[發(fā)明專(zhuān)利]晶圓級(jí)垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管封裝的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210043833.7
• 申請(qǐng)日: 2012-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102569606A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪煉成;郭恩卿;謝海忠;伊?xí)匝?/a>;王國(guó)宏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/48
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/48
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種晶圓級(jí)垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管封裝的方法。

背景技術(shù)

GaN基LED的器件結(jié)構(gòu)，主要經(jīng)歷了正裝結(jié)構(gòu)、倒裝結(jié)構(gòu)，以及目前廣為國(guó)際上重視的垂直結(jié)構(gòu)三個(gè)主要階段。本質(zhì)上講，前兩種器件結(jié)構(gòu)——倒裝結(jié)構(gòu)、正裝結(jié)構(gòu)均沒(méi)有擺脫藍(lán)寶石襯底對(duì)器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的束縛。2004年開(kāi)始，垂直結(jié)構(gòu)得到了人們的廣泛關(guān)注，垂直結(jié)構(gòu)通過(guò)熱壓鍵合、激光剝離(LLO)等工藝，將GaN外延結(jié)構(gòu)從藍(lán)寶石轉(zhuǎn)移到Cu、Si等具有良好電、熱傳導(dǎo)特性的襯底材料上，器件電極上下垂直分布，從而徹底解決了正裝、倒裝結(jié)構(gòu)GaN基LED器件中因?yàn)殡姌O平面分布、電流側(cè)向注入導(dǎo)致的諸如散熱，電流分布不均勻、可靠性等一系列問(wèn)題。因此，垂直結(jié)構(gòu)也被稱(chēng)為是繼正裝、倒裝之后的第三代GaN基LED器件結(jié)構(gòu)，很有可能取代現(xiàn)有的器件結(jié)構(gòu)而成為GaN基LED技術(shù)主流。

垂直結(jié)構(gòu)相關(guān)研究涉及器件工藝與材料外延的相互配合，存在諸多技術(shù)難題。反向漏電大、成品率低是垂直結(jié)構(gòu)功率型LED研發(fā)過(guò)程中面臨的主要瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種晶圓級(jí)垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管封裝的方法，該方法是通過(guò)鍵合或倒裝焊方法將已劃裂芯片焊接在制作好圖形化金屬電極的絕緣襯底上，打線(xiàn)連接芯片和襯底的電路，然后同涂覆上脫模劑和熒光粉的模孔形狀特殊設(shè)計(jì)的模具壓合，經(jīng)過(guò)烘箱一定溫度一定時(shí)間烘烤之后，脫離模具，完成晶圓級(jí)的發(fā)光二極管的封裝。本方法有利于簡(jiǎn)化封裝工藝，降低封裝成本，提高封裝成品性能。

本發(fā)明提供一種晶圓級(jí)垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管封裝的方法，包括：

步驟1：在絕緣的襯底上通過(guò)光刻，電子束蒸發(fā)方法制作圖形金屬電極；

步驟2：在絕緣襯底上的金屬電極的位置植金球，該金球?yàn)殚g隔設(shè)置，將已劃裂分選的芯片焊接在植金球的金屬電極的位置；

步驟3：通過(guò)打線(xiàn)工藝，采用金屬線(xiàn)將芯片和相鄰未植金球的金屬電極連接；

步驟4：在已制作好的模具上涂上脫模劑，注入按預(yù)定比例混合的熒光粉和硅膠；

步驟5：將芯片對(duì)準(zhǔn)模具模孔，壓合絕緣襯底同模具，放入烘箱一預(yù)定時(shí)間；

步驟6：分離模具與絕緣襯底，完成晶圓級(jí)垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的封裝。

附圖說(shuō)明

為使審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，以下結(jié)合附圖及較佳具體實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明如后，其中：

圖1為絕緣襯底101通過(guò)光刻，電子束蒸發(fā)制作好的圖形化金屬電極102后的示意圖；

圖2為將分離的芯片201焊接到絕緣襯底101上的示意圖；

圖3為打線(xiàn)將芯片201和襯底金屬電極102連接后的示意圖；

圖4為涂覆上脫模劑和熒光粉后的模具401示意圖；

圖5為將模具401和絕緣襯底101上的芯片201對(duì)準(zhǔn)壓合后的示意圖；

圖6為經(jīng)烘箱烘烤分離模具后的示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1-圖6所示，本發(fā)明一種晶圓級(jí)垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管封裝的方法，包括：

步驟1：在絕緣的襯底101上通過(guò)光刻，電子束蒸發(fā)方法制作圖形金屬電極102(見(jiàn)圖1)，其中絕緣襯底101包括高純硅或陶瓷。導(dǎo)電襯底將使芯片之間短路而使器件失效。金屬電極102的圖形需要結(jié)合芯片的大小封裝尺徑度，著重考慮，包括圖形的間隔大小等。金屬電極102可以是單層金屬，也可以是多層金屬。

步驟2：在絕緣襯底101金屬電極102位置植金球，該金球?yàn)殚g隔設(shè)置，將已劃裂分選的芯片201焊接在植金球的金屬電極102的位置(見(jiàn)圖2)。其中焊接方法有倒裝焊，鍵合。植金屬的目的在于為后續(xù)的鍵合倒裝焊工藝提供粘合。金球不宜過(guò)大，否則在鍵合焊接過(guò)程中將可能導(dǎo)致短路，過(guò)小則不利于鍵合焊接。

步驟3：通過(guò)打線(xiàn)工藝，采用金屬線(xiàn)301將芯片201和相鄰未植金球的金屬電極102連接(見(jiàn)圖3)。需要考慮金屬線(xiàn)301的弧度高度。高度太大，在后續(xù)模具和芯片201的壓合過(guò)程中則容易造成金屬線(xiàn)301被壓坍塌，有可能短路而失效。

步驟4：在已制作好的模具401上涂上脫模劑402，注入按一定比例混合的熒光粉和硅膠(見(jiàn)圖4)。其中模具401模孔的形狀包括球形，橢球形，方形。其中熒光粉和硅膠混合的質(zhì)量比為1∶1至1∶300之間。模具401的模孔形狀需根據(jù)模擬，實(shí)驗(yàn)等，設(shè)計(jì)成最有利于提高垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管光效的形狀。脫模劑有利于后續(xù)模具401與芯片201的分離。