本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體器件和模塊，在具體實施例中，涉及用于與發(fā)光芯片集成的半導(dǎo)體器件及其模塊。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件用于各種電應(yīng)用和其他應(yīng)用。其中，半導(dǎo)體器件包括通過以下處理形成的集成電路或分立器件：在半導(dǎo)體晶圓上方沉積一種或多種類型的薄膜材料，并且圖案化薄膜材料以形成集成電路。

發(fā)光二極管被用于照明、顯示器、電視、監(jiān)控屏幕等的多種應(yīng)用。在許多這種應(yīng)用中，多個發(fā)光二極管(led)(可以是分立led或led陣列)連接至硅驅(qū)動器芯片。硅驅(qū)動器芯片控制led參數(shù)，諸如接通/斷開以及亮度等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種半導(dǎo)體器件包括：有源區(qū)域，設(shè)置在半導(dǎo)體襯底中；最上面的金屬層級，包括金屬線，其中最上面的金屬層級設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上方。接觸焊盤設(shè)置在半導(dǎo)體器件的主表面處，其中接觸焊盤耦合至最上面的金屬層級中的金屬線。隔離區(qū)域分離設(shè)置在主表面處的接觸焊盤，其中相鄰的接觸焊盤通過隔離區(qū)域的一部分相互電隔離。反射結(jié)構(gòu)設(shè)置在最上面的金屬層級與接觸焊盤之間，其中在有源區(qū)域正上方的每個反射結(jié)構(gòu)都完全與分離接觸焊盤的隔離區(qū)域的相關(guān)部分重疊。

在各個實施例中，該器件還包括：接觸過孔，耦合在最上面的金屬層級中的一條金屬線與一個接觸焊盤之間；以及側(cè)壁間隔件，將接觸過孔與反射結(jié)構(gòu)電隔離。在一個實施例中，反射結(jié)構(gòu)包括與接觸焊盤和最上面的金屬層級中的金屬線不同的組成。在一個實施例中，接觸焊盤和反射結(jié)構(gòu)一起被配置為反射落在半導(dǎo)體器件的主表面上的高于400nm的可見光波長中的所有光。在一個實施例中，發(fā)光二極管(led)芯片直接焊接至接觸焊盤。在一個實施例中，反射結(jié)構(gòu)在每一側(cè)在重疊距離上與接觸焊盤重疊。在一個實施例中，重疊距離在500nm至5微米之間。在一個實施例中，反射結(jié)構(gòu)包括金、銀或基本為鋁，其中接觸焊盤基本包括金，并且其中最上面的金屬層級中的金屬線基本包括銅或鋁。在一個實施例中，該器件還包括：非晶半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，設(shè)置在反射結(jié)構(gòu)和最上面的金屬層級之間。在一個實施例中，非晶半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有0.2微米至1微米的厚度。在一個實施例中，非晶半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括非晶硅或者氟化非晶硅。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種半導(dǎo)體器件包括：最上面的金屬層級，包括金屬線，最上面的金屬層級設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上方。該器件還包括接觸焊盤，設(shè)置在半導(dǎo)體器件的主表面處，接觸焊盤耦合至最上面的金屬層級中的金屬線。該器件還包括光吸收結(jié)構(gòu)，設(shè)置在上部金屬層級和接觸焊盤之間，其中光吸收結(jié)構(gòu)包括非晶半導(dǎo)體材料。

在一個或多個實施例中，該器件還包括：接觸過孔，耦合在最上面的金屬層級中的一條金屬線與一個接觸焊盤之間；以及側(cè)壁間隔件，將接觸過孔與光吸收結(jié)構(gòu)電隔離。在一個實施例中，光吸收結(jié)構(gòu)與分離接觸焊盤的隔離區(qū)域?qū)剩渲忻總€光吸收結(jié)構(gòu)都設(shè)置在隔離區(qū)域的相關(guān)部分正下方。光吸收結(jié)構(gòu)具有0.2微米至1微米的厚度。非晶半導(dǎo)體材料包括非晶硅或氟化非晶硅。反射結(jié)構(gòu)設(shè)置在上部金屬層級與接觸焊盤之間，其中反射結(jié)構(gòu)被對準以位于相鄰接觸焊盤之間的間隙正下方。反射結(jié)構(gòu)部分地與接觸焊盤重疊，其中反射結(jié)構(gòu)包括與接觸焊盤和最上面的金屬層級中的金屬線不同的金屬。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種形成半導(dǎo)體器件的方法包括：形成包括金屬線的最上面的金屬層級，最上面的金屬層級形成在半導(dǎo)體襯底上方。該方法還包括：在最上面的金屬層級上方形成光反射/吸收結(jié)構(gòu)；以及通過將光反射/吸收結(jié)構(gòu)對準為位于相鄰接觸焊盤之間的間隙正下方，在光反射/吸收結(jié)構(gòu)上方形成接觸焊盤。

在一個或多個實施例中，接觸焊盤與光反射/吸收結(jié)構(gòu)重疊，其中光反射/吸收結(jié)構(gòu)包括與接觸焊盤和最上面的金屬層級中的金屬線不同的組成。在一個實施例中，形成光反射/吸收結(jié)構(gòu)包括：在金屬線上方形成非晶半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；以及形成在非晶半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上方并與非晶半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對準的反射結(jié)構(gòu)。

在一個實施例中，形成光反射/吸收結(jié)構(gòu)包括：在金屬線上方形成反射結(jié)構(gòu)。

在一個實施例中，該方法還包括：在光反射/吸收結(jié)構(gòu)上方形成保護層，其中接觸焊盤形成在保護層上方。在一個實施例中，保護層包括非平面主表面。

在一個實施例中，形成光反射/吸收結(jié)構(gòu)包括：在金屬線上方形成非晶半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，非晶半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與接觸焊盤重疊。

附圖說明

為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)勢，現(xiàn)在參考以下結(jié)合附圖進行的描述，其中：

圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括重疊的接觸焊盤與反射焊盤的驅(qū)動器芯片的截面圖，其中圖1b是示出接觸焊盤的驅(qū)動器芯片的俯視截面圖，以及圖1c是示出光反射/吸收焊盤的驅(qū)動器芯片的俯視截面圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括焊接至驅(qū)動器芯片的led矩陣芯片的封裝；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示出反射/吸收結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的放大截面圖；

圖4a至圖4d示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的在制造的各個階段期間的半導(dǎo)體器件，其中圖4a示出了在完成典型的金屬化工藝之后的半導(dǎo)體器件，其中圖4b示出了在形成圖案化抗蝕劑層之后的半導(dǎo)體器件，其中圖4c示出了在形成圖案化反射層之后的半導(dǎo)體器件，其中圖4d示出了在形成保護層之后的半導(dǎo)體器件；

圖5a至圖5d示出了根據(jù)本發(fā)明的可選實施例的具有光吸收結(jié)構(gòu)的制造的各個階段期間的半導(dǎo)體器件，其中圖5a示出了在最頂部的金屬層級上方形成非晶層之后的半導(dǎo)體器件，其中圖5b示出了在形成開口之后的半導(dǎo)體器件，其中圖5c示出了在形成絕緣側(cè)壁間隔件之后的半導(dǎo)體器件，其中圖5d示出了在用導(dǎo)電材料填充開口之后的半導(dǎo)體器件，其中圖5e示出了在形成接觸焊盤結(jié)構(gòu)之后的半導(dǎo)體器件；

圖6a至圖6c示出了組合現(xiàn)有實施例的可選實施例，其中圖6a示出了金屬層，其中圖6b和圖6c示出了金屬層和非晶層兩者；

圖7a至圖7f示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制造在不同層級上具有非晶結(jié)構(gòu)和反射層的半導(dǎo)體器件的各個階段，其中圖7a示出了在半導(dǎo)體襯底的金屬化上方形成圖案化非晶結(jié)構(gòu)之后的制造期間的半導(dǎo)體器件的截面圖，其中圖7b示出了在用保護層覆蓋圖案化非晶結(jié)構(gòu)之后的制造期間的半導(dǎo)體器件的截面圖，其中圖7c示出了在用保護層覆蓋圖案化非晶結(jié)構(gòu)之后的制造期間的半導(dǎo)體器件的截面圖，其中圖7d示出了在形成反射金屬層之后的制造期間的半導(dǎo)體器件的截面圖，其中圖7e示出了在反射金屬層中形成開口之后的制造期間的半導(dǎo)體器件的截面圖，其中圖7f示出了在形成焊盤之后的制造期間的半導(dǎo)體器件的截面圖；

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括固定至led芯片的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體模塊的截面圖；以及

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的被設(shè)計為最小化寄生效應(yīng)的反射結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的截面圖。

