专利名称：发光闸流晶体管矩阵阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光闸流晶体管矩阵阵列，特别是涉及实现了在布线交叉的部分不短路的布线配置的发光闸流晶体管矩阵阵列。
背景技术：
在激光打印机的写入头中使用的发光元件阵列中，通常采用发光二极管(LED)。在这样的使用LED的发光元件阵列中，LED的排列间距由引线键合法的极限间距决定，极限为500dpi(位/英寸)，高密度地配置LED，不能提高发光元件阵列的分辨率。
为了解决这样的问题，本申请人设计出采用pnpn结构的三端子发光闸流晶体管的发光元件阵列，已经获得专利(日本专利第2807910号)。另外，该申请的内容中包含该专利的内容。
如果采用与该专利有关的技术，则能将以基板为公用阴极的三端子发光闸流晶体管的阵列以每n(n为2以上的整数)个发光闸流晶体管作为一块，将各块内的n个发光闸流晶体管的栅极个别地连接在分别独立的n条栅选择线上，而且将各块内的n个发光闸流晶体管的阳极连接在公用的电极上。通过这样处理，能减少供给发光用的信号的电极数，所以能缩小发光元件的排列间距。
图1是表示上述专利说明书中公开的发光闸流晶体管矩阵阵列的结构图。在n型半导体基板1上形成由n型半导体层24、p型半导体层23、n型半导体层22及p型半导体层21构成的pnpn结构的发光闸流晶体管T1、T2、T3…。在块中将每两个发光闸流晶体管作为一组，各块中的发光闸流晶体管的栅极(g1、g2)、(g3、g4)、…被交替地连接在栅选择线G1、G2上，各块中的发光闸流晶体管的阳极(a1、a2)、(a3、a4)、…被分别连接在阳极端子A1、A2、A3…上。阴极K设置在基板1的背面。
图2是图1中的发光闸流晶体管矩阵阵列的斜视图。从该图能理解来自栅极g2、g4、…的布线L2、L4、…与栅选择线G2交叉。
图3是发光闸流晶体管矩阵阵列的平面图，是将键合焊盘(BP)配置在发光闸流晶体管阵列的两侧的例。图中，BP(A1)、BP(A2)、BP(A3)、…是端子A1、A2、A3、…用的键合焊盘，BP(G1)、BP(G2)表示栅选择线G1、G2用的键合焊盘。B1、B2、B3…表示将每两个发光闸流晶体管分成的块。
图4及图5是将键合焊盘配置在发光闸流晶体管阵列的一侧的例子，图4是将键合焊盘配置在与栅选择线相反一侧的例子，图5是将键合焊盘配置在栅选择线一侧的例子。
从图3至图5可知，与键合焊盘的配置方法无关，必然产生布线交叉的布局。在布线交叉的部分，布线之间不得电气连接。
发明概述本发明的目的在于提供一种在上述现有的发光闸流晶体管矩阵阵列中使布线不会电气连接的交叉结构。
本发明是这样一种发光闸流晶体管矩阵阵列将以基板为公用阴极或阳极的三端子发光闸流晶体管的阵列分成以每n(n为2以上的整数)个发光闸流晶体管为一块，将各块内的n个发光闸流晶体管的栅极与分别独立的n条栅选择线连接，而且将各块内的n个发光闸流晶体管的阳极或阴极连接在一个公用的端子上。
如果采用第一形态，则利用两层布线结构，能实现不会发生电气短路的布线交叉的布线配置。
如果采用本发明的第二形态，则将上述发光闸流晶体管的栅极作为交迭布线，能实现不会发生电气短路的布线交叉的布线配置。
如果采用本发明的第三形态，则平行于发光闸流晶体管的排列方向、而且在发光闸流晶体管的一侧排列键合焊盘，将与上述发光闸流晶体管分离的岛状电极作为交迭布线，能实现不会发生电气短路的布线交叉的布线配置。
如果采用本发明的第四形态，则平行于发光闸流晶体管的排列方向、而且在发光闸流晶体管阵列的一侧排列键合焊盘，将迂回于上述发光闸流晶体管的发光部的周围的栅极作为交迭布线，能实现不会发生电气短路的布线交叉的布线配置。
