特許 6508977 半導体装置、ＬＥＤヘッド、及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6508977

(24)【登録日】2019年4月12日

(45)【発行日】2019年5月8日

(54)【発明の名称】半導体装置、ＬＥＤヘッド、及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/44 20100101AFI20190422BHJP

   H01L 33/08 20100101ALI20190422BHJP

   B41J 2/45 20060101ALI20190422BHJP

   H04N 1/036 20060101ALI20190422BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/44

   H01L33/08

   B41J2/45

   H04N1/036

【請求項の数】9

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-38478(P2015-38478)

(22)【出願日】2015年2月27日

(65)【公開番号】特開2016-162825(P2016-162825A)

(43)【公開日】2016年9月5日

【審査請求日】2017年11月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】591044164

【氏名又は名称】株式会社沖データ

(74)【代理人】

【識別番号】100083840

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 実

(74)【代理人】

【識別番号】100116964

【弁理士】

【氏名又は名称】山形 洋一

(74)【代理人】

【識別番号】100135921

【弁理士】

【氏名又は名称】篠原 昌彦

(72)【発明者】

【氏名】古田 裕典

【審査官】 島田 英昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１１４００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２３２００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３８９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２８３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５２５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９４７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０９７５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０９０６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２８６５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１３６３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２７２９９１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ３３／００−３３／６４

Ｂ４１Ｊ ２／４５

Ｈ０４Ｎ １／０３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に発光素子を直線状に所定の間隔で複数配列した半導体装置において、
前記発光素子に対応する開口部を備えて前記基板上に形成された有機絶縁膜と、
前記有機絶縁膜上に形成されて前記発光素子に接続される配線と
を有し、
前記有機絶縁膜の、前記発光素子の配列方向の端部に、前記基板の表面に対して直角となる面を有する第１の切り立ち部を形成し、
前記有機絶縁膜の、隣接する前記発光素子間に、前記発光素子の配列方向と直交する方向に延在し、前記基板の表面に対して直角となる面を有する第２の切り立ち部を備えた第１のスリットを形成したことを特徴とする半導体装置。

【請求項2】

基板に発光素子を直線状に所定の間隔で複数配列した半導体装置において、
前記発光素子は、前記基板上に形成された平坦化膜の上に形成され、
前記発光素子に対応する開口部を備えて前記基板上に形成された有機絶縁膜と、
前記有機絶縁膜上に形成されて前記発光素子に接続される配線と
を有し、
前記有機絶縁膜の、前記発光素子の配列方向の端部に、前記基板の表面に対して直角となる面を有する第１の切り立ち部を形成し、
前記平坦化膜にも、前記基板の表面に対して直角となる面を有する第４の切り立ち部を形成したことを特徴とする半導体装置。

【請求項3】

前記基板と前記有機絶縁膜の間に、前記発光素子の配列方向と平行に延在する基板上配線が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。

【請求項4】

前記基板上配線と前記発光素子との間に前記配線が形成されていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。

【請求項5】

前記有機絶縁膜の、前記発光素子と前記基板上配線との間に、前記発光素子の配列方向に延在し、前記基板の表面に対して直角となる面を有する第３の切り立ち部を備えた第２のスリットを形成したことを特徴とする請求項３又は４記載の半導体装置。

【請求項6】

前記有機絶縁膜及び前記配線を覆うようにパッシベーション膜を形成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の半導体装置。

【請求項7】

前記有機絶縁膜は、前記発光素子が発光する光に対して略透明であることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の半導体装置。

【請求項8】

請求項１乃至７の何れかに記載の半導体装置を複数備えたことを特徴とするＬＥＤヘッド。

【請求項9】

請求項８記載のＬＥＤヘッドを用いた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、発光素子を含む半導体装置、これを用いたＬＥＤヘッド及び画像形成装置に関し、特に半導体装置の構造に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真印刷用の露光装置として、ＬＥＤを多数配列したＬＥＤアレイヘッドを採用するものがある。ＬＥＤアレイヘッドでは、ＬＥＤを複数配列したＬＥＤアレイチップを更に複数個配列した構成となっている。ＬＥＤアレイチップでは、ショート防止の絶縁膜としてポリイミド等の有機絶縁膜が用いられている（例えば、特許文献１参照）。特に、メサ型のＬＥＤアレイでは段差が大きくなるため、配線の断線防止の段差緩和性のある有機膜を用いている。また、半導体と配線が接する箇所やダイシングライン等の有機絶縁膜が妨害となるエリアでは、フォトリソグラフィ等でパターニングされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−２８９９１９号公報（第４頁、図２）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、前記有機絶縁膜と空気の間で屈折率差が発生してしまい、ＬＥＤから発生した光が有機絶縁膜を導波路として伝わってしまう。その結果、発光しているＬＥＤとは異なる箇所、特に有機絶縁膜のパターンの端部で光が漏れ出てしまい、プリンタでの印字品質を低下させる原因となっていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明による半導体装置は、基板に発光素子を直線状に所定の間隔で複数配列した半導体装置であって、
前記発光素子に対応する開口部を備えて前記基板上に形成された有機絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されて前記発光素子に接続される配線とを有し、
前記有機絶縁膜の、前記発光素子の配列方向の端部に、前記基板の表面に対して直角となる面を有する第１の切り立ち部を形成し、前記有機絶縁膜の、隣接する前記発光素子間に、前記発光素子の配列方向と直交する方向に延在し、前記基板の表面に対して直角となる面を有する第２の切り立ち部を備えた第１のスリットを形成したことを特徴とする。
また本発明による別の半導体装置は、基板に発光素子を直線状に所定の間隔で複数配列した半導体装置において、
前記発光素子は、前記基板上に形成された平坦化膜の上に形成され、前記発光素子に対応する開口部を備えて前記基板上に形成された有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜上に形成されて前記発光素子に接続される配線とを有し、
前記有機絶縁膜の、前記発光素子の配列方向の端部に、前記基板の表面に対して直角となる面を有する第１の切り立ち部を形成し、前記平坦化膜にも、前記基板の表面に対して直角となる面を有する第４の切り立ち部を形成したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、有機絶縁膜のパターンの端部で、印刷過程での露光に影響する方向に光が漏れるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明による半導体装置の実施の形態１の要部構成を概略的に示す平面図である。

【図2】図１に示す半導体装置のＡ−Ａ断面の概略断面図である。

【図3】図１に示す半導体装置のＢ−Ｂ断面の概略断面図である。

【図4】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１における半導体装置の製造過程の説明に供する図で、各製造段階における要部断面図である。

【図5】本発明による半導体装置の実施の形態２の要部構成を概略的に示す平面図である。

【図6】図５に示す半導体装置のＡ−Ａ断面の概略断面図である。

【図7】図５に示す半導体装置のＢ−Ｂ断面の概略断面図である。

【図8】本発明による半導体装置の実施の形態３の要部構成を概略的に示す平面図である。

【図9】図８に示す半導体装置のＡ−Ａ断面の概略断面図である。

【図10】図８に示す半導体装置のＢ−Ｂ断面の概略断面図である。

【図11】本発明による半導体装置の実施の形態４の要部構成を概略的に示す平面図である。

【図12】図１１に示す半導体装置のＡ−Ａ断面の概略断面図である。

【図13】図１１に示す半導体装置のＢ−Ｂ断面の概略断面図である。

【図14】（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態４における半導体装置の製造過程の説明に供する図で、各製造段階における要部断面図である。

【図15】本発明のＬＥＤヘッドに基づく実施の形態５のＬＥＤプリントヘッドを示す図である。

【図16】実施の形態５において、ＬＥＤユニットの一構成例を示す平面配置図である。

【図17】本発明の画像形成装置に基づく実施の形態６の画像形成装置の要部構成を模式的に示す要部構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

実施の形態１．
図１は、本発明による半導体装置の実施の形態１の要部構成を概略的に示す平面図であり、図２は、図１に示す半導体装置１００のＡ−Ａ断面の概略断面図であり、図３は、図１に示す半導体装置１００のＢ−Ｂ断面の概略断面図である。尚、図１では、簡単のため、後述するパッシベーション膜１０９等を省略している。

【0009】

図１に示すように、長板状の基板１０１（図２）上には、発光素子としてのＬＥＤ１０２が、所定の間隔で基板１０１の長手方向に沿って直線状に複数形成されている。基板１０１上に形成された各ＬＥＤ１０２は、複数層からなり、図２、図３に示すように、カソード層１２０、カソード層１２０上に形成された発光部１２１及びカソード電極１０５を有する。発光部１２１は、下から順にＮクラッド層１２１ａ、活性層１２１ｂ、Ｐクラッド層１２１ｃを積層して形成している。

【0010】

基板１０１上には、ＬＥＤ１０２が形成された領域を除いて下地絶縁膜１０３（図２、図３）が形成され、下地絶縁膜１０３上には、基板１０１の長手方向に配列された複数のＬＥＤ１０２（以後、ＬＥＤ列と称す場合がある）に沿って、基板上配線１０４が４列平行に形成されている。

【0011】

同じく下地絶縁膜１０３上において、基板上配線１０４のＬＥＤ列とは反対側にワイヤボンド用の４つの個別電極パッド１３１（図１）が隣接して形成され、ＬＥＤ列の基板上配線１０４とは反対側に、４つのＬＥＤ１０２毎にそれぞれ対応して配置されたワイヤボンド用の共通電極パッド１３０が複数形成されている。

【0012】

各ＬＥＤ１０２には、配線としての共通電極配線１０７及び個別電極配線１０８が電気的に接続されるが、これらの配線を形成する前に、その下地層として有機絶縁膜１０６が形成される。有機絶縁膜１０６は、図２、図３の各断面図に示すように、各ＬＥＤ１０２のカソード層１２０及び発光部１２１に生じた段差を覆って緩和し、また基板上配線１０４との絶縁を確保するために、各ＬＥＤ１０２の表面の所定箇所、個別電極パッド１３１及び共通電極パッド１３０の表面、そして後述する所定の接続部を除いた領域に形成される。

【0013】

尚、図１では、各ＬＥＤ１０２の外形を点線で示し、ＬＥＤ１０２上に開口部１０６ｃを有する有機絶縁膜１０６が、各ＬＥＤ１０２の外縁部を覆っている構成を示している。

【0014】

各ＬＥＤ１０２のＰクラッド層１２１ｃには、アノード電極を兼ねた共通電極配線１０７を電気的に接続するが、この共通電極配線１０７は、図２に示すように段差が緩和された有機絶縁膜１０６上に形成され、図１に示すように、グループ化された隣接する４つのＬＥＤ１０２の各Ｐクラッド層１２１ｃと、対応する１つの共通電極パッド１３０とを電気的に接続している。

【0015】

一方、各ＬＥＤ１０２のカソード電極１０５には、それぞれ個別電極配線１０８を電気的に接続するが、各個別電極配線１０８は、図２に示すように段差が緩和され且つ基板上配線１０４とは絶縁された有機絶縁膜１０６上に形成され、図１に示すように、ＬＥＤ１０２のカソード電極１０５と、対応する所定の基板上配線１０４との間のみを、有機絶縁膜１０６に形成された開口部１０６ａを介して電気的に接続している。

【0016】

４つの個別電極パッド１３１には、それぞれ接続配線１３２を電気的に接続するが、各接続配線１３２は、有機絶縁膜１０６上に形成され、有機絶縁膜１０６に形成された開口部１０６ｂを介してそれぞれ対応する基板上配線１０４のみに接続するように構成されている。

【0017】

半導体装置１００の上面には、ごみ等によるショートを防止するために、個別電極パッド１３１及び共通電極パッド１３０の表面を除いてパッシベーション膜１０９（図２、図３）が形成されている。

【0018】

そして図１に示すように、半導体装置１００のＬＥＤ列の配列方向（長手方向）の両端部において、短手方向全域にわたって有機絶縁膜１０６が所定の幅で除かれ、有機絶縁膜１０６の端部には、後述する第１の切り立ち部としての切り立ち部１０６ｄが形成されている。

【0019】

以上の構成により、所望のＬＥＤ１０２の、アノード電極（共通電極配線１０７）からカソード電極１０５に電流を流すことによりその発光部１２１の活性層１２１ｂを発光することができる。

【0020】

次に、半導体装置１００の製造方法について説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、半導体装置１００の製造過程の説明に供する図で、各製造段階における要部断面図であり、半導体装置１００の短手方向の、図１のＢ−Ｂ断面に対応する断面位置での断面図である。

【0021】

同図（ａ）に示すように、基板１０１上に、カソード層１２０、Ｎクラッド層１２１ａ、活性層１２１ｂ、及びＰクラッド層１２１ｃを積層した半導体積層構造を形成し、同図（ｂ）に示すように、基板１０１上に、エッチング、スパッタ等の加工により複数のＬＥＤ１０２、下地絶縁膜１０３を形成し、下地絶縁膜１０３上に図１に示す基板上配線１０４、共通電極パッド１３０、及び個別電極パッド１３１を形成する。

【0022】

次に、同図（ｃ）に示すように、その上に、スピンコートやスプレーコート等でエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の有機絶縁膜１０６をコートし、フォトリソグラフィ等でパターニングする。その後、高温で処理することにより、パターンが丸まり段差が緩和される。この際、有機絶縁膜１０６は発光部を一部覆うことから、発光部から発生する光に対して高い透過率を有することが望ましい。

【0023】

パターニングにより、開口部１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ（図１）を形成し、個別電極パッド１３１及び共通電極パッド１３０（図１）の表面の絶縁膜を除く。以上のようにしてパターニングされた有機絶縁膜１０６上に、アノード電極を兼ねた共通電極配線１０７、個別電極配線１０８、及び接続配線１３２（図１）を形成し、各ＬＥＤ１０２と、ワイヤボンド用の共通電極パッド１３０及び個別電極パッド１３１を電気的に接続する。電極および配線は、ＡｕやＡｌ等の金属であり、蒸着やスパッタ等により形成したものをエッチングやリフトオフプロセスによってパターニングする。

【0024】

尚、ここでは、アノード電極を兼ねた共通電極配線１０７を直接Ｐクラッド層１２１ｃに接続したが、Ｐクラッド層１２１ｃにアノード電極を形成し、このアノード電極に共通電極配線１０７を接続するように構成してもよい。

【0025】

配線工程が終了した後に、同図（ｄ）に示すように、パッシベーション膜１０９を形成する。パッシベーション膜１０９は、有機絶縁膜或いは無機絶縁膜で形成し、パターニングにより個別電極パッド１３１及び共通電極パッド１３０の表面の絶縁膜を除く。パッシベーション膜１０９は薄い方が好ましいが、デバイスのショートを防止するために、配線、電極、及びＬＥＤ１０２がショートしない程度の膜厚とする。

【0026】

最後に、有機絶縁膜１０６のアレイ方向（ＬＥＤ１０２の配列方向）のパターン端部をドライエッチング等により加工することにより切り立ち部１０６ｄを形成する。この切り立ち部１０６ｄは、図１に示すように、半導体装置１００の短手方向の全域にわたって形成されるものである。尚、ここでは、パッシベーション膜１０９も一緒に加工したが、切り立ち部１０６ｄを形成したのち、この切り立ち部１０６ｄを覆うようにパッシベーション膜１０９を後から成膜してもよい。

【0027】

この切り立ち部１０６ｄは、有機絶縁膜１０６内を伝搬した光が、切り立ち部１０６ｄから、少なくとも上方（ＬＥＤ１０２の上面から離間する方向）に向かないように形成され、ここでは略平面状に形成され、基板１０１の上平面との角度θが９０度以下となるように形成されている。

【0028】

以上のように構成された半導体装置１００において、ワイヤボンド用の個別電極パッド１３１及び共通電極パッド１３０の内、選択された電極パッド間に駆動電流を流すことにより、指定されたＬＥＤ１０２を発光することができ、その活性層１２１ｂで発光した光は、半導体装置１００の上方に照射されるが、一部は有機絶縁膜１０６によって導波される。しかしながら、導波によってアレイ方向の切り立ち部１０６ｄに至った光は、少なくとも基板１０１から離間する方向に向かうことはない。

【0029】

尚、本実施の形態では、有機絶縁膜１０６のアレイ方向（ＬＥＤ１０２の配列方向）のパターン端部のみに切り立ち部１０６ｄを形成した例を示したが、これに限定されるものではなく、アレイ方向と直交する方向のパターン端部に同様の切り立ち部を形成しても良い。

【0030】

以上のように本実施の形態の半導体装置１００によれば、有機絶縁膜１０６のアレイ方向のパターン端部をドライエッチング等の加工により切り立たせることにより、ＬＥＤ１０２の光が、発光部位と異なる位置で印刷品質を低下させる方向に漏れ出すことを防ぐことができる。

【0031】

実施の形態２．
図５は、本発明による半導体装置の実施の形態２の要部構成を概略的に示す平面図であり、図６は、図５に示す半導体装置２００のＡ−Ａ断面の概略断面図であり、図７は、図５に示す半導体装置２００のＢ−Ｂ断面の概略断面図である。この半導体装置２００が、前記した図１〜図４に示す実施の形態１の半導体装置１００と主に異なる点は、各ＬＥＤ間に切り立ちスリット２０１を形成した点である。従って、この半導体装置２００が、前記した実施の形態１の半導体装置１００と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて詳細な説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。

【0032】

図５、図７に示すように、ここでは、所定の間隔で基板１０１の長手方向に沿って直線状に複数形成されている各ＬＥＤ１０２間に、それぞれ第１のスリットとしての切り立ちスリット２０１が形成されている。この切り立ちスリット２０１は、基板１０１の短手方向において、ＬＥＤ１０２の形成領域を越えるようにＬＥＤ１０２よりも長く、少なくとも有機絶縁膜１０６に形成される。尚、ここでの切り立ちスリット２０１は、図７に示すように、後述する製造過程の都合により、有機絶縁膜１０６及びパッシベーション膜１０９に連続的に形成されている。

【0033】

各切り立ちスリット２０１における有機絶縁膜１０６の第２の切り立ち部としての切り立ち部１０６ｆは、有機絶縁膜１０６内を伝搬した光が、切り立ち部１０６ｆから、少なくとも上方（ＬＥＤ１０２の上面から離間する方向）に向かないように形成され、ここでは略平面状に形成され、基板１０１の上平面との角度θ（図４（ｃ）参照）が９０度以下となるように形成されている。

【0034】

本実施の形態の半導体装置２００の製造方法において、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して説明した実施の形態１の半導体装置１００と異なる点は、図４（ｄ）を参照する工程、即ち、有機絶縁膜１０６のアレイ方向（ＬＥＤ１０２の配列方向）のパターン端部をドライエッチング等により加工することにより切り立ち部１０６ｄを形成するタイミングで、各切り立ちスリット２０１を形成する点である。その他の製造方法は、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して説明した実施の形態１の半導体装置１００の製造方法と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

【0035】

尚、ここでは、パッシベーション膜１０９も一緒に加工したが、切り立ち部１０６ｆを形成したのち、この切り立ち部１０６ｆを覆うようにパッシベーション膜１０９を後から成膜してもよい。

【0036】

本実施の形態の半導体装置２００によれば、ＬＥＤ列の各ＬＥＤの周囲に、切り立ち部が略同一条件で形成されるため、各ＬＥＤの発光に及ぼす導波の影響が略均一となり、例えば両端部のＬＥＤが導波による影響を他より大きく受けて発光量が不均一になるといった不都合を防ぐことができる。

【0037】

実施の形態３．
図８は、本発明による半導体装置の実施の形態３の要部構成を概略的に示す平面図であり、図９は、図８に示す半導体装置３００のＡ−Ａ断面の概略断面図であり、図１０は、図８に示す半導体装置３００のＢ−Ｂ断面の概略断面図である。この半導体装置３００が、前記した図１〜図４に示す実施の形態１の半導体装置１００と主に異なる点は、基板上配線１０４とＬＥＤ列との間に、ＬＥＤ列に沿って切り立ちスリット３０１を形成した点である。従って、この半導体装置３００が、前記した実施の形態１の半導体装置１００と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて詳細な説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。

【0038】

図８、図９に示すように、ここでは、基板上配線１０４とＬＥＤ列との間に、ＬＥＤ列に沿って第２のスリットとしての切り立ちスリット３０１が形成されている。この切り立ちスリット２０１は、基板１０１の長手方向において、有機絶縁膜１０６に、その全形成領域にわたって形成されている。

【0039】

切り立ちスリット３０１における有機絶縁膜１０６の第３の切り立ち部としての切り立ち部１０６ｇは、有機絶縁膜１０６内を伝搬した光が、切り立ち部１０６ｇから、少なくとも上方（ＬＥＤが形成された面から離間する方向）に向かないように形成され、ここでは略平面状に形成され、基板１０１の上平面との角度θ（図４（ｃ）参照）が９０度以下となるように形成されている。

【0040】

本実施の形態の半導体装置３００の製造方法において、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して説明した実施の形態１の半導体装置１００と異なる点は、図４（ｃ）を参照する工程、即ち、有機絶縁膜１０６をコートしパターニングした後、ドライエッチング等により加工することにより切り立ちスリット３０１を形成する点である。その他の製造方法は、図４（ａ）〜（ｄ）を参照して説明した実施の形態１の半導体装置１００の製造方法と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

【0041】

尚、ここでは、各配線を形成する前工程で切り立ちスリット３０１を形成するように説明したが、実施の形態２と同様に、図４（ｄ）を参照する工程、即ち、有機絶縁膜１０６のアレイ方向（ＬＥＤ１０２の配列方向）のパターン端部をドライエッチング等により加工することにより切り立ち部１０６ｄを形成するタイミングで、同時に各切り立ちスリット３０１を形成するようにすることも可能である。この場合、個別電極配線１０８の下部に、有機絶縁膜１０６が残留することになるが、個別電極配線１０８によって上方への光の漏れを防止できる。

【0042】

本実施の形態の半導体装置３００によれば、ＬＥＤ列と基板上配線１０４との間に、切り立ち部が形成されるため、有機絶縁膜１０６によって導波された光が、例えば有機絶縁膜１０６の開口部１０６ａ，１０６ｂ等から漏れて、印刷品質を低下させるのを防止できる。

【0043】

実施の形態４．
図１１は、本発明による半導体装置の実施の形態４の要部構成を概略的に示す平面図であり、図１２は、図１１に示す半導体装置４００のＡ−Ａ断面の概略断面図であり、図１３は、図１１に示す半導体装置４００のＢ−Ｂ断面の概略断面図である。

【0044】

この半導体装置４００が、前記した図５〜図７に示す実施の形態２の半導体装置２００と主に異なる点は、後述するように半導体薄膜を用いて装置を形成しているため、ＬＥＤ列の下部に平坦化膜が配設されている点である。従って、この半導体装置４００が、前記した実施の形態１の半導体装置１００と共通する部分には同符号を付して詳細な説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。

【0045】

図１１〜図１３に示すように、ここでは、ＬＥＤ列の下層に平坦化膜４１０が形成されている。但し、図１１では、平坦化膜４１０の外形のみを点線で示している。

【0046】

半導体装置４００のＬＥＤ列の配列方向（長手方向）の両端部において、短手方向全域にわたって有機絶縁膜１０６及び平坦化膜４１０が所定の幅で除かれ、有機絶縁膜１０６の端部には切り立ち部１０６ｄが、そして平坦化膜４１０の端部には切り立ち部４１０ａ（図１４（ｅ））がそれぞれ形成されている。

【0047】

所定の間隔で基板１０１の長手方向に沿って直線状に複数形成されている各ＬＥＤ１０２間に、それぞれ切り立ちスリット４０１が形成されている。この切り立ちスリット４０１は、基板１０１の短手方向において、ＬＥＤ１０２の形成領域を越え、平坦化膜４１０の幅と略同等となる長さで、少なくとも有機絶縁膜１０６及び平坦化膜４１０に形成される。尚、ここでは、切り立ちスリット４０１が、図１３に示すように、後述する製造過程の都合によりパッシベーション膜１０９も含めて連続的に形成されている。

【0048】

各切り立ちスリット４０１における有機絶縁膜１０６の切り立ち部１０６ｈ及び平坦化膜４１０の第４の切り立ち部としての切り立ち部４１０ａは、各層内を伝搬した光が、切り立ち部１０６ｈ及び４１０ａから、少なくとも上方（ＬＥＤが形成された面から離間する方向）に向かないように形成され、ここでは略平面状に形成され、基板１０１の上平面との角度θ（図４（ｃ）参照）が９０度以下となるように形成されている。

【0049】

次に、半導体装置４００の製造方法について説明する。図１４（ａ）〜（ｅ）は、半導体装置４００の製造過程の説明に供する図で、各製造段階における要部断面図であり、半導体装置４００の短手方向の、図１１のＢ−Ｂ断面に対応する断面位置での断面図である。

【0050】

同図（ａ）に示すように、半導体装置４００の基板１０１とは別に、成長基板５０１上に剥離可能な犠牲層を介して、カソード層１２０、Ｎクラッド層１２１ａ、活性層１２１ｂ、及びＰクラッド層１２１ｃを積層した半導体積層構造を備えた半導体薄膜５０２を形成する。

【0051】

一方、同図（ｂ）に示すように、半導体装置４００の基板１０１上には下地絶縁膜１０３を成膜した後、図１１に示すようにＬＥＤ列が位置する所定領域に平坦化膜４１０を形成する。尚、平坦化膜４１０は、例えば塗布することにより成膜可能なポリイミド樹脂、或いはノボラック系樹脂などの有機絶縁膜より成膜することができ、それらの材料を感光性材料にすることで、任意の領域のみに平坦化膜４１０を形成することができる。

【0052】

次に、成長基板５０１から半導体薄膜５０２を分離し、基板１０１に形成した平坦化膜４１０上の所定位置にボンディングする。

【0053】

次に同図（ｃ）に示すように、基板１０１上に、エッチング、スパッタ等の加工により複数のＬＥＤ１０２を形成し、下地絶縁膜１０３上に図１１に示す基板上配線１０４、共通電極パッド１３０、及び個別電極パッド１３１を形成する。

【0054】

次に、同図（ｄ）に示すように、その上に、スピンコートやスプレーコート等でエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の有機絶縁膜１０６をコートし、フォトリソグラフィ等でパターニングする。その後、高温で処理することにより、パターンが丸まり段差が緩和される。この際、有機絶縁膜は発光部を一部覆うことから、発光部から発生する光に対して高い透過率を有することが望ましい。

【0055】

パターニングにより、開口部１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを形成し、個別電極パッド１３１及び共通電極パッド１３０の表面の絶縁膜を除く。以上のようにしてパターニングされた有機絶縁膜１０６上に、アノード電極を兼ねた共通電極配線１０７、個別電極配線１０８、及び接続配線１３２を形成し、各ＬＥＤ１０２と、ワイヤボンド用の共通電極パッド１３０及び個別電極パッド１３１を電気的に接続する。電極および配線は、ＡｕやＡｌ等の金属であり、蒸着やスパッタ等により形成したものをエッチングやリフトオフプロセスによってパターニングする。

【0056】

配線工程が終了した後に、同図（ｅ）に示すように、パッシベーション膜１０９を形成する。パッシベーション膜１０９は、有機絶縁膜或いは無機絶縁膜で形成し、パターニングにより個別電極パッド１３１及び共通電極パッド１３０の表面の絶縁膜を除く。パッシベーション膜１０９は薄い方が好ましいが、デバイスのショートを防止するために、配線、電極、及びＬＥＤ１０２がショートしない程度の膜厚とする。

【0057】

最後に、有機絶縁膜１０６及び平坦化膜４１０のアレイ方向（ＬＥＤ１０２の配列方向）のパターン端部、及び各切り立ちスリット４０１の形成領域をドライエッチング等により加工することにより、有機絶縁膜１０６の切り立ち部１０６ｄ，１０６ｈ及び平坦化膜４１０の切り立ち部４１０ａを形成する。尚、ここでは、パッシベーション膜１０９も一緒に加工したが、各切り立ち部を形成したのち、これを覆うようにパッシベーション膜１０９を後から成膜してもよい。

【0058】

これらの切り立ち部１０６ｄ，１０６ｈ，４１０ａは、有機絶縁膜１０６及び平坦化膜４１０内を伝搬した光が、切り立ち部１０６ｄ及び切り立ち部４１０ａから、少なくとも上方（ＬＥＤが形成された面から離間する方向）に向かないように形成され、ここでは略平面状に形成され、基板１０１の上平面との角度θ（図４参照）が９０度以下となるように形成されている。

【0059】

尚、前記した各実施の形態では、実施の形態２の切り立ちスリット２０１と、実施の形態３の切り立ちスリット３０１とを別々の半導体装置に形成して説明したが、これらの各切り立ちスリット２０１、３０１を共に備えた半導体装置を構成しても良いし、実施の形態４では、平坦化膜４１０を実施の形態２の構成の半導体装置に用いた例を示したが、実施の形態１、実施の形態３、或いはこれらを組み合わせた半導体装置に採用することも可能である。

【0060】

以上のように本実施の形態の半導体装置４００によれば、有機絶縁膜１０６及び平坦化膜のアレイ方向のパターン端部をドライエッチング等の加工により切り立たせることにより、ＬＥＤの光が、発光部位と異なる位置で印刷品質を低下させる方向に漏れ出すことを防ぐことができる。更に、ＬＥＤ列の各ＬＥＤの周囲に、切り立ち部が略同一条件で形成されるため、各ＬＥＤの発光に及ぼす導波の影響が略均一となり、例えば両端部のＬＥＤが導波による影響を他より大きく受けて発光量が不均一になるといった不都合を防ぐことができる。

【0061】

実施の形態５．
図１５は、本発明のＬＥＤヘッドに基づく実施の形態５のＬＥＤプリントヘッド１２００を示す図である。

【0062】

同図に示すように、ベース部材１２０１上には、ＬＥＤユニット１２０２が搭載されている。このＬＥＤユニット１２０２は、実施の形態１乃至４の何れかの半導体装置が実装基板上に搭載されたものである。図１６は、このＬＥＤユニット１２０２の一構成例を示す平面配置図で、実装基板１２０２ｅ上には、前記した各実施の形態で説明した半導体装置が、発光部ユニット１２０２ａとして長手方向に沿って複数配設されている。実装基板１２０２ｅ上には、その他に、発光部ユニット１２０２ａを駆動制御する電子部品が配置されて配線が形成されている、電子部品実装、配線及び接続のためのエリア１２０２ｂ、１２０２ｃ、及び外部から制御信号や電源などを供給するためのコネクタ１２０２ｄ等が設けられている。

【0063】

発光部ユニット１２０２ａの発光部の上方には、発光部から出射された光を集光する光学素子としてのロッドレンズアレイ１２０３が配設されている。このロッドレンズアレイ１２０３は、柱状の光学レンズを発光部ユニット１２０２ａの直線状に配列された発光部（例えば、図１におけるＬＥＤ１０２の配列）に沿って多数配列したもので、光学素子ホルダに相当するレンズホルダ１２０４によって所定位置に保持されている。

【0064】

このレンズホルダ１２０４は、同図に示すように、ベース部材１２０１及びＬＥＤユニット１２０２を覆うように形成されている。そして、ベース部材１２０１、ＬＥＤユニット１２０２、及びレンズホルダ１２０４は、ベース部材１２０１及びレンズホルダ１２０４に形成された開口部１２０１ａ，１２０４ａを介して配設されるクランパ１２０５によって一体的に挟持されている。従って、ＬＥＤユニット１２０２で発生した光は、ロッドレンズアレイ１２０３を通して所定の外部部材に照射される。このＬＥＤプリントヘッド１２００は、例えば電子写真プリンタや電子写真コピー装置等の露光装置として用いられる。

【0065】

以上のように、本実施の形態のＬＥＤプリントヘッド１２００によれば、発光部ユニット１２０２ａとして、前記した実施の形態１乃至４の何れかの半導体装置が使用されるため、耐久性にすぐれ、高精度のＬＥＤプリントヘッド１２００を提供することができる。

【0066】

実施の形態６．
図１７は、本発明の画像形成装置に基づく実施の形態６の画像形成装置１３００の要部構成を模式的に示す要部構成図である。

【0067】

同図に示すように、画像形成装置１３００内には、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の画像を、各々に形成する四つのプロセスユニット１３０１〜１３０４が記録媒体１３０５の搬送経路１３２０に沿ってその上流側から順に配置されている。これらのプロセスユニット１３０１〜１３０４の内部構成は共通しているため、例えばシアンのプロセスユニット１３０３を例にとり、これらの内部構成を説明する。

【0068】

プロセスユニット１３０３には、像担持体として感光体ドラム１３０３ａが矢印方向に回転可能に配置され、この感光体ドラム１３０３ａの周囲にはその回転方向上流側から順に、感光体ドラム１３０３ａの表面に電気供給して帯電させる帯電装置１３０３ｂ、帯電された感光体ドラム１３０３ａの表面に選択的に光を照射して静電潜像を形成する露光装置１３０３ｃが配設される。更に、静電潜像が形成された感光体ドラム１３０３ａの表面に、所定色（シアン）のトナーを付着させて顕像を発生させる現像装置１３０３ｄ、及び感光体ドラム１３０３ａの表面に残留したトナーを除去するクリーニング装置１３０３ｅが配設される。尚、これら各装置に用いられているドラム又はローラは、図示しない駆動源及びギアによって回転させられる。

【0069】

また、画像形成装置１３００は、その下部に、紙等の記録媒体１３０５を重ねた状態で収納する用紙カセット１３０６を装着し、その上方には記録媒体１３０５を１枚ずつ分離させて搬送するためのホッピングローラ１３０７を配設している。更に、記録媒体１３０５の搬送方向における、このホッピングローラ１３０７の下流側には、ピンチローラ１３０８，１３０９と共に記録媒体１３０５を挟持することによって、記録媒体１３０５の斜行を修正し、プロセスユニット１３０１〜１３０４に搬送するレジストローラ１３１０，１３１１を配設している。これ等のホッピングローラ１３０７及びレジストローラ１３１０，１３１１は、図示しない駆動源及びギアによって連動回転する。

【0070】

プロセスユニット１３０１〜１３０４の各感光体ドラムに対向する位置には、それぞれ半導電性のゴム等によって形成された転写ローラ１３１２が配設されている。そして、感光体ドラム１３０１ａ〜１３０４ａ上のトナーを記録媒体１３０５に転写させるために、感光体ドラム１３０１ａ〜１３０４ａの表面とこれらの各転写ローラ１３１２の表面との間に所定の電位差が生じるように構成されている。

