热性能改进的led器件的制作方法
【专利说明】热性能改进的LED器件
[0001 ]本申请是于2011年11月11日提交的申请号为201110358379.X的名称为“热性能改进的LED器件”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及电路领域，更具体地，涉及热性能改进的LED器件。
【背景技术】
[0003]半导体集成电路(IC)工业近年来经历了快速发展。IC材料和设计的技术进步已经产生了各种类型的用于不同目的的1C。这些IC中的一种类型包括诸如发光二极管(LED)器件的光子器件。LED器件通过施加电压时半导体材料中电子的移动来发光。由于诸如小器件尺寸、长寿命、有效能量消耗以及良好的持续性和稳定性的有利特性，LED器件获得了更多的关注。
[0004]LED器件在其操作期间生成诸如热量的热能。使用现有方法制造的LED器件可能具有相对无效率的热耗散。因此，虽然制造LED器件的现有方法通常足够满足它们所要达到的目的，但它们不能在每一方面都令人满意。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提供了一种封装晶片，包括:晶片，其中具有多个通孔;多个发光二极管(LED)器件，分别安装在多个通孔中；以及面积不相等的多个导电载体，连接至多个LED器件;其中，多个导电载体以使多个LED器件和多个导电载体的对应部分至少部分地填充每一个通孔的方式而连接至晶片。
[0006]其中:晶片包括:衬底，具有硅材料、陶瓷材料、塑料材料、和有机材料中的一种;和多个第一导电元件和第二导电元件，设置在衬底的相对侧上；以及每个导电载体均包括:核心部分，连接至对应的LED器件，核心部分为部分地填充对应通孔的导电载体的一部分;和基础部分，连接至核心部分，并连接至第一导电元件和第二导电元件中的一个。
[0007]其中:每个通孔均具有第一横向尺寸；核心部分具有小于第一横向尺寸的第二横向尺寸；以及基础部分具有大于第一横向尺寸的第三横向尺寸。
[0008]其中:每个通孔均在衬底的一个部分中具有第一部分以及在衬底的不同部分中具有第二部分;每个通孔的第二部分宽于每个通孔的第一部分;每个LED器件和每个导电载体的核心部分设置在每个通孔的第一部分内；以及每个导电载体的基础部分设置在每个通孔的第二部分内。
[0009]其中，晶片还包括环绕衬底的部分的介电材料，介电材料被设置在第一导电元件和第二导电元件之间。
[0010]其中，每个导电载体的基础部分包括选自由以下层组成的组中的结构:金属层、掺杂硅层、以及设置在两个介电层之间的硅层，两个介电层设置在两个金属层之间。
[0011]其中:第一导电元件均包括引线接合焊盘;LED器件均包括引线接合到引线接合焊盘的接触焊盘;以及每个导电载体的基础部分连接至第二导电元件中的一个。
[0012]其中，晶片包括一个或多个硅通孔(TSV)，每个硅通孔均垂直地延伸穿过衬底，每个TSV的一端均连接至对应的一个引线接合焊盘。
[0013]其中，隔离材料设置在每个通孔中，并且填充对应的LED器件和晶片之间的间隙，隔离材料的一部分形成对应的LED器件的透镜。
[0014]此外，还提供了一种封装半导体晶片，包括:衬底，其中具有多个通孔;多个导电结构，具有对应的核心部件和对应的基础部件，核心部件的每一个均插入到对应的一个通孔中，基础部件的每一个均连接至衬底的环绕通孔的对应部分;多个发光二极管(LED)器件，分别位于核心部件上和通孔内，每个LED器件均与对应的通孔的侧壁隔开；以及绝缘材料，形成在衬底的上方，绝缘材料的一部分填充LED器件与对应通孔的侧壁之间的空间。
[0015]其中:每个通孔均具有第一部分和第二部分，第二部分具有大于第一部分的尺寸；核心部件和LED器件部分地位于通孔的对应的第一部分内；以及基础部件部分地位于通孔的对应的第二部分内。
[0016]其中:衬底包括非金属材料，并被介电材料环绕;绝缘材料包括聚合物材料;核心部件的每一个均包括金属材料；以及基础部件的每一个均包括金属材料、掺杂硅材料、以及娃、电介质和金属的插入层中的一种。
[0017]该封装半导体晶片还包括:多个第一金属元件和多个第二金属元件，形成在衬底的相对侧上，其中:第一金属元件中的每一个均引线接合到对应的一个LED器件；以及第二金属元件中的每一个均附接至对应的一个基础部件。
[0018]此外，本发明还提供了一种方法，包括:在晶片中形成多个开口；将多个发光二极管(LED)器件分别连接至多个导电载体；以及利用多个LED器件中的每一个以及多个导电载体中的每一个的对应部分至少部分地填充多个开口中的每一个。
[0019]其中:形成多个开口包括:在衬底中干蚀刻多个开口，衬底包括硅材料、陶瓷材料、塑料材料和有机材料中的一种，衬底具有设置在衬底的相对侧上的多个第一导电元件和多个第二导电元件;连接多个LED器件包括:将每个LED器件连接至每个导电载体的核心部分，核心部分为每个导电载体的部分地填充每个开口的部分；以及至少部分地填充多个开口中的每一个包括:将每个导电载体的基础部分连接至对应的第一导电元件和对应的第二导电元件中的一个。
[0020]其中:每个开口均具有第一横向尺寸；核心部分具有小于第一横向尺寸的第二横向尺寸；以及基础部分具有大于第一横向尺寸的第三横向尺寸。
[0021]其中，基础部分包括选自由以下层组成的组中的结构:金属层、重掺杂硅层、以及设置在两个介电层之间的硅层，两个介电层设置在两个金属层之间。
[0022]其中，形成多个开口是以如下方式执行的:每个开口均在衬底的一个部分中具有第一部分以及在衬底的不同部分中具有第二部分，开口的第一部分窄于开口的第二部分；以及其中，至少部分地填充多个开口中的每一个包括:将每个LED器件和每个导电载体的核心部分部分地放置到对应的一个开口的第一部分内；以及将每个导电载体的基础部分部分地放置到对应的一个开口的第二部分内。
[0023]该方法还包括:形成介电材料，以环绕衬底的各部分，介电材料形成在第一导电元件和第二导电元件之间。
[0024]其中，至少部分地填充多个开口中的每一个包括:将每个LED器件与延伸通过衬底的对应的硅通孔(TSV)进行引线接合;并且还包括:利用隔离材料填充每个LED器件和晶片之间的间隙;通过对隔离材料的部分进行成形来形成LED器件的多个透镜；以及切割晶片以获得多个LED发射器件。
【附图说明】
[0025]读者可以结合附图从以下详细描述中更好地理解本发明的各个方面。应该强调的是，根据工业的标准实践，各个部件不按比例绘制。事实上，各个部件的尺寸可以为了讨论的清晰而任意增加或减小。
[0026]图1是示出根据本公开各个方面的制造LED器件的方法的流程图。
[0027]图2是根据本公开各个方面的其中具有开口的晶片的一部分的示意性片断截面侧视图。
[0028]图3A至图3C是包含根据本公开各个方面的LED器件的结构的不同实施例的示意性片断截面侧视图。
[0029]图4至图8是根据本公开各个方面的图2的晶片以及包含插入到晶片的开口中的LED器件的结构的不同实施例示意性片断截面侧视图。
【具体实施方式】
[0030]应该理解，以下公开提供了用于实现各个实施例的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下描述了组件和配置的具体实例以简化本公开。当然，它们仅仅是实例并且不是用于限制的目的。此外，以下描述中在第二部件上方或上形成第一部件可包括第一和第二部件被形成为直接接触的实施例，并且还包括可以在第一和第二部件之间形成附加部件的实施例，使得第一和第二部件可以不直接接触。为了简化和清楚的目的，各种部件可以以不同的比例任意绘制。
[0031]图1示出了根据本公开各个方面的方法11的流程图。方法11开始于块13，其中，在晶片中形成开口。晶片可包括衬底，并且开口可使用干蚀刻工艺来形成。方法11继续到块15，其中，发光二极管(LED)器件连接至导电载体。方法11继续到块17，其中，导电载体以LED器件和导电载体的一部分至少部分地填充开口的方式而连接至晶片。
[0032]图2至图8是根据图1的方法11的实施例的处于各个制造阶段的半导体晶片的各个部分的示意性片断截面侧视图。术语“晶片”在本文可用于指晶片的衬底，或者可用于指衬底以及形成在衬底上的各种部件。以下讨论的工艺涉及LED封装的晶片级工艺，是指它们是在晶片被切割成各个LED封装之前对封装晶片所执行的工艺。应理解，为了更好地理解本公开的发明概念，已经对图2至图8作出了简化。
[0033]参照图2，示出了晶片40的一部分。晶片40包括衬底50。衬底50是非金属材料。在一个实施例中，衬底50包含陶瓷材料。在其他实施例中，衬底50可包含硅材料、塑料材料或有机材料。衬底50可以不包含有源电