CN101097983A - 半导体器件、led头和图像形成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件、LED头和图像形成装置。利用切割半导体晶片来制造半导体器件。该半导体器件包括衬底，形成在该衬底上的基底绝缘层，形成在该基底绝缘层上的半导体元件，以及与该基底绝缘层分开地形成在该衬底的端部上的分离图案部分。当实施该切割时该分离图案部分防止基底绝缘层从衬底脱落。
Description
技术领域
本发明涉及用作LED(发光二极管)阵列等的半导体器件，并且还涉及LED头和包括该LED阵列的图像形成装置。
背景技术
电子照相图像形成装置使用包括组合的LED阵列芯片和驱动芯片的LED头。LED阵列芯片包括LED的阵列，并且驱动芯片包括驱动电路。
为了实现高分辨率，这种类型的图像形成装置采用包括半导体衬底的LED头，在该半导体衬底上安装了多个LED阵列芯片和多个驱动芯片。
为了减少将要安装的芯片的数目，提出了一种具有这样的结构的半导体器件：其中半导体薄膜(其中预先形成LED元件)被接合到其上形成了驱动电路的半导体衬底上。LED元件和驱动电路利用互连图案电连接。例如在日本专利公开物No.2004-179641中公开了这种半导体器件。
通过将多个半导体薄膜接合到形成在半导体晶片上的基底绝缘层上并且通过切割该半导体晶片来制作这种类型的半导体器件。
然而，当如上所述在半导体器件的制作中切割半导体晶片时，切割机可以在切断位置对基底绝缘层施加大的外力。因此，基底绝缘层或层状膜(例如在切断位置附近形成在半导体衬底上的多层互连等)的绝缘膜或金属膜可能从半导体衬底脱落并且可能破裂。此外，根据基底绝缘层和在切断位置附近的层状膜中的任何一个的脱落，存在半导体薄膜可能从基底绝缘层脱落的可能性。
发明内容
本发明的目的是提供能够防止基底绝缘层脱落的半导体器件，并且提供利用该半导体器件的LED头和图像形成装置。
本发明提供利用切割半导体晶片制作的半导体器件。该半导体器件包括衬底、形成在衬底上的基底绝缘层、形成在基底绝缘层上的半导体元件、以及与基底绝缘层分开地形成在衬底的端部上的分离图案部分。该分离图案部分防止在实施切割时基底绝缘层从衬底脱落。
本发明还提供利用切割半导体晶片制作的半导体器件。该半导体器件包括衬底、形成在衬底上的基底绝缘层、形成在基底绝缘层上的半导体元件、以及将基底绝缘层的端部固定在衬底的端部的防脱落图案部分。
根据下文给出的详细描述，本发明的另外的适用范围将变得显而易见。然而，应当理解的是，仅借助图示给出了指示本发明的优选实施例的详细描述和特定实例，因为对本领域技术人员而言根据该详细描述在本发明的精神和范围内的多种变型和修改将变得明显。
附图说明
在附图中：
图1是示出根据本发明的实施例1的半导体器件的主要部分的平面图；
图2是示出根据实施例1的半导体器件沿图1中示出的线II-II的截面图；
图3是示出根据实施例1的半导体器件的发光部分沿图1中示出的线III-III的截面图；
图4是示出根据实施例1的半导体器件的半导体薄膜沿图1中示出的线IV-IV的截面图；
图5是示出根据实施例1的半导体器件在切割过程中出现的破裂的平面图；
图6A和6B是示出实施例1的第一修改及其变型的平面图；
图7是示出实施例1的第二修改的平面图；
图8是示出实施例1的第三修改的平面图；
图9是示出实施例1的第四修改的平面图；
图10是示出实施例1的第五修改的平面图；
图11是示出实施例1的第六修改的平面图；
图12是示出实施例1的第七修改的平面图；
图13是示出实施例1的半导体器件的发光部分的第一修改的截面图；
图14是示出实施例1的半导体器件的发光部分的第二修改的截面图；
图15是示出实施例1的半导体器件的发光部分的第三修改的截面图；
图16是示出实施例1的半导体器件的发光部分的第四修改的截面图；
图17是示出实施例1的另一修改的平面图；
图18是示出根据本发明的实施例2的半导体器件的平面图；
图19是示出根据实施例2的半导体器件沿图18中示出的线XIX-XIX的截面图；
图20是示出根据实施例2的半导体器件在切割过程中出现的破裂的平面图；
图21是示出实施例2的第一修改的平面图；
图22是示出实施例2的第二修改的平面图；
图23是示出实施例2的第三修改的平面图；
图24是示出实施例2的第四修改的平面图；
