JP4672329B2 - 半導体装置、及び、それを用いたledプリントヘッド、画像形成装置、半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
また、上記した理由から、チップ幅を減少させて材料コストを削減しようとしても、電極パッドを設ける限りチップ幅の減少量には限界があり、LEDアレイチップ312とドライバICチップ313の材料コストを大幅に低減させることは難しかった。
本発明の実施の形態1を図1乃至図6、及び図8(a)を参照して説明する。
図1は、実施の形態1の画像形成装置の要部構成を示す。
同図に示すように、画像形成装置200内には、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の画像を、各々に形成する四つのプロセスユニット201〜204が記録媒体205の搬送経路220に沿ってその上流側から順に配置されている。これらのプロセスユニット201〜204の内部構成及びプロセスユニットに対応して設けられた転写ローラ212a乃至212dの構成は共通しているため、以下、シアンのプロセスユニット203を例にとり、これらの内部構成及び対応する転写ローラ212cを説明する。
転写ローラ212cは半導電性のゴム等によって形成されている。感光体ドラム203a上のトナーを記録媒体205に付着させるために、感光体ドラム203aの表面と各転写ローラ212cの表面との間に電位差が生じるようになっている。
クリーニング装置203eは、感光体ドラム203aの表面に残留したトナーを除去する。
記録媒体205が各プロセスユニット201乃至204を通過するとき、露光装置201c乃至204cにより形成した静電潜像を、現像装置201d乃至204dによって現像した各色のトナー像が記録媒体の記録面に順次転写され、重ね合わせられ、カラー画像が記録媒体上に形成される。
また、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。尚、排出ローラ214、215は、図示されない駆動源によって回転させられる。
同図に示すように、このLEDプリントヘッド100において、ベース部材101上にはLEDユニット102が載置され固定されている。このLEDユニット102は、直線に沿って互いに隣接するように配列された複数のLED/ドライバIC複合チップを含む。各LED/ドライバIC複合チップは、ドライバICチップと発光部ユニット102aとを含み、発光部ユニット102aは、ドライバICチップに接合された半導体薄膜片(「エピフィルム」とも呼ばれる)で構成されている。
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、柱状の光学レンズを、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。
図8(b)に示すように、Si基板12(ウェーハ全体)は、複数のIC(集積回路)チップ領域33を有し、複数の半導体薄膜片がそれぞれのICチップ領域33に転写され、Si基板12はその後ダイシングされて個々のチップとなる。しかし、以下の説明は主として1つのチップ領域についてのみなされる。
各ICチップ領域33内には集積回路15が形成されている。個々の集積回路15は、CMOSトランジスタなどで形成されている。図示の例の集積回路15は、LEDユニットを駆動するためのドライバICである。集積回路は集積回路配線部(多層配線層部)16を含む。Si基板12内の集積回路部分は配線部16の下に形成されているが、図面には明示されていない。
第1の基板の形成に用いられる材料、例えばGaAsは、第2の基板の形成に用いられる材料、例えばSiよりもはるかに高価である。同じ第1の基板を繰り返し用いてその上で半導体薄膜片を形成し、複数の第2の基板に転写することにより、LEDユニットの量産コストを下げることができる。
尚、本発明の実施の形態1の半導体装置によれば、半導体薄膜片14の接続領域には集積回路が形成されていないが、このように構成することにより、半導体薄膜片の接合領域を平坦に保つことができ、高い密着力で半導体薄膜片14と半導体基板12とを接着することができる。
ここで、半導体基板12における半導体薄膜片14の接合領域下に集積回路を形成することにより半導体基板12の利用効率を向上させることも可能であるが、この場合には、金属、絶縁層などから成る表面平坦化層を別途設け、その表面の凹凸をエッチングなどにより平坦化する表面平坦化処理を行う必要がある。
次に本発明の実施の形態2を図7(a)〜26を参照して説明する。図7(a)は、半導体薄膜片14が形成され、剥離される第1の基板例えばGaAs基板35と、半導体薄膜片14が転写される第2の基板例えばSi基板12を示す。GaAs基板12とSi基板12とは同じ直径を有するように示されているが、それらの直径は異なっていても良い。
半導体薄膜基板61を形成する工程を図12〜図16、及び図12、並びに図8(a)を参照して説明する。
また、個別支持体37と連結支持体39の間には、熱もしくは光により粘着力が変化する粘着層、あるいは、電気的もしくは磁気的引力もしくは圧力差による引力で吸着状態を制御できる吸着面が設けられている。
