[發明專利]具有在金屬化層之下的應力緩沖層的LED

有效

• 申請號: 201480037882.7
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN105340089B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: S.阿克拉姆;Q.鄒
• 申請（專利權）人: 亮銳控股有限公司
• 主分類號: H01L33/44
• 分類號: H01L33/44;H01L33/48
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫慧;景軍平

技術領域

本發明涉及封裝發光二極管（LED），并且特別地涉及在LED半導體層和焊接墊金屬化層之間的應力緩沖層。

背景技術

薄膜倒裝芯片（TFFC）LED具有在底表面上的陽極和陰極接觸件，所述底表面與發光表面相對。因此，這樣的TFFCLED將整個頂部管芯區域表面用于光輸出，因為用于引線鍵合的頂側（光輸出側）金屬化是不必要的。然而，就TFFCLED而言，典型地使用包括藍寶石襯底剝離（針對基于GaN的LED）和外延層（EPI）粗糙化（以改進光提取）的管芯級過程，這大幅增加封裝成本。不要求移除藍寶石襯底而同時仍舊實現良好光輸出提取將是有益的。

傳統的TFFCLED具有形成于LED半導體層上的暴露部分p和n型半導體層的剛性電介質層。然后，在電介質層之上沉積相對薄的圖案化金屬層（或多層）以直接接觸p和n型半導體層，以創建在金屬與p和n型半導體層之間的歐姆接觸。然后諸如通過鍍層來在（多個）薄歐姆接觸金屬層之上形成厚得多的金屬墊（還包括各種金屬層），以用作用于將LED安裝到印刷電路板或者其它襯底的LED的焊接墊。然后可以將焊料凸塊沉積在焊接墊上。

就這樣的傳統TFFCLED和過程而言的問題在于，諸如由于失配的熱膨脹系數（CTE），在半導體層、（多個）薄金屬層和厚墊層之間具有應力。因此，諸如在操作或者處理期間，LED的熱循環創建應力，該應力可能使金屬層從彼此和從半導體層分層，或者導致脆性層在應力集中點處的破裂，這可能導致失效。提供減少這樣的應力以增加LED的可靠性的技術將是有益的。

就傳統TFFCLED和過程而言的另一問題在于，其上形成厚焊接墊的表面不是平面的。因此難以獲得均勻厚度的平坦焊接墊。具有均勻厚度的平坦焊接墊對于LED和印刷電路板或其它襯底之間的電氣和熱傳導是有益的。提供在沉積（例如，鍍層）焊接墊之前平面化LED結構的“底”表面的技術將是有益的。

發明內容

本發明的一個實施例通過使用晶片級芯片規模封裝（WLCSP）過程來解決以上所有問題，所述WLCSP過程圖案化藍寶石襯底以得到改進的光提取并且形成厚金屬焊接墊和與半導體層歐姆接觸的薄金屬之間的應力緩沖層。應力緩沖層還在形成厚焊接墊之前平面化LED的底表面。這幫助創建更平坦且更均勻的焊接墊以得到改進的電氣和熱傳導性。通過保留作為封裝后的LED的部分的藍寶石襯底，在最終封裝中存在用于薄LED層的有益剛性機械支撐。還避免了移除襯底的成本。

本文所描述的晶片級過程減少器件的總制造成本，改進可靠性，并且在電學上、熱學上和光學上維持最佳總體性能。

附圖說明

圖1是具有外延生長在圖案化表面之上的LED層的圖案化藍寶石襯底的一部分的橫截面視圖。

圖2圖示了做出到p和n型LED層的歐姆接觸的分布式金屬接觸件。

圖3圖示了沉積在分布式金屬接觸件之上并且被圖案化以暴露分布式金屬接觸件的部分的平面應力緩沖層。還示出應力緩沖層與分布式金屬接觸件之間的可選鈍化層以用于創建密封和阻止金屬原子從隨后形成的金屬焊接墊的遷移。

圖4圖示了鍍在平面應力緩沖層和分布式金屬接觸件的暴露的部分之上的相對厚的金屬焊接墊。

圖5圖示了沉積在金屬焊接墊上的焊料凸塊。

圖6圖示了通過激光劃片和斷開而單分的襯底。

圖7圖示了在使用圖6的單分方法單分之后的單個LED。在圖7中除去了可選鈍化層。

圖8圖示了在使用導致襯底邊緣粗糙化并且襯底縮窄的機械鋸切（針對藍寶石襯底）以及劃片和斷開（針對LED層）的組合單分之后的單個LED，其中簡化金屬層。

相同的或相似的元件利用相同的數字來標記。

具體實施方式

圖1-8圖示了依照本發明的一個實施例的晶片級過程流。為了簡化，僅示出大得多的晶片上的單個LED區域。針對所圖示的LED區域示出的每個步驟適用于大晶片上的所有LED區域。

參照圖1，創建LED的晶片的過程流以圖案化的藍寶石襯底（PSS）10開始。襯底10將典型地具有盤形形狀，并且對LED所發射的光是基本上透明的。諸如通過研磨、噴“砂”、化學蝕刻、等離子體蝕刻或其它粗糙化過程來粗糙化（圖案化）一個表面12。粗糙化通過減少全內反射（TIR）來改進光提取。襯底10表面12可以以任何有序或隨機的方式圖案化以改進光提取。

在移除藍寶石襯底之后，通常執行粗糙化常規倒裝芯片LED的半導體層發光表面。相比之下，本過程保留藍寶石襯底并且粗糙化其生長表面。