JP2009193975A - Light emitting device, and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce loss of a light emitting quantity due to total reflection, by arranging a light transmitting layer having refractive index gradient on the surface of a semiconductor light emitting element in a light emitting device such as a light emitting diode. <P>SOLUTION: The semiconductor light emitting element 10 and electrodes 3, 4 mainly composed of Ga-N are arranged on a sapphire substrate 2. On the surface of the semiconductor light emitting element 10, a light transmitting layer 20 is arranged. The light transmitting layer 20 is formed by a CVD method. Inside the light transmitting layer 20, oxygen concentration reduces and nitrogen concentration increases toward the semiconductor light emitting element 10. Therefore, the light transmitting layer 20 has a refractive index which becomes smaller as it separates from the semiconductor light emitting element 10. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体発光素子の表面を覆う光透過層を形成し、この光透過層の屈折率を、半導体発光素子から離れるにしたがって低くなるように設定した発光ダイオードなどの発光装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a light-emitting device such as a light-emitting diode in which a light-transmitting layer is formed to cover the surface of the semiconductor light-emitting element, and the refractive index of the light-transmitting layer is set to decrease as the distance from the semiconductor light-emitting element increases. About.

発光ダイオードとして知られている発光装置は、ｐｎ接合の化合物半導体に順電流を流したときに、自由電子と自由正孔とが再結合し、そのときのエネルギーによって所定の波長の光を発する。前記化学物半導体がＧａ−Ｎ（ガリウム・窒素）であると、緑色から紫外色にわたる範囲の波長の発光が得られ、Ｇａ−Ａｓ−Ｐ（ガリウム・ヒ素・リン）では、赤色から黄色にわたる範囲の波長の発光が得られ、Ｇａ−Ａｌ−Ａｓ（ガリウム・アルミニウム・ヒ素）では赤色の発光が得られる。   In a light-emitting device known as a light-emitting diode, when a forward current is passed through a compound semiconductor having a pn junction, free electrons and free holes are recombined, and light having a predetermined wavelength is emitted by the energy at that time. When the chemical semiconductor is Ga—N (gallium / nitrogen), light emission having a wavelength ranging from green to ultraviolet can be obtained, and when Ga—As—P (gallium / arsenic / phosphorus) is used, a range from red to yellow is obtained. The light emission with a wavelength of 5 is obtained, and red light emission is obtained with Ga-Al-As (gallium, aluminum, arsenic).

この種の発光装置では、化合物半導体の屈折率が高く、空気の屈折率との間に大きな差があるため、化合物半導体内で発せられた光が、化合物半導体と空気との境界面において全反射する確率が高くなって、発光量が低下する。例えば、Ｇａ−Ｎは屈折率が２．５程度であり、空気との間にほぼ１．５の屈折率差があるため、全反射による発光損失が多くなる。   In this type of light-emitting device, the refractive index of the compound semiconductor is high, and there is a large difference between the refractive index of air, so that the light emitted in the compound semiconductor is totally reflected at the interface between the compound semiconductor and air. The probability of being increased increases and the amount of light emission decreases. For example, Ga-N has a refractive index of about 2.5, and there is a refractive index difference of about 1.5 with air, so that a light emission loss due to total reflection increases.

そこで、以下の特許文献１に記載の発光ダイオードでは、発光素子部の表面が、それぞれ異なる材料で形成された複数種の光透過性の封止材料で多重に覆われている。封止材料の屈折率を発光素子部側から空気側に向けて段階的に低くすることにより、発光素子部と空気との間に、段階的な屈折率傾斜を設けている。   Therefore, in the light-emitting diode described in Patent Document 1 below, the surface of the light-emitting element portion is covered with multiple types of light-transmitting sealing materials formed of different materials. By gradually decreasing the refractive index of the sealing material from the light emitting element portion side toward the air side, a stepwise refractive index gradient is provided between the light emitting element portion and the air.

また、特許文献２に記載の発光ダイオードは、発光素子部がＧａ−Ｎを主体として構成されており、発光素子部の発光側表面に位置しているｐ−Ｇａ−Ａｌ−Ｎクラッド層において、ＧａとＡｌの堆積量比を膜厚方向に変化させて、前記クラッド層の屈折率を、活性層側から空気側に向かうにしたがって徐々に低くしている。
特開２００１−２０３３９２号公報 特開平９−１１６１９２号公報 In the light emitting diode described in Patent Document 2, the light emitting element portion is mainly composed of Ga-N. In the p-Ga-Al-N cladding layer located on the light emitting side surface of the light emitting element portion, The deposition amount ratio of Ga and Al is changed in the film thickness direction, and the refractive index of the cladding layer is gradually lowered from the active layer side toward the air side.
JP 2001-203392 A JP-A-9-116192

前記特許文献１に記載の発光ダイオードでは、発光素子部の表面に、屈折率が互いに相違する複数の封止材料を設けているため、多重の封止材料を重ねて形成する工程が必要になり、製造コストが高くなる。また、異なる封止材料間の境界面で、屈折率の段差が発生するため、発光量の損失が生じるのを避けることができない。   In the light emitting diode described in Patent Document 1, since a plurality of sealing materials having different refractive indexes are provided on the surface of the light emitting element portion, a step of forming multiple sealing materials in an overlapping manner is required. , Manufacturing costs are high. Further, since a difference in refractive index occurs at the interface between different sealing materials, it is inevitable that a loss of light emission occurs.

さらに、特許文献１に記載の発光ダイオードでは、発光素子部に密着している高屈折率材料としてＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を使用しているため、封止材料を形成する際のコストが高くなる。   Furthermore, in the light emitting diode described in Patent Document 1, since DLC (diamond-like carbon) is used as a high refractive index material that is in close contact with the light emitting element portion, the cost for forming the sealing material increases. .

前記特許文献２に記載の発光ダイオードでは、発光素子部のｐ−Ｇａ−Ａｌ−Ｎクラッド層において、ＧａとＡｌの比を変えて、クラッド層の内部屈折率を傾斜させている。しかし、発光素子部の内部構造であるｐ−クラッド層は、結晶比を高くしておくことが必要であり、またｐ−クラッド層はバンドギャップにも影響を与える。そのため、ｐ−クラッド層の内部においてＡｌ（アルミニウム）の量を連続して変化させることは、半導体のｐｎ接合を利用した発光素子部の構造として好ましくない。   In the light-emitting diode described in Patent Document 2, in the p-Ga-Al-N cladding layer of the light-emitting element portion, the ratio of Ga to Al is changed to incline the internal refractive index of the cladding layer. However, the p-cladding layer, which is the internal structure of the light emitting element portion, needs to have a high crystal ratio, and the p-cladding layer also affects the band gap. Therefore, continuously changing the amount of Al (aluminum) in the p-cladding layer is not preferable as a structure of a light emitting element portion using a semiconductor pn junction.

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、半導体発光素子を覆う単一の光透過層内で屈折率を変化させることにより、半導体発光素子から発せられる光の損失を低減できる発光装置を提供することを目的としている。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a light emitting device capable of reducing the loss of light emitted from a semiconductor light emitting element by changing the refractive index within a single light transmission layer covering the semiconductor light emitting element. It is intended to provide.

また、本発明は、内部で屈折率が変化する光透過層を、能率よく製造できる発光装置の製造方法を提供することを目的としている。   Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a light-emitting device that can efficiently manufacture a light-transmitting layer whose refractive index changes inside.

第１の本発明は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置において、
前記光透過層は、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）と、酸素（Ｏ）とを含み、前記光透過層の内部では、前記半導体発光素子に向かうにしたがって酸素濃度が低くなり且つ前記半導体発光素子に向かうにしたがって窒素の濃度が高くなり、
前記光透過層の屈折率が、前記半導体発光素子に向かうにしたがって高くなっていることを特徴とするものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a light emitting device comprising: a semiconductor light emitting element; an electrode for energizing the semiconductor light emitting element; and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element.
The light transmission layer includes nitrogen (N), silicon (Si), and oxygen (O), and the oxygen concentration decreases toward the semiconductor light emitting element inside the light transmission layer and the semiconductor. The nitrogen concentration increases toward the light emitting element,
The light transmitting layer has a refractive index that increases toward the semiconductor light emitting element.

または、本発明は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置において、
前記光透過層は、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）とを含み、前記光透過層の内部では、前記半導体発光素子に向かうにしたがって、珪素に対する窒素の相対濃度が低くなり、
前記光透過層の屈折率が、前記半導体発光素子に向かうにしたがって高くなっていることを特徴とするものである。 Alternatively, the present invention relates to a light emitting device having a semiconductor light emitting element, an electrode for energizing the semiconductor light emitting element, and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element.
The light transmission layer contains nitrogen (N) and silicon (Si), and the relative concentration of nitrogen with respect to silicon decreases in the light transmission layer toward the semiconductor light emitting element,
The light transmitting layer has a refractive index that increases toward the semiconductor light emitting element.

あるいは、本発明は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置において、
前記光透過層は、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）と、酸素（Ｏ）とを含み、前記光透過層の内部では、前記半導体発光素子に向かうにしたがって酸素濃度が低くなり且つ前記半導体発光素子に向かうにしたがって窒素の濃度が高くなり、酸素濃度が低下した後に、前記半導体発光素子に向かうにしたがって、珪素に対する窒素の相対濃度が低くなり、
前記光透過層の屈折率が、前記半導体発光素子に向かうにしたがって高くなっていることを特徴とするものである。 Alternatively, the present invention relates to a light emitting device having a semiconductor light emitting element, an electrode for energizing the semiconductor light emitting element, and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element.
The light transmission layer includes nitrogen (N), silicon (Si), and oxygen (O), and the oxygen concentration decreases toward the semiconductor light emitting element inside the light transmission layer and the semiconductor. The concentration of nitrogen increases toward the light emitting element, and after the oxygen concentration decreases, the relative concentration of nitrogen to silicon decreases toward the semiconductor light emitting element,
The light transmitting layer has a refractive index that increases toward the semiconductor light emitting element.

上記発明では、酸素濃度がほぼ１％以下まで低下した後に、前記半導体発光素子に向かうにしたがって、珪素に対する窒素の相対濃度が低くなることが好ましい。   In the above invention, it is preferable that the relative concentration of nitrogen with respect to silicon decreases as the oxygen concentration decreases to approximately 1% or less and then toward the semiconductor light emitting device.

上記第１の本発明では、半導体発光素子を覆う光透過層内で屈折率を変化させているため、半導体発光素子から発せられる光の出射損失を低減できる。   In the first aspect of the present invention, since the refractive index is changed in the light transmission layer covering the semiconductor light emitting element, the emission loss of light emitted from the semiconductor light emitting element can be reduced.

第２の本発明は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置において、
前記光透過層は、透明な合成樹脂内に、前記合成樹脂よりも屈折率が高く且つ透明で平均粒径が１００ｎｍ以下の粒子が混入されたものであり、合成樹脂内での前記粒子の相対量が前記半導体発光素子に向かうにしたがって多くなり、
前記光透過層の屈折率が、前記半導体発光素子に向かうにしたがって高くなっていることを特徴とするものである。例えば、前記粒子が酸化チタンである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a light emitting device comprising: a semiconductor light emitting element; an electrode for energizing the semiconductor light emitting element; and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element.
The light transmission layer is a transparent synthetic resin in which particles having a refractive index higher than that of the synthetic resin and transparent and having an average particle size of 100 nm or less are mixed. The amount increases toward the semiconductor light emitting device,
The light transmitting layer has a refractive index that increases toward the semiconductor light emitting element. For example, the particles are titanium oxide.

上記第２の本発明では、半導体発光素子の表面に形成した樹脂製の光透過層内で屈折率を変化させ、半導体発光素子から発せられる光の出射損失を低減できる。   In the second aspect of the present invention, the refractive index is changed in the resin light-transmitting layer formed on the surface of the semiconductor light emitting element, and the emission loss of light emitted from the semiconductor light emitting element can be reduced.

第１の本発明と第２の本発明では、共に半導体発光素子の表面に形成した光透過層内で屈折率傾斜を実現しているため、半導体発光素子の内部構造の設計に自由度を持たせることができる。また、光透過層内の屈折率を比較的自由に設定できるため、半導体発光素子の屈折率がどの大きさであっても適用することが可能である。   In both the first and second aspects of the invention, since the refractive index gradient is realized in the light transmission layer formed on the surface of the semiconductor light emitting element, the internal structure of the semiconductor light emitting element has a degree of freedom. Can be made. In addition, since the refractive index in the light transmission layer can be set relatively freely, it can be applied regardless of the refractive index of the semiconductor light emitting element.

また、第１の本発明と第２の本発明では、前記光透過層内で、屈折率が連続的に変化していることが好ましい。ただし、本発明では、単一の光透過層内で屈折率が段階的に変化しているものであってもよい。   In the first and second aspects of the invention, it is preferable that the refractive index is continuously changed in the light transmission layer. However, in the present invention, the refractive index may change stepwise within a single light transmission layer.

本発明では、例えば、前記半導体発光素子は、窒化ガリウム（Ｇａ−Ｎ）またはこの窒化ガリウムに他の元素が含まれたものである。   In the present invention, for example, the semiconductor light emitting device is gallium nitride (Ga—N) or other elements contained in the gallium nitride.

前記半導体発光素子を使用することにより、緑色から青色にわたる波長の光、さらには紫外線領域の波長の光を発光できる。ただし、本発明は、半導体発光素子が、窒化ガリウムであるものに限られず、例えば、黄緑の発光を得るＧａ−Ｐ、黄色から赤の波長範囲の発光が可能なＧａ−Ａｓ−Ｐ、赤色の発光を得るＧａ−Ａｌ−Ａｓであってもよい。   By using the semiconductor light emitting element, it is possible to emit light having a wavelength ranging from green to blue, and further, light having a wavelength in the ultraviolet region. However, the present invention is not limited to the case where the semiconductor light-emitting element is gallium nitride. For example, Ga-P that obtains yellow-green light emission, Ga-As-P that can emit light in the yellow to red wavelength range, and red It may be Ga—Al—As that obtains the light emission.

第３の本発明は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置の製造方法において、
前記半導体発光素子の発光側に、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）と、酸素（Ｏ）とを含む前記光透過層を形成し、
前記半導体発光素子側から前記光透過層が堆積されていくのにしたがって、窒素の量を徐々に減らし、且つ酸素の量を徐々に増やし、
前記半導体素子から離れるにしたがって屈折率が低くなる前記光透過層を形成することを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a light emitting device, comprising: a semiconductor light emitting element; an electrode for energizing the semiconductor light emitting element; and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element.
Forming the light transmission layer containing nitrogen (N), silicon (Si), and oxygen (O) on the light emitting side of the semiconductor light emitting device;
As the light transmission layer is deposited from the semiconductor light emitting element side, the amount of nitrogen is gradually reduced, and the amount of oxygen is gradually increased.
The light transmission layer having a refractive index that decreases with distance from the semiconductor element is formed.

または、本発明は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置の製造方法において、
前記半導体発光素子の発光側に、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）とを含む前記光透過層を形成し、
前記半導体発光素子側から前記光透過層が堆積されていくのにしたがって、珪素に対する窒素の相対量を徐々に増やし、
前記半導体素子から離れるにしたがって屈折率が低くなる前記光透過層を形成することを特徴とするものである。 Alternatively, the present invention provides a method for manufacturing a light emitting device, comprising: a semiconductor light emitting element; an electrode for energizing the semiconductor light emitting element; and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element.
Forming the light transmission layer containing nitrogen (N) and silicon (Si) on the light emitting side of the semiconductor light emitting device;
As the light transmission layer is deposited from the semiconductor light emitting element side, the relative amount of nitrogen with respect to silicon is gradually increased.
The light transmission layer having a refractive index that decreases with distance from the semiconductor element is formed.

あるいは、本発明は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置の製造方法において、
前記半導体発光素子の発光側に、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）と、酸素（Ｏ）とを含む前記光透過層を形成し、
前記半導体発光素子側から前記光透過層が堆積されていくのにしたがって、珪素に対する窒素の相対量を徐々に増やし、その後、窒素の量を徐々に減らし且つ酸素の量を徐々に増やし、
前記半導体素子から離れるにしたがって屈折率が低くなる前記光透過層を形成することを特徴とするものである。 Alternatively, the present invention relates to a method of manufacturing a light emitting device comprising a semiconductor light emitting element, an electrode for energizing the semiconductor light emitting element, and a light transmission layer covering the light emitting side of the semiconductor light emitting element.
Forming the light transmission layer containing nitrogen (N), silicon (Si), and oxygen (O) on the light emitting side of the semiconductor light emitting device;
As the light transmission layer is deposited from the semiconductor light emitting element side, gradually increase the relative amount of nitrogen with respect to silicon, and then gradually decrease the amount of nitrogen and gradually increase the amount of oxygen,
The light transmission layer having a refractive index that decreases with distance from the semiconductor element is formed.

例えば、前記光透過層を化学気相成長法（ＣＶＤ）で形成し、前記光透過層を形成する元素を含む原料ガスの供給量を可変することで、前記半導体素子から離れるにしたがって屈折率が低くなる前記光透過層を形成することができる。   For example, the light transmission layer is formed by chemical vapor deposition (CVD), and the supply amount of a source gas containing an element forming the light transmission layer is varied, so that the refractive index increases as the distance from the semiconductor element increases. The light transmission layer which becomes low can be formed.

上記第３の本発明では、半導体発光素子を製造した後に、その発光側に、例えばＣＶＤ法で膜を堆積させるという比較的容易な工程で、光透過層を形成できる。また、ＣＶＤ法の場合には、原料ガスの供給量を変えることにより、光透過層の屈折率を任意に設定することが可能である。ただし、上記第３の本発明では、スパッタリング法、レーザーアブレーション法などの種々の方法を用い、窒素、珪素、酸素の量を可変することで、前記光透過層を形成することができる。   In the third aspect of the present invention, after manufacturing the semiconductor light emitting element, the light transmission layer can be formed on the light emitting side by a relatively easy process of depositing a film by, for example, the CVD method. In the case of the CVD method, it is possible to arbitrarily set the refractive index of the light transmission layer by changing the supply amount of the source gas. However, in the third aspect of the present invention, the light transmission layer can be formed by varying the amounts of nitrogen, silicon, and oxygen using various methods such as a sputtering method and a laser ablation method.

第４の本発明は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置の製造方法において、
透明な合成樹脂と、この合成樹脂よりも屈折率が高く且つ透明で平均粒径が１００ｎｍ以下の粒子とが混合された混合流体を、前記半導体発光素子の発光側に供給し、このとき、合成樹脂内での前記粒子の相対量を前記半導体発光素子から離れるにしたがって徐々に減らし、
前記合成樹脂を硬化させて、前記半導体発光素子から離れるにしたがって屈折率が徐々に低くなる光透過層を形成することを特徴とするものである。
例えば、前記粒子として、酸化チタンを使用するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a light emitting device, comprising: a semiconductor light emitting element; an electrode for energizing the semiconductor light emitting element;
A mixed fluid in which transparent synthetic resin and transparent particles having a refractive index higher than that of the synthetic resin and transparent and having an average particle diameter of 100 nm or less are supplied to the light emitting side of the semiconductor light emitting element. The relative amount of the particles in the resin is gradually reduced as the distance from the semiconductor light emitting element increases.
The synthetic resin is cured to form a light transmission layer whose refractive index gradually decreases as the distance from the semiconductor light emitting element increases.
For example, titanium oxide is used as the particles.

第４の本発明では、製造が完了している半導体発光素子の表面に合成樹脂を含む混合流体を供給して硬化させるという簡単な方法で、屈折率傾斜を有する光透過層を形成することができる。また合成樹脂内の粒子の量、さらには粒子を選択する（粒子の屈折率を選択する）ことによって、光透過層内の屈折率を比較的自由に設定することが可能である。   In the fourth aspect of the present invention, the light transmission layer having a refractive index gradient can be formed by a simple method in which a mixed fluid containing a synthetic resin is supplied to the surface of a semiconductor light emitting device that has been manufactured and cured. it can. Further, the refractive index in the light transmission layer can be set relatively freely by selecting the amount of particles in the synthetic resin, and further selecting the particles (selecting the refractive index of the particles).

なお、本発明では、半導体発光素子の表面に前記光透過層を一層設けることにより、発光損失を抑制できるが、さらに、光透過層の表面に、低屈折率の封止層を形成してもよい。   In the present invention, it is possible to suppress light emission loss by providing one layer of the light transmission layer on the surface of the semiconductor light emitting element. Further, even if a sealing layer having a low refractive index is formed on the surface of the light transmission layer. Good.

本発明の発光装置は、半導体発光素子の表面に形成した光透過層内に屈折率傾斜を設けているため、半導体発光素子の構造を最適化した状態で、発光量の損失を低減できる。   In the light-emitting device of the present invention, since the refractive index gradient is provided in the light transmission layer formed on the surface of the semiconductor light-emitting element, loss of light emission can be reduced with the structure of the semiconductor light-emitting element optimized.

また本発明の発光装置の製造方法は、例えばＣＶＤ法または樹脂材料を供給することで、屈折率傾斜を有する光透過層を形成でき、しかもその屈折率を自由度をもって設計することが可能である。   In the method for manufacturing a light emitting device of the present invention, for example, a light transmission layer having a refractive index gradient can be formed by supplying a CVD method or a resin material, and the refractive index can be designed with a degree of freedom. .

図１は本発明の第１の実施の形態の発光装置１を示す拡大断面図である。
この発光装置１は、発光ダイオードのチップであり、この発光装置１は、リフレクタやリード端子を有するパッケージ内に収納されて使用される。 FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a light emitting device 1 according to a first embodiment of the present invention.
The light-emitting device 1 is a light-emitting diode chip, and the light-emitting device 1 is used by being housed in a package having a reflector and a lead terminal.

チップ状の発光装置１は、比較的大きな基板上に複数個が同時に形成され、その後に基板と共にダイシングされて、個々の発光装置１に分離される。ただし、以下では、１つの発光装置１の構造を説明し、その製造方法も１つの発光装置１を基準として説明する。   A plurality of chip-like light emitting devices 1 are simultaneously formed on a relatively large substrate, and then diced together with the substrate to be separated into individual light emitting devices 1. However, the structure of one light-emitting device 1 will be described below, and the manufacturing method thereof will also be described based on one light-emitting device 1.

発光装置１は、サファイア基板２の表面に半導体発光素子１０が薄膜プロセスで形成されている。この半導体発光素子１０は、サファイア基板２の表面に薄く形成されたＧａ−Ｎ（窒化ガリウム）のバッファー層（図示せず）を有し、このバッファー層の上に、ｎ型コンタクト層１１が形成されている。ｎ型コンタクト層１１は、Ｓｉ（珪素）がドープされたＧａ−Ｎ層であり、その厚さは４μｍ程度である。ｎ型コンタクト層１１の上には、ｎ型クラッド層１２が密着して形成されている。ｎ型クラッド層１２は、Ａｌ−Ｇａ−Ｎで形成され、または、Ａｌ−Ｇａ−ＮとＳｉをドープしたｎ型Ｇａ−Ｎとで形成されており、その厚さは１．０μｍ程度である。   In the light emitting device 1, the semiconductor light emitting element 10 is formed on the surface of the sapphire substrate 2 by a thin film process. The semiconductor light emitting device 10 has a Ga—N (gallium nitride) buffer layer (not shown) formed thinly on the surface of the sapphire substrate 2, and an n-type contact layer 11 is formed on the buffer layer. Has been. The n-type contact layer 11 is a Ga—N layer doped with Si (silicon) and has a thickness of about 4 μm. On the n-type contact layer 11, an n-type cladding layer 12 is formed in close contact. The n-type cladding layer 12 is made of Al-Ga-N or made of Al-Ga-N and n-type Ga-N doped with Si, and the thickness thereof is about 1.0 μm. .

ｎ型クラッド層１２の表面には活性層１３が密着して形成されている。この活性層１３は、ｎ型Ｉｎ−Ｇａ−Ｎ（インジウム・ガリウム・窒素）で形成され、または、Ｓｉをドープしたｎ型Ｉｎ−Ｇａ−ＮとＩｎ−Ｇａ−Ｎとの積層膜で形成され、全体の膜厚は、４００オングストローム程度である。活性層１３の表面にはｐ型クラッド層１４が密着して形成されている。ｐ型クラッド層１４は、Ａｌ−Ｇａ−Ｎ（アルミニウム・ガリウム・窒素）で形成され、またはＡｌ−Ｇａ−ＮとＧａ−Ｎとで形成されており、その厚みは０．５μｍ程度である。さらに、ｐ型クラッド層１４の表面には、コンタクト層１５が形成される。   An active layer 13 is formed in close contact with the surface of the n-type cladding layer 12. The active layer 13 is formed of n-type In—Ga—N (indium / gallium / nitrogen) or a stacked film of Si-doped n-type In—Ga—N and In—Ga—N. The overall film thickness is about 400 angstroms. A p-type cladding layer 14 is formed in close contact with the surface of the active layer 13. The p-type cladding layer 14 is made of Al—Ga—N (aluminum, gallium, nitrogen) or Al—Ga—N and Ga—N, and has a thickness of about 0.5 μm. Further, a contact layer 15 is formed on the surface of the p-type cladding layer 14.

コンタクト層１５は、光を透過できるように薄い膜厚で形成されたｐ型金属層であり、例えばＮｉ・Ａｕ合金（ニッケル・金合金）で形成される。あるいは、コンタクト層１５が、透明電極層であるＩＴＯ（酸化インジウム錫）で形成される。このコンタクト層１５はｐ型クラッド層１４の表面の全面に形成され、コンタクト層１５から半導体発光素子１０の広い範囲に電流が分散される。   The contact layer 15 is a p-type metal layer formed with a thin film thickness so that light can be transmitted. For example, the contact layer 15 is formed of a Ni / Au alloy (nickel / gold alloy). Alternatively, the contact layer 15 is formed of ITO (indium tin oxide) which is a transparent electrode layer. The contact layer 15 is formed on the entire surface of the p-type cladding layer 14, and current is distributed from the contact layer 15 to a wide range of the semiconductor light emitting device 10.

半導体発光素子１０を構成する前記各層が形成された後に、ｎ型クラッド層１２からコンタクト層１５までの各層が除去されて、ｎ型コンタクト層１１の一部が露出される。前記ｎ型コンタクト層１１の露出部の表面に、ｎ電極３が形成されている。   After the layers constituting the semiconductor light emitting element 10 are formed, the layers from the n-type cladding layer 12 to the contact layer 15 are removed, and a part of the n-type contact layer 11 is exposed. An n electrode 3 is formed on the surface of the exposed portion of the n-type contact layer 11.

また、コンタクト層１５の表面には、発光領域を避けた位置に、ｐ電極４が形成されている。ｎ電極３とｐ電極４は、Ｎｉ／Ａｕ（ニッケルと金の積層体）により形成される。または、前記ｐ電極４を設けず、ＩＴＯのコンタクト層１５のみを設けておくことにより、発光領域を広くできる。   A p-electrode 4 is formed on the surface of the contact layer 15 at a position avoiding the light emitting region. The n electrode 3 and the p electrode 4 are formed of Ni / Au (a nickel / gold laminate). Alternatively, the light emitting region can be widened by providing only the ITO contact layer 15 without providing the p-electrode 4.

そして、前記ｎ電極３とｐ電極４を、レジスト層で部分的に覆った状態で、半導体発光素子１０の発光側表面に密着する光透過層２０が形成され、この光透過層２０が形成された後に、前記レジスト層が除去される。   Then, in a state where the n-electrode 3 and the p-electrode 4 are partially covered with a resist layer, a light transmission layer 20 that is in close contact with the light emitting side surface of the semiconductor light emitting element 10 is formed, and this light transmission layer 20 is formed. After that, the resist layer is removed.

前記光透過層２０は、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）と、酸素（Ｏ）を含む透明層であり、化学気相成長法（プラズマＣＶＤ法）により形成される。   The light transmission layer 20 is a transparent layer containing nitrogen (N), silicon (Si), and oxygen (O), and is formed by a chemical vapor deposition method (plasma CVD method).

プラズマＣＶＤ法では、比較的大きな基板２の上に、前記半導体発光素子１０および各電極３，４を有する複数個の発光装置１が形成された状態で、この基板２がプラズマＣＶＤ装置の反応室内に設置される。そして、反応室内に、水素ガス（Ｈ２）をキャリアガスとして用い、原料ガス（反応ガス）であるシランガス（ＳｉＨ４）、アンモニアガス（ＮＨ３）、酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）が供給されて、半導体発光素子１０の表面に光透過層２０が成膜される。シランガス（ＳｉＨ４）は、珪素（Ｓｉ）を供給する原料ガスであり、アンモニアガス（ＮＨ３）は窒素（Ｎ）を供給する原料ガスであり、酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）は酸素（Ｏ）を供給する原料ガスである。 In the plasma CVD method, a plurality of light emitting devices 1 having the semiconductor light emitting element 10 and the electrodes 3 and 4 are formed on a relatively large substrate 2, and the substrate 2 is used in a reaction chamber of the plasma CVD device. Installed. In the reaction chamber, hydrogen gas (H 2 ) is used as a carrier gas, and silane gas (SiH 4 ), ammonia gas (NH 3 ), and nitrogen oxide gas (N 2 O), which are source gases (reaction gas), are supplied. Thus, the light transmission layer 20 is formed on the surface of the semiconductor light emitting device 10. Silane gas (SiH 4 ) is a source gas for supplying silicon (Si), ammonia gas (NH 3 ) is a source gas for supplying nitrogen (N), and nitrogen oxide gas (N 2 O) is oxygen (O 2 ). ).

