TWI470839B - 轉換媒體、光電半導體晶片，及光電半導體晶片之製造方法 - Google Patents

轉換媒體、光電半導體晶片，及光電半導體晶片之製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI470839B
TWI470839B TW99129814A TW99129814A TWI470839B TW I470839 B TWI470839 B TW I470839B TW 99129814 A TW99129814 A TW 99129814A TW 99129814 A TW99129814 A TW 99129814A TW I470839 B TWI470839 B TW I470839B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
conversion medium
hardness
semiconductor layer
layer sequence
conversion
Prior art date
Application number
TW99129814A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201117432A (en
Inventor
Bert Braune
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Publication of TW201117432A publication Critical patent/TW201117432A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI470839B publication Critical patent/TWI470839B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/18—High density interconnect [HDI] connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/23—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process
    • H01L24/24—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process of an individual high density interconnect connector
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/10—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H05B33/145—Arrangements of the electroluminescent material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12043—Photo diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/508—Wavelength conversion elements having a non-uniform spatial arrangement or non-uniform concentration, e.g. patterned wavelength conversion layer, wavelength conversion layer with a concentration gradient of the wavelength conversion material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31652—Of asbestos
    • Y10T428/31663—As siloxane, silicone or silane

Description

轉換媒體、光電半導體晶片，及光電半導體晶片之製造方法
本發明提供一種轉換媒體和具有轉換媒體之光電半導體晶片。另外提供一種光電半導體晶片之製造方法。
第8圖顯示習知之半導體組件，該半導體組件同樣包括轉換媒體5。依照第8A圖，尤其包括矽樹脂之轉換媒體5藉由結合劑4安裝在半導體層序列3上。結合劑4例如為低黏度矽樹脂黏著劑。不像轉換媒體5，結合劑4於光譜範圍中為透明的或清晰的，當於操作中，半導體層序列3產生輻射於此光譜範圍中。
因為結合劑4於放置期間僅具有低的黏度，因此結合劑4可能部分弄濕半導體層序列3之側面34，或者當放置轉換媒體5時，該載體2的確在側向方向。可以藉由載體2或半導體層序列3之特別設計或者藉由載體2之特殊清潔步驟，而避免此種弄濕情形。然而此等方式增加製造成本。
