專利名稱：半導體發光器件的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及從紫外到藍色、緑色、橙色以及白色等整個可視范圍的波長范圍中的發光二極管、激光二極管等GaN系半導體發光元件。這種發光元件被期待應用于顯示、照明以及光信息處理領域等。
技術背景具有氮(N)作為V族元素的氮化物半導體，根據其帶隙的大小，被認為有希望作為短波長發光元件的材料。其中，含有Ga作為III族元素的氮化鎵系化合物半導體(GaN系半導體:AlxGayInzN(0彡x, y, z彡l、x+y+z = I)的研究盛行,藍色發光二極管(LED)、綠色LED、以及以GaN系半導體為材料的半導體激光器也被實用化。GaN系半導體具有纖鋅礦(wurtzite)型晶體構造。圖I示意性地表示了 GaN的單位晶格。在AlxGayInzN(O彡x,y, z彡l、x+y+z = I)半導體的晶體中,可以將圖I所示的Ga的一部分替換為Al以及/或者In。圖2表不了纖鋒礦型晶體構造的基本向量(fundamental vectors) apa^apC。基本向量c在[0001]方向延伸，將該方向稱作“c軸”。與c軸垂直的面(plane)被稱作“c面”或“(0001)面”。并且，以Ga等III族元素結束的面被稱作“+c面”或“(0001)面”，以氮等V族元素結束的面被稱作“-C面”或“(000-1)面”，來進行區分。另外，也存在將“c軸”以及“c面”分別記載為“C軸”以及“C面”的情況。在利用GaN系半導體來制作半導體元件的情況下，使用c面基板即在表面具有
(0001)面的基板作為使GaN系半導體晶體生長的基板。但是，因為在c面上Ga原子和氣原子不存在于同一原子面上，所以形成極化(Electrical Polarization)。因此，“c面”也被稱作“極性面”。極化的結果是，在活性層的InGaN的量子阱，沿著c軸方向產生壓電電場。若這種壓電電場產生在活性層上，則活性層內的電子以及孔的分布產生位置偏差，因此由于載流子的量子限制斯塔克(Stark)效應，內部量子效率降低，若為半導體激光器，則弓丨起閾值電流的増大，若為LED，則引起消耗功率的増大或發光效率的降低。此外，在注入載流子密度上升的同吋，發生壓電電場的屏蔽，也產生發光波長的變化。因此，為了解決這些課題，研究了使用在表面具有非極性面、例如與[10-10]方向垂直的、被稱作m面的(10-10)面的基板(m面GaN系基板)。在此，在表示密勒指數的括號內的數字左邊附加的“-”代表“橫線(Bar)”。如圖2所示，m面是與c軸(基本向量c)平行的面，與c面正交。因為在m面上Ga原子和氮原子存在于同一原子面上，所以在與m面垂直的方向上不產生自發極化。其結果，若在與m面垂直的方向上形成半導體層疊構造，則在活性層也不產生壓電電場，因此能夠解決上述課題。另外，m面是(10-10)面、(-1010)面、(1-100)面、(-1100)面、(01-10)面、(0-110)面的總稱。已知從以m面等非極性面或半極性面為主面的氮化物半導體發光元件發出偏振。例如，在JP特開2009-38292號公報中，提出了如下構造通過使樹脂分子隨機地存在，來維持從以非極性面或半極性面為主面的氮化物半導體發光元件發出的偏振特性。圖3A是表示JP特開2009-38292號公報所公開的結構的剖面圖。在圖3A中，在安裝基底301上配置有發出偏振光的發光元件302，并按照覆蓋其周圍的方式配置有光透過性樹脂部303。光透過性樹脂部303具有非陣列構造，具有該非陣列構造的光透過性樹脂部303沒有發現雙折射。作為氮化物半導體發光元件的樹脂密封部的形態，例如在JP特表平11-500584號公報中提出了通過使用發光物質顏料來放出白色光的發光半導體元件的構造。圖3B是表示在JP特表平11-500584號公報中公開的結構的剖面圖。在圖3B所示的發光半導體元件中，在容器304內配置有半導體元件體305，并按照覆蓋其周圍的方式配置有鑄型材料306。 在鑄型材料306中含有將半導體元件體305的發光變換為長波長光的發光物質顏料307。作為氮化物半導體發光元件的樹脂密封部的形態，例如在JP特開2005-197317號公報中公開了通過提高介質的折射率來提高光提取效率的構造。圖3C是表示JP特開2005-197317號公報所公開的結構的剖面圖。在圖3C中，在外殼308中配置有光半導體元件309，并按照覆蓋其周圍的方式配置有介質310。在介質310中，含有納米粒子312，該納米粒子312由在塊狀狀態下的所述光的波長范圍內的折射率比光半導體元件309的射出面的折射率高的材料構成。并且，在介質310中，含有將光半導體元件309的發光變換為長波長光的熒光體粒子311。但是，在將具有偏振特性的發光元件作為光源的情況下，根據偏振的方向、即發光元件的設置方向，在物體表面的反射量不同，因此產生物體的外觀發生變化的課題。這是由于根據P偏振和S偏振而反射率不同(S偏振與P偏振相比，反射率聞)。因此,存在如下課題在直接利用偏振特性的應用中偏振度的提高很重要，而在一般的照明用途下若有偏振則性能發生惡化。并且，光具有在與偏振方向垂直的方向上前進的性質，因此產生如下課題在由氮化物半導體發光元件產生的光發生了偏振的情況下，由元件產生的光從Lambert余弦定律(朗伯(Lambertian)、蘭伯特(Lambert)分布)形狀的配光特性偏離。這些課題特別在以非極性面或半極性面為主面的氮化鎵系發光元件中明顯地出現，很大地妨礙了以非極性面或半極性面為主面的發光元件的實用化。在JP特開2009-38292號公報中，由于目的在于維持以m面為主面的氮化物半導體發光元件的偏振特性，因此無法解決上述課題。并且，在JP特表平11-500584號公報以及JP特開2005-197317號公報中，由于根本沒有設想具有偏振特性的氮化物半導體發光元件，因此無法解決上述課題。
實用新型內容本實用新型為了解決上述課題而作，其主要目的在于，提供一種降低了以非極性面或半極性面為主面的發光元件的偏振特性，并且改善了配光特性的樹脂密封部的形態。本實用新型的發光器件，具備氮化物半導體發光元件，其具有光提取面，并從所述光提取面放射偏振光；和光提取控制層，其覆蓋所述氮化物半導體發光元件的所述光提取面，含有樹脂和分散在所述樹脂內的非熒光體粒子，所述非熒光體粒子的直徑為30nm以上150nm以下。在某實施方式中，設置配置了所述氮化物半導體發光元件的安裝基板，所述安裝基板為平板狀，所述光提取控制層的上表面具有圓弧狀的剖面形狀。在某實施方式中，設置配置了所述氮化物半導體發光元件的安裝基板，所述安裝基板為平板狀，所述光提取控制層的上表面具有圓弧狀的剖面形狀，設置覆蓋所述光提取控制層的密封層，所述密封層的剖面形狀為圓弧狀。在某實施方式中，設置配置了所述氮化物半導體發光元件的安裝基板，所述安裝基板為平板狀，在所述氮化物半導體發光元件和所述光提取控制層之間存在第I密封層，所述第I密封層的上表面具有圓弧狀的剖面形狀，所述光提取控制層的剖面形狀為圓弧狀，設置覆蓋所述光提取控制層的第2密封層，所述第2密封層的剖面形狀為圓弧狀。 在某實施方式中，設置形成有凹部的安裝基板，氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部，所述光提取控制層的上表面是沿著所述凹部的邊緣的平面。在某實施方式中，設置形成有凹部的安裝基板，氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部，設置覆蓋所述光提取控制層的密封層，所述密封層的上表面是沿著所述凹部的邊緣的平面。在某實施方式中，設置形成有凹部的安裝基板，氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部，在所述氮化物半導體發光元件和所述光提取控制層之間存在第I密封層，設置覆蓋所述光提取控制層的第2密封層，所述第2密封層的上表面是沿著所述凹部的邊緣的平面。在某實施方式中，設置形成有凹部的安裝基板，氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部，所述光提取控制層的上表面具有圓弧狀的剖面形狀。在某實施方式中，設置形成有凹部的安裝基板，氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部，設置覆蓋所述光提取控制層的密封層，所述密封層的剖面形狀為圓弧狀。在某實施方式中，設置形成有凹部的安裝基板，氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部，在所述氮化物半導體發光元件和所述光提取控制層之間存在第I密封層，設置覆蓋所述光提取控制層的第2密封層，所述第2密封層的剖面形狀為圓弧狀。在某實施方式中，設置配置了所述氮化物半導體發光元件的安裝基板，所述安裝基板為平板狀，在所述氮化物半導體發光元件和所述光提取控制層之間存在密封層，所述密封層的上表面具有圓弧狀的剖面形狀，所述光提取控制層的剖面形狀為圓弧狀。在某實施方式中，設置形成有凹部的安裝基板，氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部，在所述氮化物半導體發光元件和所述光提取控制層之間存在密封層，所述光提取控制層的上表面是沿著所述凹部的邊緣的平面。在某實施方式中，設置形成有凹部的安裝基板，氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部，在所述氮化物半導體發光元件和所述光提取控制層之間存在密封層，所述光提取控制層的上表面具有圓弧狀的剖面形狀。在某實施方式中，所述非熒光體粒子的折射率為I. 4以上2. 9以下。在某實施方式中，所述非熒光體粒子的帶隙為3. OeV以上6. 3eV以下。在某實施方式中，還具備安裝基板，所述安裝基板在主面上支撐所述氮化物半導體發光元件，從將所述氮化物半導體發光元件正投影于所述安裝基板的所述主面而得到的圖形的對角線的交點到所述光提取控制層的表面的層內距離的最大值，是連接將所述氮化物半導體發光元件正投影于所述安裝基板的所述主面而得到的圖形的邊的2點的線段的元件內距離的最大值的I. 5倍以上。在某實施方式中，所述光提取控制層的層內距離的最大值相對于所述元件內距離的最大值的比值大于所述樹脂密封部的折射率。在某實施方式中，所述光提取控制層以0.01VOl%以上10VOl%以下的比例含有所述非熒光體粒子。在某實施方式中,所述光提取控制層含有突光體物質。在某實施方式中，所述第2密封部由無機材料構成。在某實施方式中，所述第I密封部含有熒光體物質。在某實施方式中，所述第I密封部的硬度比所述光提取控制層的硬度低。在某實施方式中，其中，所述第I密封部的折射率比所述光提取控制層的折射率大。根據本實用新型，通過在光提取控制層中含有非熒光體粒子，能夠降低從氮化物半導體發光元件發出的偏振光的偏振度并且能夠改善配光特性。
圖I是示意性地表示GaN的單位晶格的立體圖。圖2是表示纖鋅礦型晶體構造的基本向量(fundamental vectors) a:、a2、a3、c的立體圖。圖3A到圖3C是示意性地表示現有的發光元件的密封形態的圖。圖4A到圖41是示意性地表示本實用新型的發光元件的密封形態的圖。圖5A到圖5C是示意性地表示本實用新型的發光元件的密封形態的圖。圖6是表示圖4A所示的發光器件的立體圖。圖7是表示實施例I的發光器件的標準化偏振度、和TiO2納米粒子混合率(vol%)的關系的曲線圖。圖8是表示本實用新型的實施例I中的進行了樹脂密封的發光器件的標準化EQE(外部量子效率)提高率、和TiO2納米粒子混合率(vol%)的關系的曲線圖。圖9是表示本實用新型的實施例2中的進行了樹脂密封的發光器件的標準化偏振度、與該樹脂所包含的納米粒子的種類和濃度的關系的曲線圖。圖10是表示圖3A所示的現有的具有偏振特性的發光器件的標準化偏振度和放射角度的關系的曲線圖。圖11是表示本實用新型的實施方式2中的、以圖4B所示的方式實施的發光器件的標準化偏振度和放射角度的關系的曲線圖。圖12是表示本實用新型的實施方式3中的、以圖4C所示的方式實施的發光器件的標準化偏振度和放射角度的關系的曲線圖。圖13是表示針對圖10、圖11以及圖12中的a軸和b軸的發光強度差)與放射角度(deg.)的關系的曲線圖。圖14是表示氮化物半導體發光元件的構造的圖。圖15是表示氮化物半導體發光元件的變形例的構造的圖。[0054]圖16是表示氮化物半導體發光元件的變形例的構造的圖。
具體實施方式
以下，參照附圖對本實用新型的氮化物半導體發光元件的實施方式進行說明。(實施方式I)圖4A是表示實施方式I的氮化 物半導體發光器件的密封形態的圖。如圖4A所示，本實施方式的發光器件具備安裝基板401 ;配置于安裝基板401上的氮化物半導體發光元件402 ;和覆蓋氮化物半導體發光元件402的光提取面的光提取控制層404。氮化物半導體發光元件402的電極通過布線與安裝基板連接。氮化物半導體發光元件402具有形成于非極性面或半極性面上的活性層，放射偏振光。其中，從作為極性面的c面傾斜了數度(例如5度以內)的c面的切斷面不相當干“放射偏振光的面”。光提取控制層404按照覆蓋具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402的方式配置于安裝基板401上。光提取控制層404包含構成母材的樹脂、和分散于樹脂中的非熒光體粒子。非熒光體粒子相對于上述光提取控制層404以O. Olvol %以上IOvol %以下的體積濃度分散。另外，詳細內容會在后面說明，在光提取控制層404中除了包含非熒光體粒子以外，還存在包含熒光體等粒子的情況。非熒光體粒子相對于光提取控制層404，更優選以O. lVol%以上5Vol%以下的比例分散。通過使非熒光體粒子的體積濃度為5Vol%以下，能夠將由于分散了非熒光體粒子而導致的透過率的降低抑制在十分之一程度。而且，通過使非熒光體粒子的體積濃度為O. I %以上，能夠有效地減小偏振度。非熒光體粒子相對于光提取控制層404，更優選以O. Ivol %以上Ivol %以下的比例分散。通過在光提取控制層404內以該體積濃度含有非熒光體粒子，能夠更充分地抑制由于分散了非熒光體粒子而導致的透過率的降低。而且，能夠有效地減小偏振度。在光提取控制層404中以O. Olvol %以上IOvol %以下的體積濃度含有非熒光體粒子的情況下，光提取控制層404自身的折射率幾乎與母材的折射率沒有變化。因此，從氮化物半導體發光元件402入射到光提取控制層404的光的量大體由氮化物半導體發光元件402的光提取面的折射率、和光提取控制層404的母材的折射率來決定。因為可以不考慮非熒光體粒子對光提取控制層404的折射率產生的影響，所以設計變得容易。非熒光體粒子的直徑(平均值)優選為30nm以上150nm以下。在本實施方式中，非熒光體粒子的直徑利用貝克曼庫爾特公司(ベックマン·コースター社)制的超離心沉淀法粒度分布測定裝置，通過離心沉淀法來測定。直徑的平均值通過算木平均來計算。若非熒光體粒子的直徑小于30nm，則在將構成光提取控制層404的樹脂與非熒光體粒子混合吋，樹脂分子的尺寸和非熒光體粒子的尺寸的差變得過大，因此有可能發生非熒光體粒子的凝聚。由于凝聚體的體積較大，因此光提取控制層404內的凝聚體產生米氏散射，無法使光向側方和后方高效地反射。另ー方面，因為非熒光體粒子的直徑為150nm以下，所以與將從氮化物半導體發光元件402發出的光的波長除以圓周率后得到的值相比，非熒光體粒子的尺寸足夠小，因此容易發生瑞利散射(Rayleigh scattering)。由此,能夠進ー步減小偏振度。[0065]根據本實施方式，從氮化物半導體發光兀件402射出的偏振光因光提取控制層404內的非熒光體粒子而散射，因此能夠實現偏振度的減小。由于非熒光體粒子以上述體積濃度包含于光提取控制層404中，因此能夠將由于分散了非熒光體粒子而導致的透過率的降低抑制在十分之二的程度，同時有效地實現偏振度的降低。此外，通過使非熒光體粒子的直徑為30nm以上150nm以下,能夠使光發生瑞利散射。非熒光體粒子的折射率優選為I. 4以上2. 9以下。例如，硅酮樹脂和環氧樹脂的折射率為I. 4到I. 6程度。若非熒光體粒子的折射率較大，則相對于樹脂能夠確保折射率差。由此，在樹 脂和非熒光體粒子之間的界面上容易發生反射，因此能夠提高瑞利散射的散射系數。作為非熒光體粒子的材料，可以使用Si02(折射率1.4)、Zn0(折射率2. 0)、TiO2(折射率:2. 9)、Al2O3(折射率:1. 7)等。例如，使用折射率I. 4的SiO2作為非熒光體粒子的情況下的反射率為3. 4X 104，而使用折射率2. 9的TiO2作為非熒光體粒子的情況下的反射率為2. 5X106。像這樣，可知為了使反射容易，使用折射率較高的非熒光體粒子更為有效。另一方面，若折射率大于2. 9，則光提取控制層404與外部的折射率差變大，因此產生外部量子效率降低的問題。也可以用有機物來處理非熒光體粒子的表面，使得向光提取控制層404的母材的分散變得容易。在此情況下，使用聚醚改性硅酮、聚甘油改性硅酮等有機物，通過濕式攪拌法等來進行覆蓋非熒光體粒子的表面的處理。非熒光體粒子的帶隙優選為3. OeV以上6. 3eV以下。在帶隙為3. OeV以上的情況下，從氮化物半導體發光元件產生的光不易與非熒光體粒子發生作用而被吸收，因此光的提取效率不容易降低。若帶隙大于6. 3eV則產生與密封樹脂之間的折射率差較小的問題點。另外，非熒光體粒子的帶隙更優選為3. 4eV以上。光提取控制層404的母材例如可以使用硅酮樹脂或環氧樹脂等。在此，參照圖6對光提取控制層404的合適的厚度進行說明。圖6是表示圖4A所示的發光器件的立體圖。在圖6中，圖形402A是將氮化物半導體發光元件402正投影于安裝基板401的主面(安裝基板401中支撐氮化物半導體發光元件402的面)而得到的圖形。此外，面404A是光提取控制層404中的與外部的界面。圖形402A是正方形或長方形，圖形402A的對角線在交點C相交。將從交點C到面404A上的任意點的距離稱作層內距離DL。此外,將連接圖形402A的4條邊上的2點的線段的距離稱作元件內距離DE。在圖6中，選擇了圖形402A的頂點作為兩個點，兩個點只要為圖形402A的邊上的任意點即可。此時，層內距離DL的最大值優選設定為元件內距離DE的最大值的I. 5倍以上。此夕卜，若層內距離DL的最小值也為元件內距離DE的最大值的I. 5倍以上則更加理想。通過像這樣設定尺寸，在密封樹脂相對于大氣的折射率的比為I. 5的情況下，從半徑DE的球體射出的光不會在半徑DL的球體發生全反射地提取到外界的大氣中(斯奈爾定律)，因此能夠提高光提取效率。另外，從器件尺寸的小型化的角度出發，光提取控制層404的層內距離DL的最大值以及最小值優選為氮化物半導體發光元件的元件內距離DE的最大值的2倍以下。例如，在光提取控制層404中的與外部之間的界面的剖面形狀接近圓弧的情況下，入射到光提取控制層404與外部所構成的界面的光不易全反射。在光提取控制層404中也可以含有熒光體物質。熒光體例如以O. Olvol %以上IOvol %以下的濃度被包含。在氮化物半導體發光元件402以藍色發光的情況下，通過利用上述熒光體物質將上述藍色光的一部分變換為例如綠色以及紅色、或者黃色，能夠實現白色化。在不利用本實施方式的光提取控制層404的情況下，白色光中的藍色成分的偏振特性被維持，而在本實施方式中，能夠減小各種顏色成分的偏振度。作為安裝基板401的材料，可以使用氧化鋁、A1N、樹脂性基板等。也可以將Si或Ge等使用于安裝基板，在使用它們的情況下，可以用絕緣膜覆蓋表面。布線只要根據氮化物半導體發光元件402的電極形狀來配置即可。布線可以使用Cu、Au、Ag、Al等。在JP特表平11-500584號公報中，記載了發光物質顏料307的粒子的大小為20 μ m以下，平均粒子直徑為5 μ m以下，優選的平均粒子直徑為I 2 μ m。而且，記載了鑄型材料中的發光物質顏料307的重量百分比為25重量％以下或者15重量％以下。在JP 特表平11-500584號公報中，關于發光物質顏料307的粒子尺寸以及重量百分比的下限值沒有提及。可以認為一般的熒光體的平均粒子直徑為制造方法容易的Iym程度以上。在本實施方式中，以對光進行瑞利散射為目的而利用非熒光體粒子，非熒光體粒子優選具有納米級的尺寸。JP特表平11-500584號公報的發光物質顏料307并不是以瑞利散射為目的而使用，不需要使其尺寸為納米級。此外，一般而言，可以認為為了利用發光物質顏料307對光的波長充分地進行變換，需要使鋳型材料中的發光物質顏料307的重量百分比為10%程度以上。S卩，可以認為，在JP特表平11-500584號公報中，以大幅高于本實施方式的非熒光體粒子的濃度含有發光物質顏料307。在JP特開2005-197317號公報中，為了減小光半導體元件與介質之間的折射率差，而在介質中添加了納米粒子312。為了使介質的折射率接近光半導體元件的折射率，需要提高介質的折射率，因此使用了比TiO2 (折射率2. 85)折射率高的材料作為納米粒子312。TiO2的帶隙為3eV，一般而言，帶隙越小則折射率越高，因此在JP特開2005-197317號公報中，使用具有3eV以下的帶隙的納米粒子。另ー方面，在本實施方式中，優選使用具有3eV以上(更優選3. 4eV以上)的帶隙的材料。此外，在JP特開2005-197317號公報中，記載了為了減小光半導體元件與介質之間的折射率差，需要在介質中非常高濃度地添加Ti02。例如，記載了以67ν01%以下的濃度來添加納米粒子312。可以認為，在JP特開2005-197317號公報中，以大幅高于本實施方式的非熒光體粒子的濃度含有納米粒子312。此外，在JP特開2005-197317號公報中，作為覆蓋光半導體元件的介質，設置了從第I介質到第3介質這3種，從半導體元件向著外部使折射率降低。由此，提高了向外部的光提取效率。接下來，利用圖14來說明本實施方式的具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402。本實施方式的氮化物半導體發光元件402例如具備至少在表面具有m面GaN層的基板1201 ;在上述m面GaN層上形成的η型氮化物半導體層1202 ;氮化物半導體活性層1203 ；ρ型氮化物半導體層1204 ;按照與P型氮化物半導體層1204相接的方式形成的P型電極1206 ;按照與n型氮化物半導體層1202相接的方式形成的n型電極1205。在此，氮化物半導體是指由GaN系構成的半導體,更具體來說,是AlxInyGazN(x+y+z = l、x彡0、y彡O、z^O)半導體。在此“m面”不僅包含相對于m面完全平行的面，還包含從m面傾斜了 ±5°以下的角度的面。在從m面稍微傾斜的程度下，自發極化的影響非常小。在晶體生長技術中，存在如下情況較之表面與晶體方位嚴密地一致的基板，表面稍微傾斜的基板上更容易使半導體層進行外延生長。因此，為了在充分地抑制自發極化的影響的同時，提高外延生長的半導體層的質量或提高晶體生長速度，也存在使晶體面傾斜很有用的情況。基板1201既可以為m面GaN基板,也可以為m面SiC基板上的m面GaN層、r面藍寶石基板上的m面GaN層等異種基板上的m面GaN層等。此外，基板1201的表面不限定于m面，只要是從氮化物半導體活性層1203發出的光具有偏振特性的面方位即可。例如，也可以使用a面等非極性面、r面或{11-22}面等半極性面出現在表面的基板作為基板1201。若像這樣選擇基板1201的表面，則從氮化物半導體活性層1203放出的光具有偏振特性。例如，在m面上形成的氮化物半導體活性層主要射出電場強度偏于與a軸平行的方向上的光。在a面上形成的氮化物半導體活性層主要射出電場強度偏于與m軸平行的方向上的光。在作為半極性面的{11-22}面上形成的氮化物半導體活性層，在氮化物半導體活性層的In的組成較小的情況下，主要射出電場強度偏于與m軸平行的方向上的光，在氮化物半導體活性層的In的組成較大的情況下，主要射出電場強度偏于與[-1-123]方向平行的方向上的光。這種半極性面上的氮化物半導體活性層1203的偏振特性，由價電子帶的上部兩個帶(A帶以及B帶)的動作來決定。其中，存在偏振特性也被施加于氮化物半導體活性層1203上的變形量或量子限制效應而左右的情況。n型氮化物半導體層1202由例如n型的AluGavInwN(u+v+w = I、u > O、v彡O、w^O)形成。作為n型摻雜物例如可以使用硅(Si)。p型氮化物半導體層1204例如由p型的AlsGatN(s+t = I、s彡O、t彡0)半導體構成。作為P型摻雜物，例如添加了 Mg。作為Mg以外的p型摻雜物，也可以使用例如Zn、Be等。在p型氮化物半導體層1204中，Al的組成比率s既可以在厚度方向上相同，Al的組合比率s也可以在厚度方向上連續地或階段性地變化。具體而言，P型氮化物半導體層1204的厚度例如為0. 05 ii m以上2 ii m以下程度。p型氮化物半導體層1204的上表面附近、即與p型電極1206的界面附近優選由 Al的組成比率s為零的半導體、即GaN形成。此外，在此情況下，優選在GaN中以高濃度含有P型的雜質，且該區域起到接觸層的作用。氮化物半導體活性層1203例如具有厚度3nm以上20nm以下程度的Ga1-JnxN阱層、和厚度5nm以上30nm以下程度的Ga^yInyN講層(0彡y < x < I)阻擋層交替地層疊的GalnN/GalnN多重量子阱(MQW)構造。從氮化物半導體發光元件402射出的光的波長由上述阱層的半導體組成即Ga1-JnxN半導體中的In的組成x來決定。在m面上形成的氮化物半導體活性層1203不產生壓電電場。因此，即使使In組成增加也能夠抑制發光效率的降低。n型電極1205例如由Ti層以及Pt層的層疊構造(Ti/Pt)等構成。p型電極1206優選大體覆蓋P型氮化物半導體層1204的整個表面。p型電極1206由Pd層以及Pt層的層疊構造(Pd/Pt)等形成。[0091]另外，在本實施方式中，在氮化物半導體活性層1203和P型氮化物半導體層1204之間，也可以形成未摻雜(undoped)的GaN層1207(參照圖15)。[0092]圖4D是表示實施方式I的第I變形例的剖面圖。在本變形例中，在安裝基板401形成有凹部，在凹部的底部安裝有具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402。氮化物半導體發光元件402通過布線與安裝基板401連接。光提取控制層404按照覆蓋具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402的方式配置在安裝基板401上。光提取控制層404的上表面是沿著安裝基板401的凹部的邊緣部的平面，其剖面形狀為大致直線。根據本變形例，能夠減小發光器件的厚度。此外，由于僅通過在安裝基板401的凹部流入分散了非熒光體粒子的光提取控制層404的材料就能夠形成，因此能夠簡化制造方法。根據本變形例，能夠通過形成于安裝基板401的凹部來控制配光特性。圖4G是表示實施方式I的第2變形例的剖面圖。在本變形例中，在安裝基板401形成有凹部，在凹部的底部配置有具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402。氮化物半導體發光元件402通過布線與安裝基板401連接。光提取控制層404按照覆蓋具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402的方式配置在安裝基板401上。光提取控制層404的上表面是沿著安裝基板401的凹部的邊緣部的平面，其剖面形狀為大致直線。根據本變形例，能夠通過形成于安裝基板401的凹部來控制配光特性。接下來，再次利用圖14來說明本實施方式中的氮化物半導體發光元件402的制造方法。首先，在以m面為主面的η型GaN基板1201上，通過MOCVD法等來使η型氮化物半導體層1202進行外延生長。例如，使用Si作為η型雜質，提供TMG(Ga(CH3)3)以及NH3作為原料，在900°C以上1100°C以下程度的生長溫度下，形成由GaN構成的厚度Ιμπι以上3 μ m以下程度的η型氮化物半導體層1202。接下來，在η型氮化物半導體層1202上形成氮化物半導體活性層1203。氮化物半導體活性層1203例如具有厚度15nm的Ga1-JnxN阱層、和厚度30nm的GaN阻擋層交替地層疊的GalnN/GaN多重量子阱(MQW)構造。在形成Ga1-JnxN阱層時，為了進行In的取入，優選將生長溫度降低至800°C。根據氮化物半導體發光元件402的用途來選擇發光波長，并決定與波長相應的In組成X。在使波長為450nm(藍色)的情況下,將In組成x決定為O. 18以上O. 2以下。若為520nm(綠色)則x = O. 29以上O. 31以下，若為630nm(紅色)則X = O. 43以上O. 44以下。如上所述，也可以在氮化物半導體活性層1203上堆積例如厚度15nm以上50nm以下的未摻雜GaN層1207 (參照圖15)。在此情況下，在未摻雜GaN層1207上形成p型氮化物半導體層1204。例如，使用Cp2Mg (環戊ニ烯基鎂)作為P型雜質，提供TMG以及NH3作為原料，在900°C以上1100°C以下程度的生長溫度下，形成由厚度50nm以上300nm以下程度的P型GaN構成的P型氮化物半導體層1204。此外，在P型氮化物半導體層1204的內部也可以形成厚度15nm以上30nm以下程度的P-AlGaN層1208(參照圖16)。通過設置p_AlGaN層1208，在工作時能夠抑制電子的溢出。再次參照圖14。在形成了 P型氮化物半導體層1204后，在800度以上900度以下程度的溫度下，進行20分左右熱處理。接下來，通過利用氯氣進行干蝕，來除去p型氮化物半導體層1204、氮化物半導體活性層1203以及n型氮化物半導體層1202的一部分從而形成凹部，使n型氮化物半導體層1202的一部分露出。接下來，按照與露出的n型氮化物半導體層1202的一部分相接的方式形成n型電極1205。例如，形成Ti/Pt層作為n型電極1205。并且按照與p型氮化物半導體層1204相接的方式形成P型電極1206。例如，形成Pd/Pt層作為p型電極1206。之后，進行熱處理，使n型電極1205的Ti/Pt層和n型氮化物半導體層1202、以及、p型電極1206的Pd/Pt層和p型氮化物半導體層1204合金化。之后將n型GaN基板1201研磨至50 300 y m程度而將其薄膜化。通過薄膜化，不僅切割變得容易，而且能夠抑制在氮化物半導體發光元件402內部對光的吸收。 將像這樣制作出的氮化物半導體發光元件402安裝在圖4A等所示的安裝基板401上。作為安裝基板401的材料，可以使用氧化鋁、A1N、樹脂性基板等。在將Si或Ge等使用于安裝基板的情況下，可以用絕緣膜來覆蓋表面。布線根據氮化物半導體發光元件402的電極形狀來配置即可。布線可以使用Cu、Au、Ag、Al等。這些材料通過噴射或電鍍等而形成于安裝基板401上。接下來，形成圖4A所示的光提取控制層404。首先，在利用例如含氧硫酸鈦作為非熒光體粒子(TiO2)的材料的情況下，通過對原料實施加水分解法，使非熒光體粒子的粒徑成為30nm以上150nm以下。接著，例如，在將雙液混合型硅酮樹脂使用于光提取控制層404的材料的情況下，將硅酮樹脂(雙液)和非熒光體粒子量取到規定量容器中，并利用行星式攪拌裝置攪拌15分種左右。在行星式攪拌裝置中，除了對容器的公轉速度和自轉速度獨立地進行控制之外，還以時間為變量來擾亂自轉速度，由此能夠同時實現攪拌工序、混煉工序、和脫泡工序，因此能夠使非熒光體粒子比較均勻地分散于硅酮樹脂中。行星式攪拌裝置還可以具有真空脫泡機構。能夠在短時間內除去硅酮樹脂內的氣泡成分。將這樣得到的含有非熒光體粒子的樹脂材料轉移到分配器(dispenser)用的注射器，向具有凹形的模具內注入需要量，將安裝了氮化物半導體發光元件402的安裝基板401設置于該模具，并將樹脂材料加熱硬化。光提取控制層404的形狀由在模具中形成的凹形來決定。在圖4D、圖4G所示的光提取控制層404的制造工序中，取代模具的凹部而將含有非熒光體粒子的樹脂材料注入到安裝基板401的凹部內即可。通過以上這種方法，本實施方式I的氮化鎵系半導體發光器件完成。光提取控制層的非突光體粒子的體積濃度能夠通過利用TEM(TransmissionElectron Microscope)或 SEM(Scanning Electron Microscope)等對剖面進行觀察來測定。(實施方式2)利用圖4B來對實施方式2進行說明。在圖4B中，對與圖4A相同的構成要素使用相同的符號，并省略說明。此外，關于制造方法，也能夠用與實施方式I相同的方法來制造，因此說明省略。圖4B是表示本實用新型的氮化鎵系半導體發光器件的實施方式的剖面圖。如圖4B所示，在本實施方式的氮化物半導體發光器件中，在安裝基板401上安裝有具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402。氮化物半導體發光元件402通過布線與安裝基板401連接。光提取控制層404按照覆蓋具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402的方式配置于安裝基板401上。并且，在光提取控制層404的表面(外側的表面)設有第2密封部405。在此，對第2密封部405的尺寸進行說明。與利用圖6說明了的情況相同，將從將氮化物半導體發光元件402正投影于安裝基板401而得到的圖形402A的對角線的交點C，到第2密封部405中的成為與外部之間的界面的面的距離，稱作第2密封部405的層內距離D2。在此情況下，第2密封部405的層內距離D2的最大值優選為光提取控制層404的層內距離DL的I. 5倍以上。在此情況下，有光提取效率提高的優點。在此，光提取控制層404的層內距離DL是從交點C到光提取控制層404中的成為與外部(在此為第2密封部405)之間的界面的面上的任意點的距離。例如，在第2密封部405的與外部之間的界面的剖面形狀接近圓弧的情況下，入射到第2密封部405與外部所構成的界面的光不易全反射。第2密封部405的層內距離D2的最大值相對于光提取控制層404的層內距離DL的最大值的比，設定為大于上述光提取控制層404的折射率則更加理想。在此情況下，有光提取效率提聞的優點。作為上述第2密封部405的材料，例如，可以使用硅酮樹脂或環氧樹脂等。此外，第2密封部405也可以由無機材料形成。例如，可以使用玻璃、金剛石、藍寶石、ZnO、GaN等。通過使用無機材料，能夠對光提取控制層404的樹脂抑制氣體透過、水分透過，可靠性提高。在光提取控制層404中也可以含有熒光體物質。在此情況下，熒光體例如以O. Olvol %以上10% vol以下的濃度被包含。在實施方式2的情況下，與實施方式I相比可以將光提取控制層404設計得較薄，因此具有從氮化物半導體發光元件402放出的光在光提取控制層404中不易衰減的優點。圖4E是表示實施方式2的第I變形例的剖面圖。在本變形例中，在安裝基板401形成有凹部，在凹部的底部安裝有具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402。氮化物半導體發光元件402通過布線而與安裝基板401連接。光提取控制層404按照覆蓋具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402的方式配置于安裝基板401上。并且，在光提取控制層404的外側的表面設置有第2密封部405。第2密封部405的上表面是沿著安裝基板401的凹部的邊緣部的平面，其剖面形狀為大致直線。根據本變形例，能夠減小發光器件的厚度。而且，由于僅通過在安裝基板401的凹部流入分散了非熒光體粒子的光提取控制層404材料之后流入第2密封部405材料就能夠形成，因此能夠簡化制造方法。根據本變形例，能夠通過形成于安裝基板401的凹部來控制配光特性。圖4H是表示實施方式2的第2變形例的剖面圖。在本變形例中，在安裝基板401形成有凹部，在凹部的底部配置有具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402。氮化物半導體發光元件402通過布線與安裝基板401連接。光提取控制層404按照覆蓋具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402的方式配置于安裝基板401上。在光提取控制層404的外部設置有第2密封部405。第2密封部405的上表面具有大致圓弧狀的剖面形狀。[0124]根據本變形例，能夠通過形成于安裝基板401的凹部來控制配光特性。(實施方式3)利用圖4C來對實施方式3進行說明。在圖4C中，對與圖4A或圖4B相同的構成要素使用相同的符號，并省略說明。此外，關于制造方法也能夠用與實施方式I相同的方法來制造，因此省略說明。圖4C是表示本實用新型的氮化物半導體發光器件的實施方式的剖面圖。如圖4C所示，在本實施方式的氮化物半導體發光器件中，在安裝基板401上，安裝有具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402。氮化物半導體發光元件402通過布線與安裝基板401連接。在本實施方式中，按照覆蓋具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402的方式設置有第I密封部403。在第I密封部403的外側的表面，按照覆蓋第I密封部403的方式設置有光提取控制層404。并且，在光提取控制層404的外側的表面，按照覆蓋光提取控制層404的方式設置有第2密封部405。在本實施方式中，與第I實施方式相同，在光提取控制層404中含有0. Olvol %以上IOvol %以下的非熒光體粒子。在該體積濃度下，光提取控制層404的折射率幾乎不發生變化。因此，從氮化物半導體發光元件402入射到光提取控制層404的光的量大體由氮化物半導體發光元件402的光提取面的折射率、第I密封部403的折射率、以及光提取控制層404的母材的折射率來決定。根據本實施方式，由于不必考慮非熒光體粒子對光提取控制層404的折射率產生的影響，因此設計變得容易。光提取控制層404的母材可以使用例如硅酮樹脂或環氧樹脂等。在本實施方式中，與第2實施方式的情況相同，第2密封部405的層內距離D2的最大值優選為光提取控制層404的層內距離DL的I. 5倍以上。在此情況下，有能夠提高光提取效率的優點。例如，在第2密封部405中的與外部之間的界面的剖面形狀接近圓弧的情況下，入射到第2密封部405與外部所構成的界面的光不易全反射。將上述第2密封部405的層內距離D2的最大值相對于上述光提取控制層404的層內距離DL的最大值的比值設定為大于上述光提取控制層404的折射率則更加理想。上述第I密封部403的硬度優選低于上述光提取控制層404的硬度。由于上述光提取控制層404含有非熒光體粒子，因此有具有比母材的粘度高的粘度的傾向。因此，在氮化物半導體發光元件402與安裝基板401之間存在間隙的情況下，有時無法由光提取控制層404完全填充該間隙。通過將上述第I密封部403的硬度設定得比上述光提取控制層404的硬度低，第I密封部403容易在不產生氣泡的情況下進入到在氮化物半導體發光元件402的周圍構成的布線部件或氮化物半導體發光元件402的表面凹凸。像這樣，根據本實施方式，具有在樹脂密封工序中的成品率提聞的優點。在上述第I密封部403中，也可以含有熒光體物質。通過使第I密封部403含有 熒光體物質，能夠進一步提高配光特性。在氮化物半導體發光元件402以藍色發光的情況下，通過利用上述熒光體物質將上述藍色光的一部分變換為綠色以及紅色、或者黃色，能夠實現白色化。在不使用本實施例的光提取控制層的情況下，白色光中的藍色成分的偏振特性被維持，而在本實施方式中，能夠減小各種顏色成分的偏振度。[0136]作為上述第2密封部405的材料，例如，可以使用硅酮樹脂或環氧樹脂等。此外，第2密封部405也可以由無機材料形成。例如，可以使用玻璃、金剛石、藍寶石、ZnO、GaN等。通過使用無機材料，能夠對樹脂抑制氣體透過、水分透過，可靠性提高。圖4F是表示實施方式3的第I變形例的剖面圖。在本變形例中，在安裝基板401形成有凹部，在凹部的底部安裝有具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402。氮化物半導體發光元件402通過布線與安裝基板401連接。第I密封部403按照覆蓋氮化物半導體發光元件402的方式形成。并且，按照覆蓋第I密封部403的外側表面的方式設有光提取控制層404。并且，按照覆蓋光提取控制層404的外側表面的方式設有第2密封部405。第2密封部405的上表面是沿著安裝基板401的邊緣部的平面，其剖面形狀為大致直線。根據本變形例，能夠減小發光器件的厚度。而且，由于僅通過在安裝基板401的凹部流入分散了非熒光體粒子的光提取控制層404、第2密封部405以及第I密封部403的材料就能夠形成，因此能夠簡化制造方法。根據本變形例，能夠通過形成于安裝基板401的凹部來控制配光特性。 圖41是表示實施方式3的第2變形例的剖面圖。在本變形例中，在安裝基板401形成有凹部，在凹部的底部配置有具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402。氮化物半導體發光元件402通過布線與安裝基板接合。第I密封部403按照覆蓋具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402的方式形成。并且，在第I密封部403的外部側表面，按照覆蓋第I密封部403的方式設有光提取控制層404。并且，在光提取控制層404的外側表面，按照覆蓋光提取控制層404的方式設有第2密封部405。第2密封部405的上表面的剖面形狀為大致圓弧。根據本變形例，能夠通過形成于安裝基板401的凹部來控制配光特性。(實施方式4)利用圖5A來對實施方式4進行說明。在圖5A中，對與圖4A或圖4C相同的構成要素使用相同的符號，并省略說明。而且關于制造方法也能夠用與實施方式I相同的方法來制造，因此省略說明。如圖5A所示，在本實施方式的氮化物半導體發光器件中，在安裝基板401上安裝有具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402。氮化物半導體發光元件402通過布線與安裝基板401連接。在本實施方式中，按照覆蓋具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402的方式設置有第I密封部403。在第I密封部403的外側的表面，按照覆蓋第I密封部403的方式設有光提取控制層404。在本實施方式中，與第I實施方式相同，在光提取控制層404中含有O. 01vol%W上IOvol %以下的非熒光體粒子。在本實施方式中，與第I實施方式相同，層內距離DL的最大值優選設定為元件內距離DE的最大值的I. 5倍以上。在此情況下，具有能夠提高光提取效率的優點。圖5B是表示實施方式4的第I變形例的剖面圖。在本變形例中，在安裝基板401形成有凹部，在凹部的底部安裝有具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402。氮化物半導體發光元件402通過布線與安裝基板401連接。第I密封部403按照覆蓋氮化物半導體發光元件402的方式形成。并且，按照覆蓋第I密封部403的外側表面的方式設有光提取控制層404。光提取控制層404的上表面是沿著安裝基板401的邊緣部的平面，其剖面形狀為大致直線。根據本變形例，能夠減小發光器件的厚度。而且，由于僅通過在安裝基板401的凹部流入分散了非熒光體粒子的光提取控制層404以及第I密封部403的材料就能夠形成，因此能夠簡化制造方法。根據本變形例，能夠通過形成于安裝基板401的凹部來控制配光特性。
圖5C是表示實施方式4的第2變形例的剖面圖。在本變形例中，在安裝基板401形成有凹部，在凹部的底部配置有具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402。氮化物半導體發光元件402通過布線而與安裝基板接合。第I密封部403按照覆蓋具有偏振特性的氮化物半導體發光元件402的方式形成。并且，在第I密封部403的外部側表面，按照覆蓋第I密封部403的方式設有光提取控制層404。光提取控制層404的上表面的剖面形狀為大致圓弧。根據本變形例，能夠通過在安裝基板401上形成的凹部來控制配光特性。(實施例I)作為實施例1，制作了具有圖4A所示的結構的發光器件。在實施例I的發光器件中的光提取控制層404中含有TiO2納米粒子。作為比較例制作了具有不含有TiO2納米粒子的硅酮樹脂的發光器件，并與實施例I的發光器件的特性進行了比較。以下，對其結果進行說明。首先，為了得到在實施例I的發光器件中使用的氮化物半導體發光元件，而在m面n型GaN基板上形成了由厚度2 y m的n型GaN層構成的n型氮化物半導體層、由厚度15nm的InGaN量子阱層以及厚度30nm的GaN障壁層構成的具有3個周期的量子阱構造的氮化物半導體活性層、和由厚度0. 5 y m的p型GaN層構成的p型氮化物半導體層。并且，通過在n型氮化物半導體層上形成由Ti/Pt層構成的n型電極、在p型氮化物半導體層上形成由Pd/Pt層構成的p型電極，而得到了配置多個氮化物半導體發光元件的半導體陣列。通過將半導體陣列在c軸方向[0001]和a軸方向[11-20]進行切割，而分割為配置了氮化物半導體發光元件的300 u m角的小片。利用Au凸塊將被小片化后的氮化物半導體發光元件倒轉安裝于氧化鋁制的安裝基板上。作為樹脂密封的母材，使用了折射率I. 5的雙液混合型硅酮樹脂。以規定的比率計量硅酮樹脂雙液的重量，并將其轉移到行星式攪拌裝置用的容器中。根據計量出的硅酮樹脂的重量、和硅酮樹脂的每單位體積的質量密度，通過計算而求出了硅酮樹脂的體積。按照使直徑60nm的TiO2納米粒子的體積濃度相對于通過計算求出的娃酮樹脂和TiO2納米粒子的合計體積成為0. 01 %以上10%以下的方式，根據TiO2納米粒子的每單位體積的質量密度，通過計算求出了成為上述體積濃度的TiO2納米粒子的重量。以計算值為參考來計量TiO2納米粒子的重量，并將其轉移到上述攪拌裝置用的容器中。像這樣，在制作含有非熒光體粒子的樹脂時，能夠根據硅酮樹脂以及非熒光體粒子的每單位體積的質量密度來計算體積濃度。之后，使用攪拌棒手動攪拌10分鐘，直到容器內的硅酮樹脂雙液和TiO2納米粒子均勻地混合。將像這樣準備好的含有TiO2納米粒子的硅酮樹脂用行星式攪拌裝置攪拌15分鐘使其進ー步均勻地混合。在使用該行星式攪拌裝置的攪拌エ序中，通過不僅獨立地對容器的公轉速度和自轉速度進行控制，而且以時間為變量擾亂自轉速度，能夠同時實施攪拌エ序、混煉(kneading)エ序、和脫泡エ序。通過該技術，不僅非熒光體粒子不會偏于容器的底部或側壁，而且非熒光體粒子彼此之間也不會發生凝聚，能夠得到非熒光體粒子理想地單分散于硅酮樹脂內的樹脂。為了完全除去在攪拌處理后的硅酮樹脂中少量含有的氣泡，在取下了容器的蓋子的狀態下將其搬入到真空室中，并精心地進行了脫泡エ序。將像這樣得到的能夠控制光提取的樹脂材料轉移到分配器用的注射器，井向具有半球形狀的凹形的模具內注入了需要量。通過將安裝有氮化物半導體發光元件402的安裝基板401設置于該模具并對其進行加熱硬化，而制作了光提取控制層404以覆蓋氮化物半導體發光元件402的方式配置于安裝基板401上的發光器件(圖4A所示的形態)。此外，為了比較還制作了具有TiO2納米粒子混合率為Ovol %、即不含有非熒光體粒子的光提取控制層404的發光器件(比較例)。確認了如下現象若使光提取控制層404的層內距離DL的最大值不到氮化物半導體發光元件402的元件內距離DE的最大值的I. 5倍，則與使之成為I. 5倍以上的長度相比，光提取效率變小。因此，設計為使光提取控制層404的層內距離DL的最大值成為氮化物半導體發光元件402的元件內距離DE的最大值的I. 5倍以上。具體來說，由于形成的光提取控制層404的形狀是半徑為O. 7mm的半球形，因此光提取控制層404的層內距離DL的最大值為O. 7mm。因為氮化物半導體發光元件402是O. 3mm角的正方形，所以氮化物半導體發光元件402的元件內距離DE的最大值為約O. 42mm。像這樣，設計為使光提取控制層404的層內距離DL的最大值成為氮化物半導體發光元件402的元件內距離DE的最大值的I. 5倍以上。在圖7以及圖8中示出對像這樣制作出的發光元件(具有TiO2納米粒子濃度為O. Olvol %以上IOvol %以下的光提取控制層404的發光元件)的發光特性進行評價的結果。圖7是表示實施例I的發光器件的標準化偏振度、和該發光器件中的樹脂內的TiO2納米粒子混合率(vol% )之間的關系的曲線圖。圖8是表示本實用新型的實施方式I中的進行了樹脂密封的發光元件的標準化EQE提高率、和TiO2納米粒子混合率(V01% )之間的關系的曲線圖。作為圖7的縱軸的標準化偏振度是將使用了 TiO2納米粒子混合率為0Vol%、即不含有納米粒子的光提取控制層404的情況下的偏振度標準化為I。此外，作為圖8的縱軸的標準化EQE是將使用了 TiO2納米粒子混合率為Ovol %、即不含有非熒光體粒子的光提取控制層404的情況下的EQE標準化為I。 根據圖7，若TiO2粒子混合率為O. Olvol %以上，則顯示出了控制偏振度的效果。具體而言，在TiO2粒子混合率為O. Olvol%時，偏振度降低到99%。偏振度被降低的效果在成為10Vol%時最大。該效果在以由元件產生的光發生偏振的非極性面或半極性面為主面的氮化物發光元件中很有效。此外，根據圖8，即使TiO2納米粒子混合率成為10vol%，標準化EQE的值也保持O. 75以上的值。即，只要TiO2納米粒子混合率為IOvol%以下的值，則EQE的降低、即光提取控制層404的透過率的降低就在允許范圍內。(實施例2)以下，說明對光提取控制層404所含有的非熒光體粒子的材料(SiO2納米粒子、ZnO納米粒子、TiO2納米粒子)進行研究而得到的結果。為了得到在實施例2的發光器件中使用的氮化物半導體發光元件，在m面n型GaN基板上形成了由厚度2 ii m的n型GaN層構成的n型氮化物半導體層、由厚度15nm的InGaN量子阱層以及厚度30nm的GaN障壁層構成的具有3個周期的量子阱構造的氮化物半導體活性層、和由厚度0. 5 y m的p型GaN層構成的p型氮化物半導體層。通過在n型氮化物半導體層上形成由Ti/Pt層構成的n型電極，在p型氮化物半導體層上形成由Pd/Pt層構成的P型電極，而得到了配置多個氮化物半導體發光元件的半導體陣列。通過將半導體陣列在c軸方向[0001]和a軸方向[11-20]進行切割，而分割為配置氮化物半導體發光元件的300 u m角的小片。利用Au凸塊將被小片化后的氮化物半導體發光元件倒裝安裝于氧化鋁制的安裝基板上。作為樹脂密封的母材，使用了折射率I. 5的雙液混合型硅酮樹脂。以規定的比率量取硅酮樹脂雙液，并將其轉移到三個行星式攪拌裝置用的容器中。按照相對于準備好的3 個容器各自的硅酮樹脂的體積成為5%的體積濃度的方式，分別計量直徑150nm的SiO2納米粒子(折射率1. 4)、ZnO納米粒子(折射率2. 0)、TiO2納米粒子(折射率2. 9)，并分別轉移到上述三個攪拌裝置用的容器中。體積濃度根據硅酮樹脂以及非熒光體粒子的每單位體積的質量密度來計算。之后，使用攪拌棒手動攪拌10分鐘，直到各容器內的硅酮樹脂雙液和非熒光體粒子均勻地混合。將像這樣準備好的含有各種納米粒子的3種硅酮樹脂與實施例I相同地使用行星式攪拌裝置分別攪拌15分鐘，直到其進一步均勻地混合。之后，為了完全除去在攪拌處理后的硅酮樹脂中少量含有的氣泡，與實施例I相同地在取下了容器的蓋子的狀態下將其搬入到真空室，并精心地進行了脫泡工序。將像這樣得到的能夠控制光提取的樹脂密封轉移到分配器用的注射器，并向具有半球形狀的凹形的模具內注入需要量。通過將安裝有氮化物半導體發光元件402的安裝基板401設置于該模具并進行加熱硬化，而制作出了光提取控制層404按照覆蓋氮化物半導體發光元件402的方式配置于安裝基板401上的發光器件(圖4A所示的形態)。在圖9中示出對像這樣制作出的發光元件(具有SiO2納米粒子、ZnO納米粒子、TiO2納米粒子的濃度為5Vol%的光提取控制層404的發光元件)的發光特性進行評價的結果。圖9是表示實施例2的發光器件的標準化偏振度、和該發光器件中的樹脂內的非熒光體粒子的種類與濃度之間的關系的曲線圖。作為圖9的縱軸的標準化偏振度是將使用了非熒光體粒子混合率為Ovol%、即不含有非熒光體粒子的光提取控制層404的情況下的偏振度標準化為I。由圖9可知，使用折射率比作為母材的硅酮(折射率1. 5)低的SiO2納米粒子(折射率1. 4)也顯示出了改善偏振度的效果。該效果隨著與母材之間的折射率差變大而變大，在使用了 TiO2納米粒子(折射率2.9)的情況下最大。即，母材和非熒光體粒子的折射率差較大、且從母材入射到非熒光體粒子的光的反射率較高的光提取控制層404的本實用新型的效果更大，從該傾向也可知，本實用新型應用了如下現象從氮化物半導體發光元件402產生的光由光提取控制層404所含有的非熒光體粒子產生瑞利散射。該效果在以由元件產生的光發生偏振的非極性面或半極性面為主面的氮化物發光元件中很有效。[0174]另外，即使以相 同的步驟進行使直徑150nm以上的非熒光體粒子分散于硅酮樹脂或環氧樹脂的試驗，本實用新型的效果也沒有出現。其原因被推測為，由于若將從氮化物半導體產生的光的波長除以圓周率而得到的值、和非熒光體粒子的直徑成為同等程度，則與本實用新型所應用的瑞利散射的效應相比，米氏散射的效應起支配作用。而且，在本實用新型中使用的上述3種非熒光體粒子的帶隙(禁帶寬度)全都為3. OeV以上。這是因為在使用帶隙不到3. OeV的非熒光體粒子的情況下，從氮化物半導體發光元件402產生的光與非熒光體粒子發生作用而被吸收，光提取效率降低。(實施例3)作為實施例3，制作了圖4B、圖4C所示的結構的發光器件。作為比較例，制作了具有不含有TiO2納米粒子的硅酮樹脂的發光器件，并與實施例3的發光器件的特性進行了比較。以下，對其結果進行說明。首先，通過與實施例I相同的方法制作了在本實施例的發光器件中使用的氮化物半導體發光兀件。作為樹脂密封的母材，使用了折射率I. 5的雙液混合型硅酮樹脂。以規定的比率量取硅酮樹脂雙液，并轉移到兩個行星式攪拌裝置用的容器中。按照相對于準備好的一方的硅酮樹脂的體積成為10%的體積濃度的方式，計量直徑IOOnm的TiO2納米粒子，并將其轉移到一個上述攪拌裝置用的容器中。體積濃度根據硅酮樹脂以及非熒光體粒子的每單位體積的質量密度，來計算體積濃度。之后，將不含有TiO2粒子的硅酮樹脂(比較例)、和含有TiO2納米粒子的硅酮樹脂都與實施例I相同地使用攪拌棒手動攪拌10分鐘，直到容器內均勻混合。將像這樣準備好的不含有TiO2納米粒子的硅酮樹脂(比較例)、和含有TiO2納米粒子的硅酮樹脂都與實施例I相同地使用行星式攪拌裝置攪拌15分鐘，直到更加均勻地混合。為了完全除去在攪拌處理后的硅酮樹脂中少量含有的氣泡，與實施例I相同地在取下了容器的蓋子的狀態下搬入到真空室中，并精心地進行了脫泡工序。將像這樣得到的兩種樹脂密封分別轉移到分配器用的注射器。接下來，為了制作比較例的發光器件，將不含有TiO2納米粒子的樹脂密封向具有半球形狀的凹形的模具內注入需要量。通過將安裝有以m面為主面的氮化物半導體發光元件402的安裝基板401設置于該模具并進行加熱硬化，而制作了第I密封部403按照覆蓋氮化物半導體發光元件402的方式配置于安裝基板401上的發光器件(在圖4A所示的構造中，光提取控制層404不含有非熒光體粒子的形態)(比較例)。接下來，為了制作圖4B所示的發光器件，將不含有TiO2納米粒子的樹脂密封向具有半球形狀的凹形的模具內注入需要量，并通過使用具有半球形狀的凸形的模具進行加熱硬化而首先形成了第2密封部405。通過向其注入需要量的含有TiO2納米粒子的樹脂密封，并將安裝有氮化物半導體發光元件402的安裝基板401設置于該模具并進行加熱硬化，從而制作出了光提取控制層404按照覆蓋氮化物半導體發光元件402的方式配置于安裝基板401上的發光器件(圖4B所示的形態)。最后，為了得到圖4C所示的發光器件，通過將不含有TiO2納米粒子的樹脂密封向具有半球形狀的凹形的模具內注入需要量，并使用具有半球形狀的凸形的模具進行加熱硬化，而首先形成了第2密封部405。通過進一步注入需要量的含有TiO2納米粒子的樹脂密封并再次使用具有半球形狀的凸形的模具進行加熱硬化而形成了光提取控制層404。通過向其注入需要量的不含有TiO2納米粒子的樹脂密封，并將安裝有氮化物半導體發光元件402的安裝基板401設置于該模具并進行加熱硬化，而制作出了第I密封部403按照覆蓋氮化物半導體發光元件402的方式配置于安裝基板401上的發光器件(圖4C所示的形態)。圖10是表示不含有TiO2納米粒子的比較例中的配光分布特性的曲線圖。圖11是表示具有圖4B所示的構造的發光器件的配光分布特性的曲線圖。圖12是表示具有圖4C所示的構造的發光器件的配光分布特性的曲線圖。圖10、圖11以及圖12的配光分布特性通過在國際照明委員會CIE發布的CIE127所記載的Condition A下進行放射強度的測定而得到的。圖中，橫軸是放射角度，表示m面的法線方向、即從m軸的傾斜度。即，假設m軸方向為O度。此外，縱軸的標準化放射強度是用放射強度的最大值進行標準化而得到的值。圖中的實線是以a軸為旋轉軸，將m軸向+c軸方向以及-C軸方向傾斜的情況下的配光分布特性。表示了從-90度到90度的配光分布特性。此外，圖中的虛線是以c軸為旋轉軸，將m軸向a軸方向傾斜的情況下的配光分布特性。表示了從-90度到90度的配光分布特性。圖13用百分率示出了圖10、圖11以及圖 12的各自的相同角度下的以a軸為旋轉軸的情況、和以c軸為旋轉軸的情況的標準化發光強度的差。由于在本實施例中使用的具有偏振特性的發光元件以m面為主面，因此氮化物半導體活性層的光產生主要在a軸方向偏振的光。因此，向與a軸垂直的方向強烈地放射光。結果，以a軸為旋轉軸的配光分布特性成為變形的形狀。配光分布特性變形的現象在圖10所示的比較例的曲線圖中被明顯地觀察到。在圖11所示的例子中，與不含有非熒光體粒子的情況相比，a軸方向的放射角變窄，c軸方向的放射角變寬。從圖13的a軸和c軸的標準化發光強度的差的圖可知，在比較例中，配光分布特性最大具有38%的非対稱性。另ー方面，在圖4B的構造中，非対稱性被改善為最大14%點程度。即，假設m軸方向的發光強度為100%、m軸方向的角度為O度的情況下的、以a軸為旋轉軸的從_90度到90度的配光分布特性和以c軸為旋轉軸的從-90度到90度的配光分布特性的相同角度下的發光強度差為14%點以下。此外，在本實用新型的圖4C的構造中，非対稱性被改善為最大26%、最大附近25%左右。即，假設m軸方向的發光強度為100%、m軸方向的角度為O度的情況下的、以a軸為旋轉軸的從-90度到90度的配光分布特性和以c軸為旋轉軸的從-90度到90度的配光分布特性的相同角度下的發光強度差為26%點以下或者25%點以下。這意味著作為光因TiO2納米粒子而散射的結果，改善了配光特性。并且，從圖12可知，只要本實用新型的光提取控制層404設置于樹脂密封的某一部分則能夠改善配光特性。在圖4C所示的發光器件中，在用粘度較低的樹脂(第I密封部403)對氮化物半導體發光元件402的周圍進行密封后，在其表面配置了含有非熒光體粒子的粘度較高的樹脂(光提取控制層404)。由于在樹脂中含有非熒光體粒子，從而其粘度變高，因此在通過光提取控制層404對氮化物半導體發光元件402的周圍進行密封的情況下，有產生空隙的危險。在圖4C所的結構中，能夠避免這種危險。通常，對氮化物半導體發光元件進行密封的樹脂的折射率隨著從氮化物半導體發光元件402向外界而依次變低。通過采用這種結構，實現了光的提取效率的提高。對此，在圖4C所示的結構中，折射率較高的樹脂(光提取控制層404)覆蓋了折射率較低的樹脂(第I密封部403)的外側。由此，在第I密封部403和光提取控制層404之間的界面上，來自氮化物半導體發光元件402的光的反射率變高。因此，在放射到外部之前在發光器件內反射的光的成分的比例變多，因此具有進一步降低偏振度的效果。根據以上事實，本申請的實用新型在以由元件產生的光的配光特性不遵循朗伯定律了 'y、的非極性面或半極性面為主面的氮化物發光元件中很有效。(實施例4)作為實施例4，制作了圖4D到圖4F所示的結構的發光器件。以下，對其結果進行說明。首先，通過與實施例I相同的方法制作了在本實施例的發光器件中使用的氮化物半導體發光兀件。將通過與實施例I相同的步驟而準備好的樹脂轉移到分配器用的注射器，并向安裝有氮化物半導體發光元件402的安裝基板401的凹部注入需要量并進行加熱硬化。由此，制作出了光提取控制層404按照覆蓋氮化物半導體發光元件402的方式配置于安裝基板401上的發光器件(圖4D所示的形態)。由于確認了若使光提取控制層404的層內距離DL的最大值不到氮化物半導體發光元件402的元件內距離DE的最大值的I. 5倍，則與使之成為I. 5倍以上的長度時相比，光提取效率變小的現象，因此將光提取控制層404的層內距離DL的最大值設計為氮化物半導體發光元件402的元件內距離DE的最大值的I. 5倍以上。更優選的方式為，將光提取控制層404的層內距離DL的最小值也設計為氮化物半導體發光元件402的元件內距離DE的最大值的I. 5倍以上。確認了在此情況下光提取效率最大。另外，圖4E所示的形態或圖4F所示的形態通過調整注入到安裝基板401的凹部的樹脂密封量，并多階段地對樹脂密封進行加熱硬化而制作。在圖4D到圖4F所示的構造中，從氮化物半導體發光兀件402向橫向放出的光被安裝基板401的傾斜部分反射。因此,有具有指向性較強的配光特性的優點。(實施例5)作為實施例5，制作了圖4G到圖41所示的結構的發光器件。以下，對其結果進行說明。首先，通過與實施例I相同的方法制作了在本實施例的發光器件中使用的氮化物半導體發光兀件。將通過與實施例I相同的步驟而準備好的樹脂轉移到分配器用的注射器，并向安裝有氮化物半導體發光元件402的安裝基板401的凹部注入需要量并進行加熱硬化。由此，制作出了光提取控制層404按照覆蓋氮化物半導體發光元件402的方式配置于安裝基板401上的發光器件(圖4D所示的形態)。之后，通過向具有半球形狀的凹形的模具內注入樹脂密封，并將圖4D所示的已樹脂密封的發光元件設置于該模具并進行加熱硬化，而制作了圖4G所示的形態。由于確認了若使光提取控制層404的層內距離DL的最大值不到氮化物半導體發光元件402的元件內距離DE的最大值的I. 5倍，則與使之成為I. 5倍以上的長度時相比，光提取效率變小的現象，因此將光提取控制層404的層內距離DL的最大值設計為氮化物半導體發光元件402的元件內距離DE的最大值的I. 5倍以上。更優選的方式為，將光提取控制層404的層內距離DL的最小值也設計為氮化物半導體發光元件402的元件內距離DE的最大值的I. 5倍以上。確認了在此情況下光提取效率最大。另外，圖4H所示的形態或圖41所示的形態，通過調整注入到安裝基板401的凹部的樹脂密封量，并多階段地對樹脂密封進行加熱硬化而制作。在圖4G到圖41所示的構造中，從氮化物半導體發光元件402向橫向放出的光被安裝基板401的傾斜部分反射。因此，光的指向性變強，并且 在樹脂密封部分的最外層殼上光的放射方向被整合，因此具有能夠得到理想地接近朗伯定律的配光特性的優點。 本實用新型所涉及的發光元件作為將以非極性面或半極性面為主面的發光元件的偏振特性或配光特性改善為可實用的級別的技術是很有用的。
權利要求1.一種發光器件，具備氮化物半導體發光元件，其具有光提取面，并從所述光提取面放射偏振光；和光提取控制層，其覆蓋所述氮化物半導體發光元件的所述光提取面，以樹脂為母材，所述光提取控制層中分散有直徑為30nm以上150nm以下的非熒光體粒子。
2.根據權利要求I所述的發光器件，其中，設置配置了所述氮化物半導體發光元件的安裝基板，所述安裝基板為平板狀，所述光提取控制層的上表面具有圓弧狀的剖面形狀。
3.根據權利要求I所述的發光器件，其中，設置配置了所述氮化物半導體發光元件的安裝基板，所述安裝基板為平板狀，所述光提取控制層的上表面具有圓弧狀的剖面形狀，設置覆蓋所述光提取控制層的密封層，所述密封層的剖面形狀為圓弧狀。
4.根據權利要求I所述的發光器件，其中，設置配置了所述氮化物半導體發光元件的安裝基板，所述安裝基板為平板狀，在所述氮化物半導體發光元件和所述光提取控制層之間存在第I密封層，所述第I密封層的上表面具有圓弧狀的剖面形狀，所述光提取控制層的剖面形狀為圓弧狀，設置覆蓋所述光提取控制層的第2密封層，所述第2密封層的剖面形狀為圓弧狀。
5.根據權利要求I所述的發光器件，其中，設置形成有凹部的安裝基板，氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部，所述光提取控制層的上表面是沿著所述凹部的邊緣的平面。
6.根據權利要求I所述的發光器件，其中，設置形成有凹部的安裝基板，氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部，設置覆蓋所述光提取控制層的密封層，所述密封層的上表面是沿著所述凹部的邊緣的平面。
7.根據權利要求I所述的發光器件，其中，設置形成有凹部的安裝基板，氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部，在所述氮化物半導體發光元件和所述光提取控制層之間存在第I密封層，設置覆蓋所述光提取控制層的第2密封層，所述第2密封層的上表面是沿著所述凹部的邊緣的平面。
8.根據權利要求I所述的發光器件，其中，設置形成有凹部的安裝基板，氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部， 所述光提取控制層的上表面具有圓弧狀的剖面形狀。
9.根據權利要求I所述的發光器件，其中， 設置形成有凹部的安裝基板， 氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部， 設置覆蓋所述光提取控制層的密封層， 所述密封層的剖面形狀為圓弧狀。
10.根據權利要求I所述的發光器件，其中， 設置形成有凹部的安裝基板， 氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部， 在所述氮化物半導體發光元件和所述光提取控制層之間存在第I密封層， 設置覆蓋所述光提取控制層的第2密封層， 所述第2密封層的剖面形狀為圓弧狀。
11.根據權利要求I所述的發光器件，其中， 設置配置了所述氮化物半導體發光元件的安裝基板， 所述安裝基板為平板狀， 在所述氮化物半導體發光元件和所述光提取控制層之間存在密封層， 所述密封層的上表面具有圓弧狀的剖面形狀， 所述光提取控制層的剖面形狀為圓弧狀。
12.根據權利要求I所述的發光器件，其中， 設置形成有凹部的安裝基板， 氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部， 在所述氮化物半導體發光元件和所述光提取控制層之間存在密封層， 所述光提取控制層的上表面是沿著所述凹部的邊緣的平面。
13.根據權利要求I所述的發光器件，其中， 設置形成有凹部的安裝基板， 氮化物半導體發光元件設置于所述安裝基板的凹部的底部， 在所述氮化物半導體發光元件和所述光提取控制層之間存在密封層， 所述光提取控制層的上表面具有圓弧狀的剖面形狀。
14.根據權利要求I所述的發光器件，其中， 所述非熒光體粒子的折射率為I. 4以上2. 9以下。
15.根據權利要求I所述的發光器件，其中， 所述非熒光體粒子的帶隙為3. OeV以上6. 3eV以下。
16.根據權利要求I所述的發光器件，其中， 還具備安裝基板，所述安裝基板在主面上支撐所述氮化物半導體發光元件， 從將所述氮化物半導體發光元件正投影于所述安裝基板的所述主面而得到的圖形的對角線的交點到所述光提取控制層的表面的層內距離的最大值，是連接將所述氮化物半導體發光元件正投影于所述安裝基板的所述主面而得到的圖形的邊的2點的線段的元件內距離的最大值的I. 5倍以上。
17.根據權利要求16所述的發光器件，其中， 所述光提取控制層的層內距離的最大值相對于所述元件內距離的最大值的比值大于所述樹脂密封部的折射率。
18.根據權利要求4、7或10中任意一項所述的發光器件，其中， 所述第2密封部由無機材料構成。
19.根據權利要求4、7、10、11、12或13中任意一項所述的發光器件，其中， 所述第I密封部的硬度比所述光提取控制層的硬度低。
20.根據權利要求4、7、10、11、12或13中任意一項所述的發光器件，其中， 所述第I密封部的折射率比所述光提取控制層的折射率大。
專利摘要本實用新型的發光器件具有放射偏振光的氮化物半導體發光元件(402)、和覆蓋氮化物半導體發光元件(402)的光提取面并含有樹脂和分散在樹脂內的非熒光體粒子的光提取控制層(404)，光提取控制層(404)以0.01vol％以上10vol％以下的比例含有非熒光體粒子，非熒光體粒子的直徑為30nm以上150nm以下。
文檔編號H01L33/50GK202405309SQ201120398988
公開日2012年8月29日 申請日期2011年10月19日 優先權日2010年10月19日
發明者井上彰, 橫川俊哉, 藤金正樹 申請人:松下電器產業株式會社