JP2008147608A - Ｌｅｄアレイの製造方法とｌｅｄアレイ、及びｌｅｄプリンタ - Google Patents

Ｌｅｄアレイの製造方法とｌｅｄアレイ、及びｌｅｄプリンタ Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明は、ＬＥＤ構造と反射ミラーとの間に、有機絶縁膜が介在しない新規なＬＥＤアレイ、その製造方法、及び該ＬＥＤアレイを用いたＬＥＤプリンタを提供する。
【解決手段】 第１の基板１００上に、分離層１１０１を介して、発光層１１０２とＤＢＲ層１１０３とを形成する発光層形成工程、前記ＤＢＲ層と発光層とを島状にパターニングするパターニング工程、前記ＤＢＲ層と第２の基板１１０とを絶縁層１１１１を介して貼り合わせる工程、及び前記第１の基板と前記発光層とを分離する分離工程とを備えていることを特徴とするＬＥＤアレイの製造方法である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオードの製造方法、及び、発光ダイオードを光源に用いたＬＥＤプリンタに関する。特に、発光素子層を移設する工程を伴う、発光ダイオードの製造方法に関する。
ＬＥＤアレイの製造方法として、以下に示す方法が知られている。
すなわち、ＧａＡｓ基板上に、発光領域として機能するＬＥＤ構造をＡｌＡｓエッチング犠牲層を介して形成し、その後、当該犠牲層を選択的に除去することにより、当該ＬＥＤ構造をＧａＡｓ基板から分離して、シリコン基板上に移設する方法である。
そして、非特許文献１においては、予めシリコン基板側にメタル層を形成し、更に該メタル層上に、有機絶縁膜を設けて平坦化した後、前記ＬＥＤ構造を貼り合わせる技術が開示されている。
通常のＬＥＤでは、基板側へ放射される光は基板に吸収されて外に出力されないが、メタル層を利用することにより、基板側へ放射される光を反射することで、光出力が高まることが記載されている。つまり、メタル層を反射ミラーとして用いることにより、光出力を高めている。
ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｊａｐａｎ ２００６論文集、１１頁から１４頁（藤原ら）
しかしながら、本発明者らが検討したところ、上記のようにＬＥＤ構造とメタル層との間に有機絶縁膜が介在する場合には、基板側に放射された光は、当該有機絶縁膜で散乱等されており、高出力化のためには、更なる改良の必要があるという認識に至った。
そこで、本発明は、ＬＥＤ構造と反射ミラーとの間に、有機絶縁膜が介在しない新規なＬＥＤアレイ、その製造方法、及び該ＬＥＤアレイを用いたＬＥＤプリンタを提供することを目的とする。
第１の本発明は、ＬＥＤアレイの製造方法であって、
第１の基板上に、分離層を介して、発光層とＤＢＲ層とを形成する発光層形成工程、
前記ＤＢＲ層と発光層とを島状にパターニングするパターニング工程、
前記ＤＢＲ層と第２の基板とを絶縁層を介して貼り合わせる貼り合わせ工程、及び
前記分離層をエッチングにより除去することにより、前記第１の基板と前記発光層とを分離する分離工程とを備えていることを特徴とする。
第２の本発明は、ＬＥＤアレイの製造方法であって、
第１の半導体基板の表面に分離層、発光層、ＤＢＲ層の順に成膜し、該第１の半導体基板を、半導体回路が形成された第２の基板に絶縁膜を介して貼り合わせる工程、
前記分離層をエッチング除去することにより、前記発光層及びＤＢＲ層を前記第２の基板に転写する工程、
転写された前記発光層を複数の発光部にアレイ化する工程、及び
複数の前記発光部と、該発光部の点灯を制御するための前記半導体回路の電極部分とを電気的に接続する工程を有することを特徴とする。
第３の本発明は、
前記第１あるいは第２の本発明に係るＬＥＤアレイの製造方法により作製されているＬＥＤアレイと、該ＬＥＤアレイを光源として静電潜像を書き込むための感光ドラムと、帯電器とを備え、
前記感光ドラムと前記ＬＥＤアレイとの間に、ロッドレンズアレイが設けられていないことを特徴とするＬＥＤプリンタである。
第４の本発明に関するＬＥＤプリンタは、
シリコン基板上に化合物半導体を発光層として含み、且つ該シリコン基板と該発光層との間にＤＢＲ層が設けられているＬＥＤアレイと、該ＬＥＤアレイを光源として静電潜像を書き込むための感光ドラムと、帯電器とを備え、且つ
前記感光ドラムと前記ＬＥＤアレイとの間に、ロッドレンズアレイが設けられていないことを特徴とする。
第５の本発明は、ＬＥＤアレイであって、駆動回路を有するシリコン基板上に絶縁層を介して、ＤＢＲ層と発光層とをこの順に備え、
前記発光層と、反射ミラーとして機能する前記ＤＢＲ層との間には有機絶縁膜が介在せず、且つ前記駆動回路と前記発光層とは、直接的に、あるいは前記ＤＢＲ層を介して間接的に電気的接続がなされていることを特徴とする。
第６の本発明に係るＬＥＤプリンタは、
前記第５の本発明に記載のＬＥＤアレイと、該ＬＥＤアレイを光源として静電潜像を書き込むための感光ドラムと、帯電器とを備え、前記感光ドラムと前記ＬＥＤアレイとの間に、ロッドレンズアレイが設けられていないことを特徴とする。
また、第７の本発明に係る発光デバイスは、シリコン基板上に、ＤＢＲミラーを介して発光素子が設けられていることを特徴とする。
更にまた、第８の本発明に係る発光素子は、
発光素子であって、
基板上に半導体多層膜を含み構成されるＤＢＲ層と、発光層とをこの順に備え、
前記ＤＢＲ層上には、前記発光層が設けられていない領域が存在し、
前記発光層に駆動電流を流すための第１の電極が、前記発光層の前記ＤＢＲ層とは反対側で電気的に接続しており、
前記発光層に駆動電流を流すための第２の電極が、前記発光層側の前記半導体多層膜に、前記領域において、電気的に接続されていることを特徴とする。
更にまた、第８の本発明に係る発光素子は、
基板上に半導体膜を含み構成されるＤＢＲ層と、発光層とをこの順に備え、
前記発光層の前記ＤＢＲ層とは反対側には、前記発光層に駆動電流を流すための第１の電極が設けられており、
前記発光層に駆動電流を流すための第２の電極が、前記ＤＢＲ層を構成する、前記発光層側の前記半導体膜と電気的に接続していることを特徴とする。
本発明によれば、反射ミラーとして機能するＤＢＲ層と、発光層との間に、有機絶縁膜が介在しない構成からなる、新規なＬＥＤアレイ、その製造方法、及び当該ＬＥＤアレイを用いたＬＥＤプリンタが提供される。
（第１の実施形態：ＬＥＤアレイの製造方法）
本実施形態に係る発明について、図１から図５を用いて説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示したように、まずＬＥＤ形成用の第１の基板と、発光層の移設先である第２の基板について説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、第１の基板１００上に分離層１１０１を介して、活性層を含み構成される発光層１１０２、ＤＢＲ層１１０３を形成する。
ここで、第１の基板１００は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を形成するための基板であり、ここではＬＥＤ用の化合物半導体膜が成長可能な基板が用いられる。第１の基板の材料としては、ＧａＡｓを基本とするＩＩＩ−Ｖ属化合物系を成長する場合には、ＧａＡｓ基板、または格子定数が近いＧｅ基板などが挙げられる。ＧａＡｓ基板の場合、当該基板にＡｌ、Ｐなどの同属系元素を含むものでも構わない。また、デバイスの構成に応じて、Ｐ型、Ｎ型を形成するための不純物を含んでいても構わない。
この第１の基板１００上に、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法などの手法により、分離層１１０１、発光層１１０２、ＤＢＲ層１１０３を順次エピタキシャル成長する。ここで、分離層１１０１とは、発光層１１０２に対して選択的にエッチング可能な材料からなる層のことであり、例えばＡｌＡｓ、あるいはＡｌｘＧａ１‐ｘＡｓ（１≧ｘ≧０．７）からなる。このような組成からなる分離層は、フッ酸溶液により選択的にエッチングされる。
発光層１１０２は、発光素子として機能する化合物半導体層からなり、例えばＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰなどが可能であり、前記層中にｐｎ接合を有している。また、発光層１１０２の具体的な構成としては、例えば、図２に示すようにクラッド層１５０２、１５０３に挟まれた活性層１５０１からなる。
