半导体发光装置和图像形成设备的制作方法
专利名称：半导体发光装置和图像形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体发光装置和使用该半导体发光装置的图像形成设备(例如图像显示设备)。
背景技术：
其中集成了发射不同波长的光(例如，红光、绿光和蓝光)的多个发光元件的半导体发光装置是已知的。可以预见，通过以二维阵列布置多个这种半导体发光装置来构建图像显示设备。就这方面而言，例如，专利文件No. 1公开了一种半导体发光装置，其中，多个半导体发光元件在垂直于发光表面的方向上层叠。如果这种半导体发光装置用在图像显示设备中，则可以减小每个像素的尺寸，且因而可以获得高精度图像显示设备。专利文件No. 1中公开的半导体发光装置按以下方式制作。首先在衬底上安装第一半导体发光元件。然后，在第一半导体发光元件上形成透光绝缘膜，且在该透光绝缘膜上形成第一结合电极。然后，将背面具有第二结合电极的第二半导体发光元件结合到第一结合电极上，使得第二半导体发光元件层叠在第一半导体发光元件上。专利文件No. 1 日本专利特开平No. 2007-273898。然而，在按上述方式制作的半导体发光装置中，在第一和第二半导体发光元件之间形成空气层。该空气层的厚度对应于第一和第二结合电极以及透光绝缘膜的厚度的总和。因此，当从第二半导体发光元件的背面发射光时，光散发到空气层中，且在第一半导体发光元件的表面散射，或者被第一半导体发光元件或衬底吸收。因而，光并不是从最上面的半导体发光元件的发光表面被有效地发射。因此，使用该半导体发光装置的图像显示设备难以提供高亮度。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，且本发明的目的是提供一种能够提供高亮度的半导体发光装置和使用该半导体发光装置的图像形成设备。根据本发明的一个方面，提供一种半导体发光装置，该半导体发光装置包括在垂直于发光表面的方向上层叠的薄膜形式的多个半导体发光元件。通过反射金属层在安装衬底上提供第一半导体发光元件。第一半导体发光元件配置成发射第一波长的光。提供覆盖第一半导体发光元件的第一透光平坦化绝缘膜。第一透光平坦化绝缘膜配置成透射第一波长的光且具有电绝缘特性。通过第一透光平坦化绝缘膜在第一半导体发光元件上提供第二半导体发光元件。第二半导体发光元件配置成透射第一波长的光且发射第二波长的光。第二半导体发光元件包括在面对第一半导体发光元件的一侧上提供的第一半导体多层反射膜。第一半导体多层反射膜配置成透射第一波长的光且反射第二波长的光。使用这种配置，可以有效地从最上面的半导体发光元件取得层叠的半导体发光元件发射的光。因而，可以获得提供高亮度的半导体发光装置和使用该半导体发光装置的图像形成设备。根据本发明的另一方面，提供一种半导体发光装置，该半导体发光装置包括在垂直于发光表面的方向上层叠的薄膜形式的多个半导体发光元件。通过反射金属层在安装衬底上提供第一半导体发光元件。第一半导体发光元件配置成发射第一波长的光。在第一半导体发光元件上提供第一透光平坦化绝缘膜。第一透光平坦化绝缘膜配置成透射第一波长的光且具有电绝缘特性。在第一透光平坦化绝缘膜上提供第一介质多层反射膜。该第一介质多层反射膜配置成透射第一波长的光且具有电绝缘特性。通过第一介质多层反射膜在第一透光平坦化绝缘膜上提供第二半导体发光元件。第二半导体发光元件配置成透射第一波长的光且发射第二波长的光。第一介质多层反射膜配置成反射第一波长的光且透射第二波长的光。由此后给出的详细描述，本发明的应用性的其他范围将变得显而易见。然而，应当注意，尽管指示了本发明的优选实施例，但是详细描述和特定实施例仅是作为例子给出的， 因为在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员来说将是明显的。
在附图中
图1是示出根据本发明的第一实施例的半导体发光装置的剖面图； 图2是示出根据本发明的第一实施例的半导体发光装置的平面图； 图3是示出根据本发明的第一实施例的图像显示设备的平面图； 图4是示出根据本发明的第二实施例的半导体发光装置的剖面图； 图5是示出根据本发明的第三实施例的半导体发光装置的剖面图； 图6是示出根据本发明的第三实施例的半导体发光装置的平面图； 图7是示出根据本发明的第三实施例的图像显示设备的平面图； 图8是示出根据本发明的第四实施例的半导体发光装置的剖面图。
具体实施例方式此后将参考附图描述本发明的实施例。提供附图仅用于解释目的且并不限制本发明的范围。第一实施例
将参考图1至3描述本发明的第一实施例。将参考图1和2描述第一实施例的半导体发光装置100。图1是示出第一实施例的半导体发光装置100沿图2中的线I-I的剖面图。图2是示出第一实施例的半导体发光装置100的平面图。图3是示出使用第一实施例的半导体发光装置100的图像显示设备 1000 (作为图像形成设备的实例)的平面图。这些图示意性地示出半导体发光装置100和图像显示设备1000的配置，且并不旨在限制相应部分的尺寸。如图1所示，根据第一实施例的半导体发光装置100具有这种配置三个半导体发光元件在安装衬底101上垂直于发光表面的方向上层叠(即，以三维方式层叠)。图像显示设备1000具有这种配置多个半导体发光装置100如图3所示以矩阵形式布置。
在半导体发光装置100中，发射不同波长的光的第一、第二和第三半导体发光元件102、114和115 (分别是薄膜形式)在垂直于半导体发光元件102、114和115的发光表面的方向上层叠。在这三个半导体发光元件102、114和115中，第一半导体发光元件102 最靠近安装衬底101且发射波长λ 1的光。第二半导体发光元件114设置在第一半导体发光元件102上且发射波长λ 2的光。第三半导体发光元件115设置在第二半导体发光元件 114上且发射波长λ 3的光。接下来，将描述三个半导体发光元件102、114和115的层叠结构。第一半导体发光元件102包括从底部开始的N型接触层l(Ma、N型包层105a、有源层(作为发光层)106a、 P型包层107a以及P型接触层108a。第二半导体发光元件114包括从底部开始的N型接触层104b、N型包层10 、有源层(作为发光层)106b、P型包层107b以及P型接触层108b。 第三半导体发光元件115包括从底部开始的N型接触层l(Mc、N型包层105c、有源层(作为发光层)106c、P型包层107c以及P型接触层108c。这些半导体层可以由例如AlaGablrih-bASxP^Sbm (0 ^ a ^ 1, 0彡b彡1， 0彡χ彡1，0 ^ y ^ 1, 0彡ζ彡1)构成。这些相应的半导体层可以使用常规MOCVD (金属有机化学气相沉积)方法或MBE (分子束外延)方法通过诸如GaAs、蓝宝石、hP、石英或Si的衬底上的外延生长来形成。第二半导体发光元件114还包括在N型接触层104b和N型包层10 之间形成的第一半导体多层反射膜116。第一半导体多层反射膜116仅反射第二半导体发光元件114的有源层106b发射的光(或者半导体发光元件114和115的有源层106b和106c发射的光)。 而且，第一半导体多层反射膜116透射第一半导体发光元件102的有源层106a发射的光。就这方面而言，表述“透射光”用于表示“不吸收或吸收较少的光”。第三半导体发光元件115还包括在N型接触层l(Mc和N型包层105c之间形成的第二半导体多层反射膜117。第二半导体多层反射膜117仅反射第三半导体发光元件115 的有源层106c发射的光。而且，第二半导体多层反射膜117透射第一半导体发光元件102 的有源层106a发射的光以及第二半导体发光元件114的有源层106b发射的光。这些半导体多层反射膜116和117可以由表示为例如(AlrlGa1^rl) r Jr^r2N (O^rl ^l, 0 ^ r2 ^ 1)的材料构成。这些半导体多层反射膜116和117可以使用常规 MOCVD方法或MBE方法形成为半导体发光元件114和115的一部分。半导体多层反射膜116和117 (其反射预定波长的光)中的每一个由具有大不相同的折射率的两层材料构成，所述材料选自表示为例如(AlriGa1I1)(0 ^ rl ^ 1， 0 ^ r2 ^ 1)的材料。每一层的厚度设置为λτ/4Χ^ιι+1)，其中m是整数。λτ是当(将被反射的)光经过每一层时的波长。更具体而言，通过把将被反射的光的波长λ除以每一层的折射率η获得λτ。半导体多层反射膜116和117中的每一个包括具有不同折射率的这两层的组合(对)的至少5个周期。在第二半导体发光元件114中，N型接触层104b、N型包层105b、有源层106b、P 型包层107b以及P型接触层108b由透射从第一半导体发光元件102的有源层106a发射的光的材料制成。在第三半导体发光元件115中，N型接触层104c、N型包层105c、有源层 106c,P型包层107c以及P型接触层108c由透射从第一和第二半导体发光元件102和114 的有源层106a和106b发射的光的材料制成。
接下来，将描述第一和第二半导体多层反射膜116和117以及各个半导体发光元件102、114和115的组分和波长的示例。在第一半导体发光元件102中，P型接触层108a可以由GaAs或GaP构成。另外，P型包层107a和N型包层10 可以由Ala5Ina5P构成。而且，有源层106a可以由一个或多个量子阱层构成，每个量子阱层包括(Alyl^vyl)a5Ina5P (0彡yl彡0. 5)的阱层和 (AlzlGa1^1)0.5In0.5P (0<zl ^ 1, yl<zl)的阻挡层的组合。阻挡层中Al的组分比大于阱层中Al的组分比。N型接触层10 可以由GaAs构成。第一半导体发光元件102的波长λ 1通过控制有源层106a的阱层中的Al的组分比而被任意设置。例如，第一半导体发光元件102的波长λ 1设置为在550nm < λ ^ 650nm (即红色波长带)的范围。在第二和第三半导体发光元件114和115中，P型接触层10 和108c以及N型接触层10 和105c可以由GaAs或GaP构成。另外，P型包层107b和107c和N型包层10 和105c可以由Alx2^ih2N (0彡x2彡1)构成。而且，有源层106b和106c可以由一个或更多量子阱层构成，每个量子阱层包括H^feVpN (0<y2彡1)的阱层和hz2Gai_z2N (0^ζ2<1, z2<y2)的阻挡层的组合。阻挡层中h的组分比大于阱层中的h的组分比。第二和第三半导体发光元件114和115的波长λ 2和λ 3通过控制有源层106b 和106c的阱层中的In的组分比而被任意设置。例如，第二半导体发光元件114的波长λ 2 设置为在480nm < λ2彡550nm (即，绿色波长带)的范围，第三半导体发光元件115的波长入3设置为在45011111彡λ3彡480nm (即，蓝色波长带)的范围。半导体多层反射膜116和117的组分如下。半导体多层反射膜116和117分别由表示为例如Jn1I2N (0 ^rl ^ 1, 0 ^ r2 ^ 1)的多层构成。半导体发光元件(即薄膜)102、114和115中的每一个可以通过按以下方式在生长衬底上执行外延生长而形成所述方式为在生长衬底和外延生长层之间插入牺牲层。可以通过化学蚀刻去除牺牲层(即，化学剥离方法)从生长衬底分离外延生长层。在这方面而言， 还可以通过使用激光烧除外延生长层和生长衬底之间的边界(即，激光剥离方法)从生长衬底分离外延生长层。而且，还可以通过研磨生长衬底从生长衬底分离外延生长层。在该实施例中，考虑到半导体发光元件102、114和115的三维集成，半导体发光元件102、114和115中的每一个优选地形成为具有0. 5Mm或更小的厚度。将描述半导体发光装置100的叠层(其中层叠半导体发光元件102、114和115)。 首先，在安装衬底101的表面上形成反射金属层103。然后，借助于分子间力或者共晶结合将第一半导体发光元件102结合到反射金属层103上。可替换地，可以使用透射第一半导体发光元件102发射的光的粘合剂将第一半导体发光元件102结合到反射金属层103 上。粘合剂由例如聚酰亚胺树脂、酚醛清漆基树脂(novolac-based resin), S0G、含氟树脂 (fluorine resin)、环氧树脂等构成。反射金属层103使用常规溅射方法、蒸发沉积方法等由诸如Au、Ti、Al或Ag的金属构成。通过蚀刻从P型接触层108a到N型包层10 的各层(使用湿法蚀刻或干法蚀刻) 直到N型接触层10 露出为止来形成第一半导体发光元件102的发光区域(作为台面部分)。
使用常规溅射方法、蒸发沉积方法等在N型接触层10 的露出表面上形成N电极 111a。N电极Illa由例如AuGeNi/Au或Ti/Al等形成。形成夹层绝缘膜109a以覆盖台面部分的蚀刻端面和N型接触层10 的露出顶面(以及端面)。在夹层绝缘膜109a上形成开口，通过这些开口，N电极11 Ia和P型接触层 108a分别连接到N电极连接布线11 和P电极连接布线110a。夹层绝缘膜109a例如使用常规CVD方法或溅射方法由SiN、SiO2等形成。各个半导体发光元件114和115具有通过蚀刻从P型接触层108b和108c到N型包层10 和105c的各层(使用湿法蚀刻和干法蚀刻)直到N型接触层104b和l(Mc露出为止而形成的发光区域(作为台面部分)。使用常规溅射方法、蒸发沉积方法等在N型接触层 104b和104c的露出表面上形成诸如AuGeNi/Au、Ti/Au等的N电极Illb和111c。而且，SiN^SiO2等夹层绝缘膜109b和109c形成为覆盖台面部分的蚀刻表面、N型接触层104b和l(Mc的表面以及N型接触层104b和l(Mc的蚀刻端面。使用常规CVD方法或溅射方法形成夹层绝缘膜109b和109c。在夹层绝缘膜109b和109c上形成开口，通过这些开口，N电极Illb和Illc与P型接触层108b和108c连接到N电极连接布线112b和 112c以及P电极连接布线IlOb和110c。在第一和第二半导体发光元件102和114之间提供第一透光平坦化绝缘膜113。 在第二和第三半导体发光元件114和115之间提供第二透光平坦化绝缘膜118。第一和第二透光平坦化绝缘膜113和118透射第一和第二半导体发光元件102和114发射的光。另外，第一和第二透光平坦化绝缘膜113和118具有在第一和第二半导体发光元件102和114 上提供平坦化表面的功能，且具有电绝缘特性。第一和第二透光平坦化绝缘膜113和118例如使用旋涂方法、喷涂方法等由聚酰亚胺树脂、酚醛清漆基树脂、SOG、含氟树脂、环氧树脂等形成。第一和第二透光平坦化绝缘膜113和118优选地具有5nm或更小的表面粗糙度， 以获得用于结合各个半导体发光元件到第一和第二透光平坦化绝缘膜113和118的足够的结合力。第二半导体发光元件114借助于分子间力结合到第一透光平坦化绝缘膜113上。 第三半导体发光元件115借助于分子间力结合到第二透光平坦化绝缘膜118上。除了使用分子间力，还可以使用透射第一和第二半导体发光元件102、114和115发射的光的粘合剂。接下来，将描述电连接布线。半导体发光元件102、114和115的P型接触层108a、 10 和108c经由如图2所示的P电极连接布线110 (IlOaUlOb和IlOc)连接到阳极公共布线119。半导体发光元件102、114和115的N型接触层IllaUllb和Illc经由如图2 所示的N电极连接布线112 (112a、112b和112c)连接到阴极公共布线120。阳极公共布线 119和阴极公共布线120被形成为共同用于半导体发光元件102、114和115。半导体发光元件102、114和115发射的光从P电极连接布线110周围的第三半导体发光元件115的表面上的矩形区域发射。阳极公共布线119和阴极公共布线120以矩阵形式布置，且其间形成公共布线夹层绝缘膜121。用于第一、第二和第三半导体发光元件102、114和115的相应布线彼此电学上独立地形成。阳极公共布线119和阴极公共布线120延伸到达安装衬底101的外围。如图3所示，第一实施例的图像显示设备1000包括多个半导体发光装置100。在安装衬底101的外围，阳极公共布线119 (图2)中的每一个通向分别用于第一、第二和第三发光元件102、114和115的三个阳极公共布线连接焊盘131、132和133，从而实现与外部驱动元件或外部设备的电连接。阴极公共布线120 (图2)中的每一个通向在安装衬底102的外围提供的阴极公共布线连接焊盘134，从而实现与外部驱动元件或外部设备的电连接。接下来，将描述半导体发光装置100和图像显示设备1000的操作。如图1所示，在半导体发光装置100中，在朝向安装衬底101的方向上由第一半导体发光元件102的有源层106a发射的光被第一半导体发光元件102下方的反射金属层103 反射，且朝向第一半导体发光元件102的顶面行进。对照地，在远离安装衬底101的方向上由有源层106a发射的光朝向第一半导体发光元件102的顶面行进而不被反射。第二和第三半导体发光元件114和115的各个层(包括第一和第二半导体多层反射膜116和117)由透射第一半导体发光元件102发射的光的材料形成。而且，第一和第二透光平坦化绝缘膜113和118由透射第一半导体发光元件102发射的光的材料形成。因此， 第一半导体发光元件102发射的光不被上面提供的层吸收，且有效地从第三半导体发光元件115的顶面向外发射。而且，在朝向安装衬底101的方向上由第二半导体发光元件114的有源层106b发射的光被第一半导体多层反射膜116反射，且朝向第二半导体发光元件114的顶面行进。对照地，在远离安装衬底101的方向上由有源层106b发射的光朝向第二半导体发光元件114 的顶面行进而不被反射。第三半导体发光元件115的各个层(包括第二半导体多层反射膜117)和第二透光平坦化绝缘膜118由透射第二半导体发光元件114发射的光的材料形成。因此，第二半导体发光元件114发射的光不被上面提供的层吸收，且有效地从第三半导体发光元件115的顶面向外发射。优选地，第一半导体多层反射膜116配置成反射第三半导体发光元件115发射的光以及第二半导体发光元件114发射的光。使用这种结构，第一半导体多层反射膜116可以有效地反射没有被第二半导体多层反射膜117反射的光。而且，在朝向安装衬底101的方向上由第三半导体发光元件115的有源层106c发射的光被第二半导体多层反射膜117反射，且朝向第三半导体发光元件115的顶面行进。对照地，在远离安装衬底101的方向上由有源层106c发射的光朝向第三半导体发光元件115 的顶面行进而不被反射。因此，第三半导体发光元件115发射的光有效地从第三半导体发光元件115的顶面向外发射。如上所述，根据本发明的第一实施例，可以有效地从最上面的半导体发光元件的顶面取得层叠的半导体发光元件(薄膜形式)发射的光。因此，可以获得提供高亮度的半导体发光装置100和图像显示设备1000。第二实施例
将参考图4描述本发明的第二实施例。图4是示出第二实施例的半导体发光装置200的剖面图。与第一实施例的半导体发光装置100不同，第二实施例的半导体发光装置200具有直接在第二半导体发光元件214的N型包层10 下方(S卩，在N接触层104b和N型包层
10105b之间)提供的大范围半导体多层反射膜207。半导体多层反射膜207由半导体多层膜构成，该半导体多层膜反射在朝向安装衬底101的方向上由第二和第三半导体发光元件214和215发射的光，且透射第一半导体发光元件102发射的光。而且，与第一实施例的半导体发光装置100不同，半导体发光装置200的第三半导体发光元件215不具有半导体多层反射膜。第二实施例的第二和第三半导体发光元件214和215与第一实施例的半导体发光元件114和115 (图1)在其他方面相同。使用这种配置，在朝向安装衬底101的方向上由第二半导体发光元件214发射的光以及在朝向安装衬底101的方向上由第三半导体发光元件215发射的光都可以被在第二半导体发光元件214中提供的大范围半导体多层反射膜207反射。因此，可以从第三半导体多层反射膜215去除第二半导体多层反射膜117 (图1)。此外，即使当第二半导体发光元件214发射的光的波长与第三半导体发光元件 215发射的光的波长接近时，在远离安装衬底的方向上(S卩，朝向第三半导体发光元件215) 由第二半导体发光元件214发射的光可以经过第三半导体发光元件215而在那里不被反射。因此，可以有效地从半导体发光装置200的顶面取得光。如上所述，根据本发明的第二实施例，可以有效地从最上面的半导体发光元件的顶面取得层叠的半导体发光元件(薄膜形式)发射的光，且因此，可以获得提供高亮度的半导体发光装置和图像显示设备。而且，在第二半导体发光元件中提供大范围半导体多层反射膜，可以简化第三半导体发光元件的结构，且可以进一步有效地从半导体发光装置取得光。第三实施例
将参考图5至7描述本发明的第三实施例。将参考图5和6描述第三实施例的半导体发光装置300。图5是示出沿图6中的线V-V的第三实施例的半导体发光装置300的剖面图。图6是示出第三实施例的半导体发光装置300的平面图。图7是示出使用第三实施例的半导体发光装置300的图像显示设备 1500。这些图示意性地示出半导体发光装置300和图像显示设备1500的配置，且并不旨在限制相应部分的尺寸。如图5所示，根据第三实施例的半导体发光装置300具有这种配置三个半导体发光元件在安装衬底301上垂直于发光表面的方向上层叠(即，以三维方式层叠)。图像显示设备1500具有这种配置多个半导体发光装置300如图7所示以矩阵形式布置。在半导体发光装置300中，发射不同波长的光的第一、第二和第三半导体发光元件302、314和315 (分别为薄膜形式)在垂直于半导体发光元件302、314和315的发光表面的方向上层叠。在这三个半导体发光元件302、314和315中，第一半导体发光元件302 最靠近安装衬底301且发射波长λ 1的光。第二半导体发光元件314设置在第一半导体发光元件302上且发射波长λ 2的光。第三半导体发光元件315设置在第二半导体发光元件 314上且发射波长λ 3的光。将描述三个半导体发光元件302、314和315的层叠结构。第一半导体发光元件 302包括从底部开始的N型接触层3(Ma、N型包层30 、有源层(作为发光层)306a、P型包层307a以及P型接触层308a。第二半导体发光元件314包括从底部开始的N型接触层304b、 N型包层30 、有源层(作为发光层)306b、P型包层307b以及P型接触层308b。第三半导体发光元件315包括从底部开始的N型接触层304c、N型包层305c、有源层(作为发光层) 306c、P型包层307c以及P型接触层308c。这些半导体层可以由例如AlaGablrih-bASxP^Sbm (0 ^ a ^ 1, 0彡b彡1， 0彡χ彡1，0 ^ y ^ 1, 0彡ζ彡1)构成。这些半导体层可以利用常规MOCVD (金属有机化学汽相沉积)方法或MBE (分子束外延)方法通过在诸如GaAs、蓝宝石、hP、石英或Si的衬底上的外延生长来形成。第二半导体发光元件314的所有层由透射第一半导体发光元件302发射的光的材料形成。第三半导体发光元件315的所有层由透射第一和第二半导体发光元件302和314 发射的光的材料形成。就这方面而言，表述“透射光”用于表示“不吸收或吸收较少的光”。接下来，将描述半导体发光元件302、314和315的组分和波长的示例。在第一半导体发光元件302中，P型接触层308a可以由GaAs或GaP构成。另外，P型包层307a和N型包层30 可以由Ala5Ina5P构成。而且，有源层306a可以由一个或多个量子阱层构成，每个量子阱层包括(Alyl^vyl)a5Ina5P (0彡yl彡0. 5)的阱层和 (AlzlGa1^1)0.5In0.5P (0<zl ^ 1, yl<zl)的阻挡层的组合。阻挡层中Al的组分比大于阱层中Al的组分比。N型接触层30 可以由GaAs构成。第一半导体发光元件302的波长λ 1通过控制有源层306a的阱层中的Al的组分比而被任意设置。例如，第一半导体发光元件302的波长λ 1设置为在^Onm < λ 1 ^ 650nm (即，红色波长带)的范围。在第二和第三半导体发光元件314和315中，P型接触层30 和308c以及N型接触层305b和305c可以由GaAs或GaP构成。而且，P型包层307b和307c和N型包层305b 和305c可以由Alx2^ih2N (0彡x2彡1)构成。而且，有源层306b和306c可以由一个或更多量子阱层构成，每个量子阱层包括H^feVpN (0<y2彡1)的阱层和hz2Gai_z2N (0^ζ2<1, z2<y2)的阻挡层的组合。阻挡层中h的组分比大于阱层中的h的组分比。第一和第二半导体发光元件314和315的波长λ 2和λ 3通过控制有源层306b 和306c的阱层中的In的组分比而被任意设置。例如，第二半导体发光元件314的波长λ 2 设置为在480nm < λ2 ^ 550nm (即，绿色波长带)的范围，第三半导体发光元件315的波长入3设置为在45011111彡λ3彡480nm (即，蓝色波长带)的范围。半导体发光元件(薄膜)302、314和315中的每一个可以通过按如下方式在生长衬底上执行外延生长而形成所述方式为在生长衬底和外延生长层之间插入牺牲层。可以通过化学蚀刻去除牺牲层(即，化学剥离方法)从生长衬底分离外延生长层。在这方面而言，还可以通过使用激光烧除外延生长层和生长衬底之间的边界(即，激光剥离方法)从生长衬底分离外延生长层。而且，还可以通过研磨生长衬底从生长即便分离外延生长层。在该实施例中，考虑到半导体发光元件302、314和315的三维集成，半导体发光元件302、314和315中的每一个优选地形成为具有0. 5Mm或更小的厚度。各个半导体发光元件302、314和315具有通过蚀刻从P型接触层308a、308b和 308c到N型包层305130 和305c的各层(使用湿法蚀刻或干法蚀刻)直到N型接触层 304a,304b和3(Mc露出为止而形成的发光区域(作为台面部分)。使用常规溅射方法、蒸发沉积方法等在N型接触层3(Ma、304b和3(Mc的露出表面上形成诸如AuGeNi/Au、Ti/Au等的 N 电极 311a、311b 和 311c。 而且，形成SiN、SiO2等的夹层绝缘膜309a、309b和309c以覆盖台面部分的蚀刻表面、N型接触层3(Ma、304b和3(Mc的表面以及N型接触层3(Ma、304b和3(Mc的蚀刻表而且，在夹层绝缘膜309a、309b和309c上形成开口，通过这些开口，N电极311a、 311b和311c和P型接触层308a,308b和308c连接到N电极连接布线312a,312b和312c 以及P电极连接布线310a、310b和310c。使用常规CVD方法或溅射方法形成夹层绝缘膜309a、309b和309c。夹层绝缘膜 309a、309b和309c的材料和厚度设置为透射半导体发光元件302、314和315发射的光。将描述半导体发光装置300的叠层(其中层叠半导体发光元件302、314和315)。 首先，在安装衬底301的表面上形成反射金属层303 (作为薄膜)。衬底301具有电绝缘特性或具有在其顶面上的绝缘薄层。反射金属层303使用常规溅射方法、蒸发沉积方法等由具有良好光学反射特性的金属构成，所述金属诸如为Au、Ti、Al或Ag。然后，借助于分子间力或者共晶结合将第一半导体发光元件302结合到反射金属层303上。可替换地，可以使用透射第一半导体发光元件302发射的波长λ 1的光的粘合剂将第一半导体发光元件302结合到反射金属层303上。粘合剂由例如聚酰亚胺树脂、酚醛清漆基树脂、S0G、含氟树脂(fluorine-based resin)、环氧树脂等构成。在第一和第二半导体发光元件302和314之间提供第一透光平坦化绝缘膜313。 第一透光平坦化绝缘膜313透射第一和第二半导体发光元件302和314发射的波长λ 1和 λ 2的光。第一透光平坦化绝缘膜313具有在第一半导体发光元件302上提供平坦化表面的功能，且具有电绝缘特性。在第二和第三半导体发光元件314和315之间提供第二透光平坦化绝缘膜318。第二透光平坦化绝缘膜318透射第一、第二和第二半导体发光元件302、 314和315发射的波长为λ 1、λ 2和λ 3的光。第二透光平坦化绝缘膜318具有在第二半导体发光元件314上提供平坦化表面的功能，且具有电绝缘特性。第一和第二透光平坦化绝缘膜313和318使用旋涂方法、喷涂方法等由例如聚酰亚胺树脂、酚醛清漆基树脂、SOG、含氟树脂、环氧树脂等构成。在第一透光平坦化绝缘膜313和第二半导体发光元件314之间提供第一介质多层反射膜316。第一介质多层反射膜316反射波长λ 2的光且透射波长λ 1的光。在第二透光平坦化绝缘膜318和第三半导体发光元件315之间提供第二介质多层反射膜317。第二介质多层反射膜317反射波长λ 3的光且透射波长λ 1和λ 2的光。第一和第二介质多层反射膜316 和 317 由诸如 Si02、SiN、Ti02、Nb205、A1203、Zr02、 Y203> MgF2, Ta2O5等介电材料形成且使用常规溅射方法、等离子体CVD方法等形成。为了使得第一和第二介质多层反射膜316和317反射特定波长λ 2或λ 3的光， 第一和第二介质多层反射膜316和317由例如选自上述介电材料的两种具有大不相同的折射率的介电材料构成。第一介质多层反射膜316 (反射波长λ 2的光)由厚度分别为da_Mf和db_ref的介电层A和B形成。介电层A的厚度da_ref被确定为传播波长λΑ2除以4的值的奇数倍。传播波长λΑ2是当波长为λ 2的光传播经过介电层A时的波长。介电层B的厚度db_ref被确定为传播波长λ B2除以4的值的奇数倍。传播波长λ Β2是当波长为λ 2的光传播经过介电层B时的波长。第二介质多层反射膜317 (反射波长λ 3的光)由厚度分别为d。_Mf和dd_ref的介电层C和D形成。介电层C的厚度d。_ref被确定为传播波长XC3除以4的值的奇数倍。传播波长λ C3是当波长为λ 3的光传播经过介电层C时的波长。介电层D的厚度dd_ref被确定为传播波长λ D3除以4的值的奇数倍。传播波长λ D3是当波长为λ 3的光传播经过介电层D时的波长。此外，第一介质多层反射膜316配置成透射波长λ 1的光且反射波长λ 2的光。 为此目的，第一介质多层反射膜316的上述介电层A和B优选地具有厚度da_teans和db_teans。 介电层A的厚度da_trans被确定为传播波长λΑΙ (S卩，当波长为λ 的光传播经过介电层A 时的波长)除以2的值的整数倍。介电层B的厚度db_teans被确定为传播波长λ Bl (S卩，当波长为λ 1的光传播经过介电层B时的波长)除以2的值的整数倍。就这方面而言，如果难以使得用于透射波长λ 1的光的厚度da_trans和db_teans与用于反射波长λ 2的光的厚度da_ref和db_ref相同，则介电层A和B的厚度分别设置为厚度 da-teans和da_Mf之间的中间厚度(或其接近值)以及厚度db_teans和db_Mf之间的中间厚度，从而最有效地透射波长λ 1的光且最有效地反射波长λ 2的光。此外，第二介质多层反射膜317配置成透射波长λ 1和λ 2的光且反射波长λ 3 的光。为此目的，第二介质多层反射膜317的上述介电层C和D优选地具有厚度d。_teans和 dd-teans。介电层C的厚度d。_teansS置为传播波长AC1(S卩，当波长为λ 1的光传播通过介电层C时的波长)除以2的值的整数倍以及传播波长λ C2 (S卩，当波长为λ 2的光传播通过介电层C时的波长)除以2的值的整数倍之间的中间厚度(或其接近值)。介电层D的厚度 dd_trans设置为传播波长λ Dl (S卩，当波长为λ 1的光传播通过介电层D时的波长)除以2的值的整数倍以及传播波长XD2 (S卩，当波长为λ 2的光传播通过介电层D时的波长)除以2 的值的整数倍之间的中间厚度(或其接近值)。就这方面而言，如果难以使得用于透射波长λ 1和入？的光的厚度毛-^^和山^, 与用于反射波长λ 3的光的厚度CUrf和dd_ref相同，则介电层C和D的厚度分别设置为厚度 d。_teans和d。_Mf之间的中间厚度(或其接近值)以及厚度dd_teans和dd_ref之间的中间厚度(或其接近值)，从而最有效地透射波长λ 1和λ 2的光且最有效地反射波长λ 3的光。第一和第二介质多层反射膜316和317中的每一个优选地包括具有大不相同的折射率的这些介电层的组合的至少两个周期。第一和第二介质多层反射膜316和317优选地具有5nm或更小的表面粗糙度，以获得用于在其上整合相应半导体发光元件314和315的足够的结合力。第一和第二透光平坦化绝缘膜313和318以及第一和第二介质多层反射膜316和 317在比图像显示设备1500的图像显示区域宽的区域上形成(图7)。第一和第二透光平坦化绝缘膜313和318以及第一和第二介质多层反射膜316和317在形成用于与外部驱动元件或外部设备的电连接的阳极公共布线连接焊盘331、332和333以及阴极公共布线334 (图7)的区域处被部分地去除。第二和第三半导体发光元件314和315可以借助第二半导体发光元件314和第一介质多层反射膜316之间以及第三半导体发光元件315和第二介质多层反射膜318之间的
14分子间力结合到第一和第二介质多层反射膜316和317。可替换地，可以使用透射波长λ 1、 λ 2和λ 3的光的粘合剂。粘合剂由例如聚酰亚胺树脂、酚醛清漆基树脂、S0G、含氟树脂、 环氧树脂等构成。接下来，将描述电连接布线。半导体发光元件302、314和315的P型接触层308a、 308b和308c经由如图6所示的P电极连接布线310 (310a、3IOb和3IOc)连接到阳极公共布线319。半导体发光元件302、314和315的N电极311a、311b和311c经由如图6所示的N电极连接布线312 (312a、312b和312c)连接到阴极公共布线320。阳极公共布线319 和阴极公共布线320被形成为共同用于半导体发光元件302、314和315。半导体发光元件 302,314和315发射的光从P电极连接布线310周围的第三半导体发光元件315的表面上的矩形区域发射。阳极公共布线319和阴极公共布线320以矩阵形式布置，且其间形成公共布线夹层绝缘膜321。用于第一、第二和第三半导体发光元件302、314和315的相应布线电学上彼此独立地形成。阳极公共布线319和阴极公共布线320延伸到达安装衬底301的外围。如图7所示，第二实施例的图像显示设备1500包括多个半导体发光装置300。在安装衬底301的外围，阳极公共布线319 (图6)中的每一个通向分别用于第一、第二和第三发光元件302、314和315的三个阳极公共布线连接焊盘131、132和133，从而实现与外部驱动元件或外部设备的电连接。阴极公共布线320 (图6)中的每一个通向在安装衬底301的外围提供的阴极公共布线连接焊盘334，从而实现与外部驱动元件或外部设备的电连接。接下来，将描述半导体发光装置300和图像显示设备1500的操作。如图5所示，在半导体发光装置300中，在朝向安装衬底301的方向上由第一半导体发光元件302的有源层306a发射的波长λ 1的光被第一半导体发光元件302下方的反射金属层303反射，且朝向第一半导体发光元件302的顶面行进。对照地，在远离安装衬底 301的方向上由有源层306a发射的波长λ 1的光朝向第一半导体发光元件302的顶面行进而不被反射。第一和第二透光平坦化绝缘膜313和318以及第二和第三半导体发光元件314和 315的各个层由透射第一半导体发光元件302发射的波长λ 1的光的材料形成。另外，第一和第二介质多层反射膜316和317由透射第一半导体发光元件302发射的波长λ 1的光的材料形成。因此，第一半导体发光元件302发射的波长λ 1的光不被上面提供的层吸收，且有效地从第三半导体发光元件315的顶面向外发射。另外，在朝向安装衬底301的方向上由第二导体发光元件314的有源层306b发射的波长λ 2的光被第一介质多层反射膜316反射，且朝向第二半导体发光元件314的顶面行进。对照地，在远离安装衬底301的方向上由有源层306b发射的波长λ 2的光朝向第二半导体发光元件314的顶面行进而不被反射。第二透光平坦化绝缘膜318、第三半导体发光元件315和第二介质多层反射膜317 的各个层由透射第一半导体发光元件314发射的波长λ 2的光的材料形成。因此，第二半导体发光元件314发射的波长λ 2的光不被上面提供的层吸收，且有效地从第三半导体发光元件315的顶面向外发射。
而且，在朝向安装衬底301的方向上由第三半导体发光元件315的有源层306c发射的波长λ 3的光被第二介质多层反射膜317反射，且朝向第三半导体发光元件315的顶面行进。对照地，在远离安装衬底301的方向上由有源层306c发射的波长λ 3的光朝向第三半导体发光元件315的顶面行进而不被反射。因此，第三半导体发光元件315发射的波长λ 3的光有效地从第三半导体发光元件315的顶面向外发射。另外，因为第一和第二介质多层反射膜316和317中的每一个由具有大不相同的折射率的介电层的组合形成，即使当介电层的组合的周期数小时，仍能获得高反射特性。因此，可以减小每一个介质多层反射膜的厚度。而且，第一和第二介质多层反射膜316和317具有绝缘特性，且用于电绝缘针对相应半导体发光元件302、314和315以矩阵形式布置的相应布线(S卩，阳极公共布线319，阴极公共布线320)。因此，半导体发光元件302、314和315的电学稳定性被增强。如上所述，根据本发明的第三实施例，可以有效地从最上面的半导体发光元件的顶面取得层叠的多个半导体发光元件发射的光。另外，相应布线可以通过介质多层反射膜被电绝缘。因此，可以获得提供高亮度的半导体发光装置和图像显示设备。第四实施例
将参考图8描述本发明的第四实施例。图8是示出第四实施例的半导体发光装置400的剖面图。与第三实施例的半导体发光装置300不同，第四实施例的半导体发光装置400具有在第二半导体发光元件314和第一透光平坦化绝缘膜313之间提供的大范围介质多层反射膜406。另外，半导体发光装置400具有这种配置第三半导体发光元件315直接形成在第二透光平坦化绝缘膜318上。大范围介质多层反射膜406配置成反射由第二半导体发光元件314的有源层306b 朝安装衬底301发射的波长λ 2的光，且反射由第三半导体发光元件315的有源层306c朝安装衬底301发射的波长λ 3的光。另外，大范围介质多层反射膜406配置成有效地透射由第一半导体发光元件302的有源层306a朝第二半导体发光元件314发射的波长λ 1的光。为了使大范围介质多层反射膜406具有这种光学特性，大范围介质多层反射膜 406由第一介质多层反射膜407和第二介质多层反射膜408构成。第一介质多层反射膜407 由选自诸如 Si02、SiN、Ti02、Nb205、Al203、Zr02J203、MgF2、 Ta2O5等的介电材料的具有大不相同的折射率的介电层A和B的组合的至少两个周期构成。 介电层A和B的厚度被确定为传播波长λΑ2和λ Β2分别除以4的值的奇数倍。传播波长 λ Α2和λ Β2是当波长λ 2的光传播经过相应介电层A和B时的波长。第二介质多层反射膜 408 由选自诸如 Si02、SiN、Ti02、Nb205、Al203、Zr02J203、MgF2Ja2O5 等的介电材料的具有大不相同的折射率的介电层C和D的组合的至少两个周期构成。介电层C和D的厚度被确定为传播波长XC3和λ D3分别除以4的值的奇数倍。传播波长XC3和XD3是当波长 λ 3的光传播经过相应介电层C和D时的波长。就这方面而言，第一介质多层反射膜207的介电层A和B的材料可以与第二介质多层反射膜408的介电层C和D的材料相同。而且，如果第一介质多层反射膜407的介电
