半導體合成裝置、打印頭和成像裝置的制作方法

專利名稱：半導體合成裝置、打印頭和成像裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種諸如發光二極管(LED)的半導體合成裝置、使用這種半導體合成裝置的打印頭、以及一種成像裝置。
背景技術：
例如，日本專利(Kokai)公開號No.10-63807公開了一種常規半導體合成裝置，其中制作了發光元件和它們的驅動電路以及半導體集成電路。該半導體合成裝置是卡片式信息控制裝置，包括襯底上的光發射/光接收元件和相關的電子電路。該光發射/光接收元件由半導體薄膜形成，將電信號轉換成光信號和將光信號轉換成電信號。該電子電路包括半導體集成電路元件、電容器以及電感器，并與光發射/光接收元件交流顯示信息。
一種最近用作電子照相印刷機的光源的光學打印頭是半導體合成裝置(參考“Design of Light Printer”，pp114-116，由MukitaYoshihiro編輯、TRICEPS出版)。發光二極管(LED)陣列芯片和它們的驅動電路芯片布置在印刷電路板上。
“Design of Light Printer”公開了一種采用發光二極管(LED)的常規LED單元。該LED單元包括多個其中安置有多個LED的LED芯片、驅動所述LED芯片的驅動集成電路(驅動IC)、以及安裝LED芯片和驅動IC的單元襯底。該LED芯片通過引線接合與驅動IC電連接。該LED芯片和驅動IC的厚度大約為300μm，通過芯片接合劑(Bonding Paste)與單元襯底芯片鍵合。
上述常規半導體合成裝置具有下面的缺點。
例如，因為LED芯片和驅動IC通過引線接合相連，LED芯片和驅動IC需要大焊盤。例如鍵合焊盤是100μm×100μm，遠大于發光區域。換句話說，對光發射沒有直接貢獻的焊盤比對光發射有直接貢獻的區域占據更大的面積。這在材料的有效利用方面是不經濟的。
通過在引線和焊盤上施加預定的力實現引線接合。因此LED芯片和驅動IC需要幾百微米厚，例如300μm。引線結合工藝還需要厚些的結合焊盤。這樣，只要芯片通過切割、吊起(picking-up)和鍵合工藝布置在單元襯底上，芯片的厚度就不能進一步減小。因此，不能通過減小芯片的厚度來降低制造成本。

發明內容
本發明考慮了現有技術裝置的上述缺點。
本發明的一個目的是提供一種半導體合成裝置，它能以低成本制造，同時保持足夠的功能和性能。
本發明的一個目的是提供一種使用該半導體合成裝置的打印頭以及使用該打印頭的成像裝置。
半導體合成裝置包括第一襯底(101)、半導體薄膜層(104、304，404)、有源器件(104a)、第一驅動電路(102，602)、以及第二驅動電路(103，503，603)。半導體薄膜層形成在第一襯底上，并且由第一半導體材料形成。有源器件在半導體薄膜層中形成。第一驅動電路由第二半導體材料形成并執行驅動有源器件的第一功能。第二驅動電路由第三半導體材料形成并執行驅動有源器件的第二功能。第二功能不同于第一功能。
使用根據本發明的半導體合成裝置，驅動有源器件所需的功能被分配到第一驅動電路和第二驅動電路。
本說明書中，術語“高速”覆蓋不低于5MHz的工作頻率范圍。第二驅動電路用作與有源器件相連并直接驅動有源器件的高速電路。第一驅動電路用作與第二驅動電路相連并控制第二驅動電路的低速電路。第一驅動電路工作速度低于第二驅動電路。
對于該半導體合成裝置，高速電路由第三半導體材料形成，該第三半導體材料是昂貴的，但能夠制造直接驅動有源器件的高速電路。低速電路由第二半導體材料形成，該第二半導體材料是便宜的，但僅能制造控制高速電路的低速電路。以這樣的方式，驅動有源器件所需的功能被分配到高速電路和低速電路。
本說明書中，術語“大電流”覆蓋不低于5×10-5A的驅動電流范圍。術語“小電流”覆蓋不大于5×10-5A的驅動電流范圍。第二驅動電路直接驅動有源器件，因此能夠驅動大電流。第一驅動電路控制第二驅動電路，因此僅能驅動小電流。第二驅動電路由能驅動大電流的第三半導體材料形成。第一驅動電路由僅能驅動小電流的第二半導體材料形成。這樣，驅動有源器件所需的功能被分配到大電流電路和低速電路。
本發明的進一步應用范圍將從下面給出的詳細描述中顯而易見。不過，應當理解，詳細描述和特定實例指出了本發明的優選實施例，并且僅起到說明目的，因為對本領域技術人員來講基于這些詳細描述在本發明精神和范圍內進行各種修改和變形都是顯而易見的。


從下面給出的詳細描述和附圖，本發明將得到更為全面的理解，附圖僅說明而非限制本發明，附圖中圖1是半導體合成裝置的有關部分的頂視圖；圖2是沿圖1中A-A線的剖面圖；圖3是沿圖1中B-B線的剖面圖；圖4示出了上述結構的半導體薄膜層104的有關部分；圖5示出了根據第一實施例的半導體合成裝置的一種修改方案；圖6示出了根據第一實施例的半導體合成裝置的另一種修改方案；圖7的頂視圖示出了根據第二實施例的半導體合成裝置的有關部分；圖8是沿圖7中的A-A線的剖面圖；圖9是沿圖7中的B-B線的剖面圖；圖10是根據第三實施例的半導體合成裝置的有關部分的頂視圖；圖11是沿圖10中的A-A線的剖面圖；圖12是沿圖10中的B-B線的剖面圖；圖13的頂視圖示出了根據第四實施例的半導體合成裝置的有關部分；圖14是沿圖13中的A-A線的剖面圖；圖15是沿圖13中的B-B線的剖面圖；圖16是根據第五實施例的半導體合成裝置的頂視圖；圖17是沿圖16中的A-A線的剖面圖；圖18是根據第六實施例的半導體合成裝置的頂視圖；
圖19是沿圖18中的A-A線的剖面圖；圖20示出了根據第六實施例的半導體合成裝置的一種修改方案；圖21示出了根據第六實施例的半導體合成裝置的另一種修改方案；圖22示出了根據第六實施例的半導體合成裝置的又一種修改方案；圖23是根據本發明第七實施例的半導體合成裝置的頂視圖；圖24的頂視圖闡述半導體合成裝置的有關部分；圖25是沿圖24中的A-A線的剖面圖；圖26示出了根據第七實施例的半導體合成裝置的一種修改方案；圖27示出了根據第七實施例的半導體合成裝置的一種修改方案；圖28示出了根據第七實施例的半導體合成裝置的一種修改方案；圖29是根據本發明第八實施例的半導體合成裝置的頂視圖；圖30是沿圖29中的A-A線的剖面圖；圖31是根據本發明第九實施例的半導體合成裝置的頂視圖；圖32是沿圖31中的A-A線的剖面圖；圖33是沿圖31中的B-B線的剖面圖；圖34示出了根據第九實施例的第九實施例的一個修改方案；圖35的剖面圖闡述了根據第十實施例的LED打印頭的結構；圖36的剖面圖闡述了根據第十一實施例的LED打印頭的結構；圖37的剖面圖闡述了根據第十二實施例的LED打印頭的結構；圖38的剖面圖闡述了根據第十三實施例的LED打印頭的結構；具體實施方式
第一實施例半導體合成裝置是半導體薄膜。高速電路由單晶半導體形成，該單晶半導體是昂貴的但能制造直接驅動有源器件的高速電路。低速電路由多晶半導體形成，該多晶半導體是便宜的但僅能制造控制高速電路的低速電路。換句話說，半導體合成裝置的功能被分配到高速電路和低速電路，由此防止了功能退化并維持了低的制造成本。
大電流驅動電路由能夠制造大電流電路的材料形成。小電流驅動電路由僅能制造驅動大電流驅動電路的小電流電路的材料形成。換句話說，驅動電路的功能分配到大電流電路和小電流電路，由此防止了半導體合成裝置的功能退化和制造成本的增加。本說明書中，術語“高速”覆蓋不低于5MHz的工作頻率的范圍。“低速”覆蓋不高于5MHz的工作頻率的范圍。術語“大電流”覆蓋不低于5×10-5A的驅動電流的范圍，術語“小電流”覆蓋不高于5×10-5A的驅動電流的范圍。
為方便起見，例如本發明將以實例形式，例如以應用到電子照相印刷機中的LED打印頭的半導體合成裝置加以描述。
圖1是半導體合成裝置的有關部分的頂視圖。圖2是沿圖1中A-A線的剖面圖。圖3是沿圖1中B-B線的剖面圖。
參考圖1，半導體合成裝置包括第一襯底101上制造的半導體薄膜層104，第一襯底101由例如玻璃襯底這樣的無機材料或例如塑料襯底這樣的有機材料形成。半導體薄膜層104由第一半導體材料形成，即例如，AlxGa1-xAs，AlxGayIn1-x-yP，或GaxIn1-xAsyP1-y這樣的化合物半導體的單層，或具有不同x和y參數值的多于一層化合物半導體材料的疊層結構。半導體薄膜層104包括發光區域104a，它是一組具有pn結的有源器件。圖1示出了通過臺面刻蝕分割各個pn結形成的多個發光區域104a，發光區域以預定間隔成行排列。不過，多個發光區域104a可以包括多組發光區域104a，每組發光區域104a具有在垂直于它們排列的方向相互交錯的多個發光元件104a。
參考圖2和圖3，第一襯底101上形成的是反射層105，它反射從發光區域104向下發射的光，光被反射回發光區域104。反射層105由金屬材料形成，所述反射層105可以是包含Ti、Pt、Au、Ge、Ni、Al、Cu、Pd和W的至少一個的單層形式；和每層由選自Ti、Pt、Au、Ge、Ni、Al、Cu、Pd和W的至少一個構成的疊層結構；或者是含有選自Ti、Pt、Au、Ge、Ni、Al、Cu、Pd和W的至少一個的合金層。反射層105與公共電極接觸108電連接。公共電極108通過連接焊盤123與后面將要描述的第二驅動電路103的接地端(沒有示出)相連而接地。換句話說，反射層105還用作到多個發光元件104a的公共引線。第一襯底101上也形成引線層，即專用引線106和公共引線107。專用引線106為相應的發光區域104a提供。專用引線106是Au層和選自Ti/Pt、Ge和Ni中至少一個的層的疊層結構，或者是Au和選自Ti、Pt、Ge和Ni中至少一個的合金。這種疊層結構的一個實例是Ti/Pt/Au。專用引線106還可以是包含Al例如AlSiCu和Ni/Al的合金薄膜的形式。公共引線107是Au層和Ge或Ni層的疊層結構的形式。公共引線107還可以是Au與Ge和Ni中至少一個的合金。例如，如果發光區域104a的上表面是p型半導體層，公共引線107是在n型半導體層上形成的接觸。公共引線107與反射層105電連接。這些引線層可以通過例如剝離工藝這樣的半導體光刻工藝形成。
第一襯底101上形成的是第一驅動電路102，它控制第二驅動電路103(將在后面描述)以驅動各個LED。第一驅動電路102由第二半導體材料形成，該第二半導體材料的原材料是例如多晶Si。第一驅動電路102在玻璃襯底上同時形成，并包括控制所有LED的電路。未示出的電源通過連接焊盤109供給電功率到第一驅動電路102。第一驅動電路102對通過相應連接焊盤109從外部電路接收的輸入信號執行邏輯處理，由此產生驅動信號。例如，第一驅動電路102是處理輸入信號并保持處理的輸入信號的數字電路，并且可以使用低速電路實現，在這種情況下所述信號在第一驅動電路102中以低速處理。第一驅動電路102的輸出通過引線131和連接焊盤121輸入到第二驅動電路103，并控制第二驅動電路103。
第二驅動電路103是由第三半導體材料形成的常規半導體芯片，該第三半導體材料的原材料是例如單晶Si。第二驅動電路103電連接到第一襯底101上形成的引線區域中的連接區域，通過倒裝焊接或引線接合結合。具體而言，第二驅動電路103的輸出通過連接焊盤122輸入到各個LED的專用引線106。換句話說，第二驅動電路103電連接到三個連接焊盤121、122和123。第二驅動電路103控制激勵LED發光的電流。例如，第二驅動電路103將被第一驅動電路102邏輯處理的驅動信號轉換成驅動LED的驅動功率。第二驅動電路103被第一驅動電路102以這樣的方式控制第二驅動電路103根據該驅動信號選擇性地驅動LED發光。
在半導體合成裝置的適當區域形成中間電介質薄膜以防止短路。為此，中間電介質薄膜(即，鈍化薄膜)210和212在第一襯底101上形成，如圖2所示。優選地中間電介質薄膜210和212通過等離子體化學氣相淀積(PCVD)形成，其中獲得好的覆蓋率而沒有導致短路或在臺階部分引線的斷開。備選地，可以通過使用聚酰亞胺薄膜、旋涂玻璃薄膜(SOG)或根據臺階部分的形狀任何適用的技術來平面化臺階部分。具體而言，優選地，中間電介質薄膜210由聚酰亞胺薄膜、有機薄膜蓋層或旋涂玻璃薄膜形成。優選地，中間電介質薄膜212例如是SiN薄膜。
半導體薄膜層104包括由臺面刻蝕形成的上層區域和下層區域。上層包括pn結。下層區域形成公共電極。第二驅動電路103包括連接焊盤(連接柱)121a、121c、122a和122c，它們通過涂膠層121b和122b相互電連接。反射層105還用作連接公共電極和第二驅動電路103的導電層(圖3)。
圖4是包括半導體薄膜層104的有關部分的剖面圖。
具體而言，鍵合層104a幫助半導體薄膜層104鍵合到中間電介質薄膜210的上表面。附圖標記104b表示導電層。接觸層104c是第二導電類型。刻蝕阻擋層104d阻擋在所述刻蝕阻擋層表面處的臺面刻蝕，但是可以通過另一刻蝕方法來選擇性刻蝕，以便暴露接觸層104c。當接觸層104c非常薄時，沒有刻蝕阻擋層104d就不能提供接觸層104c。緩沖層104e提供了生長在刻蝕阻擋層104d上的高質量外延層。附圖標記104f、104g、104h和104i分別表示下包層、有源層、上包層和第一導電類型接觸層。從底部開始，依次形成鍵合層104a，導電層104b、接觸層104c，刻蝕阻擋層104d、緩沖層104e、下包層104f、有源層104g、上包層104h以及第一導電類型接觸層104i。
鍵合層104a是半導體層，它的能帶間隙比有源層104g的小，例如，該半導體層是n型GaAs層。例如導電層104b是n型AltGa1-tAs(1＞t＞0)。第二導電類型接觸層104c是n型GaAs層。刻蝕阻擋層104d可以和接觸層104c以及刻蝕阻擋層104d上面的層一起選擇性地刻蝕。當接觸層104c是n型GaAs層時，優選地刻蝕阻擋層104d是n型InsGa1-sP層(1≥s≥0)。例如緩沖層104e是n型GaAs層，它的能帶間隙比有源層104g的小，在改善刻蝕阻擋層104d上形成的外延生長層的質量中起重要作用。例如下包層104f是n型AlzGa1-zAs層(1＞z＞0)。有源層104g是n型的AlxGa1-xAs層(1＞y＞0)。上包層104h是p型AlxGa1-xAs層(1＞x＞0)。第一導電類型的接觸層104i是p型GaAs層。各個層的成分比優選的是t＞y、z＞y、以及x＞y。當然，半導體薄膜層104可以具有合適的成分比以滿足x、y、z和t的關系。
從有源層104g發射的光的一部分向下傳輸，經過緩沖層104e、接觸層104c、鍵合層104a到達反射層105。然后，光被反射層105反射，經過鍵合層104a、接觸層104c、緩沖層104e和接觸層104i，從半導體薄膜層104的一側向外發射。這樣，各個層越薄，光吸收越小。然而，如果各個層太薄，產生層中的缺陷和/或疊層邊界中的松垂，所以不能獲得所需的功能。基于這個觀點，優選地緩沖層104e、接觸層104c和鍵合層104a的厚度范圍為5到100nm。優選地刻蝕阻擋層104d的厚度為5到100nm。因為下面的原因，優選地半導體薄膜層104的厚度范圍為0.1到20μm。
當半導體薄膜層104很薄時，因為中間電介質薄膜和引線施加的應力使得半導體薄膜層104破裂。本發明人通過試驗表明如果厚度不大于0.1μm，存在半導體薄膜104破裂的很大可能。當所述半導體薄膜層104鍵合到第一襯底101上時，很難處理具有相對薄厚度的半導體薄膜層104。具有相對大厚度的半導體薄膜層104導致LED和驅動電路之間的引線中缺陷的增大。這是因為大厚度導致半導體薄膜層104和第一襯底101之間的大臺階，因此導致半導體薄膜層104的側面上的中間電介質層和引線的有缺陷的覆蓋。厚度大于20μm的半導體薄膜層104導致制作引線圖形的光刻工藝中曝光裝置的焦深的大的變化，生成有缺陷的引線圖形。而且，少量的抗蝕劑易于保留在半導體薄膜層104的側面。殘留的抗蝕劑也會導致有缺陷的引線圖形。減小半導體薄膜層104和第一襯底101之間臺階的一種方法是形成較厚的中間電介質薄膜。然而，因為中間電介質薄膜施加的應力，傾向于發生半導體薄膜層104的孔隙和LED的退化。基于這些觀點，優選地半導體薄膜的厚度范圍為0.1到20μm。
當信號從未示出的外部電路輸入到第一驅動電路102時，第一驅動電路102執行信號的各種數字處理復位驅動數據以及設置需要激勵的LED的地址、激勵LED的持續時間、激勵LED的計時以及流經LED的電流。然后，第一驅動電路102輸出產生的驅動信號到第二驅動電路103。根據該驅動信號，第二驅動電路103控制流經LED的電流。這樣，LED被適當激勵。
第一驅動電路102的原材料是多晶Si。多晶Si允許在大面積上同時形成第一驅動電路102。然而，如果晶粒不夠大，存在很多晶粒邊界，則載流子的壽命縮短，材料的電阻增大，載流子的遷移率降低。這樣，這種晶體對高速應用沒有幫助。多晶Si可以被再結晶成大的晶體，但不及大電流驅動工作和高速工作中的單晶。這樣，本發明的半導體合成裝置不需要使用多晶Si電路元件來控制LED的驅動電流。
通過第二驅動電路103執行流入LED的電流的控制，第二驅動電路的原材料是單晶。驅動LED的功能分配到第一驅動電路102和第二驅動電路103。數字處理(邏輯處理)僅通過由多晶Si形成的第一驅動電路102執行。這樣，所有所需功能以低制造成本實現。
如上所述，因為半導體薄膜層104中的LED與它們的驅動電路通過薄膜引線圖形相連，其中具有LED的半導體薄膜層104在厚度上可以大為減小。而且，控制流經LED的電流的驅動電路在原材料是單晶Si的材料上形成。用于處理驅動信號的半導體電路由原材料是多晶Si的材料形成。換句話說，根據形成電路器件的半導體材料，功能被分配到電路器件，由此可靠地控制了激勵LED所需的電流。而且，在多晶Si上形成的電路元件可以同時在大面積上形成。相對于在單晶Si上形成所有的電路元件，它有效地減小了制造成本。
半導體薄膜層104可以是其他結構。
圖5示出了根據第一實施例的半導體合成裝置的修改方案。參考圖5，半導體薄膜層104可以被半導體薄膜層304代替，該半導體薄膜層304具有不同于半導體薄膜層104的pn結類型。第一導電類型的雜質(p型雜質)選擇性地擴散到第二導電類型的半導體層(n型半導體層)中以形成p型擴散區域330(第一導電類型的接觸層)。p型擴散區域330和到達有源層104g的擴散前沿一樣深。例如已經擴散到有源層104g的擴散區域330a是p型AlyGa1-yAs層。在上包層104h中形成的擴散區域330b是p型AlxGa1-xAs層。第一導電類型的最上面的接觸層330c與第二導電類型的接觸層(n型接觸層)分離。公共引線107在第二導電類型的第二導電接觸層(n型接觸層)上形成。
圖6示出了根據第一實施例的半導體合成裝置的另一個修改方案。
備選地，半導體薄膜層可以是半導體薄膜層404，具有在最上層104i上形成的公共引線107(公共接觸層)，如圖6所示。
半導體薄膜層中的pn結的另一種形式可以是這樣的通過刻蝕到最底層，發光元件被分割得足夠深。驅動LED的另一種方法是時分驅動方法，而不是同步驅動方法。
第一驅動電路102也可以以低速電路實現，第二驅動電路103也可以也高速電路實現。第一驅動電路102可以是數字形式，第二驅動電路103可以是模擬形式。第一驅動電路102可以以大規模邏輯電路實現，第二驅動電路103可以以小規模電路實現。這種結構允許在占用例如玻璃襯底相對大面積的多晶Si上制造第一驅動電路102。這消除了電路規模的限制，減小了制造成本。第二驅動電路103需要在高速下工作，優選地在電子遷移率高的單晶半導體(例如，單晶硅或單晶化合物半導體例如單晶GaAs)中形成。
第二實施例第一實施例中，第二驅動電路103由第三半導體材料形成在襯底上。第二實施例不同于第一實施例之處在于第二驅動電路103由半導體薄膜中的第三半導體材料形成。和第一實施例中的結構類似的結構由相同的附圖標記表示，并且省略對它們的描述。
圖7的頂視圖示出了半導體合成裝置的有關部分。圖8是沿圖7的A-A線的剖面圖。圖9是沿圖7的B-B線的剖面圖。為了更好地理解該結構，圖7中省略了中間電介質薄膜。
換句話說，半導體合成裝置包括在例如玻璃襯底或塑料襯底這樣的第一襯底上形成的第一驅動電路102和上述第一實施例中的半導體薄膜層104。第一驅動電路102由第二半導體材料例如多晶Si和有機半導體材料形成。可以在第一襯底101上同時形成多晶Si和有機半導體材料。半導體薄膜層104可以由上述第一實施例中的半導體薄膜層304和404代替。當第一驅動電路102控制發光元件發光時，第一驅動電路102通過連接焊盤109由未示出的電源供給電功率而工作。第一驅動電路102執行通過連接焊盤109從外部電路接收的信號的邏輯處理并產生驅動信號。
半導體合成裝置配備有第二驅動電路503，而不是第一實施例中的第二驅動電路103，第二驅動電路503控制了流經LED的電流。第二驅動電路503是原材料是單晶Si的第三半導體材料形成的半導體薄膜。專用引線106、公共引線107以及公共電極108與第二驅動電路503電連接。第一驅動電路102和第二驅動電路503通過引線131相連。反射層105、專用引線106和公共引線107可以由與第一實施例中相同的材料形成。
優選地第二驅動電路503和LED之間以及第二驅動電路503與第一驅動電路102之間的電連接使用半導體光刻工藝中形成的薄膜引線制作。因此，第二驅動電路503的半導體薄膜優選地不大于20μm厚。
如上所述，由于第二驅動電路503是形成在襯底上的半導體薄膜，所述襯底的原材料是單晶Si并與第一襯底101鍵合，因此所有的器件可以使用薄膜引線互連，這使得容易形成和連接引線圖形。這樣，電連接是高度可靠的。
和第一實施例一樣，可以根據特定需求適當選擇用于半導體合成裝置的半導體材料、金屬材料和/或襯底材料。
第三實施例第三實施例不同于第一和第二實施例之處在于第一驅動電路和第二驅動電路的結構。與第一和第二實施例中元件類似的元件以相同的附圖標記表示，省略了對它們的描述。
圖10是根據第三實施例的半導體合成裝置的有關部分的頂視圖。圖11是沿圖10的線A-A的剖面圖。圖12是沿圖10的B-B線的剖面圖。為了更好地理解本發明，中間電介質薄膜從圖10中省略。盡管第三實施例將根據第一實施例中的半導體薄膜層104描述，當然也可使用第一實施例中的半導體薄膜層304和404。
第一實施例中的第二驅動電路103和第二實施例中的第二驅動電路503在襯底上或半導體薄膜中由原材料是單晶Si的材料形成。與此對照，第三實施例中的第二驅動電路603形成在原材料是多晶Si的半導體薄膜內。
第一和第二實施例中的第一驅動電路102由原材料是多晶Si的半導體薄膜形成。與此對照，第三實施例中的第一驅動電路602由原材料是有機半導體材料的第二半導體材料形成。
用于第二驅動電路603的多晶Si通過使用激光再結晶第一襯底101上形成的多晶Si而形成。第二驅動電路603的電子遷移率不低于300Vcm/s，因此第二驅動電路603可以在高速下工作，并可控地驅動1mA量級的電流。
用于第一驅動電路602的有機半導體材料也具有不低于1Vcm/s的電子遷移率。
第二驅動電路603由原材料是多晶Si的材料形成，第一驅動電路602由原材料是有機半導體材料的材料形成。第一驅動電路602和第二驅動電路603同時提供在第一襯底101上。第二驅動電路603和LED之間以及第二驅動電路603和第一驅動電路602之間的電連接可以通過半導體光刻工藝中形成的薄膜引線制作。
如上所述，第一驅動電路602由原材料是有機半導體材料的材料形成，第二驅動電路603由原材料是多晶Si的材料形成。這樣，第一驅動電路602和第二驅動電路603可以在大面積上同時形成。這樣，根據第三實施例的半導體合成裝置極大地減小了制造成本，同時也維持了必要的整體功能。
第四實施例根據第四實施例的半導體合成裝置不同于第一到第三實施例之處在于，在第一襯底下提供光學透鏡，聚焦從LED發射的光。與第一到第三實施例中元件類似的元件以相同的附圖標記給出，省略了對它們的描述。
圖13的頂視圖示出了半導體合成裝置的有關部分。圖14是沿圖13的A-A線的剖面圖。圖15是沿圖13的B-B線的剖面圖。為了更好地理解本實施例，從圖13中省略中間電介質薄膜。盡管第四實施例將參照第三實施例中的半導體薄膜層104、第一驅動電路602和第二驅動電路603描述，當然可以使用第一實施例中的半導體薄膜層304和404來代替半導體薄膜層104。而且，可以使用第一驅動電路102(第一實施例)代替第一驅動電路602。而且，可以使用第二驅動電路103(第一實施例)和503(第二實施例)代替第二驅動電路603。
根據第一到第三實施例的半導體合成裝置具有反射層105，形成在包含LED的半導體薄膜層104下方，反射層105將向第一襯底101的下表面發射的光向上表面返回。
根據第四實施例的半導體薄膜層104具有位于LED上方的表面上的反射層以及遠離形成LED表面的襯底一側上的光學透鏡。光學透鏡聚集光并將光會聚成成像裝置的感光鼓的成像表面上的小斑點。
具體而言，半導體薄膜104的上表面覆蓋有也用作反射層的專用電極744。這樣，向上發射的光被專用電極744向下反射。專用電極744可以是Au層和選自Ti/Pt、Ge和Ni中之一的層的疊層結構，或者是Au和選自Ti、Pt、Ge和Ni中至少一個的合金。這種疊層結構的一個實例是Ti/Pt/Au。專用引線106還可以是包含Al例如AlSiCu和Ni/Al的合金薄膜的形式。透明導電薄膜740由ITO或ZnO形成，從LED發射的光經過該薄膜傳輸。公共電極接觸108通過透明導電薄膜740連接公共電極到第二驅動電路603。因此，公共引線可以在公共電極接觸108的另一側上布置。盡管使用透明導電薄膜740布置公共引線，但引線也可以形成在半導體層104上，在這種情況下透明導電薄膜740不需要是導電的，只需要是對光透明的薄膜即可。
光學透鏡750在第一襯底的下側形成，聚集被專用電極744向下反射的光并將所述反射光聚焦成感光鼓的成像表面上的小斑點。光學透鏡750是棒形透鏡陣列，其中棒形透鏡跨越一行LED的總長度排列。第一襯底101的厚度優選地基本等于光學透鏡750的焦距，使得光被光學透鏡750聚焦成感光鼓的成像表面上的小斑點。這樣，光學透鏡750和LED之間的距離不需要調整，使得光學透鏡750的裝配過程簡化。
需要配置半導體合成裝置使得從LED發射的光通過第一襯底101入射到光學透鏡750。這樣，優選地第一襯底101對于從LED發射的光的波長盡可能透明。出于上述原因，第一襯底101可以由光學透明玻璃襯底或塑料襯底形成。
如上所述，光學透鏡750提供在第一襯底101的下側，該第一襯底的厚度基本等于光學透鏡750的焦距，簡化了光學透鏡750的焦距調整、光學透鏡750相對于LED的位置調整，以及光學透鏡750的裝配過程。
第五實施例根據第五實施例的半導體合成裝置包括第一襯底上形成的第一驅動電路、第二驅動電路以及LED。半導體合成裝置還包括各個器件、連接器(通過所述連接器從外部電路與電功率來提供信號和電功率)、在所述連接器之間電連接的引線、以及在第一驅動電路之間和第二驅動電路之間交流信號的第三驅動電路。類似于第一到第四實施例中的元件以相同的附圖標記給出，關于它們的描述省略。
圖16是根據第五實施例的半導體合成裝置的頂視圖。圖17是沿圖16的線A-A的剖面圖。半導體合成裝置將根據第一實施例中描述的半導體薄膜層104、第一驅動電路102和第二驅動電路103描述。然而，也可使用第一實施例中的半導體薄膜層304和404代替半導體薄膜層104。而且，第一驅動電路102可以被第一驅動電路602(第三實施例)代替，第二驅動電路103可以被第二驅動電路503(第二實施例)和603(第三實施例)代替。
具體而言，半導體合成裝置包括第一襯底101上形成的引線區域860和862，如圖16所示。通過連接器864從外部電路接收信號和電功率。所述信號通過引線區域860和862引導到第一驅動電路102。電功率和接地電勢通過引線區域860和862輸入到第一驅動電路102和第二驅動電路103。第一驅動電路102通過引線區域860和862發送信號到外部電路。引線區域860和862還用作安裝電子部件和存儲器的區域，用于處理信號、穩定電功率、分配電源電壓和/或補償溫度變化。
第三驅動電路850在第一驅動電路102之間和第二驅動電路103之間交流信號。第三驅動電路850由原材料是例如單晶Si和多晶Si的材料形成。備選地，第三驅動電路850可以由原材料是單晶Si、多晶Si，或有機半導體材料的材料形成。第三驅動電路850在驅動LED之前對從外部電路接收的信號執行邏輯處理。更具體而言，第三驅動電路850通過倒裝焊接安裝在引線層871上。多個電極851形成在第三驅動電路850上。電極851通過涂膠873電連接到連接柱872。引線層871形成在提供在第一襯底101上的電介質層870上。第三驅動電路850可以具有多種形式，可以以多種方法制作。例如，第三驅動電路850可以是引線接合的。
如上所述，半導體合成裝置包括各個器件、第一驅動電路102、第二驅動電路103、半導體薄膜層104(LED)、連接器864、引線區域860和862、以及第三驅動電路850，由此簡化了外部電路的結構。
第六實施例根據第六實施例的半導體合成裝置不同于第五實施例之處在于，第三驅動電路在半導體薄膜中形成而不是在襯底上形成。與第五實施例類似的元件以相同的附圖標記表示，省略了對它們的描述。
圖18是半導體合成裝置的頂視圖。圖19是沿圖18的線A-A的剖面圖。盡管半導體合成裝置將根據第一實施例中描述的半導體薄膜層104、第一驅動電路102、第二驅動電路103描述，然而，原先第一實施例中提及的半導體薄膜層304和404可以代替半導體薄膜層104。而且，第一驅動電路102可以被第一驅動電路602(第三實施例)代替，第二驅動電路103可以被第二驅動電路503(第二實施例)和第二驅動電路603(第三實施例)代替。
具體而言，半導體合成裝置包括第三驅動電路950，能對從外部電路接收的信號執行邏輯處理，用于驅動LED。第三驅動電路950以半導體薄膜的形式形成，如圖19所示。
因為第三驅動電路950是半導體薄膜的形式，可以使用薄膜引線以制作第三驅動電路950和其他電路之間的電連接以及第三驅動電路950與引線區域之間的電連接。因此，引線結構簡化，并高度可靠。第三驅動電路可以在大面積上同時形成。
半導體薄膜形成的第三驅動電路950允許對半導體合成裝置的下列修改。
圖20示出了根據第六實施例的半導體合成裝置的一個修改方案。
圖21示出了根據第六實施例的半導體合成裝置的另一個修改方案。
圖22示出了根據第六實施例的半導體合成裝置的又一個修改方案。
如圖20所示，可以在第三驅動電路950的上表面提供第三襯底951。第三襯底951可以是藍寶石襯底。其上具有第三驅動電路950的第三襯底951通過倒裝焊接或引線接合與第一襯底101電連接。
第三襯底951強力支撐第三驅動電路950并提供第三驅動電路950和第一襯底101之間的良好隔離，由此將漏電流最小化并改善了性能。
如圖21所示，半導體薄膜形式的第三驅動電路950可以鍵合到第一驅動電路102上。而且，如圖22所示，薄膜形式的第三驅動電路950可以提供在第一驅動電路102上，在第三驅動電路950和第一驅動電路102之間形成平面化的膜952(電介質薄膜)，由此通過第三驅動電路950所需的空間節省了第一襯底101的材料成本。
第七實施例根據第七實施例的半導體合成裝置不同于第五和第六實施例之處在于，不使用第三驅動電路而采用不同的結構。與第五和第六實施例類似的元件以相同的附圖標記表示，省略了對它們的描述。
圖23是半導體合成裝置的頂視圖。圖24的頂視圖示出了半導體合成裝置的有關部分。圖25是沿圖24的線A-A的剖面圖。盡管半導體合成裝置將根據第一實施例中描述的半導體薄膜層104、第一驅動電路102、第二驅動電路103描述，但原先第一實施例中提及的半導體薄膜層304和404可以代替半導體薄膜層104。而且，第一驅動電路602可以被第一驅動電路102(第三實施例)代替，第二驅動電路603(第三實施例)可以被第二驅動電路103(第一實施例)和503(第二實施例)代替。
如圖23和圖24所示，根據第七實施例的半導體合成裝置不采用第五和第六實施例的第三驅動電路850和950，而是僅采用第一襯底101上形成的引線區域860和862。可以配置半導體合成裝置使得第一驅動電路102和引線區域共享一個區域。換句話說，引線區域860可以在第一驅動電路102之下形成，如圖25所示。這樣，通過連接器864與外部電路交流信號，通過連接器864從外部電路接收電功率。所接收的信號輸入到第一驅動電路102。電功率和接地電勢通過引線區域860和862供給到第一驅動電路102和第二驅動電路103。而且，信號通過引線區域860和862從第一驅動電路102輸出到外部電路。
因為第三驅動電路850和950沒有提供在半導體合成裝置上，而是提供在分離的襯底上，與提供第三驅動電路850和950的情況相比，半導體合成裝置的結構可以簡化，由此實現了低成本的半導體合成裝置。
圖26示出了根據第七實施例的半導體合成裝置的一個修改方案。
參考圖26，不是采用原材料是多晶Si的第一驅動電路102，盡管工作速度降低，但可以采用第三實施例中描述的原材料是有機半導體材料的第一驅動電路602。對于這種半導體合成裝置，在形成第一驅動電路602中可以使用例如印刷這樣的簡單技術，同時成本大為減少。
圖27示出了根據第七實施例的半導體合成裝置的另一種修改方案。
如圖27所示，沒有使用原材料是單晶Si的第二驅動電路103，而是使用第三實施例中描述的原材料是多晶Si的第二驅動電路603。對于這種半導體合成裝置，原材料是多晶Si的第二驅動電路603可以驅動具有高發光效率的LED，極大地節省了制造成本。
圖28示出了根據第七實施例的半導體合成裝置的又一個修改方案。圖27中的修改可以被進一步修改，如圖28所示。換句話說，如圖28所示，第四實施例中描述的專用電極744覆蓋半導體薄膜104。形成透明導電薄膜740來代替反射層105。光學透鏡750也可以提供在遠離LED的第一襯底101的一側，光學透鏡750聚集LED發射的光并將所述光聚焦成成像裝置的成像軸承體(bearing body)的表面上的小斑點。第七實施例允許使用光學透鏡將打印頭配置成單一結構，這樣簡化了裝配過程。
第八實施例根據第八實施例的半導體合成裝置不同于第五到第七實施例之處在于，根據第五到第七實施例的連接器和引線區域制作在第二襯底上。與第五到第七實施例類似的元件以相同的附圖標記表示，省略了對它們的描述。
圖29是半導體合成裝置的頂視圖。圖30是沿線A-A的剖面圖。盡管半導體合成裝置將根據第三實施例中描述的半導體薄膜層104、第一驅動電路602、第二驅動電路603描述，但原先第一實施例中提及的半導體薄膜層304和404可以代替半導體薄膜層104。而且，第一驅動電路602可以被第一驅動電路102(第一實施例)代替，第二驅動電路603可以被第二驅動電路103和503(第二實施例)代替。
