(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に形成された第１導電型半導体層と、該第１導電型半導体層の上面から極性の異なる不純物を拡散させて形成された第２導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層と接続される電極と、前記第２導電型半導体層と接続される他の電極とを有する半導体装置であって、
前記第１導電型半導体層は、前記第1導電型半導体層から離れる方向において層厚が薄くなるように傾斜した絶縁膜により側面が覆われ、
前記第２導電型半導体層は、前記第１導電型半導体層の一端を除き、他端まで延びて他端側側面が露出する露出部を有するように形成され、
前記電極は、前記絶縁膜に沿って配された配線により前記第１導電型半導体層の一端側上部に接続され、
前記他の電極は、前記絶縁膜に沿って配された他の配線により前記第２導電型半導体層の前記露出部に接続されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１導電型半導体層と前記第２導電型半導体層は、発光ダイオード素子を構成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体装置と、該半導体装置を駆動する駆動装置と、前記半導体装置の発する光を集光するレンズとを備え、
前記半導体装置は、基板と、該基板上に形成された第１導電型半導体層と、該第１導電型半導体層の上面から極性の異なる不純物を拡散させて形成された第２導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層と接続される電極と、前記第２導電型半導体層と接続される他の電極とを有する半導体装置であって、
前記第１導電型半導体層は、前記第1導電型半導体層から離れる方向において層厚が薄くなるように傾斜した絶縁膜により側面が覆われ、
前記第２導電型半導体層は、前記第１導電型半導体層の一端を除き、他端まで延びて他端側側面が露出する露出部を有するように形成され、
前記電極は、前記絶縁膜に沿って配された配線により前記第１導電型半導体層の一端側上部に接続され、
前記他の電極は、前記絶縁膜に沿って配された他の配線により前記第２導電型半導体層の前記露出部に接続されることを特徴とするＬＥＤプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光を発生するＬＥＤ等の半導体装置、及び該ＬＥＤを用いたＬＥＤプリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来の半導体装置の構造説明図である。
（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は平面図におけるＡ−Ａ断面矢視図である。
図において、２１はＳｉ、ＧａＡｓ、ガラスなどを材料とする基板である。２２はＮ型半導体層であり、Ｎ型不純物を含むＧａＡｓなどの化合物半導体をエピタキシャル成長させたものである。２３はＰ型半導体層であり、ＧａＡｓなどの化合物半導体に、ＺｎなどのＰ型不純物を拡散させたものである。
【０００３】
２４はＮ側電極である。Ｎ型半導体層２２とオーミック接続をとり得る、例えば、Ａｕ、Ｇｅ、Ｎｉなどを含むメタルにより形成されている。２５は、Ｐ側電極である。Ｐ型半導体層２３とオーミック接続をとり得る、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕなどを含むメタルにより形成されている。２６、２７は、それぞれＮ側配線、Ｐ側配線である。例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ａｌなどを含むメタルにより形成されている。
【０００４】
２８、２９は、絶縁膜である。例えばＳｉＮ、Ｓｉ０２、Ａｌ２０３、有機膜などで形成されている。図に示すように、従来の半導体装置では、Ｐ型半導体層２３が、Ｎ型半導体層２２の内側に、該Ｎ型半導体層２２に囲まれるように形成されている。したがって、Ｐ側配線２７は、円（ｃ）に示すように、絶縁膜２８を介してＮ型半導体層２２を乗り越えて配線されている。
