JP2000077708A - 発光素子アレイ - Google Patents

発光素子アレイ

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JP2000077708A
JP2000077708A JP24535398A JP24535398A JP2000077708A JP 2000077708 A JP2000077708 A JP 2000077708A JP 24535398 A JP24535398 A JP 24535398A JP 24535398 A JP24535398 A JP 24535398A JP 2000077708 A JP2000077708 A JP 2000077708A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】シャープな発光出力を得ることが可能な発光素
子アレイを提供する。 【解決手段】上面に断面U字状もしくは断面V字状の溝
1aを有し、且つ該溝1aの下部領域の内表面に多孔質
シリコン層1bを形成したシリコン基板1と、該シリコ
ン基板1の上面に形成され、一端が前記溝1a内の多孔
質シリコン層1b上まで延在する複数個の透明電極3
と、前記シリコン基板1の下面に形成された共通電極4
とから成り、各透明電極3と共通電極4との間に電圧を
印加し、両電極間に位置する多孔質シリコン層1bより
光が発光するようになした発光素子アレイであって、前
記溝1aの上部領域の内表面に反射率が90%以上の金
属層21を被着させて発光素子アレイを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発光素子アレイに関
し、特にページプリンタ用感光ドラムの露光源等に用い
られる発光素子アレイに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりページプリンタ用感光ドラム等
の露光源として発光素子アレイが用いられている。
【0003】かかる従来の発光素子アレイとしては、例
えば、複数の発光ダイオード素子を直線状に配列させて
なるLEDアレイ等が知られており、該LEDアレイの
各発光ダイオード素子は、シリコン(Si)やガリウム
−砒素(GaAs)から成る半導体基板の表面に、n型
半導体の単結晶とp型半導体の単結晶とをpn接合させ
て成る化合物半導体層を形成した構造を有している。
尚、このような発光ダイオード素子の化合物半導体層は
ガリウム−砒素−リン(GaAsP)等によって形成さ
れる。
【0004】そして前記発光ダイオード素子は、化合物
半導体層上に形成される個別電極と半導体基板の下面に
被着される共通電極との間に所定の電流を流し、p型半
導体の単結晶に電子を注入するとともにn型半導体の単
結晶に正孔を注入し、少数キャリアの一部を多数キャリ
アと発光再結合させることによって光を生じるようにな
っている。
【0005】尚、前記LEDアレイの化合物半導体層
は、従来周知のMOCVD法やメサエッチング等によっ
て発光ダイオード素子毎に半導体基板の上面に島状に形
成されていた。
【0006】しかしながら、このような従来の発光素子
アレイにおいては、前述したガリウム−砒素−リンの単
結晶が発光ダイオード素子毎に独立して形成されてお
り、これらを前述のMOCVD法等によって形成する
と、その内部に多数の格子欠陥がランダムに形成された
り、或いは不純物が混入される等して各単結晶の特性が
異なったものとなってしまう。そのため、前述のような
発光素子アレイをプリンタ用の露光源として用いた場
合、発光ダイオード素子間で発光ばらつきが生じ、印画
に濃度むらが形成される欠点を有していた。
【0007】また上述した従来の発光素子アレイにおい
ては、半導体基板や化合物半導体層が砒素を含んで構成
されており、その製造時にアルシン(AsH3 )等のガ
スが大量に使用されることから、有害な砒素の分離,回
収処理のために多額のコストと手間が発生し、また有害
ガスの使用は環境への配慮という点でも望ましくない。
【0008】しかも、ガリウム−砒素等の単結晶から成
る発光ダイオード素子は、その使用時等に熱や電界によ
る転位の影響を受けやすく、そのため、発光特性が比較
的短時間のうちに変化し、使用に供しなくなることもあ
った。
【0009】一方、上述のような発光ばらつきの問題や
発光特性の変化等を有効に防止するために、砒素やガリ
ウム砒素等を一切用いずに発光素子を製作することが検
討されている。かかる発光素子は、図4に示す如く、多
孔質シリコン層11aを有した単結晶シリコン基板11
の上面に透明電極13を、下面に共通電極を被着させた
構造を有しており、該発光素子は両電極13,14間の
多孔質シリコン層11aに所定の電圧を印加することに
よって多孔質シリコン層11aを量子効果により発光さ
せるようになしている。
【0010】尚、前記多孔質シリコン層11aは、シリ
コン基板11の上面に窒化シリコン等から成る所定のマ
スク(図示せず)を被着させておき、その後、前記マス
クの窓部内に位置するシリコン基板11の上面付近を従
来周知の陽極化成によって多孔質化することにより形成
される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな図4の発光素子は、シリコン基板11の上面がほぼ
平坦であることから、この平坦面に前述の陽極化成処理
を施して多孔質シリコン層11aを形成しようとする
と、多孔質シリコン層11aは略半円状に形成されるこ
ととなる。このような発光素子の発光強度は一般に多孔
質シリコン層11aの体積に比例するため、所定の発光
強度を得るべく陽極化成の処理時間を長くする等して多
孔質シリコン層11aの体積を増やそうとすると、発光
部がシリコン基板11の面方向に大きく広がり、シャー
プな発光出力が得られなくなる欠点を有している。また
この場合、発光部がシリコン基板11の面方向に大きく
広がってしまうため、複数の発光素子を高密度に配列さ
せてプリンタ用の露光源を構成することは困難であっ
た。
【0012】
【問題点を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑
み案出されたもので、本発明の発光素子アレイは、上面
に断面V字状もしくは断面U字状の溝を有し、且つ該溝
の下部領域の内表面に多孔質シリコン層を形成したシリ
コン基板と、該シリコン基板の上面に形成され、一端が
前記溝内の多孔質シリコン層上まで延在する複数個の透
明電極と、前記シリコン基板の下面に形成された共通電
極とから成り、各透明電極と共通電極との間に電圧を印
加し、両電極間に位置する多孔質シリコン層より光が発
光するようになした発光素子アレイであって、前記溝の
上部領域の内表面に反射率が90%以上の金属層を被着
させたことを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図1は本発明の一形態に係る発光素
子アレイの平面図、図2は図1のX−X線断面図であ
り、1はシリコン基板、1aは溝、1bは多孔質シリコ
ン層、2は金属層、3は透明電極、4は共通電極であ
る。
【0014】前記シリコン基板1は、厚み方向に100
方位を配した単結晶シリコンから成り、従来周知のCZ
法等によって製作される単結晶シリコンを例えば250
〜350μmの厚みにスライスし、しかる後、これをダ
イシングなどによって所定形状と成すことにより製作さ
れる。
【0015】また前記シリコン基板1の上面には、例え
ば下部領域(底部)の内表面の曲率半径が1.0〜2.
5μmに設定された断面U字状の溝1aが設けられる。
この溝1aは、シリコン基板上面の長手方向(単結晶シ
リコンの110方位)にわたり例えば幅2〜5μm、深
さ2〜6μmでもって形成されており、該U字状の溝1
aは後述する多孔質シリコン層1bを陽極化成処理によ
って形成する際、多孔質シリコン層1aを縦長状に形成
すべくシリコン基板1の厚み方向にかかる電流の流れを
溝1aの下部領域に集中させる作用を為す。尚、このよ
うな断面U字状の溝1aはカッターを用いたスクライビ
ング等によって形成される。
【0016】また前記シリコン基板1は、溝1aの下部
領域の内表面に多孔質シリコン層1bを有している。前
記多孔質シリコン層1bは縦長の半楕円状を成すように
形成され、その多孔度は50〜65%に、平均気孔径は
1×10-7〜1×10-4μmに設定されているため、間
接遷移型よりも直接遷移型に近いと考えられており、後
述する透明電極3及び共通電極4間に所定の電圧を印加
すると、多孔質シリコンの量子効果によって波長600
〜780nmの光を発光するようになっている。
【0017】この場合、多孔質シリコン層1bは縦長の
半楕円状に形成されているため、必要な発光出力を確保
するのに多孔質シリコン層1bの体積を増やすような場
合であっても、多孔質シリコン層1bの形成領域がシリ
コン基板1の面方向に大きく広がることはなく、従って
個々の発光領域を小さくして高密度に配列させることが
できるとともに、個々の発光領域から極めてシャープな
発光出力が得られるようになり、これによりプリンタ用
の露光源として適した発光素子アレイを得ることが可能
となる。
【0018】尚、前記多孔質シリコン層1bは、まず溝
1aの下部領域のみを露出させるようにして表面をマス
クで被覆したシリコン基板1を所定のフッ酸溶液中に浸
漬し、該浸漬したシリコン基板1の露出部に従来周知の
陽極化成処理を施し、露出部に位置する単結晶シリコン
を多孔質化することにより形成される。例えばこの陽極
化成処理の際の露出部の電流密度を30mA・cmと
し、この状態を約5分間保持した場合、多孔質シリコン
層1bの幅wは3〜5μm、深さhは5〜10μmとな
る。
【0019】そして前記溝1aの上部領域の内表面には
反射率が90%以上の金属層2が被着される。前記金属
層2は例えばアルミニウム(Al)や銀(Ag),金
(Au)等の金属を所定厚みに被着させてなり、該金属
層2は溝1a内で四方に拡散しようとする光を溝1aの
上方に反射させて溝1aの真上に集めることにより発光
素子アレイの発光出力をより効果的に向上させる作用を
為す。
【0020】尚、前記反射率90%以上の金属層2は、
例えばアルミニウム(Al)から成る場合、従来周知の
スパッタリング法により0.1〜0.5μmの厚みに被
着させることによって形成され、また金(Au)から成
る場合、従来周知の蒸着法により0.05〜0.2μm
の厚みに被着させることによって形成される。
【0021】そしてこのようなシリコン基板1の上面に
は複数個の透明電極3が、また下面には共通電極4が被
着・形成される。これらの電極3,4は多孔質シリコン
層1bを発光させるための所定の電力を印加する作用を
為す。前記透明電極3はシリコン基板1の下面に例え
ば、ITO等の透明な導電材料により0.05〜0.2
μmの厚みをもって20〜30μmのピッチで被着・配
列され、該各透明電極3の一端を前記溝1a内の多孔質
シリコン層1b上まで延在させておくことにより多孔質
シリコン層1aと電気的に接続される。
【0022】また前記共通電極4は、シリコン基板1の
下面に例えば、金や銀,銅等の導電材料により0.05
〜0.2μmの厚みをもって形成される。
【0023】尚、前記透明電極3及び共通電極4は、従
来周知の薄膜手法、例えば、スパッタリングやフォトリ
ソグラフィー技術等を採用することによって所定厚み、
所定パターンに被着・形成される。
【0024】かくして上述した発光素子アレイは、プリ
ンタ用の露光源として用いる場合、各透明電極3及び共
通電極4間に外部からの印画データに基づいて所定の電
圧を印加し、両電極3,4間の多孔質シリコン層1aよ
り選択的に光を発光させ、これを感光ドラム等に照射さ
せることによって発光素子アレイとして機能する。
【0025】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良が可能である。
【0026】例えば上述の形態ではシリコン基板上面に
設けられる溝1aの形状を断面U字状になしたが、これ
に代えて図3に示す如く溝1a’を断面V字状になして
も良い。この場合、溝1a’は、カッターを用いたスク
ライビング以外に、シリコン単結晶の異方性を利用した
エッチング技術によっても形成することができ、その場
合、まずシリコン基板1の表面に上面の所定領域のみが
露出されるようにしてマスクを被着させ、これを所定濃
度の水酸化カリウム溶液中に一定時間浸漬してシリコン
基板1の露出部をエッチングすることにより形成され
る。このとき、シリコン基板1を形成する単結晶シリコ
ンの100方位はシリコン基板1の厚み方向に、111
方位は溝1a’の向きと直交する方向にそれぞれ合致さ
せてあり、シリコン基板1の厚み方向にかかるエッチン
グレートは溝1a’の向きと直交する方向にかかるエッ
チングレートの約10倍となっているため、エッチング
により形成される溝1a’の断面形状は角度θが54〜
55°のV字状となる。
【0027】また上述の形態では溝1aの下部領域の内
表面を曲面により構成したが、これに代えて複数の平面
を多角形状に並べて溝1aの下部領域の内表面を構成し
ても構わない。
【0028】
【発明の効果】本発明の発光素子アレイによれば、シリ
コン基板の上面に断面U字状もしくは断面V字状の溝を
設け、該溝の下部領域の内表面に多孔質シリコン層を形
成するとともに、上部領域の内表面に反射率が90%以
上の金属層を被着させるようになしたことから、多孔質
シリコン層を縦長の半楕円状として発光素子を高密度に
配列させることができるとともに、個々の発光領域より
発光する光を極めてシャープになすことができ、しかも
前記溝内で拡散しようとする光を前記金属層で反射させ
て溝の真上に集めることができる。これにより、発光素
子アレイの解像度及び発光輝度が著しく向上し、プリン
タ用の露光源として適した発光素子アレイを得ることが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一形態に係る発光素子アレイの平面図
である。
【図2】図1のX−X線断面図である。
【図3】本発明の他の形態に係る発光素子アレイの断面
図である。
【図4】従来の発光素子の断面図である。
【符号の説明】
1・・・・シリコン基板、1a,1a’・・・・溝、1
b・・・・多孔質シリコン層、2・・・・金属層、3・
・・・透明電極、4・・・・共通電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上面に断面U字状もしくは断面V字状の溝
    を有し、且つ該溝の下部領域の内表面に多孔質シリコン
    層を形成したシリコン基板と、 該シリコン基板の上面に形成され、一端が前記溝内の多
    孔質シリコン層上まで延在する複数個の透明電極と、 前記シリコン基板の下面に形成された共通電極とから成
    り、 各透明電極と共通電極との間に電圧を印加し、両電極間
    に位置する多孔質シリコン層より光が発光するようにな
    した発光素子アレイであって、 前記溝の上部領域の内表面に反射率が90%以上の金属
    層を被着させたことを特徴とする発光素子アレイ。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100809216B1 (ko) * 2006-11-22 2008-02-29 삼성전기주식회사 수직구조 반도체 발광소자 제조방법
JP2009509353A (ja) * 2005-09-27 2009-03-05 エルジー・ケム・リミテッド p−n接合半導体素子の埋込み接触電極の形成方法及びこれを用いた光電子半導体素子
CN101838852A (zh) * 2010-05-28 2010-09-22 北京化工大学 一种具有强发光性能的纳米硅的蒸汽腐蚀制备方法
US8440496B2 (en) * 2009-07-08 2013-05-14 Solarmer Energy, Inc. Solar cell with conductive material embedded substrate
CN104078543A (zh) * 2013-03-25 2014-10-01 英迪股份有限公司 发光元件及其制造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009509353A (ja) * 2005-09-27 2009-03-05 エルジー・ケム・リミテッド p−n接合半導体素子の埋込み接触電極の形成方法及びこれを用いた光電子半導体素子
KR100809216B1 (ko) * 2006-11-22 2008-02-29 삼성전기주식회사 수직구조 반도체 발광소자 제조방법
US8440496B2 (en) * 2009-07-08 2013-05-14 Solarmer Energy, Inc. Solar cell with conductive material embedded substrate
CN101838852A (zh) * 2010-05-28 2010-09-22 北京化工大学 一种具有强发光性能的纳米硅的蒸汽腐蚀制备方法
CN104078543A (zh) * 2013-03-25 2014-10-01 英迪股份有限公司 发光元件及其制造方法
US9437789B2 (en) 2013-03-25 2016-09-06 Intellectual Discovery Co., Ltd. Light generating device and method of manufacturing the same

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