【手続補正書】
【提出日】令和2年2月19日(2020.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型の第１の半導体層、前記第１の半導体層に隣接して配置された第２の導電型の第２の半導体層、前記第２の半導体層に隣接して配置された第１の導電型の第３の半導体層、及び前記第３の半導体層に隣接して配置された第２の導電型の第４の半導体層を有する発光サイリスタを有し、
前記第１の半導体層は、
第１の層と、
前記第２の半導体層のバンドギャップ及び前記第３の半導体層のバンドギャップより大きいバンドギャップを持つ第２の層と、
前記第２の半導体層の不純物濃度及び前記第３の半導体層の不純物濃度より高い不純物濃度を持ち、前記第２の半導体層のバンドギャップ及び前記第３の半導体層のバンドギャップ以下のバンドギャップを持つ第３の層と
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の半導体層と電気的に接続された第１の電極と、
前記第２の半導体層又は前記第３の半導体層と電気的に接続された第２の電極と、
前記第４の半導体層と電気的に接続された第３の電極と
を更に有し、
前記第１の層は、前記第１の電極と電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２の層は、前記第１の層と前記第３の層との間に配置され、
前記第３の層は、前記第２の半導体層に隣接して配置された
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第３の層は、Ａｌ組成比が０．１４以上０．１８以下の範囲内であるＡｌＧａＡｓ層であり、
前記第２の半導体層及び前記第３の半導体層は、Ａｌ組成比が０．１４以上０．３以下の範囲内であるＡｌＧａＡｓ層である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２の層は、前記第２の半導体層から前記第３の層を通過して前記第２の層に向けて移動するキャリアのキャリア移動度を低下させる障壁層であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第４の半導体層は、
前記第３の電極と電気的に接続された第４の層と、
前記第２の半導体層のバンドギャップ及び前記第３の半導体層のバンドギャップより大きいバンドギャップを持つ第５の層と、
前記第２の半導体層の不純物濃度及び前記第３の半導体層の不純物濃度より高い不純物濃度を持ち、前記第２の半導体層のバンドギャップ及び前記第３の半導体層のバンドギャップ以下のバンドギャップを持つ第６の層と
を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第５の層は、前記第４の層と前記第６の層との間に配置され、
前記第６の層は、前記第３の半導体層に隣接して配置された
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第６の層は、Ａｌ組成比が０．１４以上０．１８以下の範囲内であるＡｌＧａＡｓ層であり、
前記第２の半導体層及び前記第３の半導体層は、Ａｌ組成比が０．１４以上０．３以下の範囲内であるＡｌＧａＡｓ層である
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第５の層は、前記第３の半導体層から前記第６の層を通過して前記第５の層に向けて移動するキャリアのキャリア移動度を低下させる障壁層であることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１の導電型は、Ｐ型の導電型であり、
前記第２の導電型は、Ｎ型の導電型である
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１の導電型は、Ｎ型の導電型であり、
前記第２の導電型は、Ｐ型の導電型である
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
基板部と、
前記基板部上に配置された請求項１から１１のいずれか１項に記載の半導体装置と
を有することを特徴とする発光素子チップ。
【請求項１３】
前記第１の半導体層は、前記第４の半導体層よりも前記基板部から離れた側に配置されたことを特徴とする請求項１２に記載の発光素子チップ。
【請求項１４】
前記第１の半導体層は、前記第４の半導体層よりも前記基板部に近い側に配置されたことを特徴とする請求項１２に記載の発光素子チップ。
【請求項１５】
請求項１２から１４のいずれか１項に記載の発光素子チップを有することを特徴とする光プリントヘッド。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光プリントヘッドを有することを特徴とする画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の一態様に係る半導体装置は、
第１の導電型の第１の半導体層、前記第１の半導体層に隣接して配置された第２の導電型の第２の半導体層、前記第２の半導体層に隣接して配置された第１の導電型の第３の半導体層、及び前記第３の半導体層に隣接して配置された第２の導電型の第４の半導体層を有する発光サイリスタを有し、
前記第１の半導体層は、
第１の層と、
前記第２の半導体層のバンドギャップ及び前記第３の半導体層のバンドギャップより大きいバンドギャップを持つ第２の層と、
前記第２の半導体層の不純物濃度及び前記第３の半導体層の不純物濃度より高い不純物濃度を持ち、前記第２の半導体層のバンドギャップ及び前記第３の半導体層のバンドギャップ以下のバンドギャップを持つ第３の層と
を有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
発光サイリスタ１０が点灯状態であるときには、第３の半導体層（Ｐ型ゲート層）１０２０内及び第２の半導体層（Ｎ型ゲート層）１０３０内においても電子と正孔の再結合が発生する。しかし、上記条件式（１），（２）に示されるように、活性層１０４１の不純物濃度ＩＭａｃ１を第３の半導体層（Ｐ型ゲート層）１０２０及び第２の半導体層（Ｎ型ゲート層）１０３０の不純物濃度ＩＭｐｇ，ＩＭｎｇより高くしているので、活性層１０４１内におけるキャリア移動度はＰ型及びＮ型ゲート層のキャリア移動度より小さい。したがって、活性層１０４１内では、第３の半導体層（Ｐ型ゲート層）１０２０内及び第２の半導体層（Ｎ型ゲート層）１０３０内における再結合の発生確率よりも高い発生確率で再結合が起こる。つまり、第３の半導体層（Ｐ型ゲート層）１０２０及び第２の半導体層（Ｎ型ゲート層）１０３０の不純物濃度ＩＭｐｇ，ＩＭｎｇよりも、活性層１０４１の不純物濃度ＩＭａｃ１を高く設定すると、活性層１０４１におけるキャリア（図２では、正孔）の濃度が増加するため、正孔と電子との再結合の発生確率が高くなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
ただし、式（３ａ）において、必ずしもＣＲｎｇ＝ＣＲｐｇを満たす必要はない。発光サイリスタ１２は、条件式（３ａ）の代わりに、以下の条件式（４ａ），（５ａ）を満たすように形成されてもよい。
ＣＲａｃ１＜ＣＲｐｇ＜ＣＲｃｌ１                        （４ａ）
ＣＲａｃ１＜ＣＲｎｇ＜ＣＲｃｌ１                        （５ａ）
或いは、発光サイリスタ１２は、条件式（４ａ），（５ａ）と等価な条件式（７ａ），（８ａ）を満たすように形成されてもよい。
ＢＧａｃ１＜ＢＧｐｇ＜ＢＧｃｌ１                        （７ａ）
ＢＧａｃ１＜ＢＧｎｇ＜ＢＧｃｌ１                        （８ａ）
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
半導体装置１３００の発光サイリスタ１３は、Ｎ型の第１の半導体層１３４０、Ｐ型の第２の半導体層（Ｐ型ゲート層）１３３０、Ｎ型の第３の半導体層（Ｎ型ゲート層）１３２０、及びＰ型の第４の半導体層１３１０を有する。また、半導体装置１３００は、第１の半導体層１３４０と電気的に接続された第１の電極としてのカソード電極６１Ｋと、第２の半導体層（Ｐ型ゲート層）１３３０と電気的に接続された第２の電極としてのゲート電極５１Ｇと、第４の半導体層１３１０と電気的に接続された第３の電極としてのアノード電極４１Ａとを有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
半導体装置１３００では、上記条件式（６）又は条件式（７），（８）に示されるように、条件式ＢＧａｃ１＜ＢＧｃｌ１を満たす正孔クラッド層１３４２によって、活性層１３４１内における正孔のカソード層１３４３に向かう移動が制限され、正孔が活性層１３４１に閉じ込められる。このような正孔の閉じ込め効果により、カソード層１３４３からアノード層１３１１に向かう電子が活性層１３４１内で正孔と再結合する確率が高くなり、発光効率が上がることで、発光量が増加する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
また、図１０の半導体装置２０００は、第１の半導体層２０１０と電気的に接続された第１の電極としてのカソード電極４１Ｋと、第２の半導体層（Ｐ型ゲート層）２０２０と電気的に接続された第２の電極としてのゲート電極５１Ｇと、第４の半導体層２０４０と電気的に接続された第３の電極としてのアノード電極６１Ａとを有する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
《２−２》動作
半導体装置２０００では、駆動ＩＣ部がゲート電極５１Ｇからカソード電極４１Ｋへゲート電流を供給することにより、発光サイリスタ２０は点灯状態（発光状態）、すなわち、オン状態にされ、駆動ＩＣ部がアノード電極６１Ａとカソード電極４１Ｋとの間に保持電流以上の電流を流すことにより、点灯状態が維持される。発光サイリスタ２０の発光は、主に、活性層２０１３内の電子と第２の半導体層（Ｐ型ゲート層）２０２０から活性層２０１３内に移動した正孔とが再結合することで発生する。再結合により発生した光は、図１０における上方向に進み、アノード層２０４２の上面などから出射する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
《２−５》第２の実施形態の第２変形例
図１３は、第２の実施形態の第２変形例の半導体装置２２００の構造（すなわち、図１をＡ−Ｂ−Ｃ線で切る面に対応する断面構造）を示す概略断面図である。図１４は、図１３の半導体装置２２００の発光サイリスタ２２の各半導体層の不純物濃度及びＡｌ組成比の例を示す図である。半導体装置２２００は、第３の半導体層（Ｎ型ゲート電極）２２３０のＡｌ組成比ＣＲｎｇ及び第２の半導体層（Ｐ型ゲート電極）２２２０のＡｌ組成比ＣＲｐｇが活性層２２１３のＡｌ組成比ＣＲａｃ２より大きい点が、図１２に示される半導体装置２１００と相違する。この点を除き、図１３の半導体装置２２００及び発光素子チップ２２０は、図１２の半導体装置２１００及び発光素子チップ２１０と同じである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
図１３の半導体装置２２００の発光サイリスタ２２は、Ｎ型の第１の半導体層２２１０、Ｐ型の第２の半導体層２２２０（Ｐ型ゲート層）、Ｎ型の第３の半導体層（Ｎ型ゲート層）２２３０、及びＰ型の第４の半導体層２２４０を有する。第１の半導体層２２１０は、第１の層としてのカソード層２２１１と、第２の層としての正孔クラッド層（障壁層）２２１２と、第３の層としての活性層２２１３とを有する。第４の半導体層２２４０は、アノード層２２４２と、電子クラッド層２２４１とを有する。図１３の発光サイリスタ２２の第１及び第４の半導体層２２１０，２２４０は、図１２の発光サイリスタ２１の第１及び第４の半導体層２１１０，２１４０と同じ半導体材料で構成される。また、図１３の第２及び第３の半導体層２２２０，２２３０は、Ａｌ組成比の点を除いて、図１２の発光サイリスタ２１の第２及び第３の半導体層２１２０，２１３０と同じである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
図１５に示されるように、Ｐ型の第１の半導体層２３１０は、アノード電極４１Ａと電気的に接続された第１の層としてのアノード層２３１１と、アノード層２３１１に隣接して配置された第２の層としての電子クラッド層（障壁層）２３１２と、電子クラッド層２３１２に隣接して配置された第３の層としての活性層２３１３とを有する。また、Ｎ型の第４の半導体層２３４０は、カソード層２３４２と、カソード層２３４２に隣接して配置された正孔クラッド層２３４１とを有する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
《２−７》第２の実施形態の第４変形例
図１７は、第２の実施形態の第４変形例の半導体装置２４００の構造（すなわち、図１をＡ−Ｂ−Ｃ線で切る面に対応する断面構造）を示す概略断面図である。半導体装置２４００は、第３の半導体層（Ｐ型ゲート電極）２４３０が第２の半導体層（Ｎ型ゲート電極）２４２０より狭い領域に形成され、第２の半導体層（Ｎ型ゲート電極）２４２０上にゲート電極５１Ｇが形成される点が、図１５に示される半導体装置２３００と相違する。この点を除き、図１７の半導体装置２４００及び発光素子チップ２４０は、図１５の半導体装置２３００及び発光素子チップ２３０と同じである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２８】
図２０の半導体装置３１００の発光サイリスタ３１は、Ｐ型の第１の半導体層３１４０、Ｎ型の第２の半導体層（Ｎ型ゲート層）３１３０、Ｐ型の第３の半導体層（Ｐ型ゲート層）３１２０、及びＮ型の第４の半導体層３１１０を有する。第１の半導体層３１４０は、第１の層としてのアノード層３１４３と、第２の層としての電子クラッド層（障壁層）３１４２と、第３の層としての活性層３１４１とを有する。第４の半導体層３１１０は、第４の層としてのカソード層３１１１と、第５の層としての正孔クラッド層（障壁層）３１１２と、第６の層としての活性層３１１３とを有する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３０】
発光サイリスタ３１の第２から第４の半導体層３１３０，３１２０，３１１０は、図１２（第２の実施形態の第１変形例）に基づいて説明した半導体装置２１００の発光サイリスタ２１の第３から第１の半導体層２１３０，２１２０，２１１０と同様の構造を持ち、同様に動作する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
《３−５》第３の実施形態の第２変形例
図２１は、第３の実施形態の第２変形例の半導体装置３２００の構造（すなわち、図１をＡ−Ｂ−Ｃ線で切る面に対応する断面構造）を示す概略断面図である。図２２は、図２１の半導体装置３２００の発光サイリスタ３２の各半導体層の不純物濃度及びＡｌ組成比の例を示す図である。半導体装置３２００は、第２の半導体層（Ｎ型ゲート電極）３２３０のＡｌ組成比ＣＲｎｇ及び第３の半導体層（Ｐ型ゲート電極）３２２０のＡｌ組成比ＣＲｐｇが活性層（第３の層）３２４１のＡｌ組成比ＣＲａｃ１及び活性層（第５の層）３２１２のＡｌ組成比ＣＲａｃ２より大きい点が、図２０に示される半導体装置３１００と相違する。この点を除き、図２１の半導体装置３２００は、図２０の半導体装置３１００と同じである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３６】
発光サイリスタ３２の第２から第４の半導体層３２３０，３２２０，３２１０は、図１３（第２の実施形態の第２変形例）に基づいて説明した半導体装置２２００の発光サイリスタ２２の第３から第１の半導体層２２３０，２２２０，２２１０と同様の構造を持ち、同様に動作する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４０】
図２３の半導体装置３３００の発光サイリスタ３３は、Ｎ型の第１の半導体層３３４０、Ｐ型の第２の半導体層３３３０（Ｐ型ゲート層）、Ｎ型の第３の半導体層（Ｎ型ゲート層）３３２０、及びＰ型の第４の半導体層３３１０を有する。また、図２３の半導体装置３３００は、第１の半導体層３３４０と電気的に接続されたカソード電極６１Ｋと、第２の半導体層（Ｐ型ゲート層）３３３０と電気的に接続されたゲート電極５１Ｇと、第４の半導体層３３１０と電気的に接続されたアノード電極４１Ａとを有する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
また、Ｐ型の第４の半導体層３３１０は、アノード電極４１Ａと電気的に接続された第４の層としてのアノード層３３１１と、アノード層３３１１に隣接して配置された第５の層としての電子クラッド層（障壁層）３３１２と、電子クラッド層３３１２に隣接して配置された第６の層としての活性層３３１３とを有する。つまり、発光サイリスタ３３の第２から第４の半導体層３３３０，３３２０，３３１０は、図１５及び図１６（第２の実施形態の第３変形例）に基づいて説明した半導体装置２３００の発光サイリスタ２３の第３から第１の半導体層２３３０，２３２０，２３１０と同様の構造を持ち、同様に動作する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４８】
つまり、発光サイリスタ３４の第１から第３の半導体層３４４０，３４３０，３４２０は、図９（第１の実施形態の第４変形例）に基づいて説明した半導体装置１４００の発光サイリスタ１４の第１から第３の半導体層１４４０，１４３０，１４２０と同様の構造を持ち、同様に動作する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４９】
また、発光サイリスタ３４の第２から第４の半導体層３４３０，３４２０，３４１０は、図１７（第２の実施形態の第４変形例）に基づいて説明した半導体装置２４００の発光サイリスタ２４の第３から第１の半導体層２４３０，２４２０，２４１０と同様の構造を持ち、同様に動作する。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６５】
図２８に示されるように、転写ローラ６４０は、搬送ベルト６３３を挟んで画像形成ユニット６１２Ｙ，６１２Ｍ，６１２Ｃ，６１２Ｋの各々の感光体ドラム６１３に対向して配置されている。転写ローラ６４０によって、画像形成ユニット６１２Ｙ，６１２Ｍ，６１２Ｃ，６１２Ｋの各々の感光体ドラム６１３の表面に形成された現像剤像（トナー像）は、媒体搬送路に沿って矢印方向に搬送される印刷媒体６２６の上面に順に転写されて、複数のトナー像が重ねられたカラー画像が形成される。各画像形成ユニット６１２Ｙ，６１２Ｍ，６１２Ｃ，６１２Ｋは、感光体ドラム６１３上に現像された画像（トナー像）を印刷媒体６２６に転写した後に感光体ドラム６１３に残留したトナーを除去するクリーニング装置６１９を有する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６９】
１０〜１４，２０〜２４，３０〜３４  発光サイリスタ、  ４１Ｋ，６１Ｋ  カソード電極、  ４１Ａ，６１Ａ  アノード電極、  ５１Ｇ  ゲート電極、  ７１  絶縁膜、  １００，１１０，１２０，１３０，１４０，２００，２１０，２２０，２３０，２４０，３００，３１０，３２０，３３０，３４０  発光素子チップ、  １０１  基板部、  １０２  基板、  １０３  平坦化層、  ４００  基板ユニット、  ５００  光プリントヘッド、  ６００  画像形成装置、  １０００，１１００，１２００，１３００，１４００，２０００，２１００，２２００，２３００，２４００，３０００，３１００，３２００，３３００，３４００  半導体装置、  １０４０，１１４０，１２４０，１３４０，１４４０，２０１０，２１１０，２２１０，２３１０，２４１０，３０４０，３１４０，３２４０，３３４０，３４４０  第１の半導体層、  １０３０，１１３０，１２３０，１３３０，１４３０，２０２０，２１２０，２２２０，２３２０，２４２０，３０３０，３０３０，３２３０，３３３０，３４３０  第２の半導体層、  １０２０，１１２０，１２２０，１３２０，１４２０，２０３０，２１３０，２２３０，２３３０，２４３０，３０２０，３１２０，３２２０，３３２０，３４２０  第３の半導体層、  １０１０，１１１０，１２１０，１３１０，１４１０，２０４０，２１４０，２２４０，２３４０，３０１０，３１１０，３２１０，３３１０，３４１０  第４の半導体層、  １０４３，１１４３，１２４３，２３１１，２４１１，３０４３，３１４３，３２４３  アノード層（第１の層）、  １３４３，１４４３，２０１１，２１１１，２２１１，３３４３，３４４３  カソード層（第１の層）、  １０４２，１１４２，１２４２，２３１２，２４１２，３０４２，３１４２，３２４２  電子クラッド層（第２の層）、  １３４２，１４４２，２０１２，２１１２，２２１２，３３４２，３４４２  正孔クラッド層（第２の層）、  １０４１，１１４１，１２４１，１３４１，１４４１，２０１３，２１１３，２２１３，２３１３，２４１３，３０４１，３１４１，３２４１，３３４１，３４４１  活性層（第３の層）、  ３０１１，３１１１，３２１１  カソード層（第４の層）、  ３３１１，３４１１  アノード層（第４の層）、  ３０１２，３１１２，３２１２  正孔クラッド層（第５の層）、  ３３１２，３４１２  電子クラッド層（第５の層）、  ３０１３，３１１３，３２１３，３３１３，３４１３  活性層（第６の層）。