專利名稱：具有半導(dǎo)體薄膜的組合半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，它可用在例如電子照相打印機(jī)的發(fā)光二極管(LED) 打印頭中。
背景技術(shù)：
參考圖28，常規(guī)的LED打印頭900包括了一電路板901，其上面裝配了具有電極焊盤903的多個(gè)LED陣列芯片902，以及具有電極焊盤905的多個(gè)驅(qū)動(dòng)器集成電路(IC)芯片 904。電極焊盤903，905通過接合線906互連，從驅(qū)動(dòng)IC芯片904經(jīng)接合線906向形成在 LED陣列芯片902中的LED907提供電流。驅(qū)動(dòng)IC芯片904上的其它電極焊盤909通過其它接合線911與電路板901上的接合焊盤910連接。
為了得到可靠的引線接合，電極焊盤903，905，909必須相當(dāng)大，如一百微米見方 (100 umX IOOum),并且LED陣列芯片902必須具有與驅(qū)動(dòng)IC芯片904 (典型250-300 u m) 大約相同的厚度，盡管LED陣列芯片902的功能部分(LED 907)距離表面僅有約5 u m的深度。為了適應(yīng)引線接合的需要，僅僅為了容納LED907，LED陣列芯片902就必須比必要量要大許多和厚許多。這些要求提高了 LED陣列芯片902的尺寸和材料成本。
正如圖29中的平面圖所示，在每個(gè)LED陣列芯片902上電極焊盤903可能必需排成交叉的形式。這種排列進(jìn)一步增加了芯片面積，并且由于增加了從一些LED907它們的電極焊盤903的路徑長(zhǎng)度而增加了相關(guān)的電壓降。
還不得不增加驅(qū)動(dòng)IC芯片904的尺寸來容納大量的接合焊盤905，驅(qū)動(dòng)IC芯片 904通過接合焊盤905與LED陣列芯片902互連。
在日本尚未審查的專利申請(qǐng)公布號(hào)No 10-063807(圖3-6，圖8和段落0021)中公開了具有薄膜結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件，但是這些發(fā)光元件具有焊料凸點(diǎn)的電極焊盤，經(jīng)過它來提供電流。一個(gè)這種發(fā)光元件的陣列占用與常規(guī)LED陣列芯片902基本上相同的面積。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的總的目的是減小半導(dǎo)體裝置的尺寸和材料成本。
更具體的目的是減小包含有發(fā)光元件陣列和它們的驅(qū)動(dòng)電路的半導(dǎo)體裝置的尺寸和材料成本。
本發(fā)明提供了一種集成半導(dǎo)體裝置，其中與襯底分開形成一對(duì)半導(dǎo)體薄膜，然后將這對(duì)薄膜接合到襯底上。第一半導(dǎo)體薄膜包括至少一個(gè)半導(dǎo)體器件。第二半導(dǎo)體薄膜包括了一集成電路和端子以驅(qū)動(dòng)第一半導(dǎo)體膜中的半導(dǎo)體器件。一單獨(dú)互連線從第一半導(dǎo)體薄膜延伸到第二半導(dǎo)體薄膜，部分地經(jīng)過襯底并且將第一半導(dǎo)體薄膜中的半導(dǎo)體器件與第二半導(dǎo)體薄膜中的端子電連接。如果需要的話，可以提供電介質(zhì)膜以使得單獨(dú)互連線與部分半導(dǎo)體薄膜以及與襯底絕緣。在第一半導(dǎo)體薄膜中的半導(dǎo)體器件可以是LED。該半導(dǎo)體薄膜可以包括由位于第 ニ半導(dǎo)體薄膜中的集成電路所驅(qū)動(dòng)的LED陣列。與包含LED陣列芯片和分離的驅(qū)動(dòng)IC芯 片的常規(guī)半導(dǎo)體裝置相比，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置減少了材料成本，這是因?yàn)長(zhǎng)ED陣列和集 成電路簡(jiǎn)化成薄膜并且由此減小了裝置的總體尺寸。因?yàn)槿∠顺Ｒ?guī)的用于互連LED和它 們的驅(qū)動(dòng)電路的大的引線接合焊盤，并且因?yàn)闇p小了 LED和它們的驅(qū)動(dòng)電路之間的距離， 所以總體尺寸縮小了。


在附圖中圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的部分集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的透視 圖；圖2是示意性示出圖1中的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的平面圖；圖3是更詳細(xì)的示意性示出圖1中的部分集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的平面圖；圖4是示意性示出圖3中的經(jīng)過線S4_、剖面部分的剖視圖；圖5是半導(dǎo)體晶片的平面圖，在該晶片上根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例制作了集成LED/ 驅(qū)動(dòng)IC芯片；圖6A到6E是示意性示出制作圖1中的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的制作エ藝步驟的 平面圖；圖7是示意性示出在LED外延薄膜制作エ藝中第一階段的剖視圖；圖8是示意性示出在LED外延薄膜制作エ藝中第二階段的剖視圖；圖9是示意性示出在LED外延薄膜制作エ藝中第三階段的剖視圖；圖10是示意性示出圖9中的經(jīng)過線S9^9剖面部分的剖視圖；圖11A，IlB和IlC是示意性示出制作圖1中集成電路薄膜的エ藝步驟的剖視圖；圖12是示意性示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的部分集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的平面 圖；圖13是示意性示出根據(jù)第三實(shí)施例的部分集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的平面圖；圖14是示意性示出圖13中的經(jīng)過線S14-S14剖面部分的剖視圖；圖15是示意性示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的部分集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的平面 圖；圖16是示意性示出圖15中的部分集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的透視圖；圖17是示意性示出圖15中的經(jīng)過線S17-S17剖面部分的剖視圖；圖18是示意性示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的部分集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的透視 圖；圖19是示意性示出圖18中的部分集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的平面圖；圖20是示意性示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的部分集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的平面 圖；圖21是示意性示出根據(jù)第七實(shí)施例的部分集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的平面圖；圖22是示意性示出根據(jù)第八實(shí)施例的部分集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的平面圖23是示意性示出圖22中的部分集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的透視圖；圖M是舉例說明制作第八實(shí)施例中的集成電路薄膜的平面圖；圖25是示意性示出根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的平面圖；圖沈是示意性示出使用本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的LED打印頭的剖視圖；圖27是示出使用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的LED打印頭的示意性切去一部分的側(cè)視 圖；圖28是示意性示出常規(guī)的LED打印頭的一部分的透視圖；和圖四是示意性示出在常規(guī)的LED打印頭中的部分LED陣列芯片的平面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考

