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    本文揭示了具有側反射性之固態照明裝置及其相關製造方法。在一項實施例中，一種形成一固態照明裝置之方法包含：將一固態發射體附接至一支撐基板；將該固態發射體及該支撐基板安裝至一臨時載體；及切縫穿過該固態發射體及該基板以分離個別晶粒。該固態發射體可具有一第一半導體材料、一第二半導體材料及該第一半導體材料與該第二半導體材料之間的一作用區。該等個別晶粒可具有曝露該第一半導體材料、該作用區及該第二半導體材料之側壁。該方法可進一步包含施加一反射材料至該等切縫中且沿該等個別晶粒之該等側壁。
    公开号:TW201306304A
    申请号:TW101119869
    申请日:2012-06-01
    公开日:2013-02-01
    发明作者:Jaspreet Gandhi；Tongbi Jiang
    申请人:Micron Technology Inc；
    IPC主号:H01L33-00
    专利说明:
    具有側反射性之固態照明裝置及其相關製造方法
    本發明技術大體而言係針對固態照明(「SSL」)裝置及製造固態照明裝置之相關方法。
    SSL裝置通常使用發光二極體(「LED」)、有機發光二極體(「OLED」)及/或聚合物發光二極體(「PLED」)而非電燈絲、電漿或氣體作為照明源。圖1係一習用氮化銦鎵(InGaN)LED 10之一示意性剖面圖，LED 10包含一基板材料12(例如，矽)、N型氮化鎵(GaN)14、GaN/InGaN多量子井(「MQW」)16及P型GaN 18。LED 10亦包含P型GaN 18上之一第一觸點20及N型GaN 14上之一第二觸點22。在製造期間，經由金屬有機化學汽相沈積(「MOCVD」)、分子束磊晶(「MBE」)、液相磊晶(「LPE」)、氫化物汽相磊晶(「HVPE」)，及/或其他磊晶生長技術在基板材料12上形成N型GaN 14、GaN/InGaN MQW 16及P型GaN 18，該等技術中之每一者通常係在高溫下執行。
    圖1中所示之LED 10之一個態樣在於基板12對輻射之漫射散射與吸收可減少流明輸出。此外，由基板12吸收之輻射轉化為熱，這可進一步減少流明輸出並縮短LED 10之使用壽命。因此，可期望在可靠及成本效益地製造LED方面有數個改良，同時改良光萃取效率。
    在下文中闡述SSL裝置之數項實施例之具體細節及製造SSL裝置之相關方法。術語「SSL」根據使用其之上下文通常係指「固態光」及/或「固態照明」。術語固態發射體(「SSE」)通常係指將電能轉換成可見、紫外、紅外及/或其他光譜中之電磁輻射之固態組件或發光結構。SSE包含半導體LED、PLED、OLED或將電能轉換成一所期望之光譜中之電磁輻射之其他類型之固態裝置。熟習相關技術者將理解，本新技術可具有額外實施例，且本新技術可不藉助下文參照圖2至圖3H所闡述之實施例之數個細節來實踐。
    圖2係根據本發明技術之實施例之一SSL裝置200之一剖面視圖。SSL裝置200可包含安裝至一支撐基板230之一SSE 202。SSE 202具有側壁236a、236b。SSL裝置200可進一步包含(a)支撐基板230與SSE 202之間的一第一反射材料220；及(b)沿一或多個側壁236a、236b之至少一部分之一或多個反射側壁254。在某些實施例中，SSL 200包含支撐基板230之背側上與第一反射材料220對置之一第二反射材料250。
    SSE 202可包含一第一半導體材料204、一第二半導體材料208、及第一半導體材料204與第二半導體材料208之間的一作用區206。在一項實施例中，第一半導體材料204係一P型氮化鎵(「GaN」)材料，作用區206係一氮化銦稼(「InGaN」)材料，且第二半導體材料208係一N型氮化鎵(「GaN」)材料。在其他實施例中，SSE結構202之半導體材料可包含砷化鎵(「GaAs」)、砷化鋁鎵(「AlGaAs」)、磷砷化鎵(「GaAsP」)、磷化鋁鎵銦(「AlGaInP」)、磷化鎵(III)(「GaP」)、硒化鋅(「ZnSe」)、氮化硼(「BN」)、氮化鋁(「AlN」)、氮化鋁嫁(「AlGaN」)、氮化鋁鎵銦(「AlGaInN」)中之至少一者，及/或其他適合半導體材料。
    在操作中，當電流自第一半導體材料204流至第二半導體材料208時，電荷載流子自第二半導體材料208流向第一半導體材料204且致使作用區206發射輻射。該輻射繼而被反射離開第一反射材料220及反射側壁254(例如，參見圖2中之輻射箭頭R)。第一反射材料220及反射側壁254可藉由將SSE包入反射材料中而相應地減少基板內輻射之漫射散射與吸收。反射側壁254可反射來自周圍源之光，藉此防止基板將周圍光作為熱而吸收。舉例而言，在數項實施例中，與圖1中所示之LED 10相比，施加反射側壁254預期針對單晶粒封裝使流明輸出增加大約5%至7%。與沒有反射側壁之SSL裝置相比，反射側壁254可進一步針對多晶粒/陣列封裝使該通量增加大約8%至10%。
    本發明技術進一步包含製造SSL裝置之方法。舉例而言，一種形成一SSL裝置之方法可包含將一SSE附接至一支撐基板及將該SSE及支撐基板安裝至一臨時載體。該SSE可包含一第一半導體材料、一第二半導體材料、及該第一半導體材料與該第二半導體材料之間的一作用區。該方法進一步包含切縫穿過該SSE及該支撐基板以分離個別晶粒。該等個別晶粒可具有曝露該第一半導體材料、該作用區、及該第二半導體材料之側壁。該方法另外包含施加一反射材料至該等切縫中且沿該等個別晶粒之側壁。下文將參照圖3A至圖3H進一步詳細地闡述此等步驟。
    圖3A至圖3H係一微電子基板300之一部分之剖面視圖，微電子基板300經歷形成根據本發明技術之實施例之SSL裝置100之一實施例之一過程。圖3A展示在SSE 202已形成於一犧牲基板210(例如，一生長基板)上之一半導體材料216上之後的基板300。犧牲基板210可係矽(例如，矽(1,0,0)或矽(1,1,1))、藍寶石、碳化矽(SiC)、聚氮化鋁(「PAlN」)或其他適合材料。半導體材料216可係與犧牲基板210相同之材料或接合至犧牲基板210之一單獨材料。舉例而言，犧牲基板210可係PAIN且半導體材料216可係矽(1,1,1)。
    第一半導體材料204、作用區206，及第二半導體材料208可係使用化學氣相沈積(「CVD」)、物理氣相沈積(「PVD」)、原子層沈積(「ALD」)、電鍍或在半導體製作工藝中習知之其他技術沈積或以其他方式形成。在圖3A中所示之實施例中，第二半導體材料208係生長於或形成於半導體材料216上，作用區206係生長於或形成於第二半導體材料208上，且第一半導體材料204係生長於或形成於作用區206上。在一項實施例中，一N型GaN(如上文參照圖2所述)係鄰近犧牲基板210，但在其他實施例中，一P型GaN係鄰近犧牲基板210。在其他實施例中，SSE 202可包含緩衝材料、應力控制材料或其他材料，且該等材料可具有業內習知之其他配置。
    在圖3A中所示之實施例中，一第一反射材料220a形成於第一半導體材料204上方。第一反射材料220a可係銀(Ag)、金(Au)、金錫(AuSn)、銀錫(AuSn)、銅(Cu)、鋁(Al)，或如上文參照圖2所述穿過第一半導體材料204、作用區206、及第二半導體材料208，將自作用區216發射之光反射回來之任一其他適合材料。第一反射材料220a可係基於其導熱性、導電性，及/或其所反射之光之色彩而選出。舉例而言，銀通常不更改所反射光之色彩。金、銅，或其他彩色反射材料可影響光之色彩且可相應地經選擇以針對SSE裝置202所發散之光產生一期望色彩。第一反射材料220a可直接沈積於第一半導體材料204上，或一透明導電材料221(虛線所示)可沈積於第一半導體材料204與第一反射材料220a之間。透明導電材料221可係氧化銦錫(ITO)或係透明、導電並將第一反射材料220a黏附或接合至第一半導體材料204之任一其他適合材料。可使用CVD、PVD、ALD、電鍍或在半導體製作工藝中習知之其他技術沈積透明導電材料221及第一反射材料220a。
    圖3B圖解說明接合至或以其他方式附接至SSE 202之一支撐基板230之一實施例。支撐基板230可包含一可選背側反射材料220b。背側反射材料220b係使用一壓力及/或高溫過程接合、聯接或以其他方式附接至第一反射材料220a。圖3C展示其中經接合之反射材料220a、220b形成一經組合之反射材料220之一實施例。
    圖3D圖解說明使用研磨、蝕刻，及/或其他過程已移除半導體材料216及犧牲基板210以曝露SSE 202之第二半導體材料208或其他部分之後的微電子基板300。
    圖3E展示已將微電子基板300安裝至一臨時載體240且已形成切縫222之後的微電子基板300。臨時載體基板240可係用於處置及處理半導體晶圓中之任一適合材料，諸如一載體膠帶或一不銹鋼裝置。在一項實施例中，SSE 202係安裝至載體基板240，支撐基板230減小至自大約100微米至大約300微米之一厚度T，且然後將切縫222切入至基板300中。切縫222可沿劃切道切割穿過SSE 202之深度之全部或一部分以將支撐基板230及SSE 202分割為個別晶粒256。每一個別晶粒256具有接觸載體基板240之一第一表面242、與第一表面242對置之一第二表面244、一第一側壁236a、及與第一側壁236a對置之一第二側壁236b。切縫222在毗鄰晶粒256之第一側壁236a與第二側壁236b之間提供一開口K以使側壁236a、236b係足夠深以曝露第一半導體材料204、作用區206，及第二半導體材料208。可藉由刀片劃切或其他切割技術將基板300切割成個別晶粒256。在一項實施例中，舉例而言，用具有自大約25微米至大約50微米之一厚度之一刀片來切割該基板。在其他實施例中，可使用具有其他大小之刀片。
    圖3F係一剖面視圖且圖3G係圖3F之一部分之一詳圖，圖3F及圖3G圖解說明已將一第二反射材料250施加至個別晶粒256之第二表面244上且將其施加至切縫222之至少一部分之後的過程之一實施例。在某些實施例中，可以具有自大約一微米至大約5微米之一厚度之一層之形式施加第二反射材料250。第二反射材料250可流入至切縫222中且沿個別晶粒256之側壁236a、236b中之至少一者之至少一部分形成一或多個反射側壁254。第二反射材料250可係上文參照第一反射材料220所闡述之材料中之任一者。在一項實施例中，第二反射材料250係鈦-鎳-金-錫或鈦-鎳-銀-錫。在其他實施例中，第二反射材料250可係銀(Ag)、金(Au)、金錫(AuSn)、銀錫(AgSn)、銅(Cu)、鋁(Al)，或將自作用區216發射之光朝向晶粒256之第一表面242反射之任一其他適合材料。
    第二反射材料250可係使用CVD、PVD、ALD，或在半導體製作工藝中習知之其他技術沈積。舉例而言，在某些實施例中，第二反射材料250可係使用一低溫鈦-鎳-金-錫PVD金屬化而形成。在其他實施例中，第二反射材料250可經沈積且然後經加熱以使第二反射材料250進一步回流至切縫222中。亦可將壓力施加至該微電子基板，或可於一真空環境中沈積第二反射材料250及在一較高壓力下將其加熱，以將第二反射材料250進一步強壓至切縫222中。反射側壁254覆蓋側壁236a或236b之程度可係由反射材料250之流動與黏附性質及切縫222之大小控制。除其反射性質外，第二反射材料250可進一步用作一填角以用於將個別晶粒256附接至其他基板或微電子裝置。
    圖3H係已自載體基板240移除且轉移至封裝基板260之複數個個別晶粒256之一剖面視圖。在一項實施例中，封裝基板260包括一陶瓷/聚合物材料。封裝基板260可係由諸如一銀、金，或銅膜之一金屬膜塗佈以用於達成與個別晶粒256之經改良之黏附。在某些實施例中，可使用一工具將一個別晶粒256直接放置於封裝基板260上，該工具自載體240拾取個別晶粒256，「翻轉」晶粒定向，以第二反射材料250鄰近封裝基板260之方式放置個別晶粒256。在其他實施例中，可自載體240拾取個別晶粒256，將其翻轉且放置於一中間載體基板(未展示)上。然後可自中間載體基板拾取晶粒256且以第二反射材料250鄰近封裝基板260之方式將其放置於封裝基板260上。在某些實施例中，沿側壁236a、236b進一步塗佈第二反射材料250，同時將個別晶粒256放置於封裝基板260上。舉例而言，在如上文所闡述將晶粒256放置於封裝基板260上時，一經加熱之晶粒附接工具可加熱第二反射材料250以使第二反射材料250軟化或回流。