P2=a*P1(a≧1の整数) ・・・(1)
図9〜図11で、3つおきの半導体薄膜片14から成る半導体薄膜片の組が集積回路基板13内の接合領域18の配列ピッチに合致し、3つおきの半導体薄膜片14が一括して接合されるものとしており、この点で図7(2つのおきの半導体薄膜片14が一括して接合される場合を示す)と異なる。
図9に示すように、ICチップ領域33の各々において、集積回路領域41内に集積回路配線部16を含むドライバICが形成され、集積回路領域41に隣接して高さ調整層23が形成され、高さ調整層23の上に接合層19が形成された集積回路基板13が予め形成される。接合層19は例えばメタルで形成される。
接合層19のSi基板12からの高さは、集積回路領域41内の他の部材よりも高くなるように形成される。
P2=4*P1
となっている。
図12は、GaAs基板35上の半導体薄膜片14と、半導体薄膜片14上に形成された個別支持体37とを示す、部分的に拡大した斜視図である。図12にはさらに、半導体薄膜片14とGaAs基板35の間の犠牲層(剥離層)43が示されている。犠牲層43、半導体薄膜片14及び個別支持体37はGaAs基板35上に積層されている。犠牲層43は、半導体薄膜片14をGaAs基板35から分離するために設けられている。
半導体薄膜片14は、GaAs基板35上に形成された半導体薄膜層14wを分割することにより形成される。分割は、半導体薄膜片14となる領域相互間に溝を形成することにより成される。
図22は、個々の半導体薄膜片14への分割の前の層構成を示し、半導体薄膜層が符号14wで示され、薄膜片(14)から区別されている。
図22で、第1の基板であるGaAs基板35上には、半導体薄膜層14wをエピタキシャル成長させるためのバッファー層(GaAsバッファー層)52が形成され、その上に例えばAlAs層である犠牲層43が形成され、その上に半導体薄膜層14wが形成される。半導体薄膜層14wで、第1のコンタクト層54は、例えばn型GaAs層、第1のクラッド層55は例えばn型AlXGa1−XAs層、第1の活性層56は例えばn型AlYGa1-YAs層、第2の活性層57は例えばp型AlYGa1-YAs層、第2のクラツド層58は例えばp型AlZGa1−ZAs層、第2のコンタクト層59は例えばp型GaAs層である。
半導体薄膜層14wを分割することにより形成される半導体薄膜片14は、同じ層構成を有する。図22以外の図では、層構成の詳細は省略され、またバッファー層43も省略されており、犠牲層43も多くの図で省略されている。
図13に示される犠牲層43、及びエピタキシャル層から成る半導体薄膜片14がGaAs基板35上に形成される。次に、個別支持体37の形成に用いられる材料の層が形成される。この層から半導体薄膜片14と同様のパターンを有する個別支持体37が形成される。
その後、図10で示したのと同様に、連結支持体39の側から接合層19に整列した粘着層38の部分に、UV光が選択的に照射され、接合層19に整列した粘着層38の粘着強度が低下し、半導体薄膜片14は接合層19に接合される。接合領域18の配列ピッチに対応せず残った半導体薄膜片14は、接合層19に接合されない。
図17の処理工程で、集積回路基板13の接合領域18と整列せず、従って集積回路基板13に転写されず、薄膜基板61に残っている。残っている半導体薄膜片14(即ち尚も薄膜基板61の一部をなす半導体薄膜片14)の中から選択された第2の組の半導体薄膜片14が、同じ集積回路基板13の他の部分、又は他の集積回路基板13の接合層19に接合される。第2の組の半導体薄膜片14は、連結支持体39上の2つのおきの接合位置の半導体薄膜片14から成る。ここで、「接合位置」とは各半導体薄膜片14とそれに接合された個別支持体37の組合せが連結支持体39に接合されている、或いは接合されていた位置を言う。「接合位置」と言う用語を用いて表現すれば、「第1の組の半導体薄膜片14も2つおきの接合位置の半導体薄膜片14から成る」と言うことができる。第2の組の半導体薄膜片14もまた、集積回路基板13の接合領域18の配列ピッチと合致している。
接合領域18に整列した半導体薄膜片14のみが接合層19に接合され、残りの半導体薄膜片14及びそれに接合された個別支持体37は連結支持体39に付着したままであり、尚も薄膜基板61の一部を成す。
その後図21に示すように連結支持体39が持ち上げられると、尚も残っている半導体薄膜片14及びこれに付着した個別支持体37も持ち上げられる。尚も残っている半導体薄膜片14、個別支持体37及び連結支持体39が、上記の転写の後の薄膜基板61を構成する。
次に、層間絶縁膜21の、発光素子31とのコンタクトを取る領域に、開口67が形成される。
この実施の形態では、接合層19は、駆動回路の共通電位側の端子と予め電気的に接続されている。
図27は、本発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法のひとつの工程を示す斜視図である。
図27に示された工程は、図10に示された工程に対応する。図27に示された工程において、マスク69を用いて薄膜基板61、特にその個別支持体37及び連結支持体39の間の粘着層38への光の選択的照射が行われ、これにより個別支持体37及び連結支持体39の間の接着力を低下させている。
図28〜図33は、本発明の実施の形態4の半導体装置の製造方法を示す図である。
図28は、図7(c)に示したものと類似の薄膜基板61と、仮置き基板79とを示す。薄膜基板61は実施の形態2で説明したのと同様の方法により図示しない第1の基板の上で形成されたものである。
仮置き基板79は例えば半導体薄膜片14と個別支持体37を真空吸着することができる真空チャックであり、半導体薄膜片14と個別支持体37の一時的支持乃至仮置きのために用いられる。各半導体薄膜片14とそれに接合された個別支持体37の組合せは剥離片81とも呼ばれる。
粘着層84が設けられた領域の各々は、個別支持体37の上面の形状に対応する形状を有する。粘着層84の各領域の形状は、個別支持体37の上面の形状と同一であっても良く、また整列誤差を許容するため、個別支持体37の上面の形状と同一の形状のみならず、その周辺の部分を含むように拡大されていても良い。
粘着層84の領域が選択されるべき剥離片81と整列するように、ピックアップヘッド83を仮置き基板79と整列させ、ピックアップヘッド83を選択された剥離片81の個別支持体37の上面に接合させる。
次に、図33に示すように、ピックアップヘッド83を上昇させ、ピックアップヘッド83とともに、選択された剥離片81を持ち上げ、仮置き基板79から分離する。
仮置き基板83の粘着層84は、剥離片81(特に半導体薄膜片14の底面)が仮置き基板79に接着している付着力乃至吸着力よりも十分に大きな接着力を有するようにする。
ピックアップヘッド83の側から、粘着層84にUV光を照射し、接着力を弱めるようにしても良い。
その後ピックアップヘッド83を上昇させると、剥離片81は接合層19に付着した状態で残る。
代りに、図34に示すように、選択されるべき剥離片14のピッチに対応する間隔で設けられた領域(接着領域)に図34に示したような凸状部86を形成し、粘着層87をピックアップヘッド87の下面の全面に設けても良い。凸状部86の高さは例えば100μmとすることができる。
さらにまた、図35に示すように、ピックアップヘッド83は平らな下面83bを有し、粘着層89がピックアップヘッド83の下面83bの全体に形成されていても良い。この場合、粘着層89は熱又は光により粘着力が変化するものであることが望ましい。接着領域92以外の領域(非接着領域)91の粘着層89に選択的に光を照射し、非接着領域91における接着力を低下乃至消失させる。
Claims (11)
- 基板と、
前記基板に接合された半導体素子を含む半導体薄膜片とを有する半導体装置であって、
前記基板はSi基板であり、前記Si基板上には前記半導体素子と接続する集積回路を含むチップ領域を有し、
前記チップ領域には、上面が平坦な接合層からなる接合領域を有し、
前記接合層の上面は、前記チップ領域における前記接合領域以外の領域より1μm以上10μm以下高くなっていると共に、
前記半導体薄膜片は、その幅が前記接合領域の幅よりも小さく構成され、前記接合領域中に接合されており、
前記半導体薄膜片の上部から引き出され前記集積回路に接続される配線層を有する
ことを特徴とする半導体装置。 - 前記接合層は、金属層である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記接合層は、絶縁層であり、個別電極及び共通電極を前記半導体薄膜片の上面から引き出すことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記接合層は、半導体層である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記接合層は、金属層と絶縁膜層の積層である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記接合層は、配線層を含む
ことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 - 前記接合層は、最上層が金属である
ことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 - +側電極を前記半導体薄膜片の上面から引き出すと共に、該半導体薄膜片の下面に接続する前記接合層の最上層の金属層が前記集積回路の−側電極と接続されていることを特徴とする請求項2、5、6又は7に記載の半導体装置。
- 前記接合層は複数の層から形成されており、上層ほど面積が小さいことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
- 請求項1〜9の何れかに記載した半導体装置を備える
ことを特徴とするLEDプリントヘッド。 - 請求項10に記載したLEDプリントヘッド、および該LEDプリントヘッドに対向して設けられる感光体ドラムを備える
ことを特徴とする画像形成装置。
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