具體實施方式

在一些發(fā)光二極管(led)應(yīng)用中，led被直接安裝至公共封裝件中的硅芯片。在這種應(yīng)用中，硅芯片可以暴露于大量的源于led的散射光。來自散射光的光子可以被硅襯底吸收，并且通過電子-空穴生成而產(chǎn)生漏電流。這會導(dǎo)致可干擾硅芯片內(nèi)的電路的功能的不穩(wěn)定電流。

此外，在直接安裝至硅芯片的led矩陣陣列的情況下，在激光剝離工藝期間，緊挨led矩陣陣列的硅芯片的暴露區(qū)域暴露于具有250nm至350nm的范圍中的波長的高強度輻射。這是因為在激光剝離工藝期間，通過led矩陣陣列/藍寶石載體界面的激光加熱而從led矩陣陣列去除藍寶石載體襯底。

圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括重疊的接觸焊盤與反射焊盤的驅(qū)動器芯片的截面圖。圖1b示出了接觸焊盤的截面俯視圖，以及圖1c示出了反射焊盤的截面俯視圖。

參照圖1a，驅(qū)動器芯片5可包括其上形成功能元件的半導(dǎo)體襯底10。金屬化層20形成在半導(dǎo)體襯底10上。驅(qū)動器芯片5包括用于接觸驅(qū)動器芯片5的各個部件的接觸焊盤結(jié)構(gòu)40。在各個實施例中，接觸焊盤結(jié)構(gòu)40包括金屬焊盤，其包括諸如金、銀、鋁、銅等的金屬。

在各個實施例中，通過接觸焊盤結(jié)構(gòu)40之間的開口60露出驅(qū)動器芯片5的一部分。這是因為接觸焊盤結(jié)構(gòu)40僅覆蓋驅(qū)動器芯片5的總表面積的一部分。除了驅(qū)動器芯片5在驅(qū)動器芯片5正下方的區(qū)域之外，驅(qū)動器芯片5的剩余部分直接暴露給撞擊驅(qū)動器芯片5的表面的任何輻射。此外，由于光衍射，驅(qū)動器芯片5的幾乎所有的區(qū)域都可以暴露給任何撞擊光。

在各個實施例中，光反射/吸收焊盤30形成在驅(qū)動器芯片5的金屬化層20中或上方。光反射/吸收焊盤30被制作為具有第一寬度w1，該寬度大于開口60的第二寬度w2，從而防止成角度的光線到達襯底10。盡管在圖1a中僅示出了一維，但在與襯底10平行的同一平面中的另一維中，光反射/吸收焊盤30類似地在接觸焊盤結(jié)構(gòu)40下方延伸。

在各個實施例中，光反射/吸收焊盤30的大小比開口60的大小大約大10％至30％。在各個實施例中，光反射/吸收焊盤30在每一側(cè)與接觸焊盤結(jié)構(gòu)40重疊大約1至2微米。在圖1a中示出該重疊距離ol。在一個實施例中，光反射/吸收焊盤30重疊500nm至5微米。

在一個或多個實施例中，光反射/吸收焊盤30設(shè)置在驅(qū)動器芯片5不具有接觸焊盤結(jié)構(gòu)40的所有區(qū)域下方。在一個或多個實施例中，光反射/吸收焊盤30可能不電連接至襯底10中的任何部件或器件。然而，在一些實施例中，光反射/吸收焊盤30可以耦合至地電位。圖9進一步示出了用于連接光反射/吸收焊盤30以避免寄生效應(yīng)的可選的可能性。在其他實施例中，如不同實施例中描述的，光反射/吸收焊盤30耦合至接觸焊盤結(jié)構(gòu)40。

圖1b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示出接觸焊盤的驅(qū)動器芯片的截面俯視圖。

參照圖1b，驅(qū)動器芯片5的頂側(cè)包括接觸焊盤，諸如第一接觸焊盤51、第二接觸焊盤52、第三接觸焊盤53和第四接觸焊盤54。在一些實施例中，剩余接觸焊盤結(jié)構(gòu)可以是不接觸襯底10的底層器件區(qū)域的焊盤結(jié)構(gòu)55。在又一些實施例中，接觸焊盤可以緊密排列，使得避免了焊盤結(jié)構(gòu)55。圖1b還示出隔離相鄰的接觸焊盤的開口60。在不具有開口60的情況下，襯底10上的所有器件將短路，因為相鄰的接觸焊盤將電連接到一起。然而，開口60留下光進入襯底10的開放進入點。這是因為光不被可用于填充開口60的任何隔離材料所反射。此外，金屬化層20的隔離材料可以是透明或半透明的。然而，如圖1c進一步描述的，在各個實施例中，光反射/吸收焊盤30阻擋這些進入點使光進入襯底10。

