專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光裝置和圖像形成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光裝置和使用該半導(dǎo)體發(fā)光裝置的圖像形成設(shè)備(例如圖像顯示設(shè)備)。
背景技術(shù)：
其中集成了發(fā)射不同波長的光(例如，紅光、綠光和藍(lán)光)的多個發(fā)光元件的半導(dǎo)體發(fā)光裝置是已知的?？梢灶A(yù)見，通過以二維陣列布置多個這種半導(dǎo)體發(fā)光裝置來構(gòu)建圖像顯示設(shè)備。就這方面而言，例如，專利文件No. 1公開了一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置，其中，多個半導(dǎo)體發(fā)光元件在垂直于發(fā)光表面的方向上層疊。如果這種半導(dǎo)體發(fā)光裝置用在圖像顯示設(shè)備中，則可以減小每個像素的尺寸，且因而可以獲得高精度圖像顯示設(shè)備。專利文件No. 1中公開的半導(dǎo)體發(fā)光裝置按以下方式制作。首先在襯底上安裝第一半導(dǎo)體發(fā)光元件。然后，在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件上形成透光絕緣膜，且在該透光絕緣膜上形成第一結(jié)合電極。然后，將背面具有第二結(jié)合電極的第二半導(dǎo)體發(fā)光元件結(jié)合到第一結(jié)合電極上，使得第二半導(dǎo)體發(fā)光元件層疊在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件上。專利文件No. 1 日本專利特開平No. 2007-273898。然而，在按上述方式制作的半導(dǎo)體發(fā)光裝置中，在第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件之間形成空氣層。該空氣層的厚度對應(yīng)于第一和第二結(jié)合電極以及透光絕緣膜的厚度的總和。因此，當(dāng)從第二半導(dǎo)體發(fā)光元件的背面發(fā)射光時，光散發(fā)到空氣層中，且在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件的表面散射，或者被第一半導(dǎo)體發(fā)光元件或襯底吸收。因而，光并不是從最上面的半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光表面被有效地發(fā)射。因此，使用該半導(dǎo)體發(fā)光裝置的圖像顯示設(shè)備難以提供高亮度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問題，且本發(fā)明的目的是提供一種能夠提供高亮度的半導(dǎo)體發(fā)光裝置和使用該半導(dǎo)體發(fā)光裝置的圖像形成設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置，該半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括在垂直于發(fā)光表面的方向上層疊的薄膜形式的多個半導(dǎo)體發(fā)光元件。通過反射金屬層在安裝襯底上提供第一半導(dǎo)體發(fā)光元件。第一半導(dǎo)體發(fā)光元件配置成發(fā)射第一波長的光。提供覆蓋第一半導(dǎo)體發(fā)光元件的第一透光平坦化絕緣膜。第一透光平坦化絕緣膜配置成透射第一波長的光且具有電絕緣特性。通過第一透光平坦化絕緣膜在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件上提供第二半導(dǎo)體發(fā)光元件。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件配置成透射第一波長的光且發(fā)射第二波長的光。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件包括在面對第一半導(dǎo)體發(fā)光元件的一側(cè)上提供的第一半導(dǎo)體多層反射膜。第一半導(dǎo)體多層反射膜配置成透射第一波長的光且反射第二波長的光。使用這種配置，可以有效地從最上面的半導(dǎo)體發(fā)光元件取得層疊的半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)射的光。因而，可以獲得提供高亮度的半導(dǎo)體發(fā)光裝置和使用該半導(dǎo)體發(fā)光裝置的圖像形成設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置，該半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括在垂直于發(fā)光表面的方向上層疊的薄膜形式的多個半導(dǎo)體發(fā)光元件。通過反射金屬層在安裝襯底上提供第一半導(dǎo)體發(fā)光元件。第一半導(dǎo)體發(fā)光元件配置成發(fā)射第一波長的光。在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件上提供第一透光平坦化絕緣膜。第一透光平坦化絕緣膜配置成透射第一波長的光且具有電絕緣特性。在第一透光平坦化絕緣膜上提供第一介質(zhì)多層反射膜。該第一介質(zhì)多層反射膜配置成透射第一波長的光且具有電絕緣特性。通過第一介質(zhì)多層反射膜在第一透光平坦化絕緣膜上提供第二半導(dǎo)體發(fā)光元件。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件配置成透射第一波長的光且發(fā)射第二波長的光。第一介質(zhì)多層反射膜配置成反射第一波長的光且透射第二波長的光。由此后給出的詳細(xì)描述，本發(fā)明的應(yīng)用性的其他范圍將變得顯而易見。然而，應(yīng)當(dāng)注意，盡管指示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是詳細(xì)描述和特定實施例僅是作為例子給出的， 因為在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種變化和修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是明顯的。


在附圖中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的剖面圖； 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的平面圖； 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的圖像顯示設(shè)備的平面圖； 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的剖面圖； 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的剖面圖； 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的平面圖； 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的圖像顯示設(shè)備的平面圖； 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置的剖面圖。
具體實施例方式此后將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。提供附圖僅用于解釋目的且并不限制本發(fā)明的范圍。第一實施例
將參考圖1至3描述本發(fā)明的第一實施例。將參考圖1和2描述第一實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置100。圖1是示出第一實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置100沿圖2中的線I-I的剖面圖。圖2是示出第一實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置100的平面圖。圖3是示出使用第一實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置100的圖像顯示設(shè)備 1000 (作為圖像形成設(shè)備的實例)的平面圖。這些圖示意性地示出半導(dǎo)體發(fā)光裝置100和圖像顯示設(shè)備1000的配置，且并不旨在限制相應(yīng)部分的尺寸。如圖1所示，根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置100具有這種配置三個半導(dǎo)體發(fā)光元件在安裝襯底101上垂直于發(fā)光表面的方向上層疊(即，以三維方式層疊)。圖像顯示設(shè)備1000具有這種配置多個半導(dǎo)體發(fā)光裝置100如圖3所示以矩陣形式布置。
