(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と、前記第１の主面と反対側の第２の主面と、前記第１の主面と前記第２の主面との間に延在する側面とを有する基板と、
前記基板の前記第１の主面上に設けられた活性層とを備え、
前記基板の前記第１の主面と少なくとも一部の前記側面とがなす角の補角は、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下であり、
前記基板の光吸収係数α（ｃｍ-1）及び前記基板の厚さｔ（μｍ）は、３４０ｅｘｐ（−０．１６α）≦ｔ≦３２００α-0.7を満たす、深紫外光を放射する半導体発光素子。
【請求項２】
前記基板は、窒化アルミニウムで形成される、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記基板は、サファイアで形成される、請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記側面は、前記補角の大きさが異なる複数の部分を含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記半導体発光素子は、前記第２の主面に、前記半導体発光素子の前記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効率を向上させる凹凸構造をさらに有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光は、１９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の波長を有する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光は、２００ｎｍ以上３２０ｎｍ以下の波長を有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記半導体発光素子から放射される前記深紫外光は、２２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長を有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を支持する支持部材と、
前記半導体発光素子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する、発光モジュール。
【請求項１０】
前記半導体発光素子側の前記支持部材の表面に、反射部材が設けられる、請求項９に記載の発光モジュール。
【請求項１１】
前記半導体発光素子を封止する液体をさらに備え、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、
前記パッケージは前記液体をさらに収容する、請求項９または請求項１０に記載の発光モジュール。
【請求項１２】
第１の主面と、前記第１の主面と反対側の第２の主面とを有するウエハの光吸収係数α（ｃｍ-1）を求めることと、
前記ウエハの前記第１の主面上に活性層を形成することと、
前記ウエハの前記光吸収係数α（ｃｍ-1）及び前記ウエハの厚さｔ（μｍ）が、３４０ｅｘｐ（−０．１６α）≦ｔ≦３２００α-0.7を満たすように、前記ウエハの前記厚さｔを定めることと、
前記ウエハを、複数の基板に分割することとを備え、前記複数の基板のそれぞれは、前記活性層が形成された第１の主面と、前記第１の主面と反対側の第２の主面と、前記第１の主面と前記第２の主面との間に延在する側面とを有し、さらに、
前記基板の前記第１の主面と前記基板の少なくとも一部の前記側面とがなす角の補角が、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下になるように、前記基板の前記少なくとも一部の前記側面を加工することを備える、深紫外光を放射する半導体発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記基板は、窒化アルミニウムで形成される、請求項１２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記基板は、サファイアで形成される、請求項１２に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記基板の前記少なくとも一部の前記側面を加工することは、先端にテーパ部を有するブレードを用いることを含む、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記基板の前記少なくとも一部の前記側面を加工することは、前記基板の前記側面に、前記補角の大きさが異なる複数の部分を形成することを含む、請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記ウエハの前記第２の主面に、前記半導体発光素子の前記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効率を向上させる凹凸構造を形成することをさらに備える、請求項１２から請求項１６のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法。
【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、該半導体発光素子を備える発光モジュール、及び該半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、深紫外光を放射する半導体発光素子が知られている（非特許文献１）。また、可視または赤外の光を放射する半導体発光素子では、半導体発光素子の光取り出し効率を向上させるために、半導体発光素子の基板の側面を傾斜させることが知られている（非特許文献２、非特許文献３）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】James R. Grandusky、外８名、「270 nm Pseudomorphic Ultraviolet Light-Emitting Diodes with Over 60 mW Continuous Wave Output Power」、Applied Physics Express、2013年2月26日、第6巻、p.032101
【非特許文献２】M. R. Krames、外12名、「High-power truncated-inverted-pyramid (AlxGa1-x)0.5In0.5P/GaP light-emitting diodes exhibiting >50% external quantum efficiency」、Applied Physics Letters、1999年10月18日、第75巻、第16号、p.2365−2367
【非特許文献３】U. Strauss、外8名、「Progress of InGaN Light Emitting Diodes on SiC」、Physica Status Solidi (c)、2002年、第0巻、第1号 p.276−279
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体発光素子の基板は、可視及び赤外の光よりも、格段に多くの深紫外光を吸収する。そのため、非特許文献１に記載された深紫外光を放射する半導体発光素子では、深紫外光の取り出し効率を高めるために、基板をできる限り薄くしている。しかし、非特許文献１に記載の深紫外光を放射する半導体発光素子は、依然として、深紫外光の取り出し効率が低い。他方、非特許文献２及び３に記載された可視及び赤外の光を放射する半導体発光素子では、可視及び赤外の光が基板で吸収されることを無視し得る。そのため、可視及び赤外の光を放射する半導体発光素子では、半導体発光素子から放射された光が基板で吸収されることが全く考慮されておらず、厚い基板が用いられている。これに対し、半導体発光素子の基板は、可視及び赤外の光よりも、格段に多くの深紫外光を吸収する。そのため、可視及び赤外の光を放射する半導体発光素子に用いられていた技術を、深紫外光を放射する半導体発光素子にそのまま適用すると、多くの深紫外光が基板で吸収されてしまい、深紫外光を放射する半導体発光素子の光取り出し効率を十分に向上させることができないことが、我々の検討の結果明らかになった。
【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、向上した光取り出し効率を有する、深紫外光を放射する半導体発光素子及びその製造方法を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、向上した光取り出し効率を有する、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を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の深紫外光を放射する半導体発光素子は、第１の主面と、第１の主面と反対側の第２の主面と、第１の主面と第２の主面との間に延在する側面とを有する基板と、基板の第１の主面上に設けられた活性層とを備え、基板の第１の主面と少なくとも一部の側面とがなす角の補角θは、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下であり、基板の光吸収係数α（ｃｍ-1）及び基板の厚さｔ（μｍ）は、３４０ｅｘｐ（−０．１６α）≦ｔ≦３２００α-0.7を満たす。
【０００８】
本発明の深紫外光を放射する半導体発光素子の製造方法は、第１の主面と、第１の主面と反対側の第２の主面とを有するウエハの光吸収係数α（ｃｍ-1）を求めることと、ウエハの第１の主面上に活性層を形成することと、ウエハの光吸収係数α（ｃｍ-1）及びウエハの厚さｔ（μｍ）が、３４０ｅｘｐ（−０．１６α）≦ｔ≦３２００α-0.7を満たすように、ウエハの厚さｔを定めることと、ウエハを、複数の基板に分割することとを備える。複数の基板のそれぞれは、活性層が形成された第１の主面と、第１の主面と反対側の第２の主面と、第１の主面と第２の主面との間に延在する側面とを有する。本発明の深紫外光を放射する半導体発光素子の製造方法は、さらに、基板の第１の主面と基板の少なくとも一部の側面とがなす角の補角が、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下になるように、基板の少なくとも一部の側面を加工することを備える。
【０００９】
本発明の発光モジュールは、上記のような半導体発光素子と、半導体発光素子を支持する支持部材と、半導体発光素子を収容するパッケージとを備える。パッケージは、半導体発光素子から放射される光に対して透明な透明部材を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体発光素子によれば、向上した光取り出し効率を有する、深紫外光を放射する半導体発光素子を提供することができる。
【００１１】
本発明の半導体発光素子の製造方法によれば、向上した光取り出し効率を有する、深紫外光を放射する半導体発光素子を製造する方法を提供することができる。
【００１２】
本発明の発光モジュールによれば、向上した光取り出し効率を有する、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を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る半導体発光素子（θ＜９０°）の概略断面図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体発光素子（θ＞９０°）の概略断面図である。
【図３】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、１ｃｍ-1の光吸収係数α、２．２９の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＜９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、１ｃｍ-1の光吸収係数α、２．２９の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＞９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、３ｃｍ-1の光吸収係数α、２．２９の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＜９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、３ｃｍ-1の光吸収係数α、２．２９の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＞９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、９ｃｍ-1の光吸収係数α、２．２９の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＜９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、９ｃｍ-1の光吸収係数α、２．２９の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＞９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、２０ｃｍ-1の光吸収係数α、２．２９の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＜９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、２０ｃｍ-1の光吸収係数α、２．２９の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＞９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、３０ｃｍ-1の光吸収係数α、２．２９の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＜９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、３０ｃｍ-1の光吸収係数α、２．２９の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＞９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、４０ｃｍ-1の光吸収係数α、２．２９の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＜９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、４０ｃｍ-1の光吸収係数α、２．２９の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＞９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、５．６ｃｍ-1の光吸収係数α、２．１８の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＜９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、窒化アルミニウムで形成されるとともに、５．６ｃｍ-1の光吸収係数α、２．１８の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＞９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図１７】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が窒化アルミニウムで形成される場合の、光吸収係数αと基板の厚さｔとの関係のシミュレーション結果を示す図である。
