発光素子およびその製造方法、ならびに、これを備える光プリントヘッド
【課題】 小型化が可能な発光素子およびその製造方法、ならびに、これを備える光プリントヘッドを提供する。
【解決手段】 本発明の実施形態の一例である発光素子アレイ１１は、［１１０］方向および［１−１０］方向に沿って切断されて、矩形状に形成された化合物半導体からなる素子基板２０と、素子基板２０の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体層からなる発光素子４０と、［１１０］方向および［１−１０］方向の端部に、他方方向に沿って延び、素子基板２０の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体からなる化合物層５０と、を含む。
【解決手段】 本発明の実施形態の一例である発光素子アレイ１１は、［１１０］方向および［１−１０］方向に沿って切断されて、矩形状に形成された化合物半導体からなる素子基板２０と、素子基板２０の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体層からなる発光素子４０と、［１１０］方向および［１−１０］方向の端部に、他方方向に沿って延び、素子基板２０の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体からなる化合物層５０と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子およびその製造方法、ならびに、これを備える光プリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板の上に、複数の発光素子を配列した発光素子アレイが種々提案されている。例えば、特許文献１の図１に記載された発光素子アレイでは、ＧａＡｓ基板の上に、ＧａＡｓ層及びＡｌＧａＡｓ層を積層して形成された複数の発光素子（発光部）が配列されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４２５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本願発明者らの調査によれば、ＧａＡｓ基板等の閃亜鉛鉱型の結晶構造を有する半導体基板を［１−１０］方向にダイシングした場合、このダイシングによって得られる切断面が、［１１０］方向にダイシングした場合に比べて、チッピング（欠けやひび等）の発生数が多く、そのチッピングの大きさも大きくなることを発見した。
【０００５】
なお、本願においては、結晶格子における
【０００６】
【数１】
【０００７】
方向を、便宜上、［１−１０］方向と記載する。
【０００８】
上述の発見によると、特許文献１の図１の発光素子アレイでは、発光素子の配列方向とは垂直な方向がこの［１−１０］方向に対応し、この方向にＧａＡｓ基板をダイシングしているため、この方向の切断面の切断状態が悪くなっている。そのため、この切断面は、その切断面の一番近くに配置される発光素子がチッピングによる損傷を受けないように、この発光素子からある程度離す必要があった。このチッピングによって生じるひびは、振動などによって大きくなる場合がある。
【０００９】
本発明は上述の事情のもとで考え出されたものであって、小型化が可能な発光素子およびその製造方法、ならびに、これを備える光プリントヘッド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】
【００１０】
本発明に係る発光素子は、第１方向および第２方向に沿って切断されて、矩形状に形成
された化合物半導体からなる基板と、前記基板の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体層からなる発光素子と、前記第１方向および前記第２方向の少なくとも一方方向の端部に、他方方向に沿って延び、前記基板の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体からなる化合物層と、を含む。
【００１１】
本発明に係る光プリントヘッドは、本発明に係る発光素子アレイを備えている。
【００１２】
本発明に係る発光素子の製造方法は、化合物半導体層が連続してエピタキシャル成長された、化合物半導体からなる基板を準備する工程と、前記化合物半導体層をエッチングすることによって、発光素子を形成する工程と、前記化合物半導体層をエッチングすることによって、第１方向および第２方向の少なくとも一方に沿った切断領域に化合物層を形成する工程と、前記基板を、前記切断領域に沿って切断する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、小型化が可能な発光素子およびその製造方法、ならびに、これを備える光プリントヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る発光素子アレイの実施形態の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示した発光素子アレイのＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示した発光素子アレイのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１に示した発光素子アレイの製造工程を示す要部断面図である。
【図５】図１に示した発光素子アレイの製造工程を示す要部断面図である。
【図６】図１に示した発光素子アレイの製造方法を説明するための平面図である。
【図７】本発明に係る光プリントヘッドの実施形態の一例を示す概略断面図である。
【図８】図７に示した光プリントヘッドを備える画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜発光素子アレイ＞
以下、本発明に係る発光素子の一実施形態の一例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１〜図３に示したように、本実施形態に係る発光素子アレイ１１は、素子基板２０、ＤＢＲ層３０、発光素子４０、化合物層５０、保護層６０、表面電極７０、および裏面電極８０を備えている。このＤＢＲ層３０は、素子基板２０の上に設けられている。この発光素子４０は、ＤＢＲ層３０の上に複数設けられている。この表面電極７０は、各発光素子４０に接続されている。なお、この「ＤＢＲ」は、Distributed Bragg. Reflector（分布ブラッグ反射体）の略称である。
【００１７】
素子基板２０は、他の構成部材を支持する支持基体として機能している。この素子基板２０は、ＧａＡｓ基板で形成されている。本実施形態の素子基板２０には、ｎ型不純物がドープされている。このｎ型不純物としては、例えばＳｉ（シリコン）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｎ（錫）、Ｓ（硫黄）、Ｏ（酸素）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）などのＩＶ族、ＶＩ族の元素が挙げられる。本実施形態の素子基板２０は、ｎ型不純物であるＳｉが例えば０．７×１０１８〜１．９×１０１８〔ａｔｏｍｓ／ｃｃ〕の範囲程度の濃度でドーピングされ、ｎ型の導電性を有している。この素子基板２０の厚さは、例えば３５０〔μｍ〕の厚みとされる。なお、このＧａＡｓにドープされる不純物はｎ型のものに限られず、ｐ型のものであってもよい。
【００１８】
この素子基板２０は、一方の主面の面方位が（１００）となるように形成されている。この素子基板２０は、［１１０］方向、又は［１−１０］方向に沿って４辺が切断されており、矩形状に形成されている。なお、本実施形態においては、結晶格子における
【００１９】
【数１】
【００２０】
方向を、便宜上、［１−１０］方向と記載している。
【００２１】
ＤＢＲ層３０は、発光素子４０から発する光を反射させる機能を担うものである。このＤＢＲ層３０は、基板３の一方の主面の上に設けられており、全体を覆っている。このＤＢＲ層３０は、複数の発光素子４０の下側に共通して延びている。
【００２２】
このＤＢＲ層３０は、互いに屈折率の異なる２つの層が交互に積層されて形成されている。本実施形態のＤＢＲ層３０は、ＡｌＧａＡｓからなる第１層と、第１層とＡｌの含有率の異なるＡｌＧａＡｓからなる第２層と、を１組として、５〜２０組を交互に積層することで形成されている。このＤＢＲ層３０の厚さは、例えば０．５〜２〔μｍ〕の範囲の厚みとなっている。
【００２３】
また、このＤＢＲ層３０には、素子基板２０にドープされている不純物と同型のものがドープされている。つまり、本実施形態のＤＢＲ層３０には、ｎ型不純物がドープされている。本実施形態では、ＤＢＲ層３０にこのｎ型不純物としてＳｉがドーピングされている。このＳｉのドーピング濃度は、例えば２×１０１８〔ａｔｏｍｓ／ｃｃ〕の濃さ程度とする。
【００２４】
発光素子４０は、発光素子アレイ１１が示す画素に対応する画素素子として機能する。図１に示したように、各発光素子４０は、［１−１０］方向に沿って配列されており、互いに離間して設けられている。各発光素子４０はそれぞれ、平面視において矩形状に形成されている。この発光素子４０は、一方の組の側面４０ａ（図２の左右の側面）が［１−１０］方向に沿っており、他方の組の側面４０ｂ（図３の左右の側面）が［１１０］方向に沿っている。１つの発光素子４０の［１−１０］方向に沿った幅Ｗ４０としては、例えば５〜１５〔μｍ〕の範囲程度の大きさが挙げられる。この発光素子４０は、［１−１０］方向に沿った幅Ｗ４０が５〔μｍ〕となるように設けられている。また、一つの発光素子４０の中心と、該発光素子４０に隣接する他の発光素子４０の中心との離間距離の値としては、例えば５．２〜８４．７〔μｍ〕の範囲程度の値が挙げられる。本実施形態の発光素子４０は、中心間の離間距離が２１．１５〔μｍ〕に設定されている。
【００２５】
この各発光素子４０の一方の組の側面４０ａは、図２に示したように逆メサ形状をしている。この各発光素子４０の他方の組の側面４０ｂは、図３に示したように順メサ形状をしている。なお、図２では、［１−１０］方向が紙面の奥から手前に向かう方向であり、図３では、［１１０］方向が紙面の奥から手前に向かう方向である。なお、本実施形態において、「逆メサ形状」とは、発光素子４０の幅が底面で最も狭く且つ上面で最も広くなった形状のみならず、発光素子４０の幅が底面と上面との間の位置で最も狭くなった形状を含むものとする。一方、「順メサ形状」とは、発光素子４０の幅が底面で最も広く且つ
上面で最も狭くなった形状をいう。
【００２６】
また、図２及び図３に示したように各発光素子４０は、ｎ型クラッド層４１、活性層４２、ｐ型クラッド層４３、電流拡散層４４を有している。この各発光素子４０は、ＤＢＲ層３０の上に、ｎ型クラッド層４１、活性層４２、ｐ型クラッド層４３、及び電流拡散層４４、を順次エピタキシャル成長させて積層することで形成されている。そのため、各発光素子４０は、ＤＢＲ層３０に接するように設けられている。そのため、この発光素子４０は、ｎ型クラッド層４１、活性層４２、ｐ型クラッド層４３、及び電流拡散層４４が積層されて構成されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、ｎ型クラッド層４１が発光素子４０におけるｎ型半導体領域を構成しており、ｐ型クラッド層４３及び電流拡散層４４が発光素子４０におけるｐ型半導体領域を構成している。つまり、この発光素子４０は、ｎ型半導体領域であるｎ型クラッド層４１と、活性層４２と、ｐ型半導体領域であるｐ型クラッド層４３及び電流拡散層４４と、でダブルへテロ接合をしている。この発光素子４０は、電圧を印加して、電子と正孔とを再結合させることによって発光するように構成されている。
【００２８】
ｎ型クラッド層４１は、ＤＢＲ層３０の上に接して設けられている。このｎ型クラッド層４１には、ｎ型不純物がドープされている。本実施形態のｎ型クラッド層４１は、ＡｌＩｎＰにｎ型不純物としてＳｉがドーピングされている。Ｓｉのドーピング濃度は、例えば、８×１０１７〔ａｔｏｍｓ／ｃｃ〕程度の濃さとされる。このｎ型クラッド層４１の厚さは、例えば０．５〔μｍ〕程度の厚みとされる。また、このｎ型クラッド層４１は、屈折率が３．２となるように形成されている。
【００２９】
活性層４２は、電子と正孔との再結合が主として生じる領域とするものであり、発光層として機能するものである。この活性層４２は、ｎ型クラッド層４１の上に接して設けられている。この活性層４２には、ｎ型クラッド層４１及びｐ型クラッド層４３に比べてバンドギャップが小さくなっている。本実施形態の活性層４２は、ＡｌＧａＩｎＰからなり、不純物がドーピングされていない。この活性層４２の厚さは、例えば０．３〔μｍ〕程度の厚みとされる。また、この活性層４２は、屈折率が３．２となるように形成されている。
【００３０】
ｐ型クラッド層４３は、活性層４２の上に接して設けられている。このｐ型クラッド層４３には、ｐ型不純物がドープされている。このｐ型不純物としては、例えばＢｅ（ベリリウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）などの元素が挙げられる。本実施形態のｐ型クラッド層４３は、ＡｌＩｎＰにｐ型不純物としてＭｇがドーピングされている。Ｍｇのドーピング濃度は、例えば、７×１０１７〔ａｔｏｍｓ／ｃｃ〕程度の濃さとされる。このｐ型クラッド層４３の厚さは、例えば０．４〔μｍ〕程度の厚みとされる。また、このｐ型クラッド層４３は、屈折率が３．２となるように形成されている。このｐ型クラッド層４３は、電荷の閉じ込め効果を高めるため、０．２〔μｍ〕以上の厚みとすることが好ましい。
【００３１】
電流拡散層４４は、ｐ型クラッド層４３の上に接して設けられている。この電流拡散層４４は、表面電極７０から発光素子４０に流れる電流を拡散して、ｐ型クラッド層４３の広い領域に電流を流すのに寄与している。この電流拡散層４４には、ｐ型不純物がドープされている。本実施形態の電流拡散層４４は、ＧａＰにｐ型不純物としてＭｇがドーピングされている。Ｍｇのドーピング濃度は、例えば、１．５×１０１８〔ａｔｏｍｓ／ｃｃ〕程度の濃さとされる。この電流拡散層４４の厚さは、例えば１．１〔μｍ〕程度の厚みとされる。この電流拡散層４４は、ｐ型クラッド層４３の上に表面電極７０を設ける際に当該表面電極７０がｐ型クラッド層４３に拡散するのを低減するために、０．０５〔μｍ
〕以上の厚みとすることが好ましい。また、この電流拡散層４４は、屈折率が３．２となるように形成されている。さらに、この電流拡散層４４は、活性層４２から発する光の波長に対する減衰量が小さいものが好ましい。ＧａＰが５４５．７７〔ｎｍ〕以下の波長の光を吸収することから、活性層４２から発する光の波長は、５４５．７７〔ｎｍ〕より大きいことが好ましい。
【００３２】
また、この電流拡散層４４は、厚みを厚くすることによって、表面電極７０から供給される電力を活性層４２の広い領域に供給したり、側面を全反射させて光強度を高めたりすることができる。そのため、電流拡散層４４は、照明などの光強度を大きくする用途の場合、厚くすることが求められており、一般的に８〔μｍ〕以上の厚みが用いられている。しかしながら、活性層４２を広い領域で発光させると、隣り合う発光素子４０の間で光の漏れが生じてしまい、結果として、各発光素子４０が発する光の分離性が低下してしまい、高密度化が困難になる場合がある。
【００３３】
化合物層５０は、素子基板２０の上に形成されている。この化合物層５０は、素子基板２０の［１１０］方向における端部に、［１−１０］方向に沿って延びて形成されている。また、この化合物層５０は、素子基板２０の［１−１０］方向における端部に、［１１０］方向に沿って延びて形成されている。つまり、本実施形態の化合物層５０は、素子基板２０の端部に沿って延びて、中央部を囲んでいる。この化合物層５０は、ｎ型クラッド層４１と同じ組成をしている。
【００３４】
なお、本実施形態の化合物層５０は、素子基板２０の［１１０］方向における端部、および［１−１０］方向における端部に形成されているが、どちらか一方の端部のみに形成されていてもよい。どちらか一方に形成する場合は、チッピングが生じやすい一方である［１１０］方向における端部に形成することが好ましい。
【００３５】
図２及び図３に示したように、ＤＢＲ層３０、発光素子４０、及び化合物層５０の露出する表面は、保護層６０によって全体的に覆われている。この保護層６０は、第１保護層６１と、第２保護層６２と、を含んで構成されている。このような保護層６０は、例えば蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、フォトリソグラフィ技術、印刷技術などを用いる種々の周知の製造方法によって形成できる。
【００３６】
第１保護層６１は、発光素子４０を保護する機能を有するものである。この第１保護層６１は、発光素子４０を覆うように形成されており、被覆層として設けられている。この第１保護層６１を形成する材料としては、例えばＳｉＮ系材料、ＳｉＯ２系材料などが挙げられる。本実施形態の第１保護層６１は、電気絶縁性及び透光性を有するＳｉＯ２によって形成されている。この第１保護層６１は、発光素子４０の電流拡散層４４の上面の上に積層方向に貫通している貫通孔５１ａを有している。なお、図１では、説明の便宜上、第１保護層６１を図示していない。また、この第１保護層６１は、屈折率が１．４１となるように形成されている。
【００３７】
なお、ｐ型クラッド層４３及び電流拡散層４４の積層厚みの最小厚さの範囲は、発光素子４０及び第１保護層６１の材料によって変動するのは勿論のこと、電流拡散層４４の側面の傾きによっても変動する。例えば電流拡散層４４がメサ構造である場合と逆メサ構造である場合とでは異なっている。
【００３８】
第２保護層６２は、図２に示したように、発光素子４０の［１−１０］方向に沿う側面４０ａの逆メサ形状によって形成される凹部１０ａを埋めるように第１保護層６１の上に形成されている。また、この第２保護層６２は、図１に示したように、発光素子４０の［１−１０］方向に沿う側面４０ａの全体に接しておらず、部分的に接するように設けられ
ている。なお、図１では、この第２保護層６２の形成領域を斑点模様で示している。この第２保護層６２は、逆メサ形状によって、表面電極７０が断線するのを低減している。第２保護層６２の材料としては、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
【００３９】
表面電極７０は、発光素子４０の発光に寄与する電圧を印加するものである。この表面電極４０は、図１及び図２に示したように、パッド部６０ａと、リード部６０ｂと、を有している。この表面電極７０の形成材料としては、例えばＡｕＳｂ合金、ＡｕＧｅ合金、Ｎｉ系合金、ＣｒとＡｕとの積層体などが挙げられる。また、この表面電極７０の厚さとしては、例えば０．５〜５〔μｍ〕の範囲の厚みが挙げられる。
【００４０】
パッド部６０ａは、保護層６０の上に千鳥状に配置されており、他の部位に比べて面積が大きく設けられている。リード部６０ｂは、保護層６０の上に設けられており、発光素子４０と、パッド部６０ａとを電気的に接続している。
【００４１】
このリード部６０ｂは、第１保護層６１の貫通孔５２を通じて発光素子４０の電流拡散層４４に電気的に接続されている。また、このリード部６０ｂは、第２保護層６２の上を跨いで設けられている。このように、リード部６０ｂが第２保護層６２を跨いで設けられていることによって、リード部６０ｂを蒸着などの技術で形成する際に、リード部６０ｂに断線が生じるのを低減している。
【００４２】
図２に示すように、基板３における発光素子４０が形成された面とは反対側の面（他方の主面）の上には、当該反対側の面の全体に亘って裏面電極８０（第二電極）が形成されている。この裏面電極８０は、例えば、厚さが３０００〜４０００〔Å〕のＡｕとＧｅとの合金層と、厚さが２５０〔Å〕程度のＣｒ層と、厚さが１〔μｍ〕程度のＡｕ層との積層体で形成することができる。
【００４３】
次に、本実施例の発光素子アレイ１１の使用方法について説明する。この発光素子アレイ１１は、表面電極７０と裏面電極８０とを駆動回路（図示せず）に電気的に接続して使用される。この発光素子アレイ１１では、複数の表面電極７０のうちの１つと、裏面電極８０に順方向の電圧を印加することで、選択的に電圧を印加した表面電極７０に電気的に接続されている１つの発光素子４０の活性層４２を発光させることができる。本実施例の発光素子アレイ１１は、このようにして複数の発光素子４０を選択的に発光させることができる。その他、選択的に発光させる発光素子４０の制御には、周知の制御方法が用いられる。
【００４４】
発光素子アレイ１１は、［１１０］方向および［１−１０］方向に沿って切断されて、矩形状に形成された化合物半導体からなる素子基板２０と、素子基板２０の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体層からなる発光素子４０と、［１１０］方向および［１−１０］方向の端部に、他方方向に沿って延び、素子基板２０の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体からなる化合物層５０と、を含む。この発光素子アレイ１１では、素子基板２０の周囲に、チッピングなどによってクラックが生じていたとしても、このクラックが広がるのを化合物層５０で抑えることができる。そのため、この発光素子アレイ１１では、発光素子４０を素子基板２０の端部に近づけることができ、小型化を図ることができる。
【００４５】
次に、発光素子アレイ１１の製造方法の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図４及び図５は、発光素子アレイ１１の製造工程を説明するための要部断面図である。なお、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ｄ）〜（ｆ）において、左図は、発光素子アレイ１１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面における製造工程を示す。右図は、発光素子アレイ１１
のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面における製造工程を示す。また、ここでは、円盤状の一枚のウエハ基板２０Ｘ（半導体ウエハ）に、連結した状態の複数の発光素子アレイ１１を同時に作り込む場合について説明する。
【００４６】
まず、図４（ａ）に示したように、ＤＢＲ層３０、ｎ型クラッド膜４１Ｘ、活性膜４２Ｘ、ｐ型クラッド膜４３Ｘ、及び電流拡散膜４４Ｘが一方の表面に連続してエピタキシャル成長された、円盤状の一枚のウエハ基板２０Ｘを準備する。この円盤状のウエハ基板２０Ｘは、後述のダイシングによって切断して、矩形状の素子基板２０となるものである。また、ＤＢＲ層３０、ｎ型クラッド膜４１Ｘ、活性膜４２Ｘ、ｐ型クラッド膜４３Ｘ、及び電流拡散膜４４Ｘは、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法を用いて形成することができる。なお、このウエハ基板２０Ｘには、［１１０］方
向を示すオリフラ１０Ｘａを有している。
【００４７】
そして、図４（ａ）に示したように、公知のフォトリソグラフィ法などを用いて、電流拡散層４４の上にフォトレジストからなるエッチングマスク４５を形成する。このエッチングマスク４５は、後述するように、ｎ型クラッド膜４１Ｘ、活性膜４２Ｘ、ｐ型クラッド膜４３Ｘ、及び電流拡散膜４４Ｘ（以下、これらの膜４１Ｘ〜４４Ｘをまとめて化合物半導体膜４０Ｘという）をエッチングして、複数の発光素子４０を形成する際に用いるものである。このエッチングマスク４５は、直交する辺が［１１０］方向と、［１−１０］方向と、に沿う矩形状に形成するとともに、［１−１０］方向に列状に並べて設けている。
【００４８】
次に、図４（ｂ）に示したように、化合物半導体膜４０Ｘを表面反応律速でエッチングして、ｎ型クラッド層４１、活性層４２、ｐ型クラッド層４３、及び電流拡散層４４を形成し、複数の発光素子４０を［１−１０］方向に沿って列をなして形成する。また、このとき、化合物半導体膜４０Ｘの結晶方位に依存して、図４（ｂ）の左図に示すように発光素子４０の［１−１０］方向に沿う側面が逆メサ形状に形成され、図４（ｂ）の右図に示すように発光素子４０の［１１０］方向に沿う側面が順メサ形状に形成される。なお、表面反応律速のエッチング液としては、例えばＨ２ＳＯ４とＨ２Ｏ２とＨ２Ｏとを所定の割合で混合したものが挙げられる。このＨ２ＳＯ４とＨ２Ｏ２とＨ２Ｏとの混合比としては、例えばＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：１２：３７が挙げられる。そして、エッチング終了後に、エッチングマスク４５を除去する。
【００４９】
この発光素子４０を形成するのに併せて、上述のエッチングマスク４５を化合物層５０の形成領域にも形成する。この状態でエッチングすることで、化合物層５０の形成領域の上に、ｎ型クラッド膜４１Ｘ、活性膜４２Ｘ、ｐ型クラッド膜４３Ｘ、及び電流拡散膜４４Ｘの一部が残る。このうち、活性膜４２Ｘ、ｐ型クラッド膜４３Ｘ、及び電流拡散膜４４Ｘの一部をさらにエッチングすることで、化合物層５０が形成される。なお、このエッチングの際に、ｎ型クラッド膜４１Ｘの一部をエッチングしても良い。
【００５０】
続いて、図４（ｃ）に示したように、発光素子４０が形成されているＤＢＲ層３０の上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの薄膜形成技術を用いて、第１保護膜
（図示せず）を形成した後に、フォトリソグラフィ法などを用いて貫通孔を形成して、第１保護層６１を形成する。なお、このとき、図４（ｃ）の左図に示したように、発光素子４０の逆メサ形状の側面にも第１保護膜が形成されているが、これは、ＣＶＤ法などによって化学反応を用いて堆積させているためである。
【００５１】
次いで、図５（ｄ）の左図に示したように、形成された第１保護層６１の上に、スピンコート法などを用いてポリイミド樹脂の前駆体などを塗布し、フォトリソグラフィ法等を用いて第２保護膜（図示せず）を所定の形状に形成して、第２保護層６２を形成する。こ
の第２保護膜５２は、先に化合物半導体膜４０Ｘをエッチングした際の窪みに設けられることとなる。
【００５２】
次に、第１保護層６１及び第２保護層６２の上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法により所望のパターンを露光して、現像した後に、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法などを用いて、表面電極７０に加工する金属膜（図示せず）を形成する。そして、リフトオフ法によって、フォトレジストを除去し、図５（ｅ）に示すように表面電極７０を所定の形状に形成する。
【００５３】
そして、図５（ｆ）に示したように、円盤状のウエハ基板２０Ｘにおける発光素子４０が形成された面と反対側の面に、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法などを用いて裏面電極８０を形成する。
【００５４】
以上の工程により、図６に示したように、円盤状の一枚のウエハ基板２０Ｘに複数の発光素子アレイ１１が連結された発光素子アレイの連結基板１１Ｘが形成される。
【００５５】
最後に、このウエハ基板２０Ｘをダイシングによって切断し、図１に示したように矩形状の個々の発光素子アレイ１１に分離する。このとき、直交する辺がそれぞれ［１１０］方向と［１−１０］方向とに沿うように図６のウエハ基板２０Ｘを切断する。このダイシングは、化合物層６０に沿って行われる。この化合物層６０は、ウエハ基板２０Ｘの組成と異なっている。そのため、このダイシングの際に、ウエハ基板２０Ｘにチッピングが生じるのを化合物層６０が抑えることができる。また、チッピングが生じたとしても、このチッピングが広がるのを抑えることができる。また、このウエハ基板２０Ｘは、エピタキシャル成長しているので、金属材料などを成膜させた場合に比べてウエハ基板２０Ｘに密着させて、チッピングの広がりを好適に抑えることができる。
【００５６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００５７】
例えば、上記実施形態では、図２及び図３に示すように、発光素子４０のｐ型半導体領域（ｐ型クラッド層４３及び電流拡散層４４）と、ｎ型半導体領域（ｎ型クラッド層１３）との間に順方向電圧を印加するために、電流拡散層４４上に表面電極７０を接続し、素子基板２０の上に裏面電極８０を接続しているが、これに限定されるものではない。例えば、図示しないが、素子基板２０の上に裏面電極８０を設けず、ｎ型クラッド層４１の上面を露出させて、この露出部分に裏面電極８０を接続するように設けてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態おける発光素子４０は、ＤＢＲ層３０側からｎ型半導体領域及びｐ型半導体領域を順に形成しているが、これに限定されるものではない。例えば、逆に、ＤＢＲ層３０側からｐ型半導体領域及びｎ型半導体領域を順に形成してもよい。この場合、ＤＢＲ層３０及び素子基板２０にｐ型不純物をドーピングし、ｐ型の導電性を有するようにする。
【００５９】
また、発光素子４０は、ｐ型半導体領域とｎ型半導体領域とによってｐｎ接合領域が形成される限り、上記実施形態のようにｎ型半導体領域とｐ型半導体領域との間に活性層４２などの他の層を設けた構成や、逆に活性層４２を省略した構成にしてもよい。
【００６０】
また、発光素子４０を構成する半導体材料は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、所望の発光波長を有するように適宜選択すればよい。また、ＤＢＲ層３０を構成する半導体材料は、例えば、発光素子４０から発せられる光に対して高い反射性を有するように適宜選択すればよい。また、上記実施形態では、素子基板２０としてＧａＡｓ基
板を用いているが、ＤＢＲ層３０及び発光素子４０の各半導体層を結晶成長可能なものである限り、特に限定されるものではない。
【００６１】
＜光プリントヘッド＞
以下、本発明に係る光プリントヘッドの一実施形態の一例について、図面を参照しつつ説明する。
【００６２】
図７に示した光プリントヘッド１０は、発光素子アレイ１１、筐体１２、レンズアレイ１３、制御回路（図示せず）を備えている。
【００６３】
筐体１２は、発光素子アレイ１１、レンズアレイ１３、制御回路の保持部材として機能するものである。筐体１２は、支持面１２ａと、貫通孔１２ｂとを有している。この支持面１２ａの上には、発光素子アレイ１１が載置されている。また、貫通孔１２ｂは、支持面１２ａと外部とに連通しており、中にレンズアレイ１３が嵌合されている。このレンズアレイ１３は、筐体１２に接着剤で固定されている。この筐体３１１の構成材料としては、例えばアルミニウムやステンレスなどの金属や、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）やポリカーボネートなどの樹脂材料が挙げられる。
【００６４】
レンズアレイ１３は、複数のレンズ１３ａを含んでなり、発行素子アレイ１１の発する光を集光する機能を担うものである。レンズアレイ１３は、発光素子アレイ１１の上方向に配置されており、各レンズ１３ａは、発光素子４０に対応して配列されている。つまり、発光素子４０のそれぞれの上方にレンズ１３ａがそれぞれ設けられている。本実施形態においてレンズアレイ１３は、各レンズ１３ａが二つの焦点を有しており、一方の焦点位置に発光素子４０が位置し、他方の焦点位置に被照射物が位置している。このレンズアレイ１３は、所定の角度以下の入射角で入射された光が結像するように構成されており、対応する発光素子４０の光のみが所定の角度以下で入射されるように配置されている。
【００６５】
制御回路は、外部からの画像データに基づいて発光素子アレイ１１の駆動を個別制御するためのものである。
【００６６】
本実施形態の光プリントヘッド１０は、発光素子アレイ１１を備えているので、光の利用効率を高めることができる。
【００６７】
＜画像形成装置＞
以下、光プリントヘッド１０を備える画像形成装置の一例について、図面を参照しつつ説明する。
【００６８】
図８示した画像形成装置１は、光プリントヘッド１０、感光体２、駆動装置（図示せず）、帯電装置３、現像装置４、転写装置５、定着装置６、クリーニング装置７、除電装置８を備えている。
【００６９】
光プリントヘッド１０は、画像形成装置１において、感光体２の表面に静電潜像を形成するためのものであり、レーザ光を出射可能とされている。この光プリントヘッド１０では、画像信号に応じてレーザ光を感光体１０の表面に照射することにより、光照射部分の電位を減衰させて静電潜像が形成される。
【００７０】
感光体２は、画像信号に基づいた静電潜像及びトナー像が形成されるものであり、図８に示す矢印Ａ方向に回転可能となるように構成されている。また、本実施形態では、円筒状に形成されているものが採用されている。
【００７１】
駆動機構３は、感光体２を矢印Ａ方向に回転させる機能を担うものである。
【００７２】
帯電装置３は、感光体２の表面を、感光体２の光導電層の種類に応じて、正極性又は負極性に帯電させる機能を担うものである。
【００７３】
現像装置４は、感光体２の静電潜像を現像してトナー像を形成する機能を担うものである。この現像装置４は、磁性キャリアと絶縁性トナーとから成る二成分系現像剤、又は磁性トナーから成る一成分系現像剤など現像剤を保持している。静電潜像は、このトナーによって現像されて、トナー像となる。トナー像の帯電極性は、正規現像により画像形成が行われる場合には、感光体２の表面の帯電極性と逆極性とされ、反転現像により画像形成が行われる場合には、感光体２の表面の帯電極性と同極性とされる。
【００７４】
転写装置５は、感光体２と転写装置５との間の転写領域に給紙された記録紙Ｐにトナー像を転写するためのものである。この転写装置５は、転写用チャージャ及び分離用チャージャを備えている。この転写装置５では、転写用チャージャにおいて記録紙Ｐの背面（非記録面）がトナー像とは逆極性に帯電され、この帯電電荷とトナー像との静電引力によって、記録紙Ｐの上にトナー像が転写される。転写装置５ではさらに、トナー像の転写と同時的に、分離用チャージャにおいて記録紙Ｐの背面が交流帯電させられ、記録紙Ｐが感光体２の表面から速やかに分離させられる。
【００７５】
定着装置６は、記録紙Ｐに転写されたトナー像を定着させる機能を担うものである。この定着装置６は、一対の定着ローラ６ａ、６ｂを備えている。この定着装置６では、一対の定着ローラ６ａ、６ｂの間に記録紙Ｐを通過させることにより、熱、圧力などによって記録紙Ｐに対してトナー像が定着させられる。
【００７６】
クリーニング装置７は、感光体２の表面に残存するトナーを除去する機能を担うものである。
【００７７】
除電装置８は、感光体２の表面の電荷を除去するためのものである。この除電装置８は、たとえば光照射により、感光体２の表面の電荷を除去するように構成される。
【００７８】
この画像形成装置１は、発光素子アレイ１１を備えているので、光の利用効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１・・・画像形成装置
２・・・感光体
３・・・制御装置
１０・・・光プリントヘッド
１１・・・発光素子アレイ
１１Ｘ・・・発光素子アレイの連結基体
１２・・・筐体
１３・・・レンズアレイ
２０・・・素子基板
２０Ｘ・・・ウエハ基板
２０Ｘａ・・・オリフラ
３０・・・ＤＢＲ層
４０・・・発光素子
４０Ｘ・・・化合物半導体膜
４１・・・ｎ型クラッド層
４１Ｘ・・・ｎ型クラッド膜
４２・・・活性層
４２Ｘ・・・活性膜
４３・・・ｐ型クラッド層
４３Ｘ・・・ｐ型クラッド膜
４４・・・電流拡散層
４４Ｘ・・電流拡散膜
４５・・・エッチングマスク
５０・・・化合物層
６０・・・保護層
６１・・・第１保護層
６２・・・第２保護層
７０・・・表面電極
８０・・・裏面電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子およびその製造方法、ならびに、これを備える光プリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板の上に、複数の発光素子を配列した発光素子アレイが種々提案されている。例えば、特許文献１の図１に記載された発光素子アレイでは、ＧａＡｓ基板の上に、ＧａＡｓ層及びＡｌＧａＡｓ層を積層して形成された複数の発光素子（発光部）が配列されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４２５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本願発明者らの調査によれば、ＧａＡｓ基板等の閃亜鉛鉱型の結晶構造を有する半導体基板を［１−１０］方向にダイシングした場合、このダイシングによって得られる切断面が、［１１０］方向にダイシングした場合に比べて、チッピング（欠けやひび等）の発生数が多く、そのチッピングの大きさも大きくなることを発見した。
【０００５】
なお、本願においては、結晶格子における
【０００６】
【数１】
【０００７】
方向を、便宜上、［１−１０］方向と記載する。
【０００８】
上述の発見によると、特許文献１の図１の発光素子アレイでは、発光素子の配列方向とは垂直な方向がこの［１−１０］方向に対応し、この方向にＧａＡｓ基板をダイシングしているため、この方向の切断面の切断状態が悪くなっている。そのため、この切断面は、その切断面の一番近くに配置される発光素子がチッピングによる損傷を受けないように、この発光素子からある程度離す必要があった。このチッピングによって生じるひびは、振動などによって大きくなる場合がある。
【０００９】
本発明は上述の事情のもとで考え出されたものであって、小型化が可能な発光素子およびその製造方法、ならびに、これを備える光プリントヘッド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】
【００１０】
本発明に係る発光素子は、第１方向および第２方向に沿って切断されて、矩形状に形成
された化合物半導体からなる基板と、前記基板の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体層からなる発光素子と、前記第１方向および前記第２方向の少なくとも一方方向の端部に、他方方向に沿って延び、前記基板の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体からなる化合物層と、を含む。
【００１１】
本発明に係る光プリントヘッドは、本発明に係る発光素子アレイを備えている。
【００１２】
本発明に係る発光素子の製造方法は、化合物半導体層が連続してエピタキシャル成長された、化合物半導体からなる基板を準備する工程と、前記化合物半導体層をエッチングすることによって、発光素子を形成する工程と、前記化合物半導体層をエッチングすることによって、第１方向および第２方向の少なくとも一方に沿った切断領域に化合物層を形成する工程と、前記基板を、前記切断領域に沿って切断する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、小型化が可能な発光素子およびその製造方法、ならびに、これを備える光プリントヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る発光素子アレイの実施形態の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示した発光素子アレイのＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示した発光素子アレイのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１に示した発光素子アレイの製造工程を示す要部断面図である。
【図５】図１に示した発光素子アレイの製造工程を示す要部断面図である。
【図６】図１に示した発光素子アレイの製造方法を説明するための平面図である。
【図７】本発明に係る光プリントヘッドの実施形態の一例を示す概略断面図である。
【図８】図７に示した光プリントヘッドを備える画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜発光素子アレイ＞
以下、本発明に係る発光素子の一実施形態の一例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１〜図３に示したように、本実施形態に係る発光素子アレイ１１は、素子基板２０、ＤＢＲ層３０、発光素子４０、化合物層５０、保護層６０、表面電極７０、および裏面電極８０を備えている。このＤＢＲ層３０は、素子基板２０の上に設けられている。この発光素子４０は、ＤＢＲ層３０の上に複数設けられている。この表面電極７０は、各発光素子４０に接続されている。なお、この「ＤＢＲ」は、Distributed Bragg. Reflector（分布ブラッグ反射体）の略称である。
【００１７】
素子基板２０は、他の構成部材を支持する支持基体として機能している。この素子基板２０は、ＧａＡｓ基板で形成されている。本実施形態の素子基板２０には、ｎ型不純物がドープされている。このｎ型不純物としては、例えばＳｉ（シリコン）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｎ（錫）、Ｓ（硫黄）、Ｏ（酸素）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）などのＩＶ族、ＶＩ族の元素が挙げられる。本実施形態の素子基板２０は、ｎ型不純物であるＳｉが例えば０．７×１０１８〜１．９×１０１８〔ａｔｏｍｓ／ｃｃ〕の範囲程度の濃度でドーピングされ、ｎ型の導電性を有している。この素子基板２０の厚さは、例えば３５０〔μｍ〕の厚みとされる。なお、このＧａＡｓにドープされる不純物はｎ型のものに限られず、ｐ型のものであってもよい。
【００１８】
この素子基板２０は、一方の主面の面方位が（１００）となるように形成されている。この素子基板２０は、［１１０］方向、又は［１−１０］方向に沿って４辺が切断されており、矩形状に形成されている。なお、本実施形態においては、結晶格子における
【００１９】
【数１】
【００２０】
方向を、便宜上、［１−１０］方向と記載している。
【００２１】
ＤＢＲ層３０は、発光素子４０から発する光を反射させる機能を担うものである。このＤＢＲ層３０は、基板３の一方の主面の上に設けられており、全体を覆っている。このＤＢＲ層３０は、複数の発光素子４０の下側に共通して延びている。
【００２２】
このＤＢＲ層３０は、互いに屈折率の異なる２つの層が交互に積層されて形成されている。本実施形態のＤＢＲ層３０は、ＡｌＧａＡｓからなる第１層と、第１層とＡｌの含有率の異なるＡｌＧａＡｓからなる第２層と、を１組として、５〜２０組を交互に積層することで形成されている。このＤＢＲ層３０の厚さは、例えば０．５〜２〔μｍ〕の範囲の厚みとなっている。
【００２３】
また、このＤＢＲ層３０には、素子基板２０にドープされている不純物と同型のものがドープされている。つまり、本実施形態のＤＢＲ層３０には、ｎ型不純物がドープされている。本実施形態では、ＤＢＲ層３０にこのｎ型不純物としてＳｉがドーピングされている。このＳｉのドーピング濃度は、例えば２×１０１８〔ａｔｏｍｓ／ｃｃ〕の濃さ程度とする。
【００２４】
発光素子４０は、発光素子アレイ１１が示す画素に対応する画素素子として機能する。図１に示したように、各発光素子４０は、［１−１０］方向に沿って配列されており、互いに離間して設けられている。各発光素子４０はそれぞれ、平面視において矩形状に形成されている。この発光素子４０は、一方の組の側面４０ａ（図２の左右の側面）が［１−１０］方向に沿っており、他方の組の側面４０ｂ（図３の左右の側面）が［１１０］方向に沿っている。１つの発光素子４０の［１−１０］方向に沿った幅Ｗ４０としては、例えば５〜１５〔μｍ〕の範囲程度の大きさが挙げられる。この発光素子４０は、［１−１０］方向に沿った幅Ｗ４０が５〔μｍ〕となるように設けられている。また、一つの発光素子４０の中心と、該発光素子４０に隣接する他の発光素子４０の中心との離間距離の値としては、例えば５．２〜８４．７〔μｍ〕の範囲程度の値が挙げられる。本実施形態の発光素子４０は、中心間の離間距離が２１．１５〔μｍ〕に設定されている。
【００２５】
この各発光素子４０の一方の組の側面４０ａは、図２に示したように逆メサ形状をしている。この各発光素子４０の他方の組の側面４０ｂは、図３に示したように順メサ形状をしている。なお、図２では、［１−１０］方向が紙面の奥から手前に向かう方向であり、図３では、［１１０］方向が紙面の奥から手前に向かう方向である。なお、本実施形態において、「逆メサ形状」とは、発光素子４０の幅が底面で最も狭く且つ上面で最も広くなった形状のみならず、発光素子４０の幅が底面と上面との間の位置で最も狭くなった形状を含むものとする。一方、「順メサ形状」とは、発光素子４０の幅が底面で最も広く且つ
上面で最も狭くなった形状をいう。
【００２６】
また、図２及び図３に示したように各発光素子４０は、ｎ型クラッド層４１、活性層４２、ｐ型クラッド層４３、電流拡散層４４を有している。この各発光素子４０は、ＤＢＲ層３０の上に、ｎ型クラッド層４１、活性層４２、ｐ型クラッド層４３、及び電流拡散層４４、を順次エピタキシャル成長させて積層することで形成されている。そのため、各発光素子４０は、ＤＢＲ層３０に接するように設けられている。そのため、この発光素子４０は、ｎ型クラッド層４１、活性層４２、ｐ型クラッド層４３、及び電流拡散層４４が積層されて構成されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、ｎ型クラッド層４１が発光素子４０におけるｎ型半導体領域を構成しており、ｐ型クラッド層４３及び電流拡散層４４が発光素子４０におけるｐ型半導体領域を構成している。つまり、この発光素子４０は、ｎ型半導体領域であるｎ型クラッド層４１と、活性層４２と、ｐ型半導体領域であるｐ型クラッド層４３及び電流拡散層４４と、でダブルへテロ接合をしている。この発光素子４０は、電圧を印加して、電子と正孔とを再結合させることによって発光するように構成されている。
【００２８】
ｎ型クラッド層４１は、ＤＢＲ層３０の上に接して設けられている。このｎ型クラッド層４１には、ｎ型不純物がドープされている。本実施形態のｎ型クラッド層４１は、ＡｌＩｎＰにｎ型不純物としてＳｉがドーピングされている。Ｓｉのドーピング濃度は、例えば、８×１０１７〔ａｔｏｍｓ／ｃｃ〕程度の濃さとされる。このｎ型クラッド層４１の厚さは、例えば０．５〔μｍ〕程度の厚みとされる。また、このｎ型クラッド層４１は、屈折率が３．２となるように形成されている。
【００２９】
活性層４２は、電子と正孔との再結合が主として生じる領域とするものであり、発光層として機能するものである。この活性層４２は、ｎ型クラッド層４１の上に接して設けられている。この活性層４２には、ｎ型クラッド層４１及びｐ型クラッド層４３に比べてバンドギャップが小さくなっている。本実施形態の活性層４２は、ＡｌＧａＩｎＰからなり、不純物がドーピングされていない。この活性層４２の厚さは、例えば０．３〔μｍ〕程度の厚みとされる。また、この活性層４２は、屈折率が３．２となるように形成されている。
【００３０】
ｐ型クラッド層４３は、活性層４２の上に接して設けられている。このｐ型クラッド層４３には、ｐ型不純物がドープされている。このｐ型不純物としては、例えばＢｅ（ベリリウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）などの元素が挙げられる。本実施形態のｐ型クラッド層４３は、ＡｌＩｎＰにｐ型不純物としてＭｇがドーピングされている。Ｍｇのドーピング濃度は、例えば、７×１０１７〔ａｔｏｍｓ／ｃｃ〕程度の濃さとされる。このｐ型クラッド層４３の厚さは、例えば０．４〔μｍ〕程度の厚みとされる。また、このｐ型クラッド層４３は、屈折率が３．２となるように形成されている。このｐ型クラッド層４３は、電荷の閉じ込め効果を高めるため、０．２〔μｍ〕以上の厚みとすることが好ましい。
【００３１】
電流拡散層４４は、ｐ型クラッド層４３の上に接して設けられている。この電流拡散層４４は、表面電極７０から発光素子４０に流れる電流を拡散して、ｐ型クラッド層４３の広い領域に電流を流すのに寄与している。この電流拡散層４４には、ｐ型不純物がドープされている。本実施形態の電流拡散層４４は、ＧａＰにｐ型不純物としてＭｇがドーピングされている。Ｍｇのドーピング濃度は、例えば、１．５×１０１８〔ａｔｏｍｓ／ｃｃ〕程度の濃さとされる。この電流拡散層４４の厚さは、例えば１．１〔μｍ〕程度の厚みとされる。この電流拡散層４４は、ｐ型クラッド層４３の上に表面電極７０を設ける際に当該表面電極７０がｐ型クラッド層４３に拡散するのを低減するために、０．０５〔μｍ
〕以上の厚みとすることが好ましい。また、この電流拡散層４４は、屈折率が３．２となるように形成されている。さらに、この電流拡散層４４は、活性層４２から発する光の波長に対する減衰量が小さいものが好ましい。ＧａＰが５４５．７７〔ｎｍ〕以下の波長の光を吸収することから、活性層４２から発する光の波長は、５４５．７７〔ｎｍ〕より大きいことが好ましい。
【００３２】
また、この電流拡散層４４は、厚みを厚くすることによって、表面電極７０から供給される電力を活性層４２の広い領域に供給したり、側面を全反射させて光強度を高めたりすることができる。そのため、電流拡散層４４は、照明などの光強度を大きくする用途の場合、厚くすることが求められており、一般的に８〔μｍ〕以上の厚みが用いられている。しかしながら、活性層４２を広い領域で発光させると、隣り合う発光素子４０の間で光の漏れが生じてしまい、結果として、各発光素子４０が発する光の分離性が低下してしまい、高密度化が困難になる場合がある。
【００３３】
化合物層５０は、素子基板２０の上に形成されている。この化合物層５０は、素子基板２０の［１１０］方向における端部に、［１−１０］方向に沿って延びて形成されている。また、この化合物層５０は、素子基板２０の［１−１０］方向における端部に、［１１０］方向に沿って延びて形成されている。つまり、本実施形態の化合物層５０は、素子基板２０の端部に沿って延びて、中央部を囲んでいる。この化合物層５０は、ｎ型クラッド層４１と同じ組成をしている。
【００３４】
なお、本実施形態の化合物層５０は、素子基板２０の［１１０］方向における端部、および［１−１０］方向における端部に形成されているが、どちらか一方の端部のみに形成されていてもよい。どちらか一方に形成する場合は、チッピングが生じやすい一方である［１１０］方向における端部に形成することが好ましい。
【００３５】
図２及び図３に示したように、ＤＢＲ層３０、発光素子４０、及び化合物層５０の露出する表面は、保護層６０によって全体的に覆われている。この保護層６０は、第１保護層６１と、第２保護層６２と、を含んで構成されている。このような保護層６０は、例えば蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、フォトリソグラフィ技術、印刷技術などを用いる種々の周知の製造方法によって形成できる。
【００３６】
第１保護層６１は、発光素子４０を保護する機能を有するものである。この第１保護層６１は、発光素子４０を覆うように形成されており、被覆層として設けられている。この第１保護層６１を形成する材料としては、例えばＳｉＮ系材料、ＳｉＯ２系材料などが挙げられる。本実施形態の第１保護層６１は、電気絶縁性及び透光性を有するＳｉＯ２によって形成されている。この第１保護層６１は、発光素子４０の電流拡散層４４の上面の上に積層方向に貫通している貫通孔５１ａを有している。なお、図１では、説明の便宜上、第１保護層６１を図示していない。また、この第１保護層６１は、屈折率が１．４１となるように形成されている。
【００３７】
なお、ｐ型クラッド層４３及び電流拡散層４４の積層厚みの最小厚さの範囲は、発光素子４０及び第１保護層６１の材料によって変動するのは勿論のこと、電流拡散層４４の側面の傾きによっても変動する。例えば電流拡散層４４がメサ構造である場合と逆メサ構造である場合とでは異なっている。
【００３８】
第２保護層６２は、図２に示したように、発光素子４０の［１−１０］方向に沿う側面４０ａの逆メサ形状によって形成される凹部１０ａを埋めるように第１保護層６１の上に形成されている。また、この第２保護層６２は、図１に示したように、発光素子４０の［１−１０］方向に沿う側面４０ａの全体に接しておらず、部分的に接するように設けられ
ている。なお、図１では、この第２保護層６２の形成領域を斑点模様で示している。この第２保護層６２は、逆メサ形状によって、表面電極７０が断線するのを低減している。第２保護層６２の材料としては、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
【００３９】
表面電極７０は、発光素子４０の発光に寄与する電圧を印加するものである。この表面電極４０は、図１及び図２に示したように、パッド部６０ａと、リード部６０ｂと、を有している。この表面電極７０の形成材料としては、例えばＡｕＳｂ合金、ＡｕＧｅ合金、Ｎｉ系合金、ＣｒとＡｕとの積層体などが挙げられる。また、この表面電極７０の厚さとしては、例えば０．５〜５〔μｍ〕の範囲の厚みが挙げられる。
【００４０】
パッド部６０ａは、保護層６０の上に千鳥状に配置されており、他の部位に比べて面積が大きく設けられている。リード部６０ｂは、保護層６０の上に設けられており、発光素子４０と、パッド部６０ａとを電気的に接続している。
【００４１】
このリード部６０ｂは、第１保護層６１の貫通孔５２を通じて発光素子４０の電流拡散層４４に電気的に接続されている。また、このリード部６０ｂは、第２保護層６２の上を跨いで設けられている。このように、リード部６０ｂが第２保護層６２を跨いで設けられていることによって、リード部６０ｂを蒸着などの技術で形成する際に、リード部６０ｂに断線が生じるのを低減している。
【００４２】
図２に示すように、基板３における発光素子４０が形成された面とは反対側の面（他方の主面）の上には、当該反対側の面の全体に亘って裏面電極８０（第二電極）が形成されている。この裏面電極８０は、例えば、厚さが３０００〜４０００〔Å〕のＡｕとＧｅとの合金層と、厚さが２５０〔Å〕程度のＣｒ層と、厚さが１〔μｍ〕程度のＡｕ層との積層体で形成することができる。
【００４３】
次に、本実施例の発光素子アレイ１１の使用方法について説明する。この発光素子アレイ１１は、表面電極７０と裏面電極８０とを駆動回路（図示せず）に電気的に接続して使用される。この発光素子アレイ１１では、複数の表面電極７０のうちの１つと、裏面電極８０に順方向の電圧を印加することで、選択的に電圧を印加した表面電極７０に電気的に接続されている１つの発光素子４０の活性層４２を発光させることができる。本実施例の発光素子アレイ１１は、このようにして複数の発光素子４０を選択的に発光させることができる。その他、選択的に発光させる発光素子４０の制御には、周知の制御方法が用いられる。
【００４４】
発光素子アレイ１１は、［１１０］方向および［１−１０］方向に沿って切断されて、矩形状に形成された化合物半導体からなる素子基板２０と、素子基板２０の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体層からなる発光素子４０と、［１１０］方向および［１−１０］方向の端部に、他方方向に沿って延び、素子基板２０の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体からなる化合物層５０と、を含む。この発光素子アレイ１１では、素子基板２０の周囲に、チッピングなどによってクラックが生じていたとしても、このクラックが広がるのを化合物層５０で抑えることができる。そのため、この発光素子アレイ１１では、発光素子４０を素子基板２０の端部に近づけることができ、小型化を図ることができる。
【００４５】
次に、発光素子アレイ１１の製造方法の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図４及び図５は、発光素子アレイ１１の製造工程を説明するための要部断面図である。なお、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ｄ）〜（ｆ）において、左図は、発光素子アレイ１１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面における製造工程を示す。右図は、発光素子アレイ１１
のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面における製造工程を示す。また、ここでは、円盤状の一枚のウエハ基板２０Ｘ（半導体ウエハ）に、連結した状態の複数の発光素子アレイ１１を同時に作り込む場合について説明する。
【００４６】
まず、図４（ａ）に示したように、ＤＢＲ層３０、ｎ型クラッド膜４１Ｘ、活性膜４２Ｘ、ｐ型クラッド膜４３Ｘ、及び電流拡散膜４４Ｘが一方の表面に連続してエピタキシャル成長された、円盤状の一枚のウエハ基板２０Ｘを準備する。この円盤状のウエハ基板２０Ｘは、後述のダイシングによって切断して、矩形状の素子基板２０となるものである。また、ＤＢＲ層３０、ｎ型クラッド膜４１Ｘ、活性膜４２Ｘ、ｐ型クラッド膜４３Ｘ、及び電流拡散膜４４Ｘは、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法を用いて形成することができる。なお、このウエハ基板２０Ｘには、［１１０］方
向を示すオリフラ１０Ｘａを有している。
【００４７】
そして、図４（ａ）に示したように、公知のフォトリソグラフィ法などを用いて、電流拡散層４４の上にフォトレジストからなるエッチングマスク４５を形成する。このエッチングマスク４５は、後述するように、ｎ型クラッド膜４１Ｘ、活性膜４２Ｘ、ｐ型クラッド膜４３Ｘ、及び電流拡散膜４４Ｘ（以下、これらの膜４１Ｘ〜４４Ｘをまとめて化合物半導体膜４０Ｘという）をエッチングして、複数の発光素子４０を形成する際に用いるものである。このエッチングマスク４５は、直交する辺が［１１０］方向と、［１−１０］方向と、に沿う矩形状に形成するとともに、［１−１０］方向に列状に並べて設けている。
【００４８】
次に、図４（ｂ）に示したように、化合物半導体膜４０Ｘを表面反応律速でエッチングして、ｎ型クラッド層４１、活性層４２、ｐ型クラッド層４３、及び電流拡散層４４を形成し、複数の発光素子４０を［１−１０］方向に沿って列をなして形成する。また、このとき、化合物半導体膜４０Ｘの結晶方位に依存して、図４（ｂ）の左図に示すように発光素子４０の［１−１０］方向に沿う側面が逆メサ形状に形成され、図４（ｂ）の右図に示すように発光素子４０の［１１０］方向に沿う側面が順メサ形状に形成される。なお、表面反応律速のエッチング液としては、例えばＨ２ＳＯ４とＨ２Ｏ２とＨ２Ｏとを所定の割合で混合したものが挙げられる。このＨ２ＳＯ４とＨ２Ｏ２とＨ２Ｏとの混合比としては、例えばＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：１２：３７が挙げられる。そして、エッチング終了後に、エッチングマスク４５を除去する。
【００４９】
この発光素子４０を形成するのに併せて、上述のエッチングマスク４５を化合物層５０の形成領域にも形成する。この状態でエッチングすることで、化合物層５０の形成領域の上に、ｎ型クラッド膜４１Ｘ、活性膜４２Ｘ、ｐ型クラッド膜４３Ｘ、及び電流拡散膜４４Ｘの一部が残る。このうち、活性膜４２Ｘ、ｐ型クラッド膜４３Ｘ、及び電流拡散膜４４Ｘの一部をさらにエッチングすることで、化合物層５０が形成される。なお、このエッチングの際に、ｎ型クラッド膜４１Ｘの一部をエッチングしても良い。
【００５０】
続いて、図４（ｃ）に示したように、発光素子４０が形成されているＤＢＲ層３０の上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの薄膜形成技術を用いて、第１保護膜
（図示せず）を形成した後に、フォトリソグラフィ法などを用いて貫通孔を形成して、第１保護層６１を形成する。なお、このとき、図４（ｃ）の左図に示したように、発光素子４０の逆メサ形状の側面にも第１保護膜が形成されているが、これは、ＣＶＤ法などによって化学反応を用いて堆積させているためである。
【００５１】
次いで、図５（ｄ）の左図に示したように、形成された第１保護層６１の上に、スピンコート法などを用いてポリイミド樹脂の前駆体などを塗布し、フォトリソグラフィ法等を用いて第２保護膜（図示せず）を所定の形状に形成して、第２保護層６２を形成する。こ
の第２保護膜５２は、先に化合物半導体膜４０Ｘをエッチングした際の窪みに設けられることとなる。
【００５２】
次に、第１保護層６１及び第２保護層６２の上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法により所望のパターンを露光して、現像した後に、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法などを用いて、表面電極７０に加工する金属膜（図示せず）を形成する。そして、リフトオフ法によって、フォトレジストを除去し、図５（ｅ）に示すように表面電極７０を所定の形状に形成する。
【００５３】
そして、図５（ｆ）に示したように、円盤状のウエハ基板２０Ｘにおける発光素子４０が形成された面と反対側の面に、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法などを用いて裏面電極８０を形成する。
【００５４】
以上の工程により、図６に示したように、円盤状の一枚のウエハ基板２０Ｘに複数の発光素子アレイ１１が連結された発光素子アレイの連結基板１１Ｘが形成される。
【００５５】
最後に、このウエハ基板２０Ｘをダイシングによって切断し、図１に示したように矩形状の個々の発光素子アレイ１１に分離する。このとき、直交する辺がそれぞれ［１１０］方向と［１−１０］方向とに沿うように図６のウエハ基板２０Ｘを切断する。このダイシングは、化合物層６０に沿って行われる。この化合物層６０は、ウエハ基板２０Ｘの組成と異なっている。そのため、このダイシングの際に、ウエハ基板２０Ｘにチッピングが生じるのを化合物層６０が抑えることができる。また、チッピングが生じたとしても、このチッピングが広がるのを抑えることができる。また、このウエハ基板２０Ｘは、エピタキシャル成長しているので、金属材料などを成膜させた場合に比べてウエハ基板２０Ｘに密着させて、チッピングの広がりを好適に抑えることができる。
【００５６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００５７】
例えば、上記実施形態では、図２及び図３に示すように、発光素子４０のｐ型半導体領域（ｐ型クラッド層４３及び電流拡散層４４）と、ｎ型半導体領域（ｎ型クラッド層１３）との間に順方向電圧を印加するために、電流拡散層４４上に表面電極７０を接続し、素子基板２０の上に裏面電極８０を接続しているが、これに限定されるものではない。例えば、図示しないが、素子基板２０の上に裏面電極８０を設けず、ｎ型クラッド層４１の上面を露出させて、この露出部分に裏面電極８０を接続するように設けてもよい。
【００５８】
また、上記実施形態おける発光素子４０は、ＤＢＲ層３０側からｎ型半導体領域及びｐ型半導体領域を順に形成しているが、これに限定されるものではない。例えば、逆に、ＤＢＲ層３０側からｐ型半導体領域及びｎ型半導体領域を順に形成してもよい。この場合、ＤＢＲ層３０及び素子基板２０にｐ型不純物をドーピングし、ｐ型の導電性を有するようにする。
【００５９】
また、発光素子４０は、ｐ型半導体領域とｎ型半導体領域とによってｐｎ接合領域が形成される限り、上記実施形態のようにｎ型半導体領域とｐ型半導体領域との間に活性層４２などの他の層を設けた構成や、逆に活性層４２を省略した構成にしてもよい。
【００６０】
また、発光素子４０を構成する半導体材料は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、所望の発光波長を有するように適宜選択すればよい。また、ＤＢＲ層３０を構成する半導体材料は、例えば、発光素子４０から発せられる光に対して高い反射性を有するように適宜選択すればよい。また、上記実施形態では、素子基板２０としてＧａＡｓ基
板を用いているが、ＤＢＲ層３０及び発光素子４０の各半導体層を結晶成長可能なものである限り、特に限定されるものではない。
【００６１】
＜光プリントヘッド＞
以下、本発明に係る光プリントヘッドの一実施形態の一例について、図面を参照しつつ説明する。
【００６２】
図７に示した光プリントヘッド１０は、発光素子アレイ１１、筐体１２、レンズアレイ１３、制御回路（図示せず）を備えている。
【００６３】
筐体１２は、発光素子アレイ１１、レンズアレイ１３、制御回路の保持部材として機能するものである。筐体１２は、支持面１２ａと、貫通孔１２ｂとを有している。この支持面１２ａの上には、発光素子アレイ１１が載置されている。また、貫通孔１２ｂは、支持面１２ａと外部とに連通しており、中にレンズアレイ１３が嵌合されている。このレンズアレイ１３は、筐体１２に接着剤で固定されている。この筐体３１１の構成材料としては、例えばアルミニウムやステンレスなどの金属や、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）やポリカーボネートなどの樹脂材料が挙げられる。
【００６４】
レンズアレイ１３は、複数のレンズ１３ａを含んでなり、発行素子アレイ１１の発する光を集光する機能を担うものである。レンズアレイ１３は、発光素子アレイ１１の上方向に配置されており、各レンズ１３ａは、発光素子４０に対応して配列されている。つまり、発光素子４０のそれぞれの上方にレンズ１３ａがそれぞれ設けられている。本実施形態においてレンズアレイ１３は、各レンズ１３ａが二つの焦点を有しており、一方の焦点位置に発光素子４０が位置し、他方の焦点位置に被照射物が位置している。このレンズアレイ１３は、所定の角度以下の入射角で入射された光が結像するように構成されており、対応する発光素子４０の光のみが所定の角度以下で入射されるように配置されている。
【００６５】
制御回路は、外部からの画像データに基づいて発光素子アレイ１１の駆動を個別制御するためのものである。
【００６６】
本実施形態の光プリントヘッド１０は、発光素子アレイ１１を備えているので、光の利用効率を高めることができる。
【００６７】
＜画像形成装置＞
以下、光プリントヘッド１０を備える画像形成装置の一例について、図面を参照しつつ説明する。
【００６８】
図８示した画像形成装置１は、光プリントヘッド１０、感光体２、駆動装置（図示せず）、帯電装置３、現像装置４、転写装置５、定着装置６、クリーニング装置７、除電装置８を備えている。
【００６９】
光プリントヘッド１０は、画像形成装置１において、感光体２の表面に静電潜像を形成するためのものであり、レーザ光を出射可能とされている。この光プリントヘッド１０では、画像信号に応じてレーザ光を感光体１０の表面に照射することにより、光照射部分の電位を減衰させて静電潜像が形成される。
【００７０】
感光体２は、画像信号に基づいた静電潜像及びトナー像が形成されるものであり、図８に示す矢印Ａ方向に回転可能となるように構成されている。また、本実施形態では、円筒状に形成されているものが採用されている。
【００７１】
駆動機構３は、感光体２を矢印Ａ方向に回転させる機能を担うものである。
【００７２】
帯電装置３は、感光体２の表面を、感光体２の光導電層の種類に応じて、正極性又は負極性に帯電させる機能を担うものである。
【００７３】
現像装置４は、感光体２の静電潜像を現像してトナー像を形成する機能を担うものである。この現像装置４は、磁性キャリアと絶縁性トナーとから成る二成分系現像剤、又は磁性トナーから成る一成分系現像剤など現像剤を保持している。静電潜像は、このトナーによって現像されて、トナー像となる。トナー像の帯電極性は、正規現像により画像形成が行われる場合には、感光体２の表面の帯電極性と逆極性とされ、反転現像により画像形成が行われる場合には、感光体２の表面の帯電極性と同極性とされる。
【００７４】
転写装置５は、感光体２と転写装置５との間の転写領域に給紙された記録紙Ｐにトナー像を転写するためのものである。この転写装置５は、転写用チャージャ及び分離用チャージャを備えている。この転写装置５では、転写用チャージャにおいて記録紙Ｐの背面（非記録面）がトナー像とは逆極性に帯電され、この帯電電荷とトナー像との静電引力によって、記録紙Ｐの上にトナー像が転写される。転写装置５ではさらに、トナー像の転写と同時的に、分離用チャージャにおいて記録紙Ｐの背面が交流帯電させられ、記録紙Ｐが感光体２の表面から速やかに分離させられる。
【００７５】
定着装置６は、記録紙Ｐに転写されたトナー像を定着させる機能を担うものである。この定着装置６は、一対の定着ローラ６ａ、６ｂを備えている。この定着装置６では、一対の定着ローラ６ａ、６ｂの間に記録紙Ｐを通過させることにより、熱、圧力などによって記録紙Ｐに対してトナー像が定着させられる。
【００７６】
クリーニング装置７は、感光体２の表面に残存するトナーを除去する機能を担うものである。
【００７７】
除電装置８は、感光体２の表面の電荷を除去するためのものである。この除電装置８は、たとえば光照射により、感光体２の表面の電荷を除去するように構成される。
【００７８】
この画像形成装置１は、発光素子アレイ１１を備えているので、光の利用効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１・・・画像形成装置
２・・・感光体
３・・・制御装置
１０・・・光プリントヘッド
１１・・・発光素子アレイ
１１Ｘ・・・発光素子アレイの連結基体
１２・・・筐体
１３・・・レンズアレイ
２０・・・素子基板
２０Ｘ・・・ウエハ基板
２０Ｘａ・・・オリフラ
３０・・・ＤＢＲ層
４０・・・発光素子
４０Ｘ・・・化合物半導体膜
４１・・・ｎ型クラッド層
４１Ｘ・・・ｎ型クラッド膜
４２・・・活性層
４２Ｘ・・・活性膜
４３・・・ｐ型クラッド層
４３Ｘ・・・ｐ型クラッド膜
４４・・・電流拡散層
４４Ｘ・・電流拡散膜
４５・・・エッチングマスク
５０・・・化合物層
６０・・・保護層
６１・・・第１保護層
６２・・・第２保護層
７０・・・表面電極
８０・・・裏面電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向および第２方向に沿って切断されて、矩形状に形成された化合物半導体からなる基板と、
前記基板の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体層からなる発光素子と、
前記第１方向および前記第２方向の少なくとも一方方向の端部に、他方方向に沿って延び、前記基板の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体からなる化合物層と、
を含む、発光素子。
【請求項２】
前記化合物層における前記化合物半導体は、前記化合物半導体層における前記基板側の一部と同一組成である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光素子は、複数あり、前記第１方向および前記第２方向の少なくとも一方方向に沿って配列されている、請求項１または２に発光素子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の発光素子と、
前記発光素子の発する光を集光するレンズと、を備える、光プリントヘッド。
【請求項５】
化合物半導体層が連続してエピタキシャル成長された、化合物半導体からなる基板を準備する工程と、
前記化合物半導体層をエッチングすることによって、発光素子を形成する工程と、
前記化合物半導体層をエッチングすることによって、第１方向および第２方向の少なくとも一方に沿った切断領域に化合物層を形成する工程と、
前記基板を、前記切断領域に沿って切断する工程と、
を備える、発光素子の製造方法。
【請求項１】
第１方向および第２方向に沿って切断されて、矩形状に形成された化合物半導体からなる基板と、
前記基板の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体層からなる発光素子と、
前記第１方向および前記第２方向の少なくとも一方方向の端部に、他方方向に沿って延び、前記基板の上に連続してエピタキシャル成長された化合物半導体からなる化合物層と、
を含む、発光素子。
【請求項２】
前記化合物層における前記化合物半導体は、前記化合物半導体層における前記基板側の一部と同一組成である、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光素子は、複数あり、前記第１方向および前記第２方向の少なくとも一方方向に沿って配列されている、請求項１または２に発光素子。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の発光素子と、
前記発光素子の発する光を集光するレンズと、を備える、光プリントヘッド。
【請求項５】
化合物半導体層が連続してエピタキシャル成長された、化合物半導体からなる基板を準備する工程と、
前記化合物半導体層をエッチングすることによって、発光素子を形成する工程と、
前記化合物半導体層をエッチングすることによって、第１方向および第２方向の少なくとも一方に沿った切断領域に化合物層を形成する工程と、
前記基板を、前記切断領域に沿って切断する工程と、
を備える、発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２０４９３７（Ｐ２０１１−２０４９３７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７１２８５（Ｐ２０１０−７１２８５）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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