JP2014507804A - ウエハーレベル発光ダイオードパッケージ及びそれを製造する方法 - Google Patents

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Abstract

ウエハーレベル発光ダイオードパッケージ及びそれを製造する方法を提供する。この方法は、第１の基板上に複数の半導体積層構造体を形成し、前記複数の半導体積層構造体に対応するように整列された第１のリード電極及び第２のリード電極を有する第２の基板を準備し、前記複数の半導体積層構造体を前記第２の基板にボンディングし、前記ボンディング後、前記第１の基板及び前記第２の基板を複数のパッケージに分割することを含む。これによって、ウエハーレベル発光ダイオードパッケージが提供される。
【選択図】図６

Description

本発明は、発光ダイオードパッケージ及びその製造方法に関し、より詳細には、ウエハーレベル発光ダイオードパッケージ及びそれを製造する方法に関する。
発光ダイオードは、軽量化、薄型化が可能であり、エネルギー節減と長期間の寿命維持という長所を有する。これによって、発光ダイオードは、携帯電話を始めとする各種表示装置の背面光源として用いられており、発光ダイオードを実装した発光ダイオードパッケージは、高い演色性を有する白色光を具現することができ、蛍光灯などの白色光源に取って代わるものとして一般照明に適用されている。
従来、発光ダイオードパッケージは、通常、個別発光ダイオードチップを、各リード電極を有するパッケージに実装し、発光ダイオードチップと各リード電極をボンディングワイヤで連結し、発光ダイオードチップを封止材で封止することによって形成される。
前記の従来技術に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、発光ダイオードチップを個別的に取り扱うので、発光ダイオードパッケージを大量に製作するにおいて時間及び費用が多くかかり、生産性が悪かった。さらに、発光ダイオードチップを実装した後、再びボンディングワイヤを形成するので、発光ダイオードパッケージの製造工程が複雑だった。また、キャピラリーを用いたワイヤボンディング工程は、キャピラリーを移動させるための空間を必要とするので、パッケージのサイズを小型化するのに限界となり、ワイヤのボンディング不良又は断線などによってパッケージ不良をもたらしやすかった。
最近、エピタキシャル層を成長させるための成長基板のサイズが２インチから４インチ、さらに、６インチと大きくなるにつれて、一つの成長基板で製造される発光ダイオードチップは数千個ないし数万個に至っている。したがって、これら各発光ダイオードチップを用いて大量かつ迅速に発光ダイオードパッケージを製造することがさらに要求されているが、前記の従来技術は、このような要求に応じにくい。
本発明が解決しようとする課題は、工程を単純化し、大量生産に適した発光ダイオードパッケージ及びその製造方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、小型化に適した発光ダイオードパッケージ及びその製造方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする更に他の課題は、構造的に安定した発光ダイオードパッケージ及びその製造方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする更に他の課題は、混色光、特に白色光を具現するのに適した発光ダイオードパッケージ及びその製造方法を提供することにある。
本発明の一態様に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、第１の基板上に複数の半導体積層構造体を形成し、前記各半導体積層構造体は、第１の導電型半導体層、第２の導電型半導体層、及び前記第１の導電型半導体層と第２の導電型半導体層との間に介在した活性領域を含み、前記複数の半導体積層構造体に対応するように整列された第１のリード電極及び第２のリード電極を有する第２の基板を準備し、前記複数の半導体積層構造体を前記第２の基板にボンディングし、前記ボンディング後、前記第１の基板及び前記第２の基板を複数のパッケージに分割することを含む。
本発明によると、複数の半導体積層構造体を第２の基板にウエハーレベルでボンディングするので、チップボンディング工程を単純化することができ、作業時間を大きく減少させることができる。
前記第２の基板は、例えば、Ｓｉ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、セラミック、メタル印刷回路基板、メタルコア印刷回路基板、有機印刷回路基板などであり得るが、これに限定されることはない。
前記方法は、前記各半導体積層構造体の第１の導電型半導体層及び第２の導電型半導体層上にそれぞれ第１のバンプ及び第２のバンプを形成することをさらに含むことができる。前記第１のバンプ及び第２のバンプを前記第１のリード電極及び第２のリード電極にボンディングすることによって、前記複数の半導体積層構造体を前記第１のリード電極に接合することができる。
