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一種晶片級熒光體涂層方法和利用該方法制造的器件.pdf

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一種 晶片 熒光 涂層 方法 利用 制造 器件
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摘要
申請專利號:

CN201210030627.2

申請日:

2007.11.20

公開號:

CN102544267B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效號牌文件類型代碼:1604號牌文件序號:101322549453IPC(主分類):H01L 33/00專利申請號:2012100306272申請日:20071120|||公開
IPC分類號: H01L33/00(2010.01)I; H01L33/44(2010.01)I; H01L33/62(2010.01)I; H01L33/50(2010.01)I 主分類號: H01L33/00
申請人: 美商克立股份有限公司
發明人: A·季尼斯; J·艾貝森; A·查克拉博蒂; E·J·塔沙; B·科勒; J·斯如托; 付艷坤
地址: 美國北卡羅來納州
優先權: 2007.01.22 US 11/656,759
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038 代理人: 金曉
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210030627.2

授權公告號:

102544267B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2012.09.05|||2012.07.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種制造發光二極管(LED)芯片的方法,包括通常在襯底上提供多個LED。基座沉積在發光二極管上,每個基座電接觸一個發光二極管。在發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光二極管LED芯片的方法,以及制造其它半導體器件的方法。本發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。

權利要求書

1.一種制造涂覆的半導體器件的方法,包括:
在襯底上提供多個半導體器件;
在所述半導體器件上沉積基座,每個基座與所述半導體器件中的一個
電氣接觸;
在所述半導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
片被氣密密封覆蓋。

說明書

一種晶片級熒光體涂層方法和利用該方法制造的器件

本申請是申請號為200780050197.8、申請日期為2007年11月20日、發
明名稱為“一種晶片級熒光體涂層方法和利用該方法制造的器件”的專利申請
的分案申請。

這項發明是在政府的支持下完成的,合同號為USAF?05-2-5507。政府對
本發明具有一定的權利。

技術領域

本發明涉及制造半導體器件的方法,特別是用于發光二極管的晶片級涂層
的方法。

背景技術

發光二極管(LED)是將電能轉換為光的固態器件,一般包括夾在相反的摻
雜層之間的一層或多層半導體材料的有源層。當在摻雜層兩端施加偏壓時,空
穴和電子注入到有源層中,在那里它們復合產生光。光從該有源層和發光二極
管的所有表面發出。

常規的LED不能從其有源層產生白光。從一個發藍色光的LED所發出的光
被發光二極管周圍的黃色熒光體、聚合物或染料轉換為白光,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光二極管的藍光波
長“向下轉換”,將其顏色改變為黃色。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換為黃色。發光二極管發出藍色和黃色光,它們合
并提供白光。在另一種方案中,從發射紫色或紫外光的LED發出的光由LED
周圍的多色熒光體或染料轉為白光。

一個在LED上涂覆熒光體層的常規方法是采用注射器或噴嘴在發光
二極管上注入混合有環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構和厚度。因此,從LED以不同的角
度發出的光可能會通過不同數量的轉換材料,這可導致LED具有隨視角
而不均勻的色溫,由于幾何結構和厚度難以控制,也可能難以一致性地
生產具有相同或相似發射特性的LED。

另一種常規的涂覆LED的方法是模板印刷(stencil?printing),如
Lowery的歐洲專利申請EP1198016A2中所述。多個發光半導體器件被排
列在一個襯底上,相鄰的發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,其中每個發光二極管分別位于模板的相應開口中。然后
將一種組合物沉積在模板的開口中,覆蓋發光二極管,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。

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
合物的幾何結構和厚度。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。這些問題可能會導致發光二極管具有非均勻的色溫,且難以一致性
地生產具有相同或相似的發射特性的發光二極管。

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
加一種粘結劑以穩定熒光體顆粒/粉末。

對于這些方法,關鍵的挑戰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材料以及其它粘結材料如環氧樹脂或玻璃,
難以用標準晶片制造技術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℃)固化的,
它高于常用的光致抗蝕劑的玻璃轉變溫度。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。

發明內容

本發明公開了在晶片級制造半導體器件如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。根據本發明,一種
制造發光二極管(LED)芯片的方法包括通常在襯底上提供多個發光二
極管。基座形成在發光二極管上,每個基座與一個發光二極管電氣接觸
。在上述發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光二極管芯片的方法。根據本發明,類似的方法也
可用于制造其它半導體器件。

采用根據本發明的方法制造的發光二極管(LED)芯片晶片的一個
實施例包括在襯底晶片上的多個發光二極管和多個基座,每個基座與一
個發光二極管電氣接觸。一個涂層至少部分地覆蓋發光二極管,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。

采用根據本發明的方法制造的發光二極管(LED)芯片的一個實施
例包括在襯底上的一個LED和與該發光二極管電氣接觸的基座。一個涂
層至少部分覆蓋發光二極管,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。

根據本發明的某些方面,所述涂層可包括熒光體顆粒,它將至少一
些從LED芯片的有源區發出的光向下轉換以產生白光,從而制造白光
LED芯片。

本發明的這些和其它方面以及優點,通過下面以舉例方式說明發明
特點的詳細說明和附圖將變得明顯。

附圖簡介

圖1a-1e是根據本發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是根據本發明的具有反射層的LED芯片晶片的另一個實施例的
剖視圖;

圖3-3e是根據本發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;

圖4是根據本發明的具有反射層的LED芯片晶片的另一個實施例的
剖視圖;

圖5a-5d是根據本發明的利用預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根據本發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是根據本發明的LED芯片晶片的另一實施例的剖視圖;

圖8也是根據本發明的LED芯片晶片的另一實施例的剖視圖;

圖9是根據本發明的LED陣列的一個實施例的剖視圖;

圖10是根據本發明的LED陣列的另一個實施例的剖視圖;

圖11是根據本發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是根據本發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是根據本發明的倒裝芯片的LED芯片晶片的一個實施例的剖
視圖;

圖14是根據本發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是根據本發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。

具體實施方式

本發明提供了特別適用于半導體器件如發光二極管的晶片級涂層的
制造方法。本發明還提供了采用這些方法制造的半導體器件,如發光二
極管。本發明允許在晶片級對發光二極管涂覆一個向下轉換層(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。根據本發明的一個方面,導電的基座/柱形成在LED的一個或兩個
接觸(鍵合墊)上,而發光二極管在晶片級。這些基座可以采用已知的
技術制造,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。該基座應足夠高(10-100μm),以凸出期望的最終涂層厚度
。經過平面化后,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。

本發明無需復雜的晶片制造工藝,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約的方法。它允許半導體器
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,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1-100μm)上實現。通過控制最后涂層的
厚度,白光LED芯片的顏色點可被微調,包括使用迭代的方法(如研磨
、測試、研磨等),這將產生嚴格分類的白光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明,但應理解的是,本發明可以許多
不同的形式實施,而不應被理解為僅限于所記載的實施例。特別是,本
發明在下文針對用通常包括一個加入了熒光體的粘結劑的向下轉換涂層
(“熒光體/粘結劑涂層”)涂覆發光二極管來描述,但應理解的是,本
發明可使用用于向下轉換、保護、光提取或散射光線的其它材料來涂覆
發光二極管。同時也應理解,該熒光體粘結劑可以具有散射或光提取顆
粒或材料,而且涂層可以是電激活的。根據本發明的該方法也可用于涂
覆不同的材料到其它半導體器件上。此外,可在發光二極管上形成單個
或多個涂層和/或層。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換的例如有
機染料的材料。對于多個涂層和/或層,每個層和/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、不同的光學特性如
透明度、折射率和/或不同的物理特性。

也應明白,當一個部件,如層、區或襯底被稱為是“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,相對的術語,如“更內”、“更外”、“更上”、“以上”、
“更低”、“底下”和“下面”,以及類似的術語,在此可用于描述一
層或其它區的關系。應理解的是,這些術語用于涵蓋器件的不同方向,
除了附圖中描繪的方向以外。

雖然術語第一、第二等可在此用于描述各種部件、組分、區、層和/
或部分,這些部件、組分、區、層和/或部分不應該被這些術語限制。這
些術語只是用來區分一個部件、組分、區、層或部分與其它的區、層或
部分。因此,下文討論的第一部件、組分、區、層或部分也可以被稱為
第二部件、組分、區、層或部分,而不會背離本發明的教導。

本發明的實施例參照剖視圖進行描述,這些附圖是本發明理想化實
施例的示意圖。因此可以預計,作為例如制造技術和/或公差的結果,附
圖的形狀會有變化。本發明實施例不應被理解為受這里所示區域的特定
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域通常會有倒圓或彎曲的特征
。因此,附圖中顯示的區域是示意性的,其形狀不用于說明器件區域的
確切形狀,也不用于限制本發明的范圍。

圖1a-1e描述根據本發明的方法制造的晶片級LED芯片10。現在參
照圖1a,顯示了在其制造工藝中的晶片級的發光二極管芯片10。也就是
說,發光二極管芯片10還沒有經過被從晶片分離/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,在經過另外的制造步驟后,如圖1e所示,發光二極管芯片可分為單
個器件。圖1a-1e只顯示了在晶片級的兩個芯片,但應理解的是,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包括一個半導體LED?12,它可以有許多以不同方
式安排的不同半導體層。LED的制造和操作是本領域已知的,只在此簡
要討論。發光二極管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氣相沉積(MOCVD)。該發光二極管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
14,所有這些層都先后形成在襯底20上。在這個實施例中,發光二極管
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以在發光二極管12之間形成
開口的區域而實現。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上的連續的層,且在LED芯片被逐一分
開時可分為各個器件。

應理解,在發光二極管12中也可包括額外的層和部件,包括但不限
于緩沖區、成核、接觸和電流擴展層以及光提取層和元件。有源區14可
以包括單量子阱(SQW)、多量子阱(MQW)、雙異質結或超晶格結構
。在一個實施例中,第一外延層16是一個n型摻雜層和第二外延層18
是p型摻雜層,雖然在其它的實施例中,第一層16可以是p型摻雜的和
第二層18是n-型摻雜的。第一和第二外延層16、18以下分別稱為n型
和p型層。

該發光二極管12的區域14和層16、18可以從不同的材料系制造,
優選的材料系是基于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體化合物,第III族元素通常
是鋁(Al)、鎵(Ga)和銦(In)。這個術語還可以指三元和四元化合
物,如鋁鎵氮化物(AlGaN)和鋁銦鎵氮化物(AlInGaN)。在一個優選
實施例中,n型層和p型層16、18是氮化鎵(GaN)且有源區14是氮化
銦鎵InGaN。在其它的實施例中,n型層和p型層16、18可以是AlGaN
、鋁鎵砷化物(AlGaAs)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量更高
的第III族氮化硅薄膜。碳化硅也有非常高的熱導率,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,有多個發光二極管12形成在晶片襯底20上。

每個發光二極管12可以具有第一和第二接觸22、24。在顯示的實施
例中,該發光二極管具有第一接觸22在襯底20上和第二接觸24在p型
層18上的垂直幾何結構。第一接觸22顯示為襯底上的一層,但是當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n
型層16和施加到第二接觸24的信號傳播到p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。應當理解,第二接觸24可以包括一層通常為例如鉑(Pt)的金
屬或例如銦錫氧化物(ITO)的透明導電氧化物。第一和第二接觸22、
24以下分別稱為n型和p型接觸。

本發明也可用于具有橫向幾何結構的發光二極管,其中兩個接觸都
位于發光二極管的頂部。p型層18和有源區的一部分通過例如刻蝕被去
除,露出在n型層16的一個接觸臺面。有源區14和p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n型接觸26(也用虛線表
示)被提供在n型層16的臺面上。接觸可以包括使用已知的沉積技術沉
積的已知材料。

現在參照圖1b,根據本發明,一個p型接觸基座28形成在p型接
觸24上,它用于在發光二極管12被涂覆后提供到p型接觸24的電連接
。基座28可以由許多不同的導電材料形成,可以使用許多不同的已知物
理或化學沉積工藝形成,如電鍍、無電鍍覆或凸點植球,其中優選的接
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
約成本的辦法。基座28可由Au以外的其它導電材料形成,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28的高度可以根據加入了熒光體的粘結劑涂層的期望厚度而變
化,且應足夠高,以匹配或延伸到高于LED的加入了熒光體的粘結劑涂
層的頂面。基座的高度可超過200μm,典型的基座高度范圍為20至60
μm。在一些實施例中,一個以上的凸點植球可堆疊起來以實現期望的基
座高度。凸點或其它形式的基座28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構類型的發光二極管12,只需要用于p型
接觸24的一個基座28。對于替代的橫向幾何結構的LED,第二n型基
座30(虛線顯示)形成在橫向幾何結構的n型接觸26上,通常為同一材
料,以與p型基座28具有基本相同的高度,且使用相同的工藝形成。

現在參照圖1c,晶片被覆蓋每個發光二極管12及其接觸22的熒光
體/粘結劑涂層32所毯式覆蓋,涂層32的厚度使其可以覆蓋/掩埋基座28
。對于橫向幾何結構的器件,接觸26和基座30也被掩埋。本發明提供
了在晶片級在發光二極管12上沉積熒光體涂層的優點,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、噴墨印刷或絲網印刷。

在優選實施例中,該熒光體可通過旋涂在熒光體/粘結劑混合物中沉
積在晶片上。旋涂是本領域公知的,一般包括在襯底的中心沉積所需量
的粘結劑和熒光體混合物且以高速旋轉襯底。離心加速度導致混合物擴
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
的參數選擇。對于大型晶片,在高速旋轉襯底之前將熒光體/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,產生一個電場,進而導致熒光體顆粒遷移到和沉
積在發光二極管上。該工藝通常使熒光體以粉末狀覆蓋在發光二極管上
。然后在熒光體上沉積粘結劑,使熒光體顆粒陷入粘結劑中形成涂層32
。粘結劑涂層可使用許多已知的方法施加,在一個實施例中,粘結劑涂
層可使用旋涂來施加。

熒光體/粘結劑涂層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)或晾干(air?curing)。

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、粘結材料的類型、熒光體的類型和發射光波長之間的匹配效率、熒
光體/粘結層的厚度。根據本發明這些不同的因素是可以控制的,以控制
LED芯片的發射波長。

不同的材料可用作粘結劑,其中優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
酮可從道氏化工公司購買。在其它實施例中,粘結材料可以加
工為與例如芯片(半導體材料)和生長的襯底等特征的折射率相匹配,
這可以減少全內反射(TIR)和改善光提取。

許多不同的熒光體可用于根據本發明的涂層32中。本發明特別適合
于發白光的LED芯片。在根據本發明的一個實施例中,LED?12發出藍
色波長光譜的光且熒光體吸收一些藍色光和再發出黃色光。LED芯片10
發出的是藍色和黃色光相結合的白光。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)5O12:Ce系的熒光體制成的轉
換顆粒,如Y3Al5O12:Ce(YAG),全范圍的廣泛黃色光譜發光也是可能的。
可用于白色發光LED芯片的其它黃色熒光體包括:

Tb3-xRExO12:Ce(TAG);RE=Y,Gd,La,Lu;或

Sr2-x-yBaxCaySiO4:Eu。

第一和第二熒光體也可合并,以得到不同的白色色調(暖白色)的
更高CRI(color?rendering?index,顯色指數)的白色,其中上述黃色熒光
體與紅色熒光體結合。可用的不同紅色熒光體包括:

SrxCa1-xS:Eu,Y;Y=鹵化物;

CaSiAlN3:Eu;或

Sr2-yCaySiO4:Eu。

通過轉換所發出的基本上所有光線為某一特定的顏色,其它熒光體
可用于產生飽和的色彩發射。例如,下面的熒光體可用于產生綠色飽和
的光:SrGa2S4:Eu;Sr2-yBaySiO4:Eu;或SrSi2O2N2:Eu。

下面列出了一些額外的適合用作LED芯片10的轉換顆粒的熒光體,
但其它熒光體也可以使用。每種熒光體顯示為在藍色和/或紫外發射譜中
被激發,提供了理想的峰值發射,具有有效的光轉換,并具有可接受的
斯托克斯頻移(Stokes?shift):

黃色/綠色

(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu2+

Ba2(Mg,Zn)Si2O7:Eu2+

Gdo.46Sro.31Al1.23OxF1.38:Eu2+0.06

(Ba1-x-ySrxCay)SiO4:Eu

Ba2SiO4:Eu2+

紅色

Lu2O3:Eu3+

(Sr2-xLax)(Ce1-xEux)O4

Sr2Ce1-xEuxO4

Sr2-xEuxCeO4

SrTiO3:Pr3+,Ga3+

CaAlSiN3:Eu2+

Sr2Si5N8:Eu2+

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20-30μm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換光,但發射較不均勻的光。在一個
實施例中,顆粒的尺寸在2-5μm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28。現在參照圖1d,涂層32被減薄
或平面化,使得基座28通過涂層的頂部表面露出。可使用許多不同的減
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。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,如利用激光織構、機械成形、蝕刻(化學或等離子體)或
其它工藝,以增強光提取。織構的結果是使表面特征為0.1-5μm高或深,
最好是0.2-1μm。在其它一些實施例中,發光二極管12的表面也可以織
構或成形以改善光提取。

現在參照圖1e,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
發光特性。這允許可靠地和一致地制造具有類似發光特性的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的封
裝引線,與所述基座電連接。然后傳統的封殼包圍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,發光二極管12向襯底20發出的光可以通過襯底
逸出LED芯片10,而沒有通過熒光體/粘結劑涂層32。這對于產生一定
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光的實
施例中,襯底20可以是不透明的,使發光二極管12對襯底20發出的光
被阻斷或吸收,使得LED芯片10發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1a-1e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號。每個LED芯片40包括形
成在基底20上的發光二極管12,具有在襯底20上先后形成的n型層16、
有源區14和p-18型層。LED芯片40還包括n型接觸22、p型接觸24、
p型基座28和涂層32。涂層32被平面化以露出基座28。替換地,LED
芯片40可以具有橫向的幾何結構,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向襯底
20發出的光反射回LED芯片40的頂部。該反射層42減少了發光二極管
12發射的在從LED芯片40發出之前未穿過轉換材料的光,如通過襯底
20的光,并促使LED芯片40的發光朝向頂部和穿過涂層32。

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n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n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)的半導體反射器。

如上所述,在一些實施例中,有源區14以及n型層和p型層16、18
可以是襯底20上的連續的層,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光二極管。因
此,由此產生的LED芯片可能在發光二極管的頂面上具有一層涂層32。
這可以允許有源區發的光逸出發光二極管12的側表面,但在利用這種發
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光的
量與通過熒光體材料的光量相比是微不足道的。

根據本發明的方法可用于涂覆許多不同的器件和發光二極管。圖
3a-3e顯示不同的LED芯片60,其結構與以上參照圖1a-1e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
1a-1e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,以提高從發光二極管62的光提取。

許多不同的材料系可用于發光二極管,其中優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1a-1e中的
LED?12,每個發光二極管62一般包括夾在n型和p型外延層70、72之
間的有源區68,雖然也可包括其它層。由于發光二極管62是倒裝晶片鍵
合的,最頂層是n型層70,而p型層72是被安排在有源區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
當的材料是硅。

對于垂直幾何結構的LED芯片60,一個n型接觸74可以被包含在
每一個發光二極管的頂面上,一個p型接觸76可形成在載體襯底64上。
n型和p型接觸74、76也可以由使用已知技術沉積的常規導電材料形成,
類似于上面所述并且參照圖1a-1e顯示的第一和第二接觸22、24。如上
所述,發光二極管可以有橫向幾何結構,其中n型和p型接觸在發光二
極管的頂部。

現在參照圖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1b-1e中所述的基座28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劑組成。可以使用與上述
和參照圖1c-1e顯示的涂層32同樣的熒光體和粘結劑,并可以使用同樣
的方法沉積。涂層80覆蓋和掩埋發光二極管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。現在參照圖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。

倒裝晶片鍵合的發光二極管也可以具有反射元件或層,促使光在期
望方向的發射。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號,
雖然LED芯片90顯示為具有垂直幾何結構的發光二極管62,應當理解
的是,也可以使用橫向幾何結構的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。每個發光二極管62如上所述
包括有源層68、n型層70、p型層72、p型接觸76、n型接觸74和基座
78,加入了熒光體的粘結劑涂層80也如上所述形成在發光二極管上。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的反射半導體結構。反射層92反射
LED的向襯底64發出的光,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發出的光向LED芯片90的
上方發射。應當理解的是,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p型層72的p型接觸層,以促進與下面層的
歐姆接觸。

圖5a-5d顯示根據本發明制造的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,應當理解,
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
1a-1e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。應當理解也可以使
用橫向LED,如上所述。每個發光二極管62包括有源層68、n型層70、
p型層72、p型接觸76、n型接觸74和基座78,如上所述。然而,LED
芯片100被預制的涂層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
材料形成的粘結劑中。

現在參照圖5b,層102放在發光二極管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的鍵合材料,其中使用的典型粘結劑例如是硅
酮或環氧樹脂。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還可按其中粘結劑沒
有完全固化的狀態提供,使層102更容易與LED芯片保形。在層102的
保形安置之后,粘結劑可以進行其最后固化。

現在參照圖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/粘結劑的厚度。這種方法還可以針對LED芯片100的不同的期望
發光特性使用不同的層厚度和組分。

圖6a-6c顯示根據本發明的另一實施例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。每個發光二極管62包括有源層68、
n型層70、p型層72、p型接觸76、n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。基座78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,如傳統的構圖
(patterning)或蝕刻過程。現在參照圖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電材料,如Au、
Cu、Ni或In,優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124上的發光二極管122。在此實施例
中,基座136包括通常為基座136形狀的半導體材料138。半導體材料
138可在第一接觸上,或如圖所示在第一外延層130上。導電材料的基座
層140在半導體材料138的頂面上且延伸到第一外延層130的頂部表面
和形成n型接觸。

半導體材料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,這里相同的參考標號用于表示類似的特征。LED芯
片150包括通過鍵合/金屬層126倒裝晶片鍵合在載體襯底124上的LED
122。基座154形成在每個發光二極管122上,最好是在n型接觸155上。
基座154包括基本上為基座154形狀的可構圖材料156,它被延伸到第一
接觸152的導電材料的基座層158覆蓋。該可構圖材料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。這些
材料可用已知工藝形成在發光二極管112上。另外,基座154可使用可
構圖和導電材料形成,如銀環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)”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。

本發明還可以用來制作晶片級發光陣列。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上的發光二極管172。發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178,其中第一接觸184在第一外延層180上。基
座186包含在第一接觸184上,加入了熒光體的粘結劑涂層188毯式涂
覆發光二極管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包括在發光二極管陣列172的表面上,以
并聯方式互連基座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連接的發光二極管導通,使陣列中的發光二極管照
亮。應當理解,根據被金屬墊190互連的發光二極管,LED陣列可以包
括以不同方式排列的很多不同數量的發光二極管,如按行或塊排列。

圖10顯示根據本發明的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的發光二極管202,每個發光二極管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
體的粘結劑涂層218在發光二極管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,在每個發光二極管202和絕緣鍵合層220之間有一個p
型接觸222。導電通孔224形成在p型接觸和位于發光二極管202之間的
涂層218的表面之間,且相應的金屬墊226形成在每個柱224和對應的
相鄰基座216之間的涂層118的表面上。這種安排提供了發光二極管202
之間的導電路徑,使得發光二極管202被串聯排列,LED之間的導電路
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
的每個發光二極管使它們發光。應當理解,根據被金屬墊226互連的發
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量的
發光二極管,如按行或塊排列。

根據本發明可以制造具有不同結構的許多不同的LED芯片。圖11
顯示根據本發明的LED芯片350的另一個實施例,類似于如上所述和在
圖1a-1e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
號。LED芯片350具有垂直的幾何結構且包括發光二極管12,其中每個
發光二極管包括夾在n型和p型外延層16、18之間的有源區14。基座
28形成在p型接觸24上,其中加入熒光體的粘結劑涂層32覆蓋LED?12。
然而,在該實施例中,發光二極管12在透明襯底352上,這允許將反射
層354形成在發光二極管12對面的襯底352上。來自發光二極管12的
光可以通過襯底352和從反射層354反射回來并同時經歷最小的損失。
圖示的反射層354在接觸22和襯底352之間,但應當理解,反射層354
可有不同的安排,如作為最底的層,其中接觸22位于反射層354和襯底
352之間。

圖12還顯示根據本發明的LED芯片370的另一實施例,也與在圖
1a-1e中顯示的LED芯片類似。在該實施例中,LED芯片370具有橫向
幾何結構,且包括發光二極管12,其中發光二極管包括夾在n型和p型
外延層16、18之間的有源區14。一部分p型層18和有源區14被蝕刻以
露出n型層16,其中p型接觸24在p型層18上和n型接觸26在n型
層16上。p型基座28在p型接觸24上和n型基座30在n型接觸26上。
加入了熒光體的粘結劑涂層32覆蓋發光二極管12,而基座28、30通過
涂層32露出。發光二極管12在透明襯底372上,反射層374被包括在
發光二極管12對面的襯底372上。發光二極管12具有橫向的幾何結構,
其中p型接觸24和p型基座28位于每個發光二極管12的頂部。反射層
374也反射來自發光二極管的光,使通過襯底372的光受到最小損失。

根據本發明可以對LED芯片制造許多不同的變型。圖13顯示具有
發光二極管402的LED芯片400的另一個實施例,LED402具有在生長
襯底404上的n型和p型層406、408之間的有源區405。應當理解,發
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n型和p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。導電跡線412
形成在次基臺/載體晶片410上,每個LED402安裝在導電跡線412上,
其中第一跡線412a與n型層406電連接,且第二跡線412b與p型層408
電連接。可以使用利用已知的技術如濺射沉積的常規跡線,包括鋁(A1)
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的方法安排。

還應當理解,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。導電層可形成在基座上,與導
電跡線接觸,或使用其它結構與LED接觸。還應當理解,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。反射杯可以涂有導電層,以接觸導電跡線,或使用其
它結構與LED接觸。在加入了熒光體的粘結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。

n型基座414形成在第一跡線412a上和p型基座416形成在第二跡
線412b上,所述兩個基座使用上述的方法形成。熒光體/粘結劑涂層418
包含在發光二極管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能夠允許高質量的、具有期望的發
光特性的逐一分開的發光二極管402被選中,以用于安裝到晶片404。這
種結構也允許將LED?402安裝到晶片,其中發光二極管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顯示根據本發明的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構的發光二極管502。每個發光二極
管502包括夾在n型和p型層506、508之間的有源區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材料。

p型接觸518形成在p型層508上且n型接觸520形成在n型層506
上。接觸518、520可以包括很多不同的材料,其中優選的材料是反射性
的。通過具有反射性,接觸518、520反射有源區的光,使載體襯底512
成為主要發光表面。p型基座522形成在p型接觸518上且n型基座524
形成在n型接觸520上,如上所述。第二熒光體/粘結劑涂層526形成在
發光二極管502上,掩埋基座522、524。如上所述,第二涂層526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,且這種結構使LED芯片500中的
LED502被第一和第二涂層514、526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點是,能夠使用具有期望的發
光特性的高質量的逐一分開后的發光二極管502以安裝到載體晶片512,
使由此所得的LED芯片502具有高質量。發光二極管502還可以安裝到
發光二極管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15a-15d顯示了根據本發明的LED芯片600的另一實施例。首先
參照圖15a,每個發光二極管芯片包括LED?602,每個LED?602具有在n
型和p型層606、608之間的有源區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。發光二極管602具有橫
向幾何結構,其中反射性的n型接觸612形成在n型層606上,且反射
性的p型接觸614形成在p型層608上。n型基座616形成在n型接觸
612上,且p型基座618形成在p型接觸614上。第一熒光體/粘結劑涂
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光二極管602之間。可使用多種不同的方法,如通
過蝕刻或劃片,形成溝槽622。現在參照圖15c,第二熒光體/粘結劑涂層
624可形成在襯底610的溝槽一側上,填充溝槽622。如果需要,第二涂
層可以被平面化。現在參照圖15d,LED芯片600可被逐一分開,其中
發光二極管602被第一和第二涂層620、624提供的熒光體層包圍。LED
芯片600提供了與圖14的LED芯片500類似的優點,并提供了優質的
倒裝芯片器件,它能提供白光發光而不需要額外的熒光體處理。

再次參照圖15a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n型層606的底部表面。然后第二熒光體/粘結劑涂
層624可以在露出的n型層上形成,且在需要時被平面化。

本發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芯片然后可以根據本發明被涂層和
平面化以露出用于接觸的基座。

雖然已參考某些優選實施例詳細描述了本發明,其它變型也是可能
的。因此,本發明的精神和范圍不應局限于上文所述的內容。

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本文標題:一種晶片級熒光體涂層方法和利用該方法制造的器件.pdf
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