(57)【要約】【課題】  複数の波長の発光素子を集積する場合の制限を除去し、発光効率が高く、また、発光色の制御も容易な半導体発光複合装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の半導体発光複合装置は、第１の半導体積層構造を具え第１の半導体材料からなる第１の半導体素子部と、第２の半導体積層構造を具え第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材料からなる第２の半導体素子部と有し、前記第１の半導体素子部は、互いに異なる波長の光を出力する複数の発光領域を有し、前記第２の半導体素子部は、前記第１の半導体素子部の発光領域から出力される光の波長とは異なる波長の光を出力する複数の発光領域または単独の発光領域を有し、前記第１の半導体素子部の発光領域と前記第２の半導体素子部の発光領域は、それぞれ電気的に相互に接続されていることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体積層構造を具え第１の半導体材料からなる第１の半導体素子部と、第２の半導体積層構造を具え第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材料からなる第２の半導体素子部と有し、
前記第１の半導体素子部は、互いに異なる波長の光を出力する複数の発光領域を有し、
前記第２の半導体素子部は、前記第１の半導体素子部の発光領域から出力される光の波長とは異なる波長の光を出力する複数の発光領域または単独の発光領域を有し、
前記第１の半導体素子部の発光領域と前記第２の半導体素子部の発光領域は、それぞれ電気的に相互に接続されていることを特徴とする半導体発光複合装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の半導体素子部に設けられる前記発光領域が、複数個配される場合には、直列或いは並列に接続されることを特徴とする請求項１の半導体発光複合装置。
【請求項３】
前記第２の半導体素子部が具える発光領域の数よりも多い発光領域を前記第１の半導体素子部が具備することを特徴とする請求項１の半導体発光複合装置。
【請求項４】
前記第１の半導体素子部と前記第２の半導体素子部は同一の領域内に貼り合わせにより形成されていることを特徴とする請求項１の半導体発光複合装置。
【請求項５】
前記第１の半導体素子部の上に前記第２の半導体素子部を具えていることを特徴とする請求項４の半導体発光複合装置。
【請求項６】
前記第１の半導体素子部の下に前記第２の半導体素子部を具えていることを特徴とする請求項４の半導体発光複合装置。
【請求項７】
前記第１の半導体材料は窒化物系半導体材料であることを特徴とする請求項１の半導体発光複合装置。
【請求項８】
前記第２の半導体材料はIII-Ｖ族の半導体材料であることを特徴とする請求項１の半導体発光複合装置。
【請求項９】
前記第１の半導体素子部または前記第２の半導体素子部の下方、若しくは前記第１の半導体素子部と前記第２の半導体素子部の間に、反射層を備えていることを特徴とする請求項１の半導体発光複合装置。
【請求項１０】
前記第１の半導体素子部および前記第２の半導体素子部は、前記発光領域の点灯動作を制御する駆動集積回路が形成される基板上に設けられていることを特徴とする請求項１の半導体発光複合装置。
【請求項１１】
前記第１の半導体素子部及び前記第２の半導体素子部は、別の半導体基板から剥離された半導体薄膜であることを特徴とする請求項１の半導体発光複合装置。
【請求項１２】
前記第１の半導体素子部及び前記第２の半導体素子部が異なる領域に設けられていることを特徴とする請求項１の半導体発光複合装置。
【請求項１３】
前記第１の半導体素子部及び前記第２の半導体素子部が複数設けられ、第１の半導体素子部の点灯発光素子数と第２の半導体素子部の点灯発光素子数を独立に点灯制御できる機構を備えたことを特徴とする請求項１の半導体発光複合装置。
【請求項１４】
前記第１の半導体素子部及び前記第２の半導体素子部が複数設けられ、第１の半導体素子部の点灯発光素子数と第２の半導体素子部の点灯発光素子数を独立に点灯制御できる機構を備え、該点灯制御によって色合いの調整機能を備えてなることを特徴とする請求項１の半導体発光複合装置。
【請求項１５】
前記第１の半導体素子部及び前記第２の半導体素子部が複数設けられた半導体発光複合装置であって、前記第１の半導体素子部と前記第２の半導体素子部を１つおきに配列したことを特徴とする請求項１の半導体発光複合装置。
【請求項１６】
基板上に互いに異なる波長の光を出力する複数の発光領域を有する第１の半導体材料からなる第１の半導体素子部を形成し、
前記第１の半導体材料からなる前記第１の半導体素子部の上に前記第１の半導体素子部の発光領域から出力される光の波長とは異なる波長の光を出力する複数の発光領域または単独の発光領域を有し第２の半導体材料からなる第２の半導体素子部を貼り合わせてなることを特徴とする半導体発光複合装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体層を用いて複数の発光領域が形成される半導体発光複合装置に関し、特に複数の異なる波長の発光が可能な半導体発光複合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる複数の波長の光を出射する発光ダイオードとしては、従来、ｐ型化合物半導体エピタキシャル層とｎ型化合物半導体エピタキシャル層とに挟まれた第１発光層と、ｐ型化合物半導体層とｎ型化合物半導体層のいずれか一方と同じ導電型の不純物含有の化合物半導体層の２層に挟まれた、第１発光層よりも長波長の光を発光する第２発光層を有する構造の発光ダイオードが知られており（例えば、特許文献１参照。）、各種の表示装置の照明装置や、液晶表示装置のバックライトとして好適な白色光の化合物半導体発光素子に関する技術として知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７４０１号公報
【０００４】
この特許文献１に開示されている発光素子は、自己励起発光するZnSe単結晶基板上に、ZnSe系の化合物半導体層を積層した構造を有しており、ZnSeとZnCdSeの多重量子井戸からなる発光層の下部に、ZnSeTeからなる発光層がクラッド層に挟まれる形で存在する。最も上側の発光層からは、４８０ｎｍの波長の青緑色光が発光し、中間の発光層からは５１５ｎｍの緑色光が発光し、ZnSe単結晶基板からは黄色光が発光する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示されているような３つ波長の発光を担う基板及び半導体層を積層する構造では、積層することができる半導体材料の格子定数を整合させる観点から、使用できる材料系が限定されるという問題点がある。すなわち、上述の特許文献１では、ZnSe単結晶基板上に同じZnSe系の化合物半導体層を成長させることは可能であるが、例えば青、緑色の発光が可能なGaN系の化合物半導体層や赤色の発光が可能なGaAs系の化合物半導体層を１つの結晶基板上に連続的に成長させることは、格子定数の点から困難とされる。
【０００６】
また、仮に、それぞれの発光波長の発光が可能となっても、いずれかの発光波長の光の発光強度が弱いか、或いはそれぞれの色間の発光バランスを均一化するために全体の発光強度を低下させざるを得ない等の制限があった。
【０００７】
そこで、本発明は、複数の波長の発光素子を集積する場合の制限を除去し、発光効率が高く、また、発光色の制御も容易な半導体発光複合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の技術的な課題を解決するため、本発明の半導体発光複合装置は、第１の半導体積層構造を具え第１の半導体材料からなる第１の半導体素子部と、第２の半導体積層構造を具え第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材料からなる第２の半導体素子部と有し、前記第１の半導体素子部は、互いに異なる波長の光を出力する複数の発光領域を有し、前記第２の半導体素子部は、前記第１の半導体素子部の発光領域から出力される光の波長とは異なる波長の光を出力する複数の発光領域または単独の発光領域を有し、前記第１の半導体素子部の発光領域と前記第２の半導体素子部の発光領域は、それぞれ電気的に相互に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の好適な実施形態によれば、前記第１及び第２の半導体素子部に設けられる前記発光領域が、複数個配される場合には、直列或いは並列に接続される。また、前記第１の半導体素子部と前記第２の半導体素子部は同一の領域内に貼り合わせにより形成されるものとすることができ、前記第１の半導体素子部の上若しくは下に前記第２の半導体素子部が形成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体発光複合装置によれば、複数の半導体発光領域を複数の系統の材料で構成することができ、発光波長間の強度的なバランスを維持しながら効率の良い発光を図ることができる。特に、窒化物半導体材料とGaAs系などの半導体材料を組み合わせることで、安定した発光が実現でき、各種の表示装置の照明装置や、液晶表示装置のバックライトなどに適用した場合に極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置の模式的な平面図を示している。図２は図１のA-A線断面である。
【００１２】
図２に示すように、第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置においては、基板１０１上に反射膜として機能する金属層１０２が形成され、その金属層１０２上に第１の誘電体層１０３が形成されている。この第１の誘電体層１０３上に、第１の発光領域と第２の発光領域を具えた第１の半導体積層構造を有する第１の半導体素子部１１０と、第３の発光領域を具えた第２の半導体積層構造を有する第２の半導体素子部１３０とが形成されている。ここで、第１の半導体積層構造は、第１の半導体材料からなる半導体積層構造であって、例えばGaN系統の窒化物半導体材料からなり、具体的にはGaN、
A1GaL-xN、GaxIn1-xNなどの窒化物半導体材料から構成される。また、第２の半導体積層構造は第１の半導体材料とは別系統の第２の半導体材料からなり、具体的には例えばAlxGayIn1-x-yPやAlxGa1-xAsなどの半導体材料から構成される。
【００１３】
先ず、第１の半導体素子部１１０の構造について説明すると、第１の誘電体層１０３上にｎ型GaN層１１０ａが形成され、そのｎ型GaN層１１０ａ上にGaInN／GaN多重量子井戸層とｐ型AlGaN層を含む第１の発光層１１０ｂが形成され、その第１の発光層１１０ｂ上にｐ型GaN層１１０ｃが形成される。ここまでが第１の発光領域であり、その上に第２の発光領域が形成されている。すなわち、第２の発光領域は、ｎ型GaN層１１０ｄと、そのｎ型GaN層１１０ｄ上に形成され、GaInN／GaN多重量子井戸層とｐ型AlGaN層を含む第２の発光層１１０ｅと、その第２の発光層上に形成されるｐ型GaN層１１０ｆからなり、第２の発光層１１０eにおけるGaInN層のInNモル分率が第１の発光層より少ない構成とされる。これら各層は、第２の誘電体層１４０に被覆され、必要なコンタクトを取る部分において該第２の誘電体層１４０に窓部が形成されている。
【００１４】
ここで第１の発光層１１０ｂで発光する光の波長は、緑色の例えば５１５ｎｍであり、第２の発光層１１０eで発光する光の波長は青色の例えば４６０ｎｍである。このように第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置においては、積層される半導体構造から、異なる複数の波長の光を取り出すことができる。
【００１５】
次に、第２の半導体素子部１３０の構造について説明すると、素子部はそれぞれGaAs系統の窒化物半導体材料からなり、第２の誘電体層１４０上にはｎ型AlxGa1-xAs層１３０ａが形成され、そのｎ型AlxGa1-xAs層１３０ａ上にはｎ型GaAs層１３０ｂが形成され、そのｎ型GaAs層１３０ｂ上にはｎ型AlyGa1-yAsクラッド層、ｎ型AlzGa1-zAs活性層、及びｐ型AltGa1-tAsクラッド層を含む半導体層からなる第３の発光層１３０ｃが形成され、その第３の発光層１３０ｃ上にｐ型GaAs層１３０ｄが形成されている。この第２の半導体素子部１３０の第３の発光層１３０ｃからの発光波長は例えば、750nmである。その他、（AlxGa1-x）yIn1-yP系の材料を使って、発光波長=650nm付近の赤色発光とすることもできる。第２の半導体素子部１３０は、例えば、第２の誘電体層１４０上に素子部全体を貼り合わせすることによって設けられている。
【００１６】
金属配線１０５、１０７は各半導体層のｎ側コンタクト層とｐ側コンタクト層を接続する。すなわち、金属配線１０５は、第１の発光領域と第２の発光領域を接続するための配線であり、ｐ型GaN層１１０ｃとｎ型GaN層１１０ｄ上の間の電気的な接続を図るための配線である。金属配線１０７は、第２の発光領域と第２の半導体素子部１３０を接続するための配線であり、ｐ型GaN層１１０ｆと第２の半導体素子部１３０のｎ型GaAs層１３０ｂを接続するための配線である。また、図１に示すように、当該半導体発光複合装置の要部両側には、ｎ側電極パッド１４１、ｐ側電極パッド１４３が略矩形状にそれぞれ設けられており、この部分にワイヤボンディングや配線を施すことで装置に電流を流すことができる。図２に示すように、ｎ側電極パッド１４１には金属配線１０８が連続するよう形成されており、金属配線１０８はｎ型GaN層１１０ａに接続する。また、ｐ側電極パッド１４３は金属配線１０６が連続するよう形成されており、金属配線１０６はｐ型GaAs層１３０ｄ上に被覆するように最上層に形成された透明導電体層１０９に接続する。なお、透明電極の代わりに、上面のコンタクト層の一部を被覆するようなメタルコンタクトを使うこともできる。図１、２に示したとおり、第１の発光領域、第２の発光領域、第３の発光領域は、電気的に直列に接続されている。
【００１７】
図２に示す第１の半導体素子部１１０と第２の半導体素子部１３０は、別の基板で成長した半導体積層構造を該基板から剥離し、基板１０１上で貼り合わせた構造とすることができる。第２の半導体素子部１３０は、第１の半導体素子部１１０の上に貼り合わせている。第１の半導体素子部１１０は、例えば、貼り合わせのための第１の誘電体層１０３上に貼り合わせられている。第２の半導体素子部１３０は、貼り合わせのための第２の誘電体層１４０上に貼り付けられている。半導体素子部の下側、例えば誘電体層１０３の下に金属層１０２が設けられており、この金属層１０２によって、各発光領域から下方へ出射した光は反射され、光量を増加することができる。
【００１８】
図１、図２に示した半導体積層構造は例示であり、他の半導体積層構造であっても良く、図３乃至図６に窒化物化合物半導体系の他の半導体積層構造の例を示す。図３は、発光領域を含む半導体層構造を、ｎ型GaN層３０４、多重井戸構造のInGaN／GaN層３０５、ｐ型AlGaN層３０６、ｐ型GaN層３０７とした積層構造であり、例えば図２との対応では、第１の発光層１１０ｂや第２の発光層１１０ｅが多重井戸構造のInGaN／GaN層３０５、ｐ型AlGaN層３０６の領域に相当する。
【００１９】
図４は、発光領域を含む半導体層構造を、ｎ型GaN層４０２と、ｎ型AlxGa1-xＮ層４０３と、InyGa1-yＮ層４０４と、ｐ型AlzGa1-zＮ層４０５と、ｐ型ＧａＮ層４０６を順次積層した構造で、図２との対応では、第１の発光層１１０ｂや第２の発光層１１０ｅが、ｎ型AlxGa1-xＮ層４０３と、InyGa1-yＮ層４０４と、ｐ型AlZGa1-ZＮ層４０５の積層構造に対応する。
【００２０】
図５は、発光領域を含む半導体層構造を、ｎ型GaN層５０２と、Zn或いはSiドープのGaN層５０３と、Mgドープのｐ型AlGaN層５０４と、Mgドープのｐ型GaN層５０５とした構造で、図２との対応では、第１の発光層１１０ｂや第２の発光層１１０ｅがＺｎ或いはSiドープのGaN層５０３と、Mgドープのｐ型AlGaN層５０４の積層構造に対応する。
【００２１】
図６は、ｎ型GaN層６０２とｐ型GaN層６０３を積層した構造で、図２との対応では第１の発光層１１０ｂや第２の発光層１１０ｅがｎ型ＧａＮ層６０２とｐ型GaN層６０３の積層構造に相当する。