在半導(dǎo)體發(fā)光裝置100中，發(fā)射不同波長的光的第一、第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115 (分別是薄膜形式)在垂直于半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115的發(fā)光表面的方向上層疊。在這三個半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115中，第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102 最靠近安裝襯底101且發(fā)射波長λ 1的光。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114設(shè)置在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102上且發(fā)射波長λ 2的光。第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115設(shè)置在第二半導(dǎo)體發(fā)光元件 114上且發(fā)射波長λ 3的光。接下來，將描述三個半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115的層疊結(jié)構(gòu)。第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102包括從底部開始的N型接觸層l(Ma、N型包層105a、有源層(作為發(fā)光層)106a、 P型包層107a以及P型接觸層108a。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114包括從底部開始的N型接觸層104b、N型包層10 、有源層(作為發(fā)光層)106b、P型包層107b以及P型接觸層108b。 第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115包括從底部開始的N型接觸層l(Mc、N型包層105c、有源層(作為發(fā)光層)106c、P型包層107c以及P型接觸層108c。這些半導(dǎo)體層可以由例如AlaGablrih-bASxP^Sbm (0 ^ a ^ 1, 0彡b彡1， 0彡χ彡1，0 ^ y ^ 1, 0彡ζ彡1)構(gòu)成。這些相應(yīng)的半導(dǎo)體層可以使用常規(guī)MOCVD (金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)方法或MBE (分子束外延)方法通過諸如GaAs、藍(lán)寶石、hP、石英或Si的襯底上的外延生長來形成。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114還包括在N型接觸層104b和N型包層10 之間形成的第一半導(dǎo)體多層反射膜116。第一半導(dǎo)體多層反射膜116僅反射第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114的有源層106b發(fā)射的光(或者半導(dǎo)體發(fā)光元件114和115的有源層106b和106c發(fā)射的光)。 而且，第一半導(dǎo)體多層反射膜116透射第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102的有源層106a發(fā)射的光。就這方面而言，表述“透射光”用于表示“不吸收或吸收較少的光”。第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115還包括在N型接觸層l(Mc和N型包層105c之間形成的第二半導(dǎo)體多層反射膜117。第二半導(dǎo)體多層反射膜117僅反射第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115 的有源層106c發(fā)射的光。而且，第二半導(dǎo)體多層反射膜117透射第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102 的有源層106a發(fā)射的光以及第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114的有源層106b發(fā)射的光。這些半導(dǎo)體多層反射膜116和117可以由表示為例如(AlrlGa1^rl) r Jr^r2N (O^rl ^l, 0 ^ r2 ^ 1)的材料構(gòu)成。這些半導(dǎo)體多層反射膜116和117可以使用常規(guī) MOCVD方法或MBE方法形成為半導(dǎo)體發(fā)光元件114和115的一部分。半導(dǎo)體多層反射膜116和117 (其反射預(yù)定波長的光)中的每一個由具有大不相同的折射率的兩層材料構(gòu)成，所述材料選自表示為例如(AlriGa1I1)(0 ^ rl ^ 1， 0 ^ r2 ^ 1)的材料。每一層的厚度設(shè)置為λτ/4Χ^ιι+1)，其中m是整數(shù)。λτ是當(dāng)(將被反射的)光經(jīng)過每一層時的波長。更具體而言，通過把將被反射的光的波長λ除以每一層的折射率η獲得λτ。半導(dǎo)體多層反射膜116和117中的每一個包括具有不同折射率的這兩層的組合(對)的至少5個周期。在第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114中，N型接觸層104b、N型包層105b、有源層106b、P 型包層107b以及P型接觸層108b由透射從第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102的有源層106a發(fā)射的光的材料制成。在第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115中，N型接觸層104c、N型包層105c、有源層 106c,P型包層107c以及P型接觸層108c由透射從第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件102和114 的有源層106a和106b發(fā)射的光的材料制成。
接下來，將描述第一和第二半導(dǎo)體多層反射膜116和117以及各個半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115的組分和波長的示例。在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102中，P型接觸層108a可以由GaAs或GaP構(gòu)成。另外，P型包層107a和N型包層10 可以由Ala5Ina5P構(gòu)成。而且，有源層106a可以由一個或多個量子阱層構(gòu)成，每個量子阱層包括(Alyl^vyl)a5Ina5P (0彡yl彡0. 5)的阱層和 (AlzlGa1^1)0.5In0.5P (0<zl ^ 1, yl<zl)的阻擋層的組合。阻擋層中Al的組分比大于阱層中Al的組分比。N型接觸層10 可以由GaAs構(gòu)成。第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102的波長λ 1通過控制有源層106a的阱層中的Al的組分比而被任意設(shè)置。例如，第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102的波長λ 1設(shè)置為在550nm < λ ^ 650nm (即紅色波長帶)的范圍。在第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件114和115中，P型接觸層10 和108c以及N型接觸層10 和105c可以由GaAs或GaP構(gòu)成。另外，P型包層107b和107c和N型包層10 和105c可以由Alx2^ih2N (0彡x2彡1)構(gòu)成。而且，有源層106b和106c可以由一個或更多量子阱層構(gòu)成，每個量子阱層包括H^feVpN (0<y2彡1)的阱層和hz2Gai_z2N (0^ζ2<1, z2<y2)的阻擋層的組合。阻擋層中h的組分比大于阱層中的h的組分比。第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件114和115的波長λ 2和λ 3通過控制有源層106b 和106c的阱層中的In的組分比而被任意設(shè)置。例如，第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114的波長λ 2 設(shè)置為在480nm < λ2彡550nm (即，綠色波長帶)的范圍，第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115的波長入3設(shè)置為在45011111彡λ3彡480nm (即，藍(lán)色波長帶)的范圍。半導(dǎo)體多層反射膜116和117的組分如下。半導(dǎo)體多層反射膜116和117分別由表示為例如Jn1I2N (0 ^rl ^ 1, 0 ^ r2 ^ 1)的多層構(gòu)成。半導(dǎo)體發(fā)光元件(即薄膜)102、114和115中的每一個可以通過按以下方式在生長襯底上執(zhí)行外延生長而形成所述方式為在生長襯底和外延生長層之間插入犧牲層?？梢酝ㄟ^化學(xué)蝕刻去除犧牲層(即，化學(xué)剝離方法)從生長襯底分離外延生長層。在這方面而言， 還可以通過使用激光燒除外延生長層和生長襯底之間的邊界(即，激光剝離方法)從生長襯底分離外延生長層。而且，還可以通過研磨生長襯底從生長襯底分離外延生長層。在該實施例中，考慮到半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115的三維集成，半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115中的每一個優(yōu)選地形成為具有0. 5Mm或更小的厚度。將描述半導(dǎo)體發(fā)光裝置100的疊層(其中層疊半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115)。 首先，在安裝襯底101的表面上形成反射金屬層103。然后，借助于分子間力或者共晶結(jié)合將第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102結(jié)合到反射金屬層103上?？商鎿Q地，可以使用透射第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102發(fā)射的光的粘合劑將第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102結(jié)合到反射金屬層103 上。粘合劑由例如聚酰亞胺樹脂、酚醛清漆基樹脂(novolac-based resin), S0G、含氟樹脂 (fluorine resin)、環(huán)氧樹脂等構(gòu)成。反射金屬層103使用常規(guī)濺射方法、蒸發(fā)沉積方法等由諸如Au、Ti、Al或Ag的金屬構(gòu)成。通過蝕刻從P型接觸層108a到N型包層10 的各層(使用濕法蝕刻或干法蝕刻) 直到N型接觸層10 露出為止來形成第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102的發(fā)光區(qū)域(作為臺面部分)。
使用常規(guī)濺射方法、蒸發(fā)沉積方法等在N型接觸層10 的露出表面上形成N電極 111a。N電極Illa由例如AuGeNi/Au或Ti/Al等形成。形成夾層絕緣膜109a以覆蓋臺面部分的蝕刻端面和N型接觸層10 的露出頂面(以及端面)。在夾層絕緣膜109a上形成開口，通過這些開口，N電極11 Ia和P型接觸層 108a分別連接到N電極連接布線11 和P電極連接布線110a。夾層絕緣膜109a例如使用常規(guī)CVD方法或濺射方法由SiN、SiO2等形成。各個半導(dǎo)體發(fā)光元件114和115具有通過蝕刻從P型接觸層108b和108c到N型包層10 和105c的各層(使用濕法蝕刻和干法蝕刻)直到N型接觸層104b和l(Mc露出為止而形成的發(fā)光區(qū)域(作為臺面部分)。使用常規(guī)濺射方法、蒸發(fā)沉積方法等在N型接觸層 104b和104c的露出表面上形成諸如AuGeNi/Au、Ti/Au等的N電極Illb和111c。而且，SiN^SiO2等夾層絕緣膜109b和109c形成為覆蓋臺面部分的蝕刻表面、N型接觸層104b和l(Mc的表面以及N型接觸層104b和l(Mc的蝕刻端面。使用常規(guī)CVD方法或濺射方法形成夾層絕緣膜109b和109c。在夾層絕緣膜109b和109c上形成開口，通過這些開口，N電極Illb和Illc與P型接觸層108b和108c連接到N電極連接布線112b和 112c以及P電極連接布線IlOb和110c。在第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件102和114之間提供第一透光平坦化絕緣膜113。 在第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件114和115之間提供第二透光平坦化絕緣膜118。第一和第二透光平坦化絕緣膜113和118透射第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件102和114發(fā)射的光。另外，第一和第二透光平坦化絕緣膜113和118具有在第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件102和114 上提供平坦化表面的功能，且具有電絕緣特性。第一和第二透光平坦化絕緣膜113和118例如使用旋涂方法、噴涂方法等由聚酰亞胺樹脂、酚醛清漆基樹脂、SOG、含氟樹脂、環(huán)氧樹脂等形成。第一和第二透光平坦化絕緣膜113和118優(yōu)選地具有5nm或更小的表面粗糙度， 以獲得用于結(jié)合各個半導(dǎo)體發(fā)光元件到第一和第二透光平坦化絕緣膜113和118的足夠的結(jié)合力。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114借助于分子間力結(jié)合到第一透光平坦化絕緣膜113上。 第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115借助于分子間力結(jié)合到第二透光平坦化絕緣膜118上。除了使用分子間力，還可以使用透射第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115發(fā)射的光的粘合劑。接下來，將描述電連接布線。半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115的P型接觸層108a、 10 和108c經(jīng)由如圖2所示的P電極連接布線110 (IlOaUlOb和IlOc)連接到陽極公共布線119。半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115的N型接觸層IllaUllb和Illc經(jīng)由如圖2 所示的N電極連接布線112 (112a、112b和112c)連接到陰極公共布線120。陽極公共布線 119和陰極公共布線120被形成為共同用于半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115。半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115發(fā)射的光從P電極連接布線110周圍的第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115的表面上的矩形區(qū)域發(fā)射。陽極公共布線119和陰極公共布線120以矩陣形式布置，且其間形成公共布線夾層絕緣膜121。用于第一、第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件102、114和115的相應(yīng)布線彼此電學(xué)上獨立地形成。陽極公共布線119和陰極公共布線120延伸到達(dá)安裝襯底101的外圍。如圖3所示，第一實施例的圖像顯示設(shè)備1000包括多個半導(dǎo)體發(fā)光裝置100。在安裝襯底101的外圍，陽極公共布線119 (圖2)中的每一個通向分別用于第一、第二和第三發(fā)光元件102、114和115的三個陽極公共布線連接焊盤131、132和133，從而實現(xiàn)與外部驅(qū)動元件或外部設(shè)備的電連接。陰極公共布線120 (圖2)中的每一個通向在安裝襯底102的外圍提供的陰極公共布線連接焊盤134，從而實現(xiàn)與外部驅(qū)動元件或外部設(shè)備的電連接。接下來，將描述半導(dǎo)體發(fā)光裝置100和圖像顯示設(shè)備1000的操作。如圖1所示，在半導(dǎo)體發(fā)光裝置100中，在朝向安裝襯底101的方向上由第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102的有源層106a發(fā)射的光被第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102下方的反射金屬層103 反射，且朝向第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102的頂面行進(jìn)。對照地，在遠(yuǎn)離安裝襯底101的方向上由有源層106a發(fā)射的光朝向第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102的頂面行進(jìn)而不被反射。第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件114和115的各個層(包括第一和第二半導(dǎo)體多層反射膜116和117)由透射第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102發(fā)射的光的材料形成。而且，第一和第二透光平坦化絕緣膜113和118由透射第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102發(fā)射的光的材料形成。因此， 第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102發(fā)射的光不被上面提供的層吸收，且有效地從第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115的頂面向外發(fā)射。而且，在朝向安裝襯底101的方向上由第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114的有源層106b發(fā)射的光被第一半導(dǎo)體多層反射膜116反射，且朝向第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114的頂面行進(jìn)。對照地，在遠(yuǎn)離安裝襯底101的方向上由有源層106b發(fā)射的光朝向第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114 的頂面行進(jìn)而不被反射。第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115的各個層(包括第二半導(dǎo)體多層反射膜117)和第二透光平坦化絕緣膜118由透射第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114發(fā)射的光的材料形成。因此，第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114發(fā)射的光不被上面提供的層吸收，且有效地從第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115的頂面向外發(fā)射。優(yōu)選地，第一半導(dǎo)體多層反射膜116配置成反射第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115發(fā)射的光以及第二半導(dǎo)體發(fā)光元件114發(fā)射的光。使用這種結(jié)構(gòu)，第一半導(dǎo)體多層反射膜116可以有效地反射沒有被第二半導(dǎo)體多層反射膜117反射的光。而且，在朝向安裝襯底101的方向上由第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115的有源層106c發(fā)射的光被第二半導(dǎo)體多層反射膜117反射，且朝向第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115的頂面行進(jìn)。對照地，在遠(yuǎn)離安裝襯底101的方向上由有源層106c發(fā)射的光朝向第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115 的頂面行進(jìn)而不被反射。因此，第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115發(fā)射的光有效地從第三半導(dǎo)體發(fā)光元件115的頂面向外發(fā)射。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，可以有效地從最上面的半導(dǎo)體發(fā)光元件的頂面取得層疊的半導(dǎo)體發(fā)光元件(薄膜形式)發(fā)射的光。因此，可以獲得提供高亮度的半導(dǎo)體發(fā)光裝置100和圖像顯示設(shè)備1000。第二實施例