ＤＢＲ層１１０３は、第１の基板１００に対してエピタキシャル成長可能なものであり、目的とするＬＥＤの波長に対して、屈折率の異なる層のペアを複数段重ねた構造からなる。
このペアは屈折率の高い高屈折率層と低屈折率層からなる。そして、このペアを複数回積層したものが、ブラッグ反射膜、あるいはＤＢＲミラー（ＤＢＲ層）と呼ばれる。
このブラッグ反射膜は、屈折率の異なる２種類の膜の膜厚ｄ１，ｄ２を、光学膜厚ｎ×ｄがそれぞれ１／４波長になるように設定し、その２種類の膜のｍ組倍（ｍは２以上の自然数）にすることで、組数ｍに対応した反射率が得られるものである。その場合に、ブラッグ反射膜を構成する層の屈折率の差が大きいほど、組数が小さくても高反射率が得られるものである。なお、本発明においては、上記ＤＢＲを構成する際の条件を最適化して、特定波長の光を７０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上の効率で反射できるように設計するのがよい。
例えばＡｌＧａＡｓのＡｌ含有量の異なる層を交互に積層することによりＤＢＲ層が得られる。このとき、前述の分離層を選択的に除去する際に、ＤＢＲ層へのダメージを抑制するため、ＡｌｘＧａ１‐ｘＡｓと記載される場合の、Ａｌの含有量、即ち、ｘは０．８以下にするのがよい。ｘは、好ましくは０．７以下、より好ましくは０．６以下、更に好ましくは、０．４以下にするのがよい。ｘの下限値としては例えば、ゼロである。
いずれにせよ、前記ＤＢＲ層を構成する屈折率が他方よりも低い低屈折率層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦０．８）、ＡｌＩｎＧａＰ系材料、あるいはＡｌＧａＰ系材料から選択する。そして、前記分離層が、ＡｌＡｓあるいはＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．７≦ｘ≦１．０）から選択しておき、該分離層を選択的にエッチング除去する際に、前記低屈折率層にダメージが入り難い材料の組わせとしておくことが重要である。なお、分離層として、ＡｌＡｓ層を選択し、低屈折率層として、ＡｌＩｎＧａＰ系材料、あるいはＡｌＧａＰ系材料を用いる場合には、Ａｌの含有量に大きく依存せず、選択的な分離層の除去が可能である。
なお、ＤＢＲ層の構成としては、（高屈折率層／低屈折率層）の組み合わせとして、特に、フッ酸耐性の高いＤＢＲ構成として、下記の３例が挙げられる。
１）Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ／Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ２）ＡｌＩｎＧａＰ／Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ
３）ＡｌＧａＰ／Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ
なお、ペア数はレーザーを作製する場合では、９９．９％以上の反射率を求めるために３０層、４０層、或いはそれ以上の形成が必要となるが、例えば９０％以上の反射率で足りるＬＥＤの場合は、数層から１０層程度でも構わない。
図１（ｂ）に示すように、発光層１１０２の移設先の基板である第２の基板１１０は、シリコン基板、或いはＬＥＤを駆動するための半導体駆動回路１８００が形成されたシリコン基板を示す。ここでは駆動回路１８００が形成されたシリコン基板を基本として示すこととする。
この基板１１０の表面には、ＬＥＤと電気的に接続するための電極パッド１９００、１９０１が形成されている。そして、移設されてくるＬＥＤ部と、駆動回路とを電気的に分離するために、有機絶縁膜１１１１が形成されている。
なお、駆動回路がない、単なるシリコン基板を用いる場合には、図中の「駆動回路１８００」と「電極パッド１９００、１９０１」を省略して考えればよい。
有機絶縁膜１１１１は、第１基板１００と第２基板１１０とを接着するための接着剤を兼ね、そして粘着性があり且つ平坦な膜であることが好ましい。
例えば、この有機絶縁膜としては、ポリイミドなどの有機物をスピンコート形成した膜が用いられる。勿論、ポリイミド以外の材料であっても、絶縁性、粘着性、熱可塑性などの条件が整っていれば使用可能である。なお、有機絶縁膜を例に挙げたが、無機系（ＳＯＧなど）の絶縁膜も発明に適用できる。
図３では、前記第１の基板１００と第２の基板１１０とのの貼り合わせ工程について説明する。
第１の基板１００の表面に形成されている前記ＤＢＲ層１１０３と発光層１１０２とを島状領域に分かれるように溝を形成することでパターニングする。具体的には、ＤＢＲ層と発光層とをエッチングして分離層１１０４を露出させる。エッチングは分離層が露出したところでストップするのが好ましいが、分離層を貫通して基板に達しても後のプロセスは可能である。分離層中でエッチングがストップできれば、分離した後の（第１の）基板は再利用可能となる。なお、第１の基板１１０と分離層１１０１との間にエッチングストップ層として機能する層を設けておいてもよい。
図３のように、ＤＢＲ層１１０３、発光層１１０２が島状にパターニングされた面を、第２の基板の有機絶縁膜１１１１と接着する。この際、後にＬＥＤと駆動回路とを電気的に接続するためにアライメントしてから貼り合わせるのがよい。貼り合わせ工程は、互いの面を接触させた後、加熱をして接着強度を高めることが好ましい。加熱温度に関しては絶縁膜の材料によって異なるが、有機絶縁膜の場合は概ね数十℃から３００℃程度である。貼り合わせの結果、その貼り合わせ界面に表層を島状に分離した溝による空間が形成される。
図４では、分離層１１０１のエッチングによる転写工程を説明する。
上記貼り合わせにより形成された空間（溝）がエッチング液を導入する流路となる。この流路にエッチング液であるフッ酸溶液を注入する。溶液の注入方法としては、基板全体を溶液の中に浸漬するだけでも構わないが、より溶液の浸透を促進するためには貼り合わせ界面に向けて溶液のジェットを照射したり、超音波をかけるのが好ましい。
流路に入ったフッ酸溶液により、流路内部に露出している分離層が選択的にエッチングされ、図４に示すようにＤＢＲ層１１０３と発光層１１０２が第２の基板１１０に転写（あるいは移設）される。
こうして、本実施形態に係るＬＥＤアレイが製造されることになる。
以下では、第２の基板１１０に駆動回路１８００が設けられている場合に、発光層と当該駆動回路とを電気的に接続する方法の一例を述べる。
図５は、ＬＥＤと駆動回路１９００とを電気的に接続する工程を説明するための図である。
転写された発光層１１０２は、Ｐ層とＮ層で構成されている（Ｐ、Ｎは導電型を示す）。表面の導電型と反対の導電型の層が露出するまで発光層の一部をエッチングし、その後絶縁膜で全体を覆う。そして電極コンタクトを取る部分にコンタクトホールを形成する。この際、駆動回路の電極パッドとＬＥＤを接続するために、有機絶縁膜を貫通するビアホールを形成し、電極材料をデポジション及びパターニングすることにより、ＬＥＤと駆動回路を接続する。
この際、ＬＥＤを複数個パターニングしておくことで、駆動回路により制御されるＬＥＤアレイが出来上がる。
なお、図５では、発光層と駆動回路とをＤＢＲ層１１０３を介して、電気的に接続する様子を示しているが、勿論、発光層の表面側に位置する導電型と反対の導電型からなる層を露出させて、当該露出部と、駆動回路とを電気的に直接接続することもできる。
（第１の基板上の層構成）
なお、図１においては、前記第１の基板１００上には、前記分離層を介して、該分離層側から前記発光層と前記ＤＢＲ層とがこの順番で形成されている場合を示したが、該分離層側から前記ＤＢＲ層と前記発光層とをこの順番で形成しておくこともできる。斯かる場合は、後述するように、一旦、別な仮基板に貼り合わせた後、更に、第２の基板に貼り合わせる工程が必要となる。仮基板を用いない場合には、前記貼り合わせ工程（前記ＤＢＲ層と第２の基板との貼りあわせ工程）を経た後、前記分離工程を行うことになる。また、仮基板を用いる場合には、前記パターニング工程後、前記発光層と仮貼り合わせ基板とを貼り合わせた後、前記分離工程を行い、その後、前記貼り合わせ工程（前記ＤＢＲ層と第２の基板との貼りあわせ工程）を行うことになる。
