发光二极管的晶圆级封装结构及其制造方法

专利名称：发光二极管的晶圆级封装结构及其制造方法
技术领域：
本申请涉及半导体封装领域，尤其涉及一种形成发光二极管的晶圆级封装结构 及其制造方法。
背景技术：
发光二极管(LED)以其使用寿命、高流明效率、低驱动电压等显著特点，日渐 成为固态照明和液晶显示背光源中最有力的竞争者。早期的发光二极管采用引脚式封装，随着封装技术的发展，引脚式封装逐渐被 表面贴装型封装技术所取代，表面贴装型封装技术通常分为两种一种结构为带引线的 塑料芯片载体(PLCC，Plastic Leaded Chip Carrier),该结构呈正方形，32脚封装，引脚从 封装的四个侧面引出，呈丁字形，外形尺寸比DIP封装小得多；另一种结构是带引脚的 陶瓷芯片载体(CLCC，ceramicleaded chip carrier),在该结构中，引脚从封装的四个侧面 引出，呈丁字形。该封装技术通常应用于带有窗口的用于封装紫外线擦除型EPROM以 及带有EPROM的微机电路等，此封装技术也称为QFJ、QFJ-G。现有技术还公开了一种发光二极管封装技术，具体请参照图1，所述LED封装 结构包括LED裸芯片和硅衬底2，所述LED裸芯片包括衬底10、N型外延层11、P型外 延层12，所述硅衬底2具有两个分离的沉积金属层32和33，所述P型外延层12、N型 外延层11分别通过焊球40和41倒装焊接在所述金属层32和33上，所述金属层32和33 与所述硅衬底2的结合区分别还有一个掺杂的第I隔离层22和23，所述硅衬底2上表面 具有U型开口，所述LED裸芯片位于所述U型开口内，所述U型开口内有透明绝缘的填 充树脂7，所述金属层32和33覆盖于所述U型开口的底面和侧面，所述金属层32和33 的外表面为反光面，所述金属层32和33与所述硅衬底2之间各有一个第II隔离层51和 53。所述LED封装结构还包括保护层6，所述保护层6覆盖于所述金属层32、33的外表 面，以防止所述金属层32和33短路。在专利号为200620058968的中国专利中还可以发现更多与上述技术方案相关的信息。然而在上述技术中，LED的电极通过形成于硅衬底的同一侧面的金属层32和 33引出，因此封装后体积较大；而且在后续封装结构中必须采用打金线技术将其电极引 出，为了保护金线，也必须采用树脂密封对其进行将其塑封，并引出电极，这会进一步 增加封装后的体积。而且，在上述技术中，由于会采用树脂进行塑封，这样发光二极管完全密封， 产生的热量难以发散出去。因此，需要一种新型的LED封装技术。

发明内容
本申请所要解决的技术问题是提供一种封装尺寸小的形成发光二极管的晶圆级封装结构的方法及其结构。为解决上述技术问题，本申请提供一种发光二极管的晶圆级封装结构，包括 单元基底，所述单元基底包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；位于单元基底第 一表面的、至少一个的第一开口；位于单元基底第一表面且位于第一开口侧壁和底部的 第一绝缘层；位于所述第一绝缘层上的、至少两条导线，且导线之间相互电隔离；位于 所述导线上的凸点，用于与发光二极管的裸芯片的电极对应电连接；位于单元基底第二 表面的、至少一个的第二开口，且所述第二开口与第一开口相对；至少两个引脚区，位 于所述基底的第二表面上，相互分立；引脚线，位于引脚区内，相互电隔离并且与所述 导线对应电连接。可选的，所述第一开口为浅凹槽或者为直孔，所述第二开口为浅凹槽或者为直 孔。可选的，所述第一开口的深度为所述单元基底厚度的20%至25%。可选的，所述第一开口的深度为所述单元基底厚度的20%。可选的，所述单元基底的第二表面还包括散热区，所述散热区与所述引脚区之 间具有间隔，所述散热区上形成有散热层。可选的，所述引脚线通过第一开口和第二开口与所述导线对应电连接。可选的，所述引脚线通过第一开口和第二开口与所述导线对应电连接具体为 所述第二开口内依次形成有第二开口绝缘层和第二开口导线，所述第二开口导线将所述 引脚线与所述导线对应电连接。可选的，所述第一绝缘层、第二开口绝缘层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、光 刻胶或环氧树脂或上述材料的任意组合；所述导线、引脚线、第二开口导线、散热层为金属。
一种形成如上所述的发光二极管的晶圆级封装结构的方法，包括提供基底， 所述基底包括第一表面和与之相对的第二表面，所述基底分为分立的单元基底，所述单 元基底的第二表面包含至少两个分立的引脚区；在每个单元基底的第一表面上形成第一 开口；在每个单元基底的第一表面、第一开口的侧壁和底部形成第一绝缘层；在每个 单元基底的第一绝缘层上形成相互电隔离的至少两条导线以及凸点，所述凸点位于导线 上，所述凸点用于与发光二极管的裸芯片的电极对应电连接；在每个单元基底的第二表 面形成与第一开口相对的第二开口；在每个单元基底的第二表面的引脚区内形成相互电 隔离的引脚线，所述引脚线与所述导线对应电连接。可选的，所述第一开口为浅凹槽或者为直孔，所述第二开口为浅凹槽或者为直 孔。可选的，所述第一绝缘层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、光刻胶或环氧树脂或 其任意组合。可选的，所述单元基底的第二表面还包括散热区，所述散热区与所述引脚区之 间具有间隔，还包括在所述散热区上形成散热层步骤。可选的，还包括沿所述单元基底的第二表面对所述单元基底减薄步骤。可选的，减薄后单元基底的厚度约为未减薄的单元基底厚度的60%至70%。可选的，所述第一开口的深度为减薄后单元基底厚度的20%至25%。
可选的，所述引脚线通过第一开口和第二开口与所述导线对应电连接。可选的，所述引脚线通过第一开口和第二开口与所述导线对应电连接包括所 述第二开口内依次形成第二开口绝缘层和第二开口导线，所述第二开口导线将所述引脚 线与所述导线对应电连接。可选的，所述第二开口绝缘层为氧化硅、光刻胶或环氧树脂或其任意组合。与现有技术方案相比，本发明的发光二极管的晶圆级芯片尺寸封装技术通过在 第一表面形成第一开口和在第二表面形成与第一开口相对的第二开口，所述引脚线通过 第一开口和第二开口与所述导线对应电连接，利于晶圆级芯片尺寸封装技术进行，降低 封装的难度。本技术方案的晶圆级芯片尺寸封装技术通过在基底的第二表面形成引脚线将发 光二极管的电极引出，即本技术方案中发光二极管的引脚线与发光二极管位于基底的两 个对立面内，这样可以减小所需基底面积；而且在后续封装结构中无需打金线技术将其 电极引出，进一步减小了封装后的体积；本技术方案的晶圆级芯片尺寸封装技术封装的发光二极管，后续将该封装结构 贴装在基板上的所占面积较小，使基板有更大的利用空间。而且，在本技术方案中，由于不会采用树脂进行塑封，有利于产生的散热；本技术方案的晶圆级芯片尺寸封装技术通过在基底的第二表面上形成散热区， 更进一步地有利于产生的热量的散发。


图1为现有技术的发光二极管的封装结构示意图；图2为本发明的一实施例的发光二极管的封装方法的流程示意图；图3至14为本发明的一实施例的发光二极管的封装方法的剖面结构示意图。
具体实施例方式本发明的发光二极管的晶圆级芯片尺寸封装技术通过在第一表面形成第一开口 和在第二表面形成与第一开口相对的第二开口，所述引脚线通过第一开口和第二开口与 所述导线对应电连接，利于晶圆级芯片尺寸封装技术进行，降低封装的难度。且本发明 的发光二极管的晶圆级芯片尺寸封装技术通过在基底的第二表面形成引脚线将发光二极 管的电极引出，即本技术方案中发光二极管的引脚线与发光二极管位于基底的两个对立 面内，这样可以减小所需基底面积；而且在后续封装结构中无需打金线技术将其电极引 出，进一步减小了封装后的体积。本发明的晶圆级芯片尺寸封装技术通过在基底的第二表面上形成散热区，更进 一步地有利于产生的热量的散发。下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细说明。本发明首先提供一种形成发光二极管的晶圆级封装结构的方法，具体请参照图 2，为本发明的形成发光二极管的晶圆级芯片尺寸封装方法的流程示意图，包括步骤步骤S101，提供基底，所述基底包括第一表面和与之相对的第二表面，所述基 底分为分立的单元基底，所述单元基底的第二表面包含至少两个分立的引脚区；
步骤S102，在每个单元基底的第一表面上形成第一开口；步骤S103，在每个单元基底的第一表面、第一开口的侧壁和底部形成绝缘层；步骤S104，在每个单元基底的绝缘层上形成相互电隔离的至少两条导线以及凸 点，所述凸点位于导线上，所述凸点用于与发光二极管的裸芯片的电极对应电连接；步骤S105，在每个单元基底的第二表面形成与第一开口相对的第二开口；步骤S106，在每个单元基底的第二表面的引脚区内形成相互电隔离的引脚线， 所述引脚线与所述导线对应电连接。图3至14为本发明的一实施例的发光二极管的封装方法的剖面结构示意图。首先参照图3，提供基底101，所述基底101包括第一表面I和与之相对的第二 表面II，所述基底101的第一表面I通常为基底的工作面，通常会在基底的第一表面I进 行LED封装或者在第一表面I形成半导体器件，而基底101的第二表面II为与第一表面 I相对的表面，在现有技术中该表面不会进行任何处理，所述基底101分为分立的单元基 底(die)，本实施例中以三个单元基底为例加以说明，所述各个单元基底之间采用点划线 分隔开，每个单元基底的第二表面包含至少两个分立的引脚区。所述基底101可以为原始的半导体衬底，比如为Si、GaAs、GaN等常规半导体 衬底，也可以为形成有半导体器件的半导体衬底，比如内部形成有一些驱动电路等，在 此不应过分限制本发明的保护范围。在每个单元基底的第一表面I上形成第一开口 111，所述第一开口 111的个数至 少为一个，具体的第一开口 111个数可视具体的工艺需求而定，在本实施例中，单元基 底上形成的第一开口 111数量为2，在其他实施例中，可以为1、3、6、7个，当然本技术 领域人员也可以根据实际工艺需求，选择第一开口 111的具体数量，在此不应过分限制 本发明的保护范围。所述第一开口 111的形成工艺可以为干法蚀刻工艺，具体包括在每个单元基 底的第一表面I形成与所述第一开口 111对应的光刻胶层(未图示)，采用与形成有第一 开口 111图形的掩膜版，对所述光刻胶层进行曝光、显影，形成光刻胶图形(未图示)， 以所述光刻胶图形为掩膜，采用干法蚀刻工艺去除一定深度的单元基底，形成所述第一 开口 111。形成所述第一开口 111所需去除单元基底的厚度可以视所述基底101厚度而设 定，需要说明的是所述去除的单元基底的厚度小于单元基底的厚度，即所述第一开口 111 的深度小于单元基底的厚度。由于所述基底101较厚，通常为几百微米，而本发明形成第一开口 111的目的为 利于将形成在单元基底的第一表面I上的发光二极管的裸芯片的电极从所述第一开口 111 和后续形成的第二开口引出，且第一开口 111的形成有利于降低第二开口的曝光显影难 度，避免在单元基底的第二表面II蚀刻过深的第二开口，故第一开口 111的深度为80至 120微米。还需要说明的是，在后续的工艺中，为了降低封装的难度，通常还需要对所述 单元基底进行减薄，通常减薄后单元基底的厚度约为未减薄的单元基底厚度的60%至 70%,而在有减薄单元基底的工艺中，所述第一开口 111的深度为减薄后单元基底厚度 的20%至25%，优选的所述第一开口 111的深度为减薄后单元基底厚度为20%。
以厚度为700毫米左右的单元基底为例，减薄后的单元基底厚度约为500毫米， 那么第一开口 111的深度为100微米。当然本技术领域人员也可以根据实际工艺，选择 第一开口 111的具体深度，在此不应过分限制本发明的保护范围。所述第一开口 111具体可以为浅凹槽或者为直孔，所述第一开口 111选择浅沟 槽形状时，所述浅沟槽可以为横贯第一表面I，即为条状浅沟槽开口，上述浅沟槽形状的 第一开口 111形成工艺比较简易；所述第一开口 111选择直孔形状时，所述第一开口 111 的俯视形状可以为正方形、圆形、长方形或者其他形状，直孔形状的第一开口 111有利 于后续封装工艺的顺利进行。但需要说明的是，第一开口 111选择沟槽的时候沟槽深度 小于单元基底深度，第一开口 111选择直孔的时候，所述直孔为盲孔。即沟槽状的第一 开口或者直孔状的第一开口都不能贯穿单元基底，当然本技术领域人员可以根据实际工 艺，选择第一开口 111的具体形状，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动 与修改。在各个单元基底上形成第一绝缘层102，所述第一绝缘层102用于与基底101 进行隔离，所述第一绝缘层102可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、光刻胶或环氧树脂 等，所述第一绝缘层102的厚度范围为大于等于0.3 μ m。此处需要注意的是，若所述基底101内没有形成构成半导体器件的各个器件 层，则所述基底101上形成的第一绝缘层102在封装阶段进行；若所述基底101内形成有 构成半导体器件的各个器件层，则由于在基底101内制作半导体器件的最后步骤中总会 在最上面形成介质层(或钝化层)以防止一些导电材料与空气进行反应，即在进行发光二 极管封装之前所述基底101上会带有绝缘层或钝化层，则该介质层或钝化层可以作为第 一绝缘层102，无需额外再形成第一绝缘层102的步骤。接着，请参考图4，在各个单元基底上的第一绝缘层102上形成相互电隔离的至 少两条导线以及凸点，所述凸点位于导线上，所述凸点用于与发光二极管的裸芯片的电 极对应电连接。该步骤可以有两种形成方法，首先第一种方案可以为先形成导线、再形 成凸点°具体地，在第一绝缘层102上形成导线层，所述导线层厚度范围为Ι.Ομιη至 3.5 μ m。所述导线层材料为导电材料，比如可以采用金属，优化地，可以采用金属铝。 形成所述导线层的方法可以采用各种真空沉积技术，比如可以采用溅射。对导线层进行图形化，形成导线103。所述图形化主要采用光刻技术和刻蚀技 术，包括涂覆光刻胶层、曝光、显影、刻蚀等步骤，所述图形化为本领域技术人员公知 技术，在此不加详述。在这里需要说明的是，所述导线103的数量至少为两条，即可以 为3条、4条或者7条；本实施例的图中只示出2条，但本技术领域人员也可以根据实际 工艺需求，选择所述导线103的具体数量，在此不应过分限制本发明的保护范围。在导线103上形成凸点104，所述凸点104用于与发光二极管的裸芯片的电极对 应电连接。形成所述凸点104的工艺为本技术领域人员公知技术，在此不加详述。这里需要注意的是，所述凸点104的个数与导线的个数并不一定一一对应，但 是凸点104的个数至少为两个，若每个单元基底上需要封装多个发光二极管的时候，可 以根据所述多个发光二极管的连接方式，比如串联还是并联、是进行单个控制还是共同 控制等因素确定凸点104的个数，本领域技术人员容易推知如何排布凸点和导线的关
8系，在此仅图示出两根导线和两个凸点，在此不应过分限制本发明的保护范围。所述步骤S105中的在各个单元基底的绝缘层上形成相互电隔离的至少两条导线 以及凸点的还可以采用第二种方法，比如先形成凸点104再形成导线103。首先，在第一绝缘层102上形成导线层，所述导线层如上所述。接着，在导线层103上形成凸点104。然后，利用导线层形成导线103，具体工艺包括在导线层和凸点104上形成光 刻胶层，利用光刻技术形成导线图形，利用刻蚀技术刻蚀导线层形成导线103。以上两种在基底的第一表面上形成导线和凸点的工艺均可，本领域技术人员可 以根据实际需要进行选择。参考图5，在所述第一开口 111内形成填充层112。所述填充层112为光刻胶、环氧胶、或者介质材料。所述填充层112形成步骤 包括在所述基底的第一表面形成填充薄膜(未图示)，在所述填充薄膜上形成与第一开 口 111对应的光刻胶图形，以所述光刻胶图形为掩膜，去除填充薄膜形成填充层112。所 述填充层112的宽度可以比第一开口 111的宽度略大，并不影响具体工艺。所述填充层112用于在后续工艺过程中保护第一开口内导线103，同时避免后续 工艺采用激光穿孔将第一开口 111内的导线103打穿，进一步地，所述填充层112可以作 为后续在第二开口内填充第二表面导电层的支撑平台，利于后续填充第二表面导电层工 艺作业。需要说明的是，在上面两种在基底的第一面上形成导线和凸点的工艺中的图形 化工艺过程中，可以保留第一开口 111内的光刻胶，将保留的第一开口 111内的光刻胶作 为填充层112，用以在后续工艺过程中保护第一开口内导线103，具体地，用以作为在后 续工艺中第二开口内填充第二表面导电层时的支撑平台，利于后续填充第二表面导电层 工艺作业的同时，还节约工艺步骤，降低工艺成本。当然，也可以在形成导线和凸点之 后，额外再在所述第一开口 111内形成填充层112，甚至可以采用形成第一开口 111的掩 膜版在所述填充薄膜上形成与第一开口 111对应的光刻胶图形，从而节约生产成本。请参考图6，沿第二表面对基底101进行减薄，减薄后，形成基底101’，此处 进行减薄有利于形成更小、更轻、更薄的封装结构；且有利于后续的形成第二沟槽；也 有利于散热。当然，若基底101内形成有半导体器件，则该处减薄应以不破坏其内的半 导体器件结构为准。减薄后基底101’的厚度约为未减薄的单元基底厚度的60%至70%，第一开口 111的深度为减薄后基底厚度的20%至25%，优选的所述第一开口 111的深度为减薄后单 元基底厚度的优选为20%。请参考图7，在每个单元基底的第二表面II形成与第一开口 111相对的第二开口 113。所述第二开口 113的形成工艺可以为干法蚀刻工艺，具体为在每个单元基底的 第二表面II形成与所述第二开口 113对应的光刻胶层(未图示)，采用与形成有第二开口 113图形的掩膜版，对所述光刻胶层进行曝光、显影，形成光刻胶图形(未图示)，以所 述光刻胶图形为掩膜，采用干法蚀刻工艺刻蚀单元基底形成所述第二开口 113。需要说明的是，在形成第二开口 113的工艺中，可以直接采用上述形成第一开口 111的掩膜版来对所述光刻胶层进行曝光、显影，从而形成与第一开口 111相对的第二 开口 113，且可以节约生产成本。所述第二开口 113具体可以为浅沟槽或者为直孔，所述第二开口 113选择浅沟槽 形状时，所述浅沟槽可以为横贯第二表面II，即为条状浅沟槽开口，上述浅沟槽形状的 第二开口 113形成工艺比较简易；所述第二开口 113选择直孔形状时，所述第二开口 113 的俯视形状可以为正方形、圆形、长方形或者其他形状，直孔形状的第二开口 113有利 于后续封装工艺的顺利进行。但需要说明的是，第二开口 113选择沟槽的时候沟槽深度 小于单元基底深度，第二开口 113选择直孔的时候，所述直孔为盲孔。即沟槽状的第一 开口或者直孔状的第一开口都不能贯穿单元基底，当然本技术领域人员可以根据实际工 艺，选择第二开口 113的具体形状，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动 与修改。由于第二开口 113的位置与第一开口 111相对，刻蚀单元基底可以直至暴露出绝 缘层102，为后续所述引脚线与所述导线对应电连接降低工艺难度；当然，在其他实施 例中，第一开口 111与第二开口 113之间也可以保留一定厚度的单元基底，而在后续所述 引脚线与所述导线对应电连接工艺中贯穿保留的单元基底。接着，要进行在基底101’的引脚区内形成相互电隔离的两条引脚线的步骤，所 述引脚线与所述导线对应电连接。在所述引脚区内形成与所述导线103对应电连接的引脚线可以参考图8至图12。参照图8，在基底101’的第二开口 113侧壁和底部形成第二开口绝缘层106， 所述第二开口绝缘层106采用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、光刻胶或上述材料的任意组 合。第二开口绝缘层106若为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅，则可以采用PECVD技术 形成，所述第二开口绝缘层106的厚度以与基底之间完全电学绝缘为准；若所述第二 开口绝缘层106为光刻胶，可以采用刮胶法或者旋涂法(spin coating)，对于电镀光刻胶 (EDPR)也可以采用电镀方法。所述第二开口绝缘层106还可以为其他光敏材料，比如六甲基二硅胺(HMDS) 等。为了进一步简化工艺，所述第二开口绝缘层106较优化地采用具有较好的导热性和 较好的绝缘性的材料。需要说明的是，在本实施例中，为了节约工艺步骤和提高本发明封装的绝缘效 果，且为了将后续形成的导电层与基底101’进行电学隔离，在基底101’的第二开口侧 壁和底部形成第二开口绝缘层106的同时也可以在基底101’第二表面形成第二开口绝缘 层 106。所述基底101’的每个单元基底上还设置有散热区，用于将发光二极管使用中产 生的热量发散出去。本发明在每个单元基底上的第二表面上均设置散热区。在本实施例中，所述散热区上的散热层可以包括上述的第二开口绝缘层106，也 可以不包括上述第二开口绝缘层106，仅为金属，具体视所述基底情况而定。若所述基底 101内形成有半导体器件，则基底101的第二表面需要与导电材料进行绝缘，因此散热层 必须包括所述的第二开口绝缘层106;若所述基底101内形成有半导体器件，且所述基底 101为绝缘体上硅薄膜(SOI)，由于半导体器件通常形成于SOI的顶层硅内，即半导体器 件与SOI的下层硅之间具有隔离层，则所述散热层可以不包括第二开口绝缘层106，仅为金属；若所述基底101为原始基片，内部没有形成任何半导体器件，则可以包括第二开 口绝缘层106，也可以不包括第二开口绝缘层106。由于所述第二开口绝缘层106具有较好的导热性，即使不额外设置其他的散热 层，所述第二开口绝缘层106也能起到良好的散热层效果，对封装后的结构的散热能力 不会产生较大影响，但是由于第二开口绝缘层106的导热性总是不如金属，因此更为优 化地，所述散热层可以不包括第二开口绝缘层106，在此特别说明，不应过分限制本发明 的保护范围。参考图9，去除第二开口 113的底部的第二开口绝缘层106、第一绝缘层102直 至暴露导线103。所述去除工艺为激光穿孔或者干法蚀刻。当去除工艺为干法蚀刻，则需要在基 底101’的第二表面涂布暴露第二开口 113的底部的光刻胶图形，以光刻胶图形为掩膜， 采用干法蚀刻去除第二开口绝缘层106、第一绝缘层102直至暴露导线103。进一步的， 所述光刻胶图形可以为采用光刻胶的第二开口绝缘层106，直接对所述第二开口绝缘层 106进行曝光显影，形成暴露出第二开口 113的底部的第二开口绝缘层106，然后以暴露 出第二开口 113的底部的第二开口绝缘层106为掩膜，采用干法蚀刻去除第二开口绝缘层 106、第一绝缘层102直至暴露导线103。当去除工艺为激光穿孔时，则只需要把第二开口 113的底部的坐标输入至激光 穿孔设备，然后开启激光去除第二开口绝缘层106、第一绝缘层102直至暴露导线103， 穿孔过程中，如果第一开口 111与第二开口 113之间保留一定厚度的单元基底，则需要将 保留部分的单元基底贯穿；而在暴露导线103时，可以将导线103打穿直至暴露填充层 112，或者选择只将导线103部分打穿，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。激光穿孔去除工艺为优选的去除工艺，干法蚀刻去除工艺需要形成光刻胶图 形，在形成光刻胶图形的曝光过程中会反光现象比较难以避免，使得光刻胶图形的准确 度下降，而激光穿孔去除工艺不需要在金属层表面形成光刻胶图形，精确度高，且工艺 简单。