JP2005167062A - 半導体装置、ｌｅｄヘッド、及びプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＥＤチップとこれを駆動するドライバＩＣとの各接続端子を、ワイヤボンドによって接続するためには、各接続端子にワイヤボンド用の幅広のパッドを設けなければならず、スペース効率の点で不利であった。また、ＬＥＤチップの厚さ方向における材料の有効利用率も低く、部品の小型化や、材料コストの削減が望めない問題があった。これらの問題を解決すると共に組み立て前の動作チェックが容易に行える半導体装置を提供する。
【解決手段】 ＬＥＤエピフィルム３を、直接或いはメタル層４を介してドライバＩＣの出力段形成領域６を有するＳｉ基板２に接合し、ＬＥＤ発光部１１と出力段形成領域６の接続部を、これらの表面に沿って形成された第１及び第２の個別電極５，７によって接続し、第２個別電極７に幅広のプローブ用パッド部７ｂを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置、この半導体装置である例えばＬＥＤチップを用いた電子写真方式のプリンタなどに用いられるＬＥＤヘッド、及びこのＬＥＤヘッドを用いたプリンタに関する。

従来、この種の半導体装置として、例えば、チップを長手方向にチップ左端部、チップ中央部、チップ右端部に３分割し、チップの左側では発光電極からの電極配線の引き出しを左側にずらし、チップの中央部では発光部電極からの電極配線の引き出しを中央部から行い、チップの右側では発光部電極からの電極配線の引き出しを右側にずらすことによって、隣接発光部電極と電極配線間の距離を大きくとるＬＥＤアレイが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０―１５０２２１号公報（第１頁、図１）

上記したような、従来開示されている形態のＬＥＤアレイでは、下記のような課題があった。

ＬＥＤチップとこれを駆動するドライバＩＣチップをワイヤボンドによって接続するため、ＬＥＤチップとドライバＩＣチップに各々ワイヤボンド用の大きなパッドを設けなければならなかった。例えば、ＬＥＤチップでは、発光部面積と比較して、むしろワイヤボンド用パッド面積の方が大きくなるため、ＬＥＤ発光部として機能している面積の割合が極めて低く、材料の有効利用率の点では極めて不経済であった。

一方、ドライバＩＣチップにおいてもＬＥＤチップ同様、ＬＥＤチップとのワイヤ接続のための大きなワイヤボンド用パッドを設ける必要があるため、同様に不経済であった。従って、チップ幅を削減してＬＥＤチップにかかる材料コストを削減しようとしても、ワイヤボンド用のパッドのためにチップ幅の削減には限界があり、大幅な材料コストの低減は困難であった。

一方、ＬＥＤ発光部として機能している領域は、表面から５μｍ程度の領域であり、ＬＥＤチップ全体の厚さが約３００μｍとすれば、材料の厚さ方向の有効利用率は１／６０程度であり、材料の有効利用率の点では極めて不経済であった。しかしＬＥＤチップの基材であるＧａＡｓ基板は、発光機能を担うエピタキシャル成長層の支持躯体としての機能を担っている。従って、ＧａＡｓ基板の厚さを削減して材料コストを削減しようとしても、支持躯体として機能するためにはどうしても数百μｍ程度の厚みが必要であり、基板厚さを削減することによる大幅なコスト低減は困難であった。

本発明は、以上述べた課題を解決し、半導体装置材料、例えばＬＥＤチップ材料のコストを低減してＬＥＤヘッド形態での大幅な材料コストの低減を可能とし、且つ製造時に組み立て前の状態での動作チェックが容易に行えて、動作不良品を用いての製造継続を防止することによって、無駄なコストアップ（製造時間、部品の無駄使い等による）を防ぎ、製品の品質を高めることができる半導体装置、及びそれを用いたＬＥＤヘッド、プリンタを提供することにある。

本発明による半導体装置は、半導体素子を有する半導体薄膜が、電気的配線部を有する基台に、直接或いは金属層を介して接合して形成された半導体装置において、
前記半導体素子と前記電気的配線部とを電気的に接続すべく、前記半導体薄膜及び前記基台の各表面に沿って形成された接続配線を有し、該接続配線の前記基台側に、前記接続配線の延在方向に対する略垂直の方向の幅において、他の部分より幅広のパッド部を形成したことを特徴とする。

また、別の発明によるＬＥＤヘッドは、上記した半導体装置を載置するベース部材と、前記発光素子から出力される光を集光する光学素子と、前記光学素子を保持する光学素子ホルダとを有することを特徴とする。

更に、別の発明によるプリンタは、搬送手段により搬送される記録媒体に記録材による画像を形成する画像形成部を有するプリンタにおいて、
前記画像形成部が、像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された前記表面に選択的に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像する現像手段とを有し、前記露光手段として、上記したＬＥＤヘッドを用いたことを特徴とする。

本発明によれば、材料の有効利用率に優れ、コンパクトで材料コストの低減を可能とし、且つ製造時に組み立て前の状態での動作チェックが容易に行えて動作不良品を用いての製造継続を未然に防止することによって、無駄なコストアップ（製造時間、部品の無駄使い等による）を防ぎ、製品の品質を高めることができる半導体装置、及びそれを用いたＬＥＤヘッド、プリンタを提供できる。

実施の形態１．
図１は、本発明の半導体装置に基づく実施の形態１のＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ１の構成を部分的且つ模式的に示す要部斜視図であり、図２は、ＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ１を、図１に示す矢印Ａ方向から見た部分上面図である。

同図に示すように、基台としてのＳｉ基板２の上にはメタル層４が形成され、その上層には、半導体薄膜に相当するＬＥＤエピフィルム３が配設されている。このエピフィルム３には半導体素子としての発光素子が形成された複数のＬＥＤ発光部１１が所定の間隔で略一列に形成されている。Ｓｉ基板２には、ＬＥＤ発光部１１を駆動制御するためのＬＥＤ駆動ＩＣが形成され、その各出力段、即ち出力トランジスタとこれをオンオフする回路を含む素子が形成された電気的配線部に相当する出力段形成領域６がＬＥＤ発光部１１に対向して複数形成されている。

第２個別電極７は、Ｓｉ基板２上にあって各出力段形成領域６とエピフィルム３の間に各々形成され、その一端が出力段形成領域６の接続部６ａと接続すると共に、その他端部には後述する第１個別電極５と接続するためのパッド部に相当する接続パッド部７ａがエピフィルム３の近傍に形成され、更にその中間部には、幅広の後述するプローブ用パッド部７ｂが、出力段形成領域６の配列方向と平行に各々配列されている。

第１個別電極５は、Ｓｉ基板２上に形成された第２個別電極７の接続パッド部７aと、これに対向する位置でＬＥＤエピフィルム３上に形成されたＬＥＤ発光部１１とを電気的に接続すべく形成され、第２個別電極７の接続パッド部７aと重なる端部５ａは、接続パッド部７ａより幅広く形成されている。尚、ＬＥＤ発光部１１及び接続パッド部７ａの各周囲に一点鎖線で示される各領域は、ＬＥＤエピフィルム３及びＳｉ基板２の後述する所定領域を覆うべく形成された層間絶縁膜２６（図３に示す）に形成されたコンタクトホール１２，１３であり、第１個別電極５は、この層間絶縁膜２６上に形成されると共に、これらのコンタクトホール１２，１３を介してＬＥＤ発光部１１及び接続パッド部７aに電気的に接続されるものである。尚、第１個別電極５と第２個別電極とが接続配線に相当する。

データ入力用パッド１０は、後述するように、例えばドライバを駆動するクロック信号やＬＥＤを選択的に発光させるデータ信号を入力するためのもので、各々の出力段形成領域６の近傍に形成されている。

次に、Ｓｉ基板２及びＬＥＤエピフィルム３の構成について更に詳しく説明する。尚、図１中のＸＹＺ座標軸のＸ軸はＬＥＤ発光部１１の配列方向と平行に設定され、Ｙ軸はＳｉ基板２の表面と平行で且つＸ軸と直交する方向に設定され、Ｚ軸はＸ軸、Ｙ軸とそれぞれ直交する方向に設定されている。

ＬＥＤエピフィルム３の幅Ｗａは、ＬＥＤ発光部１１の幅に対して若干の余裕を持たせた幅である。例えば、図１に示すように、ＬＥＤ発光部１１の幅ｄを１５μｍとし、ＬＥＤ発光部１１とエピフィルム３の両端との各間隔ｃ，ｅを共に１０μｍとすると、ＬＥＤエピフィルム３の幅Ｗは３５μｍとなる。この幅は従来のＬＥＤチップ幅、例えば約４００μｍと比較して、非常に狭い幅である。

後述するように、ＬＥＤエピフィルム３は、エピタキシャル成長で形成された層のみで形成されることが望ましく、またＬＥＤエピフィルム３の厚さは、ＬＥＤ発光部１１の安定した特性(発光特性や電気特性)を確保するのに十分な厚さとして設計し、後述するように例えば２μｍとすることができる。従って、このＬＥＤエピフィルム３の厚さは、従来ＬＥＤチップの厚さ、例えば約３００μｍと比較して非常に薄い厚さである。