图25是示出作为本发明的实施例3的LED头的LED打印头的截面图；
图26是示出图25的LED头的结构实例的设置的平面图；
图27示出根据本发明的实施例4的图像形成装置的主要部分的结构；
图28是示出根据本发明的实施例5的半导体器件的平面图；
图29是实施例5的半导体器件沿图28的线XXIX-XXIX的截面图；
图30是实施例5的半导体器件沿图28的线XXX-XXX的截面图；
图31是示出实施例5的第一修改的平面图；
图32是示出实施例5的第二修改的平面图；以及
图33是示出实施例5的第三修改的平面图。
具体实施方式
将参考附图描述本发明的实施例。
实施例1
图1是示出根据本发明的实施例1的半导体器件的主要部分的平面图。
根据实施例1的半导体器件包括半导体衬底10(例如，Si衬底)，在该半导体衬底上形成了集成电路区域106。在集成电路区域106上形成SiN等的绝缘膜(图1中未示出)。用于半导体薄膜20的基底绝缘层11(图2)被形成作为绝缘膜的顶层。基底绝缘层11由无机绝缘膜例如SiN、SiO2和Al2O3或有机绝缘膜例如聚酰亚胺形成。半导体薄膜20借助分子间力直接接合到基底绝缘层11或设置在基底绝缘层11上的导电层14(图4，稍后描述)上。半导体薄膜20包括例如发光部分21作为LED。第二导电类型(例如p型)的导电接触104形成在发光部分21上。该p型导电接触104通过互连线30通向设置在集成电路区域上的连接焊盘(pad)12。
图2是沿图1的线II-II的截面图。如图2中所示，根据实施例1的半导体器件具有包括例如三层的多层结构。该半导体器件的层的数目与例如构成集成电路区域106的多层互连的层的数目相同。该半导体器件的每一层由分离图案部分15和覆盖该分离图案部分15的层间绝缘层27构成。另外，基底绝缘层11形成在层间绝缘层27上。在图2中示出的半导体器件中，在半导体衬底10上的分离图案部分15包括三层。在每一层中，分离图案部分15被层间绝缘层27覆盖。
图3是根据实施例1的半导体器件的发光部分21沿图1的线III-III的截面图。图4是根据实施例1的半导体器件的半导体薄膜20沿图1的线IV-IV的截面图。
如图3和4中所示，驱动电路的多层互连区13设置在半导体衬底10上。形成基底绝缘层11以覆盖该多层互连区13。发光部分21通过导电层14形成在基底绝缘层11上。
发光部分21具有LED外延层的层状结构。发光部分21包括由接合到导电层14上的n型GaAs构成的n型接触层22、由形成在该n型接触层22上的n型AlzGa1-zAs构成的下包层23、由形成在该下包层23上的n型AlyGa1-yAs构成的有源层24、由形成在该有源层24上的p型AlxGa1-xAs构成的上包层25、以及由形成在该上包层25上的p型GaAs构成的p型接触层26。并且上述互连线30的一端(图1)连接到p型接触层26。发光部分21和基底绝缘膜11的外围侧被绝缘膜28覆盖。
往回参考图1，在将要形成为芯片的区域(即在切割过程中被切割以变成芯片的区域)的端部上形成分离图案部分15。该分离图案部分15由排列成三条线的多个矩形分离图案段15a构成。这些分离图案段15a被层间绝缘层27覆盖，并且与基底绝缘层11分开。分离图案段15a由例如AlSiCu形成。
通过切割该半导体晶片制作半导体器件。在图1中，线A-A表示Y方向的切割(切断)线。Y方向是垂直于多个发光部分21的排列方向(X方向)的方向。切割线A-A与集成电路区域106的一端106a相距距离Lc，并且与半导体薄膜20的最近端相距距离Lt。在图1中，半导体薄膜20的该端相对于集成电路区域106的该端106a位于内部。然而，存在这种情况：其中半导体薄膜20的该端相对于集成电路区域106的该端106a位于外部并且位于由图1中的双点划线所示的分离图案部分15的内部。正如稍后将描述的，在多个LED阵列芯片被安装在打印头中的情况下，位于相邻的LED阵列芯片的最近端上的发光部分之间的间距必需与每个LED阵列芯片中的发光部分的间距相等。与此相反，为了增强可靠性，集成电路必须尽可能远地远离切割线A-A。因此，在LED阵列芯片的情况下，优选满足Lc＜Lt。另外，距离Lc和Lt中的较短距离优选至少比一个分离图案段15a(即分离图案部分15的图案段)的宽度大。换句话说，一个分离图案段15a的宽度优选至少比距离Lc和Lt中的较短距离小。