本發(fā)明的實(shí)施例，其中相同的參考符號(hào)表示相同的元件。第一實(shí)施例在圖1透視圖中和圖2和3的平面圖中示意性示出了的本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的第一 實(shí)施例，它是集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片100，包括襯底101、金屬層102、多個(gè)半導(dǎo)體薄膜和集成 電路薄膜104，金屬層102與襯底101的部分表面緊密接觸，下文中稱為L(zhǎng)ED外延膜103的 多個(gè)半導(dǎo)體薄膜接合到金屬層102的表面，集成電路薄膜104接合到襯底101的表面，通過 多個(gè)單獨(dú)互連線105與LED外延膜103互連，如圖3更清晰所示。襯底101可以是絕緣襯底，如玻璃，樹脂或者陶瓷襯底。可選的，襯底101可以是 金屬襯底或者半導(dǎo)體襯底。在襯底101的表面上與接合集成電路薄膜104的部分相鄰但沒有覆蓋的區(qū)域內(nèi)形 成金屬層102。金屬層102例如是厚度約100納米(IOOnm = 0. 1 u m)的鈀或金膜。LED夕卜 延膜103接合到金屬層102的表面。金屬層102的功能既包括與LED外延膜103的接合又 包括將位于LED底部表面上的公共端子區(qū)(沒有示出)與襯底101上的公共端子區(qū)(沒有 示出)的電連接。優(yōu)選在金屬層102和襯底101上的公共端子區(qū)之間形成歐姆接觸。在這 個(gè)實(shí)施例中，LED外延膜103的公共端子區(qū)是占據(jù)LED外延薄膜的全部底面的n型GaAs層。 襯底101的公共端子區(qū)表示與提供在襯底101上的金屬層102接觸的襯底區(qū)。在第一實(shí)施例的變化中，襯底101的公共端子區(qū)包括襯底101上形成的端子，它使 得既與金屬層102接觸又與集成電路薄膜104接觸。在另ー個(gè)變化中，金屬層102覆蓋了襯 底101的整個(gè)表面并且LED外延膜103和集成電路薄膜104都接合到金屬層102的表面。如圖3所示，在LED外延膜103中以規(guī)則的間隔形成多個(gè)發(fā)光二極管106(LED，下 文也稱為是發(fā)光部分或發(fā)光區(qū)域)。LED106沿著襯底101的縱向方向或X方向?qū)R以形成 具有圖3中的陣列間距P1的一行LED。在正交方向或Y方向，LED外延膜103的寬度W1比 發(fā)光區(qū)域或LED106的寬度W2要寬。例如，LED寬度W2可以是20 iim而LED外延膜103的 寬度W1可以是50iim，LED106的兩邊都留下15 ym的邊距。LED外延膜103的寬度W1比具 有電極焊盤的常規(guī)LED陣列芯片的襯底厚度(典型約400 ym)小許多。本發(fā)明不限于單個(gè)規(guī)則LED行。LED106可以在偏移于Y方向上被布置成兩個(gè)或 更多的線性陣列，并且LED106之間的間隔不需要都相同。LED的數(shù)量不局限于在圖2中所 示的96個(gè)。LED外延膜103的寬度W1和發(fā)光區(qū)域105的寬度W2都不局限于上面提到的數(shù) 值。
正如下面將要說明的，在分開的襯底上優(yōu)先生長(zhǎng)LED外延膜103作為外延膜，然后將它轉(zhuǎn)移到金屬層102的上面。LED外延膜103的厚度可以是約2 ym，這足以得到穩(wěn)定的 LED工作特性(例如，發(fā)光特性和電學(xué)特性)。該厚度比具有電極焊盤的LED陣列芯片的常規(guī)厚度(典型約300 iim)薄很多。在單獨(dú)互連線105中的斷路故障的概率隨LED外延膜 103的厚度以及在它們的邊緣處的最后的臺(tái)階高度的增加而增加。為了避免這種缺陷的產(chǎn)生，LED外延膜103的厚度優(yōu)選小于10 u m。
集成電路薄膜104是其中制作有集成電路的半導(dǎo)體薄膜。如圖3所示，該集成電路包括了驅(qū)動(dòng)單獨(dú)LED106的多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路107，該驅(qū)動(dòng)電路107在集成電路中構(gòu)成重復(fù)的電路單元。這些驅(qū)動(dòng)電路107以規(guī)則間隔、面對(duì)多個(gè)LED106布置。除了驅(qū)動(dòng)電路107之外， 集成電路薄膜104包括了用于LED106照明控制的共享電路。集成電路薄膜104的厚度與 LED外延膜103的厚度是相同的量級(jí)，如小于lOiim。
在第一實(shí)施例的變化中，例如聚酰亞胺薄膜的電介質(zhì)薄膜用于平面化在LED外延膜103和集成電路薄膜104的邊緣處的臺(tái)階。然后LED外延膜103和集成電路薄膜104的厚度可以大于lOiim。
參考圖3，當(dāng)LED106布置在具有陣列間距P1的單個(gè)行中時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路107優(yōu)選布置在沿著相同方向延伸的陣列中(在圖中是X方向)，具有基本上相同的陣列間距P2，使得驅(qū)動(dòng)電路107面對(duì)它們所驅(qū)動(dòng)的LED。
單獨(dú)互連線105將LED外延膜103中的發(fā)光區(qū)域105的上表面與襯底101上的驅(qū)動(dòng)電路107中的單個(gè)驅(qū)動(dòng)端子107a電互連。單獨(dú)互連線105可以通過對(duì)半導(dǎo)體薄膜構(gòu)圖而形成。適合的薄膜的具體實(shí)例包括單層金膜，具有鈦、鉬和金層的多層膜(Ti/Pt/Au膜)， 具有金和鋅層的多層膜(Au/Zn膜)，具有金層和金-鍺-鎳層的多層膜(AuGeNi/Au膜)， 單層鈀膜，具有鈀和金層的多層膜(Pd/Au膜)，單層鋁膜，具有鋁和鎳層的多層膜(Al/Ni 膜)，多晶硅膜，氧化銦錫膜(ITO)，氧化鋅膜(ZnO)和這些薄膜的各種組合。
當(dāng)從薄膜形成單獨(dú)互連線105時(shí)，由于它們的寬度受到LED106的陣列間距P1限制，如果單獨(dú)互連線105太長(zhǎng)的話，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的電壓降，特別是在陣列間距P1相對(duì)小的緊密線性陣列中。如果必須通過例如5 ii m寬和0. 5 ii m厚的單獨(dú)互連線105提供幾毫安的驅(qū)動(dòng)電流，那么單獨(dú)互連線的長(zhǎng)度優(yōu)選小于約200 y m。
單獨(dú)互連線105與LED外延膜103的頂表面和側(cè)表面之間、與金屬層102之間、與襯底101的表面之間和與驅(qū)動(dòng)電路107之間的短路通過層間電介質(zhì)膜(在圖4，6D和6E中所示的電介質(zhì)薄膜117)來阻止，根據(jù)需要層間電介質(zhì)薄膜使單獨(dú)互連線105與這些區(qū)域絕緣。
參考圖4，LED外延膜103包括，從底部向上，n型砷化鎵(GaAs)層111和三層n型砷化鋁鎵(AlGaAs)層一八1!^1_!^下部覆層112(0彡叉<1)41和1_>有源層113(0彡7<I)，和AlzGapzAs上部覆層114(0彡z < I)。在n型AlzGapzAs層114上形成第二 n型 GaAs接觸層，然后部分被去掉并且部分摻雜鋅(Zn)，以生成用于每個(gè)LED的p型GaAs接觸層115。每個(gè)LED還包括在n型AlyGai_yAs有源層113和n型AlzGa1=As上部覆層114中形成的P型Zn擴(kuò)散區(qū)116。當(dāng)提供的正向電流通過在p型和n型區(qū)之間的界面處的pn結(jié)時(shí)， 光被發(fā)射。去除包括Pn結(jié)的那部分第二 GaAs層，留下該p型GaAs接觸層115作為位于每個(gè)LED內(nèi)的島。用上面提到的電介質(zhì)薄膜117覆蓋包括pn結(jié)的那部分n型AlzGahAs上部覆層114，它可以看成是LED外延膜103的部分。
n 型 GaAs 層 111 約 IOnm(0. 01 u m)厚，n 型 AlxGa1^As 下部覆層 112 約 0. 5 u m 厚， n型AlyGa^As有源層113約I y m厚，n型AlzGapzAs上部覆層114約0. 5 y m厚，并且p型 GaAs接觸層115a約IOnm(0. 01 u m)厚。LED外延膜103的總厚度是約2. 02 u m。
AlGaAs層的Al成分比例x, y, z優(yōu)選選擇為x > y并且z > y (如x = z = 0. 4, y = 0. I)，而且Zn擴(kuò)散區(qū)116的擴(kuò)散前沿優(yōu)選位于n型AlyGai_yAs有源層113的內(nèi)部。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，通過pn結(jié)注入的少數(shù)載流子被限制在n型AlyGapyAs有源層113內(nèi)和其中通過Zn擴(kuò)散產(chǎn)生的p型AlyGapyAs區(qū)內(nèi)，以便能獲得高的發(fā)光效率。圖4中所示的結(jié)構(gòu)能夠使用大約2 u m薄的LED外延膜103來獲得高的發(fā)光效率。
LED外延膜103不局限于上面給出的厚度或材料。還可以使用其他材料，例如鋁鎵銦磷化物((AlxGa1J yliVyP，其中0彡x<l且0彡y<l)，氮化鎵(GaN)，氮化鋁鎵(AlGaN) 和氮化銦鎵(InGaN)。在圖4中所示的LED具有雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，但通過在單個(gè)的異質(zhì)多層類型或單層類型的外延層中形成擴(kuò)散區(qū)可以制作具有單異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)或同質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的LED。
下面將說明制作集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片100的方法。在這個(gè)方法中，正如圖5所示，多個(gè)集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片是在晶片襯底IOla上同時(shí)形成的。在圖6A到6E中說明了制作工藝步驟，這些圖示出了一個(gè)集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片的一部分。
在制作工藝中，在晶片襯底IOla上淀積第一金屬層，并且通過例如剝離來對(duì)其構(gòu)圖以便在每個(gè)芯片形成區(qū)IOla中留下金屬層102，。如圖6B所示，在每個(gè)芯片形成區(qū)101b， LED外延膜103接合到每個(gè)金屬層102并且集成電路薄膜104接合到襯底101a。LED外延膜103和集成電路薄膜104可以以任一種順序被附著。正如圖6C所示，形成電介質(zhì)薄膜 117以便覆蓋襯底101a、金屬層102、LED外延膜103和集成電路薄膜104的必要部分。如圖6D所示，通過光刻在電介質(zhì)薄膜117上形成單獨(dú)互連線105。如圖6E所示，沿著圖5所示的切割線118將晶片襯底IOla切割并分離成單個(gè)的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片100。
由電介質(zhì)薄膜117覆蓋的區(qū)域不一定是在這些圖中所示的區(qū)域。例如，可以形成電介質(zhì)薄膜117以便僅僅覆蓋LED外延膜103和金屬層102。
為了在金屬層102與LED外延膜103的下側(cè)上的公共端子區(qū)(不可見)之間，和在金屬層102與襯底101上的公共端子區(qū)(不可見)之間形成歐姆接觸，在與金屬層102 緊密接觸地布置LED外延膜103之后，在200°C到250°C的溫度下對(duì)晶片進(jìn)行退火。該退火也增強(qiáng)了 LED外延膜103與金屬層102之間的接合。同樣地，在通過光刻形成單獨(dú)互連線 105之后，晶片在約200°C的溫度下進(jìn)行退火以形成歐姆接觸。
下面將參考圖7到10說明LED外延膜103的制作工藝。該圖解說明的工藝同時(shí)產(chǎn)生用于接合多個(gè)集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片100的多個(gè)LED外延膜103。
參考圖7，制作工藝以在制作襯底120上形成LED外延層103a開始，形成LED外延層103a可以通過公知的技術(shù)，例如金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積(MOCVD)或分子束外延(MBE)。圖 7中的LED外延膜制作襯底120包括GaAs襯底121、GaAs緩沖層122、鋁鎵銦磷化物((AlGa) InP)腐蝕停止層123和砷化鋁(AlAs)犧牲層124。在AlAs犧牲層124上以此順序形成n 型 GaAs 接觸層 111、n 型 AlxGapxAs 下部覆層 112、n 型 AlyGapyAs 有源層 113、n 型 AlzGa1=As 上部覆層114和n型GaAs接觸層115a，建立LED外延層103a。
圖7中所示的結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行修改。例如，可以增加各種層，并且如果不需要的話可以省略腐蝕停止層123。
參考圖8，現(xiàn)在形成層間電介質(zhì)膜117a，其中形成開口，包括鋅(Zn)的p型雜質(zhì)通過例如固相擴(kuò)散方法穿過合適的開口擴(kuò)散以生成Zn擴(kuò)散區(qū)116。然后將用于固相擴(kuò)散工藝的擴(kuò)散源薄膜(沒有示出)除去以露出Zn擴(kuò)散區(qū)116中的GaAs接觸層的表面。由于p型雜質(zhì)擴(kuò)散，在這些區(qū)域中的n型GaAs接觸層115a變成了 p型GaAs接觸層115。如圖8所示，通過腐蝕優(yōu)選除去包括pn結(jié)的那部分GaAs接觸層。
參考圖9和10，現(xiàn)在將LED外延膜從制作襯底120分離。通過光刻和腐蝕在LED 外延層103a中形成平行槽125。為了簡(jiǎn)化，在這些工藝中使用的光致抗蝕劑掩模在圖中沒有示出，并且僅僅示出一個(gè)槽125(在圖10)。腐蝕劑是磷酸和過氧化氫溶液，該溶液腐蝕 AlGaAs層112、113、114和GaAs層111、115、比腐蝕(AlGa) InP腐蝕停止層123快很多。形成槽125的腐蝕停止在腐蝕停止層123的表面。當(dāng)形成槽125時(shí)，犧牲層124的部分表面應(yīng)被暴露于腐蝕劑。盡管磷酸/過氧化氫溶液不必要腐蝕層間電介質(zhì)薄膜117，但可以將層間電介質(zhì)薄膜117從將要腐蝕出槽125的區(qū)域中除去。可以使用相同的光致抗蝕劑掩模用于從這些區(qū)域中除去電介質(zhì)薄膜117和用于腐蝕槽125。(AlGa) InP腐蝕停止層123確保了槽腐蝕過程不會(huì)使GaAs襯底121凹陷。
圖9示出了沿圖10中的線S9-S9的剖面，圖9給出了成為一個(gè)LED外延薄膜103 的側(cè)視圖。圖10示意了兩個(gè)LED外延薄膜103的端部剖面圖。槽125之間的間隔限定了圖3中用W1表示的LED外延膜寬度。為了能夠制作薄的LED外延膜并且能夠在相對(duì)短時(shí)間內(nèi)將它們從LED外延膜制作襯底120上分離，寬度W1優(yōu)選小于300 u m。小的寬度W1 (例如前面提到的50 y m寬度)還提高了能夠同時(shí)形成的LED外延膜的數(shù)量，從而減少了材料成本和每個(gè)LED外延膜的整個(gè)制作成本。
參考圖9和10，在槽125形成之后，使用10%的氫氟酸(HF)溶液來選擇性地腐蝕 AlAs犧牲層124。因?yàn)镠F對(duì)AlAs層124的腐蝕速率比對(duì)AlGaAs層112_114、GaAs層111、 115、121和122以及(AlGa) InP腐蝕停止層123的腐蝕速率快很多，所以能夠腐蝕AlAs犧牲層124而對(duì)這些其他層沒有顯著損傷。圖10示出了腐蝕過程中的中間階段，其中仍然留下部分Al As犧牲層124。到這個(gè)腐蝕過程的結(jié)束時(shí)，AlAs犧牲層124被完全除去，如圖9 所示，使得LED外延膜103從制作襯底120中分離出去。
在通過腐蝕完全除去AlAs犧牲層124后，用去離子水清洗LED外延膜103以便沒有腐蝕溶液殘余物留下。然后通過例如真空吸引夾具從制作襯底120提起每個(gè)LED外延薄膜103，轉(zhuǎn)移到襯底101上的金屬層102，并按如上面解釋的那樣與金屬層102接合。
為了在腐蝕過程中保護(hù)LED外延膜103并且便于在分離和附著過程中對(duì)它們的處理，在槽125形成之前可以在LED外延層103a上形成保護(hù)支持層(沒有示出)，并且在將外延層接合到金屬層102之后將保護(hù)支持層從LED外延膜103中去掉。
下面將參考圖IlA到IlC來說明集成電路薄膜104的制作。在所描述的工藝中， 集成電路薄膜104被制作在絕緣體上的硅(SOI)襯底130上，該絕緣體上的硅襯底130包含有娃襯底131、隱埋氧化層132和半導(dǎo)體娃層133。隱埋氧化層132是二氧化娃(SiO2) 層，也稱作是BOX層。半導(dǎo)體硅層133也稱作是SOI層。在圖IlA中，集成電路133a在靠近半導(dǎo)體硅層133的表面形成。接下來，如圖IlB所示，例如使用HF來選擇性地腐蝕SiO2 層132。圖IlB示出了腐蝕過程中的中間階段，當(dāng)腐蝕過程結(jié)束時(shí)，SiO2層132被完全地除去?，F(xiàn)在，通過例如真空吸引夾具從硅襯底131提起包括了集成電路133a的半導(dǎo)體硅層 133，將其轉(zhuǎn)移到晶片襯底IOla上所要求的位置，并且與晶片襯底IOla附著而成為集成電路薄膜104，如圖IlC所示。
為了在3102層132的腐蝕過程中保護(hù)集成電路133a，并且在分離和附著工藝中便于對(duì)集成電路薄膜104的處理，在腐蝕工藝之前在半導(dǎo)體硅層133上可以形成保護(hù)支持層 (沒有示出)，如圖IIB所示，并且在附著工藝之后去掉保護(hù)支持層，如圖IIC所示。
第一實(shí)施例的一個(gè)效果是，因?yàn)長(zhǎng)ED外延膜103通過薄膜單獨(dú)互連線105與集成電路薄膜104中的驅(qū)動(dòng)電路107電連接，所以在LED外延膜103和驅(qū)動(dòng)電路107之間不再需要制作引線接合連接。因此降低了裝配成本，并且降低了互連故障的發(fā)生率。
一個(gè)相關(guān)的效果是，由LED外延膜103所占據(jù)的區(qū)域比常規(guī)LED陣列芯片所占據(jù)的區(qū)域小許多，并且能夠減小由集成電路薄膜104所占據(jù)的區(qū)域，這是因?yàn)椴辉傩枰獮檫@兩個(gè)區(qū)域之間的互連提供引線接合焊盤。此外，因?yàn)長(zhǎng)ED外延膜103受到襯底101的支撐， 不需要加厚來提供用于引線接合的強(qiáng)度，因此它們比常規(guī)的LED陣列芯片薄許多。這些結(jié)果導(dǎo)致材料成本的大幅度降低。特別是，即便考慮了制作襯底120，與常規(guī)的LED陣列芯片相比，大幅度減少了相對(duì)昂貴的化合物半導(dǎo)體材料的必需量，如砷化鎵。
另外一個(gè)效果是，因?yàn)樵贚ED外延膜103中的LED106靠近它們的驅(qū)動(dòng)電路107，單獨(dú)互連線105就能相應(yīng)縮短，導(dǎo)致電阻降低，更不用說包含有LED和LED驅(qū)動(dòng)電路的裝置的組合寬度的全面減小。這樣，集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片100與常規(guī)的成對(duì)LED陣列芯片和驅(qū)動(dòng)器IC芯片相比，占據(jù)更少的空間并且能在較低功率下工作。
此外，在第一實(shí)施例的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片100中，金屬層103被布置在外延膜 104的下面，并且外延膜具有極薄的厚度，例如，約2 u m的厚度。因此，光不僅從LED105直接向上發(fā)射而且從LED105向下發(fā)射的光被金屬層103的表面反射以便穿過外延膜104向上傳播。因此，集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片100的發(fā)光強(qiáng)度可被增加。
第二實(shí)施例
在圖12的局部平面圖中示意性示出了本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的第二實(shí)施例。這個(gè)集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片150不同于第一實(shí)施例中的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片100，其中在位于 LED外延膜103和集成電路薄膜104之間的襯底101上提供了包括有導(dǎo)電材料的轉(zhuǎn)接端子區(qū)域151。單獨(dú)互連線105從LED外延膜103中的LED106的發(fā)光部分的上面延伸到襯底 101上的轉(zhuǎn)接端子區(qū)域151，然后延伸到集成電路薄膜104的單個(gè)端子區(qū)域107a。轉(zhuǎn)接端子區(qū)域151使得有可能改變LED外延膜103和集成電路薄膜104之間的位置關(guān)系例如，通過比較圖3和12所說明的，將它們分隔開較大的距離。
除了前面敘述的要點(diǎn)之外，第二實(shí)施例與上面說明的第一實(shí)施例相同。
第三實(shí)施例
在圖13的局部平面圖和在圖14的局部剖視圖中示意性示出了本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的第三實(shí)施例。這個(gè)集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片160不同于第一實(shí)施例中的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC 芯片100，其中在LED外延膜103和襯底101之間沒有金屬層。襯底101的上表面和LED外延膜103的下表面都通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)方法來處理以除去沾染物，和進(jìn)行平面化，例如平面化到一個(gè)原子層的量級(jí)，在這之后通過加壓和加熱將兩個(gè)表面緊密接觸放置并且接合在一起。
盡管在第二實(shí)施例中為了實(shí)現(xiàn)安全接合所必需的加熱溫度比在第一實(shí)施例中要高，但是第二實(shí)施例消除了由于在第一實(shí)施例中插入在LED外延膜和娃襯底之間的金屬層中的不規(guī)則厚度所引起的接合缺陷的可能性。因?yàn)橄伺c插入的金屬層相關(guān)的誤差，所以還能提高LED106的陣列與驅(qū)動(dòng)電路107的陣列之間的對(duì)準(zhǔn)精確度。
除了沒有金屬層之外，第三實(shí)施例與第一實(shí)施例是相同的。
第四實(shí)施例
在圖15的局部平面圖中、在圖16的局部透視圖中和在圖17的局部剖視圖中示意性示出了本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的第四實(shí)施例。在這個(gè)集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片170中，每個(gè)LED 是作為一單獨(dú)的LED外延膜171形成的。
每個(gè)LED外延膜171具有圖17所示的結(jié)構(gòu)，包括p型GaAs下部接觸層172、p型 AlxGa1^xAs下部覆層173、p型AlyGai_yAs有源層174、n型AlzGa1=As上部覆層175、和n型 GaAs上部接觸層176。Al成分比例x、y、z可以滿足條件x > y且z > y (例如，x = z =0.4, y = 0. I)。電介質(zhì)薄膜117形成在n型GaAs上部接觸層176上。將電介質(zhì)薄膜177 的中央條紋除去以允許單獨(dú)互連線105以垂直于圖17紙面的方向、穿過LED外延膜171的整個(gè)寬度、與n型GaAs上部接觸層176的表面接觸。單獨(dú)互連線105延伸到對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)電路 107的端子區(qū)域107a，如圖15和16所示。
LED外延薄膜171不局限于圖17中所示的部分結(jié)構(gòu)或者上面說明的成分比例。進(jìn)行各種修改是可行的。
第四實(shí)施例的一個(gè)效果是，因?yàn)槊總€(gè)LED外延膜171非常的小，所以LED外延膜中由溫度引起的內(nèi)部應(yīng)力大幅度減小，而如果LED外延膜的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不同于襯底101 的熱膨脹系數(shù)，則由溫度引起的內(nèi)部應(yīng)力非常大，而且基本上消除了導(dǎo)致LED失效的其中一個(gè)因素。從而提高了集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片170的可靠性。
因?yàn)槊總€(gè)LED外延膜171的接合區(qū)域小，所以LED外延膜171的小尺寸使得將它們與金屬層102接合的過程變得容易。不完全接觸缺陷的發(fā)生率因此減少。
另一個(gè)效果是，因?yàn)長(zhǎng)ED外延膜171除了發(fā)光區(qū)域之外不包括任何部分，所以LED 外延膜的寬度能夠被減小并且單獨(dú)互連線105的長(zhǎng)度能夠相應(yīng)地減小。
除了前面敘述的要點(diǎn)之外，第四實(shí)施例與第一實(shí)施例相同。
第五實(shí)施例
在圖18的局部透視圖中和在圖19的局部平面圖中示意性示出了本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的第五實(shí)施例。第五實(shí)施例的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片180包括襯底181，在其上形成帶有端子區(qū)182a的電路圖案182 ;接合到襯底181表面的多個(gè)LED外延膜183 ;接合到襯底 181表面的多個(gè)集成電路薄膜184 ;和多個(gè)薄膜單獨(dú)互連線185和186 (在圖19中示出)。 在第五實(shí)施例中，每一個(gè)集成電路薄膜184與一個(gè)LED外延膜183面對(duì),如圖18所不，并且具有端子區(qū)184a和184b，如圖19所示。
第一薄膜單獨(dú)互連線185從LED106外延膜183中的LED106延伸，越過襯底181 的表面，延伸到集成電路薄膜184，將LED106的發(fā)光部分與其面對(duì)著的集成電路薄膜184中的端子區(qū)184a電互連。層間電介質(zhì)層(沒有示出)配置在第一單獨(dú)互連線185的下面，這里防止電學(xué)短路是必需的。
第二薄膜單獨(dú)互連線186從集成電路薄膜184延伸到襯底181上的電路圖案182，將集成電路薄膜184中的端子區(qū)184b與電路圖案182中的端子區(qū)182a電互連。這些單獨(dú)互連線186用于例如為集成電路薄膜184中的驅(qū)動(dòng)電路提供電信號(hào)和功率的輸入與輸出。 層間電介質(zhì)層(沒有示出)配置在第二單獨(dú)互連線186的下面，這里防止對(duì)電路圖案182 和集成電路薄膜184的電學(xué)短路是必需的。
因?yàn)槌Ｒ?guī)的接合線被薄膜單獨(dú)互連線185和186所代替，能夠?qū)崿F(xiàn)減少尺寸和材料，并且能夠降低互連故障率。與第一實(shí)施例相比，集成電路薄膜184減小的尺寸有助于它們附著于襯底。
除了前面敘述的要點(diǎn)之外，第五實(shí)施例是與第一實(shí)施例相同的。
第六實(shí)施例
在圖20局部平面圖中示意性示出了本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的第六實(shí)施例。根據(jù)第六實(shí)施例的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片190包括襯底191，其上形成有電路圖案192 ;接合到襯底191表面的多個(gè)LED外延膜193 ;接合到襯底191表面的多個(gè)集成電路薄膜194 ;和多個(gè)薄膜單獨(dú)互連線195和196。第六實(shí)施例不同于與第五實(shí)施例，其中每個(gè)集成電路薄膜194 面對(duì)著三個(gè)LED外延膜193。集成電路薄膜194具有端子區(qū)，第一和第二單獨(dú)互連線195和 196都連接到該端子區(qū)。襯底191上的電路圖案192具有端子區(qū)，第二單獨(dú)互連線196連接到該端子區(qū)。
第一薄膜單獨(dú)互連線195從LED外延膜193中的LED延伸，越過襯底191的表面， 延伸到集成電路薄膜194，將LED的發(fā)光部分與其面對(duì)著的集成電路薄膜194中的端子區(qū)電互連。層間電介質(zhì)層(沒有示出)配置在第一單獨(dú)互連線195的下面，這里防止電學(xué)短路是必需的。
第二薄膜單獨(dú)互連線196從集成電路薄膜194延伸到襯底191中的電路圖案192 的端子區(qū)，將集成電路薄膜194中的端子區(qū)與電路圖案192的端子區(qū)電互連。第二單獨(dú)互連線196用于例如為集成電路薄膜194中的驅(qū)動(dòng)電路提供電信號(hào)和功率的輸入與輸出。層間電介質(zhì)層(沒有示出)配置在第二單獨(dú)互連線196的下面，這里防止對(duì)電路圖案192和集成電路薄膜194的電學(xué)短路是必需的。
與第五實(shí)施例相比，第六實(shí)施例需要較少的第二單獨(dú)互連線，因?yàn)榈诹鶎?shí)施例的集成電路薄膜較少，能夠相應(yīng)地簡(jiǎn)化襯底上的電路圖案。
在其他方面，第六實(shí)施例與第五實(shí)施例基本上相同。因?yàn)槌Ｒ?guī)的接合線被薄膜單獨(dú)互連線195和196所代替，所以能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸和材料的減少，并且能夠降低互連故障率。
第七實(shí)施例
在圖21局部平面圖中示意性示出了本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的第七實(shí)施例。根據(jù)第七實(shí)施例的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片200包括襯底201，其上形成具有端子區(qū)202a的電路圖案 202 ;在襯底201上形成的金屬層201a并且它們緊密接觸；接合到金屬層201a表面的多個(gè) LED外延膜203 ;接合到襯底201表面的集成電路薄膜204 ;和多個(gè)薄膜單獨(dú)互連線205和 206。集成電路薄膜204具有端子區(qū)204a和204b。根據(jù)第七實(shí)施例的集成LED/驅(qū)動(dòng)器芯片200與圖18中(第五實(shí)施例)示出的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片180不同在于每個(gè)LED106 是作為單獨(dú)的LED外延膜203形成的。LED外延膜203以規(guī)則的間隔、單一一行的方式接合到金屬層201a上。
電路圖案202是互連圖案,用于將位于襯底201上提供功率和電信號(hào)的輸入/輸出端子連接到集成電路薄膜204的端子區(qū)204b，并連接到集成電路薄膜204外部的其他電路元件的端子，例如電阻器、電容器和存儲(chǔ)器電路，這些其他電路元件配置在襯底201上用于驅(qū)動(dòng)控制。電路圖案202還可以將集成電路薄膜204的端子區(qū)204b與這些電阻器、電容器、存儲(chǔ)器電路和其他電路元件連接。
第一單獨(dú)互連線205從LED外延膜203中的LED上面延伸，越過襯底201的表面， 延伸到集成電路薄膜204，將LED的發(fā)光部分與其面對(duì)著的集成電路薄膜204中的端子區(qū) 204a電互連。層間電介質(zhì)薄膜(沒有示出)配置在單獨(dú)互連線205的下面，這里防止電學(xué)短路是必需的。
第二單獨(dú)互連線206從集成電路薄膜204延伸到襯底201上的電路圖案202，將集成電路薄膜204中的端子區(qū)204b與電路圖案202的端子區(qū)202a電互連。第二單獨(dú)互連線 206用于例如為集成電路薄膜204中的驅(qū)動(dòng)電路提供電信號(hào)和功率的輸入與輸出。層間電介質(zhì)層(沒有示出)配置在單獨(dú)互連線206的下面，這里防止對(duì)電路圖案202或集成電路薄膜204的電學(xué)短路是必需的。
除了前面所述的要點(diǎn)之外，第七實(shí)施例與上面說明的第五實(shí)施例相同。因?yàn)槌Ｒ?guī)的接合線被薄膜單獨(dú)互連線205和206所代替，因此能夠減少尺寸和材料，并且能夠降低互連故障率。另外，LED外延膜203的小尺寸有助于它們安全接合到金屬層201a，能夠減小 LED外延膜的寬度，并且通過減小熱應(yīng)力來降低LED的故障率。
第八實(shí)施例
在圖22平面圖中和在圖23的局部透視圖中示意性示出了本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的第八實(shí)施例。在第八實(shí)施例中的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片210包括襯底211，其上形成有電路圖案212 ;在襯底211上形成的金屬層211a并且它們緊密接觸；接合到金屬層211a表面的多個(gè)LED外延膜213 ;接合到襯底211表面的集成電路薄膜214 ;和多個(gè)薄膜單獨(dú)互連線215 和216。LED外延膜213以單——行的方式接合到金屬層211a上面。用于單獨(dú)互連線215 和216的端子區(qū)配置在集成電路薄膜214中，并用于第二單獨(dú)互連線216的端子區(qū)配置在襯底211上的電路圖案212中。
第一薄膜單獨(dú)互連線215從LED外延膜213中的LED上面延伸，越過襯底211的表面，延伸到集成電路薄膜214，將LED的發(fā)光部分與其面對(duì)著的集成電路薄膜214中的端子區(qū)電互連。層間電介質(zhì)薄膜(沒有示出)配置在單獨(dú)互連線215的下面，這里防止電學(xué)短路是必需的。
第二薄膜單獨(dú)互連線216從集成電路薄膜214延伸到襯底211上的電路圖案212， 將集成電路薄膜214中的端子區(qū)與電路圖案212的端子區(qū)電互連。第二單獨(dú)互連線216用于例如為集成電路薄膜214中的驅(qū)動(dòng)電路提供電信號(hào)和功率的輸入與輸出。層間電介質(zhì)層 (沒有示出)配置在單獨(dú)互連線216的下面，這里防止對(duì)電路圖案212和集成電路薄膜214 的電學(xué)短路是必需的。
因?yàn)槌Ｒ?guī)的接合線被薄膜單獨(dú)互連線215和216所代替，所以能夠?qū)崿F(xiàn)減少尺寸和材料，并且能夠降低互連故障率。
在圖24中示意性示出了在第八實(shí)施例中用于集成電路薄膜214的制作工藝。在例如玻璃襯底的制作襯底217上一起形成多個(gè)集成電路薄膜214。每個(gè)集成電路薄膜214 從玻璃襯底217中分離，然后接合到集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片210的襯底211。制作工藝包括了熱處理步驟，但是因?yàn)檫@些步驟是在玻璃襯底217上執(zhí)行的，所以集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片 210的襯底211不需要有高耐熱性，這樣拓寬了襯底材料的選擇。
除了前面所述的要點(diǎn)之外，第八實(shí)施例與第一實(shí)施例相似。
第九實(shí)施例
在圖25平面圖中示意性示出了本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的第九實(shí)施例。根據(jù)第九實(shí)施例的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片220包括襯底221，其上形成有電路圖案222 ;在襯底221上形成的金屬層221a并且它們緊密接觸；接合到金屬層221a表面的多個(gè)LED外延膜223 ;接合到襯底221表面的一對(duì)集成電路薄膜224 ;和多個(gè)薄膜單獨(dú)互連線225和226。LED外延膜223以單一一行的方式接合到金屬層221a上。集成電路薄膜224具有用于第一和第二單獨(dú)互連線225和226的端子區(qū)，并且在襯底221上的電路圖案222具有用于第二單獨(dú)互連線226的端子區(qū)。
LED外延膜223的數(shù)量不局限于圖中示出的八個(gè)，并且集成電路薄膜224的數(shù)量不局限于兩個(gè)。例如，可以有三個(gè)或更多集成電路薄膜224。
第一薄膜單獨(dú)互連線225從LED外延膜223延伸，越過襯底221的表面，延伸到集成電路薄膜224，將LED外延膜223中的LED的發(fā)光部分與集成電路薄膜224中的端子區(qū)電互連。層間電介質(zhì)薄膜(沒有示出)配置在單獨(dú)互連線225的下面，這里防止電學(xué)短路是必需的。
第二薄膜單獨(dú)互連線226從集成電路薄膜224延伸到襯底221上的電路圖案222， 將集成電路薄膜224中的端子區(qū)與電路圖案222的端子區(qū)電互連。第二單獨(dú)互連線226用于例如為集成電路薄膜224中的驅(qū)動(dòng)電路提供電信號(hào)和功率的輸入與輸出。層間電介質(zhì)薄膜(沒有示出)配置在單獨(dú)互連線226的下面，這里防止對(duì)電路圖案222和集成電路薄膜 224的電學(xué)短路是必需的。
除了集成電路薄膜被分成多個(gè)部分之外，第九實(shí)施例與第八實(shí)施例相似。因?yàn)槌Ｒ?guī)的接合線被薄膜單獨(dú)互連線225和226所代替，所以能夠?qū)崿F(xiàn)減少尺寸和材料，并且能夠降低互連故障率。集成電路薄膜被分成多個(gè)部分有助于對(duì)其的處理和附著。
LED打印頭
圖26示出了使用本發(fā)明的LED打印頭700的實(shí)例。LED打印頭700包括了基底 701，在其上安裝了 LED單元702。LED單元702包括了在前述實(shí)施例中的任何一個(gè)中所述類型的多個(gè)集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片702a，將其安裝成使得它們的發(fā)光部分位于棒形透鏡陣列703的下面。該棒形透鏡陣列703由支架704支撐?；?01、LED單元702和支架704 被夾具705固定在一起。在LED單元702中由發(fā)光元件發(fā)射的光被棒形透鏡陣列703中的棒形透鏡聚焦到例如電子照相打印機(jī)或復(fù)印機(jī)中的感光鼓上(沒有示出)。
使用集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片702a代替常規(guī)的成對(duì)LED陣列芯片和驅(qū)動(dòng)器IC芯片使得LED單元702在尺寸上減小，并且減小了它們的裝配成本，這是由于要安裝的芯片較少。
LED打印機(jī)
圖27示出了可以使用本發(fā)明的全色LED打印機(jī)800的實(shí)例。該打印機(jī)800具有黃色(Y)處理單元801、深紅色(M)處理單元802、藍(lán)綠色(C)處理單元803和黑色(B)處理單元804，這些單元以級(jí)聯(lián)方式一個(gè)接一個(gè)地安裝。例如，藍(lán)綠色處理單元803包括感光鼓803a，它是按照箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)，向感光鼓803a提供電流以給其表面充電的充電單元803b，選擇性地照明感光鼓803a的充電表面以形成靜電潛象的LED打印頭803c，提供藍(lán)綠色調(diào)色劑顆粒給感光鼓803a的表面以顯影靜電潛像的顯影單元803d，和清洗單元803e， 該清洗單元803e在顯影過的圖像轉(zhuǎn)移到紙上之后將殘余的調(diào)色劑從感光鼓803a中清除。 LED打印頭803c具有例如圖26所示的結(jié)構(gòu)，它包括上面九個(gè)實(shí)施例中的任何一個(gè)中所描述類型的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片702a。其他處理單元801、802、804在結(jié)構(gòu)上與藍(lán)綠色處理單元803相似，但是使用了不同顏色的調(diào)色劑。
紙805 (或其他媒介)在盒子806中被一頁一頁地堆起。跳躍輥807向成對(duì)的運(yùn)輸輥810和壓緊輥808提供紙805，一次提供一張。紙805在這些輥之間傳遞后，輸送到記錄輥811和壓緊輥809，它們將紙?zhí)峁┙o黃色處理單元801。
紙810依次通過處理單元801、802、803、804，進(jìn)入到感光鼓和轉(zhuǎn)印輥812之間的每一個(gè)處理單元，轉(zhuǎn)印輥812是由例如半導(dǎo)電的橡膠制成。轉(zhuǎn)印輥812被充電以便在它和感光鼓之間產(chǎn)生電勢(shì)差。這個(gè)電勢(shì)差將感光鼓的調(diào)色劑圖像吸引到紙805上。經(jīng)過四個(gè)階段一黃色處理單元801打印黃色圖像，深紅色處理單元802打印深紅色圖像，藍(lán)綠色處理單元803打印藍(lán)綠色圖象和黑色處理單元804打印黑色圖像，在紙805上建立全色圖像。
從黑色處理單元804，紙805行進(jìn)通過熔凝器813，其中加熱輥和墊輥加熱加壓以便將轉(zhuǎn)印的調(diào)色劑圖像熔融到紙上。然后第一輸送輥814和壓緊輥816將紙805向上提供給第二輸送輥815和壓緊輥817，它們將打印過的紙輸送給位于打印機(jī)頂部的集紙箱818 上。
由發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置(圖中沒有示出)來驅(qū)動(dòng)這些感光鼓和不同的輥。發(fā)動(dòng)機(jī)由控制單元(沒有示出)控制，該控制單元例如驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸輥810并且暫停記錄輥811直到一頁紙805的前沿保持靠著記錄輥811齊平，然后驅(qū)動(dòng)記錄輥811，從而確保了紙805在它通過處理單元801、802、803、804時(shí)被正確對(duì)準(zhǔn)。運(yùn)輸輥810、記錄輥811、輸送輥814、815和壓緊輥808、809、816、817都具有改變紙805的行走方向的功能。
LED打印頭占據(jù)了這種類型的LED打印機(jī)800的制造成本的相當(dāng)大部分。通過使用高可靠的并且節(jié)省空間的集成LED/驅(qū)動(dòng)IC芯片，并且通過使LED頭中的這些芯片和LED 單元由減少材料成本的簡(jiǎn)化的制造工藝來生產(chǎn)，本發(fā)明能以相對(duì)低的成本來制作高質(zhì)量的打印機(jī)。
在將本發(fā)明應(yīng)用于全色復(fù)印機(jī)的情況下也能得到相類似的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還能夠有利地用于單色打印機(jī)或復(fù)印機(jī)或多色打印機(jī)或復(fù)印機(jī)，但是它們的效果在全色圖像形成裝置(打印機(jī)或復(fù)印機(jī))中尤其顯著，這是因?yàn)樵谶@樣的裝置中需要大量的曝光裝置(打印頭)。
本發(fā)明不局限于前述的實(shí)施例。例如在多個(gè)實(shí)施例中使用的金屬層102可以用多晶硅薄膜或者其他任何適當(dāng)?shù)牟牧洗妗?br> 金屬層102被繪制成具有直邊和方角的矩形，但是該矩形形狀能夠修改成包括例如，切去角和邊曲折。該切去角能夠用作確定芯片定向的參考。該曲折能夠用作確定LED 位置的參考。
LED外延膜可以用半導(dǎo)體薄膜來代替，在薄膜中除了形成LED還形成半導(dǎo)體器件。 這些其他半導(dǎo)體器件的可行實(shí)例包括半導(dǎo)體激光器、光電探測(cè)器、霍爾元件和壓電器件。
LED外延膜不需要作為外延層生長(zhǎng)在制作襯底上。可以使用任何可用的制作方法。
不需要相鄰于襯底上的集成電路薄膜安裝LED外延膜；只要在互連線中的電壓降不會(huì)成為問題，那么LED外延膜可以以任意距離與集成電路薄膜分隔開。
已經(jīng)說明的集成電路薄膜是制作在SOI襯底上，但是能使用其他的制作方法。例如，集成電路薄膜可以是具有薄膜晶體管(TFT)的多晶硅薄膜。為了制作這種類型的薄膜， 可以通過例如化學(xué)氣相淀積(CVD)的方法、以相對(duì)低的淀積溫度在玻璃襯底上形成非晶硅薄膜，在玻璃襯底上已經(jīng)形成有幾百納米厚的SiO2層。然后通過例如準(zhǔn)分子脈沖激光照射對(duì)該非晶硅再結(jié)晶以得到多晶硅層。包含有例如晶體管的電路元件的集成電路圖案被形成在多晶硅層中。
形成在LED外延膜下側(cè)上的公共電極可以被分成多個(gè)電極，以便在不同時(shí)序驅(qū)動(dòng)不同組的LED。
那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在由附屬權(quán)利要求書加以定義的本發(fā)明范圍內(nèi)做進(jìn)一步的變更是可能的。
權(quán)利要求