なお、図１において、第１の基板１１０と分離層１１０１との間に、あるいは、分離層と発光層１１０２との間に別な層が介在する場合も本発明に含まれる。
（島状パターニング）
前記パターニング工程は、島状に素子分離された前記発光層が、複数の発光部を含むようにパターニングする工程であり、前記分離工程後に、前記複数の発光部を、個々の発光点に対応する素子分離を行うこともできる。
また、前記パターニング工程において、島状に素子分離された前記発光層のそれぞれが、一つの発光点に対応するようにパターニングしておくこともできる。
更にまた、前記ＤＢＲ層と発光層とを島状にパターニングするパターニング工程は、複数の発光素子がアレイ状に配列する領域を形成する工程であり、該領域のサイズは、前記第２の基板をダイシングする際のチップサイズと一致さることも好ましい。
また、前記ＤＢＲ層と発光層とを島状にパターニングするパターニング工程は、複数の発光素子がアレイ状に配列する領域を形成する工程である。該領域のサイズは、前記第２の基板をダイシングする際のチップサイズよりも小さく、且つ該領域同士の間隔は、該チップサイズの間隔と等しくなるようにしてもよい。
（ＤＢＲ／発光層／ＤＢＲ）
なお、前記第１の基板１００上の前記発光層は、前記ＤＢＲ層１１０３と、該ＤＢＲ層とは別のＤＢＲ層とで上下を挟むように構成することもできる。
以上、本実施形態１において説明した発明によれば、ＤＢＲ反射層を有するＬＥＤ薄膜を基板（必要に応じて駆動回路を有する。）に転写するため、通常のＬＥＤに対して輝度増大する。
また、背景技術として説明したように、有機絶縁膜を介してメタル反射層付きのＬＥＤに対して、発光層直下にＤＢＲ層があるので反射ロスが少ない為、輝度も増大する。
更に、反射界面に貼りあわせにおけるボイドが存在し難くなるので、製造プロセス上の信頼性も向上する。なお、シリコン基板に転写することにより、ＧａＡｓ基板上のＬＥＤ等に比して、熱放散効果も向上する結果、熱による基板の歪や輝度低下を避けることができる。
以上説明したように、本実施形態に係る発明では、発光素子基板として化合物半導体基板（あるいはＧｅ基板）を用い、これに分離層、発光層、ＤＢＲ層の順に成長する。
そして、表面のＤＢＲ層を絶縁膜を介してシリコン基板、或いは駆動回路が形成されたシリコン基板に貼り合わせ、分離層をエッチング分離することで発光層とＤＢＲ層をシリコン基板或いは駆動回路が形成されたシリコン基板に転写する構成をとる。
これにより従来の化合物半導体基板をそのまま使用するＤＢＲ法よりも熱放散特性の改善が可能になる。さらに、駆動回路が形成されたシリコン基板に発光層及びＤＢＲ層を転写する場合には、ＬＥＤアレイを実装する際の化合物半導体基板と駆動回路間のワイヤーボンディング実装を大幅に軽減できる。
更に転写する化合物半導体膜をＤＢＲ層、発光層、ＤＢＲ層のように、発光層を反射膜で挟み込む構造をとることでＬＥＤの放射角が狭小化できる。このＬＥＤアレイを光源として用いた電子写真装置（プリンタ）においては、従来のようなＬＥＤ放射光を感光体表面に集光するためのロットレンズを省略することもできる。
また、非特許文献１に示した、金属反射層を利用した発光素子層転写と比しても、従来の工程である金属反射層、その上の接着層を介しての貼り合わせよりも直接発光層の直下にＤＢＲ反射層がある分反射効果が高くなる。また、放出光が接合ボイドの影響を受け難いので信頼性が高い。更に、金属反射膜の形成工程がないということは、即ち金属反射膜の段差を埋めて絶縁膜で平坦化する工程がないということであり、その結果トータルの接着層を薄くできるので熱放散特性の改善効果が大きい。
トータルコストの改善に関しては、以下のように考えられる。
化合物半導体基板上に分離層、発光層、ＤＢＲ層の構造を１対として複数対の層を連続的にエピタキシャル成長し、表層の１対を駆動回路に転写する工程を複数回繰り返すことが可能である。そして、一回のエピタキシャル成長で複数枚の発光素子層転写基板を得ることができる。このためトータルコストの改善が可能となる。
尚、化合物半導体基板上に成長する膜が分離層、発光層、ＤＢＲ層の順番である場合には、最表面のＤＢＲ層を直接駆動回路基板上の絶縁膜に接着すれば良い。但し、分離層、ＤＢＲ層、発光層の順番にエピタキシャル成長した場合でも、以下の構成により転写可能である。すなわち、最表面の発光層を一旦仮基板に接着して分離層より分離することで仮基板に転写し、更にもう一度仮基板から駆動回路基板に発光層及びＤＢＲ層を転写する、２回転写でも同等の発光素子が作製可能である。
また、ロッドレンズを介さずに、小スポットサイズを感光体表面に形成する際については、以下のように考えられる。すなわち、ＤＢＲを基板側界面、及び／又は基板表面に設置して、指向性を向上させるだけでは、高解像度プリンタのスポットサイズ（２０μｍφ＠１２００ＤＰＩ）を実現するためには、不十分である場合がある。その際には、デバイス発光面積の縮小化、即ちＬＥＤ素子自身の縮小化を行えばよい。例えば、所望の潜像形成のための感光体層表面におけるスポットサイズの半分以下のデバイスの発光面積となるように設計するのが望ましい。
（第２の実施形態：マルチエピ）
次に図６を用いて、上記図１から図５に示したプロセスを発展させたもので、コスト低減を目的とした第２の実施形態例を説明する。
図６は、第２の実施形態における第１基板上の層構成の説明図である。
第１実施形態例では第１の基板上に分離層、発光層、ＤＢＲ層を順次積層したが、第２の実施形態では、この３層を１対として、複数対のエピタキシャル成長を行なったものを示している。すなわち、前記３層を１対とする部材を複数組積層するのである。
図６では分離層３１０１、発光層３１０２、ＤＢＲ層３１０３の組を３対成長した例が示されている。４１０１、５１０１は分離層を、４１０２、５１０２は発光層を、４１０３、５１０３はＤＢＲ層をそれぞれ示している。
本実施形態の目的は、一度に複数組の転写層を形成し、これを第２の基板に１対ずつ転写することで複数の膜転写基板を作成し、コスト低減を図るものである。
図７では、転写プロセスの工程を説明する。
第１の基板２００上に、複数対成長した分離層、発光層、ＤＢＲ層の表面１対のＤＢＲ層５１０３、発光層５１０２を第１実施形態と同じ要領でパターニング及びエッチングして分離層５１０１を露出する。この後の貼り合わせ工程、分離工程、膜転写後のデバイス作成工程は第１の実施形態と同じである。
但し、膜転写後に分離した第１の基板２００は、基板表面から分離層４１０１、発光層４１０２、ＤＢＲ層４１０３が残されており、再び最初の工程に基板を投入できる。
このようにして１枚の第１基板から複数枚の膜転写された第２基板を形成することが可能となる。
（第３の実施形態：仮基板利用）
次に図８を用いて、膜転写方法の更なるバリエーションである第３の実施形態例を説明する。
図８は第１基板３００の説明図である。
第１実施形態と異なり、基板表面から分離層８３０１、ＤＢＲ層８３０３、発光層８３０２の順番でエピタキシャル成長する。
図９は、仮基板３２０への貼り合わせ工程の説明図である。
第１及び第２実施形態と同様に、島状領域にパターニングした後、発光層８３０２、ＤＢＲ層８３０３までエッチングして分離層８３０１を露出させる。
次いでこの表面を仮接着機能を有する仮基板３２０と貼り合せる。そして前記実施形態と同じ要領で分離層をエッチングすることで、発光層及びＤＢＲ層を仮基板に一旦転写する。
図１０は、仮基板３２０から本基板への再転写工程の説明図である。
第１及び第２実施形態と同様に、駆動回路が形成され、更にその表面に有機絶縁膜８３１１が塗布された第２の基板３１０を用意する。これと仮基板３２０に転写された膜の分離面を貼り合わせ、加熱等により第２基板との貼り合わせ強度を確保した後に仮基板を分離する。仮基板の分離方法に関しては、仮基板の接着剤を選択的に溶解して分離する方法や、紫外線を照射することで粘着性を失活する接着剤を予め用いるなどの方法がある。
図１１及び図１２は第１、第２の実施形態と同じ工程となるため、説明を省略する。また第３の実施形態に第２実施形態と同様の複数対エピ層転写を応用することも勿論可能である。なお、図１１において、３１０は第２の基板、２８００は駆動回路、８９００と８９０１は電極パッド、８３１１は有機絶縁膜、８３０３はＤＢＲ層、８３０２は発光層である。図１２において、８５９７は絶縁膜（ＳｉＯ２やＳｉＮなど）、８５９８はメタル配線である。図の９５９９は、ｐ−コンタクト層との接続を、９５９８はｎ−コンタクト層との接続を示している。
