6643755 深紫外発光モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6643755

(24)【登録日】2020年1月9日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】深紫外発光モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/54 20100101AFI20200130BHJP

   H01L 33/56 20100101ALI20200130BHJP

   H01L 33/22 20100101ALI20200130BHJP

   H01L 23/28 20060101ALI20200130BHJP

   H01L 23/29 20060101ALI20200130BHJP

   H01L 23/31 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/54

   H01L33/56

   H01L33/22

   H01L23/28 D

   H01L23/30 F

【請求項の数】20

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2015-85410(P2015-85410)

(22)【出願日】2015年4月17日

(65)【公開番号】特開2016-207754(P2016-207754A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2018年3月2日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、研究成果最適展開支援プログラムに係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】301022471

【氏名又は名称】国立研究開発法人情報通信研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 振一郎

(72)【発明者】

【氏名】谷口 学

(72)【発明者】

【氏名】中屋 晃成

【審査官】 右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／０１６１５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−３１１７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１０４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２１９６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１２７１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０５４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４６６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３４７６０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００ − ３３／６４

Ｈ０１Ｌ ２３／２８ − ２３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

深紫外光を放射する深紫外発光モジュールであって、
前記深紫外光を放射する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を封止する液体とを備え、前記液体は、前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光に対して透明であり、さらに、
前記半導体発光素子と前記液体とを収容するパッケージとを備え、前記パッケージは前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光に対して透明な透明部材を有し、
前記深紫外光は、１９０〜３５０ｎｍの間の波長を有し、
前記半導体発光素子は、前記半導体発光素子の活性層から放射される前記深紫外光を前記半導体発光素子の外部に取り出す周期凹凸構造を含み、
前記周期凹凸構造の凹凸の周期は、１μｍ以下であり、
前記液体は、前記周期凹凸構造の凹部に隙間なく充填されるものである、深紫外発光モジュール。

【請求項2】

前記凹凸の周期は、前記波長以上である、請求項１に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項3】

前記液体は、硬化された樹脂よりも高い流動性を有するものである、請求項１もしくは請求項２に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項4】

前記液体は、純水、液体有機化合物、塩溶液、及び微粒子分散液のいずれかから構成される、請求項３に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項5】

前記液体有機化合物は、飽和炭化水素化合物、芳香環を有しない有機溶媒、有機ハロゲン化物、シリコーン樹脂、シリコーンオイルのいずれかから構成される、請求項４に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項6】

前記塩溶液は、酸溶液、無機塩溶液、有機塩溶液のいずれかから構成される、請求項４に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項7】

前記液体は、前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光の波長において、１．３２以上の屈折率を有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項8】

前記液体は、前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光の波長において、１．４０以上の屈折率を有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項9】

前記液体は、前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光の波長において、前記半導体発光素子の出射面よりも小さな屈折率を有し、かつ、前記透明部材よりも大きな屈折率を有する、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項10】

前記液体は、前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光の波長において、１００μｍの経路長当たり８０％以上の透過率を有する材料から構成される、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項11】

前記液体は、前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光の波長において、６０％以上の透過率を有する、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項12】

前記液体は、前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光の波長において、７５％以上の透過率を有する、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項13】

前記透明部材は、キャップである、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項14】

前記透明部材は、半球殻、半楕円球殻、及び砲弾の形状を有する殻のいずれかの形状を有する、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項15】

前記透明部材は、平板、レンズまたは表面にレンズが形成された透明板である、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項16】

前記透明部材は、合成石英、石英ガラス、無アルカリガラス、サファイア、蛍石、及び樹脂のいずれかからなる、請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項17】

前記透明部材は、前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光の波長において、１００μｍの経路長当たり８０％以上の透過率を有する材料から構成される、請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項18】

前記透明部材は、前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光の波長において、６０％以上の透過率を有する、請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項19】

前記パッケージは、メタルパッケージ、樹脂パッケージ、セラミックパッケージのいずれかである、請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【請求項20】

前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光は、２００〜３２０ｎｍの間の波長を有する、請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の深紫外発光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、深紫外光を放射する半導体発光素子を備える発光モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、赤外光や青色光を放射する半導体発光素子が、硬化された樹脂で封止された発光モジュールが知られている（特許文献１を参照）。また、深紫外光を放射する半導体発光素子も知られている（特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−２１７４５９号公報

【特許文献2】国際公開第２０１５／０１６１５０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、赤外光や青色光に対して高い透過率を有する樹脂によって、深紫外光を放射する半導体発光素子を封止すると、発光モジュールから出力される深紫外光の強度が発光時間の経過とともに急速に低下する。そのため、深紫外光を放射する半導体発光素子を備える発光モジュールの信頼性が著しく低い、という課題があった。この発光モジュールの信頼性の著しい低下は、半導体発光素子が放射する光が深紫外光であることに伴う特有の課題である。

【0005】

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、深紫外光を放射する半導体発光素子を備える、信頼性の高い発光モジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の深紫外発光モジュールは、深紫外光を放射する半導体発光素子と、半導体発光素子を封止する液体と、半導体発光素子と液体とを収容するパッケージとを備える。液体は、半導体発光素子から放射される深紫外光に対して透明である。パッケージは、半導体発光素子から放射される深紫外光に対して透明な透明部材を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の発光モジュールによれば、深紫外光を放射する半導体発光素子を備える、信頼性の高い発光モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る発光モジュールの概略断面図である。

【図2】（Ａ）は、実施の形態１に係る発光モジュールの製造方法のフローチャートを示す図である。（Ｂ）は、実施の形態１に係る発光モジュールが備える半導体発光素子を準備する工程のフローチャートを示す図である。

【図3】（Ａ）は、実施の形態１に係る発光モジュールの製造方法におけるある工程を示す概略部分断面図である。（Ｂ）は、実施の形態１に係る発光モジュールの製造方法における、（Ａ）の次の工程を示す概略部分断面図である。（Ｃ）は、実施の形態１に係る発光モジュールの製造方法における、（Ｂ）の次の工程を示す概略部分断面図である。

【図4】（Ａ）は、実施の形態１に係る発光モジュール及び比較例の発光モジュールの、動作時間に対する光出力の変化率を示す図である。（Ｂ）は、実施の形態１に係る発光モジュール及び比較例の発光モジュールの、供給電流の大きさに対する光出力の変化を示す図である。

【図5】実施の形態２に係る発光モジュールの概略断面図である。

【図6】（Ａ）は、実施の形態２に係る発光モジュールが備える半導体発光素子の製造方法のフローチャートを示す図である。（Ｂ）は、実施の形態２に係る発光モジュールが備える半導体発光素子に凹凸構造を形成する工程のフローチャートを示す図である。

【図7】（Ａ）は、実施の形態２に係る発光モジュールが備える凹凸構造の断面ＳＥＭ像を示す図である。（Ｂ）は、実施の形態２に係る発光モジュールが備える凹凸構造の断面ＳＥＭ像の部分拡大図である。（Ｃ）は、実施の形態２に係る発光モジュールが備える凹凸構造の断面ＳＥＭ像の別の部分拡大図である。

【図8】実施の形態３に係る発光モジュールの概略断面図である。

【図9】実施の形態４に係る発光モジュールの概略断面図である。

【図10】実施の形態５に係る発光モジュールの概略断面図である。

【図11】実施の形態６に係る発光モジュールの概略断面図である。

【図12】実施の形態７に係る発光モジュールの概略断面図である。

【図13】実施の形態８に係る発光モジュールの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。特に説明しない限り、同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

【0010】

（実施の形態１）
図１を参照して、実施の形態１に係る発光モジュール１は、主に、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０と、半導体発光素子１０を封止する液体５０と、半導体発光素子１０と液体５０とを収容するパッケージ（３０、４０）とを備える。

【0011】

パッケージ（３０、４０）は、半導体発光素子１０と液体５０とを収容する。パッケージは、基台３０と、透明部材４０とを主に含む。

【0012】

基台３０は、半導体発光素子１０を載置する。本実施の形態では、半導体発光素子１０は、サブマウント２０を介して、基台３０の上に載置される。基台３０に用いられる材料として、金属、樹脂、セラミックを例示することができる。本明細書において、金属からなる基台３０を含むパッケージ（３０、４０）をメタルパッケージと呼び、樹脂からなる基台３０を含むパッケージ（３０、４０）を樹脂パッケージと呼び、セラミックからなる基台３０を含むパッケージ（３０、４０）をセラミックパッケージと呼ぶ。本実施の形態のパッケージ（３０、４０）は、メタルパッケージ、樹脂パッケージ、セラミックパッケージのいずれかであってもよい。基台３０は、高い熱伝導性を有する材料から構成され、ヒートシンクとして機能してもよい。

【0013】

パッケージは、サブマウント２０をさらに含んでもよい。サブマウント２０は、半導体発光素子１０を載置する。サブマウント２０の材料として、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、炭化珪素（ＳｉＣ）、ダイヤモンド、珪素（Ｓｉ）を例示することができる。サブマウント２０は、高い熱伝導性を有する材料から構成されることが好ましい。そのため、サブマウント２０は、好ましくは、１６０〜２５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成されてもよい。半導体発光素子１０が載置されるサブマウントの表面は、平らな面であってもよいし、曲面であってもよい。半導体発光素子１０が載置されるサブマウントの表面に、半導体発光素子１０からの深紫外光１８を反射するために、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、または銀（Ａｇ）などからなる反射層が設けられてもよい。

【0014】

半導体発光素子１０が載置されるサブマウントの表面に、第１の導電パッド２１と第２の導電パッド２２とが設けられてもよい。導電性を有する接合部材２５を用いて、半導体発光素子１０のｎ型電極１５とサブマウント２０の第１の導電パッド２１とが電気的及び機械的に接続され、半導体発光素子１０のｐ型電極１６とサブマウント２０の第２の導電パッド２２とが電気的及び機械的に接続される。接合部材２５として、金−すず（ＡｕＳｎ）、銀−すず（ＡｇＳｎ）などからなる半田、金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）などからなる金属バンプ、銀ペーストなどの導電性ペーストを例示することができる。

【0015】

本実施の形態では、半導体発光素子１０はサブマウント２０の上にフリップチップボンディングされてもよい。すなわち、半導体発光素子１０の基板１１側の面をサブマウント２０及び基台３０の反対側に向けるとともに、半導体発光素子１０の半導体層（ｎ型半導体層１２、活性層１３、ｐ型半導体層１４）側の面をサブマウント２０及び基台３０の側に向けて、半導体発光素子１０をサブマウント２０の上に載置してもよい。半導体発光素子１０がサブマウント２０の上にフリップチップボンディングされると、活性層１３から放射される深紫外光１８がｐ型半導体層１４で吸収されることを抑制しながら、活性層１３から放射される深紫外光１８を半導体発光素子１０の外部に取り出すことができる。

【0016】

サブマウント２０は、金−すず（ＡｕＳｎ）などからなる共晶半田、銀ペーストなどの導電性ペースト、または接着剤を用いて、基台３０に固着される。半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８を効率的にパッケージ（３０、４０）の外部に取り出すために、半導体発光素子１０は、基台３０の主面３０ａの中央付近に載置されることが好ましい。

【0017】

本実施の形態のパッケージは、さらに、リードピン３１と、導電ワイヤ３３とを含んでもよい。リードピン３１は基台３０に固定されてもよい。導電ワイヤ３３は、リードピン３１と、第１の導電パッド２１及び第２の導電パッド２２とを電気的に接続する。導電ワイヤ３３として、金（Ａｕ）ワイヤを例示することができる。リードピン３１、第１の導電パッド２１、第２の導電パッド２２、接合部材２５を介して、図示されない外部の電源から、半導体発光素子１０に電流が供給され、半導体発光素子１０は深紫外光１８を放射する。

【0018】

透明部材４０は、半導体発光素子１０を覆うように、基台３０の上に設けられてもよい。基台３０と透明部材４０とは、接着剤４２等によって接合されてもよい。

【0019】

透明部材４０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８に対して透明である。本明細書において、透明部材４０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８に対して透明であるとは、透明部材４０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、６０％以上の透過率を有することを意味する。透明部材４０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、好ましくは７５％以上、さらに好ましくは９０％以上の透過率を有してもよい。ここで、透明部材４０の透過率は、単位長さ当たりの透明部材４０の透過率が高いほど高くなり、透明部材４０が厚いほど低くなる。透明部材４０は、１９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以上３２０ｎｍ以下、さらに好ましくは２２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長を有する深紫外光１８に対して低い光吸収率と高い光透過率を有してもよい。透明部材４０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、１００μｍの経路長当たり８０％以上、好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上の透過率を有する材料から構成されてもよい。

【0020】

透明部材４０は、一方に開口を有し、内部に空間を有する凹の形状を有してもよい。透明部材４０は、キャップであってもよい。本明細書において、キャップとは、一方に開口を有し、内部に空間を有する殻の形状を有するものをいう。本実施の形態では、キャップである透明部材４０は、一方に開口を有し、内部に空間を有する半球殻の形状を有してもよい。透明部材４０を半球殻の形状を有するキャップで構成することによって、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の透明部材４０への入射角を垂直に近づけることができる。

【0021】

透明部材４０は、合成石英、石英ガラス、無アルカリガラス、サファイア、蛍石（ＣａＦ）などの無機化合物、および樹脂のいずれかから構成されてもよい。表１に、透明部材４０に用いることができる材料の一部について、２６５ｎｍの波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率の一例を示す。

【0022】

【表1】

【0023】

透明部材４０に用いることができる樹脂として、芳香族環を有しないシリコーン樹脂、非晶質のフッ素含有樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリスルホン系樹脂、ポリシラン、ポリビニルエーテル、無機化合物が添加された樹脂を例示することができる。

【0024】

芳香環を有しないシリコーン樹脂として、ポリジメチルシロキサンであるJCR6122（東レ・ダウコーニング製）、JCR6140（東レ・ダウコーニング製）、HE59（日本山村硝子製）、HE60（日本山村硝子製）、HE61（日本山村硝子製）、KER2910（信越化学工業製）、含フッ素系オルガノポリシロキサンであるFER7061（信越化学工業製）を例示することができる。

【0025】

非晶質のフッ素含有樹脂として、ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）重合体（サイトップ（登録商標）、旭硝子製）、２，２−ビストリフルオロメチル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソール重合体（テフロン（登録商標）ＡＦ、DuPont製）を例示することができる。

【0026】

ポリイミドとして、芳香族化合物が脂環式化合物に置換されたポリイミドが好ましい。脂環式ポリイミドとして、脂環式酸二無水物と脂環式ジアミンの反応物を例示することができる。脂環式酸二無水物として、ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２−endo，３−endo，５−exo，６−exo−テトラカルボン酸−２，３：５，６−二無水物、ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２−exo，３−exo，５−exo，６−exo−テトラカルボン酸−２，３：５，６−二無水物、ビシクロ［２．２．２］オクタ−２−endo，３−endo，５−exo，６−exo−テトラカルボン酸２，３：５，６−二無水物、ビシクロ［２．２．２］オクタ−２−exo，３−exo，５−exo，６−exo−テトラカルボン酸２，３：５，６−二無水物、（４arH，８acH）−デカヒドロ−１ｔ，４ｔ：５ｃ，８ｃ−ジメタノナフタレン２ｃ，３ｃ，６ｃ，７ｃ−テトラカルボン酸−２，３：６，７−二無水物を例示することができる。脂環式ジアミンとして、ビス（アミノメチルビシクロ［２．２．１］ヘプタンを例示することができる。

【0027】

エポキシ樹脂として、芳香環が脂環式化合物に変更されたエポキシ樹脂が好ましい。芳香環が脂環式化合物に変更されたエポキシ樹脂としては、３’，４’−エポキシシクロヘキシルメチル ３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート（セロキサイド２０２１Ｐ，ダイセル製）、ε−カプロラクトン変性 ３’，４’−エポキシシクロヘキシルメチル ３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート（セロキサイド２０８１，ダイセル製）、１，２−エポキシ−４−ビニルシクロヘキサン（セロキサイド２０００，ダイセル製）を例示することができる。

【0028】

ポリオレフィンとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、メチルペンテンなどの鎖状オレフィンの重合体、ノルボルネンなどの環状オレフィンの重合体、TPX（三井化学製）、APEL（三井化学製）、ARTON（JSR製）、ZEONOR（日本ゼオン製）、ZEONEX（日本ゼオン製）、TOPAS（ポリプラスチックス製）を例示することができる。

【0029】

無機化合物が添加された樹脂として、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化ホフニウム、α-酸化アルミニウム、γ-酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、フッ化カルシウム、ルテチウムアルミニウムガーネット、二酸化ケイ素、マグネシウムアルミネート、サファイア、ダイヤモンドなどの無機化合物を、上記の樹脂に添加したものを例示することができる。

【0030】

液体５０は、パッケージ（３０、４０）の内部空間に充填され、半導体発光素子１０を封止する。具体的には、液体５０は、基台３０と透明部材４０との間の空間に充填され、半導体発光素子１０を封止する。液体５０は、少なくとも半導体発光素子１０の出射面（基板１１の第２の面１１ｂ）を封止してもよい。

【0031】

液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８に対して透明である。本明細書において、液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８に対して透明であるとは、液体５０が、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、６０％以上の透過率を有することを意味する。液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、好ましくは７５％以上、さらに好ましくは９０％以上の透過率を有してもよい。ここで、液体５０の透過率は、単位長さ当たりの液体５０の透過率が高いほど高くなり、液体５０が厚いほど低くなる。液体５０は、１９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以上３２０ｎｍ以下、さらに好ましくは２２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長を有する深紫外光１８に対して低い光吸収率と高い光透過率を有する。液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、１００μｍの経路長（厚さ）当たり８０％以上、好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９５％以上の透過率を有する材料から構成されてもよい。

【0032】

液体５０は、純水、液体有機化合物、塩溶液、及び微粒子分散液のいずれかから構成されてもよい。表２から表１０に、液体５０に用いることができる材料の一部について、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、２６５ｎｍまたは３００ｎｍの波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率の一例と、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、２６５ｎｍまたは３００ｎｍの波長における屈折率の一例を示す。

【0033】

表２に、純水の、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、及び２６５ｎｍの波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率と、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、及び２６５ｎｍの波長における屈折率とを示す。

【0034】

【表2】

【0035】

液体有機化合物は、飽和炭化水素化合物、芳香環を有しない有機溶媒、有機ハロゲン化物、シリコーン樹脂、シリコーンオイルのいずれかから構成されてもよい。表３から表６に、液体５０に用いることができる液体有機化合物材料の一部について、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、または２６５ｎｍの波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率の一例と、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、または２６５ｎｍの波長における屈折率の一例を示す。

【0036】

表３に、液体５０に用いることができる飽和炭化水素化合物の一部について、１９３ｎｍまたは２６５ｎｍの波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率と、１９３ｎｍまたは２６５ｎｍの波長における屈折率とを示す。

【0037】

【表3】

【0038】

飽和炭化水素化合物として、鎖式飽和炭化水素化合物と、環式飽和炭化水素化合物とを例示することができる。鎖式飽和炭化水素化合物として、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ノナン、ｎ−デカン、ｎ−ウンデカン、ｎ−ドデカン、ｎ−トリデカン、ｎ−テトラデカン、ｎ−ペンタデカン、ｎ−ヘキサデカン、ｎ−ヘプタデカン、ｎ−オクタデカン、２，２−ジメチルブタン、２−メチルペンタンを例示することができる。環式飽和炭化水素化合物ととして、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、プロピルシクロヘキサン、ブチルシクロヘキサン、メチルキュバン、メチルジノルボルネン、オクタヒドロインデン、２−エチルノルボルネン、１，１’−ビシクロヘキシル、trans−デカヒドロナフタレン、cis−デカヒドロナフタレン、exo−テトラヒドロジシクロペンタジエン、トリシクロ［6.2.1.0^2,7］ウンデカン、ペルヒドロフルオレン、３−メチルテトラシクロ［4.4.0.1^2,5.1^7,10］ドデカン、１，３−ジメチルアダマンタン、ペルヒドロフェナントレン、ペルヒドロピレンを例示することができる。飽和炭化水素化合物として、IF131（DuPont製）、IF132（DuPont製）、IF138（DuPont製）、IF169（DuPont製）、HIL-001（JSR製）、HIL-002（JSR製）、HIL-203（JSR製）、HIL-204（JSR製）、Delphi（三井化学製）、Babylon（三井化学製）をさらに例示することができる。

【0039】

表４に、液体５０に用いることができる芳香環を有しない有機溶媒の一部について、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、または２６５ｎｍの波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率と、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、または２６５ｎｍの波長における屈折率とを示す。

【0040】

【表4】

【0041】

芳香環を有しない有機溶媒として、ヒドロキシル基を有する化合物と、カルボニル基を有する化合物と、スルフィニル基を有する化合物と、エーテル結合を有する化合物、ニトリル基を有する化合物、アミノ基を有する化合物、及び含硫黄化合物を例示することができる。ヒドロキシル基を有する化合物として、イソプロパノール、イソブタノール、グリセロール、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールを例示することができる。カルボニル基を有する化合物として、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、ｎ−アクリル酸ブチルを例示することができる。スルフィニル基を有する化合物として、ジメチルスルホキシドを例示することができる。エーテル結合を有する化合物として、テトラヒドロフラン、１，８−シネオールを例示することができる。ニトリル基を有する化合物として、アセトニトリルを例示することができる。アミノ基を有する化合物として、トリエチルアミン、ホルムアミドを例示することができる。含硫黄化合物として、二硫化炭素を例示することができる。

【0042】

表５に、液体５０に用いることができる有機ハロゲン化物の一部について、２６５ｎｍの波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率と、２６５ｎｍの波長における屈折率とを示す。

【0043】

【表5】

【0044】

有機ハロゲン化物として、フッ素化合物、塩素化合物、臭素化合物、及びヨウ素化合物を例示することができる。フッ素化合物として、ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）重合体（サイトップ）（登録商標）、２，２−ビストリフルオロメチル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソール重合体（テフロン（登録商標）ＡＦ、DuPont製）を例示することができる。塩素化合物として、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、クロロプロパン、ジクロロプロパン、トリクロロプロパン、テトラクロロプロパン、ペンタクロロプロパン、ヘキサクロロプロパン、クロロヘキサノール、トリクロロアセチルクロリド、四塩化炭素、クロロアセトン、１−クロロブタン、クロロシクロヘキサン、クロロホルム、クロロエタノール、クロロヘキサン、クロロヘキサノン、エピクロロヒドリンを例示することができる。臭素化合物として、ブロモエタン、ブロモエタノール、ジブロモメタン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、ブロモホルム、トリブロモエタン、トリブロモプロパン、テトラブロモエタン、１−ブロモプロパンを例示することができる。ヨウ素化合物として、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、ヨウ化プロピル、ジヨードメタン、ジヨードプロパンなどのヨウ素化合物を例示することができる。

【0045】

表６に、液体５０に用いることができるシリコーン樹脂またはシリコーンオイルの一部について、２６５ｎｍの波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率と、２６５ｎｍの波長における屈折率とを示す。

【0046】

【表6】

【0047】

シリコーン樹脂またはシリコーンオイルは、オルガノポリシロキサンを主鎖とし、Ｓｉ原子に有機基が結合している。有機基として、炭素原子を含む官能基、フッ素原子を含む官能基、塩素原子を含む官能基、臭素原子を含む官能基、ヨウ素原子を含む官能基、窒素原子を含む官能基、酸素原子を含む官能基、硫黄原子を含む官能基のいずれか１つ以上を含む官能基を例示することができる。炭素原子を含む官能基として、メチル基、エチル基、プロピル基を例示することができる。フッ素原子を含む官能基として、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、トリフルオロプロピル基を例示することができる。塩素原子を含む官能基として、トリクロロメチル基、トリクロロエチル基、トリクロロプロピル基を例示することができる。臭素原子を含む官能基として、トリブロモメチル基、トリブロモエチル基、トリブロモプロピル基を例示することができる。ヨウ素原子を含む官能基として、トリヨードメチル基、トリヨードエチル基、トリヨードプロピル基を例示することができる。窒素原子を含む官能基として、アミノ基、ニトリル基、イソシアネート基、ウレイド基を例示することができる。酸素原子を含む官能基として、エポキシ基、メタクリル基、エーテル基を例示することができる。硫黄原子を含む官能基として、メルカプト基、スルフィニル基を例示することができる。シリコーン樹脂、またはシリコーンオイルとして、JCR6122（東レ・ダウコーニング製）、JCR6140（東レ・ダウコーニング製）、HE59（日本山村硝子製）、HE60（日本山村硝子製）、HE61（日本山村硝子製）、KER2910（信越化学工業製）、FER7061（信越化学工業製）をさらに例示することができる。これらの材料の中には、深紫外光以外の光を照射したり加熱したりすることによって硬化し得る材料が含まれるが、本実施の形態では、これらの材料を硬化処理しないで液体の状態のものを、液体５０として利用する。

【0048】

塩溶液は、酸溶液、無機塩溶液、有機塩溶液のいずれかから構成されてもよい。表７から表９に、液体５０に用いることができる塩溶液の一部について、１９３ｎｍ、または２４８ｎｍの波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率の一例と、１９３ｎｍ、または２４８ｎｍの波長における屈折率の一例を示す。

【0049】

表７に、液体５０に用いることができる酸溶液の一部について、１９３ｎｍ、または２４８ｎｍの波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率と、１９３ｎｍ、または２４８ｎｍの波長における屈折率とを示す。

【0050】

【表7】

【0051】

酸として、リン酸、硫酸、塩酸、臭化水素酸、硝酸、クエン酸、メタンスルホン酸、メタクリル酸、酪酸、イソ酪酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸を例示することができる。

【0052】

表８に、液体５０に用いることができる無機塩溶液の一部について、１９３ｎｍの波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率と、１９３ｎｍの波長における屈折率とを示す。

【0053】

【表8】

【0054】

無機塩として、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化セシウム、塩化アンモニウム、塩化カルシウム、塩化リチウム、塩化ルビジウム、塩化テトラメチルアンモニウム、塩化アルミニウム６水和物、臭化ナトリウム、臭化亜鉛、臭化リチウム、臭化カリウム、臭化ルビジウム、臭化セシウム、臭化アンモニウム、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ルビジウム、硫酸セシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ガドリニウム、硫酸亜鉛、ミョウバン、アンモニウムミョウバン、硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸２水素ナトリウム、リン酸２水素カリウム、過塩素酸ナトリウム、チオシアン酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムを例示することができる。

【0055】

表９に、液体５０に用いることができる有機塩溶液の一部について、１９３ｎｍ波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率と、１９３ｎｍの波長における屈折率とを示す。

【0056】

【表9】

【0057】

有機塩として、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸ルビジウム、酢酸セシウム、酢酸テトラメチルアンモニウム、酢酸テトラエチルアンモニウム、酢酸テトラプロピルアンモニウム、酢酸トリエチルアンモニウム、酢酸ジエチルジメチルアンモニウム、酢酸テトラブチルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、メタンスルホン酸バリウム、メタンスルホン酸ランタン、メタンスルホン酸セシウム、メタンスルホン酸シクロヘキシルトリメチルアンモニウム、シクロヘキサンスルホン酸ナトリウム、シクロヘキシルメタンスルホン酸ナトリウム、デカヒドロナフタレン−２−スルホン酸ナトリウム、１−アダマンタンメタンスルホン酸カリウム、１−アダマンタンスルホン酸カリウム、メタンスルホン酸デシルトリメチルアンモニウム、メタンスルホン酸ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、メタンスルホン酸アダマンチルトリメチルアンモニウム、メタンスルホン酸シクロヘキシルトリメチルアンモニウム、メタンスルホン酸１，１’−ジメチルピペリジニウム、メタンスルホン酸１−メチルキヌクリジニウム、メタンスルホン酸１，１−ジメチルデカヒドロキノリニウム、メタンスルホン酸１，１，４，４−テトラメチルピペラジン−１，４−ジイウム、１，４−ジメチル１，４−ジアゾニアビシクロ［2.2.2］オクタンを例示することができる。

【0058】

塩溶液に用いる溶媒として、水、有機溶媒、及びシリコーン樹脂またはシリコーンオイルに溶解した溶液を例示することができるが、これらに限られない。有機溶媒として、シクロヘキサン、デカン、デカヒドロナフタレンなどの飽和炭化水素化合物溶液、ｎ−アクリル酸ブチル、ｎ−アクリル酸メチル、テトラヒドロフラン、クロロホルム、メチルエチルケトン、メタクリル酸メチル、ジクロロメタン、ジメチルシリコーンオイルを例示することができる。

【0059】

表１０に、液体５０に用いることができる微粒子分散液の一部について、２４８ｎｍ、または３００ｎｍの波長における、１００μｍの経路長（厚さ）当たりの透過率と、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、または３００ｎｍの波長における屈折率とを示す。

【0060】

【表10】

【0061】

微粒子分散液の微粒子として、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、α-酸化アルミニウム、γ-酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、フッ化カルシウム、ルテチウムアルミニウムガーネット、二酸化ケイ素（シリカ）、マグネシウムアルミネート、サファイア、ダイヤモンドなどの無機化合物を例示することができる。微粒子は、表面修飾ジルコニアのように、その表面が他の材料で修飾されてもよい。

【0062】

微粒子を分散させる溶媒として、水、有機溶媒、及びシリコーン樹脂またはシリコーンオイルに溶解した溶液を例示することができるが、これらに限られない。有機溶媒として、シクロヘキサン、デカン、デカヒドロナフタレンなどの飽和炭化水素化合物溶液、ｎ−アクリル酸ブチル、ｎ−アクリル酸メチル、テトラヒドロフラン、クロロホルム、メチルエチルケトン、メタクリル酸メチル、ジクロロメタン、ジメチルシリコーンオイルを例示することができる。

【0063】

液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、１．３２以上、好ましくは１．４０以上、さらに好ましくは１．４５以上の屈折率を有してもよい。液体５０は、好ましくは、１．５０以上、さらに好ましくは１．５５以上の屈折率をさらに有してもよい。液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、１．３２以上の屈折率を有するので、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長における液体５０の屈折率を、深紫外光１８の波長における半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）の屈折率（基板１１の屈折率）により一層近づけることができる。

【0064】

液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）よりも小さな屈折率を有し、かつ、透明部材４０よりも大きな屈折率を有してもよい。そのため、半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）と液体５０との界面における反射率と、液体５０と透明部材４０との界面における反射率とを低下させることができる。

【0065】

液体５０は、絶縁性を有することが好ましい。本実施の形態では、液体５０は、ｎ型電極１５と、ｐ型電極１６と、第１の導電パッド２１と、第２の導電パッド２２と、接合部材２５と、リードピン３１と、導電ワイヤ３３とに接触している。液体５０が絶縁性を有すると、ｎ型電極１５とｐ型電極１６とが短絡することを防ぐことができる。液体５０が導電性を有する場合には、半導体発光素子１０の表面と、第１の導電パッド２１の表面と、第２の導電パッド２２の表面と、接合部材２５の表面と、リードピン３１の表面と、導電ワイヤ３３の表面とに薄い絶縁膜を設けてもよい。

【0066】

半導体発光素子１０は、基板１１と、ｎ型半導体層１２と、活性層１３と、ｐ型半導体層１４と、ｎ型電極１５と、ｐ型電極１６とを含む。

【0067】

基板１１は、第１の面１１ａと、第１の面１１ａと反対側の第２の面１１ｂとを有する。第２の面１１ｂは、出射面であってもよい。基板１１は、半導体発光素子１０が発する深紫外光１８の波長に対して、例えば５０％以上のような、高い透過率を有することが好ましい。基板１１の材料として、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、サファイア、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ₂Ｏ₃）、シリコン（Ｓｉ）を例示することができる。基板１１として、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）などから構成される下地層がサファイアやＳｉＣなどから構成される基板上に形成されたテンプレート基板を用いてもよい。

【0068】

基板１１の第１の面１１ａの上に、ｎ型半導体層１２が設けられる。ｎ型半導体層１２は、ＡｌＩｎＧａＮからなる窒化物半導体から構成されてもよい。より特定的には、ｎ型半導体層１２は、Ａｌ_x1Ｉｎ_y1Ｇａ_z1Ｎ（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁は、０≦ｘ₁≦１．０、０≦ｙ₁≦０．１、０≦ｚ₁≦１．０を満たす有理数とし、ｘ₁＋ｙ₁＋ｚ₁＝１．０である）から構成されてもよい。ｎ型半導体層１２は、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）のようなｎ型不純物を含むことが好ましい。ｎ型半導体層１２におけるｎ型不純物の濃度は、１．０×１０¹⁷ｃｍ^-3以上１．０×１０²⁰ｃｍ^-3以下、好ましくは、１．０×１０¹⁸ｃｍ^-3以上１．０×１０¹⁹ｃｍ^-3以下であってもよい。ｎ型半導体層１２は、１００〜１００００ｎｍ、好ましくは５００〜３０００ｎｍの膜厚を有してもよい。

【0069】

ｎ型半導体層１２によって活性層１３に電子及び正孔を閉じ込めるとともに、活性層１３から放射される深紫外光１８が第１のｐ型半導体層１４ａによって吸収されることを抑制するために、ｎ型半導体層１２は、活性層１３から放射される深紫外光１８のエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有することが好ましい。ｎ型半導体層１２は、活性層１３よりも低い屈折率を有し、クラッド層として機能してもよい。ｎ型半導体層１２は、単層から構成されてもよいし、Ａｌ組成、Ｉｎ組成、もしくはＧａ組成が互いに異なる複数層から構成されてもよい。Ａｌ組成、Ｉｎ組成、もしくはＧａ組成が互いに異なる複数層は、超格子構造、または、その組成が徐々に変化する傾斜組成構造を有してもよい。

【0070】

ｎ型半導体層１２の上に、活性層１３が設けられる。活性層１３から、１９０〜３５０ｎｍ、好ましくは２００〜３２０ｎｍ、より好ましくは２２０〜３００ｎｍの波長を有する深紫外光１８が放射されるように、活性層１３は構成される。半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８は、１９０〜３５０ｎｍ、好ましくは２００〜３２０ｎｍ、より好ましくは２２０〜３００ｎｍの波長を有する。

【0071】

活性層１３は、ＡｌＩｎＧａＮからなる窒化物半導体から構成されてもよい。より特定的には、活性層１３は、Ａｌ_x2Ｉｎ_y2Ｇａ_z2Ｎ（ｘ₂、ｙ₂、ｚ₂は、０≦ｘ₂≦１．０、０≦ｙ₂≦０．１、０≦ｚ₂≦１．０を満たす有理数とし、ｘ₂＋ｙ₂＋ｚ₂＝１．０である）から構成される井戸層と、当該井戸層よりもバンドギャップエネルギーが大きいＡｌ_x3Ｉｎ_y3Ｇａ_z3Ｎ（ｘ₃、ｙ₃、ｚ₃は、０≦ｘ₃≦１．０、０≦ｙ₃≦０．１、０≦ｚ₃≦１．０を満たす有理数とし、ｘ₃＋ｙ₃＋ｚ₃＝１．０である）から構成される障壁層とを含む多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有してもよい。ｎ型半導体層１２及びｐ型半導体層１４によって活性層１３に電子及び正孔を閉じ込めるために、活性層１３は、ｎ型半導体層１２及びｐ型半導体層１４よりも小さなバンドギャップエネルギーを有することが好ましい。活性層１３は、ｎ型半導体層１２及びｐ型半導体層１４よりも高い屈折率を有してもよい。

【0072】

活性層１３の上に、ｐ型半導体層１４が設けられる。ｐ型半導体層は、活性層１３側に位置する第１のｐ型半導体層１４ａと、活性層１３と反対側に位置する第２のｐ型半導体層１４ｂとから構成されてもよい。

【0073】

第１のｐ型半導体層１４ａは、ＡｌＩｎＧａＮからなる窒化物半導体から構成されてもよい。より特定的には、第１のｐ型半導体層１４ａは、Ａｌ_x4Ｉｎ_y4Ｇａ_z4Ｎ（ｘ₄、ｙ₄、ｚ₄は、０≦ｘ₄≦１．０、０≦ｙ₄≦０．１、０≦ｚ₄≦１．０を満たす有理数とし、ｘ₄＋ｙ₄＋ｚ₄＝１．０である）から構成されてもよい。第１のｐ型半導体層１４ａは、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）のようなｐ型不純物を含むことが好ましい。第１のｐ型半導体層１４ａにおけるｐ型不純物の濃度は、１．０×１０¹⁷ｃｍ^-3以上、好ましくは、１．０×１０¹⁸ｃｍ^-3以上であってもよい。第１のｐ型半導体層１４ａは、５〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜５００ｎｍ以下の膜厚を有してもよい。

【0074】

第１のｐ型半導体層１４ａによって活性層１３に電子及び正孔を閉じ込めるとともに、活性層１３から放射される深紫外光１８が第１のｐ型半導体層１４ａによって吸収されることを抑制するために、第１のｐ型半導体層１４ａは、活性層１３から放射される深紫外光１８のエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有してもよい。第１のｐ型半導体層１４ａから活性層１３により均一に正孔を注入するために、第１のｐ型半導体層１４ａは小さなＡｌ組成比を有してもよい。第１のｐ型半導体層１４ａは、活性層１３よりも低い屈折率を有し、クラッド層として機能してもよい。第１のｐ型半導体層１４ａは、単層から構成されてもよいし、Ａｌ組成、Ｉｎ組成、もしくはＧａ組成が互いに異なる複数層から構成されてもよい。Ａｌ組成、Ｉｎ組成、もしくはＧａ組成が互いに異なる複数層は、超格子構造、または、その組成が徐々に変化する傾斜組成構造を有してもよい。

【0075】

第２のｐ型半導体層１４ｂは、ＡｌＩｎＧａＮからなる窒化物半導体から構成されてもよい。より特定的には、第２のｐ型半導体層１４ｂは、Ａｌ_x5Ｉｎ_y5Ｇａ_z5Ｎ（ｘ₅、ｙ₅、ｚ₅は、０≦ｘ₅≦１．０、０≦ｙ₅≦０．１、０≦ｚ₅≦１．０を満たす有理数とし、ｘ₅＋ｙ₅＋ｚ₅＝１．０である）から構成されてもよい。第２のｐ型半導体層１４ｂは、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）のようなｐ型不純物を含むことが好ましい。第２のｐ型半導体層１４ｂは、第１のｐ型半導体層１４ａよりも高いｐ型伝導度を有し、ｐ型コンタクト層として機能してもよい。第２のｐ型半導体層１４ｂにおけるｐ型不純物の濃度は、１．０×１０¹⁷ｃｍ^-3以上、好ましくは、１．０×１０¹⁸ｃｍ^-3以上であってもよい。活性層１３から放射される深紫外光１８が第２のｐ型半導体層１４ｂによって吸収されることを抑制するためと、第２のｐ型半導体層１４ｂにおいて良好なｐ型コンタクトを得るために、第２のｐ型半導体層１４ｂは、１〜５００ｎｍの膜厚を有してもよい。

【0076】

第１のｐ型半導体層１４ａと第２のｐ型半導体層１４ｂとが窒化物半導体から構成される場合には、窒化物半導体のＡｌ組成が小さくバンドギャップが小さいほど、第２のｐ型半導体層１４ｂから活性層１３により均一に正孔を注入することができ、良好なｐ型コンタクト特性を得ることができる。そのため、第２のｐ型半導体層１４ｂは、小さなＡｌ組成比を有してもよい。活性層１３から放射される深紫外光１８が第２のｐ型半導体層１４ｂによって吸収されることを抑制するために、第２のｐ型半導体層１４ｂは、活性層１３から放射される深紫外光１８のエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有してもよい。

【0077】

ｎ型電極１５は、ｎ型半導体層１２の露出面に設けられる。ｎ型半導体層１２の露出面は、基板１１の上に、ｎ型半導体層１２、活性層１３、及びｐ型半導体層１４を積層した後、ｎ型半導体層１２の一部と、活性層１３と、ｐ型半導体層１４を部分的に除去することによって、ｎ型半導体層１２が露出した面を意味する。ｐ型電極１６は、ｐ型半導体層１４の表面、より特定的には、ｐ型コンタクト層として機能してもよい第２のｐ型半導体層１４ｂの表面に設けられる。

【0078】

図２（Ａ）から図３（Ｃ）を参照して、本実施の形態に係る発光モジュール１の製造方法を説明する。本実施の形態に係る発光モジュール１の製造方法の一例は、以下の工程を備えてもよい。

【0079】

半導体発光素子１０を準備する（Ｓ１０）。半導体発光素子１０を基台３０の上に載置する（Ｓ２０）。図３（Ａ）を参照して、ノズル５２から液体５０を吐出することによって、透明部材４０の内部に液体５０を充填する（Ｓ３０）。図３（Ｂ）を参照して、半導体発光素子１０が載置された基台３０を、液体５０が充填された透明部材４０の開口部に被せる（Ｓ４０）。その結果、液体５０が充填された透明部材４０の内部に半導体発光素子１０は挿入されるとともに、基台３０は透明部材４０に当接される。図３（Ｃ）を参照して、透明部材４０と基台３０とを接着剤４２によって接着する（Ｓ５０）。

【0080】

半導体発光素子１０を準備する工程は、以下の工程を備えてもよい。
ウエハの第１の面の上に、ｎ型半導体層１２、活性層１３、及びｐ型半導体層１４を含む半導体層を、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）等の方法で、積層する（Ｓ１２）。ウエハは、後のダイシング工程の後に、基板１１となり、ウエハの第１の面は、後のダイシング工程の後に、基板１１の第１の面１１ａとなる。ｎ型半導体層１２、活性層１３、及びｐ型半導体層１４を含む半導体層の一部を、エッチング等により部分的に除去し、メサ構造を形成する（Ｓ１３）。このエッチングにより形成されたｎ型半導体層１２の露出面に、真空蒸着法などの方法によって、ｎ型電極１５を形成する（Ｓ１４）。ｎ型半導体層１２とｎ型電極１５との間の電気的コンタクトを向上させるため、３００℃以上１１００℃以下の温度で、３０秒以上３分間以下の時間、アニールすることが好ましい。それから、ｐ型半導体層１４の上に、真空蒸着法などの方法によって、ｐ型電極１６を形成する（Ｓ１６）。ｐ型半導体層１４とｐ型電極１６との間の電気的コンタクトを向上させるため、２００℃以上８００℃以下の温度で、３０秒以上３分間以下の時間、アニールすることが好ましい。それから、ウエハをダイシングして（Ｓ１８）、個片化された半導体発光素子１０が得られる。

【0081】

本実施の形態に係る発光モジュール１の作用及び効果を説明する。
本実施の形態に係る発光モジュール１は、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０と、半導体発光素子１０を封止する液体５０と、半導体発光素子１０と液体５０とを収容するパッケージ（３０、４０）とを備える。液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８に対して透明である。パッケージ（３０、４０）は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８に対して透明な透明部材４０を有する。

【0082】

透明部材４０及び液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８に対して透明であるので、透明部材４０及び液体５０は、深紫外光１８の波長において、低い光吸収率を有する。そのため、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８をパッケージ（３０、４０）の外部へ効率よく取り出すことができる。また、透明部材４０及び液体５０は、深紫外光１８の波長において、透明であるとともに低い光吸収率を有するので、透明部材４０及び液体５０が深紫外光１８に長時間さらされても、深紫外光１８の波長における透明部材４０及び液体５０の光透過率が低下することを防ぐことができる。その結果、本実施の形態の発光モジュール１によれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を備える、信頼性の高い発光モジュールを提供することができる。

【0083】

液体５０は流動性を有するので、半導体発光素子１０で生じた熱によって、液体５０は、パッケージ（３０、４０）の内部空間を対流する。液体５０は、パッケージ（３０、４０）の内部空間を対流するので、液体５０の特定の一部分が、深紫外光１８の光密度が高い半導体発光素子１０の近傍に存在し続けることがない。そのため、液体５０の特定の一部分だけが、半導体発光素子１０から放射された高い光密度の深紫外光１８に照射され続けて、液体５０が劣化すること及び深紫外光１８の波長における液体５０の光透過率が低下することを防ぐことができる。また、透明部材４０と深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０との間に液体５０が位置するので、透明部材４０における深紫外光１８の光密度は、半導体発光素子１０の近傍における深紫外光１８の光密度よりも十分小さい。そのため、固体である透明部材４０が、液体５０よりも、深紫外光１８に対して高い光吸収率を有していても、深紫外光１８が照射されることによって透明部材４０が劣化することを十分に抑制することができる。その結果、本実施の形態の発光モジュール１によれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を備える、信頼性の高い発光モジュールを提供することができる。

【0084】

これに対し、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を硬化された樹脂によって封止する比較例では、硬化された樹脂は、液体５０と異なり、流動しない。そのため、半導体発光素子１０の近傍に位置する硬化された樹脂は、高い光密度の深紫外光１８に照射され続け、急速に劣化する。深紫外光１８の波長領域において、硬化された樹脂は、液体５０よりも、深紫外光１８に対して高い光吸収率を有することも、半導体発光素子１０の近傍に位置する硬化された樹脂の劣化をさらに促進する。そのため、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を硬化された樹脂によって封止する比較例では、信頼性の高い発光モジュールを提供することができない。以上述べたことは、以下の実験例によっても裏付けられる。

【0085】

図４（Ａ）を参照して、実線は、本実施の形態の実験例の発光モジュール１の動作時間に対する光出力の変化率を示す。点線は、液体５０を備えない第１の比較例の発光モジュールの動作時間に対する光出力の変化率を示す。第１の比較例では、半導体発光素子は空気で覆われている。一点鎖線は、液体５０に代えて、硬化されたフルオロ系シリコーン樹脂FER7061（信越化学工業製）によって、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を封止した第２の比較例の発光モジュールの動作時間に対する光出力の変化率を示す。発光モジュールの動作時間に対する光出力の変化率は、ある時間経過後の発光モジュールからの光出力を、動作直後における発光モジュールからの光出力で規格化した値で定義される。本実施の形態の実験例の発光モジュール１では、透明部材４０は、合成石英から構成されるとともに、厚さ１．５ｍｍの半球殻の形状を有するキャップである。本実施の形態の実験例の発光モジュール１では、液体５０は、１，１’−ビシクロヘキシルである。本実施の形態の実験例の発光モジュール１では、半導体発光素子１０は、２６５ｎｍの発光波長を有するように構成されている。

【0086】

半導体発光素子１０が液体５０によって封止された本実施の形態の発光モジュール１は、半導体発光素子が空気で覆われた第１の比較例と同様の、動作時間に対する光出力の変化率を有する。そのため、発光モジュール１の動作時間が長くても、液体５０は、空気と同様に、劣化せず、透過率も低下しないことが分かる。なお、本実施の形態の発光モジュール１の、動作時間に対する光出力の変化は、半導体発光素子１０自体の光出力の変化によるものであると考えられる。

【0087】

これに対し、半導体発光素子１０が硬化された樹脂によって封止された第２の比較例の発光モジュールの光出力は、動作時間が長くなるにつれて、本実施の形態の発光モジュール１の光出力よりも大きく低下している。第２の比較例の発光モジュールの光出力がこのように大きく低下した理由は、半導体発光素子１０を封止する硬化された樹脂が半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８によって劣化し、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長における硬化された樹脂の透過率が急速に低下したためであると考えられる。本実施の形態の発光モジュール１によれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を備える、信頼性の高い発光モジュールを提供することができるのに対し、半導体発光素子１０が硬化された樹脂によって封止された第２の比較例の発光モジュールでは、信頼性の高い発光モジュールを提供することができない。

【0088】

図４（Ｂ）を参照して、実線は、本実施の形態の実験例の発光モジュール１に供給する電流に対する、本実施の形態の発光モジュール１の光出力の変化を示す。点線は、液体５０を備えない第１の比較例の発光モジュールに供給する電流に対する、第１の比較例の発光モジュール１の光出力の変化を示す。本実施の形態の発光モジュール１は、第１の比較例の発光モジュール１よりも、２倍より大きな光出力を有する。

【0089】

液体５０を備える本実施の形態の発光モジュール１では、半導体発光素子１０は液体５０によって封止される。一般に、液体５０の屈折率は、空気の屈折率よりも大きい。深紫外光１８の波長における、液体５０の屈折率と、半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）の屈折率（基板１１の屈折率）との差を、深紫外光１８の波長における、空気の屈折率と半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）の屈折率（基板１１の屈折率）との差よりも小さくできる。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、半導体発光素子１０の活性層１３から放射される深紫外光１８が半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）で全反射されることを低減し、半導体発光素子１０の活性層１３から放射される深紫外光１８を、半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）の外部に効率的に取り出すことができる。その結果、本実施の形態の発光モジュール１によれば、高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0090】

これに対し、半導体発光素子１０が空気で覆われた第１の比較例の発光モジュールでは、深紫外光１８の波長における、空気の屈折率と、半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）の屈折率（基板１１の屈折率）との差は大きい。そのため、第１の比較例の発光モジュールでは、半導体発光素子１０の活性層１３から放射される深紫外光１８の多くは、半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）で全反射されてしまい、半導体発光素子１０の活性層１３から放射される深紫外光１８を半導体発光素子１０の外部に取り出すことが難しい。

【0091】

さらに、深紫外光１８の波長領域において、液体５０は、深紫外光１８の波長に対して比較的高い透過率を有する硬化された樹脂よりも、高い屈折率を有する。そのため、深紫外光１８の波長における、液体５０の屈折率と、半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）の屈折率（基板１１の屈折率）との差を、深紫外光１８の波長における、硬化された樹脂の屈折率と、半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）の屈折率（基板１１の屈折率）との差よりも小さくできる。そのため、半導体発光素子１０が液体５０によって封止された本実施の形態の発光モジュール１によれば、半導体発光素子１０が硬化された樹脂によって封止された第２の比較例の発光モジュールよりも、半導体発光素子１０の活性層１３から放射される深紫外光１８が半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）で全反射されることを低減し、半導体発光素子１０の活性層１３から放射される深紫外光１８を、半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）の外部に効率的に取り出すことができる。その結果、本実施の形態の発光モジュール１によれば、第２の比較例の発光モジュールよりも、高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0092】

本実施の形態の発光モジュール１では、透明部材４０は液体５０を収容しており、透明部材４０は液体５０と接している。液体５０の屈折率は、一般に、空気の屈折率よりも大きい。深紫外光１８の波長における、液体５０の屈折率と透明部材４０の屈折率との差を、第１の比較例における、深紫外光１８の波長における、空気の屈折率と透明部材４０の屈折率との差よりも小さくできる。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８が透明部材４０で反射されることを低減し、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８を、発光モジュール１の外部に効率的に取り出すことができる。その結果、本実施の形態の発光モジュール１によれば、高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0093】

以上述べたように、本実施の形態の発光モジュール１では、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８を発光モジュール１の外部に高い効率で取り出すことができる。半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８が発光モジュール１内で熱に変換されることを減少させることができる。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０の寿命を延ばすことができるとともに、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を備える、信頼性の高い発光モジュールを提供することができる。

【0094】

液体５０は流動性を有するので、パッケージ（３０、４０）の内部空間に液体５０を注入するだけで、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を封止することができる。そのため、本実施の形態に係る発光モジュール１によれば、信頼性が高くかつ高い光出力を有する発光モジュールを低コストで提供することができる。

【0095】

液体５０は流動性を有するので、パッケージ（３０、４０）の内部空間の形状に応じて、液体５０の形状は変化する。そのため、本実施の形態に係る発光モジュール１によれば、様々な内部空間の形状を有するパッケージ（３０、４０）を備える様々なタイプの発光モジュールが備える半導体発光素子１０を、容易かつ安価に封止することができる。

【0096】

本実施の形態に係る発光モジュール１では、液体５０は、純水、液体有機化合物、塩溶液、及び微粒子分散液のいずれかから構成されてもよい。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を備える、信頼性が高くかつ高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0097】

本実施の形態に係る発光モジュール１では、液体有機化合物は、飽和炭化水素化合物、芳香環を有しない有機溶媒、有機ハロゲン化物、シリコーン樹脂、シリコーンオイルのいずれかから構成されてもよい。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を備える、信頼性が高くかつ高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0098】

本実施の形態に係る発光モジュール１では、塩溶液は、酸溶液、無機塩溶液、有機塩溶液のいずれかから構成されてもよい。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を備える、信頼性が高くかつ高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0099】

本実施の形態に係る発光モジュール１では、液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、１．３２以上、好ましくは１．４０以上、さらに好ましくは１．４５以上の屈折率を有してもよい。そのため、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長における液体５０の屈折率を、深紫外光１８の波長における半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）の屈折率（基板１１の屈折率）にさらに近づけることができる。そのため、半導体発光素子１０の活性層１３から放射される深紫外光１８が半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）で全反射されることをさらに低減し、半導体発光素子１０の活性層１３から放射される深紫外光１８を、半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）の外部により一層効率的に取り出すことができる。その結果、本実施の形態の発光モジュール１によれば、より高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0100】

本実施の形態に係る発光モジュール１では、液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）よりも小さな屈折率を有し、かつ、透明部材４０よりも大きな屈折率を有してもよい。本実施の形態の発光モジュール１によれば、半導体発光素子１０の出射面（第２の面１１ｂ）と液体５０との界面における反射率と、液体５０と透明部材４０との界面における反射率とを低下させることができる。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８をパッケージ（３０，４０）の外部に効率的に取り出すことができ、より高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0101】

本実施の形態に係る発光モジュール１では、液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、１００μｍの経路長当たり８０％以上の透過率を有する材料から構成されてもよい。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を備える、信頼性が高くかつ高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0102】

本実施の形態に係る発光モジュール１では、液体５０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、６０％以上、好ましくは７５％、さらに好ましくは９０％以上の透過率を有してもよい。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を備える、信頼性が高くかつ高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0103】

本実施の形態に係る発光モジュール１では、透明部材４０は、キャップであってもよい。キャップは、一方に開口を有し、内部に空間を有する殻の形状を有するものであり、板と比べて十分薄い厚さを有する。本実施の形態の発光モジュール１における、キャップである透明部材４０の厚さは、第２の比較例の発光モジュールにおける、半導体発光素子１０を封止する硬化された樹脂の厚さよりも十分薄い。本実施の形態の発光モジュール１では、キャップである透明部材４０における深紫外光１８の吸収を、第２の比較例の発光モジュールにおける硬化された樹脂における深紫外光１８の吸収よりも小さくすることができる。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、パッケージ（３０、４０）からの深紫外光１８の取り出し効率を向上させることができる。

【0104】

これに対し、第２の比較例の発光モジュールにおける、半導体発光素子１０を封止する硬化された樹脂の厚さは、本実施の形態の発光モジュール１における、キャップである透明部材４０の厚さよりも十分厚い。第２の比較例の発光モジュールの硬化された樹脂における深紫外光１８の吸収は、本実施の形態の発光モジュール１のキャップである透明部材４０における深紫外光１８の吸収よりも大きい。そのため、第２の比較例の発光モジュールからの深紫外光１８の取り出し効率を向上させることは難しい。

【0105】

また、キャップである透明部材４０の厚さは薄い。そのため、キャップである透明部材４０の形状を容易かつ低コストで変化させることができる。さらに、パッケージ（３０、４０）の内部空間の形状に応じて、液体５０の形状は自由に変化する。そのため、本実施の形態に係る発光モジュール１によれば、キャップである透明部材４０と液体５０とを用いることにより、様々な内部空間の形状を有するパッケージ（３０、４０）を備える様々なタイプの発光モジュールを容易かつ安価に製造することができる。

【0106】

これに対し、半導体発光素子１０が硬化された樹脂によって封止された第２の比較例の発光モジュールでは、半導体発光素子１０を封止する硬化された樹脂は、半導体発光素子１０に樹脂をポッティングした後、樹脂を硬化させることによって製造される。そのため、硬化された樹脂の外表面の形状を任意の形状に成形することが難しい。また、半導体発光素子１０が硬化された樹脂によって封止された第２の比較例の発光モジュールでは、半導体発光素子１０を封止する硬化された樹脂は、樹脂を金型に流し込んだうえで硬化させることによって製造されてもよい。しかし、様々な内部空間の形状を有するパッケージ（３０、４０）を備える様々なタイプの発光モジュールに対応して、様々な形状を有する金型を準備しなければならない。その結果、半導体発光素子１０が硬化された樹脂によって封止された第２の比較例の発光モジュールでは、様々な内部空間の形状を有するパッケージを備える様々なタイプの発光モジュールを容易かつ安価に製造することは難しい。

【0107】

本実施の形態に係る発光モジュール１では、透明部材４０は、半球殻の形状を有してもよい。半球殻の形状を有する透明部材４０によって、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の透明部材４０への入射角を垂直に近づけることができる。そのため、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８が透明部材４０で反射されることを抑制することができ、パッケージ（３０、４０）からの深紫外光１８の取り出し効率を向上させることができる。

【0108】

これに対し、半導体発光素子１０が硬化された樹脂によって封止された第２の比較例の発光モジュールでは、半導体発光素子１０に樹脂をポッティングした後、樹脂を硬化させるため、硬化された樹脂の外表面の形状を半球状に成形することが難しい。そのため、半導体発光素子１０が硬化された樹脂によって封止された第２の比較例の発光モジュールでは、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８が硬化された樹脂の外表面で反射されることを効果的に抑制することが困難である。

【0109】

本実施の形態に係る発光モジュール１では、透明部材４０は、合成石英、石英ガラス、無アルカリガラス、サファイア、蛍石、及び樹脂のいずれかから構成されてもよい。合成石英、石英ガラス、無アルカリガラス、サファイア、蛍石、及び樹脂は、いずれも、１９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以上３２０ｎｍ以下、さらに好ましくは２２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長を有する深紫外光１８に対して、低い光吸収率と高い光透過率を有する。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を備える、信頼性が高くかつ高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0110】

本実施の形態に係る発光モジュール１では、透明部材４０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、１００μｍの経路長当たり８０％以上の透過率を有する材料から構成されてもよい。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を備える、信頼性が高くかつ高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0111】

本実施の形態に係る発光モジュール１では、透明部材４０は、半導体発光素子１０から放射される深紫外光１８の波長において、６０％以上、好ましくは７５％、さらに好ましくは９０％以上の透過率を有してもよい。そのため、本実施の形態の発光モジュール１によれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０を備える、信頼性が高くかつ高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0112】

（実施の形態２）
図５を参照して、実施の形態２に係る発光モジュール１ａを説明する。本実施の形態の発光モジュール１ａは、基本的には、図１に示す実施の形態１の発光モジュール１と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、主に以下の点で異なる。

【0113】

本実施の形態の発光モジュール１ａでは、半導体発光素子１０ａは、半導体発光素子１０ａの活性層１３から放射される深紫外光１８を半導体発光素子１０ａの外部に取り出す効率を向上させる凹凸構造１７を含む。より具体的には、深紫外光１８を半導体発光素子１０ａの外部に取り出す効率を向上させる凹凸構造１７は、半導体発光素子１０ａの出射面（第２の面１１ｂ）に含まれてもよい。凹凸構造１７は、半導体発光素子１０ａの出射面（第２の面１１ｂ）において、半導体発光素子１０ａの活性層１３から放射される深紫外光１８が全反射されることを低減することができる。そのため、半導体発光素子１０ａに凹凸構造１７を設けることによって、半導体発光素子１０ａの外部に深紫外光１８を取り出す効率を向上させることができる。本実施の形態の発光モジュール１ａによれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０ａを備える、信頼性が高くかつより高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0114】

凹凸構造１７は、凹部と凸部とがランダムに配列されてもよい。凹凸構造１７は、凹部と凸部とが周期的に配列されてもよい。凹凸構造１７は、三角格子、正方格子、または六方格子で配列されてもよい。凹凸構造１７は、フィリングファクターが最大となる三角格子で配列されることが好ましい。凹凸構造１７の凹部または凸部の形状は、角柱、円柱、円錐、角錐、球または半楕円球の形状を有してもよい。

【0115】

図６（Ａ）を参照して、本実施の形態に係る発光モジュール１ａの半導体発光素子１０ａの製造方法を説明する。本実施の形態に係る発光モジュール１ａの半導体発光素子１０ａの製造方法の一例は、図２（Ｂ）に示される製造方法と基本的に同じであるが、ｐ型電極１６を形成した（Ｓ１６）後に、ウエハの第１の面と反対側の第２の面に凹凸構造１７を形成する工程（Ｓ１７）を含む点が異なる。ウエハの第２の面は、後のダイシング工程の後に、基板１１の第２の面１１ｂとなる。

【0116】

図６（Ｂ）を参照して、ウエハの第２の面に凹凸構造１７を形成する工程（Ｓ１７）は、以下の工程を備えてもよい。ｎ型半導体層１２、活性層１３、及びｐ型半導体層１４を含む半導体層が形成された第１の面と反対側のウエハの第２の面の上に、パターニングされたエッチングマスクを形成する（Ｓ１７１）。パターニングされたエッチングマスクを用いて、ウエハの第２の面をエッチングする（Ｓ１７２）。最後に、エッチングマスクを除去する（Ｓ１７３）。

【0117】

パターニングされたエッチングマスクを形成すること（Ｓ１７１）は、電子線描画、フォトリソグラフィ、ナノインプリントなどによって行ってもよい。パターニングされたエッチングマスクを用いて、基板１１の第２の面１１ｂをエッチングすること（Ｓ１７２）は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング、もしくは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチング、または酸性溶液、もしくはアルカリ性溶液をエッチング液として用いるウェットエッチングなどによって行ってもよい。

【0118】

本実施の形態の発光モジュール１ａは、実施の形態１の発光モジュール１が有する作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を有する。

【0119】

本実施の形態に係る発光モジュール１ａでは、半導体発光素子１０ａは、半導体発光素子１０ａの活性層１３から放射される深紫外光１８を半導体発光素子１０ａの外部に取り出す効率を向上させる凹凸構造１７を含んでもよい。凹凸構造１７は、半導体発光素子１０ａの出射面（第２の面１１ｂ）において、半導体発光素子１０ａの活性層１３から放射される深紫外光１８が全反射されることを低減することができる。そのため、半導体発光素子１０ａに凹凸構造１７を設けることによって、半導体発光素子１０ａの外部に深紫外光１８を取り出す効率を向上させることができる。本実施の形態の発光モジュール１ａによれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子１０ａを備える、信頼性が高くかつより高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0120】

本実施の形態に係る発光モジュール１ａは、半導体発光素子１０ａと、半導体発光素子１０ａを封止する液体５０とを備え、半導体発光素子１０ａは、半導体発光素子１０ａの活性層１３から放射される深紫外光１８を半導体発光素子１０ａの外部に取り出す効率を向上させる凹凸構造１７を含んでもよい。液体５０は、硬化された樹脂よりも高い流動性を有するため、液体５０は、凹凸構造１７の凹部に隙間なく充填され得る。一般に、液体５０の屈折率は、空気の屈折率よりも大きい。そのため、深紫外光１８の波長における液体５０の屈折率と、深紫外光１８の波長における半導体発光素子１０ａの凹凸構造１７が形成された面の屈折率との差を、小さくできる。本実施の形態の発光モジュール１ａによれば、半導体発光素子１０ａの活性層１３から放射される深紫外光１８が半導体発光素子１０のの出射面（第２の面１１ｂ）で全反射されることを凹凸構造１７と液体５０とによって低減し、半導体発光素子１０ａの活性層１３から放射される深紫外光１８を、半導体発光素子１０の外部に効率的に取り出すことができる。その結果、本実施の形態の発光モジュール１ａによれば、信頼性が高くかつ高い光出力を有する発光モジュールを提供することができる。

【0121】

これに対して、図７（Ａ）から図７（Ｃ）を参照して、凹凸構造１７が形成された半導体発光素子１０ａを硬化された樹脂で封止すると、硬化された樹脂は凹凸構造１７の凹部の一部に空隙が生じる。この空隙は、硬化前の樹脂が凹凸構造１７の凹部の一部に入り込まなかったこと、または樹脂を硬化する際に樹脂が熱収縮したことのために生じたと考えられる。凹凸構造１７における空隙において、半導体発光素子１０ａは、低い屈折率を有する空気、ガスまたは真空と接する。そのため、この空隙と接する半導体発光素子１０の出射面から半導体発光素子１０ａの外部に、半導体発光素子１０ａの活性層１３から放射された深紫外光１８を高い効率で取り出すことは難しい。その結果、凹凸構造１７が形成された半導体発光素子１０ａを硬化された樹脂で封止すると、この空隙のために、半導体発光素子１０ａに凹凸構造１７を導入しても、深紫外光１８を半導体発光素子１０ａの外部に取り出す効率を限定的にしか向上させることができない。

【0122】

（実施の形態３）
図８を参照して、実施の形態３に係る発光モジュール１ｂを説明する。本実施の形態の発光モジュール１ｂは、基本的には、図５に示す実施の形態２の発光モジュール１ａと同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、主に以下の点で異なる。

【0123】

本実施の形態の発光モジュール１ｂは、基台６０と透明部材４０とを含むパッケージ（４０、６０）を備える。本実施の形態のパッケージ（４０、６０）は、実施の形態１の基台３０に代えて、基台６０を含む。基台６０に用いられる材料として、金属、樹脂、セラミックを例示することができる。本明細書において、金属からなる基台６０を含むパッケージ（４０、６０）をメタルパッケージと呼び、樹脂からなる基台６０を含むパッケージ（４０、６０）を樹脂パッケージと呼び、セラミックからなる基台６０を含むパッケージ（４０、６０）をセラミックパッケージと呼ぶ。本実施の形態のパッケージ（４０、６０）は、メタルパッケージ、樹脂パッケージ、セラミックパッケージのいずれかであってもよい。基台６０は、高い熱伝導性を有する材料から構成され、ヒートシンクとして機能してもよい。本実施の形態では、基台６０の材料として、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いてもよい。

【0124】

基台６０は、その周囲に側壁６１が設けられている。側壁６１の内部には、半導体発光素子１０ａを収容する凹部６２が形成されている。側壁６１は、凹部６２に面する側面６３を有する。基台６０の凹部６２の底面に、第１の導電パッド６５と第２の導電パッド６６とが設けられる。基台６０は、凹部６２と反対側の表面６７を有する。基台６０の表面６７の上に、第３の導電パッド６８と第４の導電パッド６９とが設けられている。本実施の形態の発光モジュール１ｂからの深紫外光１８の取り出し効率を向上させるために、基台６０の凹部６２の底面と側面６３とに反射膜を設けてもよい。

【0125】

基台６０には、第１の貫通孔７１と第２の貫通孔７２とが設けられている。第１の貫通孔７１と第２の貫通孔７２とは、凹部６２と表面６７とを接続する。第１の貫通孔７１と第２の貫通孔７２とに、導電部材７４が設けられている。導電部材７４は、凹部６２と表面６７とを接続する。

【0126】

半導体発光素子１０ａは、基台６０の上に載置されてもよい。導電性を有する接合部材２５を用いて、半導体発光素子１０ａのｎ型電極１５と基台６０の第１の導電パッド６５とが電気的及び機械的に接続され、半導体発光素子１０ａのｐ型電極１６と基台６０の第２の導電パッド６６とが電気的及び機械的に接続される。本実施の形態では、接合部材２５、第１の導電パッド６５、第２の導電パッド６６、導電部材７４、第３の導電パッド６８、及び第４の導電パッド６９を介して、図示されない外部の電源から、半導体発光素子１０ａに電流が供給され、半導体発光素子１０ａは深紫外光１８を放射する。

【0127】

本実施の形態の発光モジュール１ｂは、実施の形態２の発光モジュール１ａが有する作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を有する。

【0128】

本実施の形態の発光モジュール１ｂでは、外部の電源から半導体発光素子１０ａに電流を供給するための導電ワイヤを用いていないので、ワイヤボンディング工程を省略することができる。そのため、本実施の形態の発光モジュール１ｂによれば、発光モジュールの生産性を向上させ、生産コストを低下させることができる。

【0129】

液体５０は流動性を有するので、パッケージ（４０、６０）の内部空間の形状に応じて、液体５０の形状は変化する。そのため、実施の形態１のパッケージ（３０、４０）と異なる内部空間の形状を有する本実施の形態のパッケージ（４０、６０）であっても、液体５０によって、半導体発光素子１０ａを、容易かつ安価に封止することができる。

【0130】

（実施の形態４）
図９を参照して、実施の形態４に係る発光モジュール１ｃを説明する。本実施の形態の発光モジュール１ｃは、基本的には、図８に示す実施の形態３の発光モジュール１ｂと同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、主に以下の点で異なる。

【0131】

本実施の形態の発光モジュール１ｃは、基台６０と透明部材４０ｃとを含むパッケージ（４０ｃ、６０）を備える。透明部材４０ｃは、半楕円球殻、及び砲弾の形状を有する殻のいずれかの形状を有するキャップであってもよい。キャップである透明部材４０ｃによって、半導体発光素子１０ａから放射された深紫外光１８は、屈折され得る。そのため、キャップである透明部材４０ｃが、半楕円球殻、及び砲弾の形状を有する殻のいずれかの形状を有することによって、半導体発光素子１０ａから放射された深紫外光１８の配光特性を多様に変化させることができる。

【0132】

液体５０は流動性を有するので、パッケージ（４０ｃ、６０）の内部空間の形状に応じて、液体５０の形状は変化する。そのため、実施の形態３のパッケージ（４０、６０）と異なる内部空間の形状を有する本実施の形態のパッケージ（４０ｃ、６０）であっても、液体５０によって、半導体発光素子１０ａを、容易かつ安価に封止することができる。

【0133】

（実施の形態５）
図１０を参照して、実施の形態５に係る発光モジュール１ｄを説明する。本実施の形態の発光モジュール１ｄは、基本的には、図５に示す実施の形態２の発光モジュール１ａと同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、主に以下の点で異なる。

【0134】

本実施の形態の発光モジュール１ｄは、基台３０と透明部材４０ｄとキャップ４４とを含むパッケージ（４０ｄ、４４、３０）を備える。本実施の形態では、透明部材４０ｄは、平板である。キャップ４４は、透明部材４０ｄを機械的に支持する。キャップ４４に用いられる材料として、金属または樹脂を例示することができる。キャップ４４は、接着剤４２または溶接等によって、基台３０に固定されてもよい。

【0135】

透明部材４０ｄは、実施の形態１の透明部材４０と同様に、合成石英、石英ガラス、無アルカリガラス、サファイア、蛍石、及び樹脂のいずれかから構成されてもよい。

【0136】

液体５０は流動性を有するので、パッケージ（４０ｄ、４４、３０）の内部の空間の形状に応じて、液体５０の形状は変化する。そのため、実施の形態１のパッケージ（３０、４０）と異なる内部空間の形状を有する本実施の形態のパッケージ（４０ｄ、４４、３０）であっても、液体５０によって、半導体発光素子１０ａを、容易かつ安価に封止することができる。

【0137】

（実施の形態６）
図１１を参照して、実施の形態６に係る発光モジュール１ｅを説明する。本実施の形態の発光モジュール１ｅは、基本的には、図１０に示す実施の形態５の発光モジュール１ｄと同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、主に以下の点で異なる。

【0138】

本実施の形態の発光モジュール１ｅは、基台３０と透明部材４０ｅとキャップ４４とを含むパッケージ（４０ｅ、４４、３０）を備える。本実施の形態の発光モジュール１ｅでは、パッケージ（４０ｅ、４４、３０）は、実施の形態５の透明部材４０ｄに代えて、透明部材４０ｅを含む。透明部材４０ｅは、レンズである。

【0139】

本実施の形態の発光モジュール１ｅでは、透明部材４０ｅは、レンズである。レンズである透明部材４０ｄによって、半導体発光素子１０ａから放射された深紫外光１８は、屈折され得る。そのため、レンズである透明部材４０ｅによって、半導体発光素子１０ａから放射された深紫外光１８の配光特性を変化させることができる。

【0140】

（実施の形態７）
図１２を参照して、実施の形態７に係る発光モジュール１ｆを説明する。本実施の形態の発光モジュール１ｆは、基本的には、図１０に示す実施の形態５の発光モジュール１ｄと同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、主に以下の点で異なる。

【0141】

本実施の形態の発光モジュール１ｆは、基台６０と透明部材４０ｄとを含むパッケージ（４０ｄ、６０）を備える。本実施の形態の発光モジュール１ｆでは、パッケージ（４０ｄ、６０）は、実施の形態５の基台３０に代えて、実施の形態３の基台６０を含む。透明部材４０ｄの周縁部は、基台６０の側壁６１の頂部に載置され、透明部材４０ｄは、基台６０の側壁６１によって、機械的に支持される。透明部材４０ｄの周縁部は、接着剤４２などを用いて、基台６０の側壁６１の上に固定される。

【0142】

本実施の形態に係る発光モジュール１ｆの製造方法の一例は、以下の製造方法を備えてもよい。半導体発光素子１０ａを準備する。半導体発光素子１０ａを基台６０の凹部６２の底面上に載置する。ノズルから液体を吐出することによって、基台６０の凹部６２の内部に液体５０を充填する。平板である透明部材４０ｄを、液体５０が充填された基台６０の凹部６２の開口部に被せる。透明部材４０ｄの周縁部は、接着剤４２などを用いて、基台６０の側壁６１の上に固定される。

【0143】

本実施の形態の発光モジュール１ｆは、実施の形態５の発光モジュール１ｆが有する作用及び効果に加えて、実施の形態３の基台６０の作用及び効果も有する。

【0144】

（実施の形態８）
図１３を参照して、実施の形態８に係る発光モジュール１ｇを説明する。本実施の形態の発光モジュール１ｇは、基本的には、図１２に示す実施の形態７の発光モジュール１ｆと同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、主に以下の点で異なる。

【0145】

本実施の形態の発光モジュール１ｇは、基台６０と透明部材４０ｇとを含むパッケージ（４０ｇ、６０）を備える。本実施の形態の発光モジュール１ｇでは、パッケージ（４０ｇ、６０）は、実施の形態８の透明部材４０ｄに代えて、透明部材４０ｇを含む。透明部材４０ｇは、表面にレンズが形成された透明板である。透明部材４０ｇの周縁部は、基台６０の側壁６１の頂部に載置され、透明部材４０ｇは、基台６０の側壁６１によって、機械的に支持される。透明部材４０ｇは、接着剤４２などを用いて、基台６０の側壁６１の上に固定される。

【0146】

本実施の形態の発光モジュール１ｇでは、透明部材４０ｇは、表面にレンズが形成された透明板である。透明部材４０ｇのレンズによって、半導体発光素子１０ａから放射された深紫外光１８は、屈折され得る。そのため、透明部材４０ｇによって、半導体発光素子１０ａから放射された深紫外光１８の配光特性を変化させることができる。

【0147】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

【符号の説明】

【0148】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ 発光モジュール、４，４０，４０ｄ，４０ｅ，４０ｇ 透明部材、１０，１０ａ 半導体発光素子、１１ 基板、１１ａ 第１の面、１１ｂ 第２の面、１２ ｎ型半導体層、１３ 活性層、１４ ｐ型半導体層、１４ａ 第１のｐ型半導体層、１４ｂ 第２のｐ型半導体層、１５ ｎ型電極、１６ ｐ型電極、１７ 凹凸構造、１８ 紫外光、２０ サブマウント、２１ 第１の導電パッド、２２ 第２の導電パッド、２５ 接合部材、３０ 基台、３０ａ 主面、３１ リードピン、３３ 導電ワイヤ、４２ 接着剤、４４ キャップ、５０ 液体、５２ ノズル、６０ 基台、６１ 側壁、６２ 凹部、６３ 側面、６５ 第１の導電パッド、６６ 第２の導電パッド、６７ 表面、６８ 第３の導電パッド、６９ 第４の導電パッド、７１ 第１の貫通孔、７２ 第２の貫通孔、７４ 導電部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】