16层A和B的厚度被控制以反射波长λ2和λ 3的光，则可以去除第二介质多层反射膜408。另外，大范围介质多层反射膜406的各个介电层配置成有效地透射第一半导体发光元件302发射的波长λ 的光。为此目的，上述介电层A、B、C和D的厚度优选地被确定为传播波长λ Al、λ Bi、XCl和XDl (S卩，当波长λ 的光传播通过相应介电层A、B、C和 D时的波长)除以2的值的整数倍。如果难以使得用于透射波长λ 1的光的介电层厚度与用于反射波长λ 2和λ 3 的光的厚度相同，则介电层的厚度设置为最有效地透射波长λ 1的光且最有效地反射波长 λ 2禾口 λ 3的光。使用这种配置，在朝向安装衬底301的方向上由第二半导体发光元件314发射的光以及在朝向安装衬底301的方向上由第三半导体发光元件315发射的光都可以被在第二半导体发光元件314下方提供的大范围介质多层反射膜406反射。因此，可以去除第二介质多层反射膜317 (图5)，如果波长λ 2和λ 3彼此靠近，则该第二介质多层反射膜317可能干扰波长λ 2的光的透射。因此，可以从第三半导体发光元件315的顶面有效地取得层叠的半导体发光元件 302,314和315发射的光，且因此，半导体发光装置400和图像显示设备1500可以提供高亮度。如上所述，根据本发明的第四实施例，可以有效地从最上面的半导体发光元件的顶面取得层叠的半导体发光元件发射的光，且因此，可以获得提供高亮度的半导体发光装置和图像显示设备。在上述第一至第四实施例中，层叠了三个半导体发光元件。然而，层叠的半导体发光元件的数目不限于三个，而可以是两个或四个或更多。而且，相应半导体发光元件的波长不限于上述那些波长，而是可以被适当地设置。上面描述的实施例被描绘为使用布置成矩阵的(即二维的)半导体发光装置的图像显示设备(作为图像形成设备的实例)。然而，本发明还可应用于使用布置成一行的(即一维的)半导体发光装置的图像显示设备。此外，本发明还可应用于使用半导体发光装置作为光源的印刷设备(作为图像形成设备的另一实例)。尽管已经详细说明了本发明的优选实施例，很明显，可以在不脱离如下面的权利要求中描述的本发明的精神和范围的情况下对本发明做出各种修改和改进。
权利要求
1.一种半导体发光装置(100、200)，包含在垂直于发光表面的方向上层叠的薄膜形式的多个半导体发光元件(102、114、115、214、215)，所述多个半导体发光元件(102、114、 115、214、215)包含第一半导体发光元件(102)，其通过反射金属层(103)被提供在安装衬底(101)上，所述第一半导体发光元件(102)配置成发射第一波长(λ 1)的光；第一透光平坦化绝缘膜(113)，其被提供为覆盖所述第一半导体发光元件(102)，所述第一透光平坦化绝缘膜(113)配置成透射所述第一波长(λ 1)的所述光，且具有电绝缘特性，以及第二半导体发光元件(114、214)，其通过所述第一透光平坦化绝缘膜(113)被提供在所述第一半导体发光元件(102)上，所述第二半导体发光元件(102)配置成透射所述第一波长(λ 1)的所述光且发射第二波长(λ 2)的光，其中所述第二半导体发光元件(114、214)具有在面对所述第一半导体发光元件(102) 的一侧上提供的第一半导体多层反射膜(116、207)，所述第一半导体多层反射膜(116、 207)配置成透射所述第一波长(λ 1)的所述光且反射所述第二波长(λ 2)的所述光。
2.根据权利要求1所述的半导体发光装置(100)，还包含第二透光平坦化绝缘膜(118)，其被提供为覆盖所述第二半导体发光元件(114)，所述第二透光平坦化绝缘膜(118)配置为透射所述第一波长(λ 1)和所述第二波长(λ 2)的所述光，且具有电绝缘特性，以及第三半导体发光元件(115)，其通过所述第二透光平坦化绝缘膜(118)被提供在所述第二半导体发光元件(114)上，所述第三半导体发光元件(115)配置成透射所述第一波长 (入1)和所述第二波长(λ 2)的所述光且发射第三波长(λ 3)的光，其中所述第三半导体发光元件(115)具有在面对所述第二半导体发光元件(114)的一侧上提供的第二半导体多层反射膜(117)，所述第二半导体多层反射膜(117)配置成透射所述第一波长(λ 1)和所述第二波长(λ 2)的所述光且反射所述第三波长(λ 3)的所述光。
3.根据权利要求1所述的半导体发光装置(100)，还包含另一透光平坦化绝缘膜(118)，其被提供为覆盖所述多个半导体发光元件中的一个 (114)，所述另一透光平坦化绝缘膜(118)配置为透射来自所述安装衬底(101)侧的入射光，且具有电绝缘特性，以及另一半导体发光元件(115)，其通过所述另一透光平坦化绝缘膜(118)被提供在所述多个半导体发光元件(103、114、115)的所述一个(114)上，所述另一半导体发光元件(115) 配置成透射来自所述安装衬底(101)侧的入射光且发射预定波长的光，其中所述另一半导体发光元件(115)具有在面对所述多个半导体发光元件中的所述一个(114)的一侧上提供的另一半导体多层反射膜(117)，所述另一半导体多层反射膜(117) 配置成透射所述入射光且反射所述另一半导体发光元件(115)发射的所述光， 其中所述另一半导体多层反射膜(117)包括多层。
4.根据权利要求1所述的半导体发光装置(100，200)，其中所述第一半导体发光元件 (102)具有在面对所述安装衬底(101)的一侧上的接触层(104a),并且其中所述第一半导体发光元件(102)的所述接触层(104a)借助分子间力、共晶结合或透射所述第一波长(λ 1)的所述光的粘合剂结合到所述反射金属层(103)的表面上。
5.根据权利要求1所述的半导体发光装置(100，200)，其中所述第二半导体发光元件 (114、214)具有在面对所述第一透光平坦化绝缘膜(113)的一侧上提供的接触层(104b)， 并且其中所述第二半导体发光元件(114、214)的所述接触层(104b)借助分子间力、共晶结合或透射所述第一波长(λ 1)的所述光的粘合剂结合到所述第一透光平坦化绝缘膜(113) 的表面上。
6.根据权利要求3所述的半导体发光装置(100)，其中所述另一半导体发光元件(115) 具有在面对所述另一透光平坦化绝缘膜(118)的所述另一半导体多层反射膜(117)的一侧上提供的接触层(104c)，并且其中所述另一半导体发光元件(115)的所述接触层(104c)借助分子间力、共晶结合或透射由在所述另一半导体发光元件(115 )下方提供的所述多个半导体发光元件中的至少一个(103、114)发射的所述光的粘合剂结合到所述另一透光平坦化绝缘膜(118)的表面上。
7.根据权利要求6所述的半导体发光装置(100)，其中所述第一半导体多层反射膜 (117)配置成反射所述第二波长(λ 2)的所述光和所述另一半导体发光元件(115)发射的光，且透射所述第一波长(λ 1)的所述光。
8.一种半导体发光装置(300，400)，包含在垂直于发光表面的方向上层叠的薄膜形式的多个半导体发光元件(302、314、315)，所述多个半导体发光元件(302、314、315)包含第一半导体发光元件(302)，其通过反射金属层(303)被提供在安装衬底(301)上，所述第一半导体发光元件(302)配置成发射第一波长(λ 1)的光；第一透光平坦化绝缘膜(313)，其被提供在所述第一半导体发光元件(302)上，所述第一透光平坦化绝缘膜(313)配置成透射所述第一波长(λ 1)的所述光，且具有电绝缘特性； 第一介质多层反射膜(316)，其被提供在所述第一透光平坦化绝缘膜(313)上，所述第一介质多层反射膜(316)配置成透射所述第一波长(λ 1)的所述光，且具有电绝缘特性；第二半导体发光元件(314)，其通过所述第一介质多层反射膜(316)被提供在所述第一透光平坦化绝缘膜(313)上，所述第二半导体发光元件(314)配置成透射所述第一波长 (入1)的所述光且发射第二波长(λ 2)的光，以及其中所述第一介质多层反射膜(316)配置成透射所述第一波长(λ 1)的所述光且反射所述第二波长(λ 2)的所述光。
9.根据权利要求8所述的半导体发光装置(300)，还包含第二透光平坦化绝缘膜(318)，其被提供为覆盖所述第二半导体发光元件(314)，所述第二透光平坦化绝缘膜(318)配置为透射所述第一波长(λ 1)和所述第二波长(λ 2)的所述光，且具有电绝缘特性；第二介质多层反射膜(317)，其被提供在所述第二透光平坦化绝缘膜(318)上，所述第二介质多层反射膜(317)具有电绝缘特性，以及第三半导体发光元件(315)，其通过所述第二介质多层反射膜(317)被提供在所述第二透光平坦化绝缘膜(318)上，所述第三半导体发光元件(315)配置成透射所述第一波长 (入1)和所述第二波长(λ 2)的所述光且发射第三波长(λ 3)的光，其中所述第二介质多层反射膜(317)配置成透射所述第一波长(λ 1)和所述第二波长 (λ 2)的所述光且反射所述第三波长(λ 3)的所述光。
10.根据权利要求8所述的半导体发光装置(300)，还包含另一透光平坦化绝缘膜(318)，其被提供为覆盖所述多个半导体发光元件(302、314、 315)中的一个(314)，所述另一透光平坦化绝缘膜(318)配置为透射来自所述安装衬底(301)侧的入射光，且具有电绝缘特性；另一介质多层反射膜(317)，其被提供在所述另一透光平坦化绝缘膜(318)上，且具有电绝缘特性；另一半导体发光元件(315)，其通过所述另一介质多层反射膜(317)被提供在所述另一透光平坦化绝缘膜(318)上，所述另一半导体发光元件(315)配置成透射来自所述安装衬底(301)侧的入射光且发射预定波长的光，其中所述另一半导体多层反射膜(317)配置成透射来自所述安装衬底(301)侧的所述入射光且反射所述另一半导体发光元件(315 )发射的所述光。
11.根据权利要求8所述的半导体发光装置(300，400)，其中所述第一半导体发光元件(302)具有在面对所述安装衬底(301)的一侧上的接触层(304a)，并且其中所述第一半导体发光元件(302)的所述接触层(304a)借助分子间力、共晶结合或透射所述第一波长(λ 1)的所述光的粘合剂结合到所述反射金属层(303)的表面上。
12.根据权利要求8所述的半导体发光装置(300，400)，其中所述第二半导体发光元件(314)具有在面对所述第一介质多层反射膜(316)的一侧上提供的接触层(304b)，并且其中所述第二半导体发光元件(314)的所述接触层(304b)借助分子间力、共晶结合或透射所述第一波长(λ 1)的所述光的粘合剂结合到所述第一介质多层反射膜(316)的表面上。
13.根据权利要求10所述的半导体发光装置(300)，其中所述另一半导体发光元件(315)具有在面对所述另一介质多层反射膜(317)的一侧上提供的接触层(304c)，并且其中所述另一半导体发光元件(315)的所述接触层(304c)借助分子间力、共晶结合或透射由在所述另一半导体发光元件(315)下方提供的所述多个半导体发光元件(302、314) 中的至少一个(302、314)发射的所述光的粘合剂结合到所述另一介质多层反射膜(317)的表面上。
14.根据权利要求13所述的半导体发光装置(300)，其中所述第一介质多层反射膜 (116)配置成反射所述第二波长(λ 2)的所述光和所述另一半导体发光元件(315)发射的光，且透射所述第一波长(λ 1)的所述光。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的半导体发光装置(100、200、300、400)，其中所述多个半导体发光元件(102，114，115，214，215，302，314，315)由半导体薄膜形成。
16.一种图像形成设备(1500)，包含在所述安装衬底上以矩阵形式布置的多个根据权利要求1至14中的任一项的所述半导体发光装置(100、200、300、400)。
全文摘要
本发明涉及半导体发光装置和图像形成设备。一种半导体发光装置包括层叠的半导体发光元件。第一半导体发光元件通过反射金属层被提供在安装衬底上，且配置成发射第一波长的光。第一透光平坦化绝缘膜被提供为覆盖第一半导体发光元件，且配置成透射第一波长的光。第二半导体发光元件通过第一透光平坦化绝缘膜被提供在第一半导体发光元件上。第二半导体发光元件配置成透射第一波长的光且发射第二波长的光。第二半导体发光元件包括面对第一半导体发光元件的第一半导体多层反射膜，第一半导体多层反射膜配置成透射第一波长的光且反射第二波长的光。
文档编号H01L33/10GK102169885SQ20111003104
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年1月29日
发明者猪狩友希, 荻原光彦, 铃木贵人 申请人:日本冲信息株式会社