如果采用本发明的第五形态，则平行于发光闸流晶体管的排列方向、而且在发光闸流晶体管阵列的一侧排列键合焊盘，将设置在上述发光闸流晶体管的发光部的周围、用下侧的栅层电气连接的两个栅极部分作为交迭布线，能实现不会发生电气短路的布线交叉的布线配置。
另外，以上五种形态都能适用于将阳极或阴极连接在栅选择线上的发光闸流晶体管矩阵阵列。
附图简述图1是表示现有的发光闸流晶体管矩阵阵列的结构图。
图2是图1中的发光闸流晶体管矩阵阵列的斜视图。
图3是发光闸流晶体管矩阵阵列的平面图，是表示将键合焊盘配置在发光闸流晶体管矩阵阵列的两侧的例图。
图4是表示将键合焊盘配置在与栅选择线相反一侧的发光闸流晶体管矩阵阵列的平面图。
图5是表示将键合焊盘配置在栅选择线一侧的发光闸流晶体管的平面图。
图6是表示双层布线结构的图。
图7是表示将电极作为交迭布线利用的结构的平面图。
图8是表示将分离的岛上的栅极作为交迭布线利用的结构的平面图。
图9是图8中的x-y线剖面图。
图10是表示将分离的岛上的栅极作为交迭布线利用的结构的剖面图。
图11是表示将迂回于发光闸流晶体管的发光部周围的栅极作为交迭布线利用的结构的平面图。
图12是表示将通过栅层电气连接的两个栅极部分作为交迭布线利用的结构的平面图。
图13是表示将阳极连接在选择线上的发光闸流晶体管矩阵阵列的平面图。
实施发明的最佳形态以下，参照
本发明的发光闸流晶体管矩阵阵列的实施例。
(实施例1)图6中示出了使布线交叉而不会短路的双层布线结构。根据用该双层布线结构，在基板1上设置由SiO2构成的基底绝缘膜2，在基底绝缘膜2上形成由Al构成的第一层布线3、第二层布线5。在第一层布线3和第二层布线5之间设置由SiO2构成的层间绝缘膜4，利用由SiO2构成的保护绝缘膜6覆盖第二层布线5。
如下制作这样的双层布线结构。首先，在基板1的全部表面上形成基底绝缘膜2。其次，在基底绝缘膜2上形成第一层布线3。其次，在结构全部表面上形成层间绝缘膜4。其次，在层间绝缘膜4上形成第二层布线5。最后，在结构全部表面上形成保护绝缘膜6。
另外，在形成双层布线结构之前形成了第一层布线3的电极及有必要与布线电气连接的部分，预先在基底绝缘膜2上形成接触孔，另外，在有必要使第一层布线3与第二层布线5电气连接的部分，在层间绝缘膜4上形成接触孔。
在例如图2所示的发光闸流晶体管矩阵阵列中，上述的双层布线结构能适用于将布线L1、L2、L3、…作为第一层布线3，将栅选择线G1、G2作为第二层布线5的布线配置。
(实施例2)在本实施例中，为了实现交叉布线配置，将制作单一的发光闸流晶体管时形成的电极用作交迭布线。图7中示出了表示本实施例的结构的平面图。
作为使布线不电气连接而交叉的结构，是使发光闸流晶体管的栅极g1、g2、g3、…突出，采用突出的栅极作为交迭布线。即，使栅极沿着与由Al构成的栅选择线G1、G2垂直的方向延伸，栅极在布线交叉部通过接触孔10连接在栅选择线上。在不需要使栅极与栅选择线连接的情况下，在布线交叉部不制作接触孔。
如下制作具有这样的结构的发光闸流晶体管矩阵阵列。首先，在半导体基板上层叠pnpn结构的半导体层。其次，在最上层的p型半导体层上形成阳极，对该最上层的p型半导体层的一部分进行刻蚀，使栅层露出，在露出的栅层上制作栅极。其次，进行刻蚀，将元件分离，呈台面结构，形成绝缘膜。其次，在绝缘膜上制作接触孔，使栅选择线通过栅极。最后，在半导体基板的背面制作阴极。
上述工序与单一的发光闸流晶体管的制作工序相同，不需要新的工序来实现发光闸流晶体管矩阵阵列特有的交叉布线配置。
这样，由于利用发光闸流晶体管的栅极作为交迭布线，所以采用与单一的发光闸流晶体管的制作工序完全相同的制作工序，就能实现具有交叉布线配置的发光闸流晶体管矩阵阵列。
在本实施例中，与采用双层布线结构的实施例1相比较，由于不增加制作工序，所以能制作廉价的发光闸流晶体管矩阵阵列。另外，与需要双层布线结构用的布线形成区的实施例1相比较，矩阵阵列所需要的面积变小。因此，所获得的发光闸流晶体管矩阵阵列芯片的片数增加，所以能实现降低制造成本。
