专利名称：半导体发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于以紫外线照射的半导体发光器件。
背景技术：
氮化物半导体，典型地如GaN、AIN、InN以及其混和晶体是直接跃迁半导体材料。氮化物半导体的特性是其带隙能量大于基于AlGaInAs半导体或基于AlGaInP半导体。因此，这些氮化物半导体受到关注，作为构成在紫外区域的发光的半导体激光元件、用于在紫外区域或者深紫外区域发光(波长范围是大约320nm到200nm) LED元件以及其它半导体发光元件的材料。 在具有260到280nm的波长的紫外区域或深紫外区域中的光(后面称为紫外线)已知在对水进行消毒方面是有效的。另外，还知道紫外线在水净化、消毒、污染物的高速分解处理、医疗领域等是有效的。利用紫外线的装置可以做得更小并且做成通过使用半导体发光期间而消耗更少的电力，所述半导体发光器件利用半导体发光元件以如上所述那样在紫外到深紫外区域内发光。用于在可见光区域内输出光的半导体发光器件由树脂模便宜地包装起来，所述树脂的光辐射特性容易控制。然而，紫外线被树脂模中所用的树脂吸收，因而光不能高效地输出。树脂被紫外线的强大能量损坏，导致光吸收变强的问题。因此，很难用树脂模来包装在紫外区域发光的半导体发光器件。因此，已知叫做CAN的包装用在在紫外区域发光的半导体发光器件中。图11为常规半导体发光器件的包装的图示。半导体发光器件D包括LED元件91、用于供应电力到LED兀件91的电线95、反射杯93其扮演反射板的角色以向上引导从LED兀件91输出的光、用于供应电力的外部销94，以及通称为CAN的帽部分96，如图11中所示。此外，用于抽取光的半透明盖97被粘附到帽部分96(请看日本特许公开专利申请2007-311707、2008-258617及其它文献)。在紫外到深紫外区域内的光有很大能量并且会对人体的眼睛、皮肤等产生有害的影响。因此，需要能认出半导体发光器件正在输出紫外线。当无法评估紫外线正在照射的范围(*1)时，当实际使用该装置时会出现安全问题。使用者必须能够立刻评估是否正在发光或者并未发光、光发射强度的范围以及光辐射的范围。在紫外到深紫外区域内的光(大约320nm到大约200nm)无法被人眼感知到，在那些在紫外区域中发光的半导体发光器件中，裸眼无法确认是否发光。因此在紫外到深紫外区域内发光的半导体发光器件的发光状态可以利用能够探测紫外线的检测器来确认，但是为了上述确认而使用检测器是比较麻烦的。当在普通卫生用具或医疗用具中使用该器件时，普通使用者不大可能拥有检测器，因而不容易确认紫外线的输出。考虑到这一点，日本特许公开专利申请2009-177098的紫外线发光器件包括从其中输出紫外线的紫外线LED芯片和用于检测紫外线的光接收元件。通过提供可见光LED芯片以监控启动并基于光接收元件的输出让芯片被启动和停用，可以监控紫外线LED芯片是否被启动。然而，在日本特许公开专利申请2009-177098中公开的紫外线发光器件中，虽然可以不使用设备检测紫外线，仍需要附接到包装上的光接收元件或监控用可见光LED芯片。因为这样，在日本特许公开专利申请2009-177098中公开的紫外线发光器件具有很多构造部件，该器件难以在尺寸和成本上减小。还有这样的情况，其中紫外线发光器件设置在另一器件内，在这种情况下有时很难甚至无法确定用于监控的启动光LED，有时很难精确地确认是否已经启动了紫外线发光器件。
发明内容