例如，现在假设对应于600dpi(每英寸点数)以42.3μm的间距设置多个LED阵列(每个包括以恒定间距设置在半导体薄膜中的发光部分21)。假设切割机的厚度是20μm。假设从发光部分21的一端到半导体薄膜20的一端的距离是5μm。在这种情况下，按照下述来确定上述距离Lt：Lt＝42.3/2-(20/2+5)＝6.15(μm)。因此，一个分离图案段15a的宽度优选至少小于6.15(μm)。另外，当在分离图案段15a之间取1μm的间距时，分离图案段15a的尺寸(宽度)优选为6.15-1＝5.15(μm)。通过对小数四舍五入，优选具有5μm的尺寸的分离图案段15a排列成一个(Y方向的)垂直列，使得在相邻的分离图案段15a之间形成1μm的间隙。利用这种布置，当在切割过程中层间绝缘层27或基底绝缘层11脱落时，分离图案段15a也可以脱落，但是该脱落不会到达内部区域的膜(即半导体薄膜20和集成电路区域106)，因为这些分离图案段15a是单独形成的。更具体地说，当以距离Lt或Lc提供多个分离图案段15a及其间隙时，可以进一步增强保护半导体薄膜20和集成电路区域106的效果。此外，当减小分离图案段15a和这些间隙的尺寸时，可以使顶层的层间绝缘层27变平坦。此外，可以借助基底绝缘层11使层间绝缘层27的表面的凹凸进一步变平，以便半导体薄膜20可以接合到分离图案区域15上。
图5是示出在根据实施例1的半导体器件的切割过程中出现的破裂的平面图。当沿图5中示出的切割线A-A实施切割时，通过切割机将外力施加到在分离图案部分15的最外面的列上的分离图案段15a和形成在其上的部分层间绝缘层27，并且因此分离图案段15a和形成在其上的所述部分层间绝缘层27从半导体衬底10脱落。然而，分离图案部分15的内部的列的分离图案段15a被设置成与最外面的列的分离图案段15a分开，并且因此可以防止通过切割机施加的外力被传送得很远。因此，可以限制发生脱落的区域。因此，该外力没有被施加到基底绝缘层11(与分离图案段15a分开地形成)，结果可以防止基底绝缘层11的脱落和破裂。因此，不会发生半导体薄膜20的脱落。
可以由选自例如AlSi、Al、Ni/Al、Ti、Ti/Pt/Au、Pd、Ca、Ti/W、Ni/Au和Ni/Pd的材料来制作上述分离图案部分15。在这点上，用斜线分开的多个名字的材料表示这些材料的层状结构。例如，“Ti/Pt/Au”意思是Ti、Pt和Au的层的层状结构。可替换地，分离图案部分15可以由绝缘膜制成，例如SiO2膜、PSG(磷硅玻璃)膜、BPS(背表面多晶硅)膜、SOG(旋涂玻璃(spin-on-glass))膜、SiN膜、SiON膜等。
如上所述，根据实施例1，分离图案部分15形成在衬底10的端部上(即在切割线A-A的附近)，并且分离图案部分15具有比从切割线A-A到半导体薄膜20的距离窄的宽度。因此，即使在基底绝缘层11和分离图案部分15从半导体衬底10脱落或由于切割机施加的力而破裂时，也能防止该脱落和破裂传到集成电路区域106，并且还能防止半导体薄膜20脱落或破裂。
图6A和6B是示出实施例1的第一修改及其变型的平面图。在图6A中示出的修改中，分离图案部分15包括在半导体衬底10的端部上沿Y方向排列成一列的分离图案段15a。在图6B中示出的变型中，分离图案部分15包括在半导体衬底10的端部上沿Y方向排列成四列的分离图案段15a。
图7是示出实施例1的第二修改的平面图。在图7中示出的修改中，分离图案部分15设置在半导体衬底10的开始切割的角处。通过在半导体衬底10的开始切割的角处设置分离图案15，至少可以保护半导体薄膜20。当半导体薄膜20延伸到如图1的双点划线所示的分离图案部分15之上的部分时，图7中示出的修改是特别有效的。
图8是示出实施例1的第三修改的平面图。在图8中示出的修改中，分离图案部分15包括以交错方式设置的三列分离图案段15a。
图9是示出实施例1的第四修改的平面图。在图9中示出的修改中，分离图案部分15被如此配置使得每一个分离图案段15a具有具有较窄宽度(沿X方向)和较长长度(沿Y方向)的细长矩形形状。
图10是示出实施例1的第五修改的平面图。在图10中示出的修改中，分离图案部分15被如此配置使得每一列分离图案段15a包括多个正方形分离图案段15a和多个细长的矩形分离图案段15a。
