專利名稱：載體和基于這種載體的光學(xué)半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種載體以及用于制造這種載體的方法，所述載體用 于實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件相對(duì)于要連接到載體上的光學(xué)半導(dǎo)體元件的準(zhǔn)確定 位。
本發(fā)明還涉及基于這種載體的光學(xué)半導(dǎo)體器件和用于制造這種光 學(xué)半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
最近，包括半導(dǎo)體照明器件(例如單色或多色LED)和感測(cè)器件(例 如各類圖像傳感器)的光學(xué)半導(dǎo)體器件越來越多地被合并到大量銷售 的消費(fèi)類產(chǎn)品(諸如移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)、汽車等)中。為了滿足要包 括在這些產(chǎn)品中的任何部件所需的關(guān)于成本、尺寸和可靠性的非常嚴(yán) 格的要求，已經(jīng)花費(fèi)了很多努力來發(fā)展光學(xué)半導(dǎo)體器件。特別地，發(fā) 展包含在這種光學(xué)半導(dǎo)體器件中的光學(xué)半導(dǎo)體元件的封裝體是重要的 發(fā)展領(lǐng)域。對(duì)于各類光學(xué)半導(dǎo)體器件，還期望封裝成本相對(duì)于成本變 得占主導(dǎo)地位。
由于與光學(xué)半導(dǎo)體器件的固有周圍環(huán)境的光學(xué)交互的必要需求， 標(biāo)準(zhǔn)電子封裝技術(shù)一般不能用于這種光學(xué)半導(dǎo)體器件。例如，比如透 鏡或漫射體的光學(xué)元件典型地需要相對(duì)于包含在光學(xué)半導(dǎo)體器件中的 光學(xué)半導(dǎo)體元件(例如，光源或傳感器)準(zhǔn)確定位。此外，光學(xué)半導(dǎo)
體器件應(yīng)該這樣制作，使得它可以承受各種環(huán)境條件，如溫度的周期 變化而不喪失功能性。
在W0 2004/023522中，公開了一種發(fā)光管芯封裝，參考圖1,該 發(fā)光管芯封裝包括襯底l、反射器板2和透鏡3。在襯底l上安裝了發(fā) 光二極管(LED)組件4之后，反射器板2被接合到村底1上，從而它 圍繞LED組件4。該反射器板具有用于支撐透鏡3的突出部5。在將反 射器板2接合到村底上之后，利用軟密封材料來密封LED組件4，之后 將透鏡3定位在突出部5上并且使其粘附到密封材料上。
盡管提供了用于相對(duì)于LED組件定位透鏡的裝置，WO 2004/023522中公開的光學(xué)半導(dǎo)體器件封裝看起來并不適用于非常緊湊且成本有效
的光學(xué)半導(dǎo)體器件的大量生產(chǎn)。由于其大的置著區(qū)(footprint)和不 協(xié)調(diào)設(shè)置的連接器焊盤，將其連接到電路板上看起來非常麻煩。
因此，需要改進(jìn)的光學(xué)半導(dǎo)體器件，而且特別地需要更緊湊且價(jià) 廉的光學(xué)半導(dǎo)體器件。
發(fā)明目的
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述及其他缺點(diǎn)，本發(fā)明的總體目的是提供改進(jìn) 的光學(xué)半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是能夠生產(chǎn)更緊湊且價(jià)廉的光學(xué)半導(dǎo)體器件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過一種用于制造載體的方法實(shí)現(xiàn)這些 和其他目的，所述載體能夠使光學(xué)元件相對(duì)于要連接到載體的光學(xué)半 導(dǎo)體元件準(zhǔn)確定位，所述方法包括以下步驟提供導(dǎo)電多層栽體基片， 該導(dǎo)電多層載體基片具有上部栽體層、下部載體層和處于上部載體層 與下部載體層之間的中間載體層；在上部載體層和中間載體層中形成
上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；以及在載體基片的上部載體層側(cè)提供圖案化的絕緣間
隔層，其中絕緣間隔層被圖案化從而形成至少一個(gè)腔，在該腔中光學(xué) 半導(dǎo)體元件能夠連接到上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，當(dāng)光學(xué)半導(dǎo)體元件被連接到載
體時(shí)，腔的深度大于光學(xué)半導(dǎo)體元件的高度；以及腔被形成為限定光 學(xué)元件相對(duì)于光學(xué)半導(dǎo)體元件的位置。
在本申請(qǐng)的上下文中，"光學(xué)元件，，應(yīng)該被理解為與光(包括紅 外(IR)和紫外(UV)以及可見電磁輻射)相互作用的任何元件。
例如，這些元件包括透鏡、準(zhǔn)直器、反射器、漫射器、濾光器、 開諾全息照片(kinoform)、遮蔽掩模(shadow mask)和波長轉(zhuǎn)換元件。 這樣的元件可以設(shè)置為固體的、預(yù)先形成的結(jié)構(gòu)或者設(shè)置為液體，其 具有光學(xué)特性或者被制成為采用這樣的形狀，通過該形狀其獲得某些 光學(xué)特性。
"光學(xué)半導(dǎo)體元件，，是一種半導(dǎo)體元件，其功能以任何方式與光 相關(guān)。例如，它可以是光源(諸如發(fā)光二極管或激光器)或?qū)饷舾械臋z測(cè)器。
對(duì)于導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，在本文中應(yīng)該理解為可以是整體的或者包括多個(gè) 機(jī)械和/或電分離的導(dǎo)體的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。例如，導(dǎo)體圖案為導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該 導(dǎo)體圖案比如是通常在電路板的一層中出現(xiàn)的導(dǎo)體圖案。
本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)用于制造非常緊湊的常規(guī)半導(dǎo)體器件的易 于大量生產(chǎn)的方法可以適用于通過以下過程來制造光學(xué)半導(dǎo)體器件， 即在載體上提供絕緣間隔層，該絕緣間隔層被圖案化從而形成腔，該 腔在預(yù)期導(dǎo)體結(jié)構(gòu)被放置在腔內(nèi)時(shí)能夠使光學(xué)半導(dǎo)體元件連接到該預(yù) 期導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該腔形成為使得通過其形狀、延伸和/或深度，其準(zhǔn)確限 定光學(xué)元件相對(duì)于光學(xué)半導(dǎo)體元件的位置。
通過提供這種圖案化的絕緣間隔層，可以基于根據(jù)本發(fā)明的載體 來大量生產(chǎn)光學(xué)半導(dǎo)體器件，而不需要長期開發(fā)或獲取新的昂貴的制 造設(shè)備。
此外，提供圖案化的絕緣層以便限定光學(xué)元件相對(duì)于要連接到載 體的光學(xué)半導(dǎo)體元件的位置，這有助于制造包括大量載體的面板，因 為圖案化的絕緣間隔層可以同時(shí)被提供給包含在這種面板中的大量載 體。在提供圖案化層之后，該面板可以用于制造相應(yīng)的多個(gè)光學(xué)半導(dǎo) 體器件，或者它可以根據(jù)所完成的光學(xué)半導(dǎo)體器件的制造商的需求而 被單獨(dú)化(singulate)成單個(gè)的多個(gè)載體或多個(gè)載體塊。
此外，通過基于多層導(dǎo)電基載體板生產(chǎn)載體，可以獲得非常緊湊 的封裝，其具有僅僅比包含在光學(xué)半導(dǎo)體器件中的光學(xué)元件和/或光學(xué) 半導(dǎo)體元件所需的稍大的置著區(qū)(foot-print)。
另外，圖案化的絕緣層可以適于執(zhí)行雙重功能，即，能夠使光學(xué) 元件準(zhǔn)確定位并向載體提供穩(wěn)定性和完整性。此外，圖案化的絕緣間 隔層可以被有利地圖案化，從而使各個(gè)載體或基于這些載體的光學(xué)半 導(dǎo)體器件可以僅通過切入絕緣膜而彼此充分分離。換句話說，可以僅
通過切透塑料而不是塑料和金屬的組合來實(shí)現(xiàn)單獨(dú)化。以這種方式， 可以減少由單獨(dú)化導(dǎo)致的光學(xué)半導(dǎo)體器件上的應(yīng)力，這導(dǎo)致增加的產(chǎn) 量和可靠性以及由此帶來的比通過現(xiàn)有技術(shù)可獲得的更低成本和更高 質(zhì)量。優(yōu)選地，絕緣間隔層由稍微具有彈性的材料制成，以便吸收包 含在基于當(dāng)前載體的光學(xué)半導(dǎo)體器件中的其他部件的移動(dòng)。例如，這 種移動(dòng)可能是由環(huán)境的變化(如溫度的周期變化)引起的。根據(jù)用于制造所述栽體的方法的一個(gè)實(shí)施例，提供絕緣間隔層的
步驟可以包括以下步驟在載體基片的上部栽體層側(cè)提供絕緣間隔層， 以及圖案化絕緣間隔層從而形成(一個(gè)或多個(gè))腔。
由此，使得能夠同時(shí)形成大量腔，每個(gè)腔相對(duì)于栽體的上部導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)精確定位。特別地，本實(shí)施例能夠利用載體上的現(xiàn)存圖案(比如 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和/或當(dāng)形成上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時(shí)所使用的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記)以便在圖案 化步驟中相對(duì)于現(xiàn)存的上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)獲得非常高的容差。此外，為大 量載體同時(shí)形成多個(gè)腔僅需要一次包括對(duì)準(zhǔn)的圖案化，每個(gè)腔以高精 確度相對(duì)于各自的相應(yīng)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)定位。
絕緣間隔層可以有利地是被層壓到栽體基片的上部載體層側(cè)的絕 緣間隔片。
作為替代，絕緣間隔層可以由液體材料形成，該液體材料分布在 載體或載體的面板之上并隨后固化。這種液體材料可以有利地借助于 常規(guī)旋涂進(jìn)行分布。
此外，絕緣間隔層可以由可光成像(photoimageable)的材料制 成，而且圖案化步驟可以包括以下步驟將掩模定位在光源與絕緣間 隔層之間；借助于光源通過掩模膝光絕緣間隔層；以及顯影由曝光限 定的圖案。
通過選擇諸如丙烯酸、聚酰亞胺(如DuPont⑧的Pyralux PC 1000 ) 等可光成像的材料，或者諸如苯并環(huán)丁烯(BCB)等可光成像的旋涂材 料，可以通過非常少的和簡單的處理步驟來提供圖案化的絕緣間隔層。 為了啄光，可以根據(jù)材料的類型使用接觸掩?；蛘诒窝谀?，技術(shù)人員 熟知這一處理步驟和其他處理步驟。
作為對(duì)可光成像的材料的替換，絕緣間隔層可以由非可光成像的 材料制成，隨后可以使用以下常規(guī)步驟圖案化該材料施加光致抗蝕 劑，圖案化光致抗蝕劑，蝕刻絕緣間隔層以及去除光致抗蝕劑。然而， 優(yōu)選使用可光成像的材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供圖案化的絕緣間隔層的步驟可 以包括以下步驟提供在其中預(yù)先形成腔的預(yù)先圖案化的絕緣間隔片； 以及層壓預(yù)先圖案化的絕緣間隔片到載體基片的上部載體層側(cè)，從而 使預(yù)先形成的腔的位置對(duì)應(yīng)于要連接到載體的光學(xué)半導(dǎo)體元件的預(yù)期 位置。另外，制造所述載體的方法可以進(jìn)一步包括以下步驟在上部載 體層與圖案化的絕緣間隔層之間提供中間絕緣層，其中中間絕緣層被 配置為，當(dāng)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件定位在所述中間膜上時(shí)，通過向所述 光學(xué)半導(dǎo)體元件加熱和加壓能夠通過所述中間絕緣層實(shí)現(xiàn)所述上部導(dǎo)
體結(jié)構(gòu)與設(shè)置在所述光學(xué)半導(dǎo)體元件上的連接器凸塊之間的電連接，
其中所述凸塊面向所述中間膜并且所述凸塊的位置對(duì)應(yīng)于所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
通過以熱塑性合成樹脂提供這種中間絕緣層，該中間絕緣層可以 制成當(dāng)在所述凸塊與導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間加熱和加壓時(shí)在光學(xué)半導(dǎo)體元件凸 塊與相應(yīng)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間的位置局部地液化，由此能夠通過中間絕緣層 實(shí)現(xiàn)局部電連接。中間絕緣層的厚度優(yōu)選相對(duì)于凸塊進(jìn)行選擇，從而 使中間絕緣層起到部件底部填料(underfill )的作用。通過添加這種
中間絕緣層，進(jìn)一步提高了載體的整體性。
此外，中間絕緣層有利地由在非可光成像的材料中選擇的材料制成。
因此，可以容易地在上覆的絕緣間隔層中制作一個(gè)或多個(gè)腔，而 不影響中間絕緣層。
作為對(duì)提供中間絕緣層的替代，絕緣間隔層可以被圖案化，從而 使腔未穿透(through going)，而是仍然保留適當(dāng)厚度的層，光學(xué)半 導(dǎo)體元件可以通過該層連接到相應(yīng)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
另外，中間載體層可以由與上部載體層和下部栽體層不同的金屬 制成，所述金屬被選擇為使得所述中間載體層能夠被蝕刻劑蝕刻，所 述蝕刻劑使所述上部載體層和所述下部載體層基本保持原樣，由此能 夠鉆蝕(under-etch)所述上部載體層，從而在所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成 凹槽，能夠改善隨后施加的密封劑的錨固。
制造所述載體的方法可以進(jìn)一步包括以下步驟在下部載體層中 形成下部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，從而形成能夠?qū)⒐鈱W(xué)半導(dǎo)體元件電連接到外部器 件的引線，這些引線彼此電隔離。
另外，根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前第一方面的方法步驟可以被包括在制造 光學(xué)半導(dǎo)體器件的方法中，該光學(xué)半導(dǎo)體器件使得光學(xué)元件相對(duì)于包
含在半導(dǎo)體器件中的光學(xué)半導(dǎo)體元件準(zhǔn)確定位，所述方法進(jìn)一步包括 以下步驟將光學(xué)半導(dǎo)體元件連接到上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)處于由圖案化的絕緣間隔層形成的腔中；以及在由圖案化的絕緣間隔 層限定的位置處提供光學(xué)元件。
在下面結(jié)合本發(fā)明的第二方面描述這一方法的更多特征和優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，上述及其他目的還通過一種制造光學(xué)半 導(dǎo)體器件的方法來實(shí)現(xiàn)，該光學(xué)半導(dǎo)體器件使得光學(xué)元件相對(duì)于包含 在半導(dǎo)體器件中的光學(xué)半導(dǎo)體元件準(zhǔn)確定位，該方法包括以下步驟 提供載體，所述載體包括導(dǎo)電多層載體基片和被布置在栽體基片的上 部載體層側(cè)的圖案化的絕緣間隔層，所述導(dǎo)電多層載體基片具有上部 載體層、下部載體層和處于上部栽體層與下部載體層之間的中間載體
層，上部載體層與中間載體層具有形成于其中的上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；其中 絕緣間隔層被圖案化，從而形成至少一個(gè)腔，在該腔中光學(xué)半導(dǎo)體元 件能連接到上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，當(dāng)光學(xué)半導(dǎo)體元件連接到載體時(shí)，腔的深 度大于光學(xué)半導(dǎo)體元件的高度；且該腔形成為限定光學(xué)元件相對(duì)于光 學(xué)半導(dǎo)體元件的位置；將光學(xué)半導(dǎo)體元件連接到在由圖案化的絕緣間 隔層形成的腔中的上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；以及在由圖案化的絕緣間隔層限定 的位置提供光學(xué)元件。
光學(xué)半導(dǎo)體元件可以借助于任何手段連接到載體的上部導(dǎo)體結(jié)
構(gòu)，比如通過引線接合、帶自動(dòng)接合(TAB)或倒裝芯片法。在倒裝芯 片式連接的情況下，設(shè)置在光學(xué)半導(dǎo)體元件上的連接器凸塊被連接到 相應(yīng)的上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)通常以相應(yīng)焊盤的形式設(shè)置。 例如，凸塊可以通過焊接或借助于導(dǎo)電粘合劑(可以是各向異性導(dǎo)電 的)的膠粘連接到焊盤。
根據(jù)本發(fā)明用于制造光學(xué)半導(dǎo)體器件的該方法可以進(jìn)一步包括以 下步驟在下部載體層中形成下部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，從而形成能夠?qū)⒐鈱W(xué)半 導(dǎo)體元件電連接到外部器件的引線，這些引線彼此電隔離。
載體可以設(shè)有或沒有下部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中不具有下部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的 載體一般比具有下部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的載體更剛硬。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可以通過利用液體光學(xué)活性物質(zhì)填充腔來提供 光學(xué)元件，該液體光學(xué)活性物質(zhì)在覆蓋光學(xué)半導(dǎo)體元件時(shí)適于用作光 學(xué)元件，如漫射器。
作為替代，提供光學(xué)元件的步驟可以包括以下步驟將光學(xué)元件 定位在由圖案化的絕緣間隔層限定的位置；和利用彈性光學(xué)化合物填充由腔和光學(xué)元件限定的空間，用于降低半導(dǎo)體器件上的應(yīng)力，該應(yīng) 力可能來源于由變化的溫度所導(dǎo)致的膨脹和收縮。
可以在定位光學(xué)元件之后注入這一彈性光學(xué)化合物，或者在將光 學(xué)元件定位在其限定位置上之前在腔中分配該彈性光學(xué)化合物。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，上述及其他目的還通過一種載體來實(shí)現(xiàn) ，該載體能夠使光學(xué)元件相對(duì)于要連接到栽體的光學(xué)半導(dǎo)體元件準(zhǔn)確
定位，所述載體包括導(dǎo)電多層載體基片，其具有上部載體層、下部 栽體層和處于上部載體層與下部載體層之間的中間載體層，上部載體 層和中間載體層具有在其中形成的上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；和圖案化的絕緣間 隔層，其被布置在載體基片的上部載體層側(cè)，其中絕緣間隔層被圖案 化從而形成至少一個(gè)腔，在該腔中光學(xué)半導(dǎo)體元件能夠連接到上部導(dǎo) 體結(jié)構(gòu)，當(dāng)光學(xué)半導(dǎo)體元件被連接到載體時(shí)，腔的深度大于光學(xué)半導(dǎo) 體元件的高度；且腔被形成為限定光學(xué)元件相對(duì)于光學(xué)半導(dǎo)體元件的 位置。
此外，根據(jù)本發(fā)明的載體可以有利地被包括在光學(xué)半導(dǎo)體器件中 ,該光學(xué)半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括光學(xué)半導(dǎo)體元件，其被連接到在由 圖案化的絕緣間隔層形成的腔中的上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；和光學(xué)元件，其被 設(shè)置在由圖案化的絕緣間隔層限定的位置處。
本發(fā)明的這一第三方面的更多特征和有利效果在很大程度上類似 于上面結(jié)合本發(fā)明的第一和第二方面所述的內(nèi)容。


現(xiàn)在將通過參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其他方面，這 些附圖示出本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例，其中
圖l是現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)半導(dǎo)體器件的分解圖2是示意性圖示說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的用于制造載體 的方法的流程圖3以遵循相應(yīng)方法步驟的狀態(tài)示意性圖示說明根據(jù)圖2的方法 制造的載體；
圖4是示意性圖示說明根據(jù)本發(fā)明的用于制造光學(xué)半導(dǎo)體器件的 第一實(shí)施例的方法的流程圖5以遵循相應(yīng)方法步驟的狀態(tài)示意性圖示說明根據(jù)圖4的方法制造的光學(xué)半導(dǎo)體器件；
圖6是示意性圖示說明根據(jù)本發(fā)明的用于制造光學(xué)半導(dǎo)體器件的 第二實(shí)施例的方法的流程圖7以遵循相應(yīng)方法步驟的狀態(tài)示意性圖示說明根據(jù)圖6的方法 制造的光學(xué)半導(dǎo)體器件。
具體實(shí)施例方式
在下面的說明書中，通過參考栽體來描述本發(fā)明，在該載體中通 過將可光成像(photoimageable)的箔層壓到載體基片(base sheet)并 且隨后圖案化該箔來提供圖案化的絕緣間隔層。應(yīng)該注意到，這絕不 限制本發(fā)明的范圍，其還包括作為預(yù)先圖案化的箔或者隨后被圖案化 的旋涂層而提供圖案化的絕緣間隔層。
此外，在下述的載體和光學(xué)半導(dǎo)體器件中，載體基片是由具有下 部Cu層、上部Cu層以及在下部和上部Cu層之間的Ni層的多層基片 制成的。隨后，在上部和下部載體層上生長對(duì)應(yīng)于上部和下部導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)的不同的另外的金屬層。本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的是，這些不同 層的材料可以由各種其他材料替代，所述其他材料能夠形成具有導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)的載體，并且能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與要連接于其上的元件之間的良 好連接。
現(xiàn)在將通過參考圖2和圖3來描述根據(jù)本發(fā)明的載體的優(yōu)選實(shí)施 例以及用于制造這種栽體的方法，圖2是示意性圖示說明這種方法的 流程圖，圖3示意性地圖示說明遵循圖2的相應(yīng)方法步驟的狀態(tài)下的 載體。
在第一步驟201，提供三層載體基片10，其具有由Ni制成的中間 栽體層12以及由Cu制成的上部載體層13和下部載體層14。
優(yōu)選通過添加工藝來制作基片，由Cu層開始，對(duì)其添加Ni層(例 如通過沉積及隨后流電電鍍(galvanic plating))以及隨后以相同方 式添加第二 Cu層。
在接下來的步驟202，分別向上部載體層13和下部載體層14施加 光致抗蝕劑層15、 16。通過常規(guī)的掩蔽、曝光和顯影所施加的光致抗 蝕劑層來圖案化光致抗蝕劑層15、 16,如圖3b所示。
在接下來的步驟203，在由圖案化的光致抗蝕劑層15、 16限定的槽中生長NiPdAu層17、 18，并且去除光致抗蝕劑。
此后，在步驟204，分別向上部載體層13和下部載體層14施加新 的光致抗蝕劑層19、 20。圖案化上部光致抗蝕劑層19以暴露出在部分 上部載體層13上生長的NiPdAu層17,并且留下下部光致抗蝕劑層20 不圖案化。
在隨后的步驟205，在上部載體層13上的NiPdAu層17之上生長 Sn層21，以便制備載體，用于隨后將光學(xué)半導(dǎo)體元件倒裝芯片式安裝 到載體的上側(cè)。
在施加這一 Sn層21之后，在步驟206借助于選擇性Cu蝕刻來去 除上部載體層13的未覆蓋部分，在隨后的步驟207，借助于選擇性Ni 蝕刻來去除中間載體層12的未覆蓋部分。
通過這兩個(gè)選擇性蝕刻步驟206、 207，在上部載體層13和中間載 體層12中形成上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)22。通過在中間載體層12和上部載體層 13中提供可被選擇性蝕刻的不同金屬，可以執(zhí)行鉆蝕(under etch)， 由此形成凹槽23，如在圖3的步驟g中在代表性位置處所示的。這些 凹槽23能夠改進(jìn)隨后施加的密封劑到栽體基體10的錨固?，F(xiàn)在通過 仍然連續(xù)的下部載體層14將栽體保持在一起。
在接下來的步驟208，將可光成像的膜24 (如聚酰亞胺或丙烯酸 箔)層壓到載體的上側(cè)。通過遮蔽掩模(shadowmask)或者如在圖3的 步驟h中所示的情況下通過接觸掩模25來掩蔽可光成像的膜24。隨后， 在步驟209，利用適合于膜材料和厚度的曝光和顯影參數(shù)，通過曝光和 顯影膜24的未被掩蔽的部分來圖案化膜24，產(chǎn)生如圖3的步驟i中所 示的栽體，該載體具有圖案化的絕緣間隔層26,在該絕緣間隔層中形 成腔27，在該腔中光學(xué)半導(dǎo)體元件可連接到上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)22。該腔被 形成為具有大于要被連接于其中的光學(xué)半導(dǎo)體元件的高度的深度，并 限定光學(xué)元件相對(duì)于光學(xué)半導(dǎo)體元件的位置。
在圖2和圖3所示的步驟之后，可以通過將光學(xué)半導(dǎo)體元件連接 到上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)22并且在由圖案化的絕緣層26限定的位置處提供光 學(xué)元件來形成光學(xué)半導(dǎo)體器件，這將在下面對(duì)于兩個(gè)替代性實(shí)施例分 別通過參考圖4和圖5以及圖6和圖7來描述。
現(xiàn)在將通過參考圖4和圖5描述根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體器件的 第一實(shí)施例以及用于制造這種光學(xué)半導(dǎo)體器件的方法。首先參考圖4和圖5的步驟a，在第一步驟401中提供載體40(如 上面結(jié)合圖2和圖3所述的載體)，該載體具有三層載體基片，其中 中間載體層12和上部栽體層13具有上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)22而下部載體層14 是連續(xù)的，且圖案化的絕緣間隔層26設(shè)置在載體的上側(cè)以形成腔27。
在隨后的步驟402，光學(xué)半導(dǎo)體器件(此處為發(fā)光二極管(LED) 41的形式)被倒裝芯片式連接到在圖案化的絕緣間隔層26中形成的腔 27中的上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)22。更具體地，設(shè)置在LED41上的凸塊(bump)42 被連接到包含在導(dǎo)體結(jié)構(gòu)22中的相應(yīng)焊盤43。為了將LED 41發(fā)射的 藍(lán)光轉(zhuǎn)換成白光，LED 41還進(jìn)一步設(shè)置有顏色轉(zhuǎn)換板44。
在接下來的步驟403，在由圖案化的絕緣間隔層26限定的位置處 提供光學(xué)元件(此處為透鏡45的形式)，從而在距LED 41受控且準(zhǔn) 確的距離處定位透鏡45，并且使其位于LED41之上的中心處。之后利 用彈性光學(xué)化合物填充由腔27和透鏡45限定的空間，該彈性光學(xué)化 合物此處為透明硅樹脂(silicone )46，該透明硅樹脂同時(shí)密封LED 41， 吸收包含在光學(xué)半導(dǎo)體器件50中的部件由于例如熱致膨脹和收縮所致 的移動(dòng)所產(chǎn)生的力，并且將光學(xué)半導(dǎo)體器件50保持在一起以便可以蝕 刻下部載體層14的未覆蓋部分，生成從上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)22到由此形成 的下部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)47的電分離引線。由于通常在一次運(yùn)行中在一個(gè)面板 上制造多個(gè)光學(xué)半導(dǎo)體器件50，該面板通常最終被單獨(dú)化(singulate) 成各個(gè)光學(xué)半導(dǎo)體器件。通過在適當(dāng)位置切割圖案化的絕緣間隔層， 有利地進(jìn)行這一最終單獨(dú)化或分離。因此，不需要切入金屬層，否則， 切入金屬層將可能由于光學(xué)半導(dǎo)體元件上的應(yīng)力而導(dǎo)致降低的成品 率。
可以通過毛細(xì)管作用經(jīng)由填充孔來填充由腔27和透鏡45限定的 空間，直到填充材料從設(shè)置在相對(duì)側(cè)的溢出孔流出。
作為替代，過剩的液體光學(xué)化合物可以首先被分配到腔里。此后， 準(zhǔn)確地定位透鏡并且多余的光學(xué)化合物在透鏡的周界附近被擠出或者 凈皮橋出'溢出孑L。
現(xiàn)在將通過參考圖6和圖7描述根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)半導(dǎo)體器件的 第二實(shí)施例以及用于制造這種光學(xué)半導(dǎo)體器件的方法。
圖6和圖7圖示說明的光學(xué)半導(dǎo)體器件60及制造方法與上述器件 和方法的不同之處在于，在步驟601中，通過向形成在圖案化的絕緣間隔層26中的腔27填充液體光學(xué)活性物質(zhì)來提供光學(xué)元件61，該液 體光學(xué)活性物質(zhì)在覆蓋LED 41時(shí)適于用作光學(xué)元件。在當(dāng)前描述的情 況下，光學(xué)活性物質(zhì)是硅樹脂，其用作漫射由LED 41發(fā)射的光的漫射 器。在此，漫射器61的位置由圖案化的絕緣間隔層26和形成于其中 的腔27限定。
如上面結(jié)合步驟403和圖5的步驟c所述，形成下部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)47 并且通過在適當(dāng)位置切割圖案化的絕緣間隔層26來分離面板。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明決不局限于上述優(yōu)選實(shí)施例。 例如，圖案化的絕緣間隔層可以設(shè)置為具有至少一個(gè)預(yù)先形成的腔的 預(yù)先圖案化層，或者可以被旋涂并且隨后被圖案化。此外，若干光學(xué) 半導(dǎo)體元件(諸如不同顏色的LED)可以連接到一個(gè)腔內(nèi)的上部導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)以形成白色的或顏色可變的LED組。另外，本發(fā)明除了LED之外還
