性層３０の間に形成された複数の中間層２２、２３、２４を含み、複数の中間層２２、２３、２４は順次減少又は増加する屈折率を有する物質で構成される。
【００５２】
複数の中間層２２、２３、２４は、低屈折率表面層２１よりも大きい屈折率を有し、且つ低屈折率表面層２１に近いものほどより小さい屈折率を有するように形成されて順次減少する屈折率を有することにより、活性層３０から放出された光がより効果的に外部に抽出される。
【００５３】
例えば、複数の中間層２２、２３、２４はＡｌｕＩｎ１−ｕＰ（０≦ｕ≦１）又はＡｌｍＧａｎＩｎ１−ｍ−ｎＰ（０≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１）の組成を有し、低屈折率表面層２１に近いものほどＡｌ組成比が大きい。
【００５４】
図５は、本発明のさらに他の実施形態による半導体発光素子の断面を概略的に示した図面である。
【００５５】
図５を参照すると、本実施形態による発光素子１０２の低屈折率表面層２１上には反射防止層７０が形成される。反射防止層７０は低屈折率表面層２１より小さくて空気より大きい屈折率を有する透光性物質からなり、例えば、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）又はシリコン酸化物（ＳｉＯ２）からなる。
【００５６】
反射防止層７０は低屈折率表面層２１の凹凸形成面に形成され、凹凸形成面をコーティングする形で凹凸と同じ形状を有するように形成される。反射防止層７０が低屈折率表面層２１と空気の間の屈折率を有することにより、光が低屈折率表面層２１から空気に進行するときに全反射される比率を減少させ、これにより、光抽出効率をより向上できる。
【００５７】
下記の表２は、本発明の一実施形態による半導体発光素子の光抽出効率を示したものである。具体的には、図５に示した実施形態の発光素子の反射防止層７０として厚さ７７．８ｎｍのＳｉ３Ｎ４を同一に適用し、低屈折率表面層２１の組成範囲に応じてその屈折率を２．８〜３．４に変更して光抽出効率を比較した。
【００５８】
一方、図６は、表２に示した結果をグラフで示したもので、本発明の一実施形態による半導体発光素子において低屈折率表面層の屈折率による光抽出効率の変化を示す。
【００５９】
【表２】
2013247366.tif 000005
【００６０】
表２及び図６に示されたように、低屈折率表面層２１が本発明で提案するＡｌｕＩｎ１−ｕＰ（０≦ｕ≦１）又はＡｌｍＧａｎＩｎ１−ｍ−ｎＰ（０≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１）の組成を有するとき、即ち、約２．８から３．２の屈折率を有するとき、光抽出効率の面で他の範囲と区別される優れた効果を示すことが分かる。
【００６１】
図７は、図１の半導体発光素子のパッケージ実装形態を概略的に示す断面図である。図７を参照すると、本実施形態による発光素子パッケージは第１及び第２の端子部８０ａ、８０ｂを備え、半導体発光素子はこれらとそれぞれ電気的に連結される。この場合、半導体発光素子は図１と同一の構造を有し、第１の導電型半導体層２０は第１の電極２０ａと連結された導電性ワイヤによって第２の端子部８０ｂに連結されるが、第２の導電型半導体層４０は第２の電極４０ａにより第１の端子部８０ａに連結される。
【００６２】
上記半導体発光素子の上部には上記半導体発光素子を封止し上記半導体発光素子と第１及び第２の端子部８０ａ、８０ｂを固定するレンズ部９０が形成される。レンズ部９０は発光素子とワイヤを保護する上、半球状からなっているため、境界面におけるフレネル反射を減らして光抽出を増加させる役割をする。
【００６３】
この際、レンズ部９０は樹脂からなることができ、上記樹脂はエポキシ、シリコン、変形シリコン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネート及びポリイミドのいずれか一つを含む。また、レンズ部９０の上面に凹凸を形成して光抽出効率を高くし、放出される光の方向を調節できる。レンズ部９０の形状は必要に応じて多様に変形できる。
【００６４】
具体的に図示してはいないが、レンズ部９０内には半導体発光素子１００の活性層から放出された光の波長を変換させる波長変換用蛍光体粒子を含むことができる。上記蛍光体は黄色（ｙｅｌｌｏｗ）、赤色（ｒｅｄ）及び緑色（ｇｒｅｅｎ）のいずれか一つに波長を変換させる蛍光体からなるか、又は複数種の蛍光体が混合されて複数の波長に変換でき、上記蛍光体の種類は、上記半導体発光素子の活性層から放出される波長により決められる。具体的には、レンズ部９０はＹＡＧ系、ＴＡＧ系、ケイ酸塩（ｓｉｌｉｃａｔｅ）系、硫化物（ｓｕｌｆｉｄｅ）系又は窒化物（ｎｉｔｒｉｄｅ）系の少なくとも１種以上の蛍光物質を含む。
【００６５】
本発明は、上述した実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の請求の範囲により限定される。したがって、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な形態の置換、変形及び変更が可能であることは当技術分野の通常の知識を有する者に自明のことであり、これも添付の請求の範囲に記載された技術的思想に属する。
【符号の説明】
【００６６】
１００、１０１、１０２  半導体発光素子
２０  第１の導電型半導体層
２０ａ  第１の電極
２１  低屈折率表面層
２２、２３、２４  中間層
３０  活性層
４０  第２の導電型半導体層
４０ａ  第２の電極
５０  第１のコンタクト層
６０  第２のコンタクト層
７０  反射防止層
８０ａ、８０ｂ  第１の端子部、第２の端子部
９０  レンズ部
【図１】
2013247366.tif 000006
【図２】
2013247366.tif 000007
【図３】
2013247366.tif 000008
【図４】
2013247366.tif 000009
【図５】
2013247366.tif 000010
【図６】
2013247366.tif 000011
【図７】
2013247366.tif 000012