TWI763643B - 具備發射深紫外光之半導體發光元件的發光模組 - Google Patents
具備發射深紫外光之半導體發光元件的發光模組Info
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- TWI763643B TWI763643B TW105138218A TW105138218A TWI763643B TW I763643 B TWI763643 B TW I763643B TW 105138218 A TW105138218 A TW 105138218A TW 105138218 A TW105138218 A TW 105138218A TW I763643 B TWI763643 B TW I763643B
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Abstract
一種發光模組(1)，係具備：發射深紫外光(18)之半導體發光元件(10)；將半導體發光元件(10)密封之液體(50)；及收容半導體發光元件(10)及液體(50)之組件(30、40)。液體(50)係對深紫外光(18)為透明。組件(30、40)係具有對深紫外光(18)為透明的透明構件(40)。因此，能夠提供一種具備發射深紫外光(18)的半導體發光元件(10)之可靠性較高的發光模組(1)。
Description
本發明係有關於一種具備發射深紫外光的半導體發光元件之發光模組。
先前，以硬化後的樹脂將發射紅外光、藍色光等之半導體發光元件密封而成之發光模組為已知(參照專利文獻1)。又，發射深紫外光之半導體發光元件亦為已知(參照專利文獻2)。
[專利文獻1]日本特開2002-217459號公報
[專利文獻2]日本國際公開第2015/016150號
但是，若使用對紅外光、藍色光等具有較高的透射率之樹脂密封發射深紫外光之半導體發光元件，從發光模組所輸出的深紫外光之強度在發光時間經過之同時急速地降低。因此，具備發射深紫外光之半導體發光元件的發光模組，係有可靠性顯著地較低之課題。此發光模組的可靠性顯著地降
低，係伴隨著半導體發光元件發射的光為深紫外光的情況之特有的課題。
本發明係鑒於上述課題而進行，其目的係提供一種具備發射深紫外光之半導體發光元件之可靠性較高的發光模組。
本發明之深紫外光發光模組，係具備：發射深紫外光之半導體發光元件；將半導體發光元件密封之液體；及收容半導體發光元件及液體之組件。液體係對從半導體發光元件所發射的深紫外光為透明。組件係具有對從半導體發光元件所發射的深紫外光為透明的透明構件。
根據本發明之發光模組，係能夠提供一種具備發射深紫外光之半導體發光元件之可靠性較高的發光模組。
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g‧‧‧發光模組
4、40、40d、40e、40g‧‧‧透明構件
10、10a‧‧‧半導體發光元件
11‧‧‧基板
11a‧‧‧第1面
11b‧‧‧第2面
12‧‧‧n型半導體層
13‧‧‧活性層
14‧‧‧p型半導體層
14a‧‧‧第一p型半導體層
14b‧‧‧第二p型半導體層
15‧‧‧n型電極
16‧‧‧p型電極
17‧‧‧凹凸結構
18‧‧‧紫外光
20‧‧‧副載具
21‧‧‧第1導電墊
22‧‧‧第2導電墊
25‧‧‧接合構件
30‧‧‧基座
30a‧‧‧主面
31‧‧‧引線接腳
33‧‧‧導電線
42‧‧‧接著劑
44‧‧‧蓋狀物
50‧‧‧液體
52‧‧‧噴嘴
60‧‧‧基座
61‧‧‧側壁
62‧‧‧凹部
63‧‧‧側面
65‧‧‧第1導電墊
66‧‧‧第2導電墊
67‧‧‧表面
68‧‧‧第3導電墊
69‧‧‧第4導電墊
71‧‧‧第1貫穿孔
72‧‧‧第2貫穿孔
74‧‧‧導電構件
S10~S173‧‧‧步驟
第1圖係實施形態1有關之發光模組的概略剖面圖。
第2圖(A)係顯示實施形態1有關之發光模組的製造方法的流程圖之圖。(B)係顯示實施形態1有關之準備發光模組所具備的半導體發光元件的步驟的流程圖之圖。
第3圖A)係顯示在實施形態1有關之發光模組的製造方法之步驟之概略部分剖面圖。(B)係顯示在實施形態1有關之發光模組的製造方法之(A)的下一個步驟之概略部分剖面圖。(C)係顯示在實施形態1之發光模組的製造方法之(B)的下一個步驟之概略部分剖面圖。
第4圖(A)係顯示實施形態1有關之發光模組及比較例之發光模組的光輸出對動作時間之變化率之圖。(B)係顯示實施形態1有關之發光模組及比較例之發光模組的光輸出對供給電流大小之變化之圖。
第5圖係實施形態2有關之發光模組的概略剖面圖。
第6圖(A)係顯示實施形態2有關之發光模組所具備之半導體發光元件的製造方法的流程圖之圖。(B)係顯示在實施形態2有關之發光模組所具備之半導體發光元件形成凹凸結構的步驟的流程圖之圖。
第7圖(A)係顯示實施形態2有關之發光模組所具備之凹凸結構的剖面SEM像之圖。(B)係實施形態2有關之發光模組所具備之凹凸結構的剖面SEM像之部分放大圖。(C)係實施形態2有關之發光模組所具備之凹凸結構的剖面SEM像之另外的部分放大圖。
第8圖係實施形態3有關之發光模組的概略剖面圖。
第9圖係實施形態4有關之發光模組的概略剖面圖。
第10圖係實施形態5有關之發光模組的概略剖面圖。
第11圖係實施形態6有關之發光模組的概略剖面圖。
第12圖係實施形態7有關之發光模組的概略剖面圖。
第13圖係實施形態8有關之發光模組的概略剖面圖。
以下，基於圖示而說明本發明的實施形態。只要 未特別說明，相同的構成係附加相同符號而不重複說明。
(實施形態1)
參照第1圖，實施形態1之發光模組1係主要具備：發射深紫外光18之半導體發光元件10；將半導體發光元件10密封之液體50；及收容半導體發光元件10及液體50之組件(30、40)。
組件(30、40)係收容半導體發光元件10及液體50。組件係主要包含基座30、及透明構件40。
基座30係載置半導體發光元件10。在本實施形態，半導體發光元件10係透過副載具(Submount)20而被載置基座30上。作為基座30所使用的材料，係能夠例示金屬、樹脂、陶瓷。在本說明書，將包含由金屬所構成的基座30之組件(30、40)稱為金屬組件；將包含由樹脂所構成的基座30之組件(30、40)稱為樹脂組件；將包含由陶瓷所構成的基座30之組件(30、40)稱為陶瓷組件。本實施形態的組件(30、40)係可為金屬組件、樹脂組件、陶瓷組件的任一種。基座30係由具有較高的熱傳導性之所構成，亦可作為散熱裝置(heat sink)的功能。
組件亦可進一步包含副載具20。副載具20係載置半導體發光元件10。作為副載具20的材料，係能夠例示氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)、碳化矽(SiC)、鑽石、矽(Si)。副載具20係以由具有較高的熱傳導性之材料所構成為佳。因此，較佳是副載具20可由具有160~250W/(m．K)的熱傳導率之氮化鋁(AlN)所構成。載置半導體發光元件10之副載具的表面可為 平坦面，亦可為曲面。在載置半導體發光元件10之副載具表面，亦可設置有由鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、金(Au)、或銀(Ag)等所構成之反射層，用以將來自半導體發光元件10之深紫外光18反射。
在載置半導體發光元件10之副載具的表面，亦可設置有第1導電墊21及第2導電墊22。使用具有導電性之接合構件25，能夠將半導體發光元件10的n型電極15與副載具20的第1導電墊21進行電性及機械性接合，且能夠將半導體發光元件10的p型電極16與副載具20的第2導電墊22進行電性及機械性接合。作為接合構件25，係能夠例示由金-錫(AuSn)、銀-錫(AgSn)等所構成之焊料、由金(Au)、銅(Cu)等所構成之金屬凸塊、及銀膏等的導電性膏。
在本實施形態，可將半導體發光元件10以覆晶(Flip Chip)接合在副載具20上。亦即，可使半導體發光元件10之基板11側的面朝向與副載具20及基座30為相反側之同時，使半導體發光元件10之半導體層(n型半導體層12、活性層13、p型半導體層14)側的面朝向副載具20及基座30之側，而將半導體發光元件10載置在副載具20上。若將半導體發光元件10倒裝晶片接合在副載具20上，能夠抑制從活性層13發射的深紫外光18被p型半導體層14吸收，同時能夠將從活性層13發射的深紫外光18往半導體發光元件10的外部取出。
使用由金-錫(AuSn)等所構成之共晶焊料、銀膏等的導電性膏、或接著劑而將副載具20固定在基座30。為了將從半導體發光元件10所發射的深紫外光18有效率地往組件 (30、40)的外部取出，係以將半導體發光元件10載置在基座30的主面30a之中央附近為佳。
本實施形態的組件，可再包含引線接腳31、及導電線33。可將引線接腳31固定在基座30。導電線33係電性上與引線接腳31、第1導電墊21及第2導電墊22連接。作為導電線33，係能夠例示金(Au)線。經由引線接腳31、第1導電墊21、第2導電墊22、接合構件25而從未圖示的外部電源，將電流供給至半導體發光元件10，半導體發光元件10發射深紫外光18。
