用于与发光芯片集成的半导体器件及其模块制造技术

本发明专利技术涉及用于与发光芯片集成的半导体器件及其模块。一种半导体器件包括设置在半导体衬底中的有源区域以及包括金属线的最上面的金属层级，其中最上面的金属层级被设置在半导体衬底上方。接触焊盘设置在半导体器件的主表面处，其中接触焊盘耦合至最上面的金属层级中的金属线。隔离区域将设置在主表面处的接触焊盘分离。相邻的接触焊盘通过隔离区域的一部分相互电隔离。反射结构设置在上部金属层级与接触焊盘之间，其中在有源区域正上方的每个反射结构都完全与分离接触焊盘的隔离区域的相关部分重叠。

【技术实现步骤摘要】
用于与发光芯片集成的半导体器件及其模块
本专利技术总体上涉及半导体器件和模块，在具体实施例中，涉及用于与发光芯片集成的半导体器件及其模块。
技术介绍
半导体器件用于各种电应用和其他应用。其中，半导体器件包括通过以下处理形成的集成电路或分立器件：在半导体晶圆上方沉积一种或多种类型的薄膜材料，并且图案化薄膜材料以形成集成电路。发光二极管被用于照明、显示器、电视、监控屏幕等的多种应用。在许多这种应用中，多个发光二极管(LED)(可以是分立LED或LED阵列)连接至硅驱动器芯片。硅驱动器芯片控制LED参数，诸如接通/断开以及亮度等。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，一种半导体器件包括：有源区域，设置在半导体衬底中；最上面的金属层级，包括金属线，其中最上面的金属层级设置在半导体衬底上方。接触焊盘设置在半导体器件的主表面处，其中接触焊盘耦合至最上面的金属层级中的金属线。隔离区域分离设置在主表面处的接触焊盘，其中相邻的接触焊盘通过隔离区域的一部分相互电隔离。反射结构设置在最上面的金属层级与接触焊盘之间，其中在有源区域正上方的每个反射结构都完全与分离接触焊盘的隔离区域的相关部分重叠。在各个实施例中，该器件还包括：接触过孔，耦合在最上面的金属层级中的一条金属线与一个接触焊盘之间；以及侧壁间隔件，将接触过孔与反射结构电隔离。在一个实施例中，反射结构包括与接触焊盘和最上面的金属层级中的金属线不同的组成。在一个实施例中，接触焊盘和反射结构一起被配置为反射落在半导体器件的主表面上的高于400nm的可见光波长中的所有光。在一个实施例中，发光二极管(LED)芯片直接焊接至接触焊盘。在一个实施例中，反射结构在每一侧在重叠距离上与接触焊盘重叠。在一个实施例中，重叠距离在500nm至5微米之间。在一个实施例中，反射结构包括金、银或基本为铝，其中接触焊盘基本包括金，并且其中最上面的金属层级中的金属线基本包括铜或铝。在一个实施例中，该器件还包括：非晶半导体结构，设置在反射结构和最上面的金属层级之间。在一个实施例中，非晶半导体结构具有0.2微米至1微米的厚度。在一个实施例中，非晶半导体结构包括非晶硅或者氟化非晶硅。根据本专利技术的一个实施例，一种半导体器件包括：最上面的金属层级，包括金属线，最上面的金属层级设置在半导体衬底上方。该器件还包括接触焊盘，设置在半导体器件的主表面处，接触焊盘耦合至最上面的金属层级中的金属线。该器件还包括光吸收结构，设置在上部金属层级和接触焊盘之间，其中光吸收结构包括非晶半导体材料。在一个或多个实施例中，该器件还包括：接触过孔，耦合在最上面的金属层级中的一条金属线与一个接触焊盘之间；以及侧壁间隔件，将接触过孔与光吸收结构电隔离。在一个实施例中，光吸收结构与分离接触焊盘的隔离区域对准，其中每个光吸收结构都设置在隔离区域的相关部分正下方。光吸收结构具有0.2微米至1微米的厚度。非晶半导体材料包括非晶硅或氟化非晶硅。反射结构设置在上部金属层级与接触焊盘之间，其中反射结构被对准以位于相邻接触焊盘之间的间隙正下方。反射结构部分地与接触焊盘重叠，其中反射结构包括与接触焊盘和最上面的金属层级中的金属线不同的金属。根据本专利技术的一个实施例，一种形成半导体器件的方法包括：形成包括金属线的最上面的金属层级，最上面的金属层级形成在半导体衬底上方。该方法还包括：在最上面的金属层级上方形成光反射/吸收结构；以及通过将光反射/吸收结构对准为位于相邻接触焊盘之间的间隙正下方，在光反射/吸收结构上方形成接触焊盘。在一个或多个实施例中，接触焊盘与光反射/吸收结构重叠，其中光反射/吸收结构包括与接触焊盘和最上面的金属层级中的金属线不同的组成。