依照第8B圖，轉換媒體5藉由絲網印刷方法直接放置在半導體層序列3上。此種方法需要提高精度，且是比較昂貴。為了將該轉換媒體5直接安裝在半導體晶片3上，起始材料和尤其亦該完成之轉換媒體5僅具有相對低的硬度，尤其是少於蕭式硬度A 80或者少於蕭式硬度A 60。
除了於絲網印刷方法直接至半導體層序列3之情況的關於硬度之材料限制外，轉換媒體5之厚度亦相對地不一致，由此可能發生波長轉換輻射之色彩位置之局部變化。正如同當使用結合劑4一樣，轉換媒體5之直接印刷至半導體層序列3上需冒轉換媒體5之材料污染側面34或載體2之風險。
本發明欲達成之一個目的為提供一種轉換媒體，該轉換媒體表現提升的黏著力(elevated adhesion)至半導體層序列(semiconductor layer sequence)。本發明欲達成之另一個目的在於提供一種具有此種轉換媒體之光電半導體晶片。又另外欲達成之目的在於提供一種製造此種光電半導體晶片之製造方法。
依照轉換媒體之至少一個實施例，該轉換媒體欲安裝在光電半導體晶片上。該半導體晶片可以包括光二極體(photodiode)、雷射二極體、或者較佳為發光二極體。尤其是，該轉換媒體具有幾何尺寸，係可與該光電半導體晶片的幾何尺寸相比較。舉例而言，該半導體晶片和/或該轉換媒體之平均橫向尺寸是在0.3mm至10.0mm之間(包含0.3mm與10.0mm)，尤其是0.5mm至3.0mm之間(包含0.5mm與3.0mm)。
依照轉換媒體之至少一個實施例，該轉換媒體包括基質材料(matrix material)和嵌入(embed)於該基質材料中之轉換媒質粒子。此處可以使用一種或複數種不同的轉換媒質粒子。
依照轉換媒體之至少一個實施例，該基質材料不完全被固化(cure)和/或不完全被交聯(crosslink)。換句話說，藉由進一步的固化製程或交聯製程可能增加基質材料之硬度和/或彈性模數(modulus)。
依照轉換媒體之至少一個實施例，該轉換媒體表現於室溫硬度在蕭式硬度A 0(Shore A 0)至蕭式硬度A 35(Shore A 35)之間(包含蕭式硬度A 0與蕭式硬度A 35)，或蕭式硬度A 2(Shore A 2)至蕭式硬度A 15(Shore A 15)之間(包含蕭式硬度A 2與蕭式硬度A 15)，和/或黏度(viscosity)在10.0帕‧秒(Pa‧s)至150帕‧秒之間(包含10.0帕‧秒與150帕‧秒)，或在15.0帕‧秒至70帕‧秒之間(包含15.0帕‧秒與70帕‧秒)。室溫特別地欲至平均溫度約293 K。具有不完全固化和/或交聯基質材料之轉換媒體因此比較軟。
於轉換媒體之至少一個實施例中，該轉換媒體欲使用於光電半導體晶片，該媒體包括基質材料和嵌入於基質材料中之轉換媒質粒子。此處基質材料不完全被固化和/或不完全被交聯，以及該轉換媒體表現於室溫硬度在蕭式硬度A 10至蕭式硬度A 35之間(包含蕭式硬度A 10與蕭式硬度A 35)，和/或黏度在10帕‧秒至70帕‧秒之間(包含10帕‧秒與70帕‧秒)。
轉換媒體可以聯鎖方式(interlockingly)安裝在半導體層序列上於不完全固化和/或交聯狀態。尤其是該轉換媒體與該半導體層序列之間之強的機械結合(mechanical bond)能夠藉由轉換媒體之後續的固化而達成。以此種方式可以延長半導體晶片之使用壽命。
依照轉換媒體之至少一個實施例，該基質材料包括矽樹脂(silicone)或者由矽樹脂組成。該基質材料同樣地可能包括環氧樹脂或環氧樹脂-矽樹脂混合材料(silicone-epoxy hybrid material)或者由環氧樹脂或環氧樹脂-矽樹脂混合材料組成。
依照轉換媒體之至少一個實施例，該轉換媒體不包含觸變膠劑(thixotroping agent)。已發現到，特別是藉由使用用於矽樹脂之長鏈主要材料和/或用於基質材料之高黏度起始材料(starting material)，可能防止於未固化之基質材料中之轉換媒質粒子之隔離(segregation)和/或設定。於此種方式，假使於特殊的微粒子，尤其是奈米微粒子形式，則可能省去觸變膠劑。
依照轉換媒體之至少一個實施例，該轉換媒質粒子之重量之比例為在20%至75%之間(包含20%與75%)，較佳為55%至70%之間(包含55%與70%)。換言之，該轉換媒質粒子說明轉換媒體之重量佔了相當的比例。
依照轉換媒體之至少一個實施例，該轉換媒體形成單件(one piece)。換言之，基質材料形成黏合的(cohesive)、不間斷的單元，在該單元中嵌入了轉換媒質粒子。尤其是，轉換媒體然後不包括任何具有複數個轉換媒質粒子之分區域(sub-zone)，該等轉換媒質粒子例如藉由相邊界(phase boundary)而彼此分隔，和/或關於平均材料組成和/或物理性質而彼此不同。
另外設置光電半導體晶片，其包括，例如，依照一個或多個上述實施例之轉換媒體。該轉換媒體之特徵因此亦被揭露於本文中說明之光電半導體晶片，而反之亦然。
於光電半導體晶片之至少一個實施例，該光電半導體晶片包括具有至少一個主動層之半導體層序列。該半導體晶片進一步包含具有基質材料之單件轉換媒體，於該基質材料中嵌入有轉換媒質粒子。該轉換媒體於此處與該半導體層序列直接接觸，並進而被放置在該半導體層序列上而不需任何結合劑。轉換媒體之硬度為至少蕭式硬度A 30而最多蕭式硬度D 80，較佳情況為至少蕭式硬度A 60而最多蕭式硬度D 80，尤其為至少蕭式硬度D 30而最多蕭式硬度D 75。
“不需任何結合劑”可以意味著沒有結合劑(譬如黏著劑、黏著膜、或焊錫)位於該半導體層序列與該轉換媒體之間。說明半導體層序列和轉換媒體至少於一些地方彼此直接接觸可以意味著基質材料至少於一些地方與該半導體層序列之半導體材料實際接觸。
例如，若接觸結構為直接、強有力、持久、和/或整體地與半導體材料連接，直接放置在半導體層序列之半導體材料上之電氣接觸結構(electrical contact structure)此處可被視為屬於半導體層序列。換言之，“與半導體層序列直接接觸”亦可以意味著轉換媒體直接放置在此種電氣接觸結構上，該電氣接觸結構例如由金屬或透明導電氧化物所形成。
依照光電半導體晶片之至少一個實施例，該半導體層序列之輻射通過區域(radiation passage area)和側面(flank)於各情況中至少90%由該轉換媒體所覆蓋。覆蓋的程度應特別由垂直於半導體層序列之各自區域之方向所決定。
依照光電半導體晶片之至少一個實施例，轉換媒體以聯鎖方式位於該半導體層序列之至少一個邊界面。此意味著，尤其在微觀尺度(microscopic scale)，轉換媒體和邊界面彼此緊緊依附。詳言之，半導體層序列之粗化部分(roughened portion)可以藉由該轉換媒體而於該邊界面複製。於此種方式，尤其在微觀尺度，可以在半導體層序列與轉換媒體之間獲得聯鎖連接，由此尤其在該轉換媒體與半導體層序列之間可以達成高水準之黏著(adhesion)。半導體層序列與轉換媒體之間的接觸表面同樣擴大，而使得亦藉由黏著力而增加結合。遠離半導體主體(semiconductor body)之邊界面的轉換媒體之側此處可以是平滑或平坦的結構，而使得例如於此側不複製粗化。
依照至少一個實施例，半導體晶片之側面，亦即尤其平行於半導體晶片之生長方向之側向邊界面，最多15%或者最多5%由轉換媒體覆蓋於垂直於該側面之方向。尤其是，側面並不由轉換媒體所覆蓋。
本發明另外提供一種光電半導體晶片之製造方法。半導體晶片例如依照一個或多個上述實施例配置。轉換媒體和光電半導體晶片之特徵因此亦被揭露用於本文中說明之方法，反之亦然。
於本方法之至少一個實施例中，該方法包括下列步驟：提供具有至少一個主動層之半導體層序列；提供具有基質材料之單件轉換媒體，於該基質材料中嵌入有轉換媒質粒子，其中，該基質材料不完全被交聯和/或固化，以及其中，該轉換媒體表現於室溫硬度在蕭式硬度A 0至蕭式硬度A 35之間(包含蕭式硬度A 0與蕭式硬度A 35)和/或黏度在10帕‧秒至150帕‧秒之間(包含10帕‧秒與150帕‧秒)；放置該轉換媒體至該半導體層序列上，而使得他們彼此直接接觸；固化該轉換媒體，其中，於固化後，該轉換媒體之該硬度為至少蕭式硬度A 30而至多蕭式硬度D 80；以及，完成該光電半導體晶片。
依照該方法之至少一個實施例，該轉換媒體放置在背襯膜(backing film)上並且被覆膜(covering film)所覆蓋。換言之，轉換媒體位於該背襯膜與該覆膜之間。至少該覆膜可以從該轉換媒體無破壞性地去除，尤其亦只有該轉換媒體之該基質材料尚未完全固化。
依照該方法之至少一個實施例，只要該基質材料尚未完全固化，該背襯膜和該覆膜二者皆從該轉換媒體去除而不需損害該轉換媒體。
依照該方法之至少一個實施例，該背襯膜和/或該覆膜為至少部分於紫外線和/或於藍色光譜範圍中為輻射透射的(radiation-transmissive)。於此種方式，對於基質材料例如透過該背襯膜可能是可光化學交聯和/或可固化的。
依照該方法之至少一個實施例，設置轉換媒體而使得該轉換媒體包括半導體晶片之橫向尺寸和/或形狀，尤其具有最多25%或最多5%之公差(tolerance)。轉換媒體因此甚至在放置於半導體晶片上之前可以以半導體晶片之輻射通過區域之方式或者大致以此方式而被成形和/或切割。因此該轉換媒體尤其與例如於該背襯膜上，並且放置於該光電半導體晶片上之輻射通過區域完全一致形狀之方式成形。
本文中說明之組件和本文中說明之方法將參照圖式和示範實施例之幫助而更詳細說明於下文中。於個別圖式中相同之元件係以相同之元件符號表示。然而，元件之間的關係不以尺度表示，而是個別的元件可以誇大顯示以協助了解。
第1圖顯示光電半導體晶片1之示範實施例。半導體晶片1包括半導體層序列3，該半導體層序列3包含至少一個主動層。半導體層序列3例如為發光二極體，當操作時，該發光二極體特別發射紫外線和/或藍光輻射。於半導體層序列3之輻射通過區域32上產生粗化(roughening)。該粗化增加從在輻射通過區域32上之半導體層序列3發出之光的外耦合(outcoupling)。側面34為半導體層序列3之側向邊界面。
半導體晶片1進一步包括轉換媒體5。該轉換媒體5包括嵌入於基質材料50中之轉換媒質粒子55。轉換媒質粒子55被隨機分佈和/或均勻分佈於基質材料50中。當部分或完全操作成另一種波長之輻射時，轉換媒質粒子55轉換由半導體層序列3所產生之輻射。轉換媒體5較佳為光化學抗輻射劑(photochemically resistant)抵抗由半導體層序列3發出之輻射和於操作期間產生之熱應力。
轉換媒質粒子55之平均直徑為例如在1nm至100nm之間(包含1nm與100nm)。同樣以替代地或額外地可能對於轉換媒質粒子55或進一步的轉換媒質粒子之直徑是在1μm至20μm之間(包含1μm與20μm)。基質材料50和轉換媒質粒子55於各情況中未顯示於剩餘的圖式中。
單件轉換媒體5以聯鎖方式緊緊依附至半導體層序列3之輻射通過區域32上的粗化面。這樣就產生了於輻射通過區域32與基質材料50之粗化之間微觀尺度的聯鎖，由此能夠在半導體層序列3與轉換媒體5之間達成特別穩定的黏著。
於側面方向，轉換媒體5末端與半導體層序列3之側面34平齊(flush)。轉換媒體5和/或半導體層序列3之橫向尺寸較佳是在300μm至3mm之間(包含300μm與3mm)，尤其是在500μm至2mm之間(包含500μm與2mm)。轉換媒體之厚度較佳為在20μm至125μm之間(包含20μm與125μm)，尤其是在30μm至70μm之間(包含30μm與70μm)。半導體層序列3之厚度較佳為最多200μm，尤其是最多12μm。
於依照第2圖之示範實施例中，轉換媒體5於側向方向凸出超過半導體層序列3。此處半導體層序列3放置在載體2上。此處半導體層序列3藉由載體2、轉換媒體5、和用於半導體層序列3之電氣接觸的電氣接觸結構(第2圖中未顯示)而被完全封閉(enclose)。此處可能有空洞(cavity)7形成在半導體層序列3之側面34。
從載體2遠離轉換媒體5之邊界面具有透鏡的形狀(lenticular shape)於輻射通過區域32上方區域。換言之，相對於載體2，遍及整個橫向範圍之上的轉換媒體5之高度並不固定。
電氣接觸結構6a至6d設置在依照第3圖之示範實施例中。採用焊線(bond wire)形式之接觸結構6c此處完全穿透該單件轉換媒體5於垂直於半導體層序列3之延伸區之主要方向的方向。
此處轉換媒體5於各情況中覆蓋至少90%之輻射通過區域32和側面34。電氣接觸結構6b例如被蒸氣沉積至半導體層序列3之半導體材料。
於依照第4圖之示範實施例中，直接放置在半導體層序列3上之單件轉換媒體5藉由接觸結構6b而被完全貫穿，該接觸結構6b例如藉由蒸氣沉積和/或藉由光學微影術製程(photolithographic process)而製造。接觸結構6b和轉換媒體5被電氣絕緣層11所完全覆蓋。絕緣層5材料較佳與轉換媒體5之基質材料不同。
轉換媒體5之硬度為在蕭式硬度D 45至蕭式硬度D 80之間(包含蕭式硬度D 45與蕭式硬度D 80)。由於此提升的硬度(elevated hardness)，可以藉由轉換媒體5以機械方式保護半導體層序列3。此外，提升的硬度尤其使得能夠有效的聯鎖，並且因此提升輻射通過區域32之結構或粗化與基質材料50之間的黏著。
第5圖說明例如依照第1至4圖其中之一，於半導體層序列3上，剪切力(shear force)F作為轉換媒體之時間t的函數。185℃之溫度普及(prevail)於1000小時之整個時間週期。使轉換媒體5例如從依照第1至4圖其中之一之半導體層序列3分開之剪切力於各情況中至少為50 N。
第6圖說明一種半導體晶片1之製造方法。依照第6A圖，轉換媒體5被放置在背襯膜8上，該背襯膜例如是乙烯四氟乙烯膜(ethylene-tetrafluoroethylene film)，尤其是藉由絲網印刷(screen printing)方法。具有基質材料和轉換媒質粒子之轉換媒體5然後藉由暴露至約150℃之溫度T經過4分鐘之時間週期而被部分固化。於此處之基質材料例如可以取自製造商Shin-Etsu之LPS-AF500Y。部分固化之結果，轉換媒體具有蕭式硬度A 10至蕭式硬度A 35之間(包含蕭式硬度A 10與蕭式硬度A 35)的硬度，而使得轉換媒體可以藉由自動組件插入機10(貼片機(pick and place machine))之方式放置在半導體層序列上，請參看第6B圖。
未說明於第6圖中之選用之進一步方法步驟中，可將產生於背襯膜8上之轉換媒體5平滑化(smooth)，如此導致轉換媒體5之特別均勻之厚度，和/或被切成橫向尺寸之大小。此處亦可能不像表現於第6A圖中者，對於背襯膜8，其末端與半導體主體5平齊於橫向方向。
第6C圖顯示基質材料接著完全固化和/或藉由暴露至溫度T而被交聯。固化時間較佳為至少10分鐘。固化例如於溫度150℃進行經過1小時時間週期。轉換媒體5可以視需要藉由暴露於壓力p遍及整個或部分的熱固化而被按壓和/或保持頂靠著半導體層序列3。
於依照第7圖之方法中，轉換媒體5被定位於在背襯膜8與覆膜9之間，參看第7A圖。轉換媒體5例如藉由暴露至溫度T和/或藉由紫外線或藍光輻射透過背襯膜8而被部分固化。於部分固化後，轉換媒體5呈現僅低水準之硬度和/或在10帕‧秒至70帕‧秒之間(包含10帕‧秒與70帕‧秒)之僅相對較低之黏度。轉換媒體5例如藉由滾動和視需要選用後續的單一化(singulation)和/或切割至大小。沖壓(punching)或壓縮成型(compression moulding)亦為可能，尤其是若轉換媒體5成形於透鏡之方式。
依照第7B圖，於部分固化後，從該轉換媒體5去除覆膜9。此處轉換媒體5保留在背襯膜8上。
第7C圖顯示轉換媒體5藉由背襯膜8之方式而被安裝在半導體層序列3上。單件轉換媒體5藉由暴露至溫度T或者藉由光化學固化作用，較佳地同時暴露於壓力p，而被固化。於固化期間，背襯膜8可以保留於轉換媒體5上，或者亦可以，不像表現於第7C圖中者，該背襯膜8例如於轉換媒體5被定位於半導體層序列3上之前或者立即在定位之後，於完成轉換媒體5之固化和/或交聯之前已經被去除。
除非背襯膜8於固化之前已經被去除，否則一旦該轉換媒體5完成固化後該背襯膜8就會被脫離，參看第7D圖。
第8圖顯示習知之半導體組件，該半導體組件同樣包括轉換媒體5。依照第8A圖，尤其包括矽樹脂之轉換媒體5藉由結合劑4安裝在半導體層序列3上。結合劑4例如為低黏度矽樹脂黏著劑。不像轉換媒體5，結合劑4於光譜範圍中為透明的或清晰的，當於操作中，半導體層序列3產生輻射於此光譜範圍中。
因為結合劑4於放置期間僅具有低的黏度，因此結合劑4可能部分弄濕半導體層序列3之側面34，或者當放置轉換媒體5時，該載體2的確在側向方向。可以藉由載體2或半導體層序列3之特別設計或者藉由載體2之特殊清潔步驟，而避免此種弄濕情形。然而此等方式增加製造成本。因為，例如依照第1至4圖，放置轉換媒體5而不需任何的結合劑，沒有結合劑4污染例如載體2之風險，並且可能免除載體2和/或半導體層序列3之複雜的設計。
依照第8B圖，轉換媒體5藉由絲網印刷方法直接放置在半導體層序列3上。此種方法需要提高精度，且是比較昂貴。為了將該轉換媒體5直接安裝在半導體晶片3上，起始材料和尤其亦該完成之轉換媒體5僅具有相對低的硬度，尤其是少於蕭式硬度A 80或者少於蕭式硬度A 60。
除了於絲網印刷方法直接至半導體層序列3之情況的關於硬度之材料限制外，轉換媒體5之厚度相較於依照第1至4圖之轉換媒體5者亦相對地不一致，由此可能發生波長轉換輻射之色彩位置之局部變化。正如同當使用結合劑4一樣，轉換媒體5之直接印刷至半導體層序列3上需冒轉換媒體5之材料污染側面34或載體2之風險。
本文中說明之本發明不受參照示範實施例提出說明之限制。而是，本發明包括任何新穎的特徵和這些特徵之組合，尤其包含於申請專利範圍中該等特徵之任何組合，即使此特徵或此組合本身未明白表示於此等申請專利範圍中或示範實施例中。
本專利申請案主張德國專利申請案第10 2009 040 148.2號之優先權，該案揭露之內容由此包含於本案中作為參考。
1．．．光電半導體晶片
2．．．載體
3．．．半導體層序列
4．．．結合劑
5．．．轉換媒體
6．．．電氣接觸結構
7．．．載體、半導體層序列、和轉換媒體之間的空洞
8．．．背襯膜
9．．．覆膜
10．．．工具
11．．．絕緣層
32．．．半導體層序列之輻射通過面
34．．．半導體層序列之側面
50．．．轉換媒體之基質材料
55．．．轉換媒體之轉換媒質粒子
F．．．剪切力
P．．．壓力【輪廓箭號】
t．．．時間
T．．．溫度【波浪箭號，波浪雙箭號】
υ．．．輻射【波浪箭號，波浪雙箭號】
於圖式中：
第1至4圖為本文中所說明之光電半導體晶片之示範實施例的示意剖面表示；
第5圖為本文中所說明之轉換媒體之黏著至本文中所說明之光電半導體晶片之時間相依性的示意表示；
第6和7圖為本文中所說明之用於本文中所說明之光電半導體晶片之製造方法的示意表示；以及
第8圖顯示習知之半導體組件的示意剖面表示。
1．．．光電半導體晶片
3．．．半導體層序列
5．．．轉換媒體
32．．．半導體層序列之輻射通過面
34．．．半導體層序列之側面
50．．．轉換媒體之基質材料
55．．．轉換媒體之轉換媒質粒子

Claims (9)

  1. 一種包括背襯膜(8)、覆膜(9)及用於光電半導體晶片(1)之轉換媒體(5)的布置，其中，該轉換媒體(5)包括：基質材料(50)；轉換媒質粒子(55)，該轉換媒質粒子(55)係嵌入該基質材料(50)中，該基質材料(50)被不完全固化和/或交聯，以及於室溫下，該轉換媒體(5)表現介於並包含在蕭式硬度A 0至蕭式硬度A 35之間的硬度和/或在10帕‧秒至150帕‧秒之間的黏度；該轉換媒體(5)係被定位於該背襯膜(8)與該覆膜(9)之間，且該轉換媒體(5)係以透鏡之方式成形。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之布置，於該轉換媒體(5)中，該基質材料(50)包含矽樹脂或為矽樹脂。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之布置，於該轉換媒體(5)中，該基質材料(50)為完全可熱交聯和/或可熱固化，且該固化時間為至少10分鐘。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任何一項所述之布置，該轉換媒體(5)不包含觸變膠劑。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任何一項所述之布置，於該轉換媒體(5)中，該轉換媒質粒子(55)之重量的比例介於並包含在20%至75%之間。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任何一項所述之布置， 於該光電半導體晶片(1)中，該轉換媒體(5)之橫向尺寸為介於並包含在300μm至3mm之間，且該轉換媒體(5)具有厚度介於並包含在20μm至125μm之間。
  7. 一種光電半導體晶片(1)之製造方法，該方法具有下列步驟：提供具有至少一個主動層之半導體層序列(3)；提供具有基質材料(50)之單件轉換媒體(5)，於該基質材料(50)中，嵌入有轉換媒質粒子(55)，其中，該基質材料(50)不完全被交聯和/或固化，以及其中，該轉換媒體(5)於室溫下表現介於並包含在蕭式硬度A 0至蕭式硬度A 35之間的硬度和/或介於並包含在10帕‧秒至150帕‧秒之間的黏度；放置該轉換媒體(5)至該半導體層序列(3)上，使其彼此直接接觸；以及固化該轉換媒體(5)，其中，於固化後，該轉換媒體(5)之該硬度為至少蕭式硬度A 30且至多蕭式硬度D 80；其中，該轉換媒體(5)放置在背襯膜(8)上並且被覆膜(9)所覆蓋；其中，至少該背襯膜(8)於紫外線和於藍色光譜範圍中為至少部分輻射透射；其中，該轉換媒體(5)係以透鏡之方式成形。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，該轉換媒體(5)於側面方向凸出超過半導體 層序列(3)，且該半導體層序列(3)放置在載體(2)上，使該半導體層序列(3)被該載體(2)完全封閉；該轉換媒體(5)及電氣接觸結構用於該半導體層序列(3)之電氣接觸，以及其中，該轉換媒體(5)之厚度為介於且包含20μm和125μm之間，該半導體層序列(3)之厚度最多12μm。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所述之方法，其中，空洞(7)形成在該半導體層序列(3)、該載體(2)及該轉換媒體(5)間的該半導體層序列(3)之側面(34)。
TW99129814A 2009-09-04 2010-09-03 轉換媒體、光電半導體晶片，及光電半導體晶片之製造方法 TWI470839B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009040148A DE102009040148A1 (de) 2009-09-04 2009-09-04 Konversionsmittelkörper, optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201117432A TW201117432A (en) 2011-05-16
TWI470839B true TWI470839B (zh) 2015-01-21

Family

ID=42983504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW99129814A TWI470839B (zh) 2009-09-04 2010-09-03 轉換媒體、光電半導體晶片，及光電半導體晶片之製造方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9055655B2 (zh)
EP (1) EP2474203B1 (zh)
JP (1) JP2013504188A (zh)
KR (1) KR20120062725A (zh)
CN (1) CN102498751B (zh)
DE (1) DE102009040148A1 (zh)
TW (1) TWI470839B (zh)
WO (1) WO2011026716A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110284866A1 (en) * 2005-01-11 2011-11-24 Tran Chuong A Light-emitting diode (led) structure having a wavelength-converting layer and method of producing
EP2541631A4 (en) * 2010-02-25 2015-03-18 Lightizer Korea Co Ltd LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD OF MANUFACTURE
DE102010049312B4 (de) 2010-10-22 2023-08-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines Konversionsplättchens und Konversionsplättchen
KR20150135314A (ko) * 2013-03-28 2015-12-02 닛토덴코 가부시키가이샤 광반도체 장치의 제조 방법, 시스템, 제조 조건 결정 장치 및 제조 관리 장치
DE102014107473A1 (de) * 2014-05-27 2015-12-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konverterelement zur Konvertierung einer Wellenlänge, optoelektronisches Bauelement mit Konverterelement und Verfahren zum Herstellen eines Konverterelements
