(57)【要約】  【課題】  迷光の発生ばらつきの少ない光学素子アレイを提供することを目的とする。  【解決手段】  本発明の光学素子アレイ１は、基板１０と、複数の発光素子２０と、複数の個別電極３０と、複数の共通電極４０とを有する発光素子アレイ１において、共通電極４０は、複数の引出部４０ａと、対応する引出部４０ａが絶縁膜５０ｂを貫通する接続部４０ｃで接続された連結部４０ｂとを備えているとともに、複数の共通電極４０の各々の連結部４０ｂの長さが異なっており、最も長い連結部４０ｂ以外の連結部４０ｂの長手方向の両端または一端における延長上に、各々の連結部４０ｂとは絶縁された、最も長い連結部４０ｂの両端または一端に対応する位置までの長さのダミー電極４０ｄを有することから、光学素子アレイ１内での迷光の発生ばらつきの少ない光学素子アレイ１が実現される。【選択図】  図２
2014011306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に配列された複数の一導電型半導体層および逆導電型半導体層を有する複数の光学素子と、隣接する複数個の前記光学素子を１群とする光学素子群内の前記逆導電型半導体層に共通に接続された複数の個別電極と、複数の前記光学素子群の各々に属する異なる前記光学素子毎に対応する前記光学素子の前記一導電型半導体層同士を接続した複数の共通電極とを有する光学素子アレイにおいて、
前記共通電極は、前記光学素子の前記一導電型半導体層に接続されて前記光学素子の配列方向に交差する方向に引き出された複数の引出部と、該引出部との間に絶縁膜を介して前記光学素子の配列方向に沿って配置され、対応する前記引出部が前記絶縁膜を貫通する接続部で接続された連結部とを備えているとともに、複数の前記共通電極の各々の前記連結部の長さが異なっており、
最も長い前記連結部以外の前記連結部の長手方向の両端または一端における延長上に、各々の前記連結部とは絶縁された、最も長い前記連結部の両端または一端に対応する位置までの長さのダミー電極を有することを特徴とする光学素子アレイ。
【請求項２】
複数の前記連結部の長さは、前記光学素子側から遠くなるにつれて順次減少または増加していることを特徴とする請求項１に記載の光学素子アレイ。
【請求項３】
前記光学素子群における複数の前記引出部の長さが異なっており、最も長い前記引出部以外の前記引出部の前記光学素子側と反対側の端部における延長上に、各々の前記引出部とは絶縁された、最も長い前記引出部の端部に対応する位置までの長さの第２のダミー電極を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子アレイ。
【請求項４】
複数の前記引出部の長さは、前記光学素子の配列方向に沿って順次減少または増加していることを特徴とする請求項３に記載の光学素子アレイ。
【請求項５】
前記連結部は、前記絶縁膜の前記基板側の面に配置されており、
前記引出部は、前記絶縁膜の前記基板と反対側の面に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学素子アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種露光装置等の光源に用いられる光学素子アレイにおける光学素子として、ＬＥＤチップが採用されている。例えば、特許文献１に記載の光学素子アレイは、複数の配列された光学素子である発光素子のうち、所定数の発光素子を一群として、複数群から構成される発光素子と、同一の群内の発光素子の一導電型半導体層に個別電極を接続し、異なる群に属する所定番目に配置された発光素子の逆導電型半導体層に共通電極に接続している。このような構成とすることで、接続パッドから発光素子までの接続部分の個数を極小化させて各共通電極における電極抵抗のばらつきを小さくしていることから、発光ばらつきが改善されるとともに、共通電極の接続信頼性が向上する。
【０００３】
しかしながら、光学素子アレイの位置によって迷光の発生にばらつきがあるという問題点があることから、高解像性を要求される場合には、この迷光の発生ばらつきを小さくする必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３６１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、迷光の発生ばらつきの小さい光学素子アレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光学素子アレイは、基板と、該基板上に配列された複数の一導電型半導体層および逆導電型半導体層を有する複数の発光素子と、隣接する複数個の前記発光素子を１群とする発光素子群内の前記逆導電型半導体層に共通に接続された複数の個別電極と、複数の前記発光素子群の各々に属する異なる前記発光素子毎に対応する前記発光素子の前記一導電型半導体層同士を接続した複数の共通電極とを有する発光素子アレイにおいて、前記共通電極は、前記発光素子の前記一導電型半導体層に接続されて前記発光素子の配列方向に交差する方向に引き出された複数の引出部と、該引出部との間に絶縁膜を介して前記発光素子の配列方向に沿って配置され、対応する前記引出部が前記絶縁膜を貫通する接続部で接続された連結部とを備えているとともに、複数の前記共通電極の各々の前記連結部の長さが異なっており、最も長い前記連結部以外の前記連結部の長手方向の両端または一端における延長上に、各々の前記連結部とは絶縁された、最も長い前記連結部の両端または一端に対応する位置までの長さのダミー電極を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の光学素子アレイは、上記構成において、複数の前記連結部の長さは、前記発光素子側から遠くなるにつれて順次減少または増加していることを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明の光学素子アレイは、上記構成において、前記発光素子群における複数の前記引出部の長さが異なっており、最も長い前記引出部以外の前記引出部の前記発光素子側と反対側の端部における延長上に、各々の前記引出部とは絶縁された、最も長い前記引出部の端部に対応する位置までの長さの第２のダミー電極を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の光学素子アレイは、複数の前記引出部の長さは、前記発光素子の配列方向に沿って順次減少または増加していることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の光学素子アレイは、前記連結部は、前記絶縁膜の前記基板側の面に配置されており、前記引出部は、前記絶縁膜の前記基板と反対側の面に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光学素子アレイによれば、基板と、該基板上に配列された複数の一導電型半導体層および逆導電型半導体層を有する複数の発光素子と、隣接する複数個の前記発光素子を１群とする発光素子群内の前記逆導電型半導体層に共通に接続された複数の個別電極と、複数の前記発光素子群の各々に属する異なる前記発光素子毎に対応する前記発光素子の前記一導電型半導体層同士を接続した複数の共通電極とを有する発光素子アレイにおいて、前記共通電極は、前記発光素子の前記一導電型半導体層に接続されて前記発光素子の配列方向に交差する方向に引き出された複数の引出部と、該引出部との間に絶縁膜を介して前記発光素子の配列方向に沿って配置され、対応する前記引出部が前記絶縁膜を貫通する接続部で接続された連結部とを備えているとともに、複数の前記共通電極の各々の前記連結部の長さが異なっており、最も長い前記連結部以外の前記連結部の長手方向の両端または一端における延長上に、各々の前記連結部とは絶縁された、最も長い前記連結部の両端または一端に対応する位置までの長さのダミー電極を有することから、光学素子アレイ内の位置によらず迷光の発生ばらつきの少ない光学素子アレイが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の光学素子アレイの形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光学素子アレイの形態の一例を示す要部平面図である。
【図３】本発明の光学素子アレイを構成する光学素子の要部断面図である。
【図４】図２に示した光学素子アレイの第１変形例を示す要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の光学素子１の実施の形態の例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の例は、本発明の実施の形態を例示するものであって、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
図１〜図３に示す光学素子アレイ１は、ページプリンター等の電子写真装置に組み込まれる光学素子ヘッド等の露光装置における光源として機能する。
【００１５】
光学素子アレイ１は、長方形状の基板１０と、光学素子２０と、個別電極３０と、共通電極４０と、基板１０の上面に被着された第１の絶縁膜５０ａと、第１の絶縁膜５０ａおよび共通電極４０上に被着された第２の絶縁膜５０ｂとを備えている。
【００１６】
基板１０は、例えばシリコン（Ｓｉ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの単結晶半導体基板やサファイア（Ａｌ２Ｏ３）などの単結晶絶縁基板である。例えば、単結晶半導体基板の場合においては、（１００）面を＜０１１＞方向に２〜７°のオフセット角度を有する基板が好適に用いられる。サファイアの場合においては、Ｃ面基板が好適である。ここでＣ面とは（０００１）面のことである。
【００１７】
基板１０の長手方向に、複数の光学素子２０が列状に配列されている。本例の場合には光学素子２０が一列状に配列されている。
【００１８】
光学素子２０は、一導電型半導体層２１および逆導電型半導体層２２から構成されている。
【００１９】
一導電型半導体層２１は、バッファ層２１ａ、第１のオーミックコンタクト層２１ｂおよび電子の注入層２１ｃで構成される。バッファ層２１ａは２〜４μｍ程度の厚みに形成され、オーミックコンタクト層２１ｂは０．１〜１．０μｍ程度の厚みに形成され、電子の注入層２１ｃは０．２〜０．４μｍ程度の厚みに形成される。バッファ層２１ａと第１のオーミックコンタクト層２１ｂはガリウム砒素（ＧａＡｓ）などで形成され、電子の注入層２１ｃはアルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）などで形成される。また、第１のオーミックコンタクト層２１ｂはシリコン（Ｓｉ）などの一導電型半導体不純物を１×１０１６〜１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含有し、電子の注入層２１ｃはシリコン（Ｓｉ）などの一導電型半導体不純物を１×１０１６〜１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含有する。
【００２０】
バッファ層２１ａは基板１０と半導体層との格子定数の不整合に基づくミスフィット転移を防止するために設けるものであり、半導体不純物を含有させる必要はない。なお、基板１０の格子定数と半導体層の格子定数とが不整合を生じない場合には、バッファ層２１ａは省略できる。
【００２１】
一導電型半導体層２１の第１のオーミックコンタクト層２１ｂには、共通電極４０が接続される。
【００２２】
一方、逆導電型半導体層２２は、発光層２２ａ、クラッド層２１ｂおよび第２のオーミックコンタクト層２２ｃで構成される。
【００２３】
発光層２２ａと第２のクラッド層２２ｂは０．２〜０．４μｍ程度の厚みに形成され、オーミックコンタクト層２２ｃの厚みをｄとすると、ｄ＞（０．１５μｍ−オーミックコンタクト層の膜厚）程度の厚みに形成される。発光層２２ａおよびクラッド層２２ｂはアルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）などから成り、第２のオーミックコンタクト層２３ｃはガリウム砒素（ＧａＡｓ）などから成る。発光層２２ａおよび第２のクラッド層２２ｂは、電子の閉じ込め効果と光の取り出し効果を考慮して、アルミニウム砒素（ＡｌＡｓ）およびガリウム砒素（ＧａＡｓ）との混晶比を異ならしめる。発光層２２ａと第２のクラッド層２２ｂは亜鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０１６〜１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含有し、第２のオーミックコンタクト層２２ｃは亜鉛（Ｚｎ）などの逆導電型半導体不純物を１×１０１９〜１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度含有する。
【００２４】
逆導電型半導体層２２の第２のオーミックコンタクト層２２ｃには、個別電極３０が接続される。
【００２５】
また、基板１０の光学素子２０が配置されている領域以外の大部分の領域には第１の絶縁膜５０ａが形成されている。かかる第１の絶縁膜５０ａの材料としては、酸化シリコン（ＳｉＯ）や窒化シリコン（ＳｉＮ）などが挙げられる。基板材料がシリコン（Ｓｉ）である場合には、基板表面の熱酸化処理によって形成できる。また、その他の基板材料の場合には、シランガス（ＳｉＨ４）や必要に応じてアンモニアガス（ＮＨ３）を用いてプラズマＣＶＤ法などによって被着形成される。
【００２６】
共通電極４０は、一導電型半導体層２１に接続されて、光学素子２０の配列方向に交差する方向に引き出された引出部４０ａと、引出部４０ａとの間に第２の絶縁膜５０ｂを介して光学素子２０の配列方向に沿って配置される連結部４０ｂとを備えている。引出部４
０ａと連結部４０ｂとは、第２の絶縁膜５０ｂを貫通する接続部４０ｃで接続されている。
【００２７】
連結部４０ｂの長さは、実質的には、光学素子２０の配列の長さと略同等の長さを有している。また、連結部４０ｂは、光学素子２０の駆動の単位である光学素子群を構成する光学素子の構成数（Ｎ）と同じ数だけ形成される。
【００２８】
連結部４０ｂは、基板１０上に形成した平坦な面を有する第１の絶縁膜５０ａ上に、例えば、下地導体膜としてクロム（Ｃｒ）を１５０Å以上形成した後、アルミニウム／金（Ａｌ／Ａｕ）などを順次積層した多層構成などが例示できる。その厚みは、例えば、１μｍである。なお、下地導体膜を省略して、金／クロム（Ａｕ／Ｃｒ）、アルミニウム／クロム（Ａｌ／Ｃｒ）などの多層構成であってもよい。
【００２９】
第２の絶縁膜５０ｂは基板１０、第１の絶縁膜５０ａ、連結部４０ｂおよび光学素子２０の一部に形成されるものであり、例えば、透明な材料で構成される。具体的には、ポリイミド合成樹脂、感光性樹脂、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ）およびポリイミドシリコンなどから成る材料などが例示できる。この第２の絶縁膜５０ｂの厚みは２０００〜２００００Å程度に形成される。
【００３０】
第２の絶縁膜５０ｂは、光学素子２０において、少なくとも第１のオーミックコンタクト層２１ｂおよび第２のオーミックコンタクト層２２ｃを露出するように形成され、さらに、開口４１が形成されている。
【００３１】
開口４１は、光学素子２０の第１のオーミックコンタクト層２１ｂと連結部４０ｂを接続する引出部４０ａが、安定して所定の連結部４０ｂに接続するように形成されるものであり、例えば、所定の連結部４０ｂの一部を露出するように形成されている。
【００３２】
このような第２の絶縁膜５０ｂは、例えば、基板１０、第１の絶縁膜５０ａおよび連結部４０ｂの上面に、第２の絶縁膜５０ｂとなるポリイミド合成樹脂、感光性樹脂、窒化シリコン、酸化シリコン、ポリイミドシリコンなどを被着形成し、その後フォトリソグラフィ技術を利用して、開口４１や一導電型半導体層２１の第１のオーミックコンタクト層２１ｂ、逆導電型半導体層２２の第２のオーミックコンタクト層２２ｃが露出すようにエッチング処理されて形成されるものである。なお、開口４１に引出部４０ａと連結部４０ｂとを接続する接続部４０ｃが充填されることになる。
【００３３】
ここで、開口４１は、１つの光学素子群の幅に対応する領域に、Ｎ個の連結部４０ｂを順次露出するように形成されている。具体的には、図２に示すように光学素子群の列の一端側から奇数番目の光学素子群に対応するＮ個の開口４１は、光学素子２０に近い側から遠い側に配列されて形成され、光学素子群の列の一端側から偶数番目の光学素子群に対応するＮ個の開口４１は、光学素子２０に遠い側から近い側に配列されて形成されている。
【００３４】
また、基板１０の上面に形成された第２の絶縁膜５０ｂ上には、複数の個別電極３０が形成されている。１つの個別電極３０は、１つの光学素子群を構成する例えば４個の光学素子２０に共通的に接続するように、例えば櫛形状に形成される。すなわち、個別電極３０は、光学素子群の数Ｍに対応する数だけ形成されている。この個別電極３０は、光学素子２０の逆導電型半導体層２２に接続される。
【００３５】
また、各個別電極３０は、個別電極用パッド３０ａを有している。個別電極用パッド３０ａも第２の絶縁膜５０ｂ上に形成されて、外部駆動回路との電気的な接続を行なうための電極として機能する。なお、個別電極用パッド３０ａと外部駆動回路との接続手法によっては、第２の絶縁膜５０ｂが除外されて第１の絶縁膜５０ａ上に形成してもよい。
【００３６】
基板１０の上に形成される第２の絶縁膜５０ｂ上に複数の引出部４０ａが形成されている。１つの引出部４０ａは、１つの光学素子２０の一導電型半導体層２１の第１のオーミックコンタクト層２１ｂと、所定の開口４１から露出する連結部４０ｂとを接続するために形成されている。すなわち、連結部４０ｂは、光学素子２０の配列方向に略平行に延びているが、引出部４０ａは、それと直交する方向に形成されている。
【００３７】
これにより、光学素子群を構成するＮ個の光学素子２０は、それぞれ異なる連結部４０ｂに接続されることになる。
【００３８】