プラズマＣＶＤ法により、半導体発光素子１０の表面に光透過層２０を堆積して成膜する過程で、各原料ガスを反応室に供給するバルブを調整して、各原料ガスの反応室への流量を制御する。あるいは、反応室内へ供給する原料バルブの分圧を制御する。この原料ガスの供給比の可変制御は、段階的に変化させてもよいし連続的に変化させてもよい。   In the process of depositing the light-transmitting layer 20 on the surface of the semiconductor light emitting device 10 by plasma CVD, the valve for supplying each source gas to the reaction chamber is adjusted, and the flow rate of each source gas to the reaction chamber To control. Alternatively, the partial pressure of the raw material valve supplied to the reaction chamber is controlled. The variable control of the supply ratio of the raw material gas may be changed stepwise or continuously.

以下の表１では、原料ガスの供給比を工程ａ，ｂ，ｃ，ｄ，・・・の順に段階的に変化させた例を示している。表１に示す製造例では、表内の数字が流量を意味し、その単位は「ｓｃｃｍ（standard cc/min）」である。ただし、表１では、各原料ガスの供給比を、シランガス（ＳｉＨ４）を「１」として、その相対量で表していると理解することもできる。 Table 1 below shows an example in which the supply ratio of the source gas is changed stepwise in the order of steps a, b, c, d,. In the production example shown in Table 1, the numbers in the table mean the flow rate, and the unit is “sccm (standard cc / min)”. However, in Table 1, it can also be understood that the supply ratio of each raw material gas is expressed as a relative amount with silane gas (SiH 4 ) being “1”.

半導体発光素子１０の表面に、工程ａから工程ｉまで順に、原料ガスの供給比を変化させて、光透過層２０を成膜する。ただし、工程ａから工程ｃの間は、酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）を供給せずに、シランガス（ＳｉＨ４）とアンモニアガス（ＮＨ３）を供給し、工程ｄ以後に酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）の供給を開始する。 The light transmission layer 20 is formed on the surface of the semiconductor light emitting element 10 by changing the supply ratio of the source gas in order from step a to step i. However, between step a and step c, silane gas (SiH 4 ) and ammonia gas (NH 3 ) are supplied without supplying nitrogen oxide gas (N 2 O), and nitrogen oxide gas (N 2 O) supply is started.

工程ａから工程ｄでは、光透過層２０の成膜が進行していくにしたがって、シランガス（ＳｉＨ４）に対するアンモニアガス（ＮＨ３）の供給量を段階的に増やしていく。工程ａから工程ｃまでの間に成膜される光透過層２０は、窒化珪素膜（Ｓｉ−Ｎ）である。工程ｄに至ったときに成膜される光透過層２０は酸窒化珪素（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ）であるが、この時点での酸素濃度は１％以下である。工程ａから工程ｄにおいて成膜される光透過層２０は、半導体発光素子１０との境界面に向かうにしたがって、Ｓｉに対するＮの相対濃度が低くなり、逆に半導体発光素子１０との境界面から離れるにしたがってＳｉに対するＮの相対濃度が高くなる。 In steps a to d, the amount of ammonia gas (NH 3 ) supplied to the silane gas (SiH 4 ) is increased stepwise as the light-transmitting layer 20 is formed. The light transmission layer 20 formed between the process a and the process c is a silicon nitride film (Si—N). The light-transmitting layer 20 formed when reaching step d is silicon oxynitride (Si—O—N), and the oxygen concentration at this point is 1% or less. In the light transmission layer 20 formed in steps a to d, the relative concentration of N with respect to Si decreases toward the boundary surface with the semiconductor light emitting element 10, and conversely from the boundary surface with the semiconductor light emitting element 10. As the distance increases, the relative concentration of N with respect to Si increases.

ここで、光透過層２０内での各元素の濃度とは、ａｔ％の量の大小、ｍｏｌ量の大小、あるいは質量比の大小のいずれかである。   Here, the concentration of each element in the light transmission layer 20 is either the amount of at%, the amount of mol, or the size of mass ratio.

表１に示すように、工程ａから工程ｄまでの間に形成された光透過層２０の屈折率は、半導体発光素子１０との境界面付近でほぼ２．４であり、工程ｄの時点で屈折率がほぼ１．９８である。なお、本明細書での屈折率とは、波長が６８０ｎｍの光が入射したときの絶対屈折率を意味している。   As shown in Table 1, the refractive index of the light transmission layer 20 formed between the process a and the process d is approximately 2.4 in the vicinity of the boundary surface with the semiconductor light emitting element 10, and at the time of the process d. The refractive index is approximately 1.98. In addition, the refractive index in this specification means the absolute refractive index when light having a wavelength of 680 nm is incident.

前記工程ｄの後も引き続き光透過層２０の成膜が連続して継続されるが、工程ｄから工程ｉでは、シランガス（ＳｉＨ４）の供給量を固定し、成膜が進行するにしたがって、アンモニアガス（ＮＨ３）の供給量を徐々に減らし、且つ酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）の供給量を徐々に多くしていく。そして、工程ｉすなわち光透過層２０の成膜完了時には、アンモニアガス（ＮＨ３）の供給量をゼロにする。 Although the film formation of the light transmission layer 20 continues continuously after the step d, in the steps d to i, the supply amount of silane gas (SiH 4 ) is fixed, and as the film formation proceeds, The supply amount of ammonia gas (NH 3 ) is gradually reduced, and the supply amount of nitrogen oxide gas (N 2 O) is gradually increased. Then, when the film formation of the process i, that is, the light transmission layer 20 is completed, the supply amount of ammonia gas (NH 3 ) is set to zero.

工程ｄから工程ｈで形成される光透過層２０の内部構造は、ほぼ酸窒化珪素（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ）であり、この工程の間に形成される光透過層２０の内部では、半導体発光素子１０から離れるにしたがって、酸素（Ｏ）の濃度が高くなり、且つ窒素（Ｎ）の濃度が低くなる。逆に、半導体発光素子１０に向かうにしたがって酸素（Ｏ）の濃度が低くなり、且つ窒素（Ｎ）の濃度が高くなる。そして、工程ｉで示す成膜完了時では、光透過層２０の表面は、酸化珪素（ＳｉＯまたはＳｉＯ２）に近い構成となる。 The internal structure of the light transmissive layer 20 formed in steps d to h is substantially silicon oxynitride (Si—O—N), and semiconductor light emission occurs in the light transmissive layer 20 formed during this step. As the distance from the element 10 increases, the concentration of oxygen (O) increases and the concentration of nitrogen (N) decreases. Conversely, the oxygen (O) concentration decreases and the nitrogen (N) concentration increases toward the semiconductor light emitting element 10. When the film formation shown in step i is completed, the surface of the light transmission layer 20 has a configuration close to silicon oxide (SiO or SiO 2 ).

表１に示すように、工程ｄから工程ｉでは、酸窒化珪素（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ）において、半導体発光素子１０から離れるにしたがって、窒素（Ｎ）が酸素（Ｏ）に置換されていく構成である。そのため、光透過層２０の表面に向かうにしたがって内部屈折率が徐々に小さくなり、光透過層２０の表面では、屈折率がほぼ１．５３となる。   As shown in Table 1, in steps d to i, in silicon oxynitride (Si—O—N), nitrogen (N) is replaced with oxygen (O) as the distance from the semiconductor light emitting element 10 increases. It is. Therefore, the internal refractive index gradually decreases toward the surface of the light transmission layer 20, and the refractive index is approximately 1.53 on the surface of the light transmission layer 20.

上記のプラズマＣＶＤ法で成膜された光透過層２０は、半導体発光素子１０との境界面において、屈折率がほぼ２．４であり、半導体発光素子１０のｐ型クラッド層１４またはコンタクト層１５（これらの屈折率はほぼ２．５）にきわめて近い屈折率を持たせることができ、あるいは屈折率差をほとんど無くすことができる。また、光透過層２０の表面の屈折率をほぼ１．５３に設定することができる。   The light transmitting layer 20 formed by the above plasma CVD method has a refractive index of approximately 2.4 at the interface with the semiconductor light emitting element 10, and the p-type cladding layer 14 or the contact layer 15 of the semiconductor light emitting element 10. A refractive index very close to (these refractive indices are approximately 2.5) can be provided, or a difference in refractive index can be almost eliminated. Further, the refractive index of the surface of the light transmission layer 20 can be set to approximately 1.53.

また、コンタクト層１５がＩＴＯで形成されている場合、コンタクト層１５の屈折率がほぼ２．０であり、光透過層２０の屈折率は、ＩＴＯとの接触界面で２．４となる。この場合、屈折率がほぼ２．５であるｐ型クラッド層１４を通過した光は、ＩＴＯを通過して光透過層２０に入射される。このとき、光は屈折率の低いＩＴＯから屈折率の高い光透過層２０に入射されることになるため、スネルの法則により、ＩＴＯと光透過層２０との界面での全反射角が発生せず、前記界面での出射光の損失はわずかである。   When the contact layer 15 is made of ITO, the contact layer 15 has a refractive index of approximately 2.0, and the light transmission layer 20 has a refractive index of 2.4 at the contact interface with the ITO. In this case, light that has passed through the p-type cladding layer 14 having a refractive index of approximately 2.5 passes through the ITO and enters the light transmission layer 20. At this time, light is incident on the light transmissive layer 20 having a high refractive index from the ITO having a low refractive index, and therefore, the total reflection angle at the interface between the ITO and the light transmissive layer 20 is generated according to Snell's law. However, the loss of the emitted light at the interface is slight.

図３に示されている第３の実施の形態と同様に、図１に示すチップ状の発光装置１は、リフレクタを兼ねたパッケージ内に収納され、パッケージに設けられた一方のリード端子と前記ｎ電極３とがワイヤボンディングで接続され、他方のリード端子とｐ電極４とがワイヤボンディングで接続される。さらに、チップ状の発光装置１の表面に封止層が形成され、パッケージ内において発光装置１が外気に触れないように封止される。封止層は透明な合成樹脂材料で形成され、例えばエポキシ樹脂で形成される。このエポキシ樹脂の屈折率は１．５程度であるため、エポキシ樹脂の封止層と、前記光透過層２０の表面との境界面における屈折率の差をほとんど無くすることができる。   As in the third embodiment shown in FIG. 3, the chip-like light emitting device 1 shown in FIG. 1 is housed in a package that also serves as a reflector, and one lead terminal provided in the package and the above-described lead terminal The n electrode 3 is connected by wire bonding, and the other lead terminal and the p electrode 4 are connected by wire bonding. Further, a sealing layer is formed on the surface of the chip-like light emitting device 1, and the light emitting device 1 is sealed so as not to be exposed to the outside air in the package. The sealing layer is made of a transparent synthetic resin material, for example, an epoxy resin. Since the refractive index of the epoxy resin is about 1.5, the difference in refractive index at the boundary surface between the epoxy resin sealing layer and the surface of the light transmission layer 20 can be almost eliminated.