    除提供增加之流明輸出外，本發明技術之數項實施例亦能夠藉由可比起隱形劃切或雷射劃切不那麼昂貴且不那麼複雜的刀片劃切使基板200切割成個別晶粒。舉例而言，在先前技術中某些裝置需要雷射劃切以避免剝落或剝離反射材料220，但本發明技術之數項實施例藉由在施加反射側壁254之前將基板200切割成個別晶粒來規避此威脅。
    本發明技術之數項實施例之另一預期優點在於相對薄之支撐基板230可增強熱效能。在某些實施例中，可將支撐基板230薄化至大約100微米至300微米之一厚度。本發明技術能夠使支撐基板230係如此薄，此乃因個別晶粒在劃切之後存留在一載體基板上以經歷進一步處理。該等晶粒在無需晶圓接合或去接合設備之處置的情形下已準備好自載體基板240直接安裝至SSL基板260。該等晶粒因此不需要此一厚支撐基板230與該類型之設備介接。藉由減小基板230之厚度，基板230可保留較少熱且可因此改良SSL效能。
    在選定實施例中，一透鏡252可形成於SSE 202上方。該透鏡可包含由聚矽氧、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、樹脂或具有用於透射SSE 202所發射之輻射之適合性質之其他材料製成之一透射材料。透鏡252可定位於封裝基板260上及SSE 202上方以使得由SSE 202發射且反射離開第一反射材料220及反射側壁254之光穿過透鏡252。透鏡252可包含諸如一彎曲形狀之各種漫射特徵以在由SSE 202發射之光退出透鏡252時衍射或以其他方式改變該光之方向。
    在選定實施例中，沿透鏡252及/或透鏡252中之一轉換器材料自SSE裝置202產生一期望色彩之光。該轉換器材料可以一特定濃度包含一摻雜含磷之鈰(III)之釔鋁石榴石(YAG)以用於在光致發光下發射自綠色至黃色至紅色之一定範圍之色彩。在其他實施例中，該轉換器材料可包含釹摻雜之YAG、釹-鉻雙重摻雜之YAG、鉺摻雜之YAG、鐿摻雜之YAG、釹-鈰雙重摻雜之YAG、鈥-鉻-銩三重摻雜之YAG、銩摻雜之YAG、鉻(IV)摻雜之YAG、鏑摻雜之YAG、釤摻雜之YAG、鋱摻雜之YAG，及/或其他適合的波長轉換材料。在其他實施中，該轉換器材料可與透鏡252分離或可完全不存在。
    根據前述內容，將瞭解，儘管本文已出於圖解說明之目的闡述了本發明技術之具體實施例，但可做出各種修改，此並不背離本發明。舉例而言，上文所闡述之某些實施例論述諸如鈦-鎳-金-錫或鈦-鎳-銀-錫之反射材料，但在其他實施例中，可使用具有類似特性、性質或功能之其他材料或化合物。同樣，用於SSE及基板之材料選擇可在本發明之不同實施例中變化。此外，儘管在一SSL裝置之兩個側壁上圖解說明側壁金屬化，但在其他實施例中，可存在塗佈有反射材料之更多或更少側壁。除其他實施例之元件之外或替代其他實施例之元件，亦可將一項實施例之元件中之諸多元件與其他實施例組合。因此，本發明僅由隨附申請專利範圍限定。
    10‧‧‧發光二極體
    12‧‧‧基板材料
    14‧‧‧氮化鎵
    16‧‧‧GaN/InGaN多量子井
    18‧‧‧GaN
    20‧‧‧第一觸點
    22‧‧‧第二觸點
    200‧‧‧固態照明
    202‧‧‧固態發射體
    204‧‧‧第一半導體材料
    206‧‧‧作用區
    208‧‧‧第二半導體材料
    210‧‧‧犧牲基板
    216‧‧‧半導體材料
    220‧‧‧第一反射材料
    221‧‧‧透明導電材料
    222‧‧‧切縫
    230‧‧‧支撐基板
    236a‧‧‧第一側壁
    236b‧‧‧第二側壁
    240‧‧‧載體基板
    242‧‧‧第一表面
    244‧‧‧第二表面
    250‧‧‧第二反射材料
    252‧‧‧透鏡
    254‧‧‧反射側壁
    256‧‧‧個別晶粒
    260‧‧‧封裝基板
    300‧‧‧微電子基板
    圖1係根據先前技術之一發光二極體之一部分之一剖面視圖。
    圖2係根據本發明技術之實施例之一SSL裝置之一剖面視圖。
    圖3A至圖3H係經歷形成根據本發明技術之實施例之一SSL裝置之一過程之一微電子基板之一部分之剖面視圖。
    204‧‧‧第一半導體材料
    206‧‧‧作用區
    208‧‧‧第二半導體材料
    220‧‧‧第一反射材料
    230‧‧‧支撐基板
    236a‧‧‧第一側壁
    236b‧‧‧第二側壁
    250‧‧‧第二反射材料
    252‧‧‧透鏡
    254‧‧‧反射側壁
    256‧‧‧個別晶粒
    260‧‧‧封裝基板
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] 一種形成一固態照明裝置之方法，其包括：將一固態發射體附接至一支撐基板，該固態發射體具有一第一半導體材料、一第二半導體材料，及該第一半導體材料與該第二半導體材料之間的一作用區；將該固態發射體及支撐基板安裝至一臨時載體；切縫穿過該固態發射體及該支撐基板以分離個別晶粒，該等個別晶粒具有曝露該第一半導體材料、該作用區及該第二半導體材料之側壁；及施加一反射材料至該等切縫中且沿該等個別晶粒之該等側壁。
    [2] 如請求項1之方法，其中該等個別晶粒具有一第一表面及一第二表面，且其中施加該反射材料包含將該反射材料施加至該等個別晶粒之該第二表面及至該等切縫中。
    [3] 如請求項1之方法，其進一步包括在切縫穿過該固態發射體及該支撐基板之前薄化該支撐基板。
    [4] 如請求項3之方法，其中薄化該支撐基板包括：薄化該支撐基板以具有自大約100微米至大約300微米之一厚度。
    [5] 如請求項1之方法，其中施加該反射材料包括：施加金、銀、銀-錫、金-錫、鈦-鎳-金-錫或鈦-鎳-銀-錫。
    [6] 如請求項1之方法，其中施加該反射材料包含：加熱該反射材料。
    [7] 如請求項1之方法，其中切縫包含：用一刀片切縫。
    [8] 一種用於形成一固態照明裝置之方法，其包括：在一生長基板上形成一固態發射體；將一支撐基板貼附至該固態發射體；自該固態發射體移除該生長基板；將該固態發射體安裝至一臨時載體；將該支撐基板及該固態發射體劃切成由切縫分離之個別發光晶粒，該等個別發光晶粒具有面對該臨時載體之一第一表面、與該第一表面對置之一第二表面，及由該等切縫中之一者界定之至少一個側壁；及將一反射材料施加至該等個別晶粒之該第二表面及至少一個側壁。
    [9] 如請求項8之方法，其中劃切該支撐基板及該固態發射體包括：用一刀片劃切。
    [10] 如請求項8之方法，其進一步包括在施加該反射材料之前將該支撐基板薄化至自大約100微米至大約300微米之一厚度。
    [11] 如請求項8之方法，其中施加該反射材料包括：施加鈦-鎳-金-錫或鈦-鎳-銀-錫。
    [12] 如請求項8之方法，其中將該反射材料施加至至少一個側壁包含：加熱該反射材料。
    [13] 如請求項8之方法，其進一步包括將一個別晶粒之該第二表面上之該反射材料附接至一固態照明裝置基板。
    [14] 如請求項8之方法，其進一步包括將一個別晶粒安裝至一固態照明裝置基板且將一轉換器材料及一透鏡定位於該SSL裝置基板上，其中該轉換器材料及該透鏡至少部分圍繞該個別晶粒。
    [15] 如請求項8之方法，其中形成一固態發射體包含：在該生長基板上形成一N型氮化鎵(GaN)材料之一層；在該N型層上形成一種氮化銦稼(InGaN)材料之一層；及在該InGaN層上形成P型GaN之一層。
    [16] 一種固態照明裝置，其包括：一支撐基板，其具有一第一表面及與該第一表面對置之一第二表面；一固態發射體，其安裝至該支撐基板之該第一表面，該固態發射體具有一側壁；及一反射側壁，其沿該側壁之至少一部分。
    [17] 如請求項16之裝置，其中該反射側壁包含金、銀、銀-錫、金-錫、鈦-鎳-金-錫或鈦-鎳-銀-錫。
    [18] 如請求項16之裝置，其進一步包括定位於該固態發射體之至少一部分上方之一轉換器材料及一透鏡。
    [19] 如請求項16之裝置，其中該支撐基板具有自大約100微米至大約300微米之一厚度。
    [20] 如請求項16之裝置，其進一步包括該支撐基板與該固態發射體之間的一反射材料。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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