メタル層４は、Ｓｉ基板２の表面にあって、ＬＥＤ駆動ＩＣの出力段形成領域６に隣接し、且つＬＥＤ駆動ＩＣが形成されていない領域に形成されている。メタル層４の上にはＬＥＤエピフィルム３が接着されている。メタル層４は、ＬＥＤエピフィルム３をＳｉ基板２のＩＣ形成領域近傍の所定位置に接着させる機能と、ＬＥＤエピフィルム３内に配列されているＬＥＤ発光部１１の共通電極として、Ｓｉ基板２及びＬＥＤエピフィルム３と電気的なコンタクト（望ましくはオーミックコンタクト）を形成する機能を担っている。

尚、ここで説明した、ＬＥＤエピフィルム３の裏面とＳｉ基板２の間に形成される電気なコンタクトは、Ｓｉ基板２内に形成されているＬＥＤ駆動ＩＣでＬＥＤ発光部１１を駆動するために必要な電気的なコンタクトを形成するためのものである。また、ＬＥＤエピフィルム３の配列とＬＥＤ駆動ＩＣの出力段形成領域６の配列は、配列方向がアラインされている。

Ｓｉ基板２は、ＬＥＤエピフィルム３を接着する前に、あらかじめフォトリソグラフィ等により、ＬＥＤ駆動ＩＣの出力段形成領域６の接続部と電気的に接続するように第２個別電極７を形成している。

一方第１個別電極５は、ＬＥＤエピフィルム３をＳｉ基板２に接着した後、図２に点線で示す、ＬＥＤ発光部１１及び第２個別電極７の接続パッド部７ａを含む絶縁領域Ｄの表面を覆うべく形成された層間絶縁膜２６（図３に示す）上に形成される。このため第１個別電極５ａは、ＬＥＤ発光部１１を含む領域に形成された層間絶縁膜２６の開孔（コンタクトホール１２）を介して、ＬＥＤ発光部１１の発光素子と電気的に接続（望ましくはオーミックコンタクト）し、そして第２個別電極７の接続パッド部７ａを含む領域に形成されたコンタクトホール１３を介してこの接続パッド部７ａに電気的に接続されている。また第１個別電極５は、薄膜で形成されているメタル配線で、フォトリソグラフィ等により形成される。

以上のように、各ＬＥＤ発光部１１とＬＥＤ駆動ＩＣとは、各ＬＥＤ発光部１１の共通電極とＬＥＤ駆動ＩＣの所要部とが前記したメタル層４を介して電気的に接続されている他に、各ＬＥＤ発光部１１の発光素子とＬＥＤ駆動ＩＣの出力段形成領域６の接続部とが、第１個別電極５及び第２個別電極７によって個々に接続されている。

図３は、図２に示したＢ−Ｂ線に沿ったＬＥＤ発光部１１の要部断面図である。

同図に示すように、ＬＥＤ発光部１１の断面は、最下部から順にＳｉ基板２、メタル層４、Ｓｉ基板２上に接着したＬＥＤエピフィルム３に相当する半導体エピタキシャル層２８、層間絶縁膜２６、及び第１個別電極５が積層した構造を有し、半導体エピタキシャル層２８の所定領域には後述するようにＺｎ拡散領域２７が形成されている。

半導体エピタキシャル層２８は、例えば最下層から順に、ｎ型−ＧａＡｓ層２１、ｎ型−Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ層２２、ｎ型−Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ層２３、ｎ型−Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ層２４、及びｎ型−ＧａＡｓ層２５を積層して構成することができる。

また半導体エピタキシャル層２８の各層の厚さは、例えば、ｎ型−ＧａＡｓ層２１を１０ｎｍ、ｎ型−Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ層２２を０．５μｍ、ｎ型−Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ層２３を１．０μｍ、ｎ型−Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ層２４を０．５μｍ、ｎ型−ＧａＡｓ層２５を１０ｎｍとすることが出来る。このような薄膜で構成した場合には、半導体エピタキシャル層２８の総厚は２．０２μｍである。図３で示した断面で、半導体エピタキシャル層２８のＡｌ組成は、例えばｘ＝ｚ＝０．４、ｙ＝０．１とすることが出来る。また、Ｚｎ拡散領域２７の拡散フロント２７ａはｎ型−Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ層２３の内部にあるように構成することができる。