可以覆蓋半導體發光元件10之方式，將透明構件40設置在基座30上。可使用接著劑42等將基座30與透明構件40接合。
透明構件40，係對從半導體發光元件10所發射的深紫外光18為透明。在本說明書，係謂透明構件40係對從半導體發光元件10所發射的深紫外光18為透明，係意味透明構件40在從半導體發光元件10所發射的深紫外光18的波長，具有60%以上的透射率。透明構件40係在從半導體發光元件10所發射的深紫外光18的波長，較佳是可具有75%以上的透射率，更佳為90%以上。在此，透明構件40的透射率，係每單位長度的透明構件40的透射率越高而變為越高，透明構件40越厚而變為越低。透明構件40可對具有190nm以上且350nm以下、較佳為200nm以上且320nm以下、更佳為220nm以上且300nm以下的波長之深紫外光18，具有較低的光吸收率及較高的光透射率。透明構件40可由在從半導體發光元件10所 發射的深紫外光18的波長，具有每100μm的路徑長度為80%以上、較佳為90%以上、更佳為95%以上的透射率之材料所構成。
透明構件40係可具有在一方具有開口且在內部具有空間之凹下的形狀。透明構件40亦可為蓋狀物。在本說明書，所謂蓋狀物，係指具有在一方具有開口且在內部具有空間之殻狀物。在本實施形態，蓋狀物之透明構件40，亦可具有在一方具有開口且在內部具有空間之半球殼狀。藉由使用具有半球殻形狀之蓋狀物來構成透明構件40，能夠使從半導體發光元件10發射的深紫外光18對透明構件40的入射角接近垂直。
透明構件40可由合成石英、石英玻璃、無鹼玻璃、藍寶石、螢石(CaF)等的無機化合物、及樹脂的任一種所構成。在表1，係針對能夠使用在透明構件40之材料的一部分，顯示在265nm的波長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率的一個例子。
作為能夠使用在透明構件40之樹脂，係能夠例示不具有芳香族環的聚矽氧樹脂、非晶質之含氟的樹脂、聚醯亞胺、環氧樹脂、聚烯烴、聚甲基丙烯酸甲酯等的丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚酯、聚胺酯、聚碸系樹脂、聚矽烷、聚乙烯醚、及添加有無機化合物之樹脂。
作為不具有芳香環之聚矽氧樹脂，係能夠例示聚二甲基矽氧烷之JCR6122(TORAY．DOW CORNING製)、JCR6140(TORAY．DOW CORNING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(信越化學工業製)、含氟系有機聚矽氧烷之FER7061(信越化學工業製)。
作為非晶質之含氟的樹脂，係能夠例示全氟(4-乙烯氧基-1-丁烯)聚合物(CYTOP(註冊商標)、旭硝子製)、2,2-雙三氟甲基-4,5-二氟-1,3-二氧呃(dioxole)聚合物(Teflon(註冊商標)AF、DuPont製)。
作為聚醯亞胺，係以芳香族化合物被脂環式化合物取代而成之聚醯亞胺為佳。作為脂環式聚醯亞胺，係能夠例示脂環式酸二酐與脂環式二胺的反應物。作為脂環式酸二酐，係能夠例示雙環[2.2.1]庚-2-endo(內向型)，3-endo,5-exo,6-exo(外向型)-四羧酸-2,3：5,6-二酐、雙環[2.2.1]庚-2-exo,3-exo,5-exo,6-exo-四羧酸-2,3：5,6-二酐、雙環[2.2.2]辛-2-endo,3-endo,5-exo,6-exo-四羧酸2,3：5,6-二酐、雙環[2.2.2]辛-2-exo,3-exo,5-exo,6-exo-四羧酸2,3：5,6-二酐、(4arH,8acH)-十氫-1t,4t：5c,8c-二亞甲基萘2c,3c,6c,7c-四羧酸-2,3：6,7-二酐。作為脂環式二胺，係能夠例示雙(胺甲基)雙環[2.2.1]庚烷。
作為環氧樹脂，係以芳香環變更成為脂環式化合物而成之環氧樹脂為佳。作為芳香環變更成為脂環式化合物而成之環氧樹脂，係能夠例示3’,4’-環氧環己烷甲基3,4-環氧環己烷羧酸酯(CELLOXIDE 2021P、Daicel製)、ε-己二酯改性3’,4’-環氧環己烷甲基3,4-環氧環己烷羧酸酯(CELLOXIDE 2081、Daicel製)、1,2-環氧基-4-乙烯基環己烷(CELLOXIDE 2000、Daicel製)。
作為聚烯烴，能夠例示：聚乙烯、聚丙烯、甲基戊烯等鏈狀烯烴的聚合物、降莰烯等環狀烯烴的聚合物、TPX(三井化學製)、APEL(三井化學製)、ARTON(JSR製)、ZEONOR(日本ZEON製)、ZEONEX(日本ZEON製)、TOPAS(Polyplastics製)。
作為添加有無機化合物之樹脂，係能夠例示將氧化鎂、氧化鋯、氧化鉿、α-氧化鋁、γ-氧化鋁、氮化鋁、氟化鈣、釕鋁石榴石、二氧化矽、鋁酸鎂、藍寶石、鑽石等的無機化合物添加在上述樹脂而成者。
液體50係被填充在組件(30、40)的內部空間且將半導體發光元件10密封。具體而言，液體50係被填充在基座30與透明構件40之間的空間且將半導體發光元件10密封。液體50亦可將至少半導體發光元件10的射出面(基板11的第2面11b)密封。
液體50係對從半導體發光元件10發射的深紫外光18為透明。在本說明書，所謂液體50係對從半導體發光元件10發射的深紫外光18為透明，係意味著液體50係在從半 導體發光元件10所發射的深紫外光18的波長，具有60%以上的透射率。液體50係在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長，可具有較佳為75%以上、更佳為90%以上的透射率。在此，液體50的透射率，係每單位長度的液體50的透射率越高，變為越高，而液體50越厚，變為越低。液體50對具有190nm以上且350nm以下、較佳為200nm以上且320nm以下、更佳為220nm以上且300nm以下的波長之深紫外光18，具有較低的光吸收率及較高的光透射率。液體50可由在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長，具有每100μm的路徑長度(厚度)80%以上、較佳為90%以上、更佳為95%以上的透射率之材料所構成。
液體50可由純水、液體有機化合物、鹽溶液、及微粒子分散液的任一種所構成。從表2至表10，係針對在液體50能夠使用的材料的一部分，顯示在193nm、248nm、265nm或300nm的波長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率的一個例子、及在193nm、248nm、265nm或300nm的波長之折射率的一個例子。
在表2，係顯示純水在193nm、248nm、及265nm的波長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率、及在193nm、248nm、及265nm的波長之折射率。
液體有機化合物，係可由飽和烴化合物、不具有芳香環的有機溶劑、有機鹵化物、聚矽氧樹脂、聚矽氧油的任一種所構成。在從表3至表6，係顯示在液體50能夠使用之液體有機化合物材料的一部分，在193nm、248nm、或265nm的波長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率的一個例子、及在193nm、248nm、或265nm的波長之折射率的一個例子。
在表3，針對能夠使用在液體50之飽和烴化合物的一部分，顯示在193nm或265nm的波長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率、及在193nm或265nm的波長之折射率。
作為飽和烴化合物，係能夠例示鏈式飽和烴化合物、及環式飽和烴化合物。作為鏈式飽和烴化合物，係能夠例示正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷、正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、2,2-二甲基丁烷、2-甲基戊烷。作為環式飽和烴化合物，係能夠例示環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷、環壬烷、環癸烷、甲基環己烷、乙基環己烷、丙基環己烷、丁基環己烷、甲基立方體烷、甲基二降莰烯、八氫茚、2-乙基降莰烯、1,1’-雙環己烷、反式-十氫萘、順式十氫萘、exo-四氫二環戊二烯、三環[6.2.1.02,7]十一烷、全氫茀、3-甲基四環[4.4.0.12,5.17,10]十二烷、1,3-二甲基金剛烷、全氫菲、全氫芘。作為飽和烴化合物，能夠進一步例示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(三井化學製)、Babylon(三井化學製)。