技术领域：
本发明涉及半导体发光装置和使用该半导体发光装置的图像形成设备(例如图像显示设备)。
背景技术：
其中集成了发射不同波长的光(例如，红光、绿光和蓝光)的多个发光元件的半导体发光装置是已知的。可以预见，通过以二维阵列布置多个这种半导体发光装置来构建图像显示设备。就这方面而言，例如，专利文件No. 1公开了一种半导体发光装置，其中，多个半导体发光元件在垂直于发光表面的方向上层叠。如果这种半导体发光装置用在图像显示设备中，则可以减小每个像素的尺寸，且因而可以获得高精度图像显示设备。专利文件No. 1中公开的半导体发光装置按以下方式制作。首先在衬底上安装第一半导体发光元件。然后，在第一半导体发光元件上形成透光绝缘膜，且在该透光绝缘膜上形成第一结合电极。然后，将背面具有第二结合电极的第二半导体发光元件结合到第一结合电极上，使得第二半导体发光元件层叠在第一半导体发光元件上。专利文件No. 1 日本专利特开平No. 2007-273898。然而，在按上述方式制作的半导体发光装置中，在第一和第二半导体发光元件之间形成空气层。该空气层的厚度对应于第一和第二结合电极以及透光绝缘膜的厚度的总和。因此，当从第二半导体发光元件的背面发射光时，光散发到空气层中，且在第一半导体发光元件的表面散射，或者被第一半导体发光元件或衬底吸收。因而，光并不是从最上面的半导体发光元件的发光表面被有效地发射。因此，使用该半导体发光装置的图像显示设备难以提供高亮度。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，且本发明的目的是提供一种能够提供高亮度的半导体发光装置和使用该半导体发光装置的图像形成设备。根据本发明的一个方面，提供一种半导体发光装置，该半导体发光装置包括在垂直于发光表面的方向上层叠的薄膜形式的多个半导体发光元件。通过反射金属层在安装衬底上提供第一半导体发光元件。第一半导体发光元件配置成发射第一波长的光。提供覆盖第一半导体发光元件的第一透光平坦化绝缘膜。第一透光平坦化绝缘膜配置成透射第一波长的光且具有电绝缘特性。通过第一透光平坦化绝缘膜在第一半导体发光元件上提供第二半导体发光元件。第二半导体发光元件配置成透射第一波长的光且发射第二波长的光。第二半导体发光元件包括在面对第一半导体发光元件的一侧上提供的第一半导体多层反射膜。第一半导体多层反射膜配置成透射第一波长的光且反射第二波长的光。使用这种配置，可以有效地从最上面的半导体发光元件取得层叠的半导体发光元件发射的光。因而，可以获得提供高亮度的半导体发光装置和使用该半导体发光装置的图像形成设备。根据本发明的另一方面，提供一种半导体发光装置，该半导体发光装置包括在垂直于发光表面的方向上层叠的薄膜形式的多个半导体发光元件。通过反射金属层在安装衬底上提供第一半导体发光元件。第一半导体发光元件配置成发射第一波长的光。在第一半导体发光元件上提供第一透光平坦化绝缘膜。第一透光平坦化绝缘膜配置成透射第一波长的光且具有电绝缘特性。在第一透光平坦化绝缘膜上提供第一介质多层反射膜。该第一介质多层反射膜配置成透射第一波长的光且具有电绝缘特性。通过第一介质多层反射膜在第一透光平坦化绝缘膜上提供第二半导体发光元件。第二半导体发光元件配置成透射第一波长的光且发射第二波长的光。第一介质多层反射膜配置成反射第一波长的光且透射第二波长的光。由此后给出的详细描述，本发明的应用性的其他范围将变得显而易见。然而，应当注意，尽管指示了本发明的优选实施例，但是详细描述和特定实施例仅是作为例子给出的， 因为在本发明的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员来说将是明显的。
在附图中
图1是示出根据本发明的第一实施例的半导体发光装置的剖面图； 图2是示出根据本发明的第一实施例的半导体发光装置的平面图； 图3是示出根据本发明的第一实施例的图像显示设备的平面图； 图4是示出根据本发明的第二实施例的半导体发光装置的剖面图； 图5是示出根据本发明的第三实施例的半导体发光装置的剖面图； 图6是示出根据本发明的第三实施例的半导体发光装置的平面图； 图7是示出根据本发明的第三实施例的图像显示设备的平面图； 图8是示出根据本发明的第四实施例的半导体发光装置的剖面图。
具体实施例方式此后将参考附图描述本发明的实施例。提供附图仅用于解释目的且并不限制本发明的范围。第一实施例
将参考图1至3描述本发明的第一实施例。将参考图1和2描述第一实施例的半导体发光装置100。图1是示出第一实施例的半导体发光装置100沿图2中的线I-I的剖面图。图2是示出第一实施例的半导体发光装置100的平面图。图3是示出使用第一实施例的半导体发光装置100的图像显示设备 1000 (作为图像形成设备的实例)的平面图。这些图示意性地示出半导体发光装置100和图像显示设备1000的配置，且并不旨在限制相应部分的尺寸。如图1所示，根据第一实施例的半导体发光装置100具有这种配置三个半导体发光元件在安装衬底101上垂直于发光表面的方向上层叠(即，以三维方式层叠)。图像显示设备1000具有这种配置多个半导体发光装置100如图3所示以矩阵形式布置。
在半导体发光装置100中，发射不同波长的光的第一、第二和第三半导体发光元件102、114和115 (分别是薄膜形式)在垂直于半导体发光元件102、114和115的发光表面的方向上层叠。在这三个半导体发光元件102、114和115中，第一半导体发光元件102 最靠近安装衬底101且发射波长λ 1的光。第二半导体发光元件114设置在第一半导体发光元件102上且发射波长λ 2的光。第三半导体发光元件115设置在第二半导体发光元件 114上且发射波长λ 3的光。接下来，将描述三个半导体发光元件102、114和115的层叠结构。第一半导体发光元件102包括从底部开始的N型接触层l(Ma、N型包层105a、有源层(作为发光层)106a、 P型包层107a以及P型接触层108a。第二半导体发光元件114包括从底部开始的N型接触层104b、N型包层10 、有源层(作为发光层)106b、P型包层107b以及P型接触层108b。 第三半导体发光元件115包括从底部开始的N型接触层l(Mc、N型包层105c、有源层(作为发光层)106c、P型包层107c以及P型接触层108c。这些半导体层可以由例如AlaGablrih-bASxP^Sbm (0 ^ a ^ 1, 0彡b彡1， 0彡χ彡1，0 ^ y ^ 1, 0彡ζ彡1)构成。这些相应的半导体层可以使用常规MOCVD (金属有机化学气相沉积)方法或MBE (分子束外延)方法通过诸如GaAs、蓝宝石、hP、石英或Si的衬底上的外延生长来形成。第二半导体发光元件114还包括在N型接触层104b和N型包层10 之间形成的第一半导体多层反射膜116。第一半导体多层反射膜116仅反射第二半导体发光元件114的有源层106b发射的光(或者半导体发光元件114和115的有源层106b和106c发射的光)。 而且，第一半导体多层反射膜116透射第一半导体发光元件102的有源层106a发射的光。就这方面而言，表述“透射光”用于表示“不吸收或吸收较少的光”。第三半导体发光元件115还包括在N型接触层l(Mc和N型包层105c之间形成的第二半导体多层反射膜117。第二半导体多层反射膜117仅反射第三半导体发光元件115 的有源层106c发射的光。而且，第二半导体多层反射膜117透射第一半导体发光元件102 的有源层106a发射的光以及第二半导体发光元件114的有源层106b发射的光。这些半导体多层反射膜116和117可以由表示为例如(AlrlGa1^rl) r Jr^r2N (O^rl ^l, 0 ^ r2 ^ 1)的材料构成。这些半导体多层反射膜116和117可以使用常规 MOCVD方法或MBE方法形成为半导体发光元件114和115的一部分。半导体多层反射膜116和117 (其反射预定波长的光)中的每一个由具有大不相同的折射率的两层材料构成，所述材料选自表示为例如(AlriGa1I1)(0 ^ rl ^ 1， 0 ^ r2 ^ 1)的材料。每一层的厚度设置为λτ/4Χ^ιι+1)，其中m是整数。λτ是当(将被反射的)光经过每一层时的波长。更具体而言，通过把将被反射的光的波长λ除以每一层的折射率η获得λτ。半导体多层反射膜116和117中的每一个包括具有不同折射率的这两层的组合(对)的至少5个周期。在第二半导体发光元件114中，N型接触层104b、N型包层105b、有源层106b、P 型包层107b以及P型接触层108b由透射从第一半导体发光元件102的有源层106a发射的光的材料制成。在第三半导体发光元件115中，N型接触层104c、N型包层105c、有源层 106c,P型包层107c以及P型接触层108c由透射从第一和第二半导体发光元件102和114 的有源层106a和106b发射的光的材料制成。
接下来，将描述第一和第二半导体多层反射膜116和117以及各个半导体发光元件102、114和115的组分和波长的示例。在第一半导体发光元件102中，P型接触层108a可以由GaAs或GaP构成。另外，P型包层107a和N型包层10 可以由Ala5Ina5P构成。而且，有源层106a可以由一个或多个量子阱层构成，每个量子阱层包括(Alyl^vyl)a5Ina5P (0彡yl彡0. 5)的阱层和 (AlzlGa1^1)0.5In0.5P (0<zl ^ 1, yl<zl)的阻挡层的组合。阻挡层中Al的组分比大于阱层中Al的组分比。N型接触层10 可以由GaAs构成。第一半导体发光元件102的波长λ 1通过控制有源层106a的阱层中的Al的组分比而被任意设置。例如，第一半导体发光元件102的波长λ 1设置为在550nm < λ ^ 650nm (即红色波长带)的范围。在第二和第三半导体发光元件114和115中，P型接触层10 和108c以及N型接触层10 和105c可以由GaAs或GaP构成。另外，P型包层107b和107c和N型包层10 和105c可以由Alx2^ih2N (0彡x2彡1)构成。而且，有源层106b和106c可以由一个或更多量子阱层构成，每个量子阱层包括H^feVpN (0<y2彡1)的阱层和hz2Gai_z2N (0^ζ2<1, z2<y2)的阻挡层的组合。阻挡层中h的组分比大于阱层中的h的组分比。第二和第三半导体发光元件114和115的波长λ 2和λ 3通过控制有源层106b 和106c的阱层中的In的组分比而被任意设置。例如，第二半导体发光元件114的波长λ 2 设置为在480nm < λ2彡550nm (即，绿色波长带)的范围，第三半导体发光元件115的波长入3设置为在45011111彡λ3彡480nm (即，蓝色波长带)的范围。半导体多层反射膜116和117的组分如下。半导体多层反射膜116和117分别由表示为例如Jn1I2N (0 ^rl ^ 1, 0 ^ r2 ^ 1)的多层构成。半导体发光元件(即薄膜)102、114和115中的每一个可以通过按以下方式在生长衬底上执行外延生长而形成所述方式为在生长衬底和外延生长层之间插入牺牲层。可以通过化学蚀刻去除牺牲层(即，化学剥离方法)从生长衬底分离外延生长层。在这方面而言， 还可以通过使用激光烧除外延生长层和生长衬底之间的边界(即，激光剥离方法)从生长衬底分离外延生长层。而且，还可以通过研磨生长衬底从生长衬底分离外延生长层。在该实施例中，考虑到半导体发光元件102、114和115的三维集成，半导体发光元件102、114和115中的每一个优选地形成为具有0. 5Mm或更小的厚度。将描述半导体发光装置100的叠层(其中层叠半导体发光元件102、114和115)。 首先，在安装衬底101的表面上形成反射金属层103。然后，借助于分子间力或者共晶结合将第一半导体发光元件102结合到反射金属层103上。可替换地，可以使用透射第一半导体发光元件102发射的光的粘合剂将第一半导体发光元件102结合到反射金属层103 上。粘合剂由例如聚酰亚胺树脂、酚醛清漆基树脂(novolac-based resin), S0G、含氟树脂 (fluorine resin)、环氧树脂等构成。反射金属层103使用常规溅射方法、蒸发沉积方法等由诸如Au、Ti、Al或Ag的金属构成。通过蚀刻从P型接触层108a到N型包层10 的各层(使用湿法蚀刻或干法蚀刻) 直到N型接触层10 露出为止来形成第一半导体发光元件102的发光区域(作为台面部分)。