將參考圖4描述本發(fā)明的第二實施例。圖4是示出第二實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置200的剖面圖。與第一實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置100不同，第二實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置200具有直接在第二半導(dǎo)體發(fā)光元件214的N型包層10 下方(S卩，在N接觸層104b和N型包層
10105b之間)提供的大范圍半導(dǎo)體多層反射膜207。半導(dǎo)體多層反射膜207由半導(dǎo)體多層膜構(gòu)成，該半導(dǎo)體多層膜反射在朝向安裝襯底101的方向上由第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件214和215發(fā)射的光，且透射第一半導(dǎo)體發(fā)光元件102發(fā)射的光。而且，與第一實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置100不同，半導(dǎo)體發(fā)光裝置200的第三半導(dǎo)體發(fā)光元件215不具有半導(dǎo)體多層反射膜。第二實施例的第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件214和215與第一實施例的半導(dǎo)體發(fā)光元件114和115 (圖1)在其他方面相同。使用這種配置，在朝向安裝襯底101的方向上由第二半導(dǎo)體發(fā)光元件214發(fā)射的光以及在朝向安裝襯底101的方向上由第三半導(dǎo)體發(fā)光元件215發(fā)射的光都可以被在第二半導(dǎo)體發(fā)光元件214中提供的大范圍半導(dǎo)體多層反射膜207反射。因此，可以從第三半導(dǎo)體多層反射膜215去除第二半導(dǎo)體多層反射膜117 (圖1)。此外，即使當(dāng)?shù)诙雽?dǎo)體發(fā)光元件214發(fā)射的光的波長與第三半導(dǎo)體發(fā)光元件 215發(fā)射的光的波長接近時，在遠(yuǎn)離安裝襯底的方向上(S卩，朝向第三半導(dǎo)體發(fā)光元件215) 由第二半導(dǎo)體發(fā)光元件214發(fā)射的光可以經(jīng)過第三半導(dǎo)體發(fā)光元件215而在那里不被反射。因此，可以有效地從半導(dǎo)體發(fā)光裝置200的頂面取得光。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，可以有效地從最上面的半導(dǎo)體發(fā)光元件的頂面取得層疊的半導(dǎo)體發(fā)光元件(薄膜形式)發(fā)射的光，且因此，可以獲得提供高亮度的半導(dǎo)體發(fā)光裝置和圖像顯示設(shè)備。而且，在第二半導(dǎo)體發(fā)光元件中提供大范圍半導(dǎo)體多層反射膜，可以簡化第三半導(dǎo)體發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，且可以進(jìn)一步有效地從半導(dǎo)體發(fā)光裝置取得光。第三實施例
將參考圖5至7描述本發(fā)明的第三實施例。將參考圖5和6描述第三實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置300。圖5是示出沿圖6中的線V-V的第三實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置300的剖面圖。圖6是示出第三實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置300的平面圖。圖7是示出使用第三實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置300的圖像顯示設(shè)備 1500。這些圖示意性地示出半導(dǎo)體發(fā)光裝置300和圖像顯示設(shè)備1500的配置，且并不旨在限制相應(yīng)部分的尺寸。如圖5所示，根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置300具有這種配置三個半導(dǎo)體發(fā)光元件在安裝襯底301上垂直于發(fā)光表面的方向上層疊(即，以三維方式層疊)。圖像顯示設(shè)備1500具有這種配置多個半導(dǎo)體發(fā)光裝置300如圖7所示以矩陣形式布置。在半導(dǎo)體發(fā)光裝置300中，發(fā)射不同波長的光的第一、第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315 (分別為薄膜形式)在垂直于半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315的發(fā)光表面的方向上層疊。在這三個半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315中，第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302 最靠近安裝襯底301且發(fā)射波長λ 1的光。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314設(shè)置在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302上且發(fā)射波長λ 2的光。第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315設(shè)置在第二半導(dǎo)體發(fā)光元件 314上且發(fā)射波長λ 3的光。將描述三個半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315的層疊結(jié)構(gòu)。第一半導(dǎo)體發(fā)光元件 302包括從底部開始的N型接觸層3(Ma、N型包層30 、有源層(作為發(fā)光層)306a、P型包層307a以及P型接觸層308a。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314包括從底部開始的N型接觸層304b、 N型包層30 、有源層(作為發(fā)光層)306b、P型包層307b以及P型接觸層308b。第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315包括從底部開始的N型接觸層304c、N型包層305c、有源層(作為發(fā)光層) 306c、P型包層307c以及P型接觸層308c。這些半導(dǎo)體層可以由例如AlaGablrih-bASxP^Sbm (0 ^ a ^ 1, 0彡b彡1， 0彡χ彡1，0 ^ y ^ 1, 0彡ζ彡1)構(gòu)成。這些半導(dǎo)體層可以利用常規(guī)MOCVD (金屬有機(jī)化學(xué)汽相沉積)方法或MBE (分子束外延)方法通過在諸如GaAs、藍(lán)寶石、hP、石英或Si的襯底上的外延生長來形成。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314的所有層由透射第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302發(fā)射的光的材料形成。第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315的所有層由透射第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件302和314 發(fā)射的光的材料形成。就這方面而言，表述“透射光”用于表示“不吸收或吸收較少的光”。接下來，將描述半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315的組分和波長的示例。在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302中，P型接觸層308a可以由GaAs或GaP構(gòu)成。另外，P型包層307a和N型包層30 可以由Ala5Ina5P構(gòu)成。而且，有源層306a可以由一個或多個量子阱層構(gòu)成，每個量子阱層包括(Alyl^vyl)a5Ina5P (0彡yl彡0. 5)的阱層和 (AlzlGa1^1)0.5In0.5P (0<zl ^ 1, yl<zl)的阻擋層的組合。阻擋層中Al的組分比大于阱層中Al的組分比。N型接觸層30 可以由GaAs構(gòu)成。第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302的波長λ 1通過控制有源層306a的阱層中的Al的組分比而被任意設(shè)置。例如，第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302的波長λ 1設(shè)置為在^Onm < λ 1 ^ 650nm (即，紅色波長帶)的范圍。在第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件314和315中，P型接觸層30 和308c以及N型接觸層305b和305c可以由GaAs或GaP構(gòu)成。而且，P型包層307b和307c和N型包層305b 和305c可以由Alx2^ih2N (0彡x2彡1)構(gòu)成。而且，有源層306b和306c可以由一個或更多量子阱層構(gòu)成，每個量子阱層包括H^feVpN (0<y2彡1)的阱層和hz2Gai_z2N (0^ζ2<1, z2<y2)的阻擋層的組合。阻擋層中h的組分比大于阱層中的h的組分比。第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314和315的波長λ 2和λ 3通過控制有源層306b 和306c的阱層中的In的組分比而被任意設(shè)置。例如，第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314的波長λ 2 設(shè)置為在480nm < λ2 ^ 550nm (即，綠色波長帶)的范圍，第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315的波長入3設(shè)置為在45011111彡λ3彡480nm (即，藍(lán)色波長帶)的范圍。