![]() 用於製造光電組件的方法及所製成之組件
专利摘要:
提供一種用於製造光電組件(10)的方法。製備一種半導體晶片(2),其具有一適合用來產生輻射之活性層且配置在一載體(1)上。至少以區域方式施加一種分散材料(3)至該半導體晶片(2)上及/或該載體(1)上。該分散材料(3)包含一種母材(31)和埋置於其中的粒子(32)。在施加該分散材料(3)之前,須修改該半導體晶片(2)之遠離該載體(1)之晶片邊緣(22),使該分散材料(3)在施加至該晶片邊緣(22)上時至少一部份分離成其成份。此外,本發明提供一種這樣所製成的組件(10)。 公开号:TW201308398A 申请号:TW101111682 申请日:2012-04-02 公开日:2013-02-16 发明作者:Markus Maute;Juergen Moosburger;Simon Jerebic 申请人:Osram Opto Semiconductors Gmbh; IPC主号:H01L33-00
专利说明:
用於製造光電組件的方法及所製成之組件 本發明涉及一種用於製造光電組件的方法及所製成之組件,其包含半導體晶片及一種分散材料。 傳統方式上「使分散材料施加在半導體晶片上」已為人所知。此分散材料因此例如包含一種母材(matrix material)及埋置於其中的反射粒子。於是,在施加至半導體晶片上時須注意:反射粒子不可積留在晶片表面上,使半導體晶片之耦出效率不會受到不良影響。可塗層的表面和不可塗層之表面之間的隔離,傳統方式上是藉由空間中適當地施加該分散材料來達成。因此,須控制該分散材料之體積,使不可塗層的表面保持整潔,其上因此未積留著該分散材料。然而,這樣的缺點為,該分散材料的體積在此種方法中會受到限制,這樣同樣會有「該分散材料之反射粒子上的反射率將受到限制」的缺點。同時,製程安全性較低而需要一種較高的製程控制。 本發明的目的是提供一種光電組件的製造方法,其可避免上述缺點。本申請案的製造方法之特徵特別是高的製程安全性及低的製程成本。又,本發明的目的是提供一種上述方法所製成的組件,其中其耦出效率已提高且同時使側面之輻射發射較佳地受到抑制。 此外,上述目的藉由一種具有申請專利範圍第1項特徵之製造方法及具有申請專利範圍第12項特徵之組件來達成。該製造方法及該組件之有利的其它形式描述在申請專利範圍各附屬項中。 在一實施形式中,提供一種用於製造光電組件的方法,其具有以下步驟:- 製備一種半導體晶片,其具有一適合用來產生輻射之活性層且配置在一載體上,- 至少以區域方式施加一種分散材料至該半導體晶片上及/或該載體上,其包含一種母材和埋置於其中的粒子,其中在施加該分散材料之前,須修改該半導體晶片之至少一遠離該載體之晶片邊緣,使該分散材料在施加至晶片邊緣上時至少一部份分離成其成份。 藉由晶片邊緣之適當的變化,則可使各分散粒子在與晶片邊緣接觸時被隔離。較佳是藉由晶片邊緣上之修改而使該分散材料之隔離在母材和粒子中達成。因此,存在以下的可能性,即:使分散之固體材料的特定面保持空著的(free),但其它面同時以完整的分散粒子來塗佈。 然後,較佳是進行該隔離,使該分散材料之區域只包含該母材而不包含粒子,其它區域則具有該分散材料,其具備母材和埋置於母材中的粒子。該分散材料中較佳是形成多個區域,其只由母材構成。包含不同區域之該分散材料因此形成為單件且因此在一步驟中共同施加而成。 該分散材料之粒子例如是具有反射性的粒子。包含粒子之該分散材料較佳是未積留在晶片表面上而是只在半導體晶片之側向或橫向中積留著。所述反射性的粒子因此作為由半導體晶片所發出之輻射的反射器,這樣可有利地使此種組件在操作時之耦出效率提高。