特許 5971090 半導体発光素子および発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5971090

(24)【登録日】2016年7月22日

(45)【発行日】2016年8月17日

(54)【発明の名称】半導体発光素子および発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/44 20100101AFI20160804BHJP

   H01L 33/38 20100101ALI20160804BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/44

   H01L33/38

【請求項の数】5

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-250681(P2012-250681)

(22)【出願日】2012年11月14日

(65)【公開番号】特開2014-99515(P2014-99515A)

(43)【公開日】2014年5月29日

【審査請求日】2015年1月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104880

【弁理士】

【氏名又は名称】古部 次郎

(72)【発明者】

【氏名】篠原 裕直

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１１４３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９２７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０９３９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０６７３１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−３１０９３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導電型を有する化合物半導体で構成される第１半導体層と、
前記第１半導体層上に当該第１半導体層と接して設けられ、化合物半導体で構成されるとともに通電により発光する発光層と、
前記発光層上に当該発光層に接して設けられ、前記第１導電型とは異なる第２導電型を有する化合物半導体で構成される第２半導体層と、
前記発光層からみて前記第２半導体層の背面側に設けられ、当該発光層から出力される波長の光に対する透過性を有する絶縁材料で構成され、第１厚さに設定される第１透明絶縁層と、
前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられる第１給電電極と、
前記第１透明絶縁層、前記第２半導体層および前記発光層を貫通する孔を介して前記第１半導体層と電気的に接続される第１接続電極と、
前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられ、前記第１接続電極と前記第１給電電極とを電気的に接続する第１補助電極と、
前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられる第２給電電極と、
前記第１透明絶縁層を貫通する孔を介して前記第２半導体層と電気的に接続される第２接続電極と、
前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられ、前記第２接続電極と前記第２給電電極とを電気的に接続する第２補助電極と、
前記第１透明絶縁層上、前記第１補助電極上および前記第２補助電極上に当該第１透明絶縁層、当該第１補助電極および当該第２補助電極に接して設けられ、前記発光層から出力される波長の光に対する透過性を有する絶縁材料で構成され、第２厚さに設定される第２透明絶縁層とを備え、
前記第１厚さを、前記発光層から出力される波長の光が反射されやすい大きさに設定し、
前記第１厚さに前記第２厚さを加えた第３厚さを、前記発光層から出力される波長の光が透過されやすい大きさに設定すること
を特徴とする半導体発光素子。

【請求項2】

前記第１接続電極が複数設けられるとともに、少なくとも１つの当該第１接続電極は前記第１給電電極に直接接続され、
前記第２接続電極が複数設けられるとともに、少なくとも１つの当該第２接続電極は前記第２給電電極に直接接続されること
を特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。

【請求項3】

前記第１透明絶縁層および前記第２透明絶縁層が、同じ材料で構成されることを特徴とする請求項１または２記載の半導体発光素子。

【請求項4】

前記化合物半導体はＩＩＩ族窒化物半導体からなり、
前記第１半導体層は、直接あるいは他の層を介して基板の上に積層されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体発光素子。

【請求項5】

第１配線および第２配線が形成された基部と、当該基部に対しフェイスアップ接続される半導体発光素子とを含み、
前記半導体発光素子は、
第１導電型を有する化合物半導体で構成される第１半導体層と、
前記第１半導体層上に当該第１半導体層と接して設けられ、化合物半導体で構成されるとともに通電により発光する発光層と、
前記発光層上に当該発光層に接して設けられ、前記第１導電型とは異なる第２導電型を有する化合物半導体で構成される第２半導体層と、
前記発光層からみて前記第２半導体層の背面側に設けられ、当該発光層から出力される波長の光に対する透過性を有する絶縁材料で構成され、第１厚さに設定される第１透明絶縁層と、
前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられる第１給電電極と、
前記第１透明絶縁層、前記第２半導体層および前記発光層を貫通する孔を介して前記第１半導体層と電気的に接続される第１接続電極と、
前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられ、前記第１接続電極と前記第１給電電極とを電気的に接続する第１補助電極と、
前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられる第２給電電極と、
前記第１透明絶縁層を貫通する孔を介して前記第２半導体層と電気的に接続される第２接続電極と、
前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられ、前記第２接続電極と前記第２給電電極とを電気的に接続する第２補助電極と、
前記第１透明絶縁層上、前記第１補助電極上および前記第２補助電極上に当該第１透明絶縁層、当該第１補助電極および当該第２補助電極に接して設けられ、前記発光層から出力される波長の光に対する透過性を有する絶縁材料で構成され、第２厚さに設定される第２透明絶縁層とを備え、
前記第１厚さを、前記発光層から出力される波長の光が反射されやすい大きさに設定し、
前記第１厚さに前記第２厚さを加えた第３厚さを、前記発光層から出力される波長の光が透過されやすい大きさに設定すること
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、半導体発光素子および発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＧａＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ等の発光層を用いた半導体発光素子は、発光効率の高い発光ダイオードとして利用されている。例えば、ＧａＩｎＮ等のＩＩＩ族窒化物半導体を用いた半導体発光素子は、例えば、サファイア等の基板上に、発光層を含むＩＩＩ族窒化物半導体層を形成して構成される。そして、配線基板に対して半導体発光素子をフェイスアップにて実装することで、発光層から出力される光を外部に出射するようにしたものが存在する。

【0003】

公報記載の従来技術として、基板上にｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を積層し、基板とは反対側となるｐ型半導体層上にｐ電極を形成するとともに、ｐ型半導体層および発光層の両者を一部除去することによって基板とは反対側に露出させたｎ型半導体層上にｎ電極を形成してなる半導体発光素子が存在する（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２８４９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ｎ電極を形成するために、ｐ型半導体層および発光層の両者を除去することでｎ型半導体層を露出させる構成を採用した場合には、半導体発光素子における発光層の面積が低減される分、半導体発光素子からの光出力が低下するおそれがあった。
また、ｐ型半導体層および発光層の両者を除去することなく、発光層と対向する部位にｎ電極を配置する構成を採用した場合には、発光層から出力される光がｎ電極によって吸収されてしまい、結果として、半導体発光素子からの光出力が増加しにくくなるおそれがあった。
本発明は、フェイスアップ実装で用いられる半導体発光素子からの光の出力を増加させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の半導体発光素子は、第１導電型を有する化合物半導体で構成される第１半導体層と、前記第１半導体層上に当該第１半導体層と接して設けられ、化合物半導体で構成されるとともに通電により発光する発光層と、前記発光層上に当該発光層に接して設けられ、前記第１導電型とは異なる第２導電型を有する化合物半導体で構成される第２半導体層と、前記発光層からみて前記第２半導体層の背面側に設けられ、当該発光層から出力される波長の光に対する透過性を有する絶縁材料で構成され、第１厚さに設定される第１透明絶縁層と、前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられる第１給電電極と、前記第１透明絶縁層、前記第２半導体層および前記発光層を貫通する孔を介して前記第１半導体層と電気的に接続される第１接続電極と、前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられ、前記第１接続電極と前記第１給電電極とを電気的に接続する第１補助電極と、前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられる第２給電電極と、前記第１透明絶縁層を貫通する孔を介して前記第２半導体層と電気的に接続される第２接続電極と、前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられ、前記第２接続電極と前記第２給電電極とを電気的に接続する第２補助電極と、前記第１透明絶縁層上、前記第１補助電極上および前記第２補助電極上に当該第１透明絶縁層、当該第１補助電極および当該第２補助電極に接して設けられ、前記発光層から出力される波長の光に対する透過性を有する絶縁材料で構成され、第２厚さに設定される第２透明絶縁層とを備え、前記第１厚さを、前記発光層から出力される波長の光が反射されやすい大きさに設定し、前記第１厚さに前記第２厚さを加えた第３厚さを、前記発光層から出力される波長の光が透過されやすい大きさに設定することを特徴とする。

【0007】

このような半導体発光素子において、前記第１接続電極が複数設けられるとともに、少なくとも１つの当該第１接続電極は前記第１給電電極に直接接続され、前記第２接続電極が複数設けられるとともに、少なくとも１つの当該第２接続電極は前記第２給電電極に直接接続されることを特徴とすることができる。
さらに、前記第１透明絶縁層および前記第２透明絶縁層が、同じ材料で構成されることを特徴とすることができる。
さらにまた、前記化合物半導体はＩＩＩ族窒化物半導体からなり、前記第１半導体層は、直接あるいは他の層を介して基板の上に積層されていることを特徴とすることができる。

【0008】

また、他の観点から捉えると、本発明の発光装置は、第１配線および第２配線が形成された基部と、当該基部に対しフェイスアップ接続される半導体発光素子とを含み、前記半導体発光素子は、第１導電型を有する化合物半導体で構成される第１半導体層と、前記第１半導体層上に当該第１半導体層と接して設けられ、化合物半導体で構成されるとともに通電により発光する発光層と、前記発光層上に当該発光層に接して設けられ、前記第１導電型とは異なる第２導電型を有する化合物半導体で構成される第２半導体層と、前記発光層からみて前記第２半導体層の背面側に設けられ、当該発光層から出力される波長の光に対する透過性を有する絶縁材料で構成され、第１厚さに設定される第１透明絶縁層と、前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられる第１給電電極と、前記第１透明絶縁層、前記第２半導体層および前記発光層を貫通する孔を介して前記第１半導体層と電気的に接続される第１接続電極と、前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられ、前記第１接続電極と前記第１給電電極とを電気的に接続する第１補助電極と、前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられる第２給電電極と、前記第１透明絶縁層を貫通する孔を介して前記第２半導体層と電気的に接続される第２接続電極と、前記第１透明絶縁層上に当該第１透明絶縁層に接して設けられ、前記第２接続電極と前記第２給電電極とを電気的に接続する第２補助電極と、前記第１透明絶縁層上、前記第１補助電極上および前記第２補助電極上に当該第１透明絶縁層、当該第１補助電極および当該第２補助電極に接して設けられ、前記発光層から出力される波長の光に対する透過性を有する絶縁材料で構成され、第２厚さに設定される第２透明絶縁層とを備え、前記第１厚さを、前記発光層から出力される波長の光が反射されやすい大きさに設定し、前記第１厚さに前記第２厚さを加えた第３厚さを、前記発光層から出力される波長の光が透過されやすい大きさに設定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、フェイスアップ実装で用いられる半導体発光素子からの光の出力を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１における半導体発光素子の上面図の一例である。

【図2】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図3】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。

【図4】図１におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。

【図5】実施の形態１におけるｐ側給電部の構成の一例を示す図である。

【図6】実施の形態１におけるｎ側給電部の構成の一例を示す図である。

【図7】給電絶縁層および保護絶縁層の構成の一例を示す図である。

【図8】半導体発光素子を搭載した発光装置の構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において参照する図面における各部の大きさや厚さ等は、実際の半導体発光素子等の寸法とは異なっている場合がある。

【0012】

図１は、実施の形態１における半導体発光素子１の上面図の一例である。また、図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図であり、図３は図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、図４は図１におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。ここで、本実施の形態の半導体発光素子１は、例えば図１に示したように上方からみたときに長方形状を呈しており、図中における縦方向が短辺側となっており、図中における横方向が長辺側となっている。なお、以下の説明においては、必要に応じて、図１における縦方向を短手方向と称することがあり、図１における横方向を長手方向と称することがある。

【0013】

（半導体発光素子）
本実施の形態の半導体発光素子１は、基板１１０と、基板１１０の上に積層されるｎ型半導体層１２０と、ｎ型半導体層１２０の上に積層される発光層１３０と、発光層１３０の上に積層されるｐ型半導体層１４０とを備える。なお、以下の説明においては、必要に応じて、これらｎ型半導体層１２０、発光層１３０およびｐ型半導体層１４０を、まとめて積層半導体層１００と呼ぶことがある。また、基板１１０とｎ型半導体層１２０との間には、必要に応じて、中間層（図示せず）や下地層（図示せず）を設けてもよい。

【0014】

ここで、ｎ型半導体層１２０は、基板１１０上に積層されるｎコンタクト層１２１と、ｎコンタクト層１２１上に積層され且つ発光層１３０の積層対象となるｎクラッド層１２２とを備えている。なお、ここでは詳細について説明しないが、ｐ型半導体層１４０についても、発光層１３０上に積層されるｐクラッド層（図示せず）と、ｐクラッド層上に積層されるｐコンタクト層（図示せず）とを含む構成とすることができる。

【0015】

また、半導体発光素子１は、ｐ型半導体層１４０と電気的に接続されるｐ側給電部１５０と、ｎ型半導体層１２０と電気的に接続されるｎ側給電部１６０とを備えている。さらに、半導体発光素子１は、ｐ側給電部１５０とｎ側給電部１６０との間において、これらｐ側給電部１５０およびｎ側給電部１６０を電気的に絶縁する給電絶縁層１７０と、外部から半導体発光素子１の内部に進入しようとする水分から発光層１３０等を保護するとともに、ｐ側給電部１５０とｎ側給電部１６０とを電気的に絶縁する保護絶縁層１８０とを備えている。

【0016】

ここで、ｐ側給電部１５０は、ｐ型半導体層１４０上に積層されるとともに給電絶縁層１７０の積層対象となるｐ側透明導電層１５１と、給電絶縁層１７０上に形成されるｐ側給電電極１５２およびｐ側補助電極１５３と、給電絶縁層１７０を貫く孔を介して、ｐ側透明導電層１５１とｐ側給電電極１５２またはｐ側補助電極１５３とを電気的に接続する複数（この例では７個）のｐ側接続電極１５４とを備えている。