【図１８】（Ａ）は、実施の形態１に係る半導体発光素子（θ＜９０°）の基板の第１の主面の中央部の発光点から放射される光線を示す図である。（Ｂ）は、実施の形態１に係る半導体発光素子（θ＞９０°）の基板の第１の主面の中央部の発光点から放射される光線を示す図である。
【図１９】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、サファイアで形成されるとともに、９ｃｍ-1の光吸収係数α、１．８８の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＜９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図２０】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、サファイアで形成されるとともに、９ｃｍ-1の光吸収係数α、１．８８の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＞９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図２１】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、サファイアで形成されるとともに、１ｃｍ-1の光吸収係数α、１．８０の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＜９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図２２】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板が、サファイアで形成されるとともに、１ｃｍ-1の光吸収係数α、１．８０の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子（θ＞９０°）の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す図である。
【図２３】実施の形態１に係る半導体発光素子の基板がサファイアで形成される場合の、光吸収係数αと基板の厚さｔとの関係のシミュレーション結果を示す図である。
【図２４】実施の形態１に係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。
【図２５】実施の形態１に係る半導体発光素子の製造方法における一つの工程を示す概略部分断面図である。
【図２６】実施の形態１に係る半導体発光素子の製造方法における、図２５の次の工程を示す概略断面図である。
【図２７】実施の形態１に係る半導体発光素子の製造方法における、図２６の次の工程を示す概略断面図である。
【図２８】実施の形態１に係る半導体発光素子の製造方法における、図２７の次の工程を示す概略断面図である。
【図２９】実施の形態１に係る半導体発光素子の製造方法における、図２８の次の工程を示す概略断面図である。
【図３０】実施の形態１に係る半導体発光素子の製造方法における、図２９の次の工程を示す概略斜視図である。
【図３１】実施の形態１に係る半導体発光素子（θ＜９０°）の製造方法における、図３０に示す断面線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩにおける概略断面図である。
【図３２】実施の形態１に係る半導体発光素子（θ＞９０°）の製造方法における、図３０に示す断面線ＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩにおける概略断面図である。
【図３３】（Ａ）は、実施の形態１の第１の変形例に係る半導体発光素子（θ1、θ2＜９０°）の概略断面図である。（Ｂ）は、実施の形態１の第１の変形例に係る半導体発光素子（θ1、θ2＞９０°）の概略断面図である。
【図３４】（Ａ）は、実施の形態１の第２の変形例に係る半導体発光素子（θ1＜９０°）の概略断面図である。（Ｂ）は、実施の形態１の第２の変形例に係る半導体発光素子（θ1＞９０°）の概略断面図である。
【図３５】（Ａ）は、実施の形態１の第３の変形例に係る半導体発光素子（θ1＜９０°）の概略断面図である。（Ｂ）は、実施の形態１の第３の変形例に係る半導体発光素子（θ1＞９０°）の概略断面図である。
【図３６】実施の形態２に係る半導体発光素子（θ＜９０°）の概略断面図である。
【図３７】実施の形態２に係る半導体発光素子（θ＞９０°）の概略断面図である。
【図３８】実施の形態２に係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。
【図３９】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４０】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４１】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４２】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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（実施の形態１）
図１及び図２を参照して、実施の形態１に係る深紫外光を放射する半導体発光素子１は、主に、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とを備える。
【００１６】
基板１１は、第１の主面１１ａと、第１の主面１１ａと反対側の第２の主面１１ｂと、第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂとの間に延在する側面１１ｃとを有する。第２の主面１１ｂは、出射面であってもよい。半導体発光素子１の光取り出し効率を向上させるために、基板１１は、半導体発光素子１が放射する深紫外光の波長に対して、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）、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）を例示することができる。基板１１は、物理的蒸気輸送（ＰＶＴ）、ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）のような方法によって製造されてもよい。ハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）によって製造された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる基板１１は、基板１１の製造条件に依るが、例えば、３３０ｎｍ、２６５ｎｍ、２２０ｎｍの波長において、それぞれ、５．６ｃｍ-1、９．０ｃｍ-1、１４．５ｃｍ-1の光吸収係数αを有する。サファイア（Ａｌ2Ｏ3）からなる基板１１は、基板１１の製造方法及び製造条件に依るが、例えば、２６５ｎｍ、２２０ｍの波長において、それぞれ、１ｃｍ-1、９ｃｍ-1の光吸収係数αを有する。基板１１は、半導体発光素子１から放射される深紫外光の波長において、１ｃｍ-1以上、好ましくは、０．１ｃｍ-1以上、さらに好ましくは０．０１ｃｍ-1以上の光吸収係数αを有してもよい。
【００１７】
基板１１の厚さの範囲は、後述するように、深紫外光に対する基板１１の光吸収係数によって主に定まる。基板１１は、好ましくは５０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上の厚さを有してもよい。基板１１の厚さは、基板１１の第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂとの最短距離で定義される。基板１１は５０μｍ以上の厚さを有するため、半導体発光素子１の機械的強度が向上して、半導体発光素子１の取り扱いが容易になる。基板１１は５０μｍ以上の厚さを有するため、基板１１が割れにくくなる。基板１１は５０μｍ以上の厚さを有するため、基板１１と、活性層１３を含む半導体層、ｎ型電極１５及びｐ型電極１６との間の熱膨張係数の差に起因して発生する応力等により、基板１１が反ることを抑制することができる。基板１１の機械的な強度の向上及び基板１１の反りの抑制は、半導体発光素子１の作製プロセスにおいて歩留りが低下すること、並びに、半導体発光素子１の信頼性及び品質が低下することを防ぐことができる。基板１１を５０μｍ以上に厚くできることは、基板１１の厚みを薄くするプロセスを省略したり、基板１１の厚みを薄くするプロセスに要する時間を短くすることができる。そのため、半導体発光素子１の製造コストを抑制し、半導体発光素子１の生産スループットを向上させることができる。
【００１８】
基板１１の側面１１ｃは、基板１１の第１の主面１１ａに対して傾斜している。本実施の形態では、基板１１の側面１１ｃの全てが、基板１１の第１の主面１１ａに対して同じ角度で傾斜している。特定的には、基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃとがなす角βの補角θは、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下である。図１は、９０°より小さい補角θを有する半導体発光素子１を示す。θ＜９０°である場合には、補角θは、２０°以上７０°以下、好ましくは２０°以上６０°以下、さらに好ましくは３０°以上６０°以下であってもよい。図２は、９０°より大きい補角θを有する半導体発光素子１を示す。θ＞９０°である場合には、補角θは、１００°以上１４０°以下、好ましくは１１０°以上１４０°以下であってもよい。θ＞９０°である場合には、基板１１の厚さｔは、ｔ≦0.5ｗｔａｎ（１８０−θ）であることが好ましい。ここで、ｗは、基板１１の第１の主面１１ａにおける幅である。ｔ＞0.5ｗｔａｎ（１８０−θ）であると、基板１１の形状が逆三角形となり、実質的に基板１１の厚さｔが小さくなるからである。
【００１９】
基板１１の第１の主面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、Ａｌx1Ｉｎy1Ｇａz1Ｎ（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。基板１１の側面１１ｃと同様に、ｎ型半導体層１２の側面は、基板１１の第１の主面１１ａに対して傾斜してもよい。
【００２０】
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がｎ型半導体層１２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。
【００２１】
ｎ型半導体層１２の上に、活性層１３が設けられる。半導体発光素子１は、１９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の波長を有する深紫外光を放射する。半導体発光素子１は、好ましくは２００ｎｍ以上３２０ｎｍ以下、より好ましくは２２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の波長を有する深紫外光を放射してもよい。特定的には、半導体発光素子１の活性層１３から、１９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の波長を有する深紫外光が放射される。本明細書において、半導体発光素子１から放射される深紫外光の波長は、半導体発光素子１から放射される深紫外光のピーク発光波長を意味してもよい。
【００２２】
