KR20010089400A - 자기 주사형 발광 장치의 마스크 패턴 설계 방법 - Google Patents

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KR20010089400A
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KR1020017005625A
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쿠스다유키히사
오츠카슈운스케
오노세이지
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이즈하라 요조
니혼 이타가라스 가부시키가이샤
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Abstract

자기 주사형 발광 장치에 있어서, 차광층을 겸한 금속 배선을 제작할 때의 최적의 마스크 패턴 설계 방법을 제공한다. 투명 절연막 상에 제 1 금속 배선을 형성하는 마스크 패턴이, 제 1 제어 전극과, 전송 소자의 배열과 직교하는 방향으로 겹치는 폭을 L1으로 한 경우, 다음 관계를 만족하도록, L1을 선택한다.
L1 ＞ ( S + dS ) + a
단지, S는 제 1 금속 배선의 측면의 에칭량, dS는 에칭량의 불균일, a는 마스크 패턴의 얼라이먼트 어긋남이다.

Description

자기 주사형 발광 장치의 마스크 패턴 설계 방법{Method for designing mask pattern of self scanning light emitting device}
다수개의 발광 소자를 동일 기판 상에 집적한 발광 소자 어레이는, 그의 구동용 회로와 조합하여 광 프린터 등의 기록용 광원으로서 이용되고 있다. 본 발명자들은 발광 소자 어레이의 구성 요소로서 pnpn 구조를 가지는 3 단자 발광 사이리스터에 주목하여, 발광점의 자기 주사가 실현 가능한 것을 이미 특허출원(특개평 1-238962호 공보, 특개평 2-14584호 공보, 특개평 2-92650호 공보, 특개평 2-92651호 공보)하여, 광 프린터용 광원으로서 실장상 간편하게 되는 것, 발광 소자 피치를 미세하게 할 수 있는 것, 콤팩트의 발광 장치를 제작할 수 있는 것 등을 예시하였다.
더욱이 본 발명자들은, 전송용의 발광 사이리스터·어레이를, 기록용의 발광 사이리스터·어레이로 분리한 구조의 자기 주사형 발광 장치를 제안하고 있다(특개평 2-263668호).
도 1에 상기 자기 주사형 발광 장치의 등가 회로도를 도시한다. 상기 발광장치는 전송 소자(T1, T2, T3, …,) 기록용 발광 소자(L1, L2, L8, …)로 이루어진다. 이들 전송 소자 및 발광 소자는 3 단자 발광 사이리스터로 구성된다. 전송 소자 부분의 구성은 전송 소자의 게이트를 서로 전기적으로 접속하는 데에 다이오드(D1, D2, D3, …)를 사용하고 있다. VGK는 전원(통상 5V)이고, 부하 저항(RL)을 거쳐서 각 전송 소자의 게이트 전극(G1, G2, G3, …)에 접속되어 있다. 또한, 전송 소자의 게이트 전극(G1, G2, G3, …)은 기록용 발광 소자의 게이트 전극에도 접속된다. 전송 소자(T1)의 게이트 전극에는 스타트 펄스(ψs)가 인가되고, 전송 소자의 애노드 전극에는 교대로 전송용 클록 펄스(ψ1,ψ2)가 인가되고, 기록용 발광 소자의 애노드 전극에는, 기록 신호(ψ1)가 인가되어 있다.
동작을 간단히 설명한다. 우선 전송용 클록 펄스(ψ1)의 전압이 H(high)레벨이고, 전송 소자(T2)가 온 상태인 것으로 한다. 이 때, 게이트 전극(G2)의 전위는 VGK의 5V에서 거의 0V까지로 저하한다. 상기 전위 강하의 영향은 다이오드(D2)에 의해서 게이트 전극(G3)에 미치게 되고, 그 전위를 약 1V에(다이오드(D2)의 순방향 상승 전압(확산 전위와 같다))으로 설정한다. 그러나, 다이오드(D1)는 역 바이어스 상태이기 때문에 게이트 전극(G1)에의 전위의 접속은 행하여지지 않고, 게이트 전극(G1)의 전위는 5V 그대로가 된다. 발광 사이리스터의 온 전위는, 게이트 전극 전위 +pn 접합의 확산 전위(약 1V)로 근사되기 때문에, 다음의 전송용 클록 펄스(ψ2)의 H 레벨 전압은 약 2V(전송 소자(T3)를 온시키기 위해서 필요한 전압)이상이고 또한 약 4V(전송 소자(T5)를 온시키기 위해서 필요한 전압)이하로 설정하면 전송 소자(T3)만이 온하고, 이외의 전송 소자는 오프 그대로로 할 수 있다. 따라서 2개의 전송용 클록 펄스로 온 상태가 전송된다.
스타트 펄스(ψs)는, 이러한 전송 동작을 개시시키기 위한 펄스이고, 스타트 펄스(ψs)를 L 레벨(약 0V)로 하면 동시에 전송용 클록 펄스(ψ2)를 H 레벨(약 2내지 약 4V)로 하고, 전송 소자(T1)를 온시킨다. 그런다음 곧, 스타트 펄스(ψs)는 H 레벨로 되돌려진다.
현재, 전송 소자(T2)가 온 상태에 있는 것으로 하면, 게이트 전극(G2)의 전위는, 거의 0V가 된다. 따라서, 기록 신호(ψ1)의 전압이, pn 접합의 확산 전위(약 1V)이상이면, 발광 소자(L2)를 발광 상태로 할 수 있다.
이에 반해, 게이트 전극(G1)은 약 5V이고, 게이트 전극(G3)은 약 1V가 된다. 따라서, 발광 소자(L1)의 기록 전압은 약 6V, 발광 소자(L3)의 기록 전압은 약 2V가 된다. 이제부터 발광 소자(L2)에만 기록되는 기록 신호(ψ1)의 전압은 1 내지 2V의 범위가 된다. 발광 소자(L2)가 온, 즉 발광 상태로 들어가면 발광 강도는 기록 신호(ψ1)의 전류량으로 결정되고, 임의의 강도로 발광이 가능해진다. 또한, 발광 상태를 다음의 발광 소자에 전송하기 위해서는, 기록 신호(ψ1) 라인의 전압을 한번 0V까지 떨어뜨리고, 발광하고 있는 발광 소자를 일단 오프로 해 둘 필요가 있다.
도 1의 등가 회로에서는 발광 사이리스터는 캐소드를 접지하고 있지만, 회로의 극성을 전환함으로써 애노드를 접지하는 구성으로 할 수 있음은 당업자에는 자명할 것이다.
이러한 발광부와 전송부를 분리한 자기 주사형 발광 장치에 있어서, 전송부의 사이리스터는 기본적으로는 발광부의 사이리스터와 동일 구조를 가지고 있기 때문에, 사이리스터가 온이 되면 발광한다. 단지 전송부의 사이리스터를 동작시키기 위해서는 발광부의 사이리스터와 같이 큰 전류를 흘릴 필요는 없고, 전송부의 사이리스터의 수분의 1의 전류로 가능하기 때문에, 광 출력은 작다. 그러나, 전송부의 발광은 발광부의 발광과는 다른 타이밍에 생기기 때문에, 자기 주사형 발광 장치를 광 프린트 헤드에 이용할 때, 전송부의 발광은 발광부의 발광에 대하여 노이즈가 된다. 상기 노이즈 저감을 위해 전송부의 차광이 필요하다. 원래 전송부의 사이리스터는 발광이 외부로 출사되기 어려운 구조로 되어 있다. 즉, 전송부의 클록 펄스용 금속(A1) 배선으로 차광하도록 하고 있다. 이 경우에, 차광을 유효하게 행하기 위해서는 Al 배선이 게이트 전극에 겹치도록 형성하는 것이 요구된다. Al 배선은 Al을 부착하여 마스크 패턴을 형성하여 에칭으로 패터닝함으로써 형성된다.
Al 배선은 단차가 있는 소자 표면에서 단조각(段切)을 발생시키지 않도록 1㎛ 정도의 두께로 하기 위해서, 이들을 패터닝할 때, Al 배선의 치수 불균일이 크다. 이것은 Al을 에칭할 때, Al 배선의 측면이 에칭되기 때문이다. 이 불균일이나 마스크 패턴 얼라이먼트의 어긋남을 고려하여, Al 배선과 게이트 전극과의 사이에 간극이 발생하지 않도록 마스크 패턴 치수를 설계할 필요가 있다.