圖1c示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示出光反射/吸收焊盤的驅(qū)動器芯片的截面俯視圖。

參照圖1c，通過光反射/吸收焊盤30阻擋光從開口60進入襯底10的進入點。在各個實施例中，光反射/吸收焊盤30包括金屬材料，諸如銀、鋁、金和其他反射材料。

因此，在各個實施例中，驅(qū)動器芯片5完全被光反射/吸收焊盤30和接觸焊盤結(jié)構(gòu)40的組合所密封。結(jié)果，導(dǎo)向驅(qū)動器芯片5的所有光被反射回來而不在驅(qū)動器芯片5中產(chǎn)生漏電流。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括焊接至驅(qū)動器芯片的led矩陣芯片的封裝件。

參照圖2，封裝件包括公共芯片210(例如，驅(qū)動器芯片)，其具有多個接觸焊盤220。多個接觸焊盤220耦合至公共芯片210的襯底內(nèi)的各個電路。第一led矩陣陣列214和第二led矩陣陣列242通過焊料結(jié)合物230焊接至多個接觸焊盤220。

多個反射結(jié)構(gòu)215設(shè)置在多個接觸焊盤220之間的開口下方。多個反射結(jié)構(gòu)215反射和/或吸收通過多個接觸焊盤220之間的開口進入公共芯片210的所有光。如各個實施例中所描述的，多個反射結(jié)構(gòu)215被設(shè)計為在多個接觸焊盤220正下方，但是還大于多個接觸焊盤220之間的開口。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示出反射/吸收結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的放大截面圖。

參照圖3，半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底310，其可以包括用于接觸形成在半導(dǎo)體襯底310中的各個器件區(qū)域的摻雜區(qū)域。在各個實施例中，一個或多個金屬層級形成在半導(dǎo)體襯底310上方。圖3示出了僅用于說明的兩個金屬化層級。第一金屬層級包括第一金屬線316和第二金屬線317。第二金屬層級包括第一芯片接觸焊盤331a和第二芯片接觸焊盤331b。第一led芯片337的一部分附接至第一芯片接觸焊盤331a，而第二led芯片338的一部分附接至第二芯片接觸焊盤331b。led芯片可以包括多個led器件或分立led器件。

在開口350下方，形成第一金屬層324和反射層325。第一金屬層324可以包括金屬擴散阻擋層，并且可以包括諸如鈦、鉭及其氮化物的難熔金屬。第一金屬層324還可以幫助反射層325與下方的層的粘合。反射層325可以包括諸如銀、鋁等的反射金屬。在各個實施例中，反射層325反射具有200nm至1000nm之間的波長的光。

如圖3所示，當來自一個led芯片(或者否則來自不同源)的光束朝向開口350行進時，其被反射層325反射回來。在各個實施例中，反射層325具有大約10nm至大約50nm的厚度。在一個實施例中，反射層325具有0.2微米至1微米的厚度。

保護層330設(shè)置在反射層325上方。在一個實施例中，透明的絕緣層包括氮化物。保護層330幫助在處理期間保護下面的反射層325免受環(huán)境和各種化學(xué)物的影響。保護層330被選擇為使得從反射層325反射的光通過保護層330折射并且不反射回反射層325。在一些實施例中，保護層330可以被光吸收材料替代，該材料吸收通過其中的部分光。然而，這種層由于有限的厚度而具有有限的的吸收能力。

在各個實施例中，由于結(jié)構(gòu)化第一金屬層324和反射層325的形成，保護層330不是平面層。然而，還可以使用平面化工藝來形成平面結(jié)構(gòu)，這將在下面的實施例中進一步描述。

在各個實施例中，反射層325被定位為盡可能接近芯片的最上面的表面330s。因此，在一個或多個實施例中，反射層325被定位在最上面的金屬化層級(包括第一金屬線321)和接觸焊盤之間。在各個實施例中，反射層325定位為距芯片的最上面的表面330s在10nm至50nm之間。

圖4a至圖4d示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的在制造的各個階段期間的半導(dǎo)體器件。

圖4a至圖4d示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的可以在形成圖1至圖3所示結(jié)構(gòu)的過程中涉及的工藝步驟。

圖4a示出了在完成典型的金屬化工藝之后的半導(dǎo)體器件。因此，最上面的金屬層級包括第一金屬線316和第二金屬線317。如圖4a接下來所示，鈍化層332形成在最上面的金屬化層級上方。在圖4a中，為了簡化和清楚，僅示出了最后的金屬層級。

在一個或多個實施例中，鈍化層322可以包括氧化物層。在一個實施例中，鈍化層322可以是層間介電材料。在各個實施例中，鈍化層322包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳氮化硅、聚合物介電質(zhì)、bcb、聚酰亞胺、光酰亞胺或它們的組合。

第一金屬層324和反射層325被沉積在鈍化層322上方。在各個實施例中，第一金屬層324可以是擴散阻擋件，并且還是粘合促進劑。第一金屬層324可以包括鈦、鉭、釕、鎢、它們的碳化物、它們的氮化物或它們的組合。在一個實施例中，第一金屬層324使用諸如射頻(rf)磁控濺射的濺射工藝來沉積。然而，在其他實施例中，第一金屬層324可以使用任何其他沉積工藝來沉積，諸如化學(xué)氣相沉積。在各個實施例中，第一金屬層324具有大約1nm至大于10nm的厚度。

反射層325沉積在第一金屬層324上方。反射層325包括反射金屬。在一個實施例中，形成反射層325，以便形成針對200nm至1500nm的光以及可見光而言高度反射的頂面。

在一個實施例中，反射層325包括鋁、銀或者具有高反射率的其他材料。在各個實施例中，反射層325具有至少95％的總反射率，并且在各個實施例中為大約96％至99％。在又一些實施例中，反射層325可以是具有99％至99.99％之間的總反射率的高度反射的。

可以使用諸如氣相沉積的沉積工藝來沉積反射層325。在一個或多個實施例中，反射層325可以使用諸如rf磁控濺射的濺射工藝來沉積。

在一個實施例中，反射層325包括金屬材料，諸如鋁、銀、鉻、鎳-鉻、金和它們的組合。在另一實施例中，反射層325包括高反射率介電層。在又一些實施例中，反射層325包括層堆疊，例如其上形成反射介電層的金屬層。

在一些實施例中，反射層325的頂面可以在一些實施例中被陽極化以形成保護層。

在各個實施例中，反射層325可以具有大約10nm至大約100nm的厚度。在一個實施例中，反射層325具有大約20nm至大約50nm的厚度。

圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在形成圖案化抗蝕劑層之后的半導(dǎo)體器件。

如圖4b所示，沉積并圖案化抗蝕劑層341。在各個實施例中，抗蝕劑層341可以包括硬掩模層，諸如氮化硅和/或氧化硅?？刮g劑層可以沉積在硬掩模層上方并且使用光刻進行圖案化。將圖案化的抗蝕劑層用作蝕刻掩模，使用諸如反應(yīng)離子蝕刻的蝕刻工藝來圖案化硬掩模層，以產(chǎn)生圖案化抗蝕劑層341。

圖4c示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在形成圖案化反射層之后的半導(dǎo)體器件。

將圖案化抗蝕劑層341用作蝕刻掩模，蝕刻下面的反射層325和第一金屬層324。在一個或多個實施例中，各向異性濕法蝕刻工藝可用于蝕刻反射層325。在各個實施例中，相同的蝕刻化學(xué)物可用于蝕刻反射層325和第一金屬層324兩者。

圖4d示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在形成保護層之后的半導(dǎo)體器件。

保護層330沉積在圖案化反射層325上方。在一個或多個實施例中，可以使用化學(xué)氣相沉積(cvd)工藝(包括等離子體增強cvd工藝)、物理氣相沉積或包括旋涂工藝的涂覆工藝來沉積保護層330。

在一個實施例中，保護層330包括氮化硅。在其他實施例中，保護層330可包括摻雜玻璃(bpsg、psg、bsg)、有機硅酸鹽玻璃(osg)、碳摻雜氧化物(cdo)、氟化硅酸鹽玻璃(fsg)、旋涂玻璃(sog)等。隨后的工藝可如傳統(tǒng)處理一樣繼續(xù)，例如在芯片的最頂層的表面上形成接觸焊盤。

圖5a至圖5d示出了根據(jù)本發(fā)明的可選實施例的在制造光吸收結(jié)構(gòu)的各個階段期間的半導(dǎo)體器件。

圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在最頂層的金屬層級上方形成非晶層之后的半導(dǎo)體器件。圖5a示出了包括鄰近隔離區(qū)域420(其可以是層間介電層的一部分)的第一金屬線410的最上面的金屬層級。

絕緣層430形成在第一金屬線410上方。在一個實施例中，在形成第一金屬線410之后，絕緣材料形成在第一金屬線410上方和周圍。在一個實施例中，絕緣層430包括氧化物。在一個或多個實施例中，使用氣相沉積工藝來沉積絕緣層430，諸如物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、高密度等離子體沉積、等離子體增強化學(xué)氣相沉積等。

例如使用化學(xué)機械平面化工藝來平面化絕緣材料，以形成隔離區(qū)域420和絕緣層430(它們可以是連續(xù)區(qū)域)。

非晶層440沉積在絕緣層430上方。在各個實施例中，非晶層440可以使用化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、金屬有機化學(xué)氣相沉積和其他工藝來沉積。

在各個實施例中，非晶層440包括非晶半導(dǎo)體，包括非晶硅、非晶硅鍺、非晶碳和非晶硅碳。

在各個實施例中，非晶層440具有大約0.3微米至大約5微米的厚度。在一個實施例中，非晶層440具有1微米至3微米的厚度。在一個實施例中，非晶層440具有0.2微米至1微米的厚度。

非晶層440的厚度與非晶層440吸收光的能力成正比。例如，當非晶層440包括非晶硅時，波長500nm的光的大約65％在1微米厚的非晶硅層中透射期間被吸收，而波長500nm的光的大約87％在2微米厚的非晶硅層中透射期間被吸收，以及波長500nm的光的大約95％在3微米厚的非晶硅層中透射期間被吸收。因此，根據(jù)應(yīng)用，調(diào)整非晶層440的厚度。然而，較長波長在非晶硅中被吸收得較差，并且需要更厚的層。同時，薄金屬層非常有效地反射較長波長，而金屬不太擅長反射較短的波長。例如，金是短于500nm的光的差的反射器，而其是波長長于500nm的光的極好的反射器。諸如鋁或銀的其他金屬也不是較短波長的光的有效反射器，盡管它們比金要好一些。因此，(例如，金)反射焊盤(如圖1所述)與圖5a至圖5d所述的吸收焊盤的組合可以有效地消除寬范圍的波長的有害輻射。

氮化物層450被沉積在非晶層440上方。在一個或多個實施例中，氮化物層450可以包括氮化硅或氮氧化硅。在各個實施例中，氮化物層450可以使用氣相沉積工藝來沉積。

圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在形成開口之后的半導(dǎo)體器件。

形成通過氮化物層450、非晶層440和絕緣層430的開口451。在一個實施例中，開口451可以使用單個蝕刻工藝來形成。開口451用于形成與下面的金屬層級(諸如第一金屬線410)的接觸。然而，開口451必須與非晶層440隔離以避免由這些層引入的寄生效應(yīng)。

圖5c示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在形成絕緣側(cè)壁間隔件之后的半導(dǎo)體器件。

絕緣側(cè)壁間隔件455形成在開口451的側(cè)壁上。絕緣側(cè)壁間隔件455可以通過沉積氧化物層，然后使用各向異性蝕刻工藝蝕刻氧化物層來形成。在其他實施例中，絕緣側(cè)壁間隔件455可以通過沉積氮化物層或其他介電材料層，然后使用各向異性蝕刻工藝蝕刻所沉積層來形成。在各個實施例中，絕緣側(cè)壁間隔件455還可以包括層堆疊，諸如氧化物/氮化物、氧化物/氮化物/氧化物等。

圖5d示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在用導(dǎo)電材料填充開口之后的半導(dǎo)體器件。

使用諸如濺射的沉積工藝，用導(dǎo)電材料456填充開口451。在一個實施例中，導(dǎo)電材料456可以包括鎢。在用導(dǎo)電材料456填充開口451之前，可以沉積擴散阻擋件和粘合促進劑來避免金屬從下面的第一金屬線410擴散。例如，可以沉積鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、氮化鎢、碳化鎢等的層。

圖5e示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在形成接觸焊盤結(jié)構(gòu)之后的半導(dǎo)體器件。

例如，使用化學(xué)機械平面化工藝來平面化導(dǎo)電材料456。導(dǎo)電焊盤結(jié)構(gòu)465形成在導(dǎo)電材料456和氮化物層450上方。

如圖5e所示，在導(dǎo)電焊盤結(jié)構(gòu)465的反射表面與第一金屬線410之間的重復(fù)內(nèi)反射期間，在非晶層440內(nèi)吸收在相鄰導(dǎo)電焊盤結(jié)構(gòu)465之間穿過的光線。

圖6a至圖6c示出了組合先前實施例的可選實施例。在圖6a中，金屬層510代替非晶層440，而圖6b和圖6c示出了金屬層510和非晶層440兩者。圖6b示出了金屬層510和非晶層440與圖6c相反的堆疊。形成圖6a至圖6c所述結(jié)構(gòu)的工藝可以類似于圖5a至圖5e所述的工藝。金屬層510例如可以使用濺射工藝來形成。如前所述，在各個實施例中，圖6b和圖6c中的非晶層440包括大約0.3微米至大約5微米厚的非晶硅，以及在一個實施例中為0.5微米至3微米。

圖7a至圖7f示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制造在不同層級上具有非晶結(jié)構(gòu)和反射層的半導(dǎo)體器件的各個階段。

圖7a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在半導(dǎo)體襯底的金屬化上方形成圖案化非晶結(jié)構(gòu)之后的制造期間的半導(dǎo)體器件的截面圖。

參照圖7a，示出了前端和后端處理之后的半導(dǎo)體器件。用于半導(dǎo)體器件的金屬化包括第一層間介電層511、第二層間介電層521、第三層間介電層530和第四層間介電層541。

類似于其他實施例，示出了最上面的金屬層級540和中間金屬層級520。中間和上部金屬層級520和540通過過孔531連接。類似地，中間金屬層級520通過過孔513連接至下部金屬層級。

蝕刻停止襯墊551形成在包括上部金屬層級540的第四層間介電層541上方。在一個實施例中，蝕刻停止襯墊551包括氮化物。

使用光刻工藝，非晶結(jié)構(gòu)554形成在蝕刻停止襯墊551上方。在各個實施例中，非晶結(jié)構(gòu)554使用諸如等離子體工藝的工藝來沉積。用于沉積非晶結(jié)構(gòu)554的示例工藝包括射頻等離子體增強化學(xué)氣相沉積。

在各個實施例中，非晶結(jié)構(gòu)554包括非晶硅。在其他實施例中，非晶結(jié)構(gòu)554包括諸如硅鍺、碳化硅、砷化鎵、氮化鎵的半導(dǎo)體作為另外的示例。當沉積其他半導(dǎo)體時，調(diào)整前體組成。例如，可以使用sih4和geh4來沉積硅鍺。在各個實施例中，非晶結(jié)構(gòu)554的厚度如在先前實施例中所描述。

一旦沉積了非晶結(jié)構(gòu)554，就必須小心地控制剩余工藝的熱預(yù)算，以避免非晶材料結(jié)晶化為晶體材料。因此，在各個實施例中，控制隨后的工藝小于450℃。

非晶結(jié)構(gòu)554用作吸收層的能力取決于非晶結(jié)構(gòu)554中的非晶含量相對于非晶結(jié)構(gòu)554中的晶體含量的量。因此，在一些實施例中，可以向非晶結(jié)構(gòu)554添加雜質(zhì)，以在隨后的處理期間防止結(jié)晶化。例如，在一個實施例中，非晶結(jié)構(gòu)554包括具有附加的氟、氮、氯原子的非晶硅。在圖案化非晶結(jié)構(gòu)554之前，可以通過注入工藝引入氟、氮和氯?？蛇x地，在一些實施例中，在形成非晶結(jié)構(gòu)554期間，可以直接沉積氟化非晶硅。例如，諸如等離子體增強化學(xué)氣相沉積的氣相沉積工藝可用于沉積非晶結(jié)構(gòu)554。在這種實施例中，可以改變前體氣體的化學(xué)性質(zhì)以例如通過使用sif4以及硅烷(sinh2n+2)(諸如sih4和si2h6等)將氟引入非晶硅中。

圖7b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在用保護層覆蓋圖案化非晶結(jié)構(gòu)之后的制造期間的半導(dǎo)體器件的截面圖。

參照圖7b，第五層間介電層552形成在圖案化非晶結(jié)構(gòu)554上方。在一個實施例中，第五層間介電層552可以包括與下面的第四層間介電層541相同的組成。在其他實施例中，第五層間介電層552可以包括諸如teos氧化物的氧化物。在沉積第五層間介電層552之后，可以執(zhí)行平面化工藝。第二蝕刻停止襯墊553可沉積在第五層間介電層552上方。

圖7c示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在用保護層覆蓋圖案化非晶結(jié)構(gòu)之后的制造期間的半導(dǎo)體器件的截面圖。

第五層間介電層552被圖案化以開放下面的在上部金屬層級540中的金屬線。圖案化可以通過使用光刻工藝形成蝕刻掩模、然后銅各向異性蝕刻工藝來執(zhí)行。

圖7d示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在形成反射金屬層之后的制造期間的半導(dǎo)體器件的截面圖。

