(57)【要約】【課題】良好な特性を持つ半導体発光素子、半導体発光素子とその駆動回路とを含む半導体複合装置、半導体複合装置を含む光プリントヘッド、及び光プリントヘッドを含む画像形成装置を提供する。【解決手段】半導体発光素子（１６）は、第１の端子を含む第１導電型の第１半導体層としてのｐ型アノード層（１１）と、ｐ型アノード層（１１）上に備えられ、Ａｌを含有しない半導体層であるｐ型のキャリアストップ層（１５）と、キャリアストップ層（１５）上に備えられ、第２導電型の第２半導体層としてのｎ型ゲート層（１２）と、ｎ型ゲート層（１２）上に備えられ、第３の端子を含む第１導電型の第３半導体層としてのｐ型ゲート層（１３）と、ｐ型ゲート層（１３）上に備えられ、第２の端子を含む第２導電型の第４半導体層としてのｎ型カソード層（１４）とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子と、第２の端子と、前記第１の端子と前記第２の端子との間の導通を制御する信号が入力される第３の端子とを備えた半導体発光素子であって、
前記第１の端子を含む第１導電型の第１半導体層と、
前記第１半導体層上に備えられ、Ａｌを含有しない半導体層である第１導通型のキャリアストップ層と、
前記キャリアストップ層上に備えられ、前記第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層と、
前記第２半導体層上に備えられ、前記第３の端子を含む第１導電型の第３半導体層と、
前記第３半導体層上に備えられ、前記第２の端子を含む第２導電型の第４半導体層と、
を有することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記キャリアストップ層のバンドギャップは、前記第２半導体層のバンドギャップより大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記キャリアストップ層は、Ａｌを含有しないＩｎＧａＰ層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記第１半導体層に接続された第１電極と、
前記第４半導体層に接続された第２電極と、
前記第３半導体層に接続された第３電極と、
をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１電極は、前記第１半導体層上に直接接続されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
前記第１電極は、前記キャリアストップ層に直接接続されており、前記キャリアストップ層を介して前記第１半導体層に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項７】
前記キャリアストップ層の厚さは、１０ｎｍから５０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項８】
前記第１半導体層は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層であり、
前記キャリアストップ層は、ｐ型ＩｎＧａＰ層であり、
前記第２半導体層は、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層であり、
前記第３半導体層は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層であり、
前記第４半導体層は、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層である
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を駆動させる駆動回路と
を有することを特徴とする半導体複合装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体複合装置を有することを特徴とする光プリントヘッド。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光プリントヘッドと、
前記光プリントヘッドの露光により像担持体上に静電潜像を形成し、前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する画像形成部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、半導体発光素子とその駆動回路とを含む半導体複合装置、半導体複合装置を含む光プリントヘッド、及び光プリントヘッドを含む画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する画像形成装置における露光手段として、発光素子アレイを備えた光プリントヘッドが使用されている。また、発光素子アレイに含まれる半導体発光素子として、３端子発光素子である発光サイリスタが使用されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されている発光サイリスタは、ｐ型アノード層（第１半導体層）、ｎ型ゲート層（第２半導体層）、ｐ型ゲート層（第３半導体層）、及びｎ型カソード層（第４半導体層）を積層させることによって形成されたｎｐｎｐ構造を有し、ｐ型ゲート層（第３半導体層）上にゲート電極が形成されている。ｎ型ゲート層（第２半導体層）のバンドギャップをｐ型アノード層（第１半導体層）のバンドギャップ及びｎ型カソード層（第４半導体層）のバンドギャップのいずれよりも小さくし、ｐ型ゲート層（第３半導体層）のバンドギャップをｎ型ゲート層（第２半導体層）のバンドギャップよりも小さくすることで、ｐ型ゲート層（第３半導体層）が発光層となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１０９４１７号公報（例えば、図４、段落００３６〜００６０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記発光サイリスタにおいては、ｎ型ゲート層（第２半導体層）とｐ型アノード層（第１半導体層）とのバンドギャップ差を大きくすることにより、ｎ型ゲート層（第２半導体層）からｐ型アノード層（第１半導体層）に移動するキャリアの量を抑制することが可能となる。しかしながら、ｐ型アノード層（第１半導体層）のバンドギャップを大きくするためには、ｐ型アノード層（第１半導体層）であるＡｌＧａＡｓ（アルミニウム・ガリウム・ヒ素）層におけるＧａ（ガリウム）に対するＡｌ（アルミニウム）の比率（Ａｌ組成比）を上げる必要がある。Ａｌ組成比を上げた場合、ＡｌＧａＡｓ層の側面に、Ａｌの酸化によって表面酸化膜が発生し、ＡｌＧａＡｓ層の側面の表面酸化膜に沿って流れる沿面リーク電流により半導体発光素子の特性が悪化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、良好な特性を持つ半導体発光素子、半導体発光素子とその駆動回路とを含む半導体複合装置、半導体複合装置を含む光プリントヘッド、及び光プリントヘッドを含む画像形成装置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】
本発明の一態様に係る半導体発光素子は、第１の端子と、第２の端子と、前記第１の端子と前記第２の端子との間の導通を制御する信号が入力される第３の端子とを備えた半導体発光素子であって、前記第１の端子を含む第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層上に備えられ、Ａｌを含有しない半導体層である第１導通型のキャリアストップ層と、前記キャリアストップ層上に備えられ、前記第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層と、前記第２半導体層上に備えられ、前記第３の端子を含む第１導電型の第３半導体層と、前記第３半導体層上に備えられ、前記第２の端子を含む第２導電型の第４半導体層と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明においては、第１半導体層と第２半導体層の間に、第１半導体層と同じ導電型のＡｌを含有しない半導体層であるキャリアストップ層を備えているので、キャリアストップ層の側面に表面酸化膜が発生しない。このように、側面にＡｌの表面酸化膜を持たないキャリアストップ層によって、第２半導体層の側面から第１半導体層の側面を経由して第１半導体層に流れ込むキャリアをせき止めることができ、第１半導体層内におけるキャリアの再結合が抑制される。このため、第１半導体層から第３半導体層に効率よくキャリアを輸送することができ、小さいアノード電流でオン状態（発光状態）を維持することができ、半導体発光素子の良好な特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体発光素子を含む発光素子アレイ（発光サイリスタアレイ）の構造を示す概略平面図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体発光素子の構造を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）から（ｆ）は、実施の形態１に係る半導体発光素子の製造プロセスを示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る半導体発光素子の構造を示す概略断面図である。
【図５】（ａ）から（ｆ）は、実施の形態２に係る半導体発光素子の製造プロセスを示す概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る光プリントヘッドの構造を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る画像形成装置７００の構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子、半導体発光素子とその駆動回路とを含む半導体複合装置（発光素子アレイ）、半導体複合装置を含む光プリントヘッド、及び光プリントヘッドを含む画像形成装置を、添付図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００１０】
実施の形態において、半導体発光素子は、３端子発光素子としての発光サイリスタである。また、実施の形態において、半導体複合装置は、１つ以上の半導体発光素子と、半導体発光素子を駆動させる駆動回路としての半導体集積回路（駆動ＩＣ）とを含む装置である。また、実施の形態において、光プリントヘッドは、１つ以上の半導体複合装置を有する露光装置である。具体的に言えば、光プリントヘッドは、電子写真方式によって記録媒体上に現像剤からなる画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、多機能周辺装置（ＭＰＦ）などの画像形成装置において、像担持体としての感光体ドラムに画像データに基づく光を照射する露光装置である。
【００１１】
《１》実施の形態１
《１−１》発光素子アレイ１００
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体発光素子（発光サイリスタ）１６を含む半導体複合装置としての発光素子アレイ（発光サイリスタアレイ）１００の構造を示す概略平面図である。発光素子アレイ１００は、電子写真方式を採用する画像形成装置における露光装置である光プリントヘッドに搭載される。
【００１２】
図１に示されるように、発光素子アレイ１００は、例えば、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ）基板１１０上に搭載された基板としての半導体基板１２０と、半導体基板１２０上にライン状に配列された複数の半導体発光素子（複数の発光サイリスタ）１６とを備えている。発光素子アレイ１００が搭載される光プリントヘッドとしての発光サイリスタアレイヘッドは、実施の形態３において説明される。
【００１３】
半導体基板１２０は、例えば、Ｓｉ（シリコン）基板であり、発光サイリスタ１６を駆動させる集積回路である駆動回路１２１を内蔵している。駆動回路１２１は、半導体基板１２０上又はＣＯＢ基板１１０上に、集積回路チップとして備えられてもよい。
【００１４】
発光サイリスタ１６は、例えば、製造用基板（例えば、後述する図３（ａ）において符号１５０で示される成長基板）上で形成される。発光サイリスタ１６（例えば、エピタキシャル成長によって形成された半導体積層構造を持つ半導体薄膜としてのエピタキシャルフィルム）を製造用基板から剥がし、その後、剥がされた発光サイリスタ１６を半導体基板１２０の主面１２０ａ上に貼り付ける。発光サイリスタ１６は、分子間力などによって半導体基板１２０に貼着される。発光サイリスタ１６が貼り付けられる半導体基板１２０の面は、半導体基板１２０の主面１２０ａにおいて平坦化処理が施された平坦化面、又は、主面１２０ａ上に備えられ、平坦な表面を持つ平坦化層であることが望ましい。
【００１５】
配線１７は、発光サイリスタ１６と駆動回路１２１とを電気的に接続するための導電性部材で形成された配線層又はワイヤである。なお、配線１７を、発光サイリスタ１６の表面に沿う配線層で形成する場合には、配線層を形成する前に（すなわち、配線層の下に）、発光サイリスタ１６上の電極以外の領域及び半導体基板１２０上の電極以外の領域に、絶縁層が形成される。また、図１の構造は、本発明が適応可能な発光素子アレイ１００の一例を示すに過ぎず、発光素子アレイの構造は、図１のものに限定されない。
【００１６】
《１−２》発光サイリスタ１６
図２は、実施の形態１に係る半導体発光素子（発光サイリスタ）１６の構造を示す概略断面図である。図２には、図１をＩＩ−ＩＩ線で切る断面構造が示されている。
【００１７】
図２に示されるように、発光サイリスタ１６は、半導体基板１２０上に複数の半導体層１１，１５，１２，１３，１４を、この順に積層することによって形成された半導体積層構造を持つ。発光サイリスタ１６は、第１の端子と、第２の端子と、第１の端子と第２の端子との間の導通を制御する信号が入力される第３の端子とを備えた３端子発光素子である。実施の形態１において、第１の端子はアノード電極９１が備えられるアノード端子であり、第２の端子はカソード電極９２が備えられるカソード端子であり、第３の端子はゲート電極９３が備えられるゲート端子である。
【００１８】
図２に示されるように、発光サイリスタ１６は、半導体基板１２０上に備えられ、第１の端子を含む第１導電型の第１半導体層であるｐ型アノード層１１と、ｐ型アノード層１１上に備えられ、Ａｌを含有しない第１導通型の半導体層であるｐ型のキャリアストップ層１５とを有している。キャリアストップ層１５は、ｐ型アノード層１１と同じ導電型を持つ。また、発光サイリスタ１６は、キャリアストップ層１５上に備えられ、第１導電型と異なる第２導電型の第２半導体層であるｎ型ゲート層１２と、ｎ型ゲート層１２上に備えられ、第３の端子を含む第１導電型の第３半導体層であるｐ型ゲート層１３と、ｐ型ゲート層１３上に備えられ、第２の端子を含む第２導電型の第４半導体層であるｎ型カソード層１４とを有している。
【００１９】
さらに、発光サイリスタ１６は、ｐ型アノード層１１に接続された第１電極であるアノード電極９１と、ｐ型ゲート層１３に接続された第３電極であるゲート電極９３と、ｎ型カソード層１４に接続された第２電極であるカソード電極９２とを有している。
【００２０】
ｐ型アノード層１１は、例えば、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層である。キャリアストップ層１５は、Ａｌを含有しないｐ型ＩｎＧａＰ（インジウム・ガリウム・リン）層である。実施の形態１では、キャリアストップ層１５は、ｐ型ＩｎＧａＰのみからなる半導体層である。ｎ型ゲート層１２は、例えば、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層である。ｐ型ゲート層１３は、例えば、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層である。ｎ型カソード層１４は、例えば、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層である。ｐ型アノード層１１、キャリアストップ層１５、及びｐ型ゲート層１３にドープされるｐ型不純物は、例えば、Ｃ（炭素）又はＺｎ（亜鉛）である。ｎ型ゲート層１２及びｎ型カソード層１４にドープされるｎ型不純物は、例えば、Ｓｉ（シリコン）である。キャリアストップ層１５のバンドギャップＢＧ１５は、第２半導体層としてのｎ型ゲート層１２のバンドギャップＢＧ１２より大きい。すなわち、ＢＧ１５＞ＢＧ１２である。
【００２１】
ｐ型アノード層１１のＡｌ組成比及びｎ型カソード層１４のＡｌ組成比は、ｎ型ゲート層１２のＡｌ組成比より高い。Ａｌ組成比が高いほど、バンドギャップが大きくなるので、ｐ型アノード層１１のバンドギャップＢＧ１１及びｎ型カソード層１４のバンドギャップＢＧ１４は、ｎ型ゲート層１２のバンドギャップＢＧ１２より高い。すなわち、実施の形態１では、ＢＧ１１＞ＢＧ１２、ＢＧ１４＞ＢＧ１２、である。
【００２２】
また、ｐ型アノード層１１、ｎ型ゲート層１２、ｐ型ゲート層１３、及びｎ型カソード層１４のＡｌ組成比は、０〜０．３５程度の間である。つまり、ｐ型アノード層１１、ｎ型ゲート層１２、ｐ型ゲート層１３、及びｎ型カソード層１４をＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層（０＜ｙ＜１）で表記した場合、Ａｌ組成比ｙは、０＜ｙ≦０．３５を満たすことが望ましい。
【００２３】
《１−３》発光サイリスタ１６の製造プロセス
図３（ａ）から（ｆ）は、図２に示される発光サイリスタ１６の製造プロセスを示す概略断面図である。発光サイリスタ１６の製造は、図２に示される半導体基板１２０とは異なる製造用基板（成長基板）１５０上で行われる。
【００２４】
先ず、結晶成長及び不純物注入のプロセスによって、図３（ａ）に示されるように、製造用基板１５０上に備えられたｐ型ＡｌＡｓ層（剥離層）１５１上に、ｐ型アノード層（ｐ型ＡｌＧａＡｓ層）１１、エッチングストップ層（ｐ型ＩｎＧａＰ層）としての機能を持つキャリアストップ層１５となる、ｎ型ゲート層（ｎ型ＡｌＧａＡｓ層）１２、ｐ型ゲート層（ｐ型ＡｌＧａＡｓ層）１３、及びｎ型カソード層（ｎ型ＡｌＧａＡｓ層）１４からなる積層構造を有する発光サイリスタ１６（この段階では、多層の半導体層）を形成する。
【００２５】
次に、例えば、フォトリソグラフィ技術と、リン酸、過酸化水素水、及び水の混合液などを用いるウェットエッチングとによって、図３（ｂ）に示されるように、ｎ型カソード層１４を部分的にエッチングする。
【００２６】
次に、例えば、フォトリソグラフィ技術と、リン酸、過酸化水素水、及び水の混合液などを用いるウェットエッチングとによって、図３（ｃ）に示されるように、ｐ型ゲート層１３及びｎ型ゲート層１２を部分的に除去する。この混合液によるＩｎＧａＰのエッチング速度は、同じ混合液によるＡｌＧａＡｓのエッチング速度よりも遅い（１００分の１程度である）。このため、ＩｎＧａＰで形成されたキャリアストップ層１５がエッチングストップ層として機能し、ウェットエッチングを止めることができる。次に、塩酸を用いてキャリアストップ層１５を部分的に除去してｐ型アノード層１１を部分的に露出させる。キャリアストップ層１５の厚さは、１０ｎｍから５０ｎｍの範囲内であることが望ましい。
【００２７】
次に、図３（ｄ）に示されるように、ｐ型アノード層１１上にアノード電極９１を形成し、ｎ型カソード層１４上にカソード電極９２を形成し、ｐ型ゲート層１３上にゲート電極９３を形成することにより、発光サイリスタ１６が完成する。この段階では、発光サイリスタ１６は、剥離層１５１をエッチングすることにより製造用基板１５０から剥離可能な薄膜半導体（半導体エピタキシャルフィルム）である。
【００２８】
次に、図３（ｅ）に示されるように、半導体薄膜としての発光サイリスタ１６を保持装置で保持（例えば、吸着又は吸引など）しながら、剥離層１５１を除去（溶解）することによって、発光サイリスタ１６を製造用基板１５０から剥がす。なお、１つの半導体薄膜には、１個又は複数の発光サイリスタ１６が含まれる。
【００２９】
次に、図３（ｆ）に示されるように、発光サイリスタ１６を半導体基板１２０上に移動して、半導体基板１２０の所定位置に貼り付ける。半導体基板１２０としては、駆動回路１２１（図１）を有するものを使用することが望ましい。発光サイリスタ１６を移動して貼り付ける工程を繰り返し行うことで、複数の発光サイリスタ１６を有する発光素子アレイが形成される。その後、複数の発光サイリスタ１６のアノード電極９１、カソード電極９２、及びゲート電極９３を、駆動回路１２１の電極部に配線（例えば、図１における配線１７など）により電気的に接続する。以上により、図１及び図２に示される発光サイリスタ１６を有する発光素子アレイ（発光サイリスタアレイ）が形成される。
【００３０】
なお、発光サイリスタ１６の製造プロセスは、図示のものに限定されない。また、発光サイリスタ１６の断面構造は、図示のものに限定されない。
【００３１】
《１−４》動作
実施の形態１に係る発光サイリスタ１６では、駆動回路１２１（図１）から発光サイリスタ１６のゲート電極９３に信号（ゲート電流）を送ることにより、ｐ型アノード層１１とｎ型カソード層１４との間をオン状態にして、駆動回路１２１（図１）によって供給されるアノード信号（又はカソード信号）により、ｐ型アノード層１１とｎ型カソード層１４との間に保持電流以上の電流を流すことで、発光サイリスタ１６のｐ型ゲート層１３を発光させる。また、アノード信号（又はカソード信号）を保持電流より小さくすることにより、ｐ型アノード層１１とｎ型カソード層１４との間をオフ状態にし、発光サイリスタ１６の発光を停止させる。
【００３２】
《１−５》効果
以上に説明したように、実施の形態１に係る発光サイリスタ１６及び発光素子アレイ１００では、ｐ型アノード層１１とｎ型ゲート層１２との間に、ｐ型アノード層１１とｎ型ゲート層１２とに接するｐ型ＩｎＧａＰ層であるキャリアストップ層１５が備えられている。キャリアストップ層１５は、ｐ型ＩｎＧａＰ層であるから、ｎ型ゲート層１２よりも大きいバンドギャップを有している。このため、ｎ型ゲート層１２からｐ型アノード層１１に流れ込む電子を減らすことができる。また、キャリアストップ層１５はＡｌを含有していないので、表面酸化が発生せず、キャリアストップ層１５の側面に表面酸化膜が形成されない。このため、ｐ型アノード層１１の側面の表面酸化膜からｎ型ゲート層１２の側面の表面酸化膜とがキャリアストップ層１５により離間することになり、ｎ型ゲート層１２の側面からｐ型アノード層１１の側面に流れる沿面リーク電流を無くすることが可能となる。このような理由から、実施の形態１においては、ｐ型アノード層１１における少数キャリアである正孔の再結合を抑制することができ、ｐ型アノード層１１からｐ型ゲート層１３に効率よく正孔を輸送することができる。このため、発光サイリスタ１６の保持電流が小さくなり、小さいアノード電流でも発光サイリスタ１６をオン状態にすることができ、発光サイリスタ１６のスイッチング特性を良好にすることができる。
【００３３】
《２》実施の形態２
《２−１》発光素子アレイ
本発明の実施の形態２に係る発光素子アレイ（発光サイリスタアレイ）は、図１に示される実施の形態１に係る発光素子アレイと同様の構造を持つ。実施の形態２に係る発光素子アレイは、半導体発光素子である発光サイリスタ１６ａのキャリアストップ層１５ａが、実施の形態１に係る発光素子アレイ１００のものと異なる。
【００３４】
《２−２》発光サイリスタ１６ａ
図４は、実施の形態２に係る半導体発光素子である発光サイリスタ１６ａの構造を示す概略断面図である。図４において、図２に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図２に示される符号と同じ符号が付される。実施の形態２に係る発光サイリスタ１６ａは、キャリアストップ層１５ａが、ｐ型アノード層１１の上面を覆い（図４では、上面の全体を覆い）、アノード電極９１がキャリアストップ層１５ａを介してｐ型アノード層１１に接続されている点が、アノード電極９１がｐ型アノード層１１に直接接続されている実施の形態１に係る発光サイリスタ１６と異なる。キャリアストップ層１５ａの構成材料及びバンドギャップは、実施の形態１におけるキャリアストップ層１５のものと同じである。この点を除き、実施の形態２に係る発光サイリスタ１６ａは、実施の形態１に係る発光サイリスタ１６と同じである。
【００３５】
《２−３》発光サイリスタ１６ａの製造プロセス
図５（ａ）から（ｆ）は、図４に示される発光サイリスタ１６ａの製造プロセスを示す概略断面図である。図５（ａ）から（ｆ）において、図３（ａ）から（ｆ）と同一又は対応する構成要素には、図３（ａ）から（ｆ）に示される符号と同じ符号が付される。実施の形態２における発光サイリスタ１６ａの製造プロセスは、図５（ｃ）から（ｆ）に示されるように、キャリアストップ層１５ａが、ｐ型アノード層１１の上面を覆い、アノード電極９１がキャリアストップ層１５ａを介してｐ型アノード層１１に接続されている点が、アノード電極９１がｐ型アノード層１１に直接接続されている実施の形態１に係る発光サイリスタ１６の製造プロセスと異なる。この点を除き、実施の形態２に係る発光サイリスタ１６ａの製造プロセスは、実施の形態１に係る発光サイリスタ１６の製造プロセスと同じである。
【００３６】
《２−４》動作
実施の形態２に係る発光サイリスタ１６ａの動作は、実施の形態１に係る発光サイリスタ１６の動作と同様である。
【００３７】
《２−５》効果
以上に説明したように、実施の形態２に係る発光サイリスタ１６ａ及び複数の発光サイリスタ１６ａを含む発光素子アレイ（発光サイリスタアレイ）では、実施の形態１の場合と同様に、ｐ型アノード層１１における少数キャリアである正孔の再結合を抑制することができ、ｐ型アノード層１１からｐ型ゲート層１３に効率よく正孔を輸送することができる。このため、発光サイリスタ１６ａの保持電流が小さくなり、小さいアノード電流でも発光サイリスタ１６ａをオン状態にすることができ、発光サイリスタ１６ａのスイッチング特性を良好にすることができる。
【００３８】
また、実施の形態２に係る発光サイリスタ１６ａ及び発光素子アレイでは、ｐ型ＩｎＧａＰ層であるキャリアストップ層１５ａ上にアノード電極９１を形成する。ＩｎＧａＰ層であるキャリアストップ層１５ａはＡｌを含有しないので、表面酸化が起こりにくく、キャリアストップ層１５ａの上面に表面酸化膜は発生しないので、アノード電極９１を、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層であるｐ型アノード層１１上に直接形成する場合に比べ、アノード電極９１とその接触面（キャリアストップ層１５ａの上面）との間のコンタクト抵抗を低減することができる。
【００３９】
《３》実施の形態３
《３−１》構成
図６は、本発明の実施の形態３に係る光プリントヘッド２００の構造を示す概略断面図である。
【００４０】
光プリントヘッド２００は、電子写真方式を採用する画像形成装置としての電子写真プリンタの露光装置である。図６に示されるように、光プリントヘッド２００は、ベース部材２０１と、ＣＯＢ基板１１０（図１に示される。）と、発光サイリスタアレイである発光素子アレイ１００（例えば、半導体基板１２０及び発光サイリスタ１６又は１６ａを含む。）と、正立等倍結像レンズとしてのレンズアレイ２０４と、レンズホルダ２０５と、クランパ２０６とを備える。ベース部材２０１は、ＣＯＢ基板１１０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、ＣＯＢ基板１１０、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２０２が設けられている。レンズホルダ２０５は、例えば、有機高分子材料などを射出成形することによって形成される。ＣＯＢ基板１１０は、発光素子アレイ１００を所定の基板上に一体化したユニットである。発光素子アレイ１００は、駆動回路を有する基板（例えば、図１における半導体基板１２０）上に実施の形態１又は２の発光サイリスタ１６又は１６ａを張り合わせたものである。レンズアレイ２０４は、発光素子アレイ１００の発光サイリスタ１６又は１６ａから出射された光を像担持体としての感光体ドラム上に収束させて結像させる光学レンズ群である。レンズホルダ２０５は、レンズアレイ２０４をベース部材１１０の所定の位置に保持する。クランパ２０６は、ベース部材２０１の開口部２０２及びレンズホルダ２０５の開口部を介して、各構成部分を挟み付けて保持するバネ部材である。
【００４１】
光プリントヘッド２００では、印刷データに応じて、発光素子アレイ１００の発光サイリスタ１６又は１６ａが駆動回路により選択的に発光し、その光がレンズアレイ２０４により一様帯電している感光体ドラム上で結像される。これにより、感光体ドラムに静電潜像が形成され、その後、現像工程、転写工程、定着工程を経て、印刷媒体（用紙）上に現像剤からなる画像が形成される。この画像形成プロセスは、実施の形態４で説明される。
【００４２】
以上説明したように、実施の形態３に係る光プリントヘッド２００は、実施の形態１又は２に係る発光サイリスタ１６又は１６ａを備えているので、保持電流が小さくなり、小さいアノード電流で駆動することが可能である。保持電流が小さくなると、発光サイリスタ１６又は１６ａの駆動に利用できる電流領域（すなわち、発光を維持可能な最低電流である保持電流から発光を維持可能な最高電流までの電流範囲）が広くなる。発光サイリスタ１６又は１６ａの発光強度（出射光量）は駆動電流に応じた値になるので、発光サイリスタ１６又は１６ａの駆動に利用できる電流領域が広くなれば、発光サイリスタ１６又は１６ａの発光強度を、細かく高精度に制御することが可能になる。このため、発光サイリスタ１６又は１６ａを含む光プリントヘッドを採用した画像形成装置によれば、印字品質の向上を図ることができる。
【００４３】
《４》実施の形態４
《４−１》構成
図７は、本発明の実施の形態４に係る画像形成装置７００の構造を示す概略断面図である。画像形成装置７００は、例えば、電子写真方式を採用するカラープリンタである。画像形成装置７００は、実施の形態３で説明した光プリントヘッド２００を、露光装置である光プリントヘッド７１１Ｋ，７１１Ｙ，７１１Ｍ，７１１Ｃとして備えている。
【００４４】
図７に示されるように、画像形成装置７００は、主要な構成として、電子写真方式により用紙などの記録媒体Ｐ上に現像剤像（トナー像）を形成する画像形成部７１０Ｋ，７１０Ｙ，７１０Ｍ，７１０Ｃと、画像形成部７１０Ｋ，７１０Ｙ，７１０Ｍ，７１０Ｃに記録媒体Ｐを供給する媒体供給部７２０と、記録媒体Ｐを搬送する搬送部７３０と、画像形成部７１０Ｋ，７１０Ｙ，７１０Ｍ，７１０Ｃの各々に対応するように配置された転写部としての転写ローラ７４０と、記録媒体Ｐ上に転写されたトナー像を定着させる定着器７５０と、定着器７５０を通過した記録媒体Ｐを外部に排出する媒体排出部としての排紙ローラ対７２５とを有する。なお、画像形成装置７００が有する画像形成部の数は、３以下又は５以上であってもよい。また、本発明は、電子写真方式によって記録媒体上に画像を形成する装置であれば、画像形成部の数が１つであるモノクロプリンタにも適用可能である。
【００４５】
図７に示されるように、媒体供給部７２０は、用紙カセット７２１と、用紙カセット７２１内に積載された記録媒体Ｐを１枚ずつ繰り出すホッピングローラ７２２と、用紙カセット７２１から繰り出された記録媒体Ｐを搬送するレジストローラ７２３と、記録媒体Ｐを搬送するローラ対７２４とを有する。
【００４６】
画像形成部７１０Ｋ，７１０Ｙ，７１０Ｍ，７１０Ｃは、記録媒体Ｐ上にブラック（Ｋ）のトナー像、イエロー（Ｙ）のトナー像、マゼンタ（Ｍ）のトナー像、及びシアン（Ｃ）のトナー像をそれぞれ形成する。画像形成部７１０Ｋ，７１０Ｙ，７１０Ｍ，７１０Ｃは、媒体搬送路に沿って媒体搬送方向（矢印方向）の上流側から下流側に向けて並んで配置されている。画像形成部７１０Ｋ，７１０Ｙ，７１０Ｍ，７１０Ｃは、着脱自在に形成された各色用の画像形成ユニット７１２Ｋ，７１２Ｙ，７１２Ｍ，７１２Ｃをそれぞれ有する。直列に配列された画像形成ユニット７１２Ｋ，７１２Ｙ，７１２Ｍ，７１２Ｃは、画像形成部７１０Ｋ，７１０Ｙ，７１０Ｍ，７１０Ｃの各色に対応して備えられ、画像形成ユニット７１２Ｃはシアンのトナーにより画像を形成し、画像形成ユニット７１２Ｍはマゼンタのトナーにより画像を形成し、画像形成ユニット７１２Ｙはイエローのトナーにより画像を形成し、画像形成ユニット７１２Ｋはブラックのトナーにより画像を形成する。画像形成ユニット７１２Ｋ，７１２Ｙ，７１２Ｍ，７１２Ｃは、トナーの色が異なる点以外は、互いに基本的に同一の構造を有する。
【００４７】
画像形成部７１０Ｋ，７１０Ｙ，７１０Ｍ，７１０Ｃは、各色用の露光装置としての光プリントヘッド７１１Ｋ，７１１Ｙ，７１１Ｍ，７１１Ｃをそれぞれ有する。
【００４８】
画像形成ユニット７１２Ｋ，７１２Ｙ，７１２Ｍ，７１２Ｃの各々は、回転可能に支持された像担持体としての感光体ドラム７１３と、感光体ドラム７１３の表面を一様に帯電させる帯電部材としての帯電ローラ７１４と、光プリントヘッド７１１Ｋ，７１１Ｙ，７１１Ｍ，７１１Ｃによる露光によって感光体ドラム７１３の表面に静電潜像を形成した後に、感光体ドラム７１３の表面にトナーを供給して静電潜像に対応するトナー像を形成する現像装置７１５とを有する。
【００４９】
現像装置７１５は、トナーを収容する現像剤収容スペースを形成する現像剤収容部としてのトナー収容部と、感光体ドラム７１３の表面にトナーを供給する現像剤担持体としての現像ローラ７１６と、トナー収容部内に収容されたトナーを現像ローラ７１６に供給する供給ローラ７１７と、現像ローラ７１６の表面のトナー層の厚さを規制するトナー規制部材としての現像ブレード７１８とを有する。
【００５０】
光プリントヘッド７１１Ｋ，７１１Ｙ，７１１Ｍ，７１１Ｃの各々による露光は、一様帯電した感光体ドラム７１３の表面に印刷用の画像データに基づいて実行される。光プリントヘッド７１１Ｋ，７１１Ｙ，７１１Ｍ，７１１Ｃの各々は、感光体ドラム７１３の軸線方向に複数の発光素子として発光サイリスタが配列された実施の形態１又は２の発光素子アレイを含む。
【００５１】
図７に示されるように、搬送部７３０は、記録媒体Ｐを静電吸着して搬送する搬送ベルト（転写ベルト）７３３と、駆動部により回転されて搬送ベルト７３３を駆動する駆動ローラ７３１と、駆動ローラ７３１と対を成して搬送ベルト７３３を張架するテンションローラ（従動ローラ）７３２とを有する。
【００５２】
図７に示されるように、転写ローラ７４０は、搬送ベルト７３３を挟んで画像形成ユニット７１２Ｋ，７１２Ｙ，７１２Ｍ，７１２Ｃの各々の感光体ドラム７１３に対向して配置されている。転写ローラ７４０によって、画像形成ユニット７１２Ｋ，７１２Ｙ，７１２Ｍ，７１２Ｃの各々の感光体ドラム７１３の表面に形成されたトナー像は、媒体搬送路に沿って矢印方向に搬送される記録媒体Ｐ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。画像形成ユニット７１２Ｋ，７１２Ｙ，７１２Ｍ，７１２Ｃの各々は、感光体ドラム７１３上に現像された画像（トナー像）を記録媒体Ｐに転写した後に感光体ドラム７１３に残留したトナーを除去するクリーニング装置（クリーニングブレード）７１９ａを有する。
【００５３】
定着器７５０は、互いに圧接し合う１対のローラ７５１，７５２を有する。ローラ７５１は、加熱ヒータを内蔵するヒートローラであり、ローラ７５２はローラ７５１に向けて押し付けられる加圧ローラである。未定着のトナー像を有する記録媒体Ｐは、定着器７５０の一対のローラ７５１，７５２間を通過する。このとき、未定着のトナー像は、加熱及び加圧されて記録媒体Ｐ上に定着される。
【００５４】
《４−２》動作
先ず、用紙カセット７２１内の記録媒体Ｐは、ホッピングローラ７２２によって繰り出され、レジストローラ７２３へ送られる。続いて、記録媒体Ｐはレジストローラ７２３からローラ対７２４を介して搬送ベルト７３３に送られ、この搬送ベルト７３３の走行に伴って、画像形成ユニット７１２Ｋ，７１２Ｙ，７１２Ｍ，７１２Ｃへと搬送される。画像形成ユニット７１２Ｋ，７１２Ｙ，７１２Ｍ，７１２Ｃにおいて、感光体ドラム７１３の表面は、帯電ローラ７１４によって帯電され、光プリントヘッド７１１Ｋ，７１１Ｙ，７１１Ｍ，７１１Ｃによって露光され、静電潜像が形成される。静電潜像には、現像ローラ７１６上で薄層化されたトナーが静電的に付着されて各色のトナー像が形成される。各色のトナー像は、転写ローラ７４０によって記録媒体Ｐに転写され、記録媒体Ｐ上にカラーのトナー像が形成される。転写後に、感光体ドラム７１３上に残留したトナーは、クリーニング装置７１９ａによって除去される。カラーのトナー像が形成された用紙は、定着器７５０に送られる。この定着器７５０において、カラーのトナー像が記録媒体Ｐに定着され、カラー画像が形成される。トナー像が形成された記録媒体Ｐは、排紙ローラ対７２５によって用紙スタッカへ排出される。
【００５５】
《４−３》効果
以上に説明したように、実施の形態４に係る画像形成装置７００においては、実施の形態３で説明した光プリントヘッド２００を、露光装置である光プリントヘッド７１１Ｋ，７１１Ｙ，７１１Ｍ，７１１Ｃとして備えている。つまり、実施の形態４に係る画像形成装置７００においては、光プリントヘッド７１１Ｋ，７１１Ｙ，７１１Ｍ，７１１Ｃの発光素子として実施の形態１又は２で説明した発光サイリスタ１６又は１６ａを備えている。このため、発光サイリスタ１６又は１６ａの保持電流が小さくなり、小さいアノード電流で駆動することが可能である。保持電流が小さくなると、発光サイリスタ１６又は１６ａの駆動に利用できる電流領域が広くなるので、発光サイリスタ１６又は１６ａの発光強度を、細かく高精度に制御することが可能になり、印字品質の向上を図ることができる。
【００５６】
《５》変形例
実施の形態１及び２に係る発光サイリスタ１６又は１６ａは、ｐ型アノード層１１と、ｐ型ＩｎＧａＰ層であるキャリアストップ層１５又は１５ａと、ｎ型ゲート層１２と、ｐ型ゲート層１３と、ｎ型カソード層１４とを積層させることによって形成された半導体積層構造を有するが、発光サイリスタは、半導体基板１２０側から、第１半導体層としてのｎ型カソード層（ｎ型ＡｌＧａＡｓ層）と、第２半導体層としてのｐ型ゲート層（ｐ型ＡｌＧａＡｓ層）と、第３半導体層としてのｎ型ゲート層（ｎ型ＡｌＧａＡｓ層）と、ｐ型ＩｎＧａＰ層であるキャリアストップ層と、第４半導体層としてのｐ型アノード層（ｐ型ＡｌＧａＡｓ層）とを積層させることによって形成された半導体積層構造を有してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１１  ｐ型アノード層（第１半導体層、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層）、  １２  ｎ型ゲート層（第２半導体層、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層）、  １３  ｐ型ゲート層（第３半導体層、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層）、  １４  ｎ型カソード層（第４半導体層、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層）、  １５，１５ａ  キャリアストップ層（Ａｌを含有しない半導体層、ｎ型ＩｎＧａＰ層）、  １６，１６ａ  発光サイリスタ（半導体発光素子）、  １７  配線、  ９１  アノード電極（第１電極）、  ９２  カソード電極（第２電極）、  ９３  ゲート電極（第３電極）、  １００  発光素子アレイ（発光サイリスタアレイ、半導体複合装置）、  １１０  ＣＯＢ基板、  １２０  半導体基板（Ｓｉ基板）、  １２０ａ  主面、  １２１  駆動回路、  １５０  製造用基板、  １５１  剥離層（ＡｌＡｓ層）、  ２００，７１１Ｋ，７１１Ｙ，７１１Ｍ，７１１Ｃ  光プリントヘッド、  ７００  画像形成装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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