JP4203087B2 - 半導体複合装置、ledプリントヘッド及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
図33は、従来の半導体の発光部の断面図である。
この図は、SiN層間絶縁膜を使った、異種基板上に分子間力によってボンディングされた半導体薄膜内に形成されたLEDの形態を示している。図に示すように、半導体薄膜内に設けられたLED発光部121がSiN膜175で被覆され、LED発光部121の上面の一部にSiN膜の開口部120dが形成され、その開口部120d内に第2導電側電極130が形成されている。
図2は、図1のA−A断面図である。
図3は、図1のB―B断面図である。
図4は、図1のC―C断面図である。
図1に示すように本実施例では、発光領域を1列に配列した形態を具体例で示しながら説明するが、配列形態や配列数は適宜変形が可能である。また、4つの発光素子を1ブロックとして、マトリクス駆動ができる形態の配線形態(駆動形態)を具体例として説明するが、1ブロックの数や1チップに備えたブロック数は、適宜変更が可能である。また、マトリクス駆動ではなく、スタティック駆動など適宜駆動方式の変更も可能である。
図6は、実施例1の半導体複合装置の模式図(その2)である。
図7は、実施例1の半導体複合装置の模式図(その3)である。
図8は、実施例1の半導体複合装置の模式図(その4)である。
図2の断面のように上面に行くに従って、有機層間絶縁膜145の厚さが薄くなるようにすることによって、図5の模式図に矢印で示したように膜応力が斜め方向に分散するので、島状の発光部にかかる応力を大幅に低減することができる。発明者等の実験によれば、図6のようにLED発光部121上面に至るように有機層間絶縁膜(a)645を形成した場合には、上記説明したような応力の分散効果が得られず、LEDの光量の経時変化量を低減できない結果が得られた。
図10は、半導体複合装置の検証実験摸式図(その2)である。
両図は、発明者等が行った実証実験を模式的に示した図である。図9に示したように、有機層間絶縁膜145を被覆するように、LED発光部121の上面に開口部を有するSiN膜175を設けた形態では、光量変化率の低減効果が得られた。一方、図10に示したように、LED発光部121の上面に開口部を備えたSiN膜175を設け、その上に有機層間絶縁膜145を設けた場合には、光量変化率の低減効果が得られなかった。この差異は半導体層にかかる応力の効果による。発明者等の実験では、有機層間絶縁膜145上にSiN膜175を形成した場合と、同等の層厚のSiN膜と有機絶縁膜の積層膜では、有機絶縁膜上にSiN膜を積層した膜の方が、膜応力が1桁小さかった。膜応力の差異が約1桁異なることを考慮すると、有機絶縁膜の厚さは少なくとも0.5μmの10倍の5μmよりも小さい値であることが望ましいと考えられる。なぜならば、10倍の厚さとなった場合には、SiN膜を単独に形成した場合に半導体薄膜に与える力と同等の力が半導体薄膜にかかると考えられるからである。
図に示したように、LED発光部の最上層(GaAsコンタクト層111d)をメサ端部まで延在させず、少なくとも電極とコンタクトを形成する領域にあるように、上面の一部に設けるようにすることもできる。
図に示すように、実施例2の半導体複合装置が実施例1の半導体複合装置と異なる主な点は、有機層間絶縁膜145(第1の層間絶縁膜)に加えて、無機層間絶縁膜1175(第2の層間絶縁膜)を設け、該第2の層間絶縁膜開口部を全て被覆し、GaAsコンタクト層121dが露出しない形態とした点にある。図12では、実施例1と同等の構成には、実施例1と同じ符号を付した。
実施例1のように、最上層に電極や配線を含めて被覆する保護層1247を設けることもできる。保護層1247は、例えば、SiN膜を使用することができる。他にSiON膜、SiO2膜、BSG膜などの無機材料であってもよい。保護層1247を設ける場合には、無機層間絶縁膜1175、保護層1247を含めて、上述のようにλ/4nを考慮して、発光効率が最大となるように層厚を決めることが望ましい。
図に示すように、実施例3の半導体複合装置が実施例1、及び実施例2の半導体複合装置と異なる主な点は、実施例3の半導体複合装置では、第2導電側電極130および132を被覆する保護膜の側面を、少なくとも電極の側面の傾斜よりも緩やかな傾斜とする点にある。図14では、実施例1、または実施例2と同等の構成には、実施例1または実施例2と同じ符号を付した。