考虑到这一点，本发明的目的是提供一种半导体发光器件，其具有简单的结构并且使容易地且精确地确认是否发出了紫外线变得可能。 为了实现上面描述的目的，本发明提供一种半导体发光器件，包括半导体发光元件，用于发出具有在紫外或深紫外区域中的波长的紫外线；帽部分，其在顶部中具有紫外线通过其中的通孔，帽部分包围半导体发光元件；半透明盖，一些或所有紫外线透射通过所述半透明盖，所述半透明盖设置成密封地封闭所述通孔；及UV激发磷光体，其被紫外线激发并发出可见光，所述UV激发磷光体设置在帽部分的内侧。根据这种结构，UV激发磷光体被从半导体发光元件输出的一些紫外线照射。由此，当紫外线被从半导体发光元件发出，在发出紫外线的同时，可见光通过UV激发磷光体被输出到外部。通过视觉上观察可见光，使用者或者附近的人由此能够容易地识别出是否紫外线正从半导体发光器件输出。具体地说，可以用简单的结构容易地确认是否正在发出紫外线。在上面描述的结构中，所述UV激发磷光体可设置在半透明盖的至少一部分上。上面描述的结构可还包括反射杯，其用于反射由半导体发光元件输出的紫外线，而UV激发磷光体设置在反射杯的至少一部分上。在上面描述的结构中，设置在反射杯上的UV激发磷光体(*3)可与用于反射在紫外或深紫外区域的紫外线的材料接触。在上面描述的结构中，反射杯可由用于反射紫外或深紫外区域中的紫外线的材料构造成。在上面描述的结构中，铝可用作所述用于反射紫外或深紫外区域中的紫外线的材料。上面描述的结构可构造成使得通过帽部分和半透明盖包围的空间是气密的，所述空间内部可被干燥气体密封。 在上面描述的结构中，密封在内部中的所述干燥气体可具有-10°C或更低的露点。在上面描述的结构中，所述干燥气体可以是干燥空气或氮气。根据本发明，提供UV激发磷光体，其被紫外线激发并输出可见光，在这样得到的结构中UV激发磷光体被从半导体发光元件输出的一些紫外线照射；因此，当紫外线从半导体发光元件发出时，在发出紫外线的同时，可见光被UV激发磷光体输出到外部。通过视觉上确认可见光，使用者或附近的人能够容易地识别出紫外线是否正从半导体发光器件输出。当一些紫外线被半透明盖吸收时，吸收的紫外线可以被转变成可见光而透射到半透明盖的外面，因此可以有效利用从半导体发光元件输出的光。
图I为根据本发明的半导体发光器件的例子的图示；图2为用在根据本发明的半导体发光器件中的半导体发光元件的例子的图示；图3为图2中所示的半导体发光元件的活性层的示意图；图4为厚度为Imm的硼硅玻璃的光透射率的波长相关图；图5为坩锅的图示，所述坩锅用来制造根据本发明的半透明盖和UV激发磷光体；图6A为根据本发明的UV激发磷光体和半透明盖的图示； 图6B为根据本发明的UV激发磷光体和半透明盖的图示；图7为厚度为Imm的蓝宝石玻璃的光透射性的波长相关图；图8为根据本发明的半导体发光器件的另一例子的图示；图9为根据本发明的半导体发光器件的又一例子的图示；图10为根据本发明的半导体发光器件的再一例子的图示；图11为传统半导体发光器件的包装的图示。
具体实施例方式下面将参照附图描述本发明的实施例。图I为根据本发明的半导体发光器件的例子的图不。第一实施例如图I中所示，根据本发明的半导体发光器件A被包装起来。半导体发光器件A具有这样的结构，其中用于输出紫外线(紫外线光)的氮化物半导体发光元件I (后面简称为LED元件I)设置在被称为CAN包装的金属包装中。半导体发光器件A包括LED元件I、用于保持LED元件I的圆板形保持基部(柄)2、反射杯3，其安装在保持基部2上并且将LED元件I输出的光向上反射回去、外部销4，其从保持基部2突出并供应电力到半导体发光器件A、电线5，其将经由外部销4供应的电力供应到LED元件I、以及围绕LED元件I的称为CAN的金属帽部分6。半导体发光器件A还包括半透明盖7，所述半透明盖用于抽取LED元件I输出的紫外线，半透明盖7安装在帽部分6上、以及UV激发的磷光体8，所述磷光体设置成与半透明盖7的一部分接触并且被紫外线激发。将参考附图来详细描述氮化物半导体发光元件I。图2为在根据本发明的半导体发光器件中所用的氮化物半导体发光元件的例子的图示，图3为图2中所示的氮化物发光元件的活性层的示意图。如图2中所示，氮化物半导体发光元件I包括异质基底100、氮化物半导体缓冲层
101、n型AlInGaN层110、活性层120、载流子阻挡层130、p型AlInGaN层140以及p型接触层150。在下面的描述中，氮化物半导体缓冲层101、n型AlInGaN层110、活性层120、载流子阻挡层130、p型AlInGaN层140和p型接触层150有时被集体称为氮化物半导体层