如圖29所示，根據第八實施例的半導體合成裝置使用第二襯底1001，第二襯底1001包括第五到第七實施例中描述的連接器864和引線區域860和862。具體而言，第二襯底1001具有類似于引線區域860和862的引線/電子部件區域1002，類似于連接器864的連接器1003。第二襯底1001是由無機材料形成的襯底，例如玻璃襯底、玻璃環氧樹脂襯底、陶瓷襯底或塑料襯底。
第一襯底101通過粘合劑與第二襯底1001結合，如圖30所示，這樣在第二襯底1001上安裝半導體合成裝置1010(與圖11中結構相同)。半導體合成裝置1010上提供的連接焊盤109引線接合到第二襯底1001上的引線/電子部件區域1002中的連接焊盤1005，這樣確立了半導體合成裝置和第二襯底1001之間的電連接。換句話說，信號和電功率可以經過第二襯底1001傳播。
通過連接器1003從外部電路接收的信號經由引線/電子部件區域1002輸入到第一驅動電路602。而且，電功率和接地電勢通過引線/電子部件區域1002輸入到第一驅動電路602和第二驅動電路603。而且，第一驅動電路602能夠通過引線/電子部件區域1002輸出信號到外部電路。
如上所述，其上制作有連接器和引線結構的第二襯底1001允許半導體合成裝置和外部電路之間信號的平滑通信，并允許電功率從外部電路供給到半導體合成裝置。第八實施例在實現具有較窄寬度的第一襯底101中是有效的，確保了制造成本的降低。第八實施例在半導體合成裝置的基本設計上，提供了更多的自由度，例如，多層引線。
第九實施例第九實施例不同于第八實施例之處在于半導體合成裝置以不同的方式安裝在第二襯底上。與第八實施例類似的元件以相同的附圖標記表示，省略了對它們的描述。
圖31是根據第九實施例的半導體合成裝置的頂視圖。圖32是沿圖31的線A-A的剖面圖。圖33是沿圖31的線B-B的剖面圖。盡管半導體合成裝置將根據第三實施例中描述的半導體薄膜層104、第一驅動電路602、第二驅動電路603描述，但原先第一實施例中提及的半導體薄膜層304和404可以代替半導體薄膜層104。而且，第一驅動電路602可以被第一驅動電路102(第一實施例)代替，第二驅動電路603(第三實施例)可以被第二驅動電路103(第一實施例)和503(第二實施例)代替。
在第八實施例中，第一襯底101通過粘合劑鍵合到第二襯底1001上，這樣安裝半導體合成裝置1010到第二襯底1001上。在第九實施例中，第一襯底101與其上形成有連接器和引線的第二襯底1001電連接。
具體而言，如圖32和圖33所示，半導體合成裝置1010上的連接焊盤109相對于第二襯底1001上形成的引線/電子部件區域1002上的連接焊盤1005定位。然后，連接焊盤1005要么直接與連接焊盤109電連接，要么通過接合劑層1101與連接焊盤109電連接，這樣通過連接區域1110鍵合第二襯底1001到半導體合成裝置1010上，如圖31所示。在第二襯底1001連接到半導體裝置1010之后，第二襯底1001可以使用例如UV硬化樹脂而被固定。
第九實施例比第八實施例在實現窄寬度的半導體合成裝置中更為有效。而且，第九實施例中第二襯底1001的寬度可以比第一襯底101的寬度窄。
半導體合成裝置可做如下修改參考圖34，第四實施例中描述的專用電極744用于覆蓋半導體薄膜104的上表面。形成第四實施例中描述的透明導電薄膜740。光學透鏡750提供在遠離LED的第一襯底101的一側上，聚集從LED發射的光并將所述光聚焦成成像裝置的感光鼓的成像表面上的小斑點。其上提供有光學透鏡750的第一襯底101可以電連接到第二襯底1001。
第十實施例第十實施例涉及使用根據第一到第三實施例以及第五到第八實施例的半導體合成裝置的LED打印頭。
例如根據第十實施例的LED打印頭用作在電子照相印刷機或電子照相復印機中使用的曝光單元。具體而言，LED打印頭包括LED單元1502，其上裝載有LED并受到底部構件1501的支撐。LED單元1502包括安裝到襯底上的根據第一到第三實施例和第五到第八實施例的半導體合成裝置。棒形透鏡陣列1503布置在發光單元1502a的LED之上。棒形透鏡陣列1503包括沿著LED直線并排排列的多個圓柱形光學透鏡。該圓柱形光學透鏡受到透鏡架1504的支撐。發光單元1502a的LED可以是任何一種半導體薄膜層104、304和404。
透鏡架1504覆蓋底部構件1501和LED單元1502。底部構件1501、LED單元1502和透鏡架1504以夾層關系由夾持器(clamper)1505保持在一起，夾持器1505經過在底部構件1505中形成的開孔1501a并經過透鏡架1504中形成的開孔1504a延伸。換句話說，底部構件1501和透鏡架1504用作支撐LED單元1502和棒形透鏡陣列1503的支架。
棒形透鏡陣列1503聚集從LED單元1502發射的光并將所述光聚焦成外部構件(例如感光鼓)上的小斑點。
因為LED單元1502采用根據第一到第三實施例和第五到第八實施例的半導體合成裝置，LED單元1502可以被最小化并提供高質量圖像。因為用于LED的驅動電路可以根據所需的功能分割，根據各個驅動電路的規格可以部分減少制造成本，以低成本實現極好性能的LED單元1502。
第十一實施例根據第十一實施例的LED打印頭涉及采用根據第九實施例的半導體合成裝置的LED打印頭。
根據第十一實施例的LED打印頭用作在例如電子照相印刷機或電子照相復印機中使用的曝光單元。具體而言，如圖36所示，LED打印頭包括LED單元1602，其上裝載有LED并受到底部構件1601的支撐。第一襯底101固定到底部構件1601上，這樣安裝了根據第九實施例的半導體合成裝置。棒形透鏡陣列1603布置在任何一個半導體薄膜104、304和404形成的LED之上。棒形透鏡陣列1603聚集從LED發射的光并將所述光聚焦成小斑點。棒形透鏡陣列1603包括沿著LED直線并排排列的多個圓柱形光學透鏡。該圓柱形光學透鏡受到透鏡架1604的支撐。
透鏡架1604覆蓋底部構件1601和LED單元1602。底部構件1601、LED單元1602和透鏡架1604以夾層關系由夾持器1605保持在一起，夾持器1605經過在底部構件1601中形成的開孔1601a并經過透鏡架1604中形成的開孔1604a延伸。換句話說，底部構件1601和透鏡架1604用作支撐LED單元1602和棒形透鏡陣列1603的支架。
因為LED單元1602采用根據第九實施例的半導體合成裝置，引線區域的可靠性能夠大為改善。
第十二實施例第十二實施例涉及具有第四到第七實施例修改方案的光學透鏡的LED打印頭，或具有第九實施例修改方案的光學透鏡的LED打印頭。
例如，根據第十二實施例的LED打印頭用作在電子照相印刷機或電子照相復印機中使用的曝光單元。具體而言，如圖37所示，LED打印頭包括其上載有LED的LED單元1703，所述LED打印頭受到支架1701和1702的支撐。第一襯底101由支架1701和1702支撐。固定引腳1704將支架1701和1702保持在一起，使得具有光學透鏡750的半導體合成裝置安裝到LED單元上。
因為LED單元1703采用具有光學透鏡750的半導體合成裝置，相對于第十實施例或第十一實施例，不需要支撐棒形透鏡陣列的透鏡支架。這容易裝配LED單元，并提供LED單元微型化和簡化的結構。如有需要，可以給支架1701和1702提供散熱片(未示出)。
第十三實施例第十三實施例涉及采用第十到第十二實施例中任一個的LED打印頭的成像裝置。
參考圖38，成像裝置包括容納有一疊沒有印刷記錄的介質P的存紙盒2001。跳躍輪2002接觸該疊記錄介質P的最上頁。當跳躍輪2002旋轉時，跳躍輪2002輸入該疊記錄介質P的最上頁到傳輸路徑。壓帶輪2003、搓紙輪2004、壓帶輪2005和搓紙輪2006相互結合，以處理單元2007Y中處理的圖像信息的時間關系將記錄介質P的紙張提供到處理單元2007Y。然后，記錄介質P的紙張繼續前進通過處理單元2007M、2007C和2007B。
處理單元2007Y、2007M、2007C和2007B沿記錄介質P的傳輸方向自上而下排列。每個處理單元200Y、2007M、2007C和2007B可以基本相同；為簡單起見僅描述形成黃色圖像的處理單元2007Y的操作。應當理解的是其他處理單元以相同的方式工作。
處理單元2007Y包括感光鼓2007a，它由未示出的驅動源和齒輪以傳輸記錄介質P到相鄰處理單元的方向旋轉驅動。感光鼓2007a周圍放置的是充電單元2007b、曝光單元2007c、顯影單元2007d以及清潔單元2007e。充電單元2007b給感光鼓2007a的表面充電。曝光單元2007c根據印刷數據選擇性地激勵LED以照射感光鼓2007a的帶電表面，以形成感光鼓2007a上的靜電潛像。顯影單元2007d供給黃色調色劑到感光鼓2007a上的靜電潛像以顯影該靜電潛像成黃色調色圖像。清潔單元2007e從感光鼓2007a去除剩余的調色劑。
例如傳輸輪2008由半導電的橡膠形成，面對感光鼓2007a。施加電壓到傳輸輪2008以制造感光鼓2007a和傳輸輪2008之間的電勢差，由此將調色圖像轉移到記錄介質P。
固定單元2009位于處理單元2007B的下游，包括熱輥和壓力輥，它們形成熱輥和壓力輥之間的固定點。當記錄介質P經過該固定點時，各種顏色的調色圖像在壓力和熱度下熔融成永久的全色圖像。
記錄介質P以預定速度順序經過處理單元前進，所以各種顏色的調色圖像以記錄的順序一個接一個地轉移到記錄介質P上。
壓帶輪2010、放電輪2011、壓帶輪1012和放電輪2013被未示出的驅動源旋轉驅動，以經過放電路徑使記錄介質P放電到集紙箱2014。
這樣，在記錄介質P上形成全色圖像。
如上所述，因為成像裝置采用根據第十到第十二實施例的LED打印頭，成像裝置在空間利用率、高質量的成像以及制造成本的減少方面性能良好。
本發明不限于前面的實施例。例如，依照可以應用到LED打印頭的半導體合成裝置描述了實施例。然而，假設任意有源器件被可控驅動，則本發明適用于任何應用。本發明還應用到任意發光元件，例如半導體激光器。
本發明的半導體薄膜層的導電類型可以從n型變成p型或與此相反。而且，有源層的導電類型可以以多種形式改變，例如n型、p型和非摻雜類型。
盡管用于形成實施例中半導體薄膜的第一半導體材料依照GaAs、AlGaAs和AlGaAsP進行了描述，但第一半導體材料可以包含一種氮化物半導體材例如GaAs1-xNx、GaP1-xNx、InAs1-xNx、InP1-xNx、InGa1-xAs1-yNy、InP1-x-yAsxNy、GaP1-x-yAsxNy、InxGa1-xN、AlxGa1-xN、InxAl1-xN或GaN(1≥x≥0，1≥y≥0)，或這些材料中的一種以上的材料。
已經依照雙異質結描述了LED，但本發明還可以是其他結構，例如單異質結或同質結。
盡管依照LED外延薄膜描述了半導體薄膜，但本發明可以應用到任意發光元件。例如，發光元件可以被光接收元件代替。
LED打印頭和成像裝置不限于圖35到38。
雖然已經描述了本發明，但顯然可以以多種方式變化。并不認為這種變化偏離了本發明的精神和范圍，對于本領域技術人員來講顯而易見的是，所有這種修改都包括在權利要求書的范圍之內。
權利要求
1.一種半導體合成裝置，包括第一襯底(101)；半導體薄膜層(104，304，404)，所述半導體薄膜層形成在所述第一襯底上并由第一半導體材料形成所述半導體薄膜層；有源器件(104a)，在所述半導體薄膜層(104)中形成；第一驅動電路(102，602)，由第二半導體材料形成，執行驅動所述有源器件的第一功能；第二驅動電路(103，503，603)，由第三半導體材料形成，執行驅動所述有源器件的第二功能，所述第二功能不同于所述第一功能。
2.根據權利要求1的半導體合成裝置，其中所述第二驅動電路(103，503，603)與所述有源器件電連接，并以第一速度工作，所述第二驅動電路直接驅動所述有源器件；其中所述第一驅動電路(102，602)與所述第二驅動電路電連接，并以低于所述第一速度的第二速度工作，所述第一驅動電路控制所述第二驅動電路。
3.根據權利要求1的半導體合成裝置，其中所述第二驅動電路(103，503，603)與所述有源器件電連接，并控制直接驅動所述有源器件的第一驅動電流；其中所述第一驅動電路(102，602)與所述第二驅動電路電連接，并控制驅動所述第二驅動電路的第二驅動電流，所述第二驅動電流小于所述第一驅動電流。
4.根據權利要求1的半導體合成裝置，其中所述第一襯底(101)由無機材料形成。
5.根據權利要求4的半導體合成裝置，其中所述無機材料是玻璃。
6.根據權利要求1的半導體合成裝置，其中所述第一襯底由有機材料形成。
7.根據權利要求1的半導體合成裝置，其中所述有源器件(104a)是發光元件。
8.根據權利要求7的半導體合成裝置，其中所述第一襯底由對發光元件發射的光的波長光學透明的材料形成。
9.根據權利要求8的半導體合成裝置，進一步包括聚集光的光學透鏡(750)，該光學透鏡位于遠離所述第一襯底的第二表面的所述第一襯底的第一表面上，所述第一襯底的第二表面上形成發光元件。
10.根據權利要求9的半導體合成裝置，其中光學透鏡是棒形透鏡陣列，其焦距基本等于所述第一襯底的厚度。
11.根據權利要求1的半導體合成裝置，其中所述第一半導體材料(104)是化合物半導體材料。
12.根據權利要求11的半導體合成裝置，其中所述化合物半導體材料(104)至少選自包含AlxGa1-xAs、AlxGayIn1-x-yP和GaxIn1-xAsyP1-y(1≥x≥0，1≥y≥0)的組中的一種，其中所述半導體薄膜層是由所述化合物半導體材料形成的單層、或不同參數的x和y的所述化合物半導體材料形成的多層的疊層結構。
13.根據權利要求11的半導體合成裝置，其中所述化合物半導體材料至少選自包含GaAs1-xNx、GaP1-xNx、InAs1-xNx、InP1-xNx、InGa1-xAs1-yNy、InP1-x-yAsxNy、GaP1-x-yAsxNy、InxGa1-xN、A1xGa1-xN、InxAl1-xN或GaN(1≥x≥0，1≥y≥0)的組中的一種，其中所述半導體薄膜層是化合物半導體材料的單層或者是由具有不同參數x和y的化合物半導體材料形成的多層的疊層結構。
14.根據權利要求1的半導體合成裝置，其中所述半導體薄膜層(104)的厚度的范圍為0.1μm到20μm。
15.根據權利要求7的半導體合成裝置，其中所述發光元件包括發光二極管。
16.根據權利要求15的半導體合成裝置，其中所述發光二極管是多個發光二極管中的一個。
17.根據權利要求16的半導體合成裝置，其中所述多個發光二極管以規則間距排列。
18.根據權利要求7的半導體合成裝置，其中在所述發光元件下形成反射層(105)，反射從所述發光元件發射的光。
19.根據權利要求18的半導體合成裝置，其中所述反射層(105)由金屬材料形成。
20.根據權利要求7的半導體合成裝置，其中在所述發光元件上形成反射層(744)，反射從所述發光元件發射的光。
21.根據權利要求9的半導體合成裝置，其中在所述發光元件上形成反射層(744)，反射從所述發光元件發射的光。
22.根據權利要求20的半導體合成裝置，其中所述反射層(105)由金屬材料形成。
23.根據權利要求21的半導體合成裝置，其中所述反射層(105)由金屬材料形成。
24.根據權利要求7的半導體合成裝置，其中所述第二驅動電路(103，503，603)控制了流經所述發光元件的電流。
25.根據權利要求24的半導體合成裝置，其中所述第三半導體材料的原材料是單晶Si。
26.根據權利要求25的半導體合成裝置，其中所述第二驅動電路形成在所述第一襯底上。
27.根據權利要求26的半導體合成裝置，其中所述第二驅動電路(103)電連接到所述第一襯底上形成的引線區域中的連接區域，所述第二驅動電路通過倒裝焊接連接。
28.根據權利要求25的半導體合成裝置，其中所述第二驅動電路由半導體薄膜形成。
29.根據權利要求28的半導體合成裝置，其中所述第二驅動電路(503)通過薄膜引線電連接到電路元件。
30.根據權利要求24的半導體合成裝置，其中所述第三半導體材料的原材料是多晶Si。
31.根據權利要求30的半導體合成裝置，其中所述第二驅動電路由半導體薄膜形成。
32.根據權利要求31的半導體合成裝置，其中所述驅動電路通過薄膜引線與電路元件電連接。
33.根據權利要求7的半導體合成裝置，其中所述第一驅動電路(102，602)對從外部電路接收的信號執行數字處理，所述數字處理用于產生驅動所述發光元件的驅動信號。
34.根據權利要求33的半導體合成裝置，其中所述第二半導體材料的原材料是多晶Si。
35.根據權利要求34的半導體合成裝置，其中所述第三半導體材料的原材料是單晶Si。
36.根據權利要求33的半導體合成裝置，其中所述第二半導體材料的原材料是有機半導體材料。
37.根據權利要求36的半導體合成裝置，其中所述第三半導體材料的原材料是多晶Si。
38.根據權利要求33的半導體合成裝置，其中所述第一驅動電路通過薄膜引線與電路元件電連接。
39.根據權利要求1的半導體合成裝置，其中在所述第一襯底上形成引線區域(860+862)，其中信號通過所述引線區域(860+862)被提供給所述第一驅動電路和/或所述第二驅動電路，電功率通過所述引線區域供給到所述第一驅動電路和第二驅動電路。
40.根據權利要求39的半導體合成裝置，其中在所述第一襯底上提供連接器(864，1003)，其中信號被提供給所述第一驅動電路和/或所述第二驅動電路，電功率通過所述連接器供給到所述第一驅動電路和所述第二驅動電路。
41.根據權利要求1的半導體合成裝置，進一步包括第二襯底(1001)，其上形成引線區域(1003)，其中信號通過所述引線區域被提供給所述第一驅動電路和/或所述第二驅動電路，電功率通過所述引線區域供給到所述第一驅動電路和所述第二驅動電路，其中所述第二襯底轉播來自外部電路的信號和電功率到所述第一驅動電路和/或所述第二驅動電路，其中所述第一襯底被安裝到所述第二襯底上，且所述第一襯底包括其上形成的半導體薄膜層、第一驅動電路和所述第二驅動電路。
42.根據權利要求41的半導體合成裝置，其中所述第二襯底(1001)通過引線接合與所述第一襯底相連。
43.根據權利要求42的半導體合成裝置，其中在所述第一襯底上形成的連接焊盤或連接柱與所述第二襯底上形成的連接焊盤或連接柱直接電連接或通過接合劑電連接。
44.根據權利要求39的半導體合成裝置，其中第三驅動電路(850)形成在所述第一襯底上，其中所述第三驅動電路處理從外部電路接收的信號，并與所述第一驅動電路和第二驅動電路交流信號。
45.根據權利要求44的半導體合成裝置，其中所述第三驅動電路(950)通過倒裝焊接與所述第一襯底(101)電連接。
46.根據權利要求44的半導體合成裝置，其中所述第三驅動電路(950)由半導體薄膜形成。
47.根據權利要求46的半導體合成裝置，其中所述第三驅動電路(950)鍵合到所述第一驅動電路。
48.根據權利要求47的半導體合成裝置，其中所述第三驅動電路鍵合到鍵合區域，平面化電介質薄膜(952)夾在所述第三驅動電路和所述第一驅動電路之間。
49.根據權利要求46的半導體合成裝置，其中藍寶石襯底(951)形成在遠離所述半導體薄膜層的第二表面的所述半導體薄膜層的第一表面上，所述半導體薄膜層的第二表面朝著所述第一襯底。
50.根據權利要求44的半導體合成裝置，其中所述第三驅動電路(950)由原材料是單晶Si和多晶Si的材料形成。
51.根據權利要求44的半導體合成裝置，其中所述第三驅動電路(950)由原材料包括至少單晶Si、多晶Si和有機半導體材料之一的材料形成。
52.一種打印頭，結合了權利要求1所述的半導體合成裝置。
53.根據權利要求52的打印頭，進一步包括支架，用于支撐所述半導體合成裝置；光學系統，受所述支架支撐，聚集從所述半導體合成裝置的發光元件發射的光；其中所述發光元件位于所述光學系統的光軸上。
54.一種成像裝置，結合了權利要求53所述的打印頭。
全文摘要
一種半導體合成裝置，包括第一襯底(101)、半導體薄膜層(104，304，404)、有源器件(104a)、第一驅動電路(102，602)以及第二驅動電路(103，503，603)。半導體薄膜層形成在第一襯底上并由第一半導體材料形成。有源器件在所述半導體薄膜層中形成。第一驅動電路由第二半導體材料形成并執行驅動所述有源器件的第一功能。第二驅動電路由第三半導體材料形成并執行驅動所述有源器件的第二功能，第二功能不同于第一功能。
文檔編號H01L27/15GK1838424SQ20061007164
公開日2006年9月27日 申請日期2006年3月27日 優先權日2005年3月25日
發明者荻原光彥, 藤原博之, 武藤昌孝, 鈴木貴人, 豬狩友希 申請人:沖數據株式會社