键合到支撑衬底的发光器件制造技术

包含主体（35）和多个延伸穿过该主体的全部厚度的通孔（48）的支撑衬底被键合到包含夹在n型区（12）和p型区（16）之间的发光层（14）的半导体发光器件。该支撑衬底不宽于该半导体发光器件。

【技术实现步骤摘要】
键合到支撑衬底的发光器件
本专利技术涉及键合到支撑衬底的半导体发光器件。
技术介绍
包含发光二极管（LED）、共振腔发光二极管（RCLED）、垂直腔激光二极管（VCSEL）以及边发射激光器的半导体发光器件是当前可用的最有效率的光源之一。当前在生产中所关心的能够横跨可见光谱工作的高亮度发光器件的材料系统包含III-V族半导体，特别是镓、铝、铟和氮（同样被称作III族氮化物材料）的二元、三元和四元合金。典型地，III族氮化物发光器件通过采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其它外延技术在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物或其它合适的衬底上外延生长不同组分和掺杂浓度的半导体层的堆叠来制造。该堆叠通常包含一种或更多形成在该衬底上的掺杂有例如Si的n型层、一种或更多在该一种或更多n型层上形成的有源区中的发光层、以及一种或更多形成在该有源区上的掺杂有例如Mg的p型层。电接触形成在n型和p型区上。图10图示出贴在基板（submount）114上的发光二极管管芯110，其在US6,876,008中被更加详细地描述。该基板的上下表面上的可焊接表面之间的电学连接形成在该基板内。该基板顶部上的其上布置有焊球122-1和122-2的可焊接区域通过该基板内的导电路径电学连接到该基板的底部上的贴在焊点138上的可焊接区域。焊点138将该基板底部上的可焊接区域电学连接到板134。基板114可以是例如具有若干不同区的硅/玻璃复合基板。硅区114-2被金属化物118-1和118-2环绕，所述金属化物118-1和118-2形成该基板的上表面和下表面之间的导电路径。诸如ESD保护电路之类的电路可以在被金属化物118-1和118-2环绕的硅区114-2中形成，或者在其它硅区114-3中形成。这样的其它硅区114-3同样可以与管芯110或板134电接触。玻璃区114-1电学隔离硅的不同区。焊点138可以通过例如可以是电介质层或空气的绝缘区135被电学隔离。在图10中图示的器件中，包含金属化物118-1和118-2的基板114在管芯110被贴在基板114上之前独立于管芯110而形成。例如，US6,876,008解释了由用于许多基板的点组成的硅晶圆被生长为包含任何希望的诸如上文提到的ESD保护电路之类的电路。孔通过常规的掩模和刻蚀步骤在该晶圆中形成。诸如金属之类的导电层形成在晶圆上和孔中。该导电层之后可以被图形化。玻璃层之后被形成在晶圆上和孔中。玻璃层和晶圆的部分被移除以露出导电层。在该晶圆下侧上的导电层之后可以被图形化并且附加的导电层可以被添加和图形化。一旦该晶圆的下侧被图形化，单独的LED小片110可以通过互连122被物理地和电学地连接到基板上的导电区。换句话说，LED100在被切成单独的二极管后被贴至基板114。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供键合到支撑衬底的半导体发光器件。本专利技术的实施例包含含有主体和多个延伸穿过该主体的全部厚度的通孔的支撑衬底。包含夹在n型区和p型区之间的发光层的半导体发光器件被键合到该支撑衬底。该支撑衬底不宽于该半导体发光器件。该半导体发光器件可以在晶圆级工艺中被键合到该支撑衬底，以便该器件晶圆和支撑衬底同时被切成小片并且该支撑衬底因此不宽于该半导体发光器件。晶圆级工艺可以通过准许一些常规执行在管芯级的加工步骤被执行在晶圆级以降低成本。附图说明图1图示出半导体发光器件晶圆的一部分。在图1中图示出两个发光器件。图2图示出在添加一个或更多金属层和一个或更多聚合物层后的图1中的器件之一。图3图示出通过金属键合键合到支撑衬底的器件。图4图示出通过单个聚合物层键合到支撑衬底的器件。图5图示出通过形成在该器件和该支撑衬底上的电介质层键合到支撑衬底的器件。图6图示出在支撑衬底的主体中形成通孔后的图3的结构。图7图示出在形成通孔并图形化金属和电介质层后的图4的结构。图8图示出在形成附加的图形化金属和电介质层并贴附焊料凸点和波长转换层后的图7的结构。图9图示出形成在n型区的边缘上的反射器。图10图示出包含安装在基板上的LED的现有技术器件。具体实施方式在本专利技术的实施例中，半导体发光器件在晶圆级工艺中被键合到基座（mount）。尽管在下文的示例中该半导体发光器件为发射蓝色或UV光的III族氮化物LED，但是除了LED之外的诸如激光二极管的半导体发光器件和由诸如其它III-V族材料、III族磷化物、III族砷化物、II-VI族材料、ZnO，或基于Si的材料之类的其它材料系统制成的半导体发光器件也可以被使用。图1图示出半导体发光器件的晶圆的部分。在图1中图示两个器件。为了形成图1中图示的结构，半导体结构在生长衬底上生长，该生长衬底可以是诸如例如蓝宝石、SiC、Si、GaN或复合衬底之类的任何合适的衬底10。该半导体结构包含夹在n和p型区12和16之间的发光或有源区14。n型区12可以首先被生长并且可以包含具有不同组分和掺杂浓度的多层，该多层包含例如诸如缓冲层或成核层之类的准备层，和/或被设计以便于生长衬底移除的可以是n型的或非有意掺杂的层，以及设计用于针对发光区的希望的特定光学或电学特性以有效发光的n或甚至p型器件层。发光或有源区14生长在n型区12上。合适的发光区的示例包括单个的厚或薄的发光层，或者包含多个由阻挡层分开的薄或厚的发光层的多量子阱发光区。p型区16可以之后生长在发光区14上。与n型区12相似，p型区16可以包含具有不同组分、厚度和掺杂浓度的多层，该多层包含非有意掺杂的层或n型层。该器件中所有半导体材料的总厚度在一些实施例中小于10μm并且在一些实施例中小于6μm。在一些实施例中首先生长p型区，然后为有源区，然后为n型区。在一些实施例中，半导体材料可以在生长后可选地在200℃到800℃之间退火。然后，形成在p型区16上的金属接触。在图1的器件中，p接触包含两个金属层18和20。金属18可以通过例如蒸发或溅射被沉积，之后通过包含例如刻蚀或剥离的标准光刻操作被图形化。金属18可以是诸如例如银之类的反射金属以便获得与p型III族氮化物材料的欧姆接触。金属18同样可以是过渡金属和银的多层堆叠。该过渡金属可以是例如镍。金属18在一些实施例中为100Å到2000Å厚，在一些实施例中为500Å到1700Å厚，而在一些实施例中为1000Å到1600Å厚。该结构可以可选地在金属18的沉积后进行第二次退火。可选的第二p接触金属20可以在p接触金属18上通过例如蒸发或溅射被沉积，之后通过诸如例如刻蚀或剥离之类的标准光刻操作被图形化。金属20可以是任何最低限度地与银反应的导电材料，诸如例如钛和钨的合金之类。这种合金可以或者部分地、整体地被氮化或者根本不被氮化。金属20可以可替换地为铬、铂或硅，或者可以为最优化用于附着至周围层并阻塞金属18扩散的任何上述材料的多层堆叠。金属20在一些实施例中可以为1000Å到10000Å厚，在一些实施例中为2000Å到8000Å，而在一些实施例中为200本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光结构，包括：/n支撑衬底，包括主体和多个延伸穿过所述主体的全部厚度的通孔；/n半导体发光器件，包括夹在n型区和p型区之间的发光层，其中该半导体发光器件经由电介质键合层被键合到该支撑衬底，所述通孔也延伸穿过电介质键合层的整个厚度；以及/n布置在该n型区的边缘和该半导体发光器件的边缘之间的聚合物层，/n其中该支撑衬底不宽于该半导体发光器件，并且该电介质键合层与该聚合物层的材料相同，并且/n其中所述n型区和所述p型区被设置为离开所述半导体发光器件的边缘。/n

【技术特征摘要】
20110601 US 61/4919201.一种发光结构，包括：
支撑衬底，包括主体和多个延伸穿过所述主体的全部厚度的通孔；
半导体发光器件，包括夹在n型区和p型区之间的发光层，其中该半导体发光器件经由电介质键合层被键合到该支撑衬底，所述通孔也延伸穿过电介质键合层的整个厚度；以及
布置在该n型区的边缘和该半导体发光器件的边缘之间的聚合物层，
其中该支撑衬底不宽于该半导体发光器件，并且该电介质键合层与该聚合物层的材料相同，并且
其中所述n型区和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：JC布哈特，S阿克拉姆，DA斯泰格瓦德，
申请(专利权)人：亮锐控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL