专利名称：发光器件封装及其制造方法
技术领域：
实施例涉及发光器件封装及其制造方法。
背景技术：
发光器件(LED)是将电流转换为光的半导体器件。由于红色LED已经被商业化， 所以红色LED以及绿色LED被用作包括信息通信设备的电子装置的光源。发光器件封装包括发光部分和磷光体。在这样的情况下，发光部分发射具有第一 波长的光，并且磷光体发射具有第二波长的光，从而能够实现发射白光的发光器件封装。然 而，由于从磷光体发射的光被吸收在发光部分中，那么可以减少光效率。另外，由于从发光 部分发射的光的光学路径和被传输到磷光体的光的光学路径的不同可能会导致出现色差。
发明内容
[技术问题]实施例提供能够提高光效率并且减少色差的发光器件封装。[技术解决方案]根据实施例，发光器件封装包括半导体衬底，该半导体衬底包括与半导体衬底的 上表面相距第一深度的第一表面和与第一表面相距第二深度的第二表面；以及发光部分， 该发光部分在半导体衬底的第二表面上。根据实施例，发光器件封装包括半导体衬底，该半导体衬底包括具有多层结构的 凹槽；发光部分，该发光部分在半导体衬底的凹槽中；第一导电层，该第一导电层电连接到 发光部分的第一电极；以及第二导电层，该第二导电层电连接到发光部分的第二电极。[有利作用]根据实施例的发光器件封装能够提高光效率，并且能够减少色差。
图1至图11是示出根据第一实施例的发光器件封装的制造工艺的截面图；图12是示出根据第二实施例的发光器件封装的截面图；图13是示出根据第三实施例的发光器件封装的截面图；图14是示出根据第四实施例的发光器件封装的截面图；图15是示出根据第五实施例的发光器件封装的截面图；图16是示出根据第六实施例的发光器件封装的截面图；图17是示出根据第七实施例的发光器件封装的截面图；以及图18是示出根据第八实施例的发光器件封装的截面图。
具体实施例方式在实施例的描述中，将会理解的是，当层(或者膜)、区域、图案或者结构被称为在另一层(或者膜)、区域、焊盘或者图案“上/上方”时，术语“上/上方”和“下方”包括“直 接地，，和“间接地”的意义。此外，将会基于附图对每个层的“上/上方”和“下面”进行解释。在附图中，为了便于描述和清楚，夸大、省略、或者示意性示出了各层的尺寸或者 厚度。而且，每个元件的尺寸没有完全反映实际尺寸。第一实施例图1至图11是示出根据第一实施例的发光器件封装的制造工艺的截面图。首先，如图1中所示，第一和第二掩模13和15形成在半导体衬底11的上表面和 下表面上。接下来，如图2中所示，为了蚀刻半导体衬底11，形成第一图案掩模13a和第二图 案掩模15a。通过光刻工艺能够形成第一图案掩模13a和第二图案掩模15a。半导体衬底11能够包括单晶硅，但是实施例不限于此。通过干法蚀刻工艺或者湿 法蚀刻工艺能够蚀刻半导体衬底11。当半导体衬底11包括硅衬底时，第一和第二掩模13 和15能够包括硅氮化物层，但是实施例不限于此。另外，半导体衬底11能够进行KOH湿法 蚀刻工艺，但是实施例不限于此。其后，如图3中所示，执行蚀刻工艺，以形成第一半导体衬底11a，所述第一半导体 衬底Ila具有第一表面(或者第一凹槽)，所述第一表面(或者第一凹槽)与所述第一半导 体衬底Ila的上表面相距第一深度。换言之，根据第一和第二图案掩模13a和15a的对准， 能够调节第一半导体衬底Ila的蚀刻形状。因此，第一半导体衬底Ila能够具有浴盆的形 状，其具有第一表面，该第一表面形成在与第一半导体衬底Ila的上表面相距第一深度的 位置处，但是实施例不限于此。接下来，如图4中所示，能够从第一半导体衬底Ila移除第一和第二掩模图案13a 和15a。例如，通过湿法蚀刻工艺能够移除第一和第二掩模图案13a和15a，但是实施例不 限于此。其后，如图5中所示，在第一半导体衬底Ila上形成第三掩模17。第三掩模17能 够包括硅氮化物层或者硅氧化物层，但是实施例不限于此。然后，如图6中所示，为了蚀刻第一半导体衬底11a，在第一半导体衬底Ila的上表 面和下表面上形成第三和第四图案掩模17a和17b。通过光刻工艺能够以所想要的形状来 形成第三和第四图案掩模17a和17b，但是实施例不限于此。接下来，如图7中所示，执行蚀刻工艺，以形成具有第二表面(或者第二凹槽)的 第二半导体衬底11b，该第二表面(或者第二凹槽)以第二深度形成第一表面中。根据第 三和第四图案掩模17a和17b的对准，能够调整第二半导体衬底lib的蚀刻形状。沿着单 晶衬底的晶体平面(例如，(100)或者(111))能够执行用于第二半导体衬底lib的蚀刻工 艺。其后，如图8中所示，第三和第四图案掩模17a和17b能够被移除。根据第一实施例，如图8中所示，第二半导体衬底1 Ib能够具有浴盆形状，其中，在 第一区域中形成第一表面A，该第一表面A基于半导体衬底1 Ib的上表面具有第一深度hi ； 并且在第一表面A的第二区域中形成第二深度h2的第二表面B。其后，如图9中所示，能够在第二半导体衬底lib上形成绝缘层19。为了与在后续工艺中形成的导电层电气绝缘，形成绝缘层19。绝缘层19能够包括硅氧化物层、硅氮化物 层、氮化铝(AlN)层、或者碳化硅(SiC)层，但是实施例不限于此。接下来，如图10中所示，能够在绝缘层19上形成导电层。导电层能够电连接到在 后续工艺中形成的发光部分。能够在绝缘层19上形成第一和第二金属层21a和21b，并且 能够在绝缘层19下方形成第三和第四金属层23a和23b。其后，如图11中所示，能够在第二半导体衬底1 Ib上形成发光部分25。能够以发 光二极管的形式实现发光部分25，但是实施例不限于此。用作第一导电层的第一金属层 21a和/或第三金属层23a能够连接到发光部分25的第一电极(未示出)，并且用作第二 导电层的第二金属层21b和/或第四金属层23b能够连接到发光部分25的第二电极(未 示出)。形成在第二半导体层lib的上表面上的第一金属层21a和第二金属层21b能够包 括具有高反射率的金属薄膜，使得能够提高发光器件封装的光效率。另外，形成在第二半导 体衬底lib的下表面上的第三金属层23a和第四金属层2 能够包括与诸如焊糊(cream solder)等等的粘合剂具有优秀的粘合强度的金属。这能够在后续的表面安装技术(SMT) 工艺中提高与被形成在印制电路板上的金属互连的电气/机械连接。第一和第二金属层21a和21b能够包括多个金属层，并且其最上层能够包括铝 (Al)、银(八力、或者六卩(仏8、卩(1、01)金属。另外，第三和第四金属层23a和2 能够包括多 个金属层，并且其最低层能够包括金(Au)、或者铜(Cu)。能够在发光部分25上形成磷光体27，并且成型部分四能够形成在磷光体27上。 磷光体27能够接收来自于发光部分25的具有第一波长带的光，并且能够提供具有第二波 长带的光。第二波长带能够比第一波长带长。基于来自于磷光体27的具有第二波长带的 光和来自于发光部分25的具有第一波长带的光，能够发射白光。成型部分四能够保护磷 光体27和发光部分25。成型部分四可以包括硅，但是实施例不限于此。根据实施例，如图11中所示，发光器件封装能够包括第二半导体衬底lib、发光部 分25、第一金属层21a、第二金属层21b、第三金属层23a、第四金属层23b、磷光体27、绝缘 层19、以及成型部分四。能够以两级浴盆的形状来形成第二半导体衬底11b，其具有在与第二半导体衬底 lib的上表面相距第一深度hi处形成的第一表面，以及在与第一表面相距第二深度h2处形 成的第二表面。发光部分25能够被形成在第二半导体衬底lib的第二表面上。包括第一金属层21a和第三金属层23a的第一导电层能够连接到发光部分25的 第一电极，并且包括第二金属层21b和第四金属层23b的第二导电层能够连接到发光部分 25的第二电极。第一导电层能够包括设置在第二半导体衬底lib上的第一金属层21a，以及设置 在半导体衬底lib下方的第三金属层23a。第一金属层21a和第三金属层23a能够相互电 连接在第二半导体衬底lib的外围表面处。第二导电层能够包括被提供在第二半导体衬底lib上的第二金属层21b，以及被 提供在半导体衬底lib下方的第四金属层23b。第二金属层21b和第四金属层2 能够相 互电连接到第二半导体衬底lib的外围表面处。磷光体27能够形成在发光部分25上，并且成型部分四能够形成在磷光体27上。绝缘层19能够插入在半导体衬底lib和第一导电层之间。另外，绝缘层19能够插入在第 二半导体衬底lib和第二导电层之间。根据实施例，可以在第二半导体衬底lib上形成齐纳二极管(未示出)。在绝缘 层19已经被形成之后，通过为合成结构形成二极管图案并且执行扩散工艺或者离子注入 工艺，齐纳二极管能够集成在半导体衬底lib上，但是实施例不限于此。因为形成齐纳二极 管，所以能够提高根据实施例的发光器件封装的耐受电压。另外，根据实施例，诸如电阻器 或者电容器的电子元件能够集成在发光器件封装中。在根据实施例的发光器件封装中，以两级浴盆的形状来形成用于发光部分25的 安装区域，使得发光部分25安装在被形成在两级浴盆的底部处的第二表面上，并且具有高 反射率的第一和第二金属层21a和21b能够形成在第一表面上。因此，朝着第一表面反射 从发光部分25发射的、但是不能传输通过光离去表面(发光器件封装的外部)的光，并且 从第一表面反射的光被发射到发光器件封装的外部，而没有被入射到发光部分25上，从而 提高光效率。另外，能够减少诸如形成在第一表面和第二表面之间的(111)表面的反射表面和 发光部分25之间的距离，以及能够减小设置在发光部分25的上部分处的磷光体27的高 度。因此，通过磷光体27能够传输从发光部分25发射的光，而没有在发光部分25周围的 所有方向中的光学路径中引起不同，从而能够减少通过光的取向角而引起的色差，由此提 供高质量的光。第二实施例图12是示出根据第二实施例的发光器件封装的截面图。根据第二实施例的发光器件封装包括第二半导体衬底lib、发光部分25、第一金 属层21a、第二金属层21b、第三金属层23a、第四金属层23b、第一成型部分31、第二成型部 分32、以及绝缘层19。第二实施例能够采用第一实施例的技术特征，因此在描述第二实施例的同时将着 重描述与第一实施例的区分特征。不同于第一实施例，根据第二实施例，磷光体设置在第二成型部分32中。例如，第 一成型部分31能够形成在发光部分25上，并且第二成型部分32能够形成在第一成型部分 31上。第二成型部分32能够包括第二磷光体。第一成型部分31能够填充有透明的硅胶。 另外，第一成型部分31能够包括第一磷光体。根据第二实施例，由于第二成型部分32能够包括磷光体，从而实现间隔的磷光体 结构(remote phosphor structure)，在其中，发光部分25与包括磷光体的第二成型部分 32分开以提高光效率。第三实施例图13是示出根据第三实施例的发光器件封装的截面图。第三实施例能够采用第一实施例的技术特征，因此在描述第三实施例的同时将着 重描述与第一实施例的区分特征。当与第一实施例相比较时，第三实施例采用具有凹-凸形状的第一表面的第三半 导体衬底He。例如，当第三半导体衬底Ilc的第二表面被形成时，具有第二深度的第二表 面形成在第一表面的第二区域中，并且具有凹-凸形状的第三表面形成在第一表面的第三区域中，从而形成如图13中所示的具有凹-凸形状的第三半导体衬底11c。凹凸形状能够 包括V形凹槽，但是实施例不限于此。根据第三实施例，V形凹槽形成在第一表面上，使得通过被更改的反射角，从凹凸 表面反射没有脱离发光器件封装的但是朝着第一表面反射的光，以增加光从发光器件封装 发射的概率。因此，能够更加提高光效率。第四实施例图14是示出根据第四实施例的发光器件封装的截面图。第四实施例能够采用第二实施例的技术特征，因此在描述第四实施例的同时将着 重描述与第二实施例的区分特征。不同于第二实施例，根据第四实施例，半导体衬底Ilc的第一表面能够具有凹-凸 图案。例如，当形成半导体衬底Ilc的第二表面时，具有第二深度的第二表面形成在第 一表面的第二区域中，并且具有凹-凸形状的第三表面形成在第一表面的第一区域中，从 而形成如图14中所示的具有凹-凸图案的半导体衬底11c。根据第四实施例，V形凹槽被形成在第一表面上，使得通过被更改的反射角，从 凹-凸表面反射没有从发光器件封装脱离的但是朝着第一表面反射的光，以增加光从发光 器件封装发射的概率。因此，能够更加提高光效率。