需要说明的是，在图9示例的实施例中，为沿第二开口 113的底部去除第二开口 绝缘层106、第一绝缘层102以及导线103，直至暴露出光刻胶112，而在后续形成第二 表面导电层时，所述第二表面导电层填充去除的导线103位置，从而实现与导线103电 连接。而在其他实施例中，请参考图10，可以沿第二开口 113的底部去除第二开口绝缘 层106、第一绝缘层102以及导线103，甚至去除部分的光刻胶112，以保证第二开口 113 的底部的第二开口绝缘层106、第一绝缘层102完全去除，从而提高后续的第二表面导电 层与导线103电连接能力。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择上述两种去除方 式。需要说明的是通常的封装工艺不会在单元基底的第一表面I上形成第一开口 111，故也不会额外在单元基底的第一表面I形成填充层112，若无填充层112，就需要严 格控制工艺精度，即不能将导线103打穿，如果将导线103打穿，就会出现后续工艺中第 二表面导电层通过打穿的孔洞泄漏到单元基底的第一表面的其他区域，从而破坏单元基 底的第一表面的器件结构。而本发明在单元基底的第一表面I上形成第一开口 111，且在第一开口 111内形成填充层112，从而可以选择暴露导线103、部分去除导线103或者贯穿导线103的形成 工艺，从而增大为沿第二开口 113的底部去除工艺的工艺窗口，降低封装工艺的难度。接着，要在第二开口绝缘层106上形成第二表面导电层的步骤，以形成与位于 基底101’的第一表面的导线103进行电连接的第二开口导线、引脚线以及散热层。形 成第二表面导电层可以采用金属，比如金属铝等。所述第二表面导电层的厚度范围为5μιη至7μιη。需要说明的是，由于第一开 口 111底部与第二开口 113底部已经贯穿，在第二开口绝缘层106上沉积第二表面导电层 时，第二表面导电层会与位于基底101’的第一表面的导线103进行电连接。参照图11，为形成第二开口导线、在散热区形成散热层、以及在引脚区形成引 脚线步骤。所述第二开口导线、散热区上的散热层、引脚线均采用第二表面导电层形 成。具体包括如下工艺涂覆一层光刻胶，利用形成有散热区、第二开口导线和引 脚区的掩膜版对光刻胶进行曝光、显影、刻蚀去除散热区、开口 105上和引脚区之外的 第一侧面导电层，分别形成第二开口导线107a、引脚线107b和散热层107c。所述引脚 线107b和散热层107c之间具有间隔108。然后对第二开口导线107a、引脚线107b和散热层107c进行电镀，以加大厚度， 减少线路电阻，同时以与后续的基板进行良好接触。所述引脚线107b的个数与第二开口导线107a的个数并不一定一一对应，在实际 电路中，需要根据发光二极管的连接方式进行排布，比如根据一个芯片上并联或者串联 的发光二极管、以及用户是否需要单独控制等因素考虑进行排布。参考图12，为在位于第二开口 113处的第二开口导线107a上以及在引脚区和散 热区之间的间隔处形成第二侧面绝缘层109。具体包括如下工艺在第二开口导线107a、引脚线107b和散热层107c上形成第 二侧面绝缘层109;采用光刻和刻蚀技术去除散热区和引脚区的第二侧面绝缘层109，暴 露出散热层107c与引脚区的引脚线107b。所述第二侧面绝缘层109采用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、光刻胶、环氧树脂 或其任意组合，所述第二侧面绝缘层109的厚度范围为10至100 μ m。形成第二侧面绝 缘层109的目的为在后续与基板贴装时涂焊料时阻焊，防止引脚线107b与散热层107c之 间电连接。参照图13，将发光二极管的电极114与凸点104相连接，所述发光二极管还包括 裸芯片110，所述电极114用于将裸芯片110内的发光二极管的电极引出，所述将发光二 极管的电极114与凸点104相连接为通过金属键合技术连接。所述金属键合技术为本领 域技术人员公知技术，在此不加详述。依旧参照图13，沿切割道切割形成单个发光二极管封装结构。本实施例中， 仅给出一个发光二极管，在实际工艺中，一个芯片上有可能封装多个发光二极管，本领 域人员根据本领域的基本知识，可以进行灵活布局，该变换也应当属于本发明的保护范围。基于上述第一实施例，形成本发明的一个实施例的发光二极管的封装结构，请 参照图13，包括单元基底，包括第一表面I和与之相对的第二表面II;位于单元基底第一表面I的第一开口 111，第一绝缘层102，位于单元基底的第一表面上以及第一开口 111的侧壁和底部；至少两条导线103，位于所述第一绝缘层102上，相互电隔离；凸点 104，位于所述导线103上，用于与发光二极管的裸芯片的电极114对应电连接；位于单 元基底第二表面II的、至少一个的第二开口 113，且所述第二开口 113与第一开口 111相 对；至少两个引脚区，位于所述单元基底的第二表面上，相互分立；引脚线107b，位于 引脚区内，相互电隔离并且与所述导线103对应电连接。所述引脚线107b通过第一开口 111和第二开口 113与所述导线103进行电连接。所述单元基底的第二表面还形成有散热区，所述散热区上形成有第二开口绝缘 层106、以及位于第二开口绝缘层106上的散热层107c;所述散热层107c和引脚线107b 之间具有间隔108。为进一步了解本发明，图14示出直孔型第一开口的一个实施例的发光二极管的 封装结构，包括单元基底，包括第一表面I和与之相对的第二表面II;位于单元基底第 一表面I的盲孔211，第一绝缘层202，位于单元基底的第一表面上以及第一开口 211的 侧壁和底部；至少两条导线203，位于所述第一绝缘层202上，相互电隔离；凸点204， 位于所述导线203上，用于与发光二极管的裸芯片的电极214对应电连接；位于单元基底 第二表面II的、至少一个的第二开口 213，且所述第二开口 213与第一开口 211相对；至 少两个引脚区，位于所述单元基底的第二表面上，相互分立；引脚线207b，位于引脚区 内，相互电隔离并且与所述导线203对应电连接。所述引脚线207b通过盲孔211和第二开口 213与所述导线203进行电连接。所述单元基底的第二表面还形成散热区，所述散热区上形成有第二开口绝缘层 206、以及位于第二开口绝缘层206上的散热层207c;所述散热层207c和引脚线207b之 间具有间隔208。根据本发明的精神，本领域技术人员可以根据实际需要选择第一开口为沟槽、 第二开口为沟槽；或者第一开口为沟槽、第二开口为直孔；或者第一开口为直孔、第二 开口为沟槽；或者第一开口为直孔、第二开口为直孔的实施例。需要说明的是，当第一开口为沟槽、第二开口为直孔或者第一开口为直孔、第 二开口为沟槽时，由于沟槽为较长的开口，故直孔可以位于沟槽底部的一端、或者沟槽 底部的中间位置，需要说明的是，所述引脚线能通过第一开口和第二开口与所述导线对 应电连接均落入本发明的保护范围内。本发明通过在单元基底的第一表面和第二表面形成相对的第一开口和第二开 口，所述引脚线通过第一开口和第二开口与所述导线对应电连接，利于晶圆级芯片尺寸 封装技术进行，降低封装的难度。且本发明的发光二极管的晶圆级芯片尺寸封装技术通 过在基底的第二表面形成引脚线将发光二极管的电极引出，即本技术方案中发光二极管 的引脚线与发光二极管位于基底的两个对立面内，这样可以减小所需基底面积；而且在 后续封装结构中无需打金线技术将其电极引出，进一步减小了封装后的体积。本发明的晶圆级芯片尺寸封装技术通过在基底的第二表面上形成散热区，更进 一步地有利于产生的热量的散发。本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领 域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对
13本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依 据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发 明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种发光二极管的晶圆级封装结构，包括单元基底，所述单元基底包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；其特征在 于，还包括位于单元基底第一表面的、至少一个的第一开口；位于单元基底第一表面且位于第一开口侧壁和底部的第一绝缘层；位于所述第一绝缘层上的、至少两条导线，且导线之间相互电隔离；位于所述导线上的凸点，用于与发光二极管的裸芯片的电极对应电连接；位于单元基底第二表面的、至少一个的第二开口，且所述第二开口与第一开口相对；至少两个引脚区，位于所述基底的第二表面上，相互分立； 引脚线，位于引脚区内，相互电隔离并且与所述导线对应电连接。
2.如权利要求1所述的发光二极管的晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一开口为 浅凹槽或者为直孔，所述第二开口为浅凹槽或者为直孔。
3.如权利要求1所述的发光二极管的晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一开口的 深度为所述单元基底厚度的20%至25%。