【特許文献１】特開２００４−２０７３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成の半導体装置では、製造時のばらつき等の要因により半導体素子側面を覆っている絶縁膜２８の被覆状態が不十分であった場合等において、Ｐ側配線２７とＮ型半導体層２２が接触してしまい、ショートしたり、或いは又、乗り越え部分で断線してしまうという解決すべき課題が残されていた。特に円（ｃ）に示す角の部分において、かかる状態が発生しやすいことが経験的に確認されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の発明は、基板と、該基板上に形成された第１導電型半導体層と、該第１導電型半導体層の上面から極性の異なる不純物を拡散させて形成された第２導電型半導体層と、第１導電型半導体層と接続される電極と、第２導電型半導体層と接続される他の電極とを有する半導体装置であって、第１導電型半導体層は、第1導電型半導体層から離れる方向において層厚が薄くなるように傾斜した絶縁膜により側面が覆われ、第２導電型半導体層は、第１導電型半導体層の一端を除き、他端まで延びて他端側側面が露出する露出部を有するように形成され、電極は、絶縁膜に沿って配された配線により第１導電型半導体層の一端側上部に接続され、他の電極は、絶縁膜に沿って配された他の配線により第２導電型半導体層の露出部に接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上記第２半導体層は、第１半導体層の−側端上に至るまで形成され、上記電極は、上記第２の半導体層の前記形成部に接続されるので、接続配線が第１半導体層を乗り越えることなく電極と接続することができるようになり、乗り越えによる接続配線の断線を防ぐことができ、半導体装置の信頼性を向上させることができるという効果を得る。更に、半導体装置の素子面に覆うものが無くなるので、光量を増加させることができるという効果を得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明を適用する半導体装置としてのＬＥＤ５０の構造説明図である。
（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、平面図におけるＡ−Ａ断面矢視図である。
【００１０】
図に示すように、ＬＥＤ５０は、基板１０と、Ｎ型半導体層１１とＰ型半導体層１２からなるＬＥＤ薄膜１５０、Ｎ側電極１３、Ｐ側電極１４、絶縁膜１５を有する。
【００１１】
基板１０は、Ｓｉ、サファイヤ、ガラスなどで構成され、表面が平坦化処理されている。
【００１２】
ＬＥＤ薄膜１５０は、第１導電型半導体層としてのＮ型半導体層１１と、第２導電型半導体層としてのＰ型半導体層１２とを蓄積した構造を有する。ここで、Ｎ型半導体層１１は化合物半導体、例えば、ＧａＡｌｓにＮ型の不純物をドープさせたものである。また、Ｐ型半導体層１２は化合物半導体、例えば、ＧａＡｌＡｓにＰ型の不純物をドープさせたものである。
ＬＥＤ薄膜１５０は、次のようにして形成される。基板１０とは異なる図示せぬ基板、例えば、ＧａＡｓ基板を用い、この表面に、ＡｌＡｓなどの犠牲層を形成する。次に、犠牲層の上に順に、Ｎ型半導体層１１、Ｐ型半導体層１２、をエピタキシャル成長させる。次に、犠牲層をエッチングにより除去することにより基板から剥離され、Ｎ型半導体層１１とＰ型半導体層１２とが積層されたＬＥＤ薄膜１５０が得られる。
剥離されたＬＥＤ薄膜１５０は、Ｎ型半導体層１１側を、基板１０の平坦化処理された表面側に向けてボンディングされる。
ここで、個々のＬＥＤ薄膜１５０は、前述の別の基板上で素子分離したあと基板１０の上にボンディングされたものであっても、ＬＥＤ薄膜シートを基板１０上のボンディングしたあとエッチングなどにより素子分離されたものであっても良い。
本発明では、図に示すように、従来の半導体装置のＰ型半導体層２３（図４）とは異なり、Ｐ型半導体層１２の領域が半導体装置の側面まで広がっている。従って、Ｐ型半導体層１２の上面では広い範囲が解放されており、出力光を遮る構造をなくしている。
【００１３】
Ｎ側電極１３は、Ｎ型半導体層１１とオーミック接続をとり得る、例えば、Ａｕ、Ｇｅ、Ｎｉなどを含む金属により形成されている。Ｐ側電極１４は、Ｐ型半導体層１２とオーミック接続をとり得る材料、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕなどを含む金属により形成されている。
【００１４】
絶縁膜１５は、例えばＳｉＮ、Ｓｉ０２、Ａｌ２０３、有機膜などで形成されている絶縁材である。この絶縁膜１５によって、Ｎ側電極１３とＮ型半導体層１１の間、及びＰ側電極１４とＰ型半導体層１２の間での絶縁が保持される。
【００１５】
以上説明したＬＥＤチップ５０は、公知の有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）、有機金属化学気相エピタキシー法（ＭＯＶＰＥ法）、および分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などによって、ＧａＡｓ基板、サファイア基板、ＩｎＰ基板、ガラス基板、石英基板あるいはＳｉ基板上に犠牲層を介在させて上記ＬＥＤ薄膜として生成させたものである。
【００１６】
上記のようにＬＥＤ薄膜は、選択的にエッチングが可能な犠牲層を設けるようにエピタキシャル成長されており、その犠牲層を選択的にエッチングすることによりＬＥＤ薄膜としてリフトオフされている事を特徴としている。
【００１７】
また、選択的に犠牲層をエッチングすることが困難な化合物半導体、例えばＧａＮ系のＬＥＤ素子などの場合には、薄膜化する手段の一つとして、基板裏面をグラインド処理することにより、ＬＥＤ発光素子として必要となるエピタキシャル成長層のみ、約５μｍ以下に薄膜化し、そのＬＥＤ薄膜を発光素子として使用していることを特徴としている。
【００１８】
ＬＥＤ薄膜は、例えば５μｍ以下と非常に薄膜化することが可能であるため、非常にフレキシブル性に富んでいることを特徴としている。また、ＬＥＤ薄膜は、液晶、有機ＥＬとは異なり、非常に高品質、高信頼性を有する材料として実績の高い、半導体エピタキシャル成長法により製作された材料を使用しているため、高品質、高信頼性を確保することができる材料であることを特徴としている。
【００１９】
ＬＥＤ薄膜（ＬＥＤアレイチップ１００）は、Ｓｉ基板１２０の上に水素結合による分子間力により強固に接合されていることを特徴とする。そのため、ＬＥＤ薄膜（ＬＥＤアレイチップ１００）のボンディング面、およびボンディングされるＳｉ基板表面は、表面荒さ、即ち凹凸のピークと谷の典型的な高低差が約５ｎｍ以下となるように制御されていることが望ましい。
【００２０】
図２は、ＬＥＤ発光部ユニットの概略的斜視図である。
この図は、本発明による半導体装置としてのＬＥＤアレイチップ１００を用いてＬＥＤプリントヘッドのＬＥＤ発光部ユニットを構成した状態を表している。ここで、ＬＥＤアレイチップ１００は複数のＬＥＤ５０を基板１０上に配列させたものであり、基板１０は個々のＬＥＤ５０を駆動するドライバ回路が形成されたものである。図に示すように、ＬＥＤアレイチップ１００はＣＯＢ基板１２０の上に配置され、両者は接続ワイヤ１３０によって図示しない電極パッドを用いて接続される。
【００２１】
また、ボンディング力をより強固な状態にするために、それらのボンディング面は、エネルギー波、例えばプラズマ装置などによって洗浄、および活性化が行われていることが望ましい。また、活性剤を塗布することも、接合面を活性化する方法の一つである。
【００２２】
次に、図１を用いて本発明による半導体装置としてのＬＥＤチップ５０の特徴について説明する。
以上説明したように本発明による半導体装置では、Ｐ型半導体層１２の領域が半導体装置の側面まで広がっている。
【００２３】
又、Ｎ側電極１３は、Ｎ型半導体層１１の側面に形成されている。同様に、Ｐ側電極１４は、Ｐ型半導体層１２の側面に形成されている。したがって、Ｐ型半導体層１２の上面には、電極など、出力光を遮るものが無くなっている。
【００２４】
更に、Ｎ側電極１３、及びＰ側電極１４とも、接続配線と一体化されている。したがって、接続配線が半導体層（Ｐ型半導体層１２、またはＮ型半導体層１１）を乗り越えることなく電極に接続されるため、半導体層乗り越えによる接続配線の断線を防ぐことができる。又、円（ｃ）に示すように、電極Ｐ１４の一部がＰ型半導体層１２の上面に漏れ込むことによって、電極Ｐ１４とＰ型半導体層１２との接続がより確実になる。尚、Ｐ型半導体層１２上への電極Ｐ１４の一部漏れ込みは、真空蒸着などにより電極Ｐ１４を形成する際に容易に形成することが可能である。
