半导体装置及其制造方法 【技术领域】
本发明是关于一种半导体装置及制造半导体装置的方法，特别是关于薄膜发光二极管装置及制造薄膜发光二极管装置的方法。
背景技术
如图1所示，其为现有发光二极管装置的示意图。如图所示，发光二极管装置210包括发光二极管组件212、硅基板(SiliconSubmount)213、散热体214、导线215、导电架(Lead)216、封装壳体217、与透镜218，其中导线215可为金(Au)线。发光二极管装置210的结构可为，例如，Lumileds公司K2产品的薄膜覆晶(TFFC)结构。发光二极管组件212包括以氮化镓(GaN)材料为基础的薄膜PN型异质接面。
制造发光二极管装置210的方法包括下列步骤。在蓝宝石(Sapphire)基板(未显示)上形成发光二极管组件212；将该蓝宝石基板与发光二极管组件212倒装，以形成覆晶装态；将硅基板213结合于发光二极管组件212下；将散热体214结合于硅基板213下；移除该蓝宝石基板；在散热体214侧围形成导电架216与封装壳体217；在硅基板213与导电架216之间连接导线215；及，在散热体214与封装壳体217上，形成透镜218，以包覆导线215、发光二极管组件212、与硅基板213。
蓝宝石基板的热传导系数约为35W/(mK)左右，即使将其厚度减至100微米，也难以得到理想的散热性。为了增加发光二极管装置210的散热性与发光亮度，在上述步骤中，可利用激光束，从发光二极管组件212移除该蓝宝石基板组件。但因为此种现有雷射剥离技术(Laser lift-off technique)会在发光二极管组件212中造成降伏应力降低，以致容易使发光二极管组件212产生结构性裂缝。
如图2所示，其为现有发光二极管装置的示意图。如图所示，发光二极管装置220包括碳化硅(SiC)基板221、N型氮化镓(GaN)层222、P型氮化镓层223、P极接触层224、反射层225、钨化钛(TiW)阻挡层226、钛金属层227、氮化硅(SiN)钝化层228、镍金属层229、与接触金属层22A，其中结合金属层22A的材质可为金锡合金、金、或锡。发光二极管装置220的结构可为，例如，Cree公司的XT芯片结构。
N型氮化镓层222与P型氮化镓层223以磊晶成长法，依序形成于碳化硅基板221下。P极接触层224、反射层225、钨化钛(TiW)阻挡层226、与钛金属层227依序形成于P型氮化镓层223下。在N型氮化镓层222、P型氮化镓层223、P极接触层224、反射层225、与钨化钛(TiW)阻挡层226的侧面，以氮化硅钝化层228包覆N型氮化镓层222、P型氮化镓层223、P极接触层224、反射层225、与钨化钛(TiW)阻挡层226。
镍金属层229与接触金属层22A依序形成于钛金属层227下。发光二极管装置220可更包括导线架(Lead frame)(未显示)，该导线架利用加热与助熔剂，以共晶接触型式结合于接触金属层22A下。
发光二极管装置220的碳化硅基板221没有移除，故会影响发光二极管装置220的散热性与发光亮度的效果。
为了增加发光二极管装置的散热性与发光亮度，并有效减少发光二极管组件212所产生的结构性裂缝，需要更有效的制造半导体装置的方法。
【发明内容】
本发明的一目的是提供一种半导体装置及其制造方法，利用接着胶、共晶接触型式与基板转移方式，将薄膜化芯片做固晶动作后，即可依正常的打线制程生产，以克服原始基板本身会吸光或热传导系数不佳的问题。
本发明的第一构想是提出一种制造半导体装置的方法，该方法包括下列步骤：在第一基板上形成半导体组件层；将第二基板黏合至该半导体组件层上；及，将该第一基板替换为结合基板，其中该结合基板的热传导系数大于该第一基板的热传导系数。
本发明的第二构想是提出一种制造半导体装置的方法，该方法包括下列步骤：在第一基板上形成半导体组件；将第二基板黏合至该半导体组件上；及，将该第一基板替换为结合基板，其中该结合基板的热传导系数大于该第一基板的热传导系数。
本发明的第三构想是提出一种半导体装置，该包括半导体组件，其中该半导体组件包含第一表面、第二表面、第三表面、第四表面与第五表面。该第一表面与该第二表面发光而相对立。该第三表面用以先行结合至最后被移除的原始第一基板。该第四表面用以结合临时基板，以利移除该原始第一基板。该第五表面用以结合结合基板，以利移除该临时基板，其中该第二表面即是该第四表面，而该第一表面即是该第三表面，亦即是该第五表面。
本发明的第四构想是提出一种半导体装置，该包括半导体组件，其中该半导体组件包含第一表面、第二表面、第三表面与第四表面。该第一表面用以先行结合至最后被移除的原始第一基板。该第二表面，在该第一表面的相对侧。该第三表面，用以结合临时基板，以利移除该原始第一基板。该第四表面，用以结合结合基板，以利移除该临时基板，其中该第一表面即是该第四表面，而该第二表面即是该第三表面。
【附图说明】
图1为现有发光二极管装置的示意图；
图2为现有发光二极管装置的示意图；
图3(a)至图3(l)为本案实施例所提半导体装置的配置的示意图。
图中：210、220：发光二极管装置；212：发光二极管组件；213：硅基板；214：散热体；215：导线；216：导电架；217：封装壳体；218：透镜；221：碳化硅基板；222：N型氮化镓层；223：P型氮化镓层；224：P极接触层；225：反射层；226：钨化钛阻挡层；227：钛金属层；228：氮化硅钝化层；229：镍金属层；22A：接触金属层；801、802、803、804、805、806、807、808、809、810、811、812：半导体装置的配置；31、33：基板；3A：半导体组件；3B：芯片单元；32：半导体组件层；321：组件主体层；3211：组件主体层的一部份；322：接触层；3221：接触点；3222：接触点；331：基板的一部份；34：接着胶；341：接着胶的一部份；323：半导体组件层的表面；3231、3241：半导体组件的表面；35、45：结合基板；351：结构层；352：金属层；3521：金属层的一部份；36：辐射；371、372：导线；38：模铸材料；453：支架。
【具体实施方式】
本发明提出的半导体装置及其制造方法，结合附图和实施例说明如下。
图3(a)至图3(l)为本发明实施例所提半导体装置的配置的示意图。如图3(a)所示，半导体装置的配置801包括基板31与形成在基板上31的半导体组件层32。半导体组件层32包括形成在基板31上的组件主体层321与形成在组件主体层321上的接触层(Contactlayer)322。接触层322包括至少二接触点(Contact)3221与接触点3222。
半导体组件层32包括至少一半导体组件3A；半导体组件3A包括组件主体层321的一部分3211、接触点3221与接触点3222。半导体组件3A可为发光二极管组件，例如，图1的发光二极管组件212。在半导体组件3A为发光二极管组件的状态下，基板31可为蓝宝石(Sapphire)基板，接触点3221可为P极接触点，接触点3222可为N极接触点，且组件主体层321的形成方法可包括磊晶成长法。
图3(b)与图3(c)分别显示半导体装置的配置802与803。如图所示，基板33被黏合至半导体组件层32上。在实施例中，接着胶34被形成在半导体组件层32与基板33之间，以黏合半导体组件层32与基板33，其中接着胶34在第一辐射作用下可产生剥离现象。该第一辐射可为热辐射、或电磁波辐射；在实施例中，该第一辐射可为紫外光，亦即，接着胶34可为紫外光敏感胶。
在图3(b)中，接着胶34先涂布在基板33下，然后在图3(c)中，利用接着胶34，基板33被黏合至半导体组件层32上。在实施例中，接着胶34先涂布在半导体组件层32上，然后利用接着胶34，基板33被黏合至半导体组件层32上。
图3(d)、图3(e)、图3(f)与图3(g)分别显示半导体装置的配置804、805、806与807。如图所示，为了克服基板31本身会吸光或热传导系数不佳的问题，基板31被替换为结合基板35，其中结合基板35的热传导系数大于基板31的热传导系数。先从半导体组件层32移除基板31，然后在半导体组件层32下形成结合基板35。
在图3(d)中，从半导体组件层32移除基板31，因此，形成如图3(e)中半导体装置的配置805。在实施例中，基板31被研磨，以移除基板31。在实施例中，利用紫外光照射于基板31上，以移除基板31。由于基板31地移除，在半导体装置的配置804与805中，半导体组件层32具有表面323，半导体组件3A具有表面3231，表面3231为表面323的一部分。
在图3(f)中，半导体装置配置806的结合基板35包括结构层351与金属层352。结构层351形成于半导体组件层32下，亦即结构层351形成于表面323下，且金属层352形成于结构层351下。结构层351可包括如图2所示的反射层225、钨化钛(TiW)阻挡层226、钛金属层227与镍金属层229。在实施例中，利用蒸镀来沉积金属层352。
