CN105164825B - 用于制造光电子器件的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造光电子器件（10）的方法包括如下步骤：提供衬底（100），该衬底(100)具有布置在所述衬底（100）的表面（101）上的光电子半导体芯片（200）；提供具有下部层（310）和上部层（330）的掩膜（300），其中所述下部层（310）具有下部开口（320）,而所述上部层（330）具有上部开口（340），所述开口共同地形成连续的掩膜开口（350），其中所述下部开口（320）具有比所述上部开口（340）大的面积；将所述掩膜（300）布置在所述衬底（100）的表面（101）之上，使得所述下部层（310）面向所述衬底（100）的表面（101）并且所述掩膜开口（350）被布置在所述光电子半导体芯片（200）之上；穿过所述掩膜开口（350）将涂层（400）喷涂到所述光电子半导体芯片（200）上；以及去除所述掩膜（300）。

Description

用于制造光电子器件的方法

技术领域

本发明涉及一种如在专利权利要求1中所请求保护的用于制造光电子器件的方法。

本专利申请要求德国专利申请10 2013 208 223.1的优先权，该德国专利申请102013 208 223.1的公开内容通过引用结合于此。

背景技术

公知了给包括光电子半导体芯片的光电子器件装备转换元件，所述转换元件被提供用于转换由光电子半导体芯片发射的电磁辐射的波长。因此，举例来说，白色光可以根据光电子半导体芯片的在蓝色光谱范围中发射的光而被生成。

公知了用于制造转换元件并且给光电子器件装备转换元件的各种方法。一种有成本效益的且高效的方法在于给光电子半导体芯片喷雾涂布转换层。在这种情况下，包括进行波长转换的磷光体的材料被喷涂到光电子半导体芯片的发光侧上。然而，在这种情况下，该材料的包括进行波长转换的磷光体的部分也靠在光电子半导体芯片旁边沉积。这在被具体表现为表面发射器的光电子半导体芯片的情况下导致不均匀的发射特性。

发明内容

本发明的目标是详细说明一种用于制造光电子器件的方法。该目标借助包括权利要求1的特征的方法来实现。不同的扩展方案在从属权利要求中予以详细说明。

用于制造光电子器件的方法包括如下步骤：用于提供衬底的步骤，该衬底具有布置在该衬底的表面上的光电子半导体芯片；用于提供掩膜的步骤，该掩膜具有下部层和上部层，其中下部层具有下部开口,而上部层具有上部开口，这些开口共同地形成连续的掩膜开口，其中下部开口具有比上部开口大的面积；用于将掩膜布置在衬底的表面之上以使得下部层面向衬底的表面而掩膜开口被布置在光电子半导体芯片之上的步骤；用于穿过掩膜开口将层喷涂到光电子半导体芯片上的步骤；以及用于去除掩膜的步骤。

有利地，在本方法中，被喷涂上的（sprayed-on）层基本上被限于光电子半导体芯片的顶侧。仅被喷涂上的层的小部分侧向地靠在光电子半导体芯片旁边沉积。因此，根据本方法可获得的光电子器件可以有利地具有非常均匀的发射特性。由于掩膜的面向衬底的表面和面向光电子半导体芯片的下部层中的下部开口比在掩膜的上部层中的上部开口具有更大的开口面积，所以在将掩膜布置在衬底的表面之上的过程期间有利地仅存在损坏光电子半导体芯片的减小的风险。以较小的开口面积来具体表现的上部开口有利地确定了衬底的表面的其中沉积有被喷涂上的层的区域的界限。在这种情况下，上部开口的尺寸有利地被选择为小于下部开口的尺寸。

在该方法的一个实施例中，上部开口比光电子半导体芯片的背离衬底的顶侧大最多10%。在本方法中，在衬底的其中沉积有被喷涂上的层的表面处的区域的尺寸基本上通过上部开口的尺寸来限定。在上部开口比光电子半导体芯片的背离衬底的顶侧大最多10%的事实中，有利地确保了在衬底的其中沉积有被喷涂上的层的表面处的区域也并不显著地大于光电子半导体芯片的顶侧。因此，被喷涂上的层有利地基本上沉积在光电子半导体芯片的顶侧处，并且至多在小范围内沉积在光电子半导体芯片附近。

在该方法的一个实施例中，上部开口在垂直于衬底的表面的方向上被居中在光电子半导体芯片之上。这有利地确保了被喷涂上的层也居中地沉积在光电子半导体芯片之上。因此，根据该方法可获得的光电子器件可以有利地具有均匀的发射特性。

在该方法的一个实施例中，下部开口和/或上部开口用矩形方式来具体表现。有利地，该方法接着特别好地适合于制造包括用矩形方式来具体表现的光电子半导体芯片的光电子器件。

在该方法的一个实施例中，下部开口和上部开口同轴地被布置。有利地，掩膜的面向衬底的表面的下部层接着可以被布置在衬底的表面之上，使得掩膜的下部层与光电子半导体芯片在该光电子半导体芯片的所有侧上被间隔开相同的间距。

在该方法的一个实施例中，提供具有布置在表面上的光电子半导体芯片的衬底包括用于将接合线布置在光电子半导体芯片与布置在衬底的表面上的接触垫之间的步骤。有利地，根据该方法可获得的光电子器件的光电子半导体芯片接着可以经由布置在衬底的表面上的接触垫被电接触。

在该方法的一个实施例中，接合线在垂直于衬底的表面的方向上被掩膜的上部层至少部分覆盖。有利地，这至少部分防止接合线被嵌入到被喷涂上的层中。

在该方法的一个实施例中，在将掩膜布置在衬底的表面之上的过程中，掩膜的下部层与衬底的表面接触。有利地，衬底的在预期的区域之外的表面由此特别有效地被保护以防用被喷涂上的层来覆盖。由于下部开口在掩膜的下部层中具有较大的开口面积，所以在根据该方法的过程中尽管如此也仅存在光电子半导体芯片或可能的接合线被损坏的减小的危险，而掩膜的下部层与衬底的表面接触。

在该方法的一个实施例中，掩膜的下部层和上部层整体地用连续的方式被具体表现。因此，掩膜的处理有利地是特别简单的。因此，掩膜也可以特别简单且有成本效益地被制造。举例来说，掩膜可以通过电解法来制造。

在该方法的一个实施例中，掩膜包括镍。有利地，掩膜接着是可简单且有成本效益地制造的并且适于在连续重复该方法中多次使用。

在该方法的一个实施例中，被喷涂上的层包括进行波长转换的磷光体。有利地，被喷涂上的层接着形成光电子器件的转换器元件，所述光电子器件的转换器元件可以用于转换由光电子半导体芯片发射的电磁辐射的波长。由于在该方法中的被喷涂上的层基本上被限于光电子半导体芯片的顶侧，所以根据该方法可获得的光电子器件可以有利地具有特别均匀的发射特性。

在该方法的一个实施例中，衬底被提供有布置在表面上的多个光电子半导体芯片。提供掩膜，所述掩膜具有多个掩膜开口。在这种情况下，掩膜开口被布置在每个光电子半导体芯片之上。因此，该方法有利地允许给所有光电子半导体芯片的表面并行地涂有被喷涂上的层。

在该方法的一个实施例中，光电子半导体芯片以规则的格栅布局被设置在衬底的表面上。有利地，掩膜接着也可以被具体表现为规则的格栅。因此，掩膜在衬底的表面之上的对齐特别简单。此外，因此在随后的方法步骤中，衬底可以特别简单地被划分，以便获得多个光电子器件。

在该方法的一个实施例中，所述方法包括用于划分衬底以便获得多个光电子器件的另外的步骤。因此，该方法有利地实现了在共同的工序中并行制造多个光电子器件。每个单独的光电子器件的制造成本因此有利地可被减小。

附图说明

本发明的上述属性、特征和优点以及实现这些属性、特征和优点的方式与如下对示例性实施例的描述相联系地将变得更清楚和更清楚地被理解，所述示例性实施例与附图相联系地予以详细地解释，在所述附图中在所有情况下都以示意图：

图1示出了穿过带有多个光电子半导体芯片的衬底的剖面；

图2示出了穿过衬底和布置在光电子半导体芯片之上的掩膜的剖面；

图3示出了掩膜的透视图；

图4示出了在已喷涂了层之后的穿过衬底和掩膜的剖面；以及

图5示出了在掩膜已被去除之后穿过带有光电子半导体芯片和被喷涂上的层的衬底的剖面。

具体实施方式

图1示出了在执行用于制造光电子器件的方法期间的衬底100和多个光电子半导体芯片200的示意图。该方法在图1所图示的情形下尚未完成。

衬底100被具体表现为具有基本上平面的表面101的基本上平坦的板。在横向方向上，衬底100的表面101例如可以具有圆盘形状或矩形形状。衬底100优选地由电绝缘的材料构成。衬底100例如可以包括陶瓷材料。

光电子半导体芯片200例如可以是发光二极管芯片（LED芯片）。优选地，光电子半导体芯片200都相同地或类似地被具体表现。每个光电子半导体芯片200都具有顶侧201和与顶侧201对置的底侧202。光电子半导体芯片200的底侧202面向衬底100的表面101。每个光电子半导体芯片200的顶侧201形成辐射发射面。光电子半导体芯片200被设计为在工作期间在形成在顶侧201处的辐射发射面处发射电磁辐射，例如发射可见光。

每个光电子半导体芯片200在其顶侧201处都具有电接触垫210。衬底100在其表面101处针对每个光电子半导体芯片200都具有一个接触垫110。在衬底100的表面101处的接触垫110例如可以导电地被连接到贯穿衬底100的穿通接触部。在光电子半导体芯片200的表面201处的接触垫210借助相应的接合线220导电地被连接到在衬底100的表面101处的相应的接触垫110。

光电子半导体芯片200在其底侧202处可以具有相应的另外的电接触垫。在这种情况下，布置在每个光电子半导体芯片200的底侧202处的电接触垫被导电地连接到在衬底100的顶侧101处的相应的另外的电接触垫，例如借助导电粘合剂或焊料来连接。然而，光电子半导体芯片200在其顶侧201处也可以分别具有另外的电接触垫。在这种情况下，在每个光电子半导体芯片200的顶侧201处的另外的电接触垫可以借助另外的接合线被连接到在衬底100的表面101处的相应的另外的接触垫。在这种情况下，光电子半导体芯片200也可以借助粘合剂或者焊料被固定到衬底100的表面101。

光电子半导体芯片200以彼此间隔开的方式被布置在衬底100的表面101处。优选地，光电子半导体芯片200以规则的二维格栅布局而被布置在衬底100的表面101处。举例来说，光电子半导体芯片200可以在衬底100的表面101处形成矩形格栅。

图2示出了在时间上继图1中的图示之后的处理状态下的具有光电子半导体芯片200的衬底100的示意性剖视图，所述光电子半导体芯片200被布置在衬底100的表面101上。掩膜300被布置在衬底100的表面101上。图3示出了掩膜300的部分的示意性透视图。

掩膜300被具体表现为平坦的格栅并且具有顶侧301和与顶侧301对置的底侧302。掩膜300被布置在衬底100的表面101处，使得掩膜300的底侧302面向衬底100的表面101。在这种情况下，掩膜300的底侧302优选地与衬底100的表面101接触。

掩膜300例如可以通过电解法来制造，并且例如可以包括镍。

掩膜300具有下部层310和上部层330。下部层310形成掩膜300的底侧302。上部层330形成掩膜300的顶侧301。下部层310和上部层330彼此邻接。优选地，掩膜300的下部层310和上部层330用材料一致连续的方式来具体表现。

掩膜300具有多个掩膜开口350，所述掩膜开口350垂直地在顶侧301与底侧302之间延伸穿过掩膜300。每个掩膜开口350都延伸穿过掩膜300的上部层330和下部层310。在这种情况下，每个掩膜开口300都通过布置在上部层330中的上部开口340和布置在下部层310中的下部开口320形成。

掩膜300的掩膜开口350以矩形格栅布局被布置在衬底100的表面101处，该矩形格栅布局对应于光电子半导体芯片200的布局。在图2和图3中所图示的例子中，掩膜开口350以矩形格栅被布置。

掩膜300的上部层330形成上部接片（web）335，所述上部接片335在上部层330的上部开口340之间伸展（run）。掩膜300的下部层310形成下部接片315，所述下部接片315在下部层310的下部开口320之间伸展。在图2和图3中所示的例子中，在掩膜300的上部层330中的上部开口340和在掩膜300的下部层310中的下部开口320都用矩形方式来具体表现。同时，掩膜300的通过上部开口340和下部开口320形成的掩膜开口350以矩形格栅来布置。因此，掩膜300的上部接片335和下部接片315分别形成直线伸展的且以直角交叉的条。

掩膜300的上部层330的每个上部开口340都具有上部开口面341。在掩膜300的下部层310中的每个下部开口320都具有下部开口面321。上部开口面341小于下部开口面321。因此，掩膜300的上部层330的上部接片335被具体表现为使得这些上部接片335比下部层310的下部接片315宽。相应的周长凸肩（circumferential shoulder）被形成在每个掩膜开口350的下部开口320与上部开口340之间的过渡部处。

在图2中所图示的处理状态下，掩膜300被布置在衬底100的表面101处，使得掩膜300的通过下部层310形成的底侧302面向衬底100的表面101，并且优选地与衬底100的表面101接触。在这种情况下，掩膜300与布置在衬底100的表面101处的光电子半导体芯片200对齐，使得掩膜300的相应的掩膜开口350被布置在每个光电子半导体芯片200的顶侧201之上。优选地，在这种情况下，相应的掩膜开口350的上部开口340用居中的方式被布置在相应的光电子半导体芯片200的顶侧201之上。每个掩膜开口350的上部开口340的上部开口面341的尺寸优选地近似对应于所分配的光电子半导体芯片200的顶侧201的尺寸，并且通常应比所分配的光电子半导体芯片200的顶侧201大不超过10%。

掩膜300的下部层310的下部接片315在衬底100的表面101处的光电子半导体芯片200之间伸展。如果掩膜开口350的上部开口340用居中的方式被布置在光电子半导体芯片200的顶侧201之上并且掩膜300的每个掩膜开口350的下部开口320和上部开口340相对彼此同轴地被布置，则掩膜300的下部层310的下部接片315在所有情况下都居中地在相邻的光电子半导体芯片200之间伸展。然而，也可能的是，下部接片315并不居中地被布置在相邻的光电子半导体芯片200之间，以便例如为接合线220提供额外的空间。

掩膜300的下部层310的下部接片315窄到使得在布置在衬底100的表面101处的下部接片315与光电子半导体芯片200以及还与接合线220之间有足够的间距来确保光电子半导体芯片200和接合线200在将掩膜300布置在衬底100的表面101处的过程中不被损坏。

掩膜300的上部层330的上部接片335被具体表现为具有宽度，使得上部接片335基本上完全覆盖在光电子半导体芯片200之间的间隙。优选地，在这种情况下的上部接片335也覆盖接合线220的至少一部分。

在垂直于衬底100的表面101的方向上，掩膜300的带有下部接片315的下部层310高于光电子半导体芯片200，并且形成超过接合线220的可能的附加突出部。因此，上部接片335在垂直于衬底100的表面101的方向上被布置在光电子半导体芯片200的顶侧201和接合线220之上。

图4示出了在时间上继图2中的图示之后的处理状态下的带有布置在衬底100的表面101处的光电子半导体芯片200和带有布置在其之上的掩膜330的衬底100的另外的示意性剖视图。

在光电子半导体芯片200的顶侧201处，层400已通过喷涂而被沉积。层400包括如下材料，该材料包括进行波长转换的磷光体401。该进行波长转换的磷光体401被设计为吸收由光电子半导体芯片200发射的具有来自第一光谱范围的波长的电磁辐射，并且被设计为发射具有来自第二光谱范围的波长的电磁辐射、例如具有更长的波长的电磁辐射。进行波长转换的磷光体401例如可以被具体表现为有机磷光体或无机磷光体。进行波长转换的磷光体410也可以包括量子点。

层400被喷涂到掩膜300的顶侧301上，并且沿着基本上垂直于衬底100的表面101定向的喷涂方向穿过掩膜开口350而被喷涂到光电子半导体芯片200的顶侧201上。在这种情况下，层400的部分401沉积在光电子半导体芯片200的顶侧201处。层400的另外的部分430在掩膜300的顶侧301处沉积在掩膜300的上部层330的上部接片335上。由于在光电子半导体芯片200之间的间隙基本上被掩膜300的上部层330的上部接片335覆盖，并且由于基本上垂直的喷涂方向，靠在光电子半导体芯片200旁边在所有情况下总是仅有层400的小部分420沉积在光电子半导体芯片200的侧面和衬底100的表面101处。衬底100的在光电子半导体芯片200之间的表面101基本上没有被层400覆盖。

图5示出了在时间上继图4中的图示之后的处理状态下的带有光电子半导体芯片200和带有被喷涂上的层400的衬底100的另外的示意性剖视图，所述光电子半导体芯片200被布置在表面101处。

掩膜300连同被喷涂上的层400的沉积在掩膜300上的部分430一起从衬底100的表面101被剥离并且被去除。层400的沉积在掩膜300上的部分430随后可以被除去。掩膜300可以在参照图1至5所解释的方法的重复中被重新使用。

层400的在光电子半导体芯片200的顶侧201处和在光电子半导体芯片200附近剩余的部分410、420在剥离掩膜300之后或之前可以经受硬化过程。例如，层400的硬化可以借助热学方法来实现。然而，根据层400的精确材料组分，层400的硬化也可能不是必需的。

在时间上继图5中所图示的处理状态之后的处理步骤中，衬底100可以沿着在光电子半导体芯片200之间伸展的划分平面120被划分，以便获得多个光电子器件10。每个可获得的光电子器件10都包括带有布置在其上的一个或多个光电子半导体芯片200的衬底100的部分。如果光电子半导体芯片200是发光二极管芯片，则光电子器件10是发光二极管器件。

已基于优选的示例性实施例以更具体的细节图示和描述了本发明。尽管如此，本发明并不限于所公开的例子。更确切地说，本领域技术人员由此可以导出各种变型方案，而并不偏离本发明的保护范围。

附图标记列表

10 光电子器件

100 衬底

101 表面

110 接触垫

120 划分平面

200 光电子半导体芯片

201 顶侧

202 底侧

210 接触垫

220 接合线

300 掩膜

301 顶侧

302 底侧

310 下部层

315 下部接片

320 下部开口

321 下部开口面

330 上部层

335 上部接片

340 上部开口

341 上部开口面

350 掩膜开口

400 层

401 进行波长转换的磷光体

410 沉积在光电子半导体芯片上的部分

420 靠在光电子半导体芯片旁边沉积的部分

430 沉积在掩膜上的部分

Claims (12)

1.一种用于制造光电子器件（10）的方法，其包括如下步骤：

- 提供衬底（100），该衬底(100)具有布置在所述衬底（100）的表面（101）上的光电子半导体芯片（200），其中将接合线（220）布置在所述光电子半导体芯片（200）与接触垫（110）之间，所述接触垫(110)被布置在所述衬底（100）的表面（101）上；

- 提供具有下部层（310）和上部层（330）的掩膜（300），

其中所述下部层（310）具有下部开口（320），而所述上部层（330）具有上部开口（340），所述开口共同地形成连续的掩膜开口（350），

其中所述下部开口（320）具有比所述上部开口（340）大的面积；

- 将所述掩膜（300）布置在所述衬底（100）的表面（101）之上，使得所述下部层（310）面向所述衬底（100）的表面（101）并且所述掩膜开口（350）被布置在所述光电子半导体芯片（200）之上；

- 穿过所述掩膜开口（350）将层（400）喷涂到所述光电子半导体芯片（200）上；

- 去除所述掩膜（300），

其中，所述接合线（220）在垂直于所述衬底（100）的表面（101）的方向上至少部分地被所述掩膜（300）的上部层（330）覆盖。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上部开口（340）比所述光电子半导体芯片（200）的背离所述衬底（100）的顶侧（201）大最多10%。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述上部开口（340）在垂直于所述衬底（100）的表面（101）的方向上被居中在所述光电子半导体芯片（200）之上。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述下部开口（320）和/或所述上部开口（340）用矩形方式来具体表现。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述下部开口（320）和所述上部开口（340）同轴地被布置。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在将所述掩膜（300）布置在所述衬底（100）的表面（101）之上的过程中，所述下部层（310）与所述衬底（100）的表面（101）接触。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述下部层（310）和所述上部层（330）整体地用连续的方式被具体表现。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述掩膜（300）包括镍。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，被喷涂上的层（400）包括进行波长转换的磷光体（401）。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述衬底（100）被提供有多个被布置在所述表面（101）上的光电子半导体芯片（200），其中提供所述掩膜（300），所述掩膜（300）具有多个掩膜开口（350），其中掩膜开口（350）被布置在每个光电子半导体芯片（200）之上。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光电子半导体芯片（200）以规则的格栅布局被提供在所述衬底（100）的表面（101）上。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，该方法包括如下另外的步骤：

- 将所述衬底（100）划分，以便获得多个光电子器件（10）。