この引出部４０ａや個別電極３０は、第１のオーミックコンタクト層２１ｂおよび第２のオーミックコンタクト層２２ｃに接触する電極である。このため、金／金・ゲルマニウム／クロム（Ａｕ／ＡｕＧｅ／Ｃｒ）などから成る多層構造となっており、その厚み１μｍ程度以下に形成される。なお、この多層構造の材料に熱処理を加えて、Ｇｅを半導体層に拡散処理している。
【００３９】
本例の光学素子アレイ１では、連結部４０ｂの長さが、光学素子２０に近い側が最も長く、光学素子２０から遠ざかるにつれて短くなっている。そして、引出部４０ａの長さは、光学素子２０の配列方向に沿って順次減少または増加している。このような構成とすることで、連結部４０ｂは、電気的に接続される配線として機能するため、この連結部４０ｂの長さを全体的に短くすることができることから、電気的な絶縁信頼性を高めることができる。このような構造であれば、光学素子が発する光が連結部４０ｂで反射されて迷光となる場合には、位置によって迷光の発生にばらつきが発生する。具体的には、一の光学素子２０から、一の光学素子２０の配列方向に交差する方向にすべての連結部４０ｂが存在する場合は、他の光学素子２０から、他の光学素子２０の配列方向に交差する方向に一部の連結部４０ｂが存在する場合よりも、光学素子２０が発した光が反射される連結部４０ｂの数が多くなることから、迷光の発生が多くなる。結果として、迷光の発生に光学素子アレイ１の位置によってばらつきを生じることになる。
【００４０】
このような迷光のばらつきを極力小さくするために、連結部４０ｂの長手方向の両端または一端における延長上に、連結部４０ｂとは絶縁されたダミー電極４０ｄを配置する。ダミー電極４０ｄは連結部４０ｂと同じ材料で形成すればよく、ダミー電極４０ｄの幅は連結部４０ｂと同じとし、その長さは、連結部４０ｂの長手方向の一端側または他端側から、最も長い連結部４０ｂの同じ側に位置する一端または他端に対応する位置までの長さになっている。すなわち、ダミー電極４０ｄは、連結部４０ｂの両端または一端に対応する位置までの長さを有している。
【００４１】
このような構造とすることで、電気的に接続されている配線の長さとしては全体的に短くすることができ、かつ光学素子２０の反射する連結部４０ｂの見かけ上の寸法を略等しくすることができる。よって、電気的な絶縁信頼性を高めつつ、光学素子アレイ１の位置による迷光のばらつきを小さくすることができる。
【００４２】
以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００４３】
例えば、本例の引出部４０ａの長さは、光学素子２０の配列方向に沿って順次減少または増加しており、引出部４０ａの長さが異なっているが、図４に示す第１変形例のように、最も長い引出部４０ａ以外の引出部４０ａの光学素子２０側と反対側の端部における延長上に、各々の引出部４０ａとは絶縁された、最も長い引出部４０ａの端部に対応する位置までの長さの第２のダミー電極４０ｅを有していてもよい。
【００４４】
また、本例の連結部４０ｂは第２の絶縁膜５０ｂを介して引出部４０ａの下方、つまり基板１０側の面に配置されているが、連結部４０ｂと引出部４０ａの位置関係を逆にすることも可能である。すなわち、連結部４０ｂを第２の絶縁膜５０ｂの上面、すなわち第２の絶縁膜５０ｂを基板１０側の面に配置して、引出部４０ａを第２の絶縁膜５０ｂの下面、すなわち基板１０と反対側の面に配置してもよい。このような構造とすることで、光学素子アレイ１を光学素子２０側から平面視した場合、連結部４０ｂが引出部４０ａで隠れる部分がない。つまり、光学素子２０の発した光を光学素子２０側に反射されやすい連結部４０ｂが、光学素子２０の配列方向に沿って引出部４０ａで遮蔽されることなく露出していることから、光学素子アレイ１の位置による迷光のばらつきをさらに小さくすることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  光学素子アレイ
１０  基板
２０  光学素子
２１  一導電型半導体層
２１ａ  バッファ層
２１ｂ  第１のオーミックコンタクト層
２１ｃ  電子の注入層
２２  逆導電型半導体層
２２ａ  発光層
２２ｂ  クラッド層
２２ｃ  第２のオーミックコンタクト層
３０  個別電極
３０ａ  個別電極用パッド
４０  共通電極
４０ａ  引出部
４０ｂ  連結部
４０ｃ  接続部
４０ｄ  ダミー電極
４０ｅ  第２のダミー電極
４１  開口
５０ａ  第１の絶縁膜
５０ｂ  第２の絶縁膜
【図１】
2014011306.tif 000003
【図２】
2014011306.tif 000004
【図３】
2014011306.tif 000005
【図４】
2014011306.tif 000006