【0017】

本実施の形態のｐ側給電部１５０において、ｐ側透明導電層１５１は、ｐ型半導体層１４０の上面のうち、周縁部を除くほぼ全面を覆うように形成されている。

【0018】

また、本実施の形態のｐ側給電部１５０において、第２給電電極の一例としてのｐ側給電電極１５２は、半導体発光素子１の上面のうち、長手方向における一端側（図１において右側）且つ短手方向における中央部に配置されており、上面側からみたときに円形状を呈するようになっている。ｐ側給電電極１５２の上面には、保護絶縁層１８０が積層されておらず（例えば図３参照）、ｐ側給電電極１５２が外部に露出するようになっている。そして、ｐ側給電電極１５２は、図示しないボンディングワイヤ等を用いた、外部との電気的な接続に用いられる。

【0019】

さらに、本実施の形態のｐ側給電部１５０において、第２補助電極の一例としてのｐ側補助電極１５３は、一端側がｐ側給電電極１５２と一体化するとともに他端側が半導体発光素子１の長手方向に沿って延びるＬ字状のｐ側第１補助電極１５３ａと、一端側がｐ側給電電極１５２と一体化するとともに他端側が半導体発光素子１の長手方向に沿って延びるＬ字状のｐ側第２補助電極１５３ｂとを有している。ここで、本実施の形態では、ｐ側第１補助電極１５３ａが半導体発光素子１の短手方向一端側（図１における上部側）に偏在し、且つ、ｐ側第２補助電極１５３ｂが半導体発光素子１の短手方向他端側（図１における下部側）に偏在して配置されることで、ｐ側第１補助電極１５３ａとｐ側第２補助電極１５３ｂとが直接接触しないようになっている。そして、これらｐ側第１補助電極１５３ａおよびｐ側第２補助電極１５３ｂの上面には、保護絶縁層１８０が積層されている（例えば図２、図４参照）。また、本実施の形態では、第２接続電極の一例としてのｐ側接続電極１５４が、ｐ側給電電極１５２の下方に１つ、ｐ側第１補助電極１５３ａの下方に３つ、ｐ側第２補助電極１５３ｂの下方に３つ、それぞれ設けられている。

【0020】

一方、ｎ側給電部１６０は、給電絶縁層１７０上に形成されるｎ側給電電極１６２およびｎ側補助電極１６３と、給電絶縁層１７０、ｐ側給電部１５０におけるｐ側透明導電層１５１、ｐ型半導体層１４０、発光層１３０およびｎ型半導体層１２０におけるｎクラッド層１２２を貫く孔を介して、ｎ型半導体層１２０におけるｎコンタクト層１２１とｎ側給電電極１６２またはｎ側補助電極１６３とを電気的に接続する複数（この例では３個）のｎ側接続電極１６４とを備えている。

【0021】

本実施の形態のｎ側給電部１６０において、第１給電電極の一例としてのｎ側給電電極１６２は、半導体発光素子１の上面のうち、長手方向における他端側（図１において左側）且つ短手方向における中央部に配置されており、上面側からみたときに半円形状を呈するようになっている。また、ｎ側給電電極１６２の上面には、保護絶縁層１８０が積層されておらず（例えば図３参照）、ｎ側給電電極１６２が外部に露出するようになっている。そして、ｎ側給電電極１６２は、図示しないボンディングワイヤ等を介した、外部との電気的な接続に用いられる。

【0022】

また、本実施の形態のｎ側給電部１６０において、第１補助電極の一例としてのｎ側補助電極１６３は、一端側がｎ側給電電極１６２と一体化するとともに他端側が半導体発光素子１の長手方向に沿い且つｐ側給電電極１５２に向かって延びるものが１つだけ設けられている。これにより、ｎ側補助電極１６３は、ｐ側給電部１５０におけるｐ側第１補助電極１５３ａとｐ側第２補助電極１５３ｂとによって挟まれた領域に配置されている。そして、ｎ側補助電極１６３の上面には、保護絶縁層１８０が積層されている（例えば図３参照）。また、本実施の形態では、第１接続電極の一例としてのｎ側接続電極１６４が、ｎ側給電電極１６２の下方に１つ、ｎ側補助電極１６３の下方に２つ、それぞれ設けられている。

【0023】

ここで、各ｎ側接続電極１６４に対応して設けられる複数の孔のそれぞれの側壁には、上述した給電絶縁層１７０が設けられている。これにより、各ｎ側接続電極１６４が、少なくともｐ側透明導電層１５１、ｐ型半導体層１４０および発光層１３０と直接接触しないようになっている。一方、これら複数の孔におけるそれぞれの下端部には、給電絶縁層１７０が設けられておらず、各ｎ側接続電極１６４とｎコンタクト層１２１とが直接接触するようになっている。

【0024】

そして、本実施の形態では、例えば図１に示すように上面側から見たときに、２つのｐ側接続電極１５４と１つのｎ側接続電極１６４とが三角形状を呈するように配置されており、あるいは、１つのｐ側接続電極１５４と２つのｎ側接続電極１６４とが三角形状を呈するように配置されている。なお、半導体発光素子１において、ｐ側給電部１５０（ｐ側透明導電層１５１、ｐ側給電電極１５２、ｐ側補助電極１５３およびｐ側接続電極１５４）およびｎ側給電部１６０（ｎ側給電電極１６２、ｎ側補助電極１６３およびｎ側接続電極１６４）は、両者が直接接触することがないように、その配置が定められている。

【0025】

また、給電絶縁層１７０は、ｐ側接続電極１５４の形成部位（７箇所）を除いた、ｐ側透明導電層１５１の上面を覆っている。そして、給電絶縁層１７０は、上述したように、各ｎ側接続電極１６４に対応して設けられる複数の孔のそれぞれの側壁も覆っている。

【0026】

さらに、保護絶縁層１８０は、ｐ側給電部１５０におけるｐ側給電電極１５２およびｎ側給電部１６０におけるｎ側給電電極１６２を除く半導体発光素子１の上面を覆っている。

【0027】

なお、本実施の形態の半導体発光素子１においては、例えば図２〜図４にも示したように、給電絶縁層１７０および保護絶縁層１８０が、さらに、発光層１３０およびｐ型半導体層１４０の側面も覆うようになっている。

【0028】

ここで、本実施の形態においては、ｐ側給電部１５０を構成するｐ側給電電極１５２およびｐ側補助電極１５３（ただし、ｐ側接続電極１５４の形成部位を除く）、そして、ｎ側給電部１６０を構成するｎ側給電電極１６２およびｎ側補助電極１６３（ただし、ｎ側接続電極１６４の形成部位を除く）の下方（発光層１３０へと向かう側）に、給電絶縁層１７０が位置するようになっている。

【0029】

一方、本実施の形態では、これらｐ側給電電極１５２、ｐ側補助電極１５３、ｎ側給電電極１６２およびｎ側補助電極１６３が存在しない部位に、給電絶縁層１７０および保護絶縁層１８０が連続して一体化した状態で位置するようになっている。

【0030】

この半導体発光素子１においては、ｐ側給電部１５０におけるｐ側給電電極１５２を正極とするとともに、ｎ側給電部１６０におけるｎ側給電電極１６２を負極とし、ｐ側給電電極１５２からｎ側給電電極１６２に向かう電流を流すことで、発光層１３０を発光させるようになっている。

【0031】

本実施の形態の半導体発光素子１は、発光層１３０から出力される光を、ｐ側給電部１５０およびｎ側給電部１６０が形成される側から取り出す、フェイスアップ型の発光ダイオードである。ここで、本実施の形態の半導体発光素子１では、ｐ側給電部１５０を構成するｐ側透明導電層１５１、ｐ側給電電極１５２、ｐ側補助電極１５３およびｐ側接続電極１５４と、ｎ側給電部１６０を構成するｎ側給電電極１６２およびｎ側補助電極１６３とが、発光層１３０からみたときにｐ型半導体層１４０よりも奥側に配置されている。また、別の観点からみれば、本実施の形態の半導体発光素子１では、ｐ側給電部１５０を構成するｐ側透明導電層１５１、ｐ側給電電極１５２、ｐ側補助電極１５３およびｐ側接続電極１５４の下方、および、ｎ側給電部１６０を構成するｎ側給電電極１６２およびｎ側補助電極１６３の下方（ただし、ｎ側接続電極１６４の形成部位の下方を除く）にも、発光層１３０が存在していることになる。

【0032】

次に、図１〜図４を参照しつつ、半導体発光素子１の各構成要素について、より詳細に説明を行う。
なお、以下の説明においては、化合物半導体およびＩＩＩ族窒化物半導体の一例としてのＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮに関し、各元素の組成比を省略した形で記述する場合がある。

【0033】

＜基板＞
基板１１０としては、ＩＩＩ族窒化物半導体結晶が表面にエピタキシャル成長されるものであれば、特に限定されず、各種の基板材料を選択して用いることができる。例えば、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、シリコン等からなる基板材料を用いることができる。
また、上記基板材料の中でも、透明基板が望ましく、特に、Ｃ面を主面とするサファイアを基板１１０に用いることが、品質、コストの面で好ましい。サファイアを基板１１０として用いる場合は、サファイアのＣ面上に、表面に凹凸加工を施し、中間層（バッファ層）を形成するとよい。

【0034】

＜中間層＞
中間層は、多結晶のＡｌ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）からなるものが好ましく、単結晶のＡｌ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）のものがより好ましく、例えば、多結晶のＡｌ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦１）からなる厚さ１０〜５００ｎｍのものとすることができる。なお、中間層は、基板１１０と後述する下地層との格子定数の違いを緩和し、基板１１０の（０００１）面（Ｃ面）上にｃ軸配向した単結晶層の形成を容易にする働きがある。したがって、中間層の上に単結晶の下地層を積層すると、より一層結晶性の良い積層半導体層１００を形成することができる。

【0035】

＜下地層＞
下地層としては、Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_zＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を用いることができるが、Ａｌ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ＜１）を用いると、結晶性の良い下地層を形成しやすくなる。
下地層の膜厚は０．１μｍ以上が好ましく、この膜厚以上にした方が結晶性の良好なＡｌ_xＧａ_1-xＮ層が得られやすい。凹凸加工基板の凹凸を埋め平坦化する厚さが望ましい。また、下地層の膜厚は１０μｍ以下が好ましい。

【0036】

＜積層半導体層＞
ＩＩＩ族窒化物半導体を含んで構成される積層半導体層１００は、例えば図２〜図４に示すように、基板１１０上に、ｎ型半導体層１２０、発光層１３０およびｐ型半導体層１４０の各層が、この順で積層されて構成されている。また、ｎ型半導体層１２０、発光層１３０およびｐ型半導体層１４０の各層は、それぞれ、複数の半導体層から構成してもよい。
ここで、第１半導体層の一例としてのｎ型半導体層１２０は、電子をキャリアとして電気伝導を行うものであり、第２半導体層の一例としてのｐ型半導体層１４０は、正孔をキャリアとして電気伝導を行うものである。この例においては、電子をキャリアとするｎ型が第１導電型に対応しており、正孔をキャリアとするｐ型が第２導電型に対応している。

【0037】

＜ｎ型半導体層＞
ｎ型半導体層１２０は、基板１１０側（この例では下地層）に積層されるｎコンタクト層１２１と、ｎコンタクト層１２１に積層されるｎクラッド層１２２とで構成されている。ただし、ｎコンタクト層１２１がｎクラッド層１２２を兼ねることも可能である。また、前述の下地層をｎ型半導体層１２０に含めてもよい。

【0038】

ｎコンタクト層１２１は、ｎ側給電部１６０（より具体的にはｎ側接続電極１６４）を設けるための層である。ｎコンタクト層１２１としては、Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層（０≦ｘ＜１、好ましくは０≦ｘ≦０．５、さらに好ましくは０≦ｘ≦０．１）を用いるとよい。

【0039】

ｎクラッド層１２２は、発光層１３０へのキャリア（ここでは電子）の注入とキャリアの閉じ込めとを行なう層である。ｎクラッド層１２２はＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどで形成することが可能である。また、これらの構造のヘテロ接合や複数回積層した超格子構造としてもよい。ｎクラッド層１２２をＧａＩｎＮで形成する場合には、後述する発光層１３０のＧａＩｎＮのバンドギャップよりも大きくすることが望ましい。

【0040】

なお、ｎクラッド層１２２を、超格子構造を含む層とする場合には、１０ｎｍ以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第１クラッド層と、ｎ側第１クラッド層と組成が異なるとともに１０ｎｍ以下の膜厚を有したＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ側第２クラッド層とが積層された構造を含むものとしてもよい。
また、ｎクラッド層１２２は、ｎ側第１クラッド層とｎ側第２クラッド層とが交互に繰返し積層された構造を含んだものであってもよく、この場合には、ＧａＩｎＮとＧａＮとの交互構造又は組成の異なるＧａＩｎＮ同士の交互構造とすることが好ましい。

【0041】

＜発光層＞
発光層１３０としては、単一量子井戸構造あるいは多重量子井戸構造などを採用することができる。
量子井戸構造の井戸層としては、通常、Ｇａ_1-yＩｎ_yＮ（０＜ｙ＜０．４）からなるＩＩＩ族窒化物半導体層が用いられる。井戸層の膜厚としては、量子効果の得られる程度の膜厚、例えば１〜１０ｎｍとすることができ、好ましくは２〜６ｎｍとすると発光出力の点で好ましい。
また、多重量子井戸構造の発光層１３０の場合は、上記Ｇａ_1-yＩｎ_yＮを井戸層とし、井戸層よりバンドギャップエネルギーが大きいＡｌ_zＧａ_1-zＮ（０≦ｚ＜０．３）を障壁層とする。井戸層および障壁層には、不純物をドープしてもよいし、しなくてもよい。

【0042】

＜ｐ型半導体層＞
ｐ型半導体層１４０は、発光層１３０に積層されるｐクラッド層と、ｐクラッド層に積層されるｐコンタクト層とで構成することが好ましい。ただし、ｐコンタクト層がｐクラッド層を兼ねることも可能である。

【0043】

ｐクラッド層は、発光層１３０へのキャリア（ここでは正孔）の閉じ込めとキャリアの注入とを行なう層である。ｐクラッド層としては、発光層１３０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、発光層１３０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が、例えばＡｌ_xＧａ_1-xＮ（０＜ｘ≦０．４）を用いることができる。
ｐクラッド層が、このようなＡｌＧａＮからなると、発光層１３０へのキャリアの閉じ込めの点で好ましい。ｐクラッド層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１〜４００ｎｍであり、より好ましくは５〜１００ｎｍである。
また、ｐクラッド層は、上述したｎクラッド層１２２と同様に、複数回積層した超格子構造としてもよく、この場合には、ＡｌＧａＮおよび組成が異なるＡｌＧａＮの交互構造又はＡｌＧａＮおよびＧａＮの交互構造とすることが好ましい。

【0044】

ｐコンタクト層は、ｐ側給電部１５０（より具体的にはｐ側透明導電層１５１）を設けるための層である。ｐコンタクト層は、Ａｌ_xＧａ_1-xＮ（０≦ｘ≦０．４）とすることが好ましい。ｐコンタクト層におけるＡｌ組成が上記範囲であると、良好な結晶性の維持およびｐ側透明導電層１５１との良好なオーミック接触の維持が可能となる点で好ましい。
ｐコンタクト層の膜厚は、特に限定されないが、１０〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０〜２００ｎｍである。ｐコンタクト層の膜厚をこの範囲とすると、順方向電圧Ｖｆを低減できる点で好ましい。

【0045】

＜ｐ側給電部＞
図５は、実施の形態１におけるｐ側給電部１５０の構成の一例を示す図である。ここで、図５は、図３に示す領域Ｖすなわちｐ側給電電極１５２とｐ側接続電極１５４との境界部における拡大断面図を示している。ただし、ｐ側給電電極１５２およびｐ側接続電極１５４とともにｐ側給電部１５０を構成するｐ側補助電極１５３（ｐ側第１補助電極１５３ａおよびｐ側第２補助電極１５３ｂ）、そして、ｐ側補助電極１５３側に設けられるｐ側接続電極１５４（図２参照）も、これらと共通の構成を有している。

【0046】

［ｐ側透明導電層］
ｐ側透明導電層１５１は、ｐ型半導体層１４０の上面のうち、周縁部を除くほぼ全面を覆うように形成されている。
ｐ側透明導電層１５１は、ｐ型半導体層１４０とオーミックコンタクトがとれ、しかもｐ型半導体層１４０との接触抵抗が小さいものを用いることが好ましい。また、この半導体発光素子１では、発光層１３０からの光を、ｐ側透明導電層１５１を介して保護絶縁層１８０側から取り出すことから、ｐ側透明導電層１５１は光透過性に優れたものを用いることが好ましい。さらに、ｐ型半導体層１４０の全面に渡って均一に電流を拡散させるために、ｐ側透明導電層１５１は優れた導電性を有し、且つ、抵抗分布が少ないものを用いることが好ましい。

【0047】

なお、ｐ側透明導電層１５１の厚さは２ｎｍ〜５００ｎｍの範囲より選択することができる。ここで、ｐ側透明導電層１５１の厚さが２ｎｍよりも薄いと、ｐ型半導体層１４０とオーミックコンタクトが取れにくい場合があり、また、ｐ側透明導電層１５１の厚さが５００ｎｍよりも厚いと、発光層１３０から出力される光に対する光透過性の点で好ましくない場合がある。

【0048】

ｐ側透明導電層１５１としては、例えば酸化物の導電性材料であって、発光層１３０から出射される波長の光に対する光透過性のよいものを用いることができる。発光層１３０から出力される波長の光に対する透過率は、９０％以上であるとよく、望ましくは９５％以上である。特に、Ｉｎを含む酸化物の一部は、他の透明導電膜と比較して光透過性および導電性の両者がともに優れている点で好ましい。Ｉｎを含む導電性の酸化物としては、例えばＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯ））、ＩＴＯ（酸化インジウム錫（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂））、ＩＧＯ（酸化インジウムガリウム（Ｉｎ₂Ｏ₃−Ｇａ₂Ｏ₃））、ＩＣＯ（酸化インジウムセリウム（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＣｅＯ₂））等が挙げられる。なお、これらの中に、例えばフッ素などのドーパントが添加されていてもかまわない。また、例えばＩｎを含まない酸化物、例えばキャリアをドープしたＳｎＯ₂、ＺｎＯ₂、ＴｉＯ₂等の導電性材料を用いてもよい。

【0049】

これらの材料を、この技術分野でよく知られた慣用の手段によって設けることで、ｐ側透明導電層１５１を形成することができる。そして、ｐ側透明導電層１５１を形成した後に、熱処理を施して結晶化を促進させることにより、ｐ側透明導電層１５１の光透過率が上がるとともに、シート抵抗が下がることでオーミックコンタクトが取りやすくなる。

【0050】

本実施の形態において、ｐ側透明導電層１５１は、結晶化された構造のものを使用してよく、特に六方晶構造又はビックスバイト構造を有するＩｎ₂Ｏ₃結晶を含む透光性材料（例えば、ＩＺＯやＩＴＯ等）を好ましく使用することができる。
また、ｐ側透明導電層１５１に用いる膜としては、比抵抗が低くなる組成を使用することが好ましい。例えば、ＩＺＯ中のＺｎＯ濃度は１〜２０質量％であることが好ましく、５〜１５質量％の範囲であることが更に好ましく、１０質量％であると特に好ましい。
さらに、ｐ側透明導電層１５１は、得られた膜の密着性を高めるという観点からすれば、例えばスパッタ法で形成することが望ましい。

【0051】

［ｐ側給電電極、ｐ側補助電極およびｐ側接続電極］
ｐ側給電部１５０におけるｐ側給電電極１５２、ｐ側補助電極１５３およびｐ側接続電極１５４は、接続対象となるｐ側透明導電層１５１に近い側から順に、ｐ側第１給電層１５０１と、ｐ側第２給電層１５０２と、ｐ側第３給電層１５０３とを積層することで構成されている。本実施の形態において、ｐ側第１給電層１５０１はＴａＮで構成され、ｐ側第２給電層１５０２はＰｔで構成され、ｐ側第３給電層１５０３はＡｕで構成されている。また、ｐ側第１給電層１５０１の膜厚は１ｎｍ程度であり、ｐ側第２給電層１５０２の膜厚は１００ｎｍ程度であり、ｐ側第３給電層１５０３の膜厚は１０００ｎｍ程度である。

【0052】

これらのうち、ｐ側第１給電層１５０１は、電気伝導性を有するとともに、給電絶縁層１７０との密着性を高めるための密着層として機能している。また、ｐ側第２給電層１５０２は、電気伝導性を有し、ｐ側第１給電層１５０１を構成するＴａＮがｐ側第３給電層１５０３側に拡散するのを防止するとともに、ｐ側第３給電層１５０３を構成するＡｕがｐ側第１給電層１５０１側に拡散するのを防止する拡散防止層として機能している。さらに、ｐ側第３給電層１５０３は、電気伝導性を有し、化学的な安定性を有するとともに、例えばｐ側給電電極１５２において外部との電気的な接続に用いられる表面層として機能している。

【0053】

また、本実施の形態において、ｐ側接続電極１５４は上方からみたときに円形状を呈しており（図１参照）、その直径は約１０μｍであって、ｐ側透明導電層１５１に近づくにつれて直径が小さくなるテーパ状の断面形状を有している。そして、ｐ側接続電極１５４における側壁の傾斜角度は、約８０°となっている。

【0054】

＜ｎ側給電部＞
図６は、実施の形態１におけるｎ側給電部１６０の構成の一例を示す図である。なお、図６は、図３に示す領域ＶＩすなわちｎ側給電電極１６２とｎ側接続電極１６４との境界部における拡大断面図を示している。ただし、ｎ側給電電極１６２およびｎ側接続電極１６４とともにｎ側給電部１６０を構成するｎ側補助電極１６３、そして、ｎ側補助電極１６３側に設けられるｎ側接続電極１６４（図３参照）も、これらと共通の構成を有している。

【0055】

［ｎ側給電電極、ｎ側補助電極およびｎ側接続電極］
ｎ側給電部１６０におけるｎ側給電電極１６２、ｎ側補助電極１６３およびｎ側接続電極１６４は、接続対象となるｎ型半導体層１２０におけるｎコンタクト層１２１に近い側から順に、ｎ側第１給電層１６０１と、ｎ側第２給電層１６０２と、ｎ側第３給電層１６０３とを積層することで構成されている。本実施の形態において、ｎ側第１給電層１６０１はＴａＮで構成され、ｎ側第２給電層１６０２はＰｔで構成され、ｎ側第３給電層１６０３はＡｕで構成されている。また、ｎ側第１給電層１６０１の膜厚は１ｎｍ程度であり、ｎ側第２給電層１６０２の厚さは１００ｎｍ程度であり、ｎ側第３給電層１６０３の厚さは１０００ｎｍ程度である。

【0056】

これらのうち、ｎ側第１給電層１６０１は、電気伝導性を有するとともに、給電絶縁層１７０との密着性を高めるための密着層として機能している。また、ｎ側第２給電層１６０２は、電気伝導性を有し、ｎ側第１給電層１６０１を構成するＴａＮがｎ側第３給電層１６０３側に拡散するのを防止するとともに、ｎ側第３給電層１６０３を構成するＡｕがｎ側第１給電層１６０１側に拡散するのを防止する拡散防止層として機能している。さらに、ｎ側第３給電層１６０３は、電気伝導性を有し、化学的な安定性を有するとともに、例えばｎ側給電電極１６２において外部との電気的な接続に用いられる表面層として機能している。

【0057】

このように、本実施の形態では、ｐ側給電部１５０におけるｐ側給電電極１５２、ｐ側補助電極１５３およびｐ側接続電極１５４と、ｎ側給電部１６０におけるｎ側給電電極１６２、ｎ側補助電極１６３およびｎ側接続電極１６４とが、共通の構成を有している。

【0058】

また、本実施の形態において、ｎ側接続電極１６４は上方からみたときに略半円形状を呈しており（図１参照）、その半円部の直径は約１０μｍであって、ｎコンタクト層１２１に近づくにつれて直径が小さくなるテーパ状の断面形状を有している。そして、ｎ側接続電極１６４の側壁の傾斜角度は約８０°となっている。

【0059】

＜給電絶縁層＞
本実施の形態において、第１透明絶縁層の一例としての給電絶縁層１７０は、発光層１３０から出力される光に対する透過性、および、ｐ側給電部１５０とｎ側給電部１６０とを電気的に絶縁する絶縁性を有している。給電絶縁層１７０を構成する材料としては、例えばＳｉＯ_２（酸化珪素）やＭｇＦ_２（フッ化マグネシウム）、ＣａＦ_２（フッ化カルシウム）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化珪素）、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）を使用することができる。なお、この例では、給電絶縁層１７０として、絶縁性が高く、屈折率が小さく（１．４〜１．５）、しかも耐湿性に優れるＳｉＯ_２（二酸化珪素）を用いた。

【0060】

また、本実施の形態の給電絶縁層１７０は、ｐ側給電部１５０とｎ側給電部１６０とを電気的に絶縁するだけでなく、ｐ型半導体層１４０および発光層１３０とｎ側給電部１６０とを電気的に絶縁する機能も有している。そして、給電絶縁層１７０は、ｐ側給電部１５０からｐ型半導体層１４０に対する給電位置を分散させるための機能も備えている。

【0061】

＜保護絶縁層＞
本実施の形態において、第２透明絶縁層の一例としての保護絶縁層１８０は、給電絶縁層１７０と同様に、発光層１３０から出力される光に対する透過性、および、ｐ側給電部１５０とｎ側給電部１６０とを電気的に絶縁する絶縁性を有している。保護絶縁層１８０を構成する材料としては、例えばＳｉＯ_２（酸化珪素）やＭｇＦ_２（フッ化マグネシウム）、ＣａＦ_２（フッ化カルシウム）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化珪素）、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）を使用することができる。なお、この例では、保護絶縁層１８０として、給電絶縁層１７０と同じＳｉＯ_２（二酸化珪素）を用いた。

