[发明专利]具有半导体薄膜的组合半导体装置

说明书

本发明是申请号为200310118175.4、发明名称为“具有半导体薄膜的组合半导体装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明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。

背景技术

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(100μm×100μm)，并且LED阵列芯片902必须具有与驱动IC芯片904(典型250-300μm)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5μm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No10-063807(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。

发明内容

本发明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。

本发明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，本发明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发明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，在该晶片上根据本发明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；