(57)【要約】  通常基板上に複数のＬＥＤを設けるステップを含む、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを製作する方法。ＬＥＤ上に脚柱を堆積させ、脚柱はそれぞれ、ＬＥＤのうちの１つに電気的に接触する。ＬＥＤを覆って被覆が形成され、この被覆は、脚柱の少なくとも一部を埋設する。次いで、被覆を平坦化して、前記被覆の少なくとも一部を前記ＬＥＤ上に残しながら、埋設された脚柱の少なくとも一部を露出させる。次いで、ワイヤーボンドなどによって、露出した脚柱に接触できるようにする。本発明は、キャリア基板上にフリップチップ接合されたＬＥＤを有するＬＥＤチップおよび他の半導体装置を製作するために使用される類似の方法を開示する。開示の方法を使用して製作されるＬＥＤチップウェーハおよびＬＥＤチップもまた開示される。
2010517290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤを設けるステップと、
前記ＬＥＤ上に脚柱を堆積させるステップであって、前記脚柱はそれぞれ前記ＬＥＤのうちの１つに電気的に接触するステップと、
前記ＬＥＤを覆って被覆を形成するステップであって、前記被覆は前記脚柱のうちの少なくとも一部を埋設するステップと、
前記埋設された脚柱のうちの少なくとも一部を露出させながら前記ＬＥＤ上に前記被覆のうちの少なくとも一部を残して前記被覆を平坦化するステップと
を含むことを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを製作する方法。
【請求項２】
前記ＬＥＤチップは、白色光を発することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＬＥＤのそれぞれの上にコンタクトを堆積させるステップをさらに含み、前記脚柱は、前記コンタクト上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＬＥＤは、成長基板上に設けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＬＥＤは、キャリア基板上に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記キャリア基板は、燐光体層を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ＬＥＤは、成長基板のうちの少なくとも一部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基板は、成形されまたはテキスチャ付きであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＬＥＤを覆って被覆を形成する前記ステップは、予め製作された被覆層を用意するステップと、前記ＬＥＤを覆って前記被覆層を配置するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＬＥＤは基板上に設けられ、前記基板内にトレンチを形成するステップと、前記トレンチを埋める第２の被覆を形成するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
平坦化前に前記被覆を硬化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
平坦化後に前記被覆を硬化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記被覆上に表面テキスチャを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記表面テキスチャは、前記平坦化するステップ中に形成されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記表面テキスチャは、レーザテキスチャリングによって形成されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＬＥＤを個片化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記被覆は、燐光体を添加した接着剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記燐光体を添加した接着剤は、複数の燐光体を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記被覆は、散乱粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記被覆は、異なる組成物を有する複数の層を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記接着剤は、シリコン、エポキシ、ガラス、スピンオンガラス、ＢＣＢ、ポリイミド、およびポリマーからなる群の中の材料のうちの１つを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記燐光体は、ＹＡＧ：Ｃｅを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記燐光体は、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ（ＹＡＧ）、Ｔｂ3-xＲＥxＯ12：Ｃｅ（ＴＡＧ）；ＲＥ＝Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ、およびＳｒ2-x-yＢａxＣａyＳｉＯ4：Ｅｕからなる群の中の１つの材料を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記平坦化するステップは、研削、ラッピング、およびポリッシングからなる群の中の方法のうちの１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記平坦化するステップは、スキージ、加圧平坦化、エッチング、およびアブレーションからなる群の中から１つまたは複数の方法を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記被覆は、スピン被覆、電気泳動堆積、静電堆積、印刷、ジェット印刷、およびスクリーン印刷からなる群の中の方法のうちの１つによって前記ＬＥＤを覆うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記脚柱は、スタッドバンピングを使用して形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記ＬＥＤの少なくとも一部の周辺に第２の被覆を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記第２の被覆は、前記被覆とは異なる組成を有することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２の被覆を平坦化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記脚柱のうちの少なくとも一部を相互接続する金属パッドを、前記平坦化した被覆上に堆積させて、ＬＥＤアレイを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３２】
前記個片化されたＬＥＤのうちの１つを封止剤内に封止するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項３３】
前記ＬＥＤのうちの１つをサブマウントまたはプリント回路ボード（ＰＣＢ）に取り付けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項３４】
前記平坦化するステップの結果、被覆の厚さが均一になることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３５】
前記被覆の総厚さのばらつきは、平均被覆厚さの５０％未満であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３６】
複数のＬＥＤをキャリア基板上にフリップチップ接合するステップと、
前記ＬＥＤのそれぞれに電気的に接触する導電脚柱を形成するステップと、
前記ＬＥＤを覆ってブランケット被覆を形成するステップであって、前記被覆は前記脚柱のうちの少なくとも一部を埋設するステップと、
前記埋設された脚柱のうちの少なくとも一部を露出させるように前記被覆を平坦化するステップと
を含むことを特徴とするＬＥＤチップを製作する方法。
【請求項３７】
前記キャリア基板は電気トレースを含み、前記ＬＥＤは前記電気トレースに接触するように取り付けられることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記脚柱は、前記電気トレース上に形成されることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記ＬＥＤチップは、白色光を発することを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
基板上に複数の半導体装置を設けるステップと、
前記半導体装置上に脚柱を堆積させるステップであって、前記脚柱はそれぞれ前記半導体装置のうちの１つに電気的に接触するステップと、
前記半導体装置を覆ってブランケット被覆を形成するステップであって、前記被覆は前記脚柱のうちの少なくとも一部を埋設するステップと、
接触のために前記埋設された脚柱のうちの少なくとも一部を露出させながら前記半導体装置上に前記被覆材料のうちの少なくとも一部を残して前記被覆を平坦化するステップと
を含むことを特徴とする被覆された半導体装置を製作する方法。
【請求項４１】
複数のＬＥＤと、
それぞれ前記ＬＥＤのうちの１つに電気的に接触する複数の脚柱と、
前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆う被覆とを含み、前記脚柱のうちの少なくとも一部は、前記被覆を貫通して前記被覆の表面まで延び、前記被覆の前記表面で露出する
ことを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）チップウェーハ。
【請求項４２】
前記ＬＥＤは、基板ウェーハ上に位置することを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項４３】
複数のコンタクトをさらに含み、前記コンタクトはそれぞれ、前記ＬＥＤのうちの１つの上に位置し、前記脚柱のうちの少なくとも一部は、前記コンタクト上に形成されることを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項４４】
前記基板ウェーハは、分離してＬＥＤチップにすることが可能であることを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項４５】
前記被覆は、均一な厚さを有することを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項４６】
前記被覆の総厚さのばらつきは、平均被覆厚さの５０％未満であることを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項４７】
前記被覆は、テキスチャ付きの表面を有することを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項４８】
前記被覆は、複数の燐光体を含むことを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項４９】
前記被覆は、散乱粒子を含むことを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項５０】
前記被覆は、燐光体を添加した接着剤を含むことを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項５１】
前記接着剤は、シリコン、エポキシ、ガラス、スピンオンガラス、ＢＣＢ、ポリイミド、およびポリマーからなる群の中の材料のうちの１つを含むことを特徴とする請求項５０に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項５２】
前記燐光体は、ＹＡＧ：Ｃｅを含むことを特徴とする請求項５０に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項５３】
前記脚柱は、１つまたは複数のスタッドバンプを含むことを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項５４】
前記ＬＥＤは、ＩＩＩ族窒化物材料系の中の材料から形成されることを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項５５】
前記基板ウェーハは、成長基板を含むことを特徴とする請求項４２に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項５６】
前記基板ウェーハは、キャリア基板を含むことを特徴とする請求項４２に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項５７】
前記ＬＥＤは、ＬＥＤアレイ内で相互接続されることを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項５８】
前記被覆の表面上の金属パッドは、前記露出した脚柱のうちの少なくとも一部を相互接続して、ＬＥＤアレイを形成することを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項５９】
前記基板ウェーハに一体形成された反射層をさらに含むことを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項６０】
前記基板ウェーハは、燐光体を添加した接着剤層を含むことを特徴とする請求項４２に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項６１】
前記ＬＥＤは、成長基板の少なくとも一部分を含むことを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項６２】
前記ＬＥＤは基板上に設けられ、前記基板内のトレンチと、前記トレンチを埋める第２の被覆とをさらに含むことを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項６３】
前記被覆は、組成の異なる複数の層を含むことを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項６４】
前記ＬＥＤの少なくとも一部の周辺に第２の被覆を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項６５】
前記第２の被覆は、前記被覆とは異なる組成を有することを特徴とする請求項６４に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項６６】
前記ＬＥＤおよび被覆から白色光を発することが可能であることを特徴とする請求項４１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項６７】
ＬＥＤと、
前記ＬＥＤに電気的に接触する脚柱と、
前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆う被覆とを含み、前記脚柱は、前記被覆の表面まで延び、前記被覆の前記表面で露出することを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ。
【請求項６８】
前記ＬＥＤは、白色光を発することを特徴とする請求項６７に記載のＬＥＤチップ。
【請求項６９】
前記ＬＥＤは、基板上に位置することを特徴とする請求項６７に記載のＬＥＤチップ。
【請求項７０】
前記ＬＥＤ上にコンタクトをさらに含み、前記脚柱は、前記コンタクト上に形成されることを特徴とする請求項６７に記載のＬＥＤチップ。
【請求項７１】
前記被覆は、燐光体を添加した接着剤を含むことを特徴とする請求項６７に記載のＬＥＤチップ。
【請求項７２】
前記脚柱は、１つまたは複数のスタッドバンプを含むことを特徴とする請求項６７に記載のＬＥＤチップ。
【請求項７３】
前記ＬＥＤは、ＩＩＩ族窒化物材料系の中の材料を含むことを特徴とする請求項６７に記載のＬＥＤチップ。
【請求項７４】
前記基板は、成長基板を含むことを特徴とする請求項６９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項７５】
前記基板ウェーハは、キャリア基板を含むことを特徴とする請求項６７に記載のＬＥＤチップ。
【請求項７６】
前記基板に一体形成された反射層をさらに含むことを特徴とする請求項６７に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項７７】
ＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤチップに電気的に接触する脚柱と、
前記ＬＥＤチップを少なくとも部分的に覆う被覆であって、前記脚柱が前記被覆を貫通して前記被覆の表面まで延び、前記被覆の前記表面で露出する被覆と、
パッケージリードであって、前記脚柱が前記パッケージリードのうちの１つに電気的に接続するパッケージリードと、
前記ＬＥＤチップおよび電気的接続を取り囲む封止と
を含むことを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ。
【請求項７８】
ＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤチップに電気的に接触する脚柱と、
前記ＬＥＤチップを少なくとも部分的に覆う被覆であって、前記脚柱が前記被覆を貫通して前記被覆の表面まで延び、前記被覆の前記表面で露出する被覆と、
パッケージリードであって、前記脚柱が前記パッケージリードのうちの１つに電気的に接続するパッケージリードとを含み、前記チップは、気密封止された覆いによって密閉される
ことを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ。
【請求項７９】
前記ＬＥＤチップを、不活性雰囲気が大気圧以下で取り囲むことを特徴とする請求項７８に記載のＬＥＤパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置を製作する方法に関し、より詳細には、発光ダイオードのウェーハレベルの被覆方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電気エネルギーを光に変換する固体装置であり、通常、反対にドープした層間に挟まれた１つまたは複数の半導体材料の活性層を含む。ドープした層間にバイアスがかけられると、正孔および電子が活性層内へ注入され、そこで再結合して光を生成する。光は、活性層およびＬＥＤのすべての表面から発せられる。
【０００３】
従来のＬＥＤは、それ自体の活性層から白色光を生成することができない。青色発光ＬＥＤからの光が、黄色燐光体、ポリマー、または染料でＬＥＤを取り囲むことによって、白色光に変換されてきた。典型的な燐光体は、セリウムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｃｅ：ＹＡＧ）である。（非特許文献１参照。また、Lowreyの特許文献１「Multiple Encapsulation of Phosphor-LED Devices」参照）。周囲の燐光体材料は、ＬＥＤの青色光の一部の波長を「ダウンコンバート（ｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｔ）」して、その色を黄色に変化させる。青色光の一部は、変化しないで燐光体を通過するが、光のかなりの部分は、黄色にダウンコンバートされる。ＬＥＤは、青色と黄色の両方の光を発し、これらの光が結合して白色光を提供する。別の手法では、紫色または紫外線発光ＬＥＤからの光が、このＬＥＤを多色燐光体または染料で取り囲むことによって、白色光に変換されてきた。
【０００４】
ＬＥＤを燐光体層で被覆する従来の方法の１つは、シリンジまたはノズルを利用して、エポキシ樹脂またはシリコンポリマーと混合した燐光体をＬＥＤ上に射出する。しかし、この方法を使用すると、燐光体層の幾何形状および厚さを制御するのが困難になる可能性がある。その結果、ＬＥＤから異なる角度で発する光は、異なる量の変換材料を通過する可能性があり、その結果、視る角度に応じて、ＬＥＤの色温度が均一でなくなる可能性がある。幾何形状および厚さを制御するのは難しいので、同じまたは類似の発光特性を有するＬＥＤを一貫して複製することも困難になる可能性がある。
【０００５】
ＬＥＤを被覆する別の従来の方法は、ステンシル印刷によるものである。この方法については、Loweryの特許文献２に記載されている。複数の発光半導体装置が、基板上に、隣接するＬＥＤの間に所望の距離をあけて配置される。ＬＥＤに整合する開口を有するステンシルが用意される。これらの孔はＬＥＤよりわずかに大きく、ステンシルはＬＥＤより厚い。基板上にステンシルが位置決めされ、ＬＥＤはそれぞれ、ステンシル内のそれぞれの開口内に配置される。次いで、ステンシル開口内に組成物を堆積させてＬＥＤを覆う。典型的な組成物は、熱または光によって硬化させることができるシリコンポリマーに入れた燐光体である。孔が埋められた後、ステンシルは基板から取り外され、ステンシル組成物は、硬化して固体になる。
【０００６】
上記のシリンジの方法と同様に、ステンシルの方法を使用すると、燐光体を含むポリマーの幾何形状および層厚さを制御するのが困難になる可能性がある。ステンシル組成物は、ステンシル開口を完全に埋めない可能性があり、したがってその結果得られる層は、均一ではない。燐光体を含む組成物はまた、ステンシル開口に粘着する可能性があり、それによって、ＬＥＤ上に残留する組成物の量を低減させる。ステンシル開口はまた、ＬＥＤと位置がずれる可能性がある。これらの問題の結果、ＬＥＤの色温度が均一でなくなり、ＬＥＤを同じまたは類似の発光特性で一貫して複製するのが困難になる恐れがある。
【０００７】
スピン被覆、スプレー被覆、静電堆積（ＥＳＤ）、および電気泳動堆積（ＥＰＤ）を含めて、ＬＥＤの様々な被覆工程が考慮されてきた。スピン被覆またはスプレー被覆などの工程では通常、燐光体の堆積中に接着剤材料を利用し、一方他の工程では、燐光体の堆積直後に接着剤を添加して燐光体の粒子／粉末を安定させる必要がある。
【０００８】
これらの手法では、主な難題は、被覆工程後に装置上のワイヤーボンドパッドに接続することである。標準的なウェーハ製作技法によるワイヤーボンドに接続することは、典型的なシリコン接着材料、ならびにエポキシまたはガラスなどの他の接着剤材料では困難である。シリコンは、アセトンなどの一般に使用されるウェーハ製作材料、ならびに一部の顕色剤およびレジストストリッパと親和性をもたない。このことは、特定のシリコンおよび工程ステップに対する選択肢および選択の幅を制限する可能性がある。シリコンはまた、一般に使用されるフォトレジストのガラス転移温度を超える高温（１５０℃超）で硬化する。燐光体を有する硬化したシリコン膜はまた、エッチングするのが困難であり、塩素およびＣＦ4プラズマでエッチング速度が非常に遅くなり、また硬化したシリコンの湿式エッチングは通常、非効率的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５９５９３１６号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１１９８０１６号明細書
【特許文献３】米国特許第Ｒｅ．３４８６１号明細書
【特許文献４】米国特許第４９４６５４７号明細書
【特許文献５】米国特許第５２０００２２号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】日亜化学工業株式会社、白色ＬＥＤ、部品番号ＮＳＰＷ３００ＢＳ、ＮＳＰＷ３１２ＢＳなど
【非特許文献２】John Lau, "Flip-Chip Technologies", McGraw Hill, 1996
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、ウェーハレベルでＬＥＤチップなどの半導体装置を製作する新しい方法を開示し、かつそれらの方法を使用して製作されるＬＥＤチップおよびＬＥＤチップウェーハを開示する。本発明による発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを製作する方法の１つは、複数のＬＥＤを通常基板上に設けるステップを含む。これらのＬＥＤ上に脚柱が形成され、脚柱はそれぞれ、ＬＥＤのうちの１つに電気的に接触する。前記ＬＥＤを覆って被覆が形成され、この被覆は、脚柱の少なくとも一部を埋設する。次いで、被覆を平坦化して、被覆材料の一部をＬＥＤ上に残しながら、埋設された脚柱の少なくとも一部を露出させ、これらの脚柱に接触できるようにする。本発明は、キャリア基板上にフリップチップ実装されたＬＥＤを含むＬＥＤチップを製作するために使用される類似の方法を開示する。本発明による類似の方法を、他の半導体装置を製作するために使用することもできる。
【００１２】
本発明による方法を使用して製作される発光ダイオード（ＬＥＤ）チップウェーハの一実施形態は、基板ウェーハ上の複数のＬＥＤと複数の脚柱とを含み、脚注はそれぞれ、ＬＥＤのうちの１つに電気的に接触する。これらのＬＥＤを、被覆が少なくとも部分的に覆い、脚柱の少なくとも一部は、被覆を貫通して被覆の表面まで延びる。脚柱は、被覆の表面で露出する。
【００１３】
本発明による方法を使用して製造される発光ダイオード（ＬＥＤ）チップの一実施形態は、基板上の１つのＬＥＤと、ＬＥＤに電気的に接触する１つの脚柱とを含む。このＬＥＤを、被覆が少なくとも部分的に覆い、脚柱は、被覆を貫通して被覆の表面まで延び、かつ被覆の表面で露出する。
【００１４】
本発明の特定の態様によれば、被覆は、ＬＥＤチップの活性領域から発せられる光のうちの少なくとも一部をダウンコンバートして白色光を生成する燐光体粒子を含むことができ、それによって白色ＬＥＤチップを生成することができる。
【００１５】
本発明の上記その他の態様および利点は、本発明の特徴を例として示す以下の詳細な説明および添付の図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】本発明による一方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの一実施形態の断面図である。
【図１ｂ】本発明による一方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの一実施形態の断面図である。
【図１ｃ】本発明による一方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの一実施形態の断面図である。
【図１ｄ】本発明による一方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの一実施形態の断面図である。
【図１ｅ】本発明による一方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの一実施形態の断面図である。
【図２】反射層を有する、本発明によるＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図３ａ】本発明による別の方法における製作ステップでのフリップウェーハ（ｆｌｉｐ−ｗａｆｅｒ）接合されたＬＥＤチップウェーハの一実施形態の断面図である。
【図３ｂ】本発明による別の方法における製作ステップでのフリップウェーハ接合されたＬＥＤチップウェーハの一実施形態の断面図である。
【図３ｃ】本発明による別の方法における製作ステップでのフリップウェーハ接合されたＬＥＤチップウェーハの一実施形態の断面図である。
【図３ｄ】本発明による別の方法における製作ステップでのフリップウェーハ接合されたＬＥＤチップウェーハの一実施形態の断面図である。
【図３ｅ】本発明による別の方法における製作ステップでのフリップウェーハ接合されたＬＥＤチップウェーハの一実施形態の断面図である。
【図４】反射層を有する、本発明によるＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図５ａ】予め製作された被覆を利用する、本発明による方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図５ｂ】予め製作された被覆を利用する、本発明による方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図５ｃ】予め製作された被覆を利用する、本発明による方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図５ｄ】予め製作された被覆を利用する、本発明による方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図６ａ】被覆内に凹部を有する、本発明による方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図６ｂ】被覆内に凹部を有する、本発明による方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図６ｃ】被覆内に凹部を有する、本発明による方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図７】本発明によるＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図８】同じく本発明によるＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図９】本発明によるＬＥＤアレイの一実施形態の断面図である。
【図１０】本発明によるＬＥＤアレイの別の実施形態の断面図である。
【図１１】透明基板を有する、本発明によるＬＥＤチップウェーハの一実施形態の断面図である。
【図１２】透明基板を有する、本発明によるＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図１３】本発明によるフリップチップＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図１４】燐光体を添加したキャリア基板を有するＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図１５ａ】トレンチを掘った基板を利用する、本発明による方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図１５ｂ】トレンチを掘った基板を利用する、本発明による方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図１５ｃ】トレンチを掘った基板を利用する、本発明による方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【図１５ｄ】トレンチを掘った基板を利用する、本発明による方法における製作ステップでのＬＥＤチップウェーハの別の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、特にＬＥＤなどの半導体装置のウェーハレベルの被覆に適用できる製作方法を提供する。本発明はまた、これらの方法を使用して製作されるＬＥＤなどの半導体装置を提供する。本発明では、ウェーハレベルでＬＥＤをダウンコンバータ層（たとえば、燐光体を添加したシリコン）で被覆できるようにしながら、なお、ワイヤーボンディングのためにコンタクトのうちの１つまたは複数に接続できるようにする。本発明の一態様によれば、ＬＥＤはウェーハレベルでありながら、ＬＥＤコンタクト（ボンドパッド）の一方または両方の上に導電性の脚柱／ポストが形成される。これらの脚柱は、電気メッキ、無電解メッキ、スタッドバンピング（ｓｔｕｄ  ｂｕｍｐｉｎｇ）、または真空蒸着などの周知の技法を使用して製作することができる。次いで、ウェーハをダウンコンバータ被覆層でブランケット被覆して、ＬＥＤ、コンタクト、および脚柱を埋設することができる。脚柱はそれぞれ、そのコンタクトの垂直延長部として働き、ダウンコンバータ被覆によるブランケット被覆は一時的に脚柱を覆うが、その被覆を平坦化しかつ薄層化して、脚柱の上面または上部を露出させることができる。脚柱は、所望の最終被覆厚さを通って突出するのに十分な高さ（１０〜１００μｍ）にするべきである。平坦化した後、脚柱は、ワイヤーボンディングなどによる外部接続のために露出される。この工程はウェーハレベルで行われ、その後の製作ステップで、周知の工程を使用して、ウェーハから個々のＬＥＤチップを分離／個片化することができる。
【００１８】
本発明は、ブランケット被覆後にワイヤーボンドパッドに接続するための複雑なウェーハ製作工程をなくす。その代わりに、簡単でかつ費用効果の高い手法が利用される。この手法により、位置合わせを必要としないで、半導体装置のウェーハレベルの被覆を可能にする。燐光体を添加したシリコン混合物のスピン被覆、または燐光体の電気泳動堆積と、その後に続くシリコンもしくは他の接着材料のブランケット被覆など、多種多様な被覆技術を使用することができる。機械的平坦化により、ウェーハ全体で厚さを均一にすることができ、また被覆の厚さの均一性は、広い厚さ範囲（たとえば、１から１００μｍ）にわたって実現することができる。白色ＬＥＤチップの色点は、反復手法（たとえば、研削、試験、研削など）を使用することを含めて、最終被覆厚さを制御することによって微調整することができ、その結果、厳しくビニング（ｂｉｎｎｅｄ）された白色ＬＥＤが得られる。この手法はまた、大きなウェーハ寸法にも適応可能である。
【００１９】
本発明について、特定の実施形態を参照して本明細書に説明するが、本発明は、多くの異なる形式で実施することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されるものとして解釈すべきでないことが理解される。特に、本発明について、通常燐光体を添加した接着剤（「燐光体／接着剤被覆」）を含むダウンコンバータ被覆でＬＥＤを被覆することに関して以下に説明するが、本発明を使用して、ダウンコンバージョン、保護、光抽出、または散乱のために他の材料でＬＥＤを被覆できることが理解される。燐光体接着剤は、散乱または光抽出粒子または材料を有することができ、また被覆は、電気的に活性のものとすることができることも理解される。本発明による方法はまた、他の半導体装置を異なる材料で被覆するために使用することもできる。さらに、単一または複数の被覆および／または層をＬＥＤ上に形成することができる。被覆は、燐光体を含まなくてもよく、あるいは、１つもしくは複数の燐光体、散乱粒子、および／または他の材料を含むことができる。被覆はまた、ダウンコンバージョンを提供する有機染料などの材料を含むことができる。複数の被覆および／または層を有する場合、各被覆および／または層は、他の層および／または被覆と比較すると、異なる燐光体、異なる散乱粒子、透明性および屈折率などの異なる光特性、ならびに／または異なる物理的特性を含むことができる。
【００２０】
層、領域、または基板などのある要素が別の要素「上」にあるというときには、この要素が他方の要素に直接接していても、介在要素が存在してもよいことも理解される。さらに、１つの層または別の領域の関係を説明するために、「内側」、「外側」、「上部」、「上方」、「下部」、「下」、および「下方」などの相対的な用語ならびに類似の用語が本明細書で使用されることがある。これらの用語は、図に示す向きに加えて、装置の異なる向きも包含するものであることが理解される。
【００２１】
様々な要素、構成要素、領域、層、および／または区分を説明するために、第１、第２などの用語が本明細書で使用されることがあるが、これらの要素、構成要素、領域、層、および／または区分は、これらの用語に限定されるべきではない。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、層、または区分を別の領域、層、または区分と区別するためにのみ使用される。したがって、以下で論じる第１の要素、構成要素、領域、層、または区分は、本発明の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層、または区分と呼ぶことができる。
【００２２】
本発明の実施形態について、本発明の理想化した実施形態の概略図である横断面図を参照して本明細書に説明する。したがって、たとえば製造技法および／または公差の結果、図の形状からの相違が予想される。本発明の実施形態は、本明細書に示す領域の特定の形状に限定されるものとして解釈すべきではなく、たとえば製造から生じる形状の偏差を含むべきである。正方形または方形として図示または説明する領域は通常、正常な製造公差のために、角の丸いまたは湾曲した特徴を有する。したがって、図に示す領域は概略的な性質のものであり、それらの領域の形状は、装置の領域の厳密な形状を示すものではなく、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２３】
図１ａから１ｅは、本発明による方法を使用して製造されるウェーハレベルのＬＥＤチップ１０の一実施形態を示す。ここで図１ａを参照すると、ＬＥＤチップ１０を、ウェーハレベルの製作工程で示す。すなわち、ＬＥＤチップ１０は、ウェーハから個々のＬＥＤチップへ分離／個片化される前に必要なすべてのステップを経たわけではない。ＬＥＤチップ１０間の分離線またはダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）線を示すために破線が含まれ、追加の製作ステップに続いて、図１ｅに示すように、ＬＥＤチップを個々の装置に分離することができる。図１ａから１ｅはまた、ウェーハレベルで２つの装置のみを示すが、単一のウェーハからさらに多くのＬＥＤチップを形成できることが理解される。たとえば、寸法が１平方ミリメートル（ｍｍ2）のＬＥＤチップを製作するとき、３インチ（７．６２ｃｍ）のウェーハ上に最高４５００個のＬＥＤチップを製作することができる。
【００２４】
ＬＥＤチップ１０はそれぞれ、異なる形で構成された多くの異なる半導体層を有することができる半導体ＬＥＤ１２を含む。ＬＥＤの製作および動作は、当技術分野では一般に周知であり、本明細書では簡単に論じるのみとする。ＬＥＤ１０の層は、周知の工程を使用して製作することができ、適切な工程は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）を使用する製作である。ＬＥＤ１２の層は通常、反対にドープした第１のエピタキシャル層１６と第２のエピタキシャル層１８との間に挟まれた活性層／領域１４を含み、これらの層はすべて、基板２０上に次々に形成される。この実施形態では、ＬＥＤ１２を、基板２０上の別々の装置として示す。この分離は、活性領域１４およびドープした層１６、１８の一部分を基板２０まで下にエッチングしてＬＥＤ１２間に開いた領域を形成することによって実現することができる。他の実施形態では、以下により詳細に説明するように、活性層１４およびドープした層１６、１８は、基板２０上で連続する層のままとすることができ、ＬＥＤチップが個片化されるときに個々の装置に分離することができる。
【００２５】
ＬＥＤ１２には追加の層および要素を含むこともでき、それには、バッファ層、核形成層、コンタクト層、および電流広がり層、ならびに光抽出層および要素が含まれるが、それに限定されるものではないことが理解される。活性領域１４は、単一量子井戸（ＳＱＷ）、多重量子井戸（ＭＱＷ）、ダブルヘテロ構造、または超格子構造を含むことができる。一実施形態では、第１のエピタキシャル層１６はｎ型にドープした層であり、第２のエピタキシャル層１８はｐ型にドープした層であるが、他の実施形態では、第１の層１６をｐ型にドープし、第２の層１８をｎ型にドープすることもできる。以下、第１のエピタキシャル層１６および第２のエピタキシャル層１８を、それぞれｎ型層およびｐ型層と呼ぶ。
【００２６】
ＬＥＤ１２の領域１４および層１６、１８は、異なる材料系から製作することができ、好ましい材料系は、ＩＩＩ族窒化物ベースの材料系である。ＩＩＩ族窒化物とは、窒素と、周期律表のＩＩＩ族内の元素、通常アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、およびインジウム（Ｉｎ）との間で形成される半導体化合物を指す。ＩＩＩ族窒化物という用語はまた、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）および窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）などの三元化合物および四元化合物も指す。好ましい実施形態では、ｎ型層１６およびｐ型層１８は窒化ガリウム（ＧａＮ）であり、活性領域１４はＩｎＧａＮである。代替実施形態では、ｎ型層１６およびｐ型層１８は、ＡｌＧａＮ、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）、またはアルミニウムガリウムインジウム砒素リン（ＡｌＧａＩｎＡｓＰ）とすることができる。
【００２７】
基板２０は、サファイア、炭化シリコン、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＧａＮなどの多くの材料から形成することができ、適切な基板は４Ｈ多形の炭化シリコンであるが、３Ｃ、６Ｈ、および１５Ｒ多形を含む他の炭化シリコン多形を使用することもできる。炭化シリコンには、サファイアより密接にＩＩＩ族窒化物と結晶格子整合するなどの特定の利点があり、その結果、より高い品質のＩＩＩ族窒化物膜が得られる。炭化シリコンはまた、熱伝導性が非常に高く、したがって炭化シリコン上のＩＩＩ族窒化物装置の総出力電力は、（サファイア上に形成された一部の装置の場合のように）基板の熱放散によって制限されない。ＳｉＣ基板は、ノースカロライナ州ＤｕｒｈａｍのＣｒｅｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．から入手可能であり、それらの基板を生成する方法は、学術文献、ならびに特許文献３、特許文献４、および特許文献５に記載されている。図示の実施形態では、基板２０はウェーハレベルであり、複数のＬＥＤ１２がウェーハ基板２０上に形成される。
【００２８】
ＬＥＤ１２はそれぞれ、第１のコンタクト２２および第２のコンタクト２４を有することができる。図示の実施形態では、ＬＥＤは垂直の幾何形状を有し、第１のコンタクト２２が基板２０に接し、第２のコンタクト２４がｐ型層１８に接している。第１のコンタクト２２は基板上の１つの層として示すが、ＬＥＤチップがウェーハから個片化されるとき、第１のコンタクト２２もまた分離され、したがって各ＬＥＤチップ１０が、第１のコンタクト２２のそれ自体の部分を有する。第１のコンタクト２２に印加される電気信号は、ｎ型層１６内に広がり、第２のコンタクト２４に印加される信号は、ｐ型層１８内に広がる。ＩＩＩ族窒化物装置の場合、通常、ｐ型層１８の一部またはすべてを薄い半透明の電流広がり層で覆うことがよく知られている。第２のコンタクト２４は、通常白金（Ｐｔ）などの金属または酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電酸化物の層を含むことができることが理解される。以下、第１のコンタクト２２および第２のコンタクト２４を、それぞれｎ型コンタクトおよびｐ型コンタクトと呼ぶ。
【００２９】
本発明はまた、両方のコンタクトがＬＥＤの上部に位置する横方向の幾何形状を有するＬＥＤとともに使用することもできる。ｐ型層１８および活性領域の一部分は、エッチングなどによって除去されて、ｎ型層１６上にコンタクトメサを露出させる。活性領域１４およびｐ型層１８の除去される部分の境界を、垂直の破線２５によって示す。ｎ型層１６のメサ上に、第２の横方向のｎ型コンタクト２６（同じく破線で示す）が設けられる。これらのコンタクトは、周知の堆積技法を使用して堆積させた周知の材料を含むことができる。
【００３０】
次に図１ｂを参照すると、本発明によれば、ＬＥＤ１２の被覆後ｐ型コンタクト２４に電気的に接触するために利用されるｐ型コンタクト脚柱２８が、ｐ型コンタクト２４上に形成される。脚柱２８は、多くの異なる導電材料から形成することができ、また電気メッキ、無電解メッキ、またはスタッドバンピングなどの多くの異なる周知の物理的または化学的堆積工程を使用して形成することができる。好ましいコンタクト脚柱は、金（Ａｕ）であり、スタッドバンピングを使用して形成される。この方法は通常、最も容易でかつ最も費用効果の高い手法である。脚柱２８は、Ａｕのほかに、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、もしくはインジウム、またはこれらの組合せなど、他の導電材料から形成することもできる。
【００３１】
スタッドバンプを形成する工程は一般に周知であり、本明細書では簡単に論じるのみとする。スタッドバンプは、従来のワイヤーボンディングで使用される「ボールボンディング（ｂａｌｌ  ｂｏｎｄｉｎｇ）」工程の修正形態によって、コンタクト（ボンドパッド）上に配置される。ボールボンディングでは、ボンドワイヤーの先端部を溶融させて、球を形成する。ワイヤーボンディング工具は、この球をコンタクトに押し付けて、機械力、熱、および／または超音波エネルギーをかけ、金属接続を生成する。次にワイヤーボンディング工具は、金ワイヤーをボード、基板、またはリード枠上の接続パッドまで延ばし、そのパッドへの「スティッチ（ｓｔｉｔｃｈ）」接合を行い、そしてボンドワイヤーを切断することによって終了して、別のサイクルを開始する。スタッドバンピングでは、第１のボールボンドは記載のように形成されるが、次いでワイヤーは、ボールのすぐ上方で切断される。その結果、金ボールまたは「スタッドバンプ」がコンタクト上に残り、下層のコンタクト金属への恒久的で信頼性の高い接続を提供する。次いでスタッドバンプを機械的圧力によって平滑化（または「コイニング（ｃｏｉｎｅｄ）」）して、上面をより平滑にしかつバンプ高さをより均一にしながら、同時に残りのあらゆるワイヤーをボール内に押し入れる。
【００３２】
脚柱２８の高さは、燐光体を添加した接着剤被覆の所望の厚さに応じて変動させることができ、ＬＥＤから燐光体を添加した接着剤被覆の上面に一致しまたはその上方へ延びるのに十分な高さにするべきである。この高さは、２００μｍを上回ることができ、典型的な脚柱高さは、２０から６０μｍの範囲内である。いくつかの実施形態では、２つ以上のスタッドバンプを積み重ねて、所望の脚柱高さを実現することができる。スタッドバンプまたは他の形の脚柱２８はまた、光損失を最小限にするために、反射層を有することができ、または反射材料から形成することができる。
【００３３】
図示の垂直の幾何形状型のＬＥＤ１２では、ｐ型コンタクト２４に必要な脚柱２８は１つのみである。代替の横方向の幾何形状のＬＥＤでは、横方向の幾何形状のｎ型コンタクト２６上に、ｐ型脚柱２８と実質上同じ高さで通常同じ材料からなる第２のｎ型脚柱３０（破線で示す）が、同じ工程を使用して形成される。
【００３４】
次に図１ｃを参照すると、ウェーハは、燐光体／接着剤被覆３２によって覆われる。被覆３２は、各ＬＥＤ１２およびそのコンタクト２２を覆い、その厚さは、脚柱２８を覆う／埋設するような厚さである。横方向の幾何形状の装置では、コンタクト２６および脚柱３０も埋設される。本発明は、ウェーハレベルでＬＥＤ１２を覆って燐光体被覆を堆積させ、特定の装置またはフィーチャ上の位置合わせを必要としないという利点を提供する。その代わりに、ウェーハ全体が覆われ、それによって、より簡単でかつより費用効果の高い製作工程を実現する。燐光体被覆は、スピン被覆、電気泳動堆積、静電堆積、印刷、ジェット印刷、またはスクリーン印刷などの異なる工程を使用して塗布することができる。
【００３５】
好ましい実施形態では、燐光体は、燐光体／接着剤混合物の形で、スピン被覆を使用して、ウェーハを覆って堆積させることができる。スピン被覆は、当技術分野では一般に周知であり、通常、所望の量の接着剤と燐光体の混合物を基板の中心に堆積させるステップと、基板を高速で回転させるステップとを含む。遠心加速度により、混合物は基板の縁部まで広がり、最終的に基板の縁部から離れる。最終層厚さおよび他の特性は、混合物の性質（粘性、乾燥速度、燐光体の百分率、表面張力など）およびスピン工程に対して選択するパラメータに依存する。大きなウェーハでは、基板を覆って燐光体／接着剤混合物を分注してから基板を高速で回転させることが有用である可能性がある。
【００３６】
別の実施形態では、燐光体は、周知の電気泳動堆積方法を使用して、ウェーハ上に堆積させる。このウェーハおよびそのＬＥＤを、液体中に懸濁させた燐光体粒子を含む溶液に露出させる。溶液とＬＥＤとの間に電気信号を印加して電界を発生させると、燐光体粒子はＬＥＤまで泳動し、その上に堆積する。この工程では通常、燐光体がＬＥＤを覆って粉末の形で残る。次いで、この燐光体を覆って接着剤を堆積させることができ、燐光体粒子は接着剤中に沈下して、被覆３２を形成する。接着剤被覆は、多くの周知の方法を使用して塗布することができ、一実施形態では、接着剤被覆は、スピン被覆を使用して塗布することができる。
【００３７】
次いで、使用される接着剤の種類などの異なる要因に応じて多くの異なる硬化方法を使用して、燐光体／接着剤被覆３２を硬化させることができる。異なる硬化方法には、熱硬化、紫外線（ＵＶ）硬化、赤外線（ＩＲ）硬化、または空気硬化が含まれるが、それに限定されるものではない。
【００３８】
異なる要因が、最終ＬＥＤチップ内の燐光体／接着剤被覆によって吸収されるＬＥＤ光の量を決定する。これらの要因には、燐光体粒子の寸法、燐光体添加の百分率、接着剤材料の種類、燐光体の種類と発せられる光の波長との間の整合の効率、および燐光体／接着層の厚さが含まれるが、それに限定されるものではない。これらの異なる要因を制御して、本発明によるＬＥＤチップの発光波長を制御することができる。
【００３９】
接着剤には異なる材料を使用することができ、好ましくは、硬化後頑丈であり、かつ可視波長スペクトルで実質上透明なものである。適切な材料には、シリコン、エポキシ、ガラス、スピンオンガラス、ＢＣＢ、ポリイミド、およびポリマーが含まれ、好ましい材料は、高電力のＬＥＤで透明性および信頼性が高いことから、シリコンである。適切なフェニルベースおよびメチルベースのシリコンは、Ｄｏｗ（登録商標）  Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販されている。他の実施形態では、接着剤材料は、チップ（半導体材料）および成長基板などのフィーチャと屈折率が整合するように設計することができ、それによって、内部全反射（ＴＩＲ）を低減させかつ光抽出を改善することができる。
【００４０】
本発明による被覆３２では、多くの異なる燐光体を使用することができる。本発明は特に、白色光を発するＬＥＤチップに適合される。本発明による一実施形態では、ＬＥＤ１２は青色波長スペクトル内の光を発し、燐光体が青色光の一部を吸収して黄色を再び発する。ＬＥＤチップ１０は、青色光および黄色光からなる白色光の組合せを発する。一実施形態では、燐光体は、市販のＹＡＧ：Ｃｅを含むが、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ（ＹＡＧ）などの（Ｇｄ、Ｙ）3（Ａｌ、Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ系に基づいて燐光体から形成された変換粒子を使用すると、広い黄色スペクトル全域の発光が可能である。白色発光ＬＥＤチップに使用できる他の黄色燐光体には、
Ｔｂ3-xＲＥxＯ12：Ｃｅ（ＴＡＧ）；ＲＥ＝Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ、または
Ｓｒ2-x-yＢａxＣａyＳｉＯ4：Ｅｕ
が含まれる。
【００４１】
白色色相の異なる白色（温白色）のＣＲＩをより高くするために、第１および第２の燐光体を結合することもでき、上記の黄色燐光体は、赤色燐光体と結合される。異なる赤色燐光体を使用することができ、それには、
ＳｒxＣａ1-xＳ：Ｅｕ、Ｙ；Ｙ＝ハロゲン化合物、
ＣａＳｉＡｌＮ3：Ｅｕ、または
Ｓｒ2-yＣａyＳｉＯ4：Ｅｕ
が含まれる。
【００４２】
他の燐光体を使用して、実質上すべての光を特定の色に変換することによって、飽和色発光を作り出すこともできる。たとえば、以下の燐光体を使用して、緑色飽和光を生成することができる。
ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、
Ｓｒ2-yＢａyＳｉＯ4：Ｅｕ、または
ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ。
【００４３】
以下に、ＬＥＤチップ１０内で変換粒子として使用されるいくつかの追加の適切な燐光体を挙げるが、他の燐光体を使用することもできる。それぞれ、青色および／またはＵＶ発光スペクトルで励起を示し、所望のピーク発光を提供し、効率的な光変換を有し、かつ許容可能なストークスシフトを有する。
黄色／緑色
（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）（Ａｌ、Ｇａ）2Ｓ4：Ｅｕ2+
Ｂａ2（Ｍｇ、Ｚｎ）Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕ2+
Ｇｄ0.46Ｓｒ0.31Ａｌ1.23ＯxＦ1.38：Ｅｕ2+0.06
（Ｂａ1-x-yＳｒxＣａy）ＳｉＯ4：Ｅｕ
Ｂａ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+
赤色
Ｌｕ2Ｏ3：Ｅｕ3+
（Ｓｒ2-xＬａx）（Ｃｅ1-xＥｕx）Ｏ4
Ｓｒ2Ｃｅ1-xＥｕxＯ4
Ｓｒ2-xＥｕxＣｅＯ4
ＳｒＴｉＯ3：Ｐｒ3+、Ｇａ3+
ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+
Ｓｒ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ2+
【００４４】
異なる寸法の燐光体粒子を使用することができ、それには、寸法１０〜１００ナノメートル（ｎｍ）の粒子から寸法２０〜３０μｍ以上の粒子が含まれるが、それに限定されるものではない。通常、粒子寸法をより小さくすると、より大きな寸法の粒子より良好に色を散乱しかつ混合して、より均一な光を提供する。より大きな粒子は通常、より小さな粒子と比較すると、光を変換するのにより効率的であるが、あまり均一でない光を発する。一実施形態では、粒子寸法は、２〜５μｍの範囲内である。他の実施形態では、被覆３２は、単色光源または多色光源に対して、異なる種類の燐光体を含むことができ、または複数の燐光体被覆を含むことができる。
【００４５】
被覆３２はまた、接着剤中に異なる濃度または添加量の燐光体材料を有することができ、典型的な濃度は、３０〜７０重量％の範囲内である。一実施形態では、燐光体濃度は約６５重量％であり、好ましくは、接着剤全体にわたって均一に分散される。他の実施形態ではさらに、被覆は、異なる濃度または種類の燐光体からなる複数の層を含むことができ、あるいは第１の透明シリコン被覆を堆積させ、その後に続いて燐光体を添加した層を堆積させることができる。
【００４６】
上に論じたように、脚柱２８（および横方向の装置の場合の脚柱３０）は、被覆３２によって埋設され、それによってＬＥＤチップ１０を、位置合わせを必要としないで被覆することができる。ＬＥＤチップの最初の被覆後、脚柱２８を露出させるために、さらなる加工が必要とされる。次に図１ｄを参照すると、被覆３２は、被覆の上面から脚柱２８が露出するように、薄層化または平坦化される。研削、ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）、またはポリッシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）などの周知の機械工程を含む多くの異なる薄層化工程を、好ましくは接着剤が硬化した後に、使用することができる。他の製作方法は、硬化する前に被覆を薄層化するためのスキージを含むことができ、または、被覆が硬化する前に加圧平坦化を使用することもできる。他の実施形態ではさらに、物理的もしくは化学的エッチング、またはアブレーションを使用して、被覆を薄層化することができる。薄層化工程では、脚柱を露出させるだけでなく、被覆を平坦化し、かつ被覆の最終厚さを制御することもできる。
【００４７】
平坦化後、被覆の表面粗さの実効値は、約１０ｎｍ以下になるべきであるが、表面は、他の表面粗さ測定値を有することもできる。いくつかの実施形態では、平坦化中に、表面にテキスチャを付けることができる。他の実施形態では、平坦化後に、光抽出を高めるために、レーザテキスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）、機械成形、エッチング（化学もしくはプラズマ）、または他の工程などによって、被覆または他の表面にテキスチャを付けることができる。テキスチャリングの結果、表面特徴は、高さまたは深さ０．１〜５μｍになり、好ましくは０．２〜１μｍになる。他の実施形態では、光抽出を改善するために、ＬＥＤ１２の表面にもテキスチャを付けまたは成形することができる。
【００４８】
次に図１ｅを参照すると、ダイシング、スクライブ（ｓｃｒｉｂｅ）および破断、またはエッチングなどの周知の方法を使用して、個々のＬＥＤチップ１０をウェーハから個片化することができる。個片化工程では、ＬＥＤチップ１０をそれぞれ分離し、各ＬＥＤチップ１０は実質上同じ厚さの被覆３２を有し、その結果、実質上同じ量の燐光体および発光特性を有する。これにより、類似の発光特性を有するＬＥＤチップ１０を、確実にかつ一貫して製作することが可能になる。個片化後ＬＥＤチップは、燐光体を加えるためのさらなる加工を必要としないで、パッケージ内に、またはサブマウントもしくはプリント回路ボード（ＰＣＢ）に取り付けることができる。一実施形態では、パッケージ／サブマウント／ＰＣＢは、従来のパッケージリードを有することができ、これらのリードに、脚柱が電気的に接続される。次いで、従来の封止により、ＬＥＤチップおよび電気的接続を取り囲むことができる。別の実施形態では、気密封止された覆いによって、ＬＥＤチップを密閉することができ、不活性雰囲気が、ＬＥＤチップを大気圧以下で取り囲む。
【００４９】
ＬＥＤチップ１０では、基板２０の方へ発せられるＬＥＤ１２からの光は、燐光体／接着剤被覆３２を通過しないで、ＬＥＤチップ１０から基板を通過することができる。これは、光の特定の色または色相を生成するのにふさわしいことがある。この基板の発光を防止または最小化すべき実施形態では、基板２０の方へ発せられるＬＥＤ１２からの光が阻止または吸収されるように、基板２０を不透明にすることができ、したがって、ＬＥＤチップ１０から発する光の大部分は、被覆３２を通過した光からくるようにする。
【００５０】
図２は、図１ａから１ｅに示した前述のＬＥＤチップ１０に類似しているが、ＬＥＤチップ４０の上部の方へのＬＥＤチップの発光を促しかつ基板２０内を通過する光を最小限にするための追加の特徴を有するＬＥＤチップ４０の別の実施形態を示す。ＬＥＤチップ１０内の特徴と類似の特徴には、同じ参照番号をここでも使用する。ＬＥＤチップ４０はそれぞれ、基板２０上に形成されたＬＥＤ１２を含み、ＬＥＤ１２は、基板２０上に次々に形成されたｎ型層１６と、活性領域１４と、ｐ型層１８とを有する。ＬＥＤチップ４０は、ｎ型コンタクト２２と、ｐ型コンタクト２４と、ｐ型脚柱２８と、被覆３２とをさらに含む。被覆３２を平坦化して脚柱２８を露出させる。別法として、ＬＥＤチップ４０は、追加の脚柱３０を有する横方向の幾何形状を有することができる。
【００５１】
ＬＥＤチップ４０はまた、活性領域から基板２０の方へ発せられる光を再びＬＥＤチップ４０の上部の方へ反射するように構成された反射層４２を含む。この反射層４２は、基板２０を通る光など、ＬＥＤ１２からの光のうち変換材料を通過しないでＬＥＤチップ４０から発する光の放出を低減させ、ＬＥＤチップ４０の上部の方へ被覆３２を通る発光を促進する。
【００５２】
反射層４２は、異なる形で、ＬＥＤチップ４０内の異なる位置に配置することができ、図示の層４２は、ｎ型層１６と基板２０との間に配置される。この層はまた、基板２０上でＬＥＤチップ１２の垂直縁部を越えて延びることができる。他の実施形態では、反射層は、ｎ型層１６と基板との間だけに位置する。層４２は異なる材料を含むことができ、それには、分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）などの金属または半導体反射器が含まれるが、それに限定されるものではない。
【００５３】
前述のように、活性領域１４ならびにｎ型層１６およびｐ型層１８は、ＬＥＤ１２間の破線によって示すように、基板２０上の連続する層とすることができる。これらの実施形態では、ＬＥＤチップ４０が個片化されるステップまで、ＬＥＤは分離されない。したがって、その結果得られるＬＥＤチップは、ＬＥＤの上面を覆って被覆層３２を有することができる。これにより、ＬＥＤ１２の側面からの活性領域光の放出が可能なりうるが、これらのＬＥＤを周囲のフィーチャに関連して利用する実施形態では、燐光体材料に遭遇しない光のこうした放出は、燐光体材料を通過する光の量と比較すると、極めて少なくすることができる。
【００５４】
本発明による方法を使用して、多くの異なる装置およびＬＥＤを被覆することができる。図３ａから３ｅは、図１ａから１ｅに示した前述のＬＥＤチップ１０とは異なる構造を有する異なるＬＥＤチップ６０を示す。まず図３ａを参照すると、ＬＥＤチップ６０もまた、ウェーハレベルであり、個片化前のものを示す。ＬＥＤチップ６０はＬＥＤ６２を含み、ＬＥＤ６２は、成長基板上に位置するのではなく、その代わりに、キャリア基板６４にフリップウェーハ接合される。この実施形態では、成長基板は、図１ａから１ｅ内の成長基板２０に対して前述した材料を含むことができるが、この実施形態では、成長基板は、フリップウェーハ接合後（または前）に除去される。この基板は、周知の研削および／またはエッチング工程を使用して除去される。ＬＥＤ６２は、層６６によってキャリア基板６４に取り付けられる。層６６は通常、１つまたは複数の接合／金属層であり、層６６に入射する光を反射する働きもする。他の実施形態では、成長基板または少なくとも成長基板の一部分はあとに残る。成長基板または残った部分は、ＬＥＤ６２からの光抽出を高めるように成形する、またはテキスチャを付けることができる。
【００５５】
ＬＥＤには多くの異なる材料系を使用することができ、好ましい材料系は、前述のように周知の工程を使用して成長させたＩＩＩ族窒化物材料系である。図１〜５内のＬＥＤ１２と同様に、ＬＥＤ６２はそれぞれ、通常、ｎ型エピタキシャル層７０とｐ型エピタキシャル７２との間に挟まれた活性領域６８を含むが、他の層を含むこともできる。ＬＥＤ６２はフリップウェーハ接合されるので、上層はｎ型層７０であり、ｐ型層７２は、活性領域６８と接合／金属層６６との間に配置された底層である。キャリア基板は、多くの異なる周知の材料とすることができ、適切な材料はシリコンである。
【００５６】
垂直の幾何形状のＬＥＤチップ６０では、ＬＥＤのそれぞれの上面にｎ型コンタクト７４を含むことができ、キャリア基板６４に接してｐ型コンタクト７６を形成することができる。ｎ型コンタクト７４およびｐ型コンタクト７６はまた、図１ａから１ｅに示した前述の第１のコンタクト２２および第２のコンタクト２４に類似の周知の技法を使用して堆積させた従来の導電材料から形成することができる。同じく前述のように、ＬＥＤは、横方向の幾何形状を有することができ、ｎ型およびｐ型コンタクトは、ＬＥＤの上部に位置する。
【００５７】
次に図３ｂを参照すると、ＬＥＤチップ６０はそれぞれ、その第１のコンタクト７０上に形成された脚柱７８を有することができ、各脚柱は、図１ｂから１ｅ内の脚柱２８に対して前述したものと同じ材料から、同じ方法を使用して形成される。次いで、図３ｃに示すように、ＬＥＤチップウェーハを、好ましくは燐光体を添加した接着剤を含むブランケット被覆８０によって覆うことができる。図１ｃから１ｅに示した前述の被覆３２の場合と同じ燐光体および接着剤を使用することができ、同じ方法を使用して堆積させることができる。被覆８０は、ＬＥＤ６２、ＬＥＤ６２の第１のコンタクト７４、および脚柱７８を覆いかつ埋設する。被覆８０は、位置合わせステップなしで堆積させる。
【００５８】
次に図３ｄを参照すると、被覆８０を平坦化または薄層化して、脚柱７８を露出させ、かつ前述の方法を使用して被覆８０の厚さを制御することができる。次に図３ｅを参照すると、前述の方法を使用して、個々のＬＥＤチップ６０をウェーハから個片化することができる。次いで、これらの装置を、サブマウントまたはＰＣＢにパッケージングまたは取り付けることができる。他の実施形態では、キャリア基板を除去して、被覆されたＬＥＤを残すことができ、次いでこのＬＥＤを、サブマウントまたはＰＣＢにパッケージングまたは取り付けることができる。
【００５９】
フリップウェーハ接合されたＬＥＤはまた、所望の方向への発光を促すための反射要素または層を有することができる。図４は、図３ａから３ｅに示した前述のＬＥＤチップ６０に類似のウェーハレベルのＬＥＤチップ９０を示す。類似の特徴には、同じ参照番号をここでも使用し、垂直の幾何形状のＬＥＤ６２を有するＬＥＤチップ９０を示すが、横方向の幾何形状のＬＥＤも使用できることが理解される。ＬＥＤチップ９０は、基板６４に取り付けられたＬＥＤ６２を含む。基板６４は、キャリア基板でも成長基板でもよい。ＬＥＤ６２はそれぞれ、前述のように、活性層６８と、ｎ型層７０と、ｐ型層７２と、ｐ型コンタクト７６と、ｎ型コンタクト７４と、脚柱７８とを含み、このＬＥＤを覆って、同じく前述のように、燐光体を添加した接着剤被覆８０が形成される。しかし、この実施形態では、ＬＥＤ６２と基板６４との間に反射層９２が含まれる。反射層９２は、ＤＢＲなどの高反射性の金属構造または反射性の半導体構造を含むことができる。反射層９２は、基板６４の方へ発せられるＬＥＤ光を反射し、光が基板内へ通過するのを防止するのに役立つ。光の少なくとも一部は、基板６４によって吸収することができる。またこれにより、ＬＥＤチップ９０からＬＥＤチップ９０の上部の方への発光を促す。特に基板６４がキャリア基板である実施形態では、反射層の下方にまたは他の位置に、接合／金属層（図示せず）を含むこともできることが理解される。ＬＥＤチップ９０はまた、下方の層とのオーム接触を促すために、ｐ型層７２に隣接してｐコンタクト層を含むことができる。
【００６０】
図５ａから５ｄは、図３ａから３ｅに示した前述のＬＥＤチップ６０に類似の、本発明によって製作されるＬＥＤチップ１００の別の実施形態を示す。しかし、この方法はまた、図１ａから１ｅに示した前述の実施形態などのフリップウェーハ接合されていない実施形態でも使用できることが理解される。まず図５ａを参照すると、ＬＥＤチップ１００は、基板６４に取り付けられた垂直のＬＥＤ６２を含む。基板６４はこの場合、キャリア基板である。前述のように、横方向のＬＥＤを使用することもできることが理解される。ＬＥＤ６２はそれぞれ、前述のように、活性層６８と、ｎ型層７０と、ｐ型層７２と、ｐ型コンタクト７６と、ｎ型コンタクト７４と、脚柱７８とを含む。しかし、ＬＥＤチップ１００は、予め製作された被覆層１０２によって覆われる。被覆層１０２は、同じく前述の材料から形成された接着剤内に与えられた前述の燐光体（および他の）材料を有することができる。
【００６１】
次に図５ｂを参照すると、層１０２が、ＬＥＤ６２および脚柱７８上に配置されてそれらを覆い、共形被覆を提供する。一実施形態では、層１０２とＬＥＤチップ１００との間に接着のための接合材料を含むことができ、シリコンまたはエポキシなどの典型的な接着剤が使用される。共形被覆をさらに促すために、層１０２を加熱することができ、または、真空をかけて、ＬＥＤチップ１００を覆うように層１０２を下方へ引き寄せることができる。また、層１０２をより容易にＬＥＤチップになじませるように、接着剤が完全に硬化していない状態で層１０２を用意することもできる。層１０２の共形配置後、接着剤を露出させて最終的に硬化させることができる。
【００６２】
次に図５ｃを参照すると、前述の方法を使用して層１０２を平坦化して、脚柱７８を露出させ、脚柱７８に接触できるようにすることができる。次いで、図５ｄに示すように、前述の方法を使用して、ＬＥＤチップ１００を個片化することができる。
【００６３】
ＬＥＤチップ１００のための製作方法により、層１０２の厚さを制御することによって、燐光体／接着剤の厚さを精密に制御することが可能になる。また、この方法により、ＬＥＤチップ１００の異なる所望の発光特性に対して、異なる層厚さおよび組成を使用することが可能になる。
【００６４】
図６ａから６ｃは、ＬＥＤチップ６０に類似の、本発明によるＬＥＤチップ１１０のさらに別の実施形態を示す。まず図９ａを参照すると、ＬＥＤチップ１１０はそれぞれ、基板６４に取り付けられた垂直のＬＥＤ６２を有する。基板６４は、キャリア基板でも成長基板でもよい。ＬＥＤ６２はそれぞれ、前述のように、活性層６８と、ｎ型層７０と、ｐ型層７２と、ｐ型コンタクト７６と、ｎ型コンタクト７４と、脚柱７８とを含む。ＬＥＤ６２を覆って、前述の材料から形成された被覆１１２が含まれ、脚柱７８を埋設する。
【００６５】
図６ｂを参照すると、この実施形態では、被覆１１２は、脚柱７８を露出させるために平坦化されない。その代わりに、被覆は、脚柱より高い高さのままであり、被覆１１２のうちの脚柱７８を埋設する部分が除去されて、被覆１１２内に凹部１１４を残す。脚柱７８は、接触のために、凹部１１４を通じて露出される。従来のパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）またはエッチング工程などの多くの異なる方法を使用して、被覆を除去することができる。次に図６ｃを参照すると、次いで、前述の方法を使用して、ＬＥＤチップ１１０を個片化することができる。
【００６６】
凹部１１４を形成するこの方法は、被覆１１２の平坦化と併せて使用することができる。層１１２は、ＬＥＤチップ１１０の所望の発光特性を提供する高さまで平坦化することができ、その高さは、脚柱７８より上方であってもよい。次いで、脚柱に接続できるように、凹部１１４を形成することができる。これにより、被覆より低く高さを低減させた脚柱を形成することができ、それによって、脚柱７８の形成に関係する製作コスト低減させることができる。この工程では、凹部の形成との何らかの位置合わせを必要とする可能性があるが、被覆１１２は依然として、位置合わせを必要としないで塗布される。
【００６７】
上記のＬＥＤチップの実施形態内の脚柱について、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、またはＩｎなどの導電材料を含み、好ましくはスタッドバンピング工程を使用して形成されるものとして説明した。別法として、脚柱は、異なる材料から形成することができ、また、異なる方法を使用して形成することができる。図７は、キャリア基板１２４上にフリップウェーハ接合されたＬＥＤ１２２を含む、ＬＥＤチップ１２０の別の実施形態を示す。この実施形態では、脚柱１３６は、通常脚柱１３６の形で形成される半導体材料１３８を含む。半導体材料１３８は、第１のコンタクト上に位置することができ、または図示のように、第１のエピタキシャル層１３０上に位置することもできる。半導体材料１３８の上面に、導電材料からなる脚柱層１４０が含まれ、第１のエピタキシャル層１３０の上面まで延び、ｎ型コンタクトを形成する。
【００６８】
半導体材料１３８は、多くの異なる形で形成することができ、ＬＥＤエピタキシャル層材料または成長基板材料、たとえばＧａＮ、ＳｉＣ、サファイア、Ｓｉを含む材料などの多くの異なる材料を含むことができる。一実施形態では、半導体材料１３８をエピタキシャル層からエッチングし、次いで脚柱層１４０で被覆することができる。他の実施形態では、ＬＥＤ１２２から成長基板を除去している間、成長基板の一部分をエピタキシャル層上に残すことができる。次いで、残った成長基板部分を、脚柱層１４０によって覆うことができる。
【００６９】
図８は、図７内のＬＥＤチップ１２０に類似の、なおウェーハ形状のＬＥＤチップ１５０の別の実施形態を示す。類似の特徴には、同じ参照番号をここでも使用する。ＬＥＤチップ１５０は、接合／金属層１２６によってキャリア基板１２４上にフリップウェーハ接合されたＬＥＤ１２２を含む。ＬＥＤ１２２のそれぞれの上で、好ましくはｎ型コンタクト１５５上に、脚柱１５４が形成される。脚柱１５４は、実質上脚柱１５４の形状のパターニング可能な材料１５６を含み、材料１５６は、第１のコンタクト１５２まで延びる導電材料の脚柱層１５８で覆われる。パターニング可能な材料１５６は、ＢＣＢ、ポリイミド、および誘電体などの、ＬＥＤ製作および動作に適合する異なる材料を含むことができる。これらの材料は、周知の工程を使用してＬＥＤ１１２上に形成することができる。別法として、脚柱１５４は、銀エポキシまたは印刷可能なインクなどのパターニング可能な導電材料を使用して形成することができ、その場合、層１５８は必ずしも必要でない。脚柱を製作する他の方法および手法を使用することもでき、そのいくつかは、非特許文献２に記載されている。
【００７０】
上記の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１２０および１５０を含むウェーハを被覆材料層によって覆い、ＬＥＤチップおよびそれらの脚柱を埋設することができる。被覆材料は、前述の燐光体および接着剤を含むことができ、また前述の方法を使用して薄層化し、被覆材料から脚柱を露出させることができる。次いで、前述の方法を使用して、ＬＥＤチップを個片化することができる。
【００７１】
本発明を使用して、ウェーハレベル発光体アレイを製作することもできる。図９は、接合／金属層１７６によってキャリア基板１７４上にフリップウェーハ接合されたＬＥＤ１７２を含むウェーハレベルＬＥＤアレイ１７０の一実施形態を示す。これらのＬＥＤは、第１のエピタキシャル層１８０と第２のエピタキシャル層１８２との間に活性領域１７８を含み、第１のコンタクト１８４が第１のエピタキシャル層１８０上に位置する。第１のコンタクト１８４上に脚柱１８６が含まれ、燐光体を添加した接着剤被覆の被覆１８８がＬＥＤ１７２、コンタクト１８４、および脚柱１８６を覆い、被覆を薄層化して脚柱１８６の上部を露出させる。しかしＬＥＤアレイ１７０では、個々のＬＥＤチップは個片化されない。その代わりに、ＬＥＤ１７２の表面に相互接続金属パッド１９０が含まれ、脚柱１８６の露出した上部を並列に相互接続する。金属パッド１９０に印加される電気信号は、金属パッド１９０に結合された脚柱１８６を有するＬＥＤに伝わり、アレイ内のＬＥＤを点灯させる。ＬＥＤアレイは、金属パッド１９０によって相互接続されたＬＥＤに応じて、列またはブロックなどの異なる形で構成された多くの異なる数のＬＥＤを含むことができることが理解される。
【００７２】
図１０は、同じくキャリア基板２０４にフリップウェーハ接合されたＬＥＤ２０２を有し、ＬＥＤ２０２がそれぞれ、第１のエピタキシャル層２１０と第２のエピタキシャル層２１２との間に活性領域２０８を含む、本発明によるＬＥＤアレイ２００の別の実施形態を示す。第１のエピタキシャル層２１０上に第１のコンタクト２１４が位置し、第１のコンタクト２１４上に脚柱２１６が形成される。ＬＥＤ２０２、第１のコンタクト２１４、および脚柱２１６を覆って、燐光体を添加した接着剤被覆２１８が含まれ、脚柱２１６の上面を露出させる。ＬＥＤ２０２は、電気絶縁接合層２２０によってキャリア基板２０４に取り付けられ、各ＬＥＤ２０２と絶縁接合層２２０との間にｐコンタクト２２２が位置する。ＬＥＤ２０２間で、ｐコンタクトと被覆２１８の表面との間に導電バイア２２４が通され、被覆１１８の表面で、各ポスト２２４とそれぞれの隣接する脚柱２１６との間にそれぞれの金属パッド２２６が通される。この構成により、ＬＥＤ２０２が直列アレイで接続されるようなＬＥＤ２０２間の導電経路を実現し、ＬＥＤ間の導電経路は、絶縁接合層２２０によって基板から分離される。金属パッドに印加される電気信号は、各ＬＥＤの中を進み、アレイ内のＬＥＤに発光させる。ＬＥＤアレイ２００は、金属パッド２２６によって相互接続されたＬＥＤに応じて、列またはブロックなどの異なる形で構成された多くの異なる数のＬＥＤを含むことができることが理解される。
【００７３】
本発明によれば、異なる構造を有する多くの異なるＬＥＤチップを製作することができる。図１１は、図１ａから１ｅに示した前述のＬＥＤチップ１０と同様に構成された、本発明によるＬＥＤチップ３５０の別の実施形態を示す。類似の特徴には、同じ参照番号をここでも使用する。ＬＥＤチップ３５０は、垂直の幾何形状を有し、ＬＥＤ１２を含み、ＬＥＤ１２はそれぞれ、ｎ型エピタキシャル層１６とｐ型エピタキシャル層１８との間に活性領域１４を含む。ｐ型コンタクト２４上に脚柱２８が形成され、燐光体を添加した接着剤被覆３２がＬＥＤ１２を覆う。しかし、この実施形態では、ＬＥＤ１２は透明基板３５２上に位置し、基板３５２に接してＬＥＤ１２の反対側に反射層３５４を形成することができる。ＬＥＤ１２からの光は、損失を最小にしながら、基板３５２を通過し、反射層３５４から再び反射することができる。コンタクト２２と基板３５２との間に反射層３５４を示すが、反射層３５４を最低層として、反射層３５４と基板３５２との間にコンタクト２２を配置するなどの異なる形で構成できることが理解される。
【００７４】
図１２はまた、同じく図１ａから１ｅ内のＬＥＤチップと類似して構成された、本発明によるＬＥＤチップ３７０の別の実施形態を示す。この実施形態では、ＬＥＤチップ３７０は、横方向の幾何形状を有し、ＬＥＤ１２を含み、ＬＥＤ１２はそれぞれ、ｎ型エピタキシャル層１６とｐ型エピタキシャル層１８との間に活性領域１４を含む。ｐ型層１８および活性領域１４の一部分がエッチングされてｎ型層１６を暴露し、ｐ型層１８上にｐ型コンタクト２４が位置し、ｎ型層１６上にｎ型コンタクト２６が位置する。ｐ型コンタクト２４上にｐ型脚柱２８が位置し、ｎ型コンタクト２６上にｎ型脚柱３０が位置する。燐光体を添加した接着剤被覆３２がＬＥＤ１２を覆い、被覆３２から脚柱２８、３０が露出する。ＬＥＤ１２は、透明基板３７２上に位置し、基板３７２に接してＬＥＤ１２の反対側に反射層３７４が含まれる。ＬＥＤ１２は、横方向の幾何形状を有し、ＬＥＤ１２それぞれの上部にｐ型コンタクト２４およびｐ型脚柱２８が位置する。反射層３７４はまた、ＬＥＤからの光を反射し、基板３７２を通る光の損失を最小にする。
【００７５】
本発明によれば、ＬＥＤチップに対する多くの異なる変形形態を製作することができ、図１３は、成長基板４０４上でｎ型層４０６とｐ型層４０８との間に活性領域４０５をもつＬＥＤ４０２を有するＬＥＤチップ４００の別の実施形態を示す。ＬＥＤ４０２はまた、薄層化された成長基板を備え、または後に成長基板が除去されることが理解される。ＬＥＤはまた、ｎ型コンタクト４０７およびｐ型コンタクト４０９を有する。ＬＥＤ４０２は、ダイシングまたは個片化され、サブマウント／キャリアウェーハ４１０にフリップチップ接合される。サブマウント／キャリアウェーハ４１０上に導電トレース４１２が形成され、トレース４１２上にＬＥＤ４０２がそれぞれ取り付けられて、第１のトレース４１２ａがｎ型層４０６に電気的に接触し、第２のトレース４１２ｂがｐ型層４０８に接触する。スパッタリングなどの周知の技法を使用して堆積させたアルミニウム（Ａｌ）またはＡｕを含む従来のトレースを使用することができる。ＬＥＤ４０２は、Ａｕなどの周知の材料、または金／スズはんだバンプもしくはスタッドバンプを使用して従来の形で構成できるフリップチップボンド４１３によって、トレース４１２に取り付けられる。
【００７６】
図１３、ならびに上記および下記で論じる実施形態では、脚柱はまた、導電層によって被覆された絶縁材料から形成することもできることがさらに理解される。一実施形態では、脚柱は、基板材料またはサブマウント／キャリアウェーハ材料を含むことができる。ＬＥＤチップ４００では、脚柱を有するサブマウント／キャリアウェーハを製作することができ、ＬＥＤはそれぞれ、脚柱間に取り付けられる。他の構成を使用して、導電トレースまたはＬＥＤに接触する導電層を、脚柱を覆って形成することができる。これらの脚柱は、多くの異なる形状および寸法を有することができ、一実施形態では、反射カップを含み、このカップ内にＬＥＤを取り付けることができることがさらに理解される。このカップは、他の構成を使用して、導電トレースまたはＬＥＤに接触する導電層で被覆することができる。燐光体接着剤被覆の平坦化中、接触のために、カップの上部を露出させることができる。さらに他の実施形態では、カップは、独自の脚柱を有することができ、これらの脚柱を平坦化中に露出させることができる。
【００７７】
第１のトレース４１２ａ上にｎ型脚柱４１４が形成され、第２のトレース４１２ｂ上にｐ型脚柱４１６が形成される。どちらの脚柱も、前述の方法を使用して形成される。ＬＥＤ４０２を覆って燐光体／接着剤被覆４１８が含まれ、脚柱４１４、４１６を埋設する。次いで、接触のために、被覆４１８を平坦化して脚柱４１４、４１６を露出させ、または他の実施形態では、被覆内に凹部を形成して脚柱４１４、４１６を露出させることができる。次いで、前述の工程を使用して、ＬＥＤチップを個片化することができる。
【００７８】
ＬＥＤチップ４００に関連して説明した製作方法では、ウェーハ４０４に取り付けるために選択される所望の発光特性を有する質の良い個片化されたＬＥＤ４０２を使用することができる。またこの構成では、空間を形成するために材料をエッチングすることにより貴重なエピタキシャル材料を無駄にすることなく、ＬＥＤ４０２間の空間をより大きくしてＬＥＤ４０２をウェーハに取り付けることができる。
【００７９】
図１４は、キャリア基板に取り付けられた、個片化された横方向の幾何形状のＬＥＤ５０２を有する、本発明によるＬＥＤチップ５００のさらに別の実施形態を示す。ＬＥＤ５０２はそれぞれ、ｎ型層５０６とｐ型層５０８との間に活性領域５０４を含み、これらはすべて、成長基板５１０上に次々に形成される。基板５１０は多くの異なる材料とすることができ、好ましい基板はサファイアなどの透明材料である。ＬＥＤ５０２は個片化され、成長基板５１０のうちの少なくとも一部分は残る。
【００８０】
次いで、ＬＥＤ５０２を、基板を下にして、キャリア基板５１２に取り付けることができる。キャリア基板５１２は、透明基板５１６上に第１の燐光体／接着剤被覆５１４を含む。第１の被覆５１４は、ＬＥＤ５０２を保持するように接着性とすることができ、または追加の接着剤材料を使用することができる。
【００８１】
ｐ型層５０８上にｐ型コンタクト５１８が設けられ、ｎ型層５０６上にｎ型コンタクト５２０が設けられる。コンタクト５１８、５２０は、多くの異なる材料を含むことができ、好ましい材料は反射性である。反射性であることによって、コンタクト５１８、５２０は、活性領域光を反射して、キャリア基板５１２を主な発光表面にする。前述のように、ｐ型コンタクト５１８上にｐ型脚柱５２２が形成され、ｎ型コンタクト５２０上にｎ型脚柱５２４が形成される。ＬＥＤ５０２を覆って第２の燐光体／接着剤被覆５２６が形成され、脚柱５２２、５２４を埋設する。次いで、前述のように、第２の被覆５２６を平坦化して、脚柱５２２、５２４を暴露する。
【００８２】
次いで、ＬＥＤチップ５００を個片化することができ、この構成では、第１の被覆５１４および第２の被覆５２６によって提供される燐光体層によって取り囲まれたＬＥＤ５０２を有するＬＥＤチップ５００を提供する。個片化されたＬＥＤチップ５００はまた、第１および第２の被覆が白色発光ＬＥＤフリップチップを提供することを除いて、さらなる燐光体加工なしで従来のフリップチップ装置としてパッケージすることができる。この実施形態は、ウェーハキャリアウェーハ５１２に取り付けるための所望の発光特性を有する質の良い個片化されたＬＥＤ５０２を使用することができ、その結果質の良いＬＥＤチップ５０２が得られるというさらなる利点を提供する。ＬＥＤ５０２はまた、空間を形成するために材料をエッチングすることにより貴重なエピタキシャル材料を無駄にすることなく、ＬＥＤ５０２間の空間をより大きくしてウェーハに取り付けることができる。
【００８３】
図１５ａから１５ｄは、本発明によるＬＥＤチップ６００のさらに別の実施形態を示す。まず図１５ａを参照すると、ＬＥＤチップはそれぞれＬＥＤ６０２を含み、ＬＥＤ６０２はそれぞれ、ｎ型層６０６とｐ型層６０８との間に活性領域６０４を有し、これらはすべて、成長基板６１０上に次々に形成される。成長基板６１０は、サファイアなどの透明材料であることが好ましい。ＬＥＤ６０２は横方向の幾何形状を有し、ｎ型層６０６上に反射性ｎ型コンタクト６１２が位置し、ｐ型層６０８上に反射性ｐ型コンタクト６１４が位置する。ｎ型コンタクト６１２上にｎ型脚柱６１６が形成され、ｐ型コンタクト６１４上にｐ型脚柱６１８が形成される。ＬＥＤ６０２を覆って第１の燐光体／接着剤被覆６２０が設けられ、最初に脚柱６１６、６１８を埋設し、次いで被覆を平坦化してこれらの脚柱を暴露する。
【００８４】
次に図１５ｂを参照すると、基板６１０を貫通してトレンチ６２２が形成され、部分的に被覆６２０内に延びる。トレンチは、ＬＥＤ６０２間に構成される。トレンチ６２２は、エッチングまたは切断などによる多くの異なる方法を使用して形成することができる。次に図１５ｃを参照すると、基板６１０のトレンチ側を覆って第２の燐光体／接着剤被覆６２４を形成し、トレンチ６２２を埋めることができる。次いで、望みに応じて、第２の被覆が平坦化される。図１５ｄを参照すると、ＬＥＤチップ６００を個片化することができ、ＬＥＤ６０２は、第１の被覆６２０および第２の被覆６２４によって提供される燐光体層によって取り囲まれる。ＬＥＤチップ６００は、図１４内のＬＥＤチップ５００と類似の利点を提供し、追加の燐光体加工なしで白色光を発光できる質の良いフリップチップ装置を提供する。
【００８５】
再び図１５ａおよび１５ｂを参照すると、トレンチ６２２を形成する代替法として、成長基板６１０を完全に除去して、ｎ型層６０６の底面を露出させることができる。次いで、露出したｎ型層を覆って第２の燐光体／接着剤被覆６２４を形成し、かつ望みに応じて平坦化することができる。
【００８６】
また、本発明を使用して、ＬＥＤチップウェーハ内に形成されたものではなく、個々のＬＥＤを覆うことができる。これらの実施形態では、ＬＥＤチップを個片化し、次いでパッケージ内にまたはサブマウントもしくはＰＣＢに取り付けることができる。次いで、本発明によれば、ＬＥＤチップを被覆しかつ平坦化して、接触のために脚柱（複数可）を露出させることができる。
【００８７】
本発明について、その特定の好ましい構成を参照して詳細に説明したが、他の構成も可能である。したがって、本発明の精神および範囲は、前述の構成に限定されるべきではない。
【図１ａ】
2010517290.tif 000003
【図１ｂ】
2010517290.tif 000004
【図１ｃ】
2010517290.tif 000005
【図１ｄ】
2010517290.tif 000006
【図１ｅ】
2010517290.tif 000007
【図２】
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【図３ａ】
2010517290.tif 000009
【図３ｂ】
2010517290.tif 000010
【図３ｃ】
2010517290.tif 000011
【図３ｄ】
2010517290.tif 000012
【図３ｅ】
2010517290.tif 000013
【図４】
2010517290.tif 000014
【図５ａ】
2010517290.tif 000015
【図５ｂ】
2010517290.tif 000016
【図５ｃ】
2010517290.tif 000017
【図５ｄ】
2010517290.tif 000018
【図６ａ】
2010517290.tif 000019
【図６ｂ】
2010517290.tif 000020
【図６ｃ】
2010517290.tif 000021
【図７】
2010517290.tif 000022
【図８】
2010517290.tif 000023
【図９】
2010517290.tif 000024
【図１０】
2010517290.tif 000025
【図１１】
2010517290.tif 000026
【図１２】
2010517290.tif 000027
【図１３】
2010517290.tif 000028
【図１４】
2010517290.tif 000029
【図１５ａ】
2010517290.tif 000030
【図１５ｂ】
2010517290.tif 000031
【図１５ｃ】
2010517290.tif 000032
【図１５ｄ】
2010517290.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月24日(2009.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤを設けるステップと、
前記ＬＥＤ上に脚柱を堆積させるステップであって、前記脚柱はそれぞれ前記ＬＥＤのうちの１つに電気的に接触するステップと、
前記ＬＥＤを覆って被覆を形成するステップであって、前記被覆は前記脚柱のうちの少なくとも一部を埋設するステップと、
前記埋設された脚柱のうちの少なくとも一部を露出させながら前記ＬＥＤ上に前記被覆のうちの少なくとも一部を残して前記被覆を平坦化するステップと
を含むことを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを製作する方法。
【請求項２】
前記ＬＥＤチップは、白色光を発することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＬＥＤのそれぞれの上にコンタクトを堆積させるステップをさらに含み、前記脚柱は、前記コンタクト上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＬＥＤは、基板上に設けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記基板は、成形されまたはテキスチャ付きであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ＬＥＤは基板上に設けられ、前記基板内にトレンチを形成するステップと、前記トレンチを埋める第２の被覆を形成するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記被覆上に表面テキスチャを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＬＥＤを個片化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記被覆は、燐光体を添加した接着剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記脚柱は、スタッドバンピングを使用して形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＬＥＤの少なくとも一部の周辺に第２の被覆を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の被覆を平坦化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記脚柱のうちの少なくとも一部を相互接続する金属パッドを、前記平坦化した被覆上に堆積させて、ＬＥＤアレイを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記被覆の総厚さのばらつきは、平均被覆厚さの５０％未満であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
複数のＬＥＤをキャリア基板上にフリップチップ接合するステップと、
前記ＬＥＤのそれぞれに電気的に接触する導電脚柱を形成するステップと、
前記ＬＥＤを覆ってブランケット被覆を形成するステップであって、前記被覆は前記脚柱のうちの少なくとも一部を埋設するステップと、
前記埋設された脚柱のうちの少なくとも一部を露出させるように前記被覆を平坦化するステップと
を含むことを特徴とするＬＥＤチップを製作する方法。
【請求項１６】
複数のＬＥＤと、
それぞれ前記ＬＥＤのうちの１つに電気的に接触する複数の脚柱と、
前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆う被覆とを含み、前記脚柱のうちの少なくとも一部は、前記被覆を貫通して前記被覆の表面まで延び、前記被覆の前記表面で露出する
ことを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）チップウェーハ。
【請求項１７】
前記ＬＥＤは、基板ウェーハ上に位置することを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項１８】
複数のコンタクトをさらに含み、前記コンタクトはそれぞれ、前記ＬＥＤのうちの１つの上に位置し、前記脚柱のうちの少なくとも一部は、前記コンタクト上に形成されることを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項１９】
前記基板ウェーハは、分離してＬＥＤチップにすることが可能であることを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項２０】
前記被覆は、テキスチャ付きの表面を有することを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項２１】
前記被覆は、散乱粒子を含むことを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項２２】
前記被覆は、燐光体を添加した接着剤を含むことを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項２３】
前記ＬＥＤは、ＬＥＤアレイ内で相互接続されることを特徴とする請求項１６に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項２４】
前記基板ウェーハに一体形成された反射層をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項２５】
前記ＬＥＤは基板上に設けられ、前記基板内のトレンチと、前記トレンチを埋める第２の被覆とをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項２６】
ＬＥＤと、
前記ＬＥＤに電気的に接触する脚柱と、
前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆う被覆とを含み、前記脚柱は、前記被覆の表面まで延び、前記被覆の前記表面で露出することを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ。
【国際調査報告】
2010517290.tif 000034
2010517290.tif 000035
2010517290.tif 000036