JP6409457B2 - 半導体発光素子及び発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子及び発光装置に関する。

従来、基板裏面にアルミニウムや銀などの反射層が形成されたIII族窒化物系化合物半導体発光素子において、反射層が基板から剥離する課題に鑑み、反射層の一部分を発光素子の側壁の一部にまで拡張することが提案されている（例えば、特許文献１等）。

特開２００１−３３２７６２号公報

しかし、銀は、可視波長域で最高の反射率を有する金属でありながら、金属の状態が化学的に安定なために酸化物等の基板との密着性が得られにくく、上記従来技術を以ってしても、銀の反射層と基板の密着性は未だ改善の余地があった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、純銀（但し「純」は現実的な意味で用いる；以下も同様）の場合と同等程度の発光特性を得られ、基板との密着性にも優れる、銀を主成分とする反射層が基板裏面に形成された半導体発光素子、及び／又はそれを用いた発光装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の発明を含む。
（１）第１主面と、該第１主面と反対側の第２主面とを備える透光性基板と、
前記第１主面上に形成された半導体発光構造と、
前記第２主面上に形成された銀を主成分とする反射層とを備えており、
前記反射層は、Ｉｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇｅ及びＣｏから選択される１種以上の金属を０．１ｍｏｌ％〜１ｍｏｌ％の範囲で含み、前記金属が前記銀の結晶粒界に偏析している半導体発光素子。
（２）上記半導体発光素子と、
前記半導体発光素子が載置された導電性部材とを備える発光装置。

本発明によれば、基板裏面に形成される銀を主成分とする反射層において、純銀の場合と同等程度の発光特性を得ることができ、且つ基板からの剥がれを効果的に抑制することができる半導体発光素子が得られる。また、それにより、高光束で且つ信頼性の高い発光装置が得られる。

本発明の半導体発光素子の一実施形態を示す断面図である。 本発明の発光装置の一実施形態を示す断面図である。 本発明の発光装置の発光効率の向上を示すグラフである。

本明細書では、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさ、位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており詳細説明を適宜省略する。

（半導体発光素子）
半導体発光素子（以下単に「発光素子」ということがある）は、主として、透光性基板、半導体発光構造及び反射層を備えている。
透光性基板は、通常、半導体発光素子を製造する際に用いられるものであればよく、半導体層とは異なる屈折率を有する材料、例えば、半導体層と異なる材料又は異なる組成からなるものが挙げられる。透光性基板は、第１主面と、その第１主面と反対側の第２主面と、を備える。以下、第１主面を上面、第２主面を裏面と記すことがある。具体的には、窒化物半導体を用いた半導体発光素子用の基板として好適な、サファイア（Ｃ面、Ａ面、Ｒ面）、スピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）、ＳｉＣ、ＮＧＯ（ＮｄＧａＯ_３）基板、ＬｉＡｌＯ_２基板、ＬｉＧａＯ_３基板、ＧａＮ等が挙げられる。なかでも、サファイア基板が好ましい。透光性基板の厚みは特に限定されないが、例えば５０〜１０００μｍ程度の厚みが挙げられ、８０〜５００μｍ程度が好ましく、１００〜３００μｍ程度であることが好ましい。
ここで、透光性とは、発光素子から出射される光を、５０％以上透過させる性質を指し、７０％以上透過させるものが好ましく、８０％以上透過させるものがより好ましく、９０％以上透過させるものがより一層好ましい。

半導体発光構造は、上述した透光性基板の一面（第１主面）上に形成される。
半導体発光構造は、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる素子を構成するものであればよい。例えば、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、III−Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体によって構成される、活性層を含む積層構造が挙げられる。発光素子の発光波長は、半導体の材料、混晶比、ドープする不純物の種類などによって、紫外域から赤色域まで変化させることができる。

発光素子の形状は、透光性基板及び半導体発光構造によって確定されるが、特に限定されない。例えば、光取り出し側からみた平面形状が、多角形又はこれに近似する形状であることが適しており、特に、四角形、矩形、正方形又はこれらに近似する形状であることがより好ましい。

発光素子は、通常、ｎ電極及びｐ電極を備える。透光性基板に対して同じ側にｎ電極及びｐ電極が形成された片面電極のものであってもよいし、ｎ電極又はｐ電極が透光性基板の裏面に形成された両面電極のものであってもよい。なかでも、透光性基板が電気的絶縁性である場合には片面電極のものが好ましく、透光性基板が導電性である場合には両面電極のものが好ましい。

ｎ電極及びｐ電極は、例えば、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ等の金属及びその合金の単層又は積層構造が挙げられる。また、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透光性導電材料を用いてもよい。また、いわゆるオーミック電極とパッド電極との積層構造としてもよい。これら電極の厚みは特に限定されない。

反射層は、透光性基板の半導体発光構造の積層面とは反対側の面（第２主面）に形成される。反射層は、半導体発光構造から放出され、透光性基板を透過してきた光を、半導体発光構造側（上方）に反射するための層である。従って、反射層としては、半導体発光構造から放出される光に対して反射率の高い材料を用いることが好ましい。そのために、反射層の主成分として銀を用いる。
ただし、銀は、発光装置の製造工程における熱履歴、透光性基板（例えば、サファイア基板）との線膨張係数の差による応力等により、透光性基板との界面において粗粒化が進行しやすく、それに起因して、両者の密着性が低下する。また、銀の粗粒化に起因して、透光性基板との界面では多重散乱により光が吸収されることとなり、界面反射率の低下を招き、結果として発光素子の発光効率の低下に繋がる。

そのために、反射層は、銀層に、Ｉｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇｅ及びＣｏから選択される１種以上の金属（以下「金属Ｍ_ＳＥＬ」と記すことがある）を含み、その金属が銀の結晶粒界に偏析しているものを用いることが好ましい。なお、銀の結晶粒界に偏析する金属Ｍ_ＳＥＬは、反射層に含まれる金属Ｍ_ＳＥＬの少なくとも一部であればよい。また、別の観点から、銀層に含ませる金属Ｍ_ＳＥＬは、銀への拡散係数が大きいもの、特に銀よりも銀への拡散係数が大きいものが、銀の結晶粒界に偏析しやすいため、好ましい。例えば、銀への拡散係数が、１×１０^−３３ｍ^２／ｓ程度以上のものが好ましく、１×１０^−２９ｍ^２／ｓ程度以上のものがより好ましい。なかでも、Ｉｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕから選択される１種以上の金属が好ましく、Ｉｎ、Ｍｎ、Ａｌから選択される１種以上の金属がより好ましい。なお、反射層における銀の平均粒径は、反射率の観点から、５０ｎｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上０．５μｍ以下であることがより好ましい。また、反射層は、透光性基板の第２主面の略全面に形成されることが好ましいが、透光性基板の第２主面の一部（例えば第２主面の周縁部を除く領域の全域など）に形成されてもよい。

ここで、反射層に含まれる金属Ｍ_ＳＥＬの量は、１ｍｏｌ％程度以下が挙げられ、０．１ｍｏｌ％〜１ｍｏｌ％が好ましく、０．１ｍｏｌ％〜０．９ｍｏｌ％がより好ましく、０．１ｍｏｌ％〜０．８ｍｏｌ％がさらに好ましい。このように反射層に含まれている金属Ｍ_ＳＥＬは、銀の結晶粒界に偏析しやすく、また発光装置の製造工程内の熱履歴、若しくは発光素子の駆動時における発熱、はそれらによる応力等により、銀の結晶粒界への偏析が更に進行し、それによって銀の粗粒化を有効に抑制することができる。その結果、反射層と透光性基板の密着性の低下を抑制することができる。また、上述した多重散乱による光の吸収を低減することができるため、界面反射率の低下を抑え、発光素子の発光効率の低下を有効に抑制することができる。さらに、このような微量の異種金属の含有によっては、銀層本来の反射率への影響を小さく抑えられるため、反射層本来の高い反射率を維持することができる。
反射層の厚みは、特に限定されるものではないが、発光素子の発光特性と量産性の観点から、例えば２０ｎｍ〜１μｍ程度の範囲が挙げられ、５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度が好ましく、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度がより好ましい。

反射層は、上述した量で金属Ｍ_ＳＥＬが銀層中に含まれ、且つ金属Ｍ_ＳＥＬが銀の結晶粒界に偏析していれば、当該分野で公知の方法によって形成することができる。
具体的には、銀層を、メッキ法、蒸着法、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法ＡＬＤ（原子層堆積）等の種々の方法で成膜した後、金属Ｍ_ＳＥＬを含有する層を、同様の方法で積層し、熱拡散させる方法、銀層を、メッキ法、蒸着法、スパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法等の種々の方法で成膜した後、金属Ｍ_ＳＥＬ自体を同様の方法で拡散させる方法、上述した範囲内の組成となるように材料の種類及び量を調整して、これらの方法で同時に成膜する方法等が挙げられる。

発光素子は、反射層の透光性基板と反対側の面上に隔離層を有することが好ましい。隔離層は、後述する導電性部材に接合させるための接合部材と、反射層とを隔離し、この接合部材を構成する元素が、反射層を通して、反射層と透光性基板との界面に析出することを抑制するための層である。
隔離層は、反射層との密着性が高い材料で形成されることが好ましい。例えば、Ｎｉ、Ｒｈ、これらの合金の単層又は積層構造が挙げられる。
隔離層の厚みは、特に限定されるものではなく、上述した機能を果たすことができる厚みに設定されていることが好ましい。例えば５０ｎｍ〜２μｍ程度の範囲が挙げられ、１００ｎｍ〜１μｍ程度が好ましく、２００ｎｍ〜５００ｎｍ程度がより好ましい。

発光素子は、さらに、隔離層の反射層と反対側の面上に接着層を有することが好ましい。接着層は、発光素子を後述する導電性部材に接着させるための層である。
接着層としては、銅、金、銀、低融点金属等の金属含有材料、例えば融点が低く安定性の良い、Ｐｄ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ等を用いることが好ましく、なかでもＡｕ−Ｓｎがより好ましい。
接着層の厚みは特に限定されるものではないが、例えば１００ｎｍ〜１０μｍ程度の範囲が挙げられ、２００ｎｍ〜７μｍ程度が好ましく、５００ｎｍ〜５μｍ程度がより好ましい。

（発光装置）
発光装置は、主として、上述した発光素子と、導電性部材とを備える。また、発光装置は、さらに、樹脂成形体を含むものが好ましい。

発光素子は、導電性部材上に載置され、好ましくは更に導電性部材と電気的に接続される。
発光素子は、上述した片面電極の構造を有する場合、フェイスアップ（電極形成面が光取り出し側にある）、フリップチップ（フェイスダウン；電極形成面が光取り出し側と反対側（搭載面側）にある）のいずれの形態の搭載であってもよい。
発光素子の導電性部材上への搭載は、当該分野で公知の方法により行うことができる。通常、発光素子の搭載は、接合部材を用いて行うことが生産性の観点で好ましい。
接合部材としては、フェイスアップ搭載される発光素子の場合には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂材のほか、銀、金、パラジウム等の導電性ペーストを用いることができる。
両面電極構造である発光素子の場合には、上記導電性ペーストのほか、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｐｄ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ａｕ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｕ−Ｃｕ系の半田等を用いても良い。
フリップチップ搭載される発光素子の場合には、上記半田を用いることができる。
このほか、発光素子の反射層の銀又は接着層の銀と、導電性部材側の銀と、を直接接合することもできる。

特に、発光素子は、片面電極の構成を有し、導電性部材上に、発光素子をフェイスアップ搭載することが好ましい。

導電性部材は、半導体発光素子を載置し、好ましくは更に半導体発光素子と電気的に接続される。従って、導電性部材は、導電性を有する限り、どのような材料及び構造を有していてもよい。導電性部材は、例えば、いわゆるリードフレームと称される導電性材料から構成されていてもよいし、絶縁性の基体（例えば、プラスチック、セラミックス、ガラス等）表面及び／又は基体中に導電層が形成された、いわゆる実装基板と称されるものであってもよい。リードフレームは、板状のほか、砲弾型ＬＥＤ用の棒状（カップ部付き）のものでもよい。

導電性部材は、透光性基板の線膨張係数よりも大きな線膨張係数を有する金属からなるものが好ましい。
例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は合金、あるいは鉄−ニッケル合金、燐青銅、鉄入り銅等を用いた単層構造又は積層構造とすることができる。なかでも、銅、銀及び金の１種以上を含むものが好ましい。

また、導電性部材は、例えば、１５〜２０ｐｐｍ程度の線膨張係数を有する金属が好ましく、１６〜１８ｐｐｍ程度の線膨張係数を有する金属がより好ましい。なかでも、導電性部材は、透光性基板の線膨張係数よりも大きな線膨張係数を有する金属からなるものが好ましく、透光性基板の線膨張係数の２倍以上の線膨張係数を有する金属が好ましい。
別の観点からは、導電性部材からの光の反射を考慮すると、導電性部材の表面には、銀又は銀合金が含まれているものが好ましい。

導電性部材の厚み及び形状は特に限定されず、当該分野で公知の範囲でその厚み及び形状を適宜設定することができる。

発光素子と導電性部材との電気的な接続は、当該分野において公知の方法のいずれを用いてもよい。例えば、ワイヤを用いて電気的に接続することができる。
ワイヤとしては、発光素子の電極とのオーミック性が良好であるか、機械的接続性が良好であるか、電気伝導性及び熱伝導性が良好なものであることが好ましい。熱伝導率としては、０．０１ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ^２・℃／ｃｍ程度以上が好ましく、さらに０．５ｃａｌ／Ｓ・ｃｍ^２・℃／ｃｍ程度以上がより好ましい。作業性などを考慮すると、ワイヤの直径は、１０〜２００μｍ程度が挙げられ、２０〜１５０μｍ程度が好ましい。このようなワイヤとしては、例えば、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金で形成されたものが挙げられる。

発光装置は、発光素子を収める凹部を有し、この凹部の底面で導電性部材の一部を露出し、かつ導電性部材の一部を埋め込む樹脂成形体を備えていることが好ましい。この樹脂成形体は、上述した実装基板を構成する絶縁性の基体であってもよいし、導電性部材がいわゆるリードフレームによって構成されている場合には、いわゆる樹脂パッケージ又は封止部材等として称される部材であってもよい。樹脂成形体は、このように、発光素子及び導電性部材の一部を収めるとともに、発光強度分布を整える光学部材としても機能させることができる。

樹脂成形体は、導電性部材の一部を埋め込み、好ましくは一体的又は塊状に被覆し、発光素子等に対して電気的絶縁性を確保することができればよい。例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド、ＢＴレジン、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、又はポリフタルアミド（ＰＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリカーボネート樹脂、ポリシクロヘキサンテレフタレート等の熱可塑性樹脂によって形成することができる。これらの材料には、当該分野で公知の着色剤、光拡散剤、フィラー、強化繊維、後述する蛍光体などを含有させてもよい。なかでも、反射率の良好な材料を用いることが好ましく、そのために、酸化チタン等の白色の着色剤を添加したものを用いることが好ましい。
樹脂成形体の形状は特に限定されるものではなく、例えば、円柱、楕円柱、球、卵形、三角柱、四角柱、多角柱又はこれらに近似する形状等どのような形状でもよいが、反射用側壁を備えていることが好ましい。

樹脂成形体には、発光素子を収める凹部を備えており、この凹部が、反射用側壁として、導電性部材上に載置される発光素子から出射される光を、光取り出し面側に反射させる。凹部は、発光素子載置面（導電性部材の上面）から樹脂成形体の上面（光取り出し面）側に向かって幅広となる形状、つまり、底面側の平面積が上面側の平面積よりも小さい円錐台又は角錐台及びこれらに近似する形状であることが好ましい。
樹脂成形体及び凹部の大きさは特に限定されるものではなく、発光素子の搭載数、目的とする発光装置の性能等によって適宜調整することができる。
樹脂成形体は、当該分野で公知の方法、代表的には、トランスファー成形法、射出成形法等を利用して形成することができる。

発光装置は、樹脂成形体の凹部内に、発光素子と導電性部材の一部を被覆する透光性部材が充填されていることが好ましい。
この透光性部材は、発光素子の上面の略全面、好ましくは、ワイヤ等が存在する場合にはワイヤの接続部位も含めて、より好ましくは発光素子の側面にも、透光性部材が接触するように配置されていることが好ましい。
透光性部材は、通常、樹脂によって形成される。ここでの樹脂は、熱硬化性樹脂を好適に用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、及びこれらの変性樹脂等が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂又はその変性樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、硬化後の体積収縮が少ないため、好ましい。

透光性部材には、拡散剤、蛍光体等を含有させてもよい。拡散剤は、光を拡散させるものであり、発光素子からの光の指向性を緩和させ、視野角を増大させることができる。例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン等が挙げられる。
蛍光体は、発光素子からの光を変換させるものであり、発光素子から透光性部材を通して外部へ出射される光の波長を変換することができる。例えば、有機蛍光体であるペリレン系誘導体、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ＹＡＧ：Ｃｅ、Ｅｕ及び／又はＣｒで賦活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２、Ｅｕで賦活されたＳｉ_６−ＺＡｌ_ＺＯ_ＺＮ_８−Ｚ、Ｍｎで賦活されたＫ_２ＳｉＦ_６などの無機蛍光体など、種々好適に用いられる。

発光装置は、発光素子のほか、受光素子、発光素子及び受光素子等の半導体素子を過電圧から守る保護素子（例えば、ツェナーダイオード、コンデンサー）等の１以上を備えていてもよい。

以下に、本発明の発光素子及び発光装置を、図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態に限定されるものではない。

実施形態１
この実施形態の発光素子２０は、図１に示すように、透光性基板１と、半導体発光構造を構成するｎ型窒化物半導体層２、ＩｎＧａＮを含む活性層３及びｐ型窒化物半導体層４と、反射層８とを備えている。
透光性基板１は、サファイア基板である。
半導体発光構造のｎ側電極５を形成する領域において、ｐ型窒化物半導体層４と活性層３とｎ型窒化物半導体層２との一部が除去されており、露出したｎ型窒化物半導体層２上にｎ側電極５が形成されている。ｐ型窒化物半導体層４の上には、略全面にＩＴＯからなる透光性のｐ側全面電極６が形成されており、そのｐ側全面電極６上の一部にｐ側パッド電極７が形成されている。

また、透光性基板１の裏面の略全面に形成された反射層８は、金属Ｍ_ＳＥＬとして０．4ｍｏｌ％のＩｎを含むＡｇ層である。反射層８内において、ＩｎはＡｇの結晶粒界に偏析している。このような反射層８は、例えば、スパッタ法を利用し、Ａｇターゲット上にＩｎ小片を置くことにより、成膜することができる。ここでの反射層８の厚みは、１２０ｎｍである。なお、反射層中の金属Ｍ_ＳＥＬの含有量は、ＳＥＭ−ＥＤＸにより得られる。
さらに、反射層８の上には、Ｎｉ及びＲｈの単層膜を積層した隔離層９が配置されている。ここでの隔離層９の厚みは、３００ｎｍである。
さらに、隔離層９の上には、Ａｕ−Ｓｎの接着層１０が配置されている。ここでの接着層の厚みは、３．５μｍである。

また、反射層８として、Ｉｎの代わりにＭｎを０．６ｍｏｌ％含み、そのＭｎがＡｇの結晶粒界に偏析している層を有する以外、実施形態１の発光素子２０と同様の構成の発光素子２１を作製する。
さらに、反射層８として、Ｉｎの代わりにＡｌを０．５ｍｏｌ％含み、そのＡｌがＡｇの結晶粒界に偏析している層を有する以外、実施形態１の発光素子２０と同様の構成の発光素子２２を作製する。
さらに、反射層８として、Ｉｎの代わりにＣｕを０．４ｍｏｌ％含み、そのＣｕがＡｇの結晶粒界に偏析している層を有する以外、実施形態１の発光素子２０と同様の構成の発光素子２３を作製する。
なお、比較のために、反射層８に代えて、異種金属を含有していない純銀で形成された反射層を有する以外は、実施形態１の発光素子２０と同様の構成の発光素子Ｘを作製する。

実施形態２
この実施形態の発光装置３０は、図２に示すように、実施形態１の発光素子２０と、Ａｇめっき表面処理された銅合金リードフレームである導電性部材１１と、この導電性部材１１の一部を埋込み、一部を凹部の底面で露出する酸化チタン含有エポキシ樹脂の樹脂成形体１２とを備えている。
樹脂成形体は、導電性部材１１を、上下金型に挟持させ、トランスファー成形法に付すことにより形成される。
発光素子２０は、樹脂成形体１２の上面に形成され、反射用側壁１２ａによって確定された凹部内において、凹部の底面に露出した導電性部材１１上に搭載されている（６個）。この発光素子２０の導電性部材１１上への搭載は、上述した発光素子２０（の接着層１０側）を導電性部材１１上にＡｕ−Ｓｎ系半田の接合部材を介して載置し、最高到達温度３３０℃のリフローによって接合及び固定させることでなされる。
また、発光素子２０は、導電性部材１１と、金線によるワイヤによって電気的に接続されている。
樹脂成形体１２の凹部内には、さらに、発光素子２０と、凹部内で露出する導電性部材１１を被覆する透光性部材１４が充填されている。
透光性部材１４は、ＹＡＧ：Ｃｅの蛍光体を含有するシリコーン樹脂によって構成されている。

上述した発光素子２１、２２及び２３についても、実施形態２と同様の構成を有する発光装置３１、３２及び３３をそれぞれ作製する。
また、上述した発光素子Ｘについても、実施形態２と同様の構成を有する発光装置Ｙを作製する。

（初期光束の測定）
実施形態２の発光装置３０、３１、３２及び３３と、比較例である発光装置Ｙとについて、積分球による光束測定を行う。測定条件は、１０インチ積分球、パルス電流駆動（最大７００ｍＡ、ｐｗ／ｐｅ＝０．０５／５ｍｓ）である。
その結果を図３に示す。
この結果では、比較例の発光装置Ｙの光束を１００として、実施形態２の発光装置３０、３１、３２及び３３の光束を示す。
実施形態の発光装置は、比較例の発光装置Ｙと同等程度又はそれ以上の光束を得られることが確認される。

この結果から、反射層のＡｇの結晶粒界に異種金属が偏析していることにより、発光装置の製造工程内の熱履歴による光束の低下を抑制できることが確認される。

（界面観察）
上述した発光素子２０、２１、２２、２３及びＸを、−４０℃〜１００℃の熱サイクルにさらした後、透光性基板と反射層との界面における状態変化を透光性基板側から目視により観察する。すると、発光素子Ｘでは、１０９回、２６９回と回数を重ねるごとにＡｕ−Ｓｎの拡散が隅部から進行することが確認されるのに対して、発光素子２０，２１，２２及び２３では、そのようなＡｕ−Ｓｎの拡散の進行は認められない。

この結果から、反射層のＡｇの結晶粒界に異種金属が偏析していることにより、反射層のＡｇへのＡｕ−Ｓｎの拡散が抑制されることが確認される。また、それにより、反射層の反射率の低下が抑えられ、ひいては発光装置の光束の低下を抑制することができると考えられる。