あるいは、封止層をＰＡＡ（ポリアリルアミン）で形成してもよい。この樹脂材料は、光エネルギーや熱によって変色しにくい。また屈折率は１．４８程度である。よって封止層にＰＡＡを使用する場合にも、封止層と光透過層２０との境界面での屈性率差を小さくできる。   Alternatively, the sealing layer may be formed of PAA (polyallylamine). This resin material is not easily discolored by light energy or heat. The refractive index is about 1.48. Therefore, even when PAA is used for the sealing layer, the difference in refractive index at the boundary surface between the sealing layer and the light transmission layer 20 can be reduced.

この発光装置１では、ｐ電極４に正の電位が与えられ、ｐｎ接合の半導体発光素子１０に順電流が与えられる。ｎ型クラッド層のマイナスの電荷である自由電子と、ｐ型クラッド層１４の自由正孔とが活性層１３において再結合し、そのときのエネルギーで発光する。Ｇａ−Ｎを主体とする半導体発光素子１０から発せられる光の波長は５３０ｎｍ以下であり、緑色から青色の帯域さらには紫外線の帯域までの光を発することができる。   In the light emitting device 1, a positive potential is applied to the p electrode 4, and a forward current is applied to the pn junction semiconductor light emitting element 10. Free electrons, which are negative charges in the n-type cladding layer, and free holes in the p-type cladding layer 14 recombine in the active layer 13 and emit light with the energy at that time. The wavelength of the light emitted from the semiconductor light emitting element 10 mainly composed of Ga—N is 530 nm or less, and can emit light in the green to blue band and further to the ultraviolet band.

半導体発光素子１０と光透過層２０との境界面での屈折率差がほとんどなく、また、コンタクト層１５をＩＴＯで形成した場合には、屈折率の低いＩＴＯから屈折率の高い光透過層２０に光が入射するために、半導体発光素子１０と光透過層２０との界面での全反射を低減でき、光の損失を抑制できる。さらに、光透過層２０と封止層との屈折率差がほとんどないため、光の全反射を少なくして、発光量の損失を低減することが可能である。   There is almost no difference in refractive index at the interface between the semiconductor light emitting element 10 and the light transmission layer 20, and when the contact layer 15 is made of ITO, the light transmission layer 20 having a high refractive index is changed from ITO having a low refractive index. Since light is incident on the surface, total reflection at the interface between the semiconductor light emitting element 10 and the light transmission layer 20 can be reduced, and loss of light can be suppressed. Furthermore, since there is almost no difference in refractive index between the light transmission layer 20 and the sealing layer, it is possible to reduce the total light reflection and reduce the loss of light emission.

次に、発光装置１を前記パッケージに収納し、光透過層２０の表面にエポキシ樹脂の封止層を設けたサンプルを製造し、また、前記半導体発光素子１０の表面に光透過層２０を設けずに、エポキシ樹脂の封止層のみを設けたサンプルを製造した。光透過層２０の成膜では、プラズマＣＶＤ法により原料ガスを表１に示すａ工程からｉ工程まで段階的に変化させ（原料ガスの供給量はｓｃｃｍ）、プラズマの励起周波数を１３．５６ＭＨｚとし、基板温度を２００℃とした。また、コンタクト層１５はＩＴＯで形成した。   Next, the light emitting device 1 is housed in the package, and a sample in which an epoxy resin sealing layer is provided on the surface of the light transmitting layer 20 is manufactured, and the light transmitting layer 20 is provided on the surface of the semiconductor light emitting element 10. The sample which provided only the sealing layer of the epoxy resin was manufactured. In the formation of the light transmission layer 20, the source gas is changed stepwise from step a to step i shown in Table 1 by the plasma CVD method (source gas supply amount is sccm), and the plasma excitation frequency is 13.56 MHz. The substrate temperature was 200 ° C. The contact layer 15 was made of ITO.

表２は、各サンプルを発光させたときの、出射光の光束を測定した結果を示している。表２では、サンプル番号を「ＬＥＤ Ａ」「ＬＥＤ Ｂ」「ＬＥＤ Ｃ」・・・で示している。各番号のサンプルは、同じ発光装置１を使用しているが、電極３，４間への供給電流値（ｍＡ）は相違させている。表２では、それぞれのサンプルに光透過層２０と封止層を形成したときの光束（ｌｍ：ルーメン）の測定結果と、封止層のみとしたときの光束（ｌｍ：ルーメン）の測定結果を示している。   Table 2 shows the result of measuring the luminous flux of the emitted light when each sample was caused to emit light. In Table 2, the sample numbers are indicated by “LED A”, “LED B”, “LED C”. The samples of the respective numbers use the same light emitting device 1, but the supply current values (mA) between the electrodes 3 and 4 are different. Table 2 shows the measurement results of the luminous flux (lm: lumen) when the light transmission layer 20 and the sealing layer are formed on each sample and the measurement results of the luminous flux (lm: lumen) when only the sealing layer is used. Show.

Figure 2009193975
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次に、図１に示す発光装置１において、コンタクト層１５がＩＴＯで形成されている場合には、その表面に光透過層２０を形成する際に、表１に示す工程ａないし工程ｃを削除し、ｄの工程から成膜を開始して工程ｉまで成膜工程を行ってもよい。すなわち、プラズマＣＶＤ装置の反応室内に、水素ガス（Ｈ２）をキャリアガスとして用い、原料ガス（反応ガス）であるシランガス（ＳｉＨ４）、アンモニアガス（ＮＨ３）、酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）を供給する。そして、シランガス（ＳｉＨ４）の供給量を固定し、成膜が進行するにしたがって、酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）の供給量を増やしていき、且つアンモニアガス（ＮＨ３）の供給量を減らしていく。 Next, in the light emitting device 1 shown in FIG. 1, when the contact layer 15 is made of ITO, the steps a to c shown in Table 1 are deleted when the light transmission layer 20 is formed on the surface thereof. Then, the film formation process may be performed from the process d to the process i after the film formation is started. That is, in the reaction chamber of the plasma CVD apparatus, hydrogen gas (H 2 ) is used as a carrier gas, and silane gas (SiH 4 ), ammonia gas (NH 3 ), and nitrogen oxide gas (N 2 O) that are source gases (reaction gases). ). Then, the supply amount of silane gas (SiH 4 ) is fixed, and as the film formation proceeds, the supply amount of nitrogen oxide gas (N 2 O) is increased and the supply amount of ammonia gas (NH 3 ) is decreased. To go.

その結果、光透過層２１は、ほぼ酸窒化珪素（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ）となり、光透過層２１は、ＩＴＯであるコンタクト層１５との境界面から離れるにしたがって、酸素（Ｏ）の濃度が高くなり、且つ窒素（Ｎ）の濃度が低くなる。光透過層２１は、コンタクト層１５との境界面で屈折率がほぼ１．９８となり、屈折率がほぼ２．０のＩＴＯで形成されたコンタクト層１５との屈折率の差が少なく、あるいは差がほとんどなくなる。また、光透過層２１の表面は、酸化珪素（ＳｉＯまたはＳｉＯ２）に近い構成となり、その屈折率はほぼ１．５３である。 As a result, the light transmission layer 21 is substantially silicon oxynitride (Si—O—N), and the concentration of oxygen (O) increases as the light transmission layer 21 moves away from the interface with the contact layer 15 made of ITO. The concentration increases and the concentration of nitrogen (N) decreases. The light transmission layer 21 has a refractive index of approximately 1.98 at the interface with the contact layer 15, and the difference in refractive index between the contact layer 15 made of ITO having a refractive index of approximately 2.0 is small or different. Almost disappears. Further, the surface of the light transmission layer 21 has a configuration close to that of silicon oxide (SiO or SiO 2 ), and the refractive index thereof is approximately 1.53.

また、図１に示す発光装置１のさらに他の変形例として、光透過層２０を、表１に示すａからｃで示す工程で成膜して工程ｃで成膜を完了し、あるいはａからｄまでの工程で成膜して工程ｄで成膜を完了してもよい。工程ａから工程ｃで形成された光透過層２０はほぼ窒化珪素膜（Ｓｉ−Ｎ）であり、半導体発光素子１０との界面での屈折率が２．４で、発光側表面の屈折率が２．１である。工程ａから工程ｄで形成された光透過層１０は、ほぼ窒化珪素膜（Ｓｉ−Ｎ）であるが、工程ｄで形成される表面のみが酸窒化珪素（Ｓｉ−Ｏ−Ｎ）となり、この表面での酸素濃度は１％以下である。工程ａから工程ｄにおいて成膜される光透過層２０は、半導体発光素子１０との界面の屈折率が２．４であり、発光側表面での屈折率が１．９８である。   Further, as still another modification of the light emitting device 1 shown in FIG. 1, the light transmission layer 20 is formed in the steps indicated by a to c shown in Table 1 and the film formation is completed in the step c, or from a. The film may be formed in the steps up to d and the film formation may be completed in step d. The light transmission layer 20 formed in steps a to c is substantially a silicon nitride film (Si—N), and has a refractive index of 2.4 at the interface with the semiconductor light emitting element 10 and a refractive index of the light emitting side surface. 2.1. The light transmission layer 10 formed in the steps a to d is substantially a silicon nitride film (Si—N), but only the surface formed in the step d is silicon oxynitride (Si—O—N). The oxygen concentration on the surface is 1% or less. The light transmission layer 20 formed in steps a to d has a refractive index of 2.4 at the interface with the semiconductor light emitting element 10 and a refractive index of 1.98 on the light emitting side surface.

上記のように、半導体発光素子１０の表面に、工程ａないし工程ｃで光透過層２０を形成し、または工程ａないし工程ｄで光透過層２０を形成した場合にも、半導体発光素子１０と光透過層２０との界面での屈折率差を少なくでき、さらに光透過層２０の発光側表面の屈折率を、２．１または１．９８と低いものにできる。   As described above, when the light transmitting layer 20 is formed on the surface of the semiconductor light emitting device 10 in the steps a to c or the light transmitting layer 20 is formed in the steps a to d, the semiconductor light emitting device 10 and The difference in refractive index at the interface with the light transmitting layer 20 can be reduced, and the refractive index of the light emitting side surface of the light transmitting layer 20 can be as low as 2.1 or 1.98.

図２は本発明の第２の実施の形態の発光装置３１を示す拡大断面図である。図２に示す第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態の発光装置１と同じ構成要素には第１の実施の形態と同じ符号を付して詳しい説明を省略する。   FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a light emitting device 31 according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment shown in FIG. 2, the same components as those of the light emitting device 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

この発光装置３１は、第１の実施の形態と同様に、チップ状であり、リフレクタを兼ねたパッケージ内に収納されて使用される。   As in the first embodiment, the light emitting device 31 has a chip shape and is housed in a package that also serves as a reflector.

発光装置３１の基本的構造は、第１の実施の形態と同じであり、サファイア基板２の上に半導体発光素子１０が設けられている。ただし、発光装置３１は、使用する向きが第１の実施の形態の発光装置１と上下逆向きであり、サファイア基板２が発光側に向けられ、コンタクト層１５がパッケージ基板３２に向けられている。パッケージ基板３２の表面にはリード層３３が設けられ、このリード層３３にｐ電極４が接続されている。また、ｎ電極３はワイヤボンディングにより、パッケージ基板３２の表面の他のリード層に接続されている。   The basic structure of the light emitting device 31 is the same as that of the first embodiment, and the semiconductor light emitting element 10 is provided on the sapphire substrate 2. However, the direction of use of the light emitting device 31 is opposite to that of the light emitting device 1 of the first embodiment, the sapphire substrate 2 is directed to the light emitting side, and the contact layer 15 is directed to the package substrate 32. . A lead layer 33 is provided on the surface of the package substrate 32, and the p electrode 4 is connected to the lead layer 33. The n electrode 3 is connected to another lead layer on the surface of the package substrate 32 by wire bonding.

そして、発光側に向けられているサファイア基板２の表面に光透過層２０が形成されている。この光透過層２０は、図１に示す第１の実施の形態と同様に、プラズマＣＶＤ法により形成されたものであり、サファイア基板２側から、表１に示すａないしｉの工程で光透過層２０が成膜される。この光透過層２０は、サファイア基板３との界面での屈折率が２．４であり、発光側表面の屈折率が１．５３である。   A light transmission layer 20 is formed on the surface of the sapphire substrate 2 facing the light emitting side. This light transmission layer 20 is formed by the plasma CVD method as in the first embodiment shown in FIG. 1, and transmits light from the sapphire substrate 2 side in steps a to i shown in Table 1. Layer 20 is deposited. The light transmission layer 20 has a refractive index of 2.4 at the interface with the sapphire substrate 3 and a refractive index of the light emitting side surface of 1.53.

半導体発光素子１０から発せられる光は、サファイア基板２を透過し、光透過層２０を通過して、さらにその表面に設けられる封止層に入射する。サファイア基板２の屈折率は１．８程度であり、半導体発光素子１０で発せられた光は、屈折率の低いサファイア基板２から屈折率の高い光透過層２０に入射する。そのために、スネルの法則により、サファイア基板２と光透過層２０との界面での全反射角が発生せず、この界面での光の入射効率が低下するのを抑制できる。さらに、光透過層２０の発光側表面での屈折率を１．５３と低くできる。   The light emitted from the semiconductor light emitting element 10 is transmitted through the sapphire substrate 2, passes through the light transmission layer 20, and further enters a sealing layer provided on the surface thereof. The refractive index of the sapphire substrate 2 is about 1.8, and the light emitted from the semiconductor light emitting element 10 enters the light transmission layer 20 having a high refractive index from the sapphire substrate 2 having a low refractive index. Therefore, according to Snell's law, a total reflection angle at the interface between the sapphire substrate 2 and the light transmission layer 20 does not occur, and it is possible to suppress a decrease in light incident efficiency at this interface. Furthermore, the refractive index on the light emitting side surface of the light transmission layer 20 can be lowered to 1.53.

なお、図２に示すようにサファイア基板２の表面に光透過層２０を形成する場合に、表１に示すａないしｃの工程を省略して、ｄの工程から成膜を開始してｉの工程で成膜を完了してもよい。またはｅの工程から成膜を開始してもよく、あるいはｆの工程から成膜を開始してｉの工程で成膜を完了してもよい。この場合、サファイア基板３との界面において光透過層２０の屈折率を、１．９８または１．８９あるいは１．８１にでき、サファイア基板２との界面での全反射を抑制できるようになる。なお、基板はサファイア基板に限られるものではなく、光を透過できるものであれば他の材質のものであってもよい。   As shown in FIG. 2, when forming the light transmission layer 20 on the surface of the sapphire substrate 2, the steps a to c shown in Table 1 are omitted, and the film formation is started from the step d. The film formation may be completed in the process. Alternatively, film formation may be started from step e, or film formation may be started from step f and film formation may be completed in step i. In this case, the refractive index of the light transmission layer 20 can be set to 1.98, 1.89, or 1.81 at the interface with the sapphire substrate 3, and the total reflection at the interface with the sapphire substrate 2 can be suppressed. The substrate is not limited to the sapphire substrate, and may be made of other materials as long as it can transmit light.

図３は本発明の第３の実施の形態の発光装置１０１を示す断面図である。
この発光装置１０１は、図１に示すチップ状の発光装置１と同じ構造の発光装置１ａが収納され、封止されてパッケージ化されたものである。ただし、図２に示す構造の発光装置が収納され封止されてもよい。 FIG. 3 is a sectional view showing a light emitting device 101 according to the third embodiment of the present invention.
The light emitting device 101 is a device in which a light emitting device 1a having the same structure as the chip light emitting device 1 shown in FIG. However, the light emitting device having the structure shown in FIG. 2 may be housed and sealed.

発光装置１０１に収納されているチップ状の発光装置１ａは、図１に示す発光装置１において、光透過層２０が除去されているものであり、その他の構成は、図１に示すものと同じである。なお、コンタクト層１５はＩＴＯで形成されている。   The chip-like light emitting device 1a housed in the light emitting device 101 is the same as that shown in FIG. 1, except that the light transmitting layer 20 is removed from the light emitting device 1 shown in FIG. It is. The contact layer 15 is made of ITO.

図３に示す発光装置１０１は、パッケージ基板１０２の表面に放熱部材１０３が設けられている。この放熱部材１０３は、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料で形成されている。チップ状の前記発光装置１ａは、この放熱部材１０３の表面に設置され接着されている。   In the light emitting device 101 illustrated in FIG. 3, a heat dissipation member 103 is provided on the surface of the package substrate 102. The heat radiating member 103 is made of a material having high thermal conductivity such as aluminum or copper. The chip-like light emitting device 1 a is installed and bonded to the surface of the heat radiating member 103.

放熱部材１０３および発光装置１ａは、パッケージ材１０４で覆われている。このパッケージ材１０４は、耐熱性が高く且つ電気的に絶縁材料であり、例えば窒化アルミニウム（Ａｌ−Ｎ）などで形成されている。パッケージ基板１０２の表面からパッケージ材１０４の内部には一対のリード電極１０５と１０６が形成されている。一方のリード電極１０５と、発光装置１ａのｎ電極３とがワイヤボンディング１０７で接続され、他方のリード電極１０６と、発光装置１ａのｐ電極４とがワイヤボンディング１０８で接続されている。   The heat dissipation member 103 and the light emitting device 1a are covered with a package material 104. The package material 104 has high heat resistance and is an electrically insulating material, and is made of, for example, aluminum nitride (Al—N). A pair of lead electrodes 105 and 106 are formed in the package material 104 from the surface of the package substrate 102. One lead electrode 105 and the n electrode 3 of the light emitting device 1 a are connected by wire bonding 107, and the other lead electrode 106 and the p electrode 4 of the light emitting device 1 a are connected by wire bonding 108.

パッケージ材１０４はリフレクタを兼用しており、その表面は反射面１０４ａとされ、この反射面１０４ａは、発光方向に向かってその開口面積が徐々に広くなるように形成されている。   The package material 104 also serves as a reflector, and its surface is a reflective surface 104a. The reflective surface 104a is formed so that its opening area gradually increases in the light emitting direction.

そして、前記反射面１０４ａ上に、発光装置１ａの半導体発光素子１０を覆う光透過層１２０が形成されている。この光透過層１２０は、透明な合成樹脂材料に、粒子が混入されて形成されている。合成樹脂材料は、耐熱性があり、光エネルギーおよび熱により変色しにくいものを使用することが好ましく、この実施の形態ではポリアリルアミン（ＰＡＡ）が使用されている。ＰＡＡの硬化時の屈折率は１．４８程度である。ただし、合成樹脂材料としてエポキシ樹脂などを使用することも可能である。   A light transmission layer 120 that covers the semiconductor light emitting element 10 of the light emitting device 1a is formed on the reflective surface 104a. The light transmission layer 120 is formed by mixing particles in a transparent synthetic resin material. It is preferable to use a synthetic resin material that has heat resistance and is not easily discolored by light energy and heat. In this embodiment, polyallylamine (PAA) is used. The refractive index of PAA when cured is about 1.48. However, an epoxy resin or the like can be used as the synthetic resin material.

ＰＡＡに混入されている粒子は、透明で合成樹脂材料よりも屈折率が高いもので、さらに平均粒径が半導体発光素子１０から発光する光の波長より小さいものであり、平均粒径が１００ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは平均粒径が３０ｎｍ以下で５ｎｍ以上である。第３の実施の形態では、前記粒子として、平均粒径が２０ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ２）が使用されている。酸化チタンの屈折率は２．５〜２．７である。ただし、粒子は酸化チタンに限られず、平均粒径が小さく、透明で高屈折率であれば他の材料を使用でき、例えばアルミサファイアなどを使用することも可能である。 The particles mixed in the PAA are transparent and have a higher refractive index than the synthetic resin material, and further have an average particle size smaller than the wavelength of light emitted from the semiconductor light emitting device 10 and an average particle size of 100 nm or less. More preferably, the average particle diameter is 30 nm or less and 5 nm or more. In the third embodiment, titanium oxide (TiO 2 ) having an average particle diameter of 20 nm is used as the particles. The refractive index of titanium oxide is 2.5 to 2.7. However, the particles are not limited to titanium oxide, and other materials can be used as long as they have a small average particle size, are transparent, and have a high refractive index. For example, aluminum sapphire can also be used.

光透過層１２０では、合成樹脂材料であるＰＡＡに対する、酸化チタン粒子の相対量が、半導体発光素子１０から離れるにしたがって徐々に少なくなっている。ここで、相対量とは、合成樹脂材料と粒子とのｗｔ％の比を意味している。また、合成樹脂材料内での粒子の相対量は、半導体発光素子１０から離れるにしたがって連続的に少なくなってもよいし、段階的に少なくなるようにその相対量が変化していてもよい。   In the light transmission layer 120, the relative amount of titanium oxide particles with respect to PAA, which is a synthetic resin material, gradually decreases as the distance from the semiconductor light emitting element 10 increases. Here, the relative amount means the ratio of wt% between the synthetic resin material and the particles. In addition, the relative amount of particles in the synthetic resin material may decrease continuously as the distance from the semiconductor light emitting element 10 increases, or the relative amount may change so as to decrease stepwise.

前記光透過層１２０は、次の工程によって形成される。
光透過層１２０を形成する際には、図４に示す供給装置２００が使用される。この供給装置２００の第１の材料層２０１内には、ＰＡＡに酸化チタンが混合された混合流体が収納されている。この混合流体は、酸化チタンの粒子が５５ｗｔ％を占め、残りが硬化前のＰＡＡである（全体で１００％）。第２の材料層２０２内には、酸化チタンの粒子を含まない１００％の硬化前のＰＡＡが収納されている。 The light transmission layer 120 is formed by the following process.
When forming the light transmission layer 120, the supply apparatus 200 shown in FIG. 4 is used. In the first material layer 201 of the supply device 200, a mixed fluid in which titanium oxide is mixed with PAA is accommodated. In this mixed fluid, titanium oxide particles account for 55 wt%, and the rest is PAA before curing (100% in total). The second material layer 202 contains 100% of pre-cured PAA that does not contain titanium oxide particles.

第１の材料層２０１内の混合流体は第１のバルブ２０３によって流量が制御されて混合機２０５に与えられ、第２の材料層２０２内のＰＡＡは、第２のバルブ２０４によって流量が制御され、混合機２０５に供給される。混合機２０５は内部に押し出しスクリューを有しており、前記混合流体とＰＡＡとが混合されて、半導体発光素子１０の表面に供給される。   The flow rate of the mixed fluid in the first material layer 201 is controlled by the first valve 203 and supplied to the mixer 205, and the flow rate of the PAA in the second material layer 202 is controlled by the second valve 204. , And supplied to the mixer 205. The mixer 205 has an extrusion screw inside, and the mixed fluid and PAA are mixed and supplied to the surface of the semiconductor light emitting device 10.

以下の表３に示す例では、第１のバルブ２０３の開度と第２のバルブ２０４の開度を、段階的に変化するように制御している。その開度の制御は工程イ、ロ、ハ、・・・の順に行われる。光透過層１２０を形成し始めるときの工程イでは、第１のバルブ２０３の開度が１００％であり、第２のバルブ２０４の開度が０％である。その後、半導体発光素子１０の上に混合流体が供給されていくにしたがって、第１のバルブ２０３の開度が段階的に狭められ、且つ第２のバルブ２０４の開度が段階的に広げられる。なお、第１のバルブ２０３の開度と第２のバルブ２０４の開度の少なくとも一方を、連続して変化するように調整してもよい。   In the example shown in Table 3 below, the opening degree of the first valve 203 and the opening degree of the second valve 204 are controlled to change stepwise. The degree of opening is controlled in the order of steps a, b, c,. In step (a) when the formation of the light transmission layer 120 is started, the opening degree of the first valve 203 is 100%, and the opening degree of the second valve 204 is 0%. Thereafter, as the mixed fluid is supplied onto the semiconductor light emitting element 10, the opening degree of the first valve 203 is gradually reduced and the opening degree of the second valve 204 is gradually increased. Note that at least one of the opening degree of the first valve 203 and the opening degree of the second valve 204 may be adjusted so as to continuously change.

表３に示す、バルブの開度調整により、半導体発光素子１０の表面に流体が供給されていくにしたがって、ＰＡＡに対する酸化チタンの粒子の相対的な供給量が徐々に減っていく。表１の工程イないしホの順に流体を供した後に、アニール工程によって熱硬化性の合成樹脂材料であるＰＡＡを硬化させて、光透過層１２０の形成が完了する。   By adjusting the opening of the valve shown in Table 3, as the fluid is supplied to the surface of the semiconductor light emitting device 10, the relative supply amount of titanium oxide particles to PAA gradually decreases. After supplying the fluid in the order of steps (a) to (e) in Table 1, PAA, which is a thermosetting synthetic resin material, is cured by an annealing step, and the formation of the light transmission layer 120 is completed.

硬化後の光透過層１２０は、発光装置１ａの半導体発光素子１０と密着している境界面で、酸化チタンの粒子がほぼ５５ｗｔ％を占め、この境界面付近での光透過層１２０の屈折率はほぼ２．５である。光透過層１２０内では、半導体発光素子１０から離れるにしたがって酸化チタンの量が減っていき、その結果、半導体発光素子１０から離れるにしたがって屈折率が徐々に低くなる。光透過層１２０の表面付近は、ＰＡＡがほぼ１００ｗｔ％で形成され、表面での屈折率がほぼ１．４８である。なお、図５は、工程イないしホで形成された光透過層１２０内での酸化チタンの占める率（ｗｔ％）と、屈折率との関係を示している。   The cured light transmitting layer 120 is a boundary surface in close contact with the semiconductor light emitting element 10 of the light emitting device 1a, and titanium oxide particles occupy approximately 55 wt%, and the refractive index of the light transmitting layer 120 in the vicinity of this boundary surface. Is approximately 2.5. In the light transmission layer 120, the amount of titanium oxide decreases as the distance from the semiconductor light emitting element 10 increases, and as a result, the refractive index gradually decreases as the distance from the semiconductor light emitting element 10 increases. Near the surface of the light transmission layer 120, PAA is formed at approximately 100 wt%, and the refractive index at the surface is approximately 1.48. FIG. 5 shows the relationship between the refractive index and the ratio (wt%) of titanium oxide in the light transmission layer 120 formed in steps (a) to (e).

表４は、図３に示す構造の発光装置１０１の評価結果を示している。表４では、発光装置１０１のサンプル番号を「ＬＥＤ Ｆ」「ＬＥＤ Ｇ」「ＬＥＤ Ｈ」・・・で示している。この各サンプルは、表３の工程で形成された光透過層１２０を有する同じ構造の発光装置１０１と、光透過層１２０の代わりに半導体発光素子１０の表面にエポキシ樹脂の封止層を設けたものとを使用し、それぞれのサンプルにおいて供給電流値（ｍＡ）を変えた場合の評価結果を示している。表４では、それぞれのサンプルに光透過層１２０を形成したときの光束（ｌｍ：ルーメン）と、光透過層１２０の代わりに半導体発光素子１０の表面にエポキシ樹脂の封止層を設けたときの光束（ｌｍ：ルーメン）の測定結果を示している。   Table 4 shows the evaluation results of the light emitting device 101 having the structure shown in FIG. In Table 4, the sample numbers of the light emitting devices 101 are indicated by “LED F”, “LED G”, “LED H”,. In each sample, the light emitting device 101 having the same structure having the light transmitting layer 120 formed in the process of Table 3 and an epoxy resin sealing layer provided on the surface of the semiconductor light emitting element 10 instead of the light transmitting layer 120 were provided. The evaluation results are shown when the sample is used and the supply current value (mA) is changed in each sample. In Table 4, the luminous flux (lm: lumen) when the light transmission layer 120 is formed on each sample, and the case where an epoxy resin sealing layer is provided on the surface of the semiconductor light emitting element 10 instead of the light transmission layer 120 The measurement result of the luminous flux (lm: lumen) is shown.

Figure 2009193975
Figure 2009193975

Figure 2009193975
なお、本発明では、図１と図２に示す実施の形態での光透過層２０または光透過層２１と、図３に示す光透過層１２０とを併用し、光透過層２０または２１の上に光透過層１２０を形成してもよい。
Figure 2009193975
 In the present invention, the light transmission layer 20 or 21 in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 and the light transmission layer 120 shown in FIG. Alternatively, the light transmission layer 120 may be formed.

本発明の第１の実施の形態を示すものであり、チップ状の発光装置を示す拡大断面図、The 1st Embodiment of this invention is shown, The expanded sectional view which shows a chip-shaped light-emitting device, 本発明の第２の実施の形態を示すものであり、チップ状の発光装置を示す拡大断面図、The 2nd Embodiment of this invention is shown, The expanded sectional view which shows a chip-shaped light-emitting device, 本発明の第３の実施の形態を示すものであり、パッケージされた発光装置を示す拡大断面図、The expanded sectional view which shows the 3rd Embodiment of this invention and shows the packaged light-emitting device, 第３の実施の形態の発光装置の光透過層を形成するための流体の供給装置を示す説明図、Explanatory drawing which shows the supply apparatus of the fluid for forming the light transmissive layer of the light-emitting device of 3rd Embodiment. 第３の実施の形態の発光装置に設けられた光透過層の、酸化チタンの量と屈折率との関係を示す線図、The diagram which shows the relationship between the quantity of titanium oxide, and a refractive index of the light transmissive layer provided in the light-emitting device of 3rd Embodiment,

符号の説明Explanation of symbols

１，３１ 発光装置
２ サファイア基板
３，４ 電極
１０ 半導体発光素子
１１ ｎ型コンタクト層
１２ ｎ型クラッド層
１３ 活性層
１４ ｐ型クラッド層
１５ コンタクト層
２０ 光透過層
１０１ 発光装置
１０２ パッケージ基板
１０３ 放熱部材
１０４ パッケージ材
１０５，１０６ リード電極
１２０ 光透過層
２００ 供給装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,31 Light-emitting device 2 Sapphire substrate 3, 4 Electrode 10 Semiconductor light-emitting element 11 N-type contact layer 12 N-type cladding layer 13 Active layer 14 P-type cladding layer 15 Contact layer 20 Light transmission layer 101 Light-emitting device 102 Package substrate 103 Heat dissipation member 104 Package material 105, 106 Lead electrode 120 Light transmission layer 200 Supply device

Claims (13)

半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置において、
前記光透過層は、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）と、酸素（Ｏ）とを含み、前記光透過層の内部では、前記半導体発光素子に向かうにしたがって酸素濃度が低くなり且つ前記半導体発光素子に向かうにしたがって窒素の濃度が高くなり、
前記光透過層の屈折率が、前記半導体発光素子に向かうにしたがって高くなっていることを特徴とする発光装置。 In a light emitting device having a semiconductor light emitting element, an electrode for energizing the semiconductor light emitting element, and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element,
The light transmission layer includes nitrogen (N), silicon (Si), and oxygen (O), and the oxygen concentration decreases toward the semiconductor light emitting element inside the light transmission layer and the semiconductor. The nitrogen concentration increases toward the light emitting element,
A light-emitting device, wherein a refractive index of the light transmission layer increases toward the semiconductor light-emitting element. 半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置において、
前記光透過層は、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）とを含み、前記光透過層の内部では、前記半導体発光素子に向かうにしたがって、珪素に対する窒素の相対濃度が低くなり、
前記光透過層の屈折率が、前記半導体発光素子に向かうにしたがって高くなっていることを特徴とする発光装置。 In a light emitting device having a semiconductor light emitting element, an electrode for energizing the semiconductor light emitting element, and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element,
The light transmission layer contains nitrogen (N) and silicon (Si), and the relative concentration of nitrogen with respect to silicon decreases in the light transmission layer toward the semiconductor light emitting element,
A light-emitting device, wherein a refractive index of the light transmission layer increases toward the semiconductor light-emitting element. 半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置において、
前記光透過層は、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）と、酸素（Ｏ）とを含み、前記光透過層の内部では、前記半導体発光素子に向かうにしたがって酸素濃度が低くなり且つ前記半導体発光素子に向かうにしたがって窒素の濃度が高くなり、酸素濃度が低下した後に、前記半導体発光素子に向かうにしたがって、珪素に対する窒素の相対濃度が低くなり、
前記光透過層の屈折率が、前記半導体発光素子に向かうにしたがって高くなっていることを特徴とする発光装置。 In a light emitting device having a semiconductor light emitting element, an electrode for energizing the semiconductor light emitting element, and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element,
The light transmission layer includes nitrogen (N), silicon (Si), and oxygen (O), and the oxygen concentration decreases toward the semiconductor light emitting element inside the light transmission layer and the semiconductor. The concentration of nitrogen increases toward the light emitting element, and after the oxygen concentration decreases, the relative concentration of nitrogen to silicon decreases toward the semiconductor light emitting element,
A light-emitting device, wherein a refractive index of the light transmission layer increases toward the semiconductor light-emitting element. 半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置において、
前記光透過層は、透明な合成樹脂内に、前記合成樹脂よりも屈折率が高く且つ透明で平均粒径が１００ｎｍ以下の粒子が混入されたものであり、合成樹脂内での前記粒子の相対量が前記半導体発光素子に向かうにしたがって多くなり、
前記光透過層の屈折率が、前記半導体発光素子に向かうにしたがって高くなっていることを特徴とする発光装置。 In a light emitting device having a semiconductor light emitting element, an electrode for energizing the semiconductor light emitting element, and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element,
The light transmission layer is a transparent synthetic resin in which particles having a refractive index higher than that of the synthetic resin and transparent and having an average particle size of 100 nm or less are mixed. The amount increases toward the semiconductor light emitting device,
A light-emitting device, wherein a refractive index of the light transmission layer increases toward the semiconductor light-emitting element. 前記粒子が酸化チタンである請求項４記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 4, wherein the particles are titanium oxide. 前記光透過層内では、屈折率が連続的に変化している請求項１ないし５のいずれかに記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 1, wherein the refractive index continuously changes in the light transmission layer. 前記半導体発光素子は、窒化ガリウム（Ｇａ−Ｎ）またはこの窒化ガリウムに他の元素が含まれたものである請求項１ないし６のいずれかに記載の発光装置。   The light emitting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the semiconductor light emitting element is gallium nitride (Ga-N) or a gallium nitride containing another element. 半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置の製造方法において、
前記半導体発光素子の発光側に、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）と、酸素（Ｏ）とを含む前記光透過層を形成し、
前記半導体発光素子側から前記光透過層が堆積されていくのにしたがって、窒素の量を徐々に減らし、且つ酸素の量を徐々に増やし、
前記半導体素子から離れるにしたがって屈折率が低くなる前記光透過層を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。 In a method for manufacturing a light emitting device, comprising: a semiconductor light emitting element; an electrode for energizing the semiconductor light emitting element; and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element.
Forming the light transmission layer containing nitrogen (N), silicon (Si), and oxygen (O) on the light emitting side of the semiconductor light emitting device;
As the light transmission layer is deposited from the semiconductor light emitting element side, the amount of nitrogen is gradually reduced, and the amount of oxygen is gradually increased.
A method for manufacturing a light-emitting device, comprising forming the light transmission layer having a refractive index that decreases with distance from the semiconductor element. 半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置の製造方法において、
前記半導体発光素子の発光側に、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）とを含む前記光透過層を形成し、
前記半導体発光素子側から前記光透過層が堆積されていくのにしたがって、珪素に対する窒素の相対量を徐々に増やし、
前記半導体素子から離れるにしたがって屈折率が低くなる前記光透過層を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。 In a method for manufacturing a light emitting device, comprising: a semiconductor light emitting element; an electrode for energizing the semiconductor light emitting element; and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element.
Forming the light transmission layer containing nitrogen (N) and silicon (Si) on the light emitting side of the semiconductor light emitting device;
As the light transmission layer is deposited from the semiconductor light emitting element side, the relative amount of nitrogen with respect to silicon is gradually increased.
A method for manufacturing a light-emitting device, comprising forming the light transmission layer having a refractive index that decreases as the distance from the semiconductor element increases. 半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置の製造方法において、
前記半導体発光素子の発光側に、窒素（Ｎ）と、珪素（Ｓｉ）と、酸素（Ｏ）とを含む前記光透過層を形成し、
前記半導体発光素子側から前記光透過層が堆積されていくのにしたがって、珪素に対する窒素の相対量を徐々に増やし、その後、窒素の量を徐々に減らし且つ酸素の量を徐々に増やし、
前記半導体素子から離れるにしたがって屈折率が低くなる前記光透過層を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。 In a method for manufacturing a light emitting device, comprising: a semiconductor light emitting element; an electrode for energizing the semiconductor light emitting element; and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element.
Forming the light transmission layer containing nitrogen (N), silicon (Si), and oxygen (O) on the light emitting side of the semiconductor light emitting device;
As the light transmission layer is deposited from the semiconductor light emitting element side, gradually increase the relative amount of nitrogen with respect to silicon, and then gradually decrease the amount of nitrogen and gradually increase the amount of oxygen,
A method for manufacturing a light-emitting device, comprising forming the light transmission layer having a refractive index that decreases as the distance from the semiconductor element increases. 前記光透過層を化学気相成長法（ＣＶＤ）で形成し、前記光透過層を形成する元素を含む原料ガスの供給量を可変することで、前記半導体素子から離れるにしたがって屈折率が低くなる前記光透過層を形成する請求項８ないし１０のいずれかに記載の発光装置の製造方法。   The light transmission layer is formed by chemical vapor deposition (CVD), and the supply amount of the source gas containing the elements forming the light transmission layer is varied, so that the refractive index decreases as the distance from the semiconductor element increases. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 8, wherein the light transmission layer is formed. 半導体発光素子と、前記半導体発光素子に通電する電極と、前記半導体発光素子の発光側を覆う光透過層と、を有する発光装置の製造方法において、
透明な合成樹脂と、この合成樹脂よりも屈折率が高く且つ透明で平均粒径が１００ｎｍ以下の粒子とが混合された混合流体を、前記半導体発光素子の発光側に供給し、このとき、合成樹脂内での前記粒子の相対量を前記半導体発光素子から離れるにしたがって徐々に減らし、
前記合成樹脂を硬化させて、前記半導体発光素子から離れるにしたがって屈折率が徐々に低くなる光透過層を形成することを特徴とする発光装置の製造方法。 In a method for manufacturing a light emitting device, comprising: a semiconductor light emitting element; an electrode for energizing the semiconductor light emitting element; and a light transmission layer covering a light emitting side of the semiconductor light emitting element.
A mixed fluid in which transparent synthetic resin and transparent particles having a refractive index higher than that of the synthetic resin and transparent and having an average particle diameter of 100 nm or less are supplied to the light emitting side of the semiconductor light emitting element. The relative amount of the particles in the resin is gradually reduced as the distance from the semiconductor light emitting element increases.
A method of manufacturing a light emitting device, comprising: curing the synthetic resin to form a light transmission layer having a refractive index that gradually decreases as the distance from the semiconductor light emitting element is increased. 前記粒子として、酸化チタンを使用する請求項１２記載の発光装置の製造方法。   The method for manufacturing a light emitting device according to claim 12, wherein titanium oxide is used as the particles.
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