将发光器件附着到支撑衬底的方法技术

根据本发明专利技术各实施例的方法包括：提供半导体发光器件的晶片，每个半导体发光器件包括夹在n型区域和p型区域之间的发光层。提供支撑衬底的晶片，每个支撑衬底包括本体。将半导体发光器件的晶片接合到支撑衬底的晶片。形成延伸穿过每个支撑衬底的本体的整个厚度的通路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于将半导体发光器件附着到支撑衬底的晶片级工艺。
技术介绍
包括发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)和边缘发射激光器的半导体发光器件属于当前可获得的最高效的光源。在能够跨过可见光谱操作的高亮度发光器件的制造中当前感兴趣的材料体系包括II1-V族半导体，尤其是也称为III族氮化物材料的镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金。典型地，通过金属有机物化学气相沉积(M0CVD)、分子束外延(MBE)或其它外延技术在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物或其它适当衬底上外延生长不同成分和掺杂剂浓度的半导体层的堆叠来制造III族氮化物发光器件。所述堆叠常常包括形成在衬底上的掺杂了例如Si的一个或多个η型层、形成在所述(一个或多个)η型层上的有源区域中的一个或多个发光层、以及形成在所述有源区域上的掺杂了例如Mg的一个或多个P型层。电接触形成在所述η型区域和P型区域上。图10示出了在US6，876，008中更详细描述的附着到载具(submount) 114的发光二极管管芯110。在所述载具的顶面和底面上的可焊接表面之间的电连接形成于所述载具内。载具顶部上的可焊接区域(焊球122-1和122-2布置在其上)通过载具内的导电路径而电连接到载具底部上的可焊接区域(其附着到焊接接头138)。焊接接头138将载具底部上的可焊接区域电连接到板134。载具114可以是例如具有若干不同区域的硅/玻璃复合载具。硅区域114-2被金属化物118-1和118-2包围，金属化物118-1和118-2形成载具的顶面和底面之间的导电路径。诸如ESD保护电路的电路可以形成在被金属化物118-1和118-2包围的硅区域114-2中，或者形成在其它硅区域114-3中。这种其它硅区域114-3也可以电接触管芯110或板134。玻璃区域114-1电隔离不同的硅区域。焊接接头138可以被绝缘区域135电隔离，所述绝缘区域135可以是例如电介质层或空气。在图10示出的器件中，在管芯110附着到载具114之前，包括金属化物118_1和118-2的载具114与管芯110分开形成。例如，US6，876，008解释了生长硅晶片以包括诸如上面提及的ESD保护电路的任何期望电路，所述硅晶片包括用于很多载具的位置(site)。通过常规的掩模和蚀刻步骤在晶片中形成孔。在晶片上以及在孔中形成诸如金属的导电层。然后可以图案化所述导电层。然后在晶片上以及在孔中形成玻璃层。除去晶片和玻璃层的部分以露出导电层。然后可以图案化在晶片下侧上的导电层，并且可以添加和图案化另外的导电层。一旦晶片的下侧被图案化，就可以通过互连122将各个LED管芯110物理和电连接到载具上的导电区域。换而言之，LED 110在被划片成单个的二极管之后附着到载具114。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于将半导体发光器件附着到支撑衬底的晶片级工艺。根据本专利技术各实施例的一种方法包括:提供半导体发光器件的晶片，每个半导体发光器件包括夹在η型区域和P型区域之间的发光层。提供支撑衬底的晶片，每个支撑衬底包括本体。将半导体发光器件的晶片接合到支撑衬底的晶片。形成延伸穿过每个支撑衬底的本体的整个厚度的通路。通过允许在晶片级进行传统上在管芯级进行的一些处理步骤，晶片级工艺可以降低成本。【附图说明】图1示出了半导体发光器件的晶片的一部分。在图1中示出了两个发光器件。图2示出了在添加一个或多个金属层以及一个或多个聚合物层之后的图1所述器件其中之一。图3示出了通过金属接合物(metal bond)接合到支撑衬底的器件。图4示出了通过单个聚合物层接合到支撑衬底的器件。图5示出了通过形成在器件和支撑衬底上的电介质层接合到支撑衬底的器件。图6示出了在支撑衬底的本体中形成通路之后的图3的结构。图7示出了在形成通路以及图案化金属和电介质层之后的图4的结构。图8示出了在形成附加图案化金属和电介质层并且附着焊料凸块和波长转换层之后的图7的结构。图9示出了形成在η型区域的边缘上的反射器。图10示出了包括安装在载具上的LED的现有技术器件。【具体实施方式】在本专利技术各实施例中，在晶片级工艺中将半导体发光器件接合到底座(mount)。尽管在下面各例子中半导体发光器件是发射蓝光或UV光的III族氮化物LED，但是可以使用诸如激光二极管的LED之外的半导体发光器件以及由诸如其它II1-V族材料、III族磷化物、III族砷化物、I1-VI族材料、ZnO或Si基材料的其它材料体系制成的半导体发光器件。图1示出了半导体发光器件的晶片的一部分。在图1中示出了两个器件。为了形成图1所示的结构，在生长衬底上生长半导体结构，所述生长衬底例如可以是任何适当衬底10，诸如蓝宝石、SiC, S1、GaN或复合衬底。半导体结构包括夹在η和p型区域12和16之间的发光或有源区域14。η型区域12可以首先生长并且可以包括不同成分和掺杂剂浓度的多个层，所述层例如包括诸如缓冲层或成核层的准备层、和/或设计成促进生长衬底去除的层(其可以是η型的或非故意掺杂的)、以及针对使发光区域高效发光所期望的特定光学或电学属性而设计的η或甚至P型器件层。在η型区域12上生长发光或有源区域14。适当发光区域的例子包括单个厚或薄的发光层，或者包括被势垒层分开的多个薄或厚发光层的多量子阱发光区域。然后可以在发光区域14上生长P型区域16。像η型区域12 —样，P型区域16可以包括不同成分、厚度和掺杂剂浓度的多个层，所述层包括非故意掺杂的层或η型层。器件中所有半导体材料的总厚度在一些实施例中小于10 μ m，并且在一些实施例中小于6 μ m。在一些实施例中，首先生长P型区域，之后生长有源区域，然后生长η型区域。在一些实施例中，在生长之后可以可选地在200°C到800°C之间对所述半导体材料退火。然后形成p型区域16上的金属接触。在图1的器件中，P接触包括两个金属层18和20。金属18可以通过例如蒸镀或溅射被沉积，然后通过包括例如蚀刻或剥离的标准光刻操作被图案化。金属18例如可以是与P型III族氮化物材料形成欧姆接触的反射金属，诸如银。金属18也可以是过渡金属和银的多层堆叠。过渡金属可以是例如镍。金属18在一些实施例中厚IOOA到2000A，在一些实施例中厚500A到1700A，并且在一些实施例中厚1000A到1600A。在沉积金属18之后，可以可选地对所述结构进行二次退火。可选的第二 P接触金属20可以通过例如蒸镀或溅射沉积在P接触金属18上，然后例如通过诸如蚀刻或剥离的标准光刻操作被图案化。金属20例如可以是与银最小程度地反应的任何导电材料，例如钛和钨的合金。该合金可以被部分氮化、完全氮化或根本不氮化。金属20可替换地可以是铬、钼或硅，或者可以是针对与周围的层的粘附以及阻挡金属18的扩散而被优化的任何上述材料的多层堆叠。金属20在一些实施例中厚1000A到10000A，在一些实施例中厚2000A到8000A，并且在一些实施例中厚2000A到7000A。然后通过标准光刻操作图案化所述结构，并且通过例如其中化学反应等离子体用于去除半导体材料的反应离子蚀刻(RIE)、或感应耦合等离子体(ICP)蚀刻、其中通过RF供能的磁场产生等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：提供半导体发光器件的晶片，每个半导体发光器件包括夹在n型区域和p型区域之间的发光层；提供支撑衬底的晶片，每个支撑衬底包括本体；将半导体发光器件的晶片接合到支撑衬底的晶片；以及形成延伸穿过每个支撑衬底的本体的整个厚度的通路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.01 US 61/491,9181.一种方法，包括: 提供半导体发光器件的晶片，每个半导体发光器件包括夹在η型区域和P型区域之间的发光层； 提供支撑衬底的晶片，每个支撑衬底包括本体； 将半导体发光器件的晶片接合到支撑衬底的晶片；以及 形成延伸穿过每个支撑衬底的本体的整个厚度的通路。2.如权利要求1所述的方法，其中将半导体发光器件的晶片接合到支撑衬底的晶片包括通过至少一个接合层的接合。3.如权利要求2所述的方法，其中所述至少一个接合层包括被电介质区域分开的金属区域，其中所述金属区域和电介质区域形成在每个支撑衬底的本体的顶面上。4.如权利要求2所述的方法，其中所述至少一个接合层包括形成在半导体发光器件的晶片上的聚合物层。5.如权利要求2所述的方法，其中所述至少一个接合层包括形成在半导体发光器件的晶片上的有机粘合剂。6.如权利要求2所述的方法，其中所述至少一个接合层包括形成在半导体发光器件的晶片上的第一电介质接合层以及形成在支撑衬底的晶片上的第二电介质接合层。7.如权利要求6所述的方法，其中所述第一和第二电介质接合层包括硅氧化物。8.如权利要求1所述的方法，其中每个支撑衬底本体包括S1、GaAs和Ge...

【专利技术属性】
技术研发人员：DA斯特格瓦德，JC布哈特，S阿克拉姆，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：