以上のように構成にすることにより、ｐｎ接合を介して注入された少数キャリアは、ｎ型−Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ層２３内に閉じ込められ、高い発光効率が得られる。すなわち、図３で示したようなエピ構造をとることで、ＬＥＤエピフィルム３に相当する半導体エピタキシャル層２８の厚さを約２μｍと薄くすることができ、発光効率も高くすることが出来る。また、この半導体エピタキシャル層２８の構造は、公知の有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシ法（ＭＢＥ法）等によって構成することが出来る。

ここで、ＬＥＤエピフィルム３は、Ｓｉ基板２に形成されたメタル層４に接着される前に、予め別工程で形成される。例えば、ＧａＡｓ基板上に、最終的に剥離するための剥離層(例えばＡｌＡｓ層)を介して半導体エピタキシャル層２８を積層形成し、更に前述したＬＥＤ発光部となるＺｎ拡散領域２７を所定位置に形成した後、所望のサイズに複数分離する。そして、分離した個々の半導体エピタキシャル層２８、即ちＬＥＤエピフィルム３をＧａＡｓ基板から剥離して、Ｓｉ基板２に形成されたメタル層４に接着する。

次に、前記したように第２個別電極７に形成されたプローブ用パッド部７ｂについて説明する。

図４は、Ｓｉ基板２に形成されているデータ入力用パッド１０、出力段形成領域６を有するＬＥＤ駆動ＩＣ、及び出力段形成領域６に接続された第２個別電極７の電気的な接続関係を説明するための要部の回路ブロック図である。

同図中、点線ブロック６１は、ＬＥＤ駆動ＩＣに相当する部分で、シフトレジスタ５１、ラッチ５２、ＡＮＤ回路５３、トランジスタ５４、抵抗５５等が含まれている。点線ブロック６３は、ＬＥＤエピフィルム３に相当するブロックで、複数のＬＥＤ発光部１１が含まれ、ブロック６２には第２個別電極７のプローブ用パッド７ｂに相当する端子が含まれている。そしてブロック６４には、電源Ｖdd入力部１０ａ、データ入力部１０ｂ、データ出力部１０ｃ、クロック入力部１０ｄ、ロード（Load）入力部１０ｅ、及びストローブ（strobe）入力部１０ｆが含まれ、これらの各入出力部が、Ｓｉ基板２に複数形成されたデータ入力パッド１０の何れかに相当する。

従って、例えば、Ｓｉ基板２にＬＥＤエピフィルム３を接着する前の段階において、データ入力用パッド１０の各パッドに所定の入力データ及び駆動信号を印加し、ＬＥＤ駆動ＩＣの出力部に相当する第２個別電極７のプローブ用パッド７ｂに信号検出のためのプローブを接続することによって、ＬＥＤ駆動ＩＣの動作チェックを行うことが出来る。

更に、図１に示すように、Ｓｉ基板２にＬＥＤエピフィルム３を接着し、第１個別電極５の配線工程等の各製造工程を経て完成したＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ１において、プローブ用パッド７ｂを利用してＬＥＤエピフィルム３のＬＥＤ発光部１１の動作をチェックすることもできる。この場合、例えば、図４に示すストローブ（strobe）入力部１０ｆ、及び電源Ｖdd入力部１０ａに相当するデータ入力パッド１０を“Ｌ”状態とすることによって、ＬＥＤ発光部１１のアノード側、即ち第２個別電極７のプローブ用パッド７ｂに所定の電圧を印加しても、トランジスタ５４のエミッタ・ベース間が逆方向電圧となるため、この電圧印加による電流がＬＥＤ駆動ＩＣ側には殆ど流れずにＬＥＤ発光部１１に流れる。従って、出荷前のＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ１においても、ＬＥＤエピフィルム３のＬＥＤ発光部１１の動作をチェックすることができる。

尚、本実施の形態では、Ｓｉ基板２に、４つの発光部１１を有するＬＥＤエピフィルムを１つだけ接着した構成を示したが、これに限定されるものではなく、Ｓｉ基板２に、ｍ個の発光部を形成したＬＥＤエピフィルムをｎ個直線状に配列し、例えばマトリックス駆動によって、（ｍ×ｎ）個の発光部を駆動するように構成しても良い。

また、本実施の形態では、Ｓｉ基板２上にＬＥＤエピフィルム３の半導体エピタキシャル層２８を接着した構成としたが、このＳｉ基板２の代わりにガラス基板等の非半導体基板上にＬＥＤエピフィルム３を接続させる事も可能である。一方、ガラス基板上にＬＥＤ駆動用のドライバＩＣを形成することは、低温成長ポリシリコン等を用いることにより十分可能である。

更に、本実施の形態では、ＬＥＤ発光部１１の共通電極としてメタル層４を設け、このメタル層４を介してＳｉ基板２上にＬＥＤエピフィルム３接着したが、メタル層４を除いてＳｉ基板２上に直接ＬＥＤエピフィルム３を接着する構成としてもよい。この場合、例えばＬＥＤ発光部１１の共通電極をＬＥＤエピフィルム３の上面に設けて、この共通電極とＬＥＤ駆動用のドライバＩＣの所要部を接続する接続配線を新たに形成して対応することができる。

以上のように、本実施の形態のＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ１によれば、Ｓｉ基板２にＬＥＤエピフィルム３を接着する前に、Ｓｉ基板２のＬＥＤ駆動ＩＣの動作チェックができるため、不良のＳｉ基板２に高価なエピフィルム３を接着するなどの無駄を防ぐことができる。また、完成品の状態でも、ＬＥＤエピフィルム３のＬＥＤ発光部１１の動作がチェックできるため、より細かい品質検査を行うことができる。

実施の形態２．
図５は、本発明の半導体装置に基づく実施の形態２のＬＥＤエピフィルム５３のＬＥＤ発光部１１の要部断面図であり、前記した実施の形態１のＬＥＤエピフィルム３の図２におけるＢ−Ｂ線断面と同位置における断面を示す。

このＬＥＤエピフィルム４３は、前記した実施の形態１のエピフィルム３（図１）と同様に、実施の形態１で説明したＳｉ基板２（図１）に接着して使用されるものであり、前記した実施の形態１のエピフィルム３に対して主に異なる点は、ＬＥＤ発光部１１の積層構造である。従って、このエピフィルム４３が、前記した実施の形態１のエピフィルム３と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。

図５の要部断面図に示すように、本実施の形態におけるＬＥＤ発光部１１の断面は、最下層から順にＳｉ基板２、メタル層４、Ｓｉ基板上に接着したＬＥＤエピフルム４３の半導体エピタキシャル層３８、層間絶縁膜２６、及び第１個別電極５が積層した構造を有する。半導体エピタキシャル層３８は、例えば最下層から順に、ｎ型−ＧａＡｓ層３１、ｎ型−Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ層３２、ｐ型−Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ層３３、ｐ型−Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ層３４、及びｐ型−ＧａＡｓ層３５を積層して構成することができる。

また半導体エピタキシャル層３８の各層の厚さは、例えば、ｎ型−ＧａＡｓ層３１を１０ｎｍ、ｎ型−Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ層３２を０．５μｍ、ｐ型−Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ層３３を０．２μｍ、ｐ型−Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ層３４を０．５μｍ、ｐ型−ＧａＡｓ層３５を１０ｎｍとすることが出来る。このような薄膜で構成した場合には、半導体エピタキシャル層３８の総厚は１．２２μｍである。

本実施の形態で示すように、ＬＥＤ発光部１１は、通常のいわゆるダブルヘテロ型や、図示しないがホモ接合型等であっても良い。

実施の形態３．
図６は、本発明の半導体装置に基づく実施の形態３のＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップの構成を部分的且つ模式的に示す要部斜視図である。

このＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ７１が、前記した実施の形態１のＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ１と主に異なる点は、第２個別電極７７のプローブ用パッド部７７ｂを２列に分けて配列いている点である。従って、このＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ７１が、前記した実施の形態１のＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ１（図１）と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。

図６に示すように、第２個別電極７７は、Ｓｉ基板２上にあって各出力段形成領域６とＬＥＤエピフィルム３の間に各々形成され、その一端が出力段形成領域６の接続部６ａと接続すると共に、その他端部には第１個別電極５と接続するための接続パッド部７７ａがＬＥＤエピフィルム３の近傍に形成され、更にその中間部には、幅広のプローブ用パッド部７７ｂが、出力段形成領域６の配列方向と平行に２列に分けて配列されている。各列には、互いに隣接する第２個別電極７７のプローブ用パッド部７７ｂが交互に配列され、互いに接触しないように、その幅Ｗｂ及び奥行きＤが定められている。

以上のようにプローブ用パッド部７７ｂを配列することによって、例えば各列のプローブ用パッド部７７ｂの配列ピッチを等しくＰａとすることによって、ＬＥＤエピフィルム３のＬＥＤ発光部１１の配列ピッチＰｂより大きく設定することができる。また、図６に示すように各列のプローブ用パッド部７７ｂの配列方向における位置を前後にずらすことによって、第２個別電極７７の配線スペースを確保する上で有利となる。

本実施の形態では、第２個別電極７７の幅広のプローブ用パッド部７７ｂを２列にわたって配列したが、これに限定されるものではなく、３列以上にわたって配列するようにしても良い。

以上のように、本実施の形態のＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ７１によれば、プローブ用パッド部７７ｂの幅Ｗｂを、ＬＥＤ発光部１１の配列ピッチ以上に広げることができるため、ＬＥＤ発光部１１を高精細に実装した場合にも、プローブ用パッド部７７ｂの必要なパッド面積を確保することが可能となる。

また、実施の形態１乃至３では、第１の個別電極５が、第２の個別電極７の接続パッド７ａとＬＥＤ発光部１１を直接接続するように構成したが、これに限定されるものではなく、例えばＬＥＤエピフィルム３上にＬＥＤ発光部１１に接続したパッド電極を予め形成し、このパッド電極と接続パッド７ａとを接続するように構成してもよい。

更に実施の形態１乃至３では、半導体装置の半導体薄膜として、ＬＥＤエピフィルムを例にして説明したが、これに限定されるものではなく、この発光素子に代えて受光素子、論理素子、圧電素子等の半導体素子を形成してもよいなど、種々の態様を取りえるものである。

実施の形態４．
図７は、本発明の半導体装置を搭載したＬＥＤヘッドを説明するためのＬＥＤヘッドの横断面図である。

図において、ＬＥＤヘッド１００は、ベース部材１０１とこの上に固定されたＬＥＤユニット１０２とを有する。このＬＥＤユニット１０２は、前述の実施の形態で説明したＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ１（図１），７１（図６）の何れかが使用される。従って、その発光部ユニット１０２ａとしては、同じく前述のＬＥＤエピフィルム３（図１）が相当する。この発光部ユニット１０２ａの発光部の上方には、発光部から出た光を集光する光学素子としてのロッドレンズアレイ１０３が配設されている。このロッドレンズアレイ１０３は、ロッド状の光学レンズを、発光部ユニット１０２ａの直線状に配列された発光部に沿って多数配列したもので、光学素子ホルダに相当するレンズホルダ１０４によって所定位置に保持されている。

このレンズホルダ１０４は、同図に示す様に、ベース部材１０１及びＬＥＤユニット１０２を覆う様に形成されている。そして、ベース部材１０１，ＬＥＤユニット１０２，レンズホルダ１０４は、ベース部材１０１及びレンズホルダ１０４に形成された開口部１０１ａ及び１０４ａを介して配設されるクランパ１０５によって一体的に挟持されている。

従って、ＬＥＤユニット１０２で発生した光は、ロッドレンズアレイ１０３を通して所定の外部部材に照射される。このＬＥＤヘッド１００は、例えば電子写真プリンタや電子写真コピー装置等の露光装置として用いられる。

以上のように、このＬＥＤヘッドによれば、ＬＥＤユニット１０２として、前述の実施の形態で示したＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップの何れかが使用されるため、コンパクトで高品質、更に大幅な材料コストの低減を実現可能なＬＥＤヘッドを提供することができる。

実施の形態５．
図８は、本発明の半導体装置を搭載したＬＥＤヘッドを用いたプリンタを説明する概略断面図である。

図において、プリンタ２００は、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各色の画像を各々に形成する４つのプロセスユニット２０１〜２０４を有し、これらが記録媒体２０５の搬送経路の上流側から順に配置されている。これらプロセスユニット２０１〜２０４の内部構成は共通しているため、例えばシアンのプロセスユニット２０３を例に取り、これらの内部構成を説明する。

プロセスユニット２０３には、像担持体としての感光体ドラム２０３ａが矢印方向に回転可能に配置され、この感光体ドラム２０３ａの周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体ドラム２０３ａの表面に電荷を供給して帯電させる帯電装置２０３ｂ、帯電された感光体ドラム２０３ａの表面に選択的に光を照射して静電潜像を形成する露光装置２０３ｃが配設される。更に、静電潜像が形成された感光体ドラム２０３ａの表面に、シアン（所定色）のトナーを付着させて顕像を発生させる現像装置２０３ｄ、及び感光体ドラム２０３ａ上のトナーの顕像を転写した際に残留したトナーを除去するクリーニング装置２０３ｅが配設される。尚、これら各装置に用いられているドラム又はローラは、図示しない駆動源からギアなどを経由して動力が伝達され回転する。

又、プリンタ２００は、その下部に、紙などの記録媒体２０５を堆積した状態で収納する用紙カセット２０６を装着し、その上方には記録媒体２０５を１枚ずつ分離させて搬送するためのホッピングローラ２０７が配設されている。更に、記録媒体２０５の搬送方向における、ホッピングローラ２０７の下流側にはピンチローラ２０８，２０９と共に記録媒体２０５を挟持することによって、記録媒体を搬送する搬送ローラ２１０及び、記録媒体２０５の斜行を修正し、プロセスユニット２０１に搬送するレジストローラ２１１を配設している。これらのホッピングローラ２０７、搬送ローラ２１０及びレジストローラ２１１は図示されない駆動源からギア等を経由して動力が伝達され回転する。

プロセスユニット２０１〜２０４の各感光体ドラムに対向する位置には、それぞれ半導電性のゴム等によって形成された転写ローラ２１２が配設されている。これら転写ローラ２１２には感光ドラム２０３ａ上に付着されたトナーによる顕像を記録媒体２０５に転写する転写時に、感光体ドラム２０１ａ〜２０４ａの表面電位とこれら各転写ローラ２１２の表面電位に電位差を持たせるための電位が印加されている。

定着装置２１３は、加熱ローラとバックアップローラとを有し、記録媒体２０５上に転写されたトナーを加圧・加熱することによって定着する。この下流の排出ローラ２１４，２１５は、定着装置２１３から排出された記録媒体２０５を、排出部のピンチローラ２１６、２１７と共に挟持し、記録媒体スタッカ部２１８に搬送する。これら定着装置２１３、排出ローラ２１４等は図示しない駆動源からギアなどを経由して動力が伝達され回転される。

ここで使用される露光装置２０３ｃには、前述のＬＥＤヘッドが用いられる。

上記構成の画像記録装置の動作を説明する。

まず、用紙カセット２０５に堆積した状態で収納されている記録媒体２０５がホッピングローラ２０７によって、上から１枚ずつ分離されて搬送される。続いて、この記録媒体２０５は、搬送ローラ２１０、レジストローラ２１１及びピンチローラ２０８，２０９に挟持されて、プロセスユニット２０１の感光体ドラム２０１ａと転写ローラ２１２の間に搬送される。その後、記録媒体２０５は、感光体ドラム２０１ａ及び転写ローラ２１２に挟持され、その記録面にトナー像が転写されると同時に感光体ドラム２０１ａの回転によって搬送される。

同様にして、記録媒体２０５は、順次プロセスユニット２０２〜２０４を通過し、その通過過程で、各露光装置２０１ｃ〜２０４ｃにより形成された静電潜像を、現像装置２０１ｄ〜２０４ｄによって現像した各色のトナー像がその記録面に順次転写され、重ね合わせられる。

そして、その記録面上に各色のトナー像が重ね合わせたれた後、定着装置２１３によってトナー像が定着された記録媒体２０５は、排出ローラ２１４、２１５及びピンチローラ２１６、２１７に挟持されて、画像記録装置２００の外部の記録媒体スタッカ部２１８に排出される。以上の過程を経て、カラー画像が記録媒体２０５上に形成される。

以上の様に、本実施の形態のプリンタによれば、前述したＬＥＤヘッドを採用するためスペース効率に優れ、高品質で、製造コストの低減が見込めるプリンタを提供することができる。

尚、このＬＥＤヘッドによるスペース効率や製造コストの低減は、上記説明したフルカラーのプリンタやコピー装置に限らずモノクロ、マルチカラープリンタやコピー装置においても効果を発揮するが、特に露光装置を数多く必要とするフルカラープリンタにおいては大きな効果を発揮する。

本発明の半導体装置に基づく実施の形態１のＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ１の構成を部分的且つ模式的に示す要部斜視図である。 ＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ１を、図１に示す矢印Ａ方向から見た部分上面図である。 図２に示したＢ−Ｂ線に沿ったＬＥＤ発光部１１の要部断面図である。 Ｓｉ基板２に形成されているデータ入力用パッド１０、出力段形成領域６を有するＬＥＤ駆動ＩＣ、及び出力段形成領域６に接続された第２個別電極７の電気的な接続関係を説明するための要部の回路ブロック図である。 本発明の半導体装置に基づく実施の形態２のＬＥＤエピフィルム５３のＬＥＤ発光部１１の要部断面図である。 本発明の半導体装置に基づく実施の形態３のＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップの構成を部分的且つ模式的に示す要部斜視図である。 本発明の半導体装置を搭載したＬＥＤヘッドを説明するためのＬＥＤヘッドの横断面図である。 本発明の半導体装置を搭載したＬＥＤヘッドを用いたプリンタを説明する概略断面図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ、 ２ Ｓｉ基板、 ３ ＬＥＤエピフィルム、 ４ メタル層、 ５ 第１個別電極、 ５ａ 端部、 ６ 出力段形成領域、 ６ａ 接続部、 ７ 第２個別電極、 ７ａ 接続パッド部、 ７ｂ プローブ用パッド部、 １０ データ入力用パッド、 １１ ＬＥＤ発光部、 １２ コンタクトホール、 １３ コンタクトホール、 ２１ ｎ型−ＧａＡｓ層、 ２２ ｎ型−Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ層、 ２３ ｎ型−Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ層、 ２４ ｎ型−Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ層、 ２５ ｎ型−ＧａＡｓ層、 ２６ 層間絶縁膜、 ２７ Ｚｎ拡散領域、 ２７ａ 拡散フロント、 ２８ 半導体エピタキシャル層、 ３１ ｎ型−ＧａＡｓ層、 ３２ ｎ型−Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ層、 ３３ ｐ型−Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ層、 ３４ ｐ型−Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ層、 ３５ ｐ型−ＧａＡｓ層、 ３８ 半導体エピタキシャル層、 ４３ エピフィルム、 ５１ シフトレジスタ、 ５２ ラッチ、 ５３ ＡＮＤ回路、 ５４ トランジスタ、 ５５ 抵抗、 ６１ 点線ブロック、 ６２ 点線ブロック、 ６３ 点線ブロック、 ７１ ＬＥＤ／ドライバＩＣ複合チップ、 ７７ 第２個別電極、 ７７ａ 接続パッド部、 ７７ｂ プローブ用パッド部、 １００ ＬＥＤヘッド、 １０１ ベース部材、 １０２ ＬＥＤユニット、 １０２ａ 発光部ユニット、 １０３ ロッドレンズアレイ、 １０４ レンズホルダ、 １０５ クランプ、 ２００ プリンタ、 ２０１，２０２，２０３，２０４ プロセスユニット、 ２０３ａ 感光体ドラム、 ２０３ｂ 帯電装置、 ２０３ｃ 露光装置、 ２０３ｄ 現像装置、 ２０３ｅ クリーニング装置、 ２０５ 記録媒体、 ２０６ 用紙カセット、 ２０７ ホッピングローラ、 ２０８，２０９ ピンチローラ、 ２１０搬送ローラ、 ２１１ レジストローラ、 ２１２ 転写ローラ、 ２１３ 定着装置、 ２１４，２１５ 排出ローラ、 ２１６，２１７ ピンチローラ、 ２１８ 記録媒体スタッカ部。

Claims (9)

1. 半導体素子を有する半導体薄膜が、電気的配線部を有する基台に、直接或いは金属層を介して接合して形成された半導体装置において、
   前記半導体素子と前記電気的配線部とを電気的に接続すべく、前記半導体薄膜及び前記基台の各表面に沿って形成された接続配線を有し、
   該接続配線の前記基台側に、前記接続配線の延在方向に対する略垂直の方向の幅において、他の部分より幅広のパッド部を形成したことを特徴とする半導体装置。
2. 前記接続配線は、前記基台に形成されて前記電気的配線部に電気的に接続すると共に前記パッド部を有する第２個別電極と、前記半導体薄膜及び前記基台に形成され、前記第２個別電極と前記半導体素子とを電気的に接続する第１個別電極とを有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 前記半導体薄膜が、エピタキシャル成長された層で形成されると共に前記半導体素子を発光素子とした発光部を有し、且つ前記接続配線が該発光部に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
4. 前記発光部を、直線状に複数形成したことを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
5. 前記発光部に対応する複数の前記接続配線を有し、前記パッドを複数列に分けて配置し、各列の前記パッドの配列ピッチを前記発光部の配列ピッチより大きく設定したことを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
6. 前記各列の前記パッドの配列ピッチを揃えると共に、隣接する列の各々のパッドの配列方向における位置を、前後にずらして配置したことを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
7. 前記基台が半導体で形成されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の半導体装置。
8. 請求項３乃至５の何れかに記載の半導体装置を載置するベース部材と、
   前記発光素子から出力される光を集光する光学素子と、
   前記光学素子を保持する光学素子ホルダと
   を有することを特徴とするＬＥＤヘッド。
9. 搬送手段により搬送される記録媒体に記録材による画像を形成する画像形成部を有するプリンタにおいて、
   前記画像形成部が、像担持体と、該像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された前記表面に選択的に光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像する現像手段とを有し、
   前記露光手段として、請求項８に記載のＬＥＤヘッドを用いたことを特徴とするプリンタ。

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