CN1838424A - 半导体合成装置、打印头和成像装置 - Google Patents

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Abstract

一种半导体合成装置，包括：第一衬底(101)、半导体薄膜层(104，304，404)、有源器件(104a)、第一驱动电路(102，602)以及第二驱动电路(103，503，603)。半导体薄膜层形成在第一衬底上并由第一半导体材料形成。有源器件在所述半导体薄膜层中形成。第一驱动电路由第二半导体材料形成并执行驱动所述有源器件的第一功能。第二驱动电路由第三半导体材料形成并执行驱动所述有源器件的第二功能，第二功能不同于第一功能。

Description

半导体合成装置、打印头和成像装置
技术领域
本发明涉及一种诸如发光二极管(LED)的半导体合成装置、使用这种半导体合成装置的打印头、以及一种成像装置。
背景技术
例如，日本专利(Kokai)公开号No.10-63807公开了一种常规半导体合成装置，其中制作了发光元件和它们的驱动电路以及半导体集成电路。该半导体合成装置是卡片式信息控制装置，包括衬底上的光发射/光接收元件和相关的电子电路。该光发射/光接收元件由半导体薄膜形成，将电信号转换成光信号和将光信号转换成电信号。该电子电路包括半导体集成电路元件、电容器以及电感器，并与光发射/光接收元件交流显示信息。
一种最近用作电子照相印刷机的光源的光学打印头是半导体合成装置(参考“Design of Light Printer”，pp114-116，由MukitaYoshihiro编辑、TRICEPS出版)。发光二极管(LED)阵列芯片和它们的驱动电路芯片布置在印刷电路板上。
“Design of Light Printer”公开了一种采用发光二极管(LED)的常规LED单元。该LED单元包括：多个其中安置有多个LED的LED芯片、驱动所述LED芯片的驱动集成电路(驱动IC)、以及安装LED芯片和驱动IC的单元衬底。该LED芯片通过引线接合与驱动IC电连接。该LED芯片和驱动IC的厚度大约为300μm，通过芯片接合剂(Bonding Paste)与单元衬底芯片键合。
上述常规半导体合成装置具有下面的缺点。
例如，因为LED芯片和驱动IC通过引线接合相连，LED芯片和驱动IC需要大焊盘。例如键合焊盘是100μm×100μm，远大于发光区域。换句话说，对光发射没有直接贡献的焊盘比对光发射有直接贡献的区域占据更大的面积。这在材料的有效利用方面是不经济的。
通过在引线和焊盘上施加预定的力实现引线接合。因此LED芯片和驱动IC需要几百微米厚，例如300μm。引线结合工艺还需要厚些的结合焊盘。这样，只要芯片通过切割、吊起(picking-up)和键合工艺布置在单元衬底上，芯片的厚度就不能进一步减小。因此，不能通过减小芯片的厚度来降低制造成本。
发明内容
本发明考虑了现有技术装置的上述缺点。
本发明的一个目的是提供一种半导体合成装置，它能以低成本制造，同时保持足够的功能和性能。
本发明的一个目的是提供一种使用该半导体合成装置的打印头以及使用该打印头的成像装置。
半导体合成装置包括第一衬底(101)、半导体薄膜层(104、304，404)、有源器件(104a)、第一驱动电路(102，602)、以及第二驱动电路(103，503，603)。半导体薄膜层形成在第一衬底上，并且由第一半导体材料形成。有源器件在半导体薄膜层中形成。第一驱动电路由第二半导体材料形成并执行驱动有源器件的第一功能。第二驱动电路由第三半导体材料形成并执行驱动有源器件的第二功能。第二功能不同于第一功能。
使用根据本发明的半导体合成装置，驱动有源器件所需的功能被分配到第一驱动电路和第二驱动电路。
本说明书中，术语“高速”覆盖不低于5MHz的工作频率范围。第二驱动电路用作与有源器件相连并直接驱动有源器件的高速电路。第一驱动电路用作与第二驱动电路相连并控制第二驱动电路的低速电路。第一驱动电路工作速度低于第二驱动电路。
对于该半导体合成装置，高速电路由第三半导体材料形成，该第三半导体材料是昂贵的，但能够制造直接驱动有源器件的高速电路。低速电路由第二半导体材料形成，该第二半导体材料是便宜的，但仅能制造控制高速电路的低速电路。以这样的方式，驱动有源器件所需的功能被分配到高速电路和低速电路。
本说明书中，术语“大电流”覆盖不低于5×10-5A的驱动电流范围。术语“小电流”覆盖不大于5×10-5A的驱动电流范围。第二驱动电路直接驱动有源器件，因此能够驱动大电流。第一驱动电路控制第二驱动电路，因此仅能驱动小电流。第二驱动电路由能驱动大电流的第三半导体材料形成。第一驱动电路由仅能驱动小电流的第二半导体材料形成。这样，驱动有源器件所需的功能被分配到大电流电路和低速电路。
本发明的进一步应用范围将从下面给出的详细描述中显而易见。不过，应当理解，详细描述和特定实例指出了本发明的优选实施例，并且仅起到说明目的，因为对本领域技术人员来讲基于这些详细描述在本发明精神和范围内进行各种修改和变形都是显而易见的。
附图说明
从下面给出的详细描述和附图，本发明将得到更为全面的理解，附图仅说明而非限制本发明，附图中：
图1是半导体合成装置的有关部分的顶视图；
图2是沿图1中A-A线的剖面图；
图3是沿图1中B-B线的剖面图；
图4示出了上述结构的半导体薄膜层104的有关部分；
图5示出了根据第一实施例的半导体合成装置的一种修改方案；
图6示出了根据第一实施例的半导体合成装置的另一种修改方案；
图7的顶视图示出了根据第二实施例的半导体合成装置的有关部分；
图8是沿图7中的A-A线的剖面图；
图9是沿图7中的B-B线的剖面图；
图10是根据第三实施例的半导体合成装置的有关部分的顶视图；
图11是沿图10中的A-A线的剖面图；
图12是沿图10中的B-B线的剖面图；
图13的顶视图示出了根据第四实施例的半导体合成装置的有关部分；
图14是沿图13中的A-A线的剖面图；
图15是沿图13中的B-B线的剖面图；
图16是根据第五实施例的半导体合成装置的顶视图；
图17是沿图16中的A-A线的剖面图；
图18是根据第六实施例的半导体合成装置的顶视图；
图19是沿图18中的A-A线的剖面图；
图20示出了根据第六实施例的半导体合成装置的一种修改方案；
图21示出了根据第六实施例的半导体合成装置的另一种修改方案；
图22示出了根据第六实施例的半导体合成装置的又一种修改方案；
图23是根据本发明第七实施例的半导体合成装置的顶视图；
图24的顶视图阐述半导体合成装置的有关部分；
图25是沿图24中的A-A线的剖面图；
图26示出了根据第七实施例的半导体合成装置的一种修改方案；
图27示出了根据第七实施例的半导体合成装置的一种修改方案；
图28示出了根据第七实施例的半导体合成装置的一种修改方案；
图29是根据本发明第八实施例的半导体合成装置的顶视图；
图30是沿图29中的A-A线的剖面图；
图31是根据本发明第九实施例的半导体合成装置的顶视图；
图32是沿图31中的A-A线的剖面图；
图33是沿图31中的B-B线的剖面图；
图34示出了根据第九实施例的第九实施例的一个修改方案；
图35的剖面图阐述了根据第十实施例的LED打印头的结构；
图36的剖面图阐述了根据第十一实施例的LED打印头的结构；
图37的剖面图阐述了根据第十二实施例的LED打印头的结构；
图38的剖面图阐述了根据第十三实施例的LED打印头的结构；
具体实施方式
第一实施例
半导体合成装置是半导体薄膜。高速电路由单晶半导体形成，该单晶半导体是昂贵的但能制造直接驱动有源器件的高速电路。低速电路由多晶半导体形成，该多晶半导体是便宜的但仅能制造控制高速电路的低速电路。换句话说，半导体合成装置的功能被分配到高速电路和低速电路，由此防止了功能退化并维持了低的制造成本。
大电流驱动电路由能够制造大电流电路的材料形成。小电流驱动电路由仅能制造驱动大电流驱动电路的小电流电路的材料形成。换句话说，驱动电路的功能分配到大电流电路和小电流电路，由此防止了半导体合成装置的功能退化和制造成本的增加。本说明书中，术语“高速”覆盖不低于5MHz的工作频率的范围。“低速”覆盖不高于5MHz的工作频率的范围。术语“大电流”覆盖不低于5×10-5A的驱动电流的范围，术语“小电流”覆盖不高于5×10-5A的驱动电流的范围。
为方便起见，例如本发明将以实例形式，例如以应用到电子照相印刷机中的LED打印头的半导体合成装置加以描述。
图1是半导体合成装置的有关部分的顶视图。图2是沿图1中A-A线的剖面图。图3是沿图1中B-B线的剖面图。
参考图1，半导体合成装置包括第一衬底101上制造的半导体薄膜层104，第一衬底101由例如玻璃衬底这样的无机材料或例如塑料衬底这样的有机材料形成。半导体薄膜层104由第一半导体材料形成，即例如，AlxGa1-xAs，AlxGayIn1-x-yP，或GaxIn1-xAsyP1-y这样的化合物半导体的单层，或具有不同x和y参数值的多于一层化合物半导体材料的叠层结构。半导体薄膜层104包括发光区域104a，它是一组具有pn结的有源器件。图1示出了通过台面刻蚀分割各个pn结形成的多个发光区域104a，发光区域以预定间隔成行排列。不过，多个发光区域104a可以包括多组发光区域104a，每组发光区域104a具有在垂直于它们排列的方向相互交错的多个发光元件104a。
参考图2和图3，第一衬底101上形成的是反射层105，它反射从发光区域104向下发射的光，光被反射回发光区域104。反射层105由金属材料形成，所述反射层105可以是包含Ti、Pt、Au、Ge、Ni、Al、Cu、Pd和W的至少一个的单层形式；和每层由选自Ti、Pt、Au、Ge、Ni、Al、Cu、Pd和W的至少一个构成的叠层结构；或者是含有选自Ti、Pt、Au、Ge、Ni、Al、Cu、Pd和W的至少一个的合金层。反射层105与公共电极接触108电连接。公共电极108通过连接焊盘123与后面将要描述的第二驱动电路103的接地端(没有示出)相连而接地。换句话说，反射层105还用作到多个发光元件104a的公共引线。第一衬底101上也形成引线层，即专用引线106和公共引线107。专用引线106为相应的发光区域104a提供。专用引线106是Au层和选自Ti/Pt、Ge和Ni中至少一个的层的叠层结构，或者是Au和选自Ti、Pt、Ge和Ni中至少一个的合金。这种叠层结构的一个实例是Ti/Pt/Au。专用引线106还可以是包含Al例如AlSiCu和Ni/Al的合金薄膜的形式。公共引线107是Au层和Ge或Ni层的叠层结构的形式。公共引线107还可以是Au与Ge和Ni中至少一个的合金。例如，如果发光区域104a的上表面是p型半导体层，公共引线107是在n型半导体层上形成的接触。公共引线107与反射层105电连接。这些引线层可以通过例如剥离工艺这样的半导体光刻工艺形成。
第一衬底101上形成的是第一驱动电路102，它控制第二驱动电路103(将在后面描述)以驱动各个LED。第一驱动电路102由第二半导体材料形成，该第二半导体材料的原材料是例如多晶Si。第一驱动电路102在玻璃衬底上同时形成，并包括控制所有LED的电路。未示出的电源通过连接焊盘109供给电功率到第一驱动电路102。第一驱动电路102对通过相应连接焊盘109从外部电路接收的输入信号执行逻辑处理，由此产生驱动信号。例如，第一驱动电路102是处理输入信号并保持处理的输入信号的数字电路，并且可以使用低速电路实现，在这种情况下所述信号在第一驱动电路102中以低速处理。第一驱动电路102的输出通过引线131和连接焊盘121输入到第二驱动电路103，并控制第二驱动电路103。
第二驱动电路103是由第三半导体材料形成的常规半导体芯片，该第三半导体材料的原材料是例如单晶Si。第二驱动电路103电连接到第一衬底101上形成的引线区域中的连接区域，通过倒装焊接或引线接合结合。具体而言，第二驱动电路103的输出通过连接焊盘122输入到各个LED的专用引线106。换句话说，第二驱动电路103电连接到三个连接焊盘121、122和123。第二驱动电路103控制激励LED发光的电流。例如，第二驱动电路103将被第一驱动电路102逻辑处理的驱动信号转换成驱动LED的驱动功率。第二驱动电路103被第一驱动电路102以这样的方式控制：第二驱动电路103根据该驱动信号选择性地驱动LED发光。
在半导体合成装置的适当区域形成中间电介质薄膜以防止短路。为此，中间电介质薄膜(即，钝化薄膜)210和212在第一衬底101上形成，如图2所示。优选地中间电介质薄膜210和212通过等离子体化学气相淀积(PCVD)形成，其中获得好的覆盖率而没有导致短路或在台阶部分引线的断开。备选地，可以通过使用聚酰亚胺薄膜、旋涂玻璃薄膜(SOG)或根据台阶部分的形状任何适用的技术来平面化台阶部分。具体而言，优选地，中间电介质薄膜210由聚酰亚胺薄膜、有机薄膜盖层或旋涂玻璃薄膜形成。优选地，中间电介质薄膜212例如是SiN薄膜。
半导体薄膜层104包括由台面刻蚀形成的上层区域和下层区域。上层包括pn结。下层区域形成公共电极。第二驱动电路103包括连接焊盘(连接柱)121a、121c、122a和122c，它们通过涂胶层121b和122b相互电连接。反射层105还用作连接公共电极和第二驱动电路103的导电层(图3)。
图4是包括半导体薄膜层104的有关部分的剖面图。
具体而言，键合层104a帮助半导体薄膜层104键合到中间电介质薄膜210的上表面。附图标记104b表示导电层。接触层104c是第二导电类型。刻蚀阻挡层104d阻挡在所述刻蚀阻挡层表面处的台面刻蚀，但是可以通过另一刻蚀方法来选择性刻蚀，以便暴露接触层104c。当接触层104c非常薄时，没有刻蚀阻挡层104d就不能提供接触层104c。缓冲层104e提供了生长在刻蚀阻挡层104d上的高质量外延层。附图标记104f、104g、104h和104i分别表示下包层、有源层、上包层和第一导电类型接触层。从底部开始，依次形成键合层104a，导电层104b、接触层104c，刻蚀阻挡层104d、缓冲层104e、下包层104f、有源层104g、上包层104h以及第一导电类型接触层104i。
键合层104a是半导体层，它的能带间隙比有源层104g的小，例如，该半导体层是n型GaAs层。例如导电层104b是n型AltGa1-tAs(1＞t＞0)。第二导电类型接触层104c是n型GaAs层。刻蚀阻挡层104d可以和接触层104c以及刻蚀阻挡层104d上面的层一起选择性地刻蚀。当接触层104c是n型GaAs层时，优选地刻蚀阻挡层104d是n型InsGa1-sP层(1≥s≥0)。例如缓冲层104e是n型GaAs层，它的能带间隙比有源层104g的小，在改善刻蚀阻挡层104d上形成的外延生长层的质量中起重要作用。例如下包层104f是n型AlzGa1-zAs层(1＞z＞0)。有源层104g是n型的AlxGa1-xAs层(1＞y＞0)。上包层104h是p型AlxGa1-xAs层(1＞x＞0)。第一导电类型的接触层104i是p型GaAs层。各个层的成分比优选的是t＞y、z＞y、以及x＞y。当然，半导体薄膜层104可以具有合适的成分比以满足x、y、z和t的关系。
从有源层104g发射的光的一部分向下传输，经过缓冲层104e、接触层104c、键合层104a到达反射层105。然后，光被反射层105反射，经过键合层104a、接触层104c、缓冲层104e和接触层104i，从半导体薄膜层104的一侧向外发射。这样，各个层越薄，光吸收越小。然而，如果各个层太薄，产生层中的缺陷和/或叠层边界中的松垂，所以不能获得所需的功能。基于这个观点，优选地缓冲层104e、接触层104c和键合层104a的厚度范围为5到100nm。优选地刻蚀阻挡层104d的厚度为5到100nm。因为下面的原因，优选地半导体薄膜层104的厚度范围为0.1到20μm。
当半导体薄膜层104很薄时，因为中间电介质薄膜和引线施加的应力使得半导体薄膜层104破裂。本发明人通过试验表明如果厚度不大于0.1μm，存在半导体薄膜104破裂的很大可能。当所述半导体薄膜层104键合到第一衬底101上时，很难处理具有相对薄厚度的半导体薄膜层104。具有相对大厚度的半导体薄膜层104导致LED和驱动电路之间的引线中缺陷的增大。这是因为大厚度导致半导体薄膜层104和第一衬底101之间的大台阶，因此导致半导体薄膜层104的侧面上的中间电介质层和引线的有缺陷的覆盖。厚度大于20μm的半导体薄膜层104导致制作引线图形的光刻工艺中曝光装置的焦深的大的变化，生成有缺陷的引线图形。而且，少量的抗蚀剂易于保留在半导体薄膜层104的侧面。残留的抗蚀剂也会导致有缺陷的引线图形。减小半导体薄膜层104和第一衬底101之间台阶的一种方法是形成较厚的中间电介质薄膜。然而，因为中间电介质薄膜施加的应力，倾向于发生半导体薄膜层104的孔隙和LED的退化。基于这些观点，优选地半导体薄膜的厚度范围为0.1到20μm。
当信号从未示出的外部电路输入到第一驱动电路102时，第一驱动电路102执行信号的各种数字处理：复位驱动数据以及设置需要激励的LED的地址、激励LED的持续时间、激励LED的计时以及流经LED的电流。然后，第一驱动电路102输出产生的驱动信号到第二驱动电路103。根据该驱动信号，第二驱动电路103控制流经LED的电流。这样，LED被适当激励。
第一驱动电路102的原材料是多晶Si。多晶Si允许在大面积上同时形成第一驱动电路102。然而，如果晶粒不够大，存在很多晶粒边界，则载流子的寿命缩短，材料的电阻增大，载流子的迁移率降低。这样，这种晶体对高速应用没有帮助。多晶Si可以被再结晶成大的晶体，但不及大电流驱动工作和高速工作中的单晶。这样，本发明的半导体合成装置不需要使用多晶Si电路元件来控制LED的驱动电流。
通过第二驱动电路103执行流入LED的电流的控制，第二驱动电路的原材料是单晶。驱动LED的功能分配到第一驱动电路102和第二驱动电路103。数字处理(逻辑处理)仅通过由多晶Si形成的第一驱动电路102执行。这样，所有所需功能以低制造成本实现。
如上所述，因为半导体薄膜层104中的LED与它们的驱动电路通过薄膜引线图形相连，其中具有LED的半导体薄膜层104在厚度上可以大为减小。而且，控制流经LED的电流的驱动电路在原材料是单晶Si的材料上形成。用于处理驱动信号的半导体电路由原材料是多晶Si的材料形成。换句话说，根据形成电路器件的半导体材料，功能被分配到电路器件，由此可靠地控制了激励LED所需的电流。而且，在多晶Si上形成的电路元件可以同时在大面积上形成。相对于在单晶Si上形成所有的电路元件，它有效地减小了制造成本。
半导体薄膜层104可以是其他结构。
图5示出了根据第一实施例的半导体合成装置的修改方案。参考图5，半导体薄膜层104可以被半导体薄膜层304代替，该半导体薄膜层304具有不同于半导体薄膜层104的pn结类型。第一导电类型的杂质(p型杂质)选择性地扩散到第二导电类型的半导体层(n型半导体层)中以形成p型扩散区域330(第一导电类型的接触层)。p型扩散区域330和到达有源层104g的扩散前沿一样深。例如已经扩散到有源层104g的扩散区域330a是p型AlyGa1-yAs层。在上包层104h中形成的扩散区域330b是p型AlxGa1-xAs层。第一导电类型的最上面的接触层330c与第二导电类型的接触层(n型接触层)分离。公共引线107在第二导电类型的第二导电接触层(n型接触层)上形成。
图6示出了根据第一实施例的半导体合成装置的另一个修改方案。
备选地，半导体薄膜层可以是半导体薄膜层404，具有在最上层104i上形成的公共引线107(公共接触层)，如图6所示。
半导体薄膜层中的pn结的另一种形式可以是这样的：通过刻蚀到最底层，发光元件被分割得足够深。驱动LED的另一种方法是时分驱动方法，而不是同步驱动方法。
第一驱动电路102也可以以低速电路实现，第二驱动电路103也可以也高速电路实现。第一驱动电路102可以是数字形式，第二驱动电路103可以是模拟形式。第一驱动电路102可以以大规模逻辑电路实现，第二驱动电路103可以以小规模电路实现。这种结构允许在占用例如玻璃衬底相对大面积的多晶Si上制造第一驱动电路102。这消除了电路规模的限制，减小了制造成本。第二驱动电路103需要在高速下工作，优选地在电子迁移率高的单晶半导体(例如，单晶硅或单晶化合物半导体例如单晶GaAs)中形成。
第二实施例
第一实施例中，第二驱动电路103由第三半导体材料形成在衬底上。第二实施例不同于第一实施例之处在于第二驱动电路103由半导体薄膜中的第三半导体材料形成。和第一实施例中的结构类似的结构由相同的附图标记表示，并且省略对它们的描述。
图7的顶视图示出了半导体合成装置的有关部分。图8是沿图7的A-A线的剖面图。图9是沿图7的B-B线的剖面图。为了更好地理解该结构，图7中省略了中间电介质薄膜。
换句话说，半导体合成装置包括在例如玻璃衬底或塑料衬底这样的第一衬底上形成的第一驱动电路102和上述第一实施例中的半导体薄膜层104。第一驱动电路102由第二半导体材料例如多晶Si和有机半导体材料形成。可以在第一衬底101上同时形成多晶Si和有机半导体材料。半导体薄膜层104可以由上述第一实施例中的半导体薄膜层304和404代替。当第一驱动电路102控制发光元件发光时，第一驱动电路102通过连接焊盘109由未示出的电源供给电功率而工作。第一驱动电路102执行通过连接焊盘109从外部电路接收的信号的逻辑处理并产生驱动信号。
半导体合成装置配备有第二驱动电路503，而不是第一实施例中的第二驱动电路103，第二驱动电路503控制了流经LED的电流。第二驱动电路503是原材料是单晶Si的第三半导体材料形成的半导体薄膜。专用引线106、公共引线107以及公共电极108与第二驱动电路503电连接。第一驱动电路102和第二驱动电路503通过引线131相连。反射层105、专用引线106和公共引线107可以由与第一实施例中相同的材料形成。
优选地第二驱动电路503和LED之间以及第二驱动电路503与第一驱动电路102之间的电连接使用半导体光刻工艺中形成的薄膜引线制作。因此，第二驱动电路503的半导体薄膜优选地不大于20μm厚。
如上所述，由于第二驱动电路503是形成在衬底上的半导体薄膜，所述衬底的原材料是单晶Si并与第一衬底101键合，因此所有的器件可以使用薄膜引线互连，这使得容易形成和连接引线图形。这样，电连接是高度可靠的。
和第一实施例一样，可以根据特定需求适当选择用于半导体合成装置的半导体材料、金属材料和/或衬底材料。
第三实施例
第三实施例不同于第一和第二实施例之处在于第一驱动电路和第二驱动电路的结构。与第一和第二实施例中元件类似的元件以相同的附图标记表示，省略了对它们的描述。
图10是根据第三实施例的半导体合成装置的有关部分的顶视图。图11是沿图10的线A-A的剖面图。图12是沿图10的B-B线的剖面图。为了更好地理解本发明，中间电介质薄膜从图10中省略。尽管第三实施例将根据第一实施例中的半导体薄膜层104描述，当然也可使用第一实施例中的半导体薄膜层304和404。
第一实施例中的第二驱动电路103和第二实施例中的第二驱动电路503在衬底上或半导体薄膜中由原材料是单晶Si的材料形成。与此对照，第三实施例中的第二驱动电路603形成在原材料是多晶Si的半导体薄膜内。
第一和第二实施例中的第一驱动电路102由原材料是多晶Si的半导体薄膜形成。与此对照，第三实施例中的第一驱动电路602由原材料是有机半导体材料的第二半导体材料形成。
用于第二驱动电路603的多晶Si通过使用激光再结晶第一衬底101上形成的多晶Si而形成。第二驱动电路603的电子迁移率不低于300Vcm/s，因此第二驱动电路603可以在高速下工作，并可控地驱动1mA量级的电流。
用于第一驱动电路602的有机半导体材料也具有不低于1Vcm/s的电子迁移率。
第二驱动电路603由原材料是多晶Si的材料形成，第一驱动电路602由原材料是有机半导体材料的材料形成。第一驱动电路602和第二驱动电路603同时提供在第一衬底101上。第二驱动电路603和LED之间以及第二驱动电路603和第一驱动电路602之间的电连接可以通过半导体光刻工艺中形成的薄膜引线制作。
如上所述，第一驱动电路602由原材料是有机半导体材料的材料形成，第二驱动电路603由原材料是多晶Si的材料形成。这样，第一驱动电路602和第二驱动电路603可以在大面积上同时形成。这样，根据第三实施例的半导体合成装置极大地减小了制造成本，同时也维持了必要的整体功能。
第四实施例
根据第四实施例的半导体合成装置不同于第一到第三实施例之处在于，在第一衬底下提供光学透镜，聚焦从LED发射的光。与第一到第三实施例中元件类似的元件以相同的附图标记给出，省略了对它们的描述。
图13的顶视图示出了半导体合成装置的有关部分。图14是沿图13的A-A线的剖面图。图15是沿图13的B-B线的剖面图。为了更好地理解本实施例，从图13中省略中间电介质薄膜。尽管第四实施例将参照第三实施例中的半导体薄膜层104、第一驱动电路602和第二驱动电路603描述，当然可以使用第一实施例中的半导体薄膜层304和404来代替半导体薄膜层104。而且，可以使用第一驱动电路102(第一实施例)代替第一驱动电路602。而且，可以使用第二驱动电路103(第一实施例)和503(第二实施例)代替第二驱动电路603。
根据第一到第三实施例的半导体合成装置具有反射层105，形成在包含LED的半导体薄膜层104下方，反射层105将向第一衬底101的下表面发射的光向上表面返回。
根据第四实施例的半导体薄膜层104具有位于LED上方的表面上的反射层以及远离形成LED表面的衬底一侧上的光学透镜。光学透镜聚集光并将光会聚成成像装置的感光鼓的成像表面上的小斑点。
具体而言，半导体薄膜104的上表面覆盖有也用作反射层的专用电极744。这样，向上发射的光被专用电极744向下反射。专用电极744可以是Au层和选自Ti/Pt、Ge和Ni中之一的层的叠层结构，或者是Au和选自Ti、Pt、Ge和Ni中至少一个的合金。这种叠层结构的一个实例是Ti/Pt/Au。专用引线106还可以是包含Al例如AlSiCu和Ni/Al的合金薄膜的形式。透明导电薄膜740由ITO或ZnO形成，从LED发射的光经过该薄膜传输。公共电极接触108通过透明导电薄膜740连接公共电极到第二驱动电路603。因此，公共引线可以在公共电极接触108的另一侧上布置。尽管使用透明导电薄膜740布置公共引线，但引线也可以形成在半导体层104上，在这种情况下透明导电薄膜740不需要是导电的，只需要是对光透明的薄膜即可。
光学透镜750在第一衬底的下侧形成，聚集被专用电极744向下反射的光并将所述反射光聚焦成感光鼓的成像表面上的小斑点。光学透镜750是棒形透镜阵列，其中棒形透镜跨越一行LED的总长度排列。第一衬底101的厚度优选地基本等于光学透镜750的焦距，使得光被光学透镜750聚焦成感光鼓的成像表面上的小斑点。这样，光学透镜750和LED之间的距离不需要调整，使得光学透镜750的装配过程简化。
需要配置半导体合成装置使得从LED发射的光通过第一衬底101入射到光学透镜750。这样，优选地第一衬底101对于从LED发射的光的波长尽可能透明。出于上述原因，第一衬底101可以由光学透明玻璃衬底或塑料衬底形成。
如上所述，光学透镜750提供在第一衬底101的下侧，该第一衬底的厚度基本等于光学透镜750的焦距，简化了光学透镜750的焦距调整、光学透镜750相对于LED的位置调整，以及光学透镜750的装配过程。
第五实施例
根据第五实施例的半导体合成装置包括第一衬底上形成的第一驱动电路、第二驱动电路以及LED。半导体合成装置还包括各个器件、连接器(通过所述连接器从外部电路与电功率来提供信号和电功率)、在所述连接器之间电连接的引线、以及在第一驱动电路之间和第二驱动电路之间交流信号的第三驱动电路。类似于第一到第四实施例中的元件以相同的附图标记给出，关于它们的描述省略。
图16是根据第五实施例的半导体合成装置的顶视图。图17是沿图16的线A-A的剖面图。半导体合成装置将根据第一实施例中描述的半导体薄膜层104、第一驱动电路102和第二驱动电路103描述。然而，也可使用第一实施例中的半导体薄膜层304和404代替半导体薄膜层104。而且，第一驱动电路102可以被第一驱动电路602(第三实施例)代替，第二驱动电路103可以被第二驱动电路503(第二实施例)和603(第三实施例)代替。
具体而言，半导体合成装置包括第一衬底101上形成的引线区域860和862，如图16所示。通过连接器864从外部电路接收信号和电功率。所述信号通过引线区域860和862引导到第一驱动电路102。电功率和接地电势通过引线区域860和862输入到第一驱动电路102和第二驱动电路103。第一驱动电路102通过引线区域860和862发送信号到外部电路。引线区域860和862还用作安装电子部件和存储器的区域，用于处理信号、稳定电功率、分配电源电压和/或补偿温度变化。
第三驱动电路850在第一驱动电路102之间和第二驱动电路103之间交流信号。第三驱动电路850由原材料是例如单晶Si和多晶Si的材料形成。备选地，第三驱动电路850可以由原材料是单晶Si、多晶Si，或有机半导体材料的材料形成。第三驱动电路850在驱动LED之前对从外部电路接收的信号执行逻辑处理。更具体而言，第三驱动电路850通过倒装焊接安装在引线层871上。多个电极851形成在第三驱动电路850上。电极851通过涂胶873电连接到连接柱872。引线层871形成在提供在第一衬底101上的电介质层870上。第三驱动电路850可以具有多种形式，可以以多种方法制作。例如，第三驱动电路850可以是引线接合的。
如上所述，半导体合成装置包括各个器件、第一驱动电路102、第二驱动电路103、半导体薄膜层104(LED)、连接器864、引线区域860和862、以及第三驱动电路850，由此简化了外部电路的结构。
第六实施例
根据第六实施例的半导体合成装置不同于第五实施例之处在于，第三驱动电路在半导体薄膜中形成而不是在衬底上形成。与第五实施例类似的元件以相同的附图标记表示，省略了对它们的描述。
图18是半导体合成装置的顶视图。图19是沿图18的线A-A的剖面图。尽管半导体合成装置将根据第一实施例中描述的半导体薄膜层104、第一驱动电路102、第二驱动电路103描述，然而，原先第一实施例中提及的半导体薄膜层304和404可以代替半导体薄膜层104。而且，第一驱动电路102可以被第一驱动电路602(第三实施例)代替，第二驱动电路103可以被第二驱动电路503(第二实施例)和第二驱动电路603(第三实施例)代替。
具体而言，半导体合成装置包括第三驱动电路950，能对从外部电路接收的信号执行逻辑处理，用于驱动LED。第三驱动电路950以半导体薄膜的形式形成，如图19所示。
因为第三驱动电路950是半导体薄膜的形式，可以使用薄膜引线以制作第三驱动电路950和其他电路之间的电连接以及第三驱动电路950与引线区域之间的电连接。因此，引线结构简化，并高度可靠。第三驱动电路可以在大面积上同时形成。
半导体薄膜形成的第三驱动电路950允许对半导体合成装置的下列修改。
图20示出了根据第六实施例的半导体合成装置的一个修改方案。
图21示出了根据第六实施例的半导体合成装置的另一个修改方案。
图22示出了根据第六实施例的半导体合成装置的又一个修改方案。
如图20所示，可以在第三驱动电路950的上表面提供第三衬底951。第三衬底951可以是蓝宝石衬底。其上具有第三驱动电路950的第三衬底951通过倒装焊接或引线接合与第一衬底101电连接。
第三衬底951强力支撑第三驱动电路950并提供第三驱动电路950和第一衬底101之间的良好隔离，由此将漏电流最小化并改善了性能。
如图21所示，半导体薄膜形式的第三驱动电路950可以键合到第一驱动电路102上。而且，如图22所示，薄膜形式的第三驱动电路950可以提供在第一驱动电路102上，在第三驱动电路950和第一驱动电路102之间形成平面化的膜952(电介质薄膜)，由此通过第三驱动电路950所需的空间节省了第一衬底101的材料成本。
第七实施例
根据第七实施例的半导体合成装置不同于第五和第六实施例之处在于，不使用第三驱动电路而采用不同的结构。与第五和第六实施例类似的元件以相同的附图标记表示，省略了对它们的描述。
图23是半导体合成装置的顶视图。图24的顶视图示出了半导体合成装置的有关部分。图25是沿图24的线A-A的剖面图。尽管半导体合成装置将根据第一实施例中描述的半导体薄膜层104、第一驱动电路102、第二驱动电路103描述，但原先第一实施例中提及的半导体薄膜层304和404可以代替半导体薄膜层104。而且，第一驱动电路602可以被第一驱动电路102(第三实施例)代替，第二驱动电路603(第三实施例)可以被第二驱动电路103(第一实施例)和503(第二实施例)代替。
如图23和图24所示，根据第七实施例的半导体合成装置不采用第五和第六实施例的第三驱动电路850和950，而是仅采用第一衬底101上形成的引线区域860和862。可以配置半导体合成装置使得第一驱动电路102和引线区域共享一个区域。换句话说，引线区域860可以在第一驱动电路102之下形成，如图25所示。这样，通过连接器864与外部电路交流信号，通过连接器864从外部电路接收电功率。所接收的信号输入到第一驱动电路102。电功率和接地电势通过引线区域860和862供给到第一驱动电路102和第二驱动电路103。而且，信号通过引线区域860和862从第一驱动电路102输出到外部电路。
因为第三驱动电路850和950没有提供在半导体合成装置上，而是提供在分离的衬底上，与提供第三驱动电路850和950的情况相比，半导体合成装置的结构可以简化，由此实现了低成本的半导体合成装置。
图26示出了根据第七实施例的半导体合成装置的一个修改方案。
参考图26，不是采用原材料是多晶Si的第一驱动电路102，尽管工作速度降低，但可以采用第三实施例中描述的原材料是有机半导体材料的第一驱动电路602。对于这种半导体合成装置，在形成第一驱动电路602中可以使用例如印刷这样的简单技术，同时成本大为减少。
图27示出了根据第七实施例的半导体合成装置的另一种修改方案。
如图27所示，没有使用原材料是单晶Si的第二驱动电路103，而是使用第三实施例中描述的原材料是多晶Si的第二驱动电路603。对于这种半导体合成装置，原材料是多晶Si的第二驱动电路603可以驱动具有高发光效率的LED，极大地节省了制造成本。
图28示出了根据第七实施例的半导体合成装置的又一个修改方案。图27中的修改可以被进一步修改，如图28所示。换句话说，如图28所示，第四实施例中描述的专用电极744覆盖半导体薄膜104。形成透明导电薄膜740来代替反射层105。光学透镜750也可以提供在远离LED的第一衬底101的一侧，光学透镜750聚集LED发射的光并将所述光聚焦成成像装置的成像轴承体(bearing body)的表面上的小斑点。第七实施例允许使用光学透镜将打印头配置成单一结构，这样简化了装配过程。
第八实施例
根据第八实施例的半导体合成装置不同于第五到第七实施例之处在于，根据第五到第七实施例的连接器和引线区域制作在第二衬底上。与第五到第七实施例类似的元件以相同的附图标记表示，省略了对它们的描述。
图29是半导体合成装置的顶视图。图30是沿线A-A的剖面图。尽管半导体合成装置将根据第三实施例中描述的半导体薄膜层104、第一驱动电路602、第二驱动电路603描述，但原先第一实施例中提及的半导体薄膜层304和404可以代替半导体薄膜层104。而且，第一驱动电路602可以被第一驱动电路102(第一实施例)代替，第二驱动电路603可以被第二驱动电路103和503(第二实施例)代替。
如图29所示，根据第八实施例的半导体合成装置使用第二衬底1001，第二衬底1001包括第五到第七实施例中描述的连接器864和引线区域860和862。具体而言，第二衬底1001具有类似于引线区域860和862的引线/电子部件区域1002，类似于连接器864的连接器1003。第二衬底1001是由无机材料形成的衬底，例如玻璃衬底、玻璃环氧树脂衬底、陶瓷衬底或塑料衬底。
第一衬底101通过粘合剂与第二衬底1001结合，如图30所示，这样在第二衬底1001上安装半导体合成装置1010(与图11中结构相同)。半导体合成装置1010上提供的连接焊盘109引线接合到第二衬底1001上的引线/电子部件区域1002中的连接焊盘1005，这样确立了半导体合成装置和第二衬底1001之间的电连接。换句话说，信号和电功率可以经过第二衬底1001传播。
通过连接器1003从外部电路接收的信号经由引线/电子部件区域1002输入到第一驱动电路602。而且，电功率和接地电势通过引线/电子部件区域1002输入到第一驱动电路602和第二驱动电路603。而且，第一驱动电路602能够通过引线/电子部件区域1002输出信号到外部电路。
如上所述，其上制作有连接器和引线结构的第二衬底1001允许半导体合成装置和外部电路之间信号的平滑通信，并允许电功率从外部电路供给到半导体合成装置。第八实施例在实现具有较窄宽度的第一衬底101中是有效的，确保了制造成本的降低。第八实施例在半导体合成装置的基本设计上，提供了更多的自由度，例如，多层引线。
第九实施例
第九实施例不同于第八实施例之处在于半导体合成装置以不同的方式安装在第二衬底上。与第八实施例类似的元件以相同的附图标记表示，省略了对它们的描述。
图31是根据第九实施例的半导体合成装置的顶视图。图32是沿图31的线A-A的剖面图。图33是沿图31的线B-B的剖面图。尽管半导体合成装置将根据第三实施例中描述的半导体薄膜层104、第一驱动电路602、第二驱动电路603描述，但原先第一实施例中提及的半导体薄膜层304和404可以代替半导体薄膜层104。而且，第一驱动电路602可以被第一驱动电路102(第一实施例)代替，第二驱动电路603(第三实施例)可以被第二驱动电路103(第一实施例)和503(第二实施例)代替。
在第八实施例中，第一衬底101通过粘合剂键合到第二衬底1001上，这样安装半导体合成装置1010到第二衬底1001上。在第九实施例中，第一衬底101与其上形成有连接器和引线的第二衬底1001电连接。
具体而言，如图32和图33所示，半导体合成装置1010上的连接焊盘109相对于第二衬底1001上形成的引线/电子部件区域1002上的连接焊盘1005定位。然后，连接焊盘1005要么直接与连接焊盘109电连接，要么通过接合剂层1101与连接焊盘109电连接，这样通过连接区域1110键合第二衬底1001到半导体合成装置1010上，如图31所示。在第二衬底1001连接到半导体装置1010之后，第二衬底1001可以使用例如UV硬化树脂而被固定。
第九实施例比第八实施例在实现窄宽度的半导体合成装置中更为有效。而且，第九实施例中第二衬底1001的宽度可以比第一衬底101的宽度窄。
半导体合成装置可做如下修改：参考图34，第四实施例中描述的专用电极744用于覆盖半导体薄膜104的上表面。形成第四实施例中描述的透明导电薄膜740。光学透镜750提供在远离LED的第一衬底101的一侧上，聚集从LED发射的光并将所述光聚焦成成像装置的感光鼓的成像表面上的小斑点。其上提供有光学透镜750的第一衬底101可以电连接到第二衬底1001。
第十实施例
第十实施例涉及使用根据第一到第三实施例以及第五到第八实施例的半导体合成装置的LED打印头。
例如根据第十实施例的LED打印头用作在电子照相印刷机或电子照相复印机中使用的曝光单元。具体而言，LED打印头包括LED单元1502，其上装载有LED并受到底部构件1501的支撑。LED单元1502包括安装到衬底上的根据第一到第三实施例和第五到第八实施例的半导体合成装置。棒形透镜阵列1503布置在发光单元1502a的LED之上。棒形透镜阵列1503包括沿着LED直线并排排列的多个圆柱形光学透镜。该圆柱形光学透镜受到透镜架1504的支撑。发光单元1502a的LED可以是任何一种半导体薄膜层104、304和404。
透镜架1504覆盖底部构件1501和LED单元1502。底部构件1501、LED单元1502和透镜架1504以夹层关系由夹持器(clamper)1505保持在一起，夹持器1505经过在底部构件1505中形成的开孔1501a并经过透镜架1504中形成的开孔1504a延伸。换句话说，底部构件1501和透镜架1504用作支撑LED单元1502和棒形透镜阵列1503的支架。
棒形透镜阵列1503聚集从LED单元1502发射的光并将所述光聚焦成外部构件(例如感光鼓)上的小斑点。
因为LED单元1502采用根据第一到第三实施例和第五到第八实施例的半导体合成装置，LED单元1502可以被最小化并提供高质量图像。因为用于LED的驱动电路可以根据所需的功能分割，根据各个驱动电路的规格可以部分减少制造成本，以低成本实现极好性能的LED单元1502。
第十一实施例
根据第十一实施例的LED打印头涉及采用根据第九实施例的半导体合成装置的LED打印头。
根据第十一实施例的LED打印头用作在例如电子照相印刷机或电子照相复印机中使用的曝光单元。具体而言，如图36所示，LED打印头包括LED单元1602，其上装载有LED并受到底部构件1601的支撑。第一衬底101固定到底部构件1601上，这样安装了根据第九实施例的半导体合成装置。棒形透镜阵列1603布置在任何一个半导体薄膜104、304和404形成的LED之上。棒形透镜阵列1603聚集从LED发射的光并将所述光聚焦成小斑点。棒形透镜阵列1603包括沿着LED直线并排排列的多个圆柱形光学透镜。该圆柱形光学透镜受到透镜架1604的支撑。
透镜架1604覆盖底部构件1601和LED单元1602。底部构件1601、LED单元1602和透镜架1604以夹层关系由夹持器1605保持在一起，夹持器1605经过在底部构件1601中形成的开孔1601a并经过透镜架1604中形成的开孔1604a延伸。换句话说，底部构件1601和透镜架1604用作支撑LED单元1602和棒形透镜阵列1603的支架。
因为LED单元1602采用根据第九实施例的半导体合成装置，引线区域的可靠性能够大为改善。
第十二实施例
第十二实施例涉及具有第四到第七实施例修改方案的光学透镜的LED打印头，或具有第九实施例修改方案的光学透镜的LED打印头。
例如，根据第十二实施例的LED打印头用作在电子照相印刷机或电子照相复印机中使用的曝光单元。具体而言，如图37所示，LED打印头包括其上载有LED的LED单元1703，所述LED打印头受到支架1701和1702的支撑。第一衬底101由支架1701和1702支撑。固定引脚1704将支架1701和1702保持在一起，使得具有光学透镜750的半导体合成装置安装到LED单元上。
因为LED单元1703采用具有光学透镜750的半导体合成装置，相对于第十实施例或第十一实施例，不需要支撑棒形透镜阵列的透镜支架。这容易装配LED单元，并提供LED单元微型化和简化的结构。如有需要，可以给支架1701和1702提供散热片(未示出)。
第十三实施例
第十三实施例涉及采用第十到第十二实施例中任一个的LED打印头的成像装置。
参考图38，成像装置包括容纳有一叠没有印刷记录的介质P的存纸盒2001。跳跃轮2002接触该叠记录介质P的最上页。当跳跃轮2002旋转时，跳跃轮2002输入该叠记录介质P的最上页到传输路径。压带轮2003、搓纸轮2004、压带轮2005和搓纸轮2006相互结合，以处理单元2007Y中处理的图像信息的时间关系将记录介质P的纸张提供到处理单元2007Y。然后，记录介质P的纸张继续前进通过处理单元2007M、2007C和2007B。
处理单元2007Y、2007M、2007C和2007B沿记录介质P的传输方向自上而下排列。每个处理单元200Y、2007M、2007C和2007B可以基本相同；为简单起见仅描述形成黄色图像的处理单元2007Y的操作。应当理解的是其他处理单元以相同的方式工作。
处理单元2007Y包括感光鼓2007a，它由未示出的驱动源和齿轮以传输记录介质P到相邻处理单元的方向旋转驱动。感光鼓2007a周围放置的是充电单元2007b、曝光单元2007c、显影单元2007d以及清洁单元2007e。充电单元2007b给感光鼓2007a的表面充电。曝光单元2007c根据印刷数据选择性地激励LED以照射感光鼓2007a的带电表面，以形成感光鼓2007a上的静电潜像。显影单元2007d供给黄色调色剂到感光鼓2007a上的静电潜像以显影该静电潜像成黄色调色图像。清洁单元2007e从感光鼓2007a去除剩余的调色剂。
例如传输轮2008由半导电的橡胶形成，面对感光鼓2007a。施加电压到传输轮2008以制造感光鼓2007a和传输轮2008之间的电势差，由此将调色图像转移到记录介质P。
固定单元2009位于处理单元2007B的下游，包括热辊和压力辊，它们形成热辊和压力辊之间的固定点。当记录介质P经过该固定点时，各种颜色的调色图像在压力和热度下熔融成永久的全色图像。
记录介质P以预定速度顺序经过处理单元前进，所以各种颜色的调色图像以记录的顺序一个接一个地转移到记录介质P上。
压带轮2010、放电轮2011、压带轮1012和放电轮2013被未示出的驱动源旋转驱动，以经过放电路径使记录介质P放电到集纸箱2014。
这样，在记录介质P上形成全色图像。
如上所述，因为成像装置采用根据第十到第十二实施例的LED打印头，成像装置在空间利用率、高质量的成像以及制造成本的减少方面性能良好。
本发明不限于前面的实施例。例如，依照可以应用到LED打印头的半导体合成装置描述了实施例。然而，假设任意有源器件被可控驱动，则本发明适用于任何应用。本发明还应用到任意发光元件，例如半导体激光器。
本发明的半导体薄膜层的导电类型可以从n型变成p型或与此相反。而且，有源层的导电类型可以以多种形式改变，例如n型、p型和非掺杂类型。
尽管用于形成实施例中半导体薄膜的第一半导体材料依照GaAs、AlGaAs和AlGaAsP进行了描述，但第一半导体材料可以包含一种氮化物半导体材例如GaAs1-xNx、GaP1-xNx、InAs1-xNx、InP1-xNx、InGa1-xAs1-yNy、InP1-x-yAsxNy、GaP1-x-yAsxNy、InxGa1-xN、AlxGa1-xN、InxAl1-xN或GaN(1≥x≥0，1≥y≥0)，或这些材料中的一种以上的材料。
已经依照双异质结描述了LED，但本发明还可以是其他结构，例如单异质结或同质结。
尽管依照LED外延薄膜描述了半导体薄膜，但本发明可以应用到任意发光元件。例如，发光元件可以被光接收元件代替。
LED打印头和成像装置不限于图35到38。
虽然已经描述了本发明，但显然可以以多种方式变化。并不认为这种变化偏离了本发明的精神和范围，对于本领域技术人员来讲显而易见的是，所有这种修改都包括在权利要求书的范围之内。

Claims (54)

1.一种半导体合成装置，包括：
第一衬底(101)；
半导体薄膜层(104，304，404)，所述半导体薄膜层形成在所述第一衬底上并由第一半导体材料形成所述半导体薄膜层；
有源器件(104a)，在所述半导体薄膜层(104)中形成；
第一驱动电路(102，602)，由第二半导体材料形成，执行驱动所述有源器件的第一功能；
第二驱动电路(103，503，603)，由第三半导体材料形成，执行驱动所述有源器件的第二功能，所述第二功能不同于所述第一功能。
2.根据权利要求1的半导体合成装置，其中所述第二驱动电路(103，503，603)与所述有源器件电连接，并以第一速度工作，所述第二驱动电路直接驱动所述有源器件；
其中所述第一驱动电路(102，602)与所述第二驱动电路电连接，并以低于所述第一速度的第二速度工作，所述第一驱动电路控制所述第二驱动电路。
3.根据权利要求1的半导体合成装置，其中所述第二驱动电路(103，503，603)与所述有源器件电连接，并控制直接驱动所述有源器件的第一驱动电流；
其中所述第一驱动电路(102，602)与所述第二驱动电路电连接，并控制驱动所述第二驱动电路的第二驱动电流，所述第二驱动电流小于所述第一驱动电流。
4.根据权利要求1的半导体合成装置，其中所述第一衬底(101)由无机材料形成。
5.根据权利要求4的半导体合成装置，其中所述无机材料是玻璃。
6.根据权利要求1的半导体合成装置，其中所述第一衬底由有机材料形成。
7.根据权利要求1的半导体合成装置，其中所述有源器件(104a)是发光元件。
8.根据权利要求7的半导体合成装置，其中所述第一衬底由对发光元件发射的光的波长光学透明的材料形成。
9.根据权利要求8的半导体合成装置，进一步包括聚集光的光学透镜(750)，该光学透镜位于远离所述第一衬底的第二表面的所述第一衬底的第一表面上，所述第一衬底的第二表面上形成发光元件。
10.根据权利要求9的半导体合成装置，其中光学透镜是棒形透镜阵列，其焦距基本等于所述第一衬底的厚度。
11.根据权利要求1的半导体合成装置，其中所述第一半导体材料(104)是化合物半导体材料。
12.根据权利要求11的半导体合成装置，其中所述化合物半导体材料(104)至少选自包含AlxGa1-xAs、AlxGayIn1-x-yP和GaxIn1-xAsyP1-y(1≥x≥0，1≥y≥0)的组中的一种，其中所述半导体薄膜层是由所述化合物半导体材料形成的单层、或不同参数的x和y的所述化合物半导体材料形成的多层的叠层结构。
13.根据权利要求11的半导体合成装置，其中所述化合物半导体材料至少选自包含GaAs1-xNx、GaP1-xNx、InAs1-xNx、InP1-xNx、InGa1-xAs1-yNy、InP1-x-yAsxNy、GaP1-x-yAsxNy、InxGa1-xN、A1xGa1-xN、InxAl1-xN或GaN(1≥x≥0，1≥y≥0)的组中的一种，其中所述半导体薄膜层是化合物半导体材料的单层或者是由具有不同参数x和y的化合物半导体材料形成的多层的叠层结构。
14.根据权利要求1的半导体合成装置，其中所述半导体薄膜层(104)的厚度的范围为0.1μm到20μm。
15.根据权利要求7的半导体合成装置，其中所述发光元件包括发光二极管。
16.根据权利要求15的半导体合成装置，其中所述发光二极管是多个发光二极管中的一个。
17.根据权利要求16的半导体合成装置，其中所述多个发光二极管以规则间距排列。
18.根据权利要求7的半导体合成装置，其中在所述发光元件下形成反射层(105)，反射从所述发光元件发射的光。
19.根据权利要求18的半导体合成装置，其中所述反射层(105)由金属材料形成。
20.根据权利要求7的半导体合成装置，其中在所述发光元件上形成反射层(744)，反射从所述发光元件发射的光。
21.根据权利要求9的半导体合成装置，其中在所述发光元件上形成反射层(744)，反射从所述发光元件发射的光。
22.根据权利要求20的半导体合成装置，其中所述反射层(105)由金属材料形成。
23.根据权利要求21的半导体合成装置，其中所述反射层(105)由金属材料形成。
24.根据权利要求7的半导体合成装置，其中所述第二驱动电路(103，503，603)控制了流经所述发光元件的电流。
25.根据权利要求24的半导体合成装置，其中所述第三半导体材料的原材料是单晶Si。
26.根据权利要求25的半导体合成装置，其中所述第二驱动电路形成在所述第一衬底上。
27.根据权利要求26的半导体合成装置，其中所述第二驱动电路(103)电连接到所述第一衬底上形成的引线区域中的连接区域，所述第二驱动电路通过倒装焊接连接。
28.根据权利要求25的半导体合成装置，其中所述第二驱动电路由半导体薄膜形成。
29.根据权利要求28的半导体合成装置，其中所述第二驱动电路(503)通过薄膜引线电连接到电路元件。
30.根据权利要求24的半导体合成装置，其中所述第三半导体材料的原材料是多晶Si。
31.根据权利要求30的半导体合成装置，其中所述第二驱动电路由半导体薄膜形成。
32.根据权利要求31的半导体合成装置，其中所述驱动电路通过薄膜引线与电路元件电连接。
33.根据权利要求7的半导体合成装置，其中所述第一驱动电路(102，602)对从外部电路接收的信号执行数字处理，所述数字处理用于产生驱动所述发光元件的驱动信号。
34.根据权利要求33的半导体合成装置，其中所述第二半导体材料的原材料是多晶Si。
35.根据权利要求34的半导体合成装置，其中所述第三半导体材料的原材料是单晶Si。
36.根据权利要求33的半导体合成装置，其中所述第二半导体材料的原材料是有机半导体材料。
37.根据权利要求36的半导体合成装置，其中所述第三半导体材料的原材料是多晶Si。
38.根据权利要求33的半导体合成装置，其中所述第一驱动电路通过薄膜引线与电路元件电连接。
39.根据权利要求1的半导体合成装置，其中在所述第一衬底上形成引线区域(860+862)，其中信号通过所述引线区域(860+862)被提供给所述第一驱动电路和/或所述第二驱动电路，电功率通过所述引线区域供给到所述第一驱动电路和第二驱动电路。
40.根据权利要求39的半导体合成装置，其中在所述第一衬底上提供连接器(864，1003)，其中信号被提供给所述第一驱动电路和/或所述第二驱动电路，电功率通过所述连接器供给到所述第一驱动电路和所述第二驱动电路。
41.根据权利要求1的半导体合成装置，进一步包括：
第二衬底(1001)，其上形成引线区域(1003)，其中信号通过所述引线区域被提供给所述第一驱动电路和/或所述第二驱动电路，电功率通过所述引线区域供给到所述第一驱动电路和所述第二驱动电路，
其中所述第二衬底转播来自外部电路的信号和电功率到所述第一驱动电路和/或所述第二驱动电路，
其中所述第一衬底被安装到所述第二衬底上，且所述第一衬底包括其上形成的半导体薄膜层、第一驱动电路和所述第二驱动电路。
42.根据权利要求41的半导体合成装置，其中所述第二衬底(1001)通过引线接合与所述第一衬底相连。
43.根据权利要求42的半导体合成装置，其中在所述第一衬底上形成的连接焊盘或连接柱与所述第二衬底上形成的连接焊盘或连接柱直接电连接或通过接合剂电连接。
44.根据权利要求39的半导体合成装置，其中第三驱动电路(850)形成在所述第一衬底上，其中所述第三驱动电路处理从外部电路接收的信号，并与所述第一驱动电路和第二驱动电路交流信号。
45.根据权利要求44的半导体合成装置，其中所述第三驱动电路(950)通过倒装焊接与所述第一衬底(101)电连接。
46.根据权利要求44的半导体合成装置，其中所述第三驱动电路(950)由半导体薄膜形成。
47.根据权利要求46的半导体合成装置，其中所述第三驱动电路(950)键合到所述第一驱动电路。
48.根据权利要求47的半导体合成装置，其中所述第三驱动电路键合到键合区域，平面化电介质薄膜(952)夹在所述第三驱动电路和所述第一驱动电路之间。
49.根据权利要求46的半导体合成装置，其中蓝宝石衬底(951)形成在远离所述半导体薄膜层的第二表面的所述半导体薄膜层的第一表面上，所述半导体薄膜层的第二表面朝着所述第一衬底。
50.根据权利要求44的半导体合成装置，其中所述第三驱动电路(950)由原材料是单晶Si和多晶Si的材料形成。
51.根据权利要求44的半导体合成装置，其中所述第三驱动电路(950)由原材料包括至少单晶Si、多晶Si和有机半导体材料之一的材料形成。
52.一种打印头，结合了权利要求1所述的半导体合成装置。
53.根据权利要求52的打印头，进一步包括：
支架，用于支撑所述半导体合成装置；
光学系统，受所述支架支撑，聚集从所述半导体合成装置的发光元件发射的光；
其中所述发光元件位于所述光学系统的光轴上。
54.一种成像装置，结合了权利要求53所述的打印头。
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