使用常规溅射方法、蒸发沉积方法等在N型接触层10 的露出表面上形成N电极 111a。N电极Illa由例如AuGeNi/Au或Ti/Al等形成。形成夹层绝缘膜109a以覆盖台面部分的蚀刻端面和N型接触层10 的露出顶面(以及端面)。在夹层绝缘膜109a上形成开口，通过这些开口，N电极11 Ia和P型接触层 108a分别连接到N电极连接布线11 和P电极连接布线110a。夹层绝缘膜109a例如使用常规CVD方法或溅射方法由SiN、SiO2等形成。各个半导体发光元件114和115具有通过蚀刻从P型接触层108b和108c到N型包层10 和105c的各层(使用湿法蚀刻和干法蚀刻)直到N型接触层104b和l(Mc露出为止而形成的发光区域(作为台面部分)。使用常规溅射方法、蒸发沉积方法等在N型接触层 104b和104c的露出表面上形成诸如AuGeNi/Au、Ti/Au等的N电极Illb和111c。而且，SiN^SiO2等夹层绝缘膜109b和109c形成为覆盖台面部分的蚀刻表面、N型接触层104b和l(Mc的表面以及N型接触层104b和l(Mc的蚀刻端面。使用常规CVD方法或溅射方法形成夹层绝缘膜109b和109c。在夹层绝缘膜109b和109c上形成开口，通过这些开口，N电极Illb和Illc与P型接触层108b和108c连接到N电极连接布线112b和 112c以及P电极连接布线IlOb和110c。在第一和第二半导体发光元件102和114之间提供第一透光平坦化绝缘膜113。 在第二和第三半导体发光元件114和115之间提供第二透光平坦化绝缘膜118。第一和第二透光平坦化绝缘膜113和118透射第一和第二半导体发光元件102和114发射的光。另外，第一和第二透光平坦化绝缘膜113和118具有在第一和第二半导体发光元件102和114 上提供平坦化表面的功能，且具有电绝缘特性。第一和第二透光平坦化绝缘膜113和118例如使用旋涂方法、喷涂方法等由聚酰亚胺树脂、酚醛清漆基树脂、SOG、含氟树脂、环氧树脂等形成。第一和第二透光平坦化绝缘膜113和118优选地具有5nm或更小的表面粗糙度， 以获得用于结合各个半导体发光元件到第一和第二透光平坦化绝缘膜113和118的足够的结合力。第二半导体发光元件114借助于分子间力结合到第一透光平坦化绝缘膜113上。 第三半导体发光元件115借助于分子间力结合到第二透光平坦化绝缘膜118上。除了使用分子间力，还可以使用透射第一和第二半导体发光元件102、114和115发射的光的粘合剂。接下来，将描述电连接布线。半导体发光元件102、114和115的P型接触层108a、 10 和108c经由如图2所示的P电极连接布线110 (IlOaUlOb和IlOc)连接到阳极公共布线119。半导体发光元件102、114和115的N型接触层IllaUllb和Illc经由如图2 所示的N电极连接布线112 (112a、112b和112c)连接到阴极公共布线120。阳极公共布线 119和阴极公共布线120被形成为共同用于半导体发光元件102、114和115。半导体发光元件102、114和115发射的光从P电极连接布线110周围的第三半导体发光元件115的表面上的矩形区域发射。阳极公共布线119和阴极公共布线120以矩阵形式布置，且其间形成公共布线夹层绝缘膜121。用于第一、第二和第三半导体发光元件102、114和115的相应布线彼此电学上独立地形成。阳极公共布线119和阴极公共布线120延伸到达安装衬底101的外围。如图3所示，第一实施例的图像显示设备1000包括多个半导体发光装置100。在安装衬底101的外围，阳极公共布线119 (图2)中的每一个通向分别用于第一、第二和第三发光元件102、114和115的三个阳极公共布线连接焊盘131、132和133，从而实现与外部驱动元件或外部设备的电连接。阴极公共布线120 (图2)中的每一个通向在安装衬底102的外围提供的阴极公共布线连接焊盘134，从而实现与外部驱动元件或外部设备的电连接。接下来，将描述半导体发光装置100和图像显示设备1000的操作。如图1所示，在半导体发光装置100中，在朝向安装衬底101的方向上由第一半导体发光元件102的有源层106a发射的光被第一半导体发光元件102下方的反射金属层103 反射，且朝向第一半导体发光元件102的顶面行进。对照地，在远离安装衬底101的方向上由有源层106a发射的光朝向第一半导体发光元件102的顶面行进而不被反射。第二和第三半导体发光元件114和115的各个层(包括第一和第二半导体多层反射膜116和117)由透射第一半导体发光元件102发射的光的材料形成。而且，第一和第二透光平坦化绝缘膜113和118由透射第一半导体发光元件102发射的光的材料形成。因此， 第一半导体发光元件102发射的光不被上面提供的层吸收，且有效地从第三半导体发光元件115的顶面向外发射。而且，在朝向安装衬底101的方向上由第二半导体发光元件114的有源层106b发射的光被第一半导体多层反射膜116反射，且朝向第二半导体发光元件114的顶面行进。对照地，在远离安装衬底101的方向上由有源层106b发射的光朝向第二半导体发光元件114 的顶面行进而不被反射。第三半导体发光元件115的各个层(包括第二半导体多层反射膜117)和第二透光平坦化绝缘膜118由透射第二半导体发光元件114发射的光的材料形成。因此，第二半导体发光元件114发射的光不被上面提供的层吸收，且有效地从第三半导体发光元件115的顶面向外发射。优选地，第一半导体多层反射膜116配置成反射第三半导体发光元件115发射的光以及第二半导体发光元件114发射的光。使用这种结构，第一半导体多层反射膜116可以有效地反射没有被第二半导体多层反射膜117反射的光。而且，在朝向安装衬底101的方向上由第三半导体发光元件115的有源层106c发射的光被第二半导体多层反射膜117反射，且朝向第三半导体发光元件115的顶面行进。对照地，在远离安装衬底101的方向上由有源层106c发射的光朝向第三半导体发光元件115 的顶面行进而不被反射。因此，第三半导体发光元件115发射的光有效地从第三半导体发光元件115的顶面向外发射。如上所述，根据本发明的第一实施例，可以有效地从最上面的半导体发光元件的顶面取得层叠的半导体发光元件(薄膜形式)发射的光。因此，可以获得提供高亮度的半导体发光装置100和图像显示设备1000。第二实施例
将参考图4描述本发明的第二实施例。图4是示出第二实施例的半导体发光装置200的剖面图。与第一实施例的半导体发光装置100不同，第二实施例的半导体发光装置200具有直接在第二半导体发光元件214的N型包层10 下方(S卩，在N接触层104b和N型包层
10105b之间)提供的大范围半导体多层反射膜207。半导体多层反射膜207由半导体多层膜构成，该半导体多层膜反射在朝向安装衬底101的方向上由第二和第三半导体发光元件214和215发射的光，且透射第一半导体发光元件102发射的光。而且，与第一实施例的半导体发光装置100不同，半导体发光装置200的第三半导体发光元件215不具有半导体多层反射膜。第二实施例的第二和第三半导体发光元件214和215与第一实施例的半导体发光元件114和115 (图1)在其他方面相同。使用这种配置，在朝向安装衬底101的方向上由第二半导体发光元件214发射的光以及在朝向安装衬底101的方向上由第三半导体发光元件215发射的光都可以被在第二半导体发光元件214中提供的大范围半导体多层反射膜207反射。因此，可以从第三半导体多层反射膜215去除第二半导体多层反射膜117 (图1)。此外，即使当第二半导体发光元件214发射的光的波长与第三半导体发光元件 215发射的光的波长接近时，在远离安装衬底的方向上(S卩，朝向第三半导体发光元件215) 由第二半导体发光元件214发射的光可以经过第三半导体发光元件215而在那里不被反射。因此，可以有效地从半导体发光装置200的顶面取得光。如上所述，根据本发明的第二实施例，可以有效地从最上面的半导体发光元件的顶面取得层叠的半导体发光元件(薄膜形式)发射的光，且因此，可以获得提供高亮度的半导体发光装置和图像显示设备。而且，在第二半导体发光元件中提供大范围半导体多层反射膜，可以简化第三半导体发光元件的结构，且可以进一步有效地从半导体发光装置取得光。第三实施例
将参考图5至7描述本发明的第三实施例。将参考图5和6描述第三实施例的半导体发光装置300。图5是示出沿图6中的线V-V的第三实施例的半导体发光装置300的剖面图。图6是示出第三实施例的半导体发光装置300的平面图。图7是示出使用第三实施例的半导体发光装置300的图像显示设备 1500。这些图示意性地示出半导体发光装置300和图像显示设备1500的配置，且并不旨在限制相应部分的尺寸。如图5所示，根据第三实施例的半导体发光装置300具有这种配置三个半导体发光元件在安装衬底301上垂直于发光表面的方向上层叠(即，以三维方式层叠)。图像显示设备1500具有这种配置多个半导体发光装置300如图7所示以矩阵形式布置。在半导体发光装置300中，发射不同波长的光的第一、第二和第三半导体发光元件302、314和315 (分别为薄膜形式)在垂直于半导体发光元件302、314和315的发光表面的方向上层叠。在这三个半导体发光元件302、314和315中，第一半导体发光元件302 最靠近安装衬底301且发射波长λ 1的光。第二半导体发光元件314设置在第一半导体发光元件302上且发射波长λ 2的光。第三半导体发光元件315设置在第二半导体发光元件 314上且发射波长λ 3的光。将描述三个半导体发光元件302、314和315的层叠结构。第一半导体发光元件 302包括从底部开始的N型接触层3(Ma、N型包层30 、有源层(作为发光层)306a、P型包层307a以及P型接触层308a。第二半导体发光元件314包括从底部开始的N型接触层304b、 N型包层30 、有源层(作为发光层)306b、P型包层307b以及P型接触层308b。第三半导体发光元件315包括从底部开始的N型接触层304c、N型包层305c、有源层(作为发光层) 306c、P型包层307c以及P型接触层308c。这些半导体层可以由例如AlaGablrih-bASxP^Sbm (0 ^ a ^ 1, 0彡b彡1， 0彡χ彡1，0 ^ y ^ 1, 0彡ζ彡1)构成。这些半导体层可以利用常规MOCVD (金属有机化学汽相沉积)方法或MBE (分子束外延)方法通过在诸如GaAs、蓝宝石、hP、石英或Si的衬底上的外延生长来形成。第二半导体发光元件314的所有层由透射第一半导体发光元件302发射的光的材料形成。第三半导体发光元件315的所有层由透射第一和第二半导体发光元件302和314 发射的光的材料形成。就这方面而言，表述“透射光”用于表示“不吸收或吸收较少的光”。接下来，将描述半导体发光元件302、314和315的组分和波长的示例。在第一半导体发光元件302中，P型接触层308a可以由GaAs或GaP构成。另外，P型包层307a和N型包层30 可以由Ala5Ina5P构成。而且，有源层306a可以由一个或多个量子阱层构成，每个量子阱层包括(Alyl^vyl)a5Ina5P (0彡yl彡0. 5)的阱层和 (AlzlGa1^1)0.5In0.5P (0<zl ^ 1, yl<zl)的阻挡层的组合。阻挡层中Al的组分比大于阱层中Al的组分比。N型接触层30 可以由GaAs构成。第一半导体发光元件302的波长λ 1通过控制有源层306a的阱层中的Al的组分比而被任意设置。例如，第一半导体发光元件302的波长λ 1设置为在^Onm < λ 1 ^ 650nm (即，红色波长带)的范围。在第二和第三半导体发光元件314和315中，P型接触层30 和308c以及N型接触层305b和305c可以由GaAs或GaP构成。而且，P型包层307b和307c和N型包层305b 和305c可以由Alx2^ih2N (0彡x2彡1)构成。而且，有源层306b和306c可以由一个或更多量子阱层构成，每个量子阱层包括H^feVpN (0<y2彡1)的阱层和hz2Gai_z2N (0^ζ2<1, z2<y2)的阻挡层的组合。阻挡层中h的组分比大于阱层中的h的组分比。第一和第二半导体发光元件314和315的波长λ 2和λ 3通过控制有源层306b 和306c的阱层中的In的组分比而被任意设置。例如，第二半导体发光元件314的波长λ 2 设置为在480nm < λ2 ^ 550nm (即，绿色波长带)的范围，第三半导体发光元件315的波长入3设置为在45011111彡λ3彡480nm (即，蓝色波长带)的范围。半导体发光元件(薄膜)302、314和315中的每一个可以通过按如下方式在生长衬底上执行外延生长而形成所述方式为在生长衬底和外延生长层之间插入牺牲层。可以通过化学蚀刻去除牺牲层(即，化学剥离方法)从生长衬底分离外延生长层。在这方面而言，还可以通过使用激光烧除外延生长层和生长衬底之间的边界(即，激光剥离方法)从生长衬底分离外延生长层。而且，还可以通过研磨生长衬底从生长即便分离外延生长层。在该实施例中，考虑到半导体发光元件302、314和315的三维集成，半导体发光元件302、314和315中的每一个优选地形成为具有0. 5Mm或更小的厚度。各个半导体发光元件302、314和315具有通过蚀刻从P型接触层308a、308b和 308c到N型包层305130 和305c的各层(使用湿法蚀刻或干法蚀刻)直到N型接触层 304a,304b和3(Mc露出为止而形成的发光区域(作为台面部分)。使用常规溅射方法、蒸发沉积方法等在N型接触层3(Ma、304b和3(Mc的露出表面上形成诸如AuGeNi/Au、Ti/Au等的 N 电极 311a、311b 和 311c。 而且，形成SiN、SiO2等的夹层绝缘膜309a、309b和309c以覆盖台面部分的蚀刻表面、N型接触层3(Ma、304b和3(Mc的表面以及N型接触层3(Ma、304b和3(Mc的蚀刻表而且，在夹层绝缘膜309a、309b和309c上形成开口，通过这些开口，N电极311a、 311b和311c和P型接触层308a,308b和308c连接到N电极连接布线312a,312b和312c 以及P电极连接布线310a、310b和310c。使用常规CVD方法或溅射方法形成夹层绝缘膜309a、309b和309c。夹层绝缘膜 309a、309b和309c的材料和厚度设置为透射半导体发光元件302、314和315发射的光。将描述半导体发光装置300的叠层(其中层叠半导体发光元件302、314和315)。 首先，在安装衬底301的表面上形成反射金属层303 (作为薄膜)。衬底301具有电绝缘特性或具有在其顶面上的绝缘薄层。反射金属层303使用常规溅射方法、蒸发沉积方法等由具有良好光学反射特性的金属构成，所述金属诸如为Au、Ti、Al或Ag。然后，借助于分子间力或者共晶结合将第一半导体发光元件302结合到反射金属层303上。可替换地，可以使用透射第一半导体发光元件302发射的波长λ 1的光的粘合剂将第一半导体发光元件302结合到反射金属层303上。粘合剂由例如聚酰亚胺树脂、酚醛清漆基树脂、S0G、含氟树脂(fluorine-based resin)、环氧树脂等构成。在第一和第二半导体发光元件302和314之间提供第一透光平坦化绝缘膜313。 第一透光平坦化绝缘膜313透射第一和第二半导体发光元件302和314发射的波长λ 1和 λ 2的光。第一透光平坦化绝缘膜313具有在第一半导体发光元件302上提供平坦化表面的功能，且具有电绝缘特性。在第二和第三半导体发光元件314和315之间提供第二透光平坦化绝缘膜318。第二透光平坦化绝缘膜318透射第一、第二和第二半导体发光元件302、 314和315发射的波长为λ 1、λ 2和λ 3的光。第二透光平坦化绝缘膜318具有在第二半导体发光元件314上提供平坦化表面的功能，且具有电绝缘特性。第一和第二透光平坦化绝缘膜313和318使用旋涂方法、喷涂方法等由例如聚酰亚胺树脂、酚醛清漆基树脂、SOG、含氟树脂、环氧树脂等构成。在第一透光平坦化绝缘膜313和第二半导体发光元件314之间提供第一介质多层反射膜316。第一介质多层反射膜316反射波长λ 2的光且透射波长λ 1的光。在第二透光平坦化绝缘膜318和第三半导体发光元件315之间提供第二介质多层反射膜317。第二介质多层反射膜317反射波长λ 3的光且透射波长λ 1和λ 2的光。第一和第二介质多层反射膜316 和 317 由诸如 Si02、SiN、Ti02、Nb205、A1203、Zr02、 Y203> MgF2, Ta2O5等介电材料形成且使用常规溅射方法、等离子体CVD方法等形成。为了使得第一和第二介质多层反射膜316和317反射特定波长λ 2或λ 3的光， 第一和第二介质多层反射膜316和317由例如选自上述介电材料的两种具有大不相同的折射率的介电材料构成。第一介质多层反射膜316 (反射波长λ 2的光)由厚度分别为da_Mf和db_ref的介电层A和B形成。介电层A的厚度da_ref被确定为传播波长λΑ2除以4的值的奇数倍。传播波长λΑ2是当波长为λ 2的光传播经过介电层A时的波长。介电层B的厚度db_ref被确定为传播波长λ B2除以4的值的奇数倍。传播波长λ Β2是当波长为λ 2的光传播经过介电层B时的波长。第二介质多层反射膜317 (反射波长λ 3的光)由厚度分别为d。_Mf和dd_ref的介电层C和D形成。介电层C的厚度d。_ref被确定为传播波长XC3除以4的值的奇数倍。传播波长λ C3是当波长为λ 3的光传播经过介电层C时的波长。介电层D的厚度dd_ref被确定为传播波长λ D3除以4的值的奇数倍。传播波长λ D3是当波长为λ 3的光传播经过介电层D时的波长。此外，第一介质多层反射膜316配置成透射波长λ 1的光且反射波长λ 2的光。 为此目的，第一介质多层反射膜316的上述介电层A和B优选地具有厚度da_teans和db_teans。 介电层A的厚度da_trans被确定为传播波长λΑΙ (S卩，当波长为λ 的光传播经过介电层A 时的波长)除以2的值的整数倍。介电层B的厚度db_teans被确定为传播波长λ Bl (S卩，当波长为λ 1的光传播经过介电层B时的波长)除以2的值的整数倍。就这方面而言，如果难以使得用于透射波长λ 1的光的厚度da_trans和db_teans与用于反射波长λ 2的光的厚度da_ref和db_ref相同，则介电层A和B的厚度分别设置为厚度 da-teans和da_Mf之间的中间厚度(或其接近值)以及厚度db_teans和db_Mf之间的中间厚度，从而最有效地透射波长λ 1的光且最有效地反射波长λ 2的光。此外，第二介质多层反射膜317配置成透射波长λ 1和λ 2的光且反射波长λ 3 的光。为此目的，第二介质多层反射膜317的上述介电层C和D优选地具有厚度d。_teans和 dd-teans。介电层C的厚度d。_teansS置为传播波长AC1(S卩，当波长为λ 1的光传播通过介电层C时的波长)除以2的值的整数倍以及传播波长λ C2 (S卩，当波长为λ 2的光传播通过介电层C时的波长)除以2的值的整数倍之间的中间厚度(或其接近值)。介电层D的厚度 dd_trans设置为传播波长λ Dl (S卩，当波长为λ 1的光传播通过介电层D时的波长)除以2的值的整数倍以及传播波长XD2 (S卩，当波长为λ 2的光传播通过介电层D时的波长)除以2 的值的整数倍之间的中间厚度(或其接近值)。就这方面而言，如果难以使得用于透射波长λ 1和入？的光的厚度毛-^^和山^, 与用于反射波长λ 3的光的厚度CUrf和dd_ref相同，则介电层C和D的厚度分别设置为厚度 d。_teans和d。_Mf之间的中间厚度(或其接近值)以及厚度dd_teans和dd_ref之间的中间厚度(或其接近值)，从而最有效地透射波长λ 1和λ 2的光且最有效地反射波长λ 3的光。第一和第二介质多层反射膜316和317中的每一个优选地包括具有大不相同的折射率的这些介电层的组合的至少两个周期。第一和第二介质多层反射膜316和317优选地具有5nm或更小的表面粗糙度，以获得用于在其上整合相应半导体发光元件314和315的足够的结合力。第一和第二透光平坦化绝缘膜313和318以及第一和第二介质多层反射膜316和 317在比图像显示设备1500的图像显示区域宽的区域上形成(图7)。第一和第二透光平坦化绝缘膜313和318以及第一和第二介质多层反射膜316和317在形成用于与外部驱动元件或外部设备的电连接的阳极公共布线连接焊盘331、332和333以及阴极公共布线334 (图7)的区域处被部分地去除。第二和第三半导体发光元件314和315可以借助第二半导体发光元件314和第一介质多层反射膜316之间以及第三半导体发光元件315和第二介质多层反射膜318之间的
14分子间力结合到第一和第二介质多层反射膜316和317。可替换地，可以使用透射波长λ 1、 λ 2和λ 3的光的粘合剂。粘合剂由例如聚酰亚胺树脂、酚醛清漆基树脂、S0G、含氟树脂、 环氧树脂等构成。接下来，将描述电连接布线。半导体发光元件302、314和315的P型接触层308a、 308b和308c经由如图6所示的P电极连接布线310 (310a、3IOb和3IOc)连接到阳极公共布线319。半导体发光元件302、314和315的N电极311a、311b和311c经由如图6所示的N电极连接布线312 (312a、312b和312c)连接到阴极公共布线320。阳极公共布线319 和阴极公共布线320被形成为共同用于半导体发光元件302、314和315。半导体发光元件 302,314和315发射的光从P电极连接布线310周围的第三半导体发光元件315的表面上的矩形区域发射。阳极公共布线319和阴极公共布线320以矩阵形式布置，且其间形成公共布线夹层绝缘膜321。用于第一、第二和第三半导体发光元件302、314和315的相应布线电学上彼此独立地形成。阳极公共布线319和阴极公共布线320延伸到达安装衬底301的外围。如图7所示，第二实施例的图像显示设备1500包括多个半导体发光装置300。在安装衬底301的外围，阳极公共布线319 (图6)中的每一个通向分别用于第一、第二和第三发光元件302、314和315的三个阳极公共布线连接焊盘131、132和133，从而实现与外部驱动元件或外部设备的电连接。阴极公共布线320 (图6)中的每一个通向在安装衬底301的外围提供的阴极公共布线连接焊盘334，从而实现与外部驱动元件或外部设备的电连接。接下来，将描述半导体发光装置300和图像显示设备1500的操作。如图5所示，在半导体发光装置300中，在朝向安装衬底301的方向上由第一半导体发光元件302的有源层306a发射的波长λ 1的光被第一半导体发光元件302下方的反射金属层303反射，且朝向第一半导体发光元件302的顶面行进。对照地，在远离安装衬底 301的方向上由有源层306a发射的波长λ 1的光朝向第一半导体发光元件302的顶面行进而不被反射。第一和第二透光平坦化绝缘膜313和318以及第二和第三半导体发光元件314和 315的各个层由透射第一半导体发光元件302发射的波长λ 1的光的材料形成。另外，第一和第二介质多层反射膜316和317由透射第一半导体发光元件302发射的波长λ 1的光的材料形成。因此，第一半导体发光元件302发射的波长λ 1的光不被上面提供的层吸收，且有效地从第三半导体发光元件315的顶面向外发射。另外，在朝向安装衬底301的方向上由第二导体发光元件314的有源层306b发射的波长λ 2的光被第一介质多层反射膜316反射，且朝向第二半导体发光元件314的顶面行进。对照地，在远离安装衬底301的方向上由有源层306b发射的波长λ 2的光朝向第二半导体发光元件314的顶面行进而不被反射。第二透光平坦化绝缘膜318、第三半导体发光元件315和第二介质多层反射膜317 的各个层由透射第一半导体发光元件314发射的波长λ 2的光的材料形成。因此，第二半导体发光元件314发射的波长λ 2的光不被上面提供的层吸收，且有效地从第三半导体发光元件315的顶面向外发射。
而且，在朝向安装衬底301的方向上由第三半导体发光元件315的有源层306c发射的波长λ 3的光被第二介质多层反射膜317反射，且朝向第三半导体发光元件315的顶面行进。对照地，在远离安装衬底301的方向上由有源层306c发射的波长λ 3的光朝向第三半导体发光元件315的顶面行进而不被反射。因此，第三半导体发光元件315发射的波长λ 3的光有效地从第三半导体发光元件315的顶面向外发射。另外，因为第一和第二介质多层反射膜316和317中的每一个由具有大不相同的折射率的介电层的组合形成，即使当介电层的组合的周期数小时，仍能获得高反射特性。因此，可以减小每一个介质多层反射膜的厚度。而且，第一和第二介质多层反射膜316和317具有绝缘特性，且用于电绝缘针对相应半导体发光元件302、314和315以矩阵形式布置的相应布线(S卩，阳极公共布线319，阴极公共布线320)。因此，半导体发光元件302、314和315的电学稳定性被增强。如上所述，根据本发明的第三实施例，可以有效地从最上面的半导体发光元件的顶面取得层叠的多个半导体发光元件发射的光。另外，相应布线可以通过介质多层反射膜被电绝缘。因此，可以获得提供高亮度的半导体发光装置和图像显示设备。第四实施例
将参考图8描述本发明的第四实施例。图8是示出第四实施例的半导体发光装置400的剖面图。与第三实施例的半导体发光装置300不同，第四实施例的半导体发光装置400具有在第二半导体发光元件314和第一透光平坦化绝缘膜313之间提供的大范围介质多层反射膜406。另外，半导体发光装置400具有这种配置第三半导体发光元件315直接形成在第二透光平坦化绝缘膜318上。大范围介质多层反射膜406配置成反射由第二半导体发光元件314的有源层306b 朝安装衬底301发射的波长λ 2的光，且反射由第三半导体发光元件315的有源层306c朝安装衬底301发射的波长λ 3的光。另外，大范围介质多层反射膜406配置成有效地透射由第一半导体发光元件302的有源层306a朝第二半导体发光元件314发射的波长λ 1的光。为了使大范围介质多层反射膜406具有这种光学特性，大范围介质多层反射膜 406由第一介质多层反射膜407和第二介质多层反射膜408构成。第一介质多层反射膜407 由选自诸如 Si02、SiN、Ti02、Nb205、Al203、Zr02J203、MgF2、 Ta2O5等的介电材料的具有大不相同的折射率的介电层A和B的组合的至少两个周期构成。 介电层A和B的厚度被确定为传播波长λΑ2和λ Β2分别除以4的值的奇数倍。传播波长 λ Α2和λ Β2是当波长λ 2的光传播经过相应介电层A和B时的波长。第二介质多层反射膜 408 由选自诸如 Si02、SiN、Ti02、Nb205、Al203、Zr02J203、MgF2Ja2O5 等的介电材料的具有大不相同的折射率的介电层C和D的组合的至少两个周期构成。介电层C和D的厚度被确定为传播波长XC3和λ D3分别除以4的值的奇数倍。传播波长XC3和XD3是当波长 λ 3的光传播经过相应介电层C和D时的波长。就这方面而言，第一介质多层反射膜207的介电层A和B的材料可以与第二介质多层反射膜408的介电层C和D的材料相同。而且，如果第一介质多层反射膜407的介电
16层A和B的厚度被控制以反射波长λ2和λ 3的光，则可以去除第二介质多层反射膜408。另外，大范围介质多层反射膜406的各个介电层配置成有效地透射第一半导体发光元件302发射的波长λ 的光。为此目的，上述介电层A、B、C和D的厚度优选地被确定为传播波长λ Al、λ Bi、XCl和XDl (S卩，当波长λ 的光传播通过相应介电层A、B、C和 D时的波长)除以2的值的整数倍。如果难以使得用于透射波长λ 1的光的介电层厚度与用于反射波长λ 2和λ 3 的光的厚度相同，则介电层的厚度设置为最有效地透射波长λ 1的光且最有效地反射波长 λ 2禾口 λ 3的光。使用这种配置，在朝向安装衬底301的方向上由第二半导体发光元件314发射的光以及在朝向安装衬底301的方向上由第三半导体发光元件315发射的光都可以被在第二半导体发光元件314下方提供的大范围介质多层反射膜406反射。因此，可以去除第二介质多层反射膜317 (图5)，如果波长λ 2和λ 3彼此靠近，则该第二介质多层反射膜317可能干扰波长λ 2的光的透射。因此，可以从第三半导体发光元件315的顶面有效地取得层叠的半导体发光元件 302,314和315发射的光，且因此，半导体发光装置400和图像显示设备1500可以提供高亮度。如上所述，根据本发明的第四实施例，可以有效地从最上面的半导体发光元件的顶面取得层叠的半导体发光元件发射的光，且因此，可以获得提供高亮度的半导体发光装置和图像显示设备。在上述第一至第四实施例中，层叠了三个半导体发光元件。然而，层叠的半导体发光元件的数目不限于三个，而可以是两个或四个或更多。而且，相应半导体发光元件的波长不限于上述那些波长，而是可以被适当地设置。上面描述的实施例被描绘为使用布置成矩阵的(即二维的)半导体发光装置的图像显示设备(作为图像形成设备的实例)。然而，本发明还可应用于使用布置成一行的(即一维的)半导体发光装置的图像显示设备。此外，本发明还可应用于使用半导体发光装置作为光源的印刷设备(作为图像形成设备的另一实例)。尽管已经详细说明了本发明的优选实施例，很明显，可以在不脱离如下面的权利要求中描述的本发明的精神和范围的情况下对本发明做出各种修改和改进。
权利要求
1.一种半导体发光装置(100、200)，包含在垂直于发光表面的方向上层叠的薄膜形式的多个半导体发光元件(102、114、115、214、215)，所述多个半导体发光元件(102、114、 115、214、215)包含第一半导体发光元件(102)，其通过反射金属层(103)被提供在安装衬底(101)上，所述第一半导体发光元件(102)配置成发射第一波长(λ 1)的光；第一透光平坦化绝缘膜(113)，其被提供为覆盖所述第一半导体发光元件(102)，所述第一透光平坦化绝缘膜(113)配置成透射所述第一波长(λ 1)的所述光，且具有电绝缘特性，以及第二半导体发光元件(114、214)，其通过所述第一透光平坦化绝缘膜(113)被提供在所述第一半导体发光元件(102)上，所述第二半导体发光元件(102)配置成透射所述第一波长(λ 1)的所述光且发射第二波长(λ 2)的光，其中所述第二半导体发光元件(114、214)具有在面对所述第一半导体发光元件(102) 的一侧上提供的第一半导体多层反射膜(116、207)，所述第一半导体多层反射膜(116、 207)配置成透射所述第一波长(λ 1)的所述光且反射所述第二波长(λ 2)的所述光。
2.根据权利要求1所述的半导体发光装置(100)，还包含第二透光平坦化绝缘膜(118)，其被提供为覆盖所述第二半导体发光元件(114)，所述第二透光平坦化绝缘膜(118)配置为透射所述第一波长(λ 1)和所述第二波长(λ 2)的所述光，且具有电绝缘特性，以及第三半导体发光元件(115)，其通过所述第二透光平坦化绝缘膜(118)被提供在所述第二半导体发光元件(114)上，所述第三半导体发光元件(115)配置成透射所述第一波长 (入1)和所述第二波长(λ 2)的所述光且发射第三波长(λ 3)的光，其中所述第三半导体发光元件(115)具有在面对所述第二半导体发光元件(114)的一侧上提供的第二半导体多层反射膜(117)，所述第二半导体多层反射膜(117)配置成透射所述第一波长(λ 1)和所述第二波长(λ 2)的所述光且反射所述第三波长(λ 3)的所述光。
3.根据权利要求1所述的半导体发光装置(100)，还包含另一透光平坦化绝缘膜(118)，其被提供为覆盖所述多个半导体发光元件中的一个 (114)，所述另一透光平坦化绝缘膜(118)配置为透射来自所述安装衬底(101)侧的入射光，且具有电绝缘特性，以及另一半导体发光元件(115)，其通过所述另一透光平坦化绝缘膜(118)被提供在所述多个半导体发光元件(103、114、115)的所述一个(114)上，所述另一半导体发光元件(115) 配置成透射来自所述安装衬底(101)侧的入射光且发射预定波长的光，其中所述另一半导体发光元件(115)具有在面对所述多个半导体发光元件中的所述一个(114)的一侧上提供的另一半导体多层反射膜(117)，所述另一半导体多层反射膜(117) 配置成透射所述入射光且反射所述另一半导体发光元件(115)发射的所述光， 其中所述另一半导体多层反射膜(117)包括多层。
4.根据权利要求1所述的半导体发光装置(100，200)，其中所述第一半导体发光元件 (102)具有在面对所述安装衬底(101)的一侧上的接触层(104a),并且其中所述第一半导体发光元件(102)的所述接触层(104a)借助分子间力、共晶结合或透射所述第一波长(λ 1)的所述光的粘合剂结合到所述反射金属层(103)的表面上。
5.根据权利要求1所述的半导体发光装置(100，200)，其中所述第二半导体发光元件 (114、214)具有在面对所述第一透光平坦化绝缘膜(113)的一侧上提供的接触层(104b)， 并且其中所述第二半导体发光元件(114、214)的所述接触层(104b)借助分子间力、共晶结合或透射所述第一波长(λ 1)的所述光的粘合剂结合到所述第一透光平坦化绝缘膜(113) 的表面上。
6.根据权利要求3所述的半导体发光装置(100)，其中所述另一半导体发光元件(115) 具有在面对所述另一透光平坦化绝缘膜(118)的所述另一半导体多层反射膜(117)的一侧上提供的接触层(104c)，并且其中所述另一半导体发光元件(115)的所述接触层(104c)借助分子间力、共晶结合或透射由在所述另一半导体发光元件(115 )下方提供的所述多个半导体发光元件中的至少一个(103、114)发射的所述光的粘合剂结合到所述另一透光平坦化绝缘膜(118)的表面上。
7.根据权利要求6所述的半导体发光装置(100)，其中所述第一半导体多层反射膜 (117)配置成反射所述第二波长(λ 2)的所述光和所述另一半导体发光元件(115)发射的光，且透射所述第一波长(λ 1)的所述光。
8.一种半导体发光装置(300，400)，包含在垂直于发光表面的方向上层叠的薄膜形式的多个半导体发光元件(302、314、315)，所述多个半导体发光元件(302、314、315)包含第一半导体发光元件(302)，其通过反射金属层(303)被提供在安装衬底(301)上，所述第一半导体发光元件(302)配置成发射第一波长(λ 1)的光；第一透光平坦化绝缘膜(313)，其被提供在所述第一半导体发光元件(302)上，所述第一透光平坦化绝缘膜(313)配置成透射所述第一波长(λ 1)的所述光，且具有电绝缘特性； 第一介质多层反射膜(316)，其被提供在所述第一透光平坦化绝缘膜(313)上，所述第一介质多层反射膜(316)配置成透射所述第一波长(λ 1)的所述光，且具有电绝缘特性；第二半导体发光元件(314)，其通过所述第一介质多层反射膜(316)被提供在所述第一透光平坦化绝缘膜(313)上，所述第二半导体发光元件(314)配置成透射所述第一波长 (入1)的所述光且发射第二波长(λ 2)的光，以及其中所述第一介质多层反射膜(316)配置成透射所述第一波长(λ 1)的所述光且反射所述第二波长(λ 2)的所述光。
9.根据权利要求8所述的半导体发光装置(300)，还包含第二透光平坦化绝缘膜(318)，其被提供为覆盖所述第二半导体发光元件(314)，所述第二透光平坦化绝缘膜(318)配置为透射所述第一波长(λ 1)和所述第二波长(λ 2)的所述光，且具有电绝缘特性；第二介质多层反射膜(317)，其被提供在所述第二透光平坦化绝缘膜(318)上，所述第二介质多层反射膜(317)具有电绝缘特性，以及第三半导体发光元件(315)，其通过所述第二介质多层反射膜(317)被提供在所述第二透光平坦化绝缘膜(318)上，所述第三半导体发光元件(315)配置成透射所述第一波长 (入1)和所述第二波长(λ 2)的所述光且发射第三波长(λ 3)的光，其中所述第二介质多层反射膜(317)配置成透射所述第一波长(λ 1)和所述第二波长 (λ 2)的所述光且反射所述第三波长(λ 3)的所述光。
10.根据权利要求8所述的半导体发光装置(300)，还包含另一透光平坦化绝缘膜(318)，其被提供为覆盖所述多个半导体发光元件(302、314、 315)中的一个(314)，所述另一透光平坦化绝缘膜(318)配置为透射来自所述安装衬底(301)侧的入射光，且具有电绝缘特性；另一介质多层反射膜(317)，其被提供在所述另一透光平坦化绝缘膜(318)上，且具有电绝缘特性；另一半导体发光元件(315)，其通过所述另一介质多层反射膜(317)被提供在所述另一透光平坦化绝缘膜(318)上，所述另一半导体发光元件(315)配置成透射来自所述安装衬底(301)侧的入射光且发射预定波长的光，其中所述另一半导体多层反射膜(317)配置成透射来自所述安装衬底(301)侧的所述入射光且反射所述另一半导体发光元件(315 )发射的所述光。
11.根据权利要求8所述的半导体发光装置(300，400)，其中所述第一半导体发光元件(302)具有在面对所述安装衬底(301)的一侧上的接触层(304a)，并且其中所述第一半导体发光元件(302)的所述接触层(304a)借助分子间力、共晶结合或透射所述第一波长(λ 1)的所述光的粘合剂结合到所述反射金属层(303)的表面上。
12.根据权利要求8所述的半导体发光装置(300，400)，其中所述第二半导体发光元件(314)具有在面对所述第一介质多层反射膜(316)的一侧上提供的接触层(304b)，并且其中所述第二半导体发光元件(314)的所述接触层(304b)借助分子间力、共晶结合或透射所述第一波长(λ 1)的所述光的粘合剂结合到所述第一介质多层反射膜(316)的表面上。
13.根据权利要求10所述的半导体发光装置(300)，其中所述另一半导体发光元件(315)具有在面对所述另一介质多层反射膜(317)的一侧上提供的接触层(304c)，并且其中所述另一半导体发光元件(315)的所述接触层(304c)借助分子间力、共晶结合或透射由在所述另一半导体发光元件(315)下方提供的所述多个半导体发光元件(302、314) 中的至少一个(302、314)发射的所述光的粘合剂结合到所述另一介质多层反射膜(317)的表面上。
14.根据权利要求13所述的半导体发光装置(300)，其中所述第一介质多层反射膜 (116)配置成反射所述第二波长(λ 2)的所述光和所述另一半导体发光元件(315)发射的光，且透射所述第一波长(λ 1)的所述光。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的半导体发光装置(100、200、300、400)，其中所述多个半导体发光元件(102，114，115，214，215，302，314，315)由半导体薄膜形成。
16.一种图像形成设备(1500)，包含在所述安装衬底上以矩阵形式布置的多个根据权利要求1至14中的任一项的所述半导体发光装置(100、200、300、400)。
全文摘要
本发明涉及半导体发光装置和图像形成设备。一种半导体发光装置包括层叠的半导体发光元件。第一半导体发光元件通过反射金属层被提供在安装衬底上，且配置成发射第一波长的光。第一透光平坦化绝缘膜被提供为覆盖第一半导体发光元件，且配置成透射第一波长的光。第二半导体发光元件通过第一透光平坦化绝缘膜被提供在第一半导体发光元件上。第二半导体发光元件配置成透射第一波长的光且发射第二波长的光。第二半导体发光元件包括面对第一半导体发光元件的第一半导体多层反射膜，第一半导体多层反射膜配置成透射第一波长的光且反射第二波长的光。
文档编号H01L33/10GK102169885SQ20111003104
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年1月29日
发明者猪狩友希, 荻原光彦, 铃木贵人 申请人:日本冲信息株式会社
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