【技术实现步骤摘要】
本公开大体上涉及半导体封装，且更特定来说，涉及适于应用具有超细间距或小裸片尺寸的微型led封装或类似半导体结构的具有超细间距尺度的半导体封装。
技术介绍
1、自发光无机微型led有望取代主流oled技术成为未来主导及颠覆性显示技术。与oled相比，微型led提供显著优点，包含更高亮度(30x)及能量效率、更长产品寿命及更快切换速度(纳秒级，与半导体相当)。微型led通常被定义为具有小于50μm(有时小于10μm)的长度或宽度尺寸及约5到7μm的厚度的无衬底外延层led。尽管微型led的市场目前很小，但预计将经历指数级增长，在2023年达到约4000万美元且到2027年扩大到约13亿美元的市场潜在规模tam。如果与巨量转移相关的挑战可成功解决，那么此增长甚至更高。
2、存在两种方法来将微型led组装于接收衬底或驱动ic衬底上：(1)巨量转移(即，大规模并行转移)及(2)单片阵列混合(monolithic array hybridization，mah)。在mah方法中，标准led晶片经蚀刻以形成微型led及接着与接收驱动ic衬底集成。尽管mah方法由于晶片级集成而拥有例如很小像素尺寸及巨量转移效率的优点，但其遭受例如vr/ar/mr应用的小显示尺寸(其受晶片尺寸限制)及缺陷像素无法重工(rework)的缺点，负面地影响了良率。
3、目前，主流微型led工艺依赖各种巨量转移技术用于大容量消费型应用，包含tv、智能手机、智能手表及消费型虚拟现实(vr)。参考图1，这些应用需要约1,500个像素每英寸(ppi)或
4、lamt方法是一种大规模并行芯片放置技术。在芯片放置之后，接着可将微型led及接收衬底结构进行接合。图4是展示一些微型led及接收衬底之组装之结构、材料及尺寸的实例，但lamt方法不限于在该等实例为操作。图3a及3b提供lamt方法工艺的实例。如图3a中展示，多个微型led 902经定位于来源衬底900上，其中这些微型led 902中的一些，已通过光学测试、芯片级基于光致发光(pl)测试、电致发光(el)测试及/或已知良好微型led的测试设计，而被识别为缺陷微型led 902a。这些微型led 902(包含有缺陷微型led 902a)使用常规激光剥离工艺来转移到作为临时载体的紫外光(uv)转移胶带904，其涉及使用激光以例如266nm的波长从衬底侧照射蓝宝石衬底900以释放微型led(902及902a)。微型led 902的一部分可在剥离操作期间脱落，从而导致uv转移胶带904上具有一或多个缺失块902b。
5、在胶带转移之后，通过将胶带衬底与玻璃载体或是与具有释放层(包括释放层，或释放层加上包括例如聚酰亚胺或硅酮的有机物的黏附层)之合适的衬底接触而转移微型led，这对微型led给予了比由转移胶带提供的黏附力更强的黏附力，且可在后续处理中使用具有合适波长的激光进行释放。
6、接着，且参考图3b，使用例如波长为355nm的单束uv激光，通过玻璃的背面而指向缺陷裸片(902a及902b)，以在释放层中产生气体、形成气泡，借此使气泡所施加的向下力与重力协同让缺陷裸片从支撑微型led的玻璃载体弹出。在将缺陷裸片从玻璃载体移除之后，玻璃载体与具有已知良好位点的接收衬底932对准，并使用衍射光学组件来将相同的激光切换至多束模式，以通过使用x-y激光扫描仪而将良好微型led以10到300μm的间隔快速放置到接收衬底932的已知良好位点上。接着通过使用前述的单束uv激光，经操作以将玻璃衬底上孤立的良好微型led对准且弹出到接收衬底932上，以填补缺失的微型led。
7、lamt方法可实现以小到小于20μm的光点尺寸及在短时间内以高达±1.5μm的放置精度来转移格外大量的微型led(例如大於1亿个单位/小时，如图1中展示)。通常，参考图3c，具精细间距的微型led 910包含衬底912(主要是4英寸或6英寸蓝宝石晶片，但8英寸蓝宝石及8英寸硅越来越受欢迎)、衬底912之上的n型半导体层914(例如n-gan)、p型半导体层916(例如p-gan)及n型半导体层914与p型半导体层916之间的中间层918(例如ingan/ganmqw)。另外，p电极920及n电极922可分别安置于p型半导体层916及n型半导体层914之上。在一些实施例中，电流扩散层924可安置于p型半导体层916与p电极920之间。在一些实施例中，盖或接合层926(例如ni/au)可经沉积而位于p电极920及n电极922之上。
8、芯片放置之后，如图4中展示，通常通过基于焊料凸块(例如in或cu/sn)的覆晶接合，来实现芯片与接收衬底的接合。
9、图4所展示之表格汇总从参考文献(1)到(7)中所整理出、关于在子像素间距通常地高于30μm的情况下，涉及接收衬底上之微型led覆晶组装之关键结构及材料，该等参考文献包含：(1)x.x.霁(x.x.ji)等人在2022年的ieee电子装置学报(ieee transactions onelectron devices)中的“用于高分辨率微型led显示应用的微凸块的制造及机械性质改进(fabrication and mechanical properties improvement of micro bumps for high-resolution micro-led display application)”；(2)z.j.刘(z.j.liu)等人在2013年的ieee显示技术杂志(journal of display technology,ieee)中的“360ppi倒装芯片安装式有源矩阵可寻址硅上发光二极管(ledos)微显示器(360ppi flip-chip mounted activematrix addressable light emitting diode on silicon(ledos)micro-displays)”；(3)x.x.霁(x.x.ji)等人在2021年的ieee中的“关于倒装芯片接合工艺中的4x4微型led阵列的热机械性质的模拟研究(simulation study on thermal mechanical properties of 4x4micro-led array in flip-chip bonding process)”；(4)x.张(x.zhang本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体封装，其包括：
2.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述第二裸片是微型LED裸片、处理器裸片或小芯片。
3.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述第二裸片的尺寸小于约10μm乘10μm。
4.根据权利要求1所述的半导体封装，其进一步包括所述第一金属垫与所述第二金属垫中的每一者之间的软金属SM区段或焊料区段，且所述SM区段或所述焊料区段的侧壁与所述第一介电层或所述第二介电层中的一者接触，其中所述SM区段或所述焊料区段的熔点不大于约250℃。
5.根据权利要求4所述的半导体封装，其中所述SM区段或所述焊料区段的侧壁与所述第一金属垫或所述第二金属垫中的一者的侧壁对准。
6.根据权利要求4所述的半导体封装，其中接近于所述第二裸片的所述第二介电层的侧壁的第一段与所述第二金属垫的侧壁接触，且接近于所述第一裸片的所述第二介电层的所述侧壁的第二段与所述SM区段或所述焊料区段的侧壁接触。
7.根据权利要求6所述的半导体封装，其中所述第二段与所述第一段的高度比在从25％到85％的范围内。
8.根据
9.一种半导体封装，其包括：
10.根据权利要求9所述的半导体封装，其中每一所述SM区段或所述焊料区段的厚度在从约1μm到约2μm的范围内。
11.根据权利要求9所述的半导体封装，其中所述第二裸片是具有小于约10μm乘10μm的尺寸的微型LED裸片，且所述第一裸片是经配置以控制所述微型LED裸片的控制IC裸片或显示面板。
12.根据权利要求9所述的半导体封装，其中所述第二金属垫的间距不大于约10μm。
13.根据权利要求9所述的半导体封装，其中所述第一屏障层及所述第二屏障层中的每一者包括镍、镍钒、钛、钛钨、氮化钛、钽、氮化钽、铬、相控铬铜或其组合，且所述第一屏障层或所述第二屏障层中的每一者经涂覆有包括金、银、钯或包括铜、镍、镍钒、金或银的金属的组合的湿润层，而所述SM区段或所述焊料区段包括由锡、铅、金、银、铜、铟、铋、锌、铝、钍或其组合组成的裸片附接材料，且所述第一金属垫及所述第二金属垫的材料包含铜、金、铝、钨、钼、铑、钴、钌、铱、铂、钯、锇或其组合。
14.一种用于制造半导体封装的方法，所述方法包括：
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二接合层进一步包括多个第二SM或焊料层，其各自在所述第二金属垫中的一者之上，其中所述第二SM或焊料层的上表面在所述自对准操作之前从所述第二介电接合块的上表面凹陷。
16.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述非激光加热操作包括施加外部压力。
18.根据权利要求14所述的方法，其中执行所述激光加热操作包括引导红外IR激光加热所述第一SM或焊料层。
19.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
20.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
...【技术特征摘要】
1.一种半导体封装，其包括：
2.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述第二裸片是微型led裸片、处理器裸片或小芯片。
3.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述第二裸片的尺寸小于约10μm乘10μm。
4.根据权利要求1所述的半导体封装，其进一步包括所述第一金属垫与所述第二金属垫中的每一者之间的软金属sm区段或焊料区段，且所述sm区段或所述焊料区段的侧壁与所述第一介电层或所述第二介电层中的一者接触，其中所述sm区段或所述焊料区段的熔点不大于约250℃。
5.根据权利要求4所述的半导体封装，其中所述sm区段或所述焊料区段的侧壁与所述第一金属垫或所述第二金属垫中的一者的侧壁对准。
6.根据权利要求4所述的半导体封装，其中接近于所述第二裸片的所述第二介电层的侧壁的第一段与所述第二金属垫的侧壁接触，且接近于所述第一裸片的所述第二介电层的所述侧壁的第二段与所述sm区段或所述焊料区段的侧壁接触。
7.根据权利要求6所述的半导体封装，其中所述第二段与所述第一段的高度比在从25％到85％的范围内。
8.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述第一介电层及所述第二介电层的材料包括二氧化硅或聚合物。
9.一种半导体封装，其包括：
10.根据权利要求9所述的半导体封装，其中每一所述sm区段或所述焊料区段的厚度在从约1μm到约2μm的范围内。
11.根据权利要求9所述的半导体封装，其中所述第二裸片是具有小于约10μm乘10...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐和明，颜薇，卢超群，
申请(专利权)人：铨心半导体异质整合股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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