一种晶片级荧光体涂层方法和利用该方法制造的器件技术

一种制造发光二极管(LED)芯片的方法，包括通常在衬底上提供多个LED。基座沉积在发光二极管上，每个基座电接触一个发光二极管。在发光二极管上形成涂层，使该涂层掩埋至少一些基座。然后使涂层平面化以露出至少一些掩埋的基座，同时在发光二极管上留下至少一些所述涂层。然后露出的基座可以被例如通过引线键合而接触。本发明专利技术公开了类似的制造其中LED被倒装芯片键合在载体衬底上的发光二极管LED芯片的方法，以及制造其它半导体器件的方法。本发明专利技术还公开了使用所公开的方法制造的LED芯片晶片及LED芯片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造半导体器件的方法，特别是用于发光二极管的晶片级涂层的方法。
技术介绍
发光二极管(LED)是将电能转换为光的固态器件，一般包括夹在相反的掺杂层之间的一层或多层半导体材料的有源层。当在掺杂层两端施加偏压时，空穴和电子注入到有源层中，在那里它们复合产生光。光从该有源层和发光二极管的所有表面发出。常规的LED不能从其有源层产生白光。从一个发蓝色光的LED所发出的光被发光二极管周围的黄色荧光体、聚合物或染料转换为白光，其中典型的荧光体是掺铈的钇铝石榴石(Ce:YAG)。[参见Nichia公司的白光LED，零件编号NSPW300BS，NSPW312BS等；又参见Lowrey的美国专利No. 5959316，“荧光体LED器件的多重封装”)。周围的荧光体材料将一些发光二极管的蓝光波长“向下转换”，将其颜色改变为黄色。一部分蓝光穿过荧光体而不被改变，而很大一部分光线被向下转换为黄色。发光二极管发出蓝色和黄色光，它们合并提供白光。在另一种方案中，从发射紫色或紫外光的LED发出的光由LED周围的多色荧光体或染料转为白光。一个在LED上涂覆荧光体层的常规方法是采用注射器或喷嘴在发光二极管上注入混合有环氧树脂或硅聚合物的荧光体。但是，使用这种方法可能难以控制荧光体层的几何结构和厚度。因此，从LED以不同的角度发出的光可能会通过不同数量的转换材料，这可导致LED具有随视角而不均勻的色温，由于几何结构和厚度难以控制，也可能难以一致性地生产具有相同或相似发射特性的LED。另一种常规的涂覆LED的方法是模板印刷(stencil printing)，如Lowery的欧洲专利申请EP1198016A2中所述。多个发光半导体器件被排列在一个衬底上，相邻的发光二极管之间具有期望的距离。模板上提供有与LED对准的开口，模板的孔略大于LED，且模板比LED厚。模板定位在衬底上，其中每个发光二极管分别位于模板的相应开口中。然后将一种组合物沉积在模板的开口中，覆盖发光二极管，一种典型的组合物是在可被热或光固化的硅酮聚合物中的荧光体。在孔被填充后，将模板从衬底上移除，模板组合物被固化为固态。类似于上述的注射器方法，使用模板方法也难以控制含荧光体的聚合物的几何结构和厚度。模板组合物可能无法完全填充模板的开口，使得所产生的层并不均勻。含荧光体的组合物还可能粘在模板的开口中，这减少了留在LED上的组合物的量。模板的开口也可能与LED没有对准。这些问题可能会导致发光二极管具有非均勻的色温，且难以一致性地生产具有相同或相似的发射特性的发光二极管。已考虑了 LED的各种涂层工艺，包括旋涂、喷涂、静电沉积(ESD)和电泳沉积 (EPD)。例如旋涂或喷涂的工艺通常要在荧光体沉积的过程中使用粘结材料，而其它工艺需要在沉积荧光体颗粒/粉末后立即添加一种粘结剂以稳定荧光体颗粒/粉末。对于这些方法，关键的挑战是在涂层工艺之后对器件上引线焊垫的接驳。对于典型的硅酮粘结材料以及其它粘结材料如环氧树脂或玻璃，难以用标准晶片制造技术中处理引线焊垫的接驳。硅酮与常用的晶片制造材料如丙酮以及一些显影液和抗蚀剂剥落液不兼容。这将限制对特定的硅酮和工艺步骤的挑选和选择。硅酮也是高温(大于150°c )固化的，它高于常用的光致抗蚀剂的玻璃转变温度。固化的含有荧光体的硅酮薄膜也难以刻蚀， 在氯和CF4等离子体中的蚀刻速率非常缓慢，且对固化的硅酮树脂的湿法腐蚀通常是效率低下的。
技术实现思路
本专利技术公开了在晶片级制造半导体器件如LED芯片的新方法，且公开了采用该方法制造的LED芯片和LED芯片晶片。根据本专利技术，一种制造发光二极管(LED)芯片的方法包括通常在衬底上提供多个发光二极管。基座形成在发光二极管上，每个基座与一个发光二极管电气接触。在上述发光二极管上形成涂层，所述涂层掩埋至少一些基座。然后将涂层平面化，在LED上留下一些涂层材料，同时露出至少一些掩埋的基座，使它们可用于接触。本专利技术披露了类似的用于制造包含倒装芯片安装在载体衬底上的发光二极管芯片的方法。根据本专利技术，类似的方法也可用于制造其它半导体器件。采用根据本专利技术的方法制造的发光二极管(LED)芯片晶片的一个实施例包括在衬底晶片上的多个发光二极管和多个基座，每个基座与一个发光二极管电气接触。一个涂层至少部分地覆盖发光二极管，至少一些基座延伸穿过和到达涂层的表面。这些基座在涂层的表面露出。采用根据本专利技术的方法制造的发光二极管(LED)芯片的一个实施例包括在衬底上的一个LED和与该发光二极管电气接触的基座。一个涂层至少部分覆盖发光二极管，所述基座延伸穿过和到达涂层的表面，且在涂层的表面露出。根据本专利技术的某些方面，所述涂层可包括荧光体颗粒，它将至少一些从LED芯片的有源区发出的光向下转换以产生白光，从而制造白光LED芯片。本专利技术的这些和其它方面以及优点，通过下面以举例方式说明专利技术特点的详细说明和附图将变得明显。附图简介图Ia-Ie是根据本专利技术的一种方法的各制造步骤中的LED芯片晶片的一个实施例的剖视图；图2是根据本专利技术的具有反射层的LED芯片晶片的另一个实施例的剖视图；图3- 是根据本专利技术的另一种方法的各制造步骤中的倒装晶片键合的LED芯片晶片的一个实施例的剖视图4是根据本专利技术的具有反射层的LED芯片晶片的另一个实施例的剖视图；图如_5(1是根据本专利技术的利用预制涂层的一种方法的各制造步骤中的LED芯片晶片的另一个实施例的剖视图；图6a_6c根据本专利技术的具有在涂层中的凹槽的一种方法的各制造步骤中的LED芯片晶片的另一个实施例的剖视图；图7是根据本专利技术的LED芯片晶片的另一实施例的剖视图；图8也是根据本专利技术的LED芯片晶片的另一实施例的剖视图；图9是根据本专利技术的LED阵列的一个实施例的剖视图；附图说明图10是根据本专利技术的LED阵列的另一个实施例的剖视图；图11是根据本专利技术的具有透明衬底的LED芯片晶片的一个实施例的剖视图；图12是根据本专利技术的具有透明衬底的LED芯片晶片的另一个实施例的剖视图；图13是根据本专利技术的倒装芯片的LED芯片晶片的一个实施例的剖视图；图14是根据本专利技术的具有加入了荧光体的载体衬底的LED芯片的一个实施例的剖视图；图15a_15d是根据本专利技术的利用沟槽衬底的一种方法的各制造步骤中的LED芯片晶片的另一个实施例的剖视图。具体实施例方式本专利技术提供了特别适用于半导体器件如发光二极管的晶片级涂层的制造方法。本专利技术还提供了采用这些方法制造的半导体器件，如发光二极管。本专利技术允许在晶片级对发光二极管涂覆一个向下转换层(如加入了荧光体的硅酮)，同时仍然允许对一个或多个用于引线键合的接触的接驳。根据本专利技术的一个方面，导电的基座/柱形成在LED的一个或两个接触(键合垫)上，而发光二极管在晶片级。这些基座可以采用已知的技术制造，如电镀、无电镀覆、凸点植球(stud bumping)，或真空沉积。然后晶片可以被毯式涂覆(blanket coating)有向下转换涂层，掩埋LED、接触和基座。每个基座作为其接触的垂直延伸，虽然毯涂的向下转换涂层会暂时覆盖基座，该涂层可被平面化和减薄，以露出基座的顶面或顶端部分。该基座应足够高(10-100 μ m)，以凸出期望的最终涂层厚度。经过平面化后，基座被露出，可用于外部连接如引线键本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·季尼斯，J·艾贝森，A·查克拉博蒂，E·J·塔沙，B·科勒，J·斯如托，付艳坤，
申请(专利权)人：美商克立股份有限公司，
类型：发明
国别省市：