專利名稱：氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件、照明裝置、液晶顯示裝置和氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件和照明裝 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件、照明裝置和液晶顯示裝置。本發(fā)明特別是涉及可以出射藍(lán)色、綠色、橙色、紅色等從可視區(qū)域整體所選擇的任意的波長的光的發(fā)光二極管、激光二極管等的GaN系半導(dǎo)體發(fā)光元件和照明裝置，以及使用它們的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
含有作為V族元素的氮(N)的氮化物半導(dǎo)體，根據(jù)其帶隙的大小，有望作為短波長發(fā)光元件的材料。其中，氮化鎵系化合物半導(dǎo)體的研究盛行，藍(lán)色發(fā)光二級管(LED)、綠色 LED和以GaN系半導(dǎo)體為材料的半導(dǎo)體激光器也得到實(shí)用化(例如參照專利文獻(xiàn)1、2)。以下，將氮化鎵系化合物半導(dǎo)體稱為GaN系半導(dǎo)體。在GaN系半導(dǎo)體中，含有由鋁 (Al)和銦(In)的至少一方置換了 ( 的一部分或全部的化合物半導(dǎo)體，GaN系半導(dǎo)體由組成式 AlxGayInzN (0 彡 x、y、ζ 彡 1，x+y+z = 1)表示。通過由Al和h置換( ，無論是使帶隙比GaN大還是小都可以。由此，不僅可以發(fā)出藍(lán)色和綠色等短波長的光，也可以使之發(fā)出橙色和紅色的光。因此，通過使用GaN系半導(dǎo)體，理論上可以實(shí)現(xiàn)出射從全可視區(qū)域所任意選擇的波長的光的發(fā)光元件，將GaN系半導(dǎo)體發(fā)光元件應(yīng)用到圖像顯示裝置和照明裝置也倍受期待。氮化鎵系半導(dǎo)體具有纖鋅礦型晶體結(jié)構(gòu)。圖1以四指數(shù)表示法(六方晶指數(shù))示出纖鋅礦型晶體結(jié)構(gòu)的面。在4指數(shù)表示法中，使用由％、％、％和c所表示的基本矢量，來代表晶面和取向。基本矢量c在W001]方向延長，該方向被稱為“C軸”。與c軸垂直的面 (plane)被稱為“c面”或“(0001)面”。還有，“C軸”和“C面”也有分別表述為“C軸”和 “C面”的情況。圖2(a)表示GaN系半導(dǎo)體的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的棒球模型。圖2(b)表示在與c軸垂直的平面中的GaN系半導(dǎo)體結(jié)晶的( 和N的位置。歷來，在使用GaN系半導(dǎo)體制作半導(dǎo)體元件時，作為使GaN系半導(dǎo)體結(jié)晶生長的基板，使用的是c面基板，即在表面具有(0001)面的基板。這種情況下，由圖2(a)和(b)可知，在c軸方向形成僅配置有( 原子的層和僅配置有N原子的層。由于這樣的( 原子和 N原子的配置，引起在GaN系半導(dǎo)體上形成自發(fā)性的極化(Electrical Polarization)。因此，“c面”也稱為“極性面”。其結(jié)果是，在GaN系半導(dǎo)體發(fā)光元件的活性層的InGaN的量子阱中，沿c軸向發(fā)生壓電電場，在活性層內(nèi)的電子和空穴的分布發(fā)生位置偏移，因此在載流子的量子限制斯塔克效應(yīng)下，活性層內(nèi)部的量子效率降低。半導(dǎo)體激光器的情況下，則產(chǎn)生閾值電流的增大； LED的情況下，則產(chǎn)生消耗功率的增大和發(fā)光效率的降低。另外，隨著注入載流子密度的上升，還發(fā)生壓電電場的屏蔽，也會產(chǎn)生發(fā)光波長的變化。另外，若為了發(fā)出綠色和橙色還有紅色等長波長區(qū)域的光而增WhGaN活性層的 In組成，則隨著h組成增加，壓電電場的強(qiáng)度也越發(fā)增加，內(nèi)部量子效率急劇降低。因此， 在一般使用c面的InGaN活性層的LED中，可以說可發(fā)出的光的波長為550nm左右。
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為了解決這樣的課題，得到研究的有，使用在表面具有作為非極性面的m面的基板(m面GaN系基板)來制作發(fā)光元件。如圖1所示，纖鋅礦型晶體結(jié)構(gòu)中的m面與c軸平行、且是與c面直交的6個等價的面。例如，在圖1中是由陰影線表示的與[10-10]方向垂直的(10-10)面。在與(10-10)面等價的其他m面中，還有(-1010)面、(1-100)面、 (-1100)面、(01-10)面、(0-110)面。在此，在表示密勒指數(shù)的括號內(nèi)的數(shù)字的左側(cè)附加的 “_”意思是橫線(bar)。圖2(c)表示在與m面垂直的面中的GaN系半導(dǎo)體結(jié)晶的( 和N的位置。如圖 2 (c)所示，在m面，( 原子和氮原子存在于同一原子面上，因此在與m面垂直的方向不發(fā)生極化。因此，如果使用在m面上形成的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)制作發(fā)光元件，則在活性層不會發(fā)生壓電電場，能夠解決上述的課題。另外，因?yàn)榭梢允够钚詫拥幕M成大大增加，所以能夠使用同一材料系，來實(shí)現(xiàn)不僅能夠發(fā)出藍(lán)色光、而且能夠發(fā)出綠色、橙色、紅色等更長波長的光的LED和激光二極管。還有，在本說明書中，在與六方晶纖鋅礦結(jié)構(gòu)的X面(X = c、m)垂直的方向上發(fā)生外延生長的情形表示為“X面生長”。在X面生長中，將X面稱為“生長面”，將通過X面生長所形成的半導(dǎo)體的層稱為“X面半導(dǎo)體層”。此外，如非專利文獻(xiàn)1等所公開的，使用了在m面上所形成的InGaN活性層的LED， 具有由其價帶的構(gòu)造所引起的偏振特性。具體來說，就是在與a軸平行的方向出射偏振的光。因此，可期待其作為可以出射具有偏振特性的光的發(fā)光元件加以利用。例如，液晶顯示裝置中，為了利用控制液晶的偏振方向的作用，作為光源就需要使用偏振光。在現(xiàn)有的液晶顯示裝置中，由于沒有出射具有偏振特性的光的適當(dāng)?shù)墓庠矗ㄟ^使用LED和CCFL熒光管等的光源而使所出射的光通過偏振板，由此得到具有偏振特性的光。但是，根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，從光源出射的光的大部分被偏振板遮擋，因此光的利用效率低這樣的問題存在。因此，如果將使用了在m面所形成的InGaN活性層的LED作為液晶顯示裝置的光源加以使用， 則光的利用效率提高，可以大幅降低液晶顯示裝置的消耗功率，可以不用設(shè)置偏振板，由此降低制造成本也成為可能。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 特開2001-308462號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開2003-332697號公報(bào)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 APPLIED PHYSICS LETTERS 92(2008)091105

發(fā)明內(nèi)容
如上述，在m面基板上生長的GaN系半導(dǎo)體元件，與在c面基板上生長的GaN系半導(dǎo)體元件相比，能夠發(fā)揮出顯著的效果。但是存在的課題是，在m面基板上生長的GaN系半導(dǎo)體元件，與在c面基板上生長的GaN系半導(dǎo)體元件相比，其機(jī)械性的強(qiáng)度低。這在m面基板上生長的GaN系半導(dǎo)體元件的實(shí)用化上，就成為技術(shù)性的障礙。
本發(fā)明鑒于這一點(diǎn)而做，其主要目的在于，提供一種偏振特性優(yōu)異、能夠使在面基板上結(jié)晶生長的GaN系半導(dǎo)體元件的物理性的強(qiáng)度得以提高的構(gòu)造，及使用其的照明裝置和液晶顯示裝置。本發(fā)明的照明裝置，是至少具有第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的照明裝置，其中，所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件分別具有半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片包括由Al JnyGazN(x+y+z = 1、χ彡0、y彡0、ζ彡0)半導(dǎo)體形成的氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，所述氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)含有由m面氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的活性層區(qū)域，所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件均從所述活性層區(qū)域出射偏振光，在將所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件出射的偏振光的波長分別設(shè)為λ 和λ 2、所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體芯片的厚度分別設(shè)為dl和d2時，滿足λ1< λ2且dl<d2 的關(guān)系。在有的優(yōu)選實(shí)施方式中，照明裝置還具有具備所述半導(dǎo)體芯片的第三氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，在將所述第三氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件出射的偏振光的波長設(shè)為λ 3、所述第三氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體芯片的厚度設(shè)為d3時，滿足λ 1< λ2< λ3且dl < d2 < d3的關(guān)系。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，從所述第一氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件、所述第二氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件和所述第三氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件所出射的偏振光的偏振方向，一致成
同一方向。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，照明裝置還具有支承基板，所述第一、第二和第三氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件被支承在所述支承基板上。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述λ 1、λ 2和λ 3分別是藍(lán)色區(qū)域、綠色區(qū)域和紅色區(qū)域的波長。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述λ1、λ2和人3分別是420歷以上且47011111以下、 520nm以上且560nm以下和590nm以上且660nm以下。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述dl、d2和d3分別是IlOym以上且150 μ m以下、 200 μ m以上且240 μ m以下和250 μ m以上且290 μ m以下。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，照明裝置還具有AKialnP系發(fā)光元件和偏振濾光片， 該偏振濾光片被設(shè)置在從所述AlfeInP系發(fā)光元件出射的光透過的位置，所述λ 和入2 分別是藍(lán)色區(qū)域和綠色區(qū)域的波長。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述dl和d2分別是IlOym以上且150 μ m以下和 200 μ m以上且240 μ m以下。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述λ 和人2分別是42011111以上且47011111以下和 520nm以上且560nm以下。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件分別具有ρ 型電極，該P(yáng)型電極被設(shè)置在所述氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的一部分、且由Mg或Mg合金形成。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，照明裝置還具有一對光學(xué)透鏡，該一對光學(xué)透鏡將從所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件所出射的偏振光分別地會聚。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，照明裝置還具有將從所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件所出射的偏振光共同地會聚的光學(xué)透鏡。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述光學(xué)透鏡將從所述氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件出射的光轉(zhuǎn)換為平行光。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述光學(xué)透鏡的焦點(diǎn)位置鄰域，配置有所述第一氮化物系半導(dǎo)體元件和所述第二氮化物系半導(dǎo)體元件的發(fā)光面。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，照明裝置還具有光學(xué)片和光學(xué)板。本發(fā)明的液晶顯示裝置具有液晶面板和上述照明裝置。本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，是具有半導(dǎo)體芯片的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，所述半導(dǎo)體芯片包括由AlJny^izN(x+y+z = Ux彡0、y彡0、z彡0)半導(dǎo)體形成的氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，所述氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)具有由m面氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的活性層區(qū)域，從所述活性層區(qū)域出射420nm以上且470nm以下的波長的偏振光，前記半導(dǎo)體芯片的厚度是110 μ m以上且150 μ m以下。本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，是具有半導(dǎo)體芯片的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，所述半導(dǎo)體芯片包括由AlJny^izN(x+y+z = Ux彡0、y彡0、z彡0)半導(dǎo)體形成的氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，所述氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)具有由m面氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的活性層區(qū)域，從所述活性層區(qū)域出射520nm以上且560nm以下的波長的偏振光，前記半導(dǎo)體芯片的厚度為200 μ m以上且240 μ m以下。本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，是具有半導(dǎo)體芯片的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，所述半導(dǎo)體芯片包括由AlJny^izN(x+y+z = Ux彡0、y彡0、z彡0)半導(dǎo)體形成的氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，所述氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)具有由m面氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的活性層區(qū)域，從所述活性層區(qū)域出射590nm以上且660nm以下的波長的偏振光，前記半導(dǎo)體芯片的厚度為250 μ m以上且290 μ m。本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，包括如下工序準(zhǔn)備基板的工序 (a)；在所述基板上形成氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的工序(b)，該氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)具有由m面氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的活性層區(qū)域、且由AlxIny^izN(x+y+z = Ux彡0、y彡0、 ζ ^ 0)半導(dǎo)體形成；在所述氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)上形成電極，且制作從所述活性層區(qū)域出射偏振光的半導(dǎo)體芯片的工序(c)；按照成為與從所述活性層區(qū)域出射的偏振光的波長相應(yīng)的厚度的方式，對所述半導(dǎo)體芯片的厚度進(jìn)行調(diào)整的工序(d)。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述工序(d)中，半導(dǎo)體芯片的厚度通過蝕刻法或研磨得以調(diào)整。本發(fā)明的照明裝置的制造方法，包括如下工序根據(jù)上述方法，制作發(fā)光波長和半導(dǎo)體芯片的厚度分別不同的第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的工序；將所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件配置在支承基板上的工序。在有的優(yōu)選的實(shí)施方式中，按照從所述第一氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件和所述第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件所出射的偏振光的偏振方向一致成同一方向的方式，配置在所述支承基板上。根據(jù)本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，由于按照發(fā)光波長，將半導(dǎo)體芯片的厚度設(shè)定為規(guī)定的厚度，因此能夠出射偏振特性優(yōu)異的光，另外，能夠提高半導(dǎo)體芯片的機(jī)械性的強(qiáng)度。
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另外，根據(jù)本發(fā)明的照明裝置，具有2個以上的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，在將2 個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的發(fā)光波長設(shè)為λ 1和λ 2、半導(dǎo)體芯片的厚度設(shè)為dl和 d2時，滿足λ1< λ2且dl<d2的關(guān)系。因此能夠出射偏振特性優(yōu)異的光，另外還能夠提高半導(dǎo)體芯片的機(jī)械性的強(qiáng)度。通過使用這樣的照射裝置，實(shí)現(xiàn)了在有效利用了偏振特性的高效率下低成本的液
晶顯示裝置。


圖1是表示纖鋅礦型晶體結(jié)構(gòu)的基本矢量al、a2、a3、c的立體圖。圖2 (a)是模式化地表示GaN的單位晶格的立體圖，圖2 (b)和圖2 (c)是分別表示 c面的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和m面的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的圖。圖3是作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的剖面模式圖。圖4是作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的照明裝置的剖面模式圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的偏振特性的標(biāo)繪圖。圖6是用于圖5所示的偏振特性測量的測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖7(a)是在使偏振板的角度為0度時由照相機(jī)拍攝本發(fā)明的實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的芯片照片，圖7(b)是在使偏振板的角度為90度時由照相機(jī)拍攝本發(fā)明的實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的芯片照片。圖8是表示將在偏振板的角度為0度時的由硅檢波器檢測出的光強(qiáng)度與在90時的光強(qiáng)度之比作為偏振度之際的在各發(fā)光波長下的偏振度的芯片厚度依存性的標(biāo)繪圖。圖9是表示在偏振度減少至0. 9時的芯片厚度的發(fā)光波長依存性的標(biāo)繪圖。圖10是表示在切割氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的芯片且進(jìn)行倒裝裝配后的、在各發(fā)光波長下的沒有破損的芯片的比率的標(biāo)繪圖。圖11是表示在切割波長590nm的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的芯片且進(jìn)行倒裝裝配后的、在各芯片厚度下的沒有破損的芯片的比率的標(biāo)繪圖。圖12是表示本發(fā)明的照明裝置的另一方式的剖面模式圖。圖13(a)和圖13(b)是本發(fā)明的實(shí)施方式的液晶顯示裝置的模式化的立體圖和剖面圖。圖14是表示圖13所示的液晶顯示裝置的照明裝置所使用的照明單元的模式化的剖面圖。圖15(a)和圖15(b)是表示圖13所示的液晶顯示裝置的照明裝置所使用的照明單元的另一例的模式化的剖面圖。圖16(a)和圖16(b)是表示圖13所示的液晶顯示裝置的照明裝置所使用的光學(xué)板的一例的模式圖。圖17是表示圖13所示的液晶顯示裝置的照明裝置中的照明單元的配置的圖。圖18是表示圖13所示的液晶顯示裝置的照明裝置中的照明單元的驅(qū)動電路的一例的圖。圖19(a)和圖9(b)是表示圖13所示的液晶顯示裝置的照明裝置的另一例的圖。
具體實(shí)施例方式本申請發(fā)明者，在m面上形成的GaN系發(fā)光元件的偏振特性和機(jī)械性的強(qiáng)度進(jìn)行了詳細(xì)的研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，偏振特性和機(jī)械性的強(qiáng)度依存于構(gòu)成GaN系發(fā)光元件的半導(dǎo)體芯片的厚度和從活性層出射的光的波長。基于此認(rèn)識，本申請發(fā)明者發(fā)明了一種GaN系發(fā)光元件，其是通過在m面上形成的GaN系發(fā)光元件中使半導(dǎo)體芯片的厚度最佳化，從而具有在m面上形成的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)、且偏振特性優(yōu)異并且具有充分的機(jī)械性強(qiáng)度。以下，一邊參照附圖，一邊說明本發(fā)明的實(shí)施方式。(第一實(shí)施方式)以下，一邊參照附圖，一邊說明本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件和照明裝置的實(shí)施方式。圖3是模式化地表示作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100 的剖面結(jié)構(gòu)。圖3所示的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100，由半導(dǎo)體芯片45構(gòu)成。半導(dǎo)體芯片45含有基板10，和在基板10上所外延生長的氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20。氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20由GaN系半導(dǎo)體形成，更具體地說由AlxIny^izN (x+y+z = Ux^O,y^O,z^O)半導(dǎo)體形成。另外，氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20含有作為發(fā)光區(qū)域發(fā)揮功能的活性層區(qū)域?qū)?。在本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)偏振特性優(yōu)異、以高的發(fā)光效率發(fā)光的發(fā)光元件，使用在m 面上所形成的由氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的活性層區(qū)域。該活性層區(qū)域其生長方向相對于m面垂直(m面氮化物半導(dǎo)體層)、也有與m面平行的情形。為此，在氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件 100中，含有活性層區(qū)域M的氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20，被形成在以m面為表面12的且由GaN系半導(dǎo)體構(gòu)成的基板10上。但是，由于也有在r面藍(lán)寶石基板上a面GaN生長這樣的先例，所以，只要氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20的活性層區(qū)域M具有與m面平行的晶體取向，即活性層區(qū)域的生長方向是m軸方向，基板10的表面12也可以未必是m面。在此所謂“m面”，不僅包括相對于m面完全平行的面，還包括從m面傾斜了很小角度(0 士 Γ )的面。在從m面稍微傾斜的程度下，自發(fā)極化的影響非常小。另一方面，在結(jié)晶生長技術(shù)中以下情況存在與晶體取向嚴(yán)密一致的基板相比，稍有傾斜的基板上的一方更容易使半導(dǎo)體層進(jìn)行外延生長。因此還存在如下情況，即為了既充分抑制自發(fā)極化的影響、又使外延生長的半導(dǎo)體層的品質(zhì)提高、或提高結(jié)晶生長速度，使晶面傾斜是有用的。氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20含有以夾隔活性層區(qū)域M的方式所配置的第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22和第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層26。在本實(shí)施方式中，第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層 22相對于活性層區(qū)域M位于基板10側(cè)，第二導(dǎo)電層的半導(dǎo)體層沈位于基板10的相反側(cè)。 在活性層區(qū)域M和第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層沈之間，也可以設(shè)置本征(了 > F-7")的GaN 層。第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22，例如由η型的AluGaJnwN(u+v+w = 1、u彡0、ν彡0、 w^O)形成。作為η型摻雜物，例如能夠使用硅(Si)。第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層沈，例如由ρ型的AlfatN(s+t = l、s彡0、t彡0)半導(dǎo)體構(gòu)成。作為摻雜物例如可添加Mg。作為Mg以外的ρ型摻雜物，例如也可以使用SuBe等。 在第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層沈中，Al的組成比率s可以在厚度方向上一樣，Al的組成比率s 也可以沿厚度方向連續(xù)或階段性地變化。具體來說，第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層26，可以具有 Al的組成比率s不同的多個子層加以層疊的多層結(jié)構(gòu)，摻雜物的濃度也可以沿厚度方向變化。第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層沈的厚度例如為0. 2 2 μ m。第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層沈的上表面為氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20的上表面時，從降低接觸電阻的觀點(diǎn)出發(fā)，第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層26的上表面鄰域優(yōu)選Al的組成比率s 為0的半導(dǎo)體，即，由GaN形成。另外在這種情況下，優(yōu)選GaN以高濃度含有第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)，作為接觸層發(fā)揮功能。或者，氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20中，也可以在第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層沈之上，含有第二導(dǎo)電型的GaN層。另外，氮化物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20也可以在第二導(dǎo)電型的GaN層上， 進(jìn)一步含有由P+-GaN構(gòu)成的接觸層。活性層區(qū)域M是氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的電子注入?yún)^(qū)域。活性層區(qū)域M 例如具有^vJnxN阱層(0. 14^x^0. 45)(例如厚度9nm)和GaN阻擋層(例如厚度9nm) 被交替層疊的fe^nN/GaN多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)(例如厚度81nm)。從氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射的光的波長，取決于構(gòu)成活性層區(qū)域M的半導(dǎo)體的帶隙的大小，更具體地說， 就是由作為阱層的半導(dǎo)體組成的(^a1-JnxN半導(dǎo)體中的h的組成χ決定。在m面上所形成的活性層區(qū)域M上不會發(fā)生壓電電場。因此，即使使h組成增加，發(fā)光效率的降低仍得到抑制。其結(jié)果是，即使是使用了氮化物系半導(dǎo)體的發(fā)光元件，由于大幅增加^組成，仍能夠?qū)崿F(xiàn)紅色的發(fā)光二極管和激光二極管。另外，通過使用在m面上形成的活性層區(qū)域M，能夠在與a軸平行的方向上發(fā)生偏振的光。藍(lán)色區(qū)域的光的波長λ 為420nm以上且470nm以下，為了發(fā)出藍(lán)色區(qū)域的光，h 的組成例如設(shè)定為滿足0. 14彡χ彡0. 22的值。同樣，綠色區(qū)域的光的波長λ 2為520nm 以上且560nm以下，為了發(fā)出綠色區(qū)域的光，In的組成例如設(shè)定為滿足0.四彡χ彡0. 34的值。紅色區(qū)域的光的波長λ3為590nm以上且660nm以下，為了發(fā)出紅色區(qū)域的光，h的組成例如設(shè)定為滿足0. 38 < χ < 0. 45的值。更具體地說，例如，如果發(fā)光波長為450nm的藍(lán)色，則χ = 0. 18 0. 2 ；如果是520nm綠色，則χ = 0.四 0. 31 ；如果是630nm的紅色， 則χ = 0. 43 0. 44。還有，發(fā)光波長依存于阱層厚度、應(yīng)變量、制造方法等，因此發(fā)光波長所對應(yīng)的^的組成也有稍微偏離上述范圍的情形。在本實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100中，這些波長的光均在與a軸平行的方向偏振。氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100還具有與第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22和第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層26分別以低阻抗所連接的第一導(dǎo)電型電極40和第二導(dǎo)電型電極30。在本實(shí)施方式中，通過在半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20中設(shè)有凹部42，使第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22的一部分露出，在露出的第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22上設(shè)有第一導(dǎo)電型電極40。第一導(dǎo)電型電極40具有例如Ti層和Pt層的層疊結(jié)構(gòu)(Ti/Pt)、且與第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22歐姆接觸。由此第一導(dǎo)電型電極40作為η型歐姆電極發(fā)揮功能。另外，在第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層沈上設(shè)有第二導(dǎo)電型電極30。第二導(dǎo)電型電極 30優(yōu)選與第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層沈歐姆接觸。優(yōu)選第二導(dǎo)電型電極30大致覆蓋第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層沈的整個表面。由此，第二導(dǎo)電型電極30作為ρ型歐姆電極發(fā)揮功能。優(yōu)選第二導(dǎo)電型電極30由Mg或Mg合金構(gòu)成。Mg比歷來作為ρ型電極使用的Pd柔軟、且富于延展性。因此，將由Mg所構(gòu)成的電極形成在包括m面上所形成的活性層區(qū)域M的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20上時，能夠?qū)Π雽?dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20上產(chǎn)生的應(yīng)變進(jìn)行吸收，而使施加到半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20上的應(yīng)力變小，從而能夠抑制機(jī)械性的強(qiáng)度低的半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20破損。
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在如以上方式構(gòu)成的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100中，若在第一導(dǎo)電型電極40和第二導(dǎo)電型電極30之間外加電壓，則從第二導(dǎo)電型電極30向活性層區(qū)域M注入空穴，從第一導(dǎo)電型電極40向活性層區(qū)域?qū)ψ⑷腚娮?。在活性層區(qū)域?qū)χ校昭ê碗娮釉俳Y(jié)合時， 作為與由活性層區(qū)域M的半導(dǎo)體組成決定的帶隙所對應(yīng)的波長的光，從活性層區(qū)域M出射沿著與a軸平行的方向偏振的光。為了出射偏振特性優(yōu)異的光并且具有高的機(jī)械性的強(qiáng)度，氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100具有與出射的光的波長相對應(yīng)的半導(dǎo)體芯片45的厚度。即，在氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100中，如果構(gòu)成活性層區(qū)域M的半導(dǎo)體的帶隙變大，發(fā)光波長變長，則與之對應(yīng)，半導(dǎo)體芯片45也變厚。具體來說，認(rèn)為氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射藍(lán)色區(qū)域的光(λ 1 = 420nm 470nm)時，優(yōu)選半導(dǎo)體芯片45的厚度dl為110 μ m以上且150 μ m以下(130士20 μ m)。同樣，另外氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射綠色區(qū)域的光U 2 = 520nm 560nm)時，優(yōu)選半導(dǎo)體芯片45的厚度d2為200 μ m以上且240 μ m以下Q20士20μπι)。在出射紅色的光(λ 3 = 590nm 660nm)，優(yōu)選半導(dǎo)體芯片45的厚度d3為250 μ m以上且290 μ m以下 O70士20 μ m)。半導(dǎo)體芯片45的厚度，即使在出射波長最短的光時也為10 μ m以上，該厚度比一般的c面氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的芯片的厚度大。在此，所謂半導(dǎo)體芯片45的厚度(dl、d2、d3)，說的是在氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu) 20的層疊方向上，包括第一導(dǎo)電型電極40和第二導(dǎo)電型電極30在內(nèi)的半導(dǎo)體芯片45整體的厚度。其中，第一導(dǎo)電型電極40和第二導(dǎo)電型電極30的厚度為數(shù)ym左右，另外，氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)20的厚度也為數(shù)μπι以下。因此，半導(dǎo)體芯片45的厚度的大部分由基板10占據(jù)。圖4是表示本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的照明裝置的實(shí)施方式的模式化的剖面圖。如圖4所示，照明裝置111具有在支承基板50和在支承基板上所支承的3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100。氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100具有上述的構(gòu)造，例如，第二導(dǎo)電型電極30以位于支承基板50側(cè)的方式配置，第一導(dǎo)電型電極40和第二導(dǎo)電型電極30 與未圖示的焊盤電極等由例如倒裝焊接等接合并固定。調(diào)整3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件 100的方向，以使從3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射的光的偏振方向一致。例如，如果使3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的側(cè)面相互平行地配置，則能夠使從3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100分別出射的光的偏振方向相互一致。3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100含有按照如上述分別出射例如藍(lán)色區(qū)域的光 (λ 1)、綠色區(qū)域的光(λ 2)和紅色區(qū)域的光(λ 3)的方式?jīng)Q定了 h的組成比的活性層區(qū)域M。另外，3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的半導(dǎo)體芯片45的厚度分別為dl、d2、d3。 因此，λ1< λ2< X3，dl<d2<d3。如此，由于發(fā)光波長不同，導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片45的厚度dl、d2、d3互不相同，其特征在于，隨著發(fā)光波長變長，半導(dǎo)體芯片45的厚度變大。照明裝置111具有3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100，但氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100為2個以上即可。這種情況下，2個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100含有按照出射例如藍(lán)色區(qū)域的光(λ 1)和綠色區(qū)域的光(λ 2)的方式?jīng)Q定了化的組成比的活性層區(qū)域Μ。 另外，2個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的半導(dǎo)體芯片45的厚度分別為dl、d2。因此，λ 1 < λ 2，dl < d2。
照明裝置111中，通過使3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100同時發(fā)光，能夠出射在一個方向(與a軸平行的方向)偏振的白色光，另外，通過調(diào)節(jié)3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的發(fā)光強(qiáng)度，能夠出射沿著一個方向(與a軸平行的方向)偏振的任意顏色的可視光。以下，詳細(xì)地說明在氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100和照明裝置111中的、半導(dǎo)體芯片45的厚度與偏振特性及半導(dǎo)體芯片45的機(jī)械性的強(qiáng)度的關(guān)系。圖5表示氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的偏振特性的測量結(jié)果。圖6模式化地表示用于測量的結(jié)構(gòu)。氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100被倒裝裝配在安裝基板62上，通過從電源61使電流在氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100上流通，能夠得到發(fā)光。從氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射的光，通過偏振板63、且由物鏡64引導(dǎo)至照相機(jī)65和硅檢波器67的檢測部66，由此檢測出光的強(qiáng)度。如果從氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射的光具有偏振特性， 則通過旋轉(zhuǎn)偏振板63，可觀測到光的強(qiáng)度發(fā)生變化。圖5表示由硅檢波器67檢測出的光強(qiáng)度和偏振板63的旋轉(zhuǎn)角的關(guān)系。將使與在 m面形成的活性層區(qū)域M的3軸平行的方向上發(fā)生偏振的光得以透射的偏振板的角度作為 0度，由此表示偏振板63的角度。如圖5所示，若旋轉(zhuǎn)偏振板63，則隨著旋轉(zhuǎn)，光的檢測強(qiáng)度減少；在角度為90度時，即在按照使平行于c軸的方向上發(fā)生偏振的光透過的方式配置偏振板63時，光的檢測強(qiáng)度最小。由此能夠確認(rèn)，從氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射的光向a軸方向偏振。相對于此，從c面的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射的光，未顯示這樣的偏振特性，為隨機(jī)偏振(無偏振)狀態(tài)。圖7 (a)和圖(b)表示在分別使振光板63的角度為0度和90度時的、由照相機(jī)65 拍攝的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100。氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的工作電流為10mA， 照相機(jī)65的快門速度為1/10秒。偏振板63的角度為90度時，幾乎觀察不到發(fā)光，可知偏振板63的偏振方向與從氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射的光的偏振方向直交。這時偏振度大致為1。圖8是表示偏振度的波長依存性和偏振度的半導(dǎo)體芯片厚度依存性的標(biāo)繪圖。使用圖6所示的結(jié)構(gòu)，測量在偏振板63的角度為0度的情況下由硅檢波器67檢測出的光強(qiáng)度A、和在偏振板63的角度為90度時檢測出的光強(qiáng)度B，求得(A-B)/A作為偏振度。如果在偏振板的角度為90度時，光不透過偏振板，則偏振度為1 ；偏振板的角度為90度時透過的光的越增加，偏振度越小。發(fā)光波長為430nm、480nm、530nm和590nm。半導(dǎo)體芯片45的厚度為 5 μ m、10 μ m、80 μ m、100 μ m、150 μ m、200 μ m、250 μ m、300 μ m和 350 μ m。按照出射各波長的光的方式?jīng)Q定活性層區(qū)域M的半導(dǎo)體的組成，之后制作具有與圖3所示的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100相同結(jié)構(gòu)的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件。為了使半導(dǎo)體芯片45的厚度不同，通過研磨基板10，制作半導(dǎo)體芯片的厚度不同的試料，使用圖6所示的結(jié)構(gòu)測量偏振度。具有5 μ m和10 μ m的厚度的半導(dǎo)體芯片45也一并使用干蝕刻進(jìn)行制作。由圖8可知，在任意一種波長下，若半導(dǎo)體芯片45的厚度增加，則偏振度均減少。 但是，發(fā)光波長越長，偏振度開始減少的厚度越大。據(jù)非專利文獻(xiàn)1報(bào)告，InGaN系半導(dǎo)體的最高能級的價帶由兩個原子軌道混合構(gòu)成，由此，能夠發(fā)出與a軸平行的偏振光和與c軸平行的偏振光，但是，在m面上所形成的 InGaN系半導(dǎo)體中，由于壓縮應(yīng)力的影響，主要發(fā)生的是發(fā)出與a軸平行的偏振光的躍遷。圖8所示的結(jié)果可認(rèn)為表示的是，若半導(dǎo)體芯片45變厚，則施加到活性層區(qū)域M的應(yīng)力的影響變化，發(fā)出與c軸平行的偏振光的躍遷增加。如此，由于半導(dǎo)體芯片的厚度導(dǎo)致偏振度變化的性質(zhì)，是m面氮化物半導(dǎo)體層所特有的性質(zhì)。在使用由c面氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的活性層區(qū)域時，因?yàn)榫哂性?60°全范圍強(qiáng)度相同的偏振光，所以偏振度為0恒定。圖9表示在偏振度減少到0. 9時的半導(dǎo)體芯片的厚度和發(fā)光波長的關(guān)系。波長在 430nm附近時，偏振度為0. 9的半導(dǎo)體芯片45的厚度達(dá)100 μ m。若發(fā)光波長變長，則能夠?qū)⑵穸染S持在0. 9的半導(dǎo)體芯片的厚度也增大，發(fā)光波長在590nm附近時為270 μ m左右。 發(fā)光波長在480nm附近時為160 μ m左右，發(fā)光波長在530nm附近時為220 μ m左右。另一方面，圖10是表示發(fā)光波長與氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體芯片的機(jī)械性的強(qiáng)度的關(guān)系的標(biāo)繪圖。按照出射發(fā)光波長為430nm、480nm、530nm和590nm的光的方式?jīng)Q定活性層區(qū)域M的半導(dǎo)體組成，在此基礎(chǔ)上制作氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，其除了半導(dǎo)體芯片45的厚度以外，具有與圖3所示的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100相同構(gòu)造，研磨基板10以使半導(dǎo)體芯片45的厚度為90μπι，進(jìn)行倒裝裝配。計(jì)數(shù)因裝配而破損的芯片，在各發(fā)光波長下求得未破損的芯片的比率。由圖10可知，若波長變長，則沒有破損的芯片的比率降低。這被認(rèn)為是由于，隨著構(gòu)成活性層區(qū)域?qū)Φ陌雽?dǎo)體中的^的組成比變高，特別帶來的是活性層區(qū)域M的機(jī)械性的強(qiáng)度降低。圖11是表示與氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體芯片的機(jī)械性的強(qiáng)度的關(guān)系的標(biāo)繪圖。按照出射發(fā)光波長為590nm的光的方式?jīng)Q定活性層區(qū)域M的半導(dǎo)體組成，在此基礎(chǔ)上制作氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，其除了半導(dǎo)體芯片45的厚度以外，具有與圖3所示的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100相同構(gòu)造，研磨基板10以使半導(dǎo)體芯片45的厚度為90 μ m、 150 μ m、250 μ m和270 μ m,進(jìn)行倒裝裝配。計(jì)數(shù)因裝配而破損的芯片，在各發(fā)光波長下求得未破損的芯片的比率。由圖11可知，芯片越厚，沒有破損的芯片的比率越高。因此可知，為了提高半導(dǎo)體芯片45的機(jī)械性的強(qiáng)度，優(yōu)選半導(dǎo)體芯片45厚的方法。由以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，為了實(shí)現(xiàn)既維持優(yōu)異的偏振特性、又具有充分的機(jī)械性的強(qiáng)度的發(fā)光元件，優(yōu)選在偏振特性不會劣化的范圍內(nèi)，半導(dǎo)體芯片45厚的一方。特別是在發(fā)光波長長的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件中，因?yàn)榘雽?dǎo)體中的^的組成比高，所以機(jī)械性的強(qiáng)度相對地變?nèi)酰雍癜雽?dǎo)體芯片45，偏振度也難以降低。因此，增厚半導(dǎo)體芯片45， 能夠提高機(jī)械性的強(qiáng)度，并且能夠維持優(yōu)異的偏振特性。m面氮化物半導(dǎo)體層與c面氮化物半導(dǎo)體層相比機(jī)械性強(qiáng)度差，因此在m面氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件中，既能夠維持良好的偏振特性又能夠提高機(jī)械性的強(qiáng)度的元件，在實(shí)現(xiàn)實(shí)用的氮化硅系半導(dǎo)體元件上很重要。另外，由以上的結(jié)果表明的可知，λ 1、λ 2、λ 3并不限于藍(lán)色、綠色和紅色的波長， 通過出射的光的波長越長而半導(dǎo)體芯片的厚度越增大，由此既維持良好的偏振特性，又提高半導(dǎo)體芯片的機(jī)械性的強(qiáng)度。如果偏振度為0. 9以上，則認(rèn)為實(shí)用上能夠得到充分的偏振光，因此如圖8所示， 發(fā)光波長為430nm左右時，半導(dǎo)體芯片45的厚度優(yōu)選為110 μ m左右。另外，發(fā)光波長為 590nm左右時，半導(dǎo)體芯片45的厚度優(yōu)選為270 μ m左右。
由圖11可知，出射波長590nm的光的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100中，由于半導(dǎo)體芯片45的厚度為270 μ m,從而芯片沒有破損的比率達(dá)到90 %。相對于此，在出射波長 590nm的光、但半導(dǎo)體芯片45的厚度為90 μ m的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件中，容易破損，芯片沒有破損的比率停留在60%左右。如上述在一般的c面氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件中，半導(dǎo)體芯片的厚度一般在100 μ m以下，因此根據(jù)本發(fā)明，可以說成品率改善達(dá)1. 5倍。另外， 由圖8可知，使半導(dǎo)體芯片45的厚度達(dá)到270 μ m,也能夠以0. 9以上的偏振度出射與a軸平行的偏振光。作為白色光源的三原色的典型的藍(lán)色、綠色和紅色的光為波長450nm、530nm和 590nm。為了可以以高偏振度出射這些波長的光、并且確保半導(dǎo)體芯片45的機(jī)械性的強(qiáng)度， 半導(dǎo)體芯片45的厚度分別為130 μ m、220 μ m和270 μ m。但是，半導(dǎo)體芯片45的機(jī)械性的強(qiáng)度根據(jù)結(jié)晶生長條件和形成的保護(hù)膜的種類或厚度等變化。因此，也存在即使半導(dǎo)體芯片45比上述值多少薄些，也能夠充分確保充分的強(qiáng)度的情況，另外，也有優(yōu)選比上述值厚些的方法的情況。另外由研磨等使芯片厚度最佳化時，研磨面的角度的傾斜度和厚度的面內(nèi)偏差產(chǎn)生，因此應(yīng)該考慮加工精度。因此，發(fā)出藍(lán)色、綠色和紅色的光的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體芯片45的厚度，在上述的值的士20 μ m的范圍就能夠得到同樣的效果。如以上說明的，根據(jù)本實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100，對應(yīng)于發(fā)光波長，半導(dǎo)體芯片的厚度設(shè)定為規(guī)定的厚度，因此能夠出射偏振特性優(yōu)異的光、并且還能夠提高半導(dǎo)體芯片的機(jī)械性的強(qiáng)度。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的照明裝置111，具有2個以上的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件 100，在將2個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的發(fā)光波長設(shè)為λ 和λ2、半導(dǎo)體芯片的厚度設(shè)為dl和d2時，滿足λ1< λ2且dl<d2的關(guān)系。因此能夠出射偏振特性優(yōu)異的光，并且還能夠提高半導(dǎo)體芯片的機(jī)械性的強(qiáng)度。另外，因?yàn)槟軌虼_保半導(dǎo)體芯片的機(jī)械性的強(qiáng)度，所以可以實(shí)現(xiàn)出射橙色和紅色等以往存在困難的長波長的偏振光的發(fā)光元件接下來，一邊參照圖3和圖4，一邊說明氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100和照明裝置 111的制造方法。首先，如圖3所示，準(zhǔn)備主面為m面的基板10。在本實(shí)施方式中，作為基板10，使用 GaN基板。本實(shí)施方式的GaN基板例如使用HVPE (氫化物氣相外延法Hydride Vapor Phase Epitaxy)制造。例如，首先在c面藍(lán)寶石基板上以數(shù)mm的量級使GaN的厚膜生長。其后，使GaN 的厚膜在與c面垂直且平行于m面的方向切割，由此得到m面GaN基板。GaN基板的制作方法不限于此，例如也可以使用鈉助熔劑法等的液相生長和氨熱法等熔液生長方法制作大塊 GaN的結(jié)晶塊，從結(jié)晶塊上切下具有m面的基板。作為基板10，除了 GaN基板以外，例如也能夠使用氧化鎵、SiC基板、Si基板、藍(lán)寶石基板等。為了在基板上使由m面構(gòu)成的GaN系半導(dǎo)體進(jìn)行外延生長，優(yōu)選SiC基板和藍(lán)寶石基板的面取向也為m面的方法。但是，如據(jù)報(bào)告稱在r面藍(lán)寶石基板上生長a面GaN， 為了使以m為主面的半導(dǎo)體層生長，并不是必須使基板10的表面為m面。至少活層層區(qū)域 M與m面平行，其結(jié)晶生長的方向與m面垂直即可。在本實(shí)施方式中，在基板10之上，通過MOCVD (有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法Metal
15Organic Chemical Vapor Deposition)法形成半導(dǎo)體層積結(jié)構(gòu) 20。具體來說，在具有m面的GaN的基板10之上，使第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22進(jìn)行外延生長。例如作為η型雜質(zhì)使用硅，供給TMG(Ga(CH3)3)和NH3作為原料，以1100°C的生長溫度，形成由GaN構(gòu)成的厚3 μ m的第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22。接著，在第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22上，形成活性層區(qū)域M?；钚詫訁^(qū)域M例如具有由厚9nm的(^a1-JnxN阱層和厚9nm的GaN阻擋層所交替層疊的厚81nm的feJnN/GaN 多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。形成^vxInxN阱層時，為了進(jìn)行h的引入，優(yōu)選使生長溫度降低到 SOO0C。根據(jù)氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的用途選擇發(fā)光波長，決定與波長對應(yīng)的^組成X。使波長為450nm(藍(lán)色)時，將h組成χ決定為0. 18 0.2。如果是520nm(綠色)， 則χ = 0. 29 0. 31，如果是630nm(紅色)，則χ = 0. 43 0. 44。通過此In組成的控制， 能夠得到在照明裝置111所使用的、且發(fā)出藍(lán)色、綠色和紅色的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件 100。接著，在活性層區(qū)域M上，堆積例如厚30nm的本征GaN層。在本征GaN層之上形成第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層26。例如，作為ρ型雜質(zhì)使用Cp2Mg( 二茂鎂)，供給TMG、TMA和 NH3作為原料，以1100°C的生長溫度，形成由厚度70nm的P-Alai4Giia86N構(gòu)成的第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層26。接著，在第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層沈上，使用Cp2Mg作為摻雜物，堆積例如厚0. 5 μ m 的P-GaN接觸層。其后，通過使用氯系氣體進(jìn)行干蝕刻，除去ρ-GaN接觸層、第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層沈、本征GaN層、活性層區(qū)域M及第一導(dǎo)電方面的半導(dǎo)體層22 —部分而形成凹部42，且使第一導(dǎo)電方的半導(dǎo)體層22的一部分露出。接著，在位于凹部42的底部、且露出的第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22的一部分上，作為第一導(dǎo)電型的電極40形成Ti/Pt層。另外，在p-GaN接觸層上作為第二導(dǎo)電型的電極30 形成Mg/Pt層。其后，進(jìn)行熱處理，使Ti/Pt層和第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22，以及Mg/Pt層和ρ-GaN接觸層合金化，得到與第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22和p_GaN接觸層分別歐姆接觸的第一導(dǎo)電型的電極40和第二導(dǎo)電型的電極30。其后，使用激光剝離、蝕刻、研磨等方法，除去基板10的一部分以使半導(dǎo)體芯片45 達(dá)到與發(fā)光波長相對應(yīng)的規(guī)定的厚度。只要半導(dǎo)體芯片45的厚度是規(guī)定的值，也可以將基板10全部除去。另外，也可以還除去第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層22的一部分?；蛘撸?0 也可以不被除去。經(jīng)過以上的工序，氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100完成。制作照明裝置111時，如圖4所示，在由陶瓷基板等構(gòu)成的支承基板50上，倒裝裝配波長不同的三種氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100。這時，優(yōu)選按照使從三種氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射的光的偏振方向一致的方式，將氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100配置在支承基板50上?；蛘?，也可以按照根據(jù)發(fā)出的光使偏振方向不同的方式將氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100配置在支承基板50上。(第二實(shí)施方式)以下，一邊參照附圖，一邊說明本發(fā)明的照明裝置的其他實(shí)施方式。圖12模式化地表示照明裝置112的構(gòu)造。如圖12所示，照明裝置112具有第一實(shí)施方式的2個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100、AlGaInP系發(fā)光元件71和偏振濾光片72。2個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)
16光元件100分別出射藍(lán)色區(qū)域的波長λ 1的光和綠色區(qū)域的波長λ 2的光。另外，2個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的半導(dǎo)體芯片45的厚度分別為dl、d2。如第一實(shí)施方式所說明的，滿足入1 <入2禾口 dl < d2的關(guān)系。AlGaInP系發(fā)光元件71出射紅色區(qū)域的波長的光。但是，因?yàn)锳WaInP系發(fā)光元件71具有偏振特性，所以在從AlfeInP系發(fā)光元件71出射的光透過的位置，配置有偏振濾光片72。照明裝置112優(yōu)選還具有支承基板50，2個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100和 AlGaInP系發(fā)光元件71被支承在支承基板50上。更優(yōu)選按照從2個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射的光的偏振方向和偏振濾光片72的偏振方向一致的方式，在支承基板50上支承氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100和AWaInP系發(fā)光元件71。在m面上所形成的活性層區(qū)域M(圖3)中，因?yàn)椴粫l(fā)生壓電電場，所以即使增加^組成，發(fā)光效率的降低也會得到抑制。但是，具有出射紅色區(qū)域、即650nm左右的波長的光的活性層區(qū)域M的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100，存在比出射藍(lán)色和綠色區(qū)域的光的氮化物物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100輸出功率小的情況。在這種情況下，通過使用發(fā)光效率高的AWaInP系發(fā)光元件71，能夠從AWaInP系發(fā)光元件71出射與氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100所出射的藍(lán)色和綠色的光具有同程度的強(qiáng)度的紅色的光。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)具有偏振特性、通過相加混色而出射白色光的照明裝置112。另外，如第一實(shí)施方式所說明的，出射藍(lán)色和綠色區(qū)域的光的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100，根據(jù)發(fā)光波長，將半導(dǎo)體芯片45的厚度設(shè)定為規(guī)定的厚度，因此能夠出射偏振特性優(yōu)異的光，并且能夠提高半導(dǎo)體芯片的機(jī)械性的強(qiáng)度。(第三實(shí)施方式)以下，一邊參照附圖，一邊說明本發(fā)明的液晶顯示裝置的實(shí)施方式。本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件出射偏振光。這樣的偏振光適合作為液晶顯示裝置的背光使用。在此， 說明使用了本發(fā)明的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的液晶顯示裝置的實(shí)施方式。圖13(a)和圖 13(b)表示液晶顯示裝置113的概念性的立體圖和剖面圖。液晶顯示裝置113具有照明裝置114和液晶面板501。液晶面板501被支承在框體512上，在框體512內(nèi)配置有液晶顯示裝置113。照明裝置114包含以矩陣狀配置在扁平長方體狀的框體511上的多個照明單元 509。還有，在本實(shí)施方式中，液晶面板501由與照明裝置114的框體511分體的框體 512支承。這是由于，液晶面板501和照明裝置114分別被制造，只需要搬運(yùn)液晶面板501。 在同一場所制造液晶面板501和照明裝置114、且使液晶顯示裝置完成的情況下，也可以在 1個框體上支承液晶面板和照明裝置。在本實(shí)施方式中，對于在液晶面板501的背面配置背光、且大體上直接照射背光的光的“正下方型”進(jìn)行闡述。但是本發(fā)明并不限于這一構(gòu)成，在液晶面板501的框緣部分裝配背光、且由導(dǎo)光板和擴(kuò)散板將光引導(dǎo)至液晶面板而進(jìn)行照射的“邊緣照明型”也能夠適用本發(fā)明。圖14是表示照明單元509的剖面結(jié)構(gòu)的模式圖。照明單元509含有封裝202和 3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100。封裝202具有孔徑和內(nèi)空間，在作為支承基板50發(fā)揮功能的封裝202的底部形成有焊凸(〃 > )203。封裝202的底部例如由絕緣性高、且熱傳導(dǎo)性高的材料形成，在本實(shí)施方式中由陶瓷基板構(gòu)成。封裝202的其他部分優(yōu)選有絕緣性、容易形成且粘接性高的材料，在本實(shí)施方式中由環(huán)氧樹脂形成。3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100被收納在封裝202的內(nèi)空間，氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的第一導(dǎo)電型電極40和第二導(dǎo)電型電極30，經(jīng)由倒裝焊接被接合在焊凸203 上。焊凸203由導(dǎo)電性高的材料形成，在本實(shí)施方式中由金構(gòu)成。由此，3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100構(gòu)成第一實(shí)施方式中說明的照明裝置111。還有，在本實(shí)施方式中，雖然是使用3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100構(gòu)成照明單元，但也可以使用作為第二實(shí)施方式所說明的照明裝置112作為照明單元。3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100如第一實(shí)施方式中詳細(xì)說明的，其按照分別出射藍(lán)色、綠色和紅色的偏振光的方式選擇活性層區(qū)域M的半導(dǎo)體組成。另外，按照使從3 個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射的光的偏振方向一致的方式配置3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100。例如，按照使3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的側(cè)面互相平行的方式進(jìn)行配置，由此，使從3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100分別出射的光的偏振方向相互一致。在封裝202的背面，設(shè)有由導(dǎo)電性高的材料構(gòu)成的配線204，貫通封裝202的底面而與焊凸203電連接。封裝202的孔徑中設(shè)有光學(xué)透鏡205，光學(xué)透鏡205的外側(cè)由封裝構(gòu)件206包封。 光學(xué)透鏡205只要是凸透鏡、菲涅爾透鏡、全息圖這樣的使發(fā)散的光達(dá)到平行即可，在本實(shí)施方式中使用了圓柱形菲涅爾透鏡。還有，優(yōu)選3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100分別按照在對應(yīng)的光學(xué)透鏡205的焦點(diǎn)位置附近定位發(fā)光面的方式配置。由此，從3個元件出射的光能夠全部經(jīng)由光學(xué)透鏡205而準(zhǔn)確地成為平行光。具體來說，就是在支承基板50配置元件的區(qū)域，根據(jù)元件的大小而設(shè)置凹部，在該凹部配設(shè)氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100即可。 凹部的深度設(shè)定為與3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的半導(dǎo)體芯片45各自的厚度所對應(yīng)的值即可。包封構(gòu)件206能夠使用硅樹脂、氟系樹脂、環(huán)氧樹脂等。照明單元509的外形，實(shí)用的是與光學(xué)透鏡205平行的面為0. 3mm 2mmX0. 3mm 2mm左右的矩形。在本實(shí)施方式中，具有ImmX Imm的大小。另外，在3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100所配置的平面上，相對于最遠(yuǎn)離的2個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的距離，如果照明單元509的封裝202的內(nèi)空間的高度208為5 6倍，則從3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100出射的光充分混色而成為白色光。若向配線204外加電壓，則3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100同時發(fā)光，由光學(xué)透鏡205轉(zhuǎn)換成平行光而出射白色光。該白色光如第一實(shí)施方式中說明的在一個方向偏振。 通過調(diào)整外加到3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100的電功率，能夠調(diào)節(jié)照明單元509的發(fā)
光強(qiáng)度。還有，在照明單元509中，為了調(diào)節(jié)出射的光的色度，也可以在氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100和光學(xué)透鏡205之間、在光學(xué)透鏡205和包封構(gòu)件206之間、或者在包封構(gòu)件 206的外側(cè)配置熒光體。另外，也可以改變光學(xué)透鏡205和包封構(gòu)件206的配置順序，也可以再設(shè)置其他的光學(xué)透鏡和包封構(gòu)件。另外，也可以使光學(xué)透鏡205具有包封構(gòu)件206的功能，省略包封構(gòu)件206。另外，在照明單元509中，3個氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100被收納在1個封裝內(nèi)， 但也可以使用分別收納在單獨(dú)的封裝內(nèi)氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件100。例如，也可以將圖15(a)所示的照明單元509’用于照明裝置114。照明單元509’具有如下分別裝配有發(fā)出藍(lán)色、綠色和紅色的偏振光的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件301、302和303的發(fā)光單元510B、 510G和510R ；半透鏡212 ；光學(xué)透鏡211。圖15(b)模式化地表示發(fā)光單元510B的剖面結(jié)構(gòu)。發(fā)光單元510B含有封裝202。 與照明單元509 —樣，封裝202具有孔徑和內(nèi)空間，在作為支承基板50發(fā)揮功能的封裝202 的底面形成有焊凸203。氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件301被收納在封裝202的內(nèi)空間，氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件301的第一導(dǎo)電型電極40和第二導(dǎo)電型電極30，經(jīng)由倒裝焊接被接合在焊凸203上。在封裝202的背面設(shè)有配線204，貫通封裝202的底面而與焊凸203電連接。 在封裝202的孔徑中設(shè)有光學(xué)透鏡205，光學(xué)透鏡205的外側(cè)由封裝構(gòu)件206包封。發(fā)光單元510G和510R也具有同樣的構(gòu)造。圖15(a)所示，從發(fā)光單元510B出射的平行光且為偏振的藍(lán)色的光，透過兩個半透鏡212，入射到光學(xué)透鏡211。從發(fā)光單元510G和510R分別出射的平行光且為偏振的綠色和紅色的光，由半透鏡212反射，入射到光學(xué)透鏡211。由此，光學(xué)透鏡211將藍(lán)色、綠色和紅色的光會聚且加以混合，從而出射作為平行光的白色的偏振光。也可以根據(jù)需要設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)205出射白色光，使出射的白色光成為平行光。按照使從發(fā)光單元510B、510G和 510R出射的光的偏振方向一致的方式，配置發(fā)光單元510B、510G和510R。在本實(shí)施方式中，液晶顯示裝置113尺寸為32英寸。在照明裝置114中，照明單元509在縱向排列5個，橫向排列8個。照明單元509的配置方式為，使5X8個全部的偏振的方向相同。如圖13(a)和(b)所示，照明裝置114具有光學(xué)片507和光學(xué)板508，其配置方式為，使從矩陣狀配置的多個照明單元509出射的光透過。光學(xué)板508具有光入射面508a和光出射面508b，將從照明單元509出射的光，在維持偏振光的狀態(tài)下，從光入射面508a引導(dǎo)至光出射面508b，且經(jīng)由光學(xué)片507向液晶面板501出射。從照明單元509，P偏振的光以平行光出射。液晶面板501含有一對偏振板 502,503 ；和在偏振板502、503所夾設(shè)的液晶基板505，偏振板503以只透過P偏振光的方式設(shè)計(jì)。另外，從照明裝置114出射的光的偏振方向與偏振板503的偏振方向一致。因此， 能夠以非常高的效率將從照明裝置114照明單元509出射的光透過。透過了偏振板503的光在液晶基板505中，基于圖像數(shù)據(jù)，按每個顯示像素通過液晶的定向，偏振方向旋轉(zhuǎn)，從偏振的方向與偏振板502 —致的像素出射偏振光。光學(xué)板508具有1 3mm左右的厚度，由丙烯酸系樹脂的甲基丙烯酸苯乙烯(MS)、 聚碳酸酯(PC)、ZEONOR ( ^ft y r )等樹脂構(gòu)成。也可以在光學(xué)板508中添加少量的二氧化硅等擴(kuò)散材。另外，也可以使用如圖16(a)所示在單面設(shè)有凹凸的光學(xué)板701、或者如圖16(b) 所示在兩而設(shè)有凹凸的光學(xué)板702，來替代添加擴(kuò)散材。如此對光進(jìn)行擴(kuò)散的理由在于，提高從照明裝置114出射的光的勻稱度。因此，如果是從照明單元509出射的光的光通量沒有差異地均勻發(fā)光的，則不需要這樣的擴(kuò)散機(jī)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，使用少量混入有二氧化硅的2mm厚的丙烯酸板作為光學(xué)板508。光學(xué)片507具有數(shù)十μ m至數(shù)百μ m的厚度，與光學(xué)板508同樣，由混入有少量二氧化硅等擴(kuò)散材的丙烯酸等的樹脂構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，使用添加有少量二氧化硅的150 μ m厚的擴(kuò)散片。利用二氧化硅，使來自光學(xué)板508的光擴(kuò)散若干，從而對勻稱度的提高進(jìn)行調(diào)整。因?yàn)槭菫榱巳绱颂岣邉蚍Q度而使用光學(xué)板508和光學(xué)片507，所以，如果從配置成矩陣狀的照明單元509出射的光的勻稱度達(dá)到基準(zhǔn)值以上，則也可以省略光學(xué)板508和光學(xué)片507的至少一方。反之，從配置成矩陣狀的照明單元509出射的光的勻稱度不高時，也可以使用多個光學(xué)片507。另外，光學(xué)板508和光學(xué)片507還承擔(dān)的任務(wù)是，使由液晶面板501的偏振板503 反射的光的偏振發(fā)生變化并加以反射。通過混入二氧化硅或使上表面或兩面成為凹凸，使偏振光變化并反射的效果提高。本實(shí)施方式的液晶顯示裝置其特長在于，在照明裝置114的光學(xué)板508和光學(xué)片 507之間不需要設(shè)置控制偏振光的光學(xué)部件，只是具有簡單的光學(xué)板508和光學(xué)片507，就能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)少、并且正面亮度和亮度效率高的照明裝置504。此外，從照明單元509 出射的光的偏振性高得對顯像的畫質(zhì)沒有影響時，也可以不使用偏振板503。由此，能夠進(jìn)一步減少部件數(shù)量，能夠削減制造成本。還有，為了提高勻稱度，重要的是提高照明裝置的出射面中氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)域占據(jù)的比率。為此要盡可能縮短照明單元509間的間隔。例如，在圖14所示的照明單元509中，設(shè)于封裝202的背面的配線204其構(gòu)成為，沒有從封裝202露出，由此如圖17所示，在框體511內(nèi)，能夠使多個照明單元509沒有間隙地配置成矩陣狀，提高勻稱度。這種情況下，即使不使用光學(xué)板508和光學(xué)片507，也能夠?qū)崿F(xiàn)具有高勻稱度的照明
直ο圖18表示以5X8排列照明單元509的照明裝置114中，按照能夠分別獨(dú)立控制照明單元509的方式配置點(diǎn)燈電路的照明裝置114的驅(qū)動電路的一例。通過如此分別控制照明單元509的光通量，能夠提高液晶面板113所顯示的顯像的對比度，并且能夠節(jié)能。在上述實(shí)施方式中，將照明單元509配置成矩陣狀。但是，從照明單元509出射的光的強(qiáng)度高時，也可以實(shí)現(xiàn)作為減少了照明單元509的數(shù)量的背光發(fā)揮功能的顯示裝置。圖19(a)模式化地表示本實(shí)施方式的液晶顯示裝置所使用的另一照明裝置115的構(gòu)造。照明裝置115具有多個照明部116。圖19(b)模式化地表示照明部116的構(gòu)造。照明部116具有導(dǎo)光板521和一對照明單元509。導(dǎo)光板521例如具有與液晶面板501的橫向的長度同程度的長度。在導(dǎo)光板521 的兩端，配置有照明單元509，從照明單元509出射的光在導(dǎo)光板521內(nèi)透過。導(dǎo)光板521具有1 3mm左右的厚度，由丙烯酸系樹脂的甲基丙烯酸苯乙烯(MS)、聚碳酸酯(PC) ,ZEONOR 等樹脂構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，使用2mm厚的丙烯酸板。在導(dǎo)光板521內(nèi)將多個光路轉(zhuǎn)換元件522以規(guī)定的間隔配置。光路轉(zhuǎn)換元件522將導(dǎo)光板521內(nèi)透過的光的一部分垂直反射，使之從導(dǎo)光板521的表面出射。光路轉(zhuǎn)換元件522，例如由全息圖和半透鏡等構(gòu)成。在本實(shí)施方式中使用全息圖。利用這樣的結(jié)構(gòu)，既能夠確保從照明單元509出射的光的偏振， 又能夠從導(dǎo)光板521的主面出射偏振光。照明裝置115在液晶面板501的縱向具有多個照明部116。照明部116的數(shù)量和設(shè)于導(dǎo)光板521上的光路轉(zhuǎn)換元件522的數(shù)量，根據(jù)從照明單元509出射的光的強(qiáng)度、照明裝置511所要求的光的強(qiáng)度、出射的光的勻稱度決定。在本實(shí)施方式中，5個照明部116沿著相對于照明部116的縱長方向垂直的方向排列。由此，從5個照明部116的主面朝著同一方向偏振的光出射。為了勻稱度的提高和使從液晶面板反射的光進(jìn)一步反射，也可以使用光學(xué)板508和光學(xué)片507。使用照明裝置115時，因?yàn)檫€能夠省略以往需要的透鏡片406和增亮膜，所以可實(shí)現(xiàn)降低了制造成本、且光的利用效率高、并且低功率消耗的液晶顯示裝置。還有，用于本實(shí)施方式的照明裝置114的照明單元509和509’以及發(fā)光單元 510B、510G、510R，也可以用于液晶顯示裝置以外的照明。如第一實(shí)施方式中所說明的，通過調(diào)節(jié)施加到發(fā)出藍(lán)色、綠色和紅色光的氮化物系半導(dǎo)體元件的電功率，作為能夠出射在一個方向偏振的任意的波長的可視光的照明裝置，而能夠在各種用途中使用。另外，在上述第一 第三實(shí)施方式的氮化物系半導(dǎo)體元件和照明裝置中，也可以設(shè)置用于波長變換的熒光物質(zhì)，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠出射波長范圍擴(kuò)大的光的光源。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，既可以降低劃片和裝配時的芯片破損率，作為照明裝置又可實(shí)現(xiàn)充分的偏振度。因此，歷來由于機(jī)械性的強(qiáng)度差而導(dǎo)致積極地利用有困難的、在m面基板上使結(jié)晶生長的GaN系半導(dǎo)體發(fā)光元件，能夠作為各種領(lǐng)域中的光源使用。另外，還能夠?qū)崿F(xiàn)借助偏振特性、且高效率低成本的照明裝置和液晶顯示裝置。
0168]符號說明0169]10基板(GaN系基板)0170]12表面(m面)0171]20半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)0172]22第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層0173]M活性層區(qū)域0174]26第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層0175]30第一導(dǎo)電型電極0176]40第二導(dǎo)電型電極0177]42凹部0178]50支承基板0179]61電源0180]62安裝基板0181]63偏振板0182]64物鏡0183]65照相機(jī)0184]66檢測部0185]67硅檢波器0186]71AWaInP系發(fā)光元件0187]72偏振濾光片0188]100、301、302、303氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件0189]111、112、114照明裝置
113液晶顯示裝置
202封裝
203焊凸
204配線
205光學(xué)透鏡
206包封構(gòu)件
501液晶面板
502、503偏振板
507光學(xué)片
508、701、702 光學(xué)板
511,512 框體
521導(dǎo)光板
522光路轉(zhuǎn)換元件
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，是至少具有第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的照明裝置，其中，所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件分別具有半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片包括由AlxIny^izN半導(dǎo)體形成的氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，所述氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)含有由m面氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的活性層區(qū)域，在此，x+y+z = 1、 χ彡0、y彡0、z彡0，所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件均從所述活性層區(qū)域出射偏振光，在將所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件所出射的偏振光的波長分別設(shè)為入1 和λ 2、所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體芯片的厚度分別設(shè)為dl和d2 時，滿足λ 1 < λ2且dl < d2的關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，還具有第三氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，該第三氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件具備所述半導(dǎo)體芯片，在將所述第三氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件出射的偏振光的波長設(shè)為λ 3、所述第三氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體芯片的厚度設(shè)為d3時，滿足λ 1 < λ2< λ3且dl<d2 < d3的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中，從所述第一氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件、所述第二氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件及所述第三氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件所出射的偏振光的偏振方向，一致成同一方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中，還具有支承基板，并且，所述第一、第二和第三氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件被支承在所述支承基板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中，所述λ 1、λ 2和λ 3分別是藍(lán)色區(qū)域、綠色區(qū)域和紅色區(qū)域的波長。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明裝置，其中，所述λ 1、λ 2和λ 3分別是420nm以上且470nm以下、520nm以上且560nm以下和590nm 以上且660nm以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中，所述dl、d2和d3分別是110 μ m以上且150 μ m以下、200 μ m以上且240 μ m以下和 250 μ m以上且290 μ m以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，還具有AWaInP系發(fā)光元件和偏振濾光片，該偏振濾光片被設(shè)置在從所述AlfeInP系發(fā)光元件出射的光透過的位置，并且，所述λ 和λ 2分別是藍(lán)色區(qū)域和綠色區(qū)域的波長。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明裝置，其中，所述dl和d2分別是110 μ m以上且150 μ m以下和200 μ m以上且240 μ m以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明裝置，其中，所述λ 1和λ 2分別是420nm以上且470nm以下和520nm以上且560nm以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件分別具有P型電極，該P(yáng)型電極被設(shè)置在所述氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的一部分、且由Mg或Mg合金形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，還具有一對光學(xué)透鏡，該一對光學(xué)透鏡將從所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件所出射的偏振光分別地會聚。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，還具有將從所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件所出射的偏振光共同地會聚的光學(xué)透鏡。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的照明裝置，其中，所述光學(xué)透鏡將從所述氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件所出射的光轉(zhuǎn)換為平行光。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的照明裝置，其中，在所述光學(xué)透鏡的焦點(diǎn)位置鄰域，配置有所述第一氮化物系半導(dǎo)體元件和所述第二氮化物系半導(dǎo)體元件的發(fā)光面。
16.一種照明裝置，其具有權(quán)利要求11或12所述的多個照明裝置、光學(xué)片和光學(xué)板。
17.一種液晶顯示裝置，其具有液晶面板和權(quán)利要求14所述的照明裝置。
18.一種具有半導(dǎo)體芯片的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，所述半導(dǎo)體芯片包括由AlxIny^izN半導(dǎo)體形成的氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，所述氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)具有由m面氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的活性層區(qū)域，從所述活性層區(qū)域出射420nm以上且470nm以下的波長的偏振光，在此，x+y+z = 1、χ彡0、y彡0、ζ彡0，所述半導(dǎo)體芯片的厚度是IlOym以上且150 μ m以下。
19.一種具有半導(dǎo)體芯片的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，所述半導(dǎo)體芯片包括由AlxIny^izN半導(dǎo)體形成的氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，所述氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)具有由m面氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的活性層區(qū)域，從所述活性層區(qū)域出射520nm以上且560nm以下的波長的偏振光，在此，x+y+z = 1、χ彡0、y彡0、ζ彡0，所述半導(dǎo)體芯片的厚度是200 μ m以上且240 μ m以下。
20.一種具有半導(dǎo)體芯片的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件，其中，所述半導(dǎo)體芯片包括由AlxIny^izN半導(dǎo)體形成的氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)，所述氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)具有由m面氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的活性層區(qū)域，從所述活性層區(qū)域出射590nm以上且660nm以下的波長的偏振光，在此，x+y+z = 1、χ彡0、y彡0、ζ彡0，所述半導(dǎo)體芯片的厚度為250 μ m以上且290 μ m。
21.一種氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中，包括準(zhǔn)備基板的工序(a)；在所述基板上形成氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的工序(b)，該氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)具有由m面氮化物半導(dǎo)體層構(gòu)成的活性層區(qū)域、且由AlxInyGazN半導(dǎo)體形成，在此，x+y+z = l、x 彡 0、y 彡 0、ζ 彡 0 ；在所述氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)上形成電極，且制作從所述活性層區(qū)域出射偏振光的半導(dǎo)體芯片的工序(c)；按照成為與從所述活性層區(qū)域出射的偏振光的波長相應(yīng)的厚度的方式，對所述半導(dǎo)體芯片的厚度進(jìn)行調(diào)整的工序(d)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造方法，其中，在所述工序(d)中，半導(dǎo)體芯片的厚度通過蝕刻或研磨得以調(diào)整。
23.一種照明裝置的制造方法，其中，包括根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，制作發(fā)光波長和半導(dǎo)體芯片的厚度分別不同的第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的工序；將所述第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件配置在支承基板上的工序。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的照明裝置的制造方法，其中，按照從所述第一氮化物半導(dǎo)體發(fā)光元件和所述第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件所出射的偏振光的偏振方向一致成同一方向的方式，配置在所述支承基板上。
全文摘要
本發(fā)明的照明裝置，是至少具有第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的照明裝置，第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件分別具有半導(dǎo)體芯片(45)，該半導(dǎo)體芯片含有由AlxInyGazN(x+y+z＝1、x≥0、y≥0、z≥0)半導(dǎo)體形成的氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)(20)，并且氮化物系半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)(20)含有其m面為界面的活性層區(qū)域(24)，第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件均從活性層區(qū)域(24)出射偏振光，在將第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件出射的偏振光的波長分別設(shè)為λ1和λ2、第一和第二氮化物系半導(dǎo)體發(fā)光元件的半導(dǎo)體芯片(45)的厚度分別設(shè)為d1和d2時，滿足λ1＜λ2且d1＜d2的關(guān)系。
文檔編號H01L33/00GK102356477SQ20098015807
公開日2012年2月15日 申請日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者井上彰, 大屋滿明, 山田篤志, 橫川俊哉, 矢野正, 藤金正樹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社