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、Ａｌx2Ｉｎy2Ｇａz2Ｎ（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、井戸層よりもバンドギャップエネルギーが大きいＡｌx3Ｉｎy3Ｇａz3Ｎ（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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、Ａｌx4Ｉｎy4Ｇａz4Ｎ（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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、Ａｌx5Ｉｎy5Ｇａz5Ｎ（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。
【００２７】
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。
【００２８】
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と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。
【００２９】
図３から図１６に、基板１１が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成されるとともに、所定の光吸収係数α、所定の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板１１の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す。図３から図１６のそれぞれにおける半導体発光素子１の規格化光取り出し効率は、所定の光吸収係数α、所定の屈折率ｎ、厚さｔと、補角θとを有する基板１１を備える半導体発光素子１の光取り出し効率を、当該所定の光吸収係数αと当該所定の屈折率ｎを有する基板１１を備える半導体発光素子の光取り出し効率の最大値で割った値として定義される。例えば、図３及び図４を参照して、基板の屈折率ｎが２．２９であり、基板１１の光吸収係数α＝１ｃｍ-1である場合には、補角θが２０°である半導体発光素子１の光取り出し効率が最大となる。そこで、基板の屈折率ｎが２．２９であり、基板１１の光吸収係数α＝１ｃｍ-1であり、補角θを有する半導体発光素子１の光取り出し効率を、基板の屈折率ｎが２．２９であり、基板１１の光吸収係数α＝１ｃｍ-1であり、補角θが２０°である半導体発光素子１の最大光取り出し効率で割った値が、図３及び図４に示されている。
【００３０】
図３、５、７、９、１１、１３は、それぞれ、図１に示されるように補角θが９０°より小さく、窒化アルミニウムで形成された基板の屈折率ｎが２．２９であり、基板１１の光吸収係数α＝１ｃｍ-1、３ｃｍ-1、９ｃｍ-1、２０ｃｍ-1、３０ｃｍ-1、４０ｃｍ-1である場合の、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す。基板１１の屈折率ｎは、基板１１に入射する光の波長によってほぼ決まる。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、２６５ｎｍの波長を有する深紫外光に対して、２．２９の屈折率を有する。これに対し、基板１１の光吸収係数αは、基板１１に入射する光の波長及び基板１１の製造方法等によって変化する。図３、５、７、９、１１、１３は、基板１１の光吸収係数αを変化させたときの、２６５ｎｍの波長を有する深紫外光を放射する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を表す。
【００３１】
図３、５、７、９、１１、１３を参照して、２０°以上７０°以下の補角θを有する基板１１を備える本実施の形態の半導体発光素子１の規格化光取り出し効率は、９０°の補角θを有する基板を備える比較例の半導体発光素子の規格化光取り出し効率より大きくなる。２０°以上７０°以下の補角θを有する基板１１を備える本実施の形態の半導体発光素子１は、９０°の補角θを有する基板を備える比較例の半導体発光素子の光取り出し効率よりも、向上した光取り出し効率を有する。第一に、基板１１の第１の主面１１ａに対して基板１１の側面１１ｃを補角θで傾斜させることによって、基板１１の側面１１ｃの面積が大きくなるからである。第二に、基板１１の第１の主面１１ａに対して基板１１の側面１１ｃを補角θで傾斜させることによって、基板１１の側面１１ｃで全反射される深紫外光の割合、及び基板１１の側面１１ｃで全反射された深紫外光が基板１１の第２の主面１１ｂでさらに全反射される深紫外光の割合を急速に減少するからである。
【００３２】
図３、５、７、９、１１、１３を参照して、２０°以上７０°以下の補角θを有する本実施の形態の半導体発光素子１が小さな厚さｔを有する基板１１を備えるとき、基板１１の厚さｔが増加するにつれて、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率が向上する。基板１１の厚さｔが増加するほど、傾斜した基板１１の側面１１ｃの面積が大きくなる。そのため、基板１１の厚さｔが増加するほど、活性層１３から基板１１の側面１１ｃに入射する深紫外光の割合が増加する。基板１１の厚さｔが増加することによる、基板１１の側面１１ｃから出射される深紫外光の増加が、基板１１の厚さｔが増加することによる、基板１１における深紫外光の吸収の増加よりも大きいため、基板１１の厚さｔが増加するにつれて、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率が向上する。半導体発光素子１の規格化光取り出し効率は、ある基板１１の厚さｔmaxにおいて最大となり、基板１１の厚さｔがさらに大きくなると、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率は減少する。基板１１の厚さｔがｔmaxより大きい場合には、基板１１の厚さｔが増加することによる、基板１１の側面１１ｃから出射される深紫外光の増加よりも、基板１１の厚さｔが増加することによる、基板１１における深紫外光の吸収の増加が大きくなるためである。以上に述べた、基板１１の厚さｔに対する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率の変化は、基板１１による光の吸収を無視することができない深紫外光を放射する半導体発光素子１に特有であり、基板による光の吸収が無視できるほど小さい可視または赤外の光を放射する半導体発光素子では見られない。
【００３３】
図４、６、８、１０、１２、１４は、それぞれ、図２に示されるように補角θが９０°より大きく、窒化アルミニウムで形成された基板の屈折率ｎが２．２９であり、基板１１の光吸収係数α＝１ｃｍ-1、３ｃｍ-1、９ｃｍ-1、２０ｃｍ-1、３０ｃｍ-1、４０ｃｍ-1である場合の、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率を示す。図４、６、８、１０、１２、１４は、基板１１の光吸収係数αを変化させたときの、２６５ｎｍの波長を有する深紫外光を放射する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を表す。
【００３４】
図４、６、８、１０、１２、１４を参照して、１００°以上１４０°以下の補角θを有する基板１１を備える本実施の形態の半導体発光素子１の規格化光取り出し効率は、９０°の補角θを有する基板を備える比較例の半導体発光素子の規格化光取り出し効率より大きくなる。１００°以上１４０°以下の補角θを有する基板１１を備える本実施の形態の半導体発光素子１は、９０°の補角θを有する基板を備える比較例の半導体発光素子の光取り出し効率よりも、向上した光取り出し効率を有する。第一に、基板１１の第１の主面１１ａに対して基板１１の側面１１ｃを補角θで傾斜させることによって、基板１１の側面１１ｃの面積が大きくなり、活性層１３から基板１１の側面１１ｃに入射する深紫外光の割合が増加するからである。第二に、基板１１の第１の主面１１ａに対して基板１１の側面１１ｃを補角θで傾斜させることによって、基板１１の側面１１ｃで全反射される深紫外光の割合、及び基板１１の側面１１ｃで全反射された深紫外光が基板１１の第２の主面１１ｂでさらに全反射される深紫外光の割合を急速に減少するからである。
【００３５】
図４、６、８、１０、１２、１４を参照して、１００°以上１４０°以下の補角θを有する本実施の形態の半導体発光素子１が小さな厚さｔを有する基板１１を備えるとき、基板１１の厚さｔが増加するにつれて、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率が向上する。基板１１の厚さｔが増加するほど、傾斜した基板１１の側面１１ｃの面積が大きくなる。そのため、基板１１の厚さｔが増加するほど、活性層１３から基板１１の側面１１ｃに入射する深紫外光の割合が増加する。基板１１の厚さｔが増加することによる、基板１１の側面１１ｃから出射される深紫外光の増加が、基板１１の厚さｔが増加することによる、基板１１における深紫外光の吸収の増加よりも大きいため、基板１１の厚さｔが増加するにつれて、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率が向上する。半導体発光素子１の規格化光取り出し効率は、ある基板１１の厚さｔmaxにおいて最大となり、基板１１の厚さｔがさらに大きくなると、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率は減少する。基板１１の厚さｔがｔmaxより大きい場合には、基板１１の厚さｔが増加することによる、基板１１の側面１１ｃから出射される深紫外光の増加よりも、基板１１の厚さｔが増加することによる、基板１１における深紫外光の吸収の増加が大きくなるためである。以上に述べた、基板１１の厚さｔに対する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率の変化は、基板１１による光の吸収を無視することができない深紫外光を放射する半導体発光素子１に特有であり、基板による光の吸収が無視できるほど小さい可視または赤外の光を放射する半導体発光素子では見られない。
【００３６】
また、９０°より大きい補角θを有する半導体発光素子１は、９０°より小さい補角θを有する半導体発光素子１よりも、基板１１の厚さｔが増加しても、規格化光取り出し効率が減少しにくい。これは、９０°より大きい補角θを有する半導体発光素子１における、基板１１の側面１１ｃから出射される深紫外光の基板１１内の経路長が、９０°より小さい補角θを有する半導体発光素子１における、基板１１の側面１１ｃから出射される深紫外光の基板１１内の経路長よりも短く（図１８（Ａ）及び（Ｂ）を参照）、９０°より大きい補角θを有する半導体発光素子１は、９０°より小さい補角θを有する半導体発光素子１よりも、基板１１に吸収される深紫外光が少なくなるからである。
【００３７】
図１５は、図１に示されるように補角θが９０°より小さく、基板の屈折率ｎが２．１８であり、基板１１の光吸収係数α＝５．６ｃｍ-1である場合の、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す。基板１１の屈折率ｎは、基板１１に入射する光の波長によってほぼ決まる。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、３３０ｎｍの波長を有する深紫外光に対して、２．１８の屈折率を有する。図１５は、窒化アルミニウムで形成された基板１１が５．６ｃｍ-1の光吸収係数αを有するときの、３３０ｎｍの波長を有する深紫外光を放射する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を表す。図１５に示される半導体発光素子１の規格化光取り出し効率の変化は、図３、５、７、９、１１、１３に示される半導体発光素子１の規格化光取り出し効率の変化と同様の傾向を示す。基板１１の屈折率ｎが変化しても、すなわち、半導体発光素子１の発光波長が変化しても、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率を効果的に向上させることができる補角θ、厚さｔ及び光吸収係数αの範囲は大きく変化しないことが分かる。
【００３８】
図１６は、図２に示されるように補角θが９０°より大きく、基板の屈折率ｎが２．１８であり、基板１１の光吸収係数α＝５．６ｃｍ-1である場合の、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す。基板１１の屈折率ｎは、基板１１に入射する光の波長によってほぼ決まる。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、３３０ｎｍの波長を有する深紫外光に対して、２．１８の屈折率を有する。図１６は、窒化アルミニウムで形成された基板１１が５．６ｃｍ-1の光吸収係数αを有するときの、３３０ｎｍの波長を有する深紫外光を放射する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を表す。図１６に示される半導体発光素子１の規格化光取り出し効率の変化は、図４、６、８、１０、１２、１４に示される半導体発光素子１の規格化光取り出し効率の変化と同様の傾向を示す。基板１１の屈折率ｎが変化しても、すなわち、半導体発光素子１の発光波長が変化しても、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率を効果的に向上させることができる補角θ、厚さｔ及び光吸収係数αの範囲は大きく変化しないことが分かる。
【００３９】
図１７は、図３から図１６に示されるシミュレーション結果から得られた、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率が５０％となる、基板１１の光吸収係数α（ｃｍ-1）及び基板１１の厚さｔ（μｍ）の範囲を示す図である。図１７に示される一方の点線は、２０°以上７０°以下または１００°以上１４０°以下の補角θを有する基板１１を備える半導体発光素子１の規格化光取り出し効率が５０％となる基板の上限厚さの近似線ｔ＝３２００α-0.7である。図１７に示される他方の点線は、２０°以上７０°以下または１００°以上１４０°以下の補角θを有する基板１１を備える半導体発光素子１の規格化光取り出し効率が５０％となる基板の下限厚さの近似線ｔ＝３４０ｅｘｐ（−０．１６α）である。図１７を参照して、基板１１の光吸収係数α（ｃｍ-1）及び基板１１の厚さｔ（μｍ）がこの２本の点線の間に位置する場合に、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率が５０％以上となる。具体的には、基板１１の第１の主面１１ａと少なくとも一部の側面１１ｃとがなす角の補角θが、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下であり、かつ、基板１１の光吸収係数α（ｃｍ-1）及び基板１１の厚さｔ（μｍ）が、３４０ｅｘｐ（−０．１６α）≦ｔ≦３２００α-0.7を満たす場合に、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率が５０％以上となる。このように、基板１１の光吸収係数α（ｃｍ-1）、基板１１の厚さｔ（μｍ）及び基板１１の補角θを定めることによって、本実施の形態の半導体発光素子１の光取り出し効率は、９０°の補角θを有する基板を備える比較例の半導体発光素子よりも、向上した光取り出し効率を有する。半導体発光素子１から放射される深紫外光の一部が基板１１で吸収されることを考慮することによってはじめて、深紫外光を放射する半導体発光素子１の光取り出し効率を向上させることができる基板１１を正確に設計することができる。
【００４０】
図１９から図２２に、基板１１がサファイア（Ａｌ2Ｏ3）で形成されるとともに、所定の光吸収係数α、所定の屈折率ｎ及び８００μｍの幅ｗを有する場合の、基板１１の厚さｔ及び補角θに対する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す。図１９から図２２のそれぞれにおける半導体発光素子１の規格化光取り出し効率は、所定の光吸収係数α、所定の屈折率ｎ、厚さｔと、補角θとを有する基板１１を備える半導体発光素子１の光取り出し効率を、当該所定の光吸収係数αと当該所定の屈折率ｎを有する基板１１を備える半導体発光素子の光取り出し効率の最大値で割った値として定義される。例えば、図１９及び図２０を参照して、基板の屈折率ｎが１．８８であり、基板１１の光吸収係数α＝９ｃｍ-1である場合には、補角θが３５°である半導体発光素子１の光取り出し効率が最大となる。そこで、基板の屈折率ｎが１．８８であり、基板１１の光吸収係数α＝９ｃｍ-1であり、補角θを有する半導体発光素子１の光取り出し効率を、基板の屈折率ｎが１．８８であり、基板１１の光吸収係数α＝９ｃｍ-1であり、補角θが３５°である半導体発光素子１の最大光取り出し効率で割った値が、図１９及び図２０に示されている。
【００４１】
図１９は、図１に示されるように補角θが９０°より小さく、基板の屈折率ｎが１．８８であり、基板１１の光吸収係数α＝９ｃｍ-1である場合の、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す。基板１１の屈折率ｎは、基板１１に入射する光の波長によってほぼ決まる。サファイア（Ａｌ2Ｏ3）は、２２０ｎｍの波長を有する深紫外光に対して、１．８８の屈折率を有する。図１９は、サファイアで形成された基板１１が９ｃｍ-1の光吸収係数αを有するときの、２２０ｎｍの波長を有する深紫外光を放射する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を表す。図２１は、図１に示されるように補角θが９０°より小さく、基板の屈折率ｎが１．８０であり、基板１１の光吸収係数α＝１ｃｍ-1である場合の、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す。基板１１の屈折率ｎは、基板１１に入射する光の波長によってほぼ決まる。サファイア（Ａｌ2Ｏ3）は、２６５ｎｍの波長を有する深紫外光に対して、１．８０の屈折率を有する。図２１は、サファイアで形成された基板１１が１ｃｍ-1の光吸収係数αを有するときの、２６５ｎｍの波長を有する深紫外光を放射する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を表す。
【００４２】
図１９及び図２１を参照して、２０°以上７０°以下の補角θを有する本実施の形態の半導体発光素子１は、図３、５、７、９、１１、１３に示される半導体発光素子１の規格化光取り出し効率の変化と同様の傾向を示す。具体的には、本実施の形態の半導体発光素子１の規格化光取り出し効率は、ある基板１１の厚さｔmaxにおいて最大となる。このような、基板１１の厚さｔに対する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率の変化は、基板１１による光の吸収を無視することができない深紫外光を放射する半導体発光素子１に特有であり、基板による光の吸収が無視できるほど小さい可視または赤外の光を放射する半導体発光素子では見られない。
【００４３】
図２０は、図２に示されるように補角θが９０°より大きく、基板の屈折率ｎが１．８８であり、基板１１の光吸収係数α＝９ｃｍ-1である場合の、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す。サファイア（Ａｌ2Ｏ3）は、２２０ｎｍの波長を有する深紫外光に対して、１．８８の屈折率を有する。図２０は、サファイアで形成された基板１１が９ｃｍ-1の光吸収係数αを有するときの、２２０ｎｍの波長を有する深紫外光を放射する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を表す。図２２は、図２に示されるように補角θが９０°より大きく、基板の屈折率ｎが１．８０であり、基板１１の光吸収係数α＝１ｃｍ-1である場合の、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を示す。サファイア（Ａｌ2Ｏ3）は、２６５ｎｍの波長を有する深紫外光に対して、１．８０の屈折率を有する。図２２は、サファイアで形成された基板１１が１ｃｍ-1の光吸収係数αを有するときの、２６５ｎｍの波長を有する深紫外光を放射する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率のシミュレーション結果を表す。
【００４４】
図２０及び図２２を参照して、１００°以上１４０°以下の補角θを有する本実施の形態の半導体発光素子１は、図４、６、８、１０、１２、１４に示される半導体発光素子１の規格化光取り出し効率の変化と同様の傾向を示す。具体的には、本実施の形態の半導体発光素子１の規格化光取り出し効率は、ある基板１１の厚さｔmaxにおいて最大となる。このような、基板１１の厚さｔに対する半導体発光素子１の規格化光取り出し効率の変化は、基板１１による光の吸収を無視することができない深紫外光を放射する半導体発光素子１に特有であり、基板による光の吸収が無視できるほど小さい可視または赤外の光を放射する半導体発光素子では見られない。また、９０°より大きい補角θを有する半導体発光素子１は、９０°より小さい補角θを有する半導体発光素子１よりも、基板１１の厚さｔが増加しても、規格化光取り出し効率が減少しにくい。これは、９０°より大きい補角θを有する半導体発光素子１における、基板１１の側面１１ｃから出射される深紫外光の基板１１内の経路長が、９０°より小さい補角θを有する半導体発光素子１における、基板１１の側面１１ｃから出射される深紫外光の基板１１内の経路長よりも短く（図１８（Ａ）及び（Ｂ）を参照）、９０°より大きい補角θを有する半導体発光素子１は、９０°より小さい補角θを有する半導体発光素子１よりも、基板１１に吸収される深紫外光が少なくなるからである。
【００４５】
図２３は、図１９から図２２に示されるシミュレーション結果から得られた、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率が５０％以上となる、基板１１の光吸収係数α（ｃｍ-1）及び基板１１の厚さｔ（μｍ）の範囲を示す図である。図２３に示される一方の点線は、ｔ＝３２００α-0.7を表す線である。図２３に示される他方の点線は、ｔ＝３４０ｅｘｐ（−０．１６α）を表す線である。図２３を参照して、基板１１の光吸収係数α（ｃｍ-1）及び基板１１の厚さｔ（μｍ）がこれら２本の点線の間に位置すれば、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率が５０％以上となる。具体的には、基板１１の第１の主面１１ａと少なくとも一部の側面１１ｃとがなす角の補角θが、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下であり、かつ、基板１１の光吸収係数α（ｃｍ-1）及び基板１１の厚さｔ（μｍ）が、３４０ｅｘｐ（−０．１６α）≦ｔ≦３２００α-0.7を満たす場合に、半導体発光素子１の規格化光取り出し効率が５０％以上となる。このように、基板１１の光吸収係数α（ｃｍ-1）、基板１１の厚さｔ（μｍ）及び基板１１の補角θを定めることによって、本実施の形態の半導体発光素子１の光取り出し効率は、９０°の補角θを有する基板を備える比較例の半導体発光素子よりも、向上した光取り出し効率を有する。半導体発光素子１から放射される深紫外光の一部が基板１１で吸収されることを考慮することによってはじめて、深紫外光を放射する半導体発光素子１の光取り出し効率を向上させることができる基板１１を正確に設計することができる。
【００４６】
図２４から図３２を参照して、本実施の形態に係る半導体発光素子１の製造方法の一例を説明する。
【００４７】
図２４を参照して、本実施の形態の半導体発光素子１の製造方法は、第１の主面１０ａと、第１の主面１０ａと反対側の第２の主面１０ｂとを有するウエハ１０の光吸収係数α（ｃｍ-1）を求めること（Ｓ１）を備える。具体的には、図２５を参照して、第１の主面１０ａと、第１の主面１０ａと反対側の第２の主面１０ｂとを有するウエハ１０を準備する。それから、分光エリプソメータまたは分光光度計を用いて、ウエハ１０の光吸収係数α（ｃｍ-1）を求めてもよい。
【００４８】
図２４を参照して、本実施の形態の半導体発光素子１の製造方法は、ウエハ１０の第１の主面１０ａ上に活性層１３を形成すること（Ｓ２）を備える。具体的には、図２６を参照して、ウエハ１０の第１の主面１０ａ上に、ｎ型半導体層１２、活性層１３、およびｐ型半導体層１４がこの順で堆積される。ｎ型半導体層１２、活性層１３、およびｐ型半導体層１４を含む半導体層は、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）等の方法で堆積される。
【００４９】
図２７を参照して、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。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することは、反応性イオンエッチング、誘導結合プラズマエッチング等のエッチングによって行ってもよい。エッチングによるダメージを除去するために、半導体層のエッチングされた面に、酸またはアルカリの溶液で表面処理を施すことが好ましい。
【００５０】
図２８を参照して、ｎ型半導体層１２上にｎ型電極１５を形成し、ｐ型半導体層１４上にｐ型電極１６を形成する。特定的には、ｎ型電極１５を形成した後に、ｐ型電極１６を形成してもよい。
【００５１】
ｎ型電極１５及びｐ型電極１６のパターンニングは、リフトオフ法を用いて実施してもよい。具体的には、電極を形成する面にフォトレジストを塗布した後、紫外線をフォトレジストに部分的に照射する。その後、現像液にフォトレジストを浸漬させて、感光したフォトレジストを溶解させることにより所望のパターンのレジスト膜を形成する。パターニングされたレジスト膜上に電極となるべき金属膜を堆積させる。剥離液でレジスト膜を溶解し、レジスト膜上に位置していた金属膜を除去することにより、レジスト膜が形成されていない領域に位置する金属膜を残存させて所定のパターンを有する金属膜（電極）を形成する。
【００５２】
電極をパターンニングする方法として、さらに以下の別の方法を例示することができる。電極を形成しようとする面（たとえばｎ型半導体層１２の露出面）に電極となるべき金属膜を形成する。金属膜上にフォトレジストを塗布後、露光、現像工程を経てフォトレジストをパターニングする。その後、上記パターニングされたフォトレジスト（レジスト膜）をマスクとして用いて、金属膜にドライエッチングまたはウェットエッチングを施して、金属膜を部分的に除去する。その後、剥離液でフォトレジストを溶解する。
【００５３】
ｎ型電極１５及びｐ型電極１６を構成する金属膜を堆積する方法は、真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相成長法などの方法を用いることができる。金属膜中の不純物を排除する観点から、真空蒸着法を用いることが好ましい。ｎ型電極１５となるべき金属膜を堆積後、ｎ型半導体層１２とｎ型電極１５と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分以下の時間、アニールすることが好ましい。ｐ型電極１６となるべき金属膜を堆積後、ｐ型半導体層１４（第２のｐ型半導体層１４ｂ）と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分以下の時間、アニールすることが好ましい。
【００５４】
図２４を参照して、本実施の形態の半導体発光素子１の製造方法は、ウエハ１０の光吸収係数α（ｃｍ-1）及びウエハ１０の厚さｔ（μｍ）が、３４０ｅｘｐ（−０．１６α）≦ｔ≦３２００α-0.7を満たすように、ウエハ１０の厚さｔを定めること（Ｓ３）を備える。ウエハ１０の厚さｔは、ウエハ１０の第１の主面１０ａと第２の主面１０ｂとの最短距離で定義される。具体的には、ウエハ１０の厚さを測定する。ウエハ１０の厚さｔ（μｍ）と、ウエハ１０の光吸収係数α（ｃｍ-1）とが、３４０ｅｘｐ（−０．１６α）≦ｔ≦３２００α-0.7を満たす場合には、ウエハ１０を研磨しないでそのまま用いる。ウエハ１０の厚さｔ（μｍ）と、ウエハ１０の光吸収係数α（ｃｍ-1）とが、３４０ｅｘｐ（−０．１６α）≦ｔ≦３２００α-0.7を満たさない場合には、ウエハ１０の光吸収係数α（ｃｍ-1）及びウエハ１０の厚さｔ（μｍ）が、３４０ｅｘｐ（−０．１６α）≦ｔ≦３２００α-0.7を満たすように、ウエハ１０の厚さを薄くしてもよい（図２９を参照）。ウエハ１０の厚みを薄くする方法として、化学的機械研磨（ＣＭＰ）を例示することができる。本実施の形態において、ウエハ１０の厚さｔを定めることは、ウエハ１０を研磨しないでそのまま用いることと、ウエハ１０の厚さを薄くすることの両者を含む。
【００５５】
図２４を参照して、本実施の形態の半導体発光素子１の製造方法は、ウエハ１０を、複数の基板１１に分割すること（Ｓ５）を備える。複数の基板１１のそれぞれは、活性層１３が形成された第１の主面１１ａと、第１の主面１１ａと反対側の第２の主面１１ｂと、第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂとの間に延在する側面１１ｃとを有する。基板１１の第１の主面１１ａ及び第２の主面１１ｂは、それぞれ、ウエハ１０の第１の主面１０ａ及び第２の主面１０ｂに対応する。図２４を参照して、本実施の形態の半導体発光素子１の製造方法は、基板１１の第１の主面１１ａと基板１１の少なくとも一部の側面１１ｃとがなす角βの補角θが、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下になるように、基板１１の少なくとも一部の側面１１ｃを加工すること（Ｓ６）をさらに備える。基板１１の少なくとも一部の側面１１ｃを加工することは、ウエハ１０を複数の基板１１に分割した後に、基板１１の側面をエッチング、研磨または研削することを含んでもよい。
【００５６】
ウエハ１０を複数の基板１１に分割する際に、基板１１の少なくとも一部の側面１１ｃを加工してもよい。すなわち、ウエハ１０を、複数の基板１１に分割すること（Ｓ５）と、基板１１の少なくとも一部の側面１１ｃを加工すること（Ｓ６）とを、一つの工程で行ってもよい。具体的には、図３０を参照して、活性層１３等を含む半導体層が形成されたウエハ１０をダイシングテープ２４上に貼着する。ウエハ１０にダイシングライン２７を形成する。図３１及び図３２を参照して、ダイシングライン２７に沿ってブレード３７を動かして、ウエハ１０を複数の半導体発光素子１に分割するとともに（Ｓ５）、基板１１の少なくとも一部の側面１１ｃを加工する（Ｓ６）。基板１１の少なくとも一部の側面１１ｃを加工することは、先端にテーパ部を有するブレードを用いることを含んでもよい（図３１及び図３２を参照）。ブレード３７として、ダイヤモンドブレードを用いてもよい。
【００５７】
図３１を参照して、９０°より小さい補角θを有する半導体発光素子１を製造する場合、活性層１３等を含む半導体層が形成されたウエハ１０のウエハ１０側をダイシングテープ２４に貼着する。先端にテーパ部３７ａを有するブレード３７を用いてウエハ１０を複数の半導体発光素子１に分割することによって、基板１１の側面１１ｃを、基板１１の第１の主面１１ａに対して補角θで傾斜させることができる。こうして、基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃとがなす角βの補角θを９０°未満とすることができる。より特定的には、基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃとがなす角βの補角θを、２０°以上７０°以下、好ましくは、２０°以上６０°以下、３０°以上６０°以下としてもよい。半導体発光素子１をダイシングテープ２４から剥離することによって、半導体発光素子１を得ることができる。
【００５８】
図３２を参照して、９０°より大きい補角θを有する半導体発光素子１を製造する場合、活性層１３等を含む半導体層が形成されたウエハ１０の半導体層側をダイシングテープ２４に貼着する。先端にテーパ部３７ａを有するブレード３７を用いてウエハ１０を複数の半導体発光素子１に分割することによって、基板１１の側面１１ｃを、基板１１の第１の主面１１ａに対して補角θで傾斜させることができる。こうして、基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃとがなす角βの補角θを９０°より大きくすることができる。より特定的には、基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃとがなす角βの補角θを、１００°以上１４０°以下、好ましくは、１１０°以上１４０°以下としてもよい。半導体発光素子１をダイシングテープ２４から剥離することによって、半導体発光素子１を得ることができる。
【００５９】
本実施の形態の第１の変形例の半導体発光素子１ａでは、図３３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、基板１１の側面１１ｃは、補角θの大きさが異なる複数の部分（第１の部分１１ｃ１、第２の部分１１ｃ２）を含んでもよい。基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１とがなす角β1の補角θ1は、基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃの第２の部分１１ｃ２とがなす角β2の補角θ2と異なってもよい。本実施の形態の第１の変形例の半導体発光素子１ａの製造方法では、基板１１の少なくとも一部の側面１１ｃを加工すること（Ｓ６）は、基板１１の側面１１ｃに、補角の大きさが異なる複数の部分（側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１、側面１１ｃの第２の部分１１ｃ２）を形成することを含んでもよい。本実施の形態の第１の変形例では、基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１とがなす角β1の補角θ1と、基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃの第２の部分１１ｃ２とがなす角β2の補角θ2とは、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下である。基板１１の側面１１ｃが、補角θの大きさが異なる複数の部分（第１の部分１１ｃ１、第２の部分１１ｃ２）を含むため、半導体発光素子１の用途に応じて半導体発光素子１の配光特性等を変化させることができる。
【００６０】
本実施の形態の第２の変形例の半導体発光素子１ｂでは、図３４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、基板１１の側面１１ｃの周方向において基板１１の一部の側面１１ｃ（側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１）が、基板１１の第１の主面１１ａに対して、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下の補角で傾斜してもよい。基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１とがなす角β1の補角θ1は、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下であるが、基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃの第２の部分１１ｃ３とがなす角β2の補角θ2は、２０°未満、７０°より大きく１００°未満、または、１４０°より大きくてもよい。基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１とがなす角β1の補角θ1は、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下であるが、基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃの第２の部分１１ｃ３とがなす角β2と、角β2の補角θ2とは９０°であり、基板１１の第１の主面１１ａに対して傾斜していなくてもよい。基板１１の第１の主面１１ａと少なくとも一部の側面１１ｃ（側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１）とがなす角の補角θ1は、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下であるため、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
本実施の形態の第３の変形例の半導体発光素子１ｃでは、図３５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、基板１１の厚さ方向において基板１１の一部の側面１１ｃ（側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１）が、基板１１の第１の主面１１ａに対して、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下の補角で傾斜してもよい。基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１とがなす角β1の補角θ1は、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下であるが、基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃの第２の部分１１ｃ３とがなす角β2の補角θ2は、２０°未満、７０°より大きく１００°未満、または、１４０°より大きくてもよい。基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１とがなす角β1の補角θ1は、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下であるが、基板１１の第１の主面１１ａと側面１１ｃの第２の部分１１ｃ３とがなす角β2と、角β2の補角θ2とは９０°であり、基板１１の第１の主面１１ａに対して傾斜していなくてもよい。基板１１の第１の主面１１ａと少なくとも一部の側面１１ｃ（側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１）とがなす角の補角θ1は、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下であるため、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６２】
本実施の形態（第１の変形例から第３の変形例を含む）に係る半導体発光素子１及びその製造方法の効果を説明する。
【００６３】
本実施の形態の半導体発光素子１では、基板１１の第１の主面１１ａと少なくとも一部の側面１１ｃとがなす角βの補角θは、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下である。基板１１の光吸収係数α（ｃｍ-1）及び基板１１の厚さｔ（μｍ）は、３４０ｅｘｐ（−０．１６α）≦ｔ≦３２００α-0.7を満たす。本実施の形態の半導体発光素子１の製造方法は、ウエハ１０の光吸収係数α（ｃｍ-1）及びウエハ１０の厚さｔ（μｍ）が、３４０ｅｘｐ（−０．１６α）≦ｔ≦３２００α-0.7を満たすように、ウエハ１０の厚さｔを定めること（Ｓ３）と、ウエハ１０を、複数の基板１１に分割することと、基板１１の第１の主面１１ａと基板１１の少なくとも一部の側面１１ｃとがなす角βの補角θが、２０°以上７０°以下、または、１００°以上１４０°以下になるように、基板１１の少なくとも一部の側面１１ｃを加工すること（Ｓ６）を備える。そのため、本実施の形態の半導体発光素子１及びその製造方法によれば、向上した光取り出し効率を有する、深紫外光を放射する半導体発光素子及びその製造方法を提供することができる。
【００６４】
基板１１の側面１１ｃは、補角θの大きさが異なる複数の部分（側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１、側面１１ｃの第２の部分１１ｃ２）を含んでもよい。基板１１の側面１１ｃが、補角θの大きさが異なる複数の部分（側面１１ｃの第１の部分１１ｃ１、側面１１ｃの第２の部分１１ｃ２）を含むため、半導体発光素子１の用途に応じて半導体発光素子１の配光特性等を変化させることができる。
【００６５】
（実施の形態２）
図３６及び図３７を参照して、実施の形態２に係る半導体発光素子２を説明する。本実施の形態の半導体発光素子２は、基本的には、図１及び図２に示す実施の形態１の半導体発光素子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。
【００６６】
本実施の形態の半導体発光素子２は、活性層１３から放射される深紫外光を半導体発光素子２の外部に取り出す効率を向上させる凹凸構造１７を含む。図３６は、９０°より小さい補角θを有する半導体発光素子２を示す。図３７は、９０°より大きい補角θを有する半導体発光素子２を示す。より具体的には、深紫外光を半導体発光素子２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２の出射面（第２の主面１１ｂ）に含まれてもよい。凹凸構造１７は、半導体発光素子２の出射面（第２の主面１１ｂ）において、活性層１３から放射される深紫外光が全反射されることを低減する。そのため、半導体発光素子２に凹凸構造１７を設けることによって、半導体発光素子２の外部に深紫外光を取り出す効率を向上させることができる。
【００６７】
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。凹凸構造１７は、フォトニック結晶構造を含んでもよい。
【００６８】
本実施の形態に係る半導体発光素子２の製造方法を説明する。本実施の形態に係る半導体発光素子２の製造方法の一例は、図２４から図３２に示される製造方法と基本的に同じであるが、ウエハ１０の第２の主面１０ｂに、半導体発光素子２の活性層１３から放射される深紫外光を半導体発光素子２の外部に取り出す効率を向上させる凹凸構造１７を形成すること（Ｓ４）をさらに備える（図３８を参照）。より特定的には、ｎ型電極１５及びｐ型電極１６を形成した後、かつ、ウエハ１０を複数の基板１１に分割する前に、ウエハ１０の第１の主面１０ａと反対側の第２の主面１０ｂに、半導体発光素子２の活性層１３から放射される深紫外光を半導体発光素子２の外部に取り出す効率を向上させる凹凸構造１７を形成することを含む。
【００６９】
ウエハ１０の第２の主面１０ｂに凹凸構造１７を形成することは、ウエハ１０の第２の主面１０ｂにパターニングされたマスクを形成することと、パターニングされたマスクを用いてウエハ１０の第２の主面１０ｂをエッチングすることとを含んでもよい。ウエハ１０の第２の主面１０ｂをエッチングすることは、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。それから、ウエハ１０をダイシングして、個片化された半導体発光素子２が得られる。
【００７０】
本実施の形態の半導体発光素子２及びその製造方法は、実施の形態１の半導体発光素子１及びその製造方法が有する作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を説明する。
【００７１】
凹凸構造１７は、深紫外光の出射面である半導体発光素子２の第２の主面１１ｂにおいて、半導体発光素子２の活性層１３から放射される深紫外光が全反射されることを低減する。そのため、凹凸構造１７は、半導体発光素子２の外部に深紫外光を取り出す効率を向上させることができる。本実施の形態の半導体発光素子２及びその製造方法によれば、さらに向上した光取り出し効率を有する、深紫外光を放射する半導体発光素子及びその製造方法を提供することができる。
【００７２】
（実施の形態３）
図３９を参照して、実施の形態３に係る発光モジュール５を説明する。
【００７３】
図３９を参照して、実施の形態３に係る発光モジュール５は、主に、深紫外光を放射する半導体発光素子１と、半導体発光素子１を支持する支持部材（３０）と、半導体発光素子１を収容するパッケージ（３０，４０，４４）とを備える。パッケージ（３０，４０，４４）は、基台３０と、透明部材４０と、キャップ４４とを含んでもよい。
【００７４】
基台３０は、半導体発光素子１を支持する。半導体発光素子１は、基台３０上にフリップチップボンディングされている。本実施の形態の発光モジュール５では、図２に示される９０°より大きい補角θを有する半導体発光素子１が用いられている。本実施の形態における半導体発光素子１は、第１の主面１１ａと、第１の主面１１ａと反対側の第２の主面１１ｂと、第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂとの間に延在する側面１１ｃとを有する基板１１と、基板１１の第１の主面１１ａ上に設けられた活性層１３とを備える。基板１１の第１の主面１１ａと少なくとも一部の側面１１ｃとがなす角βの補角θは、１００°以上１４０°以下である。
【００７５】
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、金属で形成される基台３０を含むパッケージ（３０，４０，４４）をメタルパッケージと呼び、樹脂で形成される基台３０を含むパッケージ（３０，４０，４４）を樹脂パッケージと呼び、セラミックで形成される基台３０を含むパッケージ（３０，４０，４４）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（３０，４０，４４）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。
【００７６】
パッケージ（３０，４０，４４）は、サブマウント２０をさらに含んでもよい。本実施の形態では、基台３０は、サブマウント２０を介して、半導体発光素子１を支持する。サブマウント２０は、半導体発光素子１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１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１が載置されるサブマウント２０の表面に、半導体発光素子１が放射する深紫外光を反射するために、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、または銀（Ａｇ）などで形成される反射部材が設けられてもよい。
【００７７】
半導体発光素子１が載置されるサブマウント２０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１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１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。
【００７８】
本実施の形態では、半導体発光素子１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１の基板１１側の面をサブマウント２０及び基台３０と反対側に向けるとともに、半導体発光素子１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１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１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を半導体発光素子１の外部に取り出すことができる。
【００７９】
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１から放射される深紫外光を効率的にパッケージ（３０，４０，４４）の外部に取り出すために、半導体発光素子１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。
【００８０】
本実施の形態のパッケージ（３０，４０，４４）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１に電流が供給され、半導体発光素子１は深紫外光を放射する。
【００８１】
パッケージ（３０，４０，４４）は、半導体発光素子１から放射される深紫外光に対して透明な透明部材４０を有する。本実施の形態では、透明部材４０は、平板である。透明部材４０は、表面にレンズが形成された透明板であってもよい。このレンズによって、半導体発光素子１ａから放射された深紫外光の配光特性を変化させることができる。透明部材４０は、キャップ４４によって機械的に支持されてもよい。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。
【００８２】
透明部材４０は、半導体発光素子１から放射される深紫外光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１から放射される深紫外光に対して透明であるとは、透明部材４０は、半導体発光素子１から放射される深紫外光の波長において、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１から放射される深紫外光の波長において、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に対して低い光吸収係数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１から放射される深紫外光の波長において、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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
本実施の形態に係る発光モジュール５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５は、図２に示される半導体発光素子１と、半導体発光素子１を支持する支持部材（３０）と、半導体発光素子１を収容するパッケージ（３０，４０，４４）とを備える。パッケージ（３０，４０，４４）は、半導体発光素子１から放射される光に対して透明な透明部材４０を有する。本実施の形態の発光モジュール５によれば、向上した光取り出し効率を有する、深紫外光を放射する半導体発光素子１を備える発光モジュールを提供することができる。
【００９２】
透明部材４０は、半導体発光素子１から放射される深紫外光に対して透明であるので、透明部材４０は、深紫外光の波長において、低い光吸収係数及び高い光透過率を有する。そのため、半導体発光素子１から放射される深紫外光をパッケージ（３０，４０，４４）の外部へ効率よく取り出すことができる。さらに、透明部材４０が深紫外光に長時間さらされても、深紫外光の波長における透明部材４０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５によれば、向上した光取り出し効率を有する、深紫外光を放射する半導体発光素子１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。
【００９３】
（実施の形態４）
図４０を参照して、実施の形態４に係る発光モジュール５ａを説明する。本実施の形態の発光モジュール５ａは、基本的には、図３９に示す実施の形態３の発光モジュール５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。本実施の形態に係る発光モジュール５ａは、主に、深紫外光１８を放射する半導体発光素子２と、半導体発光素子２を支持する支持部材（６０）と、半導体発光素子２を収容するパッケージ（４０、６０）とを備える。
【００９４】
本実施の形態の発光モジュール５ａでは、パッケージ（４０、６０）は、基台６０と透明部材４０とを含む。本実施の形態のパッケージ（４０、６０）は、実施の形態３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、金属で形成される基台６０を含むパッケージ（４０、６０）をメタルパッケージと呼び、樹脂で形成される基台６０を含むパッケージ（４０、６０）を樹脂パッケージと呼び、セラミックで形成される基台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。
【００９５】
基台６０は、その周囲に側壁６１が設けられている。透明部材４０の周縁部は、基台６０の側壁６１の頂部に載置され、透明部材４０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４０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。
【００９６】
側壁６１の内部には、半導体発光素子１を収容する凹部６２が形成されている。基台３０は、半導体発光素子１を載置する。基台６０は半導体発光素子１を支持する。より特定的には、半導体発光素子１は、基台６０の凹部６２の底面６４上にフリップチップボンディングされている。本実施の形態の発光モジュール５ａでは、図１に示される９０°より小さい補角θを有する半導体発光素子１が用いられている。本実施の形態における半導体発光素子１は、第１の主面１１ａと、第１の主面１１ａと反対側の第２の主面１１ｂと、第１の主面１１ａと第２の主面１１ｂとの間に延在する側面１１ｃとを有する基板１１と、基板１１の第１の主面１１ａ上に設けられた活性層１３とを備える。基板１１の第１の主面１１ａと少なくとも一部の側面１１ｃとがなす角βの補角θは、２０°以上７０°以下である。
【００９７】
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６４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と反対側の底面６７を有する。基台６０の底面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。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、底面６７と凹部６２の底面６４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を用いて、第１の導電パッド６５と第３の導電パッド６８が電気的に接続され、第２の導電パッド６６と第４の導電パッド６９が電気的に接続される。
【００９８】
導電性を有する接合部材２５を用いて、半導体発光素子１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１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。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１に電流が供給されて、半導体発光素子１は深紫外光を放射する。
【００９９】
本実施の形態の発光モジュール５ａでは、半導体発光素子１側の支持部材（基台６０）の表面、より特定的には、側壁６１の側面６３及び凹部６２の底面６４の少なくとも１つに、反射部材７６が設けられてもよい。本実施の形態の発光モジュール５ａのように、半導体発光素子１側の支持部材（基台６０）の表面に反射部材７６を設けることによって、半導体発光素子１から基板１１の第１の主面１１ａ側、すなわち支持部材（基台６０）側に放射される深紫外光を、透明部材４０の方に方向変換することができる。その結果、反射部材７６によって、発光モジュール５ａの光出力を向上させることができる。
【０１００】
本実施の形態の発光モジュール５ａは、実施の形態３の発光モジュール５が有する作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を説明する。
【０１０１】
本実施の形態の発光モジュール５ａでは、半導体発光素子１側の支持部材（基台６０）の表面に、反射部材７６が設けられてもよい。反射部材７６を設けることによって、半導体発光素子１から支持部材（基台６０）に向けて放射された深紫外光を、透明部材４０の方に方向転換することができる。本実施の形態の発光モジュール５ａによれば、光出力が向上された発光モジュールを提供することができる。
【０１０２】
本実施の形態の発光モジュール５ａでは、外部の電源から半導体発光素子１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５ａ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。
【０１０３】
（実施の形態５）
図４１を参照して、実施の形態５に係る発光モジュール５ｂを説明する。本実施の形態の発光モジュール５ｂは、基本的には、図４０に示す実施の形態４の発光モジュール５ａ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。
【０１０４】
本実施の形態の発光モジュール５ｂでは、図３６に示される９０°より小さい補角θを有する半導体発光素子２が用いられている。半導体発光素子２は、基板１１の第２の主面１１ｂに、半導体発光素子２の活性層１３から放射される深紫外光を半導体発光素子２の外部に取り出す効率を向上させる凹凸構造１７を有する。凹凸構造１７は、半導体発光素子２の出射面（第２の主面１１ｂ）において、半導体発光素子２の活性層１３から放射される深紫外光が全反射されることを低減する。
【０１０５】
本実施の形態に係る発光モジュール５ｂでは、半導体発光素子２は凹凸構造１７を有するため、半導体発光素子２の外部に深紫外光を取り出す効率を向上させることができる。その結果、本実施の形態の発光モジュール５ｂによれば、さらに向上した光取り出し効率を有する、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を提供することができる。
【０１０６】
（実施の形態６）
図４２を参照して、実施の形態６に係る発光モジュール５ｃを説明する。本実施の形態の発光モジュール５ｃは、基本的には、図３９に示す実施の形態３の発光モジュール５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。本実施の形態に係る発光モジュール５ｃは、主に、深紫外光１８を放射する半導体発光素子２と、半導体発光素子２を支持する支持部材（３０）と、半導体発光素子２を封止する液体５０と、半導体発光素子２と液体５０とを収容するパッケージ（３０、４０ｃ）とを備える。
【０１０７】
本実施の形態の発光モジュール５ｃでは、図３７に示される９０°より大きい補角θを有する半導体発光素子２が用いられている。半導体発光素子２は、基板１１の第２の主面１１ｂに、半導体発光素子２の活性層１３から放射される深紫外光を半導体発光素子２の外部に取り出す効率を向上させる凹凸構造１７を有する。凹凸構造１７は、半導体発光素子２の出射面（第２の主面１１ｂ）において、半導体発光素子２の活性層１３から放射される深紫外光が全反射されることを低減する。
【０１０８】
本実施の形態に係る発光モジュール５ｃでは、パッケージ（３０、４０ｃ）は、基台３０と、透明部材４０ｃとを含む。本実施の形態のパッケージ（３０、４０ｃ）は、実施の形態３の透明部材４０及びキャップ４４に代えて、透明部材４０ｃを含む。
【０１０９】
透明部材４０ｃは、半導体発光素子２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４０ｃとは、接着剤４２等によって接合されてもよい。
【０１１０】
透明部材４０ｃは、実施の形態３の透明部材４０と同様に、半導体発光素子２から放射される深紫外光１８に対して透明である。透明部材４０ｃは、半導体発光素子２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４０ｃの透過率は、単位長さ当たりの透明部材４０ｃの透過率が高いほど高くなり、透明部材４０ｃが厚いほど低くなる。透明部材４０ｃ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に対して低い光吸収係数と高い光透過率を有してもよい。透明部材４０ｃは、半導体発光素子２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。
【０１１１】
透明部材４０ｃは、実施の形態３の透明部材４０と同様の材料から構成されてもよい。すなわち、透明部材４０ｃ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。
【０１１２】
透明部材４０ｃ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４０ｃ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４０ｃ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４０ｃ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２から放射される深紫外光１８の透明部材４０ｃへの入射角を垂直に近づけることができる。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２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の形状を変化させることによって、半導体発光素子２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。
【０１１３】
液体５０は、パッケージ（３０、４０ｃ）の内部空間に充填され、半導体発光素子２を封止する。具体的には、液体５０は、基台３０と透明部材４０ｃとの間の空間に充填され、半導体発光素子２を封止する。液体５０は、少なくとも半導体発光素子２の出射面（基板１１の第２の主面１１ｂ）を封止してもよい。
【０１１４】
液体５０は、半導体発光素子２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２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２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２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係数と高い光透過率を有する。液体５０は、半導体発光素子２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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
液体５０に用いることができる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［6.2.1.02,7］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［4.4.0.12,5.17,10］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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
液体５０に用いることができる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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
液体５０に用いることができる塩溶液は、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。
【０１２２】
液体５０に用いることができる酸溶液に含まれる酸として、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。
【０１２３】
液体５０に用いることができる無機塩溶液に含まれる無機塩として、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、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム、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。
【０１２４】
液体５０に用いることができる有機塩溶液に含まれる有機塩として、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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
液体５０に用いることができる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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
液体５０は、半導体発光素子２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２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２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２の出射面（第２の主面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。
【０１２９】
液体５０は、半導体発光素子２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２の出射面（第２の主面１１ｂ）よりも小さな屈折率を有し、かつ、透明部材４０より大きな屈折率を有してもよい。そのため、半導体発光素子２の出射面（第２の主面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。
【０１３０】
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２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。
【０１３１】
本実施の形態に係る発光モジュール５ｃ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２を準備する。半導体発光素子２を基台３０の上に載置する。透明部材４０の内部に液体５０を充填する。半導体発光素子２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。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２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。透明部材４０と基台３０とを接着剤４２によって接着する。
【０１３２】
本実施の形態に係る発光モジュール５ｃの作用及び効果を以下説明する。
本実施の形態に係る発光モジュール５ｃは、半導体発光素子２を封止する液体５０をさらに備える。液体５０は、半導体発光素子２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（３０，４０ｃ）は、液体５０をさらに収容する。
【０１３３】
透明部材４０ｃ及び液体５０は、半導体発光素子２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４０ｃ及び液体５０は、深紫外光１８の波長において、低い光吸収係数及び高い光透過率を有する。そのため、半導体発光素子２から放射される深紫外光１８をパッケージ（３０、４０ｃ）の外部へ効率よく取り出すことができる。さらに、透明部材４０ｃ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４０ｃ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５ｃによれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子２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。
【０１３４】
液体５０は流動性を有するので、半導体発光素子２で生じた熱によって、液体５０は、パッケージ（３０、４０ｃ）の内部空間を対流する。液体５０は、パッケージ（３０、４０ｃ）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２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２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４０ｃと深紫外光１８を放射する半導体発光素子２との間に液体５０が位置するので、透明部材４０ｃにおける深紫外光１８の光密度は、半導体発光素子２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４０ｃが、液体５０よりも、深紫外光１８に対して高い光吸収係数を有していても、深紫外光１８が透明部材４０ｃに照射されることによって透明部材４０ｃ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５ｃによれば、深紫外光１８を放射する半導体発光素子２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。
【０１３５】
これに対し、深紫外光１８を放射する半導体発光素子２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２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に照射され続けて、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係数を有することも、半導体発光素子２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２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。
【０１３６】
液体５０を備える本実施の形態の発光モジュール５ｃでは、半導体発光素子２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２の出射面（第２の主面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２の出射面（第２の主面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５ｃによれば、半導体発光素子２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２の出射面（第２の主面１１ｂ）で全反射されることを低減し、半導体発光素子２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２の出射面（第２の主面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５ｃ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。
【０１３７】
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光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。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２の出射面（第２の主面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２の出射面（第２の主面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２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５ｃによれば、半導体発光素子２が硬化された樹脂によって封止された比較例の発光モジュールよりも、半導体発光素子２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２の出射面（第２の主面１１ｂ）で全反射されることを低減し、半導体発光素子２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２の出射面（第２の主面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５ｃによれば、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。
【０１３８】
本実施の形態の発光モジュール５ｃでは、透明部材４０ｃは液体５０を収容しており、透明部材４０ｃ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４０ｃの屈折率との差を、深紫外光１８の波長における、空気の屈折率と透明部材４０ｃの屈折率との差よりも小さくすることができる。そのため、半導体発光素子２から放射される深紫外光１８が透明部材４０ｃで反射されることを低減し、半導体発光素子２から放射される深紫外光１８を、発光モジュール５ｃ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５ｃ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。
【０１３９】
液体５０は流動性を有するので、パッケージ（３０、４０ｃ）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２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５ｃ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。
【０１４０】
液体５０は流動性を有するので、パッケージ（３０、４０ｃ）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５ｃによれば、様々な内部空間の形状を有するパッケージ（３０、４０ｃ）を備える様々なタイプの発光モジュールに、容易かつ安価に半導体発光素子２を封止することができる。
【０１４１】
本実施の形態に係る発光モジュール５ｃでは、透明部材４０ｃ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５ｃにおける、キャップである透明部材４０ｃの厚さは、比較例において半導体発光素子２を封止するために用いられ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５ｃでは、キャップである透明部材４０ｃにおける深紫外光１８の吸収を、半導体発光素子を封止す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５ｃ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。
【０１４２】
また、キャップである透明部材４０ｃの厚さは薄いため、キャップである透明部材４０ｃ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、４０ｃ）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５ｃによれば、キャップである透明部材４０ｃ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。
【０１４３】
これに対し、半導体発光素子２が硬化された樹脂によって封止された比較例の発光モジュールでは、半導体発光素子２を封止する硬化された樹脂は、半導体発光素子２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２が硬化された樹脂によって封止された比較例の発光モジュールでは、半導体発光素子２を封止する硬化された樹脂は、樹脂を金型に流し込んだ後にこの樹脂を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、４０ｃ）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２が硬化された樹脂によって封止された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。
【０１４４】
本実施の形態に係る発光モジュール５ｃでは、透明部材４０ｃは、半球殻を有してもよい。半球殻を有する透明部材４０ｃによって、半導体発光素子２から放射される深紫外光１８の透明部材４０ｃ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２から放射される深紫外光１８が透明部材４０ｃで反射されることを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５ｃ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。
【０１４５】
本実施の形態に係る発光モジュール５ｃでは、半導体発光素子２は凹凸構造１７を有するため、半導体発光素子２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。その結果、本実施の形態の発光モジュール５ｃによれば、さらに向上した光取り出し効率を有する、深紫外光を放射する半導体発光素子２を備える発光モジュールを提供することができる。
【０１４６】
本実施の形態に係る発光モジュール５ｃは、半導体発光素子２と、半導体発光素子２を封止する液体５０とを備え、半導体発光素子２は、半導体発光素子２の活性層１３から放射される深紫外光を半導体発光素子２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２の凹凸構造１７が形成された面の屈折率との差を、小さくすることができる。本実施の形態の発光モジュール５ｃによれば、半導体発光素子２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１の出射面（第２の主面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２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２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５ｃ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。
【０１４７】
これに対して、凹凸構造１７が形成された半導体発光素子２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２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１の出射面から半導体発光素子２の外部に、半導体発光素子２の活性層１３から放射された深紫外光を高い効率で取り出すことは難しい。
【０１４８】
実施の形態３から実施の形態６のうちの複数の実施の形態を組み合わせてもよい。例えば、実施の形態３から実施の形態５におけるパッケージが液体５０をさらに収容し、半導体発光素子１，２は液体５０によって封止されてもよい。実施の形態３及び実施の形態４における半導体発光素子１を、図３６（Ａ）から図３７に示される半導体発光素子１ａ、１ｂ、１ｃ、２に置き換えてもよい。実施の形態５及び実施の形態６における凹凸構造１７を有する半導体発光素子２を、図１、図２並びに図３６（Ａ）から図３９（Ｂ）に示される半導体発光素子１、１ａ、１ｂ、１ｃに置き換えてもよい。
【０１４９】
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】
【０１５０】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，２  半導体発光素子、５，５ａ，５ｂ，５ｃ  発光モジュール、１０  ウエハ、１０ａ，１１ａ  第１の主面、１０ｂ，１１ｂ  第２の主面、１１  基板、１１ｃ  側面、１１ｃ１  第１の部分、１１ｃ２，１１ｃ３  第２の部分、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  深紫外光、２０  サブマウント、２１，６５  第１の導電パッド、２２，６６  第２の導電パッド、２４  ダイシングテープ、２５  接合部材、２７  ダイシングライン、３０，６０  基台、３０ａ  主面、３１  リードピン、３３  導電ワイヤ、３７  ブレード、３７ａ  テーパ部、４０，４０ｃ  透明部材、４２  接着剤、４４  キャップ、５０  液体、６１  側壁、６２  凹部、６３  側面、６４  底面、６７  底面、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、７６  反射部材。
【図１】
0006521443.tif 000002
【図２】
0006521443.tif 000003
【図３】
0006521443.tif 000004
【図４】
0006521443.tif 000005
【図５】
0006521443.tif 000006
【図６】
0006521443.tif 000007
【図７】
0006521443.tif 000008
【図８】
0006521443.tif 000009
【図９】
0006521443.tif 000010
【図１０】
0006521443.tif 000011
【図１１】
0006521443.tif 000012
【図１２】
0006521443.tif 000013
【図１３】
0006521443.tif 000014
【図１４】
0006521443.tif 000015
【図１５】
0006521443.tif 000016
【図１６】
0006521443.tif 000017
【図１７】
0006521443.tif 000018
【図１８】
0006521443.tif 000019
【図１９】
0006521443.tif 000020
【図２０】
0006521443.tif 000021
【図２１】
0006521443.tif 000022
【図２２】
0006521443.tif 000023
【図２３】
0006521443.tif 000024
【図２４】
0006521443.tif 000025
【図２５】
0006521443.tif 000026
【図２６】
0006521443.tif 000027
【図２７】
0006521443.tif 000028
【図２８】
0006521443.tif 000029
【図２９】
0006521443.tif 000030
【図３０】
0006521443.tif 000031
【図３１】
0006521443.tif 000032
【図３２】
0006521443.tif 000033
【図３３】
0006521443.tif 000034
【図３４】
0006521443.tif 000035
【図３５】
0006521443.tif 000036
【図３６】
0006521443.tif 000037
【図３７】
0006521443.tif 000038
【図３８】
0006521443.tif 000039
【図３９】
0006521443.tif 000040
【図４０】
0006521443.tif 000041
【図４１】
0006521443.tif 000042
【図４２】
0006521443.tif 000043