個別のチップにダイシングする際には、ダイシングブレードの回転によって、相当強い水圧がウエハにかかる。図15の矢印(電極にかかる力1480a、1480b)は、電極側面にかかる水圧を表している。電極の厚さは、電極および配線の抵抗を考慮すると、500nmから1μmであることが好適例であるが、このように電極は厚い層(高さが高い)であるため、水圧(電極にかかる1480a、1480b)がかかると、電極には大きい力がかかり、電極がコンタクトしている半導体層、すなわち半導体薄膜には、大きな力がかかる。
電極側面が電極側面よりも傾斜が緩やかな有機絶縁膜で被覆されている形態で、該有機絶縁膜が電極上部にかかってもよい。
図に示すように、実施例4の半導体複合装置が他の実施例の半導体複合装置と異なる主な点は、保護膜147上に、発光領域からの光が外部回路との接続のために設けられるワイヤで反射されるのを防止する遮光層1645が設けられている点にある。遮光層1645は、例えば、厚さが約6μmの有機絶縁膜である。
図17では、遮光層1645は、有機層間絶縁膜145と重なる領域があるように描いているが、図18に示すように有機層間絶縁膜145と重なる領域がないようにしてもよい。
実施例5が、他の実施例と異なる点は、実施例5が主として半導体薄膜を被覆する領域に、該半導体薄膜上に設けた電極側面の傾斜をより緩やかにする有機材料保護層1847を設け、更に遮光層1645を設けた形態である。
遮光層1645は、図19に示したように、有機層間絶縁膜145と重なる領域が有っても良いが、遮光層1645の高さを反射を防止できるように十分高くして発光領域から離し、図に示すように有機層間絶縁膜145と重複しないようにしてもよい。
図に示したように、発光領域近傍に形成されている遮光層1645に、高い圧力の水流が反射し、図の水圧力2085のように発光領域ないし半導体薄膜に大きな力を及ぼすと考えられるが、本実施例のように、電極側面の傾斜を緩やかにするような形状で形成された保護膜によって、この水圧力2085を分散し、電極および半導体薄膜にかかる力を低減することができる。
図23は、図22のA−A断面図である。
図24は、図22のB―B断面図である。
図25は、図22のC―C断面図である。
図25は図22のC−C断面図を示している。図に示すように250は第2導電側配線236を接続する接続パットであり、接続パット250は集積回路と接続されている。222は第1導電側電極コンタクトである。
本実施例の半導体複合装置と実施例6の半導体複合装置との差異は、本実施例の半導体複合装置が、実施例6における層間絶縁膜分離領域248(図24)を本実施例の層間絶縁膜分離領域548では半導体薄膜上にまで拡張している点である。図に示したように層間絶縁膜245は層間絶縁膜分離領域548によって半導体薄膜で分離されている。第2導電側電極230が配設されている領域では、半導体薄膜側面が露出している場合、第1導電側と第2導電側間でショートするため半導体薄膜側面も被覆する必要があるが、共通配線240側では、その必要がない。そこで層間絶縁膜で被覆されている半導体薄膜領域を最小限にしている。
図28は、図27のB−B断面図である。
図29は、図27のC−C断面図である。
本実施例の半導体複合装置が、実施例6の半導体複合装置、及び実施例7の半導体複合装置と異なる点は、本実施例の半導体複合装置では、層間絶縁膜245を半導体薄膜周辺または半導体薄膜上に層間絶縁膜分離領域648を設けて層間絶縁膜245を分離し、配線234、236が配設されている領域の下に、第2の層間絶縁膜682、684を設けた点にある。
図30は、本発明のLEDヘッドを用いたプリンタヘッドの説明図である。
図31は、LEDヘッドの平面配置図である。
図に示すように、ベース部材401上には、LEDヘッド402が搭載されている。このLEDヘッド402は、上記実施例1から実施例8に記載した何れかの半導体複合装置が実装されている。又、図に示すように、実装基板402e上には、発光部と駆動部を複合した半導体複合装置が、発光部ユニット402aとして長手方向に沿って複数個配置されている。実装基板402e上には、その他に、電子部品が配置される配線が形成されている。又電子部品実装エリア402b、402c、及び外部から制御信号や電源などを供給するためのコネクタ402d等が設けられている。
図に示すように、画像形成装置300内には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を、各々に形成する4個のプロセスユニット301〜304が、記録媒体305の搬送経路320に沿って、その上流側から順に配置されている。プロセスユニット301〜304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を例にとり、内部構成について説明する。
102 多層配線板
103 絶縁膜
121 LED発光部
121a 第1導電型クラッド層
121b 第1導電型活性層
121c 第2導電型クラッド層
121d 第2導電型コンタクト層
145 有機層間絶縁膜
Claims (15)
- 複数の発光素子を駆動する駆動回路を有する基板上に、該基板とは異なる異種基板上に形成された前記複数の発光素子を接合して成る半導体複合装置であって、
前記複数の発光素子の各々は、前記基板の面と略平行な発光領域と、
該発光領域の周囲に設けられた他の発光領域とを分離するメサ斜面を被覆し、該メサ斜面の傾斜角より緩やかな傾斜角を有して設けられた層間絶縁膜と、
前記発光領域の一部と接続された電極と、
前記発光領域を覆う保護膜とを備えることを特徴とする半導体複合装置。 - 前記層間絶縁膜は、有機絶縁材料であって、
フェノール樹脂、フェノール樹脂とインデンカルボン酸、フェノール樹脂とキノンジアジド、フェノール樹脂とジアジド化合物、及びクレゾール樹脂の内、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体複合装置。 - 前記保護膜は、無機材料であって、
SiN、SiON、Al2O3、及びSiO2の内、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体複合装置。 - 前記保護膜は、前記電極の少なくとも側面を被覆する絶縁膜であって、
該絶縁膜の側面は、少なくとも前記電極の側面の傾斜よりも緩やかであることを特徴とする請求項1に記載の半導体複合装置。 - 前記保護膜は、有機材料であって、
フェノール樹脂、フェノール樹脂とインデンカルボン酸、フェノール樹脂とキノンジアジド、フェノール樹脂とジアジド化合物、及びクレゾール樹脂の内、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体複合装置。 - 前記層間絶縁膜と、前記保護膜との間に第2の層間絶縁膜を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体複合装置。
- 前記第2の層間絶縁膜は、前記発光領域に開口部を有し、
該開口部は、前記発光領域の全ての半導体層が前記電極によって被覆されること特徴とする請求項1に記載の半導体複合装置。 - 前記発光領域から漏洩する光線が前記基板上に設けられた外部回路と接続する接続ワイヤを照射するのを防止する遮光層を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体複合装置。
- 前記基板はSi基板であることを特徴とする請求項1に記載の半導体複合装置。
- 前記異種基板上に形成される半導体薄膜は、
GaAs、GaAsP、AlGaAs、AlGaAsP、AlGaInP、GaInP、InP、InGaAsP、GaN、AlGaN、InGaN、及びZnOの内、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体複合装置。 - 前記層間絶縁膜の膜厚は、0.5μm以上であることを特徴とする請求項2に記載の半導体複合装置。
- 請求項1〜請求項11の何れかに記載の半導体複合装置を複数個と、
該複数個の半導体複合装置の各々に対応する駆動装置と、
該駆動装置、及び前記半導体複合装置とを支持する支持体と、レンズアレイとを備え、
前記半導体複合装置は、複数のLED(Light Emitting Diode)を含むことを特徴とするLEDヘッド。 - 感光体と、該感光体の表面を帯電させる帯電器と、帯電された前記感光体の表面を選択的に露光し、静電潜像を形成させる請求項9に記載のLEDヘッドと、露光された静電潜像を現像する現像器とを備えることを特徴とする画像形成装置。
- 第1の基板上に、半導体薄膜からなる複数の発光素子と接合して成る半導体装置であって、
前記複数の発光素子の各々は、前記基板の面と略平行な発光領域と、該発光領域の周囲の設けられた他の発光領域とを分離するメサ斜面を被覆する層間絶縁膜とを備え、
該層間絶縁膜は、前記発行領域の周囲で分離されていることを特徴とする半導体複合装置。 - 前記層間絶縁膜は、分離された半導体薄膜の周囲で、該分離された半導体薄膜が接合されていない領域で、分離されていることを特徴とする請求項14記載の半導体複合装置。
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