1.一種組合半導(dǎo)體裝置，包括襯底；多個(gè)第一半導(dǎo)體薄膜；以及第二半導(dǎo)體薄膜；多個(gè)第一單獨(dú)互連線，所述襯底具有實(shí)質(zhì)上是平的表面，所述多個(gè)第一半導(dǎo)體薄膜布置并接合在所述襯底的表面，所述多個(gè)第一半導(dǎo)體薄膜分別僅具有一個(gè)發(fā)光元件并且為僅包含一個(gè)該發(fā)光元件所必須程度的尺寸，所述第二半導(dǎo)體薄膜接合在所述襯底的相同的表面，從該襯底突出地布置，所述第二半導(dǎo)體薄膜形成為比所述第一半導(dǎo)體薄寬度更寬，包含含有驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光元件的多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件群的集成電路和多個(gè)第一端子，所述第一以及所述第二半導(dǎo)體薄膜分別為IOu m以下的厚度，在與所述襯底之間形成該厚度的臺(tái)階，所述多個(gè)第一單獨(dú)互連線從所述第一半導(dǎo)體薄膜的上表面經(jīng)由該第一半導(dǎo)體薄膜的臺(tái)階、所述襯底的表面上以及第二半導(dǎo)體薄膜的臺(tái)階在第二半導(dǎo)體薄膜的上表面延伸，形成薄膜，所述多個(gè)第一單獨(dú)互連線將所述第一半導(dǎo)體薄膜的光半導(dǎo)體器件與第二半導(dǎo)體薄膜的第一端子電連接，其結(jié)果是，多個(gè)驅(qū)動(dòng)所述第二半導(dǎo)體薄膜。
2.權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，還包括布置在第一半導(dǎo)體薄膜和襯底之間的導(dǎo)電材料層，該導(dǎo)電材料層接合形成在襯底上且第一半導(dǎo)體薄膜接合于導(dǎo)電材料層，由此該第一半導(dǎo)體薄膜接合在襯底上。
3.權(quán)利要求2的組合半導(dǎo)體裝置，其中導(dǎo)電材料層是金屬層或者多晶硅層。
4.權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，其中作為襯底的主要材料有玻璃、樹脂、陶瓷、金屬或者半導(dǎo)體。
5.權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，還包括在襯底上形成的電路圖案，該電路圖案包括互連線、電阻器和電容器中的至少一種。
6.權(quán)利要求5的組合半導(dǎo)體裝置，還包括作為薄膜形成的第二單獨(dú)互連線，其中 所述第二半導(dǎo)體薄膜具有第二端子；在襯底上形成的電路圖案具有第三端子；和第二單獨(dú)互連線從第二半導(dǎo)體薄膜延伸到襯底上的電路圖案，它使第二端子與第三端子電互連。
7.權(quán)利要求6的組合半導(dǎo)體裝置，其中第二單獨(dú)互連線(186)是通過光刻形成的。
8.權(quán)利要求6的組合半導(dǎo)體裝置，其中第二單獨(dú)互連線(包括Au層、Ti/Pt/Au多層、 Au/Zn多層、AuGeNi/Au多層、Pd層、Pd/Au多層、Al層、Al/Ni多層、多晶硅層、ITO層和ZnO 層中的至少一種。
9.權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，其中作為第一半導(dǎo)體薄膜的主要材料有非晶硅、單晶硅、多晶硅、化合物半導(dǎo)體或者有機(jī)半導(dǎo)體。
10.權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，其中第一半導(dǎo)體薄膜是外延生長(zhǎng)的化合物半導(dǎo)體膜。
11.權(quán)利要求10的組合半導(dǎo)體裝置，其中第一半導(dǎo)體薄膜至少包括AlxGahAs(0 ( x<I)，(AlxGa1J JrvyP (0 彡 x<l 且0 彡 y<l)，GaN, AlGaN 和 InGaN 中的一種。
12.權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，其中在第二半導(dǎo)體薄膜中的集成電路包括用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)器電路。
13.權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，其中第一半導(dǎo)體薄膜包括以規(guī)則間隔布置的多個(gè)發(fā)光元件，所述發(fā)光元件是該多個(gè)發(fā)光元件中的一個(gè)。
14.權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，其中第一半導(dǎo)體薄膜僅僅包括一個(gè)所述半導(dǎo)體器件。
15.權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，其中多個(gè)第一半導(dǎo)體薄膜接合到襯底的所述表面， 所述第一半導(dǎo)體薄膜是該多個(gè)第一半導(dǎo)體薄膜中的一個(gè)。
16.權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，其中作為第二半導(dǎo)體薄膜的主要材料有再結(jié)晶硅、 單晶硅、多晶硅、化合物半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體或者聚合物。
17.權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，其中多個(gè)第一半導(dǎo)體薄膜接合到襯底的所述表面， 所述第一半導(dǎo)體薄膜是該多個(gè)第一半導(dǎo)體薄膜中的一個(gè)，該多個(gè)第一半導(dǎo)體薄膜被布置在行陣列中，第二半導(dǎo)體薄膜的長(zhǎng)度基本上與線性陣列的長(zhǎng)度相等。
18.權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，其中第一單獨(dú)互連線是通過光刻形成的。的組合半導(dǎo)體裝置，其中第一單獨(dú)互連線包括Au層、Ti/Pt/Au多層、 Au多層、Pd層、Pd/Au多層、Al層、Al/Ni多層、多晶硅層、ITO層和ZnO
19.權(quán)利要求I Au/Zn 多層、AuGeNi/ 層中的至少一種。
20.權(quán)利要求度。
21.I的組合半導(dǎo)體裝置，其中第一和第二半導(dǎo)體薄膜小于或等于10微米厚權(quán)利要求I的組合半導(dǎo)體裝置，其中第一單獨(dú)互連線小于200微米長(zhǎng)。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置，包括接合到襯底的兩個(gè)半導(dǎo)體薄膜，和將第一半導(dǎo)體薄膜中例如發(fā)光器件的半導(dǎo)體器件與第二半導(dǎo)體薄膜中的集成電路電連接的薄膜互連線。通常，該集成電路驅(qū)動(dòng)該半導(dǎo)體器件。兩個(gè)半導(dǎo)體薄膜與襯底分開形成。第一半導(dǎo)體薄膜可以包括半導(dǎo)體器件陣列。第一和第二半導(dǎo)體薄膜可以作為陣列被復(fù)制而接合到相同的襯底。與包含有陣列芯片和分離的驅(qū)動(dòng)器芯片的常規(guī)半導(dǎo)體裝置相比，本發(fā)明裝置更小并且降低了材料成本。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102529420SQ20111040528
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2003年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月13日
發(fā)明者佐久田昌明, 安孫子一松, 荻原光彥, 藤原博之 申請(qǐng)人:日本沖信息株式會(huì)社