半導(dǎo)體發(fā)光元件(薄膜)302、314和315中的每一個可以通過按如下方式在生長襯底上執(zhí)行外延生長而形成所述方式為在生長襯底和外延生長層之間插入犧牲層?？梢酝ㄟ^化學(xué)蝕刻去除犧牲層(即，化學(xué)剝離方法)從生長襯底分離外延生長層。在這方面而言，還可以通過使用激光燒除外延生長層和生長襯底之間的邊界(即，激光剝離方法)從生長襯底分離外延生長層。而且，還可以通過研磨生長襯底從生長即便分離外延生長層。在該實施例中，考慮到半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315的三維集成，半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315中的每一個優(yōu)選地形成為具有0. 5Mm或更小的厚度。各個半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315具有通過蝕刻從P型接觸層308a、308b和 308c到N型包層305130 和305c的各層(使用濕法蝕刻或干法蝕刻)直到N型接觸層 304a,304b和3(Mc露出為止而形成的發(fā)光區(qū)域(作為臺面部分)。使用常規(guī)濺射方法、蒸發(fā)沉積方法等在N型接觸層3(Ma、304b和3(Mc的露出表面上形成諸如AuGeNi/Au、Ti/Au等的 N 電極 311a、311b 和 311c。 而且，形成SiN、SiO2等的夾層絕緣膜309a、309b和309c以覆蓋臺面部分的蝕刻表面、N型接觸層3(Ma、304b和3(Mc的表面以及N型接觸層3(Ma、304b和3(Mc的蝕刻表而且，在夾層絕緣膜309a、309b和309c上形成開口，通過這些開口，N電極311a、 311b和311c和P型接觸層308a,308b和308c連接到N電極連接布線312a,312b和312c 以及P電極連接布線310a、310b和310c。使用常規(guī)CVD方法或濺射方法形成夾層絕緣膜309a、309b和309c。夾層絕緣膜 309a、309b和309c的材料和厚度設(shè)置為透射半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315發(fā)射的光。將描述半導(dǎo)體發(fā)光裝置300的疊層(其中層疊半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315)。 首先，在安裝襯底301的表面上形成反射金屬層303 (作為薄膜)。襯底301具有電絕緣特性或具有在其頂面上的絕緣薄層。反射金屬層303使用常規(guī)濺射方法、蒸發(fā)沉積方法等由具有良好光學(xué)反射特性的金屬構(gòu)成，所述金屬諸如為Au、Ti、Al或Ag。然后，借助于分子間力或者共晶結(jié)合將第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302結(jié)合到反射金屬層303上?？商鎿Q地，可以使用透射第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302發(fā)射的波長λ 1的光的粘合劑將第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302結(jié)合到反射金屬層303上。粘合劑由例如聚酰亞胺樹脂、酚醛清漆基樹脂、S0G、含氟樹脂(fluorine-based resin)、環(huán)氧樹脂等構(gòu)成。在第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件302和314之間提供第一透光平坦化絕緣膜313。 第一透光平坦化絕緣膜313透射第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件302和314發(fā)射的波長λ 1和 λ 2的光。第一透光平坦化絕緣膜313具有在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302上提供平坦化表面的功能，且具有電絕緣特性。在第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件314和315之間提供第二透光平坦化絕緣膜318。第二透光平坦化絕緣膜318透射第一、第二和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件302、 314和315發(fā)射的波長為λ 1、λ 2和λ 3的光。第二透光平坦化絕緣膜318具有在第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314上提供平坦化表面的功能，且具有電絕緣特性。第一和第二透光平坦化絕緣膜313和318使用旋涂方法、噴涂方法等由例如聚酰亞胺樹脂、酚醛清漆基樹脂、SOG、含氟樹脂、環(huán)氧樹脂等構(gòu)成。在第一透光平坦化絕緣膜313和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314之間提供第一介質(zhì)多層反射膜316。第一介質(zhì)多層反射膜316反射波長λ 2的光且透射波長λ 1的光。在第二透光平坦化絕緣膜318和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315之間提供第二介質(zhì)多層反射膜317。第二介質(zhì)多層反射膜317反射波長λ 3的光且透射波長λ 1和λ 2的光。第一和第二介質(zhì)多層反射膜316 和 317 由諸如 Si02、SiN、Ti02、Nb205、A1203、Zr02、 Y203> MgF2, Ta2O5等介電材料形成且使用常規(guī)濺射方法、等離子體CVD方法等形成。為了使得第一和第二介質(zhì)多層反射膜316和317反射特定波長λ 2或λ 3的光， 第一和第二介質(zhì)多層反射膜316和317由例如選自上述介電材料的兩種具有大不相同的折射率的介電材料構(gòu)成。第一介質(zhì)多層反射膜316 (反射波長λ 2的光)由厚度分別為da_Mf和db_ref的介電層A和B形成。介電層A的厚度da_ref被確定為傳播波長λΑ2除以4的值的奇數(shù)倍。傳播波長λΑ2是當(dāng)波長為λ 2的光傳播經(jīng)過介電層A時的波長。介電層B的厚度db_ref被確定為傳播波長λ B2除以4的值的奇數(shù)倍。傳播波長λ Β2是當(dāng)波長為λ 2的光傳播經(jīng)過介電層B時的波長。第二介質(zhì)多層反射膜317 (反射波長λ 3的光)由厚度分別為d。_Mf和dd_ref的介電層C和D形成。介電層C的厚度d。_ref被確定為傳播波長XC3除以4的值的奇數(shù)倍。傳播波長λ C3是當(dāng)波長為λ 3的光傳播經(jīng)過介電層C時的波長。介電層D的厚度dd_ref被確定為傳播波長λ D3除以4的值的奇數(shù)倍。傳播波長λ D3是當(dāng)波長為λ 3的光傳播經(jīng)過介電層D時的波長。此外，第一介質(zhì)多層反射膜316配置成透射波長λ 1的光且反射波長λ 2的光。 為此目的，第一介質(zhì)多層反射膜316的上述介電層A和B優(yōu)選地具有厚度da_teans和db_teans。 介電層A的厚度da_trans被確定為傳播波長λΑΙ (S卩，當(dāng)波長為λ 的光傳播經(jīng)過介電層A 時的波長)除以2的值的整數(shù)倍。介電層B的厚度db_teans被確定為傳播波長λ Bl (S卩，當(dāng)波長為λ 1的光傳播經(jīng)過介電層B時的波長)除以2的值的整數(shù)倍。就這方面而言，如果難以使得用于透射波長λ 1的光的厚度da_trans和db_teans與用于反射波長λ 2的光的厚度da_ref和db_ref相同，則介電層A和B的厚度分別設(shè)置為厚度 da-teans和da_Mf之間的中間厚度(或其接近值)以及厚度db_teans和db_Mf之間的中間厚度，從而最有效地透射波長λ 1的光且最有效地反射波長λ 2的光。此外，第二介質(zhì)多層反射膜317配置成透射波長λ 1和λ 2的光且反射波長λ 3 的光。為此目的，第二介質(zhì)多層反射膜317的上述介電層C和D優(yōu)選地具有厚度d。_teans和 dd-teans。介電層C的厚度d。_teansS置為傳播波長AC1(S卩，當(dāng)波長為λ 1的光傳播通過介電層C時的波長)除以2的值的整數(shù)倍以及傳播波長λ C2 (S卩，當(dāng)波長為λ 2的光傳播通過介電層C時的波長)除以2的值的整數(shù)倍之間的中間厚度(或其接近值)。介電層D的厚度 dd_trans設(shè)置為傳播波長λ Dl (S卩，當(dāng)波長為λ 1的光傳播通過介電層D時的波長)除以2的值的整數(shù)倍以及傳播波長XD2 (S卩，當(dāng)波長為λ 2的光傳播通過介電層D時的波長)除以2 的值的整數(shù)倍之間的中間厚度(或其接近值)。就這方面而言，如果難以使得用于透射波長λ 1和入？的光的厚度毛-^^和山^, 與用于反射波長λ 3的光的厚度CUrf和dd_ref相同，則介電層C和D的厚度分別設(shè)置為厚度 d。_teans和d。_Mf之間的中間厚度(或其接近值)以及厚度dd_teans和dd_ref之間的中間厚度(或其接近值)，從而最有效地透射波長λ 1和λ 2的光且最有效地反射波長λ 3的光。第一和第二介質(zhì)多層反射膜316和317中的每一個優(yōu)選地包括具有大不相同的折射率的這些介電層的組合的至少兩個周期。第一和第二介質(zhì)多層反射膜316和317優(yōu)選地具有5nm或更小的表面粗糙度，以獲得用于在其上整合相應(yīng)半導(dǎo)體發(fā)光元件314和315的足夠的結(jié)合力。第一和第二透光平坦化絕緣膜313和318以及第一和第二介質(zhì)多層反射膜316和 317在比圖像顯示設(shè)備1500的圖像顯示區(qū)域?qū)挼膮^(qū)域上形成(圖7)。第一和第二透光平坦化絕緣膜313和318以及第一和第二介質(zhì)多層反射膜316和317在形成用于與外部驅(qū)動元件或外部設(shè)備的電連接的陽極公共布線連接焊盤331、332和333以及陰極公共布線334 (圖7)的區(qū)域處被部分地去除。第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件314和315可以借助第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314和第一介質(zhì)多層反射膜316之間以及第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315和第二介質(zhì)多層反射膜318之間的
