JP2010114105A - 機能性領域の移設方法、ledアレイ、ledプリンタヘッド、及びledプリンタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】移設方法は第1乃至第6の工程を含む。第1工程では、第1の機能性領域101又は第2の基板200上の第1の機能性領域の移設予定領域に第1の接合層205を設ける。第2工程では、第1の機能性領域と第2の基板を第1の接合層で接合する。第3工程では、第1の基板と第1の機能性領域を、第1の分離層115aを第1の条件で処理して分離する。第4工程では、第1の基板上にある第2の機能性領域102又は第3の基板上の第2の機能性領域の移設予定領域に第2の接合層を設ける。第5工程では、第2の機能性領域と第3の基板を第2の接合層で接合する。第6工程では、第1の基板と第2の機能性領域を、第2の分離層115bを第2の条件で処理して分離する。第1及び第2の分離層は異なる条件で分離可能となる材料を含む。
【選択図】図3
Description
図20(a)、(b)は、夫々、シリコン基板上に形成された回路素子及びGaAs基板に形成された発光層を示す図である。図20において、11はGaAs基板、12はGaAsからなる発光層、13はシリコン基板、14はシリコン基板上に形成された回路素子を示す。発光層12を回路素子14上に移設することで発光素子が完成する。この発光層12は回路素子14上の一部(或いは回路素子に隣接して)設けられる。そして、その大きさは例えば10mm×50μm程度の大きさである。一方、回路素子14の大きさは例えば10mm×0.3mm程度の大きさである。従って、一括して発光層12を回路素子14に移設する場合の発光層12の配列及び取り個数は、回路素子14の配列に制約され、結果としてGaAs基板11の単位面積当たりで発光層12として活用できる面積は小さなものとなる。
前記機能性領域に含まれる第1の機能性領域と、前記他の基板である第2の基板上の前記第1の機能性領域が移設される領域との、少なくとも一方に所定の厚さの第1の接合層を設ける第1の工程。
前記第1の機能性領域と前記第2の基板とを前記第1の接合層により接合する第2の工程。
前記第1の基板と前記第1の機能性領域とを、前記複数の分離層のうちの第1の分離層を第1の条件で処理することにより前記第1の分離層で分離する第3の工程。
前記第1の基板に残存する前記機能性領域に含まれる第2の機能性領域と、前記第2の基板上の前記第1の機能性領域を移設した領域以外の前記第2の機能性領域が移設される領域、又は前記他の基板である第3の基板上の前記第2の機能性領域が移設される領域との、少なくとも一方に所定の厚さの第2の接合層を設ける第4の工程。
前記第2の機能性領域と前記第2の基板又は前記第3の基板とを前記第2の接合層により接合する第5の工程。
前記第1の基板と前記第2の機能性領域とを、前記複数の分離層のうちの第2の分離層を第2の条件で処理することにより前記第2の分離層で分離する第6の工程。
何らかの処理で分離可能となる複数の分離層を有する第1の基板の前記分離層上に接合されて設けられている2以上の機能性領域の中の一部の領域を他の基板に移設する本発明の機能性領域の移設方法の基本的な実施形態は、前記考え方に基づき次の工程を含む。
第1の機能性領域と、前記他の基板である第2の基板上の前記第1の機能性領域が移設される領域との、少なくとも一方に所定の厚さの第1の接合層を設ける第1の工程。
前記第1の機能性領域と前記第2の基板とを前記第1の接合層により接合する第2の工程。
前記第1の基板と前記第1の機能性領域とを、第1の分離層を第1の条件で処理することにより前記第1の分離層で分離する第3の工程。
前記第1の基板に残存する第2の機能性領域と、前記第2の基板上の前記第1の機能性領域を移設した領域以外の前記第2の機能性領域が移設される領域、又は前記他の基板である第3の基板上の前記第2の機能性領域が移設される領域との、少なくとも一方に所定の厚さの第2の接合層を設ける第4の工程。
前記第2の機能性領域と前記第2の基板又は前記第3の基板とを前記第2の接合層により接合する第5の工程。
前記第1の基板と前記第2の機能性領域とを、第2の分離層を第2の条件で処理することにより前記第2の分離層で分離する第6の工程。
ここにおいて、前記第1の分離層と前記第2の分離層とは互いに異なる条件で分解又は結合強度が低下する材料を含み、前記機能性領域は少なくとも第1の機能性領域と第2の機能性領域とを含む。
(式1)l≦L
(式2)W>w
(式3)W+S>w+s
(式4)l=L
(式5)W=n×w
(式6)W+S=n(w+s)
ここで、nは2以上の整数を表す。ここでは、第1の基板100上に高密度で形成した第1の機能性領域101を選択的に第2の基板200の接合層205の配置領域に移設することを例えばn回繰り返す。こうすれば、発光層などとなる機能性領域を回路素子などに移設する場合に、機能性領域の配列及び取り個数は、回路素子などの配列にあまり制約されることはなくなる。従って、結果として、シード基板の単位面積当たりにおいて発光層などとして活用できる面積割合を大きくできる。その結果として、シリコンウェーハよりも数十倍も格段に高価な化合物半導体ウェーハを有効に利用することが可能となり、複合的な多機能素子集積回路において、より有利な経済効果をもたらすことができる。
図11から図14を用いて、第1の基板を用意する工程に係る具体的な第1の実施例を説明する。図11において、1000はシード基板(化合物半導体基板或いはGeなどの基板)である。1009はエッチングストップ層、1010はエッチング犠牲層、1020は化合物半導体多層膜(ここでは、多層膜の層構成の図示は省略している)である。また、1025は化合物半導体多層膜1020を化合物半導体基板1000上で島状に分割するための第1の溝である。エッチングストップ層1009は必要に応じて設けられる。
図15を用いて、第1の基板を用意する工程に係る具体的な第2の実施例を説明する。図15は、半導体層を有する第1の基板の製造方法を示す図である。
前述の機能性領域の移設方法を用いて製造されるLEDアレイの実施例を説明する。前記実施形態において説明した移設方法を用いることにより、図16に示す様なLEDアレイが提供される。図16は、プリント基板5000上に駆動回路とLEDアレイ4000とが接続・配置された一構成例を示す斜視図である。駆動回路とLEDアレイは、前述した半導体物品の移設方法で図9(a)に示す様なシリコン基板上に複数のLED素子を形成し、シリコン基板をダイシングにより分割して得たものを複数並べることで得られる。各LED素子と駆動回路の断面構成は、後述する図17のLED発光領域を含むLED素子と駆動回路と同じ様なものである。
第3の実施例で説明したLEDプリンタヘッドを用いて、LEDプリンタを構成した例を図19(a)に示す。このLEDプリンタは、前記LEDプリンタヘッドと、感光ドラムと、帯電器とを備え、LEDプリンタヘッドを光源として、感光ドラムに静電潜像を書き込む作像ユニットを含む。
101 第1の機能性領域
102 第2の機能性領域
103、504、1000 シード基板
105、1010 エッチング犠牲層
115、120、121、510、2010 分離層
115a 第1の分離層
115b 第2の分離層
200 第2の基板
205 第1の接合層
208、308 凹凸
300 第3の基板
305 第2の接合層
506、1020 化合物半導体多層膜(機能性領域)
3000、8101 ロッドレンズアレイ
4000、8105 LEDアレイ
8104、9005〜9008 LEDプリンタヘッド
8106、9001〜9004 感光ドラム
8103 帯電器
Claims (17)
- 少なくとも第1の分離層と第2の分離層とを含む複数の分離層を有する第1の基板の前記分離層上に接合されて配されている2以上の機能性領域の中の一部の領域を他の基板に移設する機能性領域の移設方法であって、
前記第1の分離層と前記第2の分離層とは互いに異なる条件で分解又は結合強度が低下する材料を含み、
前記機能性領域は少なくとも第1の機能性領域と第2の機能性領域とを含み、
前記第1の機能性領域と、前記他の基板である第2の基板上の前記第1の機能性領域が移設される領域との、少なくとも一方に所定の厚さの第1の接合層を設ける第1の工程と、
前記第1の機能性領域と前記第2の基板とを前記第1の接合層により接合する第2の工程と、
前記第1の基板と前記第1の機能性領域とを、前記第1の分離層を第1の条件で処理することにより前記第1の分離層で分離する第3の工程と、
前記第1の基板に残存する前記第2の機能性領域と、前記第2の基板上の前記第1の機能性領域を移設した領域以外の前記第2の機能性領域が移設される領域、又は前記他の基板である第3の基板上の前記第2の機能性領域が移設される領域との、少なくとも一方に所定の厚さの第2の接合層を設ける第4の工程と、
前記第2の機能性領域と前記第2の基板又は前記第3の基板とを前記第2の接合層により接合する第5の工程と、
前記第1の基板と前記第2の機能性領域とを、前記第2の分離層を第2の条件で処理することにより前記第2の分離層で分離する第6の工程と、
を含むことを特徴とする機能性領域の移設方法。 - 前記第1の分離層と前記第2の分離層とは互いに異なる温度で分解又は結合強度が低下する材料を含み、
前記第3の工程において、前記第1の条件は前記第1の分離層を第1の温度以上に所定の時間維持する工程を含み、
前記第6の工程において、前記第2の条件は前記第2の分離層を前記第1の温度よりも高い第2の温度以上に所定の時間維持する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の機能性領域の移設方法。 - 前記第1の分離層と前記第2の分離層とは互いに異なる波長の光で分解又は結合強度が低下する材料を含み、
前記第3の工程において、前記第1の条件は前記第1の分離層に第1の波長の光を所定の時間照射する工程を含み、
前記第6の工程において、前記第2の条件は前記第2の分離層に前記第1の波長とは異なる第2の波長の光を所定の時間照射する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の機能性領域の移設方法。 - 前記第1の分離層は第1の波長の光で分解又は結合強度が低下する材料を含み、前記第2の分離層は第1の温度で分解又は結合強度が低下する材料を含み、
前記第3の工程において、前記第1の条件は前記第1の分離層に第1の波長の光を所定の時間照射する工程を含み、
前記第6の工程において、前記第2の条件は前記第2の分離層を第1の温度以上に所定の時間維持する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の機能性領域の移設方法。 - 前記第1の分離層は第1の温度で分解又は結合強度が低下する材料を含み、前記第2の分離層は第1の波長の光で分解又は結合強度が低下する材料を含み、
前記第3の工程において、前記第1の条件は前記第1の分離層を第1の温度以上に所定の時間維持する工程を含み、
前記第6の工程において、前記第2の条件は前記第2の分離層に第1の波長の光を所定の時間照射する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の機能性領域の移設方法。 - 前記2の工程又は前記第5の工程の前に、前記第2の基板上の、前記第1の機能性領域以外の領域に対応する領域、又は前記第3の基板上の、前記第2の機能性領域以外の領域に対応する領域の表面に所定の凹凸を形成する第7の工程を更に含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の機能性領域の移設方法。
- 前記第1及び第2の機能性領域は前記第1の基板上に所定の間隔で配列され、
前記第2の基板の前記第1の機能性領域と接合する領域は前記第2の基板上に所定の間隔で配列され、
前記第1の基板上に形成された前記第1及び第2の機能性領域の単位領域当たりの幅をw、長さをlとし、その間隔をsとし、前記第2の基板の前記複数の第1の機能性領域と接合する単位領域当たりの幅をW、長さをL、その間隔をSとした場合、前記w、l、s、W、L、Sは以下の式1から3を満たすことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の機能性領域の移設方法。
(式1)l≦L
(式2)W>w
(式3)W+S>w+s - 前記第2の基板は第3の機能性領域を有し、前記第1の機能性領域は、前記第3の機能性領域と前記第1の接合層を介して接合することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の機能性領域の移設方法。
- 前記第2の基板又は前記第3の基板は第4の機能性領域を有し、前記第2の機能性領域は、前記第4の機能性領域と前記第2の接合層を介して接合することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の機能性領域の移設方法。
- 前記第2の工程において、前記第1の機能性領域と前記第2の基板とは、分離可能な第3の分離層である前記第1の接合層により接合され、
前記第2の基板上の前記第1の機能性領域と第4の基板との、少なくとも一方に所定の厚さの第3の接合層を設ける第8の工程と、
前記第2の基板上の全ての前記第1の機能性領域と前記第4の基板とを前記第3の接合層により接合する第9の工程と、
前記第2の基板と前記第1の機能性領域とを前記第3の分離層である第1の接合層で分離する第10の工程と、を更に含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の機能性領域の移設方法。 - 前記第5の工程において、前記第2の機能性領域と前記第3の基板とは、分離可能な第4の分離層である前記第2の接合層により接合され、
前記第3の基板上の前記第2の機能性領域と第5の基板との、少なくとも一方に所定の厚さの第4の接合層を設ける第11の工程と、
前記第3の基板上の全ての前記第2の機能性領域と前記第5の基板とを前記第4の接合層により接合する第12の工程と、
前記第3の基板と前記第2の機能性領域とを前記第4の分離層である第2の接合層で分離する第13の工程と、を更に含むことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の機能性領域の移設方法。 - 前記第1の基板に設けられた第1又は第2の機能性領域は化合物半導体膜を含み、
前記第1の基板は、
前記第1又は第2の機能性領域が、化合物半導体基板上に、エッチング犠牲層と、化合物半導体膜と、前記複数の分離層と、前記第1の基板とを、該化合物半導体基板側からこの順に備えて形成され、且つ前記化合物半導体膜に設けられている第1の溝と、前記第1の溝に連結する様に前記第1の基板と前記化合物半導体基板の少なくとも一方の基板を貫通する様に設けられている第2の溝とを有する部材を用意する工程と、
前記第1の溝と前記第2の溝を通して、エッチング液と前記エッチング犠牲層とを接触させて、該エッチング犠牲層をエッチングし、前記部材から前記化合物半導体基板を分離する工程と、
により用意されることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の機能性領域の移設方法。 - 前記第1の基板に設けられた第1又は第2の機能性領域は化合物半導体膜を含み、
前記第1の基板は、
シード基板上に界面分離層をヘテロエピタキシャル成長させる界面分離層形成工程と、
前記界面分離層上に化合物半導体膜を形成する半導体層形成工程と、
前記界面分離層及び前記化合物半導体膜が形成された前記シード基板を、前記複数の分離層を有する前記第1の基板に前記複数の分離層を介して接合する接合工程と、
前記接合工程を経て形成される複合部材から、前記界面分離層を利用して、前記複数の分離層を有する前記第1の基板とともに前記化合物半導体膜を分離して、前記化合物半導体膜を有する前記第1の基板を得る分離工程と、
により用意されることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の機能性領域の移設方法。 - 請求項1から13のいずれか1項に記載の機能性領域の移設方法を用いて製造されたことを特徴とするLEDアレイ。
- 請求項14に記載のLEDアレイに、ロッドレンズアレイが実装されていることを特徴とするLEDプリンタヘッド。
- 請求項14に記載のLEDアレイを含むLEDプリンタヘッド又は請求項15に記載のLEDプリンタヘッドと、感光ドラムと、帯電器とを含み、
前記LEDプリンタヘッドを光源として、前記感光ドラムに静電潜像を書き込む作像ユニットを備えることを特徴とするLEDプリンタ。 - 請求項14に記載のLEDアレイを含むLEDプリンタヘッド又は請求項15に記載のLEDプリンタヘッドと、感光ドラムと、帯電器とを含み、
前記LEDプリンタヘッドを光源として、前記感光ドラムに静電潜像を書き込む作像ユニットを複数備えることを特徴とするカラーLEDプリンタ。
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