4.如权利要求1所述的发光二极管的晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一开口的 深度为所述单元基底厚度的20%。
5.如权利要求1所述的发光二极管的晶圆级封装结构，其特征在于，所述单元基底的 第二表面还包括散热区，所述散热区与所述引脚区之间具有间隔，所述散热区上形成有 散热层。
6.如权利要求1所述的发光二极管的晶圆级封装结构，其特征在于，所述引脚线通过 第一开口和第二开口与所述导线对应电连接。
7.如权利要求6所述的发光二极管的晶圆级封装结构，其特征在于，所述引脚线通过 第一开口和第二开口与所述导线对应电连接具体为所述第二开口内依次形成有第二开 口绝缘层和第二开口导线，所述第二开口导线将所述引脚线与所述导线对应电连接。
8.如权利要求7所述的发光二极管的晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一绝缘 层、第二开口绝缘层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、光刻胶或环氧树脂或上述材料的任 意组合；所述导线、引脚线、第二开口导线、散热层为金属。
9.如权利要求1所述的发光二极管的晶圆级封装结构的制造方法，包括提供基底，所述基底包括第一表面和与之相对的第二表面，所述基底分为分立的单 元基底，所述单元基底的第二表面包含至少两个分立的引脚区； 其特征在于，还包括在每个单元基底的第一表面上形成第一开口；在每个单元基底的第一表面、第一开口的侧壁和底部形成第一绝缘层； 在每个单元基底的第一绝缘层上形成相互电隔离的至少两条导线以及凸点，所述凸 点位于导线上，所述凸点用于与发光二极管的裸芯片的电极对应电连接； 在每个单元基底的第二表面形成与第一开口相对的第二开口； 在每个单元基底的第二表面的引脚区内形成相互电隔离的引脚线，所述引脚线与所 述导线对应电连接。
10.如权利要求9所述的发光二极管的晶圆级封装结构，其特征在于，所述第一开口 为浅凹槽或者为直孔，所述第二开口为浅凹槽或者为直孔。
11.如权利要求9所述的发光二极管的晶圆级封装结构的制造方法，其特征在于，所 述第一绝缘层为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、光刻胶或环氧树脂或其任意组合。
12.如权利要求9所述的发光二极管的晶圆级封装结构的制造方法，其特征在于，所 述单元基底的第二表面还包括散热区，所述散热区与所述引脚区之间具有间隔，还包括 在所述散热区上形成散热层步骤。
13.如权利要求9所述的发光二极管的晶圆级封装结构的制造方法，其特征在于，还 包括沿所述单元基底的第二表面对所述单元基底减薄步骤。
14.如权利要求13所述的发光二极管的晶圆级封装结构的制造方法，其特征在于，减 薄后单元基底的厚度约为未减薄的单元基底厚度的60%至70%。
15.如权利要求13所述的发光二极管的晶圆级封装结构的制造方法，其特征在于，所 述第一开口的深度为减薄后单元基底厚度的20%至25%。
16.如权利要求9发光二极管的晶圆级封装结构的制造方法，其特征在于，所述引脚 线通过第一开口和第二开口与所述导线对应电连接。
17.如权利要求16所述的发光二极管的晶圆级封装结构，其特征在于，所述引脚线通 过第一开口和第二开口与所述导线对应电连接包括所述第二开口内依次形成第二开口 绝缘层和第二开口导线，所述第二开口导线将所述引脚线与所述导线对应电连接。
18.如权利要求17所述的发光二极管的晶圆级封装结构，其特征在于，所述第二开口 绝缘层为氧化硅、光刻胶或环氧树脂或其任意组合。
全文摘要
一种发光二极管的晶圆级封装结构及其制造方法，晶圆级封装结构包括位于单元基底第一表面的第一开口；位于单元基底第一表面的第一绝缘层；位于所述第一绝缘层上导线，且导线之间相互电隔离；位于所述导线上的凸点，用于与发光二极管的裸芯片的电极电连接；位于单元基底第二表面的第二开口，且所述第二开口与第一开口相对；引脚区，位于所述基底的第二表面上；引脚线且与所述导线对应电连接。本发明通过在基底的第二表面形成引脚线将发光二极管的电极引出，即本技术方案中发光二极管的引脚线与发光二极管位于基底的两个对立面内，这样可以减小所需基底面积；而且在后续封装结构中无需打金线技术将其电极引出，进一步减小了封装后的体积。
文档编号H01L33/48GK102024897SQ20101052165
公开日2011年4月20日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者俞国庆, 李俊杰, 李瀚宇, 杨红颖, 王宥军, 王蔚 申请人:苏州晶方半导体科技股份有限公司