图11是示出实施例1的第六修改的平面图。在图11中示出的修改中，分离图案部分15被如此配置使得每一列分离图案段15a包括具有与该列相同长度的一个分离图案段15a。
图12是示出实施例1的第七修改的平面图。在图12中示出的修改中，分离图案部分15包括设置在半导体衬底10的四侧的相应端部上的分离图案段15a。在LED阵列芯片的情况下，特别难以使从切割线A-A到半导体薄膜20的一端(并且在一些情况下还到集成电路区域106的一端)的距离变长，这就是为什么需要实施例1的分离图案部分15的原因。当在如图12中所示的芯片形成区域的四侧上设置分离图案部分15时，进一步可以将X方向(横向)的切割线定位于靠近半导体薄膜20的一端(或集成电路区域106的一端)。因此，可以获得沿Y方向具有窄宽度的LED阵列芯片。
图13是示出实施例1的半导体器件的发光部分(图4)的第一修改的截面图。在图13中示出的半导体器件包括Si衬底10A、形成在Si衬底10A上的驱动电路的多层互连区13、形成在该多层互连区13上的用于集成电路晶片的基底绝缘层(即钝化膜)1303、形成在基底绝缘层1303上的反射金属层40、以及形成在该反射金属层40上的平坦化层41(对应于基底绝缘层11)。半导体薄膜20的第一导电区包括接合到平坦化层41上的由GaAs构成的接触层22、形成在接触层22上的由AlzGa1-zAs构成的下包层23、形成在下包层23上的由AlyGa1-yAs构成的有源层24、和形成在有源层24上的由AlxGa1-xAs构成的上包层25、以及形成在上包层25上的由GaAs构成的接触层26。半导体薄膜20的第二导电区包括通过选择性地将第二导电类型的杂质扩散到有源层24、上包层25和接触层26中形成的扩散区24a、25a和26a。
半导体薄膜20被绝缘膜28覆盖。第二导电类型的电极42形成在扩散区26a上。第一导电类型的电极43(例如AuGe/Ni/Au)形成在第一导电类型的接触层26上。互连线44(例如Ti/Pt/Au)的一端连接到电极43。
图14是示出实施例1的半导体器件的发光部分(图4)的第二修改的截面图。在图14中示出的修改中，构成LED的第一导电类型的半导体层(图14中所示的层22到26)外延生长在GaAs衬底16上，并且第二导电类型的杂质被选择性地扩散到这些半导体层中。其它结构与图13中示出的半导体器件相同。尽管在图14中未示出，但是发光部分连接到形成在GaAs衬底16上的其它区域上的集成电路区域(用来驱动LED)。在图13和14中，可以利用由ITO(氧化铟锡)、ZnO等构成的透明电极替代接触层。
图15是示出实施例1的半导体器件的发光部分的第三修改的截面图。在图4中示出的上述实例中，半导体衬底薄膜形成在形成在Si衬底上的集成电路上。在图15中示出的半导体器件中，化合物半导体衬底例如GaAs衬底16被用来代替Si衬底。图15中示出的参考数字1221、1222、1223、1224和1225分别表示第一导电类型的GaAs层、第一导电类型的AlzGa1-zAs层、第一导电类型的AlyGa1-yAs层、第二导电类型的AlxGa1-xAs层、和第二导电类型的GaAs层。
图16是示出实施例1的半导体器件的发光部分的第四修改的截面图。在图16中示出的修改中，通过将第二导电类型的杂质扩散到第一导电类型的半导体层的层状结构中形成发光部分1316。参考数字1311、1312、1313、1314和1315分别表示第一导电类型的半导体层，更具体的说是GaAs层、AlzGa1-zAs层、AlyGa1-yAs层、AlxGa1-xAs层和GaAs层。参考数字1316a、1316b和1316c表示构成发光部分1316的扩散区。参考数字16表示GaAs衬底。
图17是示出实施例1的另一个修改的平面图。在图17中示出的修改中，除了半导体薄膜20外，另一半导体薄膜20A形成在半导体衬底10的基底绝缘层11上。具有多个分离图案段15a的分离图案部分15形成在半导体衬底10的端部上。在图17中，参考数字12a表示连接焊盘，并且参考数字30A表示互连线。
实施例2
图18是示出根据本发明的实施例2的半导体器件的平面图。图18示出这样的结构：其中分离图案部分的分离图案段被分开的层间绝缘膜覆盖。图19是实施例2的半导体器件沿图18中示出的线XIX-XIX的截面图。
