半导体发光元件及其制造方法、使用此的发光装置的制作方法

专利名称：半导体发光元件及其制造方法、使用此的发光装置的制作方法
技术领域：
本发明是涉及使用半导体的发光元件，特别涉及使用含氮的化合物半导体 的氮化物半导体的元件，涉及氮化物半导体的发光元件是使用GaN、 A1N、 InN 或它们的混晶的第III-V主族氮化物半导体(InbAlcGal-b-cN， 0《b, 0《d， b +d<l。)的发光元件，用于发光装置、投光器、集合灯、照明灯、光结合装 置、光检测装置、光通信装置、光纤组件的光源等的发光元件及该发光元件的 制造方法。
背景技术：
近年来，使用GaN系半导体化合物的发光二极管，已经广泛应用于紫外 区域、蓝色光等较短波长区域为中心的区域。由于该GaN系化合物半导体是 直接迁移且发光效率高，所以其适用范围得到扩大。对于这样的发光元件，提出了种种元件结构，特别是半导体叠层体的形状、 电极结构、配置。发明内容(第一发明)本发明是提供在具有半导体叠层体的发光元件中，该叠层体、叠层部的形 状使发光元件的发光效率，特别是光排出效率、放热特性优异，在高输出条件 下高可靠性的发光元件。作为具体的结构，半导体层的结构，例如在发光元件 中包含具有由第一导电型层与第二导电型层夹持的发光层的结构体，在该叠层 结构体中具有发光层、第一、第二导电层的接合部(p-n接合部)、基板、以 及在电极形成面等面上具有倾斜的侧面的结构体，该倾斜结构部底面为方形 状、多边形状，在其底面的角部具有底面角部的圆角、倒角增大而向上面延伸
的倾斜侧面。由此，可以得到在设置有比底面距上面近的发光部的发光元件结 构体中，即使是该发光部所产生的光在该发光部附近有其角部倾斜面，也能够 促进光的散射，将光有效地排出到元件外部的结构。 其具体的结构如下。如图53A 图53D所示，在设置有具有由第一导电型层2与第二导电型层 3所夹持的发光层4的结构的半导体发光元件10000中，具有以下特征的半导 体发光元件设置有至少包含上述第一、第二导电型层2、 3、发光层4的一 部分，截面中结构部宽度大的底面侧10g与小的上面侧10f，设置对向侧面10x、 10y相互倾斜的结构部10，同时，上述结构部IO侧面10x、 y具有上面侧10x 的宽度比底面侧10g大的第一侧面10x、以及底面侧的宽度比上面侧大的第二 侧面10y。具体地，如图53A、 C所示，在元件的结构部10中，是面积比底 面侧10g小的上面侧10f，对图中点画线10x-l、 10x-2所夹持而区分的侧面， 构成各角部的侧面10x，作为向着上面侧宽度增大的侧面而形成，另一方面， 具有设置了向着上面侧宽度减小的侧面10y的结构，由此如图53B所示，来 自图中箭头所指的发光元件的光，在结构部的高度方向上(随着接近上面侧)， 其宽度反向变化的侧面10x (增大)、10y (减小)，使在其结构部内中，由 结构部的高度，使该高度的面(与上面平行的面或以高度方向轴为法线的面) 中由各侧面构成的各边的长度比变化，而且设置于该高度面上面侧而覆盖侧面 的占有面积比变化，这样使这些由侧面向底面侧的光的反射被分散，在光发生 偏转倾向的发光元件中，得到均匀性、光排出性优异的发光元件。半导体发光元件的特征在于上述第一侧面10x在底面10g中设置于由构 成边10g-l、 10g-2所夹持的角部10g-x。作为其具体的例子，如图53A的结构 部10、及该部分的放大图53B、说明其它方式的图53C所示，由设置有从方 形状、多边形状的底面部10g随着向上面接近而截面宽度减小的倾斜侧面的结 构部10，其底面或上面的角部，设置形成切去棱角的四边形或剪角形的第一 侧面10x，而得到能够将上述发光元件中所传送的光有效地向底面侧方向反射 的结构，或从上面侧方向排出的结构。半导体发光元件的特征在于上述结构部在其内部配置有上述发光层。如图 53A D的点线部4所示，在发光元件中，通过将作为发光源的发光层设置在 具有上述特有形状的结构部内、上述上面与底面之间，能够得到减少元件内部
的无效传输，在距光源近的距离由上述侧面所反射，排出光的效果，能够得到 光排出效率优异的发光元件。半导体发光元件的特征在于上述结构部的底面侧为方形状、多边形状， 在该形状的底面侧构成边上设置有上述第二侧面，该形状的角部设置有上述第 一侧面。如上所述，设置有随着角部10x接近于上面侧、高度变高，宽度增大 的扇形的第一侧面10x，宽度随接近另一侧底面侧宽度增大的扇形的第二侧面10y，形成底面构成边10g-l、 -2，由此能够形成底面部为所希望的形状，随其角部的增高而扩展(扇形)的侧面，对于各种形状能够适用上述本发明。 发光元件的特征在于上述结构体具有锥体形状。与后述的第二、第三发明同样，通过锥体形状提高面内聚集度，可得到加工精度优异的适合的发光元件。 半导体发光元件的特征在于上述第一侧面是向结构部外侧凸出的弯曲面。如图53B所示，第一侧面与第二侧面是相互不同的曲面、曲率半径，或者第 二侧面形成为平面，由此在光的反射、排出功能中，可以向不同方向发散，可 得到减轻光的集中的发光元件。半导体发光元件的特征在于上述结构部上面、底面中的第一侧面形成带有 圆形的构成边，上面侧的该圆形的曲率半径大于底面侧。如图53B中可以看 到的那样，作为具体的结构，通过增大到上面侧的曲率，在上面的法线方向上， 虽然在倾斜面(向该上述法线方向的投影像重叠的区域)上光的传送特性不同， 但如图所示，能够促进向上面的面内方向的光传送。而且，在后述的掩模形成 过程中，通过实施上面侧曲率半径的大的角部圆形，能够提高掩模的形成精度， 这样，能够提高倾斜面上形成电极、保护膜时的精度，制造精密的设备结构， 得到特性优异的元件。上述发光元件，是以形成具有多个上述结构部，各结构部大体同时发光的 电极结构为特征的发光元件。上述发光元件是以在结构部上面的同一面侧上具有正负一对电极为特征 的发光元件。可成为与后述的第二发明同样的元件结构。上述发光元件的一方的电极是以覆盖上述结构部侧面的一部分而形成为 特征的发光元件。在基板上设置有多个相互分离的上述结构部，设置各结构部大体同时发光 的电极为特征的发光元件。 上述发光元件以结构部上面侧作为安装面侧，而装载于安装基体，上述结 构部上设置的一方的电极设置在基板面的上面，另一方的电极将相互分离的多 个结构部的上面而连接的配线设置于上述安装基体侧为特征的发光元件。如图 16B所示，通过配线连接一方于半导体叠层基板侧，另一方于安装面侧，能够 有效地利用空间，能够在结构部间的空间内具有各种设备功能，例如能够设置 反射膜、光排出膜、光转换部件等，而且，也能够解决绝缘膜在基板侧进行正 负电极及其配线电极立体交叉时的遗漏问题。发光元件的特征在于，上述发光元件具有在结构部上面、底面侧对向配置 的一对电极，分别设置于第一、第二导电型层表面。能够应用于后述第三发明 那样的对向配置电极结构的发光元件中。发光元件的特征在于，通过覆盖上述发光元件的结构部侧面的透光性绝缘 膜具有填充材料。如上所述，在结构部侧面作为向内部方向的光反射膜起功能 时，向外部射出的光也由覆盖其的透光性膜、金属等反射膜的结构部侧各面所 反射，能够得到在元件外部设置多重反射结构的元件，可得到光控制性、发光 效率优异的发光元件。发光元件的特征在于，上述发光元件具有多个结构部，在该结构部之间具 有凸状的填充部件。填充部件如后述的第三发明，可以使用金属部件7等，由 此能够得到元件的放热性、光反射性、元件的强度优异的元件。发光元件的特征在于，上述发光元件的结构部在内部具有发光层，上述填 充部件比上述发光层向结构部底面侧突出而形成。由此，与成为上述放热源、 光源的发光元件相邻接而设置填充剂，能够成为可对其改善的结构。 (第二发明)通常，GaN系化合物半导体存在有在绝缘基板的蓝宝石基板上生长所引起的，在现有技术中的氮化物半导体发光元件中存在以下问题。第l:由于蓝宝石基板是绝缘体，所以n侧电极与p侧电极，任意一个都必须在蓝宝石基板 的GaN半导体的上面形成，特别是n侧的电极部分成为非发光区域，从发光 区域所生成的光，由GaN层在横向传播时的多重反射所吸收，存在排出效率 降低的问题。第2:虽然通常是发出的光在对于基板面垂直方向上排出的构成， 但从发光二极管的侧面所射出的光的比例较高，存在不能够有效地利用发出的 光的问题。
因此，本发明的第一目的在于提供消除n侧电极下部中的多重反射，减低 由n侧电极的吸收、排出效率高的氮化物半导体发光元件。而且，本发明的第二目的在于提供能够有效地利用所发出的光的氮化物半导体发光元件。 为了解决以上现有问题，与本发明(第二发明)相关的氮化物半导体发光元件，具有在基板上层叠n型半导体层、活性层及p型半导体层而成的叠层部， 由该叠层部进行发光的氮化物半导体发光元件中，上述叠层部的侧面是包含上 述n型半导体层的表面的倾斜面，在该n型半导体层的表面形成n电极。如上 构成的氮化物半导体发光元件，能够提高光的射出效率。在与本发明相关的氮化物半导体发光元件中，优选上述n电极包围上述叠 层部而形成。由此，即使以少的面积的电极接触面(向半导体结构体的电流供 给面)，也能够实现有效地向元件结构体的电流注入。而且，在与本发明相关的氮化物半导体发光元件中，上述n电极从上述基 板的侧面到上述基板的下面连续形成。这样，在p侧欧姆电极作为透光性电极， 通过该透光性电极射出光的情况下，由于在上述基板的侧面及上述基板的下面 所反射的光能够通过透光性电极而输出，所以能够提高光的排出效率。而且，在与本发明相关的氮化物半导体发光元件中，能够形成多个成为上 述发光区域的叠层部，由此，能够构成大面积且发光效率高的氮化物半导体发 光元件。而且，在形成多个上述叠层部的氮化物半导体发光元件中，上述各叠层中 形成的n电极可以作为相互连接的共通电极而形成。由此，上述发光区域的叠 层部能够容易地并联连接。而且，在形成多个上述叠层部的氮化物半导体发光元件中，上述n电极相 互连接作为共通电极而形成，同时，与上述各叠层中形成的p型半导体层欧姆 接触的欧姆电极也可以相互连接。由此，可以提供上述发光区域的叠层部在元 件上并联连接的氮化物半导体发光元件。将各叠层部相电气连接的配线电极， 可以是正负电极都配线设置于基板侧，也可以是一方(基板侧的第一导电型层 的n型层)配置于基板侧，例如配置于基板上，从第一导电型层的叠层部露出 的露出面(电极形成面上等)上配线，另一方(比第一导电型层距基板远的第 二导电型层的p型层)配置于安装发光元件的安装基体，例如散热片，辅助支 架等、或者发光装置的元件安装部、安装侧导线、 一侧的发光元件中设置的多 个叠层部上侧电极间可相互连接而设置配线。将另一方配置于发光元件外部的 安装基体(安装元件)侧，在发光装置安装部侧配线时，在发光元件中由凸状 的叠层部引起元件的上面起伏、凹凸大的情况下，即使是在高精度配线困难的 情况下，也能够很好地连接多个叠层部，而且，其它结构物，例如反射膜、绝 缘膜、保护膜的形成也比较容易，能够得到更为适宜的元件结构，所以优选。而且，在与本发明相关的氮化物半导体发光元件中，在从基板侧输出光的 结构的情况下，为了提高光的射出效率，优选地形成覆盖上述叠层部的反射层。 在这种情况下，选择基板材料为对发光元件产生的光'电磁波的透过性优异、 自吸收少、透明的基板即可。而且，在上述氮化物半导体发光元件中，上述金属层可以由与上述叠层部 的p型半导体层中分别形成的p欧姆电极相连接的连接电极所构成。在与本发明相关的氮化物半导体发光元件中，上述反射层可以是通过绝缘 膜形成覆盖上述叠层部的金属层而形成，也可以是由介电体多层膜所构成。而 且，通过适当调整光，电磁波透过性的绝缘膜的折射率与发光叠层部的半导体 材料的折射率，还可以将透过性绝缘膜作为反射膜，也可以构成多层膜，还可 以将这些分布黑色反射膜(DBR)的介电体多层膜、光反射膜、绝缘膜进行 组合而使用。在与本发明相关的氮化物半导体发光元件中，上述倾斜侧面还可以是向外 侧膨胀的凸曲面。通过这样的凸面、凸状的曲面、弯曲面、多面结构，与上述 第一发明中结构部的隅部、角部的凸状部相组合，能够进一步有效地控制光反 射、提高光排出效率、进行光密度控制(特别是发光部)成为可能，所以优选。作为这样的第二发明的效果，与本发明相关的氮化物半导体发光元件，具有可倾斜的侧面的叠层部，通过在该叠层部的侧面的n型半导体层的表面形成 n电极能够抑制由n电极的对光的吸收，提高光的射出效率。特别是，基板与 叠层部有相互不同的折射率，通过基板上第一导电型层的电极(n电极)与设 置于叠层部的倾斜侧面，能够由倾斜面使发光叠层部的光在光学连接的基板中 传送，而且，通过在结构部侧面与基板上跨越形成电极，能够减少与元件接触 的电极面积。(第三发明)而且，由于在日本专利特开2001—313422号公报(第6页右栏第8行至
第7页左栏42行，见图8、图9)中所示的方法，具有在分割为各个元件时的 切断面上(分割后元件的侧面)p侧的层与n侧的层容易短路的问题，所以作 为本发明的第二课题(第一与第二发光元件)，其目的在于提供能够防止侧面 短路的氮化物半导体发光元件的结构及其制造方法。作为其它现有技术中的 例，有日本专利特开平8 — 330629号公报(图1 图3)。为了达到这一目的(第二课题)，与本发明相关的第一氮化物半导体发光 元件，在n型氮化物半导体层与p型氮化物半导体层之间，具有由氮化物半导 体所构成的发光层的氮化物半导体发光元件中，其特征在于，形成至少包含上 述p型氮化物半导体层与上述发光层的台锥形状的叠层体，该叠层体埋入到金 属部件，以使侧面绝缘。由该填充部件所构成的金属部件，通过在晶片上、一 个元件内设置多个凸状的叠层体，能够增强外延层(生长层)的强度，而且， 填充部埋入到凸状叠层体(发光结构部)之间、或在其周围设置的元件的凹部， 而成为比较接近于元件工作部(发光部)设置填充部件，能够有助于从各工作 部(叠层体)的放热，提高元件的放热性，得到在高输出、大电流驱动优异的 发光元件。进而，通过将这样的填充部件设置在发光部附近，还能够具有作为 反射膜、反射功能的结构物，或作为其基底、基础而起功能。而且，与本发明(第三发明)相关的第二氮化物半导体发光元件，在n 型氮化物半导体层与p型氮化物半导体层之间具有由氮化物半导体构成的发 光层的氮化物半导体发光元件中，其特征在于，至少形成上述p型氮化物半导 体与上述发光层的台锥形状的叠层体，该叠层体由沿该叠层体的表面而对向设 置的金属部件所保持。在如上构成的氮化物半导体发光元件中，由于上述叠层体埋入到金属部件 中，以使侧面绝缘，在切断时或切断后不会使叠层体的侧面受到损伤，所以能 够提高可靠性。而且，与本发明相关的氮化物半导体发光元件，由于能够在两侧形成电极， 所以与一方的面上设置有正负电极的现有技术中的氮化物半导体发光元件相 比，能够使发光区域增大。在与本发明相关的第一、第二氮化物半导体发光元件中，优选地位于上述 金属部件的上述叠层体的相反侧的面是平坦的面。这样，在安装元件时，通过将该平坦面与安装基板对向安装而使安装变得容易。而且，在上述第一、第二氮化物半导体发光元件中，可以在上述n型氮化 物半导体层的对向的两个面中位于上述叠层体的相反侧的面上形成透明电极， 通过该透明电极射出光。而且，透明电极是透过元件的光、电磁波，作为将注 入电流作为在元件内扩散的透过性电流扩散导体而起功能，除了透明导电膜之 外，还可以适用透过光、电磁波的开口部、具有窗部的金属膜、例如格子状、 树枝状、放射状的电极。这样能够对发光层整体均匀地注入电流，能够均匀地发光。在这种情况下， 上述透明电极优选的是能够提髙光透过性、降低电阻值的ITO。也可以适用除 此之外的氧化物导电膜、氧化物半导体膜、透明导电膜等。而且，在本发明的第一、第二氮化物半导体发光元件中，在上述叠层体与 上述金属部件之间形成的与上述P型氮化物半导体层欧姆接触的P型电极，优 选含有Rh，由此，能够防止电极的剥离。这样，作为p型氮化物半导体的电 极的优异材料，例如使用贵金属、白金族元素，进而从反射性、粘合性的观点考虑，优选采用Rh。进而，在本发明的第一、第二氮化物半导体发光元件中，上述叠层体可以包含上述n型氮化物半导体层的一部分而构成，也可以包含上述n型氮化物半 导体层的全部而构成。而且，在本发明的第一、第二氮化物半导体发光元件中，为了更加确定保 持发光区域的形状，上述金属部件的厚度优选为50pm或其以上。而且，在本发明的第一、第二氮化物半导体发光元件中，可以设置多个上 述叠层体，通过使用多个叠层体来构成发光元件，能够构成大面积的发光元件。进而，在设置有多个上述叠层体的发光元件中，上述多个叠层体可以设置 在共通的n型氮化物半导体层的上面，也可以按每一个叠层体分离。作为这样的第三发明的效果，与本发明相关的氮化物半导体发光元件，在 n型氮化物半导体层与p型氮化物半导体层之间，具有由氮化物半导体层所构 成的发光层而构成的氮化物半导体发光元件中，由于形成包含上述P型氮化物 半导体与上述发光层的台锥形状的叠层体，该叠层体埋入到金属部件中，以使 侧面绝缘，所以切断时与切断后不会引起叠层体侧面的损伤。所以，根据与本 发明相关的氮化物半导体发光元件，能够使可靠性得到提高。(第四发明)在本发明中，作为第四发明，是涉及使用上述第一至第三发明中发光元件 的发光装置，具体的结构如下。发光装置是具有装载上述本发明的发光元件的装载部的发光装置，其特征 在于，发光元件安装在支撑基板上而装载于上述装载部上。发光装置是使用上述本发明的发光元件的发光装置，其特征是，在发光装 置中具有将来自发光元件的一部分光转换为与其波长不同的光的光转换部件。发光装置具有以下特征上述光变换部件是包含Al、且包含从Y、 Lu、Sc、 La、 Gd、 Tb、 Eu及Sm中选择的至少一种元素，以及从Ga及In中选择 的一种元素的铝*石榴石系荧光体，进而具有包含从稀土类元素选择的至少一 种元素的铝*石榴石系荧光体。发光装置的特征在于，上述光变换部件具有由(Rei-XRX) 3 (AluyGay) 5012 (0<x<l， 0《y《l，其中，Re是从由Y、 Gd、 La， Lu， Tb， Sm构成的群 中选择的至少一种元素，R是Ce或Ce与Pr)所表示的荧光体。发光装置具有上述光变换部件是包含N、且包含从Be、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba 及Zn中所选择的至少一种元素，以及从C、 Si、 Ge、 Sn、 Ti、 Zr及Hf中所 选择的至少一种元素，由稀土类元素中所选择的至少一种元素激活的氮化物荧 光体的。发光装置的特征在于，上述氮化物系荧光体由通式LxSiyN (2/3x+4/3y) : Eu 或LxSiyOzN (2/3x+4/3y—2/3z) ; Eu (L是Sr或Ca，或Sr及Ca中任意一个)来表示。而且，第一发明包括以下第二、第三发明，可以对各自适用。例如第二发 明是，在基板的同一面侧具有正负一对电极，例如第一导电型层(p型层)的 电极(p侧电极)与第二导电型层(n型层)的电极(n侧电极)的第一发明 的一个实施方式，第三发明是，具有第一导电型层(p型层)的电极(p侧电 极)与第二导电型层(n型层)的电极(n侧电极)夹持发光元件的结构体而 对向配置的电极结构的第一发明的一个实施方式。而且，在第二、第三发明中， 作为第一发明中的发光元件，虽然是对使用氮化物半导体的发光元件进行说 明，但本发明(1、 2、 3)并不仅限于此。而且，在第二、三发明中，是以第 一导电型层为n型氮化物半导体层，第二导电型层为p型氮化物半导体层而进 行具体说明，但也可以相反，而且，对于各导电型层(第一、第二导电型层)中设置的电极也是同样。而且，在图中，该图关于本说明书的符号的下两位表 示了各发明、各实施方式、各实施例、以及图中各构成要素，符号的下两位相 同的构成要素，是彼此相对的关系，而且，下两位为"00"的情况下，对于上 三位或下四位移动的数字与上述下两位是同样的关系。而且，还有下面第二位 是表示同样结构的变形例的情况，具体地，发光元件的叠层结构io，表示该 第10台中具体的层结构，第20台表示第一导电型层(n型层)的电极(n电 极)的各例，第30台表示第二导电型层(p型层)的电极(p电极)的各例， 第60台表示连接电极的各例。进而，各图中有模式地表示的图，也有部分夸 大的表示的图。与本发明相关的一种氮化物半导体发光元件，其是在n型氮化物半导体层 与p型氮化物半导体层之间具有由氮化物半导体构成的发光层而构成的，其特 征在于形成包含上述p型氮化物半导体层、上述发光层和上述n型氮化物半导体 层的台锥形状的叠层体，在该叠层体的相互对向的底面和比该底面小的上底面上分别设置有电极， 该层叠体的侧面由绝缘部件覆盖，光由该侧面反射而从上述底面侧射出。 与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其特征在于上述叠层体的侧面和上底面由金属部件覆盖并被埋起来。与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其是在n型氮化物半导体层与p 型氮化物半导体层之间具有由氮化物半导体构成的发光层而构成的，其特征在 于形成包含上述p型氮化物半导体层、上述发光层和上述n型氮化物半导体 层的台锥形状的叠层体，该叠层体由沿该叠层体的表面并隔着绝缘部件而对向设置的金属部件所 支承，并且该金属部件的侧面形成该发光元件的侧面，该层叠体的侧面以与该发光元件的侧面分离的方式设置。与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其特征在于上述叠层体具有倾斜的侧面，该倾斜的侧面由上述绝缘部件的绝缘膜覆盖并具有光反射功能。与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其特征在于上述绝缘膜是无机 绝缘膜或者有机绝缘膜。
与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其特征在于具有上述光反射功 能的反射层是覆盖上述倾斜的侧面的上述绝缘部件的绝缘膜、或者该绝缘膜上的第一金属膜。与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其特征在于在位于上述n型氮 化物半导体层的对向的两个面中的上述叠层体相反侧的面上形成有与上述多 个叠层体对应的共通的透明电极。与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其特征在于在上述透明电极上， 上述叠层体以相互分离的方式配置有多个。与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其特征在于具有将上述叠层体 之间相互连接起来的配线电极。与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其特征在于上述氮化物半导体 发光元件具有一个上述叠层体，其侧面从该叠层体的侧面分离而设置。与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其特征在于上述氮化物半导体 发光元件通过将n型氮化物半导体层分离的部分分割而形成。与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其特征在于上述叠层体，在上 述金属部件侧的上底面的上述p型氮化物半导体层上，具有在上述叠层体与上 述金属部件之间形成的p型电极。与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其特征在于上述金属部件是由从Ti、 Ag、 Al、 Ni、 Pt、 Au、 Rh、 Cu、 W等所构成的群中选择的金属或至少 包含该金属的合金构成，覆盖上述叠层体的上底面和侧面，并且该金属部件的 厚度为50pm以上。与本发明相关的氮化物半导体发光元件，其特征在于上述金属部件是由 Ni构成的电镀层。与本发明相关的一种发光装置，是使用与本发明相关的发光元件的发光装置，其特征在于在发光装置中具有将来自发光元件的光的一部分变换为与其 不同波长的光的光变换部件。与本发明相关的发光装置，其特征在于上述光变换部件是包含Al、且包含从Y、 Lu、 Sc、 La、 Gd、 Tb、 Eu及Sm中选择的至少一种元素，以及从 Ga及In中选择的一种元素的铝*石榴石系荧光体，该铝'石榴石系荧光体还包 含从稀土类元素所选择的至少一种元素。
与本发明相关的发光装置，其特征在于上述铝*石榴石系荧光体具有由下式所表示的荧光体，该式为(Ea-xRx) 3 (Ah-yGay) 5012 (0<x<l， 0《y 《1，其中，Re是从由Y、 Gd、 La， Lu， Tb， Sm而成的群中选择的至少一种 元素，R是Ce或Ce与Pr)。与本发明相关的发光装置，其特征在于上述光变换部件是包含N、且包 含从Be、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba及Zn中所选择的至少一种元素，以及从C、 Si、 Ge、 Sn、 Ti、 Zr及Hf中所选择的至少一种元素，并具有由从稀土类元素中所 选择的至少一种元素所激活的氮化物系荧光体。与本发明相关的发光装置，其特征在于上述氮化物系荧光体由通式 LxSiyN (2/3x+4/3y) : Eu或LxSiyOzN (2/3x+4/3y—2/3z) ; Eu(L是Sr或Ca，或Sr及Ga 中任意一个)来表示。与本发明相关的发光元件的制造方法，其特征在于包含以下工序在基板上形成n型半导体层、发光层和p型半导体层的叠层构造的第一工序；将上述叠层构造的一部分在深度方向上全部除去，来形成包含上述p型半 导体层与上述发光层的台锥形状的叠层体的第二工序； 形成覆盖上述叠层体的金属部件的第三工序； 去除上述基板的工序；与上述叠层体的侧面分离而分割成元件的工序。 与本发明相关的发光元件的制造方法，其特征在于还包含在上述第二工序后，形成覆盖上述叠层体的金属部件的第三工序， 通过切断上述叠层体之间的金属部件，而按每一个发光元件进行分离。 与本发明相关的发光元件的制造方法，其特征在于在上述第三工序中，由电镀形成上述金属部件。与本发明相关的发光元件的制造方法，其特征在于还包含下述工序，即具有上述台锥形状的叠层体倾斜的侧面，在该台锥形状的叠层体之间，在该倾斜的侧面上形成透光性绝缘膜。


图1是与本发明相关的实施方式1的发光元件的平面图。
图2是沿图1的A-A'线的截面图。图3是与本发明相关的实施方式1的变形例的发光元件的平面图。图4是沿图3的B-B'线的截面图。图5是与本发明相关的实施方式2的发光元件的平面图。 图6是与本发明相关的实施方式3的发光元件的平面图。 图7是沿图6的C-C'线的截面图。图8是与实施方式3的变形例相关的发光元件的截面图。 图9是与本发明相关的实施方式4的发光元件的平面图。 图10是与实施方式4的变形例相关的发光元件的平面图。 图11是对于与本发明相关的实施方式5的发光元件，省去p侧电极而表 示的平面图。图12是与本发明相关的实施方式5的发光元件的平面图(包含p侧电极)。 图13是沿图12的D-D'线的截面图。图14是与实施方式5的第一变形例相关的发光元件的平面图。 图15是与实施方式5的第二变形例相关的发光元件的平面图。 图16A是与实施方式5的第三变形例相关的发光元件的平面图，图16B 是表示在图16A的G-G'线中发光元件安装于安装基体的例的截面图。 图17是与本发明相关的实施方式6的发光元件的平面图。 图18是对图17的一部分放大表示的平面图。图19A是沿图18的E-E'线的截面图，图19B是沿图18的F-F'线的截面图。图20A C是表示在本发明的氮化物半导体发光元件中，具有倾斜侧面的 叠层部的形成方法的 一侧的工序图。图21是现有例子的发光元件的截面图。图22是在本发明的氮化物半导体发光元件中，为了对倾斜侧面的优选倾 斜角度进行说明的模式图。图23A C是在本发明的氮化物半导体发光元件中，为了说明由(p侧) 电极731的光吸收由叠层部形状及其配列来抑制的各图。图24是与实施方式5的第四变形例相关的发光元件的平面图。图25是与本发明相关的实施方式6中，测定排出效率所使用的发光元件的平面图。图26是作为与本发明相关的实施方式6的比较例(其一)，排出效率的 测定中所使用的发光元件的平面图。图27是作为与本发明相关的实施方式6的比较例(其二)，排出效率的 测定中所使用的发光元件的平面图。图28是在与本发明相关的实施方式6的排出效率的测定中，作为基准而 使用的发光元件的平面图。图29A B是在与本发明相关的实施方式6中，作为比较例基准而使用的 发光元件的平面图。图30是表示与本发明相关的实施方式6的排出效率的测定方法的概要的 模式图。图31是与本发明相关的实施方式7的发光元件的平面图。图32是对实施方式7的发光元件进行部分放大表示的平面图。图33A是说明与本发明相关的实施方式8的安装基体中所安装的发光元件的平面图(元件结构透视图)。图33B是从图33A的H方向的侧面图。 图34是与本发明相关的实施方式9的氮化物半导体发光元件的截面图。 图35是与本发明相关的实施方式9的氮化物半导体发光元件的制造方法中，在蓝宝石基板上形成半导体层后的截面图。图36是在实施方式9的制造方法中，在蓝宝石基板上浸蚀半导体层，形成叠层体后的截面图。图37是在实施方式9的制造方法中，在各叠层体上形成(P侧)电极后的截面图。图38是在实施方式9的制造方法中，形成绝缘层5后的截面图。 图39是在实施方式9的制造方法中，形成反射层6后的截面图。 图40是在实施方式9的制造方法中，形成金属部件7后的截面图。 图41是在实施方式9的制造方法中，叠层体10长大用基板1剥离后的截 面图。图42是在实施方式9的制造方法中，叠层体10长大用基板1剥离后，在 n型氮化物半导体层(第二导电型层)2上形成透明电极后的截面图。图43是在实施方式9的制造方法中，形成透明电极后再形成n衬垫电极 与绝缘膜4之后的截面图。图44A C是在实施形成9的制造方法中，表示台锥形叠层体的形成方法的截面图。图45是实施方式9的变形例的氮化物半导体元件的截面图。图46是与实施方式9中图45不同的变形例的氮化物半导体元件的截面图。图47是实施方式10的氮化物半导体元件的截面图。 图48是实施方式10的变形例1的氮化物半导体元件的截面图。 图49是实施方式10的变形例2的氮化物半导体元件的截面图。 图50是实施方式10的氮化物半导体元件的平面图。 图51是实施方式10的变形例3的氮化物半导体元件的平面图。 图52A B是说明第一发明中结构部10的形状例的模式立体图。 图53A、 C是说明第一发明中结构部10的形状例的模式立体图，图53B 是图53A的一部分(结构部侧面10 x， y)放大的模式立体图，图53D是图 53A中设置第二电极(n电极)21的状态下的模式俯视图。图54A是说明第四发明(实施方式10)中发光装置的模式截面图，图54B 是其等价电路图。图55是说明第四发明(实施方式ll)中发光装置的模式截面图。 图56是说明第四发明中发光装置的模式截面图。图57A D是对本发明的发光元件中凹凸部600进行说明的模式截面图。图58是说明本发明的发光元件中元件结构的模式截面图。图59A B是说明本发明的发光元件中基板去除的模式截面图。图60A E是说明本发明的发光元件中元件结构与电极结构的模式立体图。
具体实施方式
(第一发明)本发明中的第一发明是发光元件结构的至少一部分，优选的是元件工作部 (电流注入部内)设置的凸状的结构部，而且，还可以适用于元件叠层结构的 非工作部(非电流注入部)，或还有，发光元件中所使用的透光性部件。具体 地，图53A D中有模式地说明本发明的结构部10的立体图A、 C，与表示 该图A的部分放大图、俯视图。另一方面，图52A B是用于对第一发明进行比较对照的结构部10的例。 从图52A可知，在底面10g为四边形的锥体结构中，如图中的虚线10x-l、 2， 倒角后成为多角形时，从图52B可知，成为从底面10g向着上面侧宽度变小 的侧面形状，而且，在结构部的高度上以高度方向轴为法线的切断面中，将其 在侧面与切断面组成的构成边中，各边的长度的比不论在怎样的高度中都是同 样的比例。这样，在凸状结构部，例如在内部设置发光层4的情况下，正处于 该发光层4的横向的侧面反射大，其它则为弱光的反射，进而在上面平面部， 由于没有充分的光的反射控制，所以上面的法线方向上光强度减弱，而且，来 自发光层4附近的反射比其它侧面区域中的反射要强，圆环状的强发光就成为 偏离的光。进而，作为制造上的困难，如后述的第二发明所示，在侧面设置电极的情 况下，如由图52B的虚线21m所示，有该形状精度恶化的倾向。这里，如图 中所示在凸状部10上形成掩模M1的状态，上面侧的倒角的宽度小时，保护 层等掩模向侧面的旋入不充分，在凸状部10的窄的倒角部的肩部，掩模部件 有向横向伸出的倾向，特别是在上面10f的边短的情况下，突出的倾向更为显 著，电极形状21m形成不稳定的形状。这样的电极形状的不稳定性，在不能 充分确保电极形成面积的第二发明的情况下，有成为深刻问题的倾向。而且，如图52A所示，在上面部10f上形成电极，注入电流时，在变窄 的区域，例如上面的角，短边构成边周围，有容易发生电流不均匀的倾向。本发明是为了解决上述问题而提出的，具体的如图52A所示，在具有倾 斜侧面的凸状部的结构部10中，其侧面的宽度随着接近上面侧而减小，或在 角部弯度中，以其曲率半径增大的方式设置第一侧面10x，由此，在结构部高 度上切断面的切断形状，根据高度，例如边的长度比发生大的变化，就是说， 侧面的包围形状有随着高度而发生多样性变化的形状，所以，如上所述，改善 侧面反射、射出区域中光的指向性的不一致，进而，在电流注入中，形成上面 侧的角部足够大的区域，能够改善发生电流的不均匀，进而，通过增大上面侧 的构成边，或者是由弯曲的曲面所构成，改善保护层的伸出，成为对于元件加 工、电极等设备加工优异的结构部，成为可靠性、批量生产性优异的发光元件。作为第一发明的形成方法，如图20A C、图44A C等所作的说明，通
过适当选择掩模M1的厚度变化、形状不同的掩模的多层结构等掩模的形状与 膜厚，从而可得到本发明的结构体。在本发明中侧面构成边中，优选地在底面10g —侧设置有宽度向着上面10f—侧而变窄的第二侧面10y、以及与其相反的第一侧面10x，此时，根据 上面侧的形状，例如如图53C所示，底面10g—侧的大宽度侧面10y (其构成 边10g-l)的形状变化，有二者的边界线10x-l、 2在中途消失的情况，第二侧 面并非一定到达上面侧。因此，如图53C的虚线10f、 g所示，上面10f与底 面10g有成为不同平面形状的场合。而且，通过在上面侧设置充分的曲面，本 发明也可适用于圆形形状。此外，上面10f、底面10g可对于结构部设定任意 的高度区域，优选的是以与元件的叠层结构相对应的突出全体作为本发明的构 造部的结构。进而，优选地在其宽度向着所述上面侧而末宽型的第一侧面中， 向结构部IO的外侧形成突出的曲面(凸面)，对所述光的反射、散射作用、 掩模的形成精度是有利，所以是优选的。对第一、第二侧面10x、 y的上面侧、 底面侧的构成边的长度的关系，虽然没有特别的限定，但是如图53A所示， 通过使上面底面都是第一侧面的边小于第二侧面的边，从而得到合适的凸状形 状。而且，作为由此形成的电极形状，在图53D的平面中的影线表示(电极 21)，但其上面侧的边缘，比结构部的角部(第一侧面)的曲率半径或边的长 度，如图中虚线(20g-x)所示，大的形状形成电极，例如图53C等。由此， 通过包围电极的弯曲部中比结构部10 (角部10f-x的下方)大的形状弯曲，能 够减轻该场所中的电流集中倾向。本发明(第一及使用第一的第二、第三发明)，如图53A D所示，优选 地通过在其结构部10内部设置发光层4，得到光控制性优异的元件，进而优 选地设置第一导电型层2的一部分、和第二导电型层3与它们夹持的发光层4， 更优选地在上面设置第二电极(第二导电型层3的电极、p型层的p电极)。 而且，结构部的侧面形状，截面形状不仅可以是图53A D中所见到的直线状， 还可以是弯曲状，图58所示的台阶状、具有平台部2s的形状，还可以在这些 侧面的突出部上面2s的表面及其下方侧面延伸形成电极。 (第二发明)以下，参照附图对与本发明(第一发明)相关的实施方式的氮化物半导体
发光元件进行说明。实施方式1 (第二发明)与本发明相关的实施方式1的氮化物半导体发光元件，如图1及图2所示，将构成发光区域的叠层部10的侧面设为向内侧倾斜的倾斜面10a，形成n电 极21，使得该n电极21与从该倾斜面10a露出的n型接触层12欧姆接触。在实施方式1的氮化物半导体发光元件中，如图2所示，叠层部10在蓝 宝石基板1上依次生长缓冲层11、 n型接触层12、 n型复合层13、发光层14、 p型复合层15及p型接触层16而形成叠层结构，并进行浸蚀使成为图1所示 平面形状(在大体矩形形状中， 一个角切为圆弧状的形状)，由此来形成。构成叠层部10的各层例如由如下的层而构成。缓冲层lh在400 600。C的低温生长的GaN或AlGaN层，n型接触层12:掺杂Si的GaN (例如厚度为6(im)，n型复合层13: n型AlGaN，发光层14:包含没有掺杂的InGaN井层(例如厚度约30A)的单一或多 重量子井结构，p型复合层15: p型AlGaN，p型接触层16:掺杂Mg的GaN (例如厚度约1200A)。而且，在本实施方式1中，用于形成叠层部10的浸蚀进行至蓝宝石的表 面露出，为了在叠层部10切为圆弧状的一个角部形成n电极21而露出蓝宝石 基板表面。还有，在本实施方式l中，与为了形成n电极21而露出的蓝宝石 基板的表面连续地包围叠层部10的周围而露出蓝宝石基板的表面。在本实施方式l中，如图1及图2所示，n电极21，从叠层部10的一个 角部露出的蓝宝石基板1的表面越过叠层部10的倾斜面10a而连续形成，与 叠层部10上露出的n型接触层12欧姆接触。而且，p侧的电极由全面电极31与p衬垫电极32构成，全面电极31在 位于叠层部10的最上层的p型接触层16的表面的大体整个面上形成，p衬垫 电极32在与全面电极31上的n电极21成对角的位置(另一角部)上形成。如上构成的实施方式1的氮化物半导体发光元件，由于能够显著减少由n 电极21的光的吸收，所以能够高效率地输出光。就是说，在图21所示的现有结构中，在基板1与n电极521之间存在的n型接触层512，由发光区域发出的光泄漏而导波，在由基板l的上面与n电 极121的背面重复反射期间，(在图21中，由符号Y100模式表示)，存在 有大部分的光被n电极121所吸收，结果不能排出到外部的问题。然而，在本 发明中，通过在倾斜侧面10a上露出的n型接触层12的表面与n电极的欧姆 接触，消除在n型接触层12中光导波部分(在图2中，由符号Yl模式表示)， 可以解决现有的问题。而且，在发出的光从基板侧射出的情况下，由叠层部10的倾斜侧面10a 反射的光也能够通过基板输出，能够提高射出效率。而且，在发出的光从基板射出的情况下，为了由倾斜侧面10a能够有效地 反射，考虑通常在倾斜侧面10a中形成有Si02保护膜时，优选地将倾斜侧面 10a的倾斜角ot设定在60度或其以下，更优选地设定在45度或其以下。在本说明书中，该倾斜角a，如图22所示地定义，其优选的范围可根据 下式来求得，临界角ec， sinec = ns/nG (nG :活性层的折射率；ns: Si02保 护膜的折射率)。例如，在发出波长为380nm的光的元件的情况下，对于波长380nm的光 AlxGai.xN的折射率，设x值为1 0的范围内时，为2.15 2.80。此时，使临 界角ec最小的时候为折射率为2.80的情况，此时的临界角ec约为30。。所以，在临界角ec设为30。或其以上，即倾斜角a设定为60。或其以下 时，至少与半导体平行传播的最强的光能够全反射。如上所述在将倾斜角a设定在60°或其以下时，能够将与半导体平行传 播的最强的光全反射，使排出效率提高。但是，层内传播的光也存在与半导体 不平行的光，为了使这些光也有效地全反射，更优选的是将倾斜角a设定在 45°或其以下。而且，在考虑到在倾斜侧面10a上形成n电极的情况下的、从倾斜侧面 10a的倾斜长度L的上方所看到的投影长W，优选的为10)im或其以上。在以上的说明中，对在一个角部形成n电极21与n型接触层21欧姆接触 的例子进行了说明，但在本实施方式1中，如图3及图4所示，优选地n电极 22包围叠层部IO而形成。这样，能够对发光区域整体均匀地注入电流，能够 高效率地发光。实施方式2 (第二发明)
与本发明相关的实施方式2的氮化物半导体发光元件，如图5所示，是使 构成发光区域的叠层部10的形状为圆形的元件。在本实施方式2的氮化物半导体发光元件中，n电极23与在叠层部110的内侧倾斜的侧面即倾斜面110a 上露出的n型接触层12欧姆接触而形成，在这一点上与实施方式1相同。而且，在本实施方式2的氮化物半导体发光元件中，叠层部110的叠层结 构(半导体层的构成)与实施方式1的发光元件同样，用于形成叠层部110 的浸蚀，进行至蓝宝石的表面露出。在实施方式2中，p侧的电极由全面电极33与p衬垫电极34所构成，全 面电极33在位于叠层部110最上层的p型接触层16的圆形表面的大体整个面 上形成，p衬垫电极34在全面电极33的中央部形成。这里，全面电极33、 p衬垫电极34及圆形的叠层部110形成中心一致的 同心圆状。如上构成的实施方式2的氮化物半导体发光元件，具有与实施方式1的发 光元件同样的作用效果。就是说，能够显著减少由n电极23对光的吸收，高效率地输出光，同时， 由叠层部110的倾斜侧面110a反射的光也能够通过基板输出，能够提高射出 效率。进而，在本实施方式2中，从图5可知，由于n电极23包围叠层部110 而形成，所以能够对发光区域整体均匀地注入电流，能够高效率地发光。 实施方式3 (第二发明)与本发明相关的实施方式3的氮化物半导体发光元件，如图6、图7所示， 构成发光区域的叠层部110的形状为圆形，与本实施方式2的氮化物半导体发 光元件相比有以下的不同点。就是说，在实施方式3的氮化物半导体发光元件中，在p型接触层的表面 形成具有透光性的透光性欧姆电极33a，在其上形成p衬垫电极34。而且，在实施方式3的氮化物半导体发光元件中，如图7所示，由倾斜侧 面110a，与n型接触层欧姆接触的n电极24在基板1的侧面及背面连续形成。在该实施方式3中，除了透光性欧姆电极33a及n电极24之外，与实施 方式2有同样的结构。如上构成的实施方式3的氮化物半导体发光元件，能够将叠层部110发出的光通过透光性欧姆电极而输出，具有以下的效果。就是说，由于能够显著减少n电极24对光的吸收，能够高效率地输出光， 能够由基板的侧面及背面形成的n电极24对光进行反射，通过透光性欧姆电 极33而输出，所以能够提高射出效率。而且，在本实施方式3中，从图6可知，由于n电极23包围叠层部110 而形成，所以能够对发光区域整体均匀地注入电流，能够高效率地发光。在以上实施方式3的氮化物半导体发光元件中，由n电极24覆盖基板整 体而构成，但本发明并非仅限于此，也可以是如图8所示，由不同的金属构成 n电极25与覆盖基板1的电极26。如上构成也能够得到与实施方式3同样的作用效果，进而还有如下效果。就是说，n电极25是从能够与n型接触层良好欧姆接触的金属中选择而 构成，覆盖基板1的电极26能够根据其功能选择适当的金属材料来构成。具体地，在由焊锡焊接安装基板l的背面的情况下，作为电极26的材料 可以选择焊接耐热性优异的材料，在重视光反射的情况下，可以选择反射率高 的金属材料来使用。实施方式4 (第二发明)与本发明相关的实施方式4的氮化物半导体发光元件，如图9所示，构成 发光区域的叠层部111的形状为矩形。就是说，在实施方式3的氮化物半导体发光元件中，在p型接触层的表面 形成全面电极35，在其上形成有p衬垫电极36。而且，如图9所示，在矩形叠层部111的倾斜侧面llla与n型接触层欧 姆接触的n电极27越过基板的表面与n型接触层(从倾斜侧面11 la上露出部 分)而形成。还有，在实施方式4中，叠层部的叠层结构具有与实施方式1 3同样的 结构。如上构成的实施方式4的氮化物半导体发光元件，具有与实施方式1 3 同样的作用效果。而且，在图9的氮化物半导体发光元件中，n电极27是由叠层部111的 一边与n接触层接触而形成的，但在本实施方式4中，如图10所示，也可以 由叠层部111的外围整体形成与n接触层欧姆接触而形成n电极26，由此，
能够对发光区域整体均匀地注入电流，高效率地发光。 实施方式5(第二发明)实施方式5的氮化物半导体发光元件，如图ll、图12所示，是设置有多个(图11、图12中是18个)叠层部210的发光面积大的发光元件，能够增大发光区域在元件整体面积中所占的面积，具有使发光区域整体均匀发光的特 征。图11是为了主要表示n电极221的方式，省略表示p侧粘结电极251及 p侧连接电极261的平面图，图12是未省略表示p侧粘结电极251及p侧连 接电极261的平面图。而且，图13是图12的沿D-D，线截面图。这样，将发光区域分割成多个部分而形成，是为了解决在不将大面积的发 光区域进行分割，而是以一个大的区域而形成的情况下所产生的从电极分离部 分电流低下而发光效率恶化的问题。但是，在将发光区域分割为多个部分而形 成的情况下，连接各发光区域之间的电极面积增大，存在有能否确保发光区域 的面积的问题。而且，在图21所示结构的现有的元件多个并列的情况下，在 n型接触层中重复光导波反射时，由n电极所吸收的光使发光效率下降。但是， 在本实施方式5的氮化物半导体发光元件中，通过第一在各叠层部的倾斜的侧 面上形成与n型接触层欧姆接触的n电极，能够减少n电极所必要的面积，确 保发光区域的面积，且防止n电极对光的吸收。而且，在本实施方式5的氮化物半导体发光元件中，由p侧的全面电极的 吸收与现有例相比，也能够得到抑制。就是说，在不将大面积的发光区域分割，而是以一个大区域形成的现有例 中，如图23B所示，以临界角以上入射到p侧的全面电极的光，在p侧全面 电极73K基板l与半导体层之间的境界间重复反射当中，相当的部分由p侧 的全面电极31所吸收。而且，即使是将发光区域分割为多个部分而形成的情况下，在分割的发光 区域也没有倾斜的侧面的情况下，如图23C所示，以临界角以上入射到p侧 全面电极731的光，从与基板大体垂直的方向射出而再次入射到邻接发光区域 的概率增高。因此，由p侧全面电极所吸收的比率增高。与此相比，本实施方式5的氮化物半导体发光元件，由于各发光区域具有 倾斜侧面，所以在从基板侧发光的情况下，如图23B中符号A2所示的光那样，
而且，在从电极侧发光的情况下，如图23中符号A3所表示的光那样，不会 再次入射到邻接的区域(能够降低再次入射到邻接发光区域的概率)，向外部射出。由此，能够降低由p侧全面电极31的吸收比率。而且，在实施方式5的氮化物半导体发光元件中，构成发光区域的叠层部 210的形状为六边形，该多个叠层部210以叠层部间的面积最小而配置(图11、 12)。在本实施方式5中，邻接的叠层部210之间浸蚀至基板的表面(图13)， 多个叠层部210各自完全分离。还有，邻接的叠层部210之间的间隔，例如设 定为10[im。而且，在实施方式5中，各叠层部210的侧面，与实施方式1等同样地都 是倾斜面210a，与该倾斜面210a上露出的n型接触层欧姆接触而形成n电极 221。在实施方式5中，如图11所示，n电极221包围全部的叠层部210而一 体形成。在实施方式5中，在各叠层部210的p型接触层的大体整个面上形成全面 电极231，在其中央部形成p衬垫电极232。然后，在p衬垫电极232上形成 具有开口部的绝缘膜271而覆盖元件整体，在该绝缘膜271上形成将p衬垫电 极232相互连接的连接电极261 (—端与p侧粘结部连接)。还有，绝缘膜271 也具有在n电极221中开口粘结部241的开口部。如上构成的实施方式5的氮化物半导体发光元件，通过使发光区域叠层部 210的形状为六边形，使该叠层部210之间的面积最小而排列配置，且在各叠 层部210的倾斜的倾斜侧面上形成n电极，能够得到发光面积大的结构。由此，将发光区域分割为能够高效率发光的适当大小的多个部分，且能够 抑制为了形成n电极所必要的面积。所以，能够不使发光面积低下，且使各发 光区域有效地发光，可构成具有高亮度的大面积的发光元件。实施方式5的氮化物半导体发光元件，可以从基板侧射出光，也可以通过 使全面电极231为透明电极而从半导体侧射出光。在任何一种情况下，由于发 光层所发出的光是向基板侧与p型半导体侧双方传播，所以优选地在与射出侧 相反的一侧形成反射膜，由此能够提高射出效率。图14是在本实施方式5的氮化物半导体发光元件中，形成进而连接在连 接电极261之间的第二连接电极262的元件。该第二连接电极262是为了防
止在离开p侧粘结部251位置的叠层部210中的电流注入量的低下而形成的电极，是使各叠层部的发光强度均匀化的电极。但是，在从半导体侧射出光的情况下，由于该第二连接电极262遮挡光，所以本结构特别适合于从基板侧射出光的情况。
图15是表示适合于从半导体层侧射出光的情况下的连接电极的例子。在 本例中，与p侧粘结部251相连接的第一连接电极263在叠层部210之间的n 电极上通过绝缘膜与n电极不导通而形成。该第一连接电极263不在叠层部上 形成，所以不会遮挡叠层部发出的光。而且，各叠层部210的p衬垫电极与第 一连接电极263之间，由第二连接电极264所连接。这里，在一个p衬垫电极 232与第一连接电极263之间，由一个第二连接电极264所连接。
图16A B是从基板侧射出光的情况下电极结构的更为优选的例。
就是说，在图16A的氮化物半导体发光元件中，形成从绝缘膜271的上 面覆盖全部多个叠层部的电极层265，取代实施方式5 (图12)的连接电极261 (包含p侧粘结部)。
这样，能够防止各叠层部的上面，特别是从倾斜侧面的光的泄漏(能够在 各叠层部的上面及倾斜侧面反射)，能够高效率地从基板侧射出光。而且，如 图16B所示，通过将这样的连接电极265设置在安装面侧、安装基体10300 侧，能够使基板侧没有正负电极的立体交叉，使多个结构部210 (10)同时发 光，在其结构部周围配置保护膜、反射膜、透过膜、光变换部件等，能够有效 地利用空间，进而能够解决由于配线的立体交叉而引起的泄漏问题，得到可靠 性优异的发光元件。
