特許 6131737 発光素子及び発光素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6131737

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】発光素子及び発光素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/06 20100101AFI20170515BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/06

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-134171(P2013-134171)

(22)【出願日】2013年6月26日

(65)【公開番号】特開2015-12028(P2015-12028A)

(43)【公開日】2015年1月19日

【審査請求日】2015年5月22日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100194881

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 俊弘

(72)【発明者】

【氏名】川原 実

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 金吾

【審査官】 大西 孝宣

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２５８０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２５３２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０５１２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２９９４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２１３６４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００ − ３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

４元発光層と、該４元発光層の片方の主表面側に形成された第１の窓層と、前記４元発光層のもう一方の主表面側に形成された第２の窓層を有する発光素子であって、
前記４元発光層の側面が、前記第１及び第２の窓層の側面よりも前記発光素子の内側に凹んだものであり、
前記４元発光層の側面は、前記第１及び第２の窓層の側面よりも１．０μｍ以上１．５μｍ以下の範囲で内側に凹んだものであることを特徴とする発光素子。

【請求項2】

前記第１及び第２の窓層の側面が粗面化されたものであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。

【請求項3】

前記４元発光層はＡｌＧａＩｎＰよりなり、前記第１及び第２の窓層はＧａＰよりなるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光素子。

【請求項4】

４元発光層の片方の主表面側に第１の窓層を形成する工程と、前記４元発光層のもう一方の主表面側に第２の窓層を形成する工程を有する発光素子の製造方法であって、
前記４元発光層の側面を、前記第１及び第２の窓層の側面よりも前記発光素子の内側に凹むように形成する工程を有し、
前記４元発光層の側面を、前記第１及び第２の窓層の側面よりも１．０μｍ以上１．５μｍ以下の範囲で内側に凹むように形成することを特徴とする発光素子の製造方法。

【請求項5】

前記第１及び第２の窓層の側面を粗面化する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の発光素子の製造方法。

【請求項6】

前記４元発光層にＡｌＧａＩｎＰを用い、前記第１及び第２の窓層にＧａＰを用いることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の発光素子の製造方法。

【請求項7】

前記４元発光層の側面を、ヨウ素、酢酸、フッ酸、硝酸、及び塩酸を含有したエッチング液を用いてエッチングすることにより、前記第１及び第２の窓層の側面よりも内側に凹むように形成することを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の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、４元発光層とその上下に窓層を有する発光素子及びその発光素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

超高輝度型赤色発光素子を製造する場合、ＭＯＶＰＥのリアクター内にて成長用基板であるＧａＡｓ基板の上に４元発光層、光取り出し用の窓層を成長させ、基板を取り出した後、ＨＶＰＥのリアクター内にて窓層の上に更に厚い窓層を成長させた後にチップ化するタイプの発光素子がある。このタイプの発光素子では、窓層を厚くすることによって発光素子の側面からの光の取り出し効率を向上している。ここで、窓層の材料は４元発光層から放出する光に対し透明なものが選択される。

【0003】

ところで、４元発光層から基板側へ放出された光は、ＧａＡｓ基板により吸収されてしまう。そこで、基板側へ放出される光を取り出して光の取り出し効率をさらに向上するために、ＧａＡｓ基板を湿式エッチングにより除去したエピタキシャルウェーハに光に対して透明な窓層を成長させたタイプの発光素子もある。このタイプの発光素子では、発光層から放出した光を上下の窓層から取り出すので、更なる高輝度化を図ることができる。

【0004】

これら窓層に用いられる材料は通常屈折率が空気と異なるため、スネルの法則に従うと、発光層からの光を全て窓層から取り出すことができず、ある割合で発光素子内で失われてしまうことになる。この光の損失により発光素子の輝度が低下し、発光効率が低下する大きな要因となっている。これに対し、窓層の表面をエッチングで粗面化することで、光の取り出し効率を向上できることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

特許文献１では、窓層をＧａＰとして、ヨウ素、酢酸、フッ酸、硝酸を含有したエッチング液でウェットエッチングを行うことでＧａＰ窓層の表面を粗面化している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５−３１７６６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に開示されたエッチング液によるエッチングでは、上記のようにＧａＰ窓層はエッチングされるものの、４元発光層はエッチングされないため、４元発光層の側面が窓層の側面より外側に出っ張ってしまい、発光素子の側面が凸状に形成される。この状態で発光素子が樹脂で封止されて発光装置が作製されると、リードフレームを伝って発光装置内に浸入した薬液が外側に出っ張った発光層を侵食しやすくなる。

【0008】

一旦、発光層の浸食が起こると、発光層の浸食により消失した箇所は空洞になり、更に薬液が浸入しやすくなってしまい、反応量が加速的に大きくなる。これにより発光素子が破壊されて不灯となる不具合が発生しやすくなる。不灯とならない場合でも、発光層が外側に出っ張っていると、発光出力やＶｆの変動が生じるという問題もある。

【0009】

本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、破壊されて不灯となる不具合を低減でき、発光出力やＶｆの変動を抑制できる高輝度な発光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明によれば、４元発光層と、該４元発光層の片方の主表面側に形成された第１の窓層と、前記４元発光層のもう一方の主表面側に形成された第２の窓層を有する発光素子であって、前記４元発光層の側面が、前記第１及び第２の窓層の側面よりも前記発光素子の内側に凹んだものであることを特徴とする発光素子が提供される。

【0011】

このような発光素子であれば、発光出力やＶｆの変動及び薬液が発光層に接触することを抑制でき、その結果、破壊されて不灯となる不具合を低減できる高輝度な発光素子となる。

【0012】

このとき、前記第１及び第２の窓層の側面が粗面化されたものであることが好ましい。
このような発光素子であれば、より高輝度なものとなるとともに、本発明が特に有効に作用する。

【0013】

また、前記４元発光層の側面は、前記第１及び第２の窓層の側面よりも２μｍ以下の範囲で内側に凹んだものであることが好ましい。
このような発光素子であれば、発光装置製造時に樹脂により封止される際に、凹部による封止の不具合を低減できるものとなる。

【0014】

また、前記４元発光層はＡｌＧａＩｎＰよりなり、前記第１及び第２の窓層はＧａＰよりなるものとすることができる。
このような発光素子であれば、高品質なものとなる。

【0015】

また、本発明によれば、４元発光層の片方の主表面側に第１の窓層を形成する工程と、前記４元発光層のもう一方の主表面側に第２の窓層を形成する工程を有する発光素子の製造方法であって、前記４元発光層の側面を、前記第１及び第２の窓層の側面よりも前記発光素子の内側に凹むように形成する工程を有することを特徴とする発光素子の製造方法が提供される。

【0016】

このような製造方法であれば、発光出力やＶｆの変動及び薬液が発光層に接触することを抑制でき、その結果、破壊されて不灯となる不具合を低減できる高輝度な発光素子を製造できる。

【0017】

このとき、前記第１及び第２の窓層の側面を粗面化する工程を有することが好ましい。
このようにすれば、より高輝度な発光素子を製造できるとともに、本発明が特に有効に作用する。

【0018】

また、前記４元発光層の側面を、前記第１及び第２の窓層の側面よりも２μｍ以下の範囲で内側に凹むように形成することができる。
このようにすれば、発光装置製造時に樹脂により封止される際に、凹部による封止の不具合を低減できる発光素子を製造できる。

【0019】

また、前記４元発光層にＡｌＧａＩｎＰを用い、前記第１及び第２の窓層にＧａＰを用いることができる。
このようにすれば、高品質な発光素子を製造できる。

【0020】

また、前記４元発光層の側面を、ヨウ素、酢酸、フッ酸、硝酸、及び塩酸を含有したエッチング液を用いてエッチングすることにより、前記第１及び第２の窓層の側面よりも内側に凹むように形成することができる。
このようにすれば、４元発光層の側面における凹部を、低コストで簡単に形成できる。

【発明の効果】

【0021】

本発明では、４元発光層の側面を第１及び第２の窓層の側面よりも発光素子の内側に凹むように形成するので、発光出力やＶｆの変動及び薬液が発光層に接触することを抑制でき、その結果、破壊されて不灯となる不具合を低減できる高輝度な発光素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の発光素子の一例を示した概略図である。

【図2】本発明の発光素子の製造方法の一例を示した工程フローである。

【図3】本発明の発光素子の製造方法の製造過程におけるＧａＡｓ基板上にエピタキシャル層を形成したものの概略を示した図である。

【図4】本発明の発光素子の製造方法の製造過程において、ＧａＡｓ基板及びＧａＡｓバッファ層が除去された発光素子基板の概略を示した図である。

【図5】本発明の発光素子の製造方法の製造過程において、ＧａＰ透明基板層が形成された発光素子基板の概略を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0024】

まず、本発明の発光素子について図１を参照して説明する。
図１に示すように、本発明の発光素子１０は、第２の窓層２１、ｎ型接続層１３、４元発光層１７、ｐ型接続層１８、第１の窓層１９を有している。
第１の窓層１９は、４元発光層１７の上方の主表面側にｐ型接続層１８を介して形成され、第２の窓層２１は、４元発光層１７の下方の主表面側にｎ型接続層１３を介して形成されている。

【0025】

４元発光層１７は、ｎ型クラッド層１４、活性層１５、ｐ型クラッド層１６で構成される。これら４元発光層１７の各層は、例えばＡｌＧａＩｎＰよりなるものとすることができ、第１の窓層１９、第２の窓層２１、ｎ型接続層１３、ｐ型接続層１８は、例えばＧａＰよりなるものとすることができる。

【0026】

第１の窓層１９の上方の主表面には、接合合金化層２４ａを覆うように電極２４が形成され、電極２４にボンディングワイヤ２８が接続されている。第２の窓層２１の下方の主表面には、接合合金化層２５ａを覆うように電極２５が形成されている。

【0027】

下記のように、本発明の発光素子１０は４元発光層１７から放出した光を上下の窓層１９、２１から取り出すので、非常に高輝度な発光素子である。
更に輝度を向上するために、図１に示すように、第１の窓層１９及び第２の窓層２１の側面と露出した主表面を粗面化することもできる。この粗面化は、例えば後述するようにエッチングにより行うことができる。

【0028】

さらに、本発明の発光素子１０は、４元発光層１７の側面が、第１の窓層１９及び第２の窓層２１の両側面よりも発光素子の内側に凹んでいる。すなわち、第１の窓層１９及び第２の窓層２１の両側面を基準面として定義したとき、４元発光層１７の両側面がそれぞれに対応する基準面より内側に凹んでいる。
このように内側に凹んでいる４元発光層１７であれば、その発光出力やＶｆの変動を抑制できるし、本発明の発光素子を用いて発光装置を作製すれば、リードフレームを伝って発光装置の内部に浸入した薬液が４元発光層１７に接触することを効果的に抑制できる。その結果、４元発光層１７が薬液による浸食によって破壊されて不灯となる不具合を低減できる。

【0029】

４元発光層１７が内側に凹む量については、特に限定されないが、例えば、第１及び第２の窓層の側面よりも２μｍ以下の範囲内とすることができる。この範囲内とすることにより、本発明の発光素子を樹脂により封止して発光装置を製造する際に、凹部に樹脂の未充填部ができるなどの封止の不具合を低減できる。凹み量の下限は、例えば１μｍとすることができる。凹み量が少なくとも１μｍあれば、上記した４元発光層１７の破壊を確実に低減することができる。

【0030】

次に、本発明の発光素子の製造方法について図２―図５を参照して説明する。
まず、成長用基板として、ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板１１を用意する（図２の工程１）。
その後、図３に示すように、そのｎ型ＧａＡｓ単結晶基板１１の主表面に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１２を例えば厚さ０．５μｍでエピタキシャル成長させ（図２の工程２）、そのｎ型ＧａＡｓバッファ層１２上にｎ型接続層１３をエピタキシャル成長させる。

【0031】

その後、４元発光層１７を、各々（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_ｙＩｎ_１−ｙＰ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）よりなるｎ型クラッド層１４、活性層１５、ｐ型クラッド層１６から形成する（図２の工程２）。具体的には、まず、例えば厚さ１μｍのｎ型クラッド層１４（ｎ型ドーパントはＳｉ）を第一導電型クラッド層としてエピタキシャル成長させる。次に、例えば厚さ０．６μｍの活性層１５（ノンドープ）をエピタキシャル成長させ、その後、例えば厚さ１μｍのｐ型クラッド層１６（ｐ型ドーパントはＭｇ：有機金属分子からのＣもｐ型ドーパントとして寄与しうる）を第二導電型クラッド層としてこの順序にてエピタキシャル成長させる。
ここで、ｐ型クラッド層１６とｎ型クラッド層１４との各ドーパント濃度は、例えば１×１０^１７／ｃｍ^３以上、２×１０^１８／ｃｍ^３以下とすることができる。

【0032】

このように、４元発光層１７が、ＡｌＧａＩｎＰ活性層をそれよりもバンドギャップの大きいｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とによりサンドイッチ状に挟んだダブルへテロ構造を有することにより、例えば緑色から赤色までの広い波長域において高輝度の素子を実現できる。

【0033】

その後、ｐ型クラッド層１６上にｐ型接続層１８をエピタキシャル成長させる（図２の工程３）。
上記各層のエピタキシャル成長は、公知のＭＯＶＰＥ法により行うことができる。
Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐの各成分源となる原料ガスとしては以下のようなものを使用することができる。
Ａｌ源ガス：トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）など、
Ｇａ源ガス：トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）など、
Ｉｎ源ガス：トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルインジウム（ＴＥＩｎ）など、
Ｐ源ガス：トリメチルリン（ＴＭＰ）、トリエチルリン（ＴＥＰ）、ホスフィン（ＰＨ３）などが挙げられる。

【0034】

その後、光取り出し層として、ｐ型ＧａＰよりなる第１の窓層１９を、ＨＶＰＥ法により気相成長させる（図２の工程４）。この時、光取り出し効率を高めるために、気相成長させる第１の窓層１９の厚さが１０μｍ以上となるようにする。このように第１の窓層１９の厚さを増加することでその側面の面積を増加し、さらに側面を粗面化することで、発光素子の光取り出し効率を大幅に高めることができる。

【0035】

上記のＨＶＰＥ法は、具体的には、容器内にてＩＩＩ族元素であるＧａを所定の温度に加熱して保持しながら、そのＧａ上に塩化水素を導入することにより、下記（１）式の反応によりＧａＣｌを生成させ、キャリアガスであるＨ_２ガスとともに基板上に供給する。
Ｇａ（液体）＋ＨＣｌ（気体） → ＧａＣｌ（気体）＋１／２Ｈ_２ …（１）
このとき容器内の温度を、例えば６４０℃以上、８６０℃以下に設定する。

【0036】

Ｖ族元素であるＰは、ＰＨ_３をキャリアガスであるＨ_２とともに基板上に供給する。
さらに、ｐ型ドーパントであるＺｎを、ＤＭＺｎ（ジメチルＺｎ）の形で供給する。ＧａＣｌはＰＨ_３との反応性に優れ、下記（２）式の反応により、効率よく窓層を成長させることができる。
ＧａＣｌ（気体）＋ＰＨ_３（気体）
→ ＧａＰ（固体）＋ＨＣｌ（気体）＋Ｈ_２（気体） …（２）
以上の工程を経て、図３に示す発光素子基板２０が得られる。

【0037】

第１の窓層１９の成長が終了したら、図４に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１１及びｎ型ＧａＡｓバッファ層１２を、例えばアンモニアと過酸化水素の混合液などのエッチング液を用いて化学エッチングすることにより除去する（図２の工程５）。

【0038】

その後、図５に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１１およびｎ型ＧａＡｓバッファ層１２が除去された４元発光層１７の下方の主表面側（ｎ型接続層１３の下方の主表面）に、別途用意されたｎ型ＧａＰ単結晶基板を貼り合わせて第２の窓層２１を形成し、発光素子基板２０’とする（図２の工程６）。ここで、この第２の窓層２１の形成は、ＨＶＰＥ法によるエピタキシャル成長によって形成することもできる。

【0039】

以上の工程が終了すれば、図１に示すように、スパッタリングや真空蒸着法により、第１の窓層１９の上方の主表面（ｐ型接続層１８とは反対側の表面）及び第２の窓層２１の下方の主表面（ｎ型接続層１３とは反対側の表面）に、接合合金化層形成用の金属層をそれぞれ形成し、さらに合金化の熱処理（いわゆるシンター処理）を行うことにより、接合合金化層２４ａ、２５ａとする。また、これら接合合金化層をそれぞれ覆うように、電極２４及び電極２５を形成する（図２の工程７）。