適用于其他光學(xué)半導(dǎo)體元件，諸如光傳感器、激光器等。
此外，控制(一個(gè)或多個(gè))LED所需要的其他部件可以與(一個(gè)或 多個(gè))LED—起連接到腔中的上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，這些部件諸如光通量/顏 色傳感器、用于(一個(gè)或多個(gè))LED的閉環(huán)控制(驅(qū)動(dòng)器)中的溫度傳 感器以及其他元件，如非易失性存儲(chǔ)器(NVM)(以便存儲(chǔ)數(shù)據(jù))，或 其他相關(guān)集成驅(qū)動(dòng)器功能。此外，絕緣間隔層也可以被結(jié)構(gòu)化為在帶 有或不帶有附加涂層的情況下用作反射器以在某些方向上引導(dǎo)光。
另外，根據(jù)本發(fā)明的載體也可以設(shè)置有光學(xué)和/或機(jī)械參考點(diǎn)，以 用于二級(jí)光學(xué)元件(諸如準(zhǔn)直器、反射器、混合棒(mixing rod)等) 的安置和互連。
權(quán)利要求
1.一種用于制造載體(40)的方法，所述載體能夠使得光學(xué)元件(45；61)相對(duì)于要連接到所述載體(40)的光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)準(zhǔn)確定位，所述方法包括以下步驟提供(201)導(dǎo)電多層載體基片(10)，所述導(dǎo)電多層載體基片具有上部載體層(13)、下部載體層(14)以及所述上部載體層與所述下部載體層之間的中間載體層(12)；在所述上部載體層和所述中間載體層(13，12)中形成(206，207)上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22)；以及在所述載體基片(10)的上部載體層側(cè)提供(208，209)圖案化的絕緣間隔層(26)，其中所述絕緣間隔層(26)被圖案化從而形成至少一個(gè)腔(27)，在該腔中所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)能夠連接到所述上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22)，當(dāng)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)被連接到所述載體(10)時(shí)，所述腔(27)的深度大于所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)的高度；以及所述腔(27)形成為限定所述光學(xué)元件(45；61)相對(duì)于所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)的位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提供圖案化的絕緣間隔層(26 ) 的所述步驟包括以下步驟在所述載體基片(10)的所述上部載體層側(cè)提供(208 )絕緣間隔 層(24);和圖案化(209 )所述絕緣間隔層從而形成所述腔(27)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述絕緣間隔層是層壓到所 述載體基片(10)的所述上部載體層側(cè)的絕緣間隔片(24)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中 所述絕緣間隔層(24)是由可光成像的材料制成的，以及 所述圖案化的步驟(209 )包括以下步驟將掩模(25)定位在光源與所述絕緣間隔層(24)之間； 借助于所述光源通過所述掩模(25)曝光所述絕緣間隔層 (24 );以及顯影由所述曝光限定的圖案。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提供圖案化的絕緣間隔層(26 ) 的所述步驟包括以下步驟提供在其中預(yù)先形成所述腔的預(yù)先圖案化的絕緣間隔片；以及 層壓所述預(yù)先圖案化的絕緣間隔片到所述載體基片的所述上部栽體層側(cè)，以使得所述預(yù)先形成的腔的位置對(duì)應(yīng)于要連接到所述栽體的所述光學(xué)半導(dǎo)體元件的預(yù)期位置。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步驟在所述上部載體層與所述圖案化的絕緣間隔層之間提供中間絕緣層，其中，所述中間絕緣層被配置為，當(dāng)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41) 定位在所述中間膜上時(shí)，通過向所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)加熱和加 壓能夠通過所述中間絕緣層實(shí)現(xiàn)所述上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22; 43)與設(shè)置 在所述光學(xué)半導(dǎo)體元件HI)上的連接器凸塊(42)之間的電連接， 其中所述凸塊(42)面向所述中間膜以使得所述凸塊的位置對(duì)應(yīng)于所 述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22; 43)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述中間載體層 (12)是由與所述上部栽體層(13)和所述下部載體層(14)不同的金屬制成的，所述金屬被選擇為使得所述中間栽體層(12)能夠被蝕 刻劑蝕刻，所述蝕刻劑使所述上部載體層(12)和所述下部載體層( 14)基本保持原樣，由此能夠鉆蝕所述上部載體層，從而在所述導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)(")中形成凹槽(23)，能夠改善隨后施加的密封劑(46)的 錨固。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步驟 在所述下部載體層中形成下部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，從而形成使得能夠?qū)⑺龉鈱W(xué)半導(dǎo)體元件電連接到外部器件的引線，所述引線彼此電隔離。
9. 一種制造光學(xué)半導(dǎo)體器件(50; 60)的方法，所述光學(xué)半導(dǎo)體 器件使得光學(xué)元件(45; 61)相對(duì)于包括在所述半導(dǎo)體器件(50; 60 )中的光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)準(zhǔn)確定位，所述方法包括根據(jù)權(quán)利要求l 的步驟，并且還包括以下步驟將所述光學(xué)半導(dǎo)體元件連接(402 )到所述上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22)， 所述上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)處于由所述圖案化的絕緣間隔層(26)形成的所述 腔(27)中；以及在由所述圖案化的絕緣間隔層(26)限定的所述位置提供(403; 601)所述光學(xué)元件(45; 61)。
10. —種用于制造光學(xué)半導(dǎo)體器件(50; 60)的方法，所述光學(xué) 半導(dǎo)體器件使得光學(xué)元件(45; 61)相對(duì)于包括在所述半導(dǎo)體器件( 50; 60)中的光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)準(zhǔn)確定位，所述方法包括以下步 遞-提供(401)載體(40)，所述載體包括導(dǎo)電多層載體基片(10)，所述導(dǎo)電多層載體基片具有上部 載體層(13)、下部栽體層(14)以及所述上部載體層與所述下部載 體層之間的中間載體層(12)，所述上部栽體層與所述中間栽體層具 有形成于其中的上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22);和圖案化的絕緣間隔層(26)，布置在所述載體基片(10)的 上部載體層側(cè)，其中所述絕緣間隔層(26)被圖案化，從而形成至少一個(gè)腔(27 ),在該腔中所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)能夠連接到所述上部導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)(22),當(dāng)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)被連接到所述栽體(40)時(shí) ，所述腔(27)的深度大于所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)的高度；以及 所述腔(27)形成為限定所述光學(xué)元件(45; 61)相對(duì)于所 述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)的位置；將所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)連接(402 )到所述上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)( 22; 43)，所述上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22; 43)處于由所述圖案化的絕緣間 隔層(26)形成的所述腔(27)中；以及在由所述圖案化的絕緣間隔層(26)限定的所述位置提供(403; 601)所述光學(xué)元件(45; 61)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，還包括以下步驟 在所述下部載體層(14)中形成(403; 601)下部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(47)，從而形成能夠?qū)⑺龉鈱W(xué)半導(dǎo)體元件(41)電連接到外部器件的 引線，所述引線彼此電隔離。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9-ll中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過連接設(shè)置 在所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)上的凸塊(42)和包括在所述上部導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)(22)中的焊盤(43)來將所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)連接到所 述上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過利用液體 光學(xué)活性物質(zhì)(46 )填充(601)所述腔(27 )來提供所述光學(xué)元件(61 )，所述液體光學(xué)活性物質(zhì)在覆蓋所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)時(shí)適合 于用作光學(xué)元件(61),如漫射器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中提供(403 )所 述光學(xué)元件(45)的所述步驟包括以下步驟將所述光學(xué)元件(45)定位在由所述圖案化的絕緣間隔層(26) 限定的所述位置處；和利用彈性光學(xué)化合物(46)填充由所述腔(27)和所述光學(xué)元件 (45)限定的空間，用于降低所述半導(dǎo)體器件(41)上的應(yīng)力。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9-14中任一項(xiàng)所述的方法，其中 所述絕緣間隔層(26)被圖案化從而形成多個(gè)腔(27); 至少一個(gè)光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)被連接到在每個(gè)所述腔(27)中的所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22);和在由所述圖案化的絕緣間隔層(26)限定的位置處為每個(gè)所述腔 (27)提供光學(xué)元件(45; 61)，由此形成包括多個(gè)所述光學(xué)半導(dǎo)體 器件(50; 60)的面板，所述方法還包括以下步驟將所述面板分離成各個(gè)光學(xué)半導(dǎo)體器件(50; 60)或各光學(xué)半導(dǎo) 體器件的塊。
16. —種載體(40)，能夠使得光學(xué)元件("；61)相對(duì)于要連 接到所述載體(40)的光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)準(zhǔn)確定位，所述載體包 括導(dǎo)電多層載體基片(10)，具有上部載體層(13)、下部載體層 (14)以及在所述上部載體層與所述下部載體層之間的中間載體層( 12)，所述上部載體層(l2)和所述中間載體層U2)具有形成在其 中的上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22);和圖案化的絕緣間隔層(26)，布置在所述載體基片(10)的上部 栽體層側(cè)； 其中所述絕緣間隔層(26)被圖案化從而形成至少一個(gè)腔(27)，在 該腔中所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)能夠連接到所述上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22 )， 當(dāng)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41 )被連接到所述載體(40 )時(shí)，所述腔(27 )的深度大于所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)的高度；以及所述腔(27)形成為限定所述光學(xué)元件(45; 61)相對(duì)于所述光 學(xué)半導(dǎo)體元件(")的位置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的載體(40)，還包括 中間絕緣層，布置在所述上部載體層(13)與所述圖案化的絕緣間隔層(26)之間，其中，所述中間絕緣層被配置為，當(dāng)所述光學(xué)半導(dǎo)體元件定位在 所述中間膜上時(shí)，通過向所述光學(xué)半導(dǎo)體元件加熱和加壓能夠通過所 述中間絕緣層實(shí)現(xiàn)所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22; 43)與設(shè)置在所述光學(xué)半導(dǎo)體 元件(41)上的連接器凸塊(42)之間的電連接，其中所述凸塊面向 所述中間膜并且所述凸塊的位置對(duì)應(yīng)于所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的載體(40)，其中所述中間載體 層(12)是由與所述上部載體層和所述下部栽體層(14, 13)不同的 金屬制成的，所述金屬被選擇為使得所述中間栽體層能夠被蝕刻劑蝕 刻，所述蝕刻劑使所述上部載體層和所述下部載體層基本保持原樣， 由此能夠鉆蝕所述上部載體層，從而在所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22)中形成凹 槽(23)，能夠改善隨后施加的密封劑(46)的錨固。
19. 一種光學(xué)半導(dǎo)體器件(50; 60)，包括 根據(jù)權(quán)利要求16所述的載體(40);光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)，被連接到所述上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22; 43) ,所述上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22; 43)處于由所述圖案化的絕緣間隔層(26 )形成的腔(27)中；和光學(xué)元件(45; 61)，設(shè)置在由所述圖案化的絕緣間隔層(26) 限定的所述位置處。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)半導(dǎo)體器件(50; 60)，其中通 過使設(shè)置在所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)上的凸塊(42)與包括在所述 上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22)中的焊盤(43)相連接而將所述光學(xué)半導(dǎo)體元件(")連接到所述上部導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的光學(xué)半導(dǎo)體器件(60)，其中所 述光學(xué)元件(61)的延伸由所述腔(27)確定。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的光學(xué)半導(dǎo)體器件(50)，其中所 述光學(xué)元件(45)位于由所述圖案化的絕緣間隔層(26)限定的所述位置處；以及利用彈性光學(xué)化合物(46)填充由所述腔(27)和所述光學(xué)元件 (45)限定的空間，用于降低所述半導(dǎo)體器件(41)上的應(yīng)力。
全文摘要
一種用于在載體(40)上提供絕緣間隔層(26)的方法，該絕緣間隔層被圖案化從而形成腔(27)，這使得能夠在預(yù)期的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22)被放置在腔(27)內(nèi)時(shí)將光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)連接到預(yù)期的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(22)。該腔(27)形成為使得，通過其形狀、延伸和/或深度，準(zhǔn)確地限定光學(xué)元件(45；61)相對(duì)于光學(xué)半導(dǎo)體元件(41)的位置。通過提供這種圖案化絕緣間隔層，可以基于這種載體大量生產(chǎn)緊湊且成本有效的光學(xué)半導(dǎo)體器件，而不需要新型昂貴的制造設(shè)備的長期開發(fā)或獲取。
文檔編號(hào)H01L33/54GK101584053SQ200780047739
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者G·H·F·W·斯廷布魯根 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司