【００２２】
次に、図７乃至図１０を参照しながら、GaAs系の他の構造例について説明する。まず図７に示す構造は、ｎ型GaAs層７０１と、ｎ型AltGa1-tAs層７０２と、ｎ型GaAs層７０３と、InｒGa1-rP層７０４と、ｎ型AlxGa1-ｘAs層７０５と、ｎ型AlyGa1-yAs層７０６と、ｐ型AlZGa1-ZAs層７０７と、ｐ型GaAs層７０８（x，z≧y、０≦y,t≦１）とを積層した構造で、図２との対応では、第２の半導体素子部１３０が図７の構造７０１〜７０８に対応する。
【００２３】
図８に示す構造は、ｎ型GaAs層８０１と、ｎ型AlxGa1-xAs層８０２と、ｎ型AlyGa1-yAs層８０３と、ｐ型AlzGa1-zAs層８０４と、ｐ型GaAs層８０５（x，z≧y、０≦y≦１）とを積層した構造で、図２との対応では、第２の半導体素子部１３０が図８の構造８０１〜８０５に対応する。
【００２４】
図９に示す構造は、ｎ型GaAs層９０１と、ｎ型AlyGa1-yAs層９０２と、ｐ型AlzGa1-zAs層９０３と、ｐ型GaAs層９０４（z≧y、０≦y≦１）とを積層した構造で、第２の半導体素子部１３０が図９の構造９０１〜９０４に対応する。
【００２５】
図１０に示す構造は、AlGaInP系の材料で構成した例を示しており、ｎ型GaAs層１００１層と、ｎ型AltGa1-tAs導通層またはｎ型（AlsGa1-S）uIn1-uAs導通層１００２と、ｎ型GaAsコンタクト層１００３と、InVGa1-VPエッチング停止層１００４層と、ｎ型AlGaInPクラッド層１００５と、GaInP活性層１００６と、ｐ型AlGaInPクラッド層１００７と、ｐ型GaInP層１００８と、ｐ型GaAs層１００９を積層した構造とされる。図２との対応では、第２の半導体素子部１３０が図１０の構造１００１〜１００９に対応する。
【００２６】
図１０に示した構造では、発光領域［ｎ型AlGaInPクラッド層１００５／GaInP活性層１００６／ｐ型AlGaInPクラッド層１００７］は、Ｇａ０．５In０．５P／（AlxGa1-x）０．５Ｉｎ０．５Ｐのような格子整合系のヘテロ積層構造であっても良いし、GaxIn1-xP歪み量子構造でもよいし、また、単一量子井戸（SQW）構造であっても、多重量子井戸（MQW）構造であってもよい。また格子整合系では、混晶比＝０．５が理想値から若干ずれ、例えば、Ga０．５２In０．４８Ｐなどであってもよい。上記構造例においては、適宜層構造を変更することができる。
【００２７】
これら各材料の半導体積層構造は薄膜構造であり、基板上に剥離層を形成し、この上にそれぞれの組成の半導体エピタキシャル層を順次積層して半導体エピタキシャル積層を成長させ、しかる後に選択的に剥離層のみを溶解するエッチング液で剥離層を除去し基板から半導体エピタキシャル積層を剥離することにより得ることができる。この半導体積層構造の厚さはは１０μｍ以下好ましくは２μｍ程度の厚さにすると、段差が小さくなり配線層の段切れが減少する。
【００２８】
このような本発明の第１の実施形態の半導体発光複合装置では、３種類の発光領域は電気的に直列に接続されており、第１の電極パッド１４１、第２の電極パッド１４３の間に電圧をかけて電流を流すことによって、第１〜第３の発光領域が発光動作する。
【００２９】
上記第１の実施の形態においては、比較的短い波長の発光（青及び緑）をＧａＮ系の半導体で出力し、これでは発光が困難な比較的長い波長の発光（赤）をＧａＡｓ系の半導体で形成し、それらを貼り合わせたので、それぞれの半導体にあった発光波長を組合せることができ、これら光の３原色を組合せて発光強度の大きい白色光など所望の色の発光装置を得ることができる様になる。
【００３０】
換言すれば、本発明の第１の実施形態の半導体発光複合装置では、同種の半導体材料を使って積層した複数の波長を出射する発光領域群を含む半導体積層構造からなる第１の半導体素子部と、別の半導体材料系を使って積層した第２の半導体素子部を集積する形態としたので、発光波長の組み合わせが材料の格子定数や熱膨張係数など材料の特性から制約を受けることがなく、占有面積も小さく発光特性や色合いの制御性などの特性に優れた複数の波長を出射する半導体発光複合装置を得ることができる。
【００３１】
また、以上の実施形態では、GaAs積層構造１３０をGaN積層構造１１０上に誘電体層を介して貼り合わせしたが、GaN積層構造上に貼り付けても良い。更に、金属層を介して貼り合わせしても良い。この様に、GaAs積層構造の第２の半導体素子部１３０をＧａＮ積層構造の第１の半導体素子部１１０上に直接又は金属層を介して接着することにより金属配線１０７をｐ型ＧａＮ層１１０ｆ及びｎ型ＧａＡｓ層１３０ｂの両方に接続する必要が無く、一方のみに接続する様に構成することもできる。
【００３２】
本発明は以上の構成により、複数色を集積した発光半導体装置を、所望の発光波長の光を所望の発光強度で出力する様に構成できるので、各種照明、例えばカラー液晶の白色バックライトや、懐中電灯等に用いることができる。特に白色光においては一般的な高波長の発光素子と蛍光塗料の組合せでは、一旦ＬＥＤから出力した光が蛍光塗料に吸収されて異なる波長の光に変換されるので、変換効率が悪く、出力強度が大幅に低下するが本発明においては直接所望の波長の光を放出するので高い出力強度の白色光を出力できる様になる。
【００３３】
尚、本発明の第１の実施形態の半導体発光複合装置においては、発光色の組合せは白色光が出力する様に組合せるだけではなく、発光波長及びその強度を選択することにより用途の応じて様々な色合いを出力することも可能である。
【００３４】
上記実施例は、説明で述べた材料や素子の構造において種々の変形が可能である。以下、変形例を説明する。図１１、図１２は、電極及び配線の配置形態の変形例を示している。図１１、１２では、第１の半導体素子部１１０と第２の半導体素子部１３０を接続する配線１０７の形態を変形している。図１１では、配線１０７ａが矩形状の３辺を囲むように形成されており、この配線１０７ａで第１の半導体素子部１１０と第２の半導体素子部１３０の間の電気的な接続が行われる。また、図１１では、配線１０７ｂが矩形状の４辺を囲むように形成されており、この配線１０７ｂで第１の半導体素子部１１０と第２の半導体素子部１３０の間の電気的な接続が行われる。この変形例のようにすれば、電極近傍での電流集中を分散させることができ、第２の半導体素子部１３０において発光分布をより均一化することができる。
【００３５】
図１３乃至図１５は、第１の半導体積層構造において、第１の電極、第１の発光領域と第２の発光領域を接続する配線の形態を変形した例を示す図である。図１３においては、第１の半導体素子部１１０の２つの発光領域を接続する配線１０５aが矩形状の素子部１１０，１３０の４辺を囲むような形状に形成されている。このような形状にすることで、電極近傍での電流集中を分散させることができ、第１の半導体素子部１１０における発光分布をより均一化することができる。
【００３６】
図１４に示す例では、第１の半導体素子部１１０の２つの発光領域を接続する配線１０５ｂが矩形の一対の対向する２辺側に配され、第１の半導体素子部１１０のｎ側電極にコンタクトする配線１０８ｂが他の２辺側に配されている。このようなレイアウトでも素子部に対称的に電流を流すことができ、電極近傍での電流集中を分散させることができ、第１の半導体素子部１１０における発光分布をより均一化することができる。
【００３７】
また、図１５に示す例では、第１の半導体素子部１１０の２つの発光領域を接続する配線１０５ｃが矩形の１辺側に配され、第１の半導体素子部１１０のｎ側電極にコンタクトする配線１０８ｃが前記１辺に対向する辺側に配されている。このようなレイアウトでも素子部に対称的に電流を流すことができ、電極近傍での電流集中を分散させることができ、第１の半導体素子部１１０における発光分布をより均一化することができる。
【００３８】
更に、第２の半導体素子部１３０の下方、即ち第１の半導体素子部１１０の最上層または第２の誘電体層１４０の下に金属層を設け第３の発光領域の反射効果を増加することもできる。このようにすれば、第３の発光強度を増加することができ、また第１、第２からの一部の光を一旦最上層上の金属層で反射し、さらに最下層に設けた金属層１０２で反射させることによって、または複数回の反射を繰り返すことによって、上方から光を増強させて取り出すことができる。
【００３９】
上記実施形態では、第２の半導体積層構造は１つの発光領域を含む構成として説明したが、複数の発光領域を含むように半導体積層構造を構成し、第１の半導体積層構造の如く、各発光領域が直列に接続されるようにすることもできる。このようにすることにより、第２の半導体積層構造からの光量を増加させることができる。
【００４０】
さらに半導体材料は、窒化物材料として、上記材料以外に次のような材料を使うこともできる。すなわち、GaAs1-xNx、GaP1-xNx、InAs1-xNx、InP1-xNx、InGa1-xAs1-yNy、InP1-x-yAsxNy、GaP1-x-yAsNy、InxAl1-xN、（1≧ｘ≧０、1≧y≧０）の一つまたは複数の材料を適用してもよい。また４元系の材料についても、AlxGayAs1-x-yP、AlxGayIn1-x-yPなどを用いることもできる。さらに他に、II-VI族半導体材料を使うこともできる。また、ZnOなどの酸化物半導体材料を使うこともできる。
【００４１】
基板１０１は、石英若しくはガラス基板、金属基板、ＰＥＴやＰＩ（ポリイミド）などの有機材料基板、Si、SiCなどの半導体基板、セラミック基板など種々の材料を使うことができる。また、基板厚さは厚い基板であっても薄く柔軟性がある基板であっても良い。
【００４２】
［第２の実施形態］
図１６、図１７は本発明の第２の実施形態を説明するための図である。図１６のＡ−Ａ断面が図１７である。第２の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、第２の実施形態では、第２の半導体素子部１１３０の上に第１の半導体素子部１１１０を設けた点にある。ここではこの点に絞り説明する。
【００４３】
図１６に示すように、第２の実施形態の半導体発光複合装置では、第３の発光領域を備える第２の半導体素子部１１３０が第１の発光領域と第２の発光領域を含む第１の半導体素子部１１１０の下側に形成されている。第２の半導体素子部１１３０は、ＧａＡｓ系の半導体材料から構成され、詳しくは、誘電体層１０３上にｎ型AlxGa1-xAs層１１３０ａが形成され、そのｎ型AlxGa1-xAs層１１３０ａ上にはｎ型GaAs層１１３０ｂが形成され、そのｎ型GaAs層１１３０ｂ上にはｎ型AlyGa1-yAsクラッド層、ｎ型AlzGa1-zAs活性層、及びｐ型AltGa1-tAsクラッド層を含む半導体層からなる第３の発光層１１３０ｃが形成され、その第３の発光層１１３０ｃ上にｐ型GaAs層１１３０ｄが形成されている。
【００４４】
このようなGaAs系の半導体材料からなる第２の半導体素子部１１３０上に、窒化物化合物半導体材料からなり２つの異なる発光波長の発光領域を有した第１の半導体素子部１１１０を設けている。詳しくは、層間に配された誘電体層１４０上にｎ型GaN層１１１０ａが形成され、そのｎ型GaN層１１１０ａ上にGaInN／GaN多重量子井戸層とｐ型AlGaN層を含む第１の発光層１１１０ｂが形成され、その第１の発光層１１１０ｂ上にｐ型GaN層１１１０ｃが形成される。ここまでが第１の発光領域であり、その上に第２の発光領域が形成されている。すなわち、第２の発光領域は、ｎ型GaN層１１１０ｄと、そのｎ型GaN層１１１０ｄ上に形成され、GaInN／GaN多重量子井戸層とｐ型AlGaN層を含む第２の発光層１１１０ｅと、その第２の発光層上に形成されるｐ型GaN層１１１０ｆからなり、第２の発光層１１１０eにおけるGaInN層のInNモル分率が第１の発光層より少ない構成とされる。
【００４５】
第１の実施形態と同様に複数の発光領域は電気的に直列に接続されている。各半導体積層構造、各発光領域の構造は第１の実施形態で説明した構造が適用できる。また変形例も同様に適用することが可能である。
【００４６】
第２の実施形態では、第２の半導体素子部１１３０が備えている第３の発光領域から出射される光の波長を、第１の半導体素子部１１１０が備えている第１の発光領域および第２の発光領域から出射される光の波長よりも長い波長とすることもできる。第２の半導体素子部１１３０が備えている第３の発光領域から出射される光の波長を、第１の半導体素子部１１１０が備えている第１の発光領域および第２の発光領域から出射される光の波長よりも長い波長とすれば、第２の半導体素子部１１３０から上方向に出射される光および裏面方向に出射し裏面金属層で反射し上方向に向かう光、および表面と裏面間で複数回反射し最終的に上方向へ向かう光が、第１の半導体素子部１１１０を通過する際に吸収されないため、第２の半導体素子部１１３０から出射される光強度を第１の半導体素子部１１１０から出射される光強度に対して相対的に向上することができる。
【００４７】
本発明の第２の実施形態では、第３の発光領域を備える第２の半導体素子部１１３０が第１の発光領域と第２の発光領域を含む第１の半導体素子部１１１０の下側に形成されている。従って第２の半導体素子部１１３０から上方向に出射される光および裏面方向に出射し裏面金属層で反射し上方向に向かう光、および表面と裏面間で複数回反射し最終的に上方向へ向かう光が、第１の半導体素子部１１１０を通過する際に吸収されないため、第２の半導体沿い部１１３０から出射される光強度を、第１の半導体素子部１１１０から出射される光強度に対して相対的に向上することができる。
【００４８】
［第３の実施形態］
図１８、図１９は本発明の第３の実施形態を模式的に示した図である。図１９は、図１８のＡ−Ａ断面を示している。第３の実施形態の半導体発光複合装置が第１の実施形態と異なる点は、第１の半導体素子部１５１０と、第２の半導体素子部１５３０が、レイアウト上異なる領域に貼り付けられている点である。第１の半導体素子部１５１０が含む発光領域と、第２の半導体素子部１５３０が含む発光領域は電気的に直列に接続されている。ここでは、第３の実施形態について、第１および第２の実施形態と異なる点に絞って説明する。
【００４９】
図１８に示したように、第１の半導体素子部１５１０と第２の半導体素子部１５３０は隣接する領域に貼り付けられている。基板１５０１上には反射金属層１５０２が形成され、さらにその反射金属層１５０２上にそれぞれの半導体素子部が貼り付けられる誘電体膜１５０３を設けている。各半導体素子部の最上層には、光取り出し効率が高くなるように透明導電体材料で形成した電極１５５１、１５５３が設けられている。各半導体素子部が含む発光領域は、各配線１５０５、１５５５、１５５３で直列に接続されている。
【００５０】
第１の半導体素子部１５１０および第２の半導体素子部１５３０は、第１実施形態で説明したような具体的な構成、材料とすることができる。詳しくは、誘電体層１５０３上にｎ型GaN層１５１０ａが形成され、そのｎ型GaN層１５１０ａ上にGaInN／GaN多重量子井戸層とｐ型AlGaN層を含む第１の発光層１５１０ｂが形成され、その第１の発光層１５１０ｂ上にｐ型GaN層１５１０ｃが形成される。ここまでが第１の発光領域であり、その上に第２の発光領域が形成されている。すなわち、第２の発光領域は、ｎ型GaN層１５１０ｄと、そのｎ型GaN層１５１０ｄ上に形成され、GaInN／GaN多重量子井戸層とｐ型AlGaN層を含む第２の発光層１５１０ｅと、その第２の発光層上に形成されるｐ型GaN層１５１０ｆからなり、第２の発光層１５１０eにおけるGaInN層のInNモル分率が第１の発光層より少ない構成とされる。
【００５１】
第２の半導体素子部１５３０は、GaAs系の半導体材料から構成され、詳しくは、誘電体層１５０３上にｎ型AlxGa1-xAs層１５３０ａが形成され、そのｎ型AlxGa1-xAs層１５３０ａ上にはｎ型GaAs層１５３０ｂが形成され、そのｎ型GaAs層１５３０ｂ上にはｎ型AlyGa1-yAsクラッド層、ｎ型AlzGa1-zAs活性層、及びｐ型AltGa1-tAsクラッド層を含む半導体層からなる第３の発光層１５３０ｃが形成され、その第３の発光層１５３０ｃ上にｐ型GaAs層１５３０ｄが形成されている。また、電極やパッドのレイアウトなどの変形も第１の実施形態で説明したような変形例をとることができる。
【００５２】
なお、第３の実施形態の基板１５０１、金属反射層１５０２、第１の誘電体膜１５０３は、第１の実施形態の基板１０１、金属反射層１０２、第１の誘電体膜１０３と同等とすることができる。
【００５３】
本発明の第３の実施形態では、第１の半導体素子部１５１０の発光領域と第２の半導体素子部１５１０の発光領域を別の領域に貼り付けて設けた構造なので、作製が容易な構造であり、サイズや形状などの構成においても自由度が大きくなる。また、各半導体素子部を構成する半導体材料の特性による光の吸収の影響を除去できるので、発光効率の向上、発光強度の均一性など特性を向上することができる。
【００５４】
図２０、図２１は第３の実施形態の変形例を示している。図２０、図２１に示したように、第１の半導体素子部の最表面に形成するコンタクト層１５６１および第２の半導体素子部の最表面に形成するコンタクト層１５６３を、透明電極材料の代わりに金属材料で形成することもできる。金属材料で形成する場合には、光の射出される領域の全面を覆わずに、一部を開口するように形成することで、所要の光を取り出すことができる。
【００５５】
図２２、図２３は第３の実施形態の別の変形例を示している。図２２、図２３に示したように、第１の半導体素子部１５１０のある半導体層１５４１上に第２の半導体素子部１５３０を備えた積層構造を貼り付けることもできる。ここで、図示したように、第２の半導体素子部１５３０を備えた半導体薄膜の下には、半導体薄膜を貼り付けるための第２の誘電体膜１５４０を備えることができる。
【００５６】
図２４は第３の実施形態の更に別の変形例を示している。図２４に図示したように、第２の半導体素子部１６３０の半導体層１６３０a〜１６３０ｄが、半導体層１６１０a〜１６１０ｆからなる第１第１の半導体素子部１６１０の発光領域を備えた半導体層構造の半導体層１６１０a〜１６１０ｃ上に貼り付けられている構造とすることができる。
【００５７】
また、図２５は第３の実施形態の別の変形例を示している。図２５に示したように、先の図２４に示した変形例のように第２の半導体素子部１７３０が第１の半導体素子部１７１０の半導体層１７１０ｃ上に誘電体層を介して貼り付けられているが、第１の半導体素子部１７１０の半導体層１７１０ａと第２の半導体素子部１７３０の半導体層１７３０ｂは金属配線１７５５によって接続されている。
【００５８】
図２６乃至図２９は第３の実施形態の別の変形例を示している。ここでは、配線形態の変形例を示している。図示した通り、配線スペースにより種々の変形が可能であって、図２６の例は、配線層１５６１、１５６３を延長させた延長部１５７１、１５７３を設けている。図２７の例は、配線層１５６１、１５６３を延長させた延長部１５７２、１５７４を設けている。図２８の例は、配線１５５５を延長させた延長部１５７５を形成している。図２９の例は、発光領域が並べて配置され、２つの半導体素子部を連絡するように延在される配線１５５７が形成される。
【００５９】
［第４の実施形態］
図３０〜図３２は本発明の第４の実施形態を模式的に示した図である。図３１はＡ−Ａ断面、図３２はＢ−Ｂ断面を示している。第４の実施形態と第３の実施形態の主な差異は、第４の実施形態では、第１の半導体素子部２４１０と第２の半導体素子部２４３０を電気的に並列に接続している点にある。
【００６０】
図３０で、第１の半導体素子部２４１０と第２の半導体素子部２４３０は並べられるように配列されており、Ａ−Ａ線断面側に第１の半導体素子部２４１０が配され、Ｂ−Ｂ線断面側に第２の半導体素子部２４３０が配されている。
【００６１】
図３１に示すように、第１の半導体素子部２４１０は、基板２４０１上に反射膜として機能する金属層２４０２が形成され、その金属層２４０２上に第１の誘電体層２４０３が形成されている。この第１の誘電体層２４０３上に、第１の発光領域と第２の発光領域を具えた第１の半導体積層構造を有する第１の半導体素子部２４１０と、第３の発光領域を具えた第２の半導体積層構造を有する第２の半導体素子部２４３０とが形成されている。ここで、第１の半導体素子部２４１０は、第１の半導体材料からなる半導体積層構造であって、例えばGaN系統の窒化物半導体材料からなり、具体的にはGaN、AlxGa1-xN、GaxIn1‐xNなどの窒化物半導体材料から構成される。また、第２の半導体素子部２４３０は第１の半導体材料とは別系統の第２の半導体材料からなり、具体的には例えばAlxGayIn1-x-yPやAlxGa1-xAsなどのGaAs系半導体材料から構成される。
【００６２】
先ず、第１の半導体素子部２４１０の構造について説明すると、第１の誘電体層２４０３上にｐ型GaN層２４１０ａが形成され、そのｐ型GaN層２４１０ａ上にGaInN／GaN多重量子井戸層とｐ型AlGaN層を含む第１の発光層２４１０ｂが形成され、その第１の発光層２４１０ｂ上にｎ型GaN層２４１０ｃが形成される。ここまでが第１の発光領域であり、ｎ側電極を共通として第２の発光領域が形成されている。すなわち、第２の発光領域は、共通のｎ型GaN層２４１０ｃと、そのｎ型GaN層２４１０ｃ上に形成され、GaInN／GaN多重量子井戸層とｐ型AlGaN層を含む第２の発光層２４１０ｄと、その第２の発光層上に形成されるｐ型GaN層２４１０eからなり、第２の発光層２４１０ｄにおけるGaInN層のInNモル分率が第１の発光層より少ない構成とされる。これらは誘電体層２４０４に被覆され、電源線側の配線２４６１、２４６２がそれぞれｐ側のGaN層２４１０ａ、２４１０ｅと接続する。ｎ型GaN層２４１０ｃは接地電圧側の配線２４７５ｃに接続する。
【００６３】
GaAs系の半導体材料からなる第２の半導体素子部２４３０では、GaAs系の半導体材料から構成され、詳しくは、誘電体層２４０３上に電極取り出し層２４３１及びコンタクトメタル層２４３２を介してｎ型AlxGa1-xAs層２４３０ａが形成され、そのｎ型AlxGa1-xAs層２４３０ａ上にはｎ型GaAs層２４３０ｂが形成され、そのｎ型GaAs層２４３０ｂ上にはｎ型AlyGa1-yAsクラッド層、ｎ型AlzGa1-zAs活性層、及びｐ型AltGa1-tAsクラッド層を含む半導体層からなる第３の発光層２４３０ｃが形成され、その第３の発光層２４３０ｃ上にｐ型GaAs層２４３０ｄが形成されている。このｐ型GaAs層２４３０ｄにコンタクトメタル層２４３３を介して電源電圧側の配線２４６３に接続する。電極取り出し層２４３１上の誘電体層２４０４を開口した開口部には配線２４７５ａが接続され、この配線には接地電圧が供給される。
【００６４】
配線２４７５は、第１の半導体素子部２４１０と第２の半導体素子部２４３０の共通配線で、共通電極パッド２４４４を経由して接地電圧が供給されている。また、他の電極パッド２４４３、２４４１、２４４２には電源電圧が供給される。第１の半導体素子部２４１０が備える第１の発光領域は、電極２４６１と電極２４７５ｃの間に印加される電圧によって動作する。また、第１の半導体素子部が備える第２の発光領域は電極２４７５ｃと電極２４６２間に印加される電圧によって動作する。さらに、第２の半導体素子部が備える第３の発光領域は、電極２４７５aと電極２４６３間に印加される電圧によって動作する。各半導体素子部の具体的な構造例、変形例は、第１の実施形態で説明したものと同等のものが適用できる。また、材料を含む変形についても、第１の実施形態で説明した変形を適用することができる。
【００６５】
本発明の第４の実施形態では、第１の半導体素子部２４１０に含まれる発光領域、第２の半導体素子部２４３０に含まれる発光領域を並列に接続するので、各発光領域の制御の自由度が大きくなる。また、各発光領域を制御する際の駆動電圧は並列に制御することによって低く抑えることができる。
【００６６】
図３３乃至図３８は第４の実施形態の、第１の半導体素子部２４１０に含まれる発光領域、第２の半導体素子部２４３０に含まれる発光領域の接続形態について変形例を示している。いずれも、第１の発光領域、第２の発光領域は並列接続された形態である。なお、図３３乃至図３８に示す構成で電源と接地側を入れ替えて、装置の図示しないｐ側とｎ側を入れ替えるようにしても良い。
【００６７】
図３３の例は、第１の半導体素子部の発光領域２４８２ａと第２の半導体素子部の発光領域２４８１ａが並列に接続される例であり、電源配線２４９１ａ、２４９２ａと接地配線２４９３ａが接続される。第１の半導体素子部の発光領域２４８２ａの周囲で電源配線２４９１ａが被覆しない構造となっている。