(实施例3)本实施例特别适用于用图5说明的将全部键合焊盘配置在发光闸流晶体管的阳极一侧的发光闸流晶体管矩阵阵列。这样地将全部键合焊盘配置在发光闸流晶体管的阳极一侧的理由是，缩小发光闸流晶体管矩阵阵列芯片的的占有面积，实现降低每一个芯片的制造成本。
本实施例是在这样构成的发光闸流晶体管矩阵阵列中，在利用布线将栅选择线连接在键合焊盘上的情况下，用与单一的发光闸流晶体管的形成工序相同的工序，实现不发生电气短路地使布线交叉的结构。
图8及图9是表示本实施例的发光闸流晶体管矩阵阵列的图。另外，图8是平面图，图9是图8中的x-y线剖面图。
在发光闸流晶体管T2和T3之间、以及在发光闸流晶体管T4和T5之间，分别形成从发光闸流晶体管分离的栅岛30，在栅岛30的栅层上形成栅极32。栅极32延长，以便与栅选择线G1、G2交叉，通过设置在绝缘层上的接触孔34，导电性地与栅选择线G1或G2连接。栅极32在键合焊盘一侧的一端通过设置在绝缘膜上的接触孔35，电气连接在Al布线36上，Al布线36连接在键合焊盘BP(G1)或BP(G2)上。由于这样处理，所以能实现将与发光闸流晶体管分离形成的栅极作为交迭布线的交叉布线配置。
如下制作以上这样构成的发光闸流晶体管矩阵阵列。首先，在n型半导体基板1上层叠由n型半导体层24、p型半导体层23、n型半导体层22及p型半导体层21构成的pnpn结构。其次，在最上层的p型半导体层21上制作阳极a1、a2、a3、…，对最上层的p型半导体层21的一部分进行刻蚀，使n型半导体层22(栅层)露出，在露出的栅层22上制作栅极32。其次，进行刻蚀，使呈台面结构的发光闸流晶体管T1、T2、T3、…及栅岛30分离，在全部表面上覆盖绝缘膜20。其次，在绝缘膜20上制作接触孔34、35，制作栅选择线G1、G2、Al布线36、键合焊盘BP。最后，在基板1的背面制作阴极38。
这样的工序与单一的发光闸流晶体管的制作工序相同，不需要新的工序来实现发光闸流晶体管矩阵阵列特有的交叉布线配置。
在以上的结构中，虽然在栅岛的栅层上形成了栅极，但也可以在分离的岛上形成栅极。例如也可以在最上层的阳极层形成栅极，或者在分离槽的底上形成栅极。
另外，在以上的结构中，虽然将栅极作为交迭布线使用，但也可以使用阳极层上的阳极。在此情况下，与栅极一样，也可以在分离的岛上形成阳极。
在阳极层上形成的阳极用作交迭布线的情况下，闸流晶体管寄生在布线下。为了防止该寄生闸流晶体管的发生，如图10所示，也可以构成用Al布线36使阳极40和栅极42短路的结构。
在以上的结构中，虽然在发光闸流晶体管T2和T3之间、以及在T4和T5之间形成交迭布线，但也可以在任意的T(n)和R(n+1)之间形成。
另外，在以上的结构中，虽然相对于发光闸流晶体管阵列，将键合焊盘配置在栅选择线G1和G2的相反一侧，但配置在栅选择线G1和G2一侧，也能实现利用交迭布线将至键合焊盘的布线引出到栅选择线G1和G2的外侧。
如果采用本实施例，则能容易地将全部键合焊盘配置在发光闸流晶体管阵列的一侧。因此能缩小发光闸流晶体管矩阵阵列芯片的占有面积，能实现降低每个芯片的制造成本。由于能利用与单一的发光闸流晶体管形成工序相同的工序实现将全部键合焊盘配置在发光闸流晶体管阵列的一侧时发生的交叉布线配置，所以与需要两层布线结构的第一实施例相比，能降低制造成本。
(实施例4)与实施例3相同，实施例4是适用于将全部键合焊盘配置在阵列的一侧的发光闸流晶体管矩阵阵列的另一结构的实施例。图11表示该结构的平面图。在该结构中，使栅极g1、g2、g3、…在发光闸流晶体管的发光部44的周围迂回。栅极g1、g2、g3、…连接在栅选择线G1或G2上的结构与第三实施例相同。将键合焊盘经过接触孔46连接在包围发光部44的栅极部分上，能实现栅选择线G1或G2和键合焊盘BP(G1)、BP(G2)的连接。即，将发光闸流晶体管T2的栅极g2连接在键合焊盘BP(G2)上，将发光闸流晶体管T5的栅极g5连接在键合焊盘BP(G1)上。
在以上的实施例中，包围发光部44的栅极部分的形状虽然一部分呈敞开形状，但也可以是完全包围发光部44的形状。
(实施例5)与实施例3、4相同，实施例5是适用于将全部键合焊盘配置在阵列的一侧的发光闸流晶体管矩阵阵列的另一结构的实施例。图12表示其平面图。在该结构中，将发光闸流晶体管的栅极分成键合焊盘一侧的部分和栅选择线G1及G2一侧的部分，将发光部44夹在中间。这两个栅极部分通过下层的栅层而被电气连接起来。
在图12中，栅极部分50经过接触孔被连接在键合焊盘BP(G1)上，栅极部分52经过接触孔被连接在栅选择线G1上，所以键合焊盘BP(G1)被电气连接在栅选择线G1上。同样，键合焊盘BP(G2)被电气连接在栅选择线G2上。由于如上构成，所以能将来自G1及G2用的键合焊盘的信号通过栅层传递给栅选择线G1及G2。
在该结构中，与设置被分离的栅岛的第三实施例相比，能容易地制作分辨率高的发光闸流晶体管矩阵阵列。
(实施例6)在实施例1～5中，虽然说明了能适用于图2中的发光闸流晶体管矩阵阵列的结构，但本发明也能适用于将阳极或阴极连接在栅选择线上的发光闸流晶体管矩阵阵列。图13中示出了将阳极连接在栅选择线上的发光闸流晶体管矩阵阵列。
发光闸流晶体管T1、T2、T3、…将每两个发光闸流晶体管作为一组，各组发光闸流晶体管的阳极(a1、a2)、(a3、a4)、…被交替地连接在阳极选择线A1、A2上，各组发光闸流晶体管的栅极(g1、g2)、(g3、g4)、…分别连接在栅极端子G1、G2、G3、…上。
另外，对于本领域人员显而易见，能将上述的实施例1～4的结构应用于图13中的发光闸流晶体管矩阵阵列中。
产业上利用的可能性如果采用本发明，则在下述类型的发光闸流晶体管矩阵阵列中，即在将每n个发光闸流晶体管作为块，在每个块中使栅选择线公用，而且在每个块中将阳极或阴极连接在公用电极上的发光闸流晶体管矩阵阵列中，能实现电气上不短路地使布线交叉的结构。
权利要求
1.一种发光闸流晶体管矩阵阵列，其中将以基板为公用阴极或阳极的三端子发光闸流晶体管的阵列分成以每n(n为2以上的整数)个发光闸流晶体管为一块，将各块内的n个发光闸流晶体管的栅极分别与n条栅选择线连接，而且将各块内的n个发光闸流晶体管的阳极或阴极连接在一个公用的端子上，该发光闸流晶体管矩阵阵列的特征在于利用两层布线结构，实现不会发生电气短路的布线交叉的布线配置。
2.一种发光闸流晶体管矩阵阵列，其中将以基板为公用阴极或阳极的三端子发光闸流晶体管的阵列分成以每n(n为2以上的整数)个发光闸流晶体管为一块，将各块内的n个发光闸流晶体管的阳极或阴极分别与n条阳极选择线或阴极选择线连接，而且将各块内的n个发光闸流晶体管的栅极连接在一个公用的端子上，该发光闸流晶体管矩阵阵列的特征在于利用双层布线结构，实现不会发生电气短路的布线交叉的布线配置。
3.一种发光闸流晶体管矩阵阵列，其中将以基板为公用阴极或阳极的三端子发光闸流晶体管的阵列分成以每n(n为2以上的整数)个发光闸流晶体管为一块，将各块内的n个发光闸流晶体管的栅极分别与n条栅选择线连接，而且将各块内的n个发光闸流晶体管的阳极或阴极连接在公用的端子上，该发光闸流晶体管矩阵阵列的特征在于将上述发光闸流晶体管的栅极作为交迭布线，实现不会发生电气短路的布线交叉的布线配置。
4.一种发光闸流晶体管矩阵阵列，其中将以基板为公用阴极或阳极的三端子发光闸流晶体管的阵列分成以每n(n为2以上的整数)个发光闸流晶体管为一块，将各块内的n个发光闸流晶体管的阳极或阴极分别与n条阳极选择线或阴极选择线连接，而且将各块内的n个发光闸流晶体管的栅极连接在一个公用的端子上，该发光闸流晶体管矩阵阵列的特征在于将上述发光闸流晶体管的阳极或阴极作为交迭布线，实现不会发生电气短路的布线交叉的布线配置。
