專利名稱：發(fā)光二極管的成組封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子設(shè)備，尤其涉及發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)廣泛用于消費(fèi)和商業(yè)應(yīng)用。如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的，發(fā)光二極管通常包括微電子襯底上的二極管區(qū)域。微電子襯底可以包括，例如，砷化鎵、磷化鎵、其合金、碳化硅和/或藍(lán)寶石。LED的持續(xù)發(fā)展已經(jīng)使得可以獲得可覆蓋可見光譜及超出該范圍的高效且機(jī)械魯棒的光源。結(jié)合固態(tài)設(shè)備可能的長使用壽命，這些屬性使得可以有很多新的顯示應(yīng)用，而且可以使LED與相當(dāng)根深蒂固的白熾燈和熒光燈競爭。
為了提高LED的輸出，已經(jīng)采用了幾種方法。兩種這樣的方法包括增加LED的尺寸和并聯(lián)多個(gè)獨(dú)立的LED。通過增加LED的發(fā)光面積，增加LED的尺寸可以提供增加的輸出。但是，隨著尺寸的增加，通常產(chǎn)出會(huì)減少。而且，隨著LED尺寸的增加，光提取更加困難。因此，聯(lián)系由LED產(chǎn)生的發(fā)光量，增加LED的尺寸會(huì)增加LED的成本。
提供多個(gè)經(jīng)過單獨(dú)測試并互連的獨(dú)立LED可以克服增加尺寸的LED的產(chǎn)出問題及LED的光提取問題。但是，單獨(dú)測試、匹配和/或互連多個(gè)LED有可能增加產(chǎn)品的成本。
發(fā)明概述本發(fā)明的實(shí)施方案提供了通過在半導(dǎo)體襯底上劃線構(gòu)成發(fā)光二極管的方法，從而在多個(gè)發(fā)光二極管每一個(gè)之間都提供劃線，其中襯底具有在其上形成的發(fā)光區(qū)域。然后將半導(dǎo)體襯底沿選定的劃線分開，從而提供多個(gè)發(fā)光二極管的成組子集。該成組子集包括至少兩個(gè)發(fā)光二極管。向多個(gè)發(fā)光二極管的成組子集中的發(fā)光二極管提供電連接。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，劃線定義多個(gè)發(fā)光二極管中的單個(gè)發(fā)光二極管。
在本發(fā)明的特定實(shí)施方案中，半導(dǎo)體襯底包括碳化硅襯底?？蛇x地，半導(dǎo)體襯底也可以是藍(lán)寶石襯底。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，選定的劃線是提供發(fā)光二極管帶的劃線，其中半導(dǎo)體襯底沿該劃線切開。此外，選定的劃線也可以是提供具有至少兩行平行發(fā)光二極管的發(fā)光二極管矩形塊的劃線，其中半導(dǎo)體襯底沿該劃線切開。類似地，選定的劃線還可以是提供發(fā)光二極管方形塊的劃線，其中半導(dǎo)體襯底沿該劃線切開。
此外，電連接可以通過焊接到發(fā)光二極管的觸點(diǎn)來提供。發(fā)光二極管可以具有一個(gè)用于成組子集中每個(gè)發(fā)光二極管的公共觸點(diǎn)和對應(yīng)于成組子集中每個(gè)發(fā)光二極管的單獨(dú)觸點(diǎn)。在這種實(shí)施方案中，電連接可以通過為公共觸點(diǎn)提供公共連接及為單獨(dú)觸點(diǎn)提供串并聯(lián)連接來提供。公共連接可以通過將一個(gè)接頭焊接到公共觸點(diǎn)來提供。并聯(lián)連接可以通過將每個(gè)單獨(dú)觸點(diǎn)連接到導(dǎo)電總線片來提供。這種并聯(lián)連接還可以通過將第一個(gè)單獨(dú)觸點(diǎn)連接到導(dǎo)電總線而剩余的一系列單獨(dú)觸點(diǎn)連接到第一個(gè)單獨(dú)觸點(diǎn)來提供。
在本發(fā)明的附加實(shí)施方案中，選定的劃線是為提供發(fā)光二極管成組子集而選擇的劃線，其中半導(dǎo)體襯底沿該劃線切開，而該成組子集提供選定的波長分布。選定的波長分布可以是選定范圍的波長。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，選定的劃線是為提供發(fā)光二極管成組子集而選擇的劃線，其中半導(dǎo)體襯底沿該劃線切開，而該成組子集提供選定的光輸出電平。
在本發(fā)明的附加實(shí)施方案中，劃線為每個(gè)發(fā)光二極管提供ATON形狀。
