【手続補正書】
【提出日】平成28年9月14日(2016.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２００ｎｍ乃至４０５ｎｍ波長帯域の光を放出する活性層と、
前記活性層上に配置され、前記活性層と対向する下部を有する透光層と、を含み、
前記透光層の側部及び上部のうち少なくとも一つは表面加工されたパターン部を有する、紫外線発光素子。
【請求項２】
前記パターン部は、内部全反射領域及び非最大発光領域のうち少なくとも一領域に位置する、請求項１に記載の紫外線発光素子。
【請求項３】
前記パターン部は、前記透光層の上部、前記透光層の側部の下部分、中間部分及び上部分のうち少なくとも一つに位置する、請求項１又は２に記載の紫外線発光素子。
【請求項４】
前記パターン部は、ランダムなラフネスを有するように表面加工されたり、半球形状に表面加工されたり、少なくとも一つの傾斜面を有するように表面加工されたり、少なくとも一つの傾斜面にラフネスを有するように表面加工されたり、または角錐台又は逆角錐台の形状に表面加工された、請求項１ないし３のいずれかに記載の紫外線発光素子。
【請求項５】
前記透光層の上部面と下部面が互いに異なる面積を有するように、前記パターン部は表面加工された、請求項１ないし４のいずれかに記載の紫外線発光素子。
【請求項６】
前記透光層は、
前記下部面と同一の形状の同一の水平断面を有する下段部と、
前記下段部の上に配置され、前記下段部の上面と前記上部面との間で互いに異なる複数の水平断面を有する上段部と、を含む、請求項５に記載の紫外線発光素子。
【請求項７】
前記上段部の側部は、前記少なくとも一つの傾斜面を前記パターン部として有する、請求項５に記載の紫外線発光素子。
【請求項８】
基板と、
前記基板と前記活性層との間に配置された第１導電型半導体層と、
前記活性層上に配置された第２導電型半導体層とをさらに含み、
前記透光層は、前記第２導電型半導体層を含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の紫外線発光素子。
【請求項９】
前記活性層上に配置された第１導電型半導体層と、
前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層上に配置された基板とをさらに含み、
前記透光層は、前記基板を含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の紫外線発光素子。
【請求項１０】
前記内部全反射領域は、以下の通りである、請求項２に記載の紫外線発光素子。
2014068010.tif 000001
（ここで、ｙは、前記透光層の厚さ方向の位置を示し、ｘは、前記透光層の幅方向の位置を示し、ａは、前記活性層の幅を示し、ｂ１は、前記透光層の下部幅を示し、θＴＩＲは、前記透光層の内部全反射角度を示し、ｈは、前記透光層の厚さをそれぞれ示す。）
【請求項１１】
前記パターン部が位置する前記透光層の側部の下部分は、以下の通りである、請求項３に記載の紫外線発光素子。
2014068010.tif 000002
（ここで、ｙは、前記透光層の厚さ方向の位置を示し、ｂ１は、前記透光層の下部幅を示す。）
【請求項１２】
前記表面加工は、ラッピング及びポリッシング加工のうちの少なくとも１つの加工を含み、前記ランダムなラフネスの粗さの程度は研磨粒子の大きさに比例するか、前記表面加工はレーザースクライビング加工を含むか、または前記表面加工は湿式又は乾式エッチング加工を含む、請求項４に記載の紫外線発光素子。
【請求項１３】
前記傾斜面の表面はラフネスを有するか、または前記傾斜面は、外側で凹状又は凸状の曲率を有する、請求項７に記載の紫外線発光素子。
【請求項１４】
前記透光層の前記上部面の幅と前記下部面の幅は、以下のような関係を有する、請求項７又は１３に記載の紫外線発光素子。
2014068010.tif 000003
（ここで、ｂ１は、前記下部面の幅を示し、ｂ２は、前記上部面の幅を示し、ｄは、前記上段部の厚さを示し、θ１は、前記傾斜面の傾斜角をそれぞれ示す。）
【請求項１５】
前記透光層の幅は５０μｍ〜２５０μｍであり、前記下段部の厚さは２５μｍ〜１００μｍであり、前記傾斜面の傾斜角は３０°〜４０°である、請求項７、１３及び１４のいずれかに記載の紫外線発光素子。
【請求項１６】
前記上段部は角錐台の形状を有するか、前記上段部は縁部に少なくとも１つの突出部を含むか、または前記上段部は逆角錐台の形状を有する、請求項７、１３及び１５のいずれかに記載の紫外線発光素子。
【請求項１７】
前記透光層の上部は、周期的な凹凸形状を前記パターン部として有する、請求項１ないし１６のいずれかに記載の紫外線発光素子。
【請求項１８】
前記紫外線発光素子は、前記第２導電型半導体層上に配置された第２導電型電極層をさらに含み、
前記透光層は前記第２導電型電極層をさらに含む、請求項８に記載の紫外線発光素子。
【請求項１９】
ｐ型半導体層、２００ｎｍ〜４０５ｎｍの波長帯域の光を放出する活性層及びｎ型ＡｌＧａＮ層を有する発光構造物と、
前記ｎ型ＡｌＧａＮ層の上に配置され、前記活性層と対向する下部を有するサファイア基板とを含み、
前記サファイア基板の側部の下部分及び上部の縁部のうちの少なくとも１つにラフネスを有するパターン部が形成された、紫外線発光素子。
【請求項２０】
前記サファイア基板の側部の下部分は、以下の通りであり、
2014068010.tif 000004
（ここで、ｙは、前記サファイア基板の厚さ方向の位置を示し、ｂ１は、前記サファイア基板の下部幅を示す。）
前記上部の縁部は、以下の通りである、請求項１９に記載の紫外線発光素子。
2014068010.tif 000005
（ここで、ｘは、前記サファイア基板の幅方向の位置を示し、ａは、前記発光構造物の幅を示し、ｂ１は、前記サファイア基板の下部幅を示し、θＴＩＲは、前記サファイア基板の内部全反射角度を示し、ｈは、前記サファイア基板の厚さをそれぞれ示す。）
【請求項２１】
光を放出する活性層と、
前記活性層上に配置され、前記活性層と対向する下部を有する透光層とを含み、
前記透光層の側部及び上部のうちの少なくとも１つは、表面加工されたパターン部を有し、
前記パターン部は非最大発光領域に位置し、前記非最大発光領域は、以下の通りである、発光素子。
2014068010.tif 000006
（ここで、ｙは、前記透光層の厚さ方向の位置を示し、ｘは、前記透光層の幅方向の位置を示し、ａは、前記活性層の幅を示し、ｂ１は、前記透光層の下部幅を示し、ｈは、前記透光層の厚さを示し、θＴＩＲは、前記透光層の内部全反射角度をそれぞれ示す。）
【請求項２２】
前記パターン部は、前記透光層の上部、前記透光層の側部の下部分、中間部分及び上部分のうちの少なくとも１つに位置する、請求項２１に記載の発光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
実施形態の紫外線発光素子は、２００ｎｍ乃至４０５ｎｍ波長帯域の光を放出する活性層と、前記活性層上に配置され、前記活性層と対向する下部を有する透光層と、を含み、前記透光層の側部及び上部のうち少なくとも一つは表面加工されたパターン部を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
ここで、ｙは、前記透光層の厚さ方向の位置を示し、ｘは、前記透光層の幅方向の位置を示し、ａは、前記活性層の幅を示し、ｂ１は、前記透光層の下部幅を示し、θＴＩＲは、前記透光層の内部全反射角度を示し、ｈは、前記透光層の厚さをそれぞれ示す。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
前記パターン部は、前記透光層の上部、前記透光層の側部の下部分、中間部分及び上部分のうち少なくとも一つに位置することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
前記パターン部が位置する前記透光層の側部の下部分は、下記のように定義することができる。
【数２】
2014068010.tif 000007
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
ここで、ｙは、前記透光層の厚さ方向の位置を示し、ｂ１は、前記透光層の下部幅を示す。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
前記パターン部は、半球形状に表面加工されてもよい。前記半球の半径は、前記透光層の下部幅の少なくとも半分であってもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
前記透光層の上部面と下部面が互いに異なる面積を有するように、前記パターン部は表面加工されてもよい。前記透光層は、前記下部面と同一の形状の同一の水平断面を有する下段部と；前記下段部の上に配置され、前記下段部の上面と前記上部面との間で互いに異なる複数の水平断面を有する上段部と；を含むことができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
前記透光層の前記下部面の面積は、前記上部面の面積よりも広くすることができる。前記上段部の側部は、少なくとも一つの傾斜面を有し、前記傾斜面の表面はラフネスを有することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
前記透光層の前記上部面の幅と前記下部面の幅は、下記のような関係を有することができる。
【数３】
2014068010.tif 000008
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
前記透光層の幅は５０μｍ〜２５０μｍであり、前記下段部の厚さは２５μｍ〜１００μｍであり、前記傾斜面の傾斜角は３０°〜４０°であってもよい。例えば、前記透光層の幅は１００μｍであり、前記下段部の厚さは５０μｍであってもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
前記透光層の前記上部面の面積は、前記下部面の面積よりも広くすることができる。前記上段部は縁部に少なくとも一つの突出部を含むことができる。前記上段部は、逆角錐台の形状を有することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
前記透光層の上部は、周期的な凹凸形状を有することができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
前述した前記紫外線発光素子は、基板と；前記基板と前記活性層との間に配置された第１導電型半導体層と；前記活性層上に配置された第２導電型半導体層と；をさらに含み、前記透光層は、前記第２導電型半導体層を含むことができる。また、前記紫外線発光素子は、前記第２導電型半導体層上に配置された第２導電型電極層をさらに含み、前記透光層は、前記第２導電型電極層をさらに含むことができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
または、前述した前記紫外線発光素子は、前記活性層上に配置された第１導電型半導体層と；前記活性層の下に配置された第２導電型半導体層と；前記第１導電型半導体層上に配置された基板と；をさらに含み、前記透光層は、前記基板を含む。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
実施形態の紫外線発光素子は、フリップ型において透光層である基板や垂直型において透光層である第２導電型半導体層及び第２導電型電極層の側部及び上部のうち少なくとも一つが切断されたり、ランダムなラフネス（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有したり、切断され且つランダムなラフネスを有したり、及び／又は光結晶構造を有するので、透光層の側部に出射される光、透光層を脱出できず、内部で吸収される光、及び／又は透光層を脱出しにくい光が透光層の外部、特に、透光層の上部に脱出するように助けることができるので、光取り出し効率（または、取り出し量子効率）が改善される。さらに、発光構造物の内部やチップの構造を大きく変えることなく、透光層に簡単にパターン部を付与することによって、光取り出し効率を容易に改善することができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
紫外線発光素子は、活性層と透光層を含む。活性層は、２００ｎｍ〜４０５ｎｍ波長帯域の紫外線光を放出することができ、特に、２００ｎｍ〜３５０ｎｍ波長帯域の深紫外線光を放出することができる。透光層は、活性層の上に配置され、活性層と対向する下部を有する。実施形態によれば、透光層の側部及び上部のうち少なくとも一つは、表面加工されたパターン部を有する。このように、透光層がパターン部を有することによって、紫外線発光素子の光取り出し効率を改善させることができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
以下、透光層の側部及び上部のうち少なくとも一つの表面が切断によって表面加工された所及び／又はランダムなラフネス（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有するように表面加工された所は全てパターン部に該当する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
＜フリップ（ｆｌｉｐ）チップボンディング構造の紫外線発光素子＞
以下、実施形態に係る紫外線発光素子がフリップチップボンディング構造を有する時、活性層と透光層に対して添付の図面を参照して次のように説明する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
一方、基板１８０は、透光性を有し、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＰ、ＩｎＰ、Ｇｅのうち少なくとも一つで形成することができ、これに対して限定しない。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
図３乃至図５に例示された基板１８０は、前述した透光層に該当する。透光層である基板１８０の下部は、発光構造物１６０、すなわち、活性層１６４と対向しており、基板１８０の側部及び上部のうち少なくとも一つは表面加工されたパターン部を有する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５３】
＜垂直型紫外線発光素子＞
以上で、本実施形態による透光層と活性層を、フリップ方式でボンディングされた紫外線発光素子を例に挙げて説明した。しかし、本実施形態による透光層と活性層は垂直型紫外線発光素子にも適用することができる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７２】
一方、実施形態によれば、第２導電型半導体層３３６及び第２導電型電極層３４０の上部と側部のうち少なくとも一つは、表面加工されたパターン部を有する。すなわち、図３乃至図２９Ｇにおいて、基板１８０が透光層に該当するが、図３２に例示された紫外線発光素子３００において、第２導電型半導体層３３６と第２導電型電極層３４０が透光層に該当する。もし、垂直型紫外線発光素子３００において第２導電型電極層３４０が省略される場合、第２導電型半導体層３３６が透光層に該当する。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７５】
図３乃至図３１で前述した内容は、第２導電型半導体層３３６と第２導電型電極層３４０が透光層に該当する場合にもそのまま適用することができるので、ここでは重複説明を省略する。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７７】
しかし、本実施形態によれば、透光層である第２導電型半導体層３３６と第２導電型電極層３４０の側部及び上部のうち少なくとも一つがパターン部を有するので、活性層３３４から放出された光が全反射されずに矢印方向３７２に発光素子３００から脱出することができて、光取り出し効率が向上することができる。