半导体装置及其制造方法与流程

本发明涉及一种半导体装置，特别是涉及半导体装置的接合结构及其制造方法。

背景技术：

半导体装置包含由ⅲ-ⅴ族元素组成的化合物半导体，例如磷化镓(gap)、砷化镓(gaas)、氮化镓(gan)，半导体装置可以为发光二极管(led)、功率装置或太阳能电池。其中，led的结构包含一p型半导体层、一n型半导体层与一活性层，活性层设于p型半导体层与n型半导体层之间，使得在一外加电场作用下，n型半导体层及p型半导体层所分别提供的电子及空穴在该活性层复合，以将电能转换成光能。

为了提高led的电性效能与散热效率，以芯片直接接合载板的倒装式led应运而生，然而，随着电子产品薄型化，习用手法制备倒装式led的良率随之下降，倒装式led的可靠度也受到影响。

技术实现要素：

本发明关于一种半导体装置，包含一半导体管芯，包含一叠层结构，一第一接合垫及一第二接合垫设于该叠层结构的一表面，且该第一接合垫及该第二接合垫的最短距离小于150μm，一载板，具有一表面，一第三接合垫及一第四接合垫，设于该载板的该表面上，及一导电接合层，该导电接合层包含一电流导通区，该电流导通区设于该第一接合垫与该第三接合垫之间、以及该第二接合垫与该第四接合垫之间。

本发明关于一种半导体装置的制造方法，包含备有一半导体管芯，包含一叠层结构，一第一接合垫及一第二接合垫设于该叠层结构一表面，且该第一接合垫及该第二接合垫的最短距离小于150μm，备有一载板，具有一表面，一第三接合垫及一第四接合垫设于该载板的该表面，将一导电胶涂布于该半导体管芯的该表面，或者涂布于该载板的该表面，其中该导电胶覆盖于该第一接合垫及该第二接合垫，或者该导电胶覆盖于该第三接合垫或该第四接合垫，将该半导体管芯的该第一接合垫及该第二接合垫分别对位于该载板的该第三接合垫及该第四接合垫，及固化该导电胶，以于该第一接合垫与该第三接合垫之间、以及该第二接合垫与该第四接合垫之间形成一电流导通区，其中该导电胶包含一导电材料及一不导电材料。

附图说明

图1为本发明一实施例的半导体装置的剖视图；

图2为本发明第一实施例的半导体装置的剖视图；

图3为本发明第二实施例的半导体装置的剖视图；

图4为本发明第三实施例的半导体装置的剖视图；

图5为本发明第四实施例的半导体装置的立体图；

图6为本发明第四实施例的半导体装置沿图5a-a’剖面的剖视图；

图7为本发明的半导体装置的制造方法流程图；

图8为本发明第五实施例的半导体装置的剖视图；

图9为本发明第六实施例的半导体装置的剖视图；

图10为本发明第一实施例的发光模块的上视图；

图11为本发明第二实施例的发光模块的剖视图；

图12为本发明第二实施例发光模块的立体图；

图13为本发明一实施例的半导体管芯的剖视图；

图14为本发明另一实施例的半导体管芯的剖视图。

符号说明

100半导体装置

200、300发光模块

1半导体管芯、第一发光管芯

11叠层结构111表面

112第一接合垫112a第一接合面

112b侧表面112e第一金属延伸部

112t第一端113第二接合垫

113e第二金属延伸部113t第二端

114第一侧表面115第二侧表面

116、116’主要出光面

121基板122半导体叠层

122a第一半导体层122b第二半导体层

122c活性层13第一通道

14第二通道15反射层

16绝缘层

2载板

21表面22第三接合垫

22a第二接合面23第四接合垫

24反射壁25凹口

26反射墙

3导电接合层

31电流导通区311第一导通部分

312第二导通部分32电流隔绝区

321第一绝缘部分322第二绝缘部分

323第三绝缘部分

4第二发光管芯

41第二波长转换层

5第三发光管芯

51第三波长转换层52第一电极

53第二电极54金属线

6透明胶体

301导光板

302扩散板301a出光表面

303反射层304支撑板

d最短距离

c1、c2、c3导电材料

i1、i2、i3不导电材料

a1第一法线方向

a2第二法线方向

θ1第一角度

h最大高度

w最大宽度

p1、p2接合垫

b挡光墙

d凹口面积

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。在附图或说明中，相似或相同的结构使用相同的标号。需特别注意的是，图中未绘示的元件，应为本领域具有通常知识者所熟知。

请参照图1所示，为本发明一实施例的半导体装置100的剖视图，半导体装置100包含一半导体管芯(die)1及一载板2，半导体管芯1及载板2之间设有一导电接合层3，以通过导电接合层3使半导体管芯1电连接于载板2。半导体管芯1包含一第一接合垫112及一第二接合垫113，载板2包含一第三接合垫22及一第四接合垫23，且导电接合层3具有一电流导通区31及一电流隔绝区32，电流导通区31设于第一接合垫112与第三接合垫22之间、以及第二接合垫113与第四接合垫23之间。

详言之，半导体管芯1于制造过程中对半导体芯片(wafer)进行切割后形成，为了符合薄型化电子产品的应用需求，本发明的一实施例的半导体管芯1的面积例如控制在150mil²以下，以及第一接合垫112及第二接合垫113之间具有小于150μm的最短距离d，例如最短距离d为另外，半导体管芯1可以为一发光管芯、一功率元件或一太阳能电池。半导体管芯1具有一叠层结构11，叠层结构11具有一表面111，第一接合垫112及第二接合垫113设于表面111。第一接合垫112具有一第一接合面112a，第一接合面112a大致与半导体管芯1的表面111平行，第一接合面112a具有垂直于第一接合面112a的一第一法线方向a1，一般而言，第一接合面112a为相较于第一接合垫112的其他表面具有较大面积的表面，且第一接合垫112及第二接合垫113的外表面材料可以选择为金、银、铜、锡、镍或上述金属的合金。在一实施例中，半导体管芯1为发光管芯且其操作电流小于10ma。本发明所述的半导体管芯1包括无封装材的裸管芯、具有共形的荧光粉层于裸管芯表面的管芯或以管芯级封装(chip-scale-package；csp)技术形成的含封装材的管芯。