いくつかの実施例において、前記複数の半導体積層構造体を覆うアンダーフィル（ｕｎｄｅｒｆｉｌｌ）を形成することをさらに含むことができる。前記第１のバンプ及び第２のバンプは前記アンダーフィルを貫通する。前記アンダーフィルは、半導体積層構造体から放出される光の波長変換を行うために蛍光体を含むことができる。また、前記アンダーフィルは、第１の基板と第２の基板との間の熱膨張係数差を緩和することができ、第１の基板と第２の基板とのボンディングを助けることができる。このために、前記アンダーフィルは、熱膨張係数及び／又は弾性係数を調節するための充填剤を含むことができる。
前記アンダーフィルを形成することは、前記第１の基板上で前記複数の半導体積層構造体を覆う半硬化（Ｂ―ｓｔａｇｅ）アンダーフィルを形成し、前記第１及び第２のバンプを前記第１及び第２のリード電極にボンディングする間、前記半硬化アンダーフィルを硬化させることを含むことができる。前記アンダーフィル材料は、前記第１の基板上でスピンコート又はラミネーションなどの方法で塗布することができ、その後、前記第１の基板上で半硬化させることができる。
一方、前記ボンディング後、前記第１の基板の後面を覆う波長変換器を形成することができる。前記波長変換器は、前記第１の基板を分割した後、前記第１の基板の側面を覆うように形成することもできる。さらに、前記第１の基板を分割した後、分割領域の下側の前記アンダーフィルの一部を部分的に除去し、前記波長変換器は、前記アンダーフィルが部分的に除去されて露出した側面を覆うように形成することもできる。
一方、前記方法は、前記波長変換器を覆う防湿コーティングを形成することをさらに含むことができる。前記防湿コーティングは、水又は水分を遮断して前記波長変換器を保護し、さらに、半導体積層構造体を保護する。前記防湿コーティングは、水分を遮断できるシリコン酸化物又はシリコン窒化物で形成することができ、また、有機材料層と無機材料層を交互に積層して形成することもできる。有機材料層と無機材料層を交互に積層することによって、外部から流入する水分の浸透経路を長くし、水分が波長変換器に浸透することを防止することができる。
いくつかの実施例において、前記波長変換器は、蛍光体を含有するエポキシ又はシリコン樹脂であり得る。他の各実施例において、前記波長変換器は、蛍光体を含有するガラスであり得る。前記ガラスは、接着剤を用いて第１の基板の後面に付着したり、低温直接接合（ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｒｅｃｔ ｂｏｎｄｉｎｇ）によって前記第１の基板の後面に付着することができる。低温直接接合技術を用いる場合、接着剤による光の損失を防止することができる。
いくつかの実施例において、前記波長変換器は、前記第１の基板を分割した後で形成することができる。さらに、前記波長変換器は、前記複数の半導体積層構造体と前記第２の基板との間の空間に充填することができる。すなわち、前記波長変換器とアンダーフィルを同時に形成することができる。
また、前記方法は、前記第１の基板の分割領域の下側の前記波長変換器を除去し、パッケージ単位に波長変換器を分割し、分割された波長変換器を覆う防湿コーティングを形成することをさらに含むことができる。
一方、前記方法は、前記第１の基板の後面に光取り出し効率を増加させるための表面テクスチャを形成することをさらに含むことができる。表面テクスチャは、湿式エッチング、電子ビームリソグラフィ又はナノインプリント技術を用いて形成することができる。
また、前記第１の基板を分割するとき、前記第１の基板の側面が前記第１の基板の後面の垂直方向に対して傾斜するように分割することができ、その結果、光取り出し効率をさらに改善することができる。
本発明の他の態様に係るウエハーレベル発光ダイオードパッケージは、基板と、該第１の基板の前面上に配置された半導体積層構造体として、第１の導電型半導体層、第２の導電型半導体層、及び前記第１の導電型半導体層と前記第２の導電型半導体層との間に介在した活性領域を有する半導体積層構造体と、第１のリード電極及び第２のリード電極を有する第２の基板と、前記半導体積層構造体と前記第１及び第２のリード電極とを電気的に連結する複数のコネクターと、及び前記第１の基板の後面を覆う波長変換器とを含む。
前記ウエハーレベル発光ダイオードパッケージは、個別チップを実装する従来の発光ダイオードパッケージとは異なり、複数の半導体積層構造体が形成された第１の基板を第２の基板に実装した後、第１の基板と第２の基板を分割することによって製造される。したがって、ウエハーレベル発光ダイオードパッケージ内の第１の基板と第２の基板のサイズがほぼ類似し、小型の発光ダイオードパッケージを提供することができる。
一方、アンダーフィルが前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置し得る。前記アンダーフィルは、半導体積層構造体と前記第２の基板との結合力を補強し、半導体積層構造体が第２の基板から分離されることを防止することができる。さらに、前記アンダーフィルは、蛍光体及び充填剤のうち少なくとも一つを含むことができる。
また、前記波長変換器は、前記アンダーフィルの側面のうち少なくとも一部を覆うことができる。
一方、防湿コーティングが前記波長変換器を覆うことができる。したがって、外部から水分が波長変換器内に浸透することを防止することができる。また、前記防湿コーティングは前記アンダーフィルの側面を覆うことができる。
前記防湿コーティングは、有機材料層と無機材料層が交互に積層された構造を有することができる。このような防湿コーティングは、水分の浸透経路を増加させ、水分がウエハーレベル発光ダイオードパッケージ内に浸透することを難しくする。
一方、前記波長変換器は、前記第１の基板と前記第２の基板との間の空間に充填することができる。すなわち、前記アンダーフィルを前記波長変換器と同一の材料及び同一の工程で形成することができる。
いくつかの実施例において、前記波長変換器は、蛍光体を含有するガラスであり得る。前記ガラスは、前記第１の基板の後面に直接接合することができる。すなわち、前記ガラスを第１の基板に付着するための接着剤を省略することができ、その結果、接着剤の使用による光の損失を防止することができる。
一方、前記第１の基板の後面は、光取り出し効率を増加させるための表面テクスチャを含むことができ、前記第１の基板の側面は、前記第１の基板の後面の垂直方向に対して傾斜し得る。
本発明によると、第１の基板上の複数の半導体積層構造体を第２の基板にウエハーレベルでボンディングし、第１の基板及び第２の基板を分割してパッケージを製作するので、チップボンディング工程を単純化することができ、作業時間を大きく減少させることができる。また、ウエハーレベルで発光ダイオードパッケージを製造するので、パッケージの小型化に適している。さらに、アンダーフィルを用いて第１の基板と第２の基板との結合力を向上させ得るので、構造的に安定した発光ダイオードパッケージを提供することができ、水分防止層を用いることによって外部から発光ダイオードパッケージ内に水分が浸透することを防止することができる。
さらに、波長変換器を用いることによって混色光、特に白色光を具現することができ、アンダーフィル及び／又は波長変換器を用いて半導体積層構造体の上部面のみならず、側面及び下部面に放出される光に対しても波長変換を行うことができる。
本発明の一実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の一実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の一実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の一実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の一実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の一実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の一実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の他の実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の他の実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の他の実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の他の実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の他の実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。 本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。
以下、添付の各図面を参照して本発明の各実施例を詳細に説明する。次に紹介する各実施例は、当業者に本発明の思想を十分に伝達するために例として提供されるものである。したがって、本発明は、以下で説明する各実施例に限定されず、他の形態に具体化することもできる。そして、各図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどは、便宜のために誇張して表現することもできる。明細書全体にわたって同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
図１ないし図７は、本発明の一実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。
（ウエハー２０の準備）
図１を参照すると、第１の基板２１上に複数の半導体積層構造体３０が形成されたウエハー２０が準備される。
前記ウエハー２０は、第１の基板２１、及び該第１の基板上に整列された複数の半導体積層構造体３０を含み、また、オーミックコンタクト層３１、絶縁層３３、第１の電極３６ａ、第２の電極３６ｂ、アンダーフィル４０ａ及びバッファー層（図示せず）を含むことができる。前記半導体積層構造体３０は、第１の導電型半導体層２５、活性層２７及び第２の導電型半導体層２９を含むことができる。また、前記第１の電極３６ａは、第１の電極パッド３５ａ及び第１のバンプ３７ａを含むことができ、前記第２の電極３６ｂは、第２の電極パッド３５ｂ及び第２のバンプ３７ｂを含むことができる。
第１の基板２１は、窒化物半導体層を成長させ得る成長基板、例えば、サファイア、シリコン炭化物、スピネルなどであり得る。前記第１の基板２１は、光を透過させ得る透明基板である。
前記半導体積層構造体３０は、通常の発光ダイオードチップの製造工程によって製造することができる。すなわち、第１の基板２１上に第１の導電型半導体層２５、活性層２７及び第２の導電型半導体層２９を含む各エピ層を成長させ、これら各エピ層をパターニングすることによって前記基板２１上に複数の半導体積層構造体３０が形成される。前記第１の導電型半導体層２５の一部領域を露出させるために第２の導電型半導体層２９及び活性層２７を部分的に除去することができる。
前記活性層２７、前記第１及び第２の導電型半導体層２５、２９は、ＩＩＩ―Ｎ系列の化合物半導体、例えば、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ半導体で形成することができる。前記第１及び第２の導電型半導体層２５、２９は、それぞれ単一層又は多重層であり得る。例えば、前記第１の導電型及び／又は第２の導電型半導体層２５、２９は、コンタクト層及びクラッド層を含むことができ、また、超格子層を含むことができる。また、前記活性層２７は、単一量子井戸構造又は多重量子井戸構造であり得る。例えば、前記第１の導電型はｎ型で、前記第２の導電型はｐ型であり得るが、これに限定されることはなく、その反対であってもよい。バッファー層は、基板２１と第１の導電型半導体層２５との間の格子不整合を緩和し、各半導体層２５、２７、２９内に発生する欠陥密度を減少させる。
一方、前記第２の導電型半導体層２９上にオーミックコンタクト層３１を形成することができ、前記第１の導電型半導体層２５及び第２の導電型半導体層２９上にそれぞれ第１の電極パッド３５ａ及び第２の電極パッド３５ｂを形成することができる。前記オーミックコンタクト層３１は、例えば、Ｎｉ／Ａｕ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどの透明導電層に形成できるが、これに限定されることはなく、反射金属層を含むこともできる。前記第１の電極パッド３５ａ及び第２の電極パッド３５ｂは、例えば、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｕ又はＣｒを含むことができ、これらのうち２個以上の物質で形成することもできる。前記第２の電極パッド３５ｂは、前記オーミックコンタクト層を介して第２の導電型半導体層２９に電気的に接続することができる。前記各電極パッド３５ａ、３５ｂを形成する前に、各半導体積層構造体３０を覆う絶縁層３３を形成することができる。前記絶縁層３３は、例えば、シリコン酸化物又はシリコン窒化物で形成することができる。
さらに、前記第１の電極パッド３５ａ及び第２の電極パッド３５ｂ上にそれぞれ第１のバンプ３７ａ及び第２のバンプ３７ｂを形成することができる。前記第１のバンプ及び第２のバンプは、複数の半導体積層構造体を第２の基板５１の第１及び第２のリード電極５３ａ、５３ｂに電気的に連結するコネクターであり、前記複数の半導体積層構造体を第２の基板５１に構造的に接合させる。
前記第１のバンプ３７ａ及び第２のバンプ３７ｂは、Ａｕ又はソルダーで形成することもでき、Ｎｉ又はＮｉ合金などの堅固な金属物質でバンプを形成した後、その上にＡｕ又はソルダーを形成することもできる。また、前記第１のバンプ３７ａ及び第２のバンプ３７ｂは、ワイヤボンディング技術を用いたスタッドバンプに形成することもできる。
一方、前記各半導体積層構造体３０が形成された基板２１上にアンダーフィル４０ａを形成することができる。アンダーフィル４０ａは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂で形成することができる。また、前記アンダーフィル４０ａは、蛍光体及び／又は充填剤を含むことができる。前記蛍光体は、半導体積層構造体３０の側面に放出される光を波長変換させるために添加することができ、充填剤は、例えば、アンダーフィル４０ａの熱膨張係数及び弾性係数を調節するために添加することができる。前記アンダーフィル４０ａは、例えば、スピンコート又はラミネーション技術を用いて形成することができ、例えば、スクイーズ（ｓｑｕｅｅｚｅ）を用いたスクリーン印刷技術を用いて形成することができる。これによって、アンダーフィル４０ａは、各半導体積層構造体３０の側面を覆い、その上部面を覆うように形成することができ、第１及び第２のバンプ３７ａ、３７ｂは、前記アンダーフィル４０ａを貫通して外部に露出させることができる。
前記アンダーフィル４０ａは、ウエハー２０の準備段階で硬化できるが、これに限定されることはなく、ウエハー２０の準備段階において半硬化（Ｂ―ｓｔａｇｅ）状態で残留させることもできる。その後、前記第１のバンプ３７ａ及び第２のバンプ３７ｂを第２の基板５１の各リード電極５３ａ、５３ｂにボンディングする半硬化アンダーフィルを硬化させることができる。
（パッケージ部材５０の準備）
図２を参照すると、パッケージ部材５０として、第１のリード電極５３ａ及び第２のリード電極５３ｂを有する第２の基板５１が準備される。
前記第２の基板５１は、各リード電極５３ａ、５３ｂが印刷された印刷回路基板、例えば、通常のＦＲ４―ＰＣＢなどの有機ＰＣＢ、メタル―ＰＣＢ、メタルコアＰＣＢ、セラミック基板、Ｓｉ基板、ＡｌＮ基板又はＳｉＣ基板などであり得る。
前記第２の基板５１がメタルＰＣＢなどの導電性基板である場合、前記各リード電極５３ａ、５３ｂは、絶縁層（図示せず）によって導電性基板から絶縁させることができる。
前記第１及び第２のリード電極５３ａ、５３ｂは、第２の基板５１の上部に各内部端子又は各パッドを有することができ、その下部には外部電源に連結するための各外部端子を有することができる。前記第１及び第２のリード電極５３ａ、５３ｂは第２の基板５１を貫通する。前記第１及び第２のリード電極５３ａ、５３ｂは、前記第２の基板５１の各貫通ホールに充填できるが、これに限定されることはなく、各貫通ホールの側面に沿って形成することもできる。
（ウエハー２０とパッケージ部材５０とのボンディング）
図３を参照すると、第１のバンプ３７ａ及び第２のバンプ３７ｂを第１のリード電極５３ａ及び第２のリード電極５３ｂにボンディングする。前記第１及び第２のバンプ３７ａ、３７ｂは、熱圧着（ｔｈｅｒｍｏｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）、熱超音波（ｔｈｅｒｍｏｓｏｎｉｃ）、リフローなどのボンディング技術を用いて前記第１及び第２のリード電極５３ａ、５３ｂにボンディングすることができる。前記ボンディングのために第２の基板５１上にＡｕなどの金属パッドを形成することができ、また、各金属パッド上にソルダーペーストをさらに形成することもできる。
一方、例えば、前記第１及び第２のバンプ３７ａ、３７ｂを熱圧着ボンディングによってボンディングする場合、熱圧着ボンディング工程の温度プロファイルを調節し、金属ボンディングが進行される間、まず、半硬化状態のアンダーフィル４０ａの粘度を減少させることによって半硬化アンダーフィル４０ａの流動を発生させ、その後、温度を維持する間又は温度を下げる間、前記半硬化アンダーフィル４０ａの硬化を進行することができる。これによって、前記アンダーフィル４０ａがウエハー２０とパッケージ部材５０との結合を補強することができる。さらに、前記アンダーフィル４０ａに充填剤を添加し、アンダーフィル４０ａが前記ウエハー２０とパッケージ部材５０との間の熱膨張係数差を緩衝することができる。その結果、前記アンダーフィル４０ａにより、発光ダイオードパッケージの構造的安定性のみならず、信頼性を向上させることができる。
一方、前記ボンディング後、第１の基板２１の後面は研削などによって部分的に除去され、第１の基板２１を薄くすることができる。
（波長変換器６０の形成）
図４を参照すると、前記ボンディング工程が完了した後、第１の基板２１の後面上に波長変換器６０が形成される。前記波長変換器６０は、蛍光体をコーティングしたり、蛍光体を含有する樹脂をコーティングして形成することができる。例えば、蛍光体を含有する樹脂を第１の基板２１に塗布し、スクイーズを用いて均一な厚さで波長変換器６０を形成することができる。これと異なり、蛍光体を含有する波長変換器、例えば、ガラスを第１の基板２１に付着して形成することもできる。前記ガラスは、接着剤を使用して第１の基板２１に付着できるが、接着剤を使用せずに低温直接接合技術を用いて第１の基板２１に付着することもできる。
（分割工程）
図５を参照すると、前記第１の基板２１及び第２の基板５１が分割される。アンダーフィル４０ａが形成された場合、前記アンダーフィル４０ａも共に分割される。前記第１の基板２１及び第２の基板５１は、スクライビング及びブレーキング、ソーイングによって分割することができ、レーザーを用いて分割することができる。その結果、個別発光ダイオードパッケージを完成することができる。
前記第１の基板２１及び第２の基板５１は、例えば、レーザーを用いて同一の工程で共に分割することができる。その結果、第１の基板２１と第２の基板５１はほぼ同一のサイズに形成することができる。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、まず、第１の基板２１を分割し、その後、別個の工程で第２の基板５１を分割することもできる。この場合、図５に示したように、第１の基板２１のサイズを第２の基板５１のサイズよりやや小さく形成することができる。
一方、蛍光体を含有する波長変換器６０は、外部から浸透する樹脂によって蛍光体特性が変形しやすい。特に、前記波長変換器６０がシリコン樹脂で形成された場合、外部から流入する水分からシリコン樹脂及び蛍光体を保護する必要がある。このために、図６に示したように、防湿コーティング７０を、波長変換器６０を覆うように形成することができる。
防湿コーティング７０は、第１の基板２１を分割する前に、波長変換器６０を覆うように第１の基板２１の上部に形成することができ、その後、第１の基板２１と共に分割することができる。又は、防湿コーティング７０は、第１の基板２１及びアンダーフィル４０ａを分割した後で形成したり、さらに、第２の基板５１を分割した後で形成することもできる。したがって、防湿コーティング７０は、波長変換器６０及びアンダーフィル４０ａの側面を覆い、外部から水分が発光ダイオードパッケージ内に浸透することを防止することができる。
前記防湿コーティング７０は、例えば、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜で形成することができる。又は、前記防湿コーティング７０は、図７に示したように、有機材料層７１と無機材料層７３を交互に積層して形成することもできる。例えば、前記防湿コーティング７０は、透明なポリマーと、シリコン（Ｓｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）などの金属の酸化物又は窒化物とを、例えば、低温真空蒸着技術を用いて交互に積層して形成することができる。このような防湿コーティング７０は、水分の浸透経路を長くし、水分が波長変換器６０に浸透することを防止する。
本実施例によると、ウエハーレベルで複数の半導体積層構造体３０をパッケージ部材５０に実装するので、個別チップを実装する従来技術に比べて製造工程が簡単であり、製造費用を節減することができる。さらに、パッケージ製作工程で各ボンディングワイヤを用いて各リード電極と半導体積層構造体を電気的に連結する必要がないので、ボンディングワイヤの断線又は短絡によるパッケージ不良の発生を除去することができる。
以上では、ウエハー２０とパッケージ部材５０とをボンディングする前に、アンダーフィル４０ａが複数の半導体積層構造体３０を覆うように形成される場合を説明したが、アンダーフィル４０ａは必ずしも必要なものではない。さらに、前記アンダーフィル４０ａは、ウエハーとパッケージ部材５０とをボンディングした後、第１の基板２１と第２の基板５１との間の領域にアンダーフィル材料を注入して形成することもできる。
図８ないし図１２は、本発明の他の実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。
図８を参照すると、本実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法は、図１ないし図３を参照して説明したように、ウエハー２０及びパッケージ部材５０が準備され、これらがボンディングされる。その後、第１の基板２１の後面に表面テクスチャＴが形成される。表面テクスチャＴは、湿式エッチング、電子ビームリソグラフィ又はナノインプリント技術を用いて第１の基板２１をエッチングすることによって形成することができる。表面テクスチャＴは、例えば、数十nmないし数μmのピッチを有し、１以上のアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）を有するパターンで形成することができる。表面テクスチャＴは、半導体積層構造体３０から放出された光の取り出し効率を向上させる。
図９を参照すると、第１の基板２１は、ダイヤモンドブレード又はレーザーを用いて断面逆三角形状に分割することができ、その結果、図示したように、分割領域で第１の基板２１の側面が後面の垂直方向に対して傾斜するように形成することができる。第１の基板２１の傾斜した側面は、半導体積層構造体３０から放出される光の取り出し効率を向上させる。
一方、前記分割領域の下側のアンダーフィル４０ａを部分的に除去することができる。前記アンダーフィル４０ａは、第２の基板５１上に一部が残るように除去できるが、これに限定されることはなく、第２の基板５１面が露出するように除去することもできる。
図１０を参照すると、前記第１の基板２１を覆う波長変換器６０ａが形成される。波長変換器６０ａは、蛍光体を含有する樹脂で形成することができる。前記波長変換器６０ａは、第１の基板２１の後面及び側面を覆い、また、前記分割領域内に露出したアンダーフィル４０ａの側面を覆う。
図１１を参照すると、第２の基板５１が分割されることによって個別発光ダイオードパッケージが完成する。前記分割領域の下側の波長変換器６０ａ及び残留するアンダーフィル４０ａも共に分割することができる。
図１２を参照すると、図６を参照して説明したように、波長変換器６０ａに水分が浸透することを防止するために防湿コーティング７０をさらに形成することができる。例えば、まず、前記分割領域の下側の波長変換器６０ａ及び残留するアンダーフィル４０ａを除去した後、防湿コーティング７０を形成することができる。防湿コーティング７０は、第２の基板５１を分割する前に又は第２の基板５１を分割した後で形成することができる。
本実施例によると、第１の基板２１の後面に表面テクスチャＴを形成することによって光の取り出し効率を向上させることができ、また、第１の基板２１の側面が傾斜するように第１の基板２１を分割することによって光の取り出し効率をさらに向上させることができる。前記表面テクスチャＴを形成し、傾斜した側面を形成する技術は、本実施例に限定されるものでなく、他の実施例にも同一に適用することができる。
一方、本実施例において、第１の基板２１及びアンダーフィル４０ａを部分的に除去した後で波長変換器６０ａを形成することによって、半導体積層構造体３０の側面を覆う波長変換器６０ａを形成することができる。
図１３ないし図１６は、本発明の更に他の実施例に係る発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための各断面図である。
図１３を参照すると、まず、図８及び図９を参照して説明したように、ウエハー２０とパッケージ部材５０とがボンディングされた後、第１の基板２１の後面に表面テクスチャＴが形成され、第１の基板２１の側面が傾斜するように分割される。ただし、本実施例においては、上述した各実施例とは異なり、アンダーフィル４０ａをウエハー２０の準備段階で形成する工程が省略されている。
図１４を参照すると、分割された第１の基板２１を覆う波長変換器６０ｂが形成される。また、波長変換器６０ｂは、第１の基板２１と第２の基板５１との間の領域に充填することができる。すなわち、波長変換器６０ｂを用いてアンダーフィル４０ａを共に形成することができる。前記波長変換器６０ｂは、蛍光体を含有する樹脂を用いて形成することができ、また、スクイーズを用いて第１の基板２１上に均一な厚さで形成することができる。
図１５を参照すると、第２の基板５１が分割されることによって個別発光ダイオードパッケージが完成する。第１の基板２１の分割領域内の波長変換器６０ｂも共に分割することができる。
図１６を参照すると、図６を参照して説明したように、波長変換器６０ｂに水分が浸透することを防止するために防湿コーティング７０をさらに形成することができる。例えば、まず、前記分割領域の下側の波長変換器６０ｂを除去し、波長変換器６０ｂを覆う防湿コーティング７０を形成することができる。防湿コーティング７０は、第２の基板５１を分割する前又は第２の基板５１を分割した後で形成することができる。
以上では、多様な実施例について説明したが、特定の実施例に限定して説明した構成要素は、本発明の思想を変更しない範囲内で他の実施例に適用可能であることを理解する必要がある。また、本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な変形及び変更が可能である。

Claims (33)

  1. 第１の基板上に複数の半導体積層構造体を形成し、前記各半導体積層構造体は、第１の導電型半導体層、第２の導電型半導体層、及び前記第１の導電型半導体層と第２の導電型半導体層との間に介在した活性領域を含み、
    前記複数の半導体積層構造体に対応するように整列された第１のリード電極及び第２のリード電極を有する第２の基板を準備し、
    前記複数の半導体積層構造体を前記第２の基板にボンディングし、
    前記ボンディング後、前記第１の基板及び前記第２の基板を複数のパッケージに分割することを含む発光ダイオードパッケージの製造方法。
  2. 前記各半導体積層構造体の第１の導電型半導体層及び第２の導電型半導体層上にそれぞれ第１のバンプ及び第２のバンプを形成することをさらに含み、
    前記第１のバンプ及び第２のバンプを前記第１のリード電極及び第２のリード電極にボンディングすることによって、前記複数の半導体積層構造体が前記第１のリード電極に接合される、請求項１に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  3. 前記複数の半導体積層構造体を覆うアンダーフィルを形成することをさらに含み、前記第１のバンプ及び第２のバンプは前記アンダーフィルを貫通する、請求項２に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  4. 前記アンダーフィルは、蛍光体及び充填剤のうち少なくとも一つを含む、請求項３に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  5. 前記アンダーフィルを形成することは、
    前記第１の基板上で前記複数の半導体積層構造体を覆う半硬化アンダーフィルを形成し、
    前記第１及び第２のバンプを前記第１及び第２のリード電極にボンディングする間、前記半硬化アンダーフィルを硬化させることを含む、請求項３に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  6. 前記ボンディング後、前記第１の基板の後面を覆う波長変換器を形成することをさらに含む、請求項３に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  7. 前記波長変換器は、前記第１の基板を分割した後、前記第１の基板の側面を覆うように形成される、請求項６に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  8. 前記第１の基板を分割した後、分割領域の下側の前記アンダーフィルの一部を部分的に除去することをさらに含み、
    前記波長変換器は、前記アンダーフィルが部分的に除去されて露出した側面を覆うように形成される、請求項７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  9. 前記波長変換器を覆う防湿コーティングを形成することをさらに含む、請求項８に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  10. 前記防湿コーティングは、前記波長変換器をパッケージ内に埋め込むように形成される、請求項９に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  11. 前記ボンディング後、前記第１の基板の後面を覆う波長変換器を形成することをさらに含む、請求項１に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  12. 前記波長変換器は蛍光体を含有するガラスである、請求項１１に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  13. 前記ガラスは、低温直接接合によって前記基板上に付着した、請求項１２に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  14. 前記波長変換器を覆う防湿コーティングを形成することをさらに含む、請求項１１に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  15. 前記防湿コーティングは、有機材料層と無機材料層を交互に積層して形成された、請求項１４に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  16. 前記波長変換器は、前記第１の基板を分割した後で形成される、請求項１１に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  17. 前記波長変換器は、前記複数の半導体積層構造体と前記第２の基板との間の空間に充填する、請求項１６に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  18. 前記第１の基板の分割領域の下側の前記波長変換器を除去し、パッケージ単位に波長変換器を分割し、
    分割された波長変換器を覆う防湿コーティングを形成することをさらに含む、請求項１７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  19. 前記第１の基板の後面に光の取り出し効率を増加させるための表面テクスチャを形成することをさらに含む、請求項１に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  20. 前記第１の基板を分割するとき、前記第１の基板の側面が前記第１の基板の後面の垂直方向に対して傾斜するように分割される、請求項１に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
  21. 第１の基板と、
    該第１の基板の前面上に配置された半導体積層構造体として、第１の導電型半導体層、第２の導電型半導体層、及び前記第１の導電型半導体層と前記第２の導電型半導体層との間に介在した活性領域を有する半導体積層構造体と、
    第１のリード電極及び第２のリード電極を有する第２の基板と、
    前記半導体積層構造体と前記第１及び第２のリード電極とを電気的に連結する複数のコネクターと、及び
    前記第１の基板の後面を覆う波長変換器とを含むウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
  22. 前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置するアンダーフィルをさらに含む、請求項２１に記載のウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
  23. 前記アンダーフィルは蛍光体及び充填剤のうち少なくとも一つを含む、請求項２２に記載のウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
  24. 前記波長変換器は、前記アンダーフィルの側面のうち少なくとも一部を覆う、請求項２２に記載のウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
  25. 前記波長変換器を覆う防湿コーティングをさらに含む、請求項２４に記載のウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
  26. 前記防湿コーティングは前記アンダーフィルの側面を覆う、請求項２５に記載のウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
  27. 前記波長変換器を覆う防湿コーティングをさらに含む、請求項２１に記載のウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
  28. 前記防湿コーティングは、有機材料層と無機材料層が交互に積層された構造を有する、請求項２７に記載のウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
  29. 前記波長変換器は、前記第１の基板と前記第２の基板との間の空間に充填する、請求項２７に記載のウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
  30. 前記波長変換器は蛍光体を含有するガラスである、請求項２１に記載のウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
  31. 前記ガラスは、前記第１の基板の後面に直接接合された、請求項３０に記載のウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
  32. 前記第１の基板の後面は、光の取り出し効率を増加させるための表面テクスチャを含む、請求項２１に記載のウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
  33. 前記第１の基板の側面は前記第１の基板の後面の垂直方向に対して傾斜した、請求項２１に記載のウエハーレベル発光ダイオードパッケージ。
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