【００２５】
（効果）の説明
以上のように、本発明によれば、半導体装置においてＰ型半導体領域を半導体装置側面まで広げることによって、半導体装置の側面に電極を形成することができ、接続配線が半導体層を乗り越えることなく電極と接続することができるようになる。その結果、乗り越えによる接続配線の断線を防ぐことができ、半導体装置の信頼性を向上させることができるという効果を得る。更に、半導体装置の素子面に覆うものが無くなるので、光量を増加させることができるという効果を得る。
【実施例２】
【００２６】
本実施例では、上記実施例１で構成した、半導体装置としてのＬＥＤチップ５０（図１）を用いて、電子写真プリンタなどに用いられる、発光効率が高く、且つ、信頼性の高いＬＥＤヘッドを構成する。
【００２７】
図３は、ＬＥＤヘッドの横断面図である。
図に示すように、ＬＥＤヘッド２００は、ベース部材２０１と、ＬＥＤユニット２０２と、ＬＥＤ発光部ユニット２０３と、レンズアレイ２０４と、レンズホルダ２０５と、クランパ２０６とを備える。
【００２８】
ベース部材２０１は、ＬＥＤユニット２０２を固定するための部材であり、その側面にはクランパ２０６を用いて、ＬＥＤユニット２０２、及び、レンズホルダ２０５をベース部材２０１に固定するための開口部２０１ａが設けられている。有機高分子材料などを用いて射出成形されている。
【００２９】
ＬＥＤユニット２０２は、ＬＥＤ発光部ユニット２０３を所定の基板上に一体化したユニットである。ＬＥＤ発光部ユニット２０３は、上記図５を用いて説明した、ＬＥＤアレイチップ１００と、ドライバＩＣチップ１１０などをＳｉ基板１２０の上に搭載し、ＬＥＤ／ＩＣ間接続ワイヤ１３０で接続したユニットである。
【００３０】
レンズアレイ２０４は、柱状の光学レンズが、ＬＥＤ発光部ユニット２０３の上に配列されたＬＥＤアレイチップ１００に沿って多数配列された光学レンズ群である。レンズホルダ２０５は、レンズアレイ２０４をべース部材２０１の所定の位置に保持する部分である。クランパ２０６は、べース部材２０１に設けられた開口部２０１ａを介して、各構成部分を一体的に挟持するバネ材である。
【００３１】
以上説明したＬＥＤヘッド２００を構成する、ＬＥＤ発光部ユニット２０３で発生された光信号は、ロッドレンズアレイ２０４を通って図示しない、例えば感光体ドラム等に照射される。このＬＥＤヘッド２００には、実施例１で説明したＬＥＤアレイチップが用いられているので発光効率が大きく、且つ、光量分布が均一化された光信号が感光体ドラム等に照射されることになる。
【００３２】
（効果）の説明
以上説明したように、本実施例によるＬＥＤヘッド２００は、実施例１で説明したＬＥＤアレイチップを用いることにより、発光効率が大きく、且つ、信頼性の高い光信号を出力するという効果を得る。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
上記実施例では、本発明による、半導体装置としてのＬＥＤを電子写真プリンタなどの印刷装置に用いる場合を例にして説明したが、本発明は、この例に限定されるものでは無い。即ち、近年、交通機関などで大量に用いられている、交通情報表示装置等に対しても好適に採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による半導体装置の構造説明図である。
【図２】ＬＥＤ発光部ユニットの概略的斜視図である。
【図３】ＬＥＤヘッドの横断面図である。
【図４】従来の半導体装置の構造説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  基板
１１  Ｎ型半導体層
１２  Ｐ型半導体層
１３  Ｎ側電極
１４  Ｐ点極
１５  絶縁膜
５０  ＬＥＤチップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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