根据第四实施例，第二成型部分32包括磷光体，从而实现间隔的磷光体结构，在 其中，发光部分25与包括磷光体的第二成型部分32分开，使得能够提高光效率。第五实施例图15是根据第五实施例的发光器件封装的截面图。第五实施例能够采用第一实施例的技术特征，使得在描述第五实施例的同时将着 重描述第一实施例的区分特征。根据第五实施例，发光器件封装包括半导体衬底40、发光部分45、第一金属层 41a、第二金属层41b、第三金属层43a、第四金属层43b、磷光体47、绝缘层39、以及成型部分 49。当与第一实施例进行比较时，第五实施例具有的不同之处在于，第一和第二导通 孔53a和53b能够形成在半导体衬底40中。例如，第一金属层41a能够通过形成在半导体衬底40的第二表面中的第一导通孔 53a而电连接到第三金属层43a。另外，第二金属层41b通过被形成在半导体衬底40的第 二表面中的第二导通孔5 而电连接到第四金属层43b。根据第五实施例，当形成半导体衬底40的第二表面时，具有第二深度的第二表面 形成在第一表面的第二区域中，并且第一和第二导通孔53a和5 能够通过半导体衬底40 而形成在第二表面中。所想要的蚀刻掩模图案形成在半导体衬底40的上表面和下表面上，并且执行用 于半导体衬底40的上表面和下表面的蚀刻工艺，从而实现包括第一和第二导通孔53a和 53b的半导体衬底40。根据实施例，第一导电层通过第一导通孔53a或者第二导通孔5 而电连接到第 二导电层，使得能够形成小规模的发光器件封装。
第六实施例图16是示出根据第六实施例的发光器件封装的截面图。第六实施例能够采用第五实施例的技术特征，因此在描述第六实施例的同时将着 重描述与第五实施例的区分特征。根据第六实施例的发光器件封装能够包括半导体衬底40、发光部分45、第一金属 层41a、第二金属层41b、第三金属层43a、第四金属层43b、第一成型部分51、第二成型部分 52、以及绝缘层39。当与第五实施例进行比较时，第六实施例能够采用具有磷光体的第二成型部分 52。例如，第一成型部分51能够形成在发光部分45上，并且第二成型部分52能够形成在 第一成型部分51上。第二成型部分52能够包括第二磷光体。第一成型部分51能够填充 有透明硅胶，但是实施例不限于此。另外，第一成型部分31能够包括第一磷光体。根据第六实施例，第二成型部分32包括磷光体，从而实现间隔的磷光体结构，在 其中，发光部分45与包括磷光体的第二成型部分32分开，使得能够提高光效率。根据第六实施例，第一导电层能够通过第一导通孔53a或者第二导通孔5 而电 连接到第二导电层，使得能够形成小规模的发光器件封装。第七实施例图17是示出根据第七实施例的发光器件封装的截面图。第七实施例能够采用第五实施例的技术特征，因此在描述第七实施例的同时将着 重描述与第五实施例的区分特征。当与第五实施例相比较时，第七实施例能够采用具有凹-凸形状的第一表面的半 导体衬底40。当形成半导体衬底40的第二表面时，具有第二深度的第二表面能够形成在第一 表面的第二区域中，并且具有凹-凸形状的第三表面能够形成在第一表面的第三区域中， 使得能够形成具有凹-凸形状的半导体衬底40。根据第七实施例，V形凹槽能够形成在第一表面中，使得通过被更改的反射角，从 凹-凸表面反射没有逃脱发光器件封装的但是朝着第一表面反射光，以增加光从发光器 件封装发射的概率。因此，能够更加提高光效率。第八实施例图18是示出根据第八实施例的发光器件封装的截面图。第八实施例能够采用第六实施例的技术特征，因此在描述第八实施例的同时将会 着重描述与第六实施例的区分特征。当与第六实施例进行比较时，第八实施例能够采用具有凹-凸形状的第一表面的 半导体衬底40。当形成半导体衬底40的第二表面时，具有第二深度的第二表面能够形成在第一 表面的第二区域中，并且具有凹-凸形状的第三表面能够形成在第一表面的第三区域中， 使得能够形成具有凹-凸形状的半导体衬底40。根据第八实施例，V形状凹槽能够形成在第一表面中，使得通过被更改的反射角， 从凹-凸表面反射没有脱离发光器件封装的但是朝着第一表面反射的光，以增加光从发光 器件封装发射的概率。因此，能够更加提高光效率。
根据第八实施例，第二成型部分52可以包括磷光体，从而实现间隔的磷光体结 构，在其中，发光部分45与包括磷光体的第二成型部分52分开，使得能够提高光效率。工业实用性如上所述，在根据实施例的发光器件封装中，能够提高光效率，并且能够减少色差。虽然已经参照本发明的多个示例性实施例描述了实施例，但是应该理解，本领域 的技术人员可以设计出将落入本发明原理的精神和范围内的多个其它修改和实施例。更加 具体地，在本说明书、附图和所附权利要求的范围内的主题的组合布置的组成部件和/或 布置中，各种变化和修改都是可能的。除了组成部件和/或布置中的变化和修改之外，对于 本领域的技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。
权利要求
1.一种发光器件封装，包括 半导体衬底，所述半导体衬底包括与所述半导体衬底的上表面相距第一深度的第一表面，和与所述第一表面相距第二深度的第二表面；以及发光部分，所述发光部分位于所述半导体衬底的第二表面上。
2.根据权利要求1所述的发光器件封装，包括第一成型部分，所述第一成型部分位于所述发光部分上；和第二成型部分，所述第二成型部分位于所述第一成型部分上，并且所述第二成型部分 包括磷光体。
3.根据权利要求1所述的发光器件，包括位于所述半导体衬底上的齐纳二极管。
4.根据权利要求1所述的发光器件封装，其中，所述半导体衬底的第一表面包括凹-凸 形状。
5.根据权利要求1所述的发光器件，包括第一导电层，所述第一导电层电连接到所述发光部分的第一电极；以及 第二导电层，所述第二导电层电连接到所述发光部分的第二电极。
6.根据权利要求5所述的发光器件，其中，所述第一导电层包括 第一金属层，所述第一金属层位于所述半导体衬底上；和第二金属层，所述第二金属层位于所述半导体衬底下方。
7.根据权利要求6所述的发光器件封装，其中，所述第一金属层在所述半导体衬底的 外围表面电连接到所述第二金属层。
8.根据权利要求5所述的发光器件封装，其中，所述半导体衬底包括穿过所述第二表 面而形成的第一导通孔和第二导通孔。
9.根据权利要求8所述的发光器件封装，其中，所述第一导电层经由所述第一导通孔 设置在所述半导体衬底的下方，并且所述第二导电层经由所述第二导通孔设置在所述半导 体衬底的下方。
10.根据权利要求1所述的发光器件封装，包括位于所述半导体衬底和所述发光部分 之间的绝缘层。
11.根据权利要求1所述的发光器件封装，包括第一成型部分，所述第一成型部分位于所述发光部分上，并且所述第一成型部分包括 第一磷光体；以及第二成型部分，所述第二成型部分位于所述第一成型部分上，并且所述第二成型部分 包括第二磷光体。
12.一种发光器件封装，包括半导体衬底，所述半导体衬底包括具有多层结构的凹槽；发光部分，所述发光部分位于所述半导体衬底的凹槽中；第一导电层，所述第一导电层电连接到所述发光部分的第一电极；以及第二导电层，所述第二导电层电连接到所述发光部分的第二电极。
13.根据权利要求12所述的发光器件封装，其中，所述凹槽包括 第一凹槽，所述第一凹槽从其上表面起具有第一深度；和第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽的下表面相距第二深度；并且 在所述第一凹槽和所述第二凹槽的至少一个凹槽中形成包括磷光体的成型部分。
14.根据权利要求12所述的发光器件封装，包括位于所述第一凹槽和所述第二凹槽中 的至少一个凹槽中的凹-凸图案。
15.根据权利要求12所述的发光器件封装，其中，所述半导体衬底包括穿过所述第二 凹槽而形成的导通孔。
全文摘要
所述实施例提供一种发光器件封装及其制造方法。该实施例所述发光器件封装包括半导体衬底，该半导体衬底包括与所述半导体衬底的上表面相距第一深度的第一表面和与第一表面相距第二深度的第二表面；和发光部分，该发光部分在半导体衬底的第二表面上。
文档编号H01L33/60GK102077372SQ200980125181
公开日2011年5月25日 申请日期2009年4月1日 优先权日2008年5月23日
发明者元裕镐, 金根浩 申请人:Lg伊诺特有限公司