（第４の実施形態：第２の本発明について）
また、上述の第２の本発明は、シリコン基板上に、ＤＢＲミラーを介して発光素子が設けられていることを特徴とする発光デバイスである。
ＤＢＲを設けたいわゆるマイクロキャビティＬＥＤ構成にした後、これをシリコン基板に移設し、より指向性の高いスポットを実現して、ロッドレンズを必須としない、密着型プリンタヘッドを得ることができる。このようなＬＥＤアレイの製造方法は、以下のようにして行うことができる。
（工程１）まず、第１の半導体基板の表面に分離層、発光層、ＤＢＲ層の順に成膜し、これを半導体回路が形成された第２の基板に絶縁膜を介して貼り合わせる。
（工程２）前記分離層をエッチング除去することにより前記第１の基板の発光層及びＤＢＲ層を前記第２の基板に転写する。
（工程３）転写された前記発光層を複数の発光部にアレイ化する工程、
複数の前記発光部と、該発光部の点灯を制御するための前記半導体回路の電極部分とを電気的に接続する。
なお、工程１において、発光層とＤＢＲ層とを予め島状にパターニングしておくことが好ましい。このパターニングは、発光層とＤＢＲ層とに溝を形成することにより行われる。この溝は、分離層に到達するまでの深さを有する溝であることが好ましい。また、工程３おける複数の発光部にアレイ化する工程は、前記島状にパターニングされている発光層を、通常のプロセスを用いて、複数の発光部にアレイ化する工程である。例えば、発光点に対応する箇所（例えば上面図で２０μｍ×２０μｍの矩形）の回りに溝を形成する。斯かる溝の深さは、表面側に存在する導電型の領域を面内方向に実質的に分断できればよい。勿論、活性層に到達するまで溝を深くしてもよい。
（第５の実施形態：ＤＢＲ層を利用して、電気的接続）
本実施形態に係る発光素子について、図１８を利用して説明する。
図１８において、２８１０は基板（例えばシリコン基板や透明基板やＳＯＩ基板である。）であり、２８１１は絶縁層、２８１２は発光層、２８１３はＤＢＲ層である。ＤＢＲ層は、複数の半導体膜（具体的には、互いに異なる屈折率からなるペアが複数積層されている。）からなる。
そして、２８７７、２８９７、２８８７は絶縁層であり、２８９８は第１の電極、２８８８は第２の電極である。
前記発光層の前記ＤＢＲ層とは反対側に、前記発光層に駆動電流を流すための第１の電極２８８８が設けられている。
前記発光層２８１２に駆動電流を流すための第２の電極が、前記ＤＢＲ層を構成する、前記発光層側の前記半導体膜と電気的に接続しているのが特徴である。
ここで、発光層側の半導体膜とは、ＤＢＲ層を第１及び第２の半導体膜からなるぺアをｎ組（例えば１０組）積層している場合に、ＤＢＲ層の層厚に関して、ｎ／２ペア分よりも発光層側にある半導体膜という意味である。換言すれば、発光層との界面側からＤＢＲ層の層厚の２分の１までにある半導体膜（ＤＢＲを構成している膜である。）に、第２の電極が接触していることを意味する。勿論、前記発光層と界面を形成している、ＤＢＲ層を構成している半導体膜や、ＤＢＲ層内部の半導体膜と、前記第２の電極とを直接、電気的に接触させることもできる。
図１８においては、基板２８１０上に半導体多層膜を含み構成されるＤＢＲ層２８１３と、発光層２８１２とをこの順に備え、前記ＤＢＲ層上には、前記発光層が設けられていない領域３８００が存在する場合が示してある。ＤＢＲ層２８１３と絶縁膜２８１１との間には金属層などを介在させることもできる。
そして、前記発光層２８１２に駆動電流を流すための第１電極２８９８が、前記発光層２８１２の前記ＤＢＲ層２８１３とは反対側で電気的に接続している。更に、前記発光層２８１２に駆動電流を流すための第２電極２８８８が、前記発光層２８１２側の前記半導体多層膜２８１３に、前記領域３８００において、電気的に接続されている。
このような構成を採用すれば、ＤＢＲ層２８１３の前記発光層２８１２とは反対側に電極を設けて駆動電流を流す場合よりも、ＤＢＲ層の積層方向に対する高抵抗化の影響を低減できる。
前記発光層の膜構成や転写プロセスの形態に応じて、前記ＤＢＲ層はｎ型でもｐ型でもよい。
特に、前記ＤＢＲ層が、ｎ型ＤＢＲ層である場合、上記の高抵抗化の影響はより低減することができる。
なお、前記発光層２８１２と前記ＤＢＲ層との界面を構成する半導体膜（前記半導体多層膜の一部）と、第２の電極２８９８とを物理的に接触させることができる。また、前記界面と前記第２の電極との直接接触では界面の影響が強い場合には、積極的に前記界面から数層分深い位置にある半導体膜と前記第２の電極とを接触させることもできる。また、図１８のようにＤＢＲ層２８１３を機能を分けて使用することは好ましい。すなわち、領域３８００の部分では、電極との接続用にＤＢＲ層を用い、領域３８００以外の部分（発光層の直下の部分）では、発光層からの光の取り出し量を上げるために用いることは非常に好ましい。
光学的反射層として働く前記ＤＢＲ層を、発光活性層、或いは、クラッド層に直接設けた場合は、自らの発光波長を吸収してしまうコンタクト層（ＤＢＲ層上部に設置される接続抵抗を低減させる目的で設ける場合がある。）による光吸収を回避できる。勿論、本実施形態に係る発明は、発光層２８１２とＤＢＲ層との間にコンタクト層を設けることを何ら排除するものではない。
また、発光層を含むデバイス領域と反射金属層との間に絶縁物を介在させる場合には、当該絶縁物による光吸収の影響が大きいが、光学的反射層として働く前記ＤＢＲ層を、発光活性層、或いは、クラッド層に直接設けておくことにより、それを抑制できる。
また、マトリックス駆動を行う場合のように、各素子毎に第一、第二電極を独立に引き出すことが必要となる場合も、本形態のように、発光活性層直下のＤＢＲ層を電極に用い、更に該電極は基板とは電気的に絶縁層を介して、独立分離しているので好適である。
即ち、ＤＢＲ層は発光強度増倍効果を発揮するミラー反射効果と不純物添加によって、キャリヤ密度を増やし、低抵抗化して、ＬＥＤ素子の独立した下部電極として用いることが可能となる二つの効能が同時に達成される。
また、ＬＥＤなどの発光素子を載置する基板として、化合物半導体基板を用いる従来のデバイスに比較して、シリコン基板を用いることによって、数倍の熱伝導特性の向上が計られる。
「基板２８１０」は、シリコン基板のほかにも、ガラス基板、石英基板、金属基板、セラミック基板、絶縁膜をコーティングした基板、などが適用できる。その基板の厚さとしては、例えば、３００μｍから１０００μｍの範囲、強度の確保やプロセス上の観点からは、好ましくは、４００μｍから８００μｍの範囲である。なお、基板２８１０となるシリコン基板上やその内部に駆動回路（図５の１８００）を設けておくこともできる。斯かる場合は、図５のように、第２電極と２８８８と、駆動回路側の電極１９００（図５）を電気的に接続することになる。
「絶縁層２８１１」は、例えば有機材料からなる膜である。有機材料からなる膜とは、例えばポリイミド系あるいは、他の有機絶縁膜、または絶縁フィルムである。このように、有機材料からなる膜としては、ポリイミドなどの有機絶縁膜である。具体的には、絶縁膜は、ポジ型の感光性ポリイミドを採用できる。もちろん、感光した後、当該露光部分は実質的には、更なる感光性は有さない。なお、ポジ型ではなくネガ型の感光性ポリイミドはもちろん、非感光性のポリイミドも、別途マスクなどを利用できる。なお、このポリイミドに関しては、たとえば、日立化成 デュポン マイクロシステムズ株式会社から提供されている。
また、感光性を有するポリイミドについて、特開２００５−０１２０３４号公報に詳しく記載されている。具体的には、芳香族無水物に二重結合を持ったアルコール（例えばメタクリル酸ヒドロキシエチル）を反応させジカルボン酸を形成し、これにジアミンを反応させて、側鎖に二重結合をもったポリアミドを形成する。これはポリアミック酸のカルボキシル基を重合性の二重結合を持った構造に置換した構造に相当する。このポリマーを光開始剤や増感剤、接着助剤と一緒にＮＭＰ（ｎ−メチルピロリドン）のような極性溶媒に溶かしたものが、感光性ポリイミドである。また、その他の有機材料膜は、化合物半導体基板とシリコン基板とを貼り合せるために用いることができる。上述のポリイミド以外にも、エポキシ系接着層などを採用できる。