한편, 발광부의 사이리스터에서는 필연적으로 기록 신호를 주입하기 위한 전극이 발광면의 일부를 덮기 때문에, 외부 발광 효율의 저하가 적고, 또한 발광면이 가능한 한 균일하게 발광하도록 하는 구조가 요구된다. 이를 위해서는, 사이리스터의 발광부의 중앙부에 오믹(ohmic) 접촉한 Au 전극이 형성되고, 발광면 전체를 투명의 절연막으로 덮고, 상기 절연막에 구멍을 천공하여 콘택트 홀로 하고, 콘택트 홀을 포함하는 투명 절연막 상에 Al 배선을 형성한다.
이 구조에 의하면, Au 전극이 발광면의 중앙의 위치에 형성되어 있기 때문에, 발광면에서의 발광의 균일성이 양호하고, 상기 Au 전극의 면적을 작게(예를 들면 발광 표면 20㎛ 각에 대하여, 5㎛ 각)함으로써, 외부 발광 효율의 저하를 막을 수 있다.
Au 전극은 일반적으로 0.1㎛ 정도의 두께가 있으면 되기 때문에, 정밀도 양호하게 패터닝을 행할 수 있지만(±0.5㎛ 이하), 상부의 Al 배선은 소자 표면의 단차를 통과하기 때문에, 상술한 바와 같이, 단조각을 방지하기 위해서 1㎛ 정도로 두껍게 형성할 필요가 있다. 이러한 두께의 Al 막의 패터닝 정밀도는 바람직하지 않다(±1㎛ 정도). 이것은 Al을 에칭할 때, 패턴 측면이 에칭되기 때문이다. 상기 Al 측면의 에칭의 불균일에 의해, 패터닝의 결과 Au 전극보다 Al 전극의 폭이 넓게 되는 경우가 있었다. 이 경우, Al 배선에 의한 차광에 의해, 광 출력이 저하한다. 특히, 이러한 자기 주사형 발광 장치를, 광 프린트·헤드에 응용하는 경우, 발광 소자 사이의 광 출력의 불균일의 주요 원인이 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 자기 주사형 발광 장치, 특히 자기 주사형 발광 장치의 금속 배선 형성 시의 마스크 패턴 설계 방법에 관한 것이다.
도 1은 자기 주사형 발광 장치의 등가 회로를 도시하는 도.
도 2는 본 발명에 따른 자기 주사형 발광 장치의 일부 평면도.
도 3은 도 2의 A-A'선 단면도.
도 4는 전송부 게이트 전극과 Al 배선과의 위치 관계를 도시하는 확대도.
도 5는 발광부에서의 Au 전극, 콘택트 홀, 마스크 패턴의 위치 관계를 도시하는 도.
본 발명의 목적은 차광층을 겸한 금속 배선을 에칭에 의해 형성할 때에, 유효하게 차광할 수 있는 금속 배선을 형성하는 데에 최적의 마스크 패턴 설계 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 금속 배선의 폭을, 오믹 전극의 폭보다도 작고, 또한, 콘택트 홀의 폭보다도 크게 되도록, 금속 배선을 에칭에 의해 형성할 때의 마스크 패턴 치수의 설계 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1 양태에 의하면, 임계 전압 혹은 임계 전류가 제어 가능한 제어 전극을 갖는 3 단자 전송 소자 다수개를 배열한 전송 소자 어레이의 인접하는 전송 소자의 제 1 제어 전극을 서로 제 1 전기적 수단으로 접속함과 동시에, 각 전송 소자의 제 1 제어 전극에 전원 라인을 제 2 전기적 수단을 사용하여 접속하고, 각 전송 소자의 나머지 2 전극의 한쪽인 제 1 전극에 제 1 금속 배선을 접속하여 형성한 자기 주사형 전송 소자 어레이와, 임계 전압 혹은임계 전류가 제어 가능한 제 2 제어 전극을 갖는 3 단자 발광 소자 다수개를 배열한 발광 소자 어레이로 이루어지고, 상기 전송 소자의 제 1 각 제어 전극과 상기 발광 소자의 제 2 제어 전극을 제 2 금속 배선으로 접속하고, 각 발광 소자의 나머지 2 전극의 한쪽인 제 2 전극에 발광을 위한 전류를 인가하는 기록 신호 금속 배선을 형성한 자기 주사형 발광 장치에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 금속 배선과, 상기 기록 신호 금속 배선을 에칭에 의해 형성할 때의 마스크 패턴 설계 방법을 제공한다.
