JP6131737B2 - 発光素子及び発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
このような発光素子であれば、高品質なものとなる。
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。
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。
このようにすれば、高品質な発光素子を製造できる。
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。
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。
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。
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。
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。
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1×1017/cm3以上、2×1018/cm3以下とすることができる。
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。
Ga(液体)+HCl(気体) → GaCl(気体)+1/2H2 …(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。
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PH3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)+PH3(気体)
→ GaP(固体)+HCl(気体)+H2(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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (7)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
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