また、絶縁層２８１１としては、上述のように有機材料膜のみならず、酸化シリコン膜などの無機系の絶縁性の酸化膜を用いることもできる。また、シロキサン系の樹脂なども使用できる。
なお、例えば基板２８１０としてのシリコン基板上及び／またはその内部を利用して、回路領域を有する場合には、スピンオングラス（ＳＯＧ）を利用して、当該回路領域上の平坦性をあげるために酸化シリコン絶縁膜を形成してもよい。もちろん、複数種類の絶縁膜を積層して利用することもできる。また、ポリイミドなど有機系材料を用いて絶縁膜を形成することもできる。特に、スピン塗布により有機材料を塗布し、溶媒を揮発させるプリベーク工程を経て接着性を挙げながら第１の基板に貼り合わせ、その後密着性をあげることは、生産性の面からも有効である。
また、本発明においては、絶縁膜として感光性のポリマーシートを利用できる。それ自体が接着性を有することがより好ましい。なお、第２の基板上に絶縁膜を形成する場合や、第１の基板側に絶縁膜を形成する場合には、加熱、圧着工程を経て形成してもよい。もちろん、溶液状の有機系材料（感光性のポリイミドなど）をスピン塗布によって成膜してもよい。あるいは、感光性のポリイミドをドライフィルムのようなシート状に形成した感光性ポリイミドシートを利用することもできる。
勿論、基板２８１０がガラスなどの絶縁基板である場合には、当該絶縁層は省略できる。なお、絶縁層２８１１と基板２８１０との間に金属や合金などからなる領域を介在させることもできる。このような金属などを放熱性をあげるために用いることもできる。また、ＤＢＲ層２８１３を用いることにより、放熱性が悪くなるような場合には、ＤＢＲ層２８１３と絶縁層２８１１との間に熱伝導性の良い金属層などを介在させることもできる。斯かる場合、貼りあわせ工程による接合界面は、ＤＢＲ層２８１３と金属層との間でも、あるいはＤＢＲ層２８１３上に金属層まで形成した後、絶縁層２８１１と貼りあわせることもできる。なお、ＤＢＲ層２８１３と絶縁層との間に金属層を設けることにより、ＤＢＲ層へのメタルの拡散によりＤＢＲ層内の屈折率が変化を抑制できる。
「発光層２８１２」は、特に制限されるものではなく、既述の、あるいは後述する材料を適用でき、例えばＡｌＧａＡｓを用いたダブルへテロ接合型や、ＧａＡｓＰを用いたホモ接合型などを採用できる。発光層をダブルヘテロ型構造にする場合、クラッド層とＤＢＲ層との間には、コンタクト層を設けてもよい。
「ＤＢＲ層２８１３」は、既述の、あるいは後述する材料を適用できる。前記ＤＢＲ層を構成する屈折率が他方よりも低い低屈折率層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦０．８）、ＡｌＩｎＧａＰ系材料、あるいはＡｌＧａＰ系材料から選択することができる。そして、成長基板からの分離時に寄与するエッチング犠牲層を、ＡｌＡｓあるいはＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．７≦ｘ≦１．０）から選択しておく。そして、この分離層を選択的にエッチング除去する際に、前記低屈折率層にダメージが入り難い材料の組わせとしておくことが好ましい。なお、犠牲層として、ＡｌＡｓ層を選択し、低屈折率層として、ＡｌＩｎＧａＰ系材料、あるいはＡｌＧａＰ系材料を用いる場合には、Ａｌの含有量に大きく依存せず、選択的な分離層の除去が可能である。なお、ＤＢＲ層の構成としては、（高屈折率層／低屈折率層）の組み合わせとして、特に、フッ酸耐性の高いＤＢＲ構成として、下記の３例が挙げられるがこれに限定されるものではない。
１）Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ／Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ
２）ＡｌＩｎＧａＰ／Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ
３）ＡｌＧａＰ／Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ
なお、ペア数はレーザ（ＬＤ）を作製する場合では、９９．９％以上の反射率を求めるために３０層、４０層、或いはそれ以上の形成が必要となるが、例えば９０％以上の反射率で足りるＬＥＤの場合は、数層から１０層程度でも構わない。
例えば、発光層２８１２を、ダブルへテロ型の構造（クラッド層：ｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ、活性層：ｐ−Ａｌ０．１３Ｇａ０．８７Ａｓ、ＤＢＲ層側に位置するクラッド層：ｎ−Ａｌ０．２３Ｇａ０．７７Ａｓ）にする。そして、ｎ型のＤＢＲ層２８１３として、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ：６３３Å／Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ：５６５Åの組を２０ペア積層して構成することができる。斯かる場合、ｎ型のＤＢＲ層におけるＳｉのドープ量は、０．５×１０１８／ｃｍ３以上５×１０１８／ｃｍ３の範囲、例えば、１×１０１８／ｃｍ３から２×１０１８／ｃｍ３の範囲にするのが好ましい。ｎ型クラッド層のＳｉのドープ量は、ｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘ＝０．２３）０．５ｕｍに対して２ｅ１８／ｃｍ３程度にするのがよい。
ｎ型ＤＢＲ層の電気抵抗率が、約０．２×１０−３Ωｃｍ以上８×１０−３Ωｃｍ以下の範囲、好ましくは、１×１０−３Ωｃｍ程度にするのがよい。
なお、過剰な不純物添加によりＤＢＲ層の結晶性を著しく損なわないようにすることが好ましい。
発光層をダブルへテロ型構造で構成している場合は、互いに近接するｎ型クラッド層とｎ型ＤＢＲ層（なお、両者の間にコンタクト層が介在する場合もある）とに関して、以下のような関係にするのがよい。すなわち、ｎ型ＤＢＲ層の抵抗率を１０％以上、好ましくは２０％以上、更に好ましくは３５％以上、ｎ型クラッド層に比して同等か、或いは低減させるのがよい。なお、駆動電流に対して、抵抗値の問題が大きくなければ、クラッド層とｎ−ＤＢＲ層との抵抗率は、同等にすることもできる。
ｐ型ＤＢＲの場合は、カーボンなどのドープ量をあまりに多くしすぎると、フリーキャリア吸収による発光効率への影響があることから、好ましい構成としては、ｎ型ＤＢＲ層を用いるのが好ましい。
絶縁層２８７７、２８８７、２８９７は、例えば酸化シリコンなどである。
第１電極２８９８や第２電極２８８８は、金、白金、Ａｌ、Ｃｕ、銀、あるいはこれらの合金などを適宜採用できる。
前記第２の電極２８９８は、前記ＤＢＲ層２８１３を構成する前記半導体多層膜に直接接続されていることが好ましい。
前記基板２８１０は、シリコン基板を含み構成され、該シリコン基板上に絶縁領域２８１１を介して、前記ＤＢＲ層２８１３を設けることもできる。絶縁領域は、酸化シリコンや、有機絶縁膜を用いて構成できる。
また、前記基板２８１０と前記絶縁領域２８１１を含み構成される部材３８５０の内部に前記発光素子２８１２を駆動するための駆動回路を有している構成にすることもできる。
本実施形態において、２８９７は絶縁膜である。駆動用の回路は、前記部材３８５０の内部に設けてもよいし、該部材の内部ではない、別の部分に設けることもできる。
本実施形態にて説明した前記発光素子を、アレイ状に配置してＬＥＤプリンタヘッドを構成したり、当該ヘッドを用いてＬＥＤプリンタを提供できる。更に、当該プリンタヘッドを複数備えていることによりＬＥＤプリンタやカラーＬＥＤプリンタを構成してもよい。
（第６の実施形態：ＬＥＤプリンタ）
本実施形態に係るＬＥＤプリンタは、以下の特徴を有する。すなわち、シリコン基板上に化合物半導体を発光層として含み、且つ該シリコン基板と該発光層との間にＤＢＲ層が設けられているＬＥＤアレイ（図１７の７３００）を有する。そして、該ＬＥＤアレイを光源として静電潜像を書き込むための感光ドラム（同図の７２００）と、帯電器（不図示）とを備え、前記感光ドラムと前記ＬＥＤアレイとの間に、ロッドレンズアレイが設けられていないことを特徴とする。ここでいう、ロッドレンズアレイとは、図１５に示すように、感光ドラムとＬＥＤアレイとの間に介在するものであるが、ＤＢＲ層を利用していることにより、ロッドレンズアレイを省略することができる。
なお、ＬＥＤアレイ自体は、上記第１から第３の実施形態において説明した製造方法により作製されたＬＥＤアレイでもよいし、他の方法により作製されていてもよい。
勿論、上記第１から第３の実施形態に係る発明を用いて、ＬＥＤプリンタを作製する場合に、本発明は、前述のロッドレンズアレイを使用しない場合は勿論、使用する場合も包含する。
（第７の実施形態：ＬＥＤアレイ、ＬＥＤプリンタ）
本実施形態に係るＬＥＤアレイは、以下の３つの特徴を有する。
まず、駆動回路を有するシリコン基板上に絶縁層を介して、ＤＢＲ層と発光層とをこの順に備えていること。そして、前記発光層と、反射ミラーとして機能する前記ＤＢＲ層との間には有機絶縁膜が介在していないこと。更に前記駆動回路と前記発光層とは、直接的に、あるいは前記ＤＢＲ層を介して間接的に電気的接続がなされていること。
この３つの特徴を有するＬＥＤアレイと、該ＬＥＤアレイを光源として静電潜像を書き込むための感光ドラムと、帯電器とを設けて、ＬＥＤプリンタを構成することもできる。
なお、上記した本発明に係るＬＥＤアレイと、そのＬＥＤプリンタヘッドは、カラーのＬＥＤプリンタに適用される。カラープリンタの一構成例について簡単に述べる。マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のそれぞれに対応した各感光体ドラムを有する。そして、各ドラムに対応したＬＥＤプリンタヘッドを備えることになる。そして、転写紙を搬送すると共に各感光体ドラムに接触させるための搬送ベルトや、給紙用のレジストローラ、定着ローラを有する。更に、必要に応じて、除電用のチャージャーや転写紙の先端検出用センサも設ける。
（実施例１）
図１から図５を用いて第１実施例を説明する。
４インチＧａＡｓ基板１００上に、分離層１１０１であるｐ−ＡｌＡｓ層を１００ｎｍ、発光層１１０２を約２０００ｎｍ、ｎ−ＤＢＲ層１１０３をＭＯＣＶＤ法により成長する。発光層１１０２の詳細は、以下の通りである。
すなわち、クラッド層となるｐ−Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ：３５０ｎｍ、活性層となるｐ−Ａｌ０．１３Ｇａ０．８７Ａｓ：３００ｎｍ、そしてＤＢＲ層側に位置するクラッドとなるｎ−Ａｌ０．２３Ｇａ０．７７Ａｓ：１３００ｎｍ、からなっている。
また、ｎ−ＤＢＲ層１１０３の詳細は、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ：６３３Å／Ａｌ０．８Ｇａ０．２Ａｓ：５６５Åの組を２０ペア積層して構成している。
次に、図３に示すように、最表面のＤＢＲ層１１０３にフォトリソ技術により３５０μｍ×８ｍｍの島状領域を、前後左右１００μｍ間隔をもって形成する。
次いで、前記１００μｍのパターニング領域を分離層１１０１が露出するまでエッチングし、溝１１０４を形成する。エッチング条件は３０℃のＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２＝１：５０溶液とする。約４分間でＤＢＲ層１１０３と発光層１１０２がエッチングされ、分離層１１０１が露出する。
次に、図２に示すように、駆動回路１８００が形成されたシリコン基板１１０を用意し、その表面に溶剤に融解したポリイミドをスピンコートし、溶剤を蒸発させることで２μｍの厚みのポリイミド膜１１１１を形成する。そして、図３に示すように、このポリイミド膜と前記ＧａＡｓ基板１００のＤＢＲ層１１０３側の面とを貼り合わせ、２８０℃、２時間の熱処理を行う。
そして、貼り合わせた基板を５％フッ酸溶液に浸し、超音波を印加する。これによりフッ酸溶液が貼り合わせ界面の溝１１０４に浸透し、分離層１１０１を溶かす。その結果、ＤＢＲ層１１０３と発光層１１０２が、ポリイミド層（１１１）を介して駆動回路を有するシリコン基板１１０に転写される。
シリコン基板１１０上に転写された発光層１１０２に、図５に示すように、通常のＬＥＤ作製プロセスを用いて発光領域２０×２０μｍ、間隔４２μのアレイ状に発光素子を形成する。
この際、発光層１１０２の基板表面側にＰ型コンタクト層を、基板下側にｎ型コンタクト層を予め設けておくのがよい。また、ｎ型コンタクト層は、ＤＢＲ層１１０３に兼用させることもできる。更にＬＥＤのｎ型コンタクトは、ポリイミド層１１１１のビアホールを介して駆動回路の電極パッド１９００と接続される。
この結果幅３５０μｍ、長さ８ｍｍのチップ上に、約１９０個のＬＥＤアレイが駆動回路に接続された形で形成される。なお、駆動回路１８００と発光層との電気的接続は、ＤＢＲ層を介して、あるいはＤＢＲ層上に予めコンタクト層を設けておく、当該コンタクト層と接続させることもできる。かかる場合、図５において、ＤＢＲ層と絶縁膜１１１１との間にコンタクト層が存在することになる。また、図５の発光層のうち、ＤＢＲ層側に位置する導電型の領域と、駆動回路とを接続してもよい。
なお、本実施例のように、分離層を除去する際に、ＤＢＲ層へのダメージが入り難いように、ＤＢＲ層を構成する低屈折率側の層として、ＡｌＡｓ層自体やＡｌの酸化物は使用しない方が好ましい。勿論、ＤＢＲ層へのダメージが十分に低ければ、特に、ＤＢＲ構成層の材料は限定されるものではない。
なお、従来のＤＢＲ法を用いたＬＥＤとしては、ＧａＡｓ発光素子基板上にＤＢＲ層、発光素子を順次成長しただけのものであり、当該発光素子基板をそのまま製品に実装していた。素子（ＬＥＤ）の密度が大きくなるほど、ＬＥＤを駆動するドライバ回路とＬＥＤとのワイヤー接続本数が増し、コスト増の原因となる。また通常のＬＥＤは化合物半導体基板を発光素子基板として用いるが、化合物半導体基板は熱放散特性が悪く、素子に電流を流す際に発光に寄与しないエネルギーが熱として蓄積され、発光特性を悪化する原因ともなってしまう。
本実施例により駆動素子回路と発光素子との電気的接続をワイヤー接続でなくフォトリソグラフィーで配線することが可能となる。つまりコスト的に有利になる可能性を含んでいる。また転写する基板がシリコン基板である場合には、基板の熱放散特性が良好なことから、特性劣化のない安定な強度の発光が得られる。
また、前述の非特許文献１で示した技術のように、金属反射膜が発光素子と連続構造でないということは、そこに貼り合わせ界面が介在するということである。このように、貼り合わせ面に発生するミクロ或いはマクロなボイド（空隙）のために、反射効率が更に悪化する場合があるが、本実施例においては、反射膜であるＤＢＲと発光層とが連続構造であるので、上記ボイドによる影響も避けることができる。
このように本実施例によれば、本発明はＬＥＤアレイの輝度特性を改善しつつ、上記ＤＢＲ法や金属反射法の欠点、即ちＤＢＲ法におけるバルク基板の実装時のワイヤボンディングコスト増大、バルク基板の熱放散特性の改善が図られる。また金属反射法におけるボイドや接着剤による反射効率劣化の改善を行ない、更にトータルコストの増加を抑えるプロセスを提供する。更には、指向性の向上により、金属ミラーの反射光の拡散よりも、散乱光の減少が見られる。そのため、素子サイズを縮小することにより、より狭小なスポットサイズを得ることが可能となる。
更に、発光デバイスアレイとプリンタの感光体との距離を短縮させることにより、レンズ系のないプリントヘッドが実現される。
シリコン基板側の界面、そして表面側にもＤＢＲを設けたマイクロキャビティＬＥＤも本発明に含まれる。かかる場合、シリコン基板に移設し、より指向性の高いスポットを実現できる。そのため、感光体表面の位置調整が必要で、部品点数の増加するロッドレンズを必要としない、より好適な密着型プリンタヘッドを提供することができる。勿論、必ずしも、発光層の両側にＤＢＲがある場合にのみ、ロッドレンズアレイを省略できるのではなく、一方側にのみＤＢＲ層がある場合にも省略することができる。
（実施例２）
図６を用いて第２実施例を説明する。
４インチＧａＡｓ基板２００上に分離層であるｐ−ＡｌＡｓ層３１０１を１００ｎｍ、発光層３１０２を約２０００ｎｍ、ｎ−ＤＢＲ層３１０３を約２４００ｎｍ形成する。更に連続して、前記３つの層を１対とする成長を２回繰り返す（分離層４１０１、５１０１）、（発光層４１０２、５１０２）、（ＤＢＲ層４１０３、５１０３）。尚各層の詳細な構成は、実施例１と同じものとする。なお、本実施例では分離層、発光層、ＤＢＲ層からなるペアを３回積層していることになるが、勿論、この回数は本発明において何ら限定されるものではない。４回以上繰り返すことも可能である。