US10497838B2 (en) * 2018-04-12 2019-12-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method for producing an optic device, optic device and assembly comprising such an optic device
DE102021124691A1 (de) 2021-09-23 2023-03-23 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur herstellung von optischen elementen, verfahren zur herstellung von strahlungsemittierenden halbleiterbauteilen, optisches element und strahlungsemittierendes halbleiterbauteil
DE102022122981A1 (de) * 2022-09-09 2024-03-14 Ams-Osram International Gmbh Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und optoelektronisches Bauelement

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1510565B1 (en) * 2003-08-29 2006-11-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Plasma display device
CN101333422A (zh) * 2008-07-11 2008-12-31 包书林 Led芯片粘结胶
EP2043165A1 (en) * 2006-06-27 2009-04-01 Mitsubishi Chemical Corporation Illuminating device

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4193446B2 (ja) 2001-08-22 2008-12-10 日亜化学工業株式会社 発光装置
US20050211991A1 (en) * 2004-03-26 2005-09-29 Kyocera Corporation Light-emitting apparatus and illuminating apparatus
US7858408B2 (en) * 2004-11-15 2010-12-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. LED with phosphor tile and overmolded phosphor in lens
JP2007019096A (ja) * 2005-07-05 2007-01-25 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置及びその製造方法
JP4969088B2 (ja) * 2005-11-28 2012-07-04 京セラ株式会社 蛍光体及び波長変換器並びに発光装置
KR100746749B1 (ko) 2006-03-15 2007-08-09 (주)케이디티 광 여기 시트
CN102800786B (zh) 2006-04-24 2015-09-16 克利公司 发光二极管和显示元件
CN1976069A (zh) * 2006-12-05 2007-06-06 上海纳晶科技有限公司 隔热式封装结构的白光led的制造方法
US7858198B2 (en) 2007-04-10 2010-12-28 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Phosphor-containing adhesive silicone composition, composition sheet formed of the composition, and method of producing light emitting device using the sheet
JP5080881B2 (ja) * 2007-06-27 2012-11-21 ナミックス株式会社 発光ダイオードチップの封止体の製造方法
DE102007054800A1 (de) * 2007-09-28 2009-04-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lumineszenzkonversionsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Lumineszenzdiodenchips mit einer derartigen Vorrichtung
US9024340B2 (en) 2007-11-29 2015-05-05 Nichia Corporation Light emitting apparatus and method for producing the same
JP5078644B2 (ja) 2008-02-06 2012-11-21 日東電工株式会社 光半導体素子封止用樹脂シートおよび光半導体装置
JP5341915B2 (ja) 2008-03-28 2013-11-13 パナソニック株式会社 樹脂成型品、半導体発光光源、照明装置及び樹脂成型品の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1510565B1 (en) * 2003-08-29 2006-11-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Plasma display device
EP2043165A1 (en) * 2006-06-27 2009-04-01 Mitsubishi Chemical Corporation Illuminating device
CN101333422A (zh) * 2008-07-11 2008-12-31 包书林 Led芯片粘结胶

Also Published As

Publication number Publication date
CN102498751B (zh) 2016-05-18
DE102009040148A1 (de) 2011-03-10
WO2011026716A1 (de) 2011-03-10
EP2474203B1 (de) 2017-08-02
US9055655B2 (en) 2015-06-09
TW201117432A (en) 2011-05-16
EP2474203A1 (de) 2012-07-11
JP2013504188A (ja) 2013-02-04
KR20120062725A (ko) 2012-06-14
CN102498751A (zh) 2012-06-13
US20120146076A1 (en) 2012-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI470839B (zh) 轉換媒體、光電半導體晶片，及光電半導體晶片之製造方法
US9362465B2 (en) Method of manufacturing light emitting device
US9337405B2 (en) Light emitting device and method for manufacturing the same
TWI528602B (zh) 具有遠端磷光層及反射子基板的發光二極體
JP6595044B2 (ja) ラミネートフィルム、ラミネート構造及びその製造方法
KR101468134B1 (ko) 실장하기 위한 반도체 구조체를 준비하기 위한 방법 및 실장된 광전자 반도체 구조체
JP2010232577A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2009503878A (ja) 半導体構成素子を製作するための方法及び薄膜半導体構成素子
WO2012023119A1 (en) Lamination process for leds
US20180033925A1 (en) Method of producing a light-emitting device, and light-emitting device
JP2011142254A (ja) Ｌｅｄ光源装置の色度調整方法
JP6447018B2 (ja) 発光装置及び発光装置の製造方法
JP2007165601A (ja) 発光ダイオード装置及び発光ダイオード装置の製造方法
JP5896214B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2017228658A (ja) 蛍光体層付光半導体素子およびその製造方法
JP5882910B2 (ja) パッケージおよびその製造方法
JP2018078171A (ja) 半導体発光装置
US10680147B2 (en) Method of producing a lighting device
US11398587B2 (en) Method of manufacturing light-transmissive sheet
JP2018120947A (ja) 機能層−被覆層付光半導体素子の製造方法
JP2014049642A5 (zh)
JP6760356B2 (ja) 発光装置及び発光装置の製造方法
KR102017730B1 (ko) 반도체 발광소자용 예비 봉지재 제조방법
KR102051478B1 (ko) 반도체 발광소자 및 이의 제조방법
KR102022460B1 (ko) 반도체 발광소자 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees