具有半导体薄膜的组合半导体装置制造方法及图纸

一种半导体装置，包括接合到衬底的两个半导体薄膜，和将第一半导体薄膜中例如发光器件的半导体器件与第二半导体薄膜中的集成电路电连接的薄膜互连线。通常，该集成电路驱动该半导体器件。两个半导体薄膜与衬底分开形成。第一半导体薄膜可以包括半导体器件阵列。第一和第二半导体薄膜可以作为阵列被复制而接合到相同的衬底。与包含有阵列芯片和分离的驱动器芯片的常规半导体装置相比，本发明专利技术装置更小并且降低了材料成本。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体装置，它可用在例如电子照相打印机的发光二极管(LED) 打印头中。
技术介绍
参考图28，常规的LED打印头900包括了一电路板901，其上面装配了具有电极焊 盘903的多个LED阵列芯片902，以及具有电极焊盘905的多个驱动器集成电路(IC)芯片 904。电极焊盘903，905通过接合线906互连，从驱动IC芯片904经接合线906向形成在 LED阵列芯片902中的LED907提供电流。驱动IC芯片904上的其它电极焊盘909通过其 它接合线911与电路板901上的接合焊盘910连接。为了得到可靠的引线接合，电极焊盘903，905，909必须相当大，如一百微米见方 (100 umXIOOum),并且LED阵列芯片902必须具有与驱动IC芯片904 (典型250-300 u m) 大约相同的厚度，尽管LED阵列芯片902的功能部分(LED 907)距离表面仅有约5 y m的深 度。为了适应引线接合的需要，仅仅为了容纳LED907，LED阵列芯片902就必须比必要量要 大许多和厚许多。这些要求提高了 LED阵列芯片902的尺寸和材料成本。正如图29中的平面图所示，在每个LED阵列芯片902上电极焊盘903可能必需排 成交叉的形式。这种排列进一步增加了芯片面积，并且由于增加了从一些LED907到它们的 电极焊盘903的路径长度而增加了相关的电压降。还不得不增加驱动IC芯片904的尺寸来容纳大量的接合焊盘905，驱动IC芯片 904通过接合焊盘905与LED阵列芯片902互连。在日本尚未审查的专利申请公布号Nol0_063807(图3-6，图8和段落0021)中公 开了具有薄膜结构的发光元件，但是这些发光元件具有焊料凸点的电极焊盘，经过它来提 供电流。一个这种发光元件的阵列占用与常规LED阵列芯片902基本上相同的面积。
技术实现思路
本专利技术的总的目的是减小半导体装置的尺寸和材料成本。更具体的目的是减小包含有发光元件阵列和它们的驱动电路的半导体装置的尺 寸和材料成本。本专利技术提供了一种集成半导体装置，其中与衬底分开形成一对半导体薄膜，然后 将这对薄膜接合到衬底上。第一半导体薄膜包括至少一个半导体器件。第二半导体薄膜包 括了一集成电路和端子以驱动第一半导体膜中的半导体器件。一单独互连线从第一半导体 薄膜延伸到第二半导体薄膜，部分地经过衬底并且将第一半导体薄膜中的半导体器件与第 二半导体薄膜中的端子电连接。如果需要的话，可以提供电介质膜以使得单独互连线与部分半导体薄膜以及与衬底绝缘。在第一半导体薄膜中的半导体器件可以是LED。该半导体薄膜可以包括由位于第 二半导体薄膜中的集成电路所驱动的LED阵列。与包含LED阵列芯片和分离的驱动IC芯 片的常规半导体装置相比，本专利技术的半导体装置减少了材料成本，这是因为LED阵列和集 成电路简化成薄膜并且由此减小了装置的总体尺寸。因为取消了常规的用于互连LED和它 们的驱动电路的大的引线接合焊盘，并且因为减小了 LED和它们的驱动电路之间的距离， 所以总体尺寸缩小了。附图说明在附图中图1是示意性示出根据本专利技术第一实施例的部分集成LED/驱动IC芯片的透视 图；图2是示意性示出图1中的集成LED/驱动IC芯片的平面图；图3是更详细的示意性示出图1中的部分集成LED/驱动IC芯片的平面图；图4是示意性示出图3中的经过线S4_S4剖面部分的剖视图；图5是半导体晶片的平面图，在该晶片上根据本专利技术第一实施例制作了集成LED/ 驱动IC芯片；图6A到6E是示意性示出制作图1中的集成LED/驱动IC芯片的制作工艺步骤的 平面图；图7是示意性示出在LED外延薄膜制作工艺中第一阶段的剖视图；图8是示意性示出在LED外延薄膜制作工艺中第二阶段的剖视图；图9是示意性示出在LED外延薄膜制作工艺中第三阶段的剖视图；图10是示意性示出图9中的经过线S9_S9剖面部分的剖视图；图11A，11B和11C是示意性示出制作图1中集成电路薄膜的工艺步骤的剖视图；图12是示意性示出根据本专利技术第二实施例的部分集成LED/驱动IC芯片的平面 图；图13是示意性示出根据第三实施例的部分集成LED/驱动IC芯片的平面图；图14是示意性示出图13中的经过线S14_S14剖面部分的剖视图；图15是示意性示出根据本专利技术第四实施例的部分集成LED/驱动IC芯片的平面 图；图16是示意性示出图15中的部分集成LED/驱动IC芯片的透视图；图17是示意性示出图15中的经过线S17_S17剖面部分的剖视图；图18是示意性示出根据本专利技术第五实施例的部分集成LED/驱动IC芯片的透视 图；图19是示意性示出图18中的部分集成LED/驱动IC芯片的平面图；图20是示意性示出根据本专利技术第六实施例的部分集成LED/驱动IC芯片的平面 图；图21是示意性示出根据第七实施例的部分集成LED/驱动IC芯片的平面图；图22是示意性示出根据第八实施例的部分集成LED/驱动IC芯片的平面图23是示意性示出图22中的部分集成LED/驱动IC芯片的透视图；图24是举例说明制作第八实施例中的集成电路薄膜的平面图；图25是示意性示出根据本专利技术第九实施例的集成LED/驱动IC芯片的平面图；图26是示意性示出使用本专利技术半导体装置的LED打印头的剖视图；图27是示出使用本专利技术的半导体装置的LED打印头的示意性切去一部分的侧视 图；图28是示意性示出常规的LED打印头的一部分的透视图；和图29是示意性示出在常规的LED打印头中的部分LED阵列芯片的平面图。具体实施例方式现在将参考附图说明本专利技术的实施例，其中相同的参考符号表示相同的元件。第一实施例在图1透视图中和图2和3的平面图中示意性示出了的本专利技术半导体装置的第一 实施例，它是集成LED/驱动IC芯片100，包括衬底101、金属层102、多个半导体薄膜和集成 电路薄膜104，金属层102与衬底101的部分表面紧密接触，下文中称为LED外延膜103的 多个半导体薄膜接合到金属层102的表面，集成电路薄膜104接合到衬底101的表面，通过 多个单独互连线105与LED外延膜103互连，如图3更清晰所示。衬底101可以是绝缘衬底，如玻璃，树脂或者陶瓷衬底。可选的，衬底101可以是 金属衬底或者半导体衬底。在衬底101的表面上与接合集成电路薄膜104的部分相邻但没有覆盖的区域内形 成金属层102。金属层102例如是厚度约100纳米(lOOnm = 0. 1 u m)的钯或金膜。LED外 延膜103接合到金属层102的表面。金属层102的功能既包括与LED外延膜103的接合又 包括将位于LED底部表面上的公共端子区(没有示出)与衬底101上的公共端子区(没有 示出)的电连接。优选在金属层102和衬底101上的公共端子区之间形成欧姆接触。在这 个实施例中，LED外延膜103的公共端子区是占据LED外延薄膜的全部底面的n型GaAs层。 衬底101的公共端子区表示与提供在衬底101上的金属层102接触的衬底区。在第一实施例的变化中，衬底101的公共端子区包括衬底101上形成的端子，它使 得既与金属层102接触又与集成电路薄膜104接触。在另一个变化中，金属层102覆盖了衬 底101的整个表面并且LED外延膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造组合半导体装置的方法，所述方法包括如下步骤：准备具有实质上是平的上表面的衬底；准备由使用不同于所述衬底的另一个衬底的工艺而形成的第一半导体薄膜；将所述第一半导体薄膜结合到所述衬底的所述上表面上的预先确定的区域上；准备由使用不同于所述衬底和所述第一半导体薄膜的又另一个衬底的工艺而形成的第二半导体薄膜；将所述第二半导体薄膜结合到所述衬底的所述上表面上的另一个预先确定的区域上；其中，所述第一和第二半导体薄膜中的每个具有不大于１０微米的厚度；作为所述第一和第二半导体薄膜中的一个的主要材料有非晶硅、单晶硅、多晶硅或化合物半导体，并且所述第一和第二半导体薄膜中的一个包括至少一个半导体器件，以及作为所述第一和第二半导体薄膜中的另一个的主要材料有非晶硅、单晶硅、多晶硅或化合物半导体，并且所述第一和第二半导体薄膜中的另一个包括集成电路和第一端子；在所述第一和第二半导体薄膜的所述结合之后，通过光刻法形成薄膜金属层，通过所述衬底的所述上表面和被结合到所述衬底上的所述第一和第二半导体薄膜中的每个，所述金属层电连接所述第一半导体薄膜的所述半导体元件和所述第二半导体薄膜的所述第一端子。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：荻原光彦，藤原博之，安孙子一松，佐久田昌明，
申请(专利权)人：日本冲信息株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]