（表面観察）
上述した発光素子２０、２１、２２、２３及びＸと同じ金属（含有量は下表に示す）を含むＡｇ層を１μｍ程度の厚みで、スライドガラス（表面に厚み１００ｎｍ程度のＴｉ層を有する）上に形成し、加熱前後の表面状態をＳＥＭにより観察する。加熱は、大気中、２５０℃で２時間行う。また、波長４５０ｎｍの光に対する反射率を日立ハイテクノロジー社製分光光度計Ｕ−３０１０により測定する。また、平均粒径、Ｒａをオリンパス社製走査型レーザ顕微鏡ＬＥＸＴ ＯＬＳ３０００により測定する。
その結果を表１に示す。

この結果から、Ａｇの結晶粒界に異種金属が偏析していることにより、熱履歴による銀の粗粒化を抑制できることが確認される。また、熱履歴によるＡｇの反射率の低下を抑制できることが確認される。
このような銀の粗粒化の抑制により、反射層の表面に接着される層との密着性の維持及び向上を図ることができると考えられる。

（熱抵抗の評価）
熱抵抗と相関のあるΔＶｆ（順方向電圧の変化）の挙動により、反射層の剥れの発生を確認することができる。そこで、発光装置３０、３１、３２、３３及びＹを、−４０℃〜１２５℃、１５４０回の熱サイクルにさらし、その前後のΔＶｆを測定する。すると、発光装置ＹではΔＶｆの大きな変化が確認されるのに対して、発光装置３０、３１、３２、３３ではΔＶｆの大きな変化は認められない。なかでも、Ａｌを含むＡｇ層を反射層とする発光素子２２が搭載された発光装置３２において顕著な優位性が確認される。

この結果から、反射層のＡｇの結晶粒界に異種金属が偏析していることにより、熱履歴による反射層の剥れの発生を抑制できることが確認される。

本発明の発光装置は、各種発光装置、特に、照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、液晶表示装置などのバックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ、動画照明補助光源、その他の一般的な民生品用光源等に好適に利用することができる。

１ 透光性基板
２ ｎ型窒化物層半導体層
３ 活性層
４ ｎ型窒化物層半導体層
５ ｎ側電極
６ ｐ側全面電極
７ ｐ側パッド電極
８ 反射層
９ 隔離層
１０ 接着層
２０ 発光素子
１１ 導電性部材
１２ 樹脂成形体
１２ａ 反射用側壁
１３ ワイヤ
１４ 透光性部材

Claims (9)

1. 第１主面と、該第１主面と反対側の第２主面と、を備える透光性基板と、
   前記第１主面上に形成された半導体発光構造と、
   前記第２主面上に形成された銀を主成分とする反射層と、を備えており、
   前記反射層における前記銀の平均粒径は、５０ｎｍ以上１．０μｍ以下であり、
   前記反射層は、Ｉｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇｅ及びＣｏから選択される１種以上の金属を０．１ｍｏｌ％〜１ｍｏｌ％の範囲で含み、前記金属が前記銀の結晶粒界に偏析していることを特徴とする半導体発光素子。
2. 前記反射層の前記透光性基板と反対側の面上に、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｒｈ、若しくはＲｈ合金の単層、又はこれらの積層構造からなる隔離層を有する請求項１に記載の半導体発光素子。
3. 前記隔離層の前記反射層と反対側の面上に、Ａｕ−Ｓｎ又はＰｄ−Ｓｎの接着層を有する請求項２に記載の半導体発光素子。
4. 前記透光性基板は、サファイア基板である請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体発光素子。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子が載置された導電性部材と、を備えることを特徴とする発光装置。
6. 前記導電性部材は、前記透光性基板の線膨張係数よりも大きな線膨張係数を有する金属からなる請求項５に記載の発光装置。
7. 前記導電性部材の線膨張係数は、前記透光性基板の線膨張係数の２倍以上である請求項６に記載の発光装置。
8. 前記半導体発光素子を収める凹部を有し、該凹部の底面で前記導電性部材の一部を露出し、かつ前記導電性部材の一部を埋め込む樹脂成形体を備える請求項５〜７のいずれか１つに記載の発光装置。
9. 前記樹脂成形体の凹部内に、前記半導体発光素子と前記導電性部材の一部を被覆する透光性部材が充填されている請求項８に記載の発光装置。