在一个实施例中，形成光反射/吸收结构包括：在金属线上方形成非晶半导体结构；以及形成在非晶半导体结构上方并与非晶半导体结构对准的反射结构。在一个实施例中，形成光反射/吸收结构包括：在金属线上方形成反射结构。在一个实施例中，该方法还包括：在光反射/吸收结构上方形成保护层，其中接触焊盘形成在保护层上方。在一个实施例中，保护层包括非平面主表面。在一个实施例中，形成光反射/吸收结构包括：在金属线上方形成非晶半导体结构，非晶半导体结构与接触焊盘重叠。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优势，现在参考以下结合附图进行的描述，其中：图1A示出了根据本专利技术的一个实施例的包括重叠的接触焊盘与反射焊盘的驱动器芯片的截面图，其中图1B是示出接触焊盘的驱动器芯片的俯视截面图，以及图1C是示出光反射/吸收焊盘的驱动器芯片的俯视截面图；图2示出了根据本专利技术的实施例的包括焊接至驱动器芯片的LED矩阵芯片的封装；图3示出了根据本专利技术的一个实施例的示出反射/吸收结构的半导体器件的放大截面图；图4A至图4D示出了根据本专利技术的实施例的在制造的各个阶段期间的半导体器件，其中图4A示出了在完成典型的金属化工艺之后的半导体器件，其中图4B示出了在形成图案化抗蚀剂层之后的半导体器件，其中图4C示出了在形成图案化反射层之后的半导体器件，其中图4D示出了在形成保护层之后的半导体器件；图5A至图5D示出了根据本专利技术的可选实施例的具有光吸收结构的制造的各个阶段期间的半导体器件，其中图5A示出了在最顶部的金属层级上方形成非晶层之后的半导体器件，其中图5B示出了在形成开口之后的半导体器件，其中图5C示出了在形成绝缘侧壁间隔件之后的半导体器件，其中图5D示出了在用导电材料填充开口之后的半导体器件，其中图5E示出了在形成接触焊盘结构之后的半导体器件；图6A至图6C示出了组合现有实施例的可选实施例，其中图6A示出了金属层，其中图6B和图6C示出了金属层和非晶层两者；图7A至图7F示出了根据本专利技术的一个实施例的制造在不同层级上具有非晶结构和反射层的半导体器件的各个阶段，其中图7A示出了在半导体衬底的金属化上方形成图案化非晶结构之后的制造期间的半导体器件的截面图，其中图7B示出了在用保护层覆盖图案化非晶结构之后的制造期间的半导体器件的截面图，其中图7C示出了在用保护层覆盖图案化非晶结构之后的制造期间的半导体器件的截面图，其中图7D示出了在形成反射金属层之后的制造期间的半导体器件的截面图，其中图7E示出了在反射金属层中形成开口之后的制造期间的半导体器件的截面图，其中图7F示出了在形成焊盘之后的制造期间的半导体器件的截面图；图8示出了根据本专利技术的一个实施例的包括固定至LED芯片的半导体器件的半导体模块的截面图；以及图9示出了根据本专利技术的实施例的被设计为最小化寄生效应的反射结构的半导体器件的截面图。具体实施方式在一些发光二极管(LED)应用中，LED被直接安装至公共封装件中的硅芯片。在这种应用中，硅芯片可以暴露于大量的源于LED的散射光。来自散射光的光子可以被硅衬底吸收，并且通过电子-空穴生成而产生漏电流。这会导致可干扰硅芯片内的电路的功能的不稳定电流。此外，在直接安装至硅芯片的LED矩阵阵列的情况下，在激光剥离工艺期间，紧挨LED矩阵阵列的硅芯片的暴露区域暴露于具有250nm至350nm的范围中的波长的高强度辐射。这是因为在激光剥离工艺期间，通过LED矩阵阵列/蓝宝石载体界面的激光加热而从LED矩阵阵列去除蓝宝石载体衬底。图1A示出了根据本专利技术的一个实施例的包括重叠的接触焊盘与反射焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：有源区域，设置在半导体衬底中；最上面的金属层级，包括金属线，所述最上面的金属层级设置在所述半导体衬底上方；接触焊盘，设置在所述半导体器件的主表面处，所述接触焊盘耦合至所述最上面的金属层级中的所述金属线；隔离区域，分离设置在所述主表面处的所述接触焊盘，其中，相邻的接触焊盘通过所述隔离区域的一部分相互电隔离；以及反射结构，设置在所述最上面的金属层级与所述接触焊盘之间，其中在所述有源区域正上方的每个所述反射结构与分离所述接触焊盘的所述隔离区域的相关部分完全重叠。

【技术特征摘要】
2015.11.18 US 14/945,1701.一种半导体器件，包括：有源区域，设置在半导体衬底中；最上面的金属层级，包括金属线，所述最上面的金属层级设置在所述半导体衬底上方；接触焊盘，设置在所述半导体器件的主表面处，所述接触焊盘耦合至所述最上面的金属层级中的所述金属线；隔离区域，分离设置在所述主表面处的所述接触焊盘，其中，相邻的接触焊盘通过所述隔离区域的一部分相互电隔离；以及反射结构，设置在所述最上面的金属层级与所述接触焊盘之间，其中在所述有源区域正上方的每个所述反射结构与分离所述接触焊盘的所述隔离区域的相关部分完全重叠。2.根据权利要求1所述的器件，还包括：接触过孔，耦合在所述最上面的金属层级中的一条所述金属线与一个所述接触焊盘之间；以及侧壁间隔件，将所述接触过孔与所述反射结构电隔离。3.根据权利要求1所述的器件，其中所述反射结构包括与所述接触焊盘和所述最上面的金属层级中的所述金属线不同的组成。4.根据权利要求1所述的器件，其中所述接触焊盘和所述反射结构一起被配置为反射落在所述半导体器件的主表面上的高于400nm的可见光波长中的所有光。5.根据权利要求1所述的器件，还包括：直接焊接至所述接触焊盘的发光二极管(LED)芯片。6.根据权利要求1所述的器件，其中所述反射结构在每一侧在重叠距离上与所述接触焊盘重叠。7.根据权利要求6所述的器件，其中所述重叠距离在500nm至5微米之间。8.根据权利要求1所述的器件，其中所述反射结构包括金、银或基本为铝，其中所述接触焊盘基本包括金，并且其中所述最上面的金属层级中的所述金属线基本包括铜或铝。9.根据权利要求1所述的器件，还包括：非晶半导体结构，设置在所述反射结构和所述上部金属层级之间。10.根据权利要求9所述的器件，其中所述非晶半导体结构具有0.2微米至1微米的厚度。11.根据权利要求9所述的器件，其中所述非晶半导体结构包括非晶硅或者氟化非晶硅。12.一种半导体器件，包括：最上面的金属层级，包括金属线，所述最上面的金属层级设置在半导体衬底上方；接触焊盘，设置在所述半导体器件的主表面处，所述接触焊盘耦合至所述最上面的金属层级中的所述金属线；以及光吸收结构，设置在所述上部金属层级和所述接触焊盘之间，其中所述光吸收结构包括非晶半导体材料。13.根据权利要求12所述的器件，还包括：接触过孔，耦合在所述最上面的金属层级中的一条所述金属线与一个所述接触焊盘之间；以及侧壁间隔件，将所述接触过孔与所述光吸收结构电隔离。14.根据权利要求12所述的器件，其中所述光吸收结构与分离所述接触焊盘的隔离区域对准，其中每一个所述光吸收结构都设置在所述隔离区域的相关部分正下方。15.根据权利要求12所述的器件，其中所述光吸收结构具有0.2微米至1微米的厚度。16.根据权利要求12所述的器件，其中所述非晶半导体材料包括非晶硅或氟化非晶硅。17.根据权利要求12所述的器件，还包括设置在所述上部金属层级与所述接触焊盘之间的反射结构，其中所述反射结构被对准以位于相邻接触焊盘之间的间隙正下方。18.根据权利要求17所述的器件，其中所述反射结构部分地与所述接触焊盘重叠，其中所述反射结构包括与所述接触焊盘和所述最上面的金属层级中的金属线不同的金属。19.一种形成半导体器件的方法，所述方法包括：形成包括金属线的最上面的金属层级，所述最上面的金属层级形成在半导体衬底上方；在所述最上面的金属层级上方形成光反射/吸收结构；以及通过将所述光反射/吸收结构对准为位于相邻接触焊盘之间的间隙正下方，在所述光反射/吸收结构上方形成接触焊盘。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述接触焊盘与所述光反射/吸收结构重叠，其中所述光反射/吸收结构包括与所述接触焊盘和所述最上面的金属层级中的金属线不同的组成。21.根据权利要求19所述的方法，其中形成所述光反射/吸收结构包括：在所述金属线上方形成非晶半导体结构；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·博纳特，M·德比，J·加特巴尤尔，T·格罗斯，B·魏德甘斯，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE