專利名稱：一種晶片級熒光體涂層方法和利用該方法制造的器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體器件的方法，特別是用于發(fā)光二極管的晶片級涂層的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是將電能轉(zhuǎn)換為光的固態(tài)器件，一般包括夾在相反的摻雜層之間的一層或多層半導(dǎo)體材料的有源層。當(dāng)在摻雜層兩端施加偏壓時，空穴和電子注入到有源層中，在那里它們復(fù)合產(chǎn)生光。光從該有源層和發(fā)光二極管的所有表面發(fā)出。常規(guī)的LED不能從其有源層產(chǎn)生白光。從一個發(fā)藍色光的LED所發(fā)出的光被發(fā)光二極管周圍的黃色熒光體、聚合物或染料轉(zhuǎn)換為白光，其中典型的熒光體是摻鈰的釔鋁石榴石(Ce:YAG)。[參見Nichia公司的白光LED，零件編號NSPW300BS，NSPW312BS等；又參見Lowrey的美國專利No. 5959316，“熒光體LED器件的多重封裝”)。周圍的熒光體材料將一些發(fā)光二極管的藍光波長“向下轉(zhuǎn)換”，將其顏色改變?yōu)辄S色。一部分藍光穿過熒光體而不被改變，而很大一部分光線被向下轉(zhuǎn)換為黃色。發(fā)光二極管發(fā)出藍色和黃色光，它們合并提供白光。在另一種方案中，從發(fā)射紫色或紫外光的LED發(fā)出的光由LED周圍的多色熒光體或染料轉(zhuǎn)為白光。一個在LED上涂覆熒光體層的常規(guī)方法是采用注射器或噴嘴在發(fā)光二極管上注入混合有環(huán)氧樹脂或硅聚合物的熒光體。但是，使用這種方法可能難以控制熒光體層的幾何結(jié)構(gòu)和厚度。因此，從LED以不同的角度發(fā)出的光可能會通過不同數(shù)量的轉(zhuǎn)換材料，這可導(dǎo)致LED具有隨視角而不均勻的色溫，由于幾何結(jié)構(gòu)和厚度難以控制，也可能難以一致性地生產(chǎn)具有相同或相似發(fā)射特性的LED。另一種常規(guī)的涂覆LED的方法是模板印刷(stencil printing)，如Lowery的歐洲專利申請EP1198016A2中所述。多個發(fā)光半導(dǎo)體器件被排列在一個襯底上，相鄰的發(fā)光二極管之間具有期望的距離。模板上提供有與LED對準的開口，模板的孔略大于LED，且模板比LED厚。模板定位在襯底上，其中每個發(fā)光二極管分別位于模板的相應(yīng)開口中。然后將一種組合物沉積在模板的開口中，覆蓋發(fā)光二極管，一種典型的組合物是在可被熱或光固化的硅酮聚合物中的熒光體。在孔被填充后，將模板從襯底上移除，模板組合物被固化為固態(tài)。類似于上述的注射器方法，使用模板方法也難以控制含熒光體的聚合物的幾何結(jié)構(gòu)和厚度。模板組合物可能無法完全填充模板的開口，使得所產(chǎn)生的層并不均勻。含熒光體的組合物還可能粘在模板的開口中，這減少了留在LED上的組合物的量。模板的開口也可能與LED沒有對準。這些問題可能會導(dǎo)致發(fā)光二極管具有非均勻的色溫，且難以一致性地生產(chǎn)具有相同或相似的發(fā)射特性的發(fā)光二極管。已考慮了 LED的各種涂層工藝，包括旋涂、噴涂、靜電沉積(ESD)和電泳沉積 (EPD)。例如旋涂或噴涂的工藝通常要在熒光體沉積的過程中使用粘結(jié)材料，而其它工藝需要在沉積熒光體顆粒/粉末后立即添加一種粘結(jié)劑以穩(wěn)定熒光體顆粒/粉末。對于這些方法，關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是在涂層工藝之后對器件上引線焊墊的接駁。對于典型的硅酮粘結(jié)材料以及其它粘結(jié)材料如環(huán)氧樹脂或玻璃，難以用標(biāo)準晶片制造技術(shù)中處理引線焊墊的接駁。硅酮與常用的晶片制造材料如丙酮以及一些顯影液和抗蝕劑剝落液不兼容。這將限制對特定的硅酮和工藝步驟的挑選和選擇。硅酮也是高溫(大于150°c )固化的，它高于常用的光致抗蝕劑的玻璃轉(zhuǎn)變溫度。固化的含有熒光體的硅酮薄膜也難以刻蝕， 在氯和CF4等離子體中的蝕刻速率非常緩慢，且對固化的硅酮樹脂的濕法腐蝕通常是效率低下的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了在晶片級制造半導(dǎo)體器件如LED芯片的新方法，且公開了采用該方法制造的LED芯片和LED芯片晶片。根據(jù)本發(fā)明，一種制造發(fā)光二極管(LED)芯片的方法包括通常在襯底上提供多個發(fā)光二極管。基座形成在發(fā)光二極管上，每個基座與一個發(fā)光二極管電氣接觸。在上述發(fā)光二極管上形成涂層，所述涂層掩埋至少一些基座。然后將涂層平面化，在LED上留下一些涂層材料，同時露出至少一些掩埋的基座，使它們可用于接觸。本發(fā)明披露了類似的用于制造包含倒裝芯片安裝在載體襯底上的發(fā)光二極管芯片的方法。根據(jù)本發(fā)明，類似的方法也可用于制造其它半導(dǎo)體器件。采用根據(jù)本發(fā)明的方法制造的發(fā)光二極管(LED)芯片晶片的一個實施例包括在襯底晶片上的多個發(fā)光二極管和多個基座，每個基座與一個發(fā)光二極管電氣接觸。一個涂層至少部分地覆蓋發(fā)光二極管，至少一些基座延伸穿過和到達涂層的表面。這些基座在涂層的表面露出。采用根據(jù)本發(fā)明的方法制造的發(fā)光二極管(LED)芯片的一個實施例包括在襯底上的一個LED和與該發(fā)光二極管電氣接觸的基座。一個涂層至少部分覆蓋發(fā)光二極管，所述基座延伸穿過和到達涂層的表面，且在涂層的表面露出。根據(jù)本發(fā)明的某些方面，所述涂層可包括熒光體顆粒，它將至少一些從LED芯片的有源區(qū)發(fā)出的光向下轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生白光，從而制造白光LED芯片。本發(fā)明的這些和其它方面以及優(yōu)點，通過下面以舉例方式說明發(fā)明特點的詳細說明和附圖將變得明顯。
附圖簡介圖Ia-Ie是根據(jù)本發(fā)明的一種方法的各制造步驟中的LED芯片晶片的一個實施例的剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的具有反射層的LED芯片晶片的另一個實施例的剖視圖；圖3- 是根據(jù)本發(fā)明的另一種方法的各制造步驟中的倒裝晶片鍵合的LED芯片晶片的一個實施例的剖視圖4是根據(jù)本發(fā)明的具有反射層的LED芯片晶片的另一個實施例的剖視圖；圖如_5(1是根據(jù)本發(fā)明的利用預(yù)制涂層的一種方法的各制造步驟中的LED芯片晶片的另一個實施例的剖視圖；圖6a_6c根據(jù)本發(fā)明的具有在涂層中的凹槽的一種方法的各制造步驟中的LED芯片晶片的另一個實施例的剖視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的LED芯片晶片的另一實施例的剖視圖；圖8也是根據(jù)本發(fā)明的LED芯片晶片的另一實施例的剖視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的LED陣列的一個實施例的剖視圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明的LED陣列的另一個實施例的剖視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的具有透明襯底的LED芯片晶片的一個實施例的剖視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的具有透明襯底的LED芯片晶片的另一個實施例的剖視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片的LED芯片晶片的一個實施例的剖視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明的具有加入了熒光體的載體襯底的LED芯片的一個實施例的剖視圖；圖15a_15d是根據(jù)本發(fā)明的利用溝槽襯底的一種方法的各制造步驟中的LED芯片晶片的另一個實施例的剖視圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了特別適用于半導(dǎo)體器件如發(fā)光二極管的晶片級涂層的制造方法。本發(fā)明還提供了采用這些方法制造的半導(dǎo)體器件，如發(fā)光二極管。本發(fā)明允許在晶片級對發(fā)光二極管涂覆一個向下轉(zhuǎn)換層(如加入了熒光體的硅酮)，同時仍然允許對一個或多個用于引線鍵合的接觸的接駁。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，導(dǎo)電的基座/柱形成在LED的一個或兩個接觸(鍵合墊)上，而發(fā)光二極管在晶片級。這些基座可以采用已知的技術(shù)制造，如電鍍、無電鍍覆、凸點植球(stud bumping)，或真空沉積。然后晶片可以被毯式涂覆(blanket coating)有向下轉(zhuǎn)換涂層，掩埋LED、接觸和基座。每個基座作為其接觸的垂直延伸，雖然毯涂的向下轉(zhuǎn)換涂層會暫時覆蓋基座，該涂層可被平面化和減薄，以露出基座的頂面或頂端部分。該基座應(yīng)足夠高(10-100 μ m)，以凸出期望的最終涂層厚度。經(jīng)過平面化后，基座被露出，可用于外部連接如引線鍵合。這一工藝發(fā)生在晶片級，且在隨后的加工步驟中，各個LED芯片可以使用已知的工藝從晶片分開/逐一分開。本發(fā)明無需復(fù)雜的晶片制造工藝，以在毯式涂覆后獲得對引線焊墊的接駁。替代地，利用了一個簡單和成本節(jié)約的方法。它允許半導(dǎo)體器件的晶片級涂層，而不需要對準。 可廣泛使用各種各樣的涂層技術(shù)，如旋涂加入了熒光體的硅酮混合物，或電泳沉積熒光體然后再毯式涂覆硅酮或其它粘結(jié)材料。機械平面化使晶片上的厚度均勻，且涂層厚度的均勻性可以在寬的厚度范圍(如1-100 μ m)上實現(xiàn)。通過控制最后涂層的厚度，白光LED芯片的顏色點可被微調(diào)，包括使用迭代的方法(如研磨、測試、研磨等)，這將產(chǎn)生嚴格分類的白光LED。這種方法也可推廣到大型晶片尺寸。這里參照一些實施例描述本發(fā)明，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明可以許多不同的形式實施，而不應(yīng)被理解為僅限于所記載的實施例。特別是，本發(fā)明在下文針對用通常包括一個加入了熒光體的粘結(jié)劑的向下轉(zhuǎn)換涂層(“熒光體/粘結(jié)劑涂層”)涂覆發(fā)光二極管來描述，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明可使用用于向下轉(zhuǎn)換、保護、光提取或散射光線的其它材料來涂覆發(fā)光二極管。同時也應(yīng)理解，該熒光體粘結(jié)劑可以具有散射或光提取顆?；虿牧希彝繉涌梢允请娂せ畹?。根據(jù)本發(fā)明的該方法也可用于涂覆不同的材料到其它半導(dǎo)體器件上。此外，可在發(fā)光二極管上形成單個或多個涂層和/或?qū)?。涂層可不包括任何熒光體，或包括一種或多種熒光體、散射顆粒和/或其它材料。涂層也可包括用于提供向下轉(zhuǎn)換的例如有機染料的材料。對于多個涂層和/或?qū)樱總€層和/或涂層相對于其它層和/或涂層，可以包括不同的熒光體、不同的散射顆粒、不同的光學(xué)特性如透明度、折射率和/或不同的物理特性。也應(yīng)明白，當(dāng)一個部件，如層、區(qū)或襯底被稱為是“在”另一個部件“上”時，它可以是直接在其它部件上，或者中間可以有其它的部件。此外，相對的術(shù)語，如“更內(nèi)”、“更外”、 “更上”、“以上”、“更低”、“底下”和“下面”，以及類似的術(shù)語，在此可用于描述一層或其它區(qū)的關(guān)系。應(yīng)理解的是，這些術(shù)語用于涵蓋器件的不同方向，除了附圖中描繪的方向以外。雖然術(shù)語第一、第二等可在此用于描述各種部件、組分、區(qū)、層和/或部分，這些部件、組分、區(qū)、層和/或部分不應(yīng)該被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語只是用來區(qū)分一個部件、組分、區(qū)、層或部分與其它的區(qū)、層或部分。因此，下文討論的第一部件、組分、區(qū)、層或部分也可以被稱為第二部件、組分、區(qū)、層或部分，而不會背離本發(fā)明的教導(dǎo)。本發(fā)明的實施例參照剖視圖進行描述，這些附圖是本發(fā)明理想化實施例的示意圖。因此可以預(yù)計，作為例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果，附圖的形狀會有變化。本發(fā)明實施例不應(yīng)被理解為受這里所示區(qū)域的特定形狀限制，而是包括例如從制造所造成的形狀偏差。由于正常的制造公差，一個說明或描述為方形或長方形的區(qū)域通常會有倒圓或彎曲的特征。因此，附圖中顯示的區(qū)域是示意性的，其形狀不用于說明器件區(qū)域的確切形狀，也不用于限制本發(fā)明的范圍。圖Ia-Ie描述根據(jù)本發(fā)明的方法制造的晶片級LED芯片10?，F(xiàn)在參照圖la，顯示了在其制造工藝中的晶片級的發(fā)光二極管芯片10。也就是說，發(fā)光二極管芯片10還沒有經(jīng)過被從晶片分離/逐一分開到個別LED芯片之前的所有必要的步驟。虛線顯示LED芯片 10之間的分離或劃片線，在經(jīng)過另外的制造步驟后，如圖Ie所示，發(fā)光二極管芯片可分為單個器件。圖Ia-Ie只顯示了在晶片級的兩個芯片，但應(yīng)理解的是，從單一晶片可形成更多的LED芯片。例如，在制造一毫米(mm)見方大小的LED芯片時，在一個3英寸晶片上可以制造多達4500個LED芯片。每個LED芯片10包括一個半導(dǎo)體LED 12，它可以有許多以不同方式安排的不同半導(dǎo)體層。LED的制造和操作是本領(lǐng)域已知的，只在此簡要討論。發(fā)光二極管10的層可以采用已知的工藝制造，其中一個合適的制造工藝采用金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)。該發(fā)光二極管12的層一般包括夾在相反摻雜的第一和第二外延層16、18中間的有源層/區(qū)14，所有這些層都先后形成在襯底20上。在這個實施例中，發(fā)光二極管12被顯示為襯底20上分開的器件。這種分開，可通過將有源層14和摻雜層16、18的一些部分向下蝕刻到襯底20 以在發(fā)光二極管12之間形成開口的區(qū)域而實現(xiàn)。在下面更詳細描述的其它實施例中，有源層14和摻雜層16、18可以保持為襯底20上的連續(xù)的層，且在LED芯片被逐一分開時可分為各個器件。應(yīng)理解，在發(fā)光二極管12中也可包括額外的層和部件，包括但不限于緩沖區(qū)、成核、接觸和電流擴展層以及光提取層和元件。有源區(qū)14可以包括單量子阱(SQW)、多量子阱 (MQW)、雙異質(zhì)結(jié)或超晶格結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，第一外延層16是一個η型摻雜層和第二外延層18是ρ型摻雜層，雖然在其它的實施例中，第一層16可以是ρ型摻雜的和第二層18 是η-型摻雜的。第一和第二外延層16、18以下分別稱為η型和ρ型層。該發(fā)光二極管12的區(qū)域14和層16、18可以從不同的材料系制造，優(yōu)選的材料系是基于III族氮化物的材料系。III族氮化物是指由氮和元素周期表的第III族元素之間形成的那些半導(dǎo)體化合物，第III族元素通常是鋁(Al)、鎵(Ga)和銦(In)。這個術(shù)語還可以指三元和四元化合物，如鋁鎵氮化物(AWaN)和鋁銦鎵氮化物(AlInGaN)。在一個優(yōu)選實施例中，η型層和ρ型層16、18是氮化鎵(GaN)且有源區(qū)14是氮化銦鎵InGaN。在其它的實施例中，η型層和ρ型層16、18可以是々16鄉(xiāng)、鋁鎵砷化物(AWaAs)或鋁鎵銦砷磷化物 (AlGaInAsP)。襯底20可由許多材料制造，例如藍寶石、碳化硅、氮化鋁(AlN)、GaN，其中一個合適的襯底是4H聚合物型碳化硅，但其它聚合物型碳化硅也可使用，包括3、6H和15R聚合物型。碳化硅具有一定的優(yōu)勢，例如相對于藍寶石具有與III族氮化物更接近的晶格匹配和得到質(zhì)量更高的第III族氮化硅薄膜。碳化硅也有非常高的熱導(dǎo)率，使碳化硅上III族氮化物器件的總輸出功率不受襯底的散熱所限制(如在藍寶石上形成的一些器件可能出現(xiàn)的情況)。碳化硅襯底可從位于北卡羅萊納州達勒姆的Cree研究公司買到，它們的制造方法列舉在科學(xué)文獻和美國專利No. 34861 ；4946547 ；和5200022中。在所示的實施例中，襯底20在晶片級，有多個發(fā)光二極管12形成在晶片襯底20上。每個發(fā)光二極管12可以具有第一和第二接觸22、24。在顯示的實施例中，該發(fā)光二極管具有第一接觸22在襯底20上和第二接觸M在ρ型層18上的垂直幾何結(jié)構(gòu)。第一接觸22顯示為襯底上的一層，但是當(dāng)LED芯片被從晶片逐一分開時，第一接觸22也將分開，使得每個LED芯片10有自己的第一接觸22的部分。施加到第一接觸22的電信號傳播到η型層16和施加到第二接觸M的信號傳播到ρ型層18。對于III族氮化物器件，眾所周知的是，薄的半透明的電流擴展層通常覆蓋部分或全部的P型層18。應(yīng)當(dāng)理解，第二接觸 M可以包括一層通常為例如鉬(Pt)的金屬或例如銦錫氧化物(ITO)的透明導(dǎo)電氧化物。 第一和第二接觸22、24以下分別稱為η型和ρ型接觸。本發(fā)明也可用于具有橫向幾何結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其中兩個接觸都位于發(fā)光二極管的頂部。P型層18和有源區(qū)的一部分通過例如刻蝕被去除，露出在η型層16的一個接觸臺面。有源區(qū)14和ρ型層18的被去除部分的邊界由垂直的虛線25表示。橫向的第二 η 型接觸沈(也用虛線表示)被提供在η型層16的臺面上。接觸可以包括使用已知的沉積技術(shù)沉積的已知材料。現(xiàn)在參照圖Ib，根據(jù)本發(fā)明，一個ρ型接觸基座觀形成在ρ型接觸M上，它用于在發(fā)光二極管12被涂覆后提供到ρ型接觸M的電連接?；^可以由許多不同的導(dǎo)電材料形成，可以使用許多不同的已知物理或化學(xué)沉積工藝形成，如電鍍、無電鍍覆或凸點植球，其中優(yōu)選的接觸基座是金(Au)且使用凸點植球形成。這種方法通常是最容易和最節(jié)約成本的辦法。基座觀可由Au以外的其它導(dǎo)電材料形成，如銅(Cu)、鎳(Ni)或銦，或它們的組合。形成凸點植球的工藝是公知的，這里只作簡要討論。凸點植球(stud bump)通過在常規(guī)的引線鍵合中使用“球焊”工藝的一種變型被放在接觸(鍵合墊)上。在球焊過程中，鍵合線的尖端熔化，形成一個球體。焊線工具將該球體壓靠在接觸上，施加機械力、熱和 /或超聲能量以產(chǎn)生一個金屬連接。接下來焊線工具將金線延伸到在板、襯底或引線框架上的接觸墊，并與該墊形成“針腳鍵合(stitch bond)”，并通過切斷焊線而結(jié)束以開始另一個周期。對于凸點植球，第一球焊是如上所述的，但焊線然后在球上附近被打破。由此產(chǎn)生的金球，或“凸點植球”仍然留在接觸上，且提供了至下面的接觸金屬的一個永久的、可靠的連接。然后所述“凸點植球”可以通過機械壓力變平以提供一個平的頂部表面和更均勻的凸點高度，而同時將任何剩余的焊線壓為球形。基座觀的高度可以根據(jù)加入了熒光體的粘結(jié)劑涂層的期望厚度而變化，且應(yīng)足夠高，以匹配或延伸到高于LED的加入了熒光體的粘結(jié)劑涂層的頂面?；母叨瓤沙^ 200 μ m,典型的基座高度范圍為20至60 μ m。在一些實施例中，一個以上的凸點植球可堆疊起來以實現(xiàn)期望的基座高度。凸點或其它形式的基座觀也可以具有反射層或由反光材料制造，以使光損失最少。對于所顯示的垂直幾何結(jié)構(gòu)類型的發(fā)光二極管12，只需要用于ρ型接觸M的一個基座觀。對于替代的橫向幾何結(jié)構(gòu)的LED，第二 η型基座30(虛線顯示)形成在橫向幾何結(jié)構(gòu)的η型接觸沈上，通常為同一材料，以與ρ型基座觀具有基本相同的高度，且使用相同的工藝形成。現(xiàn)在參照圖lc，晶片被覆蓋每個發(fā)光二極管12及其接觸22的熒光體/粘結(jié)劑涂層32所毯式覆蓋，涂層32的厚度使其可以覆蓋/掩埋基座28。對于橫向幾何結(jié)構(gòu)的器件， 接觸沈和基座30也被掩埋。本發(fā)明提供了在晶片級在發(fā)光二極管12上沉積熒光體涂層的優(yōu)點，而不需要對準特定的器件或特征。取而代之的是，整個晶片被覆蓋，這提供了更簡單和更成本節(jié)約的制造工藝。該熒光體涂層可使用不同的工藝施加，如旋涂、電泳沉積、靜電沉積、印刷、噴墨印刷或絲網(wǎng)印刷。在優(yōu)選實施例中，該熒光體可通過旋涂在熒光體/粘結(jié)劑混合物中沉積在晶片上。旋涂是本領(lǐng)域公知的，一般包括在襯底的中心沉積所需量的粘結(jié)劑和熒光體混合物且以高速旋轉(zhuǎn)襯底。離心加速度導(dǎo)致混合物擴散到襯底的邊緣并且甚至離開。最后的層厚度和其它性質(zhì)取決于混合物的屬性(粘度、干燥速度、熒光體的百分比、表面張力等)和旋涂工藝的參數(shù)選擇。對于大型晶片，在高速旋轉(zhuǎn)襯底之前將熒光體/膠合劑的混合物分布在襯底上是有利的。在另一實施例中，使用稱為電泳沉積的方法將熒光體沉積在晶片上。晶片及LED 暴露到含懸浮在液體中的熒光體顆粒的溶液中。在溶液和LED之間施加電信號，產(chǎn)生一個電場，進而導(dǎo)致熒光體顆粒遷移到和沉積在發(fā)光二極管上。該工藝通常使熒光體以粉末狀覆蓋在發(fā)光二極管上。然后在熒光體上沉積粘結(jié)劑，使熒光體顆粒陷入粘結(jié)劑中形成涂層 32。粘結(jié)劑涂層可使用許多已知的方法施加，在一個實施例中，粘結(jié)劑涂層可使用旋涂來施加。熒光體/粘結(jié)劑涂層32然后可以使用許多不同的固化方法固化，這取決于不同的因素，如使用的粘結(jié)劑類型。不同的固化方法包括但不限于熱、紫外線(UV)、紅外線(IR)或日京干(air curing) 0有不同的因素能決定LED的光被最終LED芯片中的熒光體/粘結(jié)劑涂層吸收的量，包括但不限于熒光體顆粒的大小、加入的熒光體的百分比、粘結(jié)材料的類型、熒光體的類型和發(fā)射光波長之間的匹配效率、熒光體/粘結(jié)層的厚度。根據(jù)本發(fā)明這些不同的因素是可以控制的，以控制LED芯片的發(fā)射波長。不同的材料可用作粘結(jié)劑，其中優(yōu)選的材料被硬化后很堅固且在可見光波長的光譜中基本透明。適合的材料包括硅酮、環(huán)氧樹脂、玻璃、旋涂玻璃、BCB、聚酰亞胺、聚合物和它們的混合物，優(yōu)選的材料是硅酮，因為其在高功率LED中透明度和可靠性高。適合的苯基和甲基的硅酮可從道氏(Dow )化工公司購買。在其它實施例中，粘結(jié)材料可以加工為與例如芯片(半導(dǎo)體材料)和生長的襯底等特征的折射率相匹配，這可以減少全內(nèi)反射(TIR) 和改善光提取。許多不同的熒光體可用于根據(jù)本發(fā)明的涂層32中。本發(fā)明特別適合于發(fā)白光的 LED芯片。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，LED 12發(fā)出藍色波長光譜的光且熒光體吸收一些藍色光和再發(fā)出黃色光。LED芯片10發(fā)出的是藍色和黃色光相結(jié)合的白光。在一個實施例中，熒光體包括商用YAG:Ce，但使用基于(Gd，Y)3(Al, Ga)5012:Ce系的熒光體制成的轉(zhuǎn)換顆粒，如Y3Al5O12 = Ce (YAG)，全范圍的廣泛黃色光譜發(fā)光也是可能的?？捎糜诎咨l(fā)光LED 芯片的其它黃色熒光體包括Tb3^xRExO12: Ce (TAG) ；RE = Y, Gd, La, Lu -MSr2_x_yBaxCaySi04:Eu。第一和第二熒光體也可合并，以得到不同的白色色調(diào)(暖白色)的更高CRI (color rendering index，顯色指數(shù))的白色，其中上述黃色熒光體與紅色熒光體結(jié)合?？捎玫牟煌t色熒光體包括SrxCa1^xSEu，Y ;Y =鹵化物；CaSiAm3 = Eu;或Sr2_yCaySi04:Eu。通過轉(zhuǎn)換所發(fā)出的基本上所有光線為某一特定的顏色，其它熒光體可用于產(chǎn)生飽和的色彩發(fā)射。例如，下面的熒光體可用于產(chǎn)生綠色飽和的光SrGa2S4:Eu ； Sr2_yBaySi04:Eu ；或 SrSi2O2N2 = Eu0下面列出了一些額外的適合用作LED芯片10的轉(zhuǎn)換顆粒的熒光體，但其它熒光體也可以使用。每種熒光體顯示為在藍色和/或紫外發(fā)射譜中被激發(fā)，提供了理想的峰值發(fā)射，具有有效的光轉(zhuǎn)換，并具有可接受的斯托克斯頻移(Stokes shift)黃餼Z綠餼
(Sr, Ca, Ba) (Al, Ga)2S4-
Ba2 (Mg, Zn) Si2O7: Eu2+
Gdo.46Sro.31AlL230xFL38:Eu:
(Ba1_x_ySrxCay) SiO4: Eu
Ba2SiO4: Eu2+
紅餼
Lu2O3 Eu3+
(Sr2_xLax) (Ce1^xEux) O4
Sr2Ce1 Ru O4
Sr2^xEuxCeO4SrTiO3: Pr3+，Ga3+CaAlSiN3IEu2+Sr2Si5N8IEu2+可用的不同大小的熒光體顆粒包括但不限于10-100納米(nm)的顆粒至20-30μπι 大小的顆粒，或更大的顆粒。尺寸較小的顆粒一般在散射和混色方面比尺寸較大的顆粒更好，以提供更均勻的光。較大的顆粒相對于較小的顆粒通常能更有效地轉(zhuǎn)換光，但發(fā)射較不均勻的光。在一個實施例中，顆粒的尺寸在2-5μπι范圍中。在其它一些實施例中，涂層32 可以包括用于單色或多色光源的不同類型的熒光體或可以包括多種熒光體涂層。涂層32也可以在粘結(jié)劑中含有不同濃度的或加入不同的熒光體材料，其中一個典型的濃度是30-70%重量百分比的范圍。在一個實施例中，熒光體濃度大約是65%的重量百分比，最好是均勻分散在整個粘結(jié)劑中。在其它的實施例中，所述涂層可以包括不同濃度或類型的多層熒光體，或者是先沉積第一層純硅酮涂層，然后沉積加入了熒光體的層。如上所述，基座28 (和用于橫向器件的基座30)被涂層32掩埋，這允許對LED芯片 10進行涂覆而不需要對準。在LED芯片的最初涂層之后，需要進一步加工以露出基座觀。 現(xiàn)在參照圖ld，涂層32被減薄或平面化，使得基座觀通過涂層的頂部表面露出?？墒褂迷S多不同的減薄工藝，包括已知的機械工藝，如磨削、研磨或拋光，最好在粘結(jié)劑已固化后。其它的制造方法可以包括在涂層固化之前用一個刮刀減薄涂層，或者在涂層固化之前也可以使用壓力平坦化。仍然在其它的實施例中，可以利用物理或化學(xué)蝕刻或剝蝕(ablation)來減薄涂層。減薄工藝不僅露出了基座，而且還允許平面化涂層和控制涂層的最后厚度。平坦化之后，涂層的表面均方根粗糙度應(yīng)大約為10納米或更小，雖然該表面可以有其它的表面粗糙度測量。在一些實施例中。表面可以在平坦化過程中織構(gòu)。在其它一些實施例，在平坦化之后，涂層或其它表面可被織構(gòu)，如利用激光織構(gòu)、機械成形、蝕刻(化學(xué)或等離子體)或其它工藝，以增強光提取。織構(gòu)的結(jié)果是使表面特征為0.1-5 μ m高或深， 最好是0. 2-1 μ m。在其它一些實施例中，發(fā)光二極管12的表面也可以織構(gòu)或成形以改善光提取?，F(xiàn)在參照圖le，各個LED芯片10可利用已知的方法從晶片被逐一分開，如劃片、劃線和切斷，或蝕刻。逐一分開工藝分開的每個LED芯片10分別有大致相同厚度的涂層32， 因此具有基本上相同的熒光體量和發(fā)光特性。這允許可靠地和一致地制造具有類似發(fā)光特性的LED芯片10。在逐一分開之后，LED芯片可以安裝在一個封裝中，或安裝到一個次基臺 (submount)或印刷電路板(PCB)上，而不需要進一步的工藝來添加熒光體。在一個實施例中，所述封裝/次基臺/印制電路板可具有常規(guī)的封裝引線，與所述基座電連接。然后傳統(tǒng)的封殼包圍LED芯片和進行電連接。在另一實施例中，LED芯片可被氣密密封覆蓋，其中圍繞LED芯片的惰性氣體氣氛等于或低于大氣壓。對于LED芯片10，發(fā)光二極管12向襯底20發(fā)出的光可以通過襯底逸出LED芯片 10，而沒有通過熒光體/粘結(jié)劑涂層32。這對于產(chǎn)生一定顏色或色度的光是可以接受的。 在要防止或盡量減少這種襯底發(fā)光的實施例中，襯底20可以是不透明的，使發(fā)光二極管12 對襯底20發(fā)出的光被阻斷或吸收，使得LED芯片10發(fā)出的大部分光是穿過涂層32的光。圖2顯示與以上所述和在圖Ia-Ie中顯示的LED芯片10類似的LED芯片40的另一個實施例，但具有另外的特征以促使LED芯片發(fā)出的光朝向LED芯片40的上方和使傳遞到襯底20的光最少。對于類似于LED芯片10的特征，這里將使用同樣的參考標(biāo)號。每個LED芯片40包括形成在基底20上的發(fā)光二極管12，具有在襯底20上先后形成的η型層16、有源區(qū)14和ρ-18型層。LED芯片40還包括η型接觸22、ρ型接觸24、ρ型基座28 和涂層32。涂層32被平面化以露出基座觀。替換地，LED芯片40可以具有橫向的幾何結(jié)構(gòu)，帶有另外的基座30。LED芯片40還包括一個反射層42，它被安排用于將有源區(qū)向襯底20發(fā)出的光反射回LED芯片40的頂部。該反射層42減少了發(fā)光二極管12發(fā)射的在從LED芯片40發(fā)出之前未穿過轉(zhuǎn)換材料的光，如通過襯底20的光，并促使LED芯片40的發(fā)光朝向頂部和穿過
涂層32ο反射層42可以不同的方式和不同的位置安排在LED芯片40中，圖中所示的層42 被安排在η型層16和襯底20之間。該層還可以在襯底20上延伸到超出LED芯片12的垂直邊緣。在其它的實施例中，反射層只在η型層16和襯底之間。層42可以包括不同的材料，包括但不限于金屬反射器或如分布布拉格反射器(DBR)的半導(dǎo)體反射器。如上所述，在一些實施例中，有源區(qū)14以及η型層和ρ型層16、18可以是襯底20 上的連續(xù)的層，如LED 12之間的虛線所示。在這些實施例中，直到在LED芯片40被逐一分開的步驟時才分開發(fā)光二極管。因此，由此產(chǎn)生的LED芯片可能在發(fā)光二極管的頂面上具有一層涂層32。這可以允許有源區(qū)發(fā)的光逸出發(fā)光二極管12的側(cè)表面，但在利用這種發(fā)光二極管及其周圍特征的實施例中，這個沒有遇到熒光體材料的發(fā)光的量與通過熒光體材料的光量相比是微不足道的。根據(jù)本發(fā)明的方法可用于涂覆許多不同的器件和發(fā)光二極管。圖38- 顯示不同的LED芯片60，其結(jié)構(gòu)與以上參照圖Ia-Ie所述的LED芯片10不同。首先參照圖3a，LED芯片60也處于晶片級和顯示為在逐一分開之前。它包括的發(fā)光二極管62不是在生長襯底上的，而是倒裝晶片鍵合在載體襯底64上的。在該實施例中，生長襯底可以包括參照圖Ia-Ie 中的生長襯底描述的材料，但在該實施例中，生長襯底在倒裝晶片鍵合之后(或之前)被去除，其中使用已知的磨削和/或蝕刻工藝來去除襯底。這些LED 62通過層66安裝在載體襯底64上，層66通常是一個或多個鍵合/金屬層，其也用于反射照射到其上的光。在其它的實施例中，生長襯底或至少其一部分仍然保留。生長襯底或其一部分可被成形或織構(gòu)，以提高從發(fā)光二極管62的光提取。許多不同的材料系可用于發(fā)光二極管，其中優(yōu)選的材料系是如上所述使用已知的生長工藝生長的III族氮化物材料系。類似于圖Ia-Ie中的LED 12，每個發(fā)光二極管62 — 般包括夾在η型和ρ型外延層70、72之間的有源區(qū)68，雖然也可包括其它層。由于發(fā)光二極管62是倒裝晶片鍵合的，最頂層是η型層70，而ρ型層72是被安排在有源區(qū)68和鍵合 /金屬層66之間的最底層。載體襯底可以是很多不同的已知材料，其中適當(dāng)?shù)牟牧鲜枪?。對于垂直幾何結(jié)構(gòu)的LED芯片60，一個η型接觸74可以被包含在每一個發(fā)光二極管的頂面上，一個P型接觸76可形成在載體襯底64上。η型和ρ型接觸74、76也可以由使用已知技術(shù)沉積的常規(guī)導(dǎo)電材料形成，類似于上面所述并且參照圖Ia-Ie顯示的第一和第二接觸22、24。如上所述，發(fā)光二極管可以有橫向幾何結(jié)構(gòu)，其中η型和ρ型接觸在發(fā)光二極管的頂部。
現(xiàn)在參照圖3b，每個LED芯片60可以有形成在其第一接觸70上的基座78，每個基座由與如以上參照圖Ib-Ie中所述的基座觀同樣的材料并使用相同的方法形成。如圖 3c所示，LED芯片晶片可以由毯式涂層80覆蓋，毯式涂層80最好由加入熒光體的粘結(jié)劑組成?？梢允褂门c上述和參照圖Ic-Ie顯示的涂層32同樣的熒光體和粘結(jié)劑，并可以使用同樣的方法沉積。涂層80覆蓋和掩埋發(fā)光二極管62、它們的第一接觸74和基座78，其中涂層80的沉積不需要對準的步驟。現(xiàn)在參照圖3d，涂層80可使用上述的方法被平面化或減薄，以露出基座78和控制涂層80的厚度?，F(xiàn)在參照圖3e，各個LED芯片60可使用上述方法從晶片被逐一分開。然后這些器件可以被包裝或安裝到次基臺或印制電路板。在其它實施例中，載體襯底可以去掉，留下一個被涂覆的LED，然后將其包裝或安裝在次基臺或印制電路板上。倒裝晶片鍵合的發(fā)光二極管也可以具有反射元件或?qū)樱偈构庠谄谕较虻陌l(fā)射。圖4顯示在晶片級的LED芯片90，與圖3a-;3e所示和上述的LED芯片60類似。對于類似的特征，這里使用相同的參考標(biāo)號，雖然LED芯片90顯示為具有垂直幾何結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管62，應(yīng)當(dāng)理解的是，也可以使用橫向幾何結(jié)構(gòu)的LED。組成LED芯片90的LED 62安裝到襯底64，其可以是載體或生長襯底。每個發(fā)光二極管62如上所述包括有源層68、n型層70、ρ型層72、ρ型接觸76、η型接觸74和基座78，加入了熒光體的粘結(jié)劑涂層80也如上所述形成在發(fā)光二極管上。但是，在此實施例中，包括在LED 62和襯底64之間的反射層 92，它可以包括一個高反射率的金屬或如DBR的反射半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。反射層92反射LED的向襯底64發(fā)出的光，有助于防止光傳遞到襯底，在那里至少一些光可被襯底64吸收。這也促使LED芯片90發(fā)出的光向LED芯片90的上方發(fā)射。應(yīng)當(dāng)理解的是，也可以在反射層之下或在其它地方包括鍵合/金屬層(未顯示)，尤其是在襯底64是載體襯底的實施例中。LED 芯片90也可以包括一個毗鄰ρ型層72的ρ型接觸層，以促進與下面層的歐姆接觸。圖5a_5d顯示根據(jù)本發(fā)明制造的LED芯片100的另一個實施例，它類似于以上所述和參照圖3a-;3e顯示的LED芯片60。但是，應(yīng)當(dāng)理解，這種方法也可用于沒有倒裝晶片鍵合的實施例，如上面所述和顯示在圖Ia-Ie中的實施例。首先參照圖5a，LED芯片100包括安裝在襯底64上的垂直LED 62，襯底64在本實施例中是載體襯底。應(yīng)當(dāng)理解也可以使用橫向LED，如上所述。每個發(fā)光二極管62包括有源層68、η型層70、ρ型層72、ρ型接觸 76、η型接觸74和基座78，如上所述。然而，LED芯片100被預(yù)制的涂層102所覆蓋，涂層 102可以具有如上所述的熒光體(和其它)材料，該熒光體(和其它)材料被固定在也由如上所述的材料形成的粘結(jié)劑中?，F(xiàn)在參照圖恥，層102放在發(fā)光二極管62上并覆蓋LED 62及其基座78以提供保形涂層。在一個實施例中，在層102和LED芯片100之間可以包含一種用于粘結(jié)的鍵合材料，其中使用的典型粘結(jié)劑例如是硅酮或環(huán)氧樹脂。為進一步促進保形涂層，可以加熱層 102，或者可以使用真空以將層102向下拉在LED芯片100上。層102還可按其中粘結(jié)劑沒有完全固化的狀態(tài)提供，使層102更容易與LED芯片保形。在層102的保形安置之后，粘結(jié)劑可以進行其最后固化?，F(xiàn)在參照圖5c，層102可以使用上述方法平面化，以露出基座78，使它們可用于接觸。如圖5d所示，然后可以使用上述方法逐一分開LED芯片100。LED芯片100的制造方法允許通過控制層102的厚度來準確地控制熒光體/粘結(jié)劑的厚度。這種方法還可以針對LED芯片100的不同的期望發(fā)光特性使用不同的層厚度和組分。圖6a_6c顯示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例LED芯片110，類似于LED芯片60。首先參照圖6a，每個LED芯片110具有安裝在可以是載體或生長襯底的襯底64上的垂直LED 62。 每個發(fā)光二極管62包括有源層68、η型層70、ρ型層72、ρ型接觸76、η型接觸74和基座 78，如上所述。由上文所述的材料形成的涂層112被包括在發(fā)光二極管62上，掩埋基座78。參照圖6b，在這實施例中，涂層112沒有被平面化以露出基座78。替代地，涂層保留在高于基座的高度，且掩埋基座78的一部分涂層112被去除，在涂層112中留下凹進部分114?；?8通過凹進部分114露出以便用于接觸。許多不同的方法可以用來去除涂層，如傳統(tǒng)的構(gòu)圖(patterning)或蝕刻過程?，F(xiàn)在參照圖6c，LED芯片110然后可以使用上述方法被逐一分開。該形成凹進部分114的方法可與涂層112的平面化配合使用。層112可以被平面化至能提供LED芯片110的期望發(fā)射特性的高度，其可能高于基座78。然后可以形成凹進部分114以接駁基座。這樣可以形成低于涂層的降低高度的基座，降低與形成基座78相關(guān)的制造成本。該工藝需要一些形成凹進部分的對準，但涂層112的施加仍然不需要對準。在以上LED芯片實施例中的基座被描述為包括導(dǎo)電材料，如Au、Cu、Ni或In，優(yōu)選地使用凸點植球的工藝形成。此外，可以使用不同的材料和可用不同的方法形成基座。圖 7顯示LED芯片120的另一個實施例，包括倒裝晶片鍵合在載體襯底IM上的發(fā)光二極管 122。在此實施例中，基座136包括通常為基座136形狀的半導(dǎo)體材料138。半導(dǎo)體材料138 可在第一接觸上，或如圖所示在第一外延層130上。導(dǎo)電材料的基座層140在半導(dǎo)體材料 138的頂面上且延伸到第一外延層130的頂部表面和形成η型接觸。半導(dǎo)體材料138可用許多不同的方式形成，且可以包括很多不同的材料，如包括 LED外延層的材料或生長的襯底材料，如氮化鎵、碳化硅、藍寶石、硅等。在一個實施例中，半導(dǎo)體材料138可從外延層蝕刻掉，然后涂覆一基座層140。在其它一些實施例中，在從發(fā)光二極管122去除生長襯底的過程中，部分的生長襯底可以留在外延層上。然后剩余的生長襯底部分可以被基座層140覆蓋。圖8仍然顯示在晶片級的LED芯片150的另一個實施例，類似于圖7的LED芯片 120，這里相同的參考標(biāo)號用于表示類似的特征。LED芯片150包括通過鍵合/金屬層1 倒裝晶片鍵合在載體襯底1 上的LED122?；?形成在每個發(fā)光二極管122上，最好是在η型接觸155上。基座巧4包括基本上為基座巧4形狀的可構(gòu)圖材料156，它被延伸到第一接觸152的導(dǎo)電材料的基座層158覆蓋。該可構(gòu)圖材料156可以包括與LED的制造和操作兼容的不同材料，如BCB、聚酰亞胺和電介質(zhì)。這些材料可用已知工藝形成在發(fā)光二極管112上。另外，基座巧4可使用可構(gòu)圖和導(dǎo)電材料形成，如銀環(huán)氧樹脂或可打印的墨水，在這種情況下，可以不需要層158。還可以使用其它的制造基座的方式和方法，其中一些描述在 John Lau 的“Flip-Chip ^Technology (倒裝芯片技術(shù))” 一書中，McGraw Hill，1996 年。類似于上述實施例，包括LED芯片120和150的晶片可以被一層涂層材料毯式覆蓋，掩埋LED芯片和它們的基座。該涂層材料可以包括熒光體及粘結(jié)劑，如上文所述，可以利用上述的方法減薄以穿過涂層材料露出基座。LED芯片然后可以使用上述方法逐一分開。本發(fā)明還可以用來制作晶片級發(fā)光陣列。圖9顯示晶片級LED陣列170的一個實施例，它包括通過鍵合/金屬層176倒裝晶片鍵合在載體襯底174上的發(fā)光二極管172。 發(fā)光二極管包括夾在第一和第二外延層180、182之間的一個有源區(qū)178，其中第一接觸184 在第一外延層180上?；?86包含在第一接觸184上，加入了熒光體的粘結(jié)劑涂層188 毯式涂覆發(fā)光二極管172、接觸184和基座186，其中該涂層被減薄以露出基座186的頂部。 但是，對于LED陣列170，各個LED芯片不用被逐一分開。替代地，一個互連金屬墊190包括在發(fā)光二極管陣列172的表面上，以并聯(lián)方式互連基座186的露出頂部。施加到金屬墊190 的電信號將其基座186與金屬墊190連接的發(fā)光二極管導(dǎo)通，使陣列中的發(fā)光二極管照亮。 應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)被金屬墊190互連的發(fā)光二極管，LED陣列可以包括以不同方式排列的很多不同數(shù)量的發(fā)光二極管，如按行或塊排列。圖10顯示根據(jù)本發(fā)明的LED陣列200的另一實施例，也具有倒裝晶片鍵合到載體襯底204的發(fā)光二極管202，每個發(fā)光二極管202包括夾在第一和第二外延層210、212之間的一個有源區(qū)208。第一接觸214在第一外延層210上，其中基座216形成在第一接觸 214上。加入了熒光體的粘結(jié)劑涂層218在發(fā)光二極管202、第一接觸214和基座216上， 其中基座216的頂面露出。這些LED 202通過電絕緣鍵合層220安裝在載體襯底204上， 在每個發(fā)光二極管202和絕緣鍵合層220之間有一個ρ型接觸222。導(dǎo)電通孔2M形成在 P型接觸和位于發(fā)光二極管202之間的涂層218的表面之間，且相應(yīng)的金屬墊2 形成在每個柱2M和對應(yīng)的相鄰基座216之間的涂層118的表面上。這種安排提供了發(fā)光二極管 202之間的導(dǎo)電路徑，使得發(fā)光二極管202被串聯(lián)排列，LED之間的導(dǎo)電路徑通過絕緣鍵合層220與襯底隔離。施加到金屬墊的電信號流過陣列中的每個發(fā)光二極管使它們發(fā)光。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)被金屬墊2 互連的發(fā)光二極管，LED陣列200可以包括以不同的方式排列的很多不同數(shù)量的發(fā)光二極管，如按行或塊排列。根據(jù)本發(fā)明可以制造具有不同結(jié)構(gòu)的許多不同的LED芯片。圖11顯示根據(jù)本發(fā)明的LED芯片350的另一個實施例，類似于如上所述和在圖Ia-Ie中所示的LED芯片10， 這里對于類似的特征使用相同的參考標(biāo)號。LED芯片350具有垂直的幾何結(jié)構(gòu)且包括發(fā)光二極管12，其中每個發(fā)光二極管包括夾在η型和ρ型外延層16、18之間的有源區(qū)14?；^形成在P型接觸M上，其中加入熒光體的粘結(jié)劑涂層32覆蓋LED 12。然而，在該實施例中，發(fā)光二極管12在透明襯底352上，這允許將反射層3M形成在發(fā)光二極管12對面的襯底352上。來自發(fā)光二極管12的光可以通過襯底352和從反射層3M反射回來并同時經(jīng)歷最小的損失。圖示的反射層3M在接觸22和襯底352之間，但應(yīng)當(dāng)理解，反射層3M 可有不同的安排，如作為最底的層，其中接觸22位于反射層3M和襯底352之間。圖12還顯示根據(jù)本發(fā)明的LED芯片370的另一實施例，也與在圖Ia-Ie中顯示的 LED芯片類似。在該實施例中，LED芯片370具有橫向幾何結(jié)構(gòu)，且包括發(fā)光二極管12，其中發(fā)光二極管包括夾在η型和ρ型外延層16、18之間的有源區(qū)14。一部分ρ型層18和有源區(qū)14被蝕刻以露出η型層16，其中ρ型接觸M在ρ型層18上和η型接觸沈在η型層 16上。ρ型基座觀在ρ型接觸M上和η型基座30在η型接觸沈上。加入了熒光體的粘結(jié)劑涂層32覆蓋發(fā)光二極管12，而基座觀、30通過涂層32露出。發(fā)光二極管12在透明襯底372上，反射層374被包括在發(fā)光二極管12對面的襯底372上。發(fā)光二極管12具有橫向的幾何結(jié)構(gòu)，其中P型接觸M和P型基座觀位于每個發(fā)光二極管12的頂部。反射層 374也反射來自發(fā)光二極管的光，使通過襯底372的光受到最小損失。
根據(jù)本發(fā)明可以對LED芯片制造許多不同的變型。圖13顯示具有發(fā)光二極管402 的LED芯片400的另一個實施例，LED402具有在生長襯底404上的η型和ρ型層406、408 之間的有源區(qū)405。應(yīng)當(dāng)理解，發(fā)光二極管402還可以配備減薄的生長襯底，或在生長襯底已被去除之后提供。這些LED還具有η型和ρ型接觸407、409。這些LED 402被劃片或逐一分開，且倒裝芯片鍵合到次基臺/載體晶片410。導(dǎo)電跡線412形成在次基臺/載體晶片410上，每個LED402安裝在導(dǎo)電跡線412上，其中第一跡線41 與η型層406電連接， 且第二跡線412b與ρ型層408電連接?？梢允褂美靡阎募夹g(shù)如濺射沉積的常規(guī)跡線， 包括鋁(Al)或金。LED402通過倒裝芯片鍵合413安裝到跡線412，這可以使用已知的材料如金或金/錫焊料或凸點植球按常規(guī)的方法安排。還應(yīng)當(dāng)理解，圖13以及上面和之后討論的實施例中的基座，也可以是涂覆有導(dǎo)電層的絕緣材料。在一個實施例中，基座可以包括襯底材料或次基臺/載體晶片材料。對于 LED芯片400，次基臺/載體晶片可以制備有基座，其中每個LED安裝在基座之間。導(dǎo)電層可形成在基座上，與導(dǎo)電跡線接觸，或使用其它結(jié)構(gòu)與LED接觸。還應(yīng)當(dāng)理解，基座可以有許多不同的形狀和大小，在一個實施例中可以包括反射杯，其中LED安裝在所述反射杯中。 反射杯可以涂有導(dǎo)電層，以接觸導(dǎo)電跡線，或使用其它結(jié)構(gòu)與LED接觸。在加入了熒光體的粘結(jié)劑涂層的平坦化過程中，反射杯的頂部可被露出以用于接觸。在另一個實施例中反射杯可以有自己的在平坦化過程中被露出的基座。η型基座414形成在第一跡線41 上和ρ型基座416形成在第二跡線41 上，所述兩個基座使用上述的方法形成。熒光體/粘結(jié)劑涂層418包含在發(fā)光二極管402上，掩埋基座414、416。涂層418然后被平面化以露出基座414、416用于接觸，或在其它實施例中可以在涂層中形成凹槽以露出基座414、416。然后可以使用上述的工藝將LED芯片逐一分開。所述的制造方法與LED芯片400能夠允許高質(zhì)量的、具有期望的發(fā)光特性的逐一分開的發(fā)光二極管402被選中，以用于安裝到晶片404。這種結(jié)構(gòu)也允許將LED 402安裝到晶片，其中發(fā)光二極管402之間的間距較大，而通過刻蝕材料以形成所述間距，不會浪費寶貴的外延材料。圖14顯示根據(jù)本發(fā)明的LED芯片500的另一實施例，具有安裝在載體襯底的逐一分開后的橫向幾何結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管502。每個發(fā)光二極管502包括夾在η型和ρ型層 506,508之間的有源區(qū)504，它們都先后形成在生長襯底510上。襯底510可以是很多不同的材料，優(yōu)選的襯底是一個透明的材料，如藍寶石。這些LED 502被逐一分開，其中保留至少一部分生長襯底510。這些LED502然后安裝到載體襯底512，襯底512在下面。載體襯底512包括在透明襯底516上的第一熒光體/粘結(jié)劑涂層514。第一涂層514是粘性的以保持LED 502，或者可以使用額外的粘結(jié)材料。ρ型接觸518形成在ρ型層508上且η型接觸520形成在η型層506上。接觸 518、520可以包括很多不同的材料，其中優(yōu)選的材料是反射性的。通過具有反射性，接觸 518,520反射有源區(qū)的光，使載體襯底512成為主要發(fā)光表面。ρ型基座522形成在ρ型接觸518上且η型基座5 形成在η型接觸520上，如上所述。第二熒光體/粘結(jié)劑涂層5 形成在發(fā)光二極管502上，掩埋基座522、524。如上所述，第二涂層5 然后可以被平面化以露出基座522、524。LED芯片500然后被逐一分開，且這種結(jié)構(gòu)使LED芯片500中的LED502被第一和第二涂層514、5沈提供的熒光體層所包圍。逐一分開后的LED芯片500也可以被封裝為一種常規(guī)的倒裝芯片器件，除了具有第一和第二涂層以提供一個白色發(fā)光的LED倒裝芯片之外，無需進一步的熒光體工藝。該實施例提供的另一個優(yōu)點是，能夠使用具有期望的發(fā)光特性的高質(zhì)量的逐一分開后的發(fā)光二極管502以安裝到載體晶片512，使由此所得的LED芯片502具有高質(zhì)量。發(fā)光二極管502還可以安裝到發(fā)光二極管502之間的間距較大的晶片上，通過刻蝕材料以形成所述間距，不會浪費寶貴的外延材料。圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的LED芯片600的另一實施例。首先參照圖15a，每個發(fā)光二極管芯片包括LED 602，每個LED 602具有在η型和ρ型層606、608之間的有源區(qū)604，它們先后形成在生長襯底610上，生長襯底610最好是透明材料，如藍寶石。發(fā)光二極管602具有橫向幾何結(jié)構(gòu)，其中反射性的η型接觸612形成在η型層606上，且反射性的 P型接觸614形成在ρ型層608上。η型基座616形成在η型接觸612上，且ρ型基座618 形成在P型接觸614上。第一熒光體/粘結(jié)劑涂層620形成在LED上，最初掩埋基座616、 618，然后該涂層被平面化以露出基座。現(xiàn)在參照圖15b，溝槽622形成為穿過襯底610且部分進入涂層620，其中溝槽被安排在發(fā)光二極管602之間?？墒褂枚喾N不同的方法，如通過蝕刻或劃片，形成溝槽622。 現(xiàn)在參照圖15c，第二熒光體/粘結(jié)劑涂層6M可形成在襯底610的溝槽一側(cè)上，填充溝槽 622。如果需要，第二涂層可以被平面化?，F(xiàn)在參照圖15d，LED芯片600可被逐一分開，其中發(fā)光二極管602被第一和第二涂層620、6M提供的熒光體層包圍。LED芯片600提供了與圖14的LED芯片500類似的優(yōu)點，并提供了優(yōu)質(zhì)的倒裝芯片器件，它能提供白光發(fā)光而不需要額外的熒光體處理。再次參照圖1 和15b，作為形成溝槽622的替代，生長襯底610可以被完全去除以露出η型層606的底部表面。然后第二熒光體/粘結(jié)劑涂層6Μ可以在露出的η型層上形成，且在需要時被平面化。本發(fā)明也可用于覆蓋單個的LED，而不是形成在LED芯片晶片上的那些LED。在這些實施例中，LED芯片可被逐一分開，然后安裝在一個封裝或次基臺或印制電路板中。LED 芯片然后可以根據(jù)本發(fā)明被涂層和平面化以露出用于接觸的基座。雖然已參考某些優(yōu)選實施例詳細描述了本發(fā)明，其它變型也是可能的。因此，本發(fā)明的精神和范圍不應(yīng)局限于上文所述的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種制造涂覆的半導(dǎo)體器件的方法，包括 在襯底上提供多個半導(dǎo)體器件；在所述半導(dǎo)體器件上沉積基座，每個基座與所述半導(dǎo)體器件中的一個電氣接觸； 在所述半導(dǎo)體器件上形成毯式涂層，所述涂層掩埋所述基座中的至少一部分；以及平坦化所述涂層，使得所述半導(dǎo)體器件上的所述涂層材料的至少一部分，同時暴露所述掩埋的基座的至少一部分用于接觸。
2.一種發(fā)光二極管LED芯片晶片，包括 在襯底晶片上以晶片級形成的多個LED ；多個接觸，每個接觸位于所述LED中的一個上；多個基座，每個基座與所述LED中的一個電氣接觸，并且提供到所述接觸中的一個的垂直延伸；以及涂層，至少部分地覆蓋所述LED并且直接位于所述LED的頂表面上，所述基座的至少一部分延伸通過并延伸到所述涂層的所述表面，且所述基座的頂表面在與所述涂層的頂表面相同的水平處被暴露，所述涂層具有與從所述LED的頂表面至所述涂層的頂表面相同的折射率。
3.一種發(fā)光二極管LED芯片，包括 位于襯底上從LED晶片逐一分開的LED ； 位于所述LED上的接觸；位于所述接觸上的基座，所述基座與所述LED電氣接觸，所述基座是到所述接觸的延伸；涂層，施加到晶片級的LED，在逐一分開之前，所述涂層至少部分地覆蓋所述LED并且直接位于所述LED的頂表面上，所述基座延伸穿過并且僅延伸到所述涂層的所述表面并且在所述涂層的所述表面處暴露，所述涂層具有與所述LED的所述頂表面與所述涂層的所述表面之間相同的折射率。
4.一種發(fā)光二極管LED封裝，包括 LED芯片；與所述LED芯片電氣接觸的基座；以及涂層，至少部分地覆蓋所述LED芯片，所述基座延伸通過并延伸到所述涂層的表面且在所述涂層的所述表面處暴露；封裝引線，所述基座與所述封裝引線中的一個電氣連接；以及圍繞所述LED芯片和電連接的封殼。
5.一種發(fā)光二極管LED封裝，包括 LED芯片；與所述LED芯片電氣接觸的基座；以及涂層，至少部分地覆蓋所述LED芯片，所述基座延伸通過并延伸到所述涂層的表面且在所述涂層的所述表面處暴露；以及封裝引線，所述基座與所述封裝引線中的一個電氣連接，其中所述芯片被氣密密封覆至
全文摘要
一種制造發(fā)光二極管(LED)芯片的方法，包括通常在襯底上提供多個LED?；练e在發(fā)光二極管上，每個基座電接觸一個發(fā)光二極管。在發(fā)光二極管上形成涂層，使該涂層掩埋至少一些基座。然后使涂層平面化以露出至少一些掩埋的基座，同時在發(fā)光二極管上留下至少一些所述涂層。然后露出的基座可以被例如通過引線鍵合而接觸。本發(fā)明公開了類似的制造其中LED被倒裝芯片鍵合在載體襯底上的發(fā)光二極管LED芯片的方法，以及制造其它半導(dǎo)體器件的方法。本發(fā)明還公開了使用所公開的方法制造的LED芯片晶片及LED芯片。
文檔編號H01L33/38GK102544267SQ20121003062
公開日2012年7月4日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月22日
發(fā)明者A·季尼斯, A·查克拉博蒂, B·科勒, E·J·塔沙, J·斯如托, J·艾貝森, 付艷坤 申請人:美商克立股份有限公司