请再参照图1所示，载板2具有一表面21，第三接合垫22及第四接合垫23凸设于载板2的表面21，第三接合垫22具有一第二接合面22a，第二接合面22a大致与载板2的表面21平行，第二接合面22a具有垂直于第二接合面22a的一第二法线方向a2，且一般而言，第二接合面22a为相较第三接合垫22的其他表面中具有较大面积的表面，第三接合垫22及第四接合垫23的外表面材料可以选择为金、银、铜、锡、镍或上述金属的合金。第三接合垫22及第四接合垫23分别大致对位于第一接合垫112及第二接合垫113，在一实施例中，当载板2与半导体管芯1通过导电接合层3结合后，第一接合垫112的第一法线方向a1大致平行于第三接合垫22的第二法线方向a2，使第一接合垫112及第二接合垫113分别面对于第三接合垫22及第四接合垫23的方向，并通过导电接合层3结合半导体管芯1及载板2，使电流流通于半导体管芯1及载板2。详言之，第一法线方向a1及第二法线方向a2之间设有一角度，所述的角度为160～200度，较佳为180度。另一实施例中，当载板2与半导体管芯1通过导电接合层3结合后，叠层结构11的表面111与载板2的表面21的距离较佳地小于60μm，使形成的半导体装置100的高度可有效减少，以应用于小尺寸或薄型装置上。载板2用以电连接至外部电源供应器，例如载板2可以为一封装载板或印刷电路板(pcb)，电流通过载板2的第三接合垫22及第四接合垫23流通至导电接合层3，并通过第一接合垫112及第二接合垫113传递至半导体管芯1，以驱动半导体管芯1。

请参照图2所示，此为本发明半导体装置100的第一实施例的剖视图，其中，导电接合层3的电流导通区31设于第一接合垫112及第三接合垫22之间，以及第二接合垫113及第四接合垫23之间，而电流隔绝区32设于导电接合层3中的电流导通区31以外的区域，例如本实施例的电流隔绝区32位于未设有第一接合垫112及第二接合垫113的叠层结构11的表面111，与未设有第三接合垫22及第四接合垫23的载板2的表面21之间；换言之，电流隔绝区32由第一接合垫112、第二接合垫113、第三接合垫22、第四接合垫23、半导体管芯1的表面111、载板2的表面21及电流导通区31所共同界定，电流隔绝区32例如环绕于并包覆电流导通区31。在第一实施例中，半导体装置100中，半导体管芯1的表面111与载板2的表面21大致平行，其结构已如上述，且为了应用于薄型化半导体装置的范畴中，电流导通区31的厚度例如小于40μm，亦即第一接合垫112与第三接合垫22的距离例如小于40μm或者第二接合垫113与第四接合垫23的距离例如小于40μm，以缩减半导体装置100的整体厚度。导电接合层3包含一导电材料c1及一不导电材料i1，电流导通区31与电流隔绝区32含有不同含量的导电材料c1，详言之，电流导通区31中的导电材料c1的含量大于电流隔绝区32的导电材料c1的含量。举例而言，在图2所示的第一实施例中，电流导通区31的导电材料c1的含量为7％～75％，且较佳为15％～30％，电流隔绝区32中的导电材料c1的含量为2％～50％，且较佳为3％～10％。在此需要说明的是，本申请所指的「导电材料c1的含量」透过半导体装置100的剖视显微影像，以定义导电材料c1在特定区域的含量。详而言之，于半导体装置100的一剖面，计算导电材料c1在代表区域的面积总和再除以代表区域的总面积所得的百分比，即为导电材料c1在特定区域的〝含量〞。此定义也适用于下列所述的「导电材料的含量」。

请续参照图2所示，本发明第一实施例的导电物质c1呈圆球状或粒状。电流导通区31的导电材料c1的含量为7％～75％，使第一接合垫112与第三接合垫22通过导电材料c1电连接、以及第二接合垫113与第四接合垫23通过导电材料c1互相电连接，以将载板2的电流传递至半导体管芯1。再者，虽然电流隔绝区32具有少量的导电材料c1，但于电流隔绝区32的导电材料c1的含量并不足以使半导体管芯1及载板2通过电流隔绝区32导通电流，例如导电材料c2于电流隔绝区32的含量为2％～50％，较佳为3％～10％；详言之，第一接合垫112与第二接合垫113之间、第三接合垫22与第四接合垫23之间、第一接合垫112与第四接合垫23之间、以及第二接合垫113与第三接合垫22之间无法通过有限的导电材料c1而互相导通，因而能够使半导体管芯1及载板2在电流隔绝区32中互相电性隔绝，并可有效防止电流在第一接合垫112及第二接合垫113之间导通、或在第三接合垫22及第四接合垫23之间导通而产生短路。

进一步地，第一实施例的导电材料c1具有一熔点高于300℃的金属或金属合金，举例可以为金、铜、铝、镍、银或金、铜、铝、镍、银的任两种以上组成的合金；不导电材料i1可以为具热固性或热塑性的高分子材料，举例可以选自由环氧树脂(epoxy)、硅氧树脂(silicone)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)及环硫化物(episulfide)所组成的群组等。本实施例的不导电材料i1为热固性材料且具有一固化温度，而导电材料c1的熔点高于不导电材质i1的固化温度。此外，本实施例的导电材料c1为粒状且具有一粒径尺寸(即直径)，例如：介于5～50μm。第一接合垫112及第二接合垫113的最短距离d较佳是大于或等于两倍所述的粒径尺寸，以避免导电材料c1的尺寸过大，在制作工艺加热及/或加压的过程中，导电材料c1本身接触第一接合垫112及第二接合垫113，使电流在第一接合垫112及第二接合垫113之间导通而导致短路。如上述，为符合电子产品薄型化的应用需求，最短距离d不超过150μm。导电材料c1例如为一核壳(core-shell)结构，在一实施例中，导电材料c1包含一导电核及包覆于导电核外的一绝缘层，其中绝缘层的材质可以与不导电材料i1相同或不同，在此不多做限制；在另一实施例中，导电材料c1包含一绝缘核及一导电层包覆于绝缘核外。

请参照图3所示，此为本发明第二实施例的半导体装置100的剖视图，本实施例的导电接合层3包含一导电材料c2及一不导电材料i2，电流导通区31与电流隔绝区32含有不同含量的导电材料c2，电流导通区31的导电材料c2的含量大于75％或较佳地不含有不导电材料i2，电流隔绝区32的导电材料c2的含量低于40％，且电流隔绝区32具有微量的导电材料c2，导电材料c2在电流隔绝区32的含量不为0，例如导电材料c2于电流隔绝区32的含量为0.1％～40％，较佳地为2％～10％；不导电材料i2于电流隔绝区32的含量为大于60％，较佳为60％～99.9％，更佳为90％～98％。在一实施例中，电流隔绝区32具有10％～40％的导电材料c2及60％～90％的不导电材料i2，较佳地，电流隔绝区32具有20％～30％的导电材料c2及70％～80％的不导电材料i2。在此需要说明的是，本实施例的半导体装置100的各构件及其连接关系与上述图2的第一实施例相似，然而本实施例的电流隔绝区32的导电材料c2含量较前述第一实施例的电流隔绝区32的导电材料c1含量来得低，使导电接合层3中的电流导通路径更不易经过电流隔绝区32，由图3所示的导电材料c2于电流隔绝区32的分布较图2的导电材料c1于电流隔绝区32的分布更为疏散，因此使得第一接合垫112与第二接合垫113、第三接合垫22与第四接合垫23、第一接合垫112与第四接合垫23及第二接合垫113与第三接合垫22无法通过少量的导电材料c2互相接触，因此第二实施例中的电流隔绝区32的绝缘效果更佳。

更详言之，第二实施例中的导电材料c2具有一熔点低于300℃的金属或金属合金，举例可以为铋、锡、铟或由铋、锡、银、铟的任两种或两种以上组成的合金，例如锡铋银合金，当导电材料c2为金属合金时，导电材料c2的熔点意指金属合金的共熔温度；不导电材料i2为具热固性的高分子材料，举例可以为选自由环氧树脂(epoxy)、硅氧树脂(silicone)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)及环硫化物(episulfide)所组成的群组等。不导电材料i2具有一固化温度，且本实施例的导电材料c2的熔点低于不导电材质i2的固化温度。在制备本发明的半导体装置100时，需经过加热步骤，详细的制备方法容后再说明，而在未对导电接合层3加热前，导电材料c2于导电接合层3中呈现粒状且具有一粒径尺寸，例如：介于5～50μm，第一接合垫112及第二接合垫113的最短距离d较佳是大于或等于两倍粒径尺寸且不超过150μm，原因已如上述。在一实施例中，导电材料c2具有一第一金属及一第二金属，详言之，图3的导电材料c2中的单一粒子的成分包含第一金属及第二金属，且第一金属的熔点低于第二金属的熔点，所述的单一粒子的导电材料c2的成分中，第一金属的含量小于第二金属。举例而言，所述的单一粒子的导电材料c2包含重量百分比为42％的第一金属以及重量百分比为58％的第二金属，其中，第一金属例如为锡(熔点约为231℃)，第二金属例如为铋(熔点约为271℃)，导电材料c2的熔点为二者的共熔温度约为139℃；在另一实施例中，导电材料c2为锡银铜的合金，且具有共熔温度为217℃；在另一实施例中，导电材料c2为一核壳(core-shell)结构，包含一绝缘核及依序包覆于绝缘核外的一金属层。上述的绝缘核的材质可以与不导电材料i2相同或不同，在此不多做限制。

值得注意的是，于图3的第二实施例的半导体装置100中，电流导通区31的导电材料c2呈现块状，电流隔绝区32的导电材料c2呈现粒状；然而，图2所示的第一实施例的半导体装置100中，电流导通区31及电流隔绝区32中的导电材料c1皆为粒状。详言之，第二实施例中，电流导通区32的导电材料c2于第一接合垫22及第三接合垫112、第二接合垫23及第四接合垫113之间为连续分布，且较第一实施例的电流导通区32的导电材料c1排列紧密且含较少空隙或大致不含有空隙；反之，相较于第二实施例中的块状导电材料c2是由加热及/或加压粒状的导电材料c2共熔形成使不具有原导电材料c2的粒状形状，使电流导通区31的导电材料c2以连续分布于接合垫112、22间，以及接合垫113、23之间，由于第一实施例的电流导通区32是由导电材料c1彼此物理性接触所形成，因此第一实施例的电流导通区32具有数个因导电材料c1无法共融而形成的空隙。导电材料c1、c2的形状在两个实施例中的差异因导电接合层3的材料不同，使得在制备半导体装置100时导电材料c1、c2的分布机制在两个实施例具有明显差异，其分布机制容后续再详加说明。

请参照图4所示，此为本发明第三实施例的半导体装置100的剖视图，本实施例的半导体装置100的各构件及其结合关系类似于上述的第二实施例的半导体装置100，差异在于本实施例的半导体装置100另包含凸出于载板2的表面21的一反射壁24，反射壁24环绕第三接合垫22及第四接合垫23，以由反射壁24与载板2的表面21共同围设形成一凹口25，半导体管芯1设于凹口25中。当半导体管芯1为发光管芯(发光管芯例如可以为发光二极管)时，反射壁24对于发光管芯所发出的光具有高于80％的反射率，反射壁24可以为本身的材质或结构对光具有高度反射能力，或者，反射壁24也可以透过面向凹口25的表面涂布有反射物质而得以对发光管芯的放光产生高反射率，以将发光管芯所放射的光线集中，增加发光管芯的照度(luminance)。反射壁24的材料例如为包含金属、合金或混合有反射粒子的硅胶，其中反射粒子举例可以为氧化硅(siox)、氧化钛(tiox)或氮化硼(bn)。

请参照图5所示，此为本发明半导体装置100的第四实施例的立体外观图，第四实施例的半导体装置100具有半导体管芯1及载板2，半导体管芯1及载板2之间设有导电接合层3，以通过导电接合层3使电流流通于半导体管芯1及载板2之间。半导体管芯1包含表面111及设于表面111的第一接合垫112及第二接合垫113，载板2包含表面21及设于表面21的第三接合垫22及第四接合垫23，且导电接合层3具有电流导通区31及电流隔绝区32，电流导通区31设于第一接合垫112与第三接合垫22之间、以及第二接合垫113与第四接合垫23之间，电流隔绝区32设于电流导通区31外。第四实施例的半导体装置100中的各构件及其连接关系大致与上述第二实施例相同，举例而言：第四实施例的半导体装置100中，第一接合垫112具有一第一接合面112a，第三接合垫22具有一第二接合面22a，第一接合面112a及第二接合面22a分别大致与半导体管芯1的表面111及载板2的表面21平行，且电流导通区31设于第一接合面112a及第二接合面22a之间；然而，本实施例与第二实施例的差异在于半导体管芯1的第一接合垫112的第一接合面112a与载板2的第三接合垫22的第二接合面22a的对应关系。详言之，在第二实施例中，半导体管芯1的表面11与载板2的表面21大致平行，使第一接合垫112的第一法线方向a1与第三接合垫22的第二法线方向a2大致平行，然而，在第四实施例中，半导体管芯1的表面111不平行于载板2的表面21，或者半导体管芯1的表面111垂直于载板2的表面21，使第一接合面112a与第二接合面22a具有与第二实施例不同的对应关系。请参照图6，第一接合垫112的第一接合面112a具有一第一法线方向a1，第三接合垫22的第二接合面22a具有一第二法线方向a2，且第一法线方向a1及第二法线方向a2夹设一第一角度θ1，第一角度θ1非180度，举例而言，第一角度θ1约为60～150度，较佳地，第一角度θ1为80～100度，更佳地，第一角度θ1约为90度。本实施例的半导体装置100，既使半导体管芯1的表面111与载板2的表面21不平行而使第一法线方向a1与第二法线方向a2具有如上述的夹角，也可以使半导体管芯1与载板2之间形成导电接合层3，让电流在第一接合垫112与第三接合垫22之间，以及第二接合垫113与第四接合垫23之间导通，并使半导体装置100的厚度可以有效缩减，适合用于对半导体装置100的体积限制严格的侧向背光模块应用范畴中。

请再参照图5、图6所示，此分别为本发明第四实施例的半导体装置100的立体外观图及图5沿a-a’方向剖面的剖视图。详言之，本实施例的半导体管芯1设有相对的一第一侧表面114及一第二侧表面115，第一侧表面114及第二侧表面115连接于表面111，其中第一侧表面114较第二侧表面115远离载板2，且第二侧表面115正对连接于载板2的表面21，半导体管芯1另具有连结于第一侧表面114及第二侧表面115的一主要发光面116。载板2的表面21与半导体管芯1的表面111之间设有导电接合层3，其中，导电接合层3的电流导通区31设于第一接合垫112与第三接合垫22之间、以及第二接合垫113与第四接合垫23之间，且本实施例的电流隔绝区32设于导电接合层3的电流导通区31之外，较佳地，电流隔绝区32包覆于电流导通区31的外侧。请参照图6所示，电流导通区31例如具有一第一导通部分311及一第二导通部分312，第一导通部分311设于第一接合垫112与第三接合垫22之间、以及第二接合垫113与第四接合垫23之间，第二导通部分312设于第一接合垫112的一侧表面112b及第三接合垫22之间、以及第二接合垫113的一侧表面及第四接合垫23之间(图未示)，其中，第一接合垫112的侧表面112b与第一接合面112a及第二侧表面115相连接，且较佳地，第一导通部分311与第二导通部分312相连接；电流隔绝区32例如具有一第一绝缘部分321、一第二绝缘部分322及一第三绝缘部分323，第一绝缘部分321设于非设有第一接合垫112及第二接合垫113的表面111上、非设有第三接合垫22及第四接合垫23的表面21上、以及电流导通区31之间，第二绝缘部分322则包覆电流导通区31的外侧(详见图6所示)，第三绝缘部分323则设于第二侧表面115及第二接合面22a之间且邻接第二导通部分312，较佳地，电流隔绝区32的第一绝缘部分321、第二绝缘部分322与第三绝缘部分323相连接。如第二实施例所述，导电接合层3包含一导电材料c3及一不导电材料i3，电流导通区31与电流隔绝区32具有不同含量的导电材料c3，且电流导通区31中的导电材料c3含量大于电流隔绝区32，在一实施例中，电流导通区31的导电材料c3的含量大于75％，且电流隔绝区32的导电材料c3的含量较佳地低于40％，例如导电材料c3于电流隔绝区32的含量为0.1％～40％，或者为2％～10％，且本实施例的导电材料c3较佳地与实施例二的导电材料c2相同；本实施例的不导电材料i3较佳地与实施例二的不导电材i2相同。图6显示电流导通区31与半导体管芯1的第一接合垫112或第二接合垫113的接合处具有一最大高度h，以及电流导通区31与载板21的第三接合垫22或第四接合垫23的接合处具有一最大宽度w，在一实施例中，最大高度h为宽度w为150～300μm。其中，第一绝缘部分321、第二绝缘部分322及第三绝缘部分323的不导电材料的含量大于60％，较佳为60％～99.9％，更佳为90％～98％。于本发明的一实施例中，第二绝缘部分322及第三绝缘部分323不包含有导电材料c3。于本发明的一实施例中，第二导通部分312不包含有不导电材料i3。

请参照图7，此为本发明的半导体装置100的制造方法流程图，本发明的半导体装置的制造方法，包含以下步骤：

步骤a.备有一半导体管芯1，半导体管芯1包含一叠层结构11，且叠层结构11具有一表面111，表面111设有一第一接合垫112及第二接合垫113，且第一接合垫112及第二接合垫113的最短距离小于150μm；

步骤b.备有一载板2，载板2具有一表面21，表面21设有一第三接合垫22及一第四接合垫23；

步骤c.将一导电胶涂布于半导体管芯1表面111或载板2的表面21，其中导电胶覆盖第一接合垫112及第二接合垫113，或者以导电胶覆盖第三接合垫22及第四接合垫23；

步骤d.将半导体管芯1的第一接合垫112及第二接合垫113分别对位于载板2的第三接合垫22及第四接合垫23；

步骤e.固化导电胶，以于表面111、21之间形成包含一电流导通区31及一电流隔绝区32的一导电接合层3，其中电流导通区31设于第一接合垫112与第三接合垫22之间、以及第二接合垫113与第四接合垫23之间，电流隔绝区32形成于表面111、21之间且位于电流导通区31之外的区域。

其中，上述步骤c较佳是将导电胶以一连续区块同时覆盖第一接合垫112、第二接合垫113及第一接合垫112与第二接合垫113之间的半导体管芯1的表面111，或者，以导电胶同时覆盖第三接合垫22、第四接合垫23及第三接合垫22与第四接合垫23之间的载板2的表面21。以连续区块覆盖上述区域具有制作工艺简便的优点，且特别适用于为了使产出的半导体装置100能够符合薄型化的应用需求，而使第一接合垫112与第二接合垫113之间的最短距离d缩减至15～150μm的制作工艺要求情况中。于本发明的实施例，上述步骤c也可以利用具开孔的钢板印刷方式将导电胶以分隔区块分别涂布于第一接合垫112及第二接合垫113，且于本发明的实施例的钢板开孔与第一接合垫112或第二接合垫113之间的对位可容许误差较大，可有效减少因对准度不良造成的良率损失，因此应用于制备具有微型化尺寸的半导体装置100时，有利于产品良率的提升。另外，上述步骤e的固化导电胶可以通过许多方式达成，例如：加热、冷却或加入触发固化反应的因子等，并且在必要时，也可以施加适当的物理量(如：压力)于所述的导电胶，只要导电胶固化后，能够于上述区域形成电流导通区31者，皆为本发明所涵盖的范围。

制备本发明第一实施例的半导体装置100的方法中，步骤e是通过同时加热及加压的方式固化导电胶或导电膜。请参照图2及图7所示，在本发明第一实施例的半导体装置100中通过固化导电胶以形成电流导通区31及电流隔绝区32，并使电流导通区31的导电材料c1的含量为7％～75％，电流隔绝区32的导电材料c1的含量为2％～50％。本实施例的导电胶包含一导电材料c1及一不导电材料i1，导电材料c1与不导电材料i1的特性已如前述，简言之，本实施例中的不导电材料i1为热固性材料且具有一固化温度，而导电材料c1的熔点高于不导电材质i1的固化温度，且较佳地，不导电材料i1的固化温度高于室温使导电胶于室温下呈现可流动态。于固化所述的导电胶前，导电材料c1与不导电材料i1均匀混合；接着加压使半导体管芯1的表面111与载板2的表面21互相靠近，此时，由于第一接合垫112与第三接合垫22之间的距离小于半导体管芯1的表面111至载板2的表面21的距离、或者第二接合垫113与第四接合垫23之间的距离小于半导体管芯1的表面111至载板2的表面21的距离，因此，施加压力会使位于电流导通区31的导电胶率先被半导体管芯1载板2相互对位的接合垫112、22及113、23所包夹，造成体积缩减，使互相对位的接合垫112、22及113、23因接触到其中的导电材料c1而产生电流导通路径，因而形成电流导通区31；同时，由于电流隔绝区32未设有凸伸于该些表面111、21的该些接合垫112、113、22及23，因此具有相较于电流导通区31较大的空间，导电材料c1散布于电流隔绝区32中而未与该些接合垫112、113、22及23之间形成连续的电流路径以致于电流无法于此区导通，因而形成电流隔绝区32。当加热导电胶至高于不导电材料i1的固化温度时，不导电材料i1固化以局限导电材料c1，由此固定导电材料c1在电流导通区31及电流隔绝区32中的分布。在另一实施例中，导电胶也可以被在室温下即呈现固态的导电膜取代(图未示)，导电膜如同上述的导电胶包含一导电材料及一不导电材料，然而，导电膜与导电胶的差异为：导电膜中的不导电材料为热塑性材料且具有高于室温的一熔点，因此导电膜在室温下已成形为固态片状，并在步骤e中进一步加热使不导电材料受热熔融，并加压以接合第一接合垫22及第三接合垫112、第二接合垫23及第四接合垫113，并在电流导通区31之间形成电流导通路径，而后降温令不导电材料的温度低于其熔点，使导电膜再度固化，由此固定导电材料在电流导通区31及电流隔绝区32中的分布，其中，导电膜的熔点例如为140℃～200℃。此外，电流隔绝区32因填充有不导电材料i1，除了得以阻隔电流避免产生非预期的导通外，半导体装置100也可以通过填充于电流隔绝区32中的不导电材料i1，进而增加半导体装置100的结构强度，避免后续封装过程中因该些接合垫112、113、22、23之间的空隙而使半导体管芯1易于受外部应力而产生裂缝或损伤。此外，在导电材料c1为包含导电核及包覆于导电核外的绝缘层的核壳结构的情况下，固化导电胶的加压的过程得以使导电材料c1表面的绝缘层因受挤压破裂，使导电核露出并且与第一接合垫112及第二接合垫22相接触以导通电流，由此除了能够使导电材料c1在固化导电胶之前能均匀分散于不导电材料i1中，更能进一步避免固化导电胶时，在未加压的水平方向的发生非预期性导通。

制备本发明第二实施例的半导体装置100的方法中，其中，步骤e是通过加热的方式固化导电胶，本实施例可以视情况选择性地加入加压制作工艺于制备方法中。请参照图3、图7所示，在本发明第二实施例中，导电胶包含一导电材料c2及一不导电材料i2，导电材料c2与不导电材料i2的材料已如上述，导电材料c2的熔点温度低于不导电材料i2的固化温度，且本实施例的导电胶即是通过这种材料特性，以于导电胶固化后形成电流导通区31及电流隔绝区32。详言之，在固化导电胶前，导电材料c2与不导电材料i2均匀混和，且导电材料c2呈现粒状，接着，将导电胶涂布于该表面111、21之间，并且较佳以一连续区块同时覆盖第一接合垫112、第二接合垫113以及两者之间的半导体管芯1的表面111，或者，以一连续区块同时覆盖第三接合垫22、第四接合垫23以及两者之间的载板2的表面21；接着，施以一热量将导电胶加热至高于导电材料c2的熔点的温度，本实施例的加热温度介于140～180℃，由于该些接合垫112、113、22、23的材质与导电材料c2均为金属或合金材料，且导电材料c2选择对于该些接合垫112、113、22、23的材质具有极佳的表面湿润特性(wettingproperty)，因此当加热温度达到导电材料c2的熔点而未达不导电材料i2的固化温度时，导电材料c2可以自由地于导电胶中流动，并且受到表面湿润特性的影响，使原本位于电流隔绝区23的导电材料c2被吸引集中于第一接合垫112与第三接合垫22之间、及第二接合垫113及第四接合垫23之间，并且原本在固化前呈现粒状的导电材料c2因熔融流动而互相聚集形成一块状，使得在电流导通区31中的导电材料c2含量高于75％；然而，未设有该些接合垫112、113、22及23的表面111、21，则因为导电材料c2流动聚集至电流导通区31，使电流导通区31外的区域所含有的导电材料c2的含量相对较低，本实施例的半导体装置100中的电流隔绝区32仅包含0.1％～40％的导电材料c2，其余含量则为不导电材料i2。接着，加热使导电胶达到不导电材料i2的固化温度以上，使不导电材料i2产生固化，此时导电材料c2已于第一接合垫112与第三接合垫22之间、及第二接合垫113及第四接合垫23之间聚集，固化的不导电材料i2能够局限依然呈现熔融的导电材料c2的流动区域，使导电材料c2在电流导通区31及电流隔绝区32中的分布固定。

请参照图6、图7所示，制备本发明第四实施例的半导体装置的方法中，步骤c较佳为将导电胶以一连续区块同时覆盖于半导体管芯1的第一接合垫112、第二接合垫113以及两者之间的半导体管芯1的表面111，或者以一连续区块同时覆盖于载板2的第三接合垫22、第四接合垫23以及两者之间的载板2的表面21；步骤d是使半导体管芯1侧立令第二侧表面115朝向载板2的表面21的方向对位于载板2，以使导电胶覆盖于第二侧表面115，并使第一接合垫112及第二接合垫113的侧面对应接合于载板21的第三接合垫22及第四接合垫23的表面，其中第一接合面112a的第一法线方向a1与第二接合面22a的第二法线方向a2夹设第一角度θ1，并且使导电胶覆盖于半导体管芯1的第二侧表面115与载板21之间；步骤e是通过加热的方式加热导电胶至140～180℃以固化导电胶，且本实施例的导电胶包含导电材料c3及不导电材料i3，其材料较佳地与第二实施例的导电胶的材料相同，在此不再赘述。与第二实施例相似地，由于导电材料c3与该些接合垫112、113、22及23的表面湿润特性佳，因此导电材料c3中的各导电粒子于加热熔融后彼此聚集成一块状分布于第一接合垫112与第三接合垫22之间、以及第二接合垫113及第四接合垫23之间；接着，加热导电胶至不导电材料i3的固化温度以上，令不导电材料i3固化而使大部分的导电材料c3局限于第一接合垫112与第三接合垫22之间、以及第二接合垫113与第四接合垫23之间以形成电流导通区32。

请参照图8所示，为本发明第五实施例的半导体装置100的剖视图，半导体装置100包含多个半导体管芯1与一载板2，其中，多个半导体管芯1为发光管芯。详言之，半导体装置100包含载板2、一第一发光管芯1、一第二发光管芯4、一第三发光管芯5及一反射墙26，反射墙26凸设于载板2表面21且与前述的反射壁24具有相似的光反射特性，反射墙26环绕第一发光管芯1、第二发光管芯4及第三发光管芯5。第一发光管芯1、第二发光管芯4及第三发光管芯5的结构类似于前述第一及第二实施例的半导体管芯1，且载板2的表面21上设有三组第三接合垫22及第四接合垫23，其中，第一发光管芯1的两接合垫112、113通过上述第一或二实施例所揭示的接合结构及其方法对应接合于载板2的表面21上的其中一组接合垫22、23，第二发光管芯4及第三发光管芯5也设于载板2的表面21，第二发光管芯4及第三发光管芯5的两接合垫可以选择以上述第一及二实施例所揭示的接合结构及其方法分别接合于载板2上对应的其他两组接合垫，也可以以打线接合的方式接合于载板2的其他两组接合垫，使第一发光管芯1、第二发光管芯4及第三发光管芯5电连接于载板2。当将电流流通于载板2与第一发光管芯1、第二发光管芯4及第三发光管芯5之间时，第一发光管芯1、第二发光管芯4及第三发光管芯5分别发射一第一光、一第二光及一第三光，且第一光、第二光及第三光混和形成白光。图8所示的第二发光管芯4包含发射第一光的第一发光管芯1与一第二波长转换层41形成于对应的第一发光管芯1的出光面上，第三发光管芯5包含发射第一光的第一发光管芯1与一第三波长转换层51形成于对应的第一发光管芯1的出光面上，且第一发光管芯1、第二发光管芯4及第三发光管芯5皆以导电胶接合于载板2。其中，第一发光管芯1、第二发光管芯4及第三发光管芯5较佳是不具有基板结构，并且以倒装的方式(flip-chipbonding)接合于载板2上，其中，第一发光管芯1的详细结构容后再做说明。在一实施例中，第一发光管芯1所发射出的第一光为蓝光；第二发光管芯4的第二波长转换层41包含能够被蓝光激发且转换为绿光的材料，例如为荧光粉或量子点，且第二光为绿光；第三发光管芯5的第三波长转换层51则包含能够被蓝光激发且转换为红光的材料，例如为荧光粉或量子点，且第三光为红光。在此需要说明的是，半导体装置100可选择性地包含挡光墙b分别环绕第二发光管芯4及第三发光管芯5，具体而言，挡光墙b环绕第二发光管芯4的叠层结构与第二波长转换层41的侧壁，以及环绕第三发光管芯5的叠层结构与第三波长转换层51的侧壁，由此提高第二发光管芯4及第三发光管芯5所发射的光各别通过第二波长转换层41及第三波长转换层51进行波长转换的比率，并且避免因第二发光管芯4侧边漏出的第一光激发邻近的第三发光管芯5，或者因第三发光管芯5侧边漏出的第一光激发邻近的第二发光管芯4进而混合出非预期的光色。

图9为本发明第六实施例的半导体装置100的剖视图。本实施例与图8相似，半导体装置100的第一发光管芯1及第二发光管芯4以上述第一及二实施例所揭示的接合结构及其方法接合于载板2，与图8实施例相较的差异在于本实施例的第三发光管芯5为一垂直式结构，且具有一第一电极52及一第二电极53设于第三发光管芯5的相对两侧，第三发光管芯5的第二电极53可通过上述第一及二实施例所揭示的接合结构及其方法接合于载板2上的其中一接合垫p1，而其第一电极52则通过正装打线接合(face-upwirebonding)方式以一金属线54与载板2上的一接合垫p2电连接；或者，在另一实施例中，当第三发光管芯5为水平式结构且具有位于第三发光管芯5同一侧的第一电极52及第二电极53时(图未示)，第三发光管芯5的第一电极51及第二电极52可以通过正装打线接合方式以两条金属线(图未示)分别电连接于载板2上对应的两个接合垫。第一发光管芯1、第二发光管芯4及第三发光管芯5分别发射一第一光、一第二光及一第三光，且第一光、第二光及第三光混合形成白光，第二发光管芯4包含发射第一光的第一发光管芯1与一第二波长转换层形成于对应的第一发光管芯1的出光面上，第三发光管芯不具有第三波长转换层51并可发射第三光，其中，第一光例如为蓝光、第二光例如为绿光且第三光例如为红光。在一实施例中，由反射墙26及载板2的表面21所围设形成的一凹口中填充有一透明胶体6以保护发光管芯1、4及5，透明胶体6可以包含但不限于环氧树脂、压克力、硅胶、或其组合。在另一实施例中，透明胶体6的材质包含与导电胶中的不导电材料i1、i2相同的材料，以使透明胶体6与不导电材料i1、i2具有相同的热膨胀系数，防止半导体装置100操作时因热涨冷缩而对发光管芯1、4、5造成应力，影响载板2与发光管芯1、4、5的结合稳固性。

请参照图10，为本发明第一实施例的发光模块200的上视图，发光模块200包含多个如图8或图9所示的半导体装置100，其中于本发明的一实施例，多个半导体装置100具有一共同的载板2，且排列成二维矩阵，其中多个半导体装置100彼此之间以反射墙26互相连接，各半导体装置100的反射墙26所围设的凹口形状可以如本实施例为圆形，或可视显示需求调整为方形或长条型等其他形状，反射墙26所围设的单一凹口具有一凹口面积d，且凹口面积较佳介于1～20mm²。发光模块200可以进一步地应用于显示装置，例如电视荧幕、手机荧幕、广告牌或运动看板等。发光模块200包括数个半导体装置100做为像素的阵列，半导体装置100中的发光管芯的数目、颜色、及排列方式，与半导体装置100彼此间的间距皆会影响使用者观看时的视觉特性，举例而言：使用越小尺寸的半导体装置100的显示装置，在相同的单位面积下，相较于大尺寸的半导体装置100能够容纳数量较多的半导体装置100，使显示装置具有越大的分辨率。

图11及图12所示为本发明第二实施例的发光模块300，例如为侧投式(edge-type)发光模块，包含如上述图5及图6所示的第四实施例的半导体装置100、一导光板301及一扩散板302，其中，发光模块300可以包含数个半导体装置100，半导体管芯1的主要出光面116与设有第一电极垫112及第二电极垫113的表面111相对，且主要出光面116设于第一侧表面114及第二侧表面115之间；导光板301具有一出光表面301a及连接出光表面301a的相对两侧面301b，数个半导体装置100分别以半导体管芯1的主要出光面116朝向导光板301的两侧面301b的方向设置；扩散板302则设置于导光板301的出光表面301a上。半导体管芯1发出的光线由主要出光面116射入导光板301的侧边301b，导光板301将光导至出光表面301a并进入扩散板302，以通过扩散板302将光均匀化射出。发光模块300较佳另包含一反射层303结合于导光板301与出光表面301a相对的表面，以通过反射层303将光反射并导入扩散板302，增加发光模块300的光均匀度。发光模块300还可以另包含一支撑板304，使反射层303、导光板301、扩散板302及半导体装置100皆设于支撑板304上。图12为图11的发光模块300的立体图，半导体装置100包含数个半导体管芯1设置于载板2上，且数个半导体管芯1沿着导光板301的侧边301b排列成一维阵列，惟，图12的半导体管芯1的数目及排列方式仅为例示而不限于此。

请参照图13所示，此为本发明一实施例的半导体管芯1的剖视图，半导体管芯1为一倒装式(flip-chiptype)发光元件，本实施例的半导体管芯1可以作为上述第图1～图6的半导体管芯1、图8～图9的第一发光管芯1与第二发光管芯4及图8的第三发光管芯5。详言之，半导体管芯1包含叠层结构11、设于叠层结构11的表面111的第一接合垫112及第二接合垫113，并且叠层结构11包含一基板121及一半导体叠层122，其中，基板121用以支持并承载半导体叠层122，且第一接合垫112及第二接合垫113设于半导体叠层122的同一侧，为一水平式(horizontaltype)的半导体结构。在一实施例中，半导体叠层122设于接合垫112、113与基板121之间，且基板121为透明基板，使半导体管芯1结合于载板2后，可以朝向基板121的方向出光，透明基板例如包含但不限于蓝宝石(sapphire)、玻璃、石英等透明材料。

半导体叠层122包含一第一半导体层122a、一第二半导体层122b及形成于第一半导体层122a及第二半导体层122b之间的一活性层122c，且第二半导体层122b、活性层122c及第一半导体层122a依序设置于基板121上，发光叠层122可以通过直接外延成长于基板121；或者发光叠层122先外延成长于一成长基板后，再通过基板转移技术将发光叠层122接合至基板121以及移除所述的成长基板；或者，在另一实施例中，叠层结构11可以不包含任何基板结构，发光叠层122直接外延成长于一成长基板后，再将成长基板移除，使叠层结构11不具有任何基板，由此可以缩减半导体管芯1的厚度，以符合薄型化的应用需求，例如应用于移动装置的背光源。发光叠层122可以通过有机金属化学气相沉积法(mocvd)、分子束外延法(mbe)或氢化物气相外延法(hvpe)等方法外延于基板121或所述的成长基板上，且第一半导体层122a及第二半导体层122b分别具有一第一导电型及一第二导电型，活性层122c可以包含单异质结构(singleheterostructure)、双异质结构(doubleheterostructure)或多层量子阱(multiplequantumwells)用以于驱动时发光。其中，第一接合垫112及第二接合垫113分别设于第一半导体层122a及第二半导体层122b上，上述透明基板指基板121的材料的带隙大于活性层122c的带隙，以对由活性层122c所产生的光具有高穿透率。当发光叠层122以基板转移技术与基板121接合时，基板121及半导体叠层122之间可以具有一透明粘结层(图未示)，粘结层可以为一有机高分子材料或者无机材料，例如氧化物、氮化物或氟化物。

请续参照图13所示，叠层结构11另包含一反射层15设于第一半导体层122a上以及一绝缘层16设于反射层15上。半导体管芯1另设有一第一通道13及一第二通道14，其中，第一通道13于制作工艺中移除部分的绝缘层16以露出反射层15所形成；第二通道14于制作工艺中移除部分的活性层122c、第一半导体层122a、反射层15及绝缘层16以露出第二半导体层122b所形成。第一电极垫112通过第一通道13电连接于第一半导体层122a，第二电极垫113则通过第二通道14电连接于第二半导体层122b，且绝缘层16于第一通道13的开口面积小于第一接合垫112的面积，绝缘层16于第二通道14的开口面积小于第二接合垫113的面积。详言之，第一接合垫112及第二接合垫113分别通过第一通道13及第二通道14与半导体叠层122电连接，且第一通道13以及第二通道14通过绝缘层16的开口与半导体叠层122接触的面积，分别小于第一接合垫112及第二接合垫113的面积，第一接合垫112及第二接合垫113可以使半导体管芯1通过较大面积的第一接合垫112及第二接合垫113将电流导入，并由此增加半导体管芯1的散热能力。反射层16用以将活性层122c向第一半导体层122a的方向发射的光朝基板121方向反射，由此增加半导体管芯1的光取出效率。上述的半导体管芯1的结构仅为一种可能的实施例，但并非用以限制半导体管芯1的结构态样，只要半导体管芯1的第一接合垫112与第二接合垫113的最短距离小于150μm的半导体管芯1，皆可涵盖容纳在本实施例的范畴内。

请参照图14所示，此为本发明另一实施例的半导体管芯1’的剖视图，半导体管芯1’以管芯级封装(chip-scale-package；csp)技术形成的含封装材的管芯。半导体管芯1’包含一如上述图13所示的半导体管芯1，其具有设于表面111的第一接合垫112及第二接合垫113，第一接合垫112具有一第一金属延伸部112e，第一金属延伸部112e朝向第二接合垫113的方向设有一第一端112t，且第二接合垫113具有一第二金属延伸部113e，第二金属延伸部113e朝向第一接合垫112的方向具有一第二端113t，第一接合垫112的第一端112t与第二接合垫113的第二端113t具有一最短距离d小于150μm。半导体管芯1’更包含一封装体19以包覆半导体管芯1，其中，第一金属延伸部112e及第二金属延伸部113e凸伸出半导体管芯1的表面而延伸至封装体19上，且于半导体管芯1的表面111的相对面形成主要出光面116’。封装体19可选择性包含一波长转换体191，波长转换体191能够被半导体管芯1放射的光激发，并将半导体管芯1的放射光转换为不同波长的光。封装体19包含环氧树脂(epoxy)、硅胶(silicone)、聚亚酰胺(pi)、苯并环丁烯(bcb)、过氟环丁烷(pfcb)、su8、丙烯酸树脂(acrylicresin)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚碳酸酯(pc)、或聚醚酰亚胺(polyetherimide)；波长转换体191包含一种或两种以上种类的无机的荧光粉(phosphor)、有机分子荧光色素(organicfluorescentcolorant)、半导体材料(semiconductor)、或者上述材料的组合。无机的荧光粉材包含但不限于黄绿色荧光粉及红色荧光粉。黄绿色荧光粉的成分是例如铝氧化物(yag或是tag)、硅酸盐、钒酸盐、碱土金属硒化物、或金属氮化物。红色荧光粉的成分是例如氟化物(k2tif6:mn⁴⁺、k2sif6:mn⁴⁺)、硅酸盐、钒酸盐、碱土金属硫化物、金属氮氧化物、或钨钼酸盐族混合物。半导体材料包含纳米尺寸结晶体(nanocrystal)的半导体材料，例如量子点(quantum-dot)发光材料。量子点发光材料可选自于由硫化锌(zns)、硒化锌(znse)、碲化锌(znte)、氧化锌(zno)、硫化镉(cds)、硒化镉(cdse)、碲化镉(cdte)、氮化镓(gan)、磷化镓(gap)、硒化镓(gase)、锑化镓(gasb)、砷化镓(gaas)、氮化铝(aln)、磷化铝(alp)、砷化铝(alas)、磷化铟(inp)、砷化铟(inas)、碲(te)、硫化铅(pbs)、锑化铟(insb)、碲化铅(pbte)、硒化铅(pbse)、碲化锑(sbte)、硫化锌镉硒(zncdses)、硫化铜铟(cuins)、铯氯化铅(cspbcl3)、铯溴化铅(cspbbr3)、及铯碘化铅(cspbi3)所组成的群组。本实施例的半导体管芯1’可如第一实施例的半导体管芯1包含一反射层15于表面111、第一接合垫112及第二接合垫113上，第一金属延伸部112e通过反射层15的一开口连接于第一接合垫112上、第二金属延伸部113e透过反射层15的另一开口连接于第二接合垫113a，惟本实施例反射层15为绝缘材料，以将半导体管芯1’往表面111方向的光透过反射层15向主要出光面116’封装体19方向射出。

上述各实施例中所述的电流导通区31的边界即为电流导通区31中靠外侧的导电材料c1、c2、c3连续接合所形成的一连续的外边界，例如图2的黑色粗线所示；上述各实施例中所述的电流隔绝区32的边界即为电流隔绝区32中靠外侧的不导电材料连续形成的外边界，在此叙明。且上述所提及的实施例使用描述技术内容及发明特征，而使现有此技术者可了解本发明的内容并据以实施，其并非用以限制本发明的范围。亦即，任何人对本发明所作的任何显而易见的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。例如，电连接方式不限于串联连接。需了解的是，本发明中上述的实施例在适当的情况下，是可互相组合或替换，而非仅限于所描述的特定实施例。

可理解的是，对于熟悉此项技术者，不同修饰或变更皆可应用于本发明中且不脱离本发明的精神与范围。前述的描述，目的在于涵盖本发明的修饰或变更的揭露皆落于本发明的专利范围内且与其均等。