【0062】

図７は、給電絶縁層１７０および保護絶縁層１８０の構成の一例を示す図である。
ここで、図７（ａ）は、図３における領域ＶＩＩａの拡大断面図であり、ｐ側透明導電層１５１の上且つｎ側補助電極１６３の下に積層される給電絶縁層１７０を示している。なお、図７（ａ）は、ｎ側補助電極１６３の下側となる位置を例示しているが、ｐ側透明導電層１５１とｐ側給電電極１５２あるいはｐ側補助電極１５３との間、および、ｐ側透明導電層１５１とｎ側給電電極１６２との間も、図７（ａ）と同じ構造となっている。
一方、図７（ｂ）は、図３における領域ＶＩＩｂの拡大断面図であり、ｐ側透明導電層１５１の上であってｐ側給電電極１５２、ｐ側補助電極１５３、ｎ側給電電極１６２およびｎ側補助電極１６３が形成されていない部位に連続して積層される給電絶縁層１７０および保護絶縁層１８０を示している。なお、図７（ｂ）において、保護絶縁層１８０の上は、半導体発光素子１の外部（例えば大気や後述する発光装置３０の封止部３４など）となっている。

【0063】

ここで、給電絶縁層１７０の厚さを第１厚さｔ１とし、保護絶縁層１８０の厚さを第２厚さｔ２とし、第１厚さｔ１と第２厚さt２との和を第３厚さｔ３（＝ｔ１＋ｔ２）とする。本実施の形態において、第１厚さｔ１は、発光層１３０から出力される光の波長において全反射が生じやすい値から選択される。これに対し、第３厚さｔ３は、発光層１３０から出力される光の波長において全反射が生じにくい値から選択され、選択された第３厚さｔ３と第１厚さt１との差に基づいて、第２厚さｔ２の値が設定される。したがって、本実施の形態では、第１厚さｔ１と第３厚さｔ３とが、必ずｔ１＜ｔ３の関係を有する。なお、本実施の形態では、発光層１３０から出力される光の波長が４５０ｎｍであること、および、給電絶縁層１７０および保護絶縁層１８０が上述した屈折率を有することにより、第１厚さｔ１が３９０ｎｍに、第３厚さｔ３が４６８ｎｍに、それぞれ設定されている。したがって、第２厚さｔ２は７８ｎｍとなっている。

【0064】

（発光装置）
図８は、図１等に示す半導体発光素子１を搭載した発光装置３０の構成の一例を示す図である。ここで、図８（ａ）は発光装置３０の上面図を示しており、図８（ｂ）は図８（ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ断面図である。なお、図８に示す発光装置３０は、「発光チップ」あるいは「ランプ」と呼ばれることもある。

【0065】

この発光装置３０は、一方の側に凹部３１ａが形成された筐体３１と、筐体３１に形成されたリードフレームからなるｐリード部３２およびｎリード部３３と、凹部３１ａの底面に取り付けられた半導体発光素子１と、凹部３１ａを覆うように設けられた封止部３４とを備えている。なお、図８（ａ）においては、封止部３４の記載を省略している。

【0066】

基部の一例としての筐体３１は、第２配線の一例としてのｐリード部３２および第１配線の一例としてのｎリード部３３を含む金属リード部に、白色の熱可塑性樹脂を射出成型することによって形成されている。

【0067】

ｐリード部３２およびｎリード部３３は、０．１〜０．５ｍｍ程度の厚みをもつ金属板であり、加工性、熱伝導性に優れた金属として例えば鉄／銅合金をベースとし、その上にめっき層としてニッケル、チタン、金、銀などを数μｍ積層して構成されている。そして、本実施の形態では、ｐリード部３２およびｎリード部３３の一部が、凹部３１ａの底面に露出するようになっている。また、ｐリード部３２およびｎリード部３３の一端部側は筐体３１の外側に露出し、且つ、筐体３１の外壁面から裏面側に折り曲げられている。

【0068】

また、半導体発光素子１は、基板１１０（図２参照）を介して、凹部３１ａにおける底部の中央部に、接着等によって取り付けられている。さらに、ｐリード部３２と半導体発光素子１におけるｐ側給電電極１５２（図１参照）とが、図示しないボンディングワイヤによって電気的に接続されており、ｎリード部３３と半導体発光素子１におけるｎ側給電電極１６２（図１参照）とが、図示しないボンディングワイヤによって電気的に接続されている。

【0069】

そして、封止部３４は、可視領域の波長において光透過率が高い透明樹脂にて構成される。封止部３４を構成する耐熱性、耐候性、及び機械的強度が高い特性を満たす樹脂としては、例えばエポキシ樹脂やシリコン樹脂を用いることができる。そして、本実施の形態では、封止部３４を構成する透明樹脂に、半導体発光素子１から出射される光の一部を、緑色光および赤色光に変換する蛍光体を含有させている。なお、このような蛍光体に代えて、青色光の一部を黄色光に変換する蛍光体、あるいは、青色光の一部を黄色光および赤色光に変換する蛍光体を含有させるようにしてもよい。また、封止部３４として、蛍光体を含有しない透明樹脂を用いてもかまわない。

【0070】

なお、本実施の形態の発光装置３０を組み込んだバックライト、携帯電話機、ディスプレイ、各種パネル類、コンピュータ、ゲーム機、照明などの電子機器や、それらの電子機器を組み込んだ自動車などの機械装置は、優れた発光特性を有する半導体発光素子１を備えたものとなる。特に、バックライト、携帯電話機、ディスプレイ、ゲーム機、照明などのバッテリ駆動させる電子機器において、優れた発光特性を有する半導体発光素子１を具備した優れた製品を提供することができ、好ましい。また、半導体発光素子１を備えた発光装置３０の構成は、図８に示すものに限られるわけではなく、例えば砲弾型と呼ばれるパッケージ構成を採用したものであってもよい。

【0071】

では、図８に示す発光装置３０、および、発光装置３０に組み込まれた本実施の形態の半導体発光素子１の発光動作について説明する。

【0072】

発光装置３０において、半導体発光素子１に対し、ｐリード部３２からｎリード部３３に向かう電流を流すと、半導体発光素子１では、ｐ側給電部１５０からｐ型半導体層１４０、発光層１３０およびｎ型半導体層１２０（ｎクラッド層１２２からｎコンタクト層１２１）を介して、ｎ側給電部１６０に向かう電流が流れる。このとき、ｐ側給電部１５０では、ｐ側給電電極１５２から直接あるいはｐ側補助電極１５３（ｐ側第１補助電極１５３ａおよびｐ側第２補助電極１５３ｂ）を介して、７つのｐ側接続電極１５４に電流が供給され、各ｐ側接続電極１５４からｐ側透明導電層１５１を介してｐ型半導体層１４０に電流が流れる。一方、ｎ側給電部１６０では、ｎ型半導体層１２０におけるｎコンタクト層１２１から３つのｎ側接続電極１６４に電流が流れ、これらのうちの２つのｎ側接続電極１６４からはｎ側補助電極１６３を介して、および、残りの１つのｎ側接続電極１６４からは直接に、ｎ側給電電極１６２に電流が流れる。これに伴い、発光層１３０は、その組成に応じた光（例えば青色光）を出力する。

【0073】

そして、発光層１３０から出力された光は、半導体発光素子１の外部に出力され、その一部が、封止部３４に含まれる蛍光体によって他色（赤色および緑色）に変換される。その後、青色光、緑色光および赤色光を含む光は、直接あるいは筐体３１の凹部３１ａに設けられた内壁面にて反射した後、封止部３４の上面から発光装置３０の外部に出力される。

【0074】

次に、図１等に示す半導体発光素子１において、発光層１３０から出力される光の挙動について説明を行う。
半導体発光素子１において、発光層１３０からは、ｐ型半導体層１４０側に向かう光と、ｎ型半導体層１２０側に向かう光とが、主として出力される。

【0075】

これらのうち、発光層１３０からｎ型半導体層１２０側に向かう光は、例えばｎコンタクト層１２１（実際には下地層）と基板１１０との境界部において、両者の屈折率の違いにより反射される。また、基板１１０内まで進入した光は、基板１１０とｐリード部３２やｎリード部３３との境界部において反射される。そして、これら反射した光は、発光層１３０を介してｐ型半導体層１４０側へと向かう。

【0076】

また、発光層１３０からｐ型半導体層１４０側に向かう光は、ｐ型半導体層１４０およびｐ側透明導電層１５１を介して給電絶縁層１７０に到達する。ここで、ｐ側給電電極１５２およびｐ側補助電極１５３の下方となる部位以外に到達した光は、同じ材料で構成された給電絶縁層１７０および保護絶縁層１８０を通過して外部に出射される。これに対し、ｐ側給電電極１５２およびｐ側補助電極１５３の下方となる部位に到達した光は、給電絶縁層１７０で反射され、ｐ側透明導電層１５１およびｐ型半導体層１４０を介して発光層１３０側へと向かう。そして、給電絶縁層１７０にて反射されることで発光層１３０に到達した光は、発光層１３０からｎ型半導体層１２０に向かう光とともに基板１１０側に向かって進行し、その後、上述したようなプロセスにて反射され、再び発光層１３０を介してｐ型半導体層１４０側へと向かって進行し、ｐ側透明導電層１５１、給電絶縁層１７０および保護絶縁層１８０を介して外部に出射される。

【0077】

ここで、本実施の形態では、ｎ側給電部１６０において、ｎ側給電電極１６２とｎコンタクト層１２１とが、発光層１３０を貫通して設けられる複数のｎ側接続電極１６４を介して接続されることで導通する。このとき、複数のｎ側接続電極１６４を電気的に接続するｎ側補助電極１６３およびｎ側給電電極１６２は、発光層１３０からみてｐ型半導体層１４０の背面側に設けられているので、ｎ側補助電極１６３の下方およびｎ側給電電極１６２の下方の全体にわたって、発光層１３０を削り取る必要がなくなる。したがって、同じ面積の半導体発光素子１における発光層１３０の面積の減少を抑制することが可能になり、結果として、出力される光量の低下を抑制することができるようになる。

【0078】

しかも、本実施の形態では、ｐ型半導体層１４０の上方において、ｐ側給電部１５０におけるｐ側給電電極１５２およびｐ側補助電極１５３（ｐ側第１補助電極１５３ａおよびｐ側第２補助電極１５３ｂ）の下方（ただし、ｐ側接続電極１５４の形成部位を除く）と、ｎ側給電部１６０におけるｎ側給電電極１６２およびｎ側補助電極１６３の下方（ただし、ｎ側接続電極１６４の形成部位を除く）とに、第１厚さｔ１に設定された給電絶縁層１７０を設けることで、発光層１３０から上記各部に向かう光を、給電絶縁層１７０で反射させるようにした。これにより、発光層１３０から出力される光が、上記各部で吸収されにくくなり、出力される光量の低下をさらに抑制することができる。特に、本実施の形態では、ｐ側給電部１５０およびｎ側給電部１６０における密着層（ｐ側第１給電層１５０１およびｎ側第１給電層１６０１）として茶褐色あるいは黒色を呈するＴａＮを用いており、発光層１３０から出力される光を吸収しやすくなっているため、このような構成の適用が有効である。

【0079】

そして、本実施の形態では、ｐ型半導体層１４０の上方において、ｐ側給電電極１５２、ｐ側補助電極１５３、ｎ側給電電極１６２およびｎ側補助電極１６３の下方とならない部位には、給電絶縁層１７０および保護絶縁層１８０を連続して積層して第３厚さｔ３とすることで、発光層１３０からこれらの部位に向かう光を、これら給電絶縁層１７０および保護絶縁層１８０にて透過させるようにした。これにより、発光層１３０から出力される光が、外部に出力されやすくなり、出力される光量の低下をさらに抑制することができる。

【0080】

なお、本実施の形態では、化合物半導体としてＩＩＩ族窒化物半導体を含む半導体発光素子１を例として説明を行ったが、これに限られるものではなく、ＩＩＩ−Ｖ族半導体やＩＩ−ＶＩ族半導体を含むものであってもよい。

【0081】

また、本実施の形態では、給電絶縁層１７０および保護絶縁層１８０を、同じ材料（ＳｉＯ_２（二酸化珪素））を用いていたが、それぞれに異なる材料を用いてもよい。この場合には、給電絶縁層１７０と保護絶縁層１８０とが直接重なる領域（図７（ｂ）参照）において、給電絶縁層１７０の第１厚さｔ１と保護絶縁層１８０の第２厚さｔ２とを、それぞれ全反射が生じにくい大きさから選択すればよい。

【符号の説明】

【0082】

１…半導体発光素子、３０…発光装置、１１０…基板、１２０…ｎ型半導体層、１２１…ｎコンタクト層、１２２…ｎクラッド層、１３０…発光層、１４０…ｐ型半導体層、１５０…ｐ側給電部、１５１…ｐ側透明導電層、１５２…ｐ側給電電極、１５３…ｐ側補助電極、１５３ａ…ｐ側第１補助電極、１５３ｂ…ｐ側第２補助電極、１５４…ｐ側接続電極、１６０…ｎ側給電部、１６２…ｎ側給電電極、１６３…ｎ側補助電極、１６４…ｎ側接続電極、１７０…給電絶縁層、１８０…保護絶縁層、１５０１…ｐ側第１給電層、１５０２…ｐ側第２給電層、１５０３…ｐ側第３給電層、１６０１…ｎ側第１給電層、１６０２…ｎ側第２給電層、１６０３…ｎ側第３給電層、ｔ１…第１厚さ、ｔ２…第２厚さ、ｔ３…第３厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】