在表4，針對能夠使用在液體50之不具有芳香環的有機溶劑的一部分，顯示在193nm、248nm、或265nm的波 長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率、及在193nm、248nm、或265nm的波長之折射率。
作為不具有芳香環的有機溶劑，係能夠例示具有羥基之化合物、具有羰基之化合物、具有亞磺醯基之化合物、具有醚鍵之化合物、具有腈基之化合物、具有胺基之化合物、及含硫化合物。作為具有羥基之化合物，係能夠例示異丙醇、異丁醇、甘油、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇。作為具有羰基之化合物，係能夠例示N-甲基吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、環己酮、環戊酮、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、正丙烯酸丁酯。作為具有亞磺醯基之化合物，係能夠例示二甲基亞碸。作為具有醚鍵之化合物，係能夠例示四氫呋喃、1,8-桉油酚。作為具有腈基之化合物，係能夠例示乙腈。作為具有胺基之化合物，係能夠例示三乙胺、甲醯胺。作為含硫化合物，係能夠例示二硫化碳。
在表5，針對能夠使用在液體50之有機鹵化物的一部分，顯示在265nm的波長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率、及在265nm的波長之折射率。
[表5]
作為有機鹵化物，係能夠例示氟化合物、氯化合物、溴化合物、及碘化合物。作為氟化合物，係能夠例示全氟(4-乙烯氧基-1-丁烯)聚合物(CYTOP)(註冊商標)、2,2-雙三氟甲基-4,5-二氟-1,3-二氧呃聚合物(Teflon(註冊商標)AF、DuPont製)。作為氯化合物，係能夠例示二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、五氯乙烷、氯丙烷、二氯丙烷、三氯丙烷、四氯丙烷、五氯丙烷、六氯丙烷、氯己醇、三氯乙醯氯、四氯化碳、氯丙酮、1-氯丁烷、氯環己烷、氯仿、氯乙醇、氯己烷、氯己酮、表氯醇。作為溴化合物，係能夠例示溴乙烷、溴乙醇、二溴甲烷、二溴乙烷、二溴丙烷、溴甲醯、三溴乙烷、三溴丙烷、四溴乙烷、1-溴丙烷。作為碘化合物，係能夠例示碘甲烷、碘乙烷、碘丙烷、二碘甲烷、二碘丙烷等的碘化合物。
在表6，針對能夠使用在液體50之聚矽氧樹脂或聚矽氧油的一部分，顯示在265nm的波長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率、及在265nm的波長之折射率。
聚矽氧樹脂或聚矽氧油，係以有機聚矽氧烷作為主鏈且有機基鍵結在Si原子。作為有機基，係能夠例示含有下列官能基之任1者以上之官能基：含有碳原子之官能基、含有氟原子之官能基、含有氯原子之官能基、含有溴原子之官能基、含有碘原子之官能基、含有氮原子之官能基、含有氧原子之官能基、含有硫原子之官能基。作為含有碳原子之官能基，係能夠例示甲基、乙基、丙基。作為含有氟原子之官能基，係能夠例示三氟甲基、三氟乙基、三氟丙基。作為含有氯原子之官能基，係能夠例示三氯甲基、三氯乙基、三氯丙基。作為含有溴原子之官能基，係能夠例示三溴甲基、三溴乙基、三溴丙基。作為含有碘原子之官能基，係能夠例示三碘甲基、三碘乙基、三碘丙基。作為含有氮原子之官能基，係能夠例示胺基、腈基、異氰酸酯基、脲基。作為含有氧原子之官能基，係能夠例示環氧基、甲基丙烯基、醚基。作為含有硫原子之官能基，係能夠例示氫硫基、亞磺醯基。作為聚矽氧樹脂、或聚矽氧油，能夠進一步例示JCR6122(TORAY．DOW CORNING製)、JCR6140(TORAY．DOW CORNING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(信越化學工業製)、FER7061(信越化學工業製)。這些材料之中，係包含藉由照射深紫外光以外的光線、加熱等而能夠硬化之材料，但是在本實施形態，係不將這些材料進行硬化處理而是將液體狀態的物質利用作為液體50。
鹽溶液亦可由酸溶液、無機鹽溶液、有機鹽溶液的任一者構成。在表7至表9，針對能夠使用在液體50之鹽溶 液的一部分，顯示在193nm、或248nm的波長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率的一個例子、及在193nm、或248nm的波長之折射率的一個例子。
在表7，係針對能夠使用在液體50之酸溶液的一部分，顯示在193nm、或248nm的波長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率、及在193nm、或248nm的波長之折射率。
作為酸，係能夠例示磷酸、硫酸、鹽酸、溴化氫酸、硝酸、檸檬酸、甲磺酸、甲基丙烯酸、酪酸、異酪酸、己酸、辛酸、月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸。
在表8，針對能夠使用在液體50之無機鹽溶液的一部分，顯示在193nm的波長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率、及在193nm的波長之折射率。
作為無機鹽，係能夠例示氯化鈉、氯化鉀、氯化銫、氯化銨、氯化鈣、氯化鋰、氯化銣、氯化四甲基銨、六水合氯化鋁、溴化鈉、溴化鋅、溴化鋰、溴化鉀、溴化銣、溴化銫、溴化銨、硫酸鋰、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸銣、硫酸銫、硫酸鎂、硫酸釓、硫酸鋅、明礬、銨明礬、硫酸氫鈉、亞硫酸氫鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀、過氯酸鈉、硫氰酸鈉、硫代硫酸鈉、亞硫酸鈉。
在表9，針對能夠使用在液體50之有機鹽溶液的一部分，顯示在193nm波長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率、及在193nm波長之折射率。
作為有機鹽，係能夠例示乙酸鋰、乙酸鈉、乙酸鉀、乙酸銣、乙酸銫、乙酸四甲基銨、乙酸四乙銨、乙酸四丙銨、乙酸三乙銨、乙酸二乙基二甲基銨、乙酸四丁銨、氯化四甲基銨、溴化四甲基銨、甲磺酸鋇、甲磺酸鑭、甲磺酸銫、甲 磺酸環己烷三甲銨、環己烷磺酸鈉、環己基甲磺酸鈉、十氫萘-2-磺酸鈉、1-金剛烷甲磺酸鉀、1-金剛烷磺酸鉀、甲磺酸癸基三甲銨、甲磺酸十六基三甲銨、甲磺酸金剛烷基三甲銨、甲磺酸環己烷三甲銨、甲磺酸1,1’-二甲基哌啶鎓、甲磺酸1-甲基奎寧鎓、甲磺酸1,1-二甲基十氫喹啉鎓、甲磺酸1,1,4,4-四甲基哌嗪-1,4-鎓、1,4-二甲基1,4-重氮雙環[2.2.2]辛烷。
作為使用在鹽溶液之溶劑，係能夠例示溶解在水、有機溶劑、及聚矽氧樹脂或聚矽氧油而成之溶液，但是不限定於此。作為有機溶劑，係能夠例示環己烷、癸烷、十氫萘等的飽和烴化合物溶液、正丙烯酸丁酯、正丙烯酸甲酯、四氫呋喃、氯仿、甲基乙基酮、甲基丙烯酸甲酯、二氯甲烷、二甲基聚矽氧油。
在表10，係針對能夠使用在液體50之粒子分散液的一部分，顯示在248nm、或300nm的波長之每100μm的路徑長度(厚度)的透射率、及在193nm、248nm、或300nm的波長之折射率。
作為微粒子分散液的微粒子，係能夠例示氧化 鎂、氧化鋯、氧化鉿、α-氧化鋁、γ-氧化鋁、氮化鋁、氟化鈣、釕鋁石榴石、二氧化矽(氧化矽)、鋁酸鎂、藍寶石、鑽石等的無機化合物。微粒子係如表面改性氧化鋯，其表面亦可被其它材料改性。
作為使微粒子分散之溶劑，係能夠例示溶解在水、有機溶劑、及聚矽氧樹脂或聚矽氧油而成之溶液，但是不限定於此。作為有機溶劑，係能夠例示環己烷、癸烷、十氫萘等的飽和烴化合物溶液、正丙烯酸丁酯、正丙烯酸甲酯、四氫呋喃、氯仿、甲基乙基酮、甲基丙烯酸甲酯、二氯甲烷、二甲基聚矽氧油。
液體50係在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長，可具有1.32以上、較佳為1.40以上、更佳為1.45以上的折射率。液體50亦可進一步具有較佳為1.50以上、更佳為1.55以上的折射率。因為液體50係在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長，具有1.32以上的折射率，所以能夠使在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長之液體50的折射率，進一步更接近在深紫外光18的波長之半導體發光元件10的射出面(第2面11b)的折射率(基板11的折射率)。
液體50亦可具有在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長，比半導體發光元件10的射出面(第2面11b)更小的折射率，且比透明構件40更大的折射率。因此，能夠使在半導體發光元件10的射出面(第2面11b)與液體50的界面之反射率、及在液體50與透明構件40的界面之反射率 降低。
液體50係以具有絕緣性為佳。在本實施形態，液體50係與n型電極15、p型電極16、第1導電墊21、第2導電墊22、接合構件25、引線接腳31、及導電線33接觸。液體50若具有絕緣性，能夠防止n型電極15與p型電極16產生短路。液體50為具有導電性時，可在半導體發光元件10的表面、第1導電墊21的表面、第2導電墊22的表面、接合構件25的表面、引線接腳31的表面、及導電線33的表面設置較薄的絕緣膜。
半導體發光元件10係包含基板11、n型半導體層12、活性層13、p型半導體層14、n型電極15、及p型電極16。
基板11係具有第1面11a、及與第1面11a為相反側的第2面11b。第2面11b亦可為射出面。基板11係以對半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長，具有例如50%以上之較高的透射率為佳。作為基板11的材料，係能夠例示氮化鋁(AlN)、碳化矽(SiC)、藍寶石、氮化鎵(GaN)、氧化鎵(Ga2O3)、矽(Si)。作為基板11，可使用將氮化鋁(AlN)、氮化鋁鎵(AlGaN)等所構成之基底層形成在藍寶石、SiC等所構成之基板上而成之模板基板。
在基板11的第1面11a上，係設置n型半導體層12。n型半導體層12亦可為由AlInGaN構成的氮化物半導體所構成。更特定地，n型半導體層12亦可由Alx1Iny1Gaz1N(x1、y1、z1係設作滿足0≦x1≦1.0、0≦y1≦0.1、0≦z1≦1.0之有理 數且x1+y1+z1=1.0)所構成。n型半導體層12係以含有如矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、氧(O)、碳(C)的n型不純物為佳。在n型半導體層12之n型不純物的濃度可為1.0×1017cm-3以上且1.0×1020cm-3以下，較佳為1.0×1018cm-3以上且1.0×1019cm-3。n型半導體層12可具有100~10000nm、較佳為500~3000nm的膜厚。
在藉由n型半導體層12將電子及電洞關入活性層13之同時，為了抑制從活性層13發射的深紫外光18被第一p型半導體層14a吸收，n型半導體層12係以具有比從活性層13發射的深紫外光18的能量更大的能帶隙能量為佳。n型半導體層12可具有比活性層13更低的折射率且作為包覆層的功能。n型半導體層12可由單層所構成，係可由Al組成、In組成、或Ga組成為互相不同之複數層所構成。Al組成、In組成、或Ga組成為互相不同之複數層，可具有超晶格結構、或其組成為慢慢地變化之漸變組成結構。
將活性層13設置在n型半導體層12上。以從活性層13發射具有190~350nm、良好為200~320nm、較佳為220~300nm的波長的深紫外光18之方式構成活性層13。從半導體發光元件10發射之深紫外光18，係具有190~350nm、良好為200~320nm、較佳為220~300nm的波長。
活性層13可由AlInGaN構成的氮化物半導體所構成。更特定地，活性層13可具有多層量子井(MQW)結構，其包含由Alx2Iny2Gaz2N(x2、y2、z2係設作滿足0≦x2≦1.0、0≦y2≦0.1、0≦z2≦1.0之有理數且x2+y2+z2=1.0)所構成之井層 (well layer)、及能帶隙能量比這個井層更大的Alx3Iny3Gaz3N(x3、y3、z3係設作滿足0≦x3≦1.0、0≦y3≦0.1、0≦z3≦1.0之有理數且x3+y3+z3=1.0)所構成之障壁層。為了藉由n型半導體層12及p型半導體層14將電子及電洞關入活性層13，活性層13係以具有能帶隙能量比n型半導體層12及p型半導體層14更小為佳。活性層13可具有比n型半導體層12及p型半導體層14更高的折射率。
將p型半導體層14設置在活性層13上。p型半導體層可由位於活性層13側之第一p型半導體層14a、及位於與活性層13為相反側之第二p型半導體層14b所構成。
第一p型半導體層14a可為由AlInGaN構成的氮化物半導體所構成。更特定地，第一p型半導體層14a可由Alx4Iny4Gaz4N(x4、y4、z4係設作滿足0≦x4≦1.0、0≦y4≦0.1、0≦z4≦1.0之有理數且x4+y4+z4=1.0)所構成。第一p型半導體層14a係以有如鎂(Mg)、鋅(Zn)、鈹(Be)的p型不純物為佳。在第一p型半導體層14a之p型不純物的濃度可為1.0×1017cm-3以上、較佳為1.0×1018cm-3以上。第一p型半導體層14a可具有5~1000nm、較佳為10~500nm以下的膜厚。
藉由第一p型半導體層14a將電子及電洞關入活性層13之同時、為了抑制從活性層13發射的深紫外光18被第一p型半導體層14a吸收，第一p型半導體層14a可具有比從活性層13發射的深紫外光18的能量更大的能帶隙能量。為了將電洞更均勻地從第一p型半導體層14a注入活性層13，第一p型半導體層14a可具有較小的Al組成比。第一p型半導 體層14a可具有比活性層13更低的折射率且作為包覆層的功能。第一p型半導體層14a可由單層所構成，亦可由Al組成、In組成、或Ga組成為互相不同之複數層所構成。Al組成、In組成、或Ga組成為互相不同之複數層，可具有超晶格結構、或其組成為慢慢地變化之漸變組成結構。
第二p型半導體層14b可為由AlInGaN構成的氮化物半導體所構成。更特定地，第二p型半導體層14b係可由Alx5Iny5Gaz5N(x5、y5、z5係設作滿足0≦x5≦1.0、0≦y5≦0.1、0≦z5≦1.0之有理數且x5+y5+z5=1.0)所構成。第二p型半導體層14b係以有如鎂(Mg)、鋅(Zn)、鈹(Be)的p型不純物為佳。第二p型半導體層14b可具有比第一p型半導體層14a更高的p型傳導度且作為p型接觸層的功能。在第二p型半導體層14b之p型不純物的濃度可為1.0×1017cm-3以上、較佳為1.0×1018cm-3以上。為了抑制從活性層13發射的深紫外光18被第二p型半導體層14b吸收且為了在第二p型半導體層14b得到良好的p型接觸，第二p型半導體層14b可具有1~500nm的膜厚。
第一p型半導體層14a及第二p型半導體層14b係由氮化物半導體所構成之情況，氮化物半導體的Al組成越小且能帶隙越小，越能夠將電洞從第二p型半導體層14b均勻地注入活性層13，而能夠得到良好的p型接觸特性。因此第二p型半導體層14b可具有較小的Al組成比。為了抑制從活性層13所發射的深紫外光18被第二p型半導體層14b吸收，第二p型半導體層14b可具有比從活性層13發射的深紫外光18的 能量更大的能帶隙能量。
n型電極15係設置在n型半導體層12的露出面。n型半導體層12的露出面，係意味著將n型半導體層12、活性層13、及p型半導體層14層積在基板11上之後，藉由部分地除去n型半導體層12的一部分、活性層13、p型半導體層14，使得n型半導體層12露出之面。p型電極16為設置在p型半導體層14的表面，更特定地，為設置在亦可作為p型接觸層的功能之第二p型半導體層14b的表面。
參照從第2圖(A)至第3圖(C)而說明本實施形態的發光模組1之製造方法。本實施形態的發光模組1的製造方法之一個例子，可具備以下的步驟。
準備半導體發光元件10(S10)。將半導體發光元件10載置在基座30上(S20)。參照第3圖(A)而藉由將液體50從噴嘴52吐出而將液體50填充在透明構件40的內部(S30)。參照第3圖(B)而將載置有半導體發光元件10之基座30，覆蓋在經填充液體50之透明構件40的開口部(S40)。其結果，在將半導體發光元件10插入至填充有液體50之透明構件40的內部之同時，將基座30抵接透明構件40。參照第3圖(C)而使用接著劑42將透明構件40與基座30接著(S50)。
準備半導體發光元件10之步驟，可具備以下的步驟：將包含n型半導體層12、活性層13、及p型半導體層14之半導體層，使用有機金屬化學氣相成長法(MOCVD法)、有機金屬氣相成長法(MOVPE法)、分子線磊晶法(MBE法)、氫 化物氣相成長法(HVPE法)等的方法，層積在晶圓的第1面上(S12)。晶圓係在後面的切割步驟後，成為基板11，晶圓的第1面係在後面的切割步驟後，作為基板11的第1面11a。將包含n型半導體層12、活性層13、及p型半導體層14之半導體層的一部分藉由蝕刻等而部分地除去來形成平台結構(mesa structure)(S13)。在藉由此蝕刻而形成的n型半導體層12之露出面，藉由真空蒸鍍法等的方法而形成n型電極15(S14)。為了使n型半導體層12與n型電極15之間的電接觸提升，係以在300℃以上且1100℃以下的溫度、30秒以上且3分鐘以下的時間進行退火為佳。隨後，藉由真空蒸鍍法等的方法將p型電極16形成在p型半導體層14上(S16)。為了使p型半導體層14與p型電極16之間的電接觸提升，以在200℃以上且800℃以下的溫度進行退火30秒以上且3分鐘以下的時間為佳。隨後，將晶圓切割(S18)而能夠得到經個片化的半導體發光元件10。
說明本實施形態的發光模組1之作用及效果。
本實施形態的發光模組1係具備：發射深紫外光18之半導體發光元件10、將半導體發光元件10密封之液體50；及收容半導體發光元件10及液體50之組件(30、40)。液體50係對從半導體發光元件10發射的深紫外光18為透明。組件(30、40)係具有對從半導體發光元件10發射的深紫外光18為透明的透明構件40。
因為透明構件40及液體50對從半導體發光元件10發射的深紫外光18為透明，所以透明構件40及液體50係 在深紫外光18的波長，具有較低的光吸收率。因此，能夠將從半導體發光元件10發射的深紫外光18有效率地往組件(30、40)的外部取出。又，因為透明構件40及液體50係在深紫外光18的波長為透明之同時，具有較低的光吸收率，所以透明構件40及液體50係即便長時間被暴露在深紫外光18，亦能夠防止在深紫外光18的波長之透明構件40及液體50的光透射率降低。其結果，藉由使用本實施形態的發光模組1，係能夠提供一種具備發射深紫外光18的半導體發光元件10之可靠性較高的發光模組。
因為液體50係具有流動性，所以液體50係能夠藉由在半導體發光元件10所產生的熱而在組件(30、40)的內部空間對流。因為液體50係在組件(30、40)的內部空間對流，所以液體50的特定一部分，不會繼續存在深紫外光18的光密度較高之半導體發光元件10的附近。因此，能夠防止液體50的特定的一部分被從半導體發光元件10發射之較高光密度的深紫外光18繼續照射，致使液體50劣化及液體50在深紫外光18的波長之光透射率低落。又，因為液體50係位透明構件40與發射深紫外光18之半導體發光元件10之間，所以在透明構件40之深紫外光18的光密度，係充分地比在半導體發光元件10附近之深紫外光18的光密度更小。因此，即便相較於液體50，固體的透明構件40係對深紫外光18具有較高的光吸收率，亦能夠充分地抑制因照射深紫外光18致使透明構件40劣化。其結果，使用本實施形態的發光模組1，能夠提供一種具備發射深紫外光18的半導體發光元件10之可靠性較高的發光 模組。
相對於此，在藉由經硬化的樹脂密封發射深紫外光18之半導體發光元件10之比較例，硬化後的樹脂係不流動而與液體50不同。因此，位於半導體發光元件10附近之經硬化的樹脂，持續被較高的光密度的深紫外光18照射而急速地劣化。在深紫外光18的波長區域，相較於液體50，經硬化的樹脂係對深紫外光18具有較高的光吸收率，亦進一步促進位於半導體發光元件10附近之經硬化的樹脂之劣化。因此，藉由經硬化的樹脂密封發射深紫外光18之半導體發光元件10之比較例，係無法提供可靠性較高的發光模組。以上所敘述的事項，亦能夠藉由以下的實驗例而證明。
參照第4圖(A)，實線係顯示光輸出對本實施形態的實驗例的發光模組1的動作時間之變化率。虛線係顯示光輸出對不具備液體50之第1比較例的發光模組的動作時間之變化率。在第1比較例，係使用空氣將半導體發光元件覆蓋。一點鏈線係使用經硬化的氟系聚矽氧樹脂FER7061(信越化學工業製)代替液體50，而顯示光輸出對將發射深紫外光18之半導體發光元件10密封後之第2比較例的發光模組的動作時間之變化率。光輸出對發光模組的動作時間之變化率，係藉由剛動作後之從發光模組的光輸出，將經過某時間後之從發光模組的光輸出進行規格化後之值來定義。在本實施形態的實驗例的發光模組1，其透明構件40係由合成石英所構成、且具有厚度1.5mm的半球殻形狀之蓋狀物。在本實施形態的實驗例的發光模組1，其液體50為1,1’-雙環己烷。在本實施形態的實驗例 的發光模組1，其半導體發光元件10係以具有265nm的發光波長之方式構成。
半導體發光元件10被液體50密封之本實施形態的發光模組1，係與半導體發光元件被空氣覆蓋之第1比較例具有同樣之光輸出對動作時間的變化率。因此，得知即便發光模組1的動作時間較長，液體50係與空氣同樣地不產生劣化且透射率亦不會降低。又，認為本實施形態的發光模組1之光輸出對動作時間的變化，係取決於半導體發光元件10本身的光輸出之變化。
相對於此，半導體發光元件10被經硬化的樹脂密封之第2比較例的發光模組的光輸出，係隨著動作時間變長而光輸出比本實施形態的發光模組1大幅度地降低。第2比較例的發光模組的光輸出係如此大幅地降低之理由，認為將半導體發光元件10密封之經硬化的樹脂，由於從半導體發光元件10發射的深紫外光18而產生劣化，在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長之經硬化的樹脂的透射率急速地降低之緣故。藉由本實施形態的發光模組1，能夠提供具備發射深紫外光18的半導體發光元件10之可靠性較高的發光模組；相對於此，半導體發光元件10被硬化的樹脂密封之第2比較例的發光模組，係無法提供可靠性較高的發光模組。
參照第4圖(B)，實線係顯示本實施形態的發光模組1的光輸出，對供給至本實施形態的實驗例的發光模組1之電流之變化。虛線係顯示第1比較例的發光模組1的光輸出，對供給至不具備液體50的第1比較例的發光模組之電流之變 化。相較於第1比較例的發光模組1，本實施形態的發光模組1係具有2倍之較大的光輸出。
在具備液體50之本實施形態的發光模組1，其半導體發光元件10係被液體50密封。通常液體50的折射率係大於空氣的折射率。相較於在深紫外光18的波長之空氣折射率、與半導體發光元件10的射出面(第2面11b)的折射率(基板11的折射率)之差，能夠使在深紫外光18的波長之液體50的折射率、與半導體發光元件10的射出面(第2面11b)的折射率(基板11的折射率)之差為較小。因此藉由本實施形態的發光模組1，能夠減低從半導體發光元件10的活性層13發射之深紫外光18在半導體發光元件10的射出面(第2面11b)被全反射，而能夠有效率地將從半導體發光元件10的活性層13發射之深紫外光18往半導體發光元件10的射出面(第2面11b)之外部取出。其結果，藉由本實施形態的發光模組1，能夠提供一種具有較高的光輸出之發光模組。
相對於此，在半導體發光元件10為被空氣覆蓋之第1比較例的發光模組，其在深紫外光18的波長之空氣的折射率、與半導體發光元件10的射出面(第2面11b)的折射率(基板11的折射率)之差為較大。因此，在第1比較例的發光模組，從半導體發光元件10的活性層13發射的深紫外光18，係多半在半導體發光元件10的射出面(第2面11b)被全反射掉，致使難以將從半導體發光元件10的活性層13發射的深紫外光18取出至半導體發光元件10的外部。
而且，相較於對深紫外光18的波長具有較高的透 射率之經硬化的樹脂，在深紫外光18的波長區域，液體50係具有較高的折射率。因此相較於在深紫外光18的波長之經硬化的樹脂的折射率、與半導體發光元件10的射出面(第2面11b)的折射率(基板11的折射率)之差，能夠使在深紫外光18的波長之液體50的折射率、與半導體發光元件10的射出面(第2面11b)的折射率(基板11的折射率)之差為較小。因此相較於半導體發光元件10被經硬化的樹脂密封之第2比較例的發光模組，藉由半導體發光元件10被液體50密封之本實施形態的發光模組1，能夠減低從半導體發光元件10的活性層13發射的深紫外光18在半導體發光元件10的射出面(第2面11b)被全反射，而能夠將半導體發光元件10的活性層13發射的深紫外光18，有效率地取出至半導體發光元件10的射出面(第2面11b)之外部。其結果，相較於第2比較例的發光模組，使用本實施形態的發光模組1時，能夠提供具有較高的光輸出之發光模組。
在本實施形態的發光模組1，其透明構件40係收容液體50，其透明構件40係與液體50接觸。液體50的折射率係通常比空氣的折射率更大。相較於在第1比較例之深紫外光18的波長在空氣的折射率、與透明構件40的折射率之差，能夠使在深紫外光18的波長之液體50的折射率、與透明構件40的折射率之差為較小。因此藉由本實施形態的發光模組1，能夠減低從半導體發光元件10發射的深紫外光18在透明構件40被反射，而能夠有效率地將從半導體發光元件10發射的深紫外光18取出至發光模組1的外部。其結果，使用本實施形 態的發光模組1時，能夠提供一種具有較高的光輸出之發光模組。
如以上敘述，在本實施形態的發光模組1，能夠以較高的效率將從半導體發光元件10發射的深紫外光18取出至發光模組1的外部。能夠使從半導體發光元件10發射的深紫外光18在發光模組1內轉換成為熱量的情況減少。因此，藉由本實施形態的發光模組1，能夠延長發射深紫外光18之半導體發光元件10的壽命之同時，能夠提供一種具備發射深紫外光18之半導體發光元件10之可靠性較高的發光模組。
因為液體50係具有流動性，所以只要將液體50注入至組件(30、40)的內部空間，就能夠將發射深紫外光18之半導體發光元件10密封。因此，藉由本實施形態的發光模組1，能夠以低成本提供一種可靠性較高且具有較高的光輸出之發光模組。
因為液體50係具有流動性，所以液體50的形狀係按照組件(30、40)的內部空間形狀而變化。因此，藉由本實施形態的發光模組1，能夠容易且廉價地將具備具有各式各樣的內部空間形狀的組件(30、40)之各式各樣的類型的發光模組所具備的半導體發光元件10密封。
在本實施形態的發光模組1，液體50係可由純水、液體有機化合物、鹽溶液、及微粒子分散液的任一種所構成。因此，藉由本實施形態的發光模組1，能夠提供一種具備發射深紫外光18的半導體發光元件10之可靠性較高且具有較高的光輸出之發光模組。
在本實施形態的發光模組1，液體有機化合物係可由飽和烴化合物、不具有芳香環之有機溶劑、有機鹵化物、聚矽氧樹脂、聚矽氧油的任一種所構成。因此藉由本實施形態的發光模組1，能夠提供一種具備發射深紫外光18的半導體發光元件10之可靠性較高且具有較高的光輸出之發光模組。
在本實施形態的發光模組1，鹽溶液係可由酸溶液、無機鹽溶液、有機鹽溶液的任一種所構成。因此，藉由本實施形態的發光模組1，能夠提供一種具備發射深紫外光18的半導體發光元件10之可靠性較高且具有較高的光輸出之發光模組。
在本實施形態的發光模組1，液體50係在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長，可具有1.32以上、較佳為1.40以上、更佳為1.45以上的折射率。因此能夠使在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長之液體50的折射率，進一步接近在深紫外光18的波長之半導體發光元件10的射出面(第2面11b)之折射率(基板11的折射率)。因此，能夠進一步減低從半導體發光元件10的活性層13發射的深紫外光18在半導體發光元件10的射出面(第2面11b)被全反射，而且能夠將從半導體發光元件10的活性層13發射的深紫外光18，進一步更有效率地取出至半導體發光元件10的射出面(第2面11b)之外部。其結果，藉由本實施形態的發光模組1，能夠提供一種具有進一步較高的光輸出之發光模組。
在本實施形態的發光模組1，液體50可為在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長，具有比半導體發 光元件10的射出面(第2面11b)更小的折射率且具有比透明構件40更大的折射率。藉由本實施形態的發光模組1，能夠使在半導體發光元件10的射出面(第2面11b)與液體50的界面之反射率、及在液體50與透明構件40的界面之反射率降低。因此藉由本實施形態的發光模組1，能夠將從半導體發光元件10發射的深紫外光18有效率地取出至組件(30、40)的外部，而且能夠提供一種具有進一步較高的光輸出之發光模組。
在本實施形態的發光模組1、液體50可由在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長，具有每100μm的路徑長度為80%以上的透射率之材料所構成。因此藉由本實施形態的發光模組1，能夠提供一種具備發射深紫外光18的半導體發光元件10之可靠性較高且具有較高的光輸出之發光模組。
在本實施形態的發光模組1，其液體50係在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長，可具有60%以上、較佳為75%、更佳為90%以上的透射率。因此藉由本實施形態的發光模組1，能夠提供一種具備發射深紫外光18的半導體發光元件10之可靠性較高且具有較高的光輸出之發光模組。
在本實施形態的發光模組1、透明構件40可為蓋狀物。蓋狀物係在一方具有開口且在內部具有空間之殻狀物，相較於板狀物，蓋狀物具有充分較薄的厚度。相較於在第2比較例的發光模組之將半導體發光元件10密封之經硬化的樹脂的厚度，在本實施形態的發光模組1之蓋狀物亦即透明構件40的厚度為充分地較薄。在本實施形態的發光模組1，相較於第2比較例在發光模組之經硬化的樹脂之深紫外光18的吸收，能 夠使在蓋狀物亦即透明構件40之深紫外光18的吸收成為較小。因此藉由本實施形態的發光模組1，能夠使來自組件(30、40)的深紫外光18之取出效率提升。
相對於此，相較於在本實施形態的發光模組1之蓋狀物亦即透明構件40的厚度，在第2比較例的發光模組之將半導體發光元件10密封之經硬化的樹脂的厚度為充分地較厚。相較於在本實施形態的發光模組1的蓋狀物亦即透明構件40之深紫外光18的吸收，在第2比較例的發光模組之經硬化的樹脂之深紫外光18的吸收為較大。因此難以使來自第2比較例的發光模組的深紫外光18之取出效率提升。
又，蓋狀物亦即透明構件40的厚度為較薄。因此，能夠容易且低成本地使蓋狀物亦即透明構件40的形狀變化。而且，液體50的形狀係能夠按照組件(30、40)的內部空間形狀而自由地變化。因此，藉由本實施形態的發光模組1，藉由使用蓋狀物亦即透明構件40及液體50，能夠容易且廉價地製造具備具有各式各樣的內部空間形狀的組件(30、40)之各式各樣的類型之發光模組。
相對於此，在半導體發光元件10被經硬化的樹脂密封之第2比較例的發光模組，將半導體發光元件10密封之經硬化的樹脂，係將樹脂灌注至半導體發光元件10後，藉由使樹脂硬化而製造。因此，難以將經硬化的樹脂的外表面形狀成形為任意的形狀。又，在半導體發光元件10被經硬化的樹脂密封之第2比較例的發光模組，將半導體發光元件10密封之經硬化的樹脂，可藉由將樹脂流入模具後，使其硬化來製造。但是，但是必須準備具有各式各樣的形狀之模具，來對應具備具有各式各樣的內部空間形狀之組件(30、40)之各式各樣的類型的發光模組。其結果，在半導體發光元件10被經硬化的樹脂密封之第2比較例的發光模組，係難以容易且廉價製造具備具有各式各樣的內部空間形狀的組件之各式各樣的類型的發光模組。
在本實施形態的發光模組1，透明構件40可具有半球殻的形狀。藉由具有半球殻的形狀之透明構件40，能夠使從半導體發光元件10發射的深紫外光18對透明構件40的入射角接近垂直。因此，能夠抑制從半導體發光元件10發射的深紫外光18在透明構件40被反射，且能夠使來自組件(30、40)之深紫外光18的取出效率提升。
相對於此，在半導體發光元件10被經硬化的樹脂密封之第2比較例的發光模組，因為將樹脂灌注(potting)至半導體發光元件10後，使樹脂硬化之緣故，所以難以將經硬化的樹脂的外表面形狀成形為半球狀。因此，在半導體發光元件10被經硬化的樹脂密封之第2比較例的發光模組，係難以有效地抑制從半導體發光元件10發射的深紫外光18在經硬化的樹脂外表面被反射。
在本實施形態的發光模組1、透明構件40可為由合成石英、石英玻璃、無鹼玻璃、藍寶石、螢石、及樹脂的任一種所構成。合成石英、石英玻璃、無鹼玻璃、藍寶石、螢石、及樹脂係任一種對具有190nm以上且350nm以下、較佳為200nm以上且320nm以下、更佳為220nm以上且300nm以下的波長之深紫外光18，具有較低的光吸收率及較高的光透射率。因此，藉由本實施形態的發光模組1，能夠提供一種具有具備發射深紫外光18的半導體發光元件10之可靠性較高且較高的光輸出之發光模組。
在本實施形態的發光模組1，其透明構件40可由在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長，具有每100μm的路徑長度為80%以上的透射率之材料所構成。因此藉由本實施形態的發光模組1，能夠提供一種具有具備發射深紫外光18的半導體發光元件10之可靠性較高且較高的光輸出之發光模組。
在本實施形態的發光模組1，其透明構件40係在從半導體發光元件10發射的深紫外光18的波長，可具有60%以上、較佳為75%、更佳為90%以上的透射率。因此藉由本實施形態的發光模組1，能夠提供一種具有具備發射深紫外光18的半導體發光元件10之可靠性較高且較高的光輸出之發光模組。
(實施形態2)
參照第5圖而說明實施形態2之發光模組1a。本實施形態的發光模組1a，係基本上具備與第1圖顯示之實施形態1的發光模組1同樣的構成且能夠得到同樣的效果，主要的不同係如以下。
在本實施形態的發光模組1a，其半導體發光元件10a係包含能夠使將從半導體發光元件10a的活性層13發射的深紫外光18取出至半導體發光元件10a的外部之效率提升之 凹凸結構17。更具體地，使將深紫外光18取出至半導體發光元件10a的外部之效率提升之凹凸結構17，可被包含在半導體發光元件10a的射出面(第2面11b)。凹凸結構17係在半導體發光元件10a的射出面(第2面11b)，能夠減低從半導體發光元件10a的活性層13所發射的深紫外光18被全反射。因此藉由將凹凸結構17設置在半導體發光元件10a，能夠使將深紫外光18取出至半導體發光元件10a的外部之效率提升。藉由本實施形態的發光模組1a，能夠提供一種具有具備發射深紫外光18的半導體發光元件10a之可靠性較高且進一步較高的光輸出之發光模組。
凹凸結構17可無規地配列有凹部及凸部。凹凸結構17亦可周期地配列有凹部及凸部。亦可以三角格子、正方格子、或六方格子配列凹凸結構17。以填充因子(filling factor)成為最大之三角格子配列凹凸結構17為佳。凹凸結構17的凹部或凸部形狀亦可具有角柱、圓柱、圓錐、角錐、球或半橢圓球的形狀。
參照第6圖(A)而說明本實施形態的發光模組1a的半導體發光元件10a之製造方法。本實施形態的發光模組1a的半導體發光元件10a之製造方法的一個例子，係與第2圖(B)顯示之製造方法基本上為相同，但是在形成p型電極16(S16)後，包含在與晶圓的第1面為相反側的第2面形成凹凸結構17的步驟(S17)之點為不同。晶圓的第2面係在以後的切割步驟之後，成為基板11的第2面11b。
參照第6圖(B)，在晶圓的第2面形成凹凸結構17之步驟(S17)可具備以下的步驟：在與形成有包含n型半導體層12、活性層13、及p型半導體層14的半導體層之第1面為相反側之晶圓的第2面上，形成經圖案化的蝕刻遮罩(S171)。使用經圖案化的蝕刻遮罩而將晶圓的第2面蝕刻(S172)。最後將蝕刻遮罩除去(S173)。
形成經圖案化的蝕刻遮罩(S171)，可藉由電子射線描繪、微影術、奈米壓印等而進行。使用經圖案化的蝕刻遮罩而將基板11的第2面11b蝕刻(S172)，可藉由使用感應耦合電漿(ICP)蝕刻、或反應性離子蝕刻(RIE)等的乾式蝕刻、或酸性溶液、或鹼性溶液作為蝕刻液之濕式蝕刻等而進行。
本實施形態的發光模組1a，係除了實施形態1的發光模組1所具有之作用及效果以外，亦有以下的作用及效果。
在本實施形態的發光模組1a，其半導體發光元件10a可包含凹凸結構17，凹凸結構17係提升將從半導體發光元件10a的活性層13發射的深紫外光18取出至半導體發光元件10a的外部之效率。凹凸結構17係在半導體發光元件10a的射出面(第2面11b)，能夠減低從半導體發光元件10a的活性層13所發射的深紫外光18被全反射。因此，藉由將凹凸結構17設置在半導體發光元件10a，能夠使將深紫外光18取出至半導體發光元件10a的外部之效率提升。藉由本實施形態的發光模組1a，能夠提供一種具有具備發射深紫外光18的半導體發光元件10a之可靠性較高且進一步較高的光輸出之發光模組。
本實施形態的發光模組1a係具備半導體發光元件10a、將半導體發光元件10a密封之液體50，半導體發光元件10a可包含凹凸結構17，凹凸結構17係提升將從半導體發光元件10a的活性層13發射的深紫外光18取出至半導體發光元件10a的外部之效率。因為相較於經硬化的樹脂，液體50具有較高的流動性，所以液體50係能夠無間隙地被填充在凹凸結構17的凹部。通常，液體50的折射率為大於空氣的折射率。因此能夠減小在深紫外光18的波長之液體50的折射率、與在深紫外光18的波長之形成有半導體發光元件10a的凹凸結構17之面的折射率之差。藉由本實施形態的發光模組1a，藉由凹凸結構17及液體50，能夠減低從半導體發光元件10a的活性層13所發射的深紫外光18在半導體發光元件10的射出面(第2面11b)被全反射，而能夠將從半導體發光元件10a的活性層13發射的深紫外光18有效率地取出至半導體發光元件10的外部。其結果，藉由本實施形態的發光模組1a，能夠提供一種可靠性較高且具有較高的光輸出之發光模組。
相對於此，參照從第7圖(A)至第7圖(C)，若使用經硬化的樹脂將形成有凹凸結構17之半導體發光元件10a密封，經硬化的樹脂係在凹凸結構17的凹部的一部分產生空隙。認為該空隙係因為硬化前的樹脂未進入凹凸結構17的凹部的一部分、或在將樹脂硬化時樹脂進行熱收縮而產生。在凹凸結構17之空隙，半導體發光元件10a係與具有較低的折射率之空氣、氣體或真空接觸。因此從與此空隙接觸之半導體發光元件10的射出面，以較高的效率將從半導體發光元件10a的活 性層13發射的深紫外光18取出至半導體發光元件10a的外部為困難的。其結果，若使用經硬化的樹脂將形成有凹凸結構17之半導體發光元件10a密封，由於此空隙，即便將凹凸結構17導入至半導體發光元件10，亦只能夠有限地使將深紫外光18取出至半導體發光元件10a的外部之效率提升。
(實施形態3)
參照第8圖而說明實施形態3之發光模組1b。本實施形態的發光模組1b，係基本上具備與第5圖顯示之實施形態2的發光模組1a為同樣的構成且能夠得到同樣的效果，主要的不同係如以下。
本實施形態的發光模組1b係具備包含基座60及透明構件40之組件(40、60)。本實施形態的組件(40、60)包含基座60來代替實施形態1的基座30。作為使用在基座60之材料，能夠例示金屬、樹脂、陶瓷。在本說明書，將包含由金屬所構成的基座60之組件(40、60)稱為金屬組件，將包含由樹脂所構成的基座60之組件(40、60)稱為樹脂組件，將包含有陶瓷所構成的基座60之組件(40、60)稱為陶瓷組件。本實施形態的組件(40、60)可為金屬組件、樹脂組件、陶瓷組件的任一種。基座60可由具有較高的熱傳導性之材料所構成且作為散熱裝置的功能。在本實施形態，可使用氮化鋁(AlN)作為基座60的材料。
基座60係在其周圍設置有側壁61。在側壁61的內部，係形成有收容半導體發光元件10a之凹部62。側壁61係具有面對凹部62之側面63。在基座60的凹部62的底面，係設置第1導電墊65及第2導電墊66。基座60係具有與凹部62為相反側的表面67。在基座60的表面67上，係設置有第3導電墊68及第4導電墊69。為了使來自本實施形態的發光模組1b的深紫外光18之取出效率提升，亦可在基座60的凹部62底面及側面63設置反射膜。
在基座60，係設置有第1貫穿孔71及第2貫穿孔72。第1貫穿孔71及第2貫穿孔72係將凹部62與表面67連接。在第1貫穿孔71及第2貫穿孔72係設置有導電構件74。導電構件74係將凹部62與表面67連接。
半導體發光元件10可被載置在基座60上。使用具有導電性之接合構件25而將半導體發光元件10a的n型電極15與基座60的第1導電墊65電性及機械性地連接，而且將半導體發光元件10a的p型電極16與基座60的第2導電墊66電性及機械性地連接。在本實施形態，接合構件25係經由第1導電墊65、第2導電墊66、導電構件74、第3導電墊68、及第4導電墊69而從未圖示的外部電源，將電流供給至半導體發光元件10a，而半導體發光元件10a係發射深紫外光18。
本實施形態的發光模組1b，係除了實施形態2的發光模組1a所具有之作用及效果以外，亦有以下的作用及效果。
在本實施形態的發光模組1b，因為不使用從外部的電源將電流供給半導體發光元件10a用的導電線，所以能夠將引線接合步驟省略。藉由使用本實施形態的發光模組1b，能夠使發光模組的生產性提升且使生產成本降低。
因為液體50係具有流動性，所以液體50的形狀係按照在組件(40、60)的內部空間形狀而變化。因此具有與實施形態1的組件(30、40)為不同的內部空間形狀之本實施形態的組件(40、60)，亦能夠使用液體50容易且廉價地將半導體發光元件10a密封。
(實施形態4)
參照第9圖而說明實施形態4之發光模組1c。本實施形態的發光模組1c係基本上具備與第8圖顯示之實施形態3的發光模組1b同樣的構成且能夠得到同樣的效果，主要的不同係如以下。
本實施形態的發光模組1c，係具備包含基座60及透明構件40c之組件(40c、60)。透明構件40c可為具有半橢圓球殻、及具有砲彈形狀之殻的任一形狀之蓋狀物。藉由蓋狀物亦即透明構件40c，係能夠將從半導體發光元件10a發射的深紫外光18折射。因此，藉由蓋狀物亦即透明構件40c為具有半橢圓球殻、及具有砲彈形狀之殻的任一形狀，而能夠使從半導體發光元件10a發射的深紫外光18之配光特性多式各樣地變化。
因為液體50係具有流動性，所以液體50的形狀係能夠按照組件(40c、60)的內部空間形狀而變化。因此具有與實施形態3的組件(30、60)為不同的內部空間形狀之本實施形態的組件(40c、60)，亦能夠使用液體50容易且廉價地將半導體發光元件10a密封。
(實施形態5)
參照第10圖而說明實施形態5之發光模組1d。本實施形態的發光模組1d係基本上具備與第5圖顯示之實施形態2的發光模組1a同樣的構成且能夠得到同樣的效果，主要的不同係如以下。
本實施形態的發光模組1d，係具備包含基座30、透明構件40d及蓋狀物44之組件(40d、44、30)。在本實施形態，透明構件40d為平板。蓋狀物44係機械地支撐透明構件40d。作為使用在蓋狀物44之材料，能夠例示金屬或樹脂。蓋狀物44可藉由接著劑42或熔接等而被固定在基座30。
透明構件40d係與實施形態1的透明構件40同樣地，可由合成石英、石英玻璃、無鹼玻璃、藍寶石、螢石、及樹脂的任一種所構成。
因為液體50係具有流動性，所以液體50的形狀係能夠按照組件(40d、44、30)的內部空間形狀而變化。因此具有與實施形態1的組件(30、40)為不同的內部空間形狀之本實施形態的組件(40d、44、30)，亦能夠使用液體50容易且廉價地將半導體發光元件10a密封。
(實施形態6)
參照第11圖而說明實施形態6之發光模組1e。本實施形態的發光模組1e係基本上具備與第10圖顯示之實施形態5的發光模組1d同樣的構成且能夠得到同樣的效果，主要的不同係如以下。
本實施形態的發光模組1e，係具備包含基座30、透明構件40e及蓋狀物44之組件(40e、44、30)。在本實施形
態的發光模組1e，其組件(40e、44、30)係包含透明構件40e代替實施形態5的透明構件40d。透明構件40e為透鏡。
在本實施形態的發光模組1e，透明構件40e為透鏡。藉由透鏡亦即透明構件40e，從半導體發光元件10a所發射的深紫外光18係能夠被折射。因此藉由透鏡亦即透明構件40e，能夠使從半導體發光元件10a發射之深紫外光18的配光特性變化。
(實施形態7)
參照第12圖而說明實施形態7之發光模組1f。本實施形態的發光模組1f係基本上具備與第10圖顯示之實施形態5的發光模組1d同樣的構成且能夠得到同樣的效果，主要的不同係如以下。
本實施形態的發光模組1f，係具備包含基座60及透明構件40d之組件(40d、60)。在本實施形態的發光模組1f，組件(40d、60)係包含實施形態3的基座60代替實施形態5的基座30。透明構件40d的周緣部係被載置在基座60的側壁61之頂部，透明構件40d係被基座60的側壁6機械地支撐。透明構件40d的周緣部係使用接著劑42等而被固定在基座60的側壁61上。
本實施形態的發光模組1f的製造方法之一個例子，可具備如以下的製造方法。準備半導體發光元件10a。將半導體發光元件10a載置在基座60的凹部62的底面上。藉由將液體從噴嘴吐出，而將液體50填充至基座60的凹部62的內部。將平板亦即透明構件40d覆蓋在填充有液體50之基座60的凹部62的開口部。透明構件40d的周緣部係用接著劑42等而被固定在基座60的側壁61上。
本實施形態的發光模組1f，係除了實施形態5的發光模組1f所具有之作用及效果以外，亦具有實施形態3的基座60之作用及效果。
(實施形態8)
參照第13圖而說明實施形態8之發光模組1g。本實施形態的發光模組1g係基本上具備與第12圖顯示之實施形態7的發光模組1f同樣的構成且能夠得到同樣的效果，主要的不同係如以下。
本實施形態的發光模組1g，係具備包含基座60及透明構件件40g之組件(件40g、60)。在本實施形態的發光模組1g，組件(40g、60)係包含透明構件40g代替實施形態8的透明構件40d。透明構件40g係在表面形成有透鏡之透明板。透明構件40g的周緣部係被載置在基座60的側壁61的頂部，透明構件40g係被基座60的側壁61機械地支撐。透明構件40g係使用接著劑42等而被固定在基座60的側壁61上。
在本實施形態的發光模組1g，透明構件40g係在表面形成有透鏡之透明板。藉由透明構件40g的透鏡，從半導體發光元件10a發射的深紫外光18，係能夠被折射。因此，藉由透明構件40g而能夠使從半導體發光元件10a發射之深紫外光18的配光特性變化。
本次所揭示的實施形態係全部為例示，不應被認為是限制性的例子。本發明的範圍不是上述所說明，而是藉由 申請專利範圍而揭示且意圖包含在與申請專利範圍為均等的意味及範圍內之全部的變更。
1‧‧‧發光模組
40‧‧‧透明構件
10‧‧‧半導體發光元件
11‧‧‧基板
11a‧‧‧第1面
11b‧‧‧第2面
12‧‧‧n型半導體層
13‧‧‧活性層
14‧‧‧p型半導體層
14a‧‧‧第一p型半導體層
14b‧‧‧第二p型半導體層
15‧‧‧n型電極
16‧‧‧p型電極
18‧‧‧紫外光
20‧‧‧副載具
21‧‧‧第1導電墊
22‧‧‧第2導電墊
25‧‧‧接合構件
30‧‧‧基座
30a‧‧‧主面
31‧‧‧引線接腳
33‧‧‧導電線
42‧‧‧接著劑
44‧‧‧蓋狀物
50‧‧‧液體
Claims (20)
- 一種發光模組，係具備：發射深紫外光之半導體發光元件；及將前述半導體發光元件密封之液體；前述液體係對從前述半導體發光元件發射的前述深紫外光為透明，而且，具備收容前述半導體發光元件及前述液體之組件，前述組件係具有對從前述半導體發光元件發射的前述深紫外光為透明的透明構件，其中前述半導體發光元件係在取出從前述半導體發光元件的活性層發射的前述深紫外光之射出面包含具有1μm以下周期的周期性的凹凸結構，前述液體係無間隙地填充前述凹凸結構的凹部。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述液體係由純水、液體有機化合物、鹽溶液、及微粒子分散液的任一種所構成。
- 如申請專利範圍第2項所述之發光模組，其中前述液體有機化合物係由飽和烴化合物、不具有芳香環之有機溶劑、有機鹵化物、聚矽氧樹脂、聚矽氧油的任一種所構成。
- 如申請專利範圍第2項所述之發光模組，其中前述鹽溶液係由酸溶液、無機鹽溶液、有機鹽溶液的任一種所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述液體係在從前述半導體發光元件發射的前述深紫外光的波長，具有1.32以上的折射率。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述液體係 在從前述半導體發光元件所發射的前述深紫外光的波長，具有1.40以上的折射率。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述液體係在從前述半導體發光元件發射之前述深紫外光的波長，具有比前述半導體發光元件的射出面更小的折射率且比前述透明構件更大的折射率。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述液體係由在從前述半導體發光元件發射之前述深紫外光的波長，具有每100μm的路徑長度為80%以上的透射率之材料所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述液體係在從前述半導體發光元件發射的前述深紫外光的波長，具有60%以上的透射率。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述液體係在從前述半導體發光元件發射的前述深紫外光的波長，具有75%以上的透射率。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述透明構件為蓋狀物。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述透明構件係具有半球殻、半橢圓球殻、及具有砲彈形狀的殻之任一形狀。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述透明構件係平板、透鏡或在表面形成有透鏡之透明板。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述透明構 件係由合成石英、石英玻璃、無鹼玻璃、藍寶石、螢石、及樹脂的任一種所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述透明構件，係由在從前述半導體發光元件發射的前述深紫外光的波長，具有每100μm的路徑長度為80%以上的透射率之材料所構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述透明構件係在從前述半導體發光元件發射的前述深紫外光的波長，具有60%以上的透射率。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光模組，其中前述組件係金屬組件、樹脂組件、陶瓷組件的任一種。
- 如申請專利範圍第1至17項中任一項所述之發光模組，其中從前述半導體發光元件發射的前述深紫外光係具有在190~350nm之間的波長。
- 如申請專利範圍第1至17項中任一項所述之發光模組，其中從前述半導體發光元件發射的前述深紫外光係具有在200~320nm之間的波長。
- 一種發光模組，係具備：發射深紫外光之半導體發光元件；及將前述半導體發光元件密封之液體；前述液體係對從前述半導體發光元件發射的前述深紫外光為透明，而且，具備收容前述半導體發光元件及前述液體之組件，前述組件係具有對從前述半導體發光元件發射的前述深紫外光為透明的透明構件， 其中前述半導體發光元件係在取出從前述半導體發光元件的活性層發射的前述深紫外光之射出面包含凹凸結構，前述液體係填充在前述凹凸結構的凹部，其中前述液體係在從前述半導體發光元件發射之前述深紫外光的波長，具有比前述半導體發光元件的射出面更小的折射率且比前述透明構件更大的折射率。
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|---|---|---|---|---|
| CN1722479A (zh) * | 2004-07-12 | 2006-01-18 | 安捷伦科技有限公司 | 使用深紫外线产生白光 |
| JP2010010474A (ja) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Kyocera Corp | 発光装置 |
| US20150064822A1 (en) * | 2010-06-18 | 2015-03-05 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Deep Ultraviolet Light Emitting Diode |
| JP2015095588A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | シチズンホールディングス株式会社 | Ｌｅｄパッケージ |
-
2016
- 2016-11-22 TW TW105138218A patent/TWI763643B/zh active
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