此外,以上述方式施加而成之分散材料,可使由該組件而來之不期望的側向之輻射發射受到抑制,以使該組件較佳是在前向中發出輻射。 晶片邊緣的概念較佳是與半導體晶片之輻射發出面之邊緣有關。同樣,晶片邊緣的概念可表示一種在該輻射發出面之俯視圖中觀看時的外部邊界線。上述修改可限制在半導體晶片之一區域上,該區域在俯視圖中觀看時由晶片邊緣到達半導體晶片之內部區。半導體晶片之側面,特別是晶片邊緣之外部及/或由晶片邊緣開始而在一方向中由該輻射發出面偏離,可未修改。 半導體晶片較佳是光電半導體晶片,其可將所產生之電子式資料或能量轉換成光發出量或反之亦可。例如,光電半導體晶片是發出輻射之半導體晶片。半導體晶片較佳是一種LED,特別佳時是薄膜-LED。本申請案之範圍中LED視為薄膜-LED,在其製造期間生長基板(其上以磊晶方式生長半導體本體)較佳是完全剝離。 該組件之輻射特性描述光強度相對於主輻射方向中之強度的角度相依性。主輻射方向因此對活性層-或半導體晶片之橫向範圍而言為垂直方向。 在另一形式中,藉由晶片邊緣上之修改而在該分散材料和母材之間形成一隔離邊緣。在該隔離邊緣上特別是保持著粒子。該隔離邊緣然後將該分散材料隔離,使該隔離邊緣之一側上只存在該母材且該隔離邊緣之另一側上存在著該母材及埋置於其中的粒子。無粒子的母材較佳是配置在晶片表面上。例如,在晶片旁和晶片邊緣旁形成該分散材料和母材及所埋置的粒子,且在晶片上只形成該母材。 在另一形式中,藉由晶片邊緣上之修改來形成粒子之濾波功能。晶片邊緣於是具有該分散粒子之固體成份所需之濾波功能。於是,粒子保持在晶片邊緣之後方。因此,存在下述可能性:使晶片表面保持著由分散的固定材料露出,在半導體晶片旁該載體以完整的分散粒子來塗佈。 在另一形式中,藉由修改而將粒子積留在晶片邊緣上。在晶片邊緣上因此保持著粒子,這樣可使粒子堆積在該位置上。於是,粒子以較高的濃度積留在晶片邊緣上,這樣可有利地使不期望之側面輻射發射量較佳地受到抑制。晶片表面因此幾乎無粒子或無粒子。在該分散材料之其餘區域中存在著已埋置的粒子,其中已埋置的粒子之最大份量存在於晶片邊緣上。 在另一形式中,除了晶片邊緣以外,遠離該載體之晶片表面須修改。在此種情況下,不只晶片邊緣適當地被改變,而且晶片表面亦同樣須改變,以另外形成晶片表面,使其上未黏合著粒子。因此,進一步可使晶片表面上例如不會堆積著反射粒子,這樣就可使輻射效率未不利地下降或改變。 在另一形式中,該母材包含矽酮及粒子TiO2。該些粒子是具有反射性的粒子,其適合用來使半導體晶片發出之輻射發生散射。該些TiO2-粒子有利地未堆積在晶片表面上而是堆積在半導體晶片旁,該些粒子在該處有利地用作反射器,使耦出效率提高且使由該組件側面發出之輻射受到抑制。 在另一形式中,載體是外殼的一部份,該外殼具有空腔,此空腔中配置著半導體晶片。該分散材料因此施加至晶片外殼中,且該材料只堆積在外殼中之特定位置。 在另一形式中,在施加該分散材料之前在該載體上施加其它的半導體晶片,其至少依位置而塗佈著一保護層以便修改。該載體及該半導體晶片例如形成一種半導體晶圓,其在隨後的步驟中繼續加工。因此,該保護層例如在一共同的方法中施加在半導體晶片上。該載體較佳是形成為平坦狀,即,其不是外殼的一部份。 在另一形式中,須形成該保護層,使其可改變該半導體晶片之表面能量,以使該分散材料不黏附在該半導體晶片之表面上。在側面施加至晶圓上的分散粒子可有利地不在該半導體晶片之表面上發生蠕變且積留在該處,使所述表面上未積留著反射粒子。 在另一形式中,該保護層包含聚四氟乙烯,亦稱為鐵氟龍(Teflon)。 在另一形式中,該保護層完全覆蓋該半導體晶片之遠離該載體之表面。同樣,該保護層亦可只覆蓋該表面之一部份且只沿著晶片邊緣施加而成。該保護層較佳是可使該半導體晶片在操作時所產生的輻射透過。 在另一形式中,該保護層所具有的厚度最多是100奈米或最多是50奈米或最多是25奈米。或是,該保護層的厚度至少為1奈米或至少為5奈米或至少為10奈米。 在一實施形式中,晶片邊緣之修改是藉由半導體晶片之遠離該載體之上側的結構化及/或該半導體晶片之側面(其定向成與該上側成橫向)的結構化而實現。所謂結構化可以是該上側之粗糙化及/或所述側面之粗糙化。該結構化亦可超過整個上側而延伸或該結構化只沿著晶片邊緣而在該上側上及/或所述側面上延伸。 在一實施形式中,該結構化藉由上側上的凸起來達成。所述凸起特別是稜錐體形式及/或平截頭稜錐體形式。例如,所述凸起藉由蝕刻而產生。所述凸起的平均高度較佳是至少為0.5微米及/或最多為1.5微米。所述凸起之平均側緣角度例如介於45度(含)和70度之間。 在一實施形式中,該分散材料之粒子所具有的平均直徑是所述凸起之平均高度之至少一半大或至少一樣大。或是,該平均直徑在最大時是所述凸起之平均高度的二倍。藉由上述凸起與上述粒子互相配合,則可實現梳子形式或濾波器的形式,其中各粒子(特別是只有粒子)保持著黏附狀。 在一實施形式中,在由晶片邊緣觀看且朝向半導體晶片之上側的中央的俯視圖中,粒子至多到達該上側上之50微米或至多到達20微米或至多到達10微米處。這不排除「粒子之一可忽略的份量(例如,最多1%)亦繼續到達該上側」。同樣,在俯視圖觀看時該上側可以無粒子,使得無粒子或基本上無粒子到達該上側。該母材繼續到達該表面而成為粒子。 在一實施形式中,該光電組件具有一個半導體晶片,其包含一適合用來產生輻射之活性層且配置在一載體上。一種分散材料至少以區域方式配置在該半導體晶片上及/或該載體上。該分散材料包含一種母材及埋置於其中的粒子且形成為單件。在半導體晶片之晶片邊緣上,一隔離邊緣形成在該分散材料和該母材之間。 與製造方法相關而描述的特徵及優點亦適用於組件且反之亦然。 該分散材料的粒子是具有反射性的粒子。在該隔離邊緣上須對該分散材料進行劃分,使母材位於半導體晶片之晶片表面上,但粒子積留於晶片邊緣上,這樣就可使組件之發射特性不會不利地受到影響。此外,有利的方式是藉由對該晶片成橫向配置的粒子使側向發出之輻射受到抑制。 在另一形式中,母材超過該隔離邊緣而形成為單件。例如,該母材在一共同的步驟中施加而成。 在另一形式中,在一遠離該載體之晶片表面上配置該母材且在一載體表面上配置該分散材料。載體表面上之該分散材料的母材因此形成為單件,其在晶片表面上具有該母材,使晶片表面之母材和載體表面之分散材料之間不會發生不利之全反射效應。於是,可有利地使輻射較少地反射回到半導體晶片中,這樣就可有利地進一步使耦出效率提高。 在另一形式中,在晶片邊緣上積留著該分散材料之粒子。於是,粒子不只積留在晶片邊緣上,且在半導體晶片旁亦積留在該分散材料中。然而,粒子之最大份量是積留在晶片邊緣上,這樣可有利地使由該組件側面發出之輻射量進一步受到抑制。 以下,本發明之其它優點和有利的其它形式將描述在與圖1至圖4相關之實施例中。 各圖式和實施例中相同或作用相同的各組件分別設有相同的元件符號。所示的各元件及其大小比例未必依比例繪出。反之,為了清楚及/或易於理解,各別的成份,例如,層、結構、組件及區域已予加厚地或尺寸放大地顯示出。 圖1顯示一個組件10之俯視圖,其具有一載體1和一配置在該載體1上之半導體晶片2。此半導體晶片2例如是LED,較佳是薄膜-LED。 半導體晶片2具有由半導體材料構成的半導體本體。半導體材料例如是III-V-半導體材料。此半導體晶片具有一適合用來產生輻射之活性層。此半導體晶片2包括磊晶沈積之多個層,這些層形成晶片,其中該活性層積體化於這些層中。 半導體晶片2具有一輻射發出側,由此使該活性層中所發出之輻射之最大部份自該晶片發出。該輻射發出側目前形成一晶片表面21,其在圖1之實施例中顯示於俯視圖中。 載體1例如平坦地形成,其較佳是一種載體板。或是,該載體1是外殼的一部份。在此種情況下,該外殼具有空腔,此空腔中配置著該半導體晶片2。圖1之實施例中,載體1是此外殼110之一部份。 分散材料設置於外殼之空腔中且填充於該空腔中。該分散材料具有一種母材31及埋置於該母材31中的粒子32。埋置的粒子例如是具有反射性的粒子,其適合用來使由該活性層所發出之輻射發生散射。該母材例如是矽酮,其例如是TiO2-粒子。 在半導體晶片2之晶片邊緣22上,在該分散材料3和該母材31之間形成一隔離邊緣。特別是該晶片邊緣22將該母材31及粒子32隔離。在晶片表面21上因此只配置母材31,而靠近該晶片2處則在載體表面11上配置著分散材料3,其包含該母材31和粒子32。該分散材料3因此具有二個區3a,3b,其中第一區3a配置在半導體晶片2上方且第二區3b配置在半導體晶片旁。第一區3a只具有母材而未具備埋置的粒子。第二區3b在該母材中具有已埋置的粒子的分散粒子。因此,該母材31形成在半導體晶片2上且該母材31以單件形式形成在半導體晶片2旁。 晶片邊緣22形成用於所述粒子32之濾波功能。因此,許多粒子32直接積留在晶片邊緣22上,其中粒子在半導體晶片2旁同樣埋置於該分散材料之其餘的母材中。 由於半導體晶片之晶片邊緣和晶片表面之修改,使該分散材料3分離成母材31和粒子32。藉由晶片邊緣和晶片表面之適當的修改,則該分散材料在晶片邊緣上分離且因此形成用於各分散粒子(即,粒子)之固體成份的濾波功能。於是,各粒子保持在晶片邊緣後方且因此堆積在晶片邊緣上。 使用上的優點是「可使晶片表面保持成無粒子,而載體表面同時塗佈著完整的分散粒子」。此外,亦可將各分散粒子之粒子以較高的濃度積留於晶片邊緣上。於是,可使粒子只積留在該組件之一些期望此種積留的位置處。這樣,例如可使由該活性層所發出之輻射在晶片表面上之粒子上的反射不會發生,因此有利地使耦出效率提高。同時,半導體晶片旁之該分散材料中的粒子用作反射器,這樣就可使由該活性層所發出之輻射在粒子上反射至輻射發出側的方向中。此外,可有利地藉由粒子的上述配置而使輻射由該組件的側面發出之量受到抑制。此種抑制藉由晶片邊緣上較高的粒子濃度而進一步獲得改良。 圖2A中顯示圖1之實施例的組件的攝影之一部份。此處,在晶片邊緣22上形成較高濃度的TiO2-粒子32。在區3a中之晶片表面上因此未配置TiO2-粒子。晶片邊緣22然後作為粒子32用之濾波功能。在半導體晶片旁形成第二區3b,其中配置著包含母材和粒子之該分散材料。半導體晶片上的母材和半導體晶片旁的母材因此形成為單件,這樣可防止全反射。 半導體晶片在圖2A之實施例中具有粗糙區,其使耦出效率更加提高,此乃因在半導體晶片和母材之間的界面上的全反射已下降。 又,圖2A之實施例與圖1之實施例一致。 圖2B中的圖顯示出表面結構。藉由虛線22來顯示晶片邊緣,其將該分散材料劃分成第一區3a和第二區3b。晶片邊緣左邊配置著包含該母材和粒子32之該分散材料。晶片邊緣右邊顯示未具備粒子的母材。由圖中可知,晶片邊緣旁左邊積留著粒子32,這是依據該表面之值之高的振幅而顯示。反之,晶片邊緣之右邊未積留TiO2-粒子。此側上的振幅係基於晶片表面之表面粗糙度23而得。然而,此種粗糙結構23所具有的高度遠小於TiO2-粒子。此圖亦顯示「該母材可藉由晶片邊緣及/或晶片表面之修改而形成」,使已修改的表面上或邊緣上未黏附著粒子,以便在上述各區中使該組件不具備上述具有反射性的粒子。反之,其它區具有上述具有反射性的粒子,其埋置於該母材中。 圖2B之圖特別是圖2A之組件沿著橫向範圍之表面測量結果。 圖3之實施例中顯示一種組件10之橫切面。圖3所示之橫切面例如是圖1之實施例之組件的橫切面。 在外殼中,特別是在該外殼之空腔中,配置一個半導體晶片2,其具有晶片表面21,此晶片表面21遠離該外殼而配置著。該空腔中以一種分散材料3來填充,此分散材料由於晶片表面修改和晶片邊緣修改而具有三個區。第一區3a在晶片表面上延伸。此區中該分散材料只具有母材31。粒子在此區中未埋置於該母材中。半導體晶片2旁的橫向中,其它區3b具有該分散材料,其具有該母材和埋置於其中的反射粒子(例如,TiO2-粒子)。在該晶片邊緣22上或在多個晶片邊緣22上形成用於該分散材料3之粒子32的濾波功能,使粒子32依比例而積留於晶片邊緣22上。由於晶片表面和晶片邊緣的修改,則在製程中可防止「粒子積存於且黏附於晶片表面上」。因此可產生無粒子的晶片表面。 組件10較佳是在圖3中由箭頭所示的前向中發出輻射。該前向特別是可藉由側向發出之輻射在粒子上的適當之反射來實現。 此外,圖3之實施例基本上與圖1之實施例一致。 除了圖1至圖3之實施例以外,半導體晶片可以不配置在外殼中而是配置在平坦的載體上。此外,可將多個半導體晶片配置在此種平坦之載體上。例如,該載體和半導體晶片形成一晶圓。多個半導體晶片然後可一起製作在該載體上,特別是沈積在該載體上。此種晶圓中為了修改半導體晶片之表面,則例如可在半導體晶片施加一保護層。須形成此保護層,使其改變此半導體晶片之表面能量,以便稍後即將施加的分散材料不黏附於該半導體晶片之表面,使該些區中未配置反射粒子。該保護層例如包含鐵氟龍(Teflon)。 圖4中顯示一種製造如圖1至圖3所示組件的流程圖。步驟V1中製備一個半導體晶片,其具有一適合用來產生輻射之活性層且配置在一載體上。或是,可在晶圓複合物中製備多個半導體晶片。 然後,在步驟V2中對至少一晶片邊緣或另外對該半導體晶片或多個半導體晶片之晶片表面進行修改,使隨後即將施加之分散材料在已修改的邊緣上或表面上分離成其成份。於此,須進行該分離,使已修改的表面上只施加有母材且粒子都不發生黏附現象,但在未修改的表面上製備具有粒子之該分散材料。 然後,在步驟V3中在該半導體晶片上及/或在該載體上施加該分散材料。於此,該分散材料之粒子保持在已修改之晶片邊緣或晶片表面之後方,這樣可使粒子不積留在這些位置上。反之,在修改之邊緣或晶片表面之前方,粒子堆積地積留著。例如,由TiO2-粒子和矽酮構成的分散粒子在與已修改的晶片邊緣或晶片表面接觸時分離成其成份。於此,清澈之矽酮可在晶片表面上擴散,而TiO2-粒子則積留於晶片邊緣上。 本發明當然不限於依據各實施例中所作的描述。反之,本發明包含每一新的特徵和各特徵的每一種組合,特別是包含各申請專利範圍-或不同實施例之各別特徵之每一種組合,當相關的特徵或相關的組合本身未明顯地顯示在各申請專利範圍中或各實施例中時亦屬本發明。 本專利申請案主張德國專利申請案10 2011 016 567.3之優先權,其已揭示的整個內容在此一併作為參考。 10‧‧‧半導體組件 1‧‧‧載體 11‧‧‧載體表面 2‧‧‧半導體晶片 21‧‧‧晶片表面 22‧‧‧晶片邊緣 23‧‧‧晶片表面之粗糙區 3‧‧‧分散材料 3a‧‧‧第一區 3b‧‧‧第二區 31‧‧‧母材 32‧‧‧粒子 110‧‧‧外殼 V1,V2,V3‧‧‧方法之步驟 圖1是本發明的組件之一實施例的俯視圖。 圖2A是圖1之實施例的組件之俯視圖之攝影。 圖2B是包括圖2A之實施例的組件之表面修改的圖解。 圖3是本發明的組件之一實施例的橫切面。 圖4是本發明之一組件的製造方法之流程圖。 10‧‧‧半導體組件 1‧‧‧載體 11‧‧‧載體表面 2‧‧‧半導體晶片 21‧‧‧晶片表面 22‧‧‧晶片邊緣 3‧‧‧分散材料 3a‧‧‧第一區 3b‧‧‧第二區 31‧‧‧母材 32‧‧‧粒子 110‧‧‧外殼
权利要求:
Claims (15) [1] 一種用於製造光電組件(10)的方法,其具有以下步驟(V1,V2,V3):- 製備一種半導體晶片(2),其具有一適合用來產生輻射之活性層且配置在一載體(1)上,- 至少以區域方式施加一種分散材料(3)至該半導體晶片(2)上及/或該載體(1)上,該分散材料(3)包含一種母材(31)和埋置於其中的粒子(32),其中在施加該分散材料(3)之前,須修改該半導體晶片(2)之至少一遠離該載體(1)之晶片邊緣(22),使該分散材料(3)在施加至該晶片邊緣(22)上時至少一部份分離成其成份。 [2] 如申請專利範圍第1項之方法,其中藉由該晶片邊緣(22)上的修改,使該分散材料(3)分離成該母材(31)和所述粒子(32)。 [3] 如申請專利範圍第1或2項之方法,其中藉由該晶片邊緣(22)上的修改,使該分散材料(3)和該母材(31)之間形成一隔離邊緣。 [4] 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法,其中藉由該晶片邊緣(22)上的修改,以形成所述粒子(32)之濾波功能。 [5] 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法,其中藉由該修改,使所述粒子(32)積留於該晶片邊緣(22)上。 [6] 如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法,其中另外對遠離該載體(1)之晶片表面(21)作修改。 [7] 如申請專利範圍第1至6項中任一項之方法,其中該母材(31)包含矽酮和所述粒子(32)TiO2。 [8] 如申請專利範圍第1至7項中任一項之方法,其中該載體(1)是外殼的一部份,該外殼具有空腔,該空腔中配置著該半導體晶片(2)。 [9] 如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法,其中在施加該分散材料(3)之前在該載體(1)上施加其它的半導體晶片(2),其至少依位置而塗佈一保護層以進行修改。 [10] 如申請專利範圍第9項之方法,其中須形成該保護層,使其改變所述半導體晶片(2)之表面能量,以使該分散材料(3)不黏附於該晶片表面(21)上。 [11] 如申請專利範圍第9或10項之方法,其中該保護層包含聚四氟乙烯或由其構成。 [12] 一種具有半導體晶片(2)之光電組件(10),該半導體晶片(2)具有一適合用來產生輻射之活性層且配置在一載體(1)上,其中- 一分散材料(3)至少以區域方式配置在該半導體晶片(2)上及/或該載體(1)上,該分散材料(3)包含一種母材(31)及埋置於其中之粒子(32)且形成為單件,及- 在該半導體晶片(2)之晶片邊緣(22)上一隔離邊緣形成在該分散材料(3)和該母材(31)之間。 [13] 如申請專利範圍第12項之光電組件,其中該母材(31)超過該隔離邊緣而形成為單件。 [14] 如申請專利範圍第12或13項之光電組件,其中在一遠離該載體(1)之晶片表面(21)上配置該母材(31)且在一載體表面(11)上配置該分散材料(3)。 [15] 如申請專利範圍第12至14項中任一項之光電組件,其中在該晶片邊緣(22)上積留著該分散材料(3)之所述粒子(32)。
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引用文献:
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