導(dǎo)電襯墊560和導(dǎo)電反射層561沉積在第五層間介電層552上方。在各個實施例中，導(dǎo)電襯墊560包括鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭等。導(dǎo)電反射層561包括鋁、銀、金、鉑、鎳、鉻和它們的組合。在一個實施例中，導(dǎo)電反射層561使用物理氣相沉積工藝來沉積，盡管在其他實施例中可以適合任何適當?shù)某练e工藝。在各個實施例中，導(dǎo)電反射層561可以具有大約50nm至大約600nm的厚度，并且在一個實施例中為200nm至400nm。導(dǎo)電反射層561被配置為反射光以及形成從下面的金屬層級到將形成的接觸焊盤的導(dǎo)電路徑。

圖7e示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在反射金屬層中形成開口之后的制造期間的半導(dǎo)體器件的截面圖。

在各個實施例中，圖案化導(dǎo)電襯墊560和導(dǎo)電反射層561的毯覆層以隔離相鄰的焊盤。因此，使用光刻工藝來形成抗蝕劑層567，并且使用各向異性蝕刻工藝來蝕刻導(dǎo)電反射層561和導(dǎo)電襯墊560。

圖7f示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在焊盤之后的制造期間的半導(dǎo)體器件的截面圖。

第一保護層570形成在導(dǎo)電反射層561和導(dǎo)電襯墊560上方。在一個或多個實施例中，第一保護層570可以包括氧化物。在各個實施例中，第一保護層570可以具有大約500nm至大約1000nm的厚度。第二保護層580形成在第一保護層570上方。在一個實施例中，第二保護層580可以包括氮化物。

接觸焊盤結(jié)構(gòu)581被形成并且通過設(shè)置在第一和第二保護層570和580中的上部過孔571連接至導(dǎo)電反射層561。在一個實施例中，接觸焊盤結(jié)構(gòu)581可以包括金。

承載多個芯片的半導(dǎo)體襯底被減薄(從背側(cè))并且進行單顆化以形成多個芯片500。圖7f示出了由此形成的單個芯片500。

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括固定至led芯片的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體模塊的截面圖。

通過焊接至接觸焊盤結(jié)構(gòu)581，發(fā)光二極管(led)芯片610可以直接與如此制造(例如，如上面使用圖7a至圖7f所述)的芯片500連接。圖8示出了用于固定半導(dǎo)體芯片500與led芯片610的焊料結(jié)合物630。

如圖8所示，重疊的接觸焊盤結(jié)構(gòu)581和導(dǎo)電反射層561用反射層完全密封芯片500，使得可見光范圍中的所有光被反射回來以保護芯片電路不受入射光的影響。具體地，來自led芯片610的光可以為大約400nm至500nm，例如440nm。導(dǎo)電反射層561在較長的可見光范圍(例如，大于400nm)內(nèi)具有極好的反射性。在各個實施例中，導(dǎo)電反射層561可以具有例如針對圖1a至圖1c中的光反射/吸收焊盤30、圖3和圖4d中的反射層325、圖6b和圖6c中的金屬層510所描述的結(jié)構(gòu)。

非晶結(jié)構(gòu)554(如果存在的話)吸收通過導(dǎo)電反射層561中的間隙(如果有的話)的任何剩余光或者沒有被導(dǎo)電反射層561反射的較短波長光。

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的、反射結(jié)構(gòu)被設(shè)計為最小化寄生效應(yīng)的半導(dǎo)體器件的截面圖。

如圖9所示，在一個實施例中，光反射/吸收焊盤30與對應(yīng)的接觸焊盤結(jié)構(gòu)40處于相同的電位。這最小化光反射/吸收焊盤30與對應(yīng)的接觸焊盤結(jié)構(gòu)40之間的寄生電容。

如各個實施例所述，包括金屬的材料例如可以是純金屬、金屬合金、金屬化合物、金屬間化合物等，即，包括金屬原子的任何材料。

雖然參照說明性實施例描述了本發(fā)明，但說明書不意在以限制意義解釋。在本領(lǐng)域技術(shù)人員參考說明書時，說明性實施例的各種修改和組合以及本發(fā)明的其他實施例將是顯然的。作為說明，圖1至圖8所述的實施例可以在可選實施例中相互組合。因此，所附權(quán)利要求包括了任何這些修改或?qū)嵤├?/p>