【００６８】
図３４の例は、第１の半導体素子部の発光領域２４８２ｂと第２の半導体素子部の発光領域２４８１ｂが並列に接続される例であり、電源配線２４９１ｂ、２４９２ｂと接地配線２４９３ｂが接続される。第１の半導体素子部の発光領域２４８２ｂに対してレイアウト上ずれて電源配線２４９１ｂが配置され、第２の半導体素子部の発光領域２４８１ｂに対して直接電源配線２４９２ｂが配置される構造となっている。
【００６９】
図３５の例は、第１の半導体素子部の発光領域２４８２ｃと第２の半導体素子部の発光領域２４８１ｃが並列に接続される例であり、電源配線２４９１ｃ、２４９２ｃと接地配線２４９３ｃが接続される。第１の半導体素子部の発光領域２４８２ｃに対してレイアウト上ずれて電源配線２４９１ｃが配置され、第1の半導体素子部の発光領域２４８２ｂに対して接地配線２４９３ｃが延長されて配置される構造となっている。
【００７０】
図３６の例は、第１の半導体素子部の発光領域２４８２ｄと第２の半導体素子部の発光領域２４８１ｄが並列に接続される例であり、レイアウト上これらの発光領域２４８２ｄ、２４８１ｄは直接隣ではなく斜めに配置されている。これらの領域に電源配線２４９１ｄ、２４９２ｄと接地配線２４９３ｄが接続される。第１の半導体素子部の発光領域２４８２ｄの周囲で電源配線２４９１ｄが発光領域２４８１ｄ側にずれており、占有面積も小さくなる構造となっている。
【００７１】
図３７の例は、図３６とほぼ同様に、第１の半導体素子部の発光領域２４８２ｅと第２の半導体素子部の発光領域２４８１ｅが並列に接続される例であり、レイアウト上これらの発光領域２４８２ｅ、２４８１ｅは直接隣ではなく斜めに配置されている。これらの領域に電源配線２４９１ｅ、２４９２ｅと接地配線２４９３ｅが接続される。第１の半導体素子部の発光領域２４８２ｅの周囲で電源配線２４９１ｅが発光領域２４８１ｅ側にずれており、占有面積も小さくなる構造となっている。第１の半導体素子部の発光領域２４８２ｅの略中央部に切れ込み部が形成され、電流の経路を長くして電流のコンタクト部分への集中を緩和させている。
【００７２】
図３８の例は、第１の半導体素子部の発光領域２４８２ｆと第２の半導体素子部の発光領域２４８１ｆが並列に接続される例であり、レイアウト上これらの発光領域２４８２ｆ、２４８１ｆは直接隣ではなく斜めに配置されている。これらの領域に電源配線２４９１ｆ、２４９２ｆと接地配線２４９３ｆが接続される。第１の半導体素子部の発光領域２４８２ｆの周囲で電源配線２４９１ｆが発光領域２４８１ｆ側にずれており、占有面積も小さくなる構造となっている。接地配線２４９３ｆは発光領域を外して引き回されるように工夫されている。
【００７３】
［第５の実施形態］
図３９乃至図４１は本発明の第５の実施形態を模式的に示している。図４０はＡ−Ａ断面、図４１はＢ−Ｂ断面を示している。第５の実施形態と第４の実施形態の差異は、第５の実施形態では、ＧａＡｓ系半導体層からなる第２の半導体素子部２６３０がＧａＮ系半導体層からなる第１の半導体素子部２６１０の上に貼り付けられていることである。各半導体素子部２６１０、２６３０は、第１の実施形態で説明した構造をとることができる。また、第５の実施形態では、各発光領域は電気的に並列に接続されている。その他変形例も同様に適用することができる。図示した通り、第２の半導体素子部２６３０は第２の誘電体膜２４４０上に貼り付けられている。
【００７４】
第５の実施形態では、第２の半導体素子部２６３０を第１の半導体素子部２６１０の上に貼り付ける形態としたので、第４の実施形態の効果に加えて、より狭い領域に集積することができる。このため素子の高速動作や製造時の収量を増大できるなどの利点を有する。
【００７５】
［第６の実施形態］
図４２は本発明の第６の実施形態を模式的に示した図である。第６の実施形態が第４の実施形態と異なる点は、第２の半導体素子部３０３０に形成される同等の発光領域が２つの領域３０６３、３０６４に設けられている点にある。第２の半導体素子部３０３０に形成される発光領域の発光効率が、第１の半導体素子部２４１０に形成される発光領域の発光効率と比較して低い場合には、第２の半導体素子部３０３０に形成される発光領域を複数設け、お互いに独立に発光動作を制御できるようにすることによって、第１の半導体素子部２４１０に形成される発光領域から出射される光の光量と第２の半導体素子部３０３０が備える発光領域から出射される光の総計光量とのバランス制御を取りやすくなる。各半導体素子部が備える具体的な半導体層構造などは第１の実施形態で述べた構造を適用することができる。
【００７６】
第２の半導体素子部３０３０が備える発光領域の数は、図４２では２箇所に設けるようにしたが、図４３に示したように適宜増設することができる。図４３の例では、第２の半導体素子部３１３０に４つの発光領域３１６３〜３１６６が形成され、それぞれ電極パッド３１４３、３１４５、３１４６、３１４７を介して電流が供給される。
【００７７】
本発明の第６の実施形態では、第１の半導体素子部２４１０に形成される発光領域に対して、第２の半導体素子部３０３０、３１３０内に複数の発光領域を設けるようにしたので、第４、第５の実施形態に加えて、第１の半導体素子部２４１０に形成される発光領域から出射される光の光量と第２の半導体素子部３０３０、３１３０内に形成される発光領域から出射される光の総計光量とのバランス制御を取りやすくなる。
【００７８】
［第７の実施形態］
図４４乃至図４７は本発明の第７の実施形態の半導体発光複合装置を示す模式図である。図４５は図４４の一部拡大図、図４６、図４７は図４５のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面をそれぞれ示している。
【００７９】
図４４乃至図４７に示すように、第７の実施形態の半導体発光複合装置では、発光素子を駆動制御する駆動ＩＣが形成された駆動ＩＣ基板３２０１であり、この駆動ＩＣ基板３２０１上に、発光素子から出射された光の反射機能および配線機能を備えた金属層３２０２、半導体素子部を備えた半導体薄膜を貼り付ける誘電体層３２０３、発光領域を備えた第１の半導体素子部３２１０、発光領域を備えた第２の半導体素子部３２２０、第１の半導体素子部３２１０が備える発光素子と第２の半導体素子３２２０が備える発光素子に対する共通電極３２７５、該共通電極３２７５と金属層３２０２を接続するコンタクト領域３２７６、第１の半導体素子部３２１０に形成される２つの発光領域を直列に接続する配線３２０５、第１の半導体素子部３２１０からの配線３２６１、第２の半導体素子部３２２０からの配線３２６３、駆動集積回路への入力パッド３２８０、各配線３２６１、３２６３に接続する接続パッド３２８１が形成されている。
【００８０】
共通配線の機能を備えた金属層３２０２は、図示しないが、駆動集積回路内に設けた接地電位または別途外部から直接接続できる接地電位用入力パッドと接続されている。第１の半導体素子部３２１０が備える発光素子および第２の半導体素子部３２２０が備える発光素子上に形成されている電極コンタクト３２５１、３２５３で透明電極で形成することができる。透明電極材料は、ITOやZnOとすることができる。なお、透明電極は発光領域の一部分を被覆するような金属材料で形成することもできる。
【００８１】
図示したように、各半導体素子部３２１０、３２２０は、それぞれ複数の発光領域を備え配列されている。第２の半導体素子部３２２０が備える各発光領域は個別に、かつ第１の半導体素子部３２１０が備える発光素子とは独立に点灯制御できる素子構造であり配線構造を有する。なお、各発光領域は、等ピッチで配列することもできるし、異なるピッチで配列しても良い。また、各半導体素子部３２１０、３２２０は、第１の実施形態で説明した構造を備えることができ、また同様の変形も可能である。
【００８２】
本発明の第７の実施形態では、第１の半導体素子部３２１０および第２の半導体素子部３２２０内にそれぞれ複数の発光領域を設け、独立して発光制御できるようにしたことから、より微妙な色合いの調整、発光特性の調整が細かく実行できる。また、高密度に発光領域を集積化することもできる。
【００８３】
［第８の実施形態］
図４８は本発明の第８の実施形態を模式的に示した図である。第８の実施形態が第７の実施形態と異なる点は、第８の実施形態では、各半導体素子部が備える発光領域が並列接続接続された形態のものを複数配列集積化している点にある。
【００８４】
図４８に示した第８の実施形態では、第７の実施形態同様に発光素子を駆動制御するための集積回路上に第１の半導体素子部と第２の半導体素子部を貼り付けた構造である。図４８において、集積回路が形成された基板３６０１上にそれぞれ、入力パッド３６８０、発光素子に接続されている配線を集積回路と接続するための接続パッド３６８１、３６８２、接続パッドと電極を接続する配線３６４２、３６４１、透明導電材料で形成され第１の半導体素子部の発光領域の個別電極３６６１、３６６２、透明電極材料で形成され第２の半導体素子部に形成される発光領域の個別電極３６６３、３６６４、３６６５が形成されている。共通配線３６７５は接地電位に接続されており、各発光領域から出射される光を反射する金属層３６０２も基板３６０１上に形成される。
【００８５】
第８の実施形態では、個別電極３６６１〜３６６４の下部に位置する全ての発光領域を並列接続で動作するようにしたので、集積化した複数の発光領域を個別制御しやすく、各発光領域からの光のバランスをより詳細に制御することができる。第２の半導体素子部を、第１の半導体素子部と異なる領域に貼り付けているが、第１の半導体素子部の上に重なるように貼り付けても良い。第２の半導体素子部が４つの発光領域を含むように形成しているが、必ずしも４つである必要はなく適宜数を調整することができる。また、配列ピッチや配列形態は適宜変形することができる。
【００８６】
［第９の実施形態］
図４９は、本発明の第９の実施形態を模式的に示す図である。第９の実施例が、第７の実施形態、第８の実施形態と異なる点は、第１の半導体素子部３７１０と第２の半導体素子部３７３０を１つおきに貼り付けて形成していることである。第１の半導体素子部内には２つの発光領域を設け、各発光領域は独立して発光制御できる形態である。また第２の半導体素子部内には２つの同等の発光領域が備えられ、各発光領域は独立して制御できる形態である。
【００８７】
各半導体の詳細な構成などは第１の実施形態で説明した半導体素子部を適用することができる。具体的には、駆動集積回路が形成されている駆動集積回路基板３７０１上に、反射層３７０２、第１の半導体素子部３７１０、第２の半導体素子部３７３０、第１の半導体素子部３７０１に形成される発光素子の個別電極３７６１、３７６２、第２の半導体素子部３７０２に形成される発光素子の個別電極３７６３、３７６４、共通配線３７７５、駆動集積回路の信号・電源の入力パッド３７８０が形成される。各発光素子の個別配線と駆動集積回路の間の接続行う接続パッド３７８１、３７８２も形成される。
【００８８】
本発明の第９の実施形態の半導体発光複合装置によれば、第１の半導体薄膜と第２の半導体薄膜を１つおきに貼り付けて構成したので、各素子の配列形成において容易な構造である。
【００８９】
なお、上記各実施形態では、発光出力として可視光を例に取ったが、波長の異なる複数の赤外光を同時に出力する半導体薄膜、赤外光と可視光を同時に出力する半導体薄膜、可視光と紫外光を同時に出力する半導体薄膜、及び波長の異なる複数の紫外光を出力する半導体薄膜と、他の波長の光を出力する半導体薄膜を組み合わせても良い。特に、本発明においては、同時に単独の半導体薄膜中に形成が困難な、発光波長の離れた半導体薄膜同士（例えば、赤外光を出力する半導体薄膜と、紫外光を出力する半導体薄膜等）を接着して集積化することにより実施の応用範囲が広がるものである。
【００９０】
また、上述の実施形態において、半導体層を積層して形成された素子は主にダイオードであるが、半導体レーザーを作り込むようにすることも可能であり、他のトランジスタの如き能動素子を搭載するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置の平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置の断面図であり、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置に適用可能な素子構造の一例の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置に適用可能な素子構造の他の一例の断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置に適用可能な素子構造の更に他の一例の断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置に適用可能な素子構造のまた更に他の一例の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置に適用可能な素子構造の他の一例の断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置に適用可能な素子構造の更に他の一例の断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置に適用可能な素子構造のまた更に他の一例の断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態にかかる半導体発光複合装置に適用可能な素子構造の更に他の一例の断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の半導体発光複合装置における電極及び配線の配置形態の変形例を示す平面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態の半導体発光複合装置における電極及び配線の配置形態の他の変形例を示す平面図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態の半導体発光複合装置における電極及び配線の配置形態のさらに他の変形例を示す平面図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態の半導体発光複合装置における電極及び配線の配置形態のまた他の変形例を示す平面図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態の半導体発光複合装置における電極及び配線の配置形態のさらにまた他の変形例を示す平面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態にかかる半導体発光複合装置の平面図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態にかかる半導体発光複合装置の断面図であり、図１６のＡ−Ａ線断面図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態にかかる半導体発光複合装置の平面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態にかかる半導体発光複合装置の断面図であり、図１８のＡ−Ａ線断面図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態にかかる半導体発光複合装置の変形例の平面図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態にかかる半導体発光複合装置の変形例の断面図であり、図２０のＡ−Ａ線断面図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態にかかる半導体発光複合装置の他の変形例の平面図である。
【図２３】本発明の第３の実施形態にかかる半導体発光複合装置の他の変形例の断面図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態にかかる半導体発光複合装置のまた更に他の変形例の段面図である。
【図２５】本発明の第３の実施形態にかかる半導体発光複合装置の更に他の変形例の断面図である。
【図２６】本発明の第３の実施形態における配線形態の変形例を示す平面図である。
【図２７】本発明の第３の実施形態における配線形態の他の変形例を示す平面図である。
【図２８】本発明の第３の実施形態における配線形態の更に他の変形例を示す平面図である。
【図２９】本発明の第３の実施形態における配線形態のまた更に他の変形例を示す平面図である。
【図３０】本発明の第４の実施形態にかかる半導体発光複合装置の平面図である。
【図３１】本発明の第４の実施形態にかかる半導体発光複合装置の断面図であり、図３０のＡ−Ａ線断面図である。
【図３２】本発明の第４の実施形態にかかる半導体発光複合装置の断面図であり、図３０のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３３】本発明の第４の実施形態の半導体発光複合装置の各半導体素子含まれる発光領域の接続形態について変形例を示す平面図である。
【図３４】本発明の第４の実施形態の半導体発光複合装置の各半導体素子含まれる発光領域の接続形態について他の変形例を示す平面図である。
【図３５】本発明の第４の実施形態の半導体発光複合装置の各半導体素子含まれる発光領域の接続形態について更に他の変形例を示す平面図である。
【図３６】本発明の第４の実施形態の半導体発光複合装置の各半導体素子含まれる発光領域の接続形態についてまた更に他の変形例を示す平面図である。
【図３７】本発明の第４の実施形態の半導体発光複合装置の各半導体素子含まれる発光領域の接続形態についてさらに他の変形例を示す平面図である。
【図３８】本発明の第４の実施形態の半導体発光複合装置の各半導体素子含まれる発光領域の接続形態についてまた更に他の変形例を示す平面図である。
【図３９】本発明の第５の実施形態にかかる半導体発光複合装置の平面図である。
【図４０】本発明の第５の実施形態にかかる半導体発光複合装置の断面図であり、図３９のＡ−Ａ線断面図である。
【図４１】本発明の第５の実施形態にかかる半導体発光複合装置の断面図であり、図３９のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４２】本発明の第６の実施形態の半導体発光複合装置を模式的に示した平面図である。
【図４３】本発明の第６の実施形態の半導体発光複合装置の変形例を模式的に示した平面図である。
【図４４】本発明の第７の実施形態にかかる半導体発光複合装置の平面図である。
【図４５】本発明の第７の実施形態にかかる半導体発光複合装置の平面図であり、図４４の一部拡大図である。
【図４６】本発明の第７の実施形態にかかる半導体発光複合装置の断面図であり、図４５のＡ−Ａ線断面図である。
【図４７】本発明の第７の実施形態にかかる半導体発光複合装置の断面図であり、図４５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４８】本発明の第８の実施形態の半導体発光複合装置を模式的に示した平面図である。
【図４９】本発明の第９の実施形態の半導体発光複合装置を模式的に示した平面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０１  基板
１０２  金属層
１０３  第１の誘電体層
１０５、１０７  金属配線
１１０  第１の半導体素子部
１１０ａ  ｎ型GaN層
１１０ｂ  第１の発光層
１１０ｃ  ｐ型GaN層
１１０ｄ  ｎ型GaN層
１１０ｅ  第２の発光層
１１０ｆ  ｐ型GaN層
１３０  第２の半導体素子部
１３０ａ  ｎ型AlxGa1-xAs層
１３０ｂ  ｎ型GaAs層
１３０ｃ  第３の発光層
１３０ｄ  ｐ型GaAs層
１４０  第２の誘電体層
１１１０  第１の半導体素子部
１１１０ａ  ｎ型GaN層
１１１０ｂ  第１の発光層
１１１０ｃ  ｐ型GaN層
１１１０ｄ  ｎ型GaN層
１１１０ｅ  第２の発光層
１１１０ｆ  ｐ型GaN層
１１３０  第２の半導体素子部
１１３０ａ  ｎ型AlxGa1-xAs層
１１３０ｂ  ｎ型GaAs層
１１３０ｃ  第３の発光層
１１３０ｄ  ｐ型GaAs層
１５１０  第１の半導体素子部
１５１０ａ  ｎ型GaN層
１５１０ｂ  第１の発光層
１５１０ｃ  ｐ型GaN層
１５１０ｄ  ｎ型GaN層
１５１０ｅ  第２の発光層
１５１０ｆ  ｐ型GaN層
１５３０  第２の半導体素子部
１５３０ａ  ｎ型AlxGa1-xAs層
１５３０ｂ  ｎ型GaAs層
１５３０ｃ  第３の発光層
１５３０ｄ  ｐ型GaAs層
２４０３  誘電体層
２４１０  第１の半導体素子部
２４１０ａ  ｐ型GaN層
２４１０ｂ  第１の発光層
２４１０ｃ  ｎ型GaN層
２４１０ｄ  第２の発光層
２４１０e  ｐ型GaN層
２４３０  第２の半導体素子部
２４３０ａ  ｎ型AlxGa1-xAs層
２４３０ｂ  ｎ型GaAs層
２４３０ｃ  第３の発光層
２４３０ｄ  ｐ型GaAs層
２６１０  第１の半導体素子部
２６３０  第２の半導体素子部
３０３０、３１３０  第２の半導体素子部
３２０１  駆動ＩＣ基板
３２０２  金属層
３２０３  誘電体層
３２１０  第１の半導体素子部
３２２０  第２の半導体素子
３２６１、３２６３  配線
３２７５  共通電極
３２７６  コンタクト領域
３２８１  接続パッド
３６０１  基板
３６４２、３６４１  配線
３６６１、３６６２、３６６３、３６６４、３６６５  個別電極
３６８０  入力パッド
３６８１、３６８２  接続パッド
３７０１  駆動集積回路基板
３７０２  反射層
３７１０  第１の半導体素子部
３７３０  第２の半導体素子部
【図１】
2007095844.tif 000003
【図２】
2007095844.tif 000004
【図３】
2007095844.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007095844.tif 000007
【図６】
2007095844.tif 000008
【図７】
2007095844.tif 000009
【図８】
2007095844.tif 000010
【図９】
2007095844.tif 000011
【図１０】
2007095844.tif 000012
【図１１】
2007095844.tif 000013
【図１２】
2007095844.tif 000014
【図１３】
2007095844.tif 000015
【図１４】
2007095844.tif 000016
【図１５】
2007095844.tif 000017
【図１６】
2007095844.tif 000018
【図１７】
2007095844.tif 000019
【図１８】
2007095844.tif 000020
【図１９】
2007095844.tif 000021
【図２０】
2007095844.tif 000022
【図２１】
2007095844.tif 000023
【図２２】
2007095844.tif 000024
【図２３】
2007095844.tif 000025
【図２４】
2007095844.tif 000026
【図２５】
2007095844.tif 000027
【図２６】
2007095844.tif 000028
【図２７】
2007095844.tif 000029
【図２８】
2007095844.tif 000030
【図２９】
2007095844.tif 000031
【図３０】
2007095844.tif 000032
【図３１】
2007095844.tif 000033
【図３２】
2007095844.tif 000034
【図３３】
2007095844.tif 000035
【図３４】
2007095844.tif 000036
【図３５】
2007095844.tif 000037
【図３６】
2007095844.tif 000038
【図３７】
2007095844.tif 000039
【図３８】
2007095844.tif 000040
【図３９】
2007095844.tif 000041
【図４０】
2007095844.tif 000042
【図４１】
2007095844.tif 000043
【図４２】
2007095844.tif 000044
【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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