상기 마스크 패턴 설계 방법에서는, 투명 절연막 상에 상기 제 1 금속 배선을 형성하는 마스크 패턴이, 상기 제 1 제어 전극과, 상기 전송 소자의 배열과 직교하는 방향으로 겹치는 폭을 L1로 한 경우, 다음식을 만족하도록, L1을 선택한다.
L1 ＞ ( S + dS ) + a
단지, S는 상기 제 1 금속 배선의 측면의 에칭량, dS는 에칭량의 불균일, a는 상기 마스크 패턴의 얼라이먼트 어긋남이다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 임계 전압 혹은 임계 전류가 제어 가능한 제어 전극을 갖는 3 단자 전송 소자 다수개를 배열한 전송 소자 어레이의 인접하는 전송 소자의 제 1 제어 전극을 서로 제 1 전기적 수단으로 접속함과 동시에, 각 전송 소자의 제 1 제어 전극에 전원 라인을 제 2 전기적 수단을 사용하여 접속하고, 각 전송 소자의 나머지 2 전극의 한쪽인 제 1 전극에 제 1 금속 배선을 접속하여 형성한 자기 주사형 전송 소자 어레이와, 임계 전압 혹은 임계 전류가 제어 가능한 제 2 제어 전극을 갖는 3 단자 발광 소자 다수개를 배열한 발광 소자 어레이로 이루어지고, 상기 전송 소자의 제 1 각 제어 전극과 상기 발광 소자의 제 2 제어 전극을 제 2 금속 배선으로 접속하고, 각 발광 소자의 나머지 2 전극의 한쪽인 제 2 전극에 발광을 위한 전류를 인가하는 기록 신호 금속 배선을 형성한 자기 주사형 발광 장치에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 금속 배선과, 상기 기록 신호 금속 배선을 에칭에 의해 형성할 때의 마스크 패턴 설계 방법을 제공한다.
상기 마스크 패턴 설계 방법에서는, 상기 제 2 전극에, 투명 절연막에 개공된 콘택트 홀을 통해 접속되는 상기 기록 신호 배선을 형성하는 마스크가, 상기 발광 사이리스터의 배열 방향의 상기 마스크 패턴의 폭을 W1로 한 경우, 다음식을 만족하도록 W1을 선택한다.
W + 2 ( S + dS ) + a ＞ W1 ＞ C + 2 ( S + dS ) + 2 a
단지, W는 상기 제 1 전극의 상기 발광 소자의 배열 방향의 폭, C는 상기 콘택트 홀의 상기 발광 소자의 배열 방향의 폭, S는 상기 기록 신호 금속 배선의 측면의 에칭량의 폭, dS는 에칭량의 불균일, a는 상기 마스크 패턴의 얼라이먼트의 어긋남이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 자기 주사형 발광 장치의 일부 평면도이다. 도 3은 도 2의 A-A'선 단면도이다. 또한, 이하의 실시예의 설명에서는, 도 1의 등가 회로에 있어서, 극성을 반전시켜, 발광 사이리스터의 애노드를 접지한 형태의 자기 주사형 발광 장치에 관해서 설명한다.
도 2에 있어서, 10은 전송부 사이리스터를, 12는 발광부 사이리스터를 도시하고 있다. 이들 사이리스터는 반도체 기판 상에 pnpn 구조가 적층되어 제작된다.전송부 사이리스터(10)에는 캐소드 전극(14)과, 게이트 전극(16)이 형성되어 있다. 또한, 발광부 사이리스터(12)에는, 캐소드 전극(18)과, 게이트 전극(20)이 형성되어 있다. 이들 전극(14, 16, 18, 20)은 예를 들면 금으로 작성된다.
이러한 구조 상에는 투명 절연막(22)(도 3참조)이 형성되고 전송부 캐소드 전극(14)은 절연막(22)에 개공된 콘택트 홀(24)을 통해, Al 배선(26)으로 상호 접속된다. Al 배선(26)은 사이리스터의 어레이 방향에 스트라이프 형상으로 형성된다. 또한, 전송 부게이트 전극(16)과 발광부 게이트 전극(20)은 콘택트 홀(28, 30)을 통해, Al 배선(32)으로 상호 접속되어 있다. 발광부 캐소드 전극(18)은 절연막에 개공된 콘택트 홀(34)을 통해, Al 배선(38)에 연결되는 Al 배선(36)에 접속된다. Al 배선(38)은 사이리스터의 어레이 방향에 스트라이프 형상으로 형성된다.
전송부의 스트라이프 형상의 Al 배선(26)은 사이리스터(10)의 캐소드 부분을 덮는다. 이 때, Al 배선(26)이 게이트 전극(16)에 겹치도록 Al을 패터닝하는 것이 중요하다. Al 배선(26)과 게이트 전극(16)의 사이에 간극이 생기면, 이 간극에서 광이 누설된다. 도 2에는 이러한 간극을 발생시키는 Al 배선(26)의 주변을 점선(27)으로 도시하고, 이 때의 간극을 29로 도시하고 있다.
이러한 간극을 발생시키지 않도록, Al 배선(26)은 도 2에 그 주변을 실선(31)으로 도시하는 바와 같이 게이트 전극(16)에 겹치도록 형성하지 않으면 안된다.
Al 배선(26)은 단차가 있는 소자 표면에서 단조각을 발생시키지 않도록 1㎛ 정도의 두께로 하기 위해서, 이들을 패터닝할 때, 치수 불균일이 크다. 이 불균일이나 마스크 패턴 얼라이먼트의 어긋남을 고려하여 상기 간극이 발생하지 않도록 마스크 패턴 치수를 설계할 필요가 있다.
이하에, Al 배선(26)을 위한 마스크 패턴 설계 방법에 관해서, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 전송 부게이트 전극(16)과 Al 배선(26)과의 위치 관계를 도시하는 확대도이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 게이트 전극(Au 전극)(16)의 길이(어레이 방향과 직교하는 방향의)를 L로 한다. 상기 게이트 전극 패턴은 리프트 오프법에 의해 형성되기 때문에 치수 L의 불균일은 작다. 게이트 전극(16)상의 절연막(도 4에는 도시하지 않음)에 마스크 패턴을 사용하여 콘택트 홀(28)이 개공되지만, 구멍 천공 가공은 드라이 에칭으로 행하여지기 때문에 콘택트 홀의 치수의 불균일은 작다. 단지, 콘택트 홀(28)의 Al 배선측의 주변부(33)의 게이트 전극(16)의 주변(A1 배선(26)으로부터 먼 쪽의 주변)(40)으로부터의 거리(P)는 마스크 패턴의 얼라이먼트 어긋남에 의해 최대 ±a 변동한다.
Al 배선(26, 32)은 Al을 퇴적하고, 에칭에 의해 패터닝함으로써 형성된다. 이 때, Al 배선(26)형성용 마스크 패턴(42)과 게이트 전극(16)의 주변부와의 겹치는 거리를 L1, Al 배선(32) 형성용 마스크 패턴(44)과, 게이트 전극(L6)의 반대측의 주변부의 겹침 거리를 L2로 한다.
게이트 전극(16)의 길이(L)는 마스크 패턴 설계상,
L ＞ L1 + L2 (1)
이 아니면 안된다.
패터닝해야 할 Al의 두께는, 상술한 바와 같이 1㎛ 정도로 두껍기 때문에, 이들 마스크 패턴(42, 44)을 사용하여 인산계 에칭액에 의해 Al을 에칭하면, 불필요한 부분의 Al이 제거되는 동안에 배선의 측면의 에칭(사이드 에칭)이 진행한다. 사이드 에칭의 거리를 S로 하면, 완성의 Al 배선(26, 32)과 게이트 전극(16)과의 겹침 거리는, 도 4에 도시하는 바와 같이 각각 L1', L2'가 된다. 이들 L1', L2'는 사이드 에칭 거리(S)의 불균일 ±d를 고려하면, 다음식으로 나타낸다.
L1' = L1 - ( S ± dS ) ± a (2)
L2' = L2 - ( S ± dS ) - ( ±a ) (3)
가 된다. 단지, 마스크 패턴(42, 44)의 얼라이먼트 어긋남도 최대 ±a인 것으로 한다.
본 발명의 목적의 하나인 전송부에서의 차광을 유효하게 하기 위해서는 완성의 Al 배선(26)이 게이트 전극(16)과 반드시 겹침을 갖는 것이 필요하다. 이것은 L1'가 양의 값을 갖지 않으면 안되는 것을 뜻하고 있다. 따라서 L1에 관해서 필요하게 되는 조건은 식(2)에서 최악의 상태를 고려하여,
L1 ＞ ( S + dS ) + a (4)
가 된다.
한편, L2의 조건은 직접 차광과는 관계없지만, Al 배선(32)이 콘택트 홀(28)을 빠져서는 안된다고 하는 요건 때문에,
L2' = L2 - ( S + dS ) - a ＞ P + a (5)
즉
L2 ＞ ( S + dS ) + P + 2 a (6)
가 된다.
이제, L=20㎛, P=8㎛의 전송 사이리스터 소자를 제작하는 경우의 설계 예는, 다음과 같다. 이 때, S는 약 1㎛, dS는 약 0.5㎛이고, a는 약 1㎛이고, 이것을 식(4), 식(6)에 대입하면, L1은 2.5㎛ 이상, L2는 11.5㎛ 이상이 아니면 안된다. 이들 조건을 만족하는 L1, L2을 선택하고, 또한, L1+L2를 L(=20㎛) 이하로 한다.
예를 들면, L1=4㎛, L2=12㎛로 선택한 마스크 패턴을 사용하여, 자기 주사형 발광 장치를 제작하였다. 제작된 자기 주사형 발광 장치의 전송부 사이리스터의 발광량을, 다음과 같이 측정하였다. 즉, 기록 신호(ψ1)의 전압을 기판 전위에 유지하고, 발광부 사이리스터가 발광하지 않도록 하고, 클록 펄스(ψ1,ψ2)를 공급하여, 온이 된 전송부 발광 사이리스터의 광 출력을 측정하였다. 광 출력은 0.05㎼ 이하로 억제되어 있고, 상기 설계 조건의 마스크 패턴을 사용하면, 전송부 발광의 차광은 효과적으로 행할 수 있음을 알았다.
다음에, 발광부의 캐소드 전극(18)에 콘택트 홀(34)을 거쳐 접속되는 Al 배선(36)을 패터닝할 때의 마스크 패턴의 설계 방법을 도 5를 참조하여 이하에 상세히 설명한다. 또한, 도 5는 Au 전극, 콘택트 홀, Al 배선용 마스크 패턴의 위치 관계를 도시하고 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 캐소드 전극(Au 전극)(18)의 어레이 방향의 폭을 W로 한다. 상기 전극 패턴은 리프트 오프법에 의해 형성하기 위한 치수(W)의 불균일은 작다. 다음에 절연막(도시하지 않음)에 폭(C)의 콘택트 홀(34)을 개공한다.구멍 천공은 드라이 에칭으로 행하기 때문에, 콘택트 홀(34)의 폭(C)의 불균일이 작다. 단지 콘택트 홀(34)의 위치는 사이리스터의 어레이 방향에서의 마스크 패턴의 얼라이먼트 어긋남에 의해 Au 전극(18)의 중심선(40)으로부터 최대 ±a 어긋난다. 다음에, Al을 퇴적하여 마스크 패턴(42)을 형성한다. 이 때의 마스크 패턴(42)의 폭을 W1로 한다. 상기 마스크 패턴(42)을 사용하여 인산계 에칭액에 의해 불필요한 부분의 Al이 제거되는 동안에 배선 부분의 사이드의 에칭이 진행하여 마스크 패턴 폭(W1)에 비교하여 완성의 Al 배선의 폭(W1')은 작게 된다. 지금, 배선의 사이드의 에칭의 폭을 S로 한다. 단지 이 에칭의 폭에는 불균일 d±S가 생긴다. 이들을 고려하면,
W1' = W1 - 2 ( S ± dS ) (7)
가 된다.
본 발명의 목적의 하나인 발광 사이리스터의 발광 효율의 불균일의 억제를 위해서는 Al 배선(36)이 사이리스터의 어레이 방향으로 게이트 전극(18)의 외측으로 나가지 않도록 할 필요가 있다. 이를 위해서는 W1'가 W보다 작지 않으면 안되지만 실제로는 Au 전극(18)의 중심선(40)에 대하여 Al 배선용의 마스크 패턴(42)의 얼라이먼트는 콘택트 홀의 마스크 패턴과 동일하게 ±a 만큼 불균일의 우려가 있다. 따라서 W1에 관해서 필요하게 되는 조건은 최악의 상태를 고려하여
W ＞ W1 - 2 ( S + dS ) - a (8)
가 된다. 단지 Al 배선(36)의 폭이 좁게 되어, Al 배선(36)의 양측의 주변의 어느 것인가가 콘택트 홀(34)에 걸려 서는 안된다. 이것을 고려하여
W ＞ W1 - 2 ( S + dS ) - a ＞ C + a (9)
가 되도록 Al 배선용 마스크 패턴(42)의 폭(W1)을 결정할 필요가 있다. 상기 식(9)을 고쳐 쓰면,
W + 2 ( S + dS ) + a ＞ W1 ＞ C + 2 ( S + dS ) + 2 a (10)
이제, W=10㎛, C=3㎛의 발광 사이리스터를 제작하는 경우의 설계예는 다음과 같이 된다. S는 약 1㎛, dS는 약 0.5㎛이고, a는 약 1㎛인 것으로 하고, 이것을 식(9)에 대입하면, 마스크 패턴 폭(W1)은 9 내지 14㎛로 하면 양호하게 된다. 이 범위의 중심치 11.5㎛ 정도로 W1을 선택하고, 발광 사이리스터를 제작하였다.
이상과 같은 마스크 패턴 치수의 설계에 의하면, 패터닝된 Al 배선(36)의 폭(W1')에 불균일이 있더라도, Al 배선(36)의 양측의 주변이 게이트 전극(18)의 외측으로 나가지 않고, 차광은 항상 안정한 사이즈인 게이트 전극에 의해서만 일어나기 때문에 외부 발광 효율의 불균일은 작다.
n 개의 발광 사이리스터를 어레이로 하였을 때의 광 출력의 불균일(M)을,
로 정의하면, n=128일 때, 종래 예의 불균일(M)의 전형치는 약 15%이지만, 본 발명의 마스크 패턴 치수 설계 방법에 의한 마스크 패턴에 의해 형성된 Al 배선을 발광부에 갖는 자기 주사형 발광 장치에 의하면 불균일(M)은 약 10%로 감소하였다.
이상의 발광 사이리스터에서의 Al 배선용 마스크 패턴의 설계 방법은 자기 주사형 발광 장치에 있어서의 발광부의 발광 사이리스터 뿐만 아니라 통상의 발광다이오드에도 일반적으로 적용할 수 있음은 당업자에는 자명할 것이다.
본 발명의 마스크 패턴 설계 방법에 의해 자기 주사형 발광 장치의 전송부의 금속 배선을 형성할 때의 마스크 패턴을 설계하면 제 1 금속 배선은 제 1 제어 전극에 반드시 겹치며, 따라서 제 1 금속 배선과 제 1 제어 전극의 사이에는 간극이 생길 수 없다. 이로 인해 전송 소자로부터의 광의 누설이 적어진다.
또한, 자기 주사형 발광 장치의 발광부의 기록 신호 금속 배선을 형성할 때에 본 발명의 마스크 패턴 치수의 설계 방법에 의하면 기록 신호 금속 배선의 폭을 오믹 전극의 폭보다도 작게 할 수 있으므로 발광 소자의 외부 발광 효율의 불균일을 억제하는 것이 가능하다.

Claims (6)

  1. 임계 전압 혹은 임계 전류가 제어 가능한 제어 전극을 갖는 3 단자 전송 소자 다수개를 배열한 전송 소자 어레이의 인접하는 전송 소자의 제 1 제어 전극을 서로 제 1 전기적 수단으로 접속함과 동시에, 각 전송 소자의 제 1 제어 전극에 전원 라인을 제 2 전기적 수단을 사용하여 접속하고, 각 전송 소자의 나머지 2 전극의 한쪽인 제 1 전극에 제 1 금속 배선을 접속하여 형성한 자기 주사형 전송 소자 어레이와,
    임계 전압 혹은 임계 전류가 제어 가능한 제 2 제어 전극을 갖는 3 단자 발광 소자 다수개를 배열한 발광 소자 어레이로 이루어지고,
    상기 전송 소자의 제 1 각 제어 전극과 상기 발광 소자의 제 2 제어 전극을 제 2 금속 배선으로 접속하고, 각 발광 소자의 나머지 2 전극의 한쪽인 제 2 전극에 발광을 위한 전류를 인가하는 기록 신호 금속 배선을 형성한 자기 주사형 발광 장치로서, 상기 제 1 및 제 2 금속 배선과, 상기 기록 신호 금속 배선을 에칭에 의해 형성할 때의 마스크 패턴 설계 방법에 있어서,
    투명 절연막 상에 상기 제 1 금속 배선을 형성하는 마스크 패턴이, 상기 제 1 제어 전극과, 상기 전송 소자의 배열과 직교하는 방향으로 겹치는 폭을 L1로 한 경우,
    L1 ＞ ( S + d S ) + a
    단지, S는 상기 제 1 금속 배선의 측면의 에칭량, dS는 에칭량의 불균일, a는 상기 마스크 패턴의 얼라이먼트 어긋남을 만족하도록, L1을 선택하는 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 설계 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 3 단자 전송 소자 및 상기 3 단자 발광 소자는, 모두, 3 단자 발광 사이리스터인 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 설계 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 금속 배선은 Al 배선인 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 설계 방법.
  4. 임계 전압 혹은 임계 전류가 제어 가능한 제어 전극을 갖는 3 단자 전송 소자 다수개를 배열한 전송 소자 어레이의 인접하는 전송 소자의 제 1 제어 전극을 서로 제 1 전기적 수단으로 접속함과 동시에, 각 전송 소자의 제 1 제어 전극에 전원 라인을 제 2 전기적 수단을 사용하여 접속하고, 각 전송 소자의 나머지 2 전극의 한쪽인 제 1 전극에 제 1 금속 배선을 접속하여 형성한 자기 주사형 전송 소자 어레이와,
    임계 전압 혹은 임계 전류가 제어 가능한 제 2 제어 전극을 갖는 3 단자 발광 소자 다수개를 배열한 발광 소자 어레이로 이루어지고,
    상기 전송 소자의 제 1 각 제어 전극과 상기 발광 소자의 제 2 제어 전극을제 2 금속 배선으로 접속하고, 각 발광 소자의 나머지 2 전극의 한쪽인 제 2 전극에 발광을 위한 전류를 인가하는 기록 신호 금속 배선을 형성한 자기 주사형 발광 장치로서, 상기 제 1 및 제 2 금속 배선과, 상기 기록 신호 금속 배선을 에칭에 의해 형성할 때의 마스크 패턴 설계 방법에 있어서,
    상기 제 2 전극에 투명 절연막에 개공된 콘택트 홀을 통해 접속되는 상기 기록 신호 배선을 형성하는 마스크가 상기 발광 사이리스터의 배열 방향의 상기 마스크 패턴의 폭을 W1로 한 경우,
    W + 2 ( S + dS ) + a ＞ W1 ＞ C + 2 ( S + dS ) + 2 a
    단지, W는 상기 제 1 전극의 상기 발광 소자의 배열 방향의 폭, C는 상기 콘택트 홀의 상기 발광 소자의 배열 방향의 폭, S는 상기 기록 신호 금속 배선의 측면의 에칭량의 폭, dS는 에칭량의 불균일, a는 상기 마스크 패턴의 얼라이먼트의 어긋남인 것을 만족하도록, W1을 선택하는 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 치수의 설계 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 3 단자 전송 소자 및 상기 3 단자 발광 소자는, 모두, 3 단자 발광 사이리스터인 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 설계 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속 배선은, Al 배선인 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 설계 방법.
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