102。
在半导体发光元件I中，氮化物半导体层102形成在异质基底100上，所述异质基底是例如蓝宝石基底、SiC基底、Si基底、石墨基底、尖晶石基底等等。构成异质基底100的结构的基底可以由氮化物半导体组成。如图2中所示，由AlN组成的氮化物半导体缓冲层101形成在异质基底100的顶面上。在氮化物半导体缓冲层101的顶面上形成n型AlInGaN层110，所述n型AlInGaN层110的厚度为大约I. 8到3. 5iim。活性层120形成在n型AlInGaN层110的顶面上。在活性层120的顶面上形成例如由p型AlInGaN组成的厚度为大约15nm的载流子阻挡层130。厚度为大约IOnm的p型AlInGaN层140形成在载流子阻挡层130的顶面上。厚度为大约50nm的p型接触层150形成在p型AlInGaN层140的顶面上。p型接触层150可以由AlGaN, GaN、AlInGaN 等构造。接下来，将详细描述活性层。活性层120具有量子阱结构，其中势垒层120b和量子阱层120a交迭堆叠，如图3中所示。构成活性层120的量子阱层120a由半导体层构造，该半 导体层由下述组成公式表达A1 {xl} In{yl}Ga{l-xl-yl}N{0 < xl ^ 1,0 ^ yl ^ 1} 势鱼层120b由半导体层构造，所述半导体层由下述组成公式表达Al{X2}In{y2}Ga{l-X2-y2}N{0 < x2 彡 1,0 彡 y2 彡 1}。量子阱层120a可以由包括In的AlInGaN或不包括In的AlGaN构成。类似地，势垒层120b也可以由In的AlInGaN或不包括In的AlGaN构成。量子阱层120a的Al成分比xl优选在0. 15 ^ xl ^ I. 00的范围内，更优选在0. 30< xl< I. 00范围内。还更优选地是范围0. 45 < xl< I. 00。量子阱层也可以包含In，In成分比yl优选在0. 00彡yl彡0. 12范围内。让In成分比在0. 12(12% )和更少的范围内使得可以抑制由于In成分高造成的晶体质量的劣化。将Al成分比增大到0.30 (30%)或以上或者甚至更大到0.45 (45%)或更大使得从氮化物半导体发光元件I输出的光的波长更短。虽然后面会描述，半透明盖7的光吸收光谱在接近250nm处突然上升(在后面描述的图4中，光透射突然下降)。这是更优选的，因为从LED元件I输出的紫外线的波长越短，不受UV激发的磷光体8中的光学吸收的影响的转变至可见光的效果就越好。势垒层120b的Al成分比x2优选在0. 20 ^ x2 ^ I. 00范围内。势垒层120b的Al成分比x2更优选在0. 35 ^ x2 ^ I. 00范围内，还更优选在0. 50 ^ x2 ^ I. 00范围内。通过设定势垒层120b的成分在上述范围内，可以形成比量子阱层120a的带隙更高的带隙，并且有效地限制住载流子。In成分比y2优选在0.000.08范围内。让In成分比在0. 08(8%)或以下的范围内使得可以抑制由于In成分高造成的晶体质量的劣化。当势垒层120b包含In时，它们优选构造成使得它们的In成分比y2小于量子阱层120a的In成分比yl。通过让势鱼层120b的In成分比y2低于量子讲层120a的In成分比yl，可以形成比量子阱120a的带隙更高的带隙。n型AlInGaN层110的Al成分比和In成分比可以设定为与势垒层120b中的相同。n型AlInGaN层110和势鱼层120b的成分比可以不同,但优选如上所述它们设定至相同的比率，因为这样在它们的界面中就不会有晶格失配差。当成分不同时，n型AlInGaN层110的带隙优选构造成大于势垒层120b的带隙。利用这种结构，可以将载流子有效地限制在活性层120中。与n型AlInGaN层110类似，p型AlInGaN层140的Al成分比和In成分比可以和势垒层120b的那些相同或者它们可以不同。如图2中所示，LED元件I为具有所谓的水平结构的发光二极管元件，形成在异质基底100的顶面上的氮化物半导体层102的一部分通过从p型接触层150向下干蚀刻(或类似手段)到穿过n型AlInGaN层110的部分距离的深度而雕刻出来。n侧电极170形成在雕刻出的部分的底面上(在n型AlInGaN层11上)。n侧电极170或者是Al电极，或者是具有多层结构的Ag/Cu电极，其中Ag层和Cu层从基底向上依次堆叠。p侧电极160也形成在P型接触层150上。该p侧电极160可以是具有多层结构的Ni/Au电极，其中Ni层(未示出)和Au层(未示出)从p型接触层150向上依次堆叠。n侧电极170和p侧电极160的电极材料仅仅是例子，并不限于此。如图I中所示，电线5连接n侧电极170和p侧电极160。在氮化物半导体发光元件I中，上面描述的氮化物半导体层102形成在异质基底100的晶片的顶面上。氮化物半导体层102的半导体层由例如金属有机化学气相沉积(MOCVD)的成膜方法或者另一种外延生长方法形成。用例如干蚀刻这样的方法，半导体层被从P型接触层150向下雕刻到穿过n型AlInGaN层110的部分距离的深度处。p侧电极160形成在p型接触层150的顶面上，n侧电极170形成在n型AlInGaN层110的顶面上。P侧电极160和n侧电极170也可以用电子束、电阻加热、溅射或者另外的成膜方法形成。此时，多个氮化物半导体发光元件I并列地形成在晶片的顶面上。在晶片上使用激光划线设备，在氮化物半导体发光元件I的边界部分中形成分隔槽，用致动设备将元件分隔开(劈开)并形成芯片形状。如上面所述构造的氮化物半导体发光元件I发出的光的波长为大约280nm。形成为芯片形状的氮化物半导体发光元件I安装在CAN包装中，形成了半导体发光器件A。保持基部2为金属的圆板形部件，反射帽3安装在保持基部2的一个表面上，外部销4在相对侧从该表面突出。保持基部2形成为具有特定体积和表面积，由此保持基部2用作热辐射板，用于将通过驱动LED元件I而产生的热量释放到外面。反射杯3具有锥形形状并且底部为箱形，并包括圆形底部31和从圆形底部31的边缘伸展出来的侧壁部32。LED元件I固定在圆形底部31的中间。反射杯3的侧壁部32的内表面形成为镜面，其能够有效地反射LED元件I输出的紫外线。反射杯3的形状不限于底部为箱形的锥形形状，仅需要是在附图中将光向上引导的结构。外部销4是电极，用于从设置在半导体发光器件A外部的电源供应用于驱动LED元件I的电力。在图I中示出的半导体发光器件A中，在所描述的例子中有三个外部销4，但所述销不限于这个例子，可以使用能够安全地供应电力的多种结构。外部销4与电线5电连接。如图I所示，有两个提供给LED元件I的电线，一个电线连接到P侧电极160而另一个电线连接到n侧电极17。从外部销4供应的电力经由电线5供应到LED元件I。帽部分6为金属圆筒形部件并设置在保持基部2上以便覆盖LED元件I。帽部分6包括曲面部61、覆盖曲面部61的与固定到保持基部2的那一侧相对的那一端的平板部62，以及形成在平板部62中间的圆形通孔63。例如通过焊接或者其它常规已知方法，将帽部分6固定到保持基部2。
因为帽部分6由金属制成，LED元件I输出的光被阻挡。因此，LED元件I输出的光仅从通孔63输出到外部。反射杯3的侧壁部32的形状构建成使得LED元件I输出的光有效地指向通孔63。如图I中所示，半导体发光器件A安装到帽部分6的平板部62的内侧以便覆盖通孔63，并至少设置有圆板形半透明盖7，所述盖以特定透射率或更大透射率透射预定波长范围的光。在半导体发光器件A中，LED元件I被安装了半透明盖7的帽部分6覆盖，由此LED元件I被密封。将更详细地描述半透明盖7。作为包括LED元件I的发光器件的半透明盖的材料，经常用在传统实践中的普通玻璃具有吸收紫外线的特性。因为LED元件I是输出紫外线的元件，当半透明盖7由普通玻璃形成时，半导体发光器件A有时损失发光效率。考虑到这一点，在半导体发光器件A中，半透明盖7由硼硅玻璃形成。 硼硅玻璃具有如图4所示的那些特性。图4为厚度1_的硼硅玻璃的光透射性的波长相关性图。如图4中所示，硼硅玻璃的光透射率在大约250到300nm处下降。换句话说，硼硅波率对波长大约250到300nm的紫外线和深紫外线有高吸收率，对波长长于紫外线的可见光具有高透射率。具体地说，利用由硼硅玻璃形成的半透明盖7可以禁止对波长300nm或更大的紫外线或深紫外线的吸收，能够增加半导体发光器件A的发光效率。硼硅玻璃是广泛用作半导体激光元件的CAN包装的半透明盖的物质。UV激发的磷光体8设置到半透明盖7的在与平板部62接触的表面相对的一侧上的表面。UV激发的磷光体被紫外或深紫外区域的光激发并且是在可见光区域中发光的磷光体。在半导体发光器件A中，半透明盖I的中间部分是这样的区域在那里从LED元件I输出的紫外线或深紫外线的强度很高。因此，当UV激发的磷光体8形成在中间部分中时，吸收了大量紫外线或深紫外线，因而有较大光输出损失。因此，UV激发的磷光体8是设置在半透明盖7的周边部分(排除中间部分)的环形部件。由紫外线或深紫外线激发的UV激发的磷光体8形成在半透明盖7的内侧(帽部分6的内侧)。在半导体发光器件A中，LED元件I发出的并且从通孔63输出到外部的光经过半透明盖7。半透明盖7的中间部分透射紫外线或深紫外线(部分吸收)。因为UV激发的磷光体8形成在半透明盖7的周边部分上，来自被紫外线激发的UV激发的磷光体8的可见光透射在半透明盖7的周边部分中。因为这样，在中间部分中通过帽部分6的通孔63输出的光是紫外线(包括深紫外线)，而在周边部分中大多数为可见光。在半透明盖7中吸收的紫外线波长范围在UV激发的磷光体8中被转变成可见光并透射通过半透明盖7，因此能够有效利用LED元件I输出的光。下面的材料是可能的构成UV激发的磷光体8的材料的例子。Ca3 (PO4) 2Ca (F，Ci) 2Sb3+，Mn2+BaMgAl10O17 :Eu2+Zn2SiO4 Mn2+LaPo4 : Tb3+YBO3 Eu3+Y2O3 Eu3+
其它的可以使用的选择包括Ca- a硅铝氧氮陶瓷黄色磷光体，CaAlSiN3 (CASN)红色磷光体，P硅铝氧氮陶瓷绿色磷光体等等，其中Eu2+离子已经在氮化物或者氮氧化物基质晶体中被激发。除了上面描述的材料以外，同样广泛使用的是被紫外或深紫外区域的激发光激发并发出可见光的材料。取决于所述材料，UV激发的磷光体8输出的可见光的波长不同。作为一种能够将紫外线有效地转变成可见光的材料，UV激发磷光体8优选为使得变得可见的光波长成为对人眼来说高度可见的差不多绿色波长。在与LED元件I分开的半透明盖7的内侧表面上形成UV激发磷光体8，就象在半导体发光器件A中的情况那样，同样具有减小LED元件I上产热效果的优点。下面描述用于制造半透明盖7和UV激发的磷光体8的方法。图5为用于制造根·据本发明的UV激发的磷光体和半透明盖的坩锅的图示。半透明盖7和UV激发的磷光体8通过烧结而形成为一体。半透明盖7是用具有底部部分的圆筒形玻璃烧结坩锅700通过烧结硼硅酸盐而形成，如图5中所示。环形槽701形成在坩锅700的底部部分的边缘中。将上面描述的UV激发的磷光体8的材料放入到环形槽701中并且将硼硅酸盐放在顶部，之后进行烧结，由此一体地形成半透明盖7和UV激发的磷光体8 (看例如日本特许公开专利申请 2008-19109)。图6A和6B是半透明盖和UV激发的磷光体的其它例子的视图。UV激发的磷光体8，其为UV激发磷光体8的材料与硼硅酸盐混和并烧结成环形，可以制造成粘附到半透明盖7上，如图6中所示。在这种情况中，磷光体优选用在可见光区域中具有高透射性的粘合剂来粘合。更优选地，使用上面描述的烧结方法，因为不必担心被吸收的粘合剂、由于紫外线引起的粘合剂劣化以及其它问题。制造方法同样并不限于此处的方法。通过将坩锅700的槽701形成为途中分开的非连续环形形状，可以形成例如图6B中所示那样的不连续结构。通过形成所述槽701在坩锅700的底部的边缘中的单个位置，也可以将UV激发磷光体8形成在半透明盖7上的单个位置。UV激发磷光体8和半透明盖7的结构不限于这些例子，其中UV激发磷光体8设置在半透明盖7的周边中的结构也可以被广泛使用。用这种结构，UV激发磷光体8被LED元件I输出的紫外线(包括在深紫外区域中的波长的光)照射，由此输出可见光。因为输出了可见光，使用者可以在不使用检测器等的情况下确认是否半导体发光器件A被启动，可以避免眼睛或皮肤被紫外线误照射的意外事故。接下来，将描述半导体发光器件A的一个具体例子。BaMgAlltlO17 =Eu2+被用作半导体发光器件A和UV激发磷光体8的材料。如上面描述的那样,波长为大约280nm的光从LED元件I输出。一些输出的光在UV激发磷光体8中被吸收，UV激发磷光体8被激发。由此UV激发的磷光体8发出大约450nm的可见光。通过重复该实验，本发明的发明人发现通过在保持基部2、帽部分6和半透明盖7所围起来的空间中封入干燥空气或氮气(N2)并进一步严密地密封所述空间，能够极大地抑制设置在内部的UV激发磷光体8随时间的劣化。还发现当用这些气体密封所述空间时，控制内部露点对于稳定氮化物半导体发光元件(LED元件)I的特性来说是至关重要的。当露点高时，预期在密封的内部有较多残余湿气，相信氮化物半导体发光元件I会由于氢(水的构成元素)的原因而劣化(在电压上增大)。具体地说，相信氢会和Mg(—种p掺杂剂)反应，因而电压会增大。在具有p型AlGaN的带有高Al成分比并且发出紫外线的氮化物半导体发光元件中，相信上述现象是非常明显的。电压增大的比较是在初始特性和在室温下用连续波形以20mA驱动500小时之后这两种情况之间进行。进行所述比较时用的样品氮化物半导体发光元件I具有图2中所示的结构，接触层150为p掺杂GaN，接触所述接触层150的p型AlInGaN层140为p掺杂的铝、0. 30Ga和0. 70N。结果在露点为5°C下测量到0. 31V的电压上升，但在露点为0°C下则电压上升为0. 25V而在露点为-10°C下电压上升为0. IOV。从上面的结果发现，随着露点温度的降低，元件劣化的效应变弱。这种效应在-io°c和更低温度下极大地减小。作为与AlInGaN层140为p掺杂的A1、0. IOGa,0. 90N的样品进行同样比较的结果，不管露点变化如何，电压上的变化较小，大约为0. 06V。对具有Al成分比为0%的GaN进行同样的比较，但实际上没有观察到电压变化。因为这样，相信上述现象对由具有高Al成分·比的AlInGaN构造的氮化物半导体发光元件I来说是独有的。作为高Al成分的情况的例子，与p型AlInGaN层140为p掺杂A1、0. 50Ga、0. 50N的样品进行同样的比较。结果是，在露点为5°C时测量到0. 53V的电压上升，但在露点为(TC时电压上升为0. 42V而露点为-10°C时电压上升为0. 23V。在露点进一步降低到_20°C时测量的电压上升为0. 14V。对于具有Al成分比为50%或更高的层的氮化物半导体发光元件，通过进一步降低封入在内部的气体的露点温度至-10°C到_20°C，测量到元件劣化的减轻。导致更低露点的更高的Al成分相信是优选的。因为上述情况，与低Al成分比的区域(例如，Al成分为大约10%的区域)中相t匕，通过降低封入到内部的气体的露点导致的效果看起来在高Al成分比的区域(即，Al成分比为50%或更大的区域)中更显著。封入到内部中的气体的露点优选为-10°C或更小，更优选地在_20°C或更小。深紫外区域的光，其大部分被水吸收，对半导体发光器件A的特性具有负面效果。通过降低封入到内部中的气体的露点，可以减小残余湿气，能够抑制水对深紫外区域的光的吸收，而能够抑制半导体发光器件A的发光效率的降低。此外，波长短于大约240nm的光被氧吸收。这是因为氧原子吸收所述光并分解成臭氧和活性氧。产生的活性氧具有高的氧化性并且氧化包装内部的东西，因此有时是元件劣化的原因。由于氮气基本在波长长于大约200nm的光下不会分解，当使用在比大约240nm或更短的波长(所述波长大部分被氧吸收)还短的波长下发光的氮化物半导体发光元件I时，作为封入到包装中的气体氮气比包含氧气的干燥气体更优选。在上面的描述中，给出干燥气体和氮气作为封入气体的例子，但所述气体不限于这些例子，具有低的紫外线吸收性并且不会和氮化物半导体发光元件的层发生化学反应(或者难以发生化学反应)的气体也可以使用。硼硅酸盐被用作半透明盖7的材料，但是蓝宝石也可以作为上述材料。图7是厚度1_的蓝宝石玻璃的光透射性的波长相关图示。如图7中所示，蓝宝石玻璃的光透射性在大约200nm处降低。换句话说，由蓝宝石玻璃制造半透明盖7使得可以抑制对从LED元件I发出的光的波长长于200nm的紫外线或深紫外线的吸收，还可以提高半导体发光器件A的发光效率。虽然省略了细节，除了硼硅玻璃和蓝宝石玻璃以外，具有低的紫外线吸收性的石英玻璃也可以使用。第二实施例将参考附图描述根据本发明的半导体发光器件的另一个例子。图8为根据本发明的半导体发光器件的另一个例子的图示。如图8中所示，在半导体发光器件B中，UV激发磷光体81设置在置于帽部分6内部的反射杯3的侧壁部32上，但上述结构在其它方面与半导体发光器件A相同。实质相同的部分将不再详细描述。氮化物半导体发光元件I也使用和半导体发光器件A的发光元件相同的结构。甚至在反射杯3的侧壁部32的一部分上包括UV激发磷光体81的结构中，UV激发磷光体81输出可见光,可以凭目视确认半导体发光器件B的发光状态。与半导体发光器件A相比,在氮化物半导体发光兀件I和UV激发磷光体81之间的距离较小。光的波长越短，在传播通过空气等介质时光的损失越大。因此这一点，与半导体发光器件A相比，氮化物半导体发光元件I辐射的紫外线能够在半导体发光器件B中被 更有效地转变成可见光，因为在半导体发光器件B中在氮化物半导体发光元件I和UV激发磷光体81之间的距离较小。制造UV激发磷光体81的可能的方法是例如利用Al的电泳。Al用在半导体发光器件B中的支撑基底中。这是因为Al甚至在短波长下也具有高的反射率。由于具有高反射率，Al可以抑制由于透射通过磷光体的光的吸收而导致的产热，因此，可以抑制磷光体特性的劣化。使用具有高反射率的支撑基底是因为可以更有效地转变光。由于其在散热方面的良好性能，铝也是优选的。因此，当选择除了 Al以外的金属材料时，优选使用具有高反射率的金属。还优选用具有良好散热性的材料。反射杯3自身可以由Al形成，而UV激发磷光体8可以用电泳形成在侧壁部32上。在其中反射杯3由不同材料形成的情况(包括例如其中所述杯不导电或者不能通过电泳制造的情况)，具有形成于其上的UV激发磷光体81的Al支撑基底可以附接到侧壁部32。当为所述附接使用粘合剂时，存在粘合剂劣化的风险，但是使用高反射金属(例如Al)能够减小光吸收、抑制金属的产热以及抑制磷光体的劣化和粘合剂的劣化。当然，更优选地，选择耐紫外线的材料作为粘合剂的材料。如上所述，在其中UV激发磷光体81直接形成在反射杯3上的情况中，或者其中UV激发磷光体81形成在随后附接到反射杯3的支撑基底上的情况中，对紫外线高度反射并且令人满意地辐射热量的材料优选用作形成UV激发磷光体81的材料。Al优选用作这种材料，因为它满足这些条件并且容易得到。除了 Al以外的金属材料的其它可行的例子包括Ni、Pd等等，它们在短波长区域具有相当的高反射率。第三实施例将参考附图描述根据本发明的半导体发光器件的又一个例子。图9是根据本发明的半导体发光器件的又一个例子的图示。除了半透明盖7设置在帽部分6的外侧上以外，图9中所示的半导体发光器件C与图I中所示的半导体发光器件A的结构相同，不再详细描述那些实质上相同的部件。同样用的是具有与半导体发光器件A的发光元件相同结构的氮化物半导体发光元件I。由于半透明盖7设置在帽部分6的外侧上，通过用帽部分6阻挡来自LED元件I的光，能够抑制紫外线在半透明盖7和帽部分6之间的连接部的照射。在许多情况中，使用粘合剂来连接半透明盖7和帽部分6，在这种情况中，能够抑制由于紫外线引起的粘合剂的劣化。在利用非使用粘合剂的结合方法的情况中，同样能够抑制紫外线对结合部位的辐射，因此能够抑制紫外线辐射导致的劣化。在这种结构的半导体发光器件C中，UV激发磷光体82形成为当半透明盖7附接到帽部分6时在通孔63的外周附近。由此，通过通孔63的外周的光可见。图10是根据本发明的半导体发光器件的又一个例子的图示。在半导体发光器件C2的结构中，半透明盖7设置在帽部分6的外侧上，如图10中所示，因此，半透明盖7的一个表面可以形成为例如凸透镜形状，用于收集透射的光。在上面所示的实施例中，描述了一些例子，其中 氮化物发光元件具有水平结构，但是那些具有竖直结构、倒装结构等等的元件也可以使用。氮化物半导体发光元件结构不限于发光二极管，也可以指半导体激光器或者在紫外或深紫外区域发出紫外线的另外的半导体发光元件结构。元件结构、电极材料和其它特征也只是一个例子，并不限于此。还示出这样的情况其中UV激发磷光体8 (81，82)形成在半透明盖7上或者形成在反射杯3上，但是也可以是磷光体形成在两者上的结构。在其中UV激发磷光体8为不连续形成(见图5)的结构的情况中，通过UV激发磷光体8产生的可见的光(可见光)不必是同样波长的光，根据位置可以输出不同波长的光。所述布置也可以设定成使得UV激发磷光体8产生的可见的光在通过帽部分6的通孔63以后被广泛分散。由于这样照射使得可见光以此方式散射，可以确认半导体发光器件是否启动以及减小对眼睛和皮肤造成损害的风险，甚至在靠近光轴(在光轴处从半导体发光器件输出的光的能量较高)处没有观察到光时。如上所述描述了本发明，但本发明并不限于此处描述的内容。可以以各种方式改进本发明的实施例，只要不偏离本发明的范围。根据本发明的半导体发光器件可以用在用于对水或空气进行消毒或灭菌的净化装置、通过用紫外线照射用于执行医疗处理的医疗设备等装置中。
权利要求
1.一种半导体发光器件，包括 半导体发光元件，所述半导体发光元件用于发出具有在紫外或深紫外区域中的波长的紫外线； 帽部分，所述帽部分在顶部中具有通孔，紫外线通过所述通孔，所述帽部分包围半导体发光兀件； 半透明盖，一些或所有紫外线透射通过所述半透明盖，所述半透明盖设置成密封地封闭所述通孔 '及 UV激发磷光体，所述UV激发磷光体被紫外线激发并发出可见光，所述UV激发磷光体设置在所述帽部分的内侧。
2.根据权利要求I所述的半导体发光器件，其中所述UV激发磷光体设置在半透明盖的 至少一部分上。
3.根据权利要求I或2所述的半导体发光器件，还包括反射杯，所述反射杯用于反射由半导体发光元件输出的紫外线； UV激发磷光体设置在反射杯的至少一部分上。
4.根据权利要求3所述的半导体发光器件，其中设置在反射杯上的UV激发磷光体(*3)与用于反射在紫外或深紫外区域的紫外线的材料接触。
5.根据权利要求3或4所述的半导体发光器件，其中反射杯由用于反射紫外或深紫外区域中的紫外线的材料构造成。
6.根据权利要求4或5所述的半导体发光器件，其中铝作为用于反射紫外或深紫外区域中的紫外线的材料。
7.根据权利要求I到6中任一项所述的半导体发光器件，所述半导体发光器件被构造成使得帽部分和半透明盖所包围的空间是气密的，所述空间内部被干燥气体密封。
8.根据权利要求7所述的半导体发光器件，其中密封在内部中的所述干燥气体具有-10°C或更低的露点。
9.根据权利要求7所述的半导体发光器件，其中所述干燥气体为干燥空气。
10.根据权利要求7所述的半导体发光器件，其中所述干燥气体为氮气。
全文摘要
本发明公开了一种半导体发光器件(A)，其具有简单结构，由此可以容易地并且精确地确认是否发出了紫外线，该半导体发光器件包括用于发出在紫外或深紫外区域中的紫外线半导体发光元件(1)；帽部分(6)，帽部分在顶部中具有通孔，紫外线通过通孔(63)，帽部分包围半导体发光元件(1)；用于透射紫外线的半透明盖(7)，所述半透明盖设置成密封地封闭所述通孔(63)；及UV激发磷光体(8)，其被紫外线激发并发出可见光，所述UV激发磷光体设置在帽部分(6)的内侧。
文档编号H01L33/50GK102956803SQ20121029506
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月17日 优先权日2011年8月19日
发明者太田征孝, 神川刚 申请人:夏普株式会社