特開2023-18699半導体発光素子、露光装置、画像形成装置、及び半導体発光素子の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023018699
(43)【公開日】2023-02-09
(54)【発明の名称】半導体発光素子、露光装置、画像形成装置、及び半導体発光素子の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 33/14 20100101AFI20230202BHJP
H01L 33/30 20100101ALI20230202BHJP
B41J 2/447 20060101ALI20230202BHJP
B41J 2/45 20060101ALI20230202BHJP
G03G 15/04 20060101ALI20230202BHJP
【ＦＩ】
H01L33/14
H01L33/30
B41J2/447 101A
B41J2/45
G03G15/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021122878
(22)【出願日】2021-07-28
(71)【出願人】
【識別番号】000000295
【氏名又は名称】沖電気工業株式会社
(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】100120477
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 賢改
(74)【代理人】
【識別番号】100135921
【弁理士】
【氏名又は名称】篠原 昌彦
(74)【代理人】
【識別番号】100123375
【弁理士】
【氏名又は名称】半田 淳一
(72)【発明者】
【氏名】鷺森 友彦
【テーマコード（参考）】
2C162
2H076
5F241
【Ｆターム（参考）】
2C162FA04
2C162FA17
2C162FA23
2H076AB42
2H076AB53
5F241AA03
5F241CA04
5F241CA12
5F241CA22
5F241CA36
5F241CA62
5F241CA72
5F241CB03
5F241FF13
(57)【要約】
【課題】光を効率的に外部に取り出すことができる半導体発光素子を提供する。
【解決手段】半導体発光素子（１）は、第１導電型の電極（１８）と、電極（１８）と接する第１の面を有する第２導電型の半導体積層部（１０）とを備え、半導体積層部（１０）は、第１の半導体層（１０ａ）と、第１の半導体層（１０ａ）に接する発光層（１４）とを有し、半導体積層部（１０）には、第１の面（１０ｂ）から第１の半導体層（１０ａ）を介して発光層（１４）内に達し、第１導電型の不純物が拡散されている不純物拡散領域（１７ａ、１７ｂ）が形成されており、電極（１８）は、第１の半導体層（１０ａ）と発光層（１４）との積層方向において、発光層（１４）と不純物拡散領域（１７ａ、１７ｂ）との接合によって形成された発光領域（１７ａ１、１７ｂ１）と重ならない領域に配置されている。
【選択図】図２
【解決手段】半導体発光素子（１）は、第１導電型の電極（１８）と、電極（１８）と接する第１の面を有する第２導電型の半導体積層部（１０）とを備え、半導体積層部（１０）は、第１の半導体層（１０ａ）と、第１の半導体層（１０ａ）に接する発光層（１４）とを有し、半導体積層部（１０）には、第１の面（１０ｂ）から第１の半導体層（１０ａ）を介して発光層（１４）内に達し、第１導電型の不純物が拡散されている不純物拡散領域（１７ａ、１７ｂ）が形成されており、電極（１８）は、第１の半導体層（１０ａ）と発光層（１４）との積層方向において、発光層（１４）と不純物拡散領域（１７ａ、１７ｂ）との接合によって形成された発光領域（１７ａ１、１７ｂ１）と重ならない領域に配置されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１導電型の電極と、
前記電極と接する第１の面を有し、前記第１導電型と異なる第２導電型の半導体積層部と、
を備え、
前記半導体積層部は、
第１の半導体層と、
前記第１の半導体層に接する発光層と、
を有し、
前記半導体積層部には、前記第１の面から前記第１の半導体層を介して前記発光層内に達し、前記第１導電型の不純物が拡散されている不純物拡散領域が形成されており、
前記電極は、前記第１の半導体層と前記発光層との積層方向において、前記発光層と前記不純物拡散領域との接合によって形成された発光領域と重ならない領域に配置された
ことを特徴とする半導体発光素子。
前記電極と接する第１の面を有し、前記第１導電型と異なる第２導電型の半導体積層部と、
を備え、
前記半導体積層部は、
第１の半導体層と、
前記第１の半導体層に接する発光層と、
を有し、
前記半導体積層部には、前記第１の面から前記第１の半導体層を介して前記発光層内に達し、前記第１導電型の不純物が拡散されている不純物拡散領域が形成されており、
前記電極は、前記第１の半導体層と前記発光層との積層方向において、前記発光層と前記不純物拡散領域との接合によって形成された発光領域と重ならない領域に配置された
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項2】
前記不純物拡散領域は、
前記第１の面から前記第１の半導体層を介して前記発光層内に達する第１の不純物拡散領域と、
前記第１の面から前記第１の半導体層を介して前記発光層内に達する第２の不純物拡散領域と、
を有し、
前記発光領域は、
前記発光層と前記第１の不純物拡散領域との接合によって形成された第１の発光領域と、
前記発光層と前記第２の不純物拡散領域との接合によって形成された第２の発光領域と、
を有し、
前記電極は、前記第１の発光領域と前記第２の発光領域との間であって、前記積層方向において、前記第１の発光領域と前記第２の発光領域のいずれにも重ならない領域に配置された
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。
前記第１の面から前記第１の半導体層を介して前記発光層内に達する第１の不純物拡散領域と、
前記第１の面から前記第１の半導体層を介して前記発光層内に達する第２の不純物拡散領域と、
を有し、
前記発光領域は、
前記発光層と前記第１の不純物拡散領域との接合によって形成された第１の発光領域と、
前記発光層と前記第２の不純物拡散領域との接合によって形成された第２の発光領域と、
を有し、
前記電極は、前記第１の発光領域と前記第２の発光領域との間であって、前記積層方向において、前記第１の発光領域と前記第２の発光領域のいずれにも重ならない領域に配置された
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】
前記第１の不純物拡散領域と前記第２の不純物拡散領域とが、前記第１の半導体層内において部分的に重なっている
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項4】
前記第１の不純物拡散領域と前記第２の不純物拡散領域とが、前記第１の半導体層内において離れており、
前記半導体積層部には、前記第１の不純物拡散領域と前記第２の不純物拡散領域との間に、前記第１の不純物拡散領域と前記第２の不純物拡散領域とを繋ぎ、前記第１の面から前記第１の半導体層内に形成されており、前記発光層に達しない第３の不純物拡散領域が形成されており、
前記電極は、前記積層方向において、前記第３の不純物拡散領域に重なる領域に配置された
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
前記半導体積層部には、前記第１の不純物拡散領域と前記第２の不純物拡散領域との間に、前記第１の不純物拡散領域と前記第２の不純物拡散領域とを繋ぎ、前記第１の面から前記第１の半導体層内に形成されており、前記発光層に達しない第３の不純物拡散領域が形成されており、
前記電極は、前記積層方向において、前記第３の不純物拡散領域に重なる領域に配置された
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項5】
前記発光層のバンドギャップは、前記第１の半導体層のバンドギャップよりも小さい
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項6】
前記第１導電型は、ｐ型であり、
前記第２導電型は、ｎ型である
ことを特徴とする１から５のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
前記第２導電型は、ｎ型である
ことを特徴とする１から５のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
【請求項7】
前記不純物拡散領域に拡散されている不純物はＺｎであることを特徴とする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】
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を有することを特徴とする露光装置。
【請求項9】
像担持体と、
前記像担持体を露光する、請求項８に記載の露光装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
前記像担持体を露光する、請求項８に記載の露光装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項10】
第１の面を含む第１の半導体層と、前記第１の半導体層に接する発光層とを有する、第２導電型の半導体積層部を形成するステップと、
前記半導体積層部の前記第１の面上に、拡散窓を有するマスクを形成するステップと、
前記拡散窓内を含む領域に不純物材料層を形成するステップと、
前記不純物材料層から前記拡散窓を通して前記半導体積層部内に不純物を拡散させて、前記第１の面から前記発光層内に達し、前記第２導電型と異なる第１導電型の不純物が拡散されている不純物拡散領域を形成するステップと、
前記第１の半導体層と前記発光層との積層方向において、前記発光層と前記不純物拡散領域との接合によって形成された発光領域と重ならない領域に電極を形成するステップと、
を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
前記半導体積層部の前記第１の面上に、拡散窓を有するマスクを形成するステップと、
前記拡散窓内を含む領域に不純物材料層を形成するステップと、
前記不純物材料層から前記拡散窓を通して前記半導体積層部内に不純物を拡散させて、前記第１の面から前記発光層内に達し、前記第２導電型と異なる第１導電型の不純物が拡散されている不純物拡散領域を形成するステップと、
前記第１の半導体層と前記発光層との積層方向において、前記発光層と前記不純物拡散領域との接合によって形成された発光領域と重ならない領域に電極を形成するステップと、
を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体発光素子、露光装置、画像形成装置、及び半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）又は半導体レーザなどの半導体発光素子において、発光効率を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平８－７８７７５号公報
【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、上記従来の半導体発光素子では、内部で発生した光が電極で遮られて、外部へ効率的に光を取り出すことができない可能性がある。
【0005】
本発明は、発生した光を効率的に外部に取り出すことができる半導体発光素子及びその製造方法、並びに、前記半導体発光素子が適用された露光装置及び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導電型の電極と、前記電極と接する第１の面を有し、前記第１導電型と異なる第２導電型の半導体積層部と、を備え、前記半導体積層部は、第１の半導体層と、前記第１の半導体層に接する発光層と、を有し、前記半導体積層部には、前記第１の面から前記第１の半導体層を介して前記発光層内に達し、前記第１導電型の不純物が拡散されている不純物拡散領域が形成されており、前記電極は、前記第１の半導体層と前記発光層との積層方向において、前記発光層と前記不純物拡散領域との接合によって形成された発光領域と重ならない領域に配置されたことを特徴とする。
【0007】
本発明の他の態様に係る半導体発光素子の製造方法は、第１の面を含む第１の半導体層と、前記第１の半導体層に接する発光層とを有する、第２導電型の半導体積層部を形成するステップと、前記半導体積層部の前記第１の面上に、拡散窓を有するマスクを形成するステップと、前記拡散窓内を含む領域に不純物材料層を形成するステップと、前記不純物材料層から前記拡散窓を通して前記半導体積層部内に不純物を拡散させて、前記第１の面から前記発光層内に達し、前記第２導電型と異なる第１導電型の不純物が拡散されている不純物拡散領域を形成するステップと、前記第１の半導体層と前記発光層との積層方向において、前記発光層と前記不純物拡散領域との接合によって形成された発光領域と重ならない領域に電極を形成するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明の半導体発光素子によれば、発生した光を効率的に外部に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１の実施の形態に係る半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図2】第１の実施の形態に係る半導体発光素子の発光領域とｐ側電極との位置関係を示す図である。
【図3】第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造工程を示すフローチャートである。
【図4】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施の形態に係る半導体発光素子のＺｎ拡散領域の形成に用いるマスクを示す平面図及び斜視図である。
【図5】（Ａ）及び（Ｂ）は、半導体発光素子の固相拡散工程を示す断面図である。
【図6】Ｚｎ拡散領域の形成後に形成された電極を示す斜視図である。
【図7】比較例の半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図8】第２の実施の形態に係る半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図9】（Ａ）及び（Ｂ）は、第２の実施の形態に係る半導体発光素子のＺｎ拡散領域の形成に用いるマスクを示す平面図及び斜視図である。
【図10】第３の実施の形態に係る露光装置の発光素子アレイを示す平面図である。
【図11】第３の実施の形態に係る露光装置を示す断面図である。
【図12】第４の実施の形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子、露光装置、画像形成装置、及び半導体発光素子の製造方法を、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。なお、図において、同一又は対応する構成には、同じ符号が付されている。
【0011】
《１》第１の実施の形態
《１－１》構造
図１は、第１の実施の形態に係る半導体発光素子１の構成を概略的に示す断面図である。図２は、半導体発光素子１の発光領域とｐ側電極１８との位置関係を示す図である。半導体発光素子１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。半導体発光素子１は、第１導電型の電極としてのｐ側電極１８と、ｐ側電極１８と接する面（図では、上面）である第１の面１０ｂを有し、第１導電型と異なる第２導電型の半導体積層部であるｎ型の半導体積層部１０と、ｎ－ＧａＡｓ基板などの半導体基板１６と、ｎ側電極１９とを備えている。
《１－１》構造
図１は、第１の実施の形態に係る半導体発光素子１の構成を概略的に示す断面図である。図２は、半導体発光素子１の発光領域とｐ側電極１８との位置関係を示す図である。半導体発光素子１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。半導体発光素子１は、第１導電型の電極としてのｐ側電極１８と、ｐ側電極１８と接する面（図では、上面）である第１の面１０ｂを有し、第１導電型と異なる第２導電型の半導体積層部であるｎ型の半導体積層部１０と、ｎ－ＧａＡｓ基板などの半導体基板１６と、ｎ側電極１９とを備えている。
【0012】
半導体積層部１０は、例えば、複数のｎ型半導体層からなるエピタキシャル成長層である。半導体積層部１０は、半導体基板１６上でエピタキシャル成長させたエピタキシャル成長層、又は、成長基板（図示せず）上でエピタキシャル成長させて半導体基板１６上に移動したエピタキシャル成長層のいずれであってもよい。
【0013】
半導体積層部１０は、例えば、第１の面１０ｂ側から順に、ｎ－ＧａＡｓ層であるコンタクト層１１と、ｎ－Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層である横方向電流拡散層（「電流拡散層」ともいう。）１２と、ｎ－Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ層である逆方向拡散電流阻止層（「拡散電流素子層」ともいう。）１３と、ｎ－Ａｌ０．２２Ｇａ０．２２Ａｓ層である発光層（「活性層」ともいう。）１４と、ｎ－Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層である電流拡散阻止層１５とを備えている。コンタクト層１１、電流拡散層１２、及び拡散電流阻止層１３は、発光層１４とｐ側電極１８との間に挟まれた半導体層である第１の半導体層１０ａを構成している。また、発光層１４のバンドギャップは、第１の半導体層１０ａを構成する各層のバンドギャップよりも小さい。
【0014】
半導体積層部１０には、第１の面１０ｂから第１の半導体層１０ａを介して発光層１４内に達し、ｐ型不純物（ここでは、ｐ型ドーパント）としてＺｎ（亜鉛）が拡散されている不純物拡散領域として第１のＺｎ拡散領域１７ａと第２のＺｎ拡散領域１７ｂとが形成されている。第１のＺｎ拡散領域１７ａと第２のＺｎ拡散領域１７ｂとは、第１の半導体層１０ａ内において部分的に重なっている。
【0015】
第１のＺｎ拡散領域１７ａと第２のＺｎ拡散領域１７ｂとは、ｐ型ドーパントであるＺｎの拡散処理によって形成されている。Ｚｎの拡散処理は、例えば、固相拡散によって行われる。固相拡散は、不純物を多量に含んだ固体薄膜を半導体層上に堆積させ、加熱することにより、不純物を半導体層内に拡散（熱拡散）させる方法である。
【0016】
固相拡散では、厳密には半導体材料の組成及び不純物の濃度などの各種条件によって拡散速度が変化するが、概ね等方的に同じ速度で不純物の拡散が進行する。また、ＬＥＤでは、発光領域は、一般的に、表面から１μｍ程度の深さの位置に形成される。したがって、拡散処理によって、１μｍ程度の深さの不純物拡散領域を形成した場合、深さ方向（すなわち、厚み方向）に直交する横方向の拡散も１μｍ程度発生する。
【0017】
このような理由から、図１及び図２に示されるように、第１のＺｎ拡散領域１７ａ及び第２のＺｎ拡散領域１７ｂは、第１の面１０ｂの位置では広いが、第１の半導体層１０ａ及び発光層１４に向かうにしたがって狭くなっている。このように、拡散処理によって第１のＺｎ拡散領域１７ａ及び第２のＺｎ拡散領域１７ｂを形成することで、第１のＺｎ拡散領域１７ａ及び第２のＺｎ拡散領域１７ｂと発光層１４との境界面（すなわち、ｐｎ接合）の近傍に形成される第１の発光領域１７ａ１及び第２の発光領域１７ｂ１の大きさを制限することができる。言い換えれば、拡散処理によって第１のＺｎ拡散領域１７ａ及び第２のＺｎ拡散領域１７ｂを形成することで、第１の発光領域１７ａ１及び第２の発光領域１７ｂ１の位置及び大きさを所望の位置及び大きさにすることができる。このため、第１の発光領域１７ａ１と第２の発光領域１７ｂ１との間に、非発光領域１７ｃ１を設けることができる。つまり、ｐ側電極１８は、積層方向において（すなわち、半導体発光素子１を真上から見た場合に）、第１の発光領域１７ａ１と第２の発光領域１７ｂ１のいずれにも重ならない領域に配置されている。図１及び図２では、ｐ側電極１８は、積層方向において、第１の発光領域１７ａ１と第２の発光領域１７ｂ１のいずれにも重ならない領域であって、第１のＺｎ拡散領域１７ａ及び第２のＺｎ拡散領域１７ｂ上に配置されている。
【0018】
図１及び図２では、ｐ側電極１８は、第１の発光領域１７ａ１及び第２の発光領域１７ｂ１以外の領域である非発光領域１７ｃ１の真上に配置する。このような構造では、ｐ側電極１８から流れる主要な電流Ｉは、図１に矢印で示されるように流れ、発光は、主に、ｐ側電極１８の直下以外の領域である、第１の発光領域１７ａ１と第２の発光領域１７ｂ１で生じることになる。
【0019】
《１－２》製造方法
図３は、半導体発光素子１の製造工程を示すフローチャートである。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、半導体発光素子１のＺｎ拡散領域の形成に用いるマスク１１０を示す平面図及び斜視図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の構造の３Ｂ－３Ｂ線に沿う断面図である。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、半導体発光素子１の固相拡散工程を示す断面図である。
図３は、半導体発光素子１の製造工程を示すフローチャートである。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、半導体発光素子１のＺｎ拡散領域の形成に用いるマスク１１０を示す平面図及び斜視図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の構造の３Ｂ－３Ｂ線に沿う断面図である。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、半導体発光素子１の固相拡散工程を示す断面図である。
【0020】
まず、エピタキシャル成長層である半導体積層部１０を形成し、ｎ－ＧａＡｓ基板である半導体基板１６上に配置する（図３のステップＳ１、Ｓ２）。半導体積層部１０は、半導体基板１６上で成長させてもよい。
【0021】
次に、エピタキシャル成長層である半導体積層部１０上に、拡散窓１１０ａ及び１１０ｂを有するマスク１１０を形成する（図３のステップＳ３）。ここでは、拡散窓１１０ａと１１０ｂとは、同じ形状である。
【0022】
次に、拡散窓１１０ａ、１１０ｂ内を含む領域に不純物材料層１２０を形成する（図３のステップＳ４）。不純物材料層１２０は、Ｚｎを含有するＺｎＯ・ＳｉＯ２混合膜層であり、例えば、スパッタ法で形成される。その後、加熱（アニール）することで不純物の固相拡散を行う（図３のステップＳ５）。不純物材料層１２０から拡散窓１１０ａ、１１０ｂを通して半導体積層部１０内にＺｎを拡散させて、第１の面１０ｂから発光層１４内に達し、ｐ型の不純物が拡散されている第１のＺｎ拡散領域１７ａと第２のＺｎ拡散領域１７ｂとを形成する。なお、加熱前に不純物材料層１２０上をアニーリングキャップ膜で被覆してもよい。また、固相拡散では、ｐｎ接合面が、０．５～２μｍの範囲内の深さの位置に形成されることが望ましい。
【0023】
次に、不純物材料層１２０及びマスク１１０を除去する（図３のステップＳ６）。
【0024】
次に、ｐ側電極１８を、発光層１４と第１及び第２のＺｎ拡散領域１７ａ、１７ｂとの接合によって形成された第１及び第２の発光領域１７ａ１、１７ｂ１に重ならない領域であって、第１及び第２のＺｎ拡散領域１７ａ、１７ｂに電気的に接続された領域、すなわち、第１及び第２のＺｎ拡散領域１７ａ、１７ｂ上に形成する（図３のステップＳ７）。以上の工程によって、図６の斜視図に示されるような、半導体発光素子１が形成される。
【0025】
《１－３》効果
図７は、比較例の半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。図７の半導体発光素子では、不純物拡散層１７と発光層１４との接合面の近傍の発光領域の真上にｐ側電極１８が形成されている。この場合には、発光領域で発生した光の一部がｐ側電極１８で遮光されているので、光の取り出し効率が低下する。したがって、発光効率は低い。
図７は、比較例の半導体発光素子の構成を概略的に示す断面図である。図７の半導体発光素子では、不純物拡散層１７と発光層１４との接合面の近傍の発光領域の真上にｐ側電極１８が形成されている。この場合には、発光領域で発生した光の一部がｐ側電極１８で遮光されているので、光の取り出し効率が低下する。したがって、発光効率は低い。
【0026】
これに対し、第１の実施の形態に係る半導体発光素子１によれば、ｐ側電極１８を第１及び第２の発光領域１７ａ１、１７ｂ１からずらした位置に配置しているので、光の遮光による光の取り出し効率の低下は発生しにくい。したがって、発光効率を向上させることができる。
【0027】
なお、上記説明では、２つの発光領域が存在する場合を例示したが、発光領域は２つに限定されない。発光領域の数は、１つであってもよい。
【0028】
また、上記説明では、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型である例を説明したが、第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型である半導体発光素子にも本発明を適用可能である。
【0029】
また、半導体積層部１０を構成する半導体材料、組成の比率、は上記例に限定されず、種々の変更が可能である。
【0030】
《２》第２の実施の形態
《２－１》構造
図８は、第２の実施の形態に係る半導体発光素子２の構成を概略的に示す断面図である。半導体発光素子２では、第１の不純物拡散領域としての第１のＺｎ拡散領域２７ａと第２の不純物拡散領域としての第２のＺｎ拡散領域２７ｂとが、第１の半導体層１０ａ内において離れており、半導体積層部２０には、第１のＺｎ拡散領域２７ａと第２のＺｎ拡散領域２７ｂとの間に、第１のＺｎ拡散領域２７ａと第２のＺｎ拡散領域２７ｂとを繋ぎ、第１の面２０ｂから第１の半導体層２０ａ内に形成されており、発光層１４に達しない第３の不純物拡散領域としての第３のＺｎ拡散領域２７ｃが形成されている。また、ｐ側電極１８は、積層方向において、第３のＺｎ拡散領域２７ｃに重なる領域に配置されている。上記以外の点に関し、第２の実施の形態の半導体発光素子２の構造は、第１の実施の形態のものと同じである。
《２－１》構造
図８は、第２の実施の形態に係る半導体発光素子２の構成を概略的に示す断面図である。半導体発光素子２では、第１の不純物拡散領域としての第１のＺｎ拡散領域２７ａと第２の不純物拡散領域としての第２のＺｎ拡散領域２７ｂとが、第１の半導体層１０ａ内において離れており、半導体積層部２０には、第１のＺｎ拡散領域２７ａと第２のＺｎ拡散領域２７ｂとの間に、第１のＺｎ拡散領域２７ａと第２のＺｎ拡散領域２７ｂとを繋ぎ、第１の面２０ｂから第１の半導体層２０ａ内に形成されており、発光層１４に達しない第３の不純物拡散領域としての第３のＺｎ拡散領域２７ｃが形成されている。また、ｐ側電極１８は、積層方向において、第３のＺｎ拡散領域２７ｃに重なる領域に配置されている。上記以外の点に関し、第２の実施の形態の半導体発光素子２の構造は、第１の実施の形態のものと同じである。
【0031】
《２－２》製造方法
図９（Ａ）及び（Ｂ）は、第２の実施の形態に係る半導体発光素子２のＺｎ拡散領域の形成に用いるマスクを示す平面図及び斜視図である。第２の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法は、マスク２１０が拡散窓２１０ａ、２１０ｂに加えて、複数の小型の拡散窓である微小窓２１０ｃを有する点において、第１の実施の形態における製造方法と異なる。
図９（Ａ）及び（Ｂ）は、第２の実施の形態に係る半導体発光素子２のＺｎ拡散領域の形成に用いるマスクを示す平面図及び斜視図である。第２の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法は、マスク２１０が拡散窓２１０ａ、２１０ｂに加えて、複数の小型の拡散窓である微小窓２１０ｃを有する点において、第１の実施の形態における製造方法と異なる。
【0032】
第２の実施の形態では、Ｚｎの拡散時に図９（Ａ）及び（Ｂ）のような複数の微小窓２１０ｃを設けた構造を用いる。図９に示すように微小窓２１０ｃからのＺｎ拡散は、大きな拡散窓２１０ａ、２１０ｂに比べて拡散するＺｎの量が少なくなる。これは、Ｚｎの供給量が少ないために生じる。微小窓２１０ｃにおいても横方向への拡散は、生じることから、設計を適切に行えば、隣接する微小窓２１０ｃから形成された隣接するＺｎ拡散領域が互いに結合することができる。マスク２１０は、Ｚｎ拡散後に除去し、図８のようにＺｎ拡散が発光層１４に到達していない領域にｐ側電極１８を形成する。
【0033】
上記以外の点に関し、第２の実施の形態の半導体発光素子２の製造方法は、第１の実施の形態のものと同じである。
【0034】
《２－３》効果
第１の実施の形態では、ｐ側電極１８の形成位置が横方向拡散部分の上部という制限があった。一方、第２の実施の形態では、より明確に発光領域と電極位置の分離が可能となっている。言い換えれば、発光は、３６０度等方的に生じるものであり、斜め方向へ進む光も生じている。第２の実施の形態では、第１の実施の形態よりも更に光の遮光を減らすことが可能であり、発光効率を更に向上させることができる。
第１の実施の形態では、ｐ側電極１８の形成位置が横方向拡散部分の上部という制限があった。一方、第２の実施の形態では、より明確に発光領域と電極位置の分離が可能となっている。言い換えれば、発光は、３６０度等方的に生じるものであり、斜め方向へ進む光も生じている。第２の実施の形態では、第１の実施の形態よりも更に光の遮光を減らすことが可能であり、発光効率を更に向上させることができる。
【0035】
《３》第３の実施の形態
図１０は、第３の実施の形態に係る光プリントヘッドの半導体発光素子アレイ３１を示す概略平面図である。半導体発光素子アレイ３１は、基材部３１０上に規則的に配置された複数の半導体発光素子１を有する。基材部３１０内又は基材部３１０上には、複数の半導体発光素子１を駆動する駆動回路３１０ａが備えられている。したがって、基材部３１０は、プリント配線板である。半導体発光素子アレイ３１の半導体発光素子１としては、第１又は第２の実施の形態に係る半導体発光素子１又は２を使用することができる。
図１０は、第３の実施の形態に係る光プリントヘッドの半導体発光素子アレイ３１を示す概略平面図である。半導体発光素子アレイ３１は、基材部３１０上に規則的に配置された複数の半導体発光素子１を有する。基材部３１０内又は基材部３１０上には、複数の半導体発光素子１を駆動する駆動回路３１０ａが備えられている。したがって、基材部３１０は、プリント配線板である。半導体発光素子アレイ３１の半導体発光素子１としては、第１又は第２の実施の形態に係る半導体発光素子１又は２を使用することができる。
【0036】
図１１は、第３の実施の形態に係る光プリントヘッド３０の構造を概略的に示す断面図である。光プリントヘッド３０は、電子写真プロセスを用い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１１に示されるように、光プリントヘッド３０は、ベース部材３１１と、基材部３１０と、半導体発光素子アレイ３１（図１０に示される）と、複数の正立等倍結像レンズを含むレンズアレイ３１３と、レンズホルダ３１４と、バネ部材であるクランパ３１５とを備えている。ベース部材３１１は、基材部３１０を固定するための部材である。ベース部材３１１の側面には、クランパ３１５を用いて、基材部３１０及びレンズホルダ３１４をベース部材３１１に固定するための開口部３１２が設けられている。レンズアレイ３１３は、発光素子チップである半導体発光素子アレイ３１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結像させる光学レンズ群である。レンズホルダ３１４は、レンズアレイ３１３の所定の位置に保持する。クランパ３１５は、ベース部材３１１の開口部３１２及びレンズホルダ３１４の開口部を介して、各構成部品を挟み付けて保持する。
【0037】
光プリントヘッド３０では、印刷データに応じて、複数の半導体発光素子１のいずれかが発光し、半導体発光素子１から出射された光はレンズアレイ３１３により像担持体としての感光体ドラム（後述の図１２に示される）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、記録媒体（例えば、用紙）上に現像剤からなる画像が形成される。
【0038】
第３の実施の形態に係る光プリントヘッド３０は、光取り出し効率の高い第１又は第２の実施の形態のいずれかの半導体発光素子を備えているので、これを画像形成装置に搭載することで、印字品質を向上させることができる。
【0039】
《４》第４の実施の形態
図１２は、第４の実施の形態に係る画像形成装置４０の構造を概略的に示す断面図である。画像形成装置４０は、露光装置として光プリントヘッド３０を用いた電子写真式プリンタである。図１２に示されるように、画像形成装置４０は、記録媒体４０５の搬送経路に沿って順に配置された、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の各色の画像を電子写真方式を用いて形成する４つのプロセスユニット（「画像形成ユニット」又は「イメージドラムユニット」とも言う）４０１Ｙ、４０１Ｍ、４０１Ｃ、４０１Ｋと、記録媒体４０５を収納する記録媒体カセット４０６と、記録媒体４０５を１枚ずつ分離して搬送するためのホッピングローラ４０７と、記録媒体４０５の搬送方向においてホッピングローラ４０７の下流に配置されたピンチローラ４０８、４０９と、ピンチローラ４０８と共に記録媒体４０５を挟み込んで記録媒体４０５を搬送する搬送ローラ４１０と、記録媒体４０５の斜行を修正してプロセスユニット４０１Ｙ、４０１Ｍ、４０１Ｃ、４０１Ｋに搬送するレジストローラ４１１とを有している。また、画像形成装置４０は、プロセスユニット４０１Ｙ、４０１Ｍ、４０１Ｃ、４０１Ｋに対向して配置され、半導電性のゴム等からなり、感光体ドラム４０２に形成された画像（「トナー像」又は「現像剤像」とも言う）を記録媒体４０５に転写する転写手段としての転写ローラ４１２を有している。また、画像形成装置４０は、記録媒体４０５上のトナー像を加熱・加圧して定着させる定着装置４１３と、排出ローラ４１４、４１５と、排出部のピンチローラ４１６、４１７と、用紙スタッカ部４１８とを有する。
図１２は、第４の実施の形態に係る画像形成装置４０の構造を概略的に示す断面図である。画像形成装置４０は、露光装置として光プリントヘッド３０を用いた電子写真式プリンタである。図１２に示されるように、画像形成装置４０は、記録媒体４０５の搬送経路に沿って順に配置された、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の各色の画像を電子写真方式を用いて形成する４つのプロセスユニット（「画像形成ユニット」又は「イメージドラムユニット」とも言う）４０１Ｙ、４０１Ｍ、４０１Ｃ、４０１Ｋと、記録媒体４０５を収納する記録媒体カセット４０６と、記録媒体４０５を１枚ずつ分離して搬送するためのホッピングローラ４０７と、記録媒体４０５の搬送方向においてホッピングローラ４０７の下流に配置されたピンチローラ４０８、４０９と、ピンチローラ４０８と共に記録媒体４０５を挟み込んで記録媒体４０５を搬送する搬送ローラ４１０と、記録媒体４０５の斜行を修正してプロセスユニット４０１Ｙ、４０１Ｍ、４０１Ｃ、４０１Ｋに搬送するレジストローラ４１１とを有している。また、画像形成装置４０は、プロセスユニット４０１Ｙ、４０１Ｍ、４０１Ｃ、４０１Ｋに対向して配置され、半導電性のゴム等からなり、感光体ドラム４０２に形成された画像（「トナー像」又は「現像剤像」とも言う）を記録媒体４０５に転写する転写手段としての転写ローラ４１２を有している。また、画像形成装置４０は、記録媒体４０５上のトナー像を加熱・加圧して定着させる定着装置４１３と、排出ローラ４１４、４１５と、排出部のピンチローラ４１６、４１７と、用紙スタッカ部４１８とを有する。
【0040】
プロセスユニット４０１Ｙ、４０１Ｍ、４０１Ｃ、４０１Ｋは、トナーの色以外については、互いに同じ構成を有している。各プロセスユニット４０１Ｙ、４０１Ｍ、４０１Ｃ、４０１Ｋは、静電潜像を担持する像担持体としての感光体ドラム４０２と、この感光体ドラム４０２の周囲に配置され、感光体ドラム４０２の表面を一様帯電させる帯電装置４０３と、帯電された感光体ドラム４０２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としての光プリントヘッド３０と、感光体ドラム４０２の表面に形成された静電潜像にトナー（現像剤）を供給して現像する現像手段としての現像装置４２０とを有している。また、各プロセスユニット４０１Ｙ、４０１Ｍ、４０１Ｃ、４０１Ｋは、感光体ドラム４０２上に現像された画像を記録媒体４０５に転写した後に感光体ドラム４０２に残留したトナーを除去するクリーニング装置４１９を有している。なお、画像形成装置４０は、記録媒体４０５の印刷面を反転させる反転経路を含む反転部４３０を有してもよい。
【0041】
第４の実施の形態に係る画像形成装置４０は、露光装置として光プリントヘッド３０を用いているので、印字品質を向上させることができる。
【符号の説明】
【0042】
１、２ 半導体発光素子、 １８ ｐ側電極（電極）、 １０、２０ 半導体積層部、 １０ａ、２０ａ 第１の半導体層、 １０ｂ、２０ｂ 第１の面、 １１ ｎ－ＧａＡｓ層（第１層）、 １２ ｎ－Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層（電流拡散層）、 １３ ｎ－Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ層（逆方向電流拡散阻止層）、 １４ ｎ－Ａｌ０．２２Ｇａ０．２２Ａｓ層（発光層）、 １５ ｎ－Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層（電流拡散阻止層）、 １６ ｎ－ＧａＡｓ基板、 １７ａ、２７ａ 第１のＺｎ拡散領域（第１の不純物拡散領域）、 １７ｂ、２７ｂ 第２のＺｎ拡散領域（第２の不純物拡散領域）、 ２７ｃ 第３のＺｎ拡散領域（第３の不純物拡散領域）、 １７ａ１、２７ａ１ 発光領域（第１の発光領域）、 １７ｂ１、２７ｂ１ 発光領域（第２の発光領域）、 １８ ｐ側電極、 １９ ｎ側電極、 ３０ 光プリントヘッド（露光装置）、 ４０ 画像形成装置、 １１０、２１０ マスク、 １１０ａ、１１０ｂ、２１０ａ、２１０ｂ 拡散窓、 ２１０ｃ 微小窓、 １２０ 不純物材料層。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】