在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，向多個(gè)發(fā)光二極管成組子集中的發(fā)光二極管提供電連接，以便有選擇地連接多個(gè)發(fā)光二極管成組子集中的發(fā)光二極管，從而提供一組具有預(yù)定特性的發(fā)光二極管。該預(yù)定特性可以是光輸出特性和/或電特性，如正向偏壓。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案在切開之前已劃線的半導(dǎo)體襯底的頂視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案多個(gè)發(fā)光二極管成組子集的側(cè)視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案互連的發(fā)光二極管的頂視圖；及圖4是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的操作的流程圖。
發(fā)明詳述現(xiàn)在參考說明本發(fā)明各種實(shí)施方案的圖1至4對本發(fā)明進(jìn)行描述。如圖所示，為了說明，層或區(qū)域的大小都是夸大的，因此提供它們是為了說明本發(fā)明的通用結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明的各個(gè)方面是參考在襯底或另一層上構(gòu)成的層進(jìn)行描述的。如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的，參考在另一層或襯底上構(gòu)成的層是期望附加的層可以插入。參考在另一層或襯底上構(gòu)成而沒有插入層的層在此描述為在層或襯底上“直接”構(gòu)成。相同的標(biāo)號(hào)自始至終都表示相同的元件。
圖1至4說明了本發(fā)明的各種實(shí)施方案及根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案構(gòu)成發(fā)光二極管的各種方法。如從圖1看到的，晶片10，如碳化硅或藍(lán)寶石晶片，在其上面形成多個(gè)發(fā)光器件12，如發(fā)光二極管。每個(gè)發(fā)光器件12的邊界是由多條劃線14定義的。劃線14可以通過，例如，鋸和/或蝕刻晶片10來提供，從而在晶片10上提供凹槽，晶片10沿這些凹槽被隔開。例如，對于碳化硅襯底，劃線可以進(jìn)入襯底一定的深度，使得設(shè)備結(jié)構(gòu)剩下大約20至25μm。發(fā)光器件12可以具有在晶片10上形成的公共發(fā)光區(qū)域或者也可以是獨(dú)立的設(shè)備，如在晶片10上和/或其中和/或在晶片10上形成的層中構(gòu)成的由臺(tái)式晶體管、保護(hù)環(huán)、植入?yún)^(qū)域等隔離的單個(gè)設(shè)備。
可選地，例如，使得設(shè)備結(jié)構(gòu)剩下大約30至40μm的劃線可以用于光提取，使得在晶片打算切開的地方，使用只剩下大約20至25μm的設(shè)備結(jié)構(gòu)。例如，這可以通過選擇相對鄰近的設(shè)備并確定設(shè)備陣列的邊界在哪里來實(shí)現(xiàn)。然后，這種決定可用于改變構(gòu)成劃線的鋸的切割高度。通過改變沿切口的劃線深度和為區(qū)分設(shè)備和用于光輸出而提供的劃線的深度，由于疏忽而使得沿不正確劃線切開晶片的可能性可以降低。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，晶片10有選擇地沿劃線14切開，選擇劃線14使得提供發(fā)光器件12的成組子集。因此，例如，晶片10可以沿劃線A-A′、B-B′、E-E′和F-F′切開以便提供發(fā)光器件12的成組子集16，該子集提供了8個(gè)發(fā)光器件的線性陣列。類似地，晶片10可以沿劃線B-B′、C-C′、E-E′和F-F′切開以便提供發(fā)光器件12的成組子集18，該子集提供了2×8個(gè)發(fā)光器件的矩形陣列。如圖1中進(jìn)一步所示的，晶片10還可以沿劃線C-C′、D-D′、E-E′和F-F′切開以便提供發(fā)光器件12的成組子集20，該子集提供了8×8個(gè)發(fā)光器件的方形陣列。
盡管圖1中的發(fā)光器件12示為基本上呈方形，但通過重新布置和/或增加劃線14，其它形狀的發(fā)光器件也可以提供。例如，通過在晶片10上劃更多的線來進(jìn)一步劃分發(fā)光器件12，可以提供三角形的發(fā)光二極管。類似地，通過重新布置和/或增加劃線14，不同形狀發(fā)光二極管的組合也可以提供。因此，例如，可以在單個(gè)晶片中提供矩形和三角形設(shè)備。類似地，也可以在單個(gè)晶片中提供不同多邊形的設(shè)備。此外，不同形狀，如弧形、曲線形等，也可以由劃線提供，因此通過沿選定劃線的分隔可以提供任何結(jié)果形狀。但是，特定的分隔技術(shù)可能會(huì)限制某些形狀的實(shí)現(xiàn)。因此，設(shè)備成組子集中設(shè)備的特定形狀和/或形狀組合可以通過劃線的選擇來確定，其中晶片10沿這些劃線切開。
晶片10沿晶片10劃線的選擇性切開或不切開可以用于許多不同類型的發(fā)光器件，其中晶片10定義發(fā)光二極管。本發(fā)明的實(shí)施方案尤其適用于2002年1月25日提交、標(biāo)題為“LIGHT EMITTING DIODES INCLUDINGSUBSTRATE MODIFICATIONS FOR LIGHT EXTRACTION AND MANUFACTURINGMETHODS THEREFOR”、序列號(hào)為-----(代理人卷號(hào)為5308-162)的美國專利申請中描述的發(fā)光二極管，該申請的全部公開內(nèi)容在此引入作為參考。
圖2說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案發(fā)光二極管成組子集的互連。發(fā)光二極管的成組子集40包括具有在其上形成的發(fā)光區(qū)域52的襯底50。發(fā)光二極管成組子集40中的發(fā)光二極管42、44、46和48可以具有圖2所示由劃線提供的ATON形狀，或者也可以具有其它形狀或形狀組合。支撐襯底60上的導(dǎo)電材料54向發(fā)光二極管成組子集40的觸點(diǎn)區(qū)域提供電觸點(diǎn)。導(dǎo)電材料54可以是焊錫、共晶粘合劑和/或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂。支撐襯底60上面有導(dǎo)電區(qū)域58，如金屬帶和/或總線，發(fā)光二極管成組子集40的第二觸點(diǎn)和/或其它觸點(diǎn)通過導(dǎo)體56電連接到該金屬帶和/或總線。
導(dǎo)體56可以通過焊接連接到發(fā)光二極管的成組子集40。但是，還可以提供其它的導(dǎo)電連接，如共晶粘合劑和/或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂。此外，發(fā)光二極管成組子集40中的發(fā)光二極管42、44、46和48還可以單獨(dú)連接到導(dǎo)電區(qū)域84(例如，如圖3所示)，或者可以由導(dǎo)體56連在一起后連接到導(dǎo)電區(qū)域58(例如，如圖2所示)。一系列連接到導(dǎo)電區(qū)域58、84的觸點(diǎn)和單獨(dú)連接的組合也可以提供。
盡管圖2所示本發(fā)明的實(shí)施方案是參考“倒裝晶片”配置及參考在設(shè)備對側(cè)具有觸點(diǎn)的發(fā)光二極管進(jìn)行描述的，其中光是通過襯底50提取的，但本公開內(nèi)容光學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在仍然能夠從本發(fā)明教義獲益的同時(shí)，其它配置也可以使用。例如，在設(shè)備同側(cè)具有兩個(gè)觸點(diǎn)的設(shè)備可以使用。此外，非“倒裝晶片”配置的設(shè)備也可以使用。另外，盡管圖2說明了安裝在支撐襯底60上的發(fā)光二極管的成組子集，但這種支撐襯底可以忽略。
現(xiàn)在看圖3，說明了發(fā)光二極管的2×4成組子集82互連的頂視圖。如從圖3看到的，發(fā)光二極管的成組子集82安裝在支撐襯底80上。發(fā)光二極管成組子集82中發(fā)光二極管的觸點(diǎn)連接到支撐襯底80的導(dǎo)電區(qū)域84，從而向發(fā)光二極管提供電連接。發(fā)光二極管的第二觸點(diǎn)可以在發(fā)光二極管的相對側(cè)，而且可以，例如，通過焊接方法直接焊到支撐襯底80上。
盡管圖3中發(fā)光二極管的觸點(diǎn)示為在發(fā)光二極管的相對側(cè)，但也可以提供兩個(gè)觸點(diǎn)都在發(fā)光二極管的同一側(cè)。在這種情況下，可以通過，例如，有選擇的焊接、共晶粘合劑和/或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂提供從支撐襯底80的直接電連接。可選地，如果觸點(diǎn)在相對于支撐襯底80的發(fā)光二極管一側(cè)，則導(dǎo)體可以連接到兩個(gè)觸點(diǎn)。
圖4說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的操作。如從圖4看到的，構(gòu)成了具有發(fā)光區(qū)域的晶片(塊100)。然后在該晶片上劃線以定義獨(dú)立的發(fā)光二極管(塊110)。這種劃線過程可以產(chǎn)生發(fā)光二極管邊界的任何期望形狀，而且可以通過，例如，鋸開和/或蝕刻晶片以提供劃線來執(zhí)行。晶片的劃痕要足夠深，從而使得晶片可以沿劃線切開。然后，晶片沿選定的劃線切開，以便提供其中包括兩個(gè)或多個(gè)二極管的發(fā)光二極管成組子集(塊120)。
