半導体発光装置、照明モジュール、照明装置、表面実装部品、および表示装置
【課題】発光層への注入電流を許容範囲に抑えつつ、発光効率を向上させることが可能な、半導体発光装置等を提供すること。
【解決手段】ＧａＮ系半導体からなるｐ−ＧａＮ層１０とｎ−ＧａＮ層１４とで多重量子井戸発光層１２を挟んだ量子井戸構造を有し、ｎ−ＧａＮ層１４側から光を取り出す構成としたＬＥＤチップ２において、ｐ側電極２４を以下の構成とした。ｐ側電極２４のｐ−ＧａＮ層１０に臨む面を、円柱状をした複数の凸部２４Ａが略一様に分散されてなる凹凸面２４Ｂに形成し、前記凸部２４Ａの頂部とｐ−ＧａＮ層１０を接合することとした。
【解決手段】ＧａＮ系半導体からなるｐ−ＧａＮ層１０とｎ−ＧａＮ層１４とで多重量子井戸発光層１２を挟んだ量子井戸構造を有し、ｎ−ＧａＮ層１４側から光を取り出す構成としたＬＥＤチップ２において、ｐ側電極２４を以下の構成とした。ｐ側電極２４のｐ−ＧａＮ層１０に臨む面を、円柱状をした複数の凸部２４Ａが略一様に分散されてなる凹凸面２４Ｂに形成し、前記凸部２４Ａの頂部とｐ−ＧａＮ層１０を接合することとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置、照明モジュール、照明装置、表面実装部品、および表示装置に関し、特に、量子井戸発光層を有する窒化物半導体発光装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ系半導体は、一般式ＢｚＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＩｎｙＮ１−ｖ−ｗＡｓｖＰｗ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｗ≦１、０≦ｖ＋ｗ≦１）で表されるIII−Ｖ族窒化物半導体（一般にＢＡｌＧａＩｎＮＡｓＰと記載される。）である。各層が当該ＧａＮ系半導体材料で形成される半導体多層膜を有する半導体発光装置の一つに発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）」という。）がある。当該ＬＥＤは、発光層を構成する半導体の上記組成比に応じて紫外域２００ｎｍ〜赤外域１７００ｎｍの広範囲において発光可能なものとして知られている。特に現時点では、青緑色よりも短波長域の青色発光領域での応用で普及しつつある。
【０００３】
青色発光するＬＥＤ（青色ＬＥＤ）は、これと蛍光体とを組み合わせてなる白色ＬＥＤと共に、携帯電話に代表される電子機器に搭載され爆発的に普及し続けている。また、ＬＥＤは白熱電球やハロゲン電球に比べて長寿命であることから、白色ＬＥＤを照明に用いる研究が活発になされており、将来的には既存の照明光源に代わる可能性を秘めている。
ＬＥＤを一般的な照明光源に使用するためには、先ず、発光効率のさらなる向上が不可欠である。一般にＬＥＤの発光効率を示す指標として、内部量子効率と外部量子効率とがある。内部量子効率とは、発光層に注入された電流が発光層内で光に変換される割合であり、当該内部量子効率は、電子と正孔の発光再結合の割合に比例する。外部量子効率は、同じく注入された電流がＬＥＤチップの外に光として取り出される割合である。即ち、両者は、内部量子効率と発光層で発生した光がＬＥＤチップ外に取り出される割合（光取出し効率）との積が外部量子効率となるといった関係にある。
【０００４】
ＬＥＤの一般的な構成として、ｐ型半導体層−発光層−ｎ型半導体層の接合構造を有するものがある。そして、ｎ型半導体層に形成されたｎ側電極とｐ型半導体層に形成されたｐ側電極の両電極から給電することにより、発光層が発光する。ここで、光取出し面に位置することとなる電極は、光射出の邪魔にならないようする必要がある。例えば、ｐ型半導体層側が光取出し側となる場合には、ｐ側電極は、ｐ型半導体層主面の片隅に可能な限り小面積で形成されることとなる。
【０００５】
ところで、ＧａＮ系半導体においては、一般的に、低抵抗のｐ型半導体層の製造が容易ではなく、上記のように電極を設けたのでは、発光層全体に均一に電流を流すことが困難となり、電極の直下およびその近傍しか発光しない。そこで、従来、ｐ型半導体層の全面に透明電極を形成した上に前記ｐ側電極を設けるような工夫がなされている（特許文献１参照）。これにより、ｐ側電極から流された電流が透明電極によって拡散され、ｐ型半導体層全体から発光層へ電流を流すことが可能となって、発光効率が改善されることとなる。
【０００６】
また、発光効率を向上させるために、発光層を薄くして電子波の波長程度の厚さとする量子井戸構造を採用したものもある（特許文献２参照）。量子井戸構造を採用すると、電子と正孔の再結合（発光再結合）の割合が増えるために、さらに発光効率の向上が期待できる。
【特許文献１】特開２００３−１１０１３８号公報
【特許文献２】特開平１１−３３０５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、量子井戸構造を採用したＬＥＤは、採用しないものよりも発光効率を向上させることができるものの、ＧａＮ系ＬＥＤでは、以下のような課題が残されている。
現在普及しているＧａＮ系半導体では、材料固有の性質から生じる応力によりピエゾ効果が働く結果、電子と正孔の発光再結合が妨げられ、このことが、内部量子効率を下げる原因となっているのである。その理由の概要について、以下に説明する。
【０００８】
量子井戸構造は、発光層での発光再結合の割合を高めるべく電子と正孔をエネルギー障壁で閉じ込めるために用いられている。井戸層における電子と正孔の各キャリアの存在確率は波動分布関数で与えられ、それらの空間的な重なり割合（発光層の同じ位置に存在する割合）が発光再結合の割合に比例する。
ところが、ピエゾ効果によって内部電界が発生するので、電子と正孔はそれぞれ井戸層の両側に偏って分布することになる。すなわち、井戸層において電子と正孔の空間的重なり割合が減少するために、発光再結合の割合が下がり、発光効率が下がってしまうのである。
【０００９】
井戸層内のキャリア密度を高めれば、内部電界が終端されるスクリーニング効果が働き、ピエゾ効果によって生じる内部電界をうち消すことができる。その結果、井戸層における電子と正孔の空間的な重なり割合が増加し、発光再結合の割合が上がり、内部量子効率を高められる。
キャリア密度を高めるためには、発光層への注入電流を増やせばよいのであるが、そうすると、発熱量が増えてＬＥＤチップ温度が上昇するため、ＬＥＤチップそのものの特性劣化や、一般的にＬＥＤチップ周りを覆う樹脂の劣化などといった弊害を招いてしまう。
【００１０】
本発明は、発光層への注入電流を許容範囲に抑えつつ、発光効率を向上させることが可能な、半導体発光装置、当該半導体発光装置を用いた照明モジュール、照明装置、表面実装部品、および表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る半導体発光装置は、窒化物半導体からなる、ｐ型半導体層と量子井戸発光層と当該量子井戸発光層から発せられた光の取出し側となるｎ型半導体層とがこの順に積層された半導体多層膜と、前記ｐ型半導体層に対向して設けられていて、当該ｐ型半導体層とオーミック接続されているｐ側電極とを有し、前記ｐ型半導体層は、前記ｐ側電極からの電流が、残余の領域よりも集中して注入される集中注入領域であって、当該ｐ型半導体層の略全面に渡る集中注入領域を有する。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成の半導体発光装置によれば、ｐ側電極からの電流は、ｐ型半導体層に集中して注入される。すなわち、ｐ側電極に供給される電流は、その密度（電流密度）が高められて、ｐ型半導体層、ひいては量子井戸発光層に注入されることとなる。これにより、発光層においては、電流密度（キャリア密度）が高くなり、スクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合割合が上昇して、発光量が増大する。しかも、前記集中注入領域は、前記ｐ型半導体層の略全面に渡っているので、発光層おける発光量も全体的に一様に増大し、発光層全体としての発光量が増大する。その結果、駆動電流（発光層に注入する電流の総量）を増大させることなく、発光効率を向上することが可能となる。
【００１３】
前記集中注入領域は、前記ｐ側電極の前記ｐ型半導体層への接続構造によって実現することとしてもよい。この場合に、ｐ側電極のｐ型半導体層に対向する面を、複数の凸部または複数の凹部が略一様に分散されてなる凹凸面に形成し、当該凹凸面における凸部頂部とｐ型半導体層とを接合する構造としてもよい。これにより、ｐ側電極に駆動電流が流されると、当該電流は前記凸部頂部に集中しその密度（電流密度）が高められて、ｐ型半導体層、ひいては量子井戸発光層に注入されることとなる。これにより、発光層においては、ｐ側電極の前記凸部頂部に対応する領域で電流密度（キャリア密度）が高くなり、当該領域においてスクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合割合が上昇して、この部分での発光量が増大する。また、ｐ側電極の前記凸部頂部は、ｐ型半導体層に対してほぼ一様に分散されているので、発光層おける発光量もほぼ一様に増大し、発光層全体としての発光量が増大する。その結果、駆動電流（発光層に注入する電流の総量）を増大させることなく、発光効率を向上することが可能となる。
【００１４】
あるいは、前記集中注入領域は、前記半導体多層膜の前記ｐ側電極への接続構造によって実現することとしてもよい。この場合に、半導体多層膜のｐ側電極との対向面を複数の凸部または複数の凹部が略一様に分散されてなる凹凸面に形成し、当該凹凸面における凸部頂部のｐ型半導体層部分において、当該ｐ型半導体層と前記ｐ側電極とを電気的に接続することとしてもよい。これによれば、ｐ側電極に駆動電流が流されると、当該電流は前記凸部頂部に集中しその密度（電流密度）が高められて、ｐ型半導体層、ひいては量子井戸発光層に注入されることとなる。これにより、発光層においては、前記凸部頂部に対応する領域で電流密度（キャリア密度）が高くなり、当該領域においてスクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合割合が上昇して、この部分での発光量が増大する。また、前記凸部頂部は、ほぼ一様に分散されているので、発光層おける発光量もほぼ一様に増大し、発光層全体としての発光量が増大する。その結果、駆動電流（発光層に注入する電流の総量）を増大させることなく、発光効率を向上することが可能となる。
【００１５】
本発明に係る照明モジュール、照明装置、表面実装部品、および表示装置によれば、上記した発光効率の高い半導体発光装置が用いられるため、高輝度化あるいは小型化を図ることができる。
また、半導体発光装置の発光効率が高まるため、従来と同等の光出力とすれば、発熱量は少なくなる。その結果、半導体発光装置の寿命を延ばすことができる。また、放熱機構をより簡略化できるため、照明装置、表面実装部品、あるいは表示装置の小型化（薄型化）、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）は、半導体発光装置である白色ＬＥＤチップ２（以下、単に「ＬＥＤチップ２」という。）の概略構成を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における、Ａ・Ａ線断面図である。図１（ａ）は、後述する蛍光体膜８を除いた状態を表している（蛍光体膜８は一点鎖線の仮想線で表している。）。なお、図１を含む全ての図において、各構成要素間の縮尺は統一していない。
【００１７】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ２は、ベース基板である金属基板４上に、円盤状（円柱状）をした半導体多層膜６と当該半導体多層膜６の側面および上面を覆う蛍光体膜８が設けられた構成をしている。なお、金属基板４は金（Ａｕ）からなる。チップ全体の大きさは、金属基板４が５００μｍ角で厚さ５０μｍ、蛍光体膜が直径４６０μｍで厚さ２００μｍである。
【００１８】
半導体多層膜６は、金属基板４側から順に、ｐ型半導体層であるｐ−ＧａＮ層１０（厚さ２００ｎｍ）、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸発光層１２（厚さ５０ｎｍ）、ｎ型半導体層であるｎ−ＧａＮ層１４（厚さ３μｍ）から成り、量子井戸構造を呈している。なお、半導体多層膜６の直径は４００μｍである。
半導体多層膜６の側面全面と上面（光取り出し面）の一部、および金属基板４上面の半導体多層膜６の形成領域を除く全面には、窒化シリコン膜からなる絶縁膜１６が形成されている。
【００１９】
ｎ−ＧａＮ層１４外側主面の外周に沿って、当該ｎ−ＧａＮ層１４側から順にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなるｎ側電極１８がリング状に形成されている。このようにｎ−ＧａＮ層１４外側主面の外周に沿ってｎ側電極１８を形成したのは、発光層１２全体に均一に電流を注入するためである。また、金属基板４上面には、前記絶縁膜１６を介して、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなる導電膜が当該金属基板４側からこの順に形成されていて、当該導電膜がカソード給電端子２０として構成されている。そして、前記ｎ側電極１８とカソード給電端子２０とは、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなる導電体である配線２２によって電気的に接続されている。配線２２のｎ側電極１８側における端部は、当該ｎ側電極１８からｎ−ＧａＮ層１４の外側主面（光取出し面）の側方に引き出された構成となっている。なお、ｎ−ＧａＮ層１４上面（光取出し面）は、コーン状の突起が林立したような凹凸面に加工されている。当該凹凸構造１４Ａによって、光取出し効率が改善される。
【００２０】
ｐ−ＧａＮ層１０（発光層１２）の下面の略全面に対向するようにｐ側電極２４が設けられている。図１（ｃ）は、ｐ−ＧａＮ層１０とこれよりも上部にある部材を取り除いた状態を示す平面図である。図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、ｐ側電極２４は、直径約１０μｍの円柱状をした複数の凸部２４Ａが略一様に分散されてなる凹凸面２４Ｂを有する。そして、各凸部２４Ａの頂部がｐ−ＧａＮ層１０の下面と接合されている。このようにｐ側電極２４と接合されたｐ−ＧａＮ層１０は、当該ｐ側電極２４を介して金属基板４と電気的に接続されているので、金属基板４はアノード給電端子４として機能することとなる。なお、ｐ側電極２４は、ｐ−ＧａＮ層１０側から順に積層されたＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなり、前記発光層１２からの光を高反射率でｎ−ＧａＮ層１４側へ反射する機能を有している。また、凹凸面２４Ｂにおける凹部２４Ｃは、Ｔａ２Ｏ５からなる絶縁材２６で充塞されている。なお、凹部２４Ｃは、絶縁材２６を充填せずに、空洞のままでも構わない。
【００２１】
前記金属基板４で受けるような形で形成された蛍光体膜８は、シリコーンなどの透光性樹脂に、(Ｂａ,Ｓｒ)2ＳｉＯ4:Ｅｕ2+やＹ3(Ａｌ,Ｇａ)5Ｏ12:Ｃｅ3＋の黄緑色蛍光体粉末とＳｒ2Ｓｉ5Ｎ8:Ｅｕ2+や（Ｃａ,Ｓｒ）Ｓ:Ｅｕ2+などの赤色蛍光体粉末とＳｉＯ２などの酸化金属微粒子を分散させたものからなる。なお、透光性樹脂にはエポキシ樹脂を用いても構わない。また、透光性樹脂の代わりに、金属アルコキシドを出発材料とするガラス材料、またはセラミック前駆体ポリマーからなるガラス材料を用いて構わない。
【００２２】
上記の構成からなるＬＥＤチップ２において、アノード給電端子４とカソード給電端子２０を介して通電すると、発光層１２から波長４６０ｎｍの青色光が発せられる。発光層１２から発した青色光の内、ｐ−ＧａＮ層１０に向かった光は、高反射率電極であるｐ側電極２４でｎ−ＧａＮ層１４側に反射される。ｎ−ＧａＮ層１４内に進行した光は、凹凸構造１４Ａの効果によって反射されることなくｎ−ＧａＮ１４層を透過され、蛍光体膜８で一部が吸収され黄緑色光と赤色光に変換される。そして、青色光と黄緑色光と赤色光が合成されて白色光となり、蛍光体膜８から出射される。
【００２３】
このように、ＬＥＤチップ２は、ｐ−ＧａＮ層１０の略全面に対向して高反射率電極であるｐ側電極２４を設け、ｎ−ＧａＮ層１４側から光を取り出す構成としているため、発光層１２で発生し、そのままｎ−ＧａＮ層１４に向かう光のみならず、ｐ−ＧａＮ層１０に向かった光もｐ側電極２４で反射させてｎ−ＧａＮ層１０から取り出すことができることとなり、発光効率に優れたものとなる。
【００２４】
また、上記したようにｐ側電極２４のｐ−ＧａＮ層１０に臨む面を凹凸面に形成し、当該凹凸面における凸部頂部をｐ−ＧａＮ層１０と接合する構成としたことも、駆動電流の総量を増加させることなく発光効率を向上させることに大きく寄与している。以下、この点ついて詳細に説明する。
（ｉ）ｐ−ＧａＮ層が高抵抗であることによる発光効率の低下に対しては、ｐ型半導体層の全面に例えば透明電極を接合すること（以下、ｐ型半導体層の略全面と接合された電極を「全面接合電極」と称する。）によって対応が可能であり、また（ｉｉ）量子井戸構造を採用したＬＥＤにおいて、ピエゾ効果によって量子井戸発光層に生じる電界の影響を低減して発光効率を向上させるためには、前記全面接合電極を介して供給する電流の値を大きくすればよいことは、既述した通りである。しかしながら、単に電流値を大きくしただけでは、チップ全体の発熱が問題となるのであった。
【００２５】
本実施の形態では、上述したように、ｐ側電極２４はｐ−ＧａＮ層１０（ｐ型半導体層）の略全面に臨むように設けることとしているものの、ｐ側電極２４のｐ−ＧａＮ層１０との電気的な接続は、一様に分散させた凸部頂部で成すこととしている。その結果、ｐ側電極２４に流された（駆動）電流は、各凸部で集中しその密度（電流密度）を高められ、高められた状態をほぼ維持したまま、ｐ−ＧａＮ層１０、ひいては発光層１２に注入されることとなる（なぜなら、ｐ−ＧａＮ層１０は、電気抵抗が高いため面方向に電流が拡がりにくいからである。）。その結果、発光層１２においては、ｐ側電極２４の前記凸部に対応する各所で電流密度（キャリア密度）が高くなり、当該各所においてスクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合割合が上昇して、この部分での発光量が増大する。
【００２６】
ここで、ｐ−ＧａＮ層１０の厚みは、ｐ側電極２４の凸部頂部間の間隙（図１（ｂ）における凹部２４Ｃの幅）よりも小さいことが好ましい。すなわち、ｐ−ＧａＮ層２４の厚みをｔ、凹部２４Ｃの上記幅をｄとした場合に、ｔ＜ｄの関係となることが好ましい。このようにすることで、凸部頂部からの電流は、ｐ−ＧａＮ層１０においてほとんど面方向に広がることなくその直上へと流れて、発光層１２に注入されるからである。ｔとｄの関係は、さらには、５ｔ≦ｄが好ましく、もっと好ましくは１０ｔ≦ｄである。また、ｐ−ＧａＮ層２４の具体的な厚み寸法としては、ｔ≦１μｍが好ましく、さらには、ｔ≦０．５μｍが好ましく、もっと好ましくは、ｔ≦０．２μｍである。上記した関係は、後述する実施の形態２および３についても当てはまることである。
【００２７】
そして、ｐ側電極２４の凸部は、ｐ−ＧａＮ層１０（発光層１２）に対してほぼ一様に分散されているので、発光層１２における発光量もほぼ一様に増大し、発光層全体としての発光量が増大するのである。
本願発明者は、上記の効果を確認すべく実験を行った。当該実験に先立ち、本願発明者は、先ず、ＬＥＤチップ２において発熱による劣化を考慮した場合、当該チップサイズ（発光層の主面積：０．１２５６ｍｍ２）に対する電流値の上限は約６３ｍＡであることを確認した。ＬＥＤを照明用に用いる場合には、寿命が少なくとも１万時間はあることが望ましいと考えられるところ、電流値が６３ｍＡを超えると当該１万時間の寿命を満足することができないことを実験によって見出したのである。なお、駆動電流６３ｍＡを発光層（ｐ−ＧａＮ層）の主面積で除して得られる平均電流密度は、約５０Ａ／ｃｍ２である。すなわち、チップサイズ（発光層の面積）が異なっても、平均電流密度が５０Ａ／ｃｍ２以下となるような駆動電流とすれば、寿命を満足することが可能となる。
【００２８】
そして、ｐ側電極における凸部の分布密度の異なるＬＥＤチップを４個作成し、その各々を駆動電流６３ｍＡで駆動した際の輝度を測定した。具体的には、凸部の個数を異ならせることにより分布密度を変化させた。分布密度の程度は、開口率で表すこととした。開口率とは、ｐ−ＧａＮ層（発光層）の主面積に対するｐ側電極の接合面積（凸部頂部の合計面積）の割合である。開口率が「１」の場合とは、ｐ側電極が全面接合電極（すなわち、従来型のｐ側電極）であることを示している。そして、開口率は、その値が小さくなるほど、凸部の分布が粗になることを示している。なお、開口率の調整は、凸部の個数を変更する代わりに、凸部頂部の面積（凸部の大きさ）を変更することによっても可能である。
【００２９】
ここで、実験に供したＬＥＤチップは、開口率が「１」、「０．７５」、「０．５」、「０．２５」となる４種類である。また、蛍光体膜は設けずに、ｎ−ＧａＮ層上面から射出される青色光の輝度を、当該ｎ−ＧａＮ層上面から３ｃｍの位置で測定した。
実験結果を図２に示す。図２において、横軸は開口率を示している。左縦軸は、相対輝度を示している。相対輝度は、開口率「１」の場合の測定輝度を「１」とし、各開口率における測定輝度を開口率「１」の測定輝度で除した値である。右縦軸は、駆動電流（６３ｍＡ）をｐ側電極のｐ−ＧａＮ層との間の接合面積で除して得られる電流密度[Ａ／ｃｍ２]を示している。以下、この電流密度を、半導体多層膜へ電流を注入する部分における電流密度を表しているという意味で「注入部電流密度」と称する。
【００３０】
図２から、開口率が１よりも小さくなると、すなわち、注入部電流密度が大きくなると相対輝度が上昇していることが確認される。このことは、発光層における電流密度（キャリア密度）の上昇によってスクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合の割合が増加し、発光効率が向上するためと考えられる。
開口率が小さくなるにつれ相対輝度は徐々に向上するものの、開口率０．５を下回ったあたりで最高の相対輝度約１．５となりその後は略一定となる。ここで開口率０．５における注入部電流密度は約１００Ａ／ｃｍ２である。すなわち、最高の相対輝度を得るためには、少なくとも１００Ａ／ｃｍ２の注入部電流密度が必要であるといえる。換言すれば、少なくとも１００Ａ／ｃｍ２の注入部電流密度が得られる開口率となるように、ｐ側電極の凹凸面を形成すればよいのである。なお、もちろん、注入部電流密度が１００Ａ／ｃｍ２以上となる開口率の上限は、上記０．５に限らず、駆動電流値（平均電流密度）によって変動するものである。但し、発熱の問題から、平均電流密度の上限は５０Ａ／ｃｍ２とするのである。なお、平均電流密度の上限を５０Ａ／ｃｍ２とし、注入部電流密度を少なくとも１００Ａ／ｃｍ２とする考えは、後述する実施の形態５および６においても適用されるものである。
【００３１】
本願発明者は、さらに、ｐ側電極２４がｐ−ＧａＮ層１０と接合される部分（凸部）を分散させたことによる効果の確認を行った。そのため、比較例として、ｐ側電極がｐ−ＧａＮ層と一箇所のみで接合される半導体発光装置（以下、「比較例」という。）であって、その接合面積を発光層の面積で除して得られる通電部比率（すなわち、前記開口率と同じ意味合いの比率）を「０．７５」、「０．５」、「０．２５」と変化させたものを作成し、各々の輝度を測定した。なお、比較例における接合箇所は円形とし、当該円の大きさによって前記通電部比率を変化させることとした。
【００３２】
その結果を、図３において実線（「▲」記号のプロット）で示す。なお、比較のため、図２に点線で示した、実施の形態に係る半導体発光装置のグラフ（「◆」記号のプロット）も併記することとする。図３のグラフは、図２のグラフとは、記載形式が変更されているだけで、同じ内容を表すグラフである。
図３から分かるように、注入部電流密度が高くなるにしたがって、両者ともに相対輝度が向上する。しかし、電流密度が１００Ａ/ｃｍ２の少し手前あたりから両者の差が顕著となり、比較例は、実施の形態の半導体発光装置ほど輝度が向上しないことが分かる。
【００３３】
これは、以下の理由によるものと推察される。
ＬＥＤは、発熱温度が高いほど輝度が低下する。比較例は、発熱箇所が一箇所に集中することから、実施の形態よりも発熱温度が高くなるものと思われる。その結果、発熱による輝度低下が、実施の形態よりも大きくなるものと思われる。換言すると、実施の形態では、発熱箇所が分散されていることから、非発熱箇所（半導体多層膜において、電流密度の低い箇所）に熱が逃げ易く、その結果、全体的に発熱温度が低減されることとなり、輝度の低下が抑制されるものと思われる。
【００３４】
なお、先に、平均電流密度が同じであれば、発熱によるＬＥＤチップの劣化もほぼ同等になると説明したが、これは、発熱箇所が一様に分散していることが前提となる。したがって、上記比較例では、平均電流密度が同じであっても、チップ劣化による寿命は、実施の形態よりも短くなるものと思われる。
また、本実施の形態に係るＬＥＤチップ２は、発光効率に関し、以下のような効果も有している。
【００３５】
ｐ側電極２４の前記凹凸面２４Ｂの凹部２４Ｃに充填されている絶縁材２６を構成するＴａ２Ｏ５は、発光層１２からの青色光に対して透明である（もちろん、可視光全般に対して透明であるが）ので、凹部２４Ｃに入射した光を当該凹部２４Ｃ表面で、ｎ−ＧａＮ層１４方向へ反射させることが可能となる。さらに、Ｔａ２Ｏ５の屈折率はＧａＮの屈折率と比較的近いので、反射吸収の影響による光の損失が少ないことも、発光効率の向上に寄与する。なお、凹部２４Ｃに充填する絶縁材は、Ｔａ２Ｏ５に限らない。例えば、ＧａＮの屈折率に略等しく可視光に対して透明な絶縁材料として知られている、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３を用いることとしてもよい。あるいは、一般的な半導体デバイスの絶縁材料である酸化シリコンや窒化シリコンなども使える。また、これら絶縁材料を複数組み合わせて使うこととしてもよく、そうすることにより、屈折率の最適化を行うことが可能となる．また、絶縁材料を多数層に積層して凹部を充填し、絶縁材を形成することにより、当該絶縁材を分布ブラッグ高反射膜として機能させることも可能となる。
【００３６】
なお、ここで本明細書および特許請求の範囲において絶縁材（料）とは、抵抗率が１０２Ω・ｃｍ以上、望ましくは１０５Ω・ｃｍ以上、より望ましくは１０８Ω・ｃｍ以上の材料を指し、一般的に高抵抗材料と称されている材料も含む趣旨で使用しており、例えばＧａＮ系の高抵抗半導体材料も含まれる。
また、ＬＥＤチップ２は、半導体多層膜６の光取り出し面側にサファイア基板等が配されていないので、当該半導体多層膜６からの光取出し効率の非常に高いものとなっている。
【００３７】
ＬＥＤチップ２は、上記した発光効率に関する効果以外にも、下記する効果を有する。
ＬＥＤチップ２は、ｐ−ＧａＮ層の略全面に臨んでｐ側電極２４が配され、当該ｐ側電極２４において略一様に分散された凸部２４から電流を注入することとしているため、半導体多層膜６（発光層１２）全体に電流を注入することができるので、動作電圧を下げることができる。
【００３８】
ＬＥＤチップ２は、高熱伝導率を有する金属基板４から、主に発光層１２で生じた熱が後述する実装基板（セラミックス基板２０２、図２６参照）に放散される関係上、これによっても発光層１２の過熱を抑制することができることとなり、高出力、長寿命のＬＥＤチップ（半導体発光装置）を実現できる。更に、後述する実装態様により、光取出し側となる上方には、ボンディングワイヤー等の出射光を遮るものがないので、影のない光を出射することができる。また、サファイア基板など絶縁性基板を含んでいないので、静電耐圧も向上する。
【００３９】
ＬＥＤチップ２は、上記したように、半導体多層膜の厚みが３μｍ程度であるのに比べて、蛍光体膜の厚みは２００μｍと十分に厚い。また、半導体多層膜の側面外周にも、蛍光体膜が設けられている。したがって、当該蛍光体膜は、半導体多層膜の周囲にほぼ一様な厚みで形成されていることとなり、これによって、蛍光体膜の厚みムラに起因する色ムラの少ない白色光を得ることができる。
【００４０】
ＬＥＤチップ２は、発光層１２を含む半導体多層膜６が略円盤状（略円柱状）に形成されており、蛍光体膜８が当該半導体多層膜６に対してほぼ均一な厚みで形成されているので、当該ＬＥＤチップ２から得られる光のスポット形状もほぼ円形となる。したがって、ＬＥＤチップ２は、照明用光源として好適なものとなる。
ＬＥＤチップ２は半導体多層膜を支持するのに十分な厚みの金属基板（Ａｕメッキ層）を有している。更に、蛍光体膜８も半導体多層膜の支持機能を有している。これらによりＬＥＤチップ２のハンドリングが容易になっている。
【００４１】
上記の構成からなるＬＥＤチップの製造方法について、図４〜図７を参照しながら説明する。なお、図４〜図７では、ＬＥＤチップ２の各構成部分となる素材部分には１０００番台の符号付し、その下２桁にはＬＥＤチップ２の対応する構成部分に付した番号を用いることとする。
まず、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）を用い、図４に示すように２インチのサファイア基板２８上にＧａＮバッファ層（不図示）、ｎ−ＧａＮ層１０１４、ＩｎＧａＮ/ＧａＮ多層量子井戸発光層１０１２、ｐ−ＧａＮ層１０１０をこの順に結晶成長により積層する[工程Ａ１]。
【００４２】
次に絶縁材２６（図１参照）となるＴａ２Ｏ５膜１０２６をスパッタにより積層する。その際、Ｔａ２Ｏ５膜１０２６が不要な部分については、あらかじめマスクパターン（不図示）により覆っておく。Ｔａ２Ｏ５膜１０２６を積層した後にマスクパターンを除去すると必要な部分に絶縁材２６が形成される[工程Ｂ１]。なお、先にＴａ２Ｏ５膜を積層した後、必要部分をマスクパターンで覆い、不要部分をエッチングで除去しても構わない。
【００４３】
その後、Ｒｈ/Ｐｔ/Ａｕ層１０２４をこの順に電子ビーム蒸着法等により形成し[工程Ｃ１]、更に、厚さ５０μｍのＡｕメッキ層１００４を形成する[工程Ｄ１]。
続いて、サファイア基板２８を除去する工程に入る。まず、テフロン（登録商標）シートなどの高分子フィルム３０をＡｕメッキ層１００４側に張り付ける[工程Ｅ１]。高分子フィルムは、サファイア基板２８を除去した後の半導体多層膜１００６やＡｕメッキ層１００４を支持し、製造工程に於けるハンドリングを容易にするための支持部材として用いられる。
【００４４】
高分子フィルム３０を張り付けた後、サファイア基板２８側から波長３５５ｎｍのＹＡＧ第３高調波レーザ光ＬＢを、サファイア基板２８全面を走査するように照射する[工程Ｆ１]。照射されたレーザ光ＬＢはサファイア基板２８では吸収されず透過し、サファイア基板２８とｎ−ＧａＮ１０１４層の界面のみで吸収されるため、局所的な発熱により界面付近に於けるＧａＮの結合が分解される。これによりサファイア基板２８と半導体多層膜１００６は結晶構造的には分離した状態となる。但し、分解によってできた金属Ｇａによりサファイア基板２８に半導体多層膜１００６が接着した状態にある。金属Ｇａの融点は２９℃と低いので加熱した塩酸などに浸すと容易にサファイア基板２８と半導体多層膜１００６は分離する[工程Ｇ１]。なお、ＹＡＧ第３高調波レーザ光以外にも、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光や、３６５ｎｍの水銀灯輝線を用いることができる。また、サファイア基板２８を研磨により除去することもあり得る。
【００４５】
次に、ＬＥＤチップ２となる半導体多層膜を形成するために、ＬＥＤチップ２となる部分をマスクパターン（不図示）で覆い、Ａｕメッキ層１００４が現れるまで気相或いは液相エッチングで不要な半導体多層膜１００６を除去する[工程Ｈ１]。その後、ｎ−ＧａＮ層１４の光取出し面に光取出し凹凸構造１４Ａを形成するため、前記マスクパターン（不図示）を除去した後、今度は、半導体多層膜６上面以外の部分をマスクパターン（不図示）で覆い、ＫＯＨなどの溶液に浸す。すると露出表面にコーン状の凹凸が形成される。凹凸形状は、溶液の濃度や温度、浸す時間、印加する電流/電圧などにより制御することができる。凹凸形状（凹凸構造１４Ａ）を形成した後、マスクパターン（不図示）を除去する[工程Ｉ１]。
【００４６】
半導体多層膜６の表面保護と絶縁を目的として、窒化シリコン膜１０１６を形成する。ｎ−ＧａＮ層１４上面の縁周辺を僅かに残す状態で、ｎ−ＧａＮ層１４上面をマスクパターン（不図示）で覆った後、スパッタなどにより窒化シリコン膜１０１６を積層し、その後、前記マスクパターンを除去すると、半導体多層膜６側のＡｕメッキ層１００４表面も含めて、ｎ−ＧａＮ層１４上面以外の部分に窒化シリコン膜１０１６を形成することができる[工程Ｊ１]。
【００４７】
窒化シリコン膜１０１６を形成した後、ｎ側電極１８、配線２２、及びカソード給電端子２０を形成するために、Ａｌ/Ｐｔ/Ａｕ膜を形成する[工程Ｋ１]。ＬＥＤチップ２の分離部分と周辺を少し開けてｎ−ＧａＮ層１４上面をマスクパターン（不図示）で覆った後、電子ビーム蒸着などでＡｌ/Ｐｔ/Ａｕ膜をこの順に形成し、前記マスクパターンを除去する。
【００４８】
続いて蛍光体膜８の形成工程を説明する。蛍光体膜８は半導体多層膜６部分を覆うように立体的に形成する。そのため、先に示した蛍光体粉末と酸化金属微粒子を適量分散させたシリコーン樹脂ペーストで、半導体多層膜６部分を覆うようにスクリーン印刷法などを用いて必要部分に塗布し、熱硬化して形成する[工程Ｌ１]。
一般に蛍光体膜厚が変わると発光層からの青色光と蛍光体からの緑黄色光及び赤色光との割合が変わるため、これらの色が合成されてなる白色光の色調も変わる。スクリーン印刷を用いることにより蛍光体膜厚を一定にすることができるので、ほぼ設計値に近い白色光を得ることが可能である。しかしながら、特に照明用途のように僅かな色調も重要になる場合は、蛍光体膜厚を設計値よりも厚く形成し、発光させて色調を確認し、設計値から外れている場合は、設計値の色調になるように蛍光体膜を研磨することにより、調整することも可能である。この作業は、ＬＥＤチップに分離する前でも後でも可能である。スクリーン印刷により蛍光体膜を形成するので、各ＬＥＤチップ内での蛍光体厚が均一にできるだけでなく、同時に作製しているウエハー内においても均一な蛍光体厚を実現することができるので、各ＬＥＤチップの色ムラだけでなく、ＬＥＤチップ間の色バラツキも抑制することが可能である。また、蛍光体膜がＬＥＤチップ状態で一体化されていることから、実装基板への実装前にＬＥＤチップの色を選択することが可能となる。その結果、実装基板に青色ＬＥＤチップを実装した後、蛍光体膜を形成する一般的な白色ＬＥＤよりも、実装歩留まりを格段に高めることができる。
【００４９】
最後にダイシングブレードＤＢにより、チップ個片に分割することで、ＬＥＤチップ２（図１参照）が完成する[工程Ｍ１]。
（実施の形態２）
図８（ａ）は、半導体発光装置である白色ＬＥＤチップ５２（以下、単に「ＬＥＤチップ５２」という。）の平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＢ・Ｂ線断面図である。また、図９（ａ）は、ＬＥＤチップ５２の下面図である。なお、図８（ａ）は、後述する蛍光体膜５８（図８（ｂ）参照）を除いた状態を表している。
【００５０】
図８に示すように、ＬＥＤチップ５２は、ベース基板となる高抵抗Ｓｉ基板５４（以下、単に「Ｓｉ基板５４」という。）上に、半導体多層膜５６と蛍光体膜５８が設けられた構成をしている。Ｓｉ基板５４は、半導体多層膜５６の主面よりも一回り大きな面積の主面を有しており、半導体多層膜５６は、Ｓｉ基板５４における一方の主面の中ほどに配されている。
【００５１】
半導体多層膜５６は、Ｓｉ基板５４側から順に、ｐ型半導体層であるｐ−ＡｌＧａＮ層６０（厚さ２００ｎｍ）、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ多重量子井戸発光層６２（厚さ４０ｎｍ）、ｎ型半導体層であるｎ−ＡｌＧａＮ層６４（厚さ２０μｍ）、ｎ−ＧａＮ層（厚さ５μｍ：図８では不図示）から成り、量子井戸構造を呈している。
チップサイズは５００μｍ角、厚さ２５０μｍ（Ｓｉ基板５４厚５０μｍ、蛍光体膜５８厚２００μｍ（Ｓｉ基板５４上面からの高さ））である。また、半導体多層膜５６の厚みは上記の通りであり、その主面のサイズは、４００μｍ角である。
【００５２】
ｐ−ＡｌＧａＮ層６０の下面（発光層６２と反対側の主面）の略全面に対向するようにｐ側電極６６が設けられている。ｐ側電極６６は、ｐ−ＡｌＧａＮ層６０側から順に積層されたＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなり、前記発光層６２からの光を高反射率でｎ−ＡｌＧａＮ層６４側へ反射する機能を有している。なお、半導体多層膜５６とｐ側電極６６とは、後述するように、別途サファイア基板９４（図１０参照）上に半導体プロセスによって形成した後、Ｓｉ基板５４に転写したものである。
【００５３】
Ｓｉ基板５４の上面の少なくとも前記ｐ側電極６６に対応する領域には、導電部材である導電膜６８が形成されている。導電膜６８は、Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕ膜からなり、前記ｐ側電極６６と、Ａｕ/Ｓｎといった導電材料からなる接合層７０を介して接合されている。
半導体多層膜５６において光取出し面となる前記ｎ−ＡｌＧａＮ層６４上面（発光層６２と反対側の主面）には、光取出し効率を改善するために、凹凸構造７２が形成されている。当該凹凸構造７２は、後述するように、ｎ−ＡｌＧａＮ層６４上面に一様な厚みで形成したタンタルオキサイド（Ｔａ２Ｏ５）膜７４の一部を選択的にエッチングによって除去することによって形成されたものである。また、ｎ−ＡｌＧａＮ層６４上面の一部領域には、Ｔｉ/Ｐｔ/ＡｕからなるＬ字状をしたｎ側電極７６が形成されている。
【００５４】
半導体多層膜５６の側面の全面と上面の一部（上面を外周に沿って縁取るような形）には、窒化シリコンからなる絶縁膜７８が形成されている。
Ｓｉ基板５４の下面（半導体多層膜５６の形成側とは反対の面）には、Ｔｉ/Ａｕからなるアノード給電端子８０とカソード給電端子８２とが形成されている。
前記導電膜６８は、前記半導体多層膜５６の下面からはみ出した延設部６８Ａを有している。導電膜６８は、当該延設部６８Ａにおいて、Ｓｉ基板５４に開設されたスルーホール８４を介してアノード給電端子８０と電気的に接続されている。
【００５５】
一方、Ｌ字状をしたｎ側電極７６のコーナー部７６Ａに、Ｓｉ基板５４にまで至る配線８６の一端部が接続されている。配線８６のｎ側電極７６側端部部分は、ｎ側電極７６との接続部位からｎ−ＡｌＧａＮ層６４外側主面（光取出し面）の側方に引き出された構成となっており、ここから、半導体多層膜５６の側面に沿ってＳｉ基板５４に至っている。なお、配線８６は、Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕ膜からなり、半導体多層膜５６とは、前記絶縁膜７８によって電気的に絶縁されている。配線８６のＳｉ基板５４側端部とカソード給電端子８２とは、Ｓｉ基板５４に開設されたスルーホール８８を介して電気的に接続されている。なお、スルーホール８４、８８は、Ｓｉ基板５４の厚み方向に開設された貫通孔にＰｔを充填してなるものである。
【００５６】
蛍光体膜５８は、Ｓｉ基板５４で受けるような形で、前記半導体多層膜５６の側面およびＳｉ基板とは反対側の主面（光取り出し面）を覆うように形成されている。蛍光体膜５８は、シリコーンなどの透光性樹脂に、青色蛍光体として例えば（Ｂａ、Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋や（Ｂa、Ｓｒ、Ｃa、Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋などから少なくとも１種類、緑色蛍光体として例えばＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋や（Ｂa、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋などから少なくとも１種類、黄色蛍光体として例えば（Ｓｒ、Ｂa）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２+を少なくとも１種類、赤色蛍光体として例えばＬａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３+やＣａＳ：Ｅｕ２＋やＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋などから少なくとも１種類の計４色の蛍光体粉末とＳｉＯ２などの酸化金属微粒子を分散させたものからなる。なお、透光性樹脂にはエポキシ樹脂を用いても構わない。また、透光性樹脂の代わりに、金属アルコキシドを出発材料とするガラス材料、またはセラミック前駆体ポリマーからなるガラス材料を用いて構わない。蛍光体膜５８は、全体に渡ってほぼ一様な厚みを有している。
【００５７】
また、半導体多層膜５６周囲におけるＳｉ基板５４と蛍光体膜５８との間には、Ａｌからなる光反射膜９０が形成されている。
ＬＥＤチップ５２においても、実施の形態１に係るＬＥＤチップ２と同様、ｐ側電極のｐ型半導体層と対向する面は、凹凸面に形成されている。
図９（ｂ）は、ｐ側電極６６（図８（ｂ）参照）のみを表した平面図であり、図９（ｃ）は、図９（ｂ）におけるＤ・Ｄ線断面図である。
【００５８】
図９（ｂ）と図８（ｂ）を参照しながら説明すると、ｐ側電極６６は、畝状をした複数の凸部６６Ａが平行に略等間隔で配されて（略一様に分散されて）形成されたストライプ状の凹凸面６６Ｂを有する。そして、各凸部６６Ａの頂部がｐ−ＡｌＧａＮ層６０の下面と接合されている。凹凸面６６Ｂの凹部６６Ｃは、酸化シリコンからなる絶縁材９２で充塞されている。なお、絶縁材９２としては、酸化シリコン以外にＴａ２Ｏ５や実施の形態１で紹介した他の材料を用いてもよい。半導体多層膜５６には、その積層方向に線状の格子欠陥が存在するのであるが、この格子欠陥は、製造過程において、絶縁材９２が配される領域に出現するよう制御される。この格子欠陥に関しては、後述するＬＥＤチップ５２の製造方法において説明することとする。
【００５９】
上記の構成からなるＬＥＤチップ５２において、アノード給電端子８０とカソード給電端子８２を介して給電すると、半導体多層膜５６の発光層６２から波長３９０ｎｍの近紫外光が発せられる。発光層６２から発した近紫外光の大半は、ｎ−ＡｌＧａＮ層６４側から出射され、蛍光体膜５８で吸収される。蛍光体膜５８で近紫外光は白色光に変換される。
【００６０】
上記したように、半導体多層膜５６の厚みが２５μｍ程度であるのに比べて、蛍光体膜５８の厚みは２００μｍと十分に厚い。また、半導体多層膜５６の側面外周にも、蛍光体膜５８が設けられている。したがって、当該蛍光体膜５８は、半導体多層膜５６の周囲にほぼ一様な厚みで形成されていることとなり、これによって、蛍光体膜５８の厚みムラに起因する色ムラの少ない白色光を得ることができる。
【００６１】
本実施の形態のＬＥＤチップ５２は、ｐ側電極６６に高反射率電極を採用したことにより半導体多層膜５６からの光取り出し効率が大幅に改善される。また、光取出し面となる前記ｎ−ＡｌＧａＮ層６４上面に設けられた凹凸構造７２によっても、半導体多層膜５６からの光取り出し効率が向上する。さらに、上記光反射膜９０によって、ＬＥＤチップ５２からの光取り出し効率が改善される。
【００６２】
さらに、ＬＥＤチップ５２は、半導体多層膜５６の光取り出し面側にサファイア基板等が配されていないので、発光層からの光がサファイア基板等を介して当該ＬＥＤチップ外へと放出されるタイプのものと比較して、当該半導体多層膜５６からの光取出し効率の非常に高いものとなっている。
また、ｐ−ＡｌＧａＮ層６０の略全面に臨んでｐ側電極６６が配され、当該ｐ側電極６６において略一様に分散された凸部６６Ａから電流を注入することとしたことによって奏される効果は、実施の形態１の場合と同様である。
【００６３】
ＬＥＤチップ５２は、実装基板上のパッドに給電端子８０、８２を直接接合することにより実装される。ここで、ＬＥＤチップ５２自体が蛍光体膜を有しており、白色光を発することができるので、当該ＬＥＤチップ５２の実装前に上述した光学的特性検査を実行することが可能なり、当該光学的特性に起因して、実装基板を含む完成品が不良品（規格外）となることを未然に防止することができる。その結果、完成品の歩留まりが向上することとなる。
【００６４】
また、ＬＥＤチップ５２は、アノード給電端子８０、カソード給電端子８２が半導体多層膜５６の下面側にあり、実装状態で、光取出し側となる上面側には、ボンディングワイヤー等の出射光を遮るものがないので、影のない光を出射することができる。
上記の構成からなるＬＥＤチップ５２の製造方法について、図１０〜図１７を参照しながら説明する。なお、図１０〜図１７では、ＬＥＤチップ５２の各構成部分となる素材部分には２０００番台の符号を付し、その下２桁にはＬＥＤチップ５２の対応する構成部分に付した番号を用いることとする。
【００６５】
まず、ＭＯＣＶＤ法を用い、図１０に示すように、単結晶基板であるサファイア基板９４上にＧａＮ層（図１０では不図示）、ｎ−ＡｌＧａＮ層２０６４、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ多重量子井戸発光層２０６２、ｐ−ＡｌＧａＮ層２０６０をこの順に結晶成長によって積層する［工程Ａ２］。なお、サファイア基板９４は、直径２インチ、厚さ３００μｍの基板である。
【００６６】
次に、成長した半導体多層膜２０５６の一部をマスキングし、残りの部分をサファイア基板９４が表れるまでドライエッチングにより除去する。このとき残った半導体多層膜がＬＥＤチップ５２を構成する個々の半導体多層膜５６（図８（ｂ）参照）となる［工程Ｂ２］］。
次に絶縁材９２（図８参照）となる酸化シリコン膜２０９２をスパッタにより積層する。その際、酸化シリコン膜２０９２が不要な部分については、あらかじめマスクパターン（不図示）により覆っておく。酸化シリコン膜２０９２を積層した後にマスクパターンを除去すると必要な部分に絶縁材９２が形成される[工程Ｃ２]。続いて、個々の半導体多層膜５６（ｐ−ＡｌＧａＮ層６０）上面に、電子ビーム蒸着法等によりＲｈ/Ｐｔ/Ａｕ膜をこの順に形成して、ｐ側電極６６を作製する[工程Ｄ２]。
【００６７】
ここで、絶縁材９２は、半導体多層膜において格子欠陥が集結してなる高欠陥領域上に形成される。サファイア基板上に形成されるＧａＮ系半導体層内には、ＧａＮとサファイアの格子定数の違いに起因して筋状に格子欠陥が存在する。本実施の形態では、当該格子欠陥の成長方向を半導体プロセスにおいて制御し、所定の間隔に集結させ、格子欠陥の集結した領域（高欠陥領域）に絶縁材９２を配し、高欠陥領域の近傍に形成される低欠陥領域にｐ側電極の凸部頂部を接合することとしたのである。半導体プロセスにおいて格子欠陥の成長方向を制御する方法は、米国特許第６，６１７，１８２号明細書等に開示されている公知の技術で実現できるため、ここでは、その詳細な説明は省略し、図１１、図１２を参照しながら、概略を説明することとする。
【００６８】
図１１、図１２は、図１０の工程Ａ２〜工程Ｃ２で示した工程をより詳細に表したものである。
先ず、サファイア基板９４の（０，０，０，１）面上にＭＯＣＶＤ法により、厚さ１０ｎｍのバッファ層（不図示）に次いで、厚さ５μｍのＧａＮ層９６を形成する[図１１（ａ）]。ＧａＮ層９６内にはＧａＮとサファイアの格子定数の違いによる筋状の格子欠陥Ｋが存在している。
【００６９】
次に、ＧａＮ層９６表面に第１の段差である凹凸をエッチングにより設ける[図１１（ｂ）]。凹凸の周期は１０μｍ、凸部９６Ａ頂部の幅は２μｍ、高さは３μｍである。この凹凸により紙面垂直方向に形成される溝９６Ｂの方向は＜１，１，−２，０＞である。
上記凹凸面を上方から見た状態を図１１（ｃ）に示す。
その上に更にＭＯＣＶＤ法を用いて、厚さ１０μｍの第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａを形成する[図１２（ａ）]。ＧａＮ層９６上の凹部９６Ｂ上にある第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａの格子欠陥Ｋは、ＡｌＧａＮ層の堆積の進行とともにＧａＮ層９６の凹部９６Ｂ中央に向かって集結し、やがて一筋の格子欠陥となる。最終的に第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａの表面に存在する格子欠陥は、ＧａＮ層９６上の凹部９６Ｂ中央付近とＧａＮ層９６の凸部９６Ａ上部付近のみとなり、それ以外の領域は低欠陥領域となる。
【００７０】
第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａ表面に残った格子欠陥の数を更に減らす為に、低欠陥領域の一つおきが凸部となるように、第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａに凹凸構造を設ける[図１２（ｂ）]。作製方法、構造は先に示したＧａＮ層９６の凹凸と同じである。
更にその上に厚さ１０μｍの第２のＡｌＧａＮ層２０６４ＢをＭＯＣＶＤ法により積層する[図１２（ｃ）]。第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａに残った格子欠陥は第２のＡｌＧａＮ層２０６４Ｂの堆積とともに第２のＡｌＧａＮ層２０６４Ｂの凹部中央付近に向かって集結し、やがて一筋の格子欠陥となる。その結果、第２のＡｌＧａＮ層２０６４Ｂ表面の格子欠陥は、第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａ表面より更に減少する。
【００７１】
そして、集結した格子欠陥は、そのまま略真っ直ぐ、発光層２０６２、ｐ−ＡｌＧａＮ層２０６０中を成長し、ｐ−ＡｌＧａＮ層２０６０表面（上面）にピットとなって現れる。そして、本実施の形態では、ピットが比較的良く現れる（格子欠陥が集結された）高欠陥領域Ｈに絶縁材９２を形成し、高欠陥領域Ｈ近傍の低欠陥領域Ｌにｐ側電極の凸部を接合することとしたのである。こうすることにより、発光効率の向上を図ることが可能となる。すなわち、発光層中に格子欠陥が存在すると、その部分では、注入された電流は光に変換されずに専ら熱に変換されて、発光効率の向上を妨げるのであるが、上記のようにすることによって、格子欠陥の少ない領域に電流を注入することが可能となるからである。
【００７２】
なお、実施の形態１のＬＥＤチップ２（図１）においても、上記と同様にして、ｐ側電極２４の凸部２４Ａと接合する領域を高欠陥領域とし、絶縁材２６が配される領域を低欠陥領域とするようにしても構わない。この場合には、ＧａＮバッファ層やｎ−ＧａＮ層の上面は、ｐ側電極の凹凸面に合わせて、図２８に示すように凸部１５６が配されて形成される千鳥格子状の凹凸面とすることとする。なお、図２８は、図１１（ｃ）に対応する図である。
【００７３】
ここまで述べた上記工程と並行して、図１３の工程Ｅ２、工程Ｆ２に示す工程を進める。
高抵抗Ｓｉ基板２０５４に対し、その厚み方向に、ドライエッチングによって穴９８、１００を穿設し、当該穴９８、１００に、無電解メッキによってＰｔを充填して、スルーホール８４、８８を形成する[工程Ｅ２]。
【００７４】
次に、Ｓｉ基板２０５４上面の所定範囲にＴｉ/Ｐｔ/Ａｕ膜を形成して導電膜６８を作製し、さらに導電膜６８の所定範囲に重ねてＡｕ/Ｓｎ膜を形成して接合層７０を作製する[工程Ｆ２]。
続いて、サファイア基板９４上のｐ側電極６６とＳｉ基板２０５４上の対応する接合層７０とが重なるように、当該サファイア基板９４とＳｉ基板２０５４とを重ねて、押圧しながら、接合層７０が３００℃程度になるように加熱する[工程Ｇ２]。これによって、ｐ側電極６６と接合層７０とが共晶接合される。
【００７５】
ｐ側電極６６と接合層７０との接合に続いて、半導体多層膜５６からサファイア基板９４を分離する［工程Ｈ２、工程Ｉ２］。当該分離工程は、実施の形態１の場合と同様になされるので、その説明については省略する。
サファイア基板９４が分離され、当該サファイア基板９４からＳｉ基板２０５４に半導体多層膜５６等が転写されると、ｎ−ＡｌＧａＮ層６４とサファイア基板９４との間の格子定数の違いに起因して半導体多層膜５６に生じていた内部応力が解消される。これによって、歪の少ない半導体多層膜５６を得ることができる。また、ＬＥＤチップにおいて半導体多層膜を支持する基板（ベース基板）の選択の自由度が高まり、例えば、結晶成長に用いるものよりも高放熱性（高熱伝導率性）の基板をベース基板として採用することが可能となる。
【００７６】
続いて、絶縁と表面保護を目的に高周波スパッタ等により窒化シリコン膜を形成し、絶縁膜７８を作製する[工程Ｊ２]。窒化シリコン膜は、半導体多層膜５６（ｎ−ＡｌＧａＮ層６４）上面の周縁部、半導体多層膜５６の側面、および導電膜６８の延設部６８Ａに渡って形成する。
次に、Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕ膜を形成して、ｎ側電極７６および配線８６を作製する[工程Ｋ２]。すなわち、ｎ側電極７６と配線８６とは、一体的に形成される。
【００７７】
Ａｌ膜を形成して、光反射膜９０を作製する[工程Ｌ２]。
ｎ−ＡｌＧａＮ層６４の露出表面にタンタルオキサイド（Ｔａ２Ｏ５）膜７４をスパッタリング等によって堆積した後、その一部をエッチングによって除去して凹凸構造７２を形成する[工程Ｍ２]。
続いて、Ｓｉ基板２０５４の半導体多層膜５６の形成されている表側に、例えばポリエステルからなり加熱すると発泡して接着力がなくなる接着層（不図示）を介して、第１の高分子フィルム１０２を接着する[工程Ｎ２]。
【００７８】
第１の高分子フィルム１０２の接着後、Ｓｉ基板２０５４の厚さが１００μｍになるまでその裏側から研磨する[工程Ｏ２]。これにより、スルーホール８４、８８がＳｉ基板２０５４の裏側に現れることとなる。
スルーホール８４、８８が現れると、Ｓｉ基板２０５４の所定領域にＴｉ/Ａｕ膜を形成して、アノード給電端子８０とカソード給電端子８２を作製する[工程Ｐ２]。
【００７９】
次に、Ｓｉ基板２０５４の表側に貼着した第１の高分子フィルム１０２を剥がし、Ｓｉ基板２０５４の裏側に、ダイシングシートである第２の高分子フィルム１０４を貼着する[工程Ｑ２]。
続いて、スクリーン印刷によって、蛍光体膜５８を形成した後[工程Ｒ２]、ダイシングブレードＤＢによって個片にダイシングして、ＬＥＤチップ５２が完成する[工程Ｓ２]。
（実施の形態３）
上記実施の形態１、２では，サファイア基板（単結晶基板）上に形成した半導体多層膜を金属や半導体など異なる材質の基板に接合して作製する形態を示した。実施の形態３では、単結晶基板であるＳｉＣ基板，或いはサファイア基板などに結晶成長により形成された状態で単結晶基板から分離せずに作製する良く知られているＬＥＤチップに本発明を適用した形態を説明する。
【００８０】
図１８に実施の形態３に係るＬＥＤチップ１１２を示す。図１８（ａ）はＬＥＤチップ１１２の平面図を、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）におけるＣ・Ｃ線断面図を、図１８（ｃ）は後述するｐ側電極１２６のみの平面図をそれぞれ示している。なお、図１８（ｃ）、（ｄ）および図１９に示すｐ側電極の平面図では、凸部部分を黒く塗りつぶしている。
図１８に示すように、ＬＥＤチップ１１２は、ｎ−ＳｉＣ基板１１４と、ｎ−ＳｉＣ基板１１４上に結晶成長により形成された半導体多層膜１１６を有する。半導体多層膜１１６は、ｎ−ＳｉＣ基板１１４側から順に、ｎ−ＧａＮ層１１８、ＩｎＧａＮ量子井戸発光層１２０、ｐ−ＧａＮ層１２２で構成される。
【００８１】
ｎ−ＳｉＣ基板１１４の上面には、Ｔｉ/Ａｕ膜からなるｎ側電極１２４が設けられ、ｐ−ＧａＮ層１２２下面には、その略全面に臨んで、Ｒｈ/Ｐｔ/Ａｕ膜からなるｐ側電極１２６が設けられている。
ｐ側電極１２６は、図１８（ｃ）に示すように、方形の横断面を有する複数の凹部１２６Ａが略一様に分散されてなる凹凸面１２６Ｂを有する。すなわち、ｐ側電極１２６の凹凸面１２６Ｂを形成する凸部１２６Ｃは、格子状をした１個の凸部からなっている。
【００８２】
そして、当該凸部１２６Ｃの頂部がｐ−ＧａＮ層１２２と接合されている。また、凹部１２６Ａには、酸化シリコンからなる絶縁材１２８が充填されている。
ＬＥＤチップ１１２は、プリント配線板などの実装基板上に形成されたアノードパッドにｐ側電極１２６下面が接合されて搭載される。また、実装基板上に形成されたカソードパッドと前記ｎ側電極１２４とがボンディングワイヤーによって接続される。また、白色光を得る場合には、上記ボンディングワイヤーによる接続の後、ＬＥＤチップ１１２全体を覆うように、実装基板上に蛍光体膜が形成されることとなる。
【００８３】
なお、上記の例では、ｐ側電極において、複数の凹部を形成することにより凹凸面を形成することとしたが、図１８（ｄ）に示すように、角柱状をした複数の凸部を略一様に分散させて凹凸面を形成することとしても構わない。
また、図１９に示すような形状とすることも可能である。
図１９（ａ）は、実施の形態１と同様、円柱状をした複数の凸部１３８を略一様に分散させて凹凸面を形成した例であり、図１９（ｂ）は、円形の横断面を有する複数の凹部１４０を略一様に分散させて凹凸面を形成した例である。
【００８４】
図１９（ｃ）は、六角柱状をした複数の凸部１４２を略一様に分散させて凹凸面を形成した例であり、図１９（ｄ）は、六角形の横断面を有する複数の凹部１４４を略一様に分散させて凹凸面を形成した例である。
図１９（ｅ）は、三角柱状をした複数の凸部１４６を略一様に分散させて凹凸面を形成した例であり、図１９（ｆ）は、三角形の横断面を有する複数の凹部１４８を略一様に分散させて凹凸面を形成した例である。
【００８５】
図１９（ｇ）は、実施の形態２と同様、畝状をした複数の凸部１５０を略一様に（略等間隔で）分散させて凹凸面を形成した例であり、図１９（ｈ）は、真っ直ぐな溝状をした複数の凹部１５２を略一様に（略等間隔で）分散させて凹凸面を形成した例である。
なお、実施の形態１におけるｐ側電極の凹凸面形状を、図１８（ｃ）、（ｄ）、図１９（ｂ）〜（ｈ）に示す凹凸面形状としても構わない。また、実施の形態２におけるｐ側電極の凹凸面形状を、図１８（ｃ）、（ｄ）、図１９（ａ）〜（ｆ）、（ｈ）に示す凹凸面形状としても構わない。
（実施の形態４）
図２０は、実施の形態２に係るＬＥＤチップ５２（図８参照）を有した照明モジュールである白色ＬＥＤモジュール（以下、単に「ＬＥＤモジュール」と称する。）２００の外観斜視図である。ＬＥＤモジュール２００は、後述する照明器具２３２(図２３)に装着して用いられるものである。
【００８６】
ＬＥＤモジュールは、直径５ｃｍの円形をしたＡｌＮからなるセラミックス基板２０２と２１７個の樹脂レンズ２０４とを有している。セラミックス基板２０２には照明器具２３２に取り付けるためのガイド凹部２０６や、照明器具２３２からの給電を受けるための端子２０８，２１０が設けられている。
図２１（ａ）はＬＥＤモジュール２００の平面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）におけるＧ・Ｇ線断面図、図２１（ｃ）は、図２１（ｂ）におけるチップ実装部分の拡大図をそれぞれ示している。
【００８７】
図２１（ｃ）に示すように、セラミックス基板２０２の下面には放熱特性を改善するための金メッキ２１２が施されている。
図２１（ａ）において円形に見える各レンズの中心に対応するセラミックス基板２０２の上に、ＬＥＤチップ５２が１個ずつ（全部で２１７個）実装されている。
セラミックス基板２０２は、厚さ０．５ｍｍでＡｌＮを主材料とする２枚のセラミックス基板２１４，２１６が積層されてなるセラミックス基板である。なお、セラミックス基板２１４，２１６の材料としては、ＡｌＮ以外にＡｌ２Ｏ３、ＢＮ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ダイヤモンド等が考えられる。
【００８８】
ＬＥＤチップ５２は、下層のセラミックス基板２１６に実装されている。上層のセラミックス基板２１４にはＬＥＤチップ５２を実装する空間を創出するテーパー状の貫通孔２１８が開設されている。
ＬＥＤチップ５２の各実装位置に対応するセラミックス基板２１６上面には、図２２（ｂ）に示すようなボンディングパッドである、カソードパッド２２０とアノードパッド２２２が形成されている。各パッド２２０，２２２にはＣｕの表面にＡｕメッキを行ったものが用いられている。各パッド２２０，２２２にはＰｂＳｎハンダが載せられ、ＬＥＤチップ５２の金メッキからなる給電端子８０、８２（図８参照）が接合される。
【００８９】
或いは、ＬＥＤチップ５２の給電端子８０、８２に、更にＰｂＳｎハンダをメッキしておけば、各パッド２２０、２２２にハンダを載せる工程が不要となる。全パッドにＬＥＤチップ５２を配した後、リフロー炉を通してセラミック基板２０２の温度をハンダが溶ける温度まで上昇させれば、一度に、２１７個全てのＬＥＤチップ５２を接合することができる。ここでは触れないが、パッドの形状、ハンダの量、ＬＥＤチップ５２の給電端子の形状等を最適化しておけば、上記したリフロー半田付けは可能である。なお、ハンダによらず銀ペーストやバンプにより接合しても構わない。
【００９０】
ここで、実装に供されるＬＥＤチップ５２は、実装前に実施される色ムラや色温度等の光学的特性検査に合格したものである。すなわち、本実施の形態によれば、ＬＥＤチップ５２自体が蛍光体層を有しており、白色光を発することができるので、当該ＬＥＤチップ５２の実装前に上記光学的特性検査を実行することが可能となり、当該光学的特性に起因して、ＬＥＤモジュールが不良品（規格外）となることを未然に防止することができるのである。その結果、完成品（ＬＥＤモジュール）の歩留まりが向上することになる。
【００９１】
図２１（ｃ）に示すように、上層のセラミックス基板２１４に開設された前記貫通孔２１８の側壁及び当該セラミックス基板２１４の上面にはアルミ反射膜２２４が形成されている。
セラミックス基板２１６にＬＥＤチップ５２を実装後、第１の樹脂としてシリコーン樹脂２２６等でＬＥＤチップ５２を覆い、更に第２の樹脂としてエポキシ樹脂２２８などを用いたインジェクションモールドによりレンズ２０４を形成する。なお、シリコーン樹脂を用いずに、エポキシ樹脂のみでモールドしてもよい。
【００９２】
２１７個のＬＥＤチップ５２は、セラミックス基板２１６上面に形成された配線パターン２３０によって、３１直列７並列に接続されている。
図２２（ａ）は、レンズ２０４および上層のセラミックス基板２１４を取り除いた状態のＬＥＤモジュール２００の平面図である。ＬＥＤチップ５２それぞれの実装位置のセラミックス基板２１６表面は、上述したようにアノードパッド２２２とカソードパッド２２０（図２２（ｂ））が配されている。
【００９３】
そして各ＬＥＤチップ５２と接続された各アノードパッド２２２と各カソードパッド２２０間が、ＬＥＤチップ５２が３１個ずつ直列に接続され、当該直列に接続された７グループのＬＥＤチップ同士が並列に接続されるように、配線パターン２３０によって接続されている。配線パターン２３０の一端部側はスルーホール（不図示）を介して、図２１（ａ）に示す正極端子２０８と接続され、他端部はスルーホール（不図示）を介して同図に示す負極端子２１０と接続されている。
【００９４】
上記のように構成されたＬＥＤモジュール２００は、照明器具２３２に取り付けられて使用される。ＬＥＤモジュール２００と照明器具２３２とで照明装置２３４が構成される。
図２３（ａ）に照明装置２３４の概略斜視図を、図２３（ｂ）に照明装置２３４の底面図を示す。
【００９５】
照明器具２３２は、例えば、室内の天井などに固定される。照明器具２３２は商用電源からの交流電力（例えば、１００Ｖ、５０/６０Ｈｚ）を、ＬＥＤモジュール２００を駆動するのに必要な直流電力に変換する電源回路（不図示）を備えている。
図２４を参照にしながら、ＬＥＤモジュール２００の照明器具２３２への取り付け構造について説明する。
【００９６】
照明器具２３２はＬＥＤモジュール２００がはめ込まれる円形凹部２３６を有している。円形凹部２３６の底面は、平坦面に仕上げられている。円形凹部２３６の内壁の開口部寄り部分には、雌ねじ（不図示）が切られている。また、当該雌ねじと底面との間における内壁から、フレキシブルな給電端子２３８，２４０とガイド片２４２とが突出されている。なお、給電端子２３８が正極、給電端子２４０が負極である。
【００９７】
ＬＥＤモジュール２００を照明器具２３２へ取り付けるための部材として、シリコンゴム製のＯ−リング２４４とリングねじ２４６とが備えられている。リングねじ２４６は略矩形断面を有するリング状をしており、その外周には、不図示の雄ねじが形成されている。また、リングねじ２４６は、その周方向の一部が切りかかれてなる切り欠き部２４６Ａを有している。
【００９８】
続いて、取り付け手順を説明する。
まず、ＬＥＤモジュール２００を円形凹部にはめ込む。このとき、ＬＥＤモジュール２００のセラミックス基板２０２が、給電端子２３８，２４０と円形凹部２３６の底面との間に位置するとともに、ガイド凹部２０６とガイド片２４２とが係合するようにはめ込む。ガイド凹部２０６とガイド片２４２とで、正極端子２０８、負極端子２１０と対応する給電端子２３８，２４０との位置合わせがなされる。
【００９９】
ＬＥＤモジュール２００がはめ込まれると、Ｏ-リング２４４を装着した後、リングねじ２４６を円形凹部２３６にねじ込んで固定する。これにより、正極端子２０８と給電端子２３８、負極端子２１０と給電端子２４０とが密着し、電気的に確実に接続されることになる。また、セラミックス基板２０２のほぼ全面と円形凹部２３６の平坦な底面とが密着することになり、ＬＥＤモジュール２００で発生した熱が照明器具２３２へ効果的に伝達され、ＬＥＤモジュール２００の冷却効果が向上することになる。なお、ＬＥＤモジュール２００の照明器具２３２への熱伝達効率を更に上げるため、セラミックス基板２０２と円形凹部２３６の底面にシリコングリスを塗布することとしても良い。
【０１００】
上記の構成からなる照明装置２３４において、商業電源から給電がなされると、前述したように、各ＬＥＤチップ５２から白色光が発され、レンズ２０４を介して放射される。
ＬＥＤモジュール２００に対して５６０ｍＡの電流を流したときの典型的な特性として、全光束は２８００ｌｍ、中心光度５，０００ｃｄであった。また、その発光スペクトルは図２５（ａ）に、その色度図は図２５（ｂ）に示すとおりであった。
【０１０１】
なお、上記の例では、ＬＥＤモジュールを構成するＬＥＤチップとして実施の形態２のＬＥＤチップ５２を用いたが、これに代えて、実施の形態１のＬＥＤチップ２を用いても構わない。
図２６に、ＬＥＤチップ２の実装態様を示す。図２６（ａ）は図２１（ｃ）に、図２６（ｂ）は図２２（ｂ）にそれぞれ対応する。なお、ＬＥＤチップ２を用いた場合には、後述するように、ボンディングワイヤを用いる関係上、貫通孔２１８の口径が若干大きくなる以外は、基本的に、ＬＥＤチップ５２を用いた場合と同様である。したがって、図２６において、図２１（ｃ）、図２２（ｂ）に示すのと同様の部材には、同じ符号を付してその説明については省略する。
【０１０２】
アノード給電端子４（図１（ｂ）参照）の底面をアノードパッド２２２と接合する形でＬＥＤチップ２は、セラミックス基板２０２に搭載される。そして、カソード給電端子２０とカソードパッド２２０とがボンディングワイヤー１５４によって接続される。
ここで、ＬＥＤチップ２の実装にはボンディングワイヤー１５４が用いられるのであるが、当該ボンディングワイヤー１５４は、ｎ−ＧａＮ層１４（図１参照）の光取出し面よりも、光射出方向後方に設けられたカソード給電端子２０から引き出されている。すなわち、ボンディングワイヤー１５４の一部たりとも、光取出し面前方を遮らないため、当該ボンディングワイヤー１５４の影が被照射面に生じにくいのである。
【０１０３】
ＬＥＤチップ２を用いた場合の発光スペクトルは図２７（ａ）に、色度図は図２７（ｂ）に示すとおりであった。
ここまでは、半導体発光装置を照明モジュールや照明装置等の照明用途に用いる例を紹介してきたが、これに限らず、本発明に係る半導体発光装置（ＬＥＤチップ）は表示用途に用いることができる。すなわち、本発明に係る半導体発光装置を表示素子の光源として利用しても構わない。表示素子としては、例えば、ＬＥＤチップをパッケージングしてなる表面実装型（ＳＭＤ）ＬＥＤが挙げられる。表面実装型ＬＥＤは、例えば、セラミックス基板上に半導体発光装置（ＬＥＤチップ）をマウントし、当該半導体発光装置を透明のエポキシ樹脂で封止した（モールドした）構造を有するものである。なお、表面実装型（ＳＭＤ）ＬＥＤの具体例については後述する。
【０１０４】
表面実装型ＬＥＤは、単体であるいは複数個同時に使用される。単体で使用される例としては、テレビやビデオ、エアコンといった家電製品のリモコンに搭載される場合や、あるいは当該家電製品の電源ランプとして用いられる場合等がある。複数同時に使用される例としては、文字、数字、記号等を表示するドットマトリックス表示装置の各ドットとして用いられる場合が挙げられる。特に、本発明に係る半導体発光装置（ＬＥＤチップ）は、従来のものよりも発光効率が高いので、従来のＬＥＤチップよりも小さいもので従来と同等以上の光出力が得られる。このことは、小型の表面実装部品を実現できることを意味し、当該表面実装部品の組み込まれるモバイルフォンなどの携帯用電子機器の小型化にも寄与する。
【０１０５】
なお、ドットマトリックス表示装置として用いる場合には、表面実装型とすることなく、いわゆるチップオンボードタイプとして構成しても構わない。すなわち、回路基板上に直接ＬＥＤチップを縦横に配列して（搭載して）表示装置を構成するのである。ドットマトリックス表示装置の具体例についても後述する。
（実施の形態５）
ここまで説明してきた実施の形態では、主としてｐ側電極の形状を工夫することによって、駆動電流を増加させることなく発光効率を向上させることとした。これに対し、実施の形態５では、主として半導体多層膜の形状を工夫することとしている。
【０１０６】
図２９に実施の形態５に係るＬＥＤチップ３０２を示す。図２９（ａ）は、ＬＥＤチップ３０２の平面図を、図２９（ｂ）は、図２９（ａ）におけるＥ・Ｅ線断面図をそれぞれ示している。
図２９（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ３０２は、ベース基板となるｎ型ＧａＮ基板３０４と、ｎ型ＧａＮ基板３０４上に結晶成長により形成された半導体多層膜３０６とを有する。半導体多層膜３０６は、ｎ型ＧａＮ基板３０４側から順に、主として、ｎ−ＡｌＧａＮ層３０８（厚さ２μｍ）、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸発光層３１０（厚さ２００ｎｍ）、ｐ−ＡｌＧａＮ層３１２（厚さ２００ｎｍ）で構成される。
【０１０７】
ｎ型ＧａＮ基板３０４の上面（光取出し面）は、光取出し効率を改善するため、切頭六角錐形状をした突起が林立したような凹凸面３０４Ａに形成されている。前記上面には、十字型をしたｎ側電極３１４が設けられている。ｎ側電極３１４は、ｎ型ＧａＮ基板３０４側から順に形成されたＴｉ／Ａｕ膜からなる。
図２９（ｃ）は、ＬＥＤチップ３０２において、後述するｐ側電極３１８（図２９（ｂ））を取り除いた状態の下面図である。すなわち、図２９（ｃ）では、半導体多層膜３０６の下面の一部と後述する絶縁膜３１６（図２９（ｂ））のみが見えている。当該図２９（ｃ）および図２９（ｂ）に示すように、半導体多層膜３０６の下面（ｎ型ＧａＮ基板３０４と反対側の主面）は、切頭六角錐形状をした凸部３０６Ａが略一様に分散されてなる凹凸面３０６Ｂを有する。なお、凹凸のピッチは約２０μｍである。
【０１０８】
前記凹凸面３０６Ｂの凹部３０６Ｃの底部は、ｎ−ＡｌＧａＮ層３０８の厚み方向中ほどに存する。すなわち、前記発光層３１０（および、ｐ−ＡｌＧａＮ層３１２）は、前記凸部３０６Ａの個数分に分断されている。
凹凸面３０６Ｂにおける凸部３０６Ａ頂部以外の領域（すなわち、凹部３０６Ｃ底部および凸部３０６Ａの側面（斜面））には、絶縁膜３１６が形成されている。絶縁膜３１６は、窒化シリコンからなる。
【０１０９】
絶縁膜３１６に続けて、前記半導体多層膜３０６の略全面に対向してｐ側電極３１８が形成されている。ｐ側電極３１８は、半導体多層膜３０６側から順に形成された、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜３２０とＡｕ膜３２２で構成される。Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜３２０は、発光層３１０からの光を高反射率で反射する反射膜として機能する。ｐ側電極３１８は、前記絶縁膜３１６の存在によって、前記凸部３０６Ａの頂部（ｐ−ＡｌＧａＮ層３１２）のみと電気的に接続されることとなる。また、ｐ側電極３１８は、半導体多層膜３０６の前記凹凸面３０６Ｂの凹部３０６Ｃを充塞するように形成されているので、結果的に、半導体多層膜３０６と対向する側の面は、前記凹凸面３０６Ｂを反転させたような凹凸面となる。したがって、ｐ側電極３１８の凹部３１８Ａの側壁３１８Ｂは、ｎ型ＧａＮ基板３０４側に広がった斜面となる。
【０１１０】
上記の構成からなるＬＥＤチップ３０２において、ｐ側電極３１８とｎ側電極３１４を介して通電すると、発光層３１０から波長４６０ｎｍの青色光が発せられる。発光層３１０から発した青色光の内、ｐ−ＡｌＧａＮ層３１２に直接向かった光（下方に向かった光）は、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜３２０でｎ型ＧａＮ基板３０４側に（上方に）反射される。また、横方向に向かった青色光は、ｐ側電極３１８の凹部３１８Ａの側壁（斜面）３１８Ｂで上方へと反射され、ｎ型ＧａＮ基板３０４へと向かう。ｎ型ＧａＮ基板３０４内に進行した青色光は、凹凸面３０４Ａの効果によって反射されることなく当該ｎ型ＧａＮ基板３０４から出射される。
【０１１１】
このように、ＬＥＤチップ３０２は、発光層３１０で発生し、そのままｎ型ＧａＮ基板３０４に向かう（上方に向かう）光のみならず、下方に向かう光、さらには横方向に向かう光もＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜３２０で反射させてｎ型ＧａＮ基板３０４から取り出すことができることとなり、発光効率に優れたものとなる。
また、ｐ側電極３１８は半導体多層膜３０６の略全面に臨むように設けることとしているものの、ｐ側電極３１８の半導体多層膜３０６（ｐ−ＡｌＧａＮ層３１２）との電気的な接続は、一様に分散させた凸部３０６Ａの頂部で成すこととしている。その結果、ｐ側電極３１８に供給された（駆動）電流は、各凸部３０６Ａに集中して注入される（その密度（電流密度）を高められて注入される）こととなり、高められた状態をほぼ維持したまま、発光層３１０に注入されることとなる。その結果、発光層３１０においては、電流密度（キャリア密度）高くなり、スクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合割合が上昇して、発光量が増大する。そして、前記凸部３０６Ａは、半導体多層膜３０６においてほぼ一様に分散されているので、半導体多層膜３０６全体としての発光量が増大するのである。
【０１１２】
上記の構成からなるＬＥＤチップ３０２の製造方法について、図３０〜図３２を参照しながら説明する。なお、図３０〜図３２では、ＬＥＤチップ３０２の各構成部分となる素材部分には５０００番台の符号を付し、その下３桁には、ＬＥＤチップ３０２の対応する構成部分に付した番号を用いることとする。
先ず、ＭＯＣＶＤ法を用い、図３０に示すように、ｎ型ＧａＮ基板５３０４上に厚さ３０ｎｍのＧａＮ下地層（不図示）、ｎ−ＡｌＧａＮ層５３０８、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸発光層５３１０、ｐ−ＡｌＧａＮ層５３１２をこの順に結晶成長によって積層する[工程Ａ３]。なお、ｎ型ＧａＮ基板５３０４は、直径２インチ、厚さ２００μｍの基板である。
【０１１３】
次に、エッチングにより半導体多層膜５３０６の所定領域をｎ−ＡｌＧａＮ層５３０８の中ほどまで除去し、切頭六角錐形状をした前記凸部３０６Ａを形成する[工程Ｂ３]。
各凸部３０６Ａの頂部以外の半導体多層膜上面を窒化シリコン膜で覆い、絶縁層３１６を形成する[工程Ｃ３]。
各ＬＥＤチップ３０２となる部分に対応させて、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜３２０を形成する[工程Ｄ３]。
【０１１４】
メッキによりＡｕ膜３２２を形成する[工程Ｅ３]。半導体多層膜の前記凹凸面３０６Ｂ（図２９）を保護するためである。なお、Ａｕ膜３２２の厚みは約３０μｍである。
続いて、ｎ型ＧａＮ基板５３０４を研磨して、１００μｍ程度の厚さに調整する[工程Ｆ３]。
ｎ型ＧａＮ層５３０４の裏面をパターンニングによって、凹凸面５３０４Ａに仕上げる[工程Ｇ３]。
【０１１５】
ｎ型ＧａＮ層５３０４表面の所定位置に、ｎ側電極３１４を形成する[工程Ｈ３]。
ダイシングブレードＤＢによって個片にダイシングして、ＬＥＤチップ３０２が完成する[工程Ｉ３]。
（実施の形態６）
実施の形態５では、ＬＥＤチップに供給する駆動電流を増加させることなく発光効率を向上させるため、ｐ側電極と対向する半導体多層膜の面を、切頭六角錐形状をした凸部がほぼ一様に分散されてなる凹凸面に形成した。これに対し、実施の形態６では、同じ目的を達成するため、切頭六角錐形状をした凹部（穴）をほぼ一様に分散させて凹凸面を形成することとした点が、実施の形態５と大きく異なっている。
【０１１６】
図３３に実施の形態６に係るＬＥＤチップ４０２を示す。図３３（ａ）は、ＬＥＤチップ４０２の平面図を、図３３（ｂ）は、図３３（ａ）におけるＦ・Ｆ線断面図をそれぞれ示している。
図３３（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ４０２は、ベース基板となるｎ型ＧａＮ基板４０４と、ｎ型ＧａＮ基板４０４上に結晶成長により形成された半導体多層膜４０６とを有する。半導体多層膜４０６は、ｎ型ＧａＮ基板４０４側から順に、主として、ｎ−ＡｌＧａＮ層４０８（厚さ２μｍ）、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸発光層４１０（厚さ２００ｎｍ）、ｐ−ＡｌＧａＮ層４１２（厚さ２００ｎｍ）で構成される。
【０１１７】
ｎ型ＧａＮ基板４０４の上面（光取出し面）は、光取出し効率を改善するため、切頭六角錐形状をした突起が林立したような凹凸面４０４Ａに形成されている。
半導体多層膜４０６の一隅は、ｐ−ＡｌＧａＮ層４１２からｎ−ＡｌＧａＮ層４０８の中ほどまでが切除されており、当該切除部分にｎ側電極４１４が設けられている。なお、ｎ側電極４１４は金（Ａｕ）で形成されている。
【０１１８】
図３３（ｃ）は、ＬＥＤチップ４０２において、ｎ側電極４１４および後述するｐ側電極４１８（図３３（ｂ））を取り除いた状態の下面図である。すなわち、図３３（ｃ）では、半導体多層膜４０６の一部および後述する絶縁膜４１６のみが見えている。図３３（ｃ）において、二重の六角形で表しているのは、紙面奥側に向かって凹んでいる凹部４０６Ａである。なお、当該二重六角形（凹部４０６Ａ）は、かなり誇大に描いている関係上、図３３（ｃ）においては、半導体多層膜４０６の隅では描かれていないが、現実には、二重六角形で表された凹部４０６Ａは、半導体多層膜４０６の隅々まで形成されている。内側の六角形は当該凹部の底部を表しており、外側の六角形は開口部の周縁を示している。内側の六角形と外側の六角形の間は、凹部４０６Ａのテーパー状になっている側壁を示している。
図３３（ｃ）および図３３（ｂ）に示すように、半導体多層膜４０６の下面（ｎ型ＧａＮ基板４０４と反対側の主面）は、切頭六角錐形状をした上記凹部４０６Ａが略一様に分散されてなる凹凸面４０６Ｂを有する。なお、凹凸のピッチは約２０μｍである。
【０１１９】
前記凹凸面４０６Ｂの凹部４０６Ａの底部は、発光層４１０に存する。すなわち、前記、ｐ−ＡｌＧａＮ層４１２は、凹部４０６Ａによって、網目状になっている。
凹部４０６Ａの底面と側壁には、絶縁膜４１６が形成されている。絶縁膜４１６は、窒化シリコンからなる。
絶縁膜４１６に続けて、前記半導体多層膜４０６のｐ側電極４１８が形成されている。ｐ側電極４１８は、半導体多層膜４０６側から順に形成された、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜４２０とＡｕ膜４２２で構成される。Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜４２０は、発光層４１０からの光を高反射率で反射する反射膜として機能する。
【０１２０】
ｐ側電極４１８は、前記絶縁膜４１６の存在によって、ｐ−ＡｌＧａＮ層４１２の下面（すなわち、前記凹凸面４０６Ｂにおける凸部４０６Ｃ（図３３（ｃ）の頂部）のみと電気的に接続されることとなる。
また、ｐ側電極４１８は、半導体多層膜４０６の前記凹凸面４０６Ｂの凹部４０６Ａを充塞するように形成されているので、結果的に、半導体多層膜４０６と対向する側の面は、前記凹凸面４０６Ｂを反転させたような凹凸面となる。したがって、ｐ側電極４１８の凸部の側面は、ｎ型ＧａＮ基板４０４側に狭まったテーパー面となる。
【０１２１】
上記の構成からなるＬＥＤチップ４０２において、ｐ側電極４１８とｎ側電極４１４を介して通電すると、発光層４１０から波長４６０ｎｍの青色光が発せられる。発光層４１０から発した青色光の内、ｐ−ＡｌＧａＮ層４１２に直接向かった光（下方に向かった光）は、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜４２０でｎ型ＧａＮ基板４０４側に（上方に）反射される。ｎ型ＧａＮ基板４０４内に進行した青色光は、凹凸面４０４Ａの効果によって反射されることなく当該ｎ型ＧａＮ基板４０４から出射される。
【０１２２】
このように、ＬＥＤチップ４０２は、発光層４１０で発生し、そのままｎ型ＧａＮ基板４０４に向かう（上方に向かう）光のみならず、下方に向かう光もＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜４２０で反射させてｎ型ＧａＮ基板４０４から取り出すことができることとなり、発光効率に優れたものとなる。
また、ｐ側電極４１８の半導体多層膜４０６（ｐ−ＡｌＧａＮ層４１２）との電気的な接続は、網目状をした、前記凸部４０６Ｃの頂部で成すこととしている。その結果、ｐ側電極４１８に供給された（駆動）電流は、当該凸部４０６Ｃに集中して注入される（その密度（電流密度）を高められて注入される）こととなり、高められた状態をほぼ維持したまま、発光層４１０に注入されることとなる。その結果、発光層４１０においては、電流密度（キャリア密度）高くなり、スクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合割合が上昇して、発光量が増大する。そして、前記凸部４０６Ｃは、半導体多層膜４０６においてほぼ一様に分布しているので、半導体多層膜４０６全体としての発光量が増大する。
（実施の形態７）
上記実施の形態１〜３、５、６のＬＥＤチップで表面実装型（ＳＭＤ）ＬＥＤを構成した例を紹介する。
【０１２３】
ここでは、上記いずれのＬＥＤチップを用いても構わないのであるが、ここでは、実施の形態６に係るＬＥＤチップ４０２を用いた例を紹介する。
図３４（ａ）に、実施の形態７に係る表面実装型ＬＥＤ５０２（以下、単に「ＬＥＤ５０２」と言う。）の平面図を、図３４（ｂ）に、図３４（ａ）におけるＨ・Ｈ線断面図をそれぞれ示す。
【０１２４】
ＬＥＤ５０２は、長方形の板体をしたセラミック基板５０４と、当該セラミック基板５０４の上下両面にかけて形成された一対の給電端子５０６、５０８を有する。給電端子５０６、５０８の前記セラミック基板５０４の上面側端部部分にＬＥＤチップ４０２が搭載されている。ＬＥＤチップ４０２の周囲には、蛍光体膜５１０が形成されており、さらに当該蛍光体膜５１０は、封止部材であるエポキシ樹脂５２０で封止されている。
【０１２５】
上記のように構成されたＬＥＤ５０２において、給電端子５０６、５０８を介して給電すると、ＬＥＤチップ４０２は、青色光を発する。当該青色光は、前記蛍光体膜５１０で白色光に変換されエポキシ樹脂５２０膜を透過して外部へと射出される。
なお、ＬＥＤ５０２は、電気機器内に設けられたプリント配線板の配線パターンに前記給電端子５０６、５０８の前記セラミック基板５０４の下面側端部を導通させて表面実装される。
（実施の形態８）
上記実施の形態１〜３、５、６のＬＥＤチップを表示装置の光源として用いた例を紹介する。
【０１２６】
ここでは、上記いずれのＬＥＤチップを用いても構わないのであるが、ここでは、実施の形態６に係るＬＥＤチップ４０２を用いた例を紹介する。
図３５（ａ）は、表示装置の一種であるドットマトリックス表示装置６０２（以下、単に「表示装置６０２」と言う。）の斜視図である。
表示装置６０２は、多層プリント配線板６０４の主面状の一部領域に、反射ミラー６０６、レンズ板６０８が順に積層され、この領域に１６行１６列の合計２５６個の発光部６１０が形成された構成を有している。発光部６１０の各々は、後述するようにＬＥＤチップ４０２を１個ずつ有している。
【０１２７】
多層プリント配線板６０４の主表面における他の領域には、各発光部６１０を構成するＬＥＤチップ４０２を駆動するための外部駆動回路（不図示）と接続される接続端子６１２、６１４が形成されている。また、接続端子６１２、６１４の各々は、多層プリント配線板６０４内の配線パターンによって、前記各ＬＥＤチップ４０２と接続されていて、前記外部駆動回路によって、各ＬＥＤチップ４０２を独立して点灯制御することができるようになっている。
【０１２８】
図３５（ｂ）は、発光部６１０の拡大断面図である。
図３５（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ４０２は、多層プリント配線板６０４の主表面上に配された導電ランド６１６にＬＥＤチップ４０２がフリップチップ実装されている。ＬＥＤチップ４０２を取り囲むようにして反射ミラー６０６の反射面６１８が形成されている。また、前記反射面６１８を形成するテーパー状の孔６１８Ａがエポキシ樹脂で充塞されて前記レンズ板６０８が形成されている。
【０１２９】
多層プリント配線板６０４は、第１層の金属層６２０とこれに積層された３層の絶縁層６２２、６２４、６２６を備え、絶縁層６２２、６２４間に配線層６２８、絶縁層６２４、６２６間に配線層６３０がそれぞれ形成された構成を有している。なお、導電ランド６１６と各配線層６３０、６２８との間は、ビアホールで接続されている。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態とすることも可能である。
（１）上記実施の形態では、いずれも。発光層を多重量子井戸構造とすることとしたが、単一量子井戸構造としても構わない。
（２）格子欠陥を集結させて高欠陥領域と低欠陥領域を形成する方法は、上記実施の形態２で紹介した方法に限らない。例えば、特開２００１−３０８４６２号公報に開示されている方法や、ＥＬＯＧ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）と称される公知技術を用いても構わない。また、上記実施の形態では、半導体多層膜の結晶成長にサファイア基板を用いたが、これに限らず、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基板などの半導体基板を用いてもよい。
（３）上記実施の形態２では、サファイア基板上に半導体多層膜を結晶成長によって形成した後、当該サファイア基板上において、半導体多層膜をチップ（半導体発光装置）単位に分割することとした。しかしながら、これに限らず、半導体多層膜の上記分割はサファイア基板上では行わず、最終的にＬＥＤチップを構成することとなるベース基板（高抵抗Ｓｉ基板）に、結晶成長した半導体多層膜の全部を転写した後に、当該ベース基板上で行うこととしてもよい。
【０１３０】
また、半導体多層膜をＳｉ基板に転写する形態を示したが、他の金属（例えばＣｕ）、半導体（例えばＳｉＣ）、セラミック（例えばＡｌＮ）などに転写しても構わない。
（４）半導体多層膜の、ｐ側電極と対向する面を凹凸に形成した実施の形態５、６において、当該凹凸面における凹部底部が、実施の形態５ではｎ型半導体層に存し、実施の形態６では発光層に存するようにした。しかし、これに限らず、当該凹部底部は、ｐ型半導体層に存するようにしても構わない。
（５）実施の形態５、６において、凹凸面を形成する場合の凸部または凹部の横断面形状を六角形としたがこれに限らず、図１８（ｃ）、（ｄ）や図１９に示すような形状としても構わない。
（６）実施の形態施の形態１または２の白色ＬＥＤチップの半導体多層膜とｐ側電極に代えて、実施の形態５または６で示した半導体多層膜とｐ側電極を採用して白色ＬＥＤチップを構成することとしても構わない。すなわち、半導体多層膜とｐ側電極等以外の基本的な構成を実施の形態１または２の白色ＬＥＤチップとし、半導体多層膜とｐ側電極等には、実施の形態５または６に記載した構成のものを採用するのである。
（７）実施の形態２で記した、半導体多層膜に生じる格子欠陥をｐ側電極との接続部分以外のところに集結させ（高欠陥領域）、ｐ側電極と半導体多層膜（ｐ型半導体層）との接続部分は格子欠陥の少ない領域（低欠陥領域）とする構成を、実施の形態５または６に適用することとしても構わない。
【０１３１】
すなわち、図２９、図３３を用いて説明したように、ｐ側電極（３１８、４１８）と対向する半導体多層膜（３０６、４０６）の面を、実施の形態５では複数の凸部（３０６Ａ）が略一様に分散されてなる凹凸面（３０６Ｂ）に形成し、実施の形態６では複数の凹部（４０６Ａ）が略一様に分散されてなる凹凸面（４０６Ｂ）に形成した。そして、前記凹凸面（３０６Ｂ、４０６Ｂ）における凸部（３０６Ａ、４０６Ｃ）頂部のｐ型半導体層（３１２、４１２）部分において、当該ｐ型半導体層（３１２、４１２）とｐ側電極（３１８、４１８）とを電気的に接続することとした。そこで、半導体多層膜（３０６、４０６）のｐ側電極（３１８、４１８）と対向する表面において、凸部（３０６Ａ、４０６Ｃ）頂部が低欠陥領域となり、それ以外の領域が高欠陥領域となるようにするのである。
（８）蛍光体膜は、低融点ガラスに蛍光体粉末を分散させて形成することとしてもよい。
【０１３２】
また、上記した実施の形態では、複数種類の蛍光体材料を混ぜ合わせて一層の蛍光体層を形成したが、これに限らず、蛍光体材料の種別毎に蛍光体層を形成し、これを積層することとしても構わない。後者の構成を採用すると、異なる種類の蛍光体材料間での光の再吸収を抑えたり、色度の制御を容易にしたりすることができる。
（９）上記実施の形態１では、図１に示すように、ｐ側電極２４の凹部２４Ｃは、絶縁材２６で充塞することとしたが、これに限らず、凹部２４Ｃは、ｐ−ＧａＮ層（ｐ半導体層）で充塞することとしてもよい。
【０１３３】
このようにして構成したＬＥＤチップ７００を図３６（ａ）、（ｂ）に示す。
ＬＥＤチップ７００は、ｐ−ＧａＮ層の形状が異なる以外は、実施の形態１のＬＥＤチップ２と基本的に同じ構成である。したがって、共通部分には同じ符号を付してその説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
図３６（ａ）は、ＬＥＤチップ７００の断面図であり、図１（ｂ）に対応するものである。図３６（ｂ）は、図３６（ａ）からｐ側電極２４とｐ−ＧａＮ層７０２のみを抜き出して描いた拡大図である。なお、図３６（ａ）、図３６（ｂ）においても、これまでの図と同様、各構成部材間の縮尺は統一していない。
【０１３４】
ＬＥＤチップ７００において、ｐ−ＧａＮ層７０２は、ｐ側電極２４の凹部２４Ｃを充塞している。また、このようなｐ−ＧａＮ層７０２と発光層１２とｎ−ＧａＮ層１４とで半導体多層膜７０４が構成されている。
ｐ−ＧａＮ層７０２における、ｐ−側電極２４の凸部２４Ａの頂部に対応する部分の厚みｔｐが、以下に示す関係を満たす程度に薄ければ、絶縁材で凹部２４Ｃを充塞することなく、実施の形態１のＬＥＤチップ２と同様の効果が得られる。
【０１３５】
ここで、ｐ−ＧａＮ層７０２の、凹部２４Ｃに対応する部分の厚みをｔｄとし、凹部２４Ｃの幅をｗｄとする。
上記の定義の下、ｔｐとｔｄは、ｔｐ＜ｔｄの関係にあることが好ましい。さらに好ましくは、５ｔｐ＜ｔｄ、もっと好ましくは１０ｔｐ＜ｔｄの関係にあることである。
また、ｔｐとｗｄは、ｔｐ＜ｗｄの関係にあることが好ましい。さらに好ましくは、２ｔｐ≦ｗｄ、もっと好ましくは、５ｔｐ≦ｗｄの関係にあることである。
【０１３６】
ｔｐとｔｄの関係および／またはｔｐとｔｗの関係を上記の範囲とすることで、凸部２４Ａ頂部からの電流は、ｐ−ＧａＮ層７０２においてほとんど面方向に広がることなくその直上へと流れて、発光層１２に注入されることとなる。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明に係る半導体発光装置は、例えば、高い発光効率の要求される照明分野等で用いられるＬＥＤに好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】実施の形態１に係るＬＥＤチップを示す図である。
【図２】ｐ側電極における開口率を変化させた場合の相対輝度と注入部電流密度との関係を示すグラフである。
【図３】ｐ側電極とｐ−ＧａＮ層の接合箇所を、一箇所のみとした場合と複数箇所に分散させた場合とにおける、相対輝度と注入部電流密度との関係を示すグラフである。
【図４】実施の形態１に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図６】実施の形態１に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図７】実施の形態１に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図８】実施の形態２に係るＬＥＤチップを示す図である。
【図９】実施の形態２に係るＬＥＤチップを示す図である。
【図１０】実施の形態２に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図１１】図１０の製造工程の詳細を示す図である。
【図１２】図１０の製造工程の詳細を示す図である。
【図１３】実施の形態２に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図１４】実施の形態２に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図１５】実施の形態２に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図１６】実施の形態２に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図１７】実施の形態２に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図１８】実施の形態３に係るＬＥＤチップを示す図である。
【図１９】ｐ側電極の凹凸面の変形例を示す図である。
【図２０】実施の形態４に係る白色ＬＥＤモジュールの斜視図である。
【図２１】（ａ）は上記白色ＬＥＤモジュールの平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＧ・Ｇ線断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）におけるチップ実装部の拡大図である。
【図２２】（ａ）は上記白色ＬＥＤモジュールにおける配線パターンを示す図であり、（ｂ）は、白色ＬＥＤモジュールを構成するセラミックス基板上に形成されるパッドパターンを示す図である。
【図２３】（ａ）は実施の形態４における照明装置を示す斜視図であり、（ｂ）は当該照明装置の下面図である。
【図２４】実施の形態４における照明装置の分解斜視図である。
【図２５】実施の形態４における照明装置の発光スペクトルおよび色度を示す図である。
【図２６】実施の形態４の変形例を示す図である。
【図２７】上記変形例における照明装置の発光スペクトルおよび色度を示す図である。
【図２８】半導体プロセスにおいて、格子欠陥が集結した高欠陥領域を形成するために、バッファ層またはｎ型半導体層表面に施す凹凸構造の一例を示す図である。
【図２９】実施の形態５に係るＬＥＤチップを示す図である。
【図３０】実施の形態５に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図３１】実施の形態５に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図３２】実施の形態５に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図３３】実施の形態６に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図３４】実施の形態７に係る表面実装型（ＳＭＤ）ＬＥＤを示す図である。
【図３５】実施の形態８に係るドットマトリックス表示装置を示す図である。
【図３６】実施の形態１の変形例に係るＬＥＤチップを示す図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１０、１２２ ｐ−ＧａＮ層
１２ ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸発光層
１４、１１８ ｎ−ＧａＮ層
２４、６６、１２６ ｐ側電極
２４Ａ、６６Ａ、１２６Ａ 凸部
２４Ｂ、６６Ｂ、１２６Ｂ 凹凸面
２４Ｃ、６６Ｃ、１２６Ｃ 凹部
２６、９２、１２８ 絶縁材
６０ ｐ−ＡｌＧａＮ層
６２ ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ多重量子井戸発光層
６４ ｎ−ＡｌＧａＮ層
１２０ ＩｎＧａＮ量子井戸発光層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置、照明モジュール、照明装置、表面実装部品、および表示装置に関し、特に、量子井戸発光層を有する窒化物半導体発光装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ系半導体は、一般式ＢｚＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＩｎｙＮ１−ｖ−ｗＡｓｖＰｗ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｗ≦１、０≦ｖ＋ｗ≦１）で表されるIII−Ｖ族窒化物半導体（一般にＢＡｌＧａＩｎＮＡｓＰと記載される。）である。各層が当該ＧａＮ系半導体材料で形成される半導体多層膜を有する半導体発光装置の一つに発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）」という。）がある。当該ＬＥＤは、発光層を構成する半導体の上記組成比に応じて紫外域２００ｎｍ〜赤外域１７００ｎｍの広範囲において発光可能なものとして知られている。特に現時点では、青緑色よりも短波長域の青色発光領域での応用で普及しつつある。
【０００３】
青色発光するＬＥＤ（青色ＬＥＤ）は、これと蛍光体とを組み合わせてなる白色ＬＥＤと共に、携帯電話に代表される電子機器に搭載され爆発的に普及し続けている。また、ＬＥＤは白熱電球やハロゲン電球に比べて長寿命であることから、白色ＬＥＤを照明に用いる研究が活発になされており、将来的には既存の照明光源に代わる可能性を秘めている。
ＬＥＤを一般的な照明光源に使用するためには、先ず、発光効率のさらなる向上が不可欠である。一般にＬＥＤの発光効率を示す指標として、内部量子効率と外部量子効率とがある。内部量子効率とは、発光層に注入された電流が発光層内で光に変換される割合であり、当該内部量子効率は、電子と正孔の発光再結合の割合に比例する。外部量子効率は、同じく注入された電流がＬＥＤチップの外に光として取り出される割合である。即ち、両者は、内部量子効率と発光層で発生した光がＬＥＤチップ外に取り出される割合（光取出し効率）との積が外部量子効率となるといった関係にある。
【０００４】
ＬＥＤの一般的な構成として、ｐ型半導体層−発光層−ｎ型半導体層の接合構造を有するものがある。そして、ｎ型半導体層に形成されたｎ側電極とｐ型半導体層に形成されたｐ側電極の両電極から給電することにより、発光層が発光する。ここで、光取出し面に位置することとなる電極は、光射出の邪魔にならないようする必要がある。例えば、ｐ型半導体層側が光取出し側となる場合には、ｐ側電極は、ｐ型半導体層主面の片隅に可能な限り小面積で形成されることとなる。
【０００５】
ところで、ＧａＮ系半導体においては、一般的に、低抵抗のｐ型半導体層の製造が容易ではなく、上記のように電極を設けたのでは、発光層全体に均一に電流を流すことが困難となり、電極の直下およびその近傍しか発光しない。そこで、従来、ｐ型半導体層の全面に透明電極を形成した上に前記ｐ側電極を設けるような工夫がなされている（特許文献１参照）。これにより、ｐ側電極から流された電流が透明電極によって拡散され、ｐ型半導体層全体から発光層へ電流を流すことが可能となって、発光効率が改善されることとなる。
【０００６】
また、発光効率を向上させるために、発光層を薄くして電子波の波長程度の厚さとする量子井戸構造を採用したものもある（特許文献２参照）。量子井戸構造を採用すると、電子と正孔の再結合（発光再結合）の割合が増えるために、さらに発光効率の向上が期待できる。
【特許文献１】特開２００３−１１０１３８号公報
【特許文献２】特開平１１−３３０５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、量子井戸構造を採用したＬＥＤは、採用しないものよりも発光効率を向上させることができるものの、ＧａＮ系ＬＥＤでは、以下のような課題が残されている。
現在普及しているＧａＮ系半導体では、材料固有の性質から生じる応力によりピエゾ効果が働く結果、電子と正孔の発光再結合が妨げられ、このことが、内部量子効率を下げる原因となっているのである。その理由の概要について、以下に説明する。
【０００８】
量子井戸構造は、発光層での発光再結合の割合を高めるべく電子と正孔をエネルギー障壁で閉じ込めるために用いられている。井戸層における電子と正孔の各キャリアの存在確率は波動分布関数で与えられ、それらの空間的な重なり割合（発光層の同じ位置に存在する割合）が発光再結合の割合に比例する。
ところが、ピエゾ効果によって内部電界が発生するので、電子と正孔はそれぞれ井戸層の両側に偏って分布することになる。すなわち、井戸層において電子と正孔の空間的重なり割合が減少するために、発光再結合の割合が下がり、発光効率が下がってしまうのである。
【０００９】
井戸層内のキャリア密度を高めれば、内部電界が終端されるスクリーニング効果が働き、ピエゾ効果によって生じる内部電界をうち消すことができる。その結果、井戸層における電子と正孔の空間的な重なり割合が増加し、発光再結合の割合が上がり、内部量子効率を高められる。
キャリア密度を高めるためには、発光層への注入電流を増やせばよいのであるが、そうすると、発熱量が増えてＬＥＤチップ温度が上昇するため、ＬＥＤチップそのものの特性劣化や、一般的にＬＥＤチップ周りを覆う樹脂の劣化などといった弊害を招いてしまう。
【００１０】
本発明は、発光層への注入電流を許容範囲に抑えつつ、発光効率を向上させることが可能な、半導体発光装置、当該半導体発光装置を用いた照明モジュール、照明装置、表面実装部品、および表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る半導体発光装置は、窒化物半導体からなる、ｐ型半導体層と量子井戸発光層と当該量子井戸発光層から発せられた光の取出し側となるｎ型半導体層とがこの順に積層された半導体多層膜と、前記ｐ型半導体層に対向して設けられていて、当該ｐ型半導体層とオーミック接続されているｐ側電極とを有し、前記ｐ型半導体層は、前記ｐ側電極からの電流が、残余の領域よりも集中して注入される集中注入領域であって、当該ｐ型半導体層の略全面に渡る集中注入領域を有する。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成の半導体発光装置によれば、ｐ側電極からの電流は、ｐ型半導体層に集中して注入される。すなわち、ｐ側電極に供給される電流は、その密度（電流密度）が高められて、ｐ型半導体層、ひいては量子井戸発光層に注入されることとなる。これにより、発光層においては、電流密度（キャリア密度）が高くなり、スクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合割合が上昇して、発光量が増大する。しかも、前記集中注入領域は、前記ｐ型半導体層の略全面に渡っているので、発光層おける発光量も全体的に一様に増大し、発光層全体としての発光量が増大する。その結果、駆動電流（発光層に注入する電流の総量）を増大させることなく、発光効率を向上することが可能となる。
【００１３】
前記集中注入領域は、前記ｐ側電極の前記ｐ型半導体層への接続構造によって実現することとしてもよい。この場合に、ｐ側電極のｐ型半導体層に対向する面を、複数の凸部または複数の凹部が略一様に分散されてなる凹凸面に形成し、当該凹凸面における凸部頂部とｐ型半導体層とを接合する構造としてもよい。これにより、ｐ側電極に駆動電流が流されると、当該電流は前記凸部頂部に集中しその密度（電流密度）が高められて、ｐ型半導体層、ひいては量子井戸発光層に注入されることとなる。これにより、発光層においては、ｐ側電極の前記凸部頂部に対応する領域で電流密度（キャリア密度）が高くなり、当該領域においてスクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合割合が上昇して、この部分での発光量が増大する。また、ｐ側電極の前記凸部頂部は、ｐ型半導体層に対してほぼ一様に分散されているので、発光層おける発光量もほぼ一様に増大し、発光層全体としての発光量が増大する。その結果、駆動電流（発光層に注入する電流の総量）を増大させることなく、発光効率を向上することが可能となる。
【００１４】
あるいは、前記集中注入領域は、前記半導体多層膜の前記ｐ側電極への接続構造によって実現することとしてもよい。この場合に、半導体多層膜のｐ側電極との対向面を複数の凸部または複数の凹部が略一様に分散されてなる凹凸面に形成し、当該凹凸面における凸部頂部のｐ型半導体層部分において、当該ｐ型半導体層と前記ｐ側電極とを電気的に接続することとしてもよい。これによれば、ｐ側電極に駆動電流が流されると、当該電流は前記凸部頂部に集中しその密度（電流密度）が高められて、ｐ型半導体層、ひいては量子井戸発光層に注入されることとなる。これにより、発光層においては、前記凸部頂部に対応する領域で電流密度（キャリア密度）が高くなり、当該領域においてスクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合割合が上昇して、この部分での発光量が増大する。また、前記凸部頂部は、ほぼ一様に分散されているので、発光層おける発光量もほぼ一様に増大し、発光層全体としての発光量が増大する。その結果、駆動電流（発光層に注入する電流の総量）を増大させることなく、発光効率を向上することが可能となる。
【００１５】
本発明に係る照明モジュール、照明装置、表面実装部品、および表示装置によれば、上記した発光効率の高い半導体発光装置が用いられるため、高輝度化あるいは小型化を図ることができる。
また、半導体発光装置の発光効率が高まるため、従来と同等の光出力とすれば、発熱量は少なくなる。その結果、半導体発光装置の寿命を延ばすことができる。また、放熱機構をより簡略化できるため、照明装置、表面実装部品、あるいは表示装置の小型化（薄型化）、低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）は、半導体発光装置である白色ＬＥＤチップ２（以下、単に「ＬＥＤチップ２」という。）の概略構成を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における、Ａ・Ａ線断面図である。図１（ａ）は、後述する蛍光体膜８を除いた状態を表している（蛍光体膜８は一点鎖線の仮想線で表している。）。なお、図１を含む全ての図において、各構成要素間の縮尺は統一していない。
【００１７】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ２は、ベース基板である金属基板４上に、円盤状（円柱状）をした半導体多層膜６と当該半導体多層膜６の側面および上面を覆う蛍光体膜８が設けられた構成をしている。なお、金属基板４は金（Ａｕ）からなる。チップ全体の大きさは、金属基板４が５００μｍ角で厚さ５０μｍ、蛍光体膜が直径４６０μｍで厚さ２００μｍである。
【００１８】
半導体多層膜６は、金属基板４側から順に、ｐ型半導体層であるｐ−ＧａＮ層１０（厚さ２００ｎｍ）、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸発光層１２（厚さ５０ｎｍ）、ｎ型半導体層であるｎ−ＧａＮ層１４（厚さ３μｍ）から成り、量子井戸構造を呈している。なお、半導体多層膜６の直径は４００μｍである。
半導体多層膜６の側面全面と上面（光取り出し面）の一部、および金属基板４上面の半導体多層膜６の形成領域を除く全面には、窒化シリコン膜からなる絶縁膜１６が形成されている。
【００１９】
ｎ−ＧａＮ層１４外側主面の外周に沿って、当該ｎ−ＧａＮ層１４側から順にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなるｎ側電極１８がリング状に形成されている。このようにｎ−ＧａＮ層１４外側主面の外周に沿ってｎ側電極１８を形成したのは、発光層１２全体に均一に電流を注入するためである。また、金属基板４上面には、前記絶縁膜１６を介して、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなる導電膜が当該金属基板４側からこの順に形成されていて、当該導電膜がカソード給電端子２０として構成されている。そして、前記ｎ側電極１８とカソード給電端子２０とは、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなる導電体である配線２２によって電気的に接続されている。配線２２のｎ側電極１８側における端部は、当該ｎ側電極１８からｎ−ＧａＮ層１４の外側主面（光取出し面）の側方に引き出された構成となっている。なお、ｎ−ＧａＮ層１４上面（光取出し面）は、コーン状の突起が林立したような凹凸面に加工されている。当該凹凸構造１４Ａによって、光取出し効率が改善される。
【００２０】
ｐ−ＧａＮ層１０（発光層１２）の下面の略全面に対向するようにｐ側電極２４が設けられている。図１（ｃ）は、ｐ−ＧａＮ層１０とこれよりも上部にある部材を取り除いた状態を示す平面図である。図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、ｐ側電極２４は、直径約１０μｍの円柱状をした複数の凸部２４Ａが略一様に分散されてなる凹凸面２４Ｂを有する。そして、各凸部２４Ａの頂部がｐ−ＧａＮ層１０の下面と接合されている。このようにｐ側電極２４と接合されたｐ−ＧａＮ層１０は、当該ｐ側電極２４を介して金属基板４と電気的に接続されているので、金属基板４はアノード給電端子４として機能することとなる。なお、ｐ側電極２４は、ｐ−ＧａＮ層１０側から順に積層されたＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなり、前記発光層１２からの光を高反射率でｎ−ＧａＮ層１４側へ反射する機能を有している。また、凹凸面２４Ｂにおける凹部２４Ｃは、Ｔａ２Ｏ５からなる絶縁材２６で充塞されている。なお、凹部２４Ｃは、絶縁材２６を充填せずに、空洞のままでも構わない。
【００２１】
前記金属基板４で受けるような形で形成された蛍光体膜８は、シリコーンなどの透光性樹脂に、(Ｂａ,Ｓｒ)2ＳｉＯ4:Ｅｕ2+やＹ3(Ａｌ,Ｇａ)5Ｏ12:Ｃｅ3＋の黄緑色蛍光体粉末とＳｒ2Ｓｉ5Ｎ8:Ｅｕ2+や（Ｃａ,Ｓｒ）Ｓ:Ｅｕ2+などの赤色蛍光体粉末とＳｉＯ２などの酸化金属微粒子を分散させたものからなる。なお、透光性樹脂にはエポキシ樹脂を用いても構わない。また、透光性樹脂の代わりに、金属アルコキシドを出発材料とするガラス材料、またはセラミック前駆体ポリマーからなるガラス材料を用いて構わない。
【００２２】
上記の構成からなるＬＥＤチップ２において、アノード給電端子４とカソード給電端子２０を介して通電すると、発光層１２から波長４６０ｎｍの青色光が発せられる。発光層１２から発した青色光の内、ｐ−ＧａＮ層１０に向かった光は、高反射率電極であるｐ側電極２４でｎ−ＧａＮ層１４側に反射される。ｎ−ＧａＮ層１４内に進行した光は、凹凸構造１４Ａの効果によって反射されることなくｎ−ＧａＮ１４層を透過され、蛍光体膜８で一部が吸収され黄緑色光と赤色光に変換される。そして、青色光と黄緑色光と赤色光が合成されて白色光となり、蛍光体膜８から出射される。
【００２３】
このように、ＬＥＤチップ２は、ｐ−ＧａＮ層１０の略全面に対向して高反射率電極であるｐ側電極２４を設け、ｎ−ＧａＮ層１４側から光を取り出す構成としているため、発光層１２で発生し、そのままｎ−ＧａＮ層１４に向かう光のみならず、ｐ−ＧａＮ層１０に向かった光もｐ側電極２４で反射させてｎ−ＧａＮ層１０から取り出すことができることとなり、発光効率に優れたものとなる。
【００２４】
また、上記したようにｐ側電極２４のｐ−ＧａＮ層１０に臨む面を凹凸面に形成し、当該凹凸面における凸部頂部をｐ−ＧａＮ層１０と接合する構成としたことも、駆動電流の総量を増加させることなく発光効率を向上させることに大きく寄与している。以下、この点ついて詳細に説明する。
（ｉ）ｐ−ＧａＮ層が高抵抗であることによる発光効率の低下に対しては、ｐ型半導体層の全面に例えば透明電極を接合すること（以下、ｐ型半導体層の略全面と接合された電極を「全面接合電極」と称する。）によって対応が可能であり、また（ｉｉ）量子井戸構造を採用したＬＥＤにおいて、ピエゾ効果によって量子井戸発光層に生じる電界の影響を低減して発光効率を向上させるためには、前記全面接合電極を介して供給する電流の値を大きくすればよいことは、既述した通りである。しかしながら、単に電流値を大きくしただけでは、チップ全体の発熱が問題となるのであった。
【００２５】
本実施の形態では、上述したように、ｐ側電極２４はｐ−ＧａＮ層１０（ｐ型半導体層）の略全面に臨むように設けることとしているものの、ｐ側電極２４のｐ−ＧａＮ層１０との電気的な接続は、一様に分散させた凸部頂部で成すこととしている。その結果、ｐ側電極２４に流された（駆動）電流は、各凸部で集中しその密度（電流密度）を高められ、高められた状態をほぼ維持したまま、ｐ−ＧａＮ層１０、ひいては発光層１２に注入されることとなる（なぜなら、ｐ−ＧａＮ層１０は、電気抵抗が高いため面方向に電流が拡がりにくいからである。）。その結果、発光層１２においては、ｐ側電極２４の前記凸部に対応する各所で電流密度（キャリア密度）が高くなり、当該各所においてスクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合割合が上昇して、この部分での発光量が増大する。
【００２６】
ここで、ｐ−ＧａＮ層１０の厚みは、ｐ側電極２４の凸部頂部間の間隙（図１（ｂ）における凹部２４Ｃの幅）よりも小さいことが好ましい。すなわち、ｐ−ＧａＮ層２４の厚みをｔ、凹部２４Ｃの上記幅をｄとした場合に、ｔ＜ｄの関係となることが好ましい。このようにすることで、凸部頂部からの電流は、ｐ−ＧａＮ層１０においてほとんど面方向に広がることなくその直上へと流れて、発光層１２に注入されるからである。ｔとｄの関係は、さらには、５ｔ≦ｄが好ましく、もっと好ましくは１０ｔ≦ｄである。また、ｐ−ＧａＮ層２４の具体的な厚み寸法としては、ｔ≦１μｍが好ましく、さらには、ｔ≦０．５μｍが好ましく、もっと好ましくは、ｔ≦０．２μｍである。上記した関係は、後述する実施の形態２および３についても当てはまることである。
【００２７】
そして、ｐ側電極２４の凸部は、ｐ−ＧａＮ層１０（発光層１２）に対してほぼ一様に分散されているので、発光層１２における発光量もほぼ一様に増大し、発光層全体としての発光量が増大するのである。
本願発明者は、上記の効果を確認すべく実験を行った。当該実験に先立ち、本願発明者は、先ず、ＬＥＤチップ２において発熱による劣化を考慮した場合、当該チップサイズ（発光層の主面積：０．１２５６ｍｍ２）に対する電流値の上限は約６３ｍＡであることを確認した。ＬＥＤを照明用に用いる場合には、寿命が少なくとも１万時間はあることが望ましいと考えられるところ、電流値が６３ｍＡを超えると当該１万時間の寿命を満足することができないことを実験によって見出したのである。なお、駆動電流６３ｍＡを発光層（ｐ−ＧａＮ層）の主面積で除して得られる平均電流密度は、約５０Ａ／ｃｍ２である。すなわち、チップサイズ（発光層の面積）が異なっても、平均電流密度が５０Ａ／ｃｍ２以下となるような駆動電流とすれば、寿命を満足することが可能となる。
【００２８】
そして、ｐ側電極における凸部の分布密度の異なるＬＥＤチップを４個作成し、その各々を駆動電流６３ｍＡで駆動した際の輝度を測定した。具体的には、凸部の個数を異ならせることにより分布密度を変化させた。分布密度の程度は、開口率で表すこととした。開口率とは、ｐ−ＧａＮ層（発光層）の主面積に対するｐ側電極の接合面積（凸部頂部の合計面積）の割合である。開口率が「１」の場合とは、ｐ側電極が全面接合電極（すなわち、従来型のｐ側電極）であることを示している。そして、開口率は、その値が小さくなるほど、凸部の分布が粗になることを示している。なお、開口率の調整は、凸部の個数を変更する代わりに、凸部頂部の面積（凸部の大きさ）を変更することによっても可能である。
【００２９】
ここで、実験に供したＬＥＤチップは、開口率が「１」、「０．７５」、「０．５」、「０．２５」となる４種類である。また、蛍光体膜は設けずに、ｎ−ＧａＮ層上面から射出される青色光の輝度を、当該ｎ−ＧａＮ層上面から３ｃｍの位置で測定した。
実験結果を図２に示す。図２において、横軸は開口率を示している。左縦軸は、相対輝度を示している。相対輝度は、開口率「１」の場合の測定輝度を「１」とし、各開口率における測定輝度を開口率「１」の測定輝度で除した値である。右縦軸は、駆動電流（６３ｍＡ）をｐ側電極のｐ−ＧａＮ層との間の接合面積で除して得られる電流密度[Ａ／ｃｍ２]を示している。以下、この電流密度を、半導体多層膜へ電流を注入する部分における電流密度を表しているという意味で「注入部電流密度」と称する。
【００３０】
図２から、開口率が１よりも小さくなると、すなわち、注入部電流密度が大きくなると相対輝度が上昇していることが確認される。このことは、発光層における電流密度（キャリア密度）の上昇によってスクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合の割合が増加し、発光効率が向上するためと考えられる。
開口率が小さくなるにつれ相対輝度は徐々に向上するものの、開口率０．５を下回ったあたりで最高の相対輝度約１．５となりその後は略一定となる。ここで開口率０．５における注入部電流密度は約１００Ａ／ｃｍ２である。すなわち、最高の相対輝度を得るためには、少なくとも１００Ａ／ｃｍ２の注入部電流密度が必要であるといえる。換言すれば、少なくとも１００Ａ／ｃｍ２の注入部電流密度が得られる開口率となるように、ｐ側電極の凹凸面を形成すればよいのである。なお、もちろん、注入部電流密度が１００Ａ／ｃｍ２以上となる開口率の上限は、上記０．５に限らず、駆動電流値（平均電流密度）によって変動するものである。但し、発熱の問題から、平均電流密度の上限は５０Ａ／ｃｍ２とするのである。なお、平均電流密度の上限を５０Ａ／ｃｍ２とし、注入部電流密度を少なくとも１００Ａ／ｃｍ２とする考えは、後述する実施の形態５および６においても適用されるものである。
【００３１】
本願発明者は、さらに、ｐ側電極２４がｐ−ＧａＮ層１０と接合される部分（凸部）を分散させたことによる効果の確認を行った。そのため、比較例として、ｐ側電極がｐ−ＧａＮ層と一箇所のみで接合される半導体発光装置（以下、「比較例」という。）であって、その接合面積を発光層の面積で除して得られる通電部比率（すなわち、前記開口率と同じ意味合いの比率）を「０．７５」、「０．５」、「０．２５」と変化させたものを作成し、各々の輝度を測定した。なお、比較例における接合箇所は円形とし、当該円の大きさによって前記通電部比率を変化させることとした。
【００３２】
その結果を、図３において実線（「▲」記号のプロット）で示す。なお、比較のため、図２に点線で示した、実施の形態に係る半導体発光装置のグラフ（「◆」記号のプロット）も併記することとする。図３のグラフは、図２のグラフとは、記載形式が変更されているだけで、同じ内容を表すグラフである。
図３から分かるように、注入部電流密度が高くなるにしたがって、両者ともに相対輝度が向上する。しかし、電流密度が１００Ａ/ｃｍ２の少し手前あたりから両者の差が顕著となり、比較例は、実施の形態の半導体発光装置ほど輝度が向上しないことが分かる。
【００３３】
これは、以下の理由によるものと推察される。
ＬＥＤは、発熱温度が高いほど輝度が低下する。比較例は、発熱箇所が一箇所に集中することから、実施の形態よりも発熱温度が高くなるものと思われる。その結果、発熱による輝度低下が、実施の形態よりも大きくなるものと思われる。換言すると、実施の形態では、発熱箇所が分散されていることから、非発熱箇所（半導体多層膜において、電流密度の低い箇所）に熱が逃げ易く、その結果、全体的に発熱温度が低減されることとなり、輝度の低下が抑制されるものと思われる。
【００３４】
なお、先に、平均電流密度が同じであれば、発熱によるＬＥＤチップの劣化もほぼ同等になると説明したが、これは、発熱箇所が一様に分散していることが前提となる。したがって、上記比較例では、平均電流密度が同じであっても、チップ劣化による寿命は、実施の形態よりも短くなるものと思われる。
また、本実施の形態に係るＬＥＤチップ２は、発光効率に関し、以下のような効果も有している。
【００３５】
ｐ側電極２４の前記凹凸面２４Ｂの凹部２４Ｃに充填されている絶縁材２６を構成するＴａ２Ｏ５は、発光層１２からの青色光に対して透明である（もちろん、可視光全般に対して透明であるが）ので、凹部２４Ｃに入射した光を当該凹部２４Ｃ表面で、ｎ−ＧａＮ層１４方向へ反射させることが可能となる。さらに、Ｔａ２Ｏ５の屈折率はＧａＮの屈折率と比較的近いので、反射吸収の影響による光の損失が少ないことも、発光効率の向上に寄与する。なお、凹部２４Ｃに充填する絶縁材は、Ｔａ２Ｏ５に限らない。例えば、ＧａＮの屈折率に略等しく可視光に対して透明な絶縁材料として知られている、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３を用いることとしてもよい。あるいは、一般的な半導体デバイスの絶縁材料である酸化シリコンや窒化シリコンなども使える。また、これら絶縁材料を複数組み合わせて使うこととしてもよく、そうすることにより、屈折率の最適化を行うことが可能となる．また、絶縁材料を多数層に積層して凹部を充填し、絶縁材を形成することにより、当該絶縁材を分布ブラッグ高反射膜として機能させることも可能となる。
【００３６】
なお、ここで本明細書および特許請求の範囲において絶縁材（料）とは、抵抗率が１０２Ω・ｃｍ以上、望ましくは１０５Ω・ｃｍ以上、より望ましくは１０８Ω・ｃｍ以上の材料を指し、一般的に高抵抗材料と称されている材料も含む趣旨で使用しており、例えばＧａＮ系の高抵抗半導体材料も含まれる。
また、ＬＥＤチップ２は、半導体多層膜６の光取り出し面側にサファイア基板等が配されていないので、当該半導体多層膜６からの光取出し効率の非常に高いものとなっている。
【００３７】
ＬＥＤチップ２は、上記した発光効率に関する効果以外にも、下記する効果を有する。
ＬＥＤチップ２は、ｐ−ＧａＮ層の略全面に臨んでｐ側電極２４が配され、当該ｐ側電極２４において略一様に分散された凸部２４から電流を注入することとしているため、半導体多層膜６（発光層１２）全体に電流を注入することができるので、動作電圧を下げることができる。
【００３８】
ＬＥＤチップ２は、高熱伝導率を有する金属基板４から、主に発光層１２で生じた熱が後述する実装基板（セラミックス基板２０２、図２６参照）に放散される関係上、これによっても発光層１２の過熱を抑制することができることとなり、高出力、長寿命のＬＥＤチップ（半導体発光装置）を実現できる。更に、後述する実装態様により、光取出し側となる上方には、ボンディングワイヤー等の出射光を遮るものがないので、影のない光を出射することができる。また、サファイア基板など絶縁性基板を含んでいないので、静電耐圧も向上する。
【００３９】
ＬＥＤチップ２は、上記したように、半導体多層膜の厚みが３μｍ程度であるのに比べて、蛍光体膜の厚みは２００μｍと十分に厚い。また、半導体多層膜の側面外周にも、蛍光体膜が設けられている。したがって、当該蛍光体膜は、半導体多層膜の周囲にほぼ一様な厚みで形成されていることとなり、これによって、蛍光体膜の厚みムラに起因する色ムラの少ない白色光を得ることができる。
【００４０】
ＬＥＤチップ２は、発光層１２を含む半導体多層膜６が略円盤状（略円柱状）に形成されており、蛍光体膜８が当該半導体多層膜６に対してほぼ均一な厚みで形成されているので、当該ＬＥＤチップ２から得られる光のスポット形状もほぼ円形となる。したがって、ＬＥＤチップ２は、照明用光源として好適なものとなる。
ＬＥＤチップ２は半導体多層膜を支持するのに十分な厚みの金属基板（Ａｕメッキ層）を有している。更に、蛍光体膜８も半導体多層膜の支持機能を有している。これらによりＬＥＤチップ２のハンドリングが容易になっている。
【００４１】
上記の構成からなるＬＥＤチップの製造方法について、図４〜図７を参照しながら説明する。なお、図４〜図７では、ＬＥＤチップ２の各構成部分となる素材部分には１０００番台の符号付し、その下２桁にはＬＥＤチップ２の対応する構成部分に付した番号を用いることとする。
まず、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）を用い、図４に示すように２インチのサファイア基板２８上にＧａＮバッファ層（不図示）、ｎ−ＧａＮ層１０１４、ＩｎＧａＮ/ＧａＮ多層量子井戸発光層１０１２、ｐ−ＧａＮ層１０１０をこの順に結晶成長により積層する[工程Ａ１]。
【００４２】
次に絶縁材２６（図１参照）となるＴａ２Ｏ５膜１０２６をスパッタにより積層する。その際、Ｔａ２Ｏ５膜１０２６が不要な部分については、あらかじめマスクパターン（不図示）により覆っておく。Ｔａ２Ｏ５膜１０２６を積層した後にマスクパターンを除去すると必要な部分に絶縁材２６が形成される[工程Ｂ１]。なお、先にＴａ２Ｏ５膜を積層した後、必要部分をマスクパターンで覆い、不要部分をエッチングで除去しても構わない。
【００４３】
その後、Ｒｈ/Ｐｔ/Ａｕ層１０２４をこの順に電子ビーム蒸着法等により形成し[工程Ｃ１]、更に、厚さ５０μｍのＡｕメッキ層１００４を形成する[工程Ｄ１]。
続いて、サファイア基板２８を除去する工程に入る。まず、テフロン（登録商標）シートなどの高分子フィルム３０をＡｕメッキ層１００４側に張り付ける[工程Ｅ１]。高分子フィルムは、サファイア基板２８を除去した後の半導体多層膜１００６やＡｕメッキ層１００４を支持し、製造工程に於けるハンドリングを容易にするための支持部材として用いられる。
【００４４】
高分子フィルム３０を張り付けた後、サファイア基板２８側から波長３５５ｎｍのＹＡＧ第３高調波レーザ光ＬＢを、サファイア基板２８全面を走査するように照射する[工程Ｆ１]。照射されたレーザ光ＬＢはサファイア基板２８では吸収されず透過し、サファイア基板２８とｎ−ＧａＮ１０１４層の界面のみで吸収されるため、局所的な発熱により界面付近に於けるＧａＮの結合が分解される。これによりサファイア基板２８と半導体多層膜１００６は結晶構造的には分離した状態となる。但し、分解によってできた金属Ｇａによりサファイア基板２８に半導体多層膜１００６が接着した状態にある。金属Ｇａの融点は２９℃と低いので加熱した塩酸などに浸すと容易にサファイア基板２８と半導体多層膜１００６は分離する[工程Ｇ１]。なお、ＹＡＧ第３高調波レーザ光以外にも、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光や、３６５ｎｍの水銀灯輝線を用いることができる。また、サファイア基板２８を研磨により除去することもあり得る。
【００４５】
次に、ＬＥＤチップ２となる半導体多層膜を形成するために、ＬＥＤチップ２となる部分をマスクパターン（不図示）で覆い、Ａｕメッキ層１００４が現れるまで気相或いは液相エッチングで不要な半導体多層膜１００６を除去する[工程Ｈ１]。その後、ｎ−ＧａＮ層１４の光取出し面に光取出し凹凸構造１４Ａを形成するため、前記マスクパターン（不図示）を除去した後、今度は、半導体多層膜６上面以外の部分をマスクパターン（不図示）で覆い、ＫＯＨなどの溶液に浸す。すると露出表面にコーン状の凹凸が形成される。凹凸形状は、溶液の濃度や温度、浸す時間、印加する電流/電圧などにより制御することができる。凹凸形状（凹凸構造１４Ａ）を形成した後、マスクパターン（不図示）を除去する[工程Ｉ１]。
【００４６】
半導体多層膜６の表面保護と絶縁を目的として、窒化シリコン膜１０１６を形成する。ｎ−ＧａＮ層１４上面の縁周辺を僅かに残す状態で、ｎ−ＧａＮ層１４上面をマスクパターン（不図示）で覆った後、スパッタなどにより窒化シリコン膜１０１６を積層し、その後、前記マスクパターンを除去すると、半導体多層膜６側のＡｕメッキ層１００４表面も含めて、ｎ−ＧａＮ層１４上面以外の部分に窒化シリコン膜１０１６を形成することができる[工程Ｊ１]。
【００４７】
窒化シリコン膜１０１６を形成した後、ｎ側電極１８、配線２２、及びカソード給電端子２０を形成するために、Ａｌ/Ｐｔ/Ａｕ膜を形成する[工程Ｋ１]。ＬＥＤチップ２の分離部分と周辺を少し開けてｎ−ＧａＮ層１４上面をマスクパターン（不図示）で覆った後、電子ビーム蒸着などでＡｌ/Ｐｔ/Ａｕ膜をこの順に形成し、前記マスクパターンを除去する。
【００４８】
続いて蛍光体膜８の形成工程を説明する。蛍光体膜８は半導体多層膜６部分を覆うように立体的に形成する。そのため、先に示した蛍光体粉末と酸化金属微粒子を適量分散させたシリコーン樹脂ペーストで、半導体多層膜６部分を覆うようにスクリーン印刷法などを用いて必要部分に塗布し、熱硬化して形成する[工程Ｌ１]。
一般に蛍光体膜厚が変わると発光層からの青色光と蛍光体からの緑黄色光及び赤色光との割合が変わるため、これらの色が合成されてなる白色光の色調も変わる。スクリーン印刷を用いることにより蛍光体膜厚を一定にすることができるので、ほぼ設計値に近い白色光を得ることが可能である。しかしながら、特に照明用途のように僅かな色調も重要になる場合は、蛍光体膜厚を設計値よりも厚く形成し、発光させて色調を確認し、設計値から外れている場合は、設計値の色調になるように蛍光体膜を研磨することにより、調整することも可能である。この作業は、ＬＥＤチップに分離する前でも後でも可能である。スクリーン印刷により蛍光体膜を形成するので、各ＬＥＤチップ内での蛍光体厚が均一にできるだけでなく、同時に作製しているウエハー内においても均一な蛍光体厚を実現することができるので、各ＬＥＤチップの色ムラだけでなく、ＬＥＤチップ間の色バラツキも抑制することが可能である。また、蛍光体膜がＬＥＤチップ状態で一体化されていることから、実装基板への実装前にＬＥＤチップの色を選択することが可能となる。その結果、実装基板に青色ＬＥＤチップを実装した後、蛍光体膜を形成する一般的な白色ＬＥＤよりも、実装歩留まりを格段に高めることができる。
【００４９】
最後にダイシングブレードＤＢにより、チップ個片に分割することで、ＬＥＤチップ２（図１参照）が完成する[工程Ｍ１]。
（実施の形態２）
図８（ａ）は、半導体発光装置である白色ＬＥＤチップ５２（以下、単に「ＬＥＤチップ５２」という。）の平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＢ・Ｂ線断面図である。また、図９（ａ）は、ＬＥＤチップ５２の下面図である。なお、図８（ａ）は、後述する蛍光体膜５８（図８（ｂ）参照）を除いた状態を表している。
【００５０】
図８に示すように、ＬＥＤチップ５２は、ベース基板となる高抵抗Ｓｉ基板５４（以下、単に「Ｓｉ基板５４」という。）上に、半導体多層膜５６と蛍光体膜５８が設けられた構成をしている。Ｓｉ基板５４は、半導体多層膜５６の主面よりも一回り大きな面積の主面を有しており、半導体多層膜５６は、Ｓｉ基板５４における一方の主面の中ほどに配されている。
【００５１】
半導体多層膜５６は、Ｓｉ基板５４側から順に、ｐ型半導体層であるｐ−ＡｌＧａＮ層６０（厚さ２００ｎｍ）、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ多重量子井戸発光層６２（厚さ４０ｎｍ）、ｎ型半導体層であるｎ−ＡｌＧａＮ層６４（厚さ２０μｍ）、ｎ−ＧａＮ層（厚さ５μｍ：図８では不図示）から成り、量子井戸構造を呈している。
チップサイズは５００μｍ角、厚さ２５０μｍ（Ｓｉ基板５４厚５０μｍ、蛍光体膜５８厚２００μｍ（Ｓｉ基板５４上面からの高さ））である。また、半導体多層膜５６の厚みは上記の通りであり、その主面のサイズは、４００μｍ角である。
【００５２】
ｐ−ＡｌＧａＮ層６０の下面（発光層６２と反対側の主面）の略全面に対向するようにｐ側電極６６が設けられている。ｐ側電極６６は、ｐ−ＡｌＧａＮ層６０側から順に積層されたＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなり、前記発光層６２からの光を高反射率でｎ−ＡｌＧａＮ層６４側へ反射する機能を有している。なお、半導体多層膜５６とｐ側電極６６とは、後述するように、別途サファイア基板９４（図１０参照）上に半導体プロセスによって形成した後、Ｓｉ基板５４に転写したものである。
【００５３】
Ｓｉ基板５４の上面の少なくとも前記ｐ側電極６６に対応する領域には、導電部材である導電膜６８が形成されている。導電膜６８は、Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕ膜からなり、前記ｐ側電極６６と、Ａｕ/Ｓｎといった導電材料からなる接合層７０を介して接合されている。
半導体多層膜５６において光取出し面となる前記ｎ−ＡｌＧａＮ層６４上面（発光層６２と反対側の主面）には、光取出し効率を改善するために、凹凸構造７２が形成されている。当該凹凸構造７２は、後述するように、ｎ−ＡｌＧａＮ層６４上面に一様な厚みで形成したタンタルオキサイド（Ｔａ２Ｏ５）膜７４の一部を選択的にエッチングによって除去することによって形成されたものである。また、ｎ−ＡｌＧａＮ層６４上面の一部領域には、Ｔｉ/Ｐｔ/ＡｕからなるＬ字状をしたｎ側電極７６が形成されている。
【００５４】
半導体多層膜５６の側面の全面と上面の一部（上面を外周に沿って縁取るような形）には、窒化シリコンからなる絶縁膜７８が形成されている。
Ｓｉ基板５４の下面（半導体多層膜５６の形成側とは反対の面）には、Ｔｉ/Ａｕからなるアノード給電端子８０とカソード給電端子８２とが形成されている。
前記導電膜６８は、前記半導体多層膜５６の下面からはみ出した延設部６８Ａを有している。導電膜６８は、当該延設部６８Ａにおいて、Ｓｉ基板５４に開設されたスルーホール８４を介してアノード給電端子８０と電気的に接続されている。
【００５５】
一方、Ｌ字状をしたｎ側電極７６のコーナー部７６Ａに、Ｓｉ基板５４にまで至る配線８６の一端部が接続されている。配線８６のｎ側電極７６側端部部分は、ｎ側電極７６との接続部位からｎ−ＡｌＧａＮ層６４外側主面（光取出し面）の側方に引き出された構成となっており、ここから、半導体多層膜５６の側面に沿ってＳｉ基板５４に至っている。なお、配線８６は、Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕ膜からなり、半導体多層膜５６とは、前記絶縁膜７８によって電気的に絶縁されている。配線８６のＳｉ基板５４側端部とカソード給電端子８２とは、Ｓｉ基板５４に開設されたスルーホール８８を介して電気的に接続されている。なお、スルーホール８４、８８は、Ｓｉ基板５４の厚み方向に開設された貫通孔にＰｔを充填してなるものである。
【００５６】
蛍光体膜５８は、Ｓｉ基板５４で受けるような形で、前記半導体多層膜５６の側面およびＳｉ基板とは反対側の主面（光取り出し面）を覆うように形成されている。蛍光体膜５８は、シリコーンなどの透光性樹脂に、青色蛍光体として例えば（Ｂａ、Ｓｒ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋や（Ｂa、Ｓｒ、Ｃa、Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋などから少なくとも１種類、緑色蛍光体として例えばＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋や（Ｂa、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋などから少なくとも１種類、黄色蛍光体として例えば（Ｓｒ、Ｂa）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２+を少なくとも１種類、赤色蛍光体として例えばＬａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３+やＣａＳ：Ｅｕ２＋やＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋などから少なくとも１種類の計４色の蛍光体粉末とＳｉＯ２などの酸化金属微粒子を分散させたものからなる。なお、透光性樹脂にはエポキシ樹脂を用いても構わない。また、透光性樹脂の代わりに、金属アルコキシドを出発材料とするガラス材料、またはセラミック前駆体ポリマーからなるガラス材料を用いて構わない。蛍光体膜５８は、全体に渡ってほぼ一様な厚みを有している。
【００５７】
また、半導体多層膜５６周囲におけるＳｉ基板５４と蛍光体膜５８との間には、Ａｌからなる光反射膜９０が形成されている。
ＬＥＤチップ５２においても、実施の形態１に係るＬＥＤチップ２と同様、ｐ側電極のｐ型半導体層と対向する面は、凹凸面に形成されている。
図９（ｂ）は、ｐ側電極６６（図８（ｂ）参照）のみを表した平面図であり、図９（ｃ）は、図９（ｂ）におけるＤ・Ｄ線断面図である。
【００５８】
図９（ｂ）と図８（ｂ）を参照しながら説明すると、ｐ側電極６６は、畝状をした複数の凸部６６Ａが平行に略等間隔で配されて（略一様に分散されて）形成されたストライプ状の凹凸面６６Ｂを有する。そして、各凸部６６Ａの頂部がｐ−ＡｌＧａＮ層６０の下面と接合されている。凹凸面６６Ｂの凹部６６Ｃは、酸化シリコンからなる絶縁材９２で充塞されている。なお、絶縁材９２としては、酸化シリコン以外にＴａ２Ｏ５や実施の形態１で紹介した他の材料を用いてもよい。半導体多層膜５６には、その積層方向に線状の格子欠陥が存在するのであるが、この格子欠陥は、製造過程において、絶縁材９２が配される領域に出現するよう制御される。この格子欠陥に関しては、後述するＬＥＤチップ５２の製造方法において説明することとする。
【００５９】
上記の構成からなるＬＥＤチップ５２において、アノード給電端子８０とカソード給電端子８２を介して給電すると、半導体多層膜５６の発光層６２から波長３９０ｎｍの近紫外光が発せられる。発光層６２から発した近紫外光の大半は、ｎ−ＡｌＧａＮ層６４側から出射され、蛍光体膜５８で吸収される。蛍光体膜５８で近紫外光は白色光に変換される。
【００６０】
上記したように、半導体多層膜５６の厚みが２５μｍ程度であるのに比べて、蛍光体膜５８の厚みは２００μｍと十分に厚い。また、半導体多層膜５６の側面外周にも、蛍光体膜５８が設けられている。したがって、当該蛍光体膜５８は、半導体多層膜５６の周囲にほぼ一様な厚みで形成されていることとなり、これによって、蛍光体膜５８の厚みムラに起因する色ムラの少ない白色光を得ることができる。
【００６１】
本実施の形態のＬＥＤチップ５２は、ｐ側電極６６に高反射率電極を採用したことにより半導体多層膜５６からの光取り出し効率が大幅に改善される。また、光取出し面となる前記ｎ−ＡｌＧａＮ層６４上面に設けられた凹凸構造７２によっても、半導体多層膜５６からの光取り出し効率が向上する。さらに、上記光反射膜９０によって、ＬＥＤチップ５２からの光取り出し効率が改善される。
【００６２】
さらに、ＬＥＤチップ５２は、半導体多層膜５６の光取り出し面側にサファイア基板等が配されていないので、発光層からの光がサファイア基板等を介して当該ＬＥＤチップ外へと放出されるタイプのものと比較して、当該半導体多層膜５６からの光取出し効率の非常に高いものとなっている。
また、ｐ−ＡｌＧａＮ層６０の略全面に臨んでｐ側電極６６が配され、当該ｐ側電極６６において略一様に分散された凸部６６Ａから電流を注入することとしたことによって奏される効果は、実施の形態１の場合と同様である。
【００６３】
ＬＥＤチップ５２は、実装基板上のパッドに給電端子８０、８２を直接接合することにより実装される。ここで、ＬＥＤチップ５２自体が蛍光体膜を有しており、白色光を発することができるので、当該ＬＥＤチップ５２の実装前に上述した光学的特性検査を実行することが可能なり、当該光学的特性に起因して、実装基板を含む完成品が不良品（規格外）となることを未然に防止することができる。その結果、完成品の歩留まりが向上することとなる。
【００６４】
また、ＬＥＤチップ５２は、アノード給電端子８０、カソード給電端子８２が半導体多層膜５６の下面側にあり、実装状態で、光取出し側となる上面側には、ボンディングワイヤー等の出射光を遮るものがないので、影のない光を出射することができる。
上記の構成からなるＬＥＤチップ５２の製造方法について、図１０〜図１７を参照しながら説明する。なお、図１０〜図１７では、ＬＥＤチップ５２の各構成部分となる素材部分には２０００番台の符号を付し、その下２桁にはＬＥＤチップ５２の対応する構成部分に付した番号を用いることとする。
【００６５】
まず、ＭＯＣＶＤ法を用い、図１０に示すように、単結晶基板であるサファイア基板９４上にＧａＮ層（図１０では不図示）、ｎ−ＡｌＧａＮ層２０６４、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ多重量子井戸発光層２０６２、ｐ−ＡｌＧａＮ層２０６０をこの順に結晶成長によって積層する［工程Ａ２］。なお、サファイア基板９４は、直径２インチ、厚さ３００μｍの基板である。
【００６６】
次に、成長した半導体多層膜２０５６の一部をマスキングし、残りの部分をサファイア基板９４が表れるまでドライエッチングにより除去する。このとき残った半導体多層膜がＬＥＤチップ５２を構成する個々の半導体多層膜５６（図８（ｂ）参照）となる［工程Ｂ２］］。
次に絶縁材９２（図８参照）となる酸化シリコン膜２０９２をスパッタにより積層する。その際、酸化シリコン膜２０９２が不要な部分については、あらかじめマスクパターン（不図示）により覆っておく。酸化シリコン膜２０９２を積層した後にマスクパターンを除去すると必要な部分に絶縁材９２が形成される[工程Ｃ２]。続いて、個々の半導体多層膜５６（ｐ−ＡｌＧａＮ層６０）上面に、電子ビーム蒸着法等によりＲｈ/Ｐｔ/Ａｕ膜をこの順に形成して、ｐ側電極６６を作製する[工程Ｄ２]。
【００６７】
ここで、絶縁材９２は、半導体多層膜において格子欠陥が集結してなる高欠陥領域上に形成される。サファイア基板上に形成されるＧａＮ系半導体層内には、ＧａＮとサファイアの格子定数の違いに起因して筋状に格子欠陥が存在する。本実施の形態では、当該格子欠陥の成長方向を半導体プロセスにおいて制御し、所定の間隔に集結させ、格子欠陥の集結した領域（高欠陥領域）に絶縁材９２を配し、高欠陥領域の近傍に形成される低欠陥領域にｐ側電極の凸部頂部を接合することとしたのである。半導体プロセスにおいて格子欠陥の成長方向を制御する方法は、米国特許第６，６１７，１８２号明細書等に開示されている公知の技術で実現できるため、ここでは、その詳細な説明は省略し、図１１、図１２を参照しながら、概略を説明することとする。
【００６８】
図１１、図１２は、図１０の工程Ａ２〜工程Ｃ２で示した工程をより詳細に表したものである。
先ず、サファイア基板９４の（０，０，０，１）面上にＭＯＣＶＤ法により、厚さ１０ｎｍのバッファ層（不図示）に次いで、厚さ５μｍのＧａＮ層９６を形成する[図１１（ａ）]。ＧａＮ層９６内にはＧａＮとサファイアの格子定数の違いによる筋状の格子欠陥Ｋが存在している。
【００６９】
次に、ＧａＮ層９６表面に第１の段差である凹凸をエッチングにより設ける[図１１（ｂ）]。凹凸の周期は１０μｍ、凸部９６Ａ頂部の幅は２μｍ、高さは３μｍである。この凹凸により紙面垂直方向に形成される溝９６Ｂの方向は＜１，１，−２，０＞である。
上記凹凸面を上方から見た状態を図１１（ｃ）に示す。
その上に更にＭＯＣＶＤ法を用いて、厚さ１０μｍの第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａを形成する[図１２（ａ）]。ＧａＮ層９６上の凹部９６Ｂ上にある第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａの格子欠陥Ｋは、ＡｌＧａＮ層の堆積の進行とともにＧａＮ層９６の凹部９６Ｂ中央に向かって集結し、やがて一筋の格子欠陥となる。最終的に第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａの表面に存在する格子欠陥は、ＧａＮ層９６上の凹部９６Ｂ中央付近とＧａＮ層９６の凸部９６Ａ上部付近のみとなり、それ以外の領域は低欠陥領域となる。
【００７０】
第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａ表面に残った格子欠陥の数を更に減らす為に、低欠陥領域の一つおきが凸部となるように、第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａに凹凸構造を設ける[図１２（ｂ）]。作製方法、構造は先に示したＧａＮ層９６の凹凸と同じである。
更にその上に厚さ１０μｍの第２のＡｌＧａＮ層２０６４ＢをＭＯＣＶＤ法により積層する[図１２（ｃ）]。第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａに残った格子欠陥は第２のＡｌＧａＮ層２０６４Ｂの堆積とともに第２のＡｌＧａＮ層２０６４Ｂの凹部中央付近に向かって集結し、やがて一筋の格子欠陥となる。その結果、第２のＡｌＧａＮ層２０６４Ｂ表面の格子欠陥は、第１のＡｌＧａＮ層２０６４Ａ表面より更に減少する。
【００７１】
そして、集結した格子欠陥は、そのまま略真っ直ぐ、発光層２０６２、ｐ−ＡｌＧａＮ層２０６０中を成長し、ｐ−ＡｌＧａＮ層２０６０表面（上面）にピットとなって現れる。そして、本実施の形態では、ピットが比較的良く現れる（格子欠陥が集結された）高欠陥領域Ｈに絶縁材９２を形成し、高欠陥領域Ｈ近傍の低欠陥領域Ｌにｐ側電極の凸部を接合することとしたのである。こうすることにより、発光効率の向上を図ることが可能となる。すなわち、発光層中に格子欠陥が存在すると、その部分では、注入された電流は光に変換されずに専ら熱に変換されて、発光効率の向上を妨げるのであるが、上記のようにすることによって、格子欠陥の少ない領域に電流を注入することが可能となるからである。
【００７２】
なお、実施の形態１のＬＥＤチップ２（図１）においても、上記と同様にして、ｐ側電極２４の凸部２４Ａと接合する領域を高欠陥領域とし、絶縁材２６が配される領域を低欠陥領域とするようにしても構わない。この場合には、ＧａＮバッファ層やｎ−ＧａＮ層の上面は、ｐ側電極の凹凸面に合わせて、図２８に示すように凸部１５６が配されて形成される千鳥格子状の凹凸面とすることとする。なお、図２８は、図１１（ｃ）に対応する図である。
【００７３】
ここまで述べた上記工程と並行して、図１３の工程Ｅ２、工程Ｆ２に示す工程を進める。
高抵抗Ｓｉ基板２０５４に対し、その厚み方向に、ドライエッチングによって穴９８、１００を穿設し、当該穴９８、１００に、無電解メッキによってＰｔを充填して、スルーホール８４、８８を形成する[工程Ｅ２]。
【００７４】
次に、Ｓｉ基板２０５４上面の所定範囲にＴｉ/Ｐｔ/Ａｕ膜を形成して導電膜６８を作製し、さらに導電膜６８の所定範囲に重ねてＡｕ/Ｓｎ膜を形成して接合層７０を作製する[工程Ｆ２]。
続いて、サファイア基板９４上のｐ側電極６６とＳｉ基板２０５４上の対応する接合層７０とが重なるように、当該サファイア基板９４とＳｉ基板２０５４とを重ねて、押圧しながら、接合層７０が３００℃程度になるように加熱する[工程Ｇ２]。これによって、ｐ側電極６６と接合層７０とが共晶接合される。
【００７５】
ｐ側電極６６と接合層７０との接合に続いて、半導体多層膜５６からサファイア基板９４を分離する［工程Ｈ２、工程Ｉ２］。当該分離工程は、実施の形態１の場合と同様になされるので、その説明については省略する。
サファイア基板９４が分離され、当該サファイア基板９４からＳｉ基板２０５４に半導体多層膜５６等が転写されると、ｎ−ＡｌＧａＮ層６４とサファイア基板９４との間の格子定数の違いに起因して半導体多層膜５６に生じていた内部応力が解消される。これによって、歪の少ない半導体多層膜５６を得ることができる。また、ＬＥＤチップにおいて半導体多層膜を支持する基板（ベース基板）の選択の自由度が高まり、例えば、結晶成長に用いるものよりも高放熱性（高熱伝導率性）の基板をベース基板として採用することが可能となる。
【００７６】
続いて、絶縁と表面保護を目的に高周波スパッタ等により窒化シリコン膜を形成し、絶縁膜７８を作製する[工程Ｊ２]。窒化シリコン膜は、半導体多層膜５６（ｎ−ＡｌＧａＮ層６４）上面の周縁部、半導体多層膜５６の側面、および導電膜６８の延設部６８Ａに渡って形成する。
次に、Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕ膜を形成して、ｎ側電極７６および配線８６を作製する[工程Ｋ２]。すなわち、ｎ側電極７６と配線８６とは、一体的に形成される。
【００７７】
Ａｌ膜を形成して、光反射膜９０を作製する[工程Ｌ２]。
ｎ−ＡｌＧａＮ層６４の露出表面にタンタルオキサイド（Ｔａ２Ｏ５）膜７４をスパッタリング等によって堆積した後、その一部をエッチングによって除去して凹凸構造７２を形成する[工程Ｍ２]。
続いて、Ｓｉ基板２０５４の半導体多層膜５６の形成されている表側に、例えばポリエステルからなり加熱すると発泡して接着力がなくなる接着層（不図示）を介して、第１の高分子フィルム１０２を接着する[工程Ｎ２]。
【００７８】
第１の高分子フィルム１０２の接着後、Ｓｉ基板２０５４の厚さが１００μｍになるまでその裏側から研磨する[工程Ｏ２]。これにより、スルーホール８４、８８がＳｉ基板２０５４の裏側に現れることとなる。
スルーホール８４、８８が現れると、Ｓｉ基板２０５４の所定領域にＴｉ/Ａｕ膜を形成して、アノード給電端子８０とカソード給電端子８２を作製する[工程Ｐ２]。
【００７９】
次に、Ｓｉ基板２０５４の表側に貼着した第１の高分子フィルム１０２を剥がし、Ｓｉ基板２０５４の裏側に、ダイシングシートである第２の高分子フィルム１０４を貼着する[工程Ｑ２]。
続いて、スクリーン印刷によって、蛍光体膜５８を形成した後[工程Ｒ２]、ダイシングブレードＤＢによって個片にダイシングして、ＬＥＤチップ５２が完成する[工程Ｓ２]。
（実施の形態３）
上記実施の形態１、２では，サファイア基板（単結晶基板）上に形成した半導体多層膜を金属や半導体など異なる材質の基板に接合して作製する形態を示した。実施の形態３では、単結晶基板であるＳｉＣ基板，或いはサファイア基板などに結晶成長により形成された状態で単結晶基板から分離せずに作製する良く知られているＬＥＤチップに本発明を適用した形態を説明する。
【００８０】
図１８に実施の形態３に係るＬＥＤチップ１１２を示す。図１８（ａ）はＬＥＤチップ１１２の平面図を、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）におけるＣ・Ｃ線断面図を、図１８（ｃ）は後述するｐ側電極１２６のみの平面図をそれぞれ示している。なお、図１８（ｃ）、（ｄ）および図１９に示すｐ側電極の平面図では、凸部部分を黒く塗りつぶしている。
図１８に示すように、ＬＥＤチップ１１２は、ｎ−ＳｉＣ基板１１４と、ｎ−ＳｉＣ基板１１４上に結晶成長により形成された半導体多層膜１１６を有する。半導体多層膜１１６は、ｎ−ＳｉＣ基板１１４側から順に、ｎ−ＧａＮ層１１８、ＩｎＧａＮ量子井戸発光層１２０、ｐ−ＧａＮ層１２２で構成される。
【００８１】
ｎ−ＳｉＣ基板１１４の上面には、Ｔｉ/Ａｕ膜からなるｎ側電極１２４が設けられ、ｐ−ＧａＮ層１２２下面には、その略全面に臨んで、Ｒｈ/Ｐｔ/Ａｕ膜からなるｐ側電極１２６が設けられている。
ｐ側電極１２６は、図１８（ｃ）に示すように、方形の横断面を有する複数の凹部１２６Ａが略一様に分散されてなる凹凸面１２６Ｂを有する。すなわち、ｐ側電極１２６の凹凸面１２６Ｂを形成する凸部１２６Ｃは、格子状をした１個の凸部からなっている。
【００８２】
そして、当該凸部１２６Ｃの頂部がｐ−ＧａＮ層１２２と接合されている。また、凹部１２６Ａには、酸化シリコンからなる絶縁材１２８が充填されている。
ＬＥＤチップ１１２は、プリント配線板などの実装基板上に形成されたアノードパッドにｐ側電極１２６下面が接合されて搭載される。また、実装基板上に形成されたカソードパッドと前記ｎ側電極１２４とがボンディングワイヤーによって接続される。また、白色光を得る場合には、上記ボンディングワイヤーによる接続の後、ＬＥＤチップ１１２全体を覆うように、実装基板上に蛍光体膜が形成されることとなる。
【００８３】
なお、上記の例では、ｐ側電極において、複数の凹部を形成することにより凹凸面を形成することとしたが、図１８（ｄ）に示すように、角柱状をした複数の凸部を略一様に分散させて凹凸面を形成することとしても構わない。
また、図１９に示すような形状とすることも可能である。
図１９（ａ）は、実施の形態１と同様、円柱状をした複数の凸部１３８を略一様に分散させて凹凸面を形成した例であり、図１９（ｂ）は、円形の横断面を有する複数の凹部１４０を略一様に分散させて凹凸面を形成した例である。
【００８４】
図１９（ｃ）は、六角柱状をした複数の凸部１４２を略一様に分散させて凹凸面を形成した例であり、図１９（ｄ）は、六角形の横断面を有する複数の凹部１４４を略一様に分散させて凹凸面を形成した例である。
図１９（ｅ）は、三角柱状をした複数の凸部１４６を略一様に分散させて凹凸面を形成した例であり、図１９（ｆ）は、三角形の横断面を有する複数の凹部１４８を略一様に分散させて凹凸面を形成した例である。
【００８５】
図１９（ｇ）は、実施の形態２と同様、畝状をした複数の凸部１５０を略一様に（略等間隔で）分散させて凹凸面を形成した例であり、図１９（ｈ）は、真っ直ぐな溝状をした複数の凹部１５２を略一様に（略等間隔で）分散させて凹凸面を形成した例である。
なお、実施の形態１におけるｐ側電極の凹凸面形状を、図１８（ｃ）、（ｄ）、図１９（ｂ）〜（ｈ）に示す凹凸面形状としても構わない。また、実施の形態２におけるｐ側電極の凹凸面形状を、図１８（ｃ）、（ｄ）、図１９（ａ）〜（ｆ）、（ｈ）に示す凹凸面形状としても構わない。
（実施の形態４）
図２０は、実施の形態２に係るＬＥＤチップ５２（図８参照）を有した照明モジュールである白色ＬＥＤモジュール（以下、単に「ＬＥＤモジュール」と称する。）２００の外観斜視図である。ＬＥＤモジュール２００は、後述する照明器具２３２(図２３)に装着して用いられるものである。
【００８６】
ＬＥＤモジュールは、直径５ｃｍの円形をしたＡｌＮからなるセラミックス基板２０２と２１７個の樹脂レンズ２０４とを有している。セラミックス基板２０２には照明器具２３２に取り付けるためのガイド凹部２０６や、照明器具２３２からの給電を受けるための端子２０８，２１０が設けられている。
図２１（ａ）はＬＥＤモジュール２００の平面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）におけるＧ・Ｇ線断面図、図２１（ｃ）は、図２１（ｂ）におけるチップ実装部分の拡大図をそれぞれ示している。
【００８７】
図２１（ｃ）に示すように、セラミックス基板２０２の下面には放熱特性を改善するための金メッキ２１２が施されている。
図２１（ａ）において円形に見える各レンズの中心に対応するセラミックス基板２０２の上に、ＬＥＤチップ５２が１個ずつ（全部で２１７個）実装されている。
セラミックス基板２０２は、厚さ０．５ｍｍでＡｌＮを主材料とする２枚のセラミックス基板２１４，２１６が積層されてなるセラミックス基板である。なお、セラミックス基板２１４，２１６の材料としては、ＡｌＮ以外にＡｌ２Ｏ３、ＢＮ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ダイヤモンド等が考えられる。
【００８８】
ＬＥＤチップ５２は、下層のセラミックス基板２１６に実装されている。上層のセラミックス基板２１４にはＬＥＤチップ５２を実装する空間を創出するテーパー状の貫通孔２１８が開設されている。
ＬＥＤチップ５２の各実装位置に対応するセラミックス基板２１６上面には、図２２（ｂ）に示すようなボンディングパッドである、カソードパッド２２０とアノードパッド２２２が形成されている。各パッド２２０，２２２にはＣｕの表面にＡｕメッキを行ったものが用いられている。各パッド２２０，２２２にはＰｂＳｎハンダが載せられ、ＬＥＤチップ５２の金メッキからなる給電端子８０、８２（図８参照）が接合される。
【００８９】
或いは、ＬＥＤチップ５２の給電端子８０、８２に、更にＰｂＳｎハンダをメッキしておけば、各パッド２２０、２２２にハンダを載せる工程が不要となる。全パッドにＬＥＤチップ５２を配した後、リフロー炉を通してセラミック基板２０２の温度をハンダが溶ける温度まで上昇させれば、一度に、２１７個全てのＬＥＤチップ５２を接合することができる。ここでは触れないが、パッドの形状、ハンダの量、ＬＥＤチップ５２の給電端子の形状等を最適化しておけば、上記したリフロー半田付けは可能である。なお、ハンダによらず銀ペーストやバンプにより接合しても構わない。
【００９０】
ここで、実装に供されるＬＥＤチップ５２は、実装前に実施される色ムラや色温度等の光学的特性検査に合格したものである。すなわち、本実施の形態によれば、ＬＥＤチップ５２自体が蛍光体層を有しており、白色光を発することができるので、当該ＬＥＤチップ５２の実装前に上記光学的特性検査を実行することが可能となり、当該光学的特性に起因して、ＬＥＤモジュールが不良品（規格外）となることを未然に防止することができるのである。その結果、完成品（ＬＥＤモジュール）の歩留まりが向上することになる。
【００９１】
図２１（ｃ）に示すように、上層のセラミックス基板２１４に開設された前記貫通孔２１８の側壁及び当該セラミックス基板２１４の上面にはアルミ反射膜２２４が形成されている。
セラミックス基板２１６にＬＥＤチップ５２を実装後、第１の樹脂としてシリコーン樹脂２２６等でＬＥＤチップ５２を覆い、更に第２の樹脂としてエポキシ樹脂２２８などを用いたインジェクションモールドによりレンズ２０４を形成する。なお、シリコーン樹脂を用いずに、エポキシ樹脂のみでモールドしてもよい。
【００９２】
２１７個のＬＥＤチップ５２は、セラミックス基板２１６上面に形成された配線パターン２３０によって、３１直列７並列に接続されている。
図２２（ａ）は、レンズ２０４および上層のセラミックス基板２１４を取り除いた状態のＬＥＤモジュール２００の平面図である。ＬＥＤチップ５２それぞれの実装位置のセラミックス基板２１６表面は、上述したようにアノードパッド２２２とカソードパッド２２０（図２２（ｂ））が配されている。
【００９３】
そして各ＬＥＤチップ５２と接続された各アノードパッド２２２と各カソードパッド２２０間が、ＬＥＤチップ５２が３１個ずつ直列に接続され、当該直列に接続された７グループのＬＥＤチップ同士が並列に接続されるように、配線パターン２３０によって接続されている。配線パターン２３０の一端部側はスルーホール（不図示）を介して、図２１（ａ）に示す正極端子２０８と接続され、他端部はスルーホール（不図示）を介して同図に示す負極端子２１０と接続されている。
【００９４】
上記のように構成されたＬＥＤモジュール２００は、照明器具２３２に取り付けられて使用される。ＬＥＤモジュール２００と照明器具２３２とで照明装置２３４が構成される。
図２３（ａ）に照明装置２３４の概略斜視図を、図２３（ｂ）に照明装置２３４の底面図を示す。
【００９５】
照明器具２３２は、例えば、室内の天井などに固定される。照明器具２３２は商用電源からの交流電力（例えば、１００Ｖ、５０/６０Ｈｚ）を、ＬＥＤモジュール２００を駆動するのに必要な直流電力に変換する電源回路（不図示）を備えている。
図２４を参照にしながら、ＬＥＤモジュール２００の照明器具２３２への取り付け構造について説明する。
【００９６】
照明器具２３２はＬＥＤモジュール２００がはめ込まれる円形凹部２３６を有している。円形凹部２３６の底面は、平坦面に仕上げられている。円形凹部２３６の内壁の開口部寄り部分には、雌ねじ（不図示）が切られている。また、当該雌ねじと底面との間における内壁から、フレキシブルな給電端子２３８，２４０とガイド片２４２とが突出されている。なお、給電端子２３８が正極、給電端子２４０が負極である。
【００９７】
ＬＥＤモジュール２００を照明器具２３２へ取り付けるための部材として、シリコンゴム製のＯ−リング２４４とリングねじ２４６とが備えられている。リングねじ２４６は略矩形断面を有するリング状をしており、その外周には、不図示の雄ねじが形成されている。また、リングねじ２４６は、その周方向の一部が切りかかれてなる切り欠き部２４６Ａを有している。
【００９８】
続いて、取り付け手順を説明する。
まず、ＬＥＤモジュール２００を円形凹部にはめ込む。このとき、ＬＥＤモジュール２００のセラミックス基板２０２が、給電端子２３８，２４０と円形凹部２３６の底面との間に位置するとともに、ガイド凹部２０６とガイド片２４２とが係合するようにはめ込む。ガイド凹部２０６とガイド片２４２とで、正極端子２０８、負極端子２１０と対応する給電端子２３８，２４０との位置合わせがなされる。
【００９９】
ＬＥＤモジュール２００がはめ込まれると、Ｏ-リング２４４を装着した後、リングねじ２４６を円形凹部２３６にねじ込んで固定する。これにより、正極端子２０８と給電端子２３８、負極端子２１０と給電端子２４０とが密着し、電気的に確実に接続されることになる。また、セラミックス基板２０２のほぼ全面と円形凹部２３６の平坦な底面とが密着することになり、ＬＥＤモジュール２００で発生した熱が照明器具２３２へ効果的に伝達され、ＬＥＤモジュール２００の冷却効果が向上することになる。なお、ＬＥＤモジュール２００の照明器具２３２への熱伝達効率を更に上げるため、セラミックス基板２０２と円形凹部２３６の底面にシリコングリスを塗布することとしても良い。
【０１００】
上記の構成からなる照明装置２３４において、商業電源から給電がなされると、前述したように、各ＬＥＤチップ５２から白色光が発され、レンズ２０４を介して放射される。
ＬＥＤモジュール２００に対して５６０ｍＡの電流を流したときの典型的な特性として、全光束は２８００ｌｍ、中心光度５，０００ｃｄであった。また、その発光スペクトルは図２５（ａ）に、その色度図は図２５（ｂ）に示すとおりであった。
【０１０１】
なお、上記の例では、ＬＥＤモジュールを構成するＬＥＤチップとして実施の形態２のＬＥＤチップ５２を用いたが、これに代えて、実施の形態１のＬＥＤチップ２を用いても構わない。
図２６に、ＬＥＤチップ２の実装態様を示す。図２６（ａ）は図２１（ｃ）に、図２６（ｂ）は図２２（ｂ）にそれぞれ対応する。なお、ＬＥＤチップ２を用いた場合には、後述するように、ボンディングワイヤを用いる関係上、貫通孔２１８の口径が若干大きくなる以外は、基本的に、ＬＥＤチップ５２を用いた場合と同様である。したがって、図２６において、図２１（ｃ）、図２２（ｂ）に示すのと同様の部材には、同じ符号を付してその説明については省略する。
【０１０２】
アノード給電端子４（図１（ｂ）参照）の底面をアノードパッド２２２と接合する形でＬＥＤチップ２は、セラミックス基板２０２に搭載される。そして、カソード給電端子２０とカソードパッド２２０とがボンディングワイヤー１５４によって接続される。
ここで、ＬＥＤチップ２の実装にはボンディングワイヤー１５４が用いられるのであるが、当該ボンディングワイヤー１５４は、ｎ−ＧａＮ層１４（図１参照）の光取出し面よりも、光射出方向後方に設けられたカソード給電端子２０から引き出されている。すなわち、ボンディングワイヤー１５４の一部たりとも、光取出し面前方を遮らないため、当該ボンディングワイヤー１５４の影が被照射面に生じにくいのである。
【０１０３】
ＬＥＤチップ２を用いた場合の発光スペクトルは図２７（ａ）に、色度図は図２７（ｂ）に示すとおりであった。
ここまでは、半導体発光装置を照明モジュールや照明装置等の照明用途に用いる例を紹介してきたが、これに限らず、本発明に係る半導体発光装置（ＬＥＤチップ）は表示用途に用いることができる。すなわち、本発明に係る半導体発光装置を表示素子の光源として利用しても構わない。表示素子としては、例えば、ＬＥＤチップをパッケージングしてなる表面実装型（ＳＭＤ）ＬＥＤが挙げられる。表面実装型ＬＥＤは、例えば、セラミックス基板上に半導体発光装置（ＬＥＤチップ）をマウントし、当該半導体発光装置を透明のエポキシ樹脂で封止した（モールドした）構造を有するものである。なお、表面実装型（ＳＭＤ）ＬＥＤの具体例については後述する。
【０１０４】
表面実装型ＬＥＤは、単体であるいは複数個同時に使用される。単体で使用される例としては、テレビやビデオ、エアコンといった家電製品のリモコンに搭載される場合や、あるいは当該家電製品の電源ランプとして用いられる場合等がある。複数同時に使用される例としては、文字、数字、記号等を表示するドットマトリックス表示装置の各ドットとして用いられる場合が挙げられる。特に、本発明に係る半導体発光装置（ＬＥＤチップ）は、従来のものよりも発光効率が高いので、従来のＬＥＤチップよりも小さいもので従来と同等以上の光出力が得られる。このことは、小型の表面実装部品を実現できることを意味し、当該表面実装部品の組み込まれるモバイルフォンなどの携帯用電子機器の小型化にも寄与する。
【０１０５】
なお、ドットマトリックス表示装置として用いる場合には、表面実装型とすることなく、いわゆるチップオンボードタイプとして構成しても構わない。すなわち、回路基板上に直接ＬＥＤチップを縦横に配列して（搭載して）表示装置を構成するのである。ドットマトリックス表示装置の具体例についても後述する。
（実施の形態５）
ここまで説明してきた実施の形態では、主としてｐ側電極の形状を工夫することによって、駆動電流を増加させることなく発光効率を向上させることとした。これに対し、実施の形態５では、主として半導体多層膜の形状を工夫することとしている。
【０１０６】
図２９に実施の形態５に係るＬＥＤチップ３０２を示す。図２９（ａ）は、ＬＥＤチップ３０２の平面図を、図２９（ｂ）は、図２９（ａ）におけるＥ・Ｅ線断面図をそれぞれ示している。
図２９（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ３０２は、ベース基板となるｎ型ＧａＮ基板３０４と、ｎ型ＧａＮ基板３０４上に結晶成長により形成された半導体多層膜３０６とを有する。半導体多層膜３０６は、ｎ型ＧａＮ基板３０４側から順に、主として、ｎ−ＡｌＧａＮ層３０８（厚さ２μｍ）、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸発光層３１０（厚さ２００ｎｍ）、ｐ−ＡｌＧａＮ層３１２（厚さ２００ｎｍ）で構成される。
【０１０７】
ｎ型ＧａＮ基板３０４の上面（光取出し面）は、光取出し効率を改善するため、切頭六角錐形状をした突起が林立したような凹凸面３０４Ａに形成されている。前記上面には、十字型をしたｎ側電極３１４が設けられている。ｎ側電極３１４は、ｎ型ＧａＮ基板３０４側から順に形成されたＴｉ／Ａｕ膜からなる。
図２９（ｃ）は、ＬＥＤチップ３０２において、後述するｐ側電極３１８（図２９（ｂ））を取り除いた状態の下面図である。すなわち、図２９（ｃ）では、半導体多層膜３０６の下面の一部と後述する絶縁膜３１６（図２９（ｂ））のみが見えている。当該図２９（ｃ）および図２９（ｂ）に示すように、半導体多層膜３０６の下面（ｎ型ＧａＮ基板３０４と反対側の主面）は、切頭六角錐形状をした凸部３０６Ａが略一様に分散されてなる凹凸面３０６Ｂを有する。なお、凹凸のピッチは約２０μｍである。
【０１０８】
前記凹凸面３０６Ｂの凹部３０６Ｃの底部は、ｎ−ＡｌＧａＮ層３０８の厚み方向中ほどに存する。すなわち、前記発光層３１０（および、ｐ−ＡｌＧａＮ層３１２）は、前記凸部３０６Ａの個数分に分断されている。
凹凸面３０６Ｂにおける凸部３０６Ａ頂部以外の領域（すなわち、凹部３０６Ｃ底部および凸部３０６Ａの側面（斜面））には、絶縁膜３１６が形成されている。絶縁膜３１６は、窒化シリコンからなる。
【０１０９】
絶縁膜３１６に続けて、前記半導体多層膜３０６の略全面に対向してｐ側電極３１８が形成されている。ｐ側電極３１８は、半導体多層膜３０６側から順に形成された、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜３２０とＡｕ膜３２２で構成される。Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜３２０は、発光層３１０からの光を高反射率で反射する反射膜として機能する。ｐ側電極３１８は、前記絶縁膜３１６の存在によって、前記凸部３０６Ａの頂部（ｐ−ＡｌＧａＮ層３１２）のみと電気的に接続されることとなる。また、ｐ側電極３１８は、半導体多層膜３０６の前記凹凸面３０６Ｂの凹部３０６Ｃを充塞するように形成されているので、結果的に、半導体多層膜３０６と対向する側の面は、前記凹凸面３０６Ｂを反転させたような凹凸面となる。したがって、ｐ側電極３１８の凹部３１８Ａの側壁３１８Ｂは、ｎ型ＧａＮ基板３０４側に広がった斜面となる。
【０１１０】
上記の構成からなるＬＥＤチップ３０２において、ｐ側電極３１８とｎ側電極３１４を介して通電すると、発光層３１０から波長４６０ｎｍの青色光が発せられる。発光層３１０から発した青色光の内、ｐ−ＡｌＧａＮ層３１２に直接向かった光（下方に向かった光）は、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜３２０でｎ型ＧａＮ基板３０４側に（上方に）反射される。また、横方向に向かった青色光は、ｐ側電極３１８の凹部３１８Ａの側壁（斜面）３１８Ｂで上方へと反射され、ｎ型ＧａＮ基板３０４へと向かう。ｎ型ＧａＮ基板３０４内に進行した青色光は、凹凸面３０４Ａの効果によって反射されることなく当該ｎ型ＧａＮ基板３０４から出射される。
【０１１１】
このように、ＬＥＤチップ３０２は、発光層３１０で発生し、そのままｎ型ＧａＮ基板３０４に向かう（上方に向かう）光のみならず、下方に向かう光、さらには横方向に向かう光もＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜３２０で反射させてｎ型ＧａＮ基板３０４から取り出すことができることとなり、発光効率に優れたものとなる。
また、ｐ側電極３１８は半導体多層膜３０６の略全面に臨むように設けることとしているものの、ｐ側電極３１８の半導体多層膜３０６（ｐ−ＡｌＧａＮ層３１２）との電気的な接続は、一様に分散させた凸部３０６Ａの頂部で成すこととしている。その結果、ｐ側電極３１８に供給された（駆動）電流は、各凸部３０６Ａに集中して注入される（その密度（電流密度）を高められて注入される）こととなり、高められた状態をほぼ維持したまま、発光層３１０に注入されることとなる。その結果、発光層３１０においては、電流密度（キャリア密度）高くなり、スクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合割合が上昇して、発光量が増大する。そして、前記凸部３０６Ａは、半導体多層膜３０６においてほぼ一様に分散されているので、半導体多層膜３０６全体としての発光量が増大するのである。
【０１１２】
上記の構成からなるＬＥＤチップ３０２の製造方法について、図３０〜図３２を参照しながら説明する。なお、図３０〜図３２では、ＬＥＤチップ３０２の各構成部分となる素材部分には５０００番台の符号を付し、その下３桁には、ＬＥＤチップ３０２の対応する構成部分に付した番号を用いることとする。
先ず、ＭＯＣＶＤ法を用い、図３０に示すように、ｎ型ＧａＮ基板５３０４上に厚さ３０ｎｍのＧａＮ下地層（不図示）、ｎ−ＡｌＧａＮ層５３０８、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸発光層５３１０、ｐ−ＡｌＧａＮ層５３１２をこの順に結晶成長によって積層する[工程Ａ３]。なお、ｎ型ＧａＮ基板５３０４は、直径２インチ、厚さ２００μｍの基板である。
【０１１３】
次に、エッチングにより半導体多層膜５３０６の所定領域をｎ−ＡｌＧａＮ層５３０８の中ほどまで除去し、切頭六角錐形状をした前記凸部３０６Ａを形成する[工程Ｂ３]。
各凸部３０６Ａの頂部以外の半導体多層膜上面を窒化シリコン膜で覆い、絶縁層３１６を形成する[工程Ｃ３]。
各ＬＥＤチップ３０２となる部分に対応させて、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜３２０を形成する[工程Ｄ３]。
【０１１４】
メッキによりＡｕ膜３２２を形成する[工程Ｅ３]。半導体多層膜の前記凹凸面３０６Ｂ（図２９）を保護するためである。なお、Ａｕ膜３２２の厚みは約３０μｍである。
続いて、ｎ型ＧａＮ基板５３０４を研磨して、１００μｍ程度の厚さに調整する[工程Ｆ３]。
ｎ型ＧａＮ層５３０４の裏面をパターンニングによって、凹凸面５３０４Ａに仕上げる[工程Ｇ３]。
【０１１５】
ｎ型ＧａＮ層５３０４表面の所定位置に、ｎ側電極３１４を形成する[工程Ｈ３]。
ダイシングブレードＤＢによって個片にダイシングして、ＬＥＤチップ３０２が完成する[工程Ｉ３]。
（実施の形態６）
実施の形態５では、ＬＥＤチップに供給する駆動電流を増加させることなく発光効率を向上させるため、ｐ側電極と対向する半導体多層膜の面を、切頭六角錐形状をした凸部がほぼ一様に分散されてなる凹凸面に形成した。これに対し、実施の形態６では、同じ目的を達成するため、切頭六角錐形状をした凹部（穴）をほぼ一様に分散させて凹凸面を形成することとした点が、実施の形態５と大きく異なっている。
【０１１６】
図３３に実施の形態６に係るＬＥＤチップ４０２を示す。図３３（ａ）は、ＬＥＤチップ４０２の平面図を、図３３（ｂ）は、図３３（ａ）におけるＦ・Ｆ線断面図をそれぞれ示している。
図３３（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ４０２は、ベース基板となるｎ型ＧａＮ基板４０４と、ｎ型ＧａＮ基板４０４上に結晶成長により形成された半導体多層膜４０６とを有する。半導体多層膜４０６は、ｎ型ＧａＮ基板４０４側から順に、主として、ｎ−ＡｌＧａＮ層４０８（厚さ２μｍ）、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸発光層４１０（厚さ２００ｎｍ）、ｐ−ＡｌＧａＮ層４１２（厚さ２００ｎｍ）で構成される。
【０１１７】
ｎ型ＧａＮ基板４０４の上面（光取出し面）は、光取出し効率を改善するため、切頭六角錐形状をした突起が林立したような凹凸面４０４Ａに形成されている。
半導体多層膜４０６の一隅は、ｐ−ＡｌＧａＮ層４１２からｎ−ＡｌＧａＮ層４０８の中ほどまでが切除されており、当該切除部分にｎ側電極４１４が設けられている。なお、ｎ側電極４１４は金（Ａｕ）で形成されている。
【０１１８】
図３３（ｃ）は、ＬＥＤチップ４０２において、ｎ側電極４１４および後述するｐ側電極４１８（図３３（ｂ））を取り除いた状態の下面図である。すなわち、図３３（ｃ）では、半導体多層膜４０６の一部および後述する絶縁膜４１６のみが見えている。図３３（ｃ）において、二重の六角形で表しているのは、紙面奥側に向かって凹んでいる凹部４０６Ａである。なお、当該二重六角形（凹部４０６Ａ）は、かなり誇大に描いている関係上、図３３（ｃ）においては、半導体多層膜４０６の隅では描かれていないが、現実には、二重六角形で表された凹部４０６Ａは、半導体多層膜４０６の隅々まで形成されている。内側の六角形は当該凹部の底部を表しており、外側の六角形は開口部の周縁を示している。内側の六角形と外側の六角形の間は、凹部４０６Ａのテーパー状になっている側壁を示している。
図３３（ｃ）および図３３（ｂ）に示すように、半導体多層膜４０６の下面（ｎ型ＧａＮ基板４０４と反対側の主面）は、切頭六角錐形状をした上記凹部４０６Ａが略一様に分散されてなる凹凸面４０６Ｂを有する。なお、凹凸のピッチは約２０μｍである。
【０１１９】
前記凹凸面４０６Ｂの凹部４０６Ａの底部は、発光層４１０に存する。すなわち、前記、ｐ−ＡｌＧａＮ層４１２は、凹部４０６Ａによって、網目状になっている。
凹部４０６Ａの底面と側壁には、絶縁膜４１６が形成されている。絶縁膜４１６は、窒化シリコンからなる。
絶縁膜４１６に続けて、前記半導体多層膜４０６のｐ側電極４１８が形成されている。ｐ側電極４１８は、半導体多層膜４０６側から順に形成された、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜４２０とＡｕ膜４２２で構成される。Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜４２０は、発光層４１０からの光を高反射率で反射する反射膜として機能する。
【０１２０】
ｐ側電極４１８は、前記絶縁膜４１６の存在によって、ｐ−ＡｌＧａＮ層４１２の下面（すなわち、前記凹凸面４０６Ｂにおける凸部４０６Ｃ（図３３（ｃ）の頂部）のみと電気的に接続されることとなる。
また、ｐ側電極４１８は、半導体多層膜４０６の前記凹凸面４０６Ｂの凹部４０６Ａを充塞するように形成されているので、結果的に、半導体多層膜４０６と対向する側の面は、前記凹凸面４０６Ｂを反転させたような凹凸面となる。したがって、ｐ側電極４１８の凸部の側面は、ｎ型ＧａＮ基板４０４側に狭まったテーパー面となる。
【０１２１】
上記の構成からなるＬＥＤチップ４０２において、ｐ側電極４１８とｎ側電極４１４を介して通電すると、発光層４１０から波長４６０ｎｍの青色光が発せられる。発光層４１０から発した青色光の内、ｐ−ＡｌＧａＮ層４１２に直接向かった光（下方に向かった光）は、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜４２０でｎ型ＧａＮ基板４０４側に（上方に）反射される。ｎ型ＧａＮ基板４０４内に進行した青色光は、凹凸面４０４Ａの効果によって反射されることなく当該ｎ型ＧａＮ基板４０４から出射される。
【０１２２】
このように、ＬＥＤチップ４０２は、発光層４１０で発生し、そのままｎ型ＧａＮ基板４０４に向かう（上方に向かう）光のみならず、下方に向かう光もＲｈ／Ｐｔ／Ａｕ膜４２０で反射させてｎ型ＧａＮ基板４０４から取り出すことができることとなり、発光効率に優れたものとなる。
また、ｐ側電極４１８の半導体多層膜４０６（ｐ−ＡｌＧａＮ層４１２）との電気的な接続は、網目状をした、前記凸部４０６Ｃの頂部で成すこととしている。その結果、ｐ側電極４１８に供給された（駆動）電流は、当該凸部４０６Ｃに集中して注入される（その密度（電流密度）を高められて注入される）こととなり、高められた状態をほぼ維持したまま、発光層４１０に注入されることとなる。その結果、発光層４１０においては、電流密度（キャリア密度）高くなり、スクリーニング効果が発揮されてピエゾ効果が打ち消され、発光再結合割合が上昇して、発光量が増大する。そして、前記凸部４０６Ｃは、半導体多層膜４０６においてほぼ一様に分布しているので、半導体多層膜４０６全体としての発光量が増大する。
（実施の形態７）
上記実施の形態１〜３、５、６のＬＥＤチップで表面実装型（ＳＭＤ）ＬＥＤを構成した例を紹介する。
【０１２３】
ここでは、上記いずれのＬＥＤチップを用いても構わないのであるが、ここでは、実施の形態６に係るＬＥＤチップ４０２を用いた例を紹介する。
図３４（ａ）に、実施の形態７に係る表面実装型ＬＥＤ５０２（以下、単に「ＬＥＤ５０２」と言う。）の平面図を、図３４（ｂ）に、図３４（ａ）におけるＨ・Ｈ線断面図をそれぞれ示す。
【０１２４】
ＬＥＤ５０２は、長方形の板体をしたセラミック基板５０４と、当該セラミック基板５０４の上下両面にかけて形成された一対の給電端子５０６、５０８を有する。給電端子５０６、５０８の前記セラミック基板５０４の上面側端部部分にＬＥＤチップ４０２が搭載されている。ＬＥＤチップ４０２の周囲には、蛍光体膜５１０が形成されており、さらに当該蛍光体膜５１０は、封止部材であるエポキシ樹脂５２０で封止されている。
【０１２５】
上記のように構成されたＬＥＤ５０２において、給電端子５０６、５０８を介して給電すると、ＬＥＤチップ４０２は、青色光を発する。当該青色光は、前記蛍光体膜５１０で白色光に変換されエポキシ樹脂５２０膜を透過して外部へと射出される。
なお、ＬＥＤ５０２は、電気機器内に設けられたプリント配線板の配線パターンに前記給電端子５０６、５０８の前記セラミック基板５０４の下面側端部を導通させて表面実装される。
（実施の形態８）
上記実施の形態１〜３、５、６のＬＥＤチップを表示装置の光源として用いた例を紹介する。
【０１２６】
ここでは、上記いずれのＬＥＤチップを用いても構わないのであるが、ここでは、実施の形態６に係るＬＥＤチップ４０２を用いた例を紹介する。
図３５（ａ）は、表示装置の一種であるドットマトリックス表示装置６０２（以下、単に「表示装置６０２」と言う。）の斜視図である。
表示装置６０２は、多層プリント配線板６０４の主面状の一部領域に、反射ミラー６０６、レンズ板６０８が順に積層され、この領域に１６行１６列の合計２５６個の発光部６１０が形成された構成を有している。発光部６１０の各々は、後述するようにＬＥＤチップ４０２を１個ずつ有している。
【０１２７】
多層プリント配線板６０４の主表面における他の領域には、各発光部６１０を構成するＬＥＤチップ４０２を駆動するための外部駆動回路（不図示）と接続される接続端子６１２、６１４が形成されている。また、接続端子６１２、６１４の各々は、多層プリント配線板６０４内の配線パターンによって、前記各ＬＥＤチップ４０２と接続されていて、前記外部駆動回路によって、各ＬＥＤチップ４０２を独立して点灯制御することができるようになっている。
【０１２８】
図３５（ｂ）は、発光部６１０の拡大断面図である。
図３５（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ４０２は、多層プリント配線板６０４の主表面上に配された導電ランド６１６にＬＥＤチップ４０２がフリップチップ実装されている。ＬＥＤチップ４０２を取り囲むようにして反射ミラー６０６の反射面６１８が形成されている。また、前記反射面６１８を形成するテーパー状の孔６１８Ａがエポキシ樹脂で充塞されて前記レンズ板６０８が形成されている。
【０１２９】
多層プリント配線板６０４は、第１層の金属層６２０とこれに積層された３層の絶縁層６２２、６２４、６２６を備え、絶縁層６２２、６２４間に配線層６２８、絶縁層６２４、６２６間に配線層６３０がそれぞれ形成された構成を有している。なお、導電ランド６１６と各配線層６３０、６２８との間は、ビアホールで接続されている。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態とすることも可能である。
（１）上記実施の形態では、いずれも。発光層を多重量子井戸構造とすることとしたが、単一量子井戸構造としても構わない。
（２）格子欠陥を集結させて高欠陥領域と低欠陥領域を形成する方法は、上記実施の形態２で紹介した方法に限らない。例えば、特開２００１−３０８４６２号公報に開示されている方法や、ＥＬＯＧ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）と称される公知技術を用いても構わない。また、上記実施の形態では、半導体多層膜の結晶成長にサファイア基板を用いたが、これに限らず、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基板などの半導体基板を用いてもよい。
（３）上記実施の形態２では、サファイア基板上に半導体多層膜を結晶成長によって形成した後、当該サファイア基板上において、半導体多層膜をチップ（半導体発光装置）単位に分割することとした。しかしながら、これに限らず、半導体多層膜の上記分割はサファイア基板上では行わず、最終的にＬＥＤチップを構成することとなるベース基板（高抵抗Ｓｉ基板）に、結晶成長した半導体多層膜の全部を転写した後に、当該ベース基板上で行うこととしてもよい。
【０１３０】
また、半導体多層膜をＳｉ基板に転写する形態を示したが、他の金属（例えばＣｕ）、半導体（例えばＳｉＣ）、セラミック（例えばＡｌＮ）などに転写しても構わない。
（４）半導体多層膜の、ｐ側電極と対向する面を凹凸に形成した実施の形態５、６において、当該凹凸面における凹部底部が、実施の形態５ではｎ型半導体層に存し、実施の形態６では発光層に存するようにした。しかし、これに限らず、当該凹部底部は、ｐ型半導体層に存するようにしても構わない。
（５）実施の形態５、６において、凹凸面を形成する場合の凸部または凹部の横断面形状を六角形としたがこれに限らず、図１８（ｃ）、（ｄ）や図１９に示すような形状としても構わない。
（６）実施の形態施の形態１または２の白色ＬＥＤチップの半導体多層膜とｐ側電極に代えて、実施の形態５または６で示した半導体多層膜とｐ側電極を採用して白色ＬＥＤチップを構成することとしても構わない。すなわち、半導体多層膜とｐ側電極等以外の基本的な構成を実施の形態１または２の白色ＬＥＤチップとし、半導体多層膜とｐ側電極等には、実施の形態５または６に記載した構成のものを採用するのである。
（７）実施の形態２で記した、半導体多層膜に生じる格子欠陥をｐ側電極との接続部分以外のところに集結させ（高欠陥領域）、ｐ側電極と半導体多層膜（ｐ型半導体層）との接続部分は格子欠陥の少ない領域（低欠陥領域）とする構成を、実施の形態５または６に適用することとしても構わない。
【０１３１】
すなわち、図２９、図３３を用いて説明したように、ｐ側電極（３１８、４１８）と対向する半導体多層膜（３０６、４０６）の面を、実施の形態５では複数の凸部（３０６Ａ）が略一様に分散されてなる凹凸面（３０６Ｂ）に形成し、実施の形態６では複数の凹部（４０６Ａ）が略一様に分散されてなる凹凸面（４０６Ｂ）に形成した。そして、前記凹凸面（３０６Ｂ、４０６Ｂ）における凸部（３０６Ａ、４０６Ｃ）頂部のｐ型半導体層（３１２、４１２）部分において、当該ｐ型半導体層（３１２、４１２）とｐ側電極（３１８、４１８）とを電気的に接続することとした。そこで、半導体多層膜（３０６、４０６）のｐ側電極（３１８、４１８）と対向する表面において、凸部（３０６Ａ、４０６Ｃ）頂部が低欠陥領域となり、それ以外の領域が高欠陥領域となるようにするのである。
（８）蛍光体膜は、低融点ガラスに蛍光体粉末を分散させて形成することとしてもよい。
【０１３２】
また、上記した実施の形態では、複数種類の蛍光体材料を混ぜ合わせて一層の蛍光体層を形成したが、これに限らず、蛍光体材料の種別毎に蛍光体層を形成し、これを積層することとしても構わない。後者の構成を採用すると、異なる種類の蛍光体材料間での光の再吸収を抑えたり、色度の制御を容易にしたりすることができる。
（９）上記実施の形態１では、図１に示すように、ｐ側電極２４の凹部２４Ｃは、絶縁材２６で充塞することとしたが、これに限らず、凹部２４Ｃは、ｐ−ＧａＮ層（ｐ半導体層）で充塞することとしてもよい。
【０１３３】
このようにして構成したＬＥＤチップ７００を図３６（ａ）、（ｂ）に示す。
ＬＥＤチップ７００は、ｐ−ＧａＮ層の形状が異なる以外は、実施の形態１のＬＥＤチップ２と基本的に同じ構成である。したがって、共通部分には同じ符号を付してその説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
図３６（ａ）は、ＬＥＤチップ７００の断面図であり、図１（ｂ）に対応するものである。図３６（ｂ）は、図３６（ａ）からｐ側電極２４とｐ−ＧａＮ層７０２のみを抜き出して描いた拡大図である。なお、図３６（ａ）、図３６（ｂ）においても、これまでの図と同様、各構成部材間の縮尺は統一していない。
【０１３４】
ＬＥＤチップ７００において、ｐ−ＧａＮ層７０２は、ｐ側電極２４の凹部２４Ｃを充塞している。また、このようなｐ−ＧａＮ層７０２と発光層１２とｎ−ＧａＮ層１４とで半導体多層膜７０４が構成されている。
ｐ−ＧａＮ層７０２における、ｐ−側電極２４の凸部２４Ａの頂部に対応する部分の厚みｔｐが、以下に示す関係を満たす程度に薄ければ、絶縁材で凹部２４Ｃを充塞することなく、実施の形態１のＬＥＤチップ２と同様の効果が得られる。
【０１３５】
ここで、ｐ−ＧａＮ層７０２の、凹部２４Ｃに対応する部分の厚みをｔｄとし、凹部２４Ｃの幅をｗｄとする。
上記の定義の下、ｔｐとｔｄは、ｔｐ＜ｔｄの関係にあることが好ましい。さらに好ましくは、５ｔｐ＜ｔｄ、もっと好ましくは１０ｔｐ＜ｔｄの関係にあることである。
また、ｔｐとｗｄは、ｔｐ＜ｗｄの関係にあることが好ましい。さらに好ましくは、２ｔｐ≦ｗｄ、もっと好ましくは、５ｔｐ≦ｗｄの関係にあることである。
【０１３６】
ｔｐとｔｄの関係および／またはｔｐとｔｗの関係を上記の範囲とすることで、凸部２４Ａ頂部からの電流は、ｐ−ＧａＮ層７０２においてほとんど面方向に広がることなくその直上へと流れて、発光層１２に注入されることとなる。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明に係る半導体発光装置は、例えば、高い発光効率の要求される照明分野等で用いられるＬＥＤに好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】実施の形態１に係るＬＥＤチップを示す図である。
【図２】ｐ側電極における開口率を変化させた場合の相対輝度と注入部電流密度との関係を示すグラフである。
【図３】ｐ側電極とｐ−ＧａＮ層の接合箇所を、一箇所のみとした場合と複数箇所に分散させた場合とにおける、相対輝度と注入部電流密度との関係を示すグラフである。
【図４】実施の形態１に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図６】実施の形態１に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図７】実施の形態１に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図８】実施の形態２に係るＬＥＤチップを示す図である。
【図９】実施の形態２に係るＬＥＤチップを示す図である。
【図１０】実施の形態２に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図１１】図１０の製造工程の詳細を示す図である。
【図１２】図１０の製造工程の詳細を示す図である。
【図１３】実施の形態２に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図１４】実施の形態２に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図１５】実施の形態２に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図１６】実施の形態２に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図１７】実施の形態２に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図１８】実施の形態３に係るＬＥＤチップを示す図である。
【図１９】ｐ側電極の凹凸面の変形例を示す図である。
【図２０】実施の形態４に係る白色ＬＥＤモジュールの斜視図である。
【図２１】（ａ）は上記白色ＬＥＤモジュールの平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＧ・Ｇ線断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）におけるチップ実装部の拡大図である。
【図２２】（ａ）は上記白色ＬＥＤモジュールにおける配線パターンを示す図であり、（ｂ）は、白色ＬＥＤモジュールを構成するセラミックス基板上に形成されるパッドパターンを示す図である。
【図２３】（ａ）は実施の形態４における照明装置を示す斜視図であり、（ｂ）は当該照明装置の下面図である。
【図２４】実施の形態４における照明装置の分解斜視図である。
【図２５】実施の形態４における照明装置の発光スペクトルおよび色度を示す図である。
【図２６】実施の形態４の変形例を示す図である。
【図２７】上記変形例における照明装置の発光スペクトルおよび色度を示す図である。
【図２８】半導体プロセスにおいて、格子欠陥が集結した高欠陥領域を形成するために、バッファ層またはｎ型半導体層表面に施す凹凸構造の一例を示す図である。
【図２９】実施の形態５に係るＬＥＤチップを示す図である。
【図３０】実施の形態５に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図３１】実施の形態５に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図３２】実施の形態５に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図３３】実施の形態６に係るＬＥＤチップの製造工程の一部を示す図である。
【図３４】実施の形態７に係る表面実装型（ＳＭＤ）ＬＥＤを示す図である。
【図３５】実施の形態８に係るドットマトリックス表示装置を示す図である。
【図３６】実施の形態１の変形例に係るＬＥＤチップを示す図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１０、１２２ ｐ−ＧａＮ層
１２ ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸発光層
１４、１１８ ｎ−ＧａＮ層
２４、６６、１２６ ｐ側電極
２４Ａ、６６Ａ、１２６Ａ 凸部
２４Ｂ、６６Ｂ、１２６Ｂ 凹凸面
２４Ｃ、６６Ｃ、１２６Ｃ 凹部
２６、９２、１２８ 絶縁材
６０ ｐ−ＡｌＧａＮ層
６２ ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ多重量子井戸発光層
６４ ｎ−ＡｌＧａＮ層
１２０ ＩｎＧａＮ量子井戸発光層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体からなる、ｐ型半導体層と量子井戸発光層と当該量子井戸発光層から発せられた光の取出し側となるｎ型半導体層とがこの順に積層された半導体多層膜と、
前記ｐ型半導体層に対向して設けられていて、当該ｐ型半導体層とオーミック接続されているｐ側電極と、
を有し、
前記ｐ型半導体層は、前記ｐ側電極からの電流が、残余の領域よりも集中して注入される集中注入領域であって、当該ｐ型半導体層の略全面に渡る集中注入領域を有する半導体発光装置。
【請求項２】
前記集中注入領域は、前記ｐ側電極のｐ型半導体層への接続構造で実現される請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記ｐ側電極の前記ｐ型半導体層に対向する面は、複数の凸部または複数の凹部が略一様に分散されてなる凹凸面に形成されており、当該凹凸面における凸部頂部とｐ型半導体層とが接続されている請求項２記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記ｐ側電極は、前記発光層から向かってくる光を前記ｎ型半導体層側へ反射する金属材料で形成されている請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項５】
さらに、前記凹凸面における凹部に充填されている絶縁材を有する請求項４記載の半導体発光装置
【請求項６】
前記絶縁材は、前記発光層で発生する光に対して透明な材料で形成されている請求項５記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記絶縁材は、前記ｐ型半導体層を形成する窒化物半導体材料と略同じ屈折率を有する材料で形成されている請求項５記載の半導体発光装置。
【請求項８】
駆動電流値を前記発光層の主面積で除した平均電流密度が５０Ａ／ｃｍ２以下となる範囲で使用され、前記ｐ型電極は前記発光層の略全面に臨むように形成されている半導体発光装置であって、
使用時において、前記ｐ側電極の前記凸部頂部に、少なくとも１００Ａ／ｃｍ２の電流密度で電流が流れるように、前記凹凸面における凸部と凹部の比率が設定されている請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記ｐ型半導体層の前記ｐ側電極に面する表面は、格子欠陥が集結してなる高欠陥領域と、前記高欠陥領域の近傍に形成された低欠陥領域とが混在し、
前記ｐ型半導体と接合されている前記凸部が低欠陥領域に対応する位置に形成されている請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記集中注入領域は、前記半導体多層膜の前記ｐ側電極への接続構造で実現される請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記半導体多層膜の前記ｐ側電極との対向面が複数の凸部または複数の凹部が略一様に分散されてなる凹凸面に形成されており、当該凹凸面における凸部頂部のｐ型半導体層部分において、当該ｐ型半導体層と前記ｐ側電極とが電気的に接続されている請求項１０記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記ｐ側電極は、前記発光層から向かってくる光を前記ｎ型半導体層側へ反射する金属材料で形成されている請求項１１記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記凹凸面における凹部底部が、前記ｎ型半導体層中に存する請求項１１記載の半導体発光装置。
【請求項１４】
前記半導体多層膜の前記ｐ側電極と対向する表面は、格子欠陥が集結してなる高欠陥領域と、前記高欠陥領域の近傍に形成された低欠陥領域とが混在し、
前記凹凸面における凸部頂部が低欠陥領域となるように当該凹凸面が形成されている請求項１１記載の半導体発光装置。
【請求項１５】
前記半導体多層膜を、前記ｐ型半導体層側で支持するベース基板と、
当該ベース基板で受けるような形で、前記半導体多層膜の側面およびベース基板とは反対側の主面を覆う蛍光体膜と、
を有する請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項１６】
実装基板と、
前記実装基板に実装されている請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体発光装置と、
を有する照明モジュール。
【請求項１７】
光源として、請求項１６記載の照明モジュールを有する照明装置。
【請求項１８】
基板と、
前記基板の搭載されている請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体発光装置と、
前記半導体発光装置をモールドする樹脂と、
を有する表面実装部品。
【請求項１９】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体発光装置が、縦横に配列されてなるドットマトリックス表示装置。
【請求項１】
窒化物半導体からなる、ｐ型半導体層と量子井戸発光層と当該量子井戸発光層から発せられた光の取出し側となるｎ型半導体層とがこの順に積層された半導体多層膜と、
前記ｐ型半導体層に対向して設けられていて、当該ｐ型半導体層とオーミック接続されているｐ側電極と、
を有し、
前記ｐ型半導体層は、前記ｐ側電極からの電流が、残余の領域よりも集中して注入される集中注入領域であって、当該ｐ型半導体層の略全面に渡る集中注入領域を有する半導体発光装置。
【請求項２】
前記集中注入領域は、前記ｐ側電極のｐ型半導体層への接続構造で実現される請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記ｐ側電極の前記ｐ型半導体層に対向する面は、複数の凸部または複数の凹部が略一様に分散されてなる凹凸面に形成されており、当該凹凸面における凸部頂部とｐ型半導体層とが接続されている請求項２記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記ｐ側電極は、前記発光層から向かってくる光を前記ｎ型半導体層側へ反射する金属材料で形成されている請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項５】
さらに、前記凹凸面における凹部に充填されている絶縁材を有する請求項４記載の半導体発光装置
【請求項６】
前記絶縁材は、前記発光層で発生する光に対して透明な材料で形成されている請求項５記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記絶縁材は、前記ｐ型半導体層を形成する窒化物半導体材料と略同じ屈折率を有する材料で形成されている請求項５記載の半導体発光装置。
【請求項８】
駆動電流値を前記発光層の主面積で除した平均電流密度が５０Ａ／ｃｍ２以下となる範囲で使用され、前記ｐ型電極は前記発光層の略全面に臨むように形成されている半導体発光装置であって、
使用時において、前記ｐ側電極の前記凸部頂部に、少なくとも１００Ａ／ｃｍ２の電流密度で電流が流れるように、前記凹凸面における凸部と凹部の比率が設定されている請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項９】
前記ｐ型半導体層の前記ｐ側電極に面する表面は、格子欠陥が集結してなる高欠陥領域と、前記高欠陥領域の近傍に形成された低欠陥領域とが混在し、
前記ｐ型半導体と接合されている前記凸部が低欠陥領域に対応する位置に形成されている請求項３記載の半導体発光装置。
【請求項１０】
前記集中注入領域は、前記半導体多層膜の前記ｐ側電極への接続構造で実現される請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項１１】
前記半導体多層膜の前記ｐ側電極との対向面が複数の凸部または複数の凹部が略一様に分散されてなる凹凸面に形成されており、当該凹凸面における凸部頂部のｐ型半導体層部分において、当該ｐ型半導体層と前記ｐ側電極とが電気的に接続されている請求項１０記載の半導体発光装置。
【請求項１２】
前記ｐ側電極は、前記発光層から向かってくる光を前記ｎ型半導体層側へ反射する金属材料で形成されている請求項１１記載の半導体発光装置。
【請求項１３】
前記凹凸面における凹部底部が、前記ｎ型半導体層中に存する請求項１１記載の半導体発光装置。
【請求項１４】
前記半導体多層膜の前記ｐ側電極と対向する表面は、格子欠陥が集結してなる高欠陥領域と、前記高欠陥領域の近傍に形成された低欠陥領域とが混在し、
前記凹凸面における凸部頂部が低欠陥領域となるように当該凹凸面が形成されている請求項１１記載の半導体発光装置。
【請求項１５】
前記半導体多層膜を、前記ｐ型半導体層側で支持するベース基板と、
当該ベース基板で受けるような形で、前記半導体多層膜の側面およびベース基板とは反対側の主面を覆う蛍光体膜と、
を有する請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項１６】
実装基板と、
前記実装基板に実装されている請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体発光装置と、
を有する照明モジュール。
【請求項１７】
光源として、請求項１６記載の照明モジュールを有する照明装置。
【請求項１８】
基板と、
前記基板の搭載されている請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体発光装置と、
前記半導体発光装置をモールドする樹脂と、
を有する表面実装部品。
【請求項１９】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体発光装置が、縦横に配列されてなるドットマトリックス表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【公表番号】特表２００７−５２９８７９（Ｐ２００７−５２９８７９Ａ）
【公表日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２９３９８（Ｐ２００６−５２９３９８）
【出願日】平成１７年３月１６日（２００５．３．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００５２９６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９１３８８
【国際公開日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１６日（２００５．３．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００５２９６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９１３８８
【国際公開日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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