14分子間力結(jié)合到第一和第二介質(zhì)多層反射膜316和317。可替換地，可以使用透射波長λ 1、 λ 2和λ 3的光的粘合劑。粘合劑由例如聚酰亞胺樹脂、酚醛清漆基樹脂、S0G、含氟樹脂、 環(huán)氧樹脂等構(gòu)成。接下來，將描述電連接布線。半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315的P型接觸層308a、 308b和308c經(jīng)由如圖6所示的P電極連接布線310 (310a、3IOb和3IOc)連接到陽極公共布線319。半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315的N電極311a、311b和311c經(jīng)由如圖6所示的N電極連接布線312 (312a、312b和312c)連接到陰極公共布線320。陽極公共布線319 和陰極公共布線320被形成為共同用于半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315。半導(dǎo)體發(fā)光元件 302,314和315發(fā)射的光從P電極連接布線310周圍的第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315的表面上的矩形區(qū)域發(fā)射。陽極公共布線319和陰極公共布線320以矩陣形式布置，且其間形成公共布線夾層絕緣膜321。用于第一、第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315的相應(yīng)布線電學(xué)上彼此獨立地形成。陽極公共布線319和陰極公共布線320延伸到達(dá)安裝襯底301的外圍。如圖7所示，第二實施例的圖像顯示設(shè)備1500包括多個半導(dǎo)體發(fā)光裝置300。在安裝襯底301的外圍，陽極公共布線319 (圖6)中的每一個通向分別用于第一、第二和第三發(fā)光元件302、314和315的三個陽極公共布線連接焊盤131、132和133，從而實現(xiàn)與外部驅(qū)動元件或外部設(shè)備的電連接。陰極公共布線320 (圖6)中的每一個通向在安裝襯底301的外圍提供的陰極公共布線連接焊盤334，從而實現(xiàn)與外部驅(qū)動元件或外部設(shè)備的電連接。接下來，將描述半導(dǎo)體發(fā)光裝置300和圖像顯示設(shè)備1500的操作。如圖5所示，在半導(dǎo)體發(fā)光裝置300中，在朝向安裝襯底301的方向上由第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302的有源層306a發(fā)射的波長λ 1的光被第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302下方的反射金屬層303反射，且朝向第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302的頂面行進(jìn)。對照地，在遠(yuǎn)離安裝襯底 301的方向上由有源層306a發(fā)射的波長λ 1的光朝向第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302的頂面行進(jìn)而不被反射。第一和第二透光平坦化絕緣膜313和318以及第二和第三半導(dǎo)體發(fā)光元件314和 315的各個層由透射第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302發(fā)射的波長λ 1的光的材料形成。另外，第一和第二介質(zhì)多層反射膜316和317由透射第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302發(fā)射的波長λ 1的光的材料形成。因此，第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302發(fā)射的波長λ 1的光不被上面提供的層吸收，且有效地從第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315的頂面向外發(fā)射。另外，在朝向安裝襯底301的方向上由第二導(dǎo)體發(fā)光元件314的有源層306b發(fā)射的波長λ 2的光被第一介質(zhì)多層反射膜316反射，且朝向第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314的頂面行進(jìn)。對照地，在遠(yuǎn)離安裝襯底301的方向上由有源層306b發(fā)射的波長λ 2的光朝向第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314的頂面行進(jìn)而不被反射。第二透光平坦化絕緣膜318、第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315和第二介質(zhì)多層反射膜317 的各個層由透射第一半導(dǎo)體發(fā)光元件314發(fā)射的波長λ 2的光的材料形成。因此，第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314發(fā)射的波長λ 2的光不被上面提供的層吸收，且有效地從第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315的頂面向外發(fā)射。
而且，在朝向安裝襯底301的方向上由第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315的有源層306c發(fā)射的波長λ 3的光被第二介質(zhì)多層反射膜317反射，且朝向第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315的頂面行進(jìn)。對照地，在遠(yuǎn)離安裝襯底301的方向上由有源層306c發(fā)射的波長λ 3的光朝向第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315的頂面行進(jìn)而不被反射。因此，第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315發(fā)射的波長λ 3的光有效地從第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315的頂面向外發(fā)射。另外，因為第一和第二介質(zhì)多層反射膜316和317中的每一個由具有大不相同的折射率的介電層的組合形成，即使當(dāng)介電層的組合的周期數(shù)小時，仍能獲得高反射特性。因此，可以減小每一個介質(zhì)多層反射膜的厚度。而且，第一和第二介質(zhì)多層反射膜316和317具有絕緣特性，且用于電絕緣針對相應(yīng)半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315以矩陣形式布置的相應(yīng)布線(S卩，陽極公共布線319，陰極公共布線320)。因此，半導(dǎo)體發(fā)光元件302、314和315的電學(xué)穩(wěn)定性被增強(qiáng)。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，可以有效地從最上面的半導(dǎo)體發(fā)光元件的頂面取得層疊的多個半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)射的光。另外，相應(yīng)布線可以通過介質(zhì)多層反射膜被電絕緣。因此，可以獲得提供高亮度的半導(dǎo)體發(fā)光裝置和圖像顯示設(shè)備。第四實施例
將參考圖8描述本發(fā)明的第四實施例。圖8是示出第四實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置400的剖面圖。與第三實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置300不同，第四實施例的半導(dǎo)體發(fā)光裝置400具有在第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314和第一透光平坦化絕緣膜313之間提供的大范圍介質(zhì)多層反射膜406。另外，半導(dǎo)體發(fā)光裝置400具有這種配置第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315直接形成在第二透光平坦化絕緣膜318上。大范圍介質(zhì)多層反射膜406配置成反射由第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314的有源層306b 朝安裝襯底301發(fā)射的波長λ 2的光，且反射由第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315的有源層306c朝安裝襯底301發(fā)射的波長λ 3的光。另外，大范圍介質(zhì)多層反射膜406配置成有效地透射由第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302的有源層306a朝第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314發(fā)射的波長λ 1的光。為了使大范圍介質(zhì)多層反射膜406具有這種光學(xué)特性，大范圍介質(zhì)多層反射膜 406由第一介質(zhì)多層反射膜407和第二介質(zhì)多層反射膜408構(gòu)成。第一介質(zhì)多層反射膜407 由選自諸如 Si02、SiN、Ti02、Nb205、Al203、Zr02J203、MgF2、 Ta2O5等的介電材料的具有大不相同的折射率的介電層A和B的組合的至少兩個周期構(gòu)成。 介電層A和B的厚度被確定為傳播波長λΑ2和λ Β2分別除以4的值的奇數(shù)倍。傳播波長 λ Α2和λ Β2是當(dāng)波長λ 2的光傳播經(jīng)過相應(yīng)介電層A和B時的波長。第二介質(zhì)多層反射膜 408 由選自諸如 Si02、SiN、Ti02、Nb205、Al203、Zr02J203、MgF2Ja2O5 等的介電材料的具有大不相同的折射率的介電層C和D的組合的至少兩個周期構(gòu)成。介電層C和D的厚度被確定為傳播波長XC3和λ D3分別除以4的值的奇數(shù)倍。傳播波長XC3和XD3是當(dāng)波長 λ 3的光傳播經(jīng)過相應(yīng)介電層C和D時的波長。就這方面而言，第一介質(zhì)多層反射膜207的介電層A和B的材料可以與第二介質(zhì)多層反射膜408的介電層C和D的材料相同。而且，如果第一介質(zhì)多層反射膜407的介電
16層A和B的厚度被控制以反射波長λ2和λ 3的光，則可以去除第二介質(zhì)多層反射膜408。另外，大范圍介質(zhì)多層反射膜406的各個介電層配置成有效地透射第一半導(dǎo)體發(fā)光元件302發(fā)射的波長λ 的光。為此目的，上述介電層A、B、C和D的厚度優(yōu)選地被確定為傳播波長λ Al、λ Bi、XCl和XDl (S卩，當(dāng)波長λ 的光傳播通過相應(yīng)介電層A、B、C和 D時的波長)除以2的值的整數(shù)倍。如果難以使得用于透射波長λ 1的光的介電層厚度與用于反射波長λ 2和λ 3 的光的厚度相同，則介電層的厚度設(shè)置為最有效地透射波長λ 1的光且最有效地反射波長 λ 2禾口 λ 3的光。使用這種配置，在朝向安裝襯底301的方向上由第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314發(fā)射的光以及在朝向安裝襯底301的方向上由第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315發(fā)射的光都可以被在第二半導(dǎo)體發(fā)光元件314下方提供的大范圍介質(zhì)多層反射膜406反射。因此，可以去除第二介質(zhì)多層反射膜317 (圖5)，如果波長λ 2和λ 3彼此靠近，則該第二介質(zhì)多層反射膜317可能干擾波長λ 2的光的透射。因此，可以從第三半導(dǎo)體發(fā)光元件315的頂面有效地取得層疊的半導(dǎo)體發(fā)光元件 302,314和315發(fā)射的光，且因此，半導(dǎo)體發(fā)光裝置400和圖像顯示設(shè)備1500可以提供高亮度。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第四實施例，可以有效地從最上面的半導(dǎo)體發(fā)光元件的頂面取得層疊的半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)射的光，且因此，可以獲得提供高亮度的半導(dǎo)體發(fā)光裝置和圖像顯示設(shè)備。在上述第一至第四實施例中，層疊了三個半導(dǎo)體發(fā)光元件。然而，層疊的半導(dǎo)體發(fā)光元件的數(shù)目不限于三個，而可以是兩個或四個或更多。而且，相應(yīng)半導(dǎo)體發(fā)光元件的波長不限于上述那些波長，而是可以被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。上面描述的實施例被描繪為使用布置成矩陣的(即二維的)半導(dǎo)體發(fā)光裝置的圖像顯示設(shè)備(作為圖像形成設(shè)備的實例)。然而，本發(fā)明還可應(yīng)用于使用布置成一行的(即一維的)半導(dǎo)體發(fā)光裝置的圖像顯示設(shè)備。此外，本發(fā)明還可應(yīng)用于使用半導(dǎo)體發(fā)光裝置作為光源的印刷設(shè)備(作為圖像形成設(shè)備的另一實例)。盡管已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，很明顯，可以在不脫離如下面的權(quán)利要求中描述的本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明做出各種修改和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置(100、200)，包含在垂直于發(fā)光表面的方向上層疊的薄膜形式的多個半導(dǎo)體發(fā)光元件(102、114、115、214、215)，所述多個半導(dǎo)體發(fā)光元件(102、114、 115、214、215)包含第一半導(dǎo)體發(fā)光元件(102)，其通過反射金屬層(103)被提供在安裝襯底(101)上，所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件(102)配置成發(fā)射第一波長(λ 1)的光；第一透光平坦化絕緣膜(113)，其被提供為覆蓋所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件(102)，所述第一透光平坦化絕緣膜(113)配置成透射所述第一波長(λ 1)的所述光，且具有電絕緣特性，以及第二半導(dǎo)體發(fā)光元件(114、214)，其通過所述第一透光平坦化絕緣膜(113)被提供在所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件(102)上，所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件(102)配置成透射所述第一波長(λ 1)的所述光且發(fā)射第二波長(λ 2)的光，其中所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件(114、214)具有在面對所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件(102) 的一側(cè)上提供的第一半導(dǎo)體多層反射膜(116、207)，所述第一半導(dǎo)體多層反射膜(116、 207)配置成透射所述第一波長(λ 1)的所述光且反射所述第二波長(λ 2)的所述光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(100)，還包含第二透光平坦化絕緣膜(118)，其被提供為覆蓋所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件(114)，所述第二透光平坦化絕緣膜(118)配置為透射所述第一波長(λ 1)和所述第二波長(λ 2)的所述光，且具有電絕緣特性，以及第三半導(dǎo)體發(fā)光元件(115)，其通過所述第二透光平坦化絕緣膜(118)被提供在所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件(114)上，所述第三半導(dǎo)體發(fā)光元件(115)配置成透射所述第一波長 (入1)和所述第二波長(λ 2)的所述光且發(fā)射第三波長(λ 3)的光，其中所述第三半導(dǎo)體發(fā)光元件(115)具有在面對所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件(114)的一側(cè)上提供的第二半導(dǎo)體多層反射膜(117)，所述第二半導(dǎo)體多層反射膜(117)配置成透射所述第一波長(λ 1)和所述第二波長(λ 2)的所述光且反射所述第三波長(λ 3)的所述光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(100)，還包含另一透光平坦化絕緣膜(118)，其被提供為覆蓋所述多個半導(dǎo)體發(fā)光元件中的一個 (114)，所述另一透光平坦化絕緣膜(118)配置為透射來自所述安裝襯底(101)側(cè)的入射光，且具有電絕緣特性，以及另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(115)，其通過所述另一透光平坦化絕緣膜(118)被提供在所述多個半導(dǎo)體發(fā)光元件(103、114、115)的所述一個(114)上，所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(115) 配置成透射來自所述安裝襯底(101)側(cè)的入射光且發(fā)射預(yù)定波長的光，其中所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(115)具有在面對所述多個半導(dǎo)體發(fā)光元件中的所述一個(114)的一側(cè)上提供的另一半導(dǎo)體多層反射膜(117)，所述另一半導(dǎo)體多層反射膜(117) 配置成透射所述入射光且反射所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(115)發(fā)射的所述光， 其中所述另一半導(dǎo)體多層反射膜(117)包括多層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(100，200)，其中所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件 (102)具有在面對所述安裝襯底(101)的一側(cè)上的接觸層(104a),并且其中所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件(102)的所述接觸層(104a)借助分子間力、共晶結(jié)合或透射所述第一波長(λ 1)的所述光的粘合劑結(jié)合到所述反射金屬層(103)的表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(100，200)，其中所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件 (114、214)具有在面對所述第一透光平坦化絕緣膜(113)的一側(cè)上提供的接觸層(104b)， 并且其中所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件(114、214)的所述接觸層(104b)借助分子間力、共晶結(jié)合或透射所述第一波長(λ 1)的所述光的粘合劑結(jié)合到所述第一透光平坦化絕緣膜(113) 的表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(100)，其中所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(115) 具有在面對所述另一透光平坦化絕緣膜(118)的所述另一半導(dǎo)體多層反射膜(117)的一側(cè)上提供的接觸層(104c)，并且其中所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(115)的所述接觸層(104c)借助分子間力、共晶結(jié)合或透射由在所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(115 )下方提供的所述多個半導(dǎo)體發(fā)光元件中的至少一個(103、114)發(fā)射的所述光的粘合劑結(jié)合到所述另一透光平坦化絕緣膜(118)的表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(100)，其中所述第一半導(dǎo)體多層反射膜 (117)配置成反射所述第二波長(λ 2)的所述光和所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(115)發(fā)射的光，且透射所述第一波長(λ 1)的所述光。
8.一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置(300，400)，包含在垂直于發(fā)光表面的方向上層疊的薄膜形式的多個半導(dǎo)體發(fā)光元件(302、314、315)，所述多個半導(dǎo)體發(fā)光元件(302、314、315)包含第一半導(dǎo)體發(fā)光元件(302)，其通過反射金屬層(303)被提供在安裝襯底(301)上，所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件(302)配置成發(fā)射第一波長(λ 1)的光；第一透光平坦化絕緣膜(313)，其被提供在所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件(302)上，所述第一透光平坦化絕緣膜(313)配置成透射所述第一波長(λ 1)的所述光，且具有電絕緣特性； 第一介質(zhì)多層反射膜(316)，其被提供在所述第一透光平坦化絕緣膜(313)上，所述第一介質(zhì)多層反射膜(316)配置成透射所述第一波長(λ 1)的所述光，且具有電絕緣特性；第二半導(dǎo)體發(fā)光元件(314)，其通過所述第一介質(zhì)多層反射膜(316)被提供在所述第一透光平坦化絕緣膜(313)上，所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件(314)配置成透射所述第一波長 (入1)的所述光且發(fā)射第二波長(λ 2)的光，以及其中所述第一介質(zhì)多層反射膜(316)配置成透射所述第一波長(λ 1)的所述光且反射所述第二波長(λ 2)的所述光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(300)，還包含第二透光平坦化絕緣膜(318)，其被提供為覆蓋所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件(314)，所述第二透光平坦化絕緣膜(318)配置為透射所述第一波長(λ 1)和所述第二波長(λ 2)的所述光，且具有電絕緣特性；第二介質(zhì)多層反射膜(317)，其被提供在所述第二透光平坦化絕緣膜(318)上，所述第二介質(zhì)多層反射膜(317)具有電絕緣特性，以及第三半導(dǎo)體發(fā)光元件(315)，其通過所述第二介質(zhì)多層反射膜(317)被提供在所述第二透光平坦化絕緣膜(318)上，所述第三半導(dǎo)體發(fā)光元件(315)配置成透射所述第一波長 (入1)和所述第二波長(λ 2)的所述光且發(fā)射第三波長(λ 3)的光，其中所述第二介質(zhì)多層反射膜(317)配置成透射所述第一波長(λ 1)和所述第二波長 (λ 2)的所述光且反射所述第三波長(λ 3)的所述光。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(300)，還包含另一透光平坦化絕緣膜(318)，其被提供為覆蓋所述多個半導(dǎo)體發(fā)光元件(302、314、 315)中的一個(314)，所述另一透光平坦化絕緣膜(318)配置為透射來自所述安裝襯底(301)側(cè)的入射光，且具有電絕緣特性；另一介質(zhì)多層反射膜(317)，其被提供在所述另一透光平坦化絕緣膜(318)上，且具有電絕緣特性；另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(315)，其通過所述另一介質(zhì)多層反射膜(317)被提供在所述另一透光平坦化絕緣膜(318)上，所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(315)配置成透射來自所述安裝襯底(301)側(cè)的入射光且發(fā)射預(yù)定波長的光，其中所述另一半導(dǎo)體多層反射膜(317)配置成透射來自所述安裝襯底(301)側(cè)的所述入射光且反射所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(315 )發(fā)射的所述光。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(300，400)，其中所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件(302)具有在面對所述安裝襯底(301)的一側(cè)上的接觸層(304a)，并且其中所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件(302)的所述接觸層(304a)借助分子間力、共晶結(jié)合或透射所述第一波長(λ 1)的所述光的粘合劑結(jié)合到所述反射金屬層(303)的表面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(300，400)，其中所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件(314)具有在面對所述第一介質(zhì)多層反射膜(316)的一側(cè)上提供的接觸層(304b)，并且其中所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件(314)的所述接觸層(304b)借助分子間力、共晶結(jié)合或透射所述第一波長(λ 1)的所述光的粘合劑結(jié)合到所述第一介質(zhì)多層反射膜(316)的表面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(300)，其中所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(315)具有在面對所述另一介質(zhì)多層反射膜(317)的一側(cè)上提供的接觸層(304c)，并且其中所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(315)的所述接觸層(304c)借助分子間力、共晶結(jié)合或透射由在所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(315)下方提供的所述多個半導(dǎo)體發(fā)光元件(302、314) 中的至少一個(302、314)發(fā)射的所述光的粘合劑結(jié)合到所述另一介質(zhì)多層反射膜(317)的表面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(300)，其中所述第一介質(zhì)多層反射膜 (116)配置成反射所述第二波長(λ 2)的所述光和所述另一半導(dǎo)體發(fā)光元件(315)發(fā)射的光，且透射所述第一波長(λ 1)的所述光。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任一項所述的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(100、200、300、400)，其中所述多個半導(dǎo)體發(fā)光元件(102，114，115，214，215，302，314，315)由半導(dǎo)體薄膜形成。
16.一種圖像形成設(shè)備(1500)，包含在所述安裝襯底上以矩陣形式布置的多個根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任一項的所述半導(dǎo)體發(fā)光裝置(100、200、300、400)。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光裝置和圖像形成設(shè)備。一種半導(dǎo)體發(fā)光裝置包括層疊的半導(dǎo)體發(fā)光元件。第一半導(dǎo)體發(fā)光元件通過反射金屬層被提供在安裝襯底上，且配置成發(fā)射第一波長的光。第一透光平坦化絕緣膜被提供為覆蓋第一半導(dǎo)體發(fā)光元件，且配置成透射第一波長的光。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件通過第一透光平坦化絕緣膜被提供在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件上。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件配置成透射第一波長的光且發(fā)射第二波長的光。第二半導(dǎo)體發(fā)光元件包括面對第一半導(dǎo)體發(fā)光元件的第一半導(dǎo)體多層反射膜，第一半導(dǎo)體多層反射膜配置成透射第一波長的光且反射第二波長的光。
文檔編號H01L33/10GK102169885SQ20111003104
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者豬狩友希, 荻原光彥, 鈴木貴人 申請人:日本沖信息株式會社