在图19中，参考数字10表示Si衬底。参考数字17a、17b和17c表示第一、第二和第三互连层的相应金属层。参考数字27a、27b和27c表示第一、第二和第三互连层的相应层间绝缘层。参考数字15a、15b和15c表示对应于第一、第二和第三互连层设置的分离图案部分15的分离图案段。分离图案段15a、15b和15c分别被层间绝缘层27a、27b和27c覆盖。基底绝缘层11形成在层间绝缘层27a的顶部上。基底绝缘层11至少形成在其上接合了半导体薄膜20的区域上。
在图19中，基底绝缘层11被示为到达切割线A-A的位置。然而，基底绝缘层11的端部也可以不到达切割线A-A。只要基底绝缘层11至少存在于其上接合了半导体薄膜20的区域下面，那么就能够在整个芯片之上或在部分芯片上提供基底绝缘层11。分离图案段15a、15b和15c，绝缘膜28(覆盖半导体薄膜20)和基底绝缘层11的材料可以与实施例1中描述的那些相同。半导体薄膜20的构成与实施例1中描述的相同。集成电路区域106的互连层的金属层17a、17b和17c的材料可以与分离图案段15a、15b和15c的材料相同或者也可以不同。分离图案部分15形成在半导体衬底10的端部上，并且包括形成在相应层上的多个分离图案段15a、15b和15c。在下两层(即除了最上层以外的层)的分离图案部分15的每一个中，分离图案段15b(15c)整体地被层间绝缘层27覆盖。然而，在最上层的分离图案部分15中，分离图案段15a被分开的层间绝缘层27a一个一个地单独覆盖。
图20是示出在根据实施例2的半导体器件的切割过程中出现的破裂的平面图。当沿图20中所示的切割线A-A实施切割时，切割机将外力施加到在最外面的列上的分离图案段15a(15b、15c)和形成在其上的部分层间绝缘层27，并且因此该分离图案段15a(15b、15c)和形成在其上的所述部分层间绝缘层27a(27b、27c)可以从半导体衬底10脱落。在该实施例2中，最上层的分离图案段15a被层间绝缘层27a一个一个地单独覆盖，并且因此该外力不会通过层间绝缘层27a传送到相邻的内部分离图案段15a。因此，能够更有效地防止(层间绝缘层或金属膜的)该脱落传到内部区域。
图21是示出实施例2的第一修改的平面图。图22是示出实施例2的第二修改的平面图。
在图21中示出的修改中，覆盖最上层的分离图案段15a的层间绝缘层27a仅沿X方向(垂直于切割线A-A)被分开，并且沿Y方向被集成。在图22中示出的修改中，覆盖最上层的分离图案段15a的层间绝缘层27a彼此集成在一起，但是仅与集成电路区域106的层间绝缘层分开。层间绝缘层27a可以被修改成具有除了图21和22中示出的那些以外的多种类型的图案。
图23是示出实施例2的第三修改的平面图。图24是示出实施例2的第四修改的平面图。在图23和24中，发光部分和通向集成电路区域106的互连线被省略。
在图23中示出的修改的半导体器件包括多个彼此分开设置的独立的半导体薄膜20(均具有单独的元件)。在图24中示出的修改的半导体器件包括多个彼此分开设置的半导体薄膜20，并且至少其中一个半导体薄膜20设置在分离图案区域15上。
在上述的第一和第二实施例及其修改中，半导体衬底10或10A可以由玻璃板或氧化物板形成。在这种情况下，集成电路可以形成在利用多晶硅作为基底材料的衬底上。
实施例3
图25是示出根据本发明的LED头的LED打印头的实施例的截面图。图26是示出LED头的结构实例的平面图。
如图25中所示，LED打印头200包括安装在基底元件201上的LED单元202。LED单元202包括安装在安装板202e(图26)上的根据实施例1或2的半导体器件。如图26中所示，多个半导体器件(其每一个包括如前面实施例中所描述的发光部分和驱动部分)沿安装板202e的纵向设置在安装板202e上，并且构成了发光单元202a。另外，在安装板202e上提供电子部件安装区域202b和202c(在其上安装电子部件并且形成互连线)、用来从外部接收控制信号和电功率的连接器202d等。
如图25中所示，棒形透镜阵列(作为光学元件)203设置在发光单元202a的发光部分上，并且聚集从发光部分发出的光。棒形透镜阵列203包括沿发光单元202a的线性设置的发光部分设置的多个柱状光学元件，并且被透镜支架(作为光学元件支架)204支撑在预定位置。
形成透镜支架204以覆盖如图25中所示的基底元件201和LED单元202。通过形成在基底元件201和透镜支架204上的开口201a和204a用夹持器205整体地夹住基底元件201、LED单元202和透镜支架204。利用这种布置，由LED单元202发射的光通过棒形透镜阵列203照射设置在外部的预定元件。LED打印头200被用作例如电子照相印刷机或电子照相复印机等的曝光装置。
如上所述，根据实施例3的LED头(即LED打印头200)，采用根据实施例1或2的半导体器件作为LED单元202，并且因此能够获得具有高质量和高可靠性的LED头。
实施例4
图27是示出根据本发明的实施例4的图像形成装置的主要部分的结构的图。
如图27中所示，实施例4的图像形成装置300包括四个分别形成黄色、品红色、青色和黑色图像的处理单元301、302、303和304。处理单元301、302、303和304从上游到下游沿记录介质305的给送路径320以这种顺序设置。处理单元301、302、303和304具有共同的内部结构，并且因此将描述青色处理单元303的内部结构作为处理单元301到304的实例。
处理单元303包括作为可沿箭头所示的方向旋转的图像载体的感光鼓303a。处理单元303进一步包括沿感光体303a的圆周以该顺序从感光鼓303a的旋转方向的上游到下游设置的充电装置303b、曝光装置303c、显影装置303d和清洗装置303e。充电装置303b给感光鼓303a的表面均匀充电。曝光装置303c利用光选择性地曝光感光鼓303a的带电表面以形成潜像。显影装置303d提供预定颜色(青色)的调色剂到其上形成了潜像的感光鼓303a的表面，以由此显影该潜像。清洗装置303e除去剩余在感光鼓303a的表面上的调色剂。相应装置的鼓和辊由未示出的驱动源和未示出的齿轮驱动。
可拆卸的存纸盒(sheet cassette)306被安装到图像形成装置300的下部。存纸盒306存储了一堆记录介质305。跳跃辊(hoppingroller)307设置在存纸盒306之上，用来一个接一个地给送记录介质305。一对定位辊(registration roller)310和压紧轮308，以及另一对定位辊311和压紧轮309沿记录介质305的给送方向被设置在跳跃辊307的下游侧。该对定位辊310和压紧轮308以及该对定位辊311和压紧轮309分别夹住(nip)记录介质305以校正记录介质305的偏斜并且将记录介质305给送到处理单元301到304。跳跃辊307以及定位辊310和311被未示出的驱动源和未示出的齿轮彼此同步地驱动。
与处理单元301到304的相应感光鼓301a到304a相对地设置转印辊312。转印辊312由半导电橡胶等制成。为了将调色剂从感光鼓301a到304a转移到记录介质305，在感光鼓301a到304a的表面和相应转印辊312的表面之间施加预定电势。
固定装置313包括加热辊和支持辊(backup roller)，并且施加热和压力到已经被转移到记录介质305的调色剂，以便将调色剂固定到记录介质305。一对出纸辊314和压紧轮316以及另一对出纸辊315和压紧轮317分别夹住从固定装置313中给送出的记录介质305，并且将记录介质305给送到收纸机部分318。出纸辊314和315被未示出的驱动源和齿轮彼此同步地驱动。另外，已经在实施例3中描述的LED打印头200用作曝光装置303c。
随后，将描述图像形成装置的操作。
存储在存纸盒306中的该堆记录介质305被跳跃辊307从最上面的记录介质305开始一个接一个地给送出存纸盒306。然后，记录介质305被该对定位辊310和压紧轮308以及该对定位辊311和压紧轮309夹住，并且到达处理单元301的感光鼓301a和转印辊312。然后记录介质305被感光鼓301a和转印辊312夹住以便在记录介质305的表面上形成调色剂图像，并且通过感光鼓301a的旋转给送记录介质305。
类似地，记录介质305以该顺序经过处理单元302、303和304。在该过程中，通过曝光装置301c到304c形成的潜像被显影装置301d到304d显影，并且相应颜色的调色剂图像以重叠的方式被转印到记录介质305。然后，记录介质305被给送到固定装置313，在此调色剂图像被固定到记录介质305。另外，记录介质305被该对出纸辊314和压紧轮316以及该对出纸辊315和压紧轮317夹住，并且被排出到在图像形成装置300外部的收纸机部分318。利用上述过程，在记录介质305上形成彩色图像。
如上所述，实施例4的图像形成装置采用实施例3中描述的LED打印头，并且因此能够提供具有高质量和高可靠性的图像形成装置。
在这点上，在上述的实施例1和2中，形成在半导体器件的半导体薄膜中的半导体元件采取发光元件(LED)的形式。然而，半导体元件并不限于发光元件，而是本发明还可以应用于多种实施例。例如，本发明可以应用到其中形成光接收元件而不是发光元件的实施例，或其中形成除了这些光学元件以外的半导体元件的实施例。
实施例5
图28是示出根据本发明的实施例5的半导体器件的平面图。图29是该半导体器件沿图28中示出的线XXIX-XXIX的截面图。图30是该半导体器件沿图28中示出的线XXX-XXX的截面图。
该半导体器件包括Si衬底50、形成在Si衬底50上的集成电路的互连层51、以及形成在互连层51上的绝缘层52。在将要形成半导体元件的区域中的绝缘层52上形成作为反射层的金属层53。在金属层53上形成绝缘层54。
半导体薄膜20形成在绝缘层54上。半导体薄膜20由构成图29中所示的薄膜发光二极管的半导体外延层形成。半导体薄膜20包括第一导电类型的GaAs层60、形成在GaAs层60上的第一导电类型的AltGa1-tAs层61、形成在AltGa1-tAs层61上的第一导电类型的GaAs的接触层62、形成在接触层62上的InsGa1-sP的腐蚀停层63、形成在腐蚀停层63上的第二导电类型的AlxGa1-xAs的下包层64、形成在下包层64上的第二导电类型的AlyGa1-yAs的有源层65、形成在有源层65上的第二导电类型的AlzGa1-zAs的上包层66、以及形成在上包层66上的第二导电类型的GaAs的接触层67。在这点上，这些下标满足关系：z、x、t＞y。下标s被设置在从0.49到0.52的范围。
在半导体薄膜20的接触层67上形成电极68。第二导电侧的互连线69的一端通过覆盖半导体薄膜20的绝缘膜28连接到该电极68。在半导体薄膜20的第一导电侧上，电极70形成在接触层62上，并且第一导电侧的互连线71的一端通过绝缘膜28连接到电极70，如图30中所示。
在图30中，参考数字72表示公共互连线，并且参考数字73表示在公共互连线72和第一导电侧的互连线71之间的接触部分。另外，在图28中，参考数字74表示第一导电侧的连接焊盘，并且参考数字75表示第二导电侧的连接焊盘。连接焊盘74和75连接到未示出的驱动电路。
上述电极68和互连线69优选由包含Au的金属(例如Ti/Pt/Au、Ni/Au等)、或包含Al的金属(例如Al、Ni/Al等)制成。上述电极70优选由AuGe/Ni/Au、AuGeNi/Au等制成。上述绝缘膜28由SiN、SiO2、SiON、PSG、Al2O3和AlN，或者有机材料形成。
实施例5的半导体器件具有形成在其表面上的梳形(参见图28)光屏蔽层76。光屏蔽层76被提供用来防止由半导体薄膜20的发光部分21发射的光被用来连接外部电路的线(未示出)反射。光屏蔽层76由有机涂层膜例如聚酰亚胺、永久抗蚀剂等形成。
另外，实施例5的半导体器件具有在绝缘层54侧的端部上的防脱落图案部分77，并且该防脱落图案部分77沿半导体衬底50的纵向(即X方向)延伸。该防脱落图案部分77具有细长形状以便该防脱落图案部分77固定通过绝缘膜28沿(半导体衬底50的)纵向延伸的绝缘层54的一端。该防脱落图案部分77由与光屏蔽层76相同的材料制成。
因此，当沿切割线A-A实施切割以便切割机将外力施加到绝缘膜28和绝缘层54的端部时，即使在绝缘膜28和绝缘层54的端部脱落时，该脱落也不会蔓延超过该防脱落图案部分77，因为绝缘膜28和绝缘层54的端部被防脱落图案部分77固定(即相对于半导体衬底50被加负荷)。因此，绝缘层54和绝缘膜28不会脱落或破裂。结果，可以防止半导体薄膜20脱落。
防脱落图案部分77的厚度优选为从0.5μm到10μm的范围。特别地，在防脱落图案部分77由有机材料形成的情况下，当该厚度比0.5μm薄时，固定作用变小，并且当该厚度比10μm厚时，形成防脱落图案部分77变得困难。
如上所述，根据实施例5，提供防脱落图案部分77以固定在半导体衬底50的端部的基底绝缘层54的端部，并且因此能够防止基底绝缘层54从半导体衬底50脱落。
在实施例5中，在可以使从发光部分21到连接焊盘74和75的距离变长的情况下，也可以省略屏蔽层76。
图31是示出实施例5的第一修改的平面图。
在图31中示出的修改中，提供多个分开的防脱落图案部分77A。另一种结构与实施例5相同。
图32是示出实施例5的第二修改的平面图。
在图32中示出的修改中，防脱落图案部分77B由金属材料制成。可以使用例如包含Au的金属(例如Ti/Pt/Au、Ni/Au等)、或包含Al的金属(例如Ni/Al、Al等)作为该金属材料。
当防脱落图案部分77B由金属材料制成时，防脱落图案部分77B的厚度优选为从0.5μm到2μm的范围。当该厚度比0.5μm薄时，防脱落图案部分77B本身不具有充足的涂敷特性，并且因此难以获得足够的固定力(用来固定绝缘膜28和绝缘层54的端部)。当该厚度比2μm厚时，存在防脱落图案部分77B可能将力施加到构成集成电路的元件的可能性，并且因此防脱落图案部分77B的形成可能变得困难。
当防脱落图案部分77B如在该修改中由金属材料形成时，可以增强绝缘膜28和防脱落图案部分77B之间的接触，并且因此能够有效防止绝缘膜28和绝缘层54脱落。此外，防脱落图案部分77B的厚度可以比由有机材料制成的防脱落图案部分77薄，并且因此可以消除在半导体器件(芯片)的端部的高(厚)部分。结果，可以减小用来安装半导体器件的夹头紧靠防脱落图案部分77B的可能性，并且因此该半导体器件的控制变得容易。另外，因为防脱落图案部分77B可以变薄，因此可以广泛地应用该防脱落图案部分77B。
图33是示出实施例5的第三修改的平面图。
在图33中示出的修改中，多个分开的防脱落图案部分77C(由金属材料制成)被整体地提供有第二导电侧的互连线69。防脱落图案部分77C固定绝缘层54以防止切割时绝缘层54脱落。
在实施例5和修改的描述中，防脱落图案部分已经被描述为由有机材料或金属材料制成，但是可以利用无机膜例如SOC替代有机膜。另外，防脱落图案部分可以采取通过对形成在金属层上的有机膜或无机膜分层形成的层状结构的形式。
实施例5及其修改的半导体器件可以应用于实施例3的LED头(图25、26)以及可以应用于实施例4的图像形成装置(图27)。
虽然已经详细描述了本发明的优选实施例，但是显然，在不脱离由以下权利要求所述的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行修改和改进。
Claims (10)
1.一种利用切割半导体晶片制造的半导体器件，所述半导体器件包括：
衬底；
形成在所述衬底上的基底绝缘层；
形成在所述基底绝缘层上的半导体元件，以及
与所述基底绝缘层分开地形成在所述衬底的端部上的分离图案部分，
其中在实施所述切割时所述分离图案部分防止所述基底绝缘层从所述衬底脱落。
2.根据权利要求1的半导体器件，其中所述半导体元件形成在半导体薄膜中，并且所述半导体薄膜被接合到所述基底绝缘层上。
3.根据权利要求1的半导体器件，其中所述分离图案部分包括沿所述衬底的端部排列成至少一列的多个分离图案段。
4.根据权利要求1的半导体器件，其中所述分离图案部分由金属材料或绝缘材料制成。
5.一种LED头，包括：
多个根据权利要求1的所述半导体器件，所述半导体器件构成LED；
支撑所述半导体器件的支撑体，以及
聚集从所述半导体器件发射的光的透镜阵列。
6.一种图像形成装置，包括：
根据权利要求5的所述LED头；
被所述LED头曝光以便在其上形成潜像的感光体，以及
对所述潜像进行显影的显影装置。
7.一种利用切割半导体晶片制造的半导体器件，所述半导体器件包括：
衬底；
形成在所述衬底上的基底绝缘层；
形成在所述基底绝缘层上的半导体元件，以及
将所述基底绝缘层的端部固定在所述衬底的端部的防脱落图案部分。
8.根据权利要求7的半导体器件，其中所述防脱落图案部分由金属材料、有机材料或无机材料形成。
9.一种LED头，包括：
多个根据权利要求7的所述半导体器件，所述半导体器件构成LED；
支撑所述半导体器件的支撑体，以及
聚集从所述半导体器件发射的光的透镜阵列。
10.一种图像形成装置，包括：
根据权利要求9的所述LED头；
被所述LED头曝光以便在其上形成潜像的感光体，以及
对所述潜像进行显影的显影装置。
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