【0071】

定着装置１３１３は、加熱ローラとバックアップローラとを有し、記録媒体１３０５上に転写されたトナーを加圧、加熱することによって定着させる。また、排出ローラ１３１４，１３１５は、定着装置１３１３から排出された記録媒体１３０５を、排出部のピンチローラ１３１６，１３１７と共に挟持し、記録媒体スタッカ部１３１８に搬送する。尚、排出ローラ１３１４，１３１５は、図示されない駆動源及びギアによって連動回転する。ここで使用される露光装置１３０３ｃとしては、実施形態３で説明したＬＥＤプリントヘッド１２００が用いられる。

【0072】

次に、前記構成の画像形成装置の動作について説明する。
まず、用紙カセット１３０６に堆積した状態で収納されている記録媒体１３０５がホッピングローラ１３０７によって、上から１枚ずつ分離されて搬送される。続いて、この記録媒体１３０５は、レジストローラ１３１０，１３１１及びピンチローラ１３０８，１３０９に挟持されて、プロセスユニット１３０１の感光体ドラム１３０１ａ及び転写ローラ１３１２に搬送される。その後、記録媒体１３０５は、感光体ドラム１３０１ａ及び転写ローラ１２１２に挟持され、その記録画面にトナー画像が転写されると同時に感光体ドラム１３０１ａの回転によって搬送される。

【0073】

同様にして、記録媒体１３０５は、順次プロセスユニット１３０２〜１３０４を通過し、その通過過程で、各露光装置１３０１ｃ〜１３０４ｃにより形成された静電潜像を、現像装置１３０１ｄ〜１３０４ｄによって現像した各色のトナー像がその記録画面に順次重ねて転写される。その後、定着装置１３１３によってトナー像が定着された記録媒体１３０５は、排出ローラ１３１４，１３１５及びピンチローラ１３１６，１３１７に挟持されて、画像形成装置１３００の外部の記録媒体スタッカ部１３１８に排出される。以上の過程を経て、カラー画像が記録媒体１３０５上に形成される。

【0074】

以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、前記した実施の形態５で説明したＬＥＤプリントヘッド１２００を採用するため、耐久性に優れて信頼性が高く、高品位の印刷が可能となる。

【0075】

また、前記した特許請求の範囲、及び実施の形態において、「上」、「下」と言った言葉を使用したが、これらは便宜上であって、各装置を配置する状態における絶対的な位置関係を限定するものではない。

【産業上の利用可能性】

【0076】

本実施の形態では画像形成装置としてカラープリンタを用いて説明したが、単色プリンタ、複写機、ＦＡＸ、更にこれらを複合させた複合機等にも適用可能である。

【符号の説明】

【0077】

１００ 半導体装置、 １０１ 基板、 １０２ ＬＥＤ、 １０３ 下地絶縁膜、 １０４ 基板上配線、 １０５ カソード電極、 １０６ 有機絶縁膜、 １０６ａ 開口部、 １０６ｂ 開口部、 １０６ｃ 開口部、 １０６ｄ 切り立ち部、 １０６ｆ 切り立ち部、 １０６ｇ 切り立ち部、 １０６ｈ 切り立ち部、 １０７ 共通電極配線、 １０８ 個別電極配線、 １０９ パッシベーション膜、 １２０ カソード層、 １２１ 発光部、 １２１ａ Ｎクラッド層、 １２１ｂ 活性層、 １２１ｃ Ｐクラッド層、 １３０ 共通電極パッド、 １３１ 個別電極パッド、 １３２ 接続配線、 ２００ 半導体装置、 ２０１ 切り立ちスリット、 ３００ 半導体装置、 ３０１ 切り立ちスリット、 ４００ 半導体装置、 ４０１ 切り立ちスリット、 ４１０ 平坦化膜、 ４１０ａ 切り立ち部、 ５０１ 成長基板、 ５０２ 半導体薄膜、 １２００ ＬＥＤプリントヘッド、 １２０１ ベース部材、 １２０２ ＬＥＤユニット、 １２０２ａ 発光部ユニット、 １２０３ ロッドレンズアレイ、 １２０４ レンズホルダ、 １２０５ クランパ、 １３００ 画像形成装置、 １３０１，１３０２，１３０３，１３０４ プロセスユニット、 １３０１ａ〜１３０４ａ 感光体ドラム、 １３０３ｂ 帯電装置、 １３０３ｃ 露光装置、 １３０３ｄ 現像装置、 １３０３ｅ クリーニング装置、 １３０５ 記録媒体、 １３０６ 用紙カセット、 １３０７ ホッピングローラ、 １３０８，１３０９ ピンチローラ、 １３１０，１３１１ レジストローラ、 １３１２ 転写ローラ、 １３１３ 定着装置、 １３１４，１３１５ 排出ローラ、 １３１６，１３１７ ピンチローラ、 １３１８ 記録媒体スタッカ部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】