具有在晶片水平形成的模制化合物中的金属柱的芯片级发光器件制造技术

当管芯仍在其支撑晶片上时，在发光管芯上形成厚的金属柱。施加模制化合物以填充每个管芯上的柱之间的空间，并且在柱顶上形成接触垫。金属柱提供每个发光管芯的接触垫和电气接触件之间的电气接触。金属柱可以形成在每个管芯的上金属层上，并且该上金属层可以被图案化以提供到管芯内的各个元件的连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有在晶片水平形成的模制化合物中的金属柱的芯片级发光器件
本专利技术涉及发光器件的领域，并且特别地涉及不需要支撑底座的自支撑芯片级发光器件。
技术介绍
常规的薄膜发光器件通常形成在晶片上，被划片/单个化成各个管芯，并且安装在底座结构上。底座提供支撑各个管芯所需要的支撑和允许外部电源耦合至发光管芯的电气电路。底座结构一般被配置成群集（host）多个发光器件，以提供用于诸如磷光体涂敷和封装之类的高效的附加处理。底座结构随后被切片/划片以提供可以放置在灯中、附接至印刷电路板等等的各个（单个化的）发光器件。单个化的发光器件可以包括多个发光元件以增加亮度、产生多个颜色的合成等等。这样的器件的增加的尺寸和复杂性已经引起芯片级制作技术的发展，其中形成发光器件的半导体芯片包括互连多个元件以及提供到这些元件的外部连接所需要的电路，从而简化可能需要包括在底座中的特征。底座的使用需要各个管芯从晶片被单个化、被拾取并且精确地放置在底座上，然后典型地经由焊接被附贴于底座结构。由于牵涉在底座结构上附贴各个管芯的过程，当管芯仍在晶片上时可以在管芯上执行的操作可能是有限的。此外，底座提供的结构支撑可能妨碍发光器件从底座结构的单个化。切片装置必须能够切入底座，并且足够厚和/或坚硬以在结构上支撑发光器件的组通过附加过程的底座比非结构支撑更加难以切片。
技术实现思路
能够避免在底座结构上安装发光器件的需要将会是有利的。能够提供产生自支撑发光器件的晶片级过程也将会是有利的。为了更好地解决这些关注点中的一个或多个，在本专利技术的实施例中，当管芯仍在其支撑晶片上时，厚的金属柱形成在发光管芯上。施加模制化合物来填充每个管芯上的柱之间的空间，并且在柱顶上形成接触垫。金属柱提供每个发光管芯的电气接触件和接触垫之间的电气接触。金属柱可以形成在每个管芯的金属层上，并且该金属层可以被图案化以提供到管芯内的各个元件的连接。附图说明参照附图，进一步详细地并且通过示例的方式解释本专利技术，其中：图1A-1C图示了经由嵌入在模制化合物中的金属柱的使用的自支撑的示例发光器件。图2A-2C图示了经由提供自支撑的金属柱便于发光管芯和自支撑器件的接触垫之间的接触的金属层的示例集合。图3A-3D图示了便于发光管芯的元件之间的连接的金属层的集合的示例图案化。图4图示了用于包括嵌入在模制化合物中以提供自支撑的金属柱的自支撑发光器件的创建的示例流程图。贯穿各图，相同的参考标号指示类似或者对应的特征或者功能。附图被包括是出于图示性目的并且不旨在限制本专利技术的范围。具体实施方式在以下描述中，出于解释而非限制的目的，阐述诸如特定构造、接口、技术等之类的具体细节以便提供本专利技术的概念的透彻理解。然而，对本领域技术人员将显而易见的是，本专利技术可以在脱离于这些具体细节的其它实施例中实践。同样地，该描述的文本是针对如图中所图示的示例实施例，并且不意图在超出权利要求中明确包括的限制之外限制所要求保护的专利技术。为了简化和清楚的目的，省略众所周知的器件、电路和方法的详细描述以便不用不必要的细节使本专利技术的描述模糊。图1A-1C图示了使用嵌入在模制化合物180中的金属柱160A、160B的自支撑的示例发光器件100。器件100形成在衬底110上，所述衬底110典型地为蓝宝石或者其它晶片。衬底110可以是刚性的。尽管仅图示了一个器件100，但是衬底110可以典型地支撑数百个器件100。在常规过程中，在衬底上生长包括夹在N-型区（N-区）和P-型区（P-区）之间的有源区的发光结构。在示例器件100中，N-区120生长在衬底110上，其后是发光区130和P-型区（P-区）140的形成。这些区120、130、140中的每一个可以包括层的集合，其为了图示和理解的简易性而被省略。在替换方案中，P-区140可以生成在衬底上，并且有源层130和N-区120可以形成在P-区140上。半导体结构包括分别提供到P-区140和N-区120的电气接触的接触件150A和150B。通过延伸通过有源区130和P-区140并且从其绝缘的一个或多个通孔155提供到N-区120的接触。绝缘层145还将N-接触件150B从P-区140隔离。在该示例实施例中，多个金属柱160A形成在P-接触件150A上，并且多个金属柱160B形成在N-接触件150B上。模制化合物180填充柱160A、160B（以下共同地称为柱160）之间的空间，以抑制柱160的横向变形，横向变形将弱化由这些柱160提供的结构支撑。各种金属或者合金中的任何一种可以被用来形成柱160，只要所形成的柱在结构上是支撑性的并且是导电以及导热的，诸如铜、镍、金、钯、镍-铜合金或者其它合金的柱。尽管在每幅图中，柱被图示为具有圆形横截面，但是本领域技术人员将认识到其它横截面是可行的，其中的一些可以提供附加的结构支撑。柱160的横截面、高度、分布和密度是相当任意的，并且常规结构分析系统可以用于保证，通过与模制化合物180组合，足够结构被提供以允许这些器件自支撑以用于随后的过程，并且可以基于包括制作可行性和其它因素在内的各种因素确定。图1B图示了嵌入在模制化合物180中的金属柱160的横截面视图A-A。如在本文中使用的术语，模制化合物180可以是能够以柔韧的形式被施加以填充柱160之间的空间并且然后被硬化的任何非导电化合物。为了引用的简易性，以下术语“填充物材料”180被用作填充金属柱160之间的空间的材料的一般描述，其可以或者不可以被视为“模制化合物”，因为术语“模制”可以被常规地解释。例如，在一些实施例中，可以在形成金属柱160之前形成填充物材料180，其具有随后被填充有金属以形成金属柱160的通孔。在一些实施例中，可以通过施加一系列金属层来形成柱，并且在柱的形成期间，填充物材料也可以被形成为一系列层。共同地称为垫170的接触垫170A、170B分别被形成或者附贴在柱160A、160B上。这些垫170A、170B分别经由金属柱160A、160B提供到P-区140和N-区120的外部连接。在形成垫170之后，可以从衬底110移除器件100，嵌入在化合物180中的金属柱160提供足以防止断裂或对半导体区120、130、140的其它损害的机械结构。取决于特定单个化过程，当在衬底100上时，或者在将衬底110上的器件100的集合一并从衬底110移除之后，各个器件100之间的区（“芯片间隔（street）”）可以被切片。如图1C中所图示的，在单个化之后，器件100典型地被“翻转”以允许垫170随后被焊接到印刷电路板或者放置在灯具中，其中从有源区130发射的光通过N-区120和/或器件100的边缘出射。如所图示的，嵌入在填充物材料180中的柱160提供了典型地由分离的底座结构提供的结构支撑和电气连接性，诸如在授予DanielA.Steigerwald、JeromeC.Bhat和MichaelJ.Ludowise的USP6,828,596“CONTACTINGSCHEMEFORLARGEANDSMALLAREASEMICONDUCTORLIGHTEMITTINGFLIp-CHIPDEVICES（用于大和小面积半导体发光倒装芯片器件的接触方案）”中所公开的那样，并且这通过引用并入于此。然而，通过在器件100在衬底11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在衬底上形成发光结构，发光结构包括夹在N‑区和P‑区之间的有源区，以及到N‑区和P‑区的接触件，形成耦合至到N‑区的接触件的至少一个第一金属段和耦合至到P‑区的接触件的至少一个第二金属段，形成两个以上的多个金属柱，至少第一金属柱耦合至第一金属段，并且至少第二金属柱耦合至第二金属段，形成占据柱之间的空间的填充物材料，以及形成耦合至第一柱的第一金属垫和耦合至第二柱的第二金属垫，第一和第二金属垫被安置成经由第一和第二柱提供到N‑区和P‑区的外部连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.07 US 61/6566911.一种制造发光器件的方法，所述方法包括：在衬底上形成发光结构，发光结构包括设置在N-区和P-区之间的有源区；形成到N-区的接触件和到P-区的接触件，形成耦合至到N-区的接触件的第一金属段和耦合至到P-区的接触件的第二金属段；形成多个金属柱，所述多个金属柱包括：耦合至第一金属段的至少一个第一金属柱，以及耦合至第二金属段的至少一个第二金属柱，以及不电气连接到发光结构的至少一个第三金属柱；形成占据所述多个金属柱之间的空间的填充物材料，以及形成多个金属垫，包括耦合至第一金属柱的第一金属垫和耦合至第二金属柱的第二金属垫，第一和第二金属垫被安置成经由第一和第二金属柱提供到N-区和P-区的外部连接。2.权利要求1的方法，其中发光结构是形成在衬底上的多个发光结构之一。3.权利要求2的方法，其中所述多个发光结构通过芯片间隔从彼此分离，并且所述方法还包括通过切穿芯片间隔形成各个发光器件。4.权利要求3的方法，还包括将发光结构从衬底拆离。5.权利要求2的方法，还包括将发光结构从衬底拆离。6.权利要求1的方法，其中填充物材料具有与P-区的热膨胀系数没有明显不同的热膨胀系数。7.权利要求1的方法，其中所述至少一个第一金属柱包括耦合在第一金属垫和第一金属段之间的多个第一金属柱，并且所述至少一个第二金属柱包括耦合在第二金属垫和第二金属段之间的多个第二金属柱。8.一种发光器件，包括：发光结构，包括N-区、P-区、设置在N-区和P-区...

【专利技术属性】
技术研发人员：J雷，S施亚夫菲诺，AH尼科，MG吴，G巴辛，S阿克拉姆，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL