(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、ワイア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。
2010517289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テキスチャ付きの表面を有するＬＥＤと、
前記ＬＥＤ上のコンタクトと、
前記コンタクト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、電気的接触のために前記被覆を貫通しかつ露出する
ことを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ。
【請求項２】
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請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項３】
前記ＬＥＤは、白色光を発することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項４】
前記被覆は、前記ＬＥＤの上面に位置することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項５】
前記被覆は、前記ＬＥＤの上面および側面に位置することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項６】
前記ＬＥＤは、基板上に位置することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項７】
前記被覆はまた、前記基板の側面にも位置することを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤチップ。
【請求項８】
電流広がり構造をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項９】
電流広がり層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１０】
前記被覆の表面は、テキスチャ付きであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１１】
前記被覆は、成形されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１２】
前記被覆は、１つまたは複数の燐光体を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１３】
前記被覆は、燐光体の濃度が異なる部分を含むことを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１４】
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１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１５】
前記脚柱は、マイクロワイアを含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１６】
前記基板と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１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項１７】
発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージであって、
サブマウントに取り付けられたＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤを覆って取り付けられたレンズとを含み、したがって前記ＬＥＤチップからの光は前記パッケージから前記レンズを通って発せられ、各ＬＥＤチップは、
ＬＥＤと、
前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆いかつ前記サブマウントを覆わない一体化した被覆とを含むことを特徴とするＬＥＤパッケージ。
【請求項１８】
前記一体化した被覆は、ウェーハレベルで前記ＬＥＤを前記で少なくとも部分的に覆い、かつウェーハレベルで前記被覆を硬化させることによって形成されることを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１９】
サブマウントに取り付けられた反射カップをさらに含み、前記ＬＥＤは前記反射カップ内に取り付けられ、前記被覆は前記反射カップを覆わないことを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項２０】
前記ＬＥＤに電気的に接触する脚柱をさらに含み、前記脚柱は、電気的接触のために前記被覆を貫通しかつ露出することを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項２１】
前記脚柱は、前記被覆の表面まで延び、前記被覆の表面で露出することを特徴とする請求項２０に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項２２】
前記ＬＥＤの表面は、テキスチャ付きであることを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項２３】
前記被覆の表面は、テキスチャ付きであることを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項２４】
前記ＬＥＤ上に電流広がり構造をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項２５】
前記レンズは平坦であることを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項２６】
前記ＬＥＤと前記レンズとの間に封止剤をさらに含み、前記レンズは前記封止剤に接触することを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項２７】
前記レンズは前記ＬＥＤに接触することを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項２８】
白色光を発することを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項２９】
基板に取り付けられたＬＥＤと、
前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆う一体化した被覆とを含み、前記一体化した被覆は、ウェーハレベルで前記ＬＥＤを前記被覆で少なくとも部分的に覆い、かつウェーハレベルで前記被覆を硬化させることによって形成される
ことを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ。
【請求項３０】
前記被覆は、前記ＬＥＤの上面に位置することを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項３１】
前記被覆は、前記ＬＥＤの上面および側面に位置することを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項３２】
前記被覆は、前記ＬＥＤの上面および側面、ならびに前記基板の側面に位置することを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項３３】
前記被覆は、前記基板の底面に位置することを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項３４】
反射層をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項３５】
前記ＬＥＤの表面は、テキスチャ付きであることを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項３６】
前記基板は、少なくとも部分的に透明であることを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項３７】
前記基板は、不透明であることを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項３８】
前記ＬＥＤに電気的に接触し、かつ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脚柱をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項３９】
電流広がり構造をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項４０】
電流広がり層をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項４１】
前記被覆の表面は、テキスチャ付きであることを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項４２】
前記被覆は、成形されることを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項４３】
前記被覆は、１つまたは複数の燐光体を含むことを特徴とする請求項２９に記載のＬＥＤチップ。
【請求項４４】
前記被覆は、燐光体の濃度が異なる部分を含むことを特徴とする請求項４３に記載のＬＥＤチップ。
【請求項４５】
基板の表面に複数のＬＥＤを設けるステップと、
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、
前記基板内に溝を形成するステップであって、前記溝のうちの少なくとも一部は隣接するＬＥＤ間に位置するステップと、
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薄層化するステップと
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４６】
前記基板を薄層化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記基板は、前記溝とは反対側の表面から薄層化されることを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
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４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記薄層化するステップは、前記溝の底部と前記溝とは反対側の前記基板の表面との間に前記基板の安定化部分を残し、前記安定化部分および前記被覆を切断することによって前記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４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記個片化されたＬＥＤのうちの少なくとも一部は、ＬＥＤ、脚柱、前記被覆の一部分、および前記基板の一部分を含み、前記被覆は、前記ＬＥＤおよび前記基板の側面の一部を少なくとも部分的に覆うことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記被覆は、前記溝を少なくとも部分的に埋め、前記薄層化ステップでは、前記基板を前記溝の底部まで薄層化し、前記ＬＥＤのうちの隣接するＬＥＤ間で前記被覆を切断することによって前記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４６に記載の方法。
【請求項５２】
前記個片化されたＬＥＤのうちの少なくとも一部は、ＬＥＤ、脚柱、前記被覆の一部分、および前記基板の一部分を含み、前記被覆は、前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆い、かつ前記基板の側面の実質上すべてを覆うことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記個片化されたＬＥＤは、前記被覆の一部分を含み、前記部分は、成形またはパターニングされることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５４】
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４５に記載の方法。
【請求項５５】
前記脚柱のうちの少なくとも一部は、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４５に記載の方法。
【請求項５６】
前記脚柱のうちの少なくとも一部は、マイクロワイアを含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項５７】
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４５に記載の方法。
【請求項５８】
前記ＬＥＤ上に電流広がり構造を形成するステップをさらに含み、前記電流広がり構造はそれぞれ、前記コンタクトのうちの少なくとも１つに電気的に接触することを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項５９】
少なくとも１つの電流広がり層を堆積させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項６０】
前記ＬＥＤは、キャリア基板上にフリップチップ実装されることを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項６１】
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４５に記載の方法。
【請求項６２】
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４５に記載の方法。
【請求項６３】
前記表面テキスチャは、前記被覆の厚さの１０％より大きく寸法設定されたテキスチャリング特徴を含むことを特徴とする請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記ＬＥＤ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４５に記載の方法。
【請求項６５】
前記表面テキスチャは、前記ＬＥＤの厚さの１０％より大きく寸法設定されたテキスチャリング特徴を含むことを特徴とする請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
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４５に記載の方法。
【請求項６７】
前記被覆は、散乱粒子を含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項６８】
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４５に記載の方法。
【請求項６９】
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４５に記載の方法。
【請求項７０】
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４５に記載の方法。
【請求項７１】
光抽出を高めるために少なくとも１つのテキスチャ付きの表面を有する複数の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、電気的接触のために貫通しかつ露出する
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７２】
前記脚柱のうちの少なくとも一部は、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請求項７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項７３】
前記脚柱のうちの少なくとも１つは、スタッドバンプを含むことを特徴とする請求項７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項７４】
前記脚柱のうちの少なくとも１つは、マイクロワイアを含むことを特徴とする請求項７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項７５】
前記ＬＥＤのうちの１つの上に少なくとも１つの電流広がり構造をさらに含み、前記電流広がり構造は、前記コンタクトのうちの少なくとも１つに電気的に接触することを特徴とする請求項７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項７６】
少なくとも１つの電流広がり層をさらに含むことを特徴とする請求項７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項７７】
前記テキスチャ付きのＬＥＤ表面は、前記ＬＥＤの厚さの１０％より大きなテキスチャ特徴を含むことを特徴とする請求項７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項７８】
前記被覆は、テキスチャ付きの表面を含むことを特徴とする請求項７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項７９】
前記被覆のテキスチャ付きの表面は、前記被覆の厚さの１０％より大きな特徴を有することを特徴とする請求項７８に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項８０】
２つの隣接するＬＥＤ間に溝をさらに含み、前記被覆は、前記溝を少なくとも部分的に埋めることを特徴とする請求項７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項８１】
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７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項８２】
前記被覆は、散乱粒子を含むことを特徴とする請求項７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項８３】
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７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項８４】
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７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項８５】
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７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項８６】
前記被覆は、燐光体の濃度が異なる複数の部分を含むことを特徴とする請求項７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項８７】
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７１に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、政府の支援で、契約第ＵＳＡＦ０５−２−５５０７号の下で行われた。政府は、本発明に特定の権利を有する。
本出願は、２００７年１月２２日出願のChitnisらの米国特許出願第１１／６５６７５９号明細書の一部継続出願であり、同出願の利益を主張する。
【０００２】
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】
【０００３】
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、活性層からおよびＬＥＤのすべての表面から発せられる。
【０００４】
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、このＬＥＤを黄色燐光体、ポリマー、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。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、この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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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アボンドパッドにアクセスすることである。標準的なウェーハ製作技法によるワイアボンドにアクセスすることは、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】
【００１０】
【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】
【００１１】
【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】
【００１２】
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、前記被覆材料の一部を前記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、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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】
【００１７】
【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２ａ】本発明による別の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２ｂ】本発明による別の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２ｃ】本発明による別の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２ｄ】本発明による別の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２ｅ】本発明による別の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２ｆ】本発明による別の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２ｇ】本発明による別の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３】マイクロワイア脚柱を有する、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】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５ｂ】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５ｃ】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５ｄ】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５ｅ】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６】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７】ＬＥＤチップを製作する本発明による方法の一実施形態に対する流れ図である。
【図８ａ】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８ｂ】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８ｃ】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８ｄ】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９ａ】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９ｂ】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９ｃ】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１０】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１１】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１２】本発明によるＬＥＤアレイの一実施形態の断面図である。
【図１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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１８ａ】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１８ｂ】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１８ｃ】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１８ｄ】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１９】テキスチャ付きの表面を有する、本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図２０】電流広がり構造を有する、本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の上面図である。
【図２１】テキスチャ付きの表面を有する、本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図２２】テキスチャ付きの表面を有する、本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図２３】本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図２４】本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図２５】本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図２６】本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図２７】半球状の被覆を有する、本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図２８】凹面状の被覆を有する、本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図２９】テキスチャ付きの表面をもつ被覆を有する、本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図３０】燐光体の濃度が異なる部分を有する、本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図３１】燐光体の濃度が異なる部分を有する、本発明によるＬＥＤチップの別の実施形態の断面図である。
【図３２】本発明によるＬＥＤパッケージの断面図である。
【図３３】図３２内のＬＥＤパッケージの上面図である。
【図３４】本発明によるＬＥＤパッケージに対する性能特性を示す表である。
【図３５】本発明による異なるＬＥＤパッケージに対する性能特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、ワイアボンディングのためにコンタクトのうちの１つまたは複数にアクセスできるようにする。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部分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、ワイア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。
【００１９】
本発明は、ブランケット被覆後にワイアボンドパッドにアクセス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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。第１および第２のコンタクトは、Ａｕ、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、またはこれらの組合せなどの多くの異なる材料を含むことができる。さらに他の実施形態では、コンタクトは、酸化インジウムスズ、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化カドミウムスズ、チタンタングステンニッケル、酸化インジウム、酸化スズ、酸化マグネシウム、ＺｎＧａ2Ｏ4、ＺｎＯ2／Ｓｂ、Ｇａ2Ｏ3／Ｓｎ、ＡｇＩｎＯ2／Ｓｎ、Ｉｎ2Ｏ3／Ｚｎ、ＣｕＡｌＯ2、ＬａＣｕＯＳ、ＣｕＧａＯ2、およびＳｒＣｕ2Ｏ2などの導電酸化物および透明導電酸化物を含むことができる。使用される材料は、コンタクトの位置、ならびに透明性、接合抵抗率、およびシート抵抗などの所望の光特性および電気特性に応じて選択することができる。
【００３０】
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できることが知られている。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が、他の材料を使用することも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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、マスク蒸着（電子ビーム、スパッタリング）、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、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、もしくはこれらの組合せを含む第１および第２のコンタクトに利用される金属、または上記の導電酸化物および透明導電酸化物など、他の導電材料から形成することもできる。
【００３３】
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、従来のワイア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、ボンドワイアの先端部を溶融させて、球を形成する。ワイア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。次にワイアボンディング工具は、金ワイアをボード、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、そしてボンドワイア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、次いでワイアは、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アをボール内に押し入れる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、特定の装置または特徴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／接着剤被覆は、スピン被覆、分注、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。他の実施形態では、被覆３２は、別に製作されたパフォーム（ｐｅｒｆｏｒｍ）として用意することができ、このパフォームを、ＬＥＤのそれぞれを覆って接合することができる。パフォーム塗布方法の一実施形態については、以下に説明し、図７ａから７ｄに示す。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
接着剤には異なる材料を使用することができ、好ましくは材料は、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である。適切な材料には、シリコン、エポキシ、ガラス、無機ガラス、スピンオンガラス、誘電体、ＢＣＢ、ポリイミド、ポリマー、およびこれらの混成物が含まれ、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特徴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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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+
【００４６】
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。
【００４７】
本発明による方法は、ＥＰＤなどの従来の堆積工程と比較すると、異なる寸法の粒子をＬＥＤ上に堆積させるのにより効果的でありうる。ＥＰＤ堆積工程では、同様の寸法の燐光体粒子は、溶液中の電界に反応し、ＬＥＤ上に堆積することができる。異なる寸法、特により大きい寸法を有する粒子は、電界に対して同じように反応せず、堆積しない可能性がある。本方法を利用することで、塗布する前に望みに応じて、異なる寸法の燐光体を被覆内に含むことができ、したがって最終の被覆は、光を効果的に散乱しかつ混合するためのより小さい寸法と、光を効率的に変換するためのより大きな寸法との所望の組合せを有することができる。
【００４８】
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、これらの複数の層は、異なる接着剤材料を含むことができる。他の実施形態では、これらの層のうちの１つまたは複数は、燐光体なしで用意することができ、１つまたは複数の層は、ＬＥＤ光に対して実質上透明である。以下により詳しく説明するように、いくつかの実施形態では、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。
【００４９】
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ＬＥＤを覆う被覆の最終厚さを制御することもできる。前述のように、被覆３２は、平坦化後には多くの異なる厚さを有することができ、一実施形態での厚さの範囲は、１から１００μｍである。さらに別の実施形態では、適切な厚さの範囲は、３０から５０μｍである。他の実施形態では、被覆の厚さは、ウェーハ全体の発光のばらつきを補償するように、ウェーハ全体でまたは単一のＬＥＤ全体で不均一にすることができる。
【００５０】
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）、スクラッチング（ｓｃｒａｔｃｈｉｎｇ）、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。
【００５１】
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。ウェーハが類似の波長の光を発するＬＥＤを有することで、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。ＬＥＤチップの個片化後、被覆層はＬＥＤの側面に残り、側面から発するＬＥＤ光はまた、被覆およびその燐光体粒子を通過する。この結果、側面が発した光の少なくとも一部が変換され、それにより、異なる視る角度でより一貫した発光特性を有するＬＥＤチップを提供することができる。
【００５２】
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。
【００５３】
上記および下記の実施形態について、垂直および横方向の幾何形状の装置を参照して説明するが、異なる幾何形状を有する他の装置も使用できることが理解される。たとえば、本発明によれば、２つの底面コンタクトを有し脚柱をもたない装置を被覆することもでき、これらの装置への電気的接触は、キャリア基板などを通じて、異なる形で行われる。
【００５４】
図２ａから２ｆは、本発明によるＬＥＤチップ４０を製作する別の方法を示し、図１ａから１ｅに示すＬＥＤチップ１０内の特徴と類似の特徴には、これらの特徴に対する上記の説明が同じ参照番号を使用する他の実施形態にも当てはまることを理解した上で、同じ参照番号をここでも使用する。図２ａを参照すると、ＬＥＤチップ４０を、ウェーハレベルの製作工程で示し、ＬＥＤチップ４０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４０間の分離線、個片化線、またはダイシング線を示すために、ＬＥＤチップ間に破線を示す。図１ａから１ｅに示す前述のＬＥＤチップ１０と同様に、ウェーハレベルで２つの装置を示すが、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。
【００５５】
ＬＥＤチップ４０はそれぞれ、反対にドープした層１６、１８間に挟まれた活性層／領域１４を有するＬＥＤ１２を含み、これらの層はすべて、基板２０上に位置する。これらのＬＥＤを、基板２０まで下にエッチングまたは機械的に切断してＬＥＤ１２間に開いた領域を形成した別々の装置として示すが、前述のように、これらの層を連続させることができ、個々の装置は、個片化中に分離される。異なる実施形態では、研削後、隣接するＬＥＤ間に異なる空間を有することができ、一実施形態では、離隔距離は約５０マイクロメートル（ミクロン）である。ＬＥＤチップ４０には追加の層を含むことができること、ならびにこの製作方法を、キャリアウェーハ上に設けられたフリップチップＬＥＤとともに使用できることがさらに理解される。
【００５６】
ＬＥＤ１２はそれぞれ、第１および第２のコンタクトを有することができ、垂直の幾何形状の装置では、第２のコンタクト２４は、第２のエピタキシャル層１８上に位置することができる。図２ｅに示して以下に説明するように、本方法における後のステップで、第１のコンタクト（図示せず）を基板２０上に堆積させる。横方向の幾何形状の装置では、前述のように、第２の横方向のｎ型コンタクト２６（破線で示す）が、ｎ型層のメサ上に設けられる。これらのコンタクトは、図１ａから１ｅで前述の材料を含むことができ、また周知の技法を使用して堆積させることができる。
【００５７】
第２のコンタクト２４上にｐ型コンタクト脚柱２８が形成され、横方向の幾何形状の装置では、横方向の幾何形状のｎ型コンタクト２６上に第２のｎ型コンタクト脚柱３０（破線で示す）を形成することができる。ｐ型コンタクト脚柱２８と第２のｎ型コンタクト脚柱３０は通常、周知の工程を使用して、同じ材料から実質上同じ高さで形成される。しかし、代替実施形態では、脚柱２８、３０を異なる高さで形成することができる。脚柱２８、３０は、前述のように同じ材料から形成でき、また以下に記載の基板溝の形成後など、本方法における異なる時点で形成できることが理解される。
【００５８】
基板２０は、異なる厚さを有することができ、ＬＥＤチップ１０の一実施形態では、基板の厚さは約６００μｍである。この厚さの基板２０を、ブレードソーイングまたはレーザソーイングを使用してソーイング（ｓａｗｉｎｇ）またはダイシングすることは、困難でありかつ時間がかかる。ブレードソーイングでは、基板に亀裂が生じる危険があり、その結果、亀裂がＬＥＤ１２まで延びてＬＥＤ１２を損傷する危険をもたらす恐れがある。そのような厚い基板をレーザソーイングするには、多重パス／多重レベルのダイシングもしくは高電力のレーザダイシング、またはこれら両方の組合せを必要とするはずである。多重レベルのダイシングには時間がかかる一方、高電力のレーザダイシングは、炭化をもたらし、ＬＥＤチップの性能に悪影響を及ぼす恐れがある。
【００５９】
亀裂および炭化が生じる危険を低減し、かつ製作の速度を維持するために、レーザ、ブレード、または他の切断方法を使用して基板２０を上部から部分的に切断して、プレコート（ｐｒｅ−ｃｏａｔ）スクライブ、溝、またはトレンチ（「溝」）を形成することができる。一実施形態では、切り口が基板２０を部分的に貫通して隣接するＬＥＤ１２間に溝３４を形成するときに、ブレードが使用される。ブレードの幅に応じて、溝３４も、１５〜２５μｍの範囲内などの異なる幅を有することができる。この溝により、最終的にＬＥＤチップ１０を分離するようにソーイングまたはダイシングしなければならない基板２０の厚さを低減させ、それによって、亀裂が生じる危険を低減する。これらのトレンチは、特定の基板厚さおよび基板のための材料、ならびに切断方法に応じて、異なる深さおよび幅を有することができる。一実施形態では、これらの溝の深さは、５０から４００μｍの範囲内である。さらに別の実施形態では、これらの溝の深さは、１００〜１５０μｍの範囲内とすることができる。
【００６０】
次に図２ｃを参照すると、ＬＥＤ１２を、燐光体／接着剤被覆３２によって覆うことができる。被覆３２は、前述の方法を使用して塗布しかつ硬化させることができ、前述の材料を含むことができる。被覆３２で溝３４を少なくとも部分的に埋めることができ、したがって被覆３２は、基板２０の上面より下方へ進む。好ましい実施形態では、被覆は、溝３４を実質上埋める。脚柱２８（および横方向の脚柱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。硬化後、脚柱２８を露出させるために、追加の加工が必要とされる。図２ｄを参照すると、被覆の上面から脚柱２８が露出するように、前述の方法を使用して、被覆３２を薄層化または平坦化することができる。ＬＥＤ１２を覆う被覆は、１から１００μｍの範囲内などの多くの異なる厚さを有することができ、一実施形態では、適切な厚さの範囲は、３０から５０μｍである。
【００６１】
次に図２ｅを参照すると、基板２０を薄層化して、ＬＥＤチップをＬＥＤパッケージ内に取り付けるなどの特定の最終用途に対して所望の全体的な装置高さを提供することができる。本実施形態によるＬＥＤチップは、以下に説明しかつ図３１および３２に示すパッケージなどの多くの異なるＬＥＤパッケージ内に取り付けることができる。本発明による１つのＬＥＤパッケージでは、基板２０は、ＬＥＤチップの全体的な高さが１００から１５０μｍの範囲内になるように薄層化される。しかし、他の用途またはパッケージのためのＬＥＤチップは、異なる全体的な厚さを有することができることが理解される。基板は、機械研削または化学的エッチングなどの周知の方法を使用して薄層化し、トレンチ３４の底部と基板２０の底面との間に、基板２０の比較的小さな安定化部分３６を残すことができる。安定化部分３６は、その後の加工ステップ中に基板（ウェーハ）の完全性を維持し、また異なる厚さを有することができ、いくつかの実施形態では、厚さは１０〜３０μｍの範囲内である。
【００６２】
図２ｆに示すさらに別の実施形態では、溝の底部部分に到達するように基板２０を薄層化して、隣接するＬＥＤチップ４０間には硬化した被覆３２の一部分だけを残すことができる。そのような一実施形態では、溝３４は、１００μｍを上回る深さを有することができ、基板２０を１００μｍまで薄層化して、少なくとも溝３４の底部部分に到達することができる。ここでＬＥＤパッケージの全体的な厚さは、約１３０μｍとすることができる。
【００６３】
次に図２ｅおよび２ｆを参照すると、垂直の幾何形状のＬＥＤ１２では、薄層化した基板２０の底面に、導電材料層として第１のコンタクト２２を含むことができ、コンタクト２２は、前述の材料と同じ材料から形成される。ＬＥＤチップ４０がウェーハから個片化されるとき、各ＬＥＤチップ４０は、第１のコンタクト２２を形成する層の一部分を有する。第１のコンタクト２２と第２のコンタクト２４の間に電気信号が印加されて、ＬＥＤ１２が発光する。
【００６４】
次に図２ｇを参照すると、ダイシング、スクライブおよび破断、切断、またはエッチングなどの周知の方法を使用して、ＬＥＤチップをウェーハから個片化することができる。この方法は通常、被覆３２（および図２ｅの場合は安定化部分３６）を底部または上部のいずれかから切断して、ＬＥＤチップ４０を分離するステップを含む。代替実施形態では、被覆３２（または図２ｅの実施形態の場合は安定化部分３６および被覆３２）を底部から部分的に切断し、そして被覆の残りの部分を、周知の方法を使用して破断して、ＬＥＤチップ４０を分離する。一実施形態では、底部からの切り口が３０〜４０ミクロンに到達してから破断されるが、切り口は異なる深さに到達することもできることが理解される。
【００６５】
個片化されたＬＥＤチップ４０は、基板２０の側壁の少なくとも一部に残っている被覆３２の一部分を有することができる。以下により詳しく説明するように、この側壁被覆は、特に基板がＬＥＤ光を少なくとも部分的に伝達する実施形態では、ＬＥＤチップの均一な発光を向上させることができる。本発明による方法で使用される異なる切断および破断ステップの結果、ＬＥＤチップ上の表面に角度を付けることができ、一実施形態では、被覆３２を破断してＬＥＤチップ４０を個片化することで、被覆３２にリップまたは他の凹凸を残すことができる。
【００６６】
前述のように、脚柱は、多くの異なる導電材料から形成することができ、また多くの異なる形で形成することができる。好ましい脚柱は、それぞれのＬＥＤへの導電経路を依然として提供しながら、被覆を塗布する硬化および平坦化工程に耐えることが可能である。図３は、前述のＬＥＤチップ１０に類似しているが異なる種類の脚柱を有する、本発明によるＬＥＤチップ４５の別の実施形態を示す。ＬＥＤチップ４５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４５は、ｎ型コンタクト２２と、ｐ型コンタクト２４と、被覆３２とをさらに含む。ｐ型コンタクト２４上に脚柱４６が含まれ、被覆を平坦化して脚柱４６の上部を露出させる。しかし、この実施形態では、脚柱４６は、スタッドバンプを含まず、その代わりに、短いワイアまたはマイクロワイアを含む。異なる方法を使用してマイクロワイアを形成することができ、適切な方法は、ｐ型コンタクト２４へのマイクロソルダリング（ｍｉｃｒｏ  ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）である。マイクロワイアは、その後の加工ステップに耐えることを可能にする異なる長さおよび幅を有することができ、適切な長さは５〜５００μｍの範囲内であり、幅は５０〜２００μｍの範囲である。次いで、前述の方法などの異なる方法を使用して、ＬＥＤチップを個片化することができる。別法として、ＬＥＤチップ４０は、横方向の幾何形状を有することができ、第２の横方向のｎ型コンタクト２６を第２のマイクロワイア４８（破線で示す）とともに含むことができる。マイクロワイア４６、４８は、Ａｕ、Ｃｕ、および他の金属などの多くの異なる導電材料を単独でまたは組み合わせて形成することができる。
【００６７】
前述のＬＥＤチップ１０、４０、および４５では、透明基板の場合に基板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。この基板の発光または吸収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（Ｓｉなど）にすることができ、したがって、ＬＥＤチップ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。
【００６８】
図４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５０の上部の方へのＬＥＤチップの発光を促進しかつ基板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５０の別の実施形態を示す。ＬＥＤチップ５０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５０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５０は、前述のように追加の脚柱を有する横方向の幾何形状を有することができる。
【００６９】
ＬＥＤチップ５０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５０の上部の方へ反射するように構成された反射層５２を含むことができる。この反射層５２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５０から発する光の放出を低減させ、ＬＥＤチップ５０の上部の方へ被覆３２を通る発光を促進する。
【００７０】
反射層５２は、異なる形で、ＬＥＤチップ５０内の異なる位置に配置することができ、図示の層５２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５２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。また、基板２０上などのＬＥＤチップ５０上の他の位置に反射層を含むこともできることが理解される。
【００７１】
いくつかの実施形態では、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５０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の上面のみを覆って被覆層３２を有することができ、個片化後、側面には被覆が存在しない。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を周囲の特徴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。下記のさらに他の実施形態では、ＬＥＤチップは、これらの表面から発する光の変換を促進するために、側面を覆う被覆を含むことができる。
【００７２】
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５ａから５ｅ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５ａ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しまたはテキスチャを付けることができる。
【００７３】
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１ａ〜１ｅ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。
【００７４】
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。
【００７５】
次に図５ｂ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５ｃ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。
【００７６】
次に図５ｄ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５ｅ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。ＬＥＤチップ６０は、図２ａから２ｆに示した前述の溝および基板薄層化方法を使用して同様に製作できることがさらに理解される。
【００７７】
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進するための反射要素または層を有することができる。図６は、図５ａから５ｆ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進する。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進するために、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。
【００７８】
前述の方法は、多くの追加の加工ステップを含むことができ、また異なる順序で完成されるステップを有することができる。追加のステップは、製作における異なる時点でＬＥＤチップを精査または試験するステップと、ＬＥＤの動作特性を補完してＬＥＤチップの標的動作特性に到達するように、燐光体／接着剤被覆の厚さおよび／または組成を調整するステップとを含むことができる。
【００７９】
図７は、本発明による方法１００の一実施形態に対する流れ図であり、前述の製造ステップの多くを組み込むが、燐光体／接着剤被覆を調整する追加のステップも含む。方法１００は、コンピュータ制御下で、またはコンピュータの援助で、実現することができる。１０２で、ＬＥＤは、図５ａから５ｅに示して前述したように、連続するエピタキシャル層として成長基板上に設けられ、かつキャリア基板上にフリップチップ実装され、成長基板は除去される。次いでＬＥＤを切断して、キャリア基板上に個々の装置を形成することができる。代替実施形態では、ＬＥＤは、キャリア基板上にフリップチップ実装する前に切断することができ、成長基板は、個々のＬＥＤから除去される。
【００８０】
１０４で、ウェーハは、電気的および光学的試験などの異なる方法を使用して精査される。その結果得られるデータをコンピュータに提供することができ、このコンピュータで、キャリアウェーハ全体のＬＥＤの動作特性のマップが生成される。このマップは、どのＬＥＤが特定の動作基準を満たし、どのＬＥＤが満たさないのかに関するデータを含むことができる。次いで、そのＬＥＤを有するキャリアウェーハを、そのＬＥＤの動作特性に応じて、ビニングすることができる。適切な燐光体または蛍光材料は、ウェーハが波長範囲に基づいて特定の色点または色範囲を標的とするように選択することができる。たとえば、青色発光ＬＥＤが特定の白色光の色点または範囲を標的とするのに適切な燐光体を選択することができる。
【００８１】
１０６で、図２ｂに示して前述したように、キャリア基板内に、プレコートトレンチまたは溝を形成することができる。１０８で、キャリアウェーハおよびそのＬＥＤについて、欠陥があるかどうかを目視検査することができ、その結果もまた、コンピュータに送られて、電気的／光学的試験データマップにマージされる。その結果得られるマップを利用して、所望の基準を満たすことを示す「良好な」ダイマップを生成することができる。１１０で、キャリアウェーハの厚さを測定することもでき、その結果もまた、コンピュータに提供される。
【００８２】
１１２で、上記（図１ａおよび１ｂなど）の実施形態に説明したように、ＬＥＤ上に脚柱が形成され、脚注は、たとえばスタッドバンプまたはマイクロワイアを含むことができる。ＬＥＤ上には適切なコンタクトを堆積させることもできることが理解される。ダイマップを使用して、脚柱が「良好な」ＬＥＤ上にのみ形成されるようにすることができる。別法として、すべてのＬＥＤ上に脚柱を形成することもできる。
【００８３】
１１４で、前述（図１ｃなど）の方法を使用して、ＬＥＤチップ上にＬＥＤチップを覆って燐光体／接着剤被覆を形成し、次いで硬化させることができる。適切な燐光体材料は、キャリアウェーハ上のＬＥＤの特性およびＬＥＤチップに対する所望の色点に基づいて選択することができる。上記のような１つまたは異なる燐光体を使用することができ、前述の方法を使用して加えることができる。
【００８４】
１１６で、前述（図１ｄなど）の方法を使用して燐光体層を薄層化し、燐光体／接着剤被覆によって埋設された脚柱を露出させることができる。ウェーハ全体のＬＥＤの動作特性および選択した燐光体（または蛍光）材料の特性に基づいて、所望の色点／範囲に到達し、なお脚柱を露出させるように、被覆の最終の厚さを計算することができる。いくつかの実施形態では、適切な厚さの決定および薄層化を、コンピュータ制御下で自動化することができる。
【００８５】
１１８で、ウェーハを再び電気的にかつ光学的に精査して、色および強度による最終的なビニングのための色点を決定することができる。１２０で、図２ｅに示して前述したように、キャリアウェーハの裏面を薄層化して、全体的なウェーハの所望の厚さを実現することができる。ステップ１２２で、前述の方法を使用して、ＬＥＤチップが個片化される。ステップ１２４で、ウェーハレベルのプローブデータを使用して、個々のＬＥＤチップがビニングされかつ分類される。
【００８６】
本発明による方法は、最終のＬＥＤチップに対する所望の特性を実現するように燐光体被覆を調整するために利用される異なるステップを有することができることが理解される。この方法はまた、前述のステップより少ないまたは多いステップを有し、異なる順序で行うことができる異なるステップを利用することができる。
【００８７】
図８ａから８ｄは、図５ａから５ｆ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１３０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８ａを参照すると、ＬＥＤチップ１３０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１３０は、予め製作されまたは予め形成された被覆層１３２によって覆われる。被覆層１３２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。
【００８８】
次に図８ｂを参照すると、層１３２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１３２とＬＥＤチップ１３０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進するために、層１３２を加熱することができ、または、真空をかけて、ＬＥＤチップ１３０を覆うように層１３２を下方へ引き寄せることができる。また、層１３２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１３２を用意することもできる。層１３２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。
【００８９】
次に図８ｃを参照すると、前述の方法を使用して層１３２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８ｄに示すように、図２ａから２ｆに示した前述の溝および基板薄層化方法を含む前述の方法を使用して、ＬＥＤチップ１３０を個片化することができる。
【００９０】
ＬＥＤチップ１３０のための製作方法により、層１３２の厚さを制御することによって、燐光体／接着剤被覆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１３０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。異なる実施形態では、異なる接着剤材料内に異なる濃度で異なる燐光体を有する２つ以上の予め製作されまたは予め形成された層を利用して、所望のＬＥＤチップ発光色点を実現できることが理解される。
【００９１】
図９ａから９ｃは、ＬＥＤチップ６０に類似の、本発明によるＬＥＤチップ１４０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１４０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１４２が含まれ、脚柱７８を埋設する。
【００９２】
図９ｂを参照すると、この実施形態では、被覆１４２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１４２のうちの脚柱７８を埋設する部分が除去されて、被覆１４２内に凹部部分１４４を残す。脚柱７８は、接触のために、凹部部分１４４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９ｃを参照すると、次いで、前述の方法を使用して、ＬＥＤチップ１４０を個片化することができる。
【００９３】
凹部部分１４４を形成するこの方法は、被覆１４２の平坦化と併せて使用することができる。層１４２は、ＬＥＤチップ１４０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、脚柱にアクセスできるように、凹部部分１４４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、凹部部分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１４２は依然として、位置合わせを必要としないで塗布される。
【００９４】
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、前述の導電酸化物および透明導電酸化物などの異なる材料から形成することができ、また前述のように、異なる方法を使用して形成することができる。図１０は、キャリア基板１５４上にフリップウェーハ接合されたＬＥＤ１５２を含む、本発明によるＬＥＤチップ１５０の別の実施形態を示す。この実施形態では、脚柱１５６は、通常脚柱１５６の形で形成される半導体材料１５８を含む。半導体材料１５８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１６０上に位置することもできる。半導体材料１５８の上面に、導電材料からなる脚柱層１６２が含まれ、第１のエピタキシャル層１６０の上面まで延び、ｎ型コンタクトを形成する。
【００９５】
半導体材料１５８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１５８をエピタキシャル層からエッチングし、次いで脚柱層１６２で被覆することができる。他の実施形態では、ＬＥＤ１５２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１６２によって覆うことができる。
【００９６】
図１１は、図１０内のＬＥＤチップ１５０に類似の、なおウェーハ形状のＬＥＤチップ１７０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１７０は、キャリア基板１５４上にフリップウェーハ接合されたＬＥＤ１５２を含む。ＬＥＤ１５２のそれぞれの上で、好ましくはｎ型コンタクト１７５上に、脚柱１７４が形成される。脚柱１７４は、実質上脚柱１７４の形状のパターニング可能な材料１７６を含み、材料１７６は、第１のコンタクト１７５まで延びる導電材料の脚柱層１７８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ＬＥＤ１５２上に形成することができる。別法として、脚柱１７４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１７８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。
【００９７】
上記の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１５０および１７０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。
【００９８】
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１２は、接合／金属層１８３によってキャリア基板１８２上にフリップウェーハ接合されたＬＥＤ１８１を含むウェーハレベルＬＥＤアレイ１８０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１８５と第２のエピタキシャル層１８６との間に活性領域１８４を含み、第１のコンタクト１８７が第１のエピタキシャル層１８５上に位置する。第１のコンタクト１８７上に脚柱１８８が含まれ、燐光体を添加した接着剤被覆の被覆１８９がＬＥＤ１８１、コンタクト１８７、および脚柱１８８を覆い、被覆を薄層化して脚柱１８８の上部を露出させる。しかしＬＥＤアレイ１８０では、個々のＬＥＤチップは個片化されない。その代わりに、ＬＥＤアレイ１８０の表面に相互接続金属パッド１９０が含まれ、脚柱１８８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１８８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１８０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。
【００９９】
図１３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。
【０１００】
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１４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。
【０１０１】
図１５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。
【０１０２】
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１６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。
【０１０３】
図１６、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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
図１７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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
図１８ａから１８ｄ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１８ａ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。
【０１１１】
次に図１８ｂを参照すると、基板６１０を貫通して裏面トレンチ６２２が形成され、部分的に被覆６２０内に延びる。トレンチ６２２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１８ｃ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１８ｄ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１７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。
【０１１２】
再び図１８ａおよび１８ｂ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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
本発明によるＬＥＤチップは、ＬＥＤチップの光抽出を高めるような特徴などの多くの異なる特徴を有するように、異なる形で構成することができる。図１９は、前述の方法を利用して製作できるＬＥＤチップ７００の別の実施形態を示す。ＬＥＤチップ７００は、基板７０４上にＬＥＤ７０２を含む。このＬＥＤは、接合材料７０６によって基板７０４上にフリップチップ実装されることが好ましい。他の実施形態では、基板は、ＬＥＤ７０２に対する成長基板を含むことができる。ＬＥＤ７０２は、前述の材料などの多くの異なる半導体材料から形成することができ、活性層／領域ならびに反対にドープした層（ｎ型およびｐ型）を含む前述の層を含むことができる。説明および理解を簡単にするために、ＬＥＤ７０２の異なる層は図示しない。
【０１１５】
ＬＥＤチップ７００は、第１のコンタクト７０８および第２のコンタクト７１０をさらに含む。フリップチップＬＥＤでは、第１のコンタクト７０８はｎ型層上に位置し、第２のコンタクト７１０は、基板７０４に接する導電材料層の形であり、第２のコンタクト７１０に印加される電気信号が基板７０４を通ってＬＥＤのｐ型層へ広がるように構成される。コンタクト７０８、７１０は、前述の導電材料のうちのいずれかから形成することができ、この実施形態では、第２のコンタクト７１０はＡｕＳｎを含む。横方向の幾何形状の装置では、ＬＥＤ７０２の表面に第１および第２のコンタクトを含むことができることが理解される。
【０１１６】
第１のコンタクト７０８上に、前述の材料から形成できかつ前述の方法を使用して製作できる脚柱７１２が含まれる。横方向の幾何形状の装置では、第２のコンタクト上に第２の脚柱を含むことができる。ＬＥＤ７０２を覆って燐光体／接着剤被覆７１４を含むことができ、脚柱７１２は、第１のコンタクト７０８から被覆７１４の上面まで延びる。被覆７１４は、前述の材料を含むことができ、前述の方法を使用して塗付しかつ平坦化することができる。図示の実施形態では、ＬＥＤ７０２の表面７１６にテキスチャを付け、粗面化し、またはパターニングして、光抽出を高める。周知の機械的またはエッチング方法ならびにマイクロナノ刻印方法を使用して、テキスチャリングを施すことができる。接合材料７０６に隣接しているＬＥＤの反対側の表面にテキスチャを付けて光抽出を高めることもでき、テキスチャリングはフリップチップ実装の前に実行され、テキスチャリングは接合材料７０６内に埋め込まれることも理解される。
【０１１７】
ＬＥＤチップ７００では、被覆７１４は、基板７０４の側面に沿って延び、図２ａから２ｆに示した前述の溝および基板薄層化方法を含む多くの異なる方法を使用して形成することができる。この方法を使用して形成され、かつ基板の安定化部分が残るように形成されるＬＥＤチップでは、安定化部分に対応する側面の一部分が、被覆７１４によって覆われないで残る。本発明による代替の溝および基板薄層化方法では、溝が被覆で埋められたとき、溝内の被覆材料によってウェーハを安定化できるように、溝をより広くすることができる。次いで、溝の底部まで基板を薄層化し、ＬＥＤチップを分離することができる。これにより、ＬＥＤチップの側面の実質上すべてに沿って被覆を残すことができ、それによって、均一なＬＥＤチップの発光を高めることができる。
【０１１８】
ＬＥＤチップの異なる実施形態では、ＬＥＤチップの層および特徴に対して異なる寸法を有することができる。図示の実施形態では、第２のコンタクト７１０の厚さは約３μｍとすることができ、基板７０４の厚さは約１００μｍとすることができ、ＬＥＤ７０２の全体的な厚さは約３μｍとすることができる。このＬＥＤを粗面化する結果、前記ＬＥＤ１２内で異なる深さを有する特徴を得ることができ、この粗面化により、深さ約２μｍの谷を提供する。テキスチャ付きの特徴の深さは変えることができるが、好ましい深さは、ＬＥＤ７０２の全体的な厚さの１０％より大きい。ＬＥＤ７０２の上面を覆う被覆７１４の厚さは、谷の最下点から測定すると約３０μｍである。コンタクト７０８の厚さは、谷の最下点から測定すると約５μｍであり、脚柱の高さは約２５μｍである。
【０１１９】
本発明によるＬＥＤチップの実施形態はまた、発光の均一性および効率をさらに高めるための追加の特徴を含むことができる。再び図１９を参照すると、第１のコンタクト７０８からの電流の広がりおよび注入を改善するために、ＬＥＤ７０２上に電流広がり構造７１８を含むことができる。電流広がり構造は、多くの異なる形を有することができるが、好ましくは、ＬＥＤ７０２の表面に、第１のコンタクト７１４に接触する導電材料のフィンガを含む。電流広がり構造は、周知の方法を使用して堆積させることができ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ、またはこれらの組合せ、ならびに導電酸化物および透明導電酸化物を含めて、コンタクトおよび脚柱に対して前述した材料を含むことができる。
【０１２０】
図２０は、前述のように、ＬＥＤ７５２とＬＥＤ７５２を覆って形成された燐光体／接着剤被覆７５４とを含む、本発明によるＬＥＤチップ７５０の別の実施形態の上面図を示す。ＬＥＤチップ７５０は、ＬＥＤ７５２の表面に２つの第１のコンタクト７５８をさらに含み、コンタクト７５８はそれぞれ、第１のコンタクト７５８のそれぞれから被覆７５４の表面まで到達する脚柱（図示せず）を有することができる。他の実施形態では、１つの第１のコンタクトまたは２つ以上の第１のコンタクトを有することができ、コンタクトのすべてまたはいくつかが脚柱を有することが理解される。
【０１２１】
ＬＥＤ７５２の表面に、どちらの第１のコンタクト７５８にも接触する電流広がり構造７５６が含まれる。構造７５６は、ＬＥＤ７５２上に格子状に構成された導電フィンガを含み、これらのフィンガは、コンタクト７５８からの電流広がりを高めるように間隔をおいて配置される。動作の際には、１つまたは複数の脚柱に電気信号が印加され、これらの脚柱を通ってコンタクト７５８へ伝えられる。電流は、コンタクト７５８から電流広がり構造７５６へ、そしてＬＥＤ７５２内へ広がる。
【０１２２】
再び図１９を参照すると、ＬＥＤ７０２の両側で電流広がりを改善するための層および材料を含むこともできる。ＬＥＤ７０２のテキスチャ付きの表面に透明導電材料層（図示せず）を含むこともでき、このテキスチャ付きの表面を被覆７１４で覆う。透明導電材料は、コンタクト７０８および電流広がり構造７１８からの電流広がりを高めることができ、ＩＴＯまたは他の透明導電酸化物などの異なる材料を含むことができる。第２のコンタクト７１０および基板７０４からＬＥＤ７０２への電流広がりを高めるために、接合材料層内に電流広がり材料を含むこともできる。電流広がり材料は、電流広がり構造７１６および透明導電材料層に使用されるのと同じ材料を含むことができる。
【０１２３】
図２１は、接合材料７６６によって基板７６４上に取り付けられたＬＥＤ７６２を含む、本発明によるＬＥＤチップ７６０の別の実施形態を示す。このＬＥＤは、より大きく均一なテキスチャ付き特徴７６８を有し、これらの特徴を燐光体／接着剤被覆７７０が覆う。ＬＥＤチップは、第１のコンタクト７７２および脚柱７７４、ならびに基板７６４に接する第２のコンタクト層７７６をさらに含む。他の実施形態では、２つ以上の脚柱を使用することができる。スピン被覆などの異なる方法を使用して塗布できる被覆７７０は、特徴７６８を覆って共形被覆することができ、上記の実施形態と同様に、最初の被覆は脚柱を覆う。次いで、脚柱７７４に接触できるように、被覆を脚柱７７４まで平坦化することができる。
【０１２４】
図２２は、接合材料７８６によって基板７８４上に取り付けられたＬＥＤ７８２を含む、本発明によるＬＥＤチップ７８０の別の実施形態を示す。ＬＥＤ７８２は、半円形のテキスチャパターンを有し、ＬＥＤ７８２は、このテキスチャパターンを埋める燐光体／接着剤被覆７８８によって覆われる。次いで、被覆７８８を平坦化して、ＬＥＤチップメサ７７６を暴露することができ、次いで、メサのうちの１つまたは複数の上に、第１のコンタクト７９０を堆積させることができる。別法として、被覆する前に、メサのうちの１つまたは複数の上にコンタクトおよび脚柱を含むことができ、次いで、被覆が脚柱まで平坦化される。この方法の結果、被覆のうちの少なくとも一部は、メサ上に残る。基板７８４に接して第２のコンタクト７９２を含むこともできる。
【０１２５】
本発明によるＬＥＤチップの他の実施形態では、被覆は、異なる幾何形状を有することができ、またＬＥＤのすべてを覆わなくてもよく、またはＬＥＤチップの表面の大部分を覆ってもよい。再び図１９を参照すると、被覆７１４は基板７０４の側面を覆い、したがって、普通なら変換燐光体に遭遇することなく側面から漏れるはずのＬＥＤ７０２からの光が、ここでは少なくとも一部の燐光体を通過し、したがって、光の少なくとも一部を変換することができる。これは、特に透明基板を有する実施形態では、ＬＥＤチップ７００の縁部の周辺で変換されていない光が放出するのを低減させるのに役立つ。白色ＬＥＤチップでは、この構成により、変換されていない青色光が側面から放出するのを低減させることができ、その結果、ＬＥＤチップからより均一な白色発光を得ることができる。一実施形態では、ＬＥＤチップ７００の側面の被覆７１４の厚さは、ＬＥＤ７０２を覆う厚さにほぼ等しく、したがって、ＬＥＤチップ７００の異なる表面から発する光は、類似の量の変換燐光体を通過する。この結果、異なる視る角度で、ＬＥＤチップ７００から実質上均一な発光を得ることができる。
【０１２６】
いくつかの適用分野では、ＬＥＤチップの側面から発する変換されていない光を許容可能とすることができる。図２３は、前述のＬＥＤチップ７００に類似の、ＬＥＤ８０２、基板８０４、接合層８０６、第１のコンタクト８０８、第２のコンタクト８１０、脚柱８１２、および燐光体／接着剤被覆８１４を含むＬＥＤチップ８００の別の実施形態を示す。ＬＥＤ８０２は、複数の層を含むが、図および説明を簡単にするために単一の層として示すことが理解される。前述のように、ＬＥＤの上面にテキスチャを付けることもできる。ＬＥＤチップ８００は、ＬＥＤ８０２の表面のすべてまたは大部分を覆うがＬＥＤチップの残りの表面は覆わないで残す被覆８２２を有する。図２４は、ＬＥＤ８０２および基板８０４（または接合層８０６）の露出した上面を覆うが基板の側面は覆わないで残す被覆８２２を有するＬＥＤチップ８２０の別の実施形態を示す。図２５は、ＬＥＤ８０２、基板８０４の上面、および基板の側面の一部分を覆う被覆８３２を有するＬＥＤチップ８３０のさらに別の実施形態を示す。ＬＥＤチップ８００、８２０、および８３０では、少なくとも一部の変換されていない光が側面から漏れる可能性がある。以下にさらに説明するさらに他の実施形態では、パッケージ内にＬＥＤチップを取り付けることができ、それにより、変換されていない光の側面からの発光を補償することができる。
【０１２７】
被覆はまた、ＬＥＤチップ上の異なる位置で異なる厚さを有することができるように調整することができる。図２６は、同じくＬＥＤ８０２、基板８０４、接合層８０６、第１のコンタクト８０８、第２のコンタクト８１０、および脚柱８１２を有するＬＥＤチップ８４０のさらに別の実施形態を示す。ＬＥＤチップ８４０は、ＬＥＤ８０２ならびに基板８０４の上部の露出した表面および側面を覆う被覆８４２を有する。被覆８５２のうち側面の下部部分は、薄層化される。
【０１２８】
本発明によるＬＥＤチップ内の被覆はまた、ＬＥＤを覆って異なる形状をとることができる。図２７は、ＬＥＤ８０２、基板８０４、接合層８０６、第１のコンタクト８０８、第２のコンタクト８１０、および脚柱８１２を有する、本発明によるＬＥＤチップ８５０の別の実施形態を示す。この実施形態では、被覆８５２は、ＬＥＤ８０２を覆う半球形であり、被覆の表面から脚柱が露出する。他の実施形態では、被覆はまた、半球形とすることができ、基板８０４の側面を少なくとも部分的に覆うこともできる。図２８は、ＬＥＤ８０２を覆う凸形の被覆８６２を有する、本発明によるＬＥＤチップ８６０のさらに別の実施形態を示す。他の実施形態と同様に、脚柱は、被覆８６２の上面から露出し、他の実施形態では、基板８０４の側面もまた、少なくとも部分的に覆うことができる。
【０１２９】
他の実施形態では、被覆の表面を修正して、ＬＥＤチップからの光抽出を高めることもできる。図２９は、ＬＥＤ８０２、基板８０４、接合層８０６、第１のコンタクト８０８、第２のコンタクト８１０、および脚柱８１２を有する、本発明によるＬＥＤチップ８７０の一実施形態を示す。ＬＥＤチップは、光抽出を高めるためにテキスチャ付きの上面を有する被覆８７２をさらに含む。テキスチャリングは、周知の機械的または化学的エッチング工程など、ＬＥＤの表面にテキスチャを付けるために使用される工程と同じ工程を使用して形成することができる。テキスチャ付きのＬＥＤを有するいくつかの実施形態では、ＬＥＤのテキスチャリングを施したとき、このテキスチャリングを被覆に移すことができ、任意の電流広がり構造もまた、被覆の表面の凹凸を移すことができる。好ましい実施形態では、被覆８７２上のテキスチャリングの凹凸は、被覆厚さの１０％を超える。上記の実施形態に記載の被覆の側面にもテキスチャを付けることができることが理解される。
【０１３０】
前述の被覆の実施形態は、全体にわたって実質上均一な燐光体とともに示している。本発明によるＬＥＤチップの異なる実施形態はまた、燐光体の濃度および種類が異なる区分をもつ被覆を有することができる。図３０は、ＬＥＤ８０２、基板８０４、接合層８０６、第１のコンタクト８０８、第２のコンタクト８１０、および脚柱８１２を有する、本発明によるＬＥＤチップ８８０の一実施形態を示す。ＬＥＤチップ８８０は、１つまたは複数の燐光体をもつ第１の部分８８２ａと、燐光体をもたず実質上透明である第２の部分８８２ｂとを有する被覆８８２をさらに含む。被覆８８２は、燐光体をもつ第１の被覆層を塗布し、次いで第１の層上に燐光体をもたない第２の被覆層を塗布するなど、異なる形で製作することができる。
【０１３１】
図３１は、燐光体をもたない第１の部分８９２ａと、１つまたは複数の燐光体をもつ第２の部分８９２ｂとを有する被覆８９２を有するＬＥＤチップ８９０の別の実施形態を示す。この被覆もまた、燐光体をもたない第１の層および燐光体をもつ第２の層という異なる層を堆積させることによって製作することができる。異なる濃度の異なる燐光体を有する追加の層または部分を含むことができ、これらの実施形態では、被覆はまた、前述の異なる形状および幾何形状を有することができ、また表面テキスチャリングを有することもできることが理解される。
【０１３２】
前述のＬＥＤチップは、多くの異なる固定具またはＬＥＤパッケージ内に取り付けることができる。図３２および３３は、本発明による１つまたは複数のＬＥＤチップを利用するＬＥＤパッケージ９００の一実施形態を示す。パッケージ９００は通常、基板／サブマウント（「サブマウント」）９０２と、基板９０２上に取り付けられたＬＥＤチップ９０４と、同じくサブマウント９０２上に取り付けられた反射器カップ組立体（「反射器カップ」）９０６とを含む。しかし、他のＬＥＤパッケージの実施形態では、特にＬＥＤの側面からのＬＥＤ光の漏れが極めて少ない実施形態では、反射器カップが含まれないことが理解される。
【０１３３】
反射器カップ９０６などの上に、ＬＥＤ９０４覆ってレンズ９０８などの二次光学系を配置しまたは形成し、かつ異なる取付け方法を使用してパッケージに接合することができる。反射器カップをもたない実施形態では、レンズは、周知の技法を使用してＬＥＤを覆って直接形成または配置することができる。図示の実施形態では、ＬＥＤ９０４からの光は、主にレンズ９０８を通過し、ＬＥＤチップから横方向に発せられる光の少なくとも一部は、反射器カップ９０６によって反射されて、パッケージ９００からの有用な発光に寄与する。レンズ９０８の底部とパッケージ９００の残りの部分との間の空間は、液体シリコンゲル（図示せず）などの封止材料または封止剤で埋めることができ、レンズ９０８の底部はゲルに接触する。他の実施形態では、レンズ９０８はまた、ＬＥＤ９０４に接触することができる。次いで、パッケージ９００を熱硬化させることができ、それにより封止材料を凝固させかつレンズ９０８に付着させて、ＬＥＤ９０４および反射器カップ９０６を覆ってレンズ９０８を定位置に接合させる。
【０１３４】
テキスチャリングおよび散乱粒子などの異なる特徴を有する多くの異なるレンズを利用することもできる。いくつかの実施形態では、レンズは、平坦なディスク形状を有することができる。本発明によるパッケージ内で多くの異なる封止材料を使用して、異なる出力特性を提供することもできる。好ましい実施形態では、ＬＥＤパッケージは、所望の色点を実現するように構成された様々な成分で白色光を発する。
【０１３５】
サブマウント９０２は、多くの異なる材料から形成することができ、好ましい材料は電気絶縁性である。適切な材料には、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムが含まれるが、これに限定されるものではない。反射器カップ９０６は、その後のパッケージング製造ステップおよび動作中にパッケージによって発生する熱に耐えうる、耐久性があり溶融温度の高い材料から形成するべきである。Ｎｏｖｅｌｌａ樹脂などのプラスチックまたは液晶ポリマーを含む溶融温度の高い材料などの多くの異なる材料を使用することができる。サブマウント９０２は、電気トレース９１０を含む上面を有し、電気トレース９１０は、周知の接触方法を使用して、ＬＥＤ９０４への電気的接続のための導電経路を提供する。
【０１３６】
「グラブ（ｇｌｏｂ）」方法またはＥＰＤなどの従来の被覆方法を利用するＬＥＤパッケージでは、ＬＥＤチップ、基板の表面、および反射カップの表面を含めて、反射カップ９０６内の領域の大部分を、変換材料およびその接着剤によって覆うことができる。本発明によって製作されるＬＥＤチップを利用すると、燐光体／接着剤被覆はＬＥＤチップに封じ込められ、他の表面は覆われないままである。ＬＥＤパッケージ９００はまた、変換されていない光を反射して変換された光と混合することによって、ＬＥＤパッケージの縁部の周辺で変換されていない光の放出を補償することができる。
【０１３７】
図３４は、図１９に示した前述のＬＥＤチップ７００に類似のＬＥＤチップを利用する図３２および３３に示すＬＥＤパッケージに類似のＬＥＤパッケージの性能特性を示す表である。ＬＥＤチップに３５０ミリアンペア（ｍＡ）の電流が印加される場合、ＬＥＤパッケージは、光束約９８ルーメン（ｌｍ）および効率８６ルーメン毎ワット（ｌｍ／Ｗ）を示す。７００ｍＡというより高い駆動電流の場合、このパッケージは、光束１６７ｌｍおよび効率７２ｌｍ／Ｗを示す。図３５は、ＰｔＡｇなどの標準的なコンタクトを有するＬＥＤチップを備えるＬＥＤパッケージの性能を、修正された鏡コンタクトを備えるＬＥＤチップでの改善された性能と比較したグラフである。
【０１３８】
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】
2010517289.tif 000003
【図１ｂ】
2010517289.tif 000004
【図１ｃ】
2010517289.tif 000005
【図１ｄ】
2010517289.tif 000006
【図１ｅ】
2010517289.tif 000007
【図２ａ】
2010517289.tif 000008
【図２ｂ】
2010517289.tif 000009
【図２ｃ】
2010517289.tif 000010
【図２ｄ】
2010517289.tif 000011
【図２ｅ】
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【図２ｆ】
2010517289.tif 000013
【図２ｇ】
2010517289.tif 000014
【図３】
2010517289.tif 000015
【図４】
2010517289.tif 000016
【図５ａ】
2010517289.tif 000017
【図５ｂ】
2010517289.tif 000018
【図５ｃ】
2010517289.tif 000019
【図５ｄ】
2010517289.tif 000020
【図５ｅ】
2010517289.tif 000021
【図６】
2010517289.tif 000022
【図７】
2010517289.tif 000023
【図８ａ】
2010517289.tif 000024
【図８ｂ】
2010517289.tif 000025
【図８ｃ】
2010517289.tif 000026
【図８ｄ】
2010517289.tif 000027
【図９ａ】
2010517289.tif 000028
【図９ｂ】
2010517289.tif 000029
【図９ｃ】
2010517289.tif 000030
【図１０】
2010517289.tif 000031
【図１１】
2010517289.tif 000032
【図１２】
2010517289.tif 000033
【図１３】
2010517289.tif 000034
【図１４】
2010517289.tif 000035
【図１５】
2010517289.tif 000036
【図１６】
2010517289.tif 000037
【図１７】
2010517289.tif 000038
【図１８ａ】
2010517289.tif 000039
【図１８ｂ】
2010517289.tif 000040
【図１８ｃ】
2010517289.tif 000041
【図１８ｄ】
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【図１９】
2010517289.tif 000043
【図２０】
2010517289.tif 000044
【図２１】
2010517289.tif 000045
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2010517289.tif 000049
【図２６】
2010517289.tif 000050
【図２７】
2010517289.tif 000051
【図２８】
2010517289.tif 000052
【図２９】
2010517289.tif 000053
【図３０】
2010517289.tif 000054
【図３１】
2010517289.tif 000055
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【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】
テキスチャ付きの表面を有するＬＥＤと、
前記ＬＥＤ上のコンタクトと、
前記コンタクト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、電気的接触のために前記被覆を貫通しかつ露出する
ことを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ。
【請求項２】
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請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項３】
前記被覆は、前記ＬＥＤの上面又は側面に位置することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項４】
前記ＬＥＤは、基板上に位置し、前記被覆も前記基板の側面に位置することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項５】
前記被覆の表面は、テキスチャ付き又は成形されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項６】
前記被覆は、１つまたは複数の燐光体を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項７】
前記脚柱は、１つまたは複数のスタッドバンプ又はマイクロワイヤーを含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップ。
【請求項８】
発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージであって、
サブマウントに取り付けられたＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤを覆って取り付けられたレンズとを含み、したがって前記ＬＥＤチップからの光は前記パッケージから前記レンズを通って発せられ、各ＬＥＤチップは、
ＬＥＤと、
前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆いかつ前記サブマウントを覆わない一体化した被覆とを含むことを特徴とするＬＥＤパッケージ。
【請求項９】
前記一体化した被覆は、ウェーハレベルで前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆い、かつウェーハレベルで前記被覆を硬化させることによって形成されることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１０】
前記ＬＥＤに電気的に接触する脚柱をさらに含み、前記脚柱は、電気的接触のために前記被覆を貫通しかつ露出することを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１１】
前記脚柱は、前記被覆の表面まで延び、前記被覆の表面で露出することを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１２】
前記ＬＥＤの表面は、テキスチャ付きであることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１３】
基板に取り付けられたＬＥＤと、
前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆う一体化した被覆とを含み、前記一体化した被覆は、ウェーハレベルで前記ＬＥＤを前記被覆で少なくとも部分的に覆い、かつウェーハレベルで前記被覆を硬化させることによって形成される
ことを特徴とする発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ。
【請求項１４】
前記被覆は、前記ＬＥＤの上面又は側面に位置することを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１５】
前記被覆は、前記基板の側面又は前記基板の底面の一方に位置することを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１６】
前記ＬＥＤに電気的に接触し、かつ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脚柱をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１７】
前記被覆は、１つまたは複数の燐光体を含むことを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤチップ。
【請求項１８】
基板の表面に複数のＬＥＤを設けるステップと、
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、
前記基板内に溝を形成するステップであって、前記溝のうちの少なくとも一部は隣接するＬＥＤ間に位置するステップと、
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薄層化するステップと
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１９】
前記基板を薄層化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板は、前記溝とは反対側の表面から薄層化されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記薄層化するステップは、前記溝の底部と前記溝とは反対側の前記基板の表面との間に前記基板の安定化部分を残し、前記安定化部分および前記被覆を切断することによって前記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１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記個片化されたＬＥＤのうちの少なくとも一部は、ＬＥＤ、脚柱、前記被覆の一部分、および前記基板の一部分を含み、前記被覆は、前記ＬＥＤおよび前記基板の側面の一部を少なくとも部分的に覆うことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記被覆は、前記溝を少なくとも部分的に埋め、前記薄層化ステップでは、前記基板を前記溝の底部まで薄層化し、前記ＬＥＤのうちの隣接するＬＥＤ間で前記被覆を切断することによって前記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１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記個片化されたＬＥＤのうちの少なくとも一部は、ＬＥＤ、脚柱、前記被覆の一部分、および前記基板の一部分を含み、前記被覆は、前記ＬＥＤを少なくとも部分的に覆い、かつ前記基板の側面の実質上すべてを覆うことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
光抽出を高めるために少なくとも１つのテキスチャ付きの表面を有する複数の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、電気的接触のために貫通しかつ露出する
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２６】
２つの隣接するＬＥＤ間に溝をさらに含み、前記被覆は、前記溝を少なくとも部分的に埋めることを特徴とする請求項２５に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【請求項２７】
前記被覆は、燐光体の濃度が異なる複数の部分を含むことを特徴とする請求項２５に記載のＬＥＤチップウェーハ。
【国際調査報告】
2010517289.tif 000060
2010517289.tif 000061
2010517289.tif 000062
2010517289.tif 000063
2010517289.tif 000064