在以上的实施方式5的氮化物半导体发光元件中，示出各叠层部210为六 边形的例，但也可以是四边形或圆形等其它形状。图24是表示叠层部410为四边形的具体例的平面图。在本例中，p侧粘 结部451分别设置在两个角部形成的叠层部410上，由该p侧粘结部451上 连接的连接电极461，使叠层部410的p衬垫电极之间连接。还有，连接电极 461在叠层部410的n电极上通过绝缘膜不与n电极导通而形成。而且，n电极421，包围全部的叠层部410而一体形成，与各叠层部410 的倾斜面410a上露出的n型接触层欧姆接触而形成，在其一部分上形成n衬 垫电极441。
而且，作为图24的变形例，如图33A B所示，可以在安装基体(保护 元件)10300上，以电极形成面侧作为安装面侧，设置为倒装式粘结(flipcnip bonding)形状。在这里的图33A中，原来安装面侧上被基板隐去的部分也用 实线表示。在该图中，形成有上述第一发明中的结构部的第一、第二侧面，具 体地，结构部底面的角部圆角的曲率半径小于上面侧(也比p型层表面)的角 部的曲率半径，而且，n电极的形成外形，也形成比该形成部中结构部的角部 曲率大的角部曲线。而且，在多个结构部710 (10)内，710x，如图33B可知， n电极721 (21)覆盖到上部，在粘结部11400a中，成为提供粘结面的结构。 由此，可与其它结构部的p电极聚齐高度，安装于安装基板等上。而且，该结 构部710x，成为作为元件不工作的非工作部的结构物。实施方式6 (第二发明)图17是表示实施方式6的氮化物半导体发光元件的整体结构的平面图。 图18是对一个叠层部310放大表示的平面图。而且，图19A是沿图18的E-E' 线的截面图，图19B是沿图18的F-F'线的截面图。在实施方式6的氮化物半导体发光元件中，叠层部310分别形成为圆形形 状，其中心与纵横都位于一条直线上而配置于基板上。而且，各叠层部310 的叠层结构与其它实施方式同样，其外围侧面成为倾斜于内侧的倾斜面(外围 倾斜面310a)，其截面形状如图19A B所示，是以上面为上底的梯形。在各叠层部310中，n欧姆电极321a在外围倾斜面310a的全周形成，使 得与外围倾斜面310a上露出的n型接触层欧姆接触。而且，在叠层部310之 间的基板上分别形成n连接衬垫321b，各叠层部310上形成的n欧姆电极321a 与邻接的四个n连接衬垫321b连接。就是说，在实施方式6的氮化物半导体发光元件中，n电极321由n欧姆 电极321a与n连接衬垫321b组成。而且，在各叠层部310的上面(p接触层的上面)的大体整个面上，形成 全面电极331，在该全面电极331的中央部形成圆形的p衬垫电极332。以上，在形成n欧姆电极321a、 n连接衬垫电极321b、全面电极331及p 衬垫电极332之后，形成除了连接衬垫电极321b及其周边以及p衬垫电极332 的上面之外，覆盖元件整体的绝缘膜371，而形成将各叠层部310的p衬垫电 极332相互连接的p侧连接电极361。还有，p侧连接电极361，由p衬垫电
极332上连接的衬垫连接部361b和连接该衬垫连接部361b之间的连接部361 构成。如上构成的实施方式6的氮化物半导体发光元件，与实施方式1同样，能 够防止由电极的吸收，能够提高发出的光的排出效率。为了确认实施方式6的氮化物半导体发光元件中的光排出效率，进行了以 下的比较研究。首先，作为本实施方式6的氮化物半导体发光元件，制作了如图25的平 面图所示的形成9个(3X3个)叠层部310的元件，与叠层部310为一个的 情况下的发光元件(图28的平面图所示)进行了排出效率的比较。排出效率的测定，如图30所示，在与负侧接头一体构成的罩内将发光元 件管芯焊接，由接合线W21连接n衬垫电极与负侧接头T2，由接合线W32 连接p衬垫电极与正侧接头Tl ，测定相对于发光光量排出到外部的光量。其结构是，在叠层部310为一个的情况下的发光元件(图28)的排出效 率为100的情况下，形成9个叠层部310的实施方式6的元件(图25)的排 出效率为86。％。与此相比，如图29A所示，设置一个叠层部的发光元件的排出效率为100 的情况下，作为比较例而制作的图26所示的发光元件(形成9个叠层部的元 件)的排出效率为71%。还有，叠层部310为一个的情况的发光元件(图28)的排出效率与图29A 所示的设置有一个叠层部的发光元件的排出效率大体相等。这里，在比较例的发光元件中，各叠层部具有与实施方式6同样的叠层结 构，其平面形状形成略为矩形。而且，n电极521，在各叠层部的一个角部， 露出n型接触层的表面，在该露出的表面上形成。进而，p欧姆电极531在p 型接触层的大体整个面上形成，在与p欧姆电极531上的n电极521成对角的 位置上形成有p衬垫电极532。还有，在图26所示的元件中，邻接的叠层部 之间浸蚀至蓝宝石基板露出，邻接的叠层部之间完全被分离。而且，各叠层部 的侧面相对于蓝宝石基板的上面大体垂直形成。以上，确认了设置有多个叠层部的实施方式6的氮化物半导体发光元件， 与相同集合状态的比较例的氮化物半导体发光元件相比，能够提高排出效率。而且，图27是作为不同比较例而制作的元件，在图26所示的比较例的发
光元件中，不是在邻接的叠层部之间浸蚀至蓝宝石基板露出，而是残留有n 型接触层的元件。在图29B所示的设置有一个叠层部的发光元件的排出效率为100的情况下，该图27的比较例的元件的排出效率为68%。还有，图29A的元件的排出效率，与图29B的元件的排出效率大体相等。 以上，设置有多个叠层部的比较例的发光元件，任意一个的排出效率都低于实施方式6的排出效率。而且，实施方式6的氮化物半导体发光元件，具有与实施方式5的发光元件同样的作用效果，进而具有以下特征。就是说，在晶片上形成各叠层部之后，由于能够根据要求分割成包含所必要的个数的叠层部310的任意大小的元件，所以可以用同一图形制作任意大小的元件。还有，在这种情况下，可以将任意位置的n连接衬垫电极321b和衬垫连 接部361b作为粘结电极来使用。如上所述，以上各实施方式的氮化物半导体发光元件，可以是从基板侧输 出光的结构，而且，也可以是从半导体侧输出光的结构。在任何一种情况下， 都优选地在与射出光方向相反一侧的面上形成反射层。在图7、图8及图16A B所示结构的情况下，如上所述，n电极24、 n电极26或电极256可以作为 反射层而起功能，在其它结构的情况下，优选地另外设置反射层，该反射层， 可以使用反射率高的金属来构成，也可以使用介电体多层膜来构成。在使用介 电体多层膜的情况下，例如，可以通过由介电体多层膜构成图13的绝缘膜271， 由此增加绝缘功能，并使其具有反射功能。实施方式7 (第二发明)图31是表示实施方式7的氮化物半导体发光元件的整体结构的平面图。 在实施方式7的氮化物半导体发光元件中，叠层部310分别形成为圆形形状， 其中心配置在基板上，使单位晶格位于六边形的晶格点。而且，各叠层部610 的叠层结构与其它实施方式同样，其外围侧面是向内侧倾斜的倾斜面。各叠层部610中，n欧姆电极621a在外围倾斜面的全围形成，使得与在 外围倾斜面露出的n型接触层欧姆接触。而且，在六个叠层部610所包围的各 六边形晶格的中心，分别形成n连接衬垫621b，各叠层部610上形成的n欧 姆电极621a与邻接的三个n连接衬垫621b连接。
就是说，在实施方式7的氮化物半导体发光元件中，n电极是由n欧姆电 极621a与n连接衬垫621b组成。而且，在各叠层部610的上面(p型接触层的上面)的大体整个面上形成 全面电极，在该全面电极的中央部形成圆形的p衬垫电极632，各叠层部610 的p衬垫电极632由p侧连接电极361而相互连接。还有，n欧姆电极621a、 n连接衬垫电极621b等n侧电极，与全面电极 631、 p衬垫电极632、 p侧连接电极361等p侧电极，与实施方式6同样为绝 缘。在如上构成的实施方式7的氮化物半导体发光元件中，对于一个n连接衬 垫电极621b而设置有两个叠层部，与对于一个n连接衬垫电极设置一个叠层 部的实施方式6相比较，能够增大作为发光元件整体的发光区域的面积。而且，在如实施方式7设置了叠层部的情况下，外形形状可以分割为三角 形、六边形、菱形、平行四边形等，这样分割时，由于能够使GaN晶体的晶 体轴方向与画线方向 一致，所以能够提高分割时的成品率。接着，示出在上述各实施方式的氮化物半导体发光元件中具有倾斜侧面的 叠层部的形成方法的一例。在本方法中，首先，在蓝宝石基板l上，依次生长缓冲层ll、 n型接触层 12、 n型复合层13、发光层14、 p型复合层15及p型接触层16，而形成叠层 结构。如图20A所示，在其上形成截面为梯形的掩模M1。接着，由反应性离子浸蚀，从掩模M1的上面对叠层体进行浸蚀。此时， 在浸蚀叠层体的同时，掩模本身也因浸蚀而被逐渐去除。在图20B中，虚线 与实线之间的用Rl符号表示的部分是被去除的部分。该浸蚀一直进行到叠层部10的周围的基板表面露出为止(图20C)。这样，形成与掩模M1的形状对应的形状的、具有倾斜侧面10a的叠层部10。在本方法中，考虑掩模材料和由氮化物半导体材料的RIE的浸蚀率，通 过设定掩模M1形状，能够形成具有所希望的倾斜侧面的叠层部。例如，通过使掩模M1的侧面为向外侧膨胀的形状，可以使叠层部的倾斜 侧面成为向外侧膨胀的凸曲面。这样，通过使倾斜侧面成为向外侧膨胀的形状，在从基板侧输出光时，能够集中光而射出。在以上各实施方式中，作为最优选的实施例，以将叠层部的周围浸蚀到基 板的例子来进行了说明，但本发明中重要的是使光不在叠层部的周围传送，也 可以将n型半导体层残留在能够抑制光的传送的程度的厚度。 (第三发明)以下参照附图对与本发明相关的实施方式进行说明。 实施方式8 (第三发明)与本发明相关的实施方式1的氮化物半导体发光元件，如图34所示，构成发光区域的氮化物半导体层的一部分埋入到金属部件7而设置，由该金属部 件7保持发光元件整体的形状。在本实施方式8的氮化物半导体发光元件中，通过在n型氮化物半导体层 2与p型氮化物半导体层3之间设置发光层4，而构成双层异性结构的发光区 域，该p型氮化物半导体层和发光层和n型氮化物半导体层的一部分加工成台 锥形状(截头锥体形状)。就是说，本发明至少形成包含p型氮化物半导体层 与发光层的台锥形状的叠层体。而且，在叠层体10中，在p型氮化物半导体 层3上的大体整个面上形成p型欧姆电极36，并形成绝缘层72(5)，使得覆 盖p型欧姆电极36的周边部与叠层体10的倾斜的侧面10a及与该侧面10a 连续的n型氮化物半导体层2。而且，如上构成的叠层体10到埋入金属部件7而保持。还有，叠层体IO 的侧面，通过绝缘层72而埋入到金属部件7，叠层体10的形成p型欧姆电极 36的面通过p型欧姆电极36与金属部件7对向。而且，n型氮化物半导体层 2的对向的两个面中位于叠层体10的相反一侧的面上形成透明电极21，在该 透明电极21的一部分上形成有n衬垫电极29。在如上构成的实施方式8的氮化物半导体发光元件中，由叠层体10的发 光层4所发出的光，通过透明电极21从金属部件7的相反一侧射出。接着，对本实施方式8的氮化物半导体发光元件的制造方法进行说明。在本制造方法中，首先如图35所示，在蓝宝石基板1上例如通过缓冲层 (未图示)而依次生长n型氮化物半导体层2、发光层4及p型氮化物半导体 层3。接着，在元件之间，通过浸蚀到n型氮化物半导体层露出，形成台锥形状
的叠层体IO (图36)。该台锥形的叠层体10，例如以既定的台锥形状形成掩模，通过使用该掩 模进行浸蚀，能够加工成与该掩模的形状对应的台锥形状。具体地，首先，如图44A所示，在p型氮化物半导体层3上，形成截面 为梯形的掩模M1。该掩模M1是使用能够由反应性离子以一定的速率浸蚀的 材料所形成。接着，由反应性离子浸蚀，从掩模M1的上方对蓝宝石基板l上形成的半 导体层(p型氮化物半导体层3、发光层4及p型氮化物半导体层2)进行浸 蚀。在该浸蚀工序中，与半导体层一起，掩模M1本身也因浸蚀而逐渐去除。 还有，在图44B中，虚线与实线间的由符号R1表示的是去除的部分。该浸蚀进行至叠层部10的周围露出n型氮化物半导体层2的表面为止(图 44C)。这样，形成与掩模M1的形状相对应的台锥形状的叠层部10。在本方法中，考虑到掩模材料与由氮化物半导体材料的RIE的浸蚀率， 通过设定掩模M1的形状，能够形成所希望的台锥形状的叠层部10。作为由上述方法加工叠层体10浸蚀的方法，除了反应性离子浸蚀外，还 可以使用反应性离子束浸蚀，离子研磨等干式蚀刻。而且，台锥形状的叠层体10的加工，例如可以使用湿式浸蚀等各向同性 浸蚀方法，还可以使用凹割(侧面蚀刻)现象。利用该凹割时，虽然能够简单 地加工成台锥形状，但加工精度与上述使用干式蚀刻的方法相比较差。而且，为提高通过n型氮化物半导体层输出的光的排出效率，优选地将叠 层体10的倾斜的侧面10a的倾斜角(与蓝宝石基板1的主面成的角度)设定 在30度 80度的范围，更优选的是设定在45度。而且，在本发明中，截头锥体可以适用圆锥台形锥体、角锥(四角、六角 及其它)台形锥体等各种台形锥体。以上，在形成台锥形状的叠层部10之后，在叠层部10的上底面(p型氮 化物半导体层3的表面)的大体整个面上形成p型欧姆电极36。这里，在本说明书中，所谓上底面，是指台锥形状中相互平行对向的两个 面中较小的面，在称作叠层体2的底面的情况下，是指对向的两个面中较大的 一面。 p型欧姆电极36，可以使用由Ni/Au、 Ni/Pt、 Pd/Pt所构成的电极，在本 发明中，优选地使用如Rh/Au、 Rh/Pt等那样，作为将Rh层连接于p型氮化 物半导体层3而形成的电极。这样，作为将Rh连接于p型氮化物半导体层3 的第一层而形成时，在形成金属部件7之后，能够防止p型欧姆电极36从p 型氮化物半导体层3的剥离的情况。还有，在由"/"所表示的组合中，意味着"/"前面所记述的金属作为连 接于p型半导体层3的第一层而形成，在该第一层上形成的第二层用"/"后 面所述的金属所形成。在各叠层体10的p型氮化物半导体上形成p型欧姆电极36之后，如图 38所示，形成绝缘膜72(5)，使得覆盖除了各p型欧姆电极36的中央部(称 为除去周边部的部分)的基板上整体。该绝缘膜72、 73、 5，例如适合使用Si02、 Ti02、 A1203、 Si3N4、 Zr02等 无机绝缘膜而形成，但也可以使用有机绝缘膜形成。其后，根据需要形成连接多个叠层部10之间的配线电极65 (图39)。接着，形成反射层65 (6),该反射层6使用Ag、 Pt、 Rh、 Al等光反射 性高的材料所形成。还有，在由多个叠层部构成一个发光元件的情况下，该反 射层6也可以兼作配线用的电极。特别是由于台锥形状的叠层体的侧面倾斜， 设置有与此相对向的反射层，所以能够显著提高光的利用效率。还有，在本实施方式中，绝缘膜5 (72、 73)还可以兼作反射层。能够作为反射层而使用的绝缘膜5的具体材料，可以列举出Si02、 Ti02、 A1203、 Ta205、 Zr02、 Nb205、 ￥203等，更优选的是形成从这些材料中选择两 种折射率不同的材料进行组合交互形成的多层结构的反射层兼作的绝缘膜5。 例如，通过由Ti02/Si02组合叠层10 20层，形成多层结构的反射层。接着，例如，由电镀等整个面上形成金属部件7 (图40)。在本发明中， 该金属部件7是以在后面的工序中去除蓝宝石基板1后保持发光元件的形状为 第一目的的部件，所以必须形成得厚一点(优选为50pm以上，更优选为100 200(im的范围内)。在本发明中，金属部件7能够起到第一目的的作用即可，因此，例如可以 使用Ti、 Ag、 Al、 Ni、 Pt、 Au、 Rh、 Cu、 W等多种金属。而且，在本实施方式8中，要求金属部件7与反射膜6有良好的粘合性。 而且，在不形成反射膜6的情况下，要求金属部件7与绝缘膜5 (73)和p型欧姆电极36，特别是与绝缘膜5 (73)有良好的粘合性。在这种情况下，作为 与由上述材料所构成的绝缘膜5 (73)具有粘合性的材料，可以列举出Ti、 W、 Al、 Ni等。而且，通过由反射性高的材料形成金属部件7本身，还可以省去反射层6。 作为这样的金属材料，可以列举出Ag、 Al、 Pt、 Rh等。而且，在本发明中，除了保持发光元件形状的第一功能之外，为了达到光 反射功能等的效果，金属部件7可以是叠层具有各种功能的多个层的叠层结 构。例如，作为基底层，形成对于反射的光的反射率高、且与绝缘膜5、 p型 欧姆电极36等的粘合性良好的第一金属膜，在其上形成能够形成得厚一点的 第二金属膜，这样可以构成金属部件7。而且，在本发明中，由于金属部件7形成得较厚，所以优选地使用成膜速 度快的非电解镀、电镀等来形成。具体地，可以使用Ni、 Cu、 Al、 Au等电镀，M、 Cu等非电解镀。特别是，希望使用非电解镀Ni，由于它与Au、 Cu、 Ag等相比，具有为 提高强度而减少晶片的翘曲，且不用电接点等优点，并且Ni是在镀层的均匀 性、析出速率、焊锡润湿性、抗弯强度、耐蚀性等方面也是优异的材料。接着，如图41所示，通过从基板1 一侧照射激光而去除蓝宝石基板1。 在该阶段中，由于形成有较厚的金属部件7，所以作为去除基板l的方法，除 了激光照射以外，还可以采用研磨、浸蚀等各种方法。然后，在去除基板1而露出的n型氮化物半导体层2的表面形成透明电极 的n型电极21 (8)(图42)。该n型电极21 (8)可以由W/A1、 V/A1、 W/Pt/Au、 ZnO、 ITO、 Mo等所形成。为了提高光的排出效率，优选使用ZnO或ITO等， 从价格便宜与容易到手等考虑，更优选使用ITO。使用该ITO形成透明电极21 (8)的情况下，为了降低电阻值，优选实施 热处理，其优选的热处理温度是100°C 500°C，更优选的热处理温度是200 。C 400。C。接着，与各叠层体10对应而分别形成n衬垫电极29，形成覆盖该n衬垫 电极29的周边部与透明电极21 (8)的绝缘膜72 (5)。而且，通过在叠层部之间分割晶片而得到各个发光元件。 这里，在本发明中，分割为各个元件时的分割位置，至少是从叠层部10的倾斜侧面10a离开的位置，使得该倾斜面10a与分割后的元件的侧面分离。如上构成的与本发明相关的实施方式8的氮化物半导体发光元件，由于分 割为元件时的分割位置从叠层体10的倾斜侧面10a分离，叠层体10的倾斜侧 面10a的PN接合面不会受到损伤。而且，由于分割为元件时的分割位置从叠层体10的倾斜侧面10a分离， 所以能够防止切断金属部件7时由切削屑引起的PN接合面的短路。而且，在与本发明相关的实施方式8的氮化物半导体发光元件中，由于在 叠层体10的两侧形成有电极，所以没有必要像在同一面侧形成电极的元件那 样，为了形成一方的电极而将发光层的一部分去除。由此，能够不减小发光层 的面积而确保发光区域，因此能够提高发光效率。而且，在与本发明相关的实施方式8的氮化物半导体发光元件中，由于在 叠层体10的两侧形成有电极，所以容易在整个发光层中流过均匀的电流，能 够使发光层整体均匀且高效率地发光。特别是，在由多个叠层部构成一个发光元件的情况下，能够提供在较宽的 面积中发光面内的均匀性优异的发光元件。而且，在与本发明相关的实施方式8的氮化物半导体发光元件中，由于在 n型氮化物半导体层的大体整个面上形成有透明电极21 (8)，所以能够对发 光层整体均匀地注入电流，能够使发光层整体均匀地发光。但是，本发明并不限于此，也可以不是在透明电极21 (8)中，而是在n 型氮化物半导体层的大体整个面上形成网格状(格子状)的n型电极，从该格 子之间输出光，也可以在n型氮化物半导体层的一部分上形成n型电极。由于n型氮化物半导体与p型氮化物半导体相比，能够减小电阻值，所以 电流容易在n型氮化物半导体层内扩散，即使是在使用格子状的n型电极的情 况下，也能够增大格子(不形成电极的部分的面积)，能够使光不容易被电极 遮挡而射出。而且，即使是在n型氮化物半导体层的一部分上形成n型电极的 情况下，能够在较宽范围的发光层注入电流。变形例(第三发明实施方式8的变形例)在以上的实施方式8中，通过将n型氮化物半导体层2在厚度方向上浸蚀 到中途，至少包含上述n型氮化物半导体层的一部分而构成上述叠层体。但是，
本发明并不限于此，还可以是如图45所示，仅对p型氮化物半导体层3与发 光层4进行浸蚀而形成叠层部810 — 1，还可以是如图46所示，通过在对p型 氮化物半导体层3与发光层4进行浸蚀之后，连续还对n型氮化物半导体层2 浸蚀至蓝宝石基板露出，由此由p型氮化物半导体层3、发光层4及n型氮化 物半导体层2形成叠层部810—2。 实施方式9 (第三发明)与本发明相关的实施方式9的氮化物半导体发光元件，如图47所示，是 在一个例中排列配置了 4个叠层体810—3的发光元件。就是说，本实施方式9的氮化物半导体发光元件，如图50所示，是在n 型氮化物半导体层2的一侧的面上排列配置纵横各4个、合计16个四边棱台 形状的叠层体810 — 3 (由p型氮化物半导体层与发光层所构成)并构成较大 面积的发光元件。而且，在本实施方式9的氮化物半导体发光元件中，在n型氮化物半导体 层2的另一面的整个面上，形成与全部叠层体810共通的透明电极21 (8)作 为欧姆电极，在其中央部形成有一个n衬垫电极23。而且，本实施方式9的氮化物半导体发光元件，如由16个叠层体810构 成一个发光元件那样，且使得分割位置至少是从叠层体10 (810)的倾斜侧面 10a离开的位置，而在叠层部之间进行分割。如上构成的本实施方式9的氮化物半导体发光元件，由于分割为元件时分 割的位置从叠层部10的倾斜侧面10a离开，所以叠层部10的倾斜侧面10a 的PN接合面不会受到损伤，且能够防止切断金属部件7时由切削屑引起PN 接合面的短路。而且，在与本发明相关的实施方式9的氮化物半导体发光元件中，由于与 实施方式8的氮化物半导体发光元件同样的理由，能够提高发光效率，使发光 层整体能够均匀且高效率地发光。在以上的实施方式9的氮化物半导体发光元件中，不包含n型氮化物半导 体层2，是使用由p型氮化物半导体层3与发光层4所叠层的叠层体810而构 成发光元件。但是，本发明并不仅限于此，可以是如图48所示，使用n型氮 化物半导体层2、 p型氮化物半导体层3与发光层4所叠层的叠层体810而构 成叠层体810—4。
在以上的实施方式9的氮化物半导体发光元件中，还可以不是在一个发光元件内按每个叠层体分离，而是在晶片上形成使得在发光元件间n型氮化物半 导体层2分离之后，由n型氮化物半导体层2的分离部分按每个元件分离(图 49)。而且，实施方式9的氮化物半导体发光元件，是使用四角棱台形状的叠层 体810而构成，但本发明并不限定于此，也可以使用圆台形状的叠层体810 — 4而构成(图51)。(本发明中中其它结构) (本发明的发光元件10 000)在以上说明的各实施方式中，对其实施方式(发光元件10 000)的各结构 以下进行详细的说明，本发明是对上述实施方式及其结构进行组合而使用。 (元件结构体10 100)本发明的发光元件10 000中使用的元件结构体10 100，如图59A B的 截面图等所示，可以是在基板1上依次叠层第一导电型层2、活性层(发光层 4)、第二导电型层3的叠层结构体10 100，也可以是第一、第二导电型层2、 3横向接合，也可以是将它们组合的，截面例如可以是折线(连续直线)状、 山状、峡谷状等各种面被复合的接合面。具体地，本发明的发光元件10 000，作为元件结构体10 100，如图59A B所示，元件结构体10 100，具有在基板1上依次叠层第一导电型层2、发光 层3 (活性层)、第二导电型层3的叠层结构10 100的元件，此时，在电极形 成面内，发光结构部5110，如图所示，叠层方向上第一、第二导电型层夹持 发光层的结构，此外，如上所述，还可以是第一、第二导电型层横向接合，还 可以是它们组合的形成纵横复杂的复合接合面。而且，作为发光元件结构，可 以使用MIS结构、p-n接合结构、相同接合结构、异型结构(双面异型结构)， PIN结构等，还可以适用于单极元件，优选地使用第一、第二导电型层为相互 不同的电型层的p-n接合结构等的n型、p型层夹持活性层的结构。构成元件结构体100 00的叠层结构的半导体材料，可以是InAlGaP系材 料、InP系材料、AlGaAs系材料、它们的混晶材料，也可以是GaN系氮化物 半导体材料。作为GaN系氮化物半导体材料，具体地可以表示为GaN、 A1N、 或InN，或它们的混晶III-V主族氮化物半导体(IriaAlpGLa-pN、 0《a, 0《(3， a
+ (3《1)，而且，还可以作为第III主族元素部分或全部使用B，作为第V主族 元素由P、 AS、 Sb置换部分的N的混晶。以下使用氮化物半导体来进行说明， 但也适用于其它材料系。作为发光层，可以使用InGaN系材料，由多频率间隙的发光层，可以得 到从绿色、蓝色的可见光区域到紫色、及更短波长的紫外区域发光的层。在各实施方式中，将第一、第二导电型层2、 3作为n型层、p型层，但 也可以相反。而且，作为半导体叠层结构10 100的生长方法，具有地有MOVPE (有机金属气相生长法)、HVPE (卤化物气相生长法)、MBE (分子线外延 附生(epitaxy)法)、MOCVD (有机金属化学气相生长法)等，优选的是 MOCVD、 MBE。本发明的半导体叠层结构io IOO的生长方法中所使用的基板，特别是作为外延生长用的基板l，作为与氮化物半导体不同材料的异种基板，现有方法中所知的有例如以C面、R面及A面中的任意一个作为主面的蓝宝石、尖晶 石(MgAl204)等绝缘性基板、SiC (包含6H、 4H、 3C) 、 ZnS、 ZnO、 GaAs、 Si及与氮化物半导体晶格匹配的氧化物基板等，都可以生长氮化物半导体， 还可以使用与氮化物半导体不同的基板，优选是蓝宝石、尖晶石，而且，作为 异种基板之外，可以使用GaN、 A1N等氮化物半导体基板等。在其它半导体 材料中，还可以使用现有方法中所知的相同材料系的基板、或Si等异种基板。 (半导体叠层结构10 100) 作为形成发光元件10 000的半导体叠层结构10 100，例如如图57A D、 图39、图59A B所示，在上述基板1上通过基底层500而生长，此时，可 在工作部中包含基底层500作为元件结构10 100，但通常是仅作为元件结构 生长用而形成，设置不作为元件起功能的非工作部。基底层特别是使用异种基 板的情况下，是形成结晶核，作为核生长层，使用低温生长缓冲层，合适的条 件是AlxGh.xN (0《x《l)在低温(200 900°C)下生长的，接着在高温下生 长，形成膜厚度为50A 0.1pm左右(单晶、高温生长层)。而且，如作为 ELO (外延侧部的过长大/Epitaxial Lateral Overgrowth)所知，在基板或基底 层上，岛状部(凸部、掩模开口部)等生长部比其它区域优先生长，或选择性 地生长，并各选择生长部横向生长而接合、会合，由此形成的生长层也可以作 为基底层500或元件叠层结构10 100而使用，由此得到晶体性，特别是减低
晶体缺陷的元件结构。作为氮化物半导体中使用的掺杂物，作为n型不纯物质可以使用Si、 Ge、 Sn、 S、 O、 Ti、 Zr等第IV主族元素，优选的是Si、 Ge、 Sn，最优选的是Si。 而且，作为p型掺杂物，虽然没有特别的限制，但可以列举出Be、 Zn、 Mn、 Cr、 Mg、 Ca等，优选使用Mg。这些，通过添加接受体、给予体的各种掺杂 物，形成各导电型的氮化物半导体层，构成后述的各导电型层。而且，即使氮 化物半导体是未掺杂不纯物的无添加层，也可以作为n型层而使用，进而在 AlGaAs等其它材料系中也可以使用适合这些的掺杂物。在本发明中的第一导 电型层、第二导电型层中，可以是部分叠层不掺杂层、半绝缘性的层，还可以 在电流阻止层的反向导电型的埋入层中，在各导电型层内部分形成寄生的元件 部分。(第一导电型层2)如上述实施方式的元件结构所示，作为第一导电型层2，可以包含各导电 型的掺杂物，形成向电极形成面内及活性层供给载波信号，实现扩散的层结构， 特别是在从电极形成部5200向发光结构部5 110面内扩散并供给载波信号的 电流扩散导体8 (接触层)中，优选地比其它区域高浓度的掺杂。而且，除了 这样的电荷供给，面内扩散层(接触层及附近的层)之外，如上述实施方式中 所示，优选将叠层方向上向发光层移动，供给电荷的中间层、或对发光层关闭 第二导电型的载波的复合层等，与接触层分别设置。作为这样的在发光层4 与面内扩散层(区域)的接触层之间设置的层，在氮化物半导体元件的情况下， 优选设置比面内扩散层(区域)低浓度的掺杂量或非掺杂的低不纯物浓度层(非 掺杂层)、及/或多层膜层。即使这是低不纯物，它也能够使高不纯物层(面 内扩散层)的结晶性恶化情况得到改善，并使在其上生长的复合层、发光层结 晶性良好，在驱动时通过与高浓度层邻接地设置低浓度层而促进面内扩散，而 且，还能够使耐压性提高。多层膜层形成为至少两种层相互叠层的周期结构， 具体地，优选地由INxGauxN/InyGaLyN (0《x<y<l)所构成，在发光层、特 别是包含In的氮化物半导体层，优选作为井层而使用多个的情况下，能够提 高其晶体性。作为这样的多层膜，除了由成分不同的层构成的周期结构外，还 可以采用成分梯度结构，或这些结构中不纯物浓度变化的结构、使膜厚变化的 结构等，优选的是厚度为20nm或其以下的膜叠层的结构，进而优选的是10nm
或其以下厚度的膜叠层的结构，对上述晶体性有利。 (发光层[活性层]3) 作为本发明的元件结构10 100，优选的是在第一、第二导电型层之间设置 发光层，由发光层发光的元件结构，特别是优选地在发光层中使用在氮化物半 导体层中包含In的氮化物半导体，能够在从紫外线区域到可见光(红光)区域得到合适的发光效率，特别是优选使用InGaN层，通过改变In的混晶比而 得到所希望的发光波长。作为其他的氮化物半导体材料，可以使用GaN、AlGaN 等，比InGaN的波段间隙高的材料，作为紫外区域中所使用的发光元件。作为进一步优选的发光层，是使用量子井结构的活性层，优选采用井层是 一个单一量子井结构，进而优选采用多层井层通过隔离壁层而叠层结构的多重 量子井结构。对于井层与上述发光层同样，优选使用InGaN层，作为隔离壁 层，优选的是波段间隙(band gap)能量比井层大的层，例如，设置InGaN、 GeN、 AlGaN等。此时，作为井层、隔离壁层的膜厚在30nm或其以下，优选 为20nm或其以下，进而井层中优选为10mn或其以下，这样能够得到量子效 率优异的发光层。而且，井层、隔离壁层中也可以掾杂各导电型层的掺杂物， 隔离壁层也可以在井层之间设置一层或其以上。 (第二导电型层3)作为第二导电型层3，优选设置对发光层关闭载波信号的复合层、电极形 成的接触层，此时优选地两层分别设置，接触层比复合层距发光层远，进行高 浓度掺入掺杂物。在氮化物半导体层中，作为复合层优选的是含A1的氮化物 半导体，进而优选使用AlGaN层，还接近发光层，优选通过接近形成而提高 发光层的效率。进而，优选通过在接触层与复合层之间设置不纯物浓度比这些 层低的层，能够得到耐压性优异的元件，还有即使是对接触层高浓度掺杂也能 够改善晶体性，所以是优选的。如图58所示，由于接触层在电极形成面内作 为发光部5110而设置，所以也具有在该面内作为扩散载波信号层的功能，但 在本发明中，通过设置电极2000，作为该面内一部分延伸的上部电极2200、 与由比其面积大的、截面宽度大的层状下部电极2100而作为面内的电流扩散 导层、扩散导体起功能，由此辅助氮化物半导体中低移动速度的p型载波信号 的扩散，而且，通过使接触层的膜厚小于其它层(复合层、中间低浓度层)， 且比其它层掺杂高浓度不纯物，而形成高载波信号浓度的层，能够实现从电极良好的电荷注入，所以是优选的。 (电源扩散导体8， 9) 这样在本发明的叠层结构1000100中，电流扩散导体8，可以设在元件结构体(第一导电型层8)内，也可以是设在元件结构体上(下部电极2100)的 形式。具体地，如图58等所示，在第一导电型层2中，在露出电极形成面5200 上设置第一电极1000，有作为设置有该第一电极1000的第一导电型层2内， 在横向电流扩散的扩散导体8的功能，另一方面，在第二导电型层3侦lj，有与 连接电极(配线电极，配线部)相电气接合的欧姆接触用的电极2100，在面 内，有将电流从一部分上设置的配线电极，在面内广为扩散的扩散导体的功能。 可以在第二导电型层3内设置扩散层，也可以在第一导电型层上设置外部(电 极)的扩散导体。(发光元件面内结构)在本发明的发光元件中，是在元件结构部5700中设置发光结构部5110 与电极形成部5200的结构，可以是元件结构部5700在电流扩散导体8 (第一 导电型层2)上形成，在一个元件结构部5700内为一个发光结构部5110 (图 1 10、 34、 45、 46)的形式，也可以是在一个元件结构部5700内形成多个 发光结构部5110的发光结构体5110的集合结构，只要是对于一个元件结构 5700至少形成一对发光结构部5110与电极形成部5200即可，进而，还可以 集合多个元件结构体5700，而作为集合型发光元件10 000。作为各电极的配线形式，优选地各电极具有欧姆接触的欧姆接触部，使得 能够在元件结构体内供给电流，还优选地与该欧姆接触部相一致而形成电极 (配线电极、台座部)。作为其它形式，可以对于间离配置的欧姆接触部设置 作为配线用的电极，使得它们导通。而且，这样的配线用电极还可以设置在后 述的元件安装基体一侧。这样的元件结构体的电极形成位置，可以设置在各导电型层上设置的电极 形成面上，由于依存于上述元件结构体的形状*形式，将如图所示的第二导电 型层、发光层的一部分去除而露出的第一导电型层作为电极形成面，在基板上， 是在发光层的上方、下方分别设置第一电极、第二电极形成面的形式。如果在 其它同一面侧形成两方的电极，还可以采取其它电极形成面的形式。(第一电极iooo)而且，第一电极IOOO，在第一导电型层2的露出部2s的至少一部分上作 为电极形成区域5200而形成，在第二发明中，在与发光结构部5110在面内 分离而设置，作为欧姆接触用而在第一导电型层2内注入电流。第一导电型层 2的露出部2s，如图所示，可以是包围发光结构部5110而设置在元件结构部 10 100的端部，如图58等所示，基板l在元件端部露出(露出部4s)，使第 一导电型层2的侧面6110a倾斜，并能够作为光反射部、排出部起功能，在这 种情况下，在倾斜侧面中，对于电极形成面、基板面的法线方向的角度比发光 结构部5110的侧面5110a大，由此能够有效地排出第一导电型层2内横向传 递的光。而且，通过露出部2s，在元件工作部57内，对于发光结构部5110， 从第一电极1000露出而设置(5110a)，由此也能够作为光排出槽而起功能， 而且从这样的电极1000露出的区域中的凸部，例如，作为未注入电流的非发 光结构部(电极形成部5200等，或元件非工作部5800)而设置凸部时，有助 于反射功能、光排出端部。第一电极1000具有向发光结构部5110电流扩散、注入的功能。通过在上 述第一导电型层2内的面内扩散层(8、 9)、第二导电型层3内及第二电极 2000 (下部电极层2100)的面内扩散，具体地，适当调整层的电阻，由此能 够调整第一电极、第二电极的间隔，能够得到所希望的扩散状态，发光结构部 5110的密度的发光元件。第一电极1000，可以是与衬垫部1100、连接电极部1200同样的电极结 构，例如，分别作为欧姆接触用的电极的电极1000的形式而形成，可以是作 为仅在衬垫部1100上形成衬垫电极的结构而形成。 (第二电极2000)下部电极2100，如上所述，通过在发光结构部5110内第二导电型层3的 露出部2s的大体整个面上形成，能够作为在发光结构部5110中在面内使电流 扩散的扩散层而起功能。在第二导电型层3内设置电流扩散层的情况下，虽然 不需要面内扩散的电极2100，由于作为元件结构困难的情况很多，所以也可 以同时使用元件结构内的电流扩散层与电极扩散层的双方。由于在氮化物半导 体层中p型层内面内扩散不充分的情况很多，所以最好设置与外部相连接的衬 垫部2200p、由此延伸使电流在发光结构部5110中扩散的第二电极2000的上 部电极2200及配线电极2200a (2200b)、以及具有比配线电极2200a (2200b)宽的电极形成面以使第二电极2000在面内扩散的下部电极2100。如上所述，优选地下部电极2100作为透光性电极而设置，如图16B、图 33B、图54A、图55所示，在以基板1侧为光排出面的情况下，可以在透光 性电极上，或通过透光性的绝缘膜等设置反射膜，或者在透光性电极层上设置 反射性电极层的电极结构，而能够得到反射性电极。在光排出面是基板l侧， 或第二导电型层3的任一种情况，都是优选地在第二电极2000的下部电极层 2100上设置开口部而得到透光性电极，或者下部电极层2100的形成部2100a 也是透光性电极。作为第一、第二电极1000、 2000的电极材料，特别是p型氮化物半导体 层用的下部电极2100的材料，可以列举出从镍(NO 、钼(Pt)、钯(Pd)、 铑(Rh)、钌(Ru)、锇(Os)、铱(Ir)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、 钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、钴(Co)、铁(Fe)、锰(Mn)、钼(Mo)、 铬(Cr)、鸽(W)、镧(La)、铜(Cu)、银(Ag)、钇(Y)所组成的 群中选择的至少一种的金属、合金、叠层结构，进而还可以是它们的化合物， 例如为导电性的氧化物、氮化物等，还有导电性的金属氧化物(氧化物半导体)， 惨杂锡的厚度为50A 10pm的氧化铟(氧化铟锡；ITO) 、 ZnO、 ln203、或 Sn02等，它们对透光性有利，所以适用。在氧化物半导体材料的情况下，成 为具有各导电型层2、 3与其电极1000、 2000的中间功能的形式，导电型2、 3可以具有相同的金属氧化物的导电性，在以异种导电型的氧化物半导体层作 为电极的情况下，可以进而通过元件结构10 100方向的中间层(反向导电型 层、氧化物半导体、金属层)而使用，而且从作为扩散导体2100 (9)起功能 来看，也可以作为第一导电型层2侧的扩散导体8，使用这样的半导体层、电 极材料。在金属层的情况下，下部电极2100可以由确保透光性的薄膜形成， 而且，在具有本发明的开口部2100b的下部电极2100的情况下，可以使用下 部电极2100的反射性大的金属，例如A1、 Ag、 Rh。这里，图60A E是说明第二电极2000与其下部电极2100、上部电极2200 (配线部2200a)的实施方式的图，如上所述，可以将衬垫部2200p排列配置 为列状2200a (点线部)而作为连接电极部2200a (图58)，还可以由与元件 结构部10100的开口部600相对应的电极开口部2100b、以及电极形成部2100a 而形成下部电极2100 (图60B)，如图60D所示，也可以使下部电极2100 一部分开口 2100b，作为开口部2100b (第二导电型层3表面)与电极2100 的表面上跨越的电极2200a，形成配线部2200a (台座部2200p)，在氧化物 等的化合物电极的情况下，能够提高第二电极的接合性。而且，作为这样的填 充开口部2100b的第二电极2200a的形式，如图60E所示，在第二导电型层3 上设置凹部600而开口 ，能够与下部电极开口部2100b —起，使第二电极2000 成为开口部2100b与跨越电极2100上形成的电极2200a (上部电极台座部 2200p-l、 -2)。而且，第二电极的电极2100，由于设置在发光结构部5110，所以为了使 光的排出、反射有效，使透光性、反射性适合起功能，使用透光性(光透过率) 大的电极(形成部2100a)(光吸收小的电极材料)，或调整其透过率(吸收 率)，和/或调整决定透过率的开口部2100b的面积比(开口部面积的总和/电 极形成[5300]面积)、开口率、分布状态，对任何一个光排出方向上都是有 用的。而且，如图60A所示，使电极形成部2s的光排出面为凹凸部600的方法， 如图60C、E所示，与电极2300开口部2000b相对应，在第二导电型层3上 也设置凹部600a，具有凸部上面600c (电极材料界面)与凹部底面600a (保 护膜、绝缘膜材料界面)，在不同材料间的界面形成凹凸部600，有利于合适 的光排出、反射，而且，通过增大侧面600b的倾斜角，使在侧面的反射加强， 提高光的排出效率。这样的凹凸部600，可以在元件结构10 IOO的端面、侧 面、露出面、界面(层间、基板面、金属形成面、绝缘膜等的膜形成面)的任 何一个上形成，例如如图57所示，以控制图中箭头传递光的散乱方向，提高 排出效率为目的，通过对基板1实施凹凸加工600，在其上叠层元件结构10 100，能够在基板l与元件结构的半导体之间形成凹凸界面，由除去部700去 除基板1并在露出的基底层500 (第一导电型层2)的去除面上也形成凹凸界 面600。形成这样的凹凸部600，在本发明的发光元件中，提高光排出与输出， 所以是优选的。这里，作为凹凸部600的形状、上述周期结构的下部电极2100的开口部 2100b (形成部2000a)的形状，可以是在面内点状、格子状、蜂巢状、枝状、 矩形状、多边形状、圆形状等各种形状的凸部(上面)或开口部2000b，以及， 或凹部(底面)为形成部2100a，作为其大小，为至少对于光反射、散乱、排
出的V(4n) (n为构成凹凸部界面的材料的折射率，X为发光层的发光波长)或其以上的大小。具体地，开口部、凸部、凹部的间隔， 一边的长度(矩形、多边形)、直径(点状、圆形状)为l 10pm，希望为2 5iim的大小。作为 截面的形状虽然没有特别的限制，作为大体垂直的凹部侧面，可为倾斜面(台 形状、反台形状)。而且，本发明中的反射膜，是在与具有反射功能的元件的 端面、露出面、基板的界面上形成，是为了实现所希望(例如基板l一侧)的 光排出。具体地，与凹凸部600同样，进而可以在基板面上设置元件露出面的 第-一、第二导电型层露出面ls (5200) 、 2s (5300)、电极开口部2000b，此 外还有各半导体层(第一、第二导电型层，发光结构部5110)的侧面5110a 等，在侧面等中作为倾斜面能够向所希望的方向的反射光，进而如上所述，能 够使其他金属层(例如电极)具有反射性，进而还可以在上述凹凸部600的各 面600a c中使用。而且，作为反射膜的材料，可以使用金属膜、氧化物膜(绝 缘膜)、多层膜反射膜(DBR)等，在可见光特别是发光层是InxGa,.xN (0^x ■1)的情况下，Al、 Ag作为高反射材料而起功能，此外，根据形成位置、形 成部分(元件的端部)的材料、发光波长等，选择合适它的材料。这里，第一电极1000与第二电极2000，或者是，第一电极1000和第二 电极2000及上部电极2200 (台座部2200p、连接电极)为同一结构、材料的 电极，也可以同时形成，具体地从露出部2s侧，依次如Ti/Au、 Ti/Al等那样， 是与第一导电型层的欧姆用及粘合用的Ti层(第一层)与作为衬垫用的衬垫 层(第二层)的金、Al、白金族的结构，而且，在欧姆用的第一层(例如对 W、 Mo、 Ti与第一导电型层的欧姆接触优选)与衬垫用的第二层之间为阻挡 层，设置高熔点金属层(W、 Mo、白金族)的结构，例如使用W/Pt/Au、 Ti/Rh (第二层a) /Pt (第二层b) /Au，特别是作为第一电极(欧姆接触用)很合 适。特别是在第二层中使用反射性、阻挡性优异的Rh，能够提高光排出效率， 所以是优选的。而且，作为第二导电型层3的欧姆用的电极2300，从露出部 2s顺序为，Ni/Au、 Co/Au、此外还适合使用ITO等的导电性氧化物、白金族 元素的金属、Rh/Ir、 Pt/Pd等。特别是，作为下部电极2100 (形成部2100a)，优选的是M/Au (透光性 电极材料)、Rh/Ir (反射性电极材料)。 (第四发明)
本发明中的第四发明，是使用上述第一到第三发明所得到的发光元件的发 光装置的发明，特别是对使用发光装置的填充材料，在透镜等中使用光变换部 件，至少将发光元件的光的一部分进行光变换的发光装置进行说明的发明。实施方式10在实施方式10中，是将上述第一至第三的发明、实施方式1 9等的发光元件10 000在该电极形成面的叠层基体10 400上安装、接合的元件叠层体10 300，其模式截面图示于图54A。将发光元件10 000作为元件叠层体10 300， 作为其它形式，如上所述，将元件侧分离的第一电极21 (衬垫部29)(第一 导电型层2的电极与衬垫部)，如图54A所示，与基体10 400侧电极11200 相互连接，分离的第二电极31 (衬垫部32)(第二导电型层3的电极与衬垫 部)也同样与基体10 400 —侧相互电气连接，安装与接合也可。基体10 400 侧电极11 200，与发光元件10 000侧电极21 (29) 、 31 (32)相对应，由绝 缘膜11100等而相互绝缘分离设置，设置有外部连接用的电极11 300。还可 以在基体10 400上设置元件部11 500，这里，如图54B的等价电路所示，作 为电流、静电保护元件(元件结构部11 500)，设置有p型层(第一导电型层) 11 500a、 n型层(第二导电型层)11 500b。在这里，在基体10 400上仅设置 一个元件部11 500，但也可以是设置两个或其以上，使由外部(元件10 000， 安装基体20 100)的电极、基体10 400侧配线等相连接的形式，而且，还可 以保护元件安装于基体10 400上、发光装置20 000内(装载部22 200)，与发光元件电线连接、配线连接。发光元件10 000侧电极21、 31与基体10 400的电极11 200是通过接合 层11 400而接合，但也可以是元件10 000侧电极的一部分，或基体10 400侧 电极ll 200的一部分，作为接合层的一部分，取代衬垫部ll、 22p而形成接口 乂石。而且，基体10400，还可以是不具有元件结构11 500的通常的辅助支架。 基体10 400与外部可以由连接用电极11 300进行电线连接，还可以在安装面 上侧形成基体IO 400的元件结构部的电极，或导通内部、外部的电极层，作 为电极11 300、接合层11 400而设置。 (支撑基板900)在本发明的发光元件结构10 000中，可以是除去了元件叠层结构10 100
的形成时使用的生长用基板1的形式，具体地，如图59B所示，基板400或基板400与叠层结构10 100之间设置的中间层500的一部分或全部，或再加 上第一导电型层1的一部分作为去除区域700，也可以去除，就是说，元件叠 层部10 100以外不要的区域都可以去除。具体地，如图16B所示，在向辅助 支架等元件叠层基体的接合、安装的状态，如图59A B所示，在粘合于支撑 基板1700的状态下，可以由研磨、磨削去除，由化学方法(蚀刻剂)使基板 1上的一部分叠层部潮解、溶解，由激光照射(激光切除或消融)而分解，使 去除部700与元件叠层结构部10 IOO分离的方法，施加机械研磨与外力在面 内、元件结构内、基板1与元件叠层结构部10 IOO之间产生的应力、由应变 而使层破坏等剥离等的方法，以及由上述方法组合的方法来去除。优选的是在支撑基板900上，通过接合层800等的贴合而复制，作为基板 l等的去除部700而去除。此时，作为支撑基板700的材料，根据其目的可以 使用各种材料，为了提高元件的放热性，作为放热性基板，适合使用A1N、 BN、 SiC、 GaAs、 Si、 C (金刚石)等。作为其他的材料，可以使用由Si、 SiC、 GaAs、 GaP、 InP、 ZnSe、 ZnS、 ZnO等半导体所构成的半导体基板，而且， 可以使用金属单体基板、或由相互非固溶或者固溶界限小的两种或其以上的金 属复合体构成的金属基板，作为金属材料，具体地，可以使用由从Ag、 Cu、 Au、 Pt等高导电性金属中选择的一种或其以上的金属，与从W、 Mo、 Cr、 Ni等高硬度金属中选择的一种或其以上的金属所构成的材料。进而，作为金 属基板，优选使用Cu—W或Cu—MO的复合体。在考虑到由基板对发光元件 的光的吸收，损失、与元件结构10 100的粘合性(元件结构10 100与基板900 或安装部材料20 300之间热膨胀系数的差异等)，选择支撑基板900的材料 及接合方法，从基板900侧排出光的情况下，通过选择透光性材料，而且通过 银浆料等透光性的接合层800，或不使用接合层的接合方法，得到光损失减小 的机构，而且，在以去除部700侧作为光排出方向的情况下，通过在接合层 800或基板卯0，或在叠层结构10 100的一部分上设置A1、 Ag等反射膜，能 够提高外部排出效率。而且，如图59B所示，在半导体层叠层顺序由复制而 反向的情况下，本发明当然可以如图中箭头所示，使第一、第二导电型层2、 3反向，而作为本发明中的元件结构。(接合层800，接合层11 400，接合部件20 400)
在支撑基板900与元件结构10 100的接合、元件结构10 100 (10 000) 与叠层基体10 300的接合、发光元件10 000，支撑基板900，叠层基体10 300 与发光装置20 000的安装基体20 100 (容纳部20 200)的接合、结合中，可 以使用接合层800 (11 400)、接合部件204 00。其材料作为结构可以是Ag 浆料、碳浆料、ITO桨料等的混和、复合组成物(有机物)、焊锡材料，此外， 考虑从发光元件10 000的放热性，可以是耐热性优异的材料，作为结构，Au、 Sn、 Pd、 In等金属或其他叠层体及合金等，在本发明的大面积、大电流驱动 下，有高发热性元件的效果。第一及第二共晶形成层的组合，优选的是Au-Sn、 Sn-Pd或In-Pd。进而优选的是在第一共晶层中使用Sn，在第二共晶层中使用 Au的组合。此外，还可以使用金属块、Au-Au接合等的金属一金属接合等。而且，这样的接合层，基底侧(基板400、元件结构10 100的表面、支撑 基板900、安装基板20 100、叠层基体IOIOO)上，通过粘合性良好的层的金 属接合层，或为了上述发光元件的光反射的反射层，形成共晶膜、共晶多层膜、 合金膜等的接合膜(接合层)，也可在其表面侧设置防止氧化的表面保护膜， 而且，还可以在接合侧的安装侧也形成金属接合层(粘合性的层)、表面保护 层、接合膜(接合层)，而使二者粘结，接合。作为具体的例子，如图56所示，在发明元件10 000的基板(蓝宝石)10 与安装部20 200的底面(例如Ag电镀层的表面膜)上，作为接合层20 400， 从基板侧依次形成Al (0.2pm、反射层)/W (0.2(im) /Pt (0.2jim)，与在它们 之上的Au (0.3|im) /Sn (0.2pm)等7对与在该表面上的Au (10nm)层，在 安装部20 200侧还形成Au层，加热加压接合由接合层20 400而接合发光元 件10 000。在图59B中，作为将元件结构10 100贴合于支撑基板1700的接合 层800的具体例，在第二导电型层(p型层)的p侧电极的上面，形成 Ni-Pt-Au-Sn-Au的多层膜，膜厚为0.2pm—0.3|im—0.3|im—3.0|im—0.1(im，使 用厚度为200jim， Cu30X与W70X的复合体构成的金属板1700，在该金属基 板的表面，按顺序形成厚度为0.2|im—0.3pm—1.2(im的由Ti构成的粘合层、 由Pt构成的阻挡层、由Au构成的第二共晶形成层，并加热加压接合。 (元件叠层体10 300)在本发明中，在将上述发光元件安装于发光装置20 OOO的情况下，如图 16B、图33B、图54A、图55所示，在散热片、辅助支架等的叠层基体10 400
上，安装发光元件10 000，作为元件的安装叠层体，可以形成元件叠层体10
300。此时，作为叠层安装发光元件10 000的基体10 400的材料，与上述支 撑基板同样，考虑其目的，例如放热性、光排出结构而选择。而且，这样的元 件叠层体10 300，以与发光元件10 000的接合而相对向的面一侧作为安装侧， 接合于发光装置20 000的安装部20 200。
在本发明的叠层基体10 400中，在发光元件10 000的电极形成面侧对向 接合的情况下，与发光元件10000侧的电极21 (29) 、 31 (32)相对应地， 在基体10400侧设置电极结构11200a、 b，在与发光元件10 000的电极形成面 相对向的面侧(基板400)相对向而接合于基体10 400的情况下，不需要基 体10 400侧电极11200，设置接合用接合层等，但也可以设置发光元件10 000 与电线连接用的电极。基体10 400侧电极11 200，如图所示，可以仅设置在 与发光元件IO OOO接合面侧，也可以设置在转入到与接合面对向的安装面侧 的安装侧电极、在安装面侧设置的基体元件10 400的电极11 400、在基体IO 400上设置贯通孔、圆形孔并从发光元件10 000的接合面侧到安装面侧连通、 连接或电气连接的安装面侧电极。
而且，在图中是在一个叠层基体10 400上安装一个发光元件10 100，但 也可以将集合多个发光元件10100，并在一个叠层基体IO 400中，由基体IO 400侧配线电极而并联、串联或二者混合连接而安装的作为叠层体10 300，还 可以对于一个发光元件IO 100，以多个叠层体10 400，例如不同功能的元件 作为基体，而且还可以是它们的组合，进而，还可以形成使发光元件IOIOO、 叠层基体(元件)10 300在纵向上任意地多个叠层的元件叠层体10 300。
如图55所示，发光元件IOOOO，可以是由覆盖膜10 500所覆盖，作为该 组成物是Si02、 AL203、 MSi03 (另外，作为M，可以列举出Zn、 Ca、 Mg、 Ba、 Sr、 Zr、 Y、 Sn、 Pb等)等透光性无机材料，适合使用含有荧光体(光 变换部件10 600)的材料。由这些透光性无机材料使荧光体彼此之间连接，进 而荧光体以层状在LED10 000及支撑体10 400上堆积连接。作为其它的覆盖 层，除了覆盖元件结构IOOOO的绝缘保护膜外，还可以设置反射膜(Al、 Ag 等的金属反射膜)，作为其它的反射膜材料可以形成DBR等。 (光变换部件10 600，层23 100)
光变换部件10 600，或发光装置20 000内的光变换层23 100，是吸收发
光元件IO 000的光的一部分，发出不同波长的光的部件，可以使用含有荧光
体的部件。这样的光变换部件IO 600、光变换层23 100，可以是将上述发光 元件10 000的一部分或整体，或再加上叠层基体10 400的一部分覆盖，作为 覆盖膜IO 500而形成。而且，在上述第一到第三发明中，除了覆盖结构部等 的透光性保护膜等之外，还可以在来自发光元件的光线路内、例如透光性部件 (透镜、密封材料)等中设置。作为荧光体的粘结剂，包含至少从Si、 Al、 Ga、 Ti、 Ge、 P、 B、 Zr、 Y、 Sn、 Pb或碱土类金属的群中所选择的一种以上 元素的氧化物及氢氧化物，是由包含至少从Si、 Al、 Ga、 Ti、 Ge、 P、 B、 Zr、 Y、 Sn、 Pb或碱土类金属的群中所选择的一种以上元素的有机金属化合物(优 选地还含有氧)所生成。这里，有机金属化合物中，包含含有烷基、芳香基的 化合物。作为这样的有机金属化合物，可以列举出例如金属醇盐、金属diket， 金属diket错体、羧酸金属盐等。
而且，如图56所示，还可以作为发光装置20 000的密封部件23 000的 一部分而设置，可以是如图所示，与发光元件10 000离开，作为密封部件23 OOOa上、或与23 OOOb之间设置的层23 100而形成，还可以在密封部件23 000 内分散并含有光变换部件，将密封部件23 000作为光变换层23 100，还可以 在装置基体22 000、安装基体20 100、凹部容纳部20 200内作为沉降层而设 置。
本发明的光变换部件中所使用的荧光体，是为了将从发光元件所发出的可 见光及紫外线变换为其它发光波长的元件，可以使用由从元件结构IO 100的 半导体发光层发出的光激励而发光的荧光体等，作为荧光体也可以使用由紫外 线、可见光激励而产生规定色的光的荧光体。
作为具体的荧光体，可以列举出由铜活化的硫化镉锌及铈活化的钇、铝、 石榴石系的荧光体(以下称"YAG系荧光体")。特别是在高亮度长时间使 用时，优选的是(Re,-xSmx) 3 (AlLyGay) 5012: Ce (0《x<l， 0《y《l，其 中Re是从Y、 Ga、 La所构成的群中选择的至少一种元素)。该荧光体由于 是石榴石结构，所以对热、光、及水分的能力强，能够使激励光谱的峰值在 470nm附近。而且，还可以具有发光峰值也在530nm附近，可以引伸到720nm 的宽发光光谱。在本发明中，荧光体可以是两种或其以上荧光体的混合。就是 说，由Al、 Ga、 Y、 La及Gd或Sm的含有量不同的二种或其以上的(Rei—xSmx)
3 (AlLyGay) 5012: Ce荧光体的混合，能够增加RGB的波长成分。在半导体 发光元件的发光波长中，由于有产生偏差的部分，所以将两种或其以上的荧光 体混合调整，得到所希望的白色系的混合光等。具体地，通过与发光元件的发 光波长相吻合而调整含有色度点不同的荧光体的量，能够使与该荧光体间由发 光元件所连接的色度图上任一点发光。荧光体可以是在荧光装置的表面上由一 层所构成的覆盖层10 500、光变换部层22 100、部件10 600中存在两种或其 以上，也可以是在由两层构成的覆盖层中分别存在一种或两种或其以上。这样， 可以得到由来自不同荧光体的光的混合而得到白色光。在这种情况下，为了使 从各荧光物质所发出的光更好地混合、减少色的不均匀，优选地各荧光体的平 均粒径与形状类似。也可以使用YAG系荧光体中代表性的铝 石榴石系荧光 体、可发出红色系光的荧光体、特别是与氮化物系荧光体组合而得到的物质。 这些YAG系荧光体及氮化物荧光体，可以是混合含在覆盖层中，也可以是分 别包含在由多个层所构成的覆盖层中。以下，对各个荧光体详细说明。
本实施方式中所使用的所谓A1，石榴石系荧光体，是指包含A1，且包含 从Y、 Lu、 Sc、 La、 Gd、 Tb、 Eu及Sm中所选择的至少一种元素，以及从 Ga与In中所选择的一种元素，且由从稀土元素中所选择的至少一种元素进行 活化的荧光体，是由LED芯片10 100所发出的可见光或紫外线激励而发光的 荧光体。例如，除了上述YAG系荧光体之外，还可以列举出Tb2.95Ceo.o5Al5012、 Y2.90Ce,Tb,Al5O12、 Y2.94Ce,Pr。.01Al5O12、 Y2.9。Ce,Pr。.。sAl50,2等。其中， 特别是在本实施方式中，可以利用含有Y，且由Ce或Pr活化，两种以上不同 成份的钇 铝氧化物系荧光体。
发光层中使用氮化物系化合物半导体的发光元件所发出的蓝色系的光，与 为了吸收蓝色光而从主体颜色为黄色的荧光体所发出的绿色系及红色系的光， 或由黄色系的光混色表示更绿色系及更红色系的光，可以进行所希望的白色系 发光色表示。发光装置还可以含有在为了引起混色的荧光体的粉体及散装环氧 树脂、羟基树脂或硅树脂等各种树脂及氧化性、氧化铝等透光性的无机物之中。 这样含有荧光体的物质，根据用途可以薄到能够透光LED芯片发出的光的程 度，而形成的点状或层状。通过调整各种荧光体与透光性无机物的比例及涂敷、 填充量，以及选择发光元件的发光波长，能够提供包含白色的灯泡色的任意的 色调。
而且，通过对于各自的发光元件的入射光依次配置两种或其以上的荧光 体，能够得到高效发光的发光装置。即，在具有反射部件的发光元件上，通过 叠层含有在光波长侧有吸收波长、可在长波长发光的荧光体的色变换部件，以 及在此长波长侧有吸收波长、在更长波长能够发生的光变换部件等，能够有效
地利用反射光。而且，发光峰值波长人p也在510nm附近，具有可到700nm 附近的宽发光光谱。另一方面，由Ce活化的钇，铝氧化物系荧光体的红色系 发光可能的YAG系荧光体，也是石榴石结构，对热、光、及水分较强，能够 使激励吸收光谱的峰值波长在420nm 470nm附近。而且发光峰值波长Xp在 600nm附近，具有可到750nm附近的宽发光光谱。
在具有石榴石结构的YAG系荧光体的组成中，通过由Ga置换部分的Al 使发光光谱向短波长一侧移动，或由Ga及/或La置换部分的成分Y而使发光 光谱向长波长侧移动。这样，通过成分的变化能够对发光色进行连续的调节。 所以，具有利用长波长侧的强度随Gd的成分比而连续变化等的氮化物半导体 的蓝色系发光，为了进行白色光变换的理想条件。 (氮化物系荧光体)
本发明中所使用的荧光体，可以使用含有N，且含有从Be、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba及Zn中所选择的至少一种元素，以及从C、 Si、 Ge、 Sn、 Ti、 Zr及Hf中 所选择的至少一种元素，由从稀土元素中所选择的至少一种元素所活化的氮化 物荧光体。而且，作为本实施方式中所使用的氮化物系荧光体，是指通过对 LED芯片IO IOO所发出的可见光、紫外线，以及YAG系荧光体的发光的吸 收而激励发光的荧光体。例如，可以制造以下各种组合的荧光体，即Ga—Ge —N; Eu， Z系、Sr—Ge—N; Eu， Z系、Sr—Ca—Ge—N; Eu， Z系、Ca— Ge—0—N; Eu， Z系、Sr—Ge—O—N; Eu， Z系、Sr—Ca—Ge—0—N; Eu， Z系、Ba—Si—N; Eu， Z系、Sr—Ba—Si—N; Eu， Z系、Ba—Si — O—N; Eu， Z系、Sr—Ba—Si — 0—N; Eu， Z系、Ca—Si — C—N; Eu， Z系、Sr— Si —C—N; Eu， Z系、Sr—Ca—Si—C—N; Eu， Z系、Ca_Si—C—0—N; Eu， Z系、Sr—Si — C—O—N; Eu， Z系、Sr—Ca—Si—C一0—N; Eu， Z系、 Mg—Si—N; Eu， Z系、Mg—Ca—Sr—Si—N; Eu， Z系、Sr—Mg—Si—N; Eu， Z系、Mg—Si—O—N; Eu， Z系、Mg—Ca—Sr—Si — 0—N; Eu， Z系、 Sr—Mg—Si—O—N; Eu， Z系、Ca—Zn—Si —C—N; Eu， Z系、Sr—Zn—Si
—C—N; Eu， Z系、Sr—Ca_Zn—Si—C—N; Eu， Z系、Ca—Zn—Si—C一 O—N; Eu， Z系、Sr_Zn—Si_C—N; Eu， Z系、Sr—Ca—Zn—Si — C—N; Eu， Z系、Ca—Zn—Si—C—O—N; Eu, Z系、Sr—Zn—Si—C—O—N; Eu， Z系、Sr_Ca—Zn—Si_C—O—N; Eu， Z系、Mg—Zn—Si—N; Eu， Z系、 Mg—Ca_Zn—Sr—Si_N; Eu， Z系、Sr—Zn—Mg—Si—N; Eu， Z系、Mg 一Zn—Si —O—N; Eu， Z系、Mg_Ca—Zn—Sr—Si—O—N; Eu， Z系、Sr —Mg—Zn—Si—O—N; Eu， Z系、Ca—Zn—Si — Sn—C—N; Eu， Z系、Sr —Zn—Si —Sn—C—N; Eu， Z系、Sr—Ca_Zn—Si_Sn—C—N; Eu， Z系、 Ca—Zn—Si — Sn—C — 0—N; Eu， Z系、Sr—Zn—Si — Sn—C一0—N; Eu， Z 系、Sr—Ca—Zn—Si —Sn—C —O—N; Eu， Z系、Mg—Zn—Si —Sn—N; Eu， Z系、Mg—Ca—Zn—Sr—Si —Sn—N; Eu， Z系、Sr—Zn—Mg—Si —Sn—N; Eu， Z系、Mg—Zn—Si —Sn—O—N; Eu， Z系、Mg—Ca—Zn—Sr—Si —Sn —O—N; Eu， Z系、Sr—Mg—Zn—Si—Sn_0—N; Eu， Z系等。优选地稀 土元素Z包含Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Lu中的至少一 种元素，但也可以包含有Sc、 Sm、 Tm、 Yb等。这些稀土元素，除了单体之 外，还可以是以氧化物、酰亚胺，氨基化合物等状态混合于原料。稀土元素主 要是有稳定的3价电子配置，但Yb、 Sm等为2价，Ce、 Pr、 Tb等为具有4 价电子的配置。在使用氧化物的稀土类元素的情况下，氧的参与影响荧光体的 发光特性。就是说有因为含有氧而使发光亮度下降的情况。但与其相反也有将 残光缩短等优点。但是，在利用Mn的情况下，由Mn与O的光通量(flux) 效应能够使粒径增大，实现提高发光亮度的效果。与本发明相关的荧光体，是 添加Mn的Sr—Ca—Si—N; Eu、 Ca—Si—N; Eu、 Sr—Si—N; Eu、 Sr—Ca 一Si — 0—N; Eu、 Ca—Si — O—N; Eu、 Sr—Si—O—N; Eu系氮化硅。该荧 光体的基本构成元素，由通式LxSiYN(2/3x+4/3Y) ; Eu或LxSiYOzN(2/3x+4/3Y_2/3Z); Eu (L为Sr、 Ca、 Sr与Ca中任意一种)所表示。在通式中，X及Y优选为X =2、 Y二5或X二1、 Y二7，但也可以使用任意的值。具体地，基本构成元素， 优选使用由添加Mn的(SrxGa!-x) 2Si5N8; Eu、 Sr2Si5N8; Eu、 Ca2Si5N8; Eu、 SrxGai-xSi7N10; Eu、 SrSi7N10; Eu、 CaSi7N10; Eu等所表示的荧光体，但在该 荧光体的组成中，可以含有从Mg、 Sr、 Ca、 Ba、 Zn、 B、 Al、 Cu、 Mn、 Cr 及Ni构成的群中所选择的至少一种或其以上的元素。但是，本发明并不仅限