【0040】

続いて、第１の窓層１９の上方の主表面に、粗面化用エッチング液を用いて異方性エッチングを施し、この主表面を粗面化する（図２の工程８）。この粗面化用エッチング液の組成は、酢酸、弗酸、硝酸、ヨウ素、及び水からなる公知の組成とすることができる。例えばこれらの組成比を酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ換算）：３７．４質量％以上９４．８質量％以下、弗酸（ＨＦ換算）：０．４質量％以上１４．８質量％以下、硝酸（ＨＮＯ３換算）：１．３質量％以上１４．７質量％以下、ヨウ素（Ｉ２換算）：０．１２質量％以上０．８４質量％以下の範囲で含有し、かつ、水の含有量が２．４質量％以上４５質量％以下とすることができる。

【0041】

次に、２つの＜１００＞方向に沿って、発光素子用基板２０’の上方の主表面側からダイシング刃により溝を形成するようにして個々のチップ領域にダイシングして、発光素子チップとする（図２の工程９）。ここで、ダイシングの向きを＜１００＞方向としているのは、チップ領域のエッジに沿った割れや欠けが生じ難くなるためである。
このダイシング時には、結晶欠陥密度の比較的高い加工ダメージ層がダイシングによって露出した側面部に形成される。この加工ダメージ層に含まれる多数の結晶欠陥は、発光通電時において電流リークや輝度の劣化となるため、加工ダメージ層をダメージ層除去用エッチング液を用いた化学エッチングにより除去することが望ましい（図２の工程１０）。

【0042】

このダメージ層除去用エッチング液としては、例えば、硫酸−過酸化水素水溶液を使用することができ、例えば硫酸：過酸化水素：水の質量配合比率を３：１：１とすることができる。この場合、液温は４０℃以上、６０℃以下に調整され、６分程度のエッチングを必要とするものとすることができる。

【0043】

その後、加工ダメージ層を除去した発光素子チップの側面に、第１及び第２の窓層の粗面化が可能で、かつ４元発光層１７を第１及び第２の窓層の側面より内側に凹ませることの両方が可能なエッチング液を接触させることで、第１の窓層１９の側面（このとき、主表面も粗面化しても良い）及び第２の窓層２１の側面を異方性エッチングして粗面化させると同時に、４元発光層１７の側面をエッチングして凹ませる（図２の工程１１）。このとき用いるエッチング液の組成としては、前述した酢酸、弗酸、硝酸、ヨウ素及び水の混合液からなる粗面化用エッチング液に１０質量％程度の塩酸を加えたものとすることができる。この場合、ヨウ素、酢酸、フッ酸、及び硝酸はＧａＰ窓層１９、２１の側面・主表面の粗面化に寄与し、塩酸はＡｌＧａＩｎＰからなる４元発光層１７のエッチングに寄与する。

【0044】

このとき、４元発光層１７を内側に凹ませる量については、上記したように特に限定されないが、例えば、第１及び第２の窓層の側面よりも２μｍ以下の範囲内とすることができる。この凹み量は、エッチング時間と線形関係にあるので、エッチング時間により凹み量を調整することができる。

【0045】

工程１１では、上記のように、窓層の粗面化と４元発光層のエッチングを同時に行うことができるが、例えば、窓層の粗面化と４元発光層のエッチングを別々に行うこともできる。この場合、例えば、酢酸３４．８質量％、硫酸５８．８質量％、塩酸０．７質量％、過酸化水素０．６質量％、及び水５．２質量％からなるエッチング液で４元発光層をエッチングした後、ヨウ素、酢酸、フッ酸、硝酸、及び水からなる公知の粗面化用エッチング液でエッチングすることができる。

【0046】

上記のようにして面粗し処理が終了した各発光素子チップは、下方の主表面側をＡｇペースト層を介して金属ステージに接着し、光取出側電極２４にボンディングワイヤ２８を接続し、さらにエポキシ樹脂からなる図示しないモールド部を形成すれば、最終的な発光素子が完成する。

【実施例】

【0047】

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0048】

（実施例）
本発明の発光素子の製造方法に従って、４元発光層が内側に凹んだ発光素子を用意した。上記工程１１において、酢酸７１．７質量％、フッ酸５質量％、硝酸５質量％、沃素０．３質量％、水８質量％、塩酸１０質量％からなるエッチング液を用いて窓層の粗面化と４元発光層のエッチングを行った。
このときエッチング時間を変更してエッチングを行い、凹み量を評価したところ、エッチング時間を調整することにより所望の凹み量が得られることが分かった。そこで、エッチング時間を調整して発光素子を製造し、凹み量が１．０μｍの発光素子と１．５μｍの発光素子をそれぞれ５０個用意した。

【0049】

（比較例１）
本発明の４元発光層の側面を内側に形成する工程を有さない従来の製造方法に従って、窓層の粗面化処理を塩酸を入れないエッチングを行うことにより、４元発光層の側面が窓層の側面よりも１．０μｍ外側に出っ張った発光素子と１．５μｍ外側に出っ張った発光素子をそれぞれ５０個用意した。

【0050】

（比較例２）
４元発光層の側面と第１及び第２の窓層の側面が同一線上になるようにエッチングした以外、実施例と同様にして発光素子を５０個用意した。

【0051】

上記実施例、比較例１、比較例２で用意したそれぞれ５０個の発光素子を直径５ｍｍの砲弾型ランプに搭載し、初期測定を行った後、環境暴露試験を行った。フラックスと水分を十分浸透させるため、フラックス中に１時間浸漬し、その後リフロー試験を行った。リフロー試験後に、−５０度〜８０度の温度サイクル試験を４８時間行い、輝度とＶｆが１０％以上変動するランプの割合を評価した。その後、２０ｍＡで１００時間の通電試験を行った。

【0052】

表１は、通電試験後に不灯になっていたランプ数、及び不灯にはならなかったが輝度とＶｆの特性が１０％以上変動していたものの数をまとめた結果である。ここで、表１の凹量又は凸量において、「＋」は出っ張り、「―」は凹みを意味する。
表１に示すように、不灯になった割合は、比較例１の発光素子が一番高く、出っ張り量１．０μｍと１．５μｍの発光素子共に４個が不灯になった。一方、比較例２の発光素子では２個が不灯になった。
不灯になった原因は、４元発光層が内側に凹んでいない場合、ランプの内部に浸入した薬液が４元発光層に接触してその接触箇所が空洞となるので、さらに薬液がたまりやすくなり、加速度的に反応が進んでしまうためであると考えられる。

【0053】

これに対し、実施例の発光素子では、不灯になったものはなかった。これは、４元発光層の側面における凹状部分に樹脂が入り込んでパッケージングされるため、薬液が接触しづらくなるためだと考えられる。
以上の結果から、実施例の発光素子はランプの不灯という致命的な不具合を回避できることが確認できた。

【0054】

次に、表１の温度サイクル試験による特性変化の結果を見ると、比較例１の発光素子では、出っ張り量がどちらの場合でも、特性変化したランプの割合が４０％を超えている。これは、発光層が外側に出っ張っていると樹脂との接触がよくなるので、温度サイクルを与えたときに起こる樹脂の熱収縮による発光層への応力伝達が促進されるためだと考えられる。
これに対し、実施例の発光素子では、凹み量がどちらの場合でも、特性変化したランプの割合が２％以下に抑えられていることが分かった。このように、本発明の発光素子は温度変化による輝度とＶｆの変化も抑制できる。

【0055】

【表1】

【0056】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【符号の説明】

【0057】

１０…発光素子、 １１…ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板、 １２…ｎ型ＧａＡｓバッファ層、 １３…ｎ型接続層、 １４…ｎ型クラッド層、 １５…活性層、 １６…ｐ型クラッド層、 １７…４元発光層、 １８…ｐ型接続層、 １９…第１の窓層、 ２０、２０’…発光素子基板、 ２１…第２の窓層、 ２４、２５…電極、 ２４ａ、２５ａ…接合合金化層、 ２８…ボンディングワイヤ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】