TWI253764B - Cluster packaging of light emitting diodes - Google Patents
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Description
1253764 ⑴ 政、發明說明 (發明說明應敘明:發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明 發明範圍 本發明乃關於微電子裝置,質言之,乃關於發光二極體 者。 發明背景 發光二極體廣泛用於消費性及商務性用途。嫻於工藝者 皆知,發光二極體通常含於半導體基板上之二極體區。微 電子基板可含砷化鎵,磷化鎵,其合金,碳化硅及/或藍 寶石等。發光二極體不斷開|發亍業已獲致具高效率堅固耐 用且涵蓋可見光譜及其外之考源的成果。此等屬性連同固 態裝置潛在之長久使用壽命使發光二極體成為各種顯示 性應用中能與白熱燈及螢光燈並駕齊驅。 現已利用數種方法以增加發光二極體的輸出。其中兩種 方法包括增大發光二極體的尺寸及並聯多個分立之發光 二極體。增大發光二極體的尺寸固可以增大發光二極體的 發光面積而增高輸出,不過增大尺寸後產益會趨減。而且 發光二極體尺寸增大聚光亦較不易。故增大發光二極體尺 寸會增加與其產生光量有關之成本。 提供經個別測試並互連之多個分立發光二極體或為解 決增大尺寸難題及由發光二極體聚光等問題的方法。惟多 個發光二極體之個別測試、胜配及/或互連亦會增加成本。 發明概要 本發明之諸具體實例提供於具有發光二極體區之半導 體基板上劃線供各別之多個發光二極體間之劃線,而提供 1253764 (2) 發明說明續頁 發光二極體的建構方法。然後循選定之劃線將該半導體基 板分割,以提供此多個發光二極體的單元化子集。單元化 子集至少包含兩個發光二極體,再就此多個發光二極體之 單元化子集之發光二極體提供電性連接。 在本發明另一具體實例中,諸劃線界定此多個發光二極 體之各別二極體。 在本發明之特別具體實施例中’半導體基板由碳化石圭構 成,或由藍寶石基板構成。 在本發明其他一具體實施例=中,所選定循其分割半導體 基板之劃線乃屬一串發光二極體之線。且所選定之劃線可 屬至少含有兩並列之長方形諸發光二極體的劃線。同樣, 所選定之劃線可屬含發光二極體之正方形劃線。 此外,可採焊接發光二極體之接觸點以提供電性連接。 各發光二極體可具有單元化子集中之共同接觸點,並具單 元化子集中每一發光二極體之個別接觸點。在此一具體實 施例中,可就共同接觸點採公共連接,並就個別接觸點採 串並連接以提供電性連接。公共連接可將連接焊接至共同 接觸點行之。並聯連接可將每一個別接觸點連接至一導電 匯流條完成。此並聯連接將第一個別接觸點連接至導電匯 流條,再將其餘個別接觸點一連串連接至第一個別接點。 在本發明再一具體實施例中,所選定分割半導體基板之 劃線乃屬提供一選定波長斷面之發光二極體單元化子集 之諸劃線。此選定之波長斷面可為選定之諸波長之範圍。 在本發明另一具體實施例中,所選定分割半導體基板之 1253764 -
ί-Λ 發明說明續I 劃線乃’屬提供選定之光輸出位準之發光二極體單元化子 集之劃線。 本發明又一具體實施例中,劃線提供一種手指(ATON) 形狀給每一發光二極體。 在本發明另一具體實施例中,多個發光二極體之單元 化子集中發光二極體的電性連接乃選擇性地連接發光二 極體,以提供一組具有預先界定特性之發光二極體。此預 先界定之特性可屬光輸出特性及/或順向偏壓之電性特性。 圖式之簡、單說明 圖1為本發明具體實施垧劃線之半導體基板分割前之 * ? 頂視圖; i 圖2為本發明具體實施例多個發光二極體之單元化子 集的側視圖; 圖3為本發明具體實施例中互連之發光二極體的頂視 圖;及 圖4為本發明具體實施例之例示操作的流程圖表。 發明之詳細說明 茲將參考例示本發明各具體實施例之圖1至4以說明本 發明。如圖所示,諸層或區之尺寸皆予放大以供說明本發 明的一般結構。並參酌於基板或另一層上構成之層,依各 種取向以說明本發明。技術方家皆知,參酌於另一層或基 本上構成層乃預期另外諸層介_入。無介入層時乃屬”直接" 於層或基板上構成者。文中相同數字係指相同元件。 圖1至4例示本發明之各具體實施例及依據實例製造發 發明說明續頁 1253764 (4) 光二極體的各種方法。如圖1所示,晶圓1 〇,諸如碳化石圭 或藍寶石晶圓,其上業經形成多個諸如發光二極體之發光 裝置1 2。每一發光裝置1 2周邊皆由多個劃線1 4界定。劃線 1 4可採如鋸及/或蝕刻晶圓1 0達成,以提供溝槽為分割晶 圓1 0之準據。例如,以碳化硅基板而言,劃線可深入基板 達裝置結構約2 0至約2 5微米。發光裝置1 2可含有共同發光 區,此區構成於晶圓1 0上或屬分立裝置,諸如於晶圓1 0 及/或其層上形成而由台面,護圈或植入區所隔離之個別 裝置等。 .· > 此外,留下約3 0至4 0微米之裝置結構可用於獲致約2 0 ^ t 至約2 5微米裝置結構體之劃線分割晶圓處之取光。此可藉 選擇較鄰接之裝置並確定裝置行列界線位置而完成之。此 一確定即可用以改變構成劃線之鋸的切割高度。由改變循 分割劃線之厚度及供微差裝置與光輸出之劃線,即可減少 循不正確劃線分割晶圓疏失的可能性。 依據本發明的具體實施例,晶圓1 〇沿劃線1 4選擇性地 予以分割,劃線乃經選定以供發光裝置1 2之單元化子集者 。因之,例如,晶圓1 0可沿劃線A - A1,B - B,,E - E f及F - F ’ 分割以供該提供8個發光裝置線性系列之發光裝置1 2的單 元化子集16。同樣,晶圓10可沿劃線B-Bh CW,E-Ef及 F - F ’分割,提供2 X 8個發光蓼置長方形發光裝置系列之發 光裝置12的單元化子集18。如圖1中另一例示,晶圓10可 沿劃線C - C ’,D - D、E - E ’及F - F ’分割,提供8 X 8個發光裝置 正方形發光裝置系列之發光裝置1 2的單元化子集2 0。 1253764 .
圖1中之發光裝置12固呈大致正方形,但亦可重行配置 及/或增加劃線1 4而呈其它形狀之發光裝置。例如,可將 晶圓1 0另行劃線以分隔發光裝置1 2而提供三角形的發光 裝置。同樣,可重配及/或增加劃線1 4以提供不同形狀發 光裝置之組合。因此,在單一晶圓中可提供長方形及三角 形之裝置。同理在單一晶圓中亦可提供不同之多邊多角形 裝置。·此外,可由劃線提供不同形狀,諸如弧,曲線等, 從而循選定之劃線分割可獲任何形狀。不過,特殊之分割 技術限制一定形狀之實用性。、裝置之單元化子集中,特殊 裝置型式及/或型式之組合’即.·由晶圓1 〇分割劃線之選擇而 ' ? 予以決定之。 '
循界定發光二極體之晶圓1 〇上劃線而選擇性分割或不 分割晶圓1 0可用於很多不同型式的發光裝置。本發明之 具體實施例特別適合用於下述美國專利申請案律師案號 5 3 0 8 - 1 6 2中之發光裝置。該申請案名稱為”發光二極體包 括基板修改及其製造方法",於2002年1月25日提出列入本 件以供參考。 圖2顯示本發明具體實施例中發光二極體單元化子集 的互連。發光二極體40的單元化子集包括具有發光區52 之基板50。發光二極體40之單元化子集中發光二極體42 ,4 4,4 6,4 8可如劃線所提供之圖2所示之"手指π形狀。 或呈其它形狀或諸形狀之組合。在支承基板6 0上的導電材 料5 4供給發光二極體4 0之單元化子集接觸區之電性接觸 。導電材料5 4可屬焊錫、共晶黏合劑或導電環氧樹脂等。 -10- 發明說明續頁 1253764 ⑹ 支承基板60上含有導電區58(如一金屬體及/或匯流排), 以導體56將其連接至發光二極體40單元化子集的第二接 觸點。
導體56可用焊接連接至發光二極體40之單元化子集。不 過亦可用他種連接,諸如,共晶黏劑或環氧樹脂等。而且 發光二極體40之單元化子集中的發光二極體42,44,46 ,48可各別連接至導電區84(如圖3所示),或以導體56内 串一起然後連接至導電區58(如圖2所示)。内串接觸及各 別連接至導電區5 8之組合亦可_縣用84。 雖圖2所示之本發明具體實施例係以”浮片晶片”組構 加以說明,其中經由基板5 0取光,並參考相對兩側皆含接 觸點之·發光二極體而說明如技術方家所知者,但本發明之 說明亦可應用於其它組構。例如,亦可採接觸點在裝置同 一側之裝置。此外,非屬π浮片晶片’’組構之裝置亦可採用 。另外,雖圖2顯示發光二極體之單元化子集乃裝設於支 承基板6 0上,但此支承基板可省略不用。
請參考圖3所示發光二極體82之2x4單元化子集連接之 頂視圖。如圖3所示,發光二極體82之單元化子集安裝於 一支承基板80上。發光二極體82單元化子集中諸發光二極 體之接觸點連接至支承基板80之導電區84,以提供至發光 二極體之電性連接。發光二極體的第二接點可連接至發光 二極體之對側,或以焊接法直>妾連接至支承基板8 0。 圖3中所示發光二極體的接觸點固居於發光二極體的相 對兩面上,但諸接觸點亦可位於發光二極體的共同面上。 -11 - 發明說明續寅 1253764 ⑺ 在此情況下,可選擇性地以焊接、共晶黏劑及/或導電性 環氧樹脂提供自支承基板8 0之電性連接。或若接點在支承 基板8 0對面之發光二極體面上時,可用導體連接至接點。
圖4顯示本發明具體實施例之運作情形。如圖4所示, 製造含有發光區之晶圓(方格1 〇 〇)。次將晶圓劃線以界定 分立之發光二極體(方格1 1 〇)。此劃線過程會對發光二極 體周邊產生所望形狀,並可採鋸及/或蝕刻晶圓提供劃線 行之。晶圓之劃線應具足夠深度,俾可沿劃線分割晶圓。 然後沿所選定之劃線分割晶圓j以提供含兩個或多個二極 體之發光二極體之單元化子集(方格120)。 、 i
所選劃線可根據一或多項举則選定。例如,選定劃線以 供發光二極體單元化子集中所望之二極體數量。亦可選定 劃線以提供具有所望之光及/或電等特性之二極體單元化 子集。例如,可選定劃線提供具有所望光輸出位準,波長 及/或多波長之二極體。並可選定劃線提供所望波長概況 ,諸如波長範圍等。同樣,可選定劃線提供具有所望電性 特性諸如順向偏壓(Vf)之發光二極體的單元化子集。此種 選定可根據晶圓上發光二極體的實際量度行之,亦可根據 預測之發光二極體的特性行之。同樣,晶圓内發光二極體 可設計具有不同特性,諸如輸出波長等。如此,可選定劃 線以提供所望之具有不同特性的發光二極體組合。 分割晶圓提供發光二極體之潭元化子集後,即行構成至 發光二極體單元化子集中各發光二極體的連接(方格1 3 0) 。最好採用焊接以完成此項連接,不過共晶黏劑及/或導 -12- 1253764 發明讀7明續i 電性環氧樹脂亦可採用。此外,最好發光二極體連接於基 板的相對面上,且用於經基板取光之π浮片晶片”組構中。 在此一具體實施例中,基板宜屬碳化硅材料。 本發明具體實施例中雖經說明由分割而分成發光二極 體之子集,但以技術方家就本揭示的理解言之,亦可採其 它方法分割發光二極體單元化子集。例如,分割子集可採 鋸,雷射切割,水注銑等慣用於分離個別模具的技術行之。 同樣本發明具體實施例雖經參考提供電性連接之發光 二極體單元化子集中每一.發光二,極體加以說明,應非意為 本發明受該等具體實施例之限制。在本發明之其它具體 實施例中,所選定之單元化子集之發光二極體,其全部 或大部發光二極體皆已備有連接。如上所述,可選定備有 連接之發光二極體以供特殊特性,諸如波長或波長範圍, 電壓特性及/或輸出位準等等。此等所選定之發光二極體 或具有上述所提供之連接。此一選擇性互連之提供可如美 國專利申請案第09/9 8 1,5 23號所說明者,該案於200 1年10 月1 7日提出,名稱為’’大面積碳化硅裝置及其製造方法π ,錄入本文參考。 在圖式及說明書中,業經揭示本發明之標準化較佳具 體實施例,且雖採特定術語,但其僅供一般敘述意念而 非供限制之用。本發明之範圍載於下列之申請專利範圍中。 -13 -
Claims (1)
1253764 拾、申請專利範圍 1 . 一種構成發光二極體之方法,包含: 刻劃一個其上形成發光區之半導體基板,以於多個 發光二極體的各別之間提供劃線;然後 循所選定的劃線分割半導體基板以提供此多個發光 二極體之單元化子集,單元化子集至少含有兩個發光二 極體,以及 提供至該多個發光二極體之單元化子集中發光二極 體的電性連接。 \ 2 .如申請專利範圍第1項之‘方丨法,其中半導體基板由碳化 石圭基板構成。 3 .如申請專利範圍第1項之方法,其中半導體基板由藍寶 石基板構成。 4 .如申請專利範圍第1項之方法,其中所選定循之分割半 導體基板的劃線包含為提供條形發光二極體單元化子 集而選定之劃線。 5 .如申請專利範圍第1項之方法,其中所選定循之分割半 導體基板的劃線包含為提供至少含兩平行列之發光二 極體單元化子集的長方形發光二極體而選定之劃線。 6 .如申請專利範圍第1項之方法,其中所選定循之分割半 導體基板的劃線包含為提Ί共-正方形發光二極體單元化 子集而選定之劃線。 7.如申請專利範圍第1項之方法,其中提供電性連接之步 驟包括焊接至發光二極體接觸點之步驟。 1253764 申請專利範圍讀頁 8 .如申請專利範圍第1項之方法,其中發光二極體單元化 子集之多個發光二極體,具有供單元化子集中每一發光 二極體之共同接觸點,並具有對應單元化子集中每一發 光二極體之各別接觸點,且其中提供電性連接之步驟所 包括之步驟為: 就共同接觸點提供公共連接;及 就各別接觸點提供平行連接。 9 .如申請專利範圍第8項之方法,其中提供公共連接之步 驟包括焊接至共同接觸點之_連.接。 10. 如申請專利範圍第8項之方法,其中提供平行連接之步 驟包括連接各接觸點至匯流條之步驟。 11. 如申請專利範圍第8項之方法,其中提供平行連接之步 驟所包含之步驟為: 連接各接觸點的第一個接點至導電匯流線;及 内串其餘各接觸點至該各接觸點的第一個接觸點。 12. 如申請專利範圍第1項之方法,其中所選定循之分割半 導體基板之劃線包含為提供具所選波長概況之發光二 極體單元化子集所選定之劃線。 13. 如申請專利範圍第12項之方法,其中所選波長概況包括 一選定之波長範圍。 14. 如申請專利範圍第1項之方法,其中所選定循之分割半 導體基板之劃線包含為提僉具所選光輸出位準之發光 二極體單元化子集所選定之劃線。 15.如申請專利範圍第1項之方法,其中劃線提供一種手指 1253764 申請專利範圍續頁 形狀(ATON)之發光二極體。 16. 如申請專利範圍第1項之方法,其中就多個發光二極體 單元化子集之發光二極體提供電性連接之步驟,包括選 擇性連接該多個發光二極體單元化子集之諸發光二極 體,以便提供一組具有預先界定特性之發光二極體。 17. 如申請專利範圍第16項之方法,其中預先界定之特性包 括光輸出特性。 18. 如申請專利範圍第16項之方法,其中預先界定之特性包 括電性特性。 ,一 19. 如申請專利範圍第18項之方·法,其中電性特性包括順向 > f 偏壓電壓。 ' 20. 如申請專利範圍第1項之方法,其中劃線界定多個發光 二極體中之各別發光二極體。
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