選定的劃線可以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。例如，可以選擇劃線使得在發(fā)光二極管成組子集中提供期望個(gè)數(shù)的二極管。還可以選擇劃線使得提供具有期望光學(xué)和/或電屬性的二極管成組子集。例如，可以選擇劃線使得提供具有期望光輸出電平、波長的二極管。還可以選擇劃線使得提供期望的波長分布，如一定范圍的波長。類似地，還可以選擇劃線使得提供具有期望電特性，如正向偏壓Vf，的發(fā)光二極管成組子集。這種選擇可以根據(jù)對晶片上發(fā)光二極管的實(shí)際測量進(jìn)行，或者根據(jù)發(fā)光二極管的預(yù)測特性進(jìn)行。類似地，晶片內(nèi)的發(fā)光二極管可以設(shè)計(jì)成具有不同的特性，如輸出波長。在這種情況下，可以選擇劃線使得提供具有不同特性的發(fā)光二極管的期望組合。
在切開晶片以提供發(fā)光二極管的成組子集后，連接發(fā)光二極管成組子集中的發(fā)光二極管(塊130)。優(yōu)選地，這種連接是利用焊接技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，但共晶粘合劑和/或?qū)щ姯h(huán)氧樹脂也可以使用。此外，優(yōu)選地，發(fā)光二極管具有在襯底相對側(cè)的接頭，并且用在通過襯底提取光的“倒裝晶片”配置中。在這種實(shí)施方案中，碳化硅襯底是優(yōu)選的。
盡管在此本發(fā)明的實(shí)施方案主要描述為通過切開分隔成發(fā)光二極管的成組子集，但本公開內(nèi)容光學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其它分離發(fā)光器件成組子集的方法也可以使用。例如，子集可以通過鋸、激光切割、噴水式銑削或其它通常用于分離單個(gè)金屬模具的此類技術(shù)來分離。
類似地，盡管本發(fā)明的實(shí)施方案主要是參考發(fā)光二極管成組子集中每個(gè)發(fā)光二極管都具有向其提供的電連接進(jìn)行描述的，但不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明是限定到這種實(shí)施方案。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，成組子集中可以是全部發(fā)光二極管或少于全部發(fā)光二極管的選定發(fā)光二極管可以具有提供的連接。如上所述，具有提供的電連接的發(fā)光二極管可以選出來提供特定特性，如波長或波長范圍，電壓特性和/或輸出電平等。這種選定的發(fā)光二極管可以具有如上所述提供的接頭。例如，這種選擇性互連可以如在2001年10月17日提交、標(biāo)題為“LARGE AREA SILICON CARBIDEDEVICES AND MANUFACTURING METHODS THEREFOR”、序列號(hào)為09/981,523的公共代理美國專利申請中所描述的那樣來提供，該申請的全部公開內(nèi)容在此引入作為參考。
在附圖和說明書中，公開了本發(fā)明典型的優(yōu)選實(shí)施方案，盡管采用了特定術(shù)語，但它們只是用在通用、說明性的方面，而不是為了限制，本發(fā)明的范圍在下述權(quán)利要求中闡明。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)成發(fā)光二極管的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上劃線，從而在多個(gè)發(fā)光二極管中的每一個(gè)之間提供劃線，其中所述襯底具有在其上面形成的發(fā)光區(qū)域；然后沿選定的劃線分隔半導(dǎo)體襯底，從而提供所述多個(gè)發(fā)光二極管的成組子集，該成組子集包括至少兩個(gè)發(fā)光二極管；及向該多個(gè)發(fā)光二極管的成組子集中的發(fā)光二極管提供電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底包括碳化硅襯底。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底包括藍(lán)寶石襯底。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中沿著其將所述半導(dǎo)體襯底分隔的所述選定的劃線包括被選擇提供作為成組子集的發(fā)光二極管帶的劃線。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中沿著其將所述半導(dǎo)體襯底分隔的所述選定的劃線包括被選擇提供作為成組子集的具有至少兩行平行發(fā)光二極管的發(fā)光二極管矩形塊的劃線。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中沿著其將所述半導(dǎo)體襯底分隔的所述選定的劃線包括被選擇提供作為成組子集的發(fā)光二極管方形塊的劃線。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述提供電連接的步驟包括焊接到發(fā)光二極管接觸點(diǎn)的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述發(fā)光二極管成組子集中的多個(gè)發(fā)光二極管具有一個(gè)用于該成組子集中每個(gè)發(fā)光二極管的公共接觸點(diǎn)和對應(yīng)于該成組子集中每個(gè)發(fā)光二極管的單獨(dú)接觸點(diǎn)，而且其中所述提供電連接的步驟包括步驟為所述公共接觸點(diǎn)提供公共連接；及提供所述單獨(dú)觸點(diǎn)的并行連接。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述提供公共連接的步驟包括將一個(gè)接頭焊接到所述公共接觸點(diǎn)的步驟。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述提供并行連接的步驟包括將所述單獨(dú)接觸點(diǎn)連接到一個(gè)導(dǎo)電總線帶的步驟。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述提供并行連接的步驟包括步驟將第一個(gè)單獨(dú)接觸點(diǎn)連接到導(dǎo)電總線；及將其余的單獨(dú)觸點(diǎn)連到該第一個(gè)單獨(dú)觸點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中沿著其將所述半導(dǎo)體襯底分隔的所述選定的劃線包括被選擇提供發(fā)光二極管成組子集的劃線，該成組子集提供選定的波長分布(profile)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述選定的波長分布包括波長的選定范圍。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中沿著其將所述半導(dǎo)體襯底分隔的所述選定的劃線包括被選擇提供發(fā)光二極管成組子集的劃線，該成組子集提供選定的光輸出亮度。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述劃線為發(fā)光二極管提供ATON形狀。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述向多個(gè)發(fā)光二極管的成組子集中的發(fā)光二極管提供電連接的步驟包括有選擇地連接所述多個(gè)發(fā)光二極管成組子集中的發(fā)光二極管，從而提供一組具有預(yù)定特性的發(fā)光二極管。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述預(yù)定特性包括光輸出特性。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述預(yù)定特性包括電特性。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述電特性包括正向偏置電壓。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述劃線定義所述多個(gè)發(fā)光二極管中的各單個(gè)發(fā)光二極管。
全文摘要
提供了通過在半導(dǎo)體襯底上劃線構(gòu)成發(fā)光二極管的方法，從而在多個(gè)發(fā)光二極管每一個(gè)之間提供劃線，其中襯底具有在其上面形成的發(fā)光區(qū)域。于是，半導(dǎo)體襯底沿選定的劃線切開，從而提供多個(gè)發(fā)光二極管的成組子集。成組子集包括至少兩個(gè)發(fā)光二極管。向多個(gè)發(fā)光二極管成組子集中的發(fā)光二極管提供電連接。這些劃線還可以定義單個(gè)發(fā)光二極管。
文檔編號(hào)H01L21/78GK1938855SQ02827589
公開日2007年3月28日 申請日期2002年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月28日
發(fā)明者P·S·安德魯斯, D·B·小斯拉特爾 申請人:克里公司