在图3(g)中，半导体装置配置807的结合基板35包括金属层352。利用沉积，金属层352可被形成于半导体组件层32下。金属层352的材质可为金锡合金、锡铜合金或锡。
图3(h)显示半导体装置的配置808。如图所示，半导体装置的配置808包括芯片单元3B与支架453。芯片单元3B是经由切割图3(g)中半导体装置配置807的基板33、接着胶34、半导体组件层32、与金属层352所形成，其中芯片单元3B包括基板33的一部分331、接着胶34的一部分341、半导体组件3A、与金属层352的一部分3521。
支架453以共晶接触(Eutectic attach)型式结合于芯片单元3B所具有金属层352的部分3521下。在实施例中，利用加热与助熔剂(Flux)，该金属层与该支架以共晶接触型式结合。半导体装置的配置808包括结合基板45，结合基板45包括金属层352的部分3521与支架453，其中结合基板45的热传导系数大于基板31的热传导系数。
在实施例中，支架453可包括散热体(未显示)。该散热体以共晶接触型式结合于金属层352的部分3521下。藉由结合基板45的散热，克服基板31本身会吸光或热传导系数不佳的问题。
图3(i)与图3(j)分别显示半导体装置的配置809与810。如图所示，从半导体组件层32移除基板33的部分331与接着胶34的部分341。在实施例中，利用辐射36，移除基板33的部分331与接着胶34的部分341；情况中，接着胶34的部分341在辐射36的作用下，因黏着性减少而使基板33的部分331与接着胶34的部分341被剥离。
在实施例中，辐射36为紫外光，基板33具有该紫外光的透光性，在较佳情况下，该紫外光的频率小于410nm。由于基板33部分331与接着胶34部分341的移除，在半导体装置的配置810中，半导体组件3A具有表面3241。
从图3(g)、图3(h)、图3(i)与图3(j)的说明中容易理解下述的实施例。在图3(g)中，半导体装置配置807的结合基板35可包括金属层352与支架(未显示)。该支架形成于金属层352下，且在结合基板35的支撑下，基板33可被移除。
图3(k)显示半导体装置的配置811。图3(k)可说明利用至少一导线电连接半导体组件3A与支架453的情形，如图所示，半导体装置的配置811包括半导体组件3A、结合基板45、导线371与导线372。半导体组件3A包括组件主体层321的部分3211、接触点3221与接触点3222。结合基板45包括金属层352的部分3521与支架453。
在半导体组件3A为发光二极管组件的状态下，接触点3221可为P极接触点，接触点3222可为N极接触点；导线371与导线372可为金(Au)线，导线371电连接接触点3221与支架453的第一导线(未显示)，且导线372电连接接触点3222与支架453的第二导线(未显示)。
图3(l)显示半导体装置的配置812。半导体装置的配置812为半导体装置的配置811加上封装壳体的状态。如图所示，在支架453上，利用模铸材料38，包覆导线371、导线372、半导体组件3A与金属层352的部分3521。
如图3(a)、3(c)与3(g)所示来说明本发明所提制造半导体装置的方法，该方法包括下列步骤：在基板31上形成半导体组件3A；将基板33黏合至半导体组件3A上；及，将基板31替换为结合基板35，其中结合基板35的热传导系数大于基板31的热传导系数。
如图3(a)至3(j)来说明本案所提的半导体装置，该半导体装置包括半导体组件3A，其中半导体组件3A包含发光而相对立的表面3231与表面3241。表面3231用以先行结合至最后被移除的原始的基板31，且表面3231用以结合所述的结合基板45，以利移除临时的基板33的部分331。表面3241用以结合临时的基板33，以利移除原始的基板31。
在另一半导体装置的实施例中，该半导体装置包括半导体组件3A，其中半导体组件3A包含表面3231与表面3241，且表面3241在表面3231的相对侧。表面3231用以先行结合至最后被移除的原始的基板31，且表面3231用以结合所述的结合基板45，以利移除临时的基板33的部分331。表面3241用以结合临时的基板33，以利移除原始的基板31。另外，半导体组件层32的表面323可用以结合所述的结合基板35，以利移除临时的基板33。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。