5.一种发光闸流晶体管矩阵阵列，其中将以基板为公用阴极或阳极的三端子发光闸流晶体管的阵列分成以每n(n为2以上的整数)个发光闸流晶体管为一块，将各块内的n个发光闸流晶体管的栅极分别与n条栅选择线连接，而且将各块内的n个发光闸流晶体管的阳极或阴极连接在一个公用的端子上，该发光闸流晶体管矩阵阵列的特征在于与发光闸流晶体管的排列方向平行地且在发光闸流晶体管阵列的一侧排列有键合焊盘，将与上述发光闸流晶体管相分离的岛上的电极作为交迭布线，实现到上述键合焊盘的布线与上述栅选择线相交叉的布线配置。
6.根据权利要求5所述的发光闸流晶体管矩阵阵列，其特征在于与上述发光闸流晶体管相分离的岛上的电极是栅极、阳极、或阴极。
7.根据权利要求6所述的发光闸流晶体管矩阵阵列，其特征在于作为上述交迭布线采用阳极或阴极的情况下，上述阳极或阴极与同一岛上的栅极短路。
8.一种发光闸流晶体管矩阵阵列，其中将以基板为公用阴极或阳极的三端子发光闸流晶体管的阵列分成以每n(n为2以上的整数)个发光闸流晶体管为一块，将各块内的n个发光闸流晶体管的栅极分别与n条栅选择线连接，而且将各块内的n个发光闸流晶体管的阳极或阴极连接在一个公用的端子上，该发光闸流晶体管矩阵阵列的特征在于与发光闸流晶体管的排列方向平行地且在发光闸流晶体管阵列的一侧排列有键合焊盘，将迂回于上述发光闸流晶体管的发光部的周围的栅极作为交迭布线，实现到上述键合焊盘的布线与上述栅选择线相交叉的布线配置。
9.一种发光闸流晶体管矩阵阵列，它是将以基板为公用阴极或阳极的三端子发光闸流晶体管的阵列分成以每n(n为2以上的整数)个发光闸流晶体管为一块，将各块内的n个发光闸流晶体管的栅极分别与n条栅选择线连接，而且将各块内的n个发光闸流晶体管的阳极或阴极连接在一个公用的端子上，该发光闸流晶体管矩阵阵列的特征在于与发光闸流晶体管的排列方向平行地且在发光闸流晶体管阵列的一侧排列有键合焊盘，将设置在上述发光闸流晶体管的发光部周围的、用下侧的栅层电气连接的两个栅极部分作为交迭布线，实现到上述键合焊盘的布线与上述栅选择线相交叉的布线配置。
10.一种发光闸流晶体管矩阵阵列，其中将以基板为公用阴极或阳极的三端子发光闸流晶体管的阵列分成以每n(n为2以上的整数)个发光闸流晶体管为一块，将各块内的n个发光闸流晶体管的阳极或阴极分别与n条阳极选择线或阴极选择线连接，而且将各块内的n个发光闸流晶体管的栅极连接在一个公用的端子上，该发光闸流晶体管矩阵阵列的特征在于与发光闸流晶体管的排列方向平行地、且在发光闸流晶体管阵列的一侧排列有键合焊盘，将与上述发光闸流晶体管相分离的岛上的电极作为交迭布线，实现到上述引线键合焊盘的布线与上述阳极选择线或阴极选择线相交叉的布线配置。
11.根据权利要求10所述的发光闸流晶体管矩阵阵列，其特征在于与上述发光闸流晶体管相分离的岛上的电极是栅极、阳极、或阴极。
12.根据权利要求11所述的发光闸流晶体管矩阵阵列，其特征在于作为上述交迭布线采用阳极或阴极的情况下，上述阳极或阴极与同一岛上的栅极短路。
全文摘要
在下述的发光闸流晶体管矩阵阵列中,即,将以基板为公用阴极的三端子发光闸流晶体管的阵列分成以每n(n为2以上的整数)个发光闸流晶体管为一块,将各块内的n个发光闸流晶体管的栅极与分别独立的n条栅选择线连接,而且将各块内的n个发光闸流晶体管的阳极连接在公用的电极上的发光闸流晶体管矩阵阵列中,提供一种使布线不会发生导电性连接地相交叉的结构。
文档编号H01L27/15GK1358335SQ01800022
公开日2002年7月10日 申请日期2001年1月30日 优先权日2000年1月31日
发明者大塚俊介, 楠田幸久, 大野诚治, 有马尊久, 齐藤英昭, 黑田靖尚 申请人:日本板硝子株式会社