図７のように、実施例１と同様にパターニングを行ない、ＤＢＲ層５１０３、発光層５１０２の層厚に対応する深さまでエッチングして分離層５１０１を露出させる。このとき、分離層５１０１の下側にある層（ＤＢＲ層、発光層、分離層）はパターニングしない。
この後、実施例１と同様に駆動回路が形成された第２の基板に、接着層を介して貼り合わせ、続いて分離層をエッチングしてＤＢＲ層及び発光層を駆動回路上に転写する。更に転写された発光層に通常のＬＥＤプロセスを施し、ＬＥＤアレイを形成する。
分離されたＧａＡｓ基板（２００）は、最表面にＤＢＲ層４１０３が現れるので、この後、上記プロセスをあと２回繰り返し、合計３枚の転写基板を得る。
（実施例３）
図８を用いて実施例３を説明する。
４インチＧａＡｓ基板３００上に分離層８３０１であるｐ−ＡｌＡｓ層を１００ｎｍ、ｎ−ＤＢＲ層８３０３を約２４００ｎｍ、発光層８３０２を約２０００ｎｍ、順次ＭＯＣＶＤ法により成長する。尚各層の詳細な構成は、実施例１と同じものとする。
図９に示すように、実施例１と同様にパターニングを行ない、発光層８３０２、ＤＢＲ層８３０３の深さまでエッチングして分離層８３０１を露出させる。
一方で、仮接着剤８３２１を表面に有する仮基板８３２０を用意し、発光層８３０２と仮接着剤８３２１面を接着する。
このときの仮接着剤（３２１）としては、アクリル系有機溶剤に溶解するもの（例えば、東京応化工業（株）製ＴＺＮＲ−Ａシリーズ（製品名）である。）を用いる。また、仮基板８３０２としては、特に制限されるものではないが、上記接着剤を溶解させる際に使用する有機溶剤に対して耐性がある、例えば、石英基板を使用できる。勿論、シリコン基板でも構わないし、通常のガラス基板でもよい。
そして、図９に示すように貼り合わせた基板の接合界面に形成される溝８３０４に５％フッ酸溶液を注入し、分離層８３０１をエッチングする。その結果、発光層８３０２及びＤＢＲ層８３０３が仮基板８３２０に転写される。
一方で、駆動回路が形成されたシリコン基板３１０を用意し、この表面に有機絶縁膜であるポリイミド８３１１をスピンコートして接着層８３１１を形成する。次いで、上記仮基板８３２０に転写され、露出したＤＢＲ層８３０１面と有機絶縁膜８３１１とを接着する。有機絶縁膜の溶媒を蒸発させた後、更に２８０℃で２時間熱処理を行ない貼り合わせ強度を高める。
続いて貼り合わせ界面に形成された溝８３０４にアセトンを注入し、仮基板８３２０に施されていた仮接着剤８３２１を溶解する。この際のアセトンの注入は、貼り合わせ基板をアセトン中に浸漬し、超音波を印加することでなされる。
その結果仮基板８３２０が分離し、駆動回路が形成されたシリコン基板３１０上にＤＢＲ層８３０２及び発光層８３０２が転写される。
そして、図１２に示すように、実施例１と同様にＬＥＤプロセスを行ないアレイ化した後、駆動回路と接続することによって、ＬＥＤアレイを形成する。
（実施例４）
実施例３で用いたＧａＡｓ基板上の成長層、即ち分離層、ＤＢＲ層、発光層の対を３対成長する。更に実施例３で行なった仮基板転写、シリコン駆動回路基板転写の工程を、実施例２と同様に合計３回行ない、３枚のＬＥＤアレイ基板を得る。
（実施例５）
実施例１乃至４作製したＬＥＤアレイは、チップサイズが３５０μｍ×８ｍｍサイズであり、４インチ基板上で前後左右１００μｍの間隔をもって図１３のように形成される。図１３において、９３６０はＬＥＤチップ、９３５０はプリント基板、９３７０は基板、９３８０と９３９０はスクライブラインを示している。
これを前記１００μｍの間隔部分でダイシングしてチップ状とし、図１３に示すように、プリント基板９３５０上に２６チップ直列に配置することにより、Ａ４サイズのＬＥＤアレイを形成する。
更に図１５に示すようにＡ４サイズＬＥＤアレイ７３００、ロットレンズアレイ７１００、感光ドラム７２００を配置することにより、ＬＥＤプリンタの一部を構成する。なお、ロッドレンズアレイは、セルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ）、あるいは正立等倍ロッドレンズアレイとも呼ばれる。このレンズは、屈折率分布型レンズ（Ｓｅｌｆｏｃ）を多数配列し、全体で１個の連続した像を形成する光学系からなる短冊状のレンズアレイとして一般に知られている。
（実施例６）
実施例１と同様にＧａＡｓ基板上の成長エピ成長を行ない、駆動回路の形成されていないシリコン基板と貼り合わせる。分離層のエッチングプロセスは実施例１と同様に行ない、更にＬＥＤ形成プロセスは、駆動回路との接続部分を除いて実施例１と同様に行なう。
これを１００μｍの間隔部分でダイシングしてチップ状（ＬＥＤチップ５４００）とし、図１４に示すように、プリント基板９３５０上に２６チップ直列に配置することにより、Ａ４サイズのＬＥＤアレイを形成する。
このとき駆動回路は、通常のＩＣプロセスにより別に作製されたものを同様のサイズのチップ（６４００）にダイシングして形成し、図１４に示すようにＬＥＤアレイに平行にプリント基板上に配置される。ＬＥＤチップと駆動回路チップはワイヤーボンディングで接続されることになる（不図示）。なお、図において、５３８０、５３８１ｍ５３８２、５３８３はダイシング方向を示している。
（実施例７）
図７に示すようにＧａＡｓ基板７００上のエピタキシャル成長を、分離層１７０１、ＤＢＲ層１７０３、発光層１７０２、ＤＢＲ層２７０３の順に成長する。
このあと実施例１と同様のプロセスを行なうが、エッチング分離用の溝は分離層１７０１が露出するまで行なう。
その結果得られたＬＥＤをアレイ化し、これを実施例５と同様にプリンタヘッド（ＬＥＤアレイ７３００、プリント基板７０００）として用いる。この際本実施例のＬＥＤの光放射角度は、従来より狭小化することができるため、図１７に示すように、ＬＥＤプリンタを構成するに際して、放射光を集光するためのロッドレンズアレイが不要とすることができる。
なお、図１７の構成において、ロッドレンズアレイを省略する場合に、感光ドラム７２００とＬＥＤアレイとの間隔を調整あるいは維持するために、プリント基板側に間隔調整用の凸構造を設けておくこともできる。当該凸部は例えば、プリント基板上のアレイの長軸方向の両端側に設けておくことができる。勿論、感光ドラムと、ＬＥＤアレイとの間における磨耗などの問題が小さければ、実質的に、両者を密着させることもできる。
本発明に係る第１の基板と第２の基板を説明するための模式的断面図である。 本発明に係る発光層を説明するための模式的断面図である。 第１の実施形態に係る発明のプロセスを説明するための模式的断面図である。 第１の実施形態に係る発明のプロセスを説明するための模式的断面図である。 第１の実施形態に係る発明のプロセスを説明するための模式的断面図である。 別の実施形態に係る発明のプロセスを説明するための模式的断面図である。 別の実施形態に係る発明のプロセスを説明するための模式的断面図である。 別の実施形態に係る発明のプロセスを説明するための模式的断面図である。 別の実施形態に係る発明のプロセスを説明するための模式的断面図である。 別の実施形態に係る発明のプロセスを説明するための模式的断面図である。 別の実施形態に係る発明のプロセスを説明するための模式的断面図である。 別の実施形態に係る発明のプロセスを説明するための模式的断面図である。 本発明に係るＬＥＤアレイを説明するための模式図である。 本発明に係るＬＥＤアレイを説明するための模式図である。 本発明に係るＬＥＤプリンタを説明するための模式図である。 本発明に係る第１の基板上の層構成を説明するための模式的断面図である。 本発明に係るＬＥＤプリンタを説明するための模式図である。 第５の実施形態に係る発明を説明するための模式的断面図である。
符号の説明
１００ 第１の基板
１１０１ 分離層
１１０２ 発光層
１１０３ ＤＢＲ層
１１０ 第２の基板
１８００ 駆動回路
１１１１ 絶縁膜

Claims (30)

  1. ＬＥＤアレイの製造方法であって、
    第１の基板上に、分離層を介して、発光層とＤＢＲ層とを形成する工程、
    前記ＤＢＲ層と発光層とを島状にパターニングするパターニング工程、
    前記ＤＢＲ層と第２の基板とを絶縁層を介して貼り合わせる貼り合わせ工程、及び
    前記分離層をエッチングにより除去することにより、前記第１の基板と前記発光層とを分離する分離工程とを備えていることを特徴とするＬＥＤアレイの製造方法。
  2. 前記分離層が、ＡｌＡｓあるいはＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．７≦ｘ≦１．０）であることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  3. 前記ＤＢＲ層を構成する屈折率が他方よりも低い低屈折率層は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦０．８）、ＡｌＩｎＧａＰ系材料、あるいはＡｌＧａＰ系材料から選ばれることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  4. 前記第２の基板がシリコン基板であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  5. 前記第１の基板上には、前記分離層を介して、該分離層側から前記発光層と前記ＤＢＲ層とがこの順番で、あるいは該分離層側から前記ＤＢＲ層と前記発光層とがこの順番で形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  6. 前記貼り合わせ工程を経た後、前記分離工程を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  7. 前記パターニング工程後、前記発光層と仮貼り合わせ基板とを貼り合わせた後、前記分離工程を行い、その後、前記貼り合わせ工程を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  8. 前記パターニング工程は、島状に素子分離された前記発光層が、複数の発光部を含むようにパターニングする工程であり、前記分離工程後に、前記複数の発光部を、個々の発光点に対応する素子分離を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  9. 前記パターニング工程は、島状に素子分離された前記発光層のそれぞれが、一つの発光点に対応していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  10. 前記ＤＢＲ層と発光層とを島状にパターニングするパターニング工程は、複数の発光素子がアレイ状に配列する領域を形成する工程であり、該領域のサイズは、前記第２の基板をダイシングする際のチップサイズと一致していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  11. 前記ＤＢＲ層と発光層とを島状にパターニングするパターニング工程は、複数の発光素子がアレイ状に配列する領域を形成する工程であり、該領域のサイズは、前記第２の基板をダイシングする際のチップサイズよりも小さく、且つ該領域同士の間隔は、該チップサイズの間隔と等しいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  12. 前記第２の基板には、前記発光層及び前記ＤＢＲ層が島状に分離されてなる複数の発光部を駆動するための半導体回路が形成されており、前記貼り合わせ工程と前記分離工程とを経た後、前記発光部と、前記半導体回路の電極部分とを電気的に接続する接続工程を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  13. 前記接続工程は、前記発光部を構成する、島状に分離されているＤＢＲ層と、前記電極部分とを電気的に接続することで行われる請求項１２記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  14. 前記発光層は、前記ＤＢＲ層と、該ＤＢＲ層とは別のＤＢＲ層とにより、挟まれていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  15. 前記第１の基板上には、前記分離層と前記発光層と前記ＤＢＲ層からなる組が、複数組積層されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  16. 前記絶縁膜は、有機絶縁膜であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法。
  17. 第１の半導体基板の表面に分離層、発光層、ＤＢＲ層の順に成膜し、該第１の半導体基板を、半導体回路が形成された第２の基板に絶縁膜を介して貼り合わせる工程、
    前記分離層をエッチング除去することにより、前記発光層及びＤＢＲ層を前記第２の基板に転写する工程、
    転写された前記発光層を複数の発光部にアレイ化する工程、及び
    複数の前記発光部と、該発光部の点灯を制御するための前記半導体回路の電極部分とを電気的に接続する工程、を有することを特徴とするＬＥＤアレイの製造方法。
  18. 請求項１から１７のいずれか１項に記載のＬＥＤアレイの製造方法により作製されているＬＥＤアレイと、該ＬＥＤアレイを光源として静電潜像を書き込むための感光ドラムと、帯電器とを備え、前記感光ドラムと前記ＬＥＤアレイとの間に、ロッドレンズアレイが設けられていないことを特徴とするＬＥＤプリンタ。
  19. シリコン基板上に化合物半導体を発光層として含み、且つ該シリコン基板と該発光層との間にＤＢＲ層が設けられているＬＥＤアレイと、該ＬＥＤアレイを光源として静電潜像を書き込むための感光ドラムと、帯電器とを備え、前記感光ドラムと前記ＬＥＤアレイとの間に、ロッドレンズアレイが設けられていないことを特徴とするＬＥＤプリンタ。
  20. ＬＥＤアレイであって、駆動回路を有するシリコン基板上に絶縁層を介して、ＤＢＲ層と発光層とをこの順に備え、前記発光層と、反射ミラーとして機能する前記ＤＢＲ層との間には有機絶縁膜が介在せず、且つ前記駆動回路と前記発光層とは、直接的に、あるいは前記ＤＢＲ層を介して間接的に電気的接続がなされていることを特徴とするＬＥＤアレイ。
  21. 請求項２０に記載のＬＥＤアレイと、該ＬＥＤアレイを光源として静電潜像を書き込むための感光ドラムと、帯電器とを備え、前記感光ドラムと前記ＬＥＤアレイとの間に、ロッドレンズアレイが設けられていないことを特徴とするＬＥＤプリンタ。
  22. 発光素子であって、
    基板上に半導体膜を含み構成されるＤＢＲ層と、発光層とをこの順に備え、
    前記発光層の前記ＤＢＲ層とは反対側には、前記発光層に駆動電流を流すための第１の電極が設けられており、
    前記発光層に駆動電流を流すための第２の電極が、前記ＤＢＲ層を構成する、前記発光層側の前記半導体膜と電気的に接続していることを特徴とする発光素子。
  23. 前記ＤＢＲ層上には、前記発光層が設けられていない領域が存在し、該領域における前記ＤＢＲ層と前記第２の電極とが電気的に接続していることを特徴とする請求項２２に記載の発光素子。
  24. 前記ＤＢＲ層が、ｎ型ＤＢＲ層であることを特徴とする請求項２２あるいは２３に記載の発光素子。
  25. 前記第２の電極は、前記ＤＢＲ層を構成する前記半導体多層膜に直接接続されていることを特徴とする請求項２２から２４のいずれか１項に記載の発光素子。
  26. 前記基板は、シリコン基板を含み構成され、該シリコン基板上に絶縁領域を介して、前記ＤＢＲ層が設けられている請求項２２から２５のいずれか１項に記載の発光素子。
  27. 前記シリコン基板と前記絶縁領域を含み構成される部材の内部に前記発光素子を駆動するための駆動回路を有していることを特徴とする請求項２６記載の発光素子。
  28. 請求項２２から２７のいずれか１項に記載の前記発光素子が、アレイ状に配置されているＬＥＤプリンタヘッド。
  29. 請求項２２から２６のいずれか１項に記載の発光素子がアレイ状に配置されて構成されるプリンタヘッドを複数備えていることを特徴とするＬＥＤプリンタ。
  30. 請求項２２から２６のいずれか１項に記載の発光素子がアレイ状に配置されて構成されるプリンタヘッドを複数備えていることを特徴とするカラーＬＥＤプリンタ。
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