于该实施方式及实施例。L是Sr、 Ca、 Sr与Ca中的任意一个。Sr与Ca可以根据希望而改变配比。 通过在荧光体的组成中使用Si，能够提供低价格、结晶性良好的荧光体。 在发光中心使用稀土元素铕Eu。铕主要是具有二价与三价的能级。作为具体 的组成，可以制造Sr2Si5N8; Eu， Pr、 Ba2Si5N8; Eu， Pr、 Mg2Si5N8; Eu， Pr、 Zn2Si5N8; Eu， Pr、 SrSi7N10; Eu， Pr、 BaSi7N10; Eu， Ce、 MgSi7N10; Eu， Ce、 ZnSi7N10; Eu， Ce、 Sr2Ge5N8; Eu， Ce、 Ba2Ge5N8; Eu， Pr、 Mg2Ge5N8; Eu， Pr、 Zn2Ge5N8; Eu， Pr、 SrGe7N1(); Eu， Ce、 BaGe7N1(); Eu， Pr、 MgGe7N10; Eu， Pr、 ZnGe7N10; Eu， Ce、 SrL8Ca0.2Si5N8; Eu， Pr、 Ba18Ca0.2Si5N8; Eu， Ce、 MgLsCao.^bNs; Eu， Pr、 ZnL8Gaa2Si5N8; Eu， Ce、 Sra8Ga02Si7N1(); Eu， La、 Ba0.8Ca0.2Si7Ni0; Eu， La、 Mg0.8Ca0.2Si7N10; Eu， Nd、 ZnisCac^S^Nio; Eu， Nd、 Sr0.8Ca0.2Ge7Ni0; Eu， Tb、 Ba0.8Ca0.2Ge7N10; Eu， Tb、 Mg0.8Ca0.2Ge7N10; Eu， Pr、 Zno.8Gao.2Ge7Nio; Eu， Pr、 Sr0.8Ca0.2Si6GeN10; Eu， Pr、 Ba0.8Ga0.2 Si6GeN|0; Eu， Pr、 Mga8Ca0.2Si6GeN10; Eu， Y、 Zna8C%2Si6GeN10; Eu， Y、 Sr2Si5N8; Pr、 Ba2Si5N8; Pr、 Sr2Si5N8; Tb、 BaGe7N1(); Ce等，但并不限于此。氮化物系荧光体，将由LED芯片IOOOO发出的蓝光的一部分吸收，发出 从黄色到红色区域的光。将氮化物系荧光体与YAG系荧光体一起使用于具有 上述结构的发光装置20 000，能够通过将LED芯片IOOOO所发出的蓝光与氮 化物系荧光体所发出的黄色到红色光混色，提高发出暖色系的混色光的发光装 置。在由氮化物系荧光体以外所添加的荧光体中，优选包含由铈活化的钇-铝 氧化物荧光物质。这是因为通过含有所述钇，铝氧化物荧光物质，能够调节所 希望的色度。由铈所活化的钇，铝氧化物荧光物质，能够对LED芯片10 100 所发出的蓝光的一部分吸收，而发出黄色区域的光。这里，通过将LED芯片 10 000所发出的蓝光与钇'铝氧化物荧光物质的黄色光相混色而发出蓝白色的 白光。所以，将该钇，铝氧化物荧光物质与发出红光的荧光体，在具有透光性 的涂层部件10 500中一起混合，通过与由LED芯片10 000所发出的蓝光的组 合，而提供发出白色系的混合光的发光装置。特别优选的是，色度位于色度图 中黑体放射的轨迹上的白色发光装置。但是，为了提供所希望色温度的发光装 置，也能够适当地变更钇'铝氧化物荧光物质的荧光体量与发射红色光的荧光 体量。该发出白色混合光的发光装置，是为了改善特殊演色评价数R9。现有元件与铈活化的钇^吕氧化物荧光物质的白色发光装置，在色温度Tcp = 4600K附近，特殊演色评价数R9大体接近于0，红色成 分不足。为此提高特殊演色评价数R9成为要解决的课题，在本发明中通过将 红色发光体的荧光体与钇*铝氧化物荧光体共同使用，由此在色温度Tcp = 4600K附近能够将特殊演色评价数R9提高到40附近。 (发光装置20 000)图55是本发明中将发光元件10 000及该叠层体10 300安装于安装基体20 100的发光装置20 000，与本发明的实施方式11相关。发光装置20 000， 由装置基体22 000固定导线部21 000，导线部的一方作为装配*导线21 000， 具有安装基体20 100的功能，其容纳部(凹部)20 200内通过接合层11 400(接合层20 400)而安装有发光元件10 000 (叠层体10 400)，以凹部(开 口部22 500)侧面作为反射部20 300，且基体20 100作为放热部20 500起功 能并连接于外部放热器。而且，在装置基体20 200上，也可以在光排出部22 300 开口 (开口部22 500)，平台部22 200设置在基体20 100的外部，安装保护 元件等其它元件，在凹部20 200、基体22 000开口部上，由透光性密封材料 23 000所密封，而且，在凹部20 200的外部也设置有反射部20 300。而且， 导线电极21 000通过基体22 000内部的内部导线21 100与将其向基体22 000 外部延长的外部导线21 200而与外部相连接。发光元件10 000 (叠层体10 300)，由电线25 000连接、电气接合20 400而电气连接于各导线21 000。作为实施方式11，如图55所示，是在与导线21 000相绝缘分离的安装基 体21 000上由接合部件20 400安装发光元件10 000的发光装置20 000，可以 在发光元件10 000的容纳基体20 100上设置有反射部20 300，作为放热部20 500而连接于外部放热体，发光元件10 000由电线25 000连接于各内部导线21 100，导线21 OOO向外部延伸，并与外部相电气连接。这样，通过将安装 基体20 100与导线21 000分离，能够得到热设计优异的发光装置。而且，在 发光装置中，通过光透过性的密封部件23 000密封形成凹部20 200、基体22 000的反射部22 100、平台部22 200，在该密封部件23 000上光学连接光学 透镜部，或将密封部件23 000形成光学透镜的形状，设置所希望的光学系(透 镜)，从而能够得到所希望的指向性的发光。预装件22 000的凹部内表面22 100、 22 200被锤压凸出加工而增强接触面积，或者等离子体处理而提高与铸型部件23 000的粘合性。而且，预装件22 000的凹部，优选地如图所示具有该侧面向开口方向扩大的形状(锥体状)。 这样，由于从发光元件发出的光在凹部的侧面22 100反射，而向着预装件正 面，所以具有提高光排出效率的效果。预装件22 000可以是与外部电极21 200 一体形成，也可以是预装件22 OOO分为多个由插入而组合的结构。这样的预 装件22 000，可以由插入成形而比较简单地成形。作为预装件材料，可以使用 聚碳酸酯树脂、聚合亚苯基硫化物(PPS)、液晶聚合物(LCP) 、 ABS树脂、 环氧树脂、苯酚树脂、丙烯树脂、PBT树脂等的树脂及陶瓷、金属等。在将 使用发出包含紫外线的光的LED芯片的发光装置用于高输出的情况下，可以 考虑树脂由紫外线而劣化，由树脂的变黄等使发光效率低下、或由机械强度的 下降而使发光装置寿命下降等的情况。因此，使用金属材料作为预装件材料， 即使是在高输出下使用发出包含紫外线的光的LED芯片的情况下，也能够不 发生像树脂那样，预装件发生劣化的情况，所以是优选的。而且，作为将预装件22 OOO着色为暗色系的着色剂，适合使用各种染料 及颜料等。具体地，可以列举出0203、 Mn03、 Fe203或碳黑等。LED芯片10 000与预装件22 000的接合可以由热硬化树脂等来进行。具 体地，可以列举出环氧树脂、丙烯树脂及(酰)亚胺树脂等。作为外部电极 21 200，适合使用在铜及磷青铜表面实施银、钯或金等金属镀或焊锡镀等的电 极。在玻璃环氧树脂及陶瓷等装置基体22 000上等设置的外部电极21 200， 可以形成铜箔及钨层。导电性电线25 000的直径优选地为OlOpm或其以上、<D70pm或其以下。 作为这样的导电性电线25 000，具体地可以列举出使用金、铜、白金、铝等金 属及它们的合金的导电性电线。这样的导电性电线25 000，能够由引线接合机 器容易地将各LED芯片10 000的电极与内部导线及装配导线相连接。铸型部件23 OOO，可以对应于发光装置的使用用途并为了从外部保护LED 芯片10 000、导电性电线25 000、包含荧光体的覆盖层22 100、 10 500等， 或为了提高光排出效率而设置。铸型部件23 OOO可以使用各种树脂及玻璃等 所形成。作为铸型部件23 OOO的具体材料，主要适合使用环氧树脂、尿素树 脂、硅树脂、氟系树脂等耐环境性优异的透明树脂及玻璃等。而且，通过在铸 型部件中含有扩散剂，也能使从LED芯片10 000的指向性缓和，而增大视角。 这样的铸型部件23 000，可以使用与覆盖层的接合剂、粘结相同的材料，也可 以是不同的材料。还有，在使用金属预装件，与氮气一起对LED芯片IOOOO进行气体密封 的情况下，铸型部件23 OOO不是本发明所必须的构成部件。而且，在使用发 出紫外线的光的LED芯片而形成发光装置的情况下，也可以将氟系树脂等对 紫外线强的树脂作为铸型部件而使用。而且，作为其它发光装置20 000，有在金属制的基体22 OOO上设置安装 部20 100(凹部20 200)或在导线的一侧设置装配导线，并安装发光元件10 000 (叠层体10 300)，在基体22 000上设置绝缘分离的导线21 000,由作为设 置有窗部的顶盖的密封体(金属制等)，由氮气等惰性气体、氧或它们的混合 气体进行气体密封的装置，还有如COB那样，在金属制等的基板上的一个或 多个凹部容纳部20 200中直接安装发光元件10 000，而且在各容纳部设置透 镜等光学部件的装置。作为发光元件10 000 (叠层部10 300)的安装方式，能够列举出在一个 容纳部20 200 (安装基体20 100)上集中安装多个元件10 000 (10 300)的方 式、设置多个安装了发光元件10 000 (10 300)的基体20 100 (在基体20 100 上设置多个容纳部20 200)并由一个装置基体22 OOO而成形的方式等，能够 根据所希望的特性而设计。根据本发明得到的半导体发光元件，能够将光向所希望的方向积极地且高 效地排出，得到光排出效率提高且能够高输出的发光元件。而且，使用该发光 元件的发光装置也成为具有输出特性优异的装置。
权利要求
1.一种氮化物半导体发光元件，其是在n型氮化物半导体层与p型氮化物半导体层之间具有由氮化物半导体构成的发光层而构成的，其特征在于形成包含上述p型氮化物半导体层、上述发光层和上述n型氮化物半导体层的台锥形状的叠层体，在该叠层体的相互对向的底面和比该底面小的上底面上分别设置有电极，该层叠体的侧面由绝缘部件覆盖，光由该侧面反射而从上述底面侧射出。
2. 根据权利要求1所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于上述叠层体的侧面和上底面由金属部件覆盖并被埋起来。
3. —种氮化物半导体发光元件，其是在n型氮化物半导体层与p型氮化物半导体层之间具有由氮化物半导体构成的发光层而构成的，其特征在于形成包含上述p型氮化物半导体层、上述发光层和上述n型氮化物半导体 层的台锥形状的叠层体，该叠层体由沿该叠层体的表面并隔着绝缘部件而对向设置的金属部件所 支承，并且该金属部件的侧面形成该发光元件的侧面，该层叠体的侧面以与该发光元件的侧面分离的方式设置。
4. 根据权利要求1~3中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在 于上述叠层体具有倾斜的侧面，该倾斜的侧面由上述绝缘部件的绝缘膜覆盖并具有光反射功能。
5. 根据权利要求4所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于上述绝缘膜是无机绝缘膜或者有机绝缘膜。
6. 根据权利要求4所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于具有上述光反射功能的反射层是覆盖上述倾斜的侧面的上述绝缘部件的绝缘膜、或者 该绝缘膜上的第一金属膜。
7. 根据权利要求1 3中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在 于在位于上述n型氮化物半导体层的对向的两个面中的上述叠层体相反侧的面上形成有与上述多个叠层体对应的共通的透明电极。
8. 根据权利要求1 3中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于在上述透明电极上，上述叠层体以相互分离的方式配置有多个。
9. 根据权利要求8所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于具有将 上述叠层体之间相互连接起来的配线电极。
10. 根据权利要求1 3中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征 在于上述氮化物半导体发光元件具有一个上述叠层体，其侧面从该叠层体的 侧面分离而设置。
11. 根据权利要求10所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于上述 氮化物半导体发光元件通过将n型氮化物半导体层分离的部分分割而形成。
12. 根据权利要求1 3中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征 在于:上述叠层体，在上述金属部件侧的上底面的上述p型氮化物半导体层上， 具有在上述叠层体与上述金属部件之间形成的p型电极。
13. 根据权利要求1 3中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征 在于上述金属部件是由从Ti、 Ag、 Al、 Ni、 Pt、 Au、 Rh、 Cu、 W等所构成 的群中选择的金属或至少包含该金属的合金构成，覆盖上述叠层体的上底面和 侧面，并且该金属部件的厚度为50pm以上。
14. 根据权利要求13所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于上述 金属部件是由Ni构成的电镀层。
15. —种发光装置，是使用权利要求1或2所述的发光元件的发光装置， 其特征在于:在发光装置中具有将来自发光元件的光的一部分变换为与其不同 波长的光的光变换部件。
16. 根据权利要求15所述的发光装置，其特征在于上述光变换部件是 包含A1、且包含从Y、 Lu、 Sc、 La、 Gd、 Tb、 Eu及Sm中选择的至少一种元 素，以及从Ga及In中选择的一种元素的铝'石榴石系荧光体，该铝'石榴石系 荧光体还包含从稀土类元素所选择的至少一种元素。
17. 根据权利要求16所述的发光装置，其特征在于上述铝'石榴石系荧 光体具有由下式所表示的荧光体，该式为(Re,—xRx) 3 (AlLyGay) 5012 (0 <x<l， 0《y《l，其中，Re是从由Y、 Gd、 La， Lu， Tb， Sm而成的群中选 择的至少一种元素，R是Ce或Ce与Pr)。
18. 根据权利要求16所述的发光装置，其特征在于上述光变换部件是 包含N、且包含从Be、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba及Zn中所选择的至少一种元素，以 及从C、 Si、 Ge、 Sn、 Ti、 Zr及Hf中所选择的至少一种元素，并具有由从稀 土类元素中所选择的至少一种元素所激活的氮化物系荧光体。
19. 根据权利要求18所述的发光装置，其特征在于上述氮化物系荧光体由通式LxSiyN (2/3x+4/3y) : Eu或LxSiyOzN (2/3x+4/3y-2/3Z) ; Eu (L是Sr或Ca，或 Sr及Ca中任意一个)来表示。
20. —种发光元件的制造方法，其特征在于包含以下工序 在基板上形成n型半导体层、发光层和p型半导体层的叠层构造的第一工序；将上述叠层构造的一部分在深度方向上全部除去，来形成包含上述p型半 导体层与上述发光层的台锥形状的叠层体的第二工序； 形成覆盖上述叠层体的金属部件的第三工序； 去除上述基板的工序；与上述叠层体的侧面分离而分割成元件的工序。
21. 根据权利要求20所述的发光元件的制造方法，其特征在于 还包含在上述第二工序后，形成覆盖上述叠层体的金属部件的第三工序， 通过切断上述叠层体之间的金属部件，而按每一个发光元件进行分离。
22. 根据权利要求21所述的发光元件的制造方法，其特征在于在上述 第三工序中，由电镀形成上述金属部件。
23. 根据权利要求20~22中任一项所述的发光元件的制造方法，其特征 在于还包含下述工序，即具有上述台锥形状的叠层体倾斜的侧面，在该台锥 形状的叠层体之间，在该倾斜的侧面上形成透光性绝缘膜。
全文摘要
本发明涉及一种氮化物半导体发光元件，在基板上具有由n型半导体层、活性层及p型半导体层层叠而成的叠层部，由该叠层部进行发光，其中，叠层部的侧面是包含n型半导体层的表面的倾斜面，在该n型半导体层的表面形成有n电极。根据这样的元件结构，能够提高发光效率与光的射出效率。
文档编号H01L33/20GK101150166SQ200710166948
公开日2008年3月26日 申请日期2003年8月1日 优先权日2002年8月1日
发明者坂本贵彦, 楠濑健 申请人:日亚化学工业株式会社