具有PNPN构造的发光器件和发光器件阵列制造技术

本发明专利技术提供一种包括发光闸流管和肖特基势垒二极管的发光器件。使由ＰＮＰＮ构造构成的３端子发光闸流管的控制板层接触金属端子形成至少肖特基势垒二极管。这样的肖特基势垒二极管用作二极管结型自扫描型发光器件阵列的耦合二极管的话，自扫描型发光器件阵列用３．０Ｖ就能驱动。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种有PNPN构造的发光器件和发光器件阵列，尤其，关于有逻辑功能的发光器件和发光器件阵列，进而，关于以3.0V驱动的发光器件阵列。
技术介绍
数字电路的电源电压，从高速，低电力消耗的要求，向低电源电压化推进，从以前的5V系统，向3.3V系统，进而向低电压方向转移。在3.3V的电源电压下，能允许±10％误差，保证3.0V下工作是必需的。作为数字电路的一个例子，可考虑发光器件阵列。多个发光器件在同一衬底上集成后的发光器件阵列，和其驱动用IC配合用作光打印头等写入光源。本专利技术人等，作为发光器件阵列的构成要素而对具有PNPN构造的3端发光闸流管加以注目，已有专利申请(特开平1-238962号公报，特开平2-14584号公报，特开平2-92650号公报，特开平2-92651号公报)能实现发光点的自扫描，而表示了作为光打印机用光源成为装配上简便，制作发光器件节距细小，能制造小型的自扫描型发光器件阵列等。进而本专利技术人等，把开关器件(发光闸流管)阵列作为移动部，正在提出和发光部的发光器件(发光闸流管)阵列分离构造的自扫描型发光器件阵列。(特开平2-263668号公报)有关这些提议的自扫描型发光器件阵列，以5V电源系统的驱动用IC驱动方式构成。如上述一样，驱动用IC的电源电压也从5V系统到3.3v系统，进而变为低电压。这是因为，通过降低电源电压能降低电力消耗的缘故。为此，以3.3v电源系统也能驱动上述的发光闸流管是理想的。在图1，用5v驱动，而且，表示分离移动部和发光部的类型二极管结自扫描型发光器件阵列的等效电路图。这些自扫描型发光器件阵列，由开关器件T1，T2，T3，...、写入用发光器件L1，L2，L3，...构成。开关器件和发光器件也都用3端子发光闸流管。移动部的构成，用二极管连接起来。即，开关器件的控制极间，以二极管D耦合。vGA是电源(通常-5v)，经由负载电阻连到各开关器件的控制极。而且，开关器件的控制极，也连到写入用发光器件的控制极。给开关器件T1的控制极施加触发脉冲φs，给开关器件的阴极电极方面，交替施加转移用时钟脉冲φ1，φ2，给写入用发光器件的阴极电极，施加写入信号φ1。图2如芯片上形成的图1自扫描型发光器件阵列的构造，图2A是平面图，图2B是图2A的X-X线剖面图。在P型的GaAs衬底10上，按P型的AlGaAs外延层11，N型的AlGaAs外延层12，P型的AlGaAs外延层13，N型的AlGaAs外延层14这个顺序层叠之后，形成PNPN构造。自扫描型发光器件阵列，利用这个PNPN构造来构成。图中，分别表示21是用于p型AlGaAs层13的欧姆电极，22是用于N型AlGaAs层14的欧姆电极，23是用于p型GaAs衬底10的欧姆电极(背面共用电极)，60是保护膜，70是vGA布线，71是φ1布线，72是φ2布线，73是φ1布线，80是移动部阴极岛，81是耦合二极管D用阴极岛，82是发光部用阴极岛，90是电阻。该构造中，作为耦合二极管D，利用PNPN构造的上部2层，即由P型AlGaAs层13和N型AlGaAs层14构成的PN结。并且，在电阻90方面，利用P型AlGaAs层13。简单说明以上构成自扫描型发光器件阵列的工作。首先，假设转移用第时钟脉冲2的电压是L电平，开关器件T2是接通状态。这时，开关器件T2控制极的电位是从vGA的-5v上升到大致0v。通过二极管D把电位上升的影响对传递到开关器件T3的控制极，其电位设定为-1v(二极管D的正向上升电压(等于扩散电位))。但是，因为二极管D是反偏压状态，不执行连接控制极G1的电位，控制极G1的电位照样约为-5v。发光闸流管的接通电压是从近似控制极电压+控制极·阴极间PN结的扩散电位(约1v)，其次转移用时钟脉冲φ2的H电平电压设为约-2v(为使开关器件T3接通必要的电压)以下而且约-4v(为使开关器件T5必要的电压)的话，只使开关器件T3接通，除此以外的开关器件关照样处于关断状态。所以应该以2条转移用时钟脉冲转移接通状态。触发脉冲φs是用于显示这样的转移动作的脉冲，设定触发脉冲s为H电平(大约0v)，就同时设定转移用时钟脉冲为L电平(约定-2～约-4v)，使开关器件T1接通。然后立刻，触发脉冲φs回到L电平。现在，假设开关器件T2为接通状态，开关器件T2控制极的电位，从VGA上升，成为大约0V。然而，写入信号φ1的电压尽管是PN结的扩散电位(大约1V)以下，也能使发光器件L2变成发光状态。对此，开关器件T1的控制极约为-5V，开关器件T3的控制极约为-1V。所以，发光器件L1的写入电压约为-6V，发光器件L3的写入电压约为-2V。因此，对发光器件L2写入的写入信号φ1的电压为-1～-2V的范围。发光器件L2接通，即进入发光状态时，发光强度由写入信号φ1中流动的电流量决定，能以任意的强度写入图像。并且，为了把发光状态转移到下一个发光器件，就需要写入信号φ1线的电压一次降到0V，发光的发光器件一度关断。如以上那样的构成二极管结型自扫描型发光器件阵列的可能工作电压(时钟脉冲的L电平电压)VL是，VL＜VGON-2VD-Ith×RP。在这里，VGON是正在接通的闸流管的控制极电压，VD是耦合二极管D的正向上升电压，Ith是闸流管是进行接通的阈值电流，RP是闸流管控制极的杂散电阻。各自的值，VGON约为-0.3V，VD是1.3V，Ith×RP约为0.3V，成为VL＜-3.1V。还有，为了实现稳定工作，需要0.2V左右的余裕，结果，对现状的自扫描型发光器件阵列动工作来说，需要3.3V左右的电压。因此，不可能以所谓的3.0V系统电源进行工作。以上的说明中，说明了有关在P型衬底上，以P型层、N型层、P型层、N型层的顺序层叠的PNPN构造，但是在N型衬底上，以N型层、P型层、N型层、P型层的顺序层叠的PNPN构造的情况下，在图1的构成方面极性改变了。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种降低动作电压之后，以3.0V工作的自扫描型发光器件阵列。本专利技术另一个目的在于提供有逻辑功能的发光器件。本专利技术又一个目的在于提供有逻辑功能的发光器件阵列。本专利技术的发光器件，由第1导电型的衬底上，层叠第1导电型的半导体层，第2导电型的半导体层，第1导电型的半导体层，第2导电型的半导体层的PNPN构造构成，包括在所述PNPN构造的控制极层具有欧姆控制极的至少1个的发光闸流管和由所述控制极层和至少1个金属端子的肖特基结构成的至少1个肖特基势垒二极管。用这样发光器件，对具备一维状排列，起开关作用的多个第1发光闸流管；耦合邻接的第1发光闸流管控制极间的耦合二极管；以及一维状排列，各控制极连接到对应的所述各第1发光闸流管控制极的多个第2发光闸流管的构成二极管结型自扫描型发光器件阵列的情况方面，作为上述耦合二极管，使用由肖特基结构成的肖特基势垒二极管来代替PN结。肖特基结和PN结相比本质上势垒高度低，正向上升边电压V大约为0.8V左右。因此，电源电压比使用PN结作为耦合器件的情况大约可降低0.5V工作电压。所以，可用3.0V驱动自扫描型发光器件阵列。并且，使用PNPN构造闸流管上层的PN结作为耦合二极管时，该二极管内流着阈值电流以上的话，闸流管接通，二极管就变成与衬底不绝缘。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，包括：在第１导电型的衬底上，由层叠第１导电型的半导体层、第２导电型的半导体层、第１导电型的半导体层、第２导电型的半导体层的ＰＮＰＮ构造而构成，在所述ＰＮＰＮ构造的控制极层上有接触欧姆的控制极的至少１个发光闸流管；以及由 所述控制极层和至少１个金属端子的肖特基结而构成的至少１个肖特基势垒二极管。

【技术特征摘要】
JP 2002-2-25 47865/20021.一种发光器件，包括在第1导电型的衬底上，由层叠第1导电型的半导体层、第2导电型的半导体层、第1导电型的半导体层、第2导电型的半导体层的PNPN构造而构成，在所述PNPN构造的控制极层上有接触欧姆的控制极的至少1个发光闸流管；以及由所述控制极层和至少1个金属端子的肖特基结而构成的至少1个肖特基势垒二极管。2.按照权利要求1所述的发光器件，其特征是所述金属端子包括从由Au、Al、Pt、Ti、Mo、W、WSi、TaSi组成的群中选择的金属构成。3.按照权利要求1所述的发光器件，其特征是所述PNPN构造，由AlGaAs形成，所述金属端子由Al布线形成。4.一种自扫描型发光器件阵列，包括一维状排列，起开关作用的多个第1的发光闸流管；耦合邻接的第1发光闸流管的控制极间的耦合二极管；以及一维状排列，各控制极连接到对应的所述各第1发光闸流管的控制极的多个第2发光闸流管，所述第1和第2发光闸流管，由按照权利要求1所述的发光器件的发光闸流管构成，上述耦合二极管，由按照权利要求1所述的发光器件的肖特基势垒二极管构成。5.一种自扫描型发光器件阵列，包括一维排列，起开关作用的多个第1发光闸流管；耦合邻接的第1发光闸流管的控制极间的耦合二极管；经过各负载电阻连接到所述各第1发光闸流管的电源电压线；对所述一维状排列的各第1发光闸流管，分别每隔1器件连接的二相时钟脉冲线；把所述二相时钟脉冲线的一方连接到最初应该发光的第1发光闸流管的控制极的触发脉冲形成用二极管；以及一维状排列，各控制极连接到对应的所述第1发光闸流管的控制极的多个第2发光闸流管，所述第1和第2发光闸流管由权利要求1所述的发光器件的发光闸流管构成，所述耦合二极管和所述触发脉冲形成用二极管由权利要求1所述的肖特基势垒二极管构成。6.一种自扫描型发光器件阵列，包括一维排列，起开关作用的多个第1发光闸流管；耦合邻接的第1发光闸流管的控制极间的耦合二极管；经过各负载电阻连接到所述各第1发光闸流管的电源电压线；对所述一维状排列的各第1发光闸流管，分别每隔1器件连接的二相时钟脉冲线；把所述二相时钟脉冲线连接到电源电压线的二极管-二极管逻辑的双输入OR门或双输入AND门；以及一维状排列，各控制极连接到对应的所述各第1发光闸流管控制极的多个第2发光闸流管，所述第1和第2发光闸流管由权利要求1所述的发光器件的发光闸流管构成，所述耦合二极管和所述双输入OR门或双输入AND门由权利要求1所述的发光器件的肖特基势垒二极管构成。7.一种自扫描型发光器件阵列，包括一维排列，起开关作用的多个第1发光闸流管；耦合邻接的第1发光闸流管的控制极间的耦合二极管；经过各负载电阻连接到所述各第1发光闸流管的电源电压线；对所述一维状排列的各第1发光闸流管，分别每隔1器件连接的二相时钟脉冲线；把所述二相时钟脉冲线的一方连接到最初应该发光的第1发光闸流管的控制极的触发脉冲形成用二极管；把所述二相时钟脉冲线连接到所述电源电压线的二极管-二极管逻辑的OR门或AND门；以及一维状排列，各控制极连接到对应的所述各第1发光闸流管控制极的多个第2发...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野诚治，
申请(专利权)人：富士施乐株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]