專利名稱：發(fā)光二極管封裝基板及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及封裝元件，尤其涉及發(fā)光二極管封裝基板及其制作方法以及發(fā)光二極管發(fā)射器基板的制作方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)對發(fā)光二極管的P/N結(jié)施加電壓時可使發(fā)光二極管發(fā)光。在組裝的過程中，發(fā)光二體芯片經(jīng)由金屬接墊(bonding pad)接合至發(fā)光二極管封裝基板?；谠S多因素,公知的發(fā)光二極管封裝基板的材質(zhì)經(jīng)常為陶瓷，這些因素包括使發(fā)光二極管封裝基板對發(fā)射光的吸收量降低。公知的陶瓷基(ceramic-based)發(fā)光二極管封裝基板并未滿足各種需求。再者，制作發(fā)光二極管封裝基板需要額外的工藝步驟以及額外的制作成本。舉例來說，陶瓷基板上的金屬線接墊的材質(zhì)通常不同于發(fā)光二極管上的接墊的材質(zhì)，以致于增加工藝的復(fù)雜性以及制作成本。在另一實(shí)施例中，金屬難以直接沉積在陶瓷發(fā)光二極管封裝基板上，因此，需要進(jìn)行一額外的工藝步驟以在陶瓷基板上沉積一銅的緩沖層，之后，才進(jìn)行金屬電鍍工藝(metal plating)。因此,需要一種發(fā)光二極管封裝基板,其可增加接合的發(fā)光二極管的出光效率(light extraction efficiency)、可忍受各種環(huán)境因素、以及可輕易地且有成本效益地(cost-effectively)制得。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管發(fā)射器基板的制作方法，包括在一娃基板上形成多個穿娃導(dǎo)孔；沉積一介電層于娃基板的一第一側(cè)與一第二側(cè)上以及于穿硅導(dǎo)孔的側(cè)壁表面上；于位于硅基板的第一側(cè)與第二側(cè)上的介電層上圖案化地形成一金屬層，并填滿穿硅導(dǎo)孔；以及于硅基板的第二側(cè)上的金屬層上形成多個高反射接墊，以作為發(fā)光二極管接合與導(dǎo)線接合之用。本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管封裝基板的制作方法，包括于一硅基板的一第一側(cè)上形成多個盲孔；沉積一第一介電層于硅基板的第一側(cè)上以及盲孔的多個側(cè)壁表面上；沉積一金屬層于第一介電層上并填入盲孔中以填滿盲孔；薄化硅基板的一第二側(cè)，以暴露出位于盲孔中的金屬層；于硅基板的第二側(cè)上形成一第二介電層，并圖案化第二介電層，以暴露出位于盲孔中的金屬層；于第二介電層上形成一圖案化光致抗蝕劑層；于第二介電層以及位于盲孔中的金屬層上形成一高反射金屬層；以及移除圖案化光致抗蝕劑層，以于硅基板的第二側(cè)上形成多個高反射接墊以及多個高反射導(dǎo)線接墊。本發(fā)明又一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管封裝基板，包括一娃基板，具有一第一側(cè)與一第二側(cè)，且第一側(cè)與第二側(cè)覆蓋有一介電層，且多個高反射發(fā)光二極管接墊以及多個高反射導(dǎo)線接墊配置于硅基板的第二側(cè)上的介電層上；以及多個穿硅導(dǎo)孔，位于硅基板中，其中介電層覆蓋穿硅導(dǎo)孔的側(cè)壁表面，且各穿硅導(dǎo)孔連接位于硅基板的第二側(cè)上的高反射發(fā)光二極管接墊或是高反射導(dǎo)線接墊其中之一，且也連接位于硅基板的第一側(cè)上的一金屬墊。、
本發(fā)明所提供的發(fā)光二極管封裝基板，其可增加接合的發(fā)光二極管的出光效率、可忍受各種環(huán)境因素、以及可輕易地且有成本效益地制得。


圖I至圖7示出本發(fā)明的一或多個實(shí)施例的一具有發(fā)光二極管封裝基板的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在各個工藝步驟的剖面圖，其中發(fā)光二極管封裝基板具有一高反射的金屬接合結(jié)構(gòu)。圖8至圖20示出本發(fā)明的一或多個實(shí)施例的一具有發(fā)光二極管封裝基板的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在各個工藝步驟的剖面圖，其中發(fā)光二極管封裝基板具有一高反射的金屬接合結(jié)構(gòu)。圖21示出本發(fā)明的多種實(shí)施例的一發(fā)光二極管的剖面圖，其中發(fā)光二極管可合并至圖I至圖7或是圖8至圖20的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中。
上述附圖中的附圖標(biāo)記說明如下100 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；106 封裝基板、發(fā)光二極管封裝基板；108 娃基板、封裝基板；109 穿硅導(dǎo)孔、溝槽、盲孔；110 介電層；112 阻擋/晶種層；114 圖案化光致抗蝕劑層；116 金屬層；118 高反射金屬層；119 開口；120、120a、120b 發(fā)光二極管芯片；122 發(fā)光二極管；124 載板；128 第一電極、電極；130 第二電極、電極；132 接合導(dǎo)線；134 熒光粉；136 透鏡；140 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；142 介電層；144、146 圖案化光致抗蝕劑層；145、148 開口；152 p型摻雜半導(dǎo)體層；154 n型摻雜半導(dǎo)體層；156 多重量子講；158、160 半導(dǎo)體材料膜
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下?？梢灾赖氖牵挛奶峁┰S多不同的實(shí)施例或是例子，以實(shí)施各種實(shí)施例的不同的特征。下文描述元件與排列的特定例子以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅用以舉例說明，并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明在不同實(shí)施例中可能使用重復(fù)的標(biāo)號及/或標(biāo)示。這些重復(fù)僅為了簡單清楚地敘述本發(fā)明，不代表所討論的不同實(shí)施例及/或結(jié)構(gòu)之間具有任何關(guān)連性。圖I至圖7示出本發(fā)明的一或多個實(shí)施例的一具有發(fā)光二極管封裝基板的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在各個工藝步驟的剖面圖，其中發(fā)光二極管封裝基板具有一高反射的金屬接合結(jié)構(gòu)。請參照圖I至圖7，以下將描述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100及其制作方法。請參照圖I，提供一發(fā)光二極管封裝基板106以晶片級封裝多個發(fā)光二極管芯片。在本實(shí)施例中，封裝基板106包括一硅基板108，例如一硅晶片。多個穿硅導(dǎo)孔109形成于硅基板108中。穿硅導(dǎo)孔109為定義于硅基板108中的開口，且穿硅導(dǎo)孔109設(shè)計來作為發(fā)光二極管在封裝層級中的電性布線(electricalrouting)之用?？赏ㄟ^激光鉆孔或是另一步驟(包括光刻圖案化與蝕刻)來形成貫穿硅基板108的穿硅導(dǎo)孔109。一介電層110形成在硅基板108的兩側(cè)上以及形成在穿硅導(dǎo)孔109的內(nèi)壁上以提供隔離以及保護(hù)。在許多實(shí)施例中，介電層110包括一介電材料，例如氧化硅、氮化硅、碳化娃、類鉆碳(diamond-like carbon, DLC)、納米微晶鉆石(ultra-nanocrystalIineDiamond, UNCD)、或是氮化鋁。另一實(shí)施例為在一化學(xué)氣相沉積工藝中，于硅基板108上沉積介電層110。在又一實(shí)施例中，介電層110包括以熱氧化工藝制作的氧化硅。請參照圖2，在介電層110上形成一阻擋層。阻擋層可包括鈦或鈦鎢(titaniumtungsten, TiW)，且可以適合的工藝形成阻擋層，例如物理氣相沉積工藝。介電層110以及阻擋層形成在穿硅導(dǎo)孔的內(nèi)壁上，以避免一金屬層擴(kuò)散入封裝基板106中。以物理氣相沉積工藝在阻擋層上沉積一晶種金屬層(例如銅)，以作為后續(xù)電鍍工藝的晶種。阻擋層以及晶種層形成在硅基板108的兩側(cè)上。阻擋層以及晶種層總稱為阻擋/晶種層112，如圖2所示。在本實(shí)施例中，介電層110與阻擋/晶種層112包括一氧化硅、鈦與銅所構(gòu)成的材料堆。請參照圖3，一圖案化光致抗蝕劑層114形成在阻擋/晶種層112上并在硅基板108的兩側(cè)上。在本實(shí)施例中，圖案化光致抗蝕劑層使用一干膜光致抗蝕劑(dry filmresist, DFR)，其迭在阻擋/晶種層上，然后，對其進(jìn)行一光刻工藝以圖案化干膜光致抗蝕劑以定義出多個開口。具體而言，干膜光致抗蝕劑迭在硅基板108的兩側(cè)上。一金屬層116形成在硅基板108的兩側(cè)上并填入穿硅導(dǎo)孔109中，以形成導(dǎo)電的穿硅導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電的穿硅導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)也簡稱為穿硅導(dǎo)孔，以避免混淆。穿硅導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)是導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)且設(shè)計來作為電性布線，以及作為散熱之用。金屬層116包括銅或其他適合的金屬。在本實(shí)施例中，進(jìn)行一電鍍工藝以形成金屬層116。因此,金屬層116自對準(zhǔn)(self-aligned)于阻擋/晶種層112。在一實(shí)施例中，利用工藝(例如電化學(xué)鍍工藝)將 銅的金屬層116金屬鍍于銅晶種層上。再次參照圖3, —高反射金屬層118僅沉積在娃基板108的一側(cè)上。發(fā)光二極管芯片會接合在該側(cè)上，故該側(cè)可稱為發(fā)光二極管側(cè)。硅基板108的另一側(cè)稱為非發(fā)光二極管側(cè)或是封裝側(cè)。高反射金屬層118具有高反射性以有效地反射接合的發(fā)光二極管所發(fā)出的光，而有利于發(fā)光二極管的發(fā)光效率。在本實(shí)施例中，高反射金屬層118的材質(zhì)包括招?；蛘呤牵叻瓷浣饘賹?18的材質(zhì)包括其他適合的金屬，例如銀。在一實(shí)施例中，高反射金屬層118的沉積方式例如為物理氣相沉積工藝，而非公知陶瓷基板的金屬電鍍工藝。高反射金屬層118也形成在位于硅基板108的發(fā)光二極管側(cè)上的圖案化光致抗蝕劑層114上。請參照圖4，自封裝基板106的兩側(cè)移除圖案化光致抗蝕劑層114，定義出在封裝側(cè)上的金屬層116中的開口 119，且也定義出金屬層116中的其他開口 119，以及發(fā)光二極管側(cè)上的高反射金屬層118?？稍诨瘜W(xué)工藝中移除圖案化光致抗蝕劑層114的干膜光致抗蝕劑，以暴露出阻擋/晶種層112。高反射金屬層118的位于圖案化光致抗蝕劑層114上的部分在移除圖案化光致抗蝕劑層114時會一并被剝除(lift off)，而在硅基板108的發(fā)光 二極管側(cè)上定義出多個高反射接墊(或是接墊)。在一實(shí)施例中，高反射接墊可包括一子集以作為發(fā)光二極管接墊(用以接合發(fā)光二極管)，以及另一子集以作為導(dǎo)線接墊(用以打線接合發(fā)光二極管)。相對地，金屬層116在硅基板108的封裝側(cè)上定義出多個金屬墊。在本實(shí)施例中，金屬墊為銅墊，其可通過一適當(dāng)?shù)慕雍戏椒?例如焊接)連接封裝基板106至一線路板。再次參照圖4，進(jìn)行一蝕刻工藝以自硅基板108的兩側(cè)移除位于開口 119中的阻擋/晶種層112。蝕刻工藝可包括濕式蝕刻，以及可包括多個次步驟而以不同的蝕刻劑有效地移除阻擋層與晶種層。通過進(jìn)行蝕刻工藝，在發(fā)光二極管側(cè)上的高反射接墊以及在硅基板108的封裝側(cè)上的金屬墊電性絕緣于鄰近接墊。因此，封裝基板106準(zhǔn)備好用于晶片級的發(fā)光二極管封裝中。請參照圖5，將彼此分離的發(fā)光二極管芯片120接合至封裝基板106的發(fā)光二極管側(cè)上的高反射接墊，以進(jìn)行晶片級封裝。接墊可以是彼此獨(dú)立的、或者是可連接穿硅導(dǎo)孔以作為電性連接以及散熱之用。發(fā)光二極管接墊的高反射金屬層118將接合的發(fā)光二極管芯片120所發(fā)出的光反射向上。為有助于接合，可在將彼此分離的發(fā)光二極管芯片120接合至發(fā)光二極管接墊之前，在彼此分離的發(fā)光二極管芯片120的接合面上沉積高反射金屬。各發(fā)光二極管芯片120包括一發(fā)光二極管122以及一載板124。發(fā)光二極管122包括一 n型摻雜半導(dǎo)體層以及一 p型摻雜半導(dǎo)體層，以構(gòu)成一 PN結(jié)設(shè)計，以于運(yùn)作時發(fā)光。在本實(shí)施例中，發(fā)光二極管122還包括一多重量子講(multiple quantum well, MQff)夾于PN結(jié)中，以調(diào)整特性并提升性能。可設(shè)計發(fā)光二極管芯片120的電極使其結(jié)構(gòu)為垂直式(二電極在各發(fā)光二極管芯片的二側(cè)上)、水平式(或面向上式，二電極在各發(fā)光二極管芯片的同一側(cè)上)或是前述的組合。本實(shí)施例是以二發(fā)光二極管芯片120a、120b為例作說明。發(fā)光二極管芯片120a是垂直式，發(fā)光二極管芯片120b是水平式。發(fā)光二極管芯片120a包括一第一電極128。載板124包括重度摻雜的娃以作為導(dǎo)電與導(dǎo)熱之用。載板124可還包括一第一金屬膜以及一第二金屬膜，其中第一金屬膜位于與發(fā)光二極管122接合的一側(cè)上，第二金屬膜位于與封裝基板106的高反射接墊接合的一側(cè)上，其共同作為一第二電極。在一實(shí)施例中，第一電極接觸發(fā)光二極管122的n型摻雜半導(dǎo)體層，且第二電極接觸發(fā)光二極管122的p型摻雜半導(dǎo)體層。
發(fā)光二極管芯片120b包括一第一電極128與一第二電極130。在一實(shí)施例中，第一電極128接觸發(fā)光二極管122的n型摻雜半導(dǎo)體層，且第二電極130接觸發(fā)光二極管122的P型摻雜半導(dǎo)體層。載板124包括硅或是成長基板，例如藍(lán)寶石。參照圖6，接合導(dǎo)線132形成在發(fā)光二極管芯片120與封裝基板106的發(fā)光二極管側(cè)上的導(dǎo)線接墊之間。具體而言，對于垂直式的發(fā)光二極管芯片120a而言，導(dǎo)線接觸各電極128與各導(dǎo)線接墊。對于水平式的發(fā)光二極管芯片120b而言，一導(dǎo)線接觸電極128與對應(yīng)的導(dǎo)線接墊，且另一導(dǎo)線接觸電極130與對應(yīng)的發(fā)光二極管接墊。
請參照圖7，使熒光粉134分布在發(fā)光二極管芯片120周圍以改變發(fā)光波長。在一實(shí)施例中，埋于一涂層材料(coating material)中的突光粉形成在發(fā)光二極管芯片120的頂面上?？衫靡谎谀３练e熒光粉涂層，或是以網(wǎng)版印刷的方式形成一表面熒光粉層于發(fā)光二極管芯片120的頂面上?；蛘呤?可經(jīng)由一噴霧工藝(spray process)沉積突光粉涂層，以形成一共形的熒光粉層，其以一均勻的厚度覆蓋發(fā)光二極管芯片120的頂面與側(cè)壁。請再次參照圖7，將一透鏡136形成在熒光粉涂層上，以進(jìn)一步地調(diào)整發(fā)光圖案的形狀，以增加發(fā)光效率以及光的方向性(directionality)。在一實(shí)施例中，透鏡136的材質(zhì)包括環(huán)氧樹脂、硅樹脂、或其他適合的材料。透鏡136的形成方法可為在發(fā)光二極管芯片上配置一透鏡模具(lens molding)、將硅樹脂注入透鏡模具中、以及固化注入的硅樹脂。將發(fā)光二極管芯片120以及封裝基板106切割成多個獨(dú)立的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，以完成晶片級封裝工藝。彼此分離的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)包括與切割的封裝基板106接合的獨(dú)立發(fā)光二極管芯片120。在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中，發(fā)光二極管接墊用以將發(fā)光二極管芯片接合至封裝基板，以及用以作為一反射層，以增加發(fā)光二極管芯片的出光效率。再者，導(dǎo)線接墊用以將發(fā)光二極管芯片電性連接至封裝基板，以簡化封裝基板的工藝。除了提供一封裝基板以作為晶片級封裝之用以外，可選擇硅基板，因?yàn)槠渚哂懈邔?dǎo)熱效率，而有助于提升對接合的發(fā)光二極管芯片的散熱效果。圖8至圖20示出本發(fā)明的多個實(shí)施例的一具有發(fā)光二極管封裝基板的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)140在各個工藝步驟的剖面圖，其中發(fā)光二極管封裝基板具有一高反射金屬層。請參照圖8至圖20，以下將描述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)140及其制作方法。請參照圖8，提供一發(fā)光二極管封裝基板106以晶片級地封裝多個發(fā)光二極管發(fā)射器。在本實(shí)施例中，封裝基板106包括一娃基板108,例如為一娃晶片。在硅基板108中形成多個溝槽(或是盲孔，blind via)109。盲孔109非穿孔(through opening)，盲孔設(shè)計來在后續(xù)的工藝步驟之后在封裝階段中作為發(fā)光二極管的電性布線。盲孔形成在封裝側(cè)上(或非發(fā)光二極管側(cè))。盲孔109可導(dǎo)熱，以消除發(fā)光二極管芯片所產(chǎn)生的熱?？梢约す忏@孔的方式或是以一包括光刻圖案化與蝕刻的工藝在硅基板108中形成盲孔。一介電層110形成在封裝基板108的封裝側(cè)以及在盲孔109的側(cè)壁上。在多個實(shí)施例中，介電層110包括一介電材料，例如氧化娃、氮化娃、碳化娃、類鉆碳、納米微晶鉆石、或是氮化鋁。在一實(shí)施例中，介電層110于一化學(xué)氣相沉積工藝中沉積在硅基板108上。在另一實(shí)施例中，介電層110包括由熱氧化工藝形成的氧化硅。請參照圖9，一阻擋層形成在介電層110上。阻擋層可包括鈦、鈦鎢合金、或其他適合的材料，且其形成方法可例如為物理氣相沉積法。介電層Iio以及阻擋層形成在盲孔109的側(cè)壁表面上，以避免金屬層擴(kuò)散進(jìn)入硅基板108中。以物理氣相沉積工藝在阻擋層上沉積一晶種金屬層(例如銅)，以作為后續(xù)電鍍工藝的晶種。阻擋層以及晶種層只形成在硅基板108的封裝側(cè)上以及盲孔109中。阻擋層以及晶種層總稱為阻擋/晶種層112，如圖9所示。在本實(shí)施例中，介電層110與阻擋/晶種層112包括一氧化硅、鈦與銅所構(gòu)成的材料堆。請參照圖9，一圖案化光致抗蝕劑層114形成在阻擋/晶種層112上并在硅基板108的封裝側(cè)上。在本實(shí)施例中，圖案化光致抗蝕劑層系使用一干膜光致抗蝕劑，其迭在阻擋/晶種層上，然后，對其進(jìn)行一光刻工藝以圖案化干膜光致抗蝕劑以定義出多個開口。請參照圖10，一金屬層116形成在硅基板108的封裝側(cè)上并填入盲孔109中，以填滿盲孔109。金屬層116包括銅或其他適合以金屬電鍍的方式形成的金屬。因此，金屬層116自對準(zhǔn)于阻擋/晶種層112。在一實(shí)施例中，金屬層116為一銅層，其利用工藝(例如電化學(xué)鍍工藝)金屬鍍于銅晶種層上。請參照圖11，自硅基板108的封裝側(cè)移除圖案化光致抗蝕劑層114，以定義出金屬層116中的開口 119。可在化學(xué)工藝中移除圖案化光致抗蝕劑層114，并暴露出開口 119中的阻擋/晶種層112。金屬層116在封裝基板106的封裝側(cè)上定義出多個金屬墊。在本實(shí)施例中，金屬墊為銅墊，其可通過一適當(dāng)?shù)慕雍戏椒?例如焊接)連接封裝基板106至一線路板。參照圖12，進(jìn)行一蝕刻工藝，以自硅基板108的封裝側(cè)移除位于開口 119中的阻擋/晶種層112。蝕刻工藝可包括濕式蝕刻，以及可包括多個次步驟而以不同的蝕刻劑有效地移除阻擋層與晶種層。通過進(jìn)行蝕刻工藝，金屬墊電性絕緣于鄰近接墊。再次參照圖12，薄化硅基板108的發(fā)光二極管側(cè)直到到達(dá)盲孔中的金屬層116為止。硅基板108的薄化工藝也自硅基板108的發(fā)光二極管側(cè)移除介電層與阻擋/晶種層。薄化娃基板108的方法例如為研磨(grinding)、拋光(lapping)、或是化學(xué)機(jī)械研磨。參照圖13，將一介電層142沉積在硅基板108的發(fā)光二極管側(cè)。介電層142沉積在發(fā)光二極管側(cè)上的方法可相似于介電層110的沉積方法。介電層142可做為一電性絕緣/保護(hù)層，且可于一化學(xué)氣相沉積工藝中沉積。在發(fā)光二極管側(cè)上的介電層142連接介電層110以形成一圍繞娃基板108的隔離層(isolation layer)。值得注意的是,為便于介紹，在圖13中翻轉(zhuǎn)封裝基板106。再次參照圖13，將一圖案化光致抗蝕劑層144形成在位于硅基板108的發(fā)光二極管側(cè)上的介電層142上。圖案化光致抗蝕劑層144定義出多個對齊盲孔的開口 145。圖案化光致抗蝕劑層144的成分與形成方法相似于圖案化光致抗蝕劑層114的成分與形成方法。參照圖14，自硅基板108的發(fā)光二極管側(cè)移除介電層142的暴露于圖案化光致抗蝕劑層144的開口中的部分。可以利用圖案化光致抗蝕劑層144為蝕刻掩模的蝕刻工藝移除外露的介電層。在移除工藝之后，介電層142暴露出盲孔中的金屬層。因此，盲孔轉(zhuǎn)變?yōu)榇┕鑼?dǎo)孔。參照圖15，移除圖案化光致抗蝕劑層144。介電層142的形成方法包括各種工藝步驟(圖13至圖15)，其包括沉積、光刻圖案化以及蝕刻。介電層142也可由另一種工藝形、成。舉例來說，假如以氧化硅構(gòu)成介電層142，可對硅基板108進(jìn)行一熱氧化工藝，以形成氧化硅，其自對準(zhǔn)于硅表面并暴露出盲孔。因此，可省略光刻圖案化與蝕刻工藝。參照圖16，另一圖案化光致抗蝕劑層146形成在硅基板108的發(fā)光二極管側(cè)上的介電層142上。在本實(shí)施例中，圖案化光致抗蝕劑層146的成分與形成方式相似于圖案化光致抗蝕劑層114的成分與形成方式。再次參照圖16，一高反射金屬層118僅沉積在封裝基板106的發(fā)光二極管側(cè)上。在本實(shí)施例中，高反射金屬層118的材質(zhì)包括鋁或是其他適合的金屬，例如銀。在一實(shí)施例中，可通過一工藝(例如物理氣相沉積工藝)沉積高反射金屬層118。在本實(shí)施例中，高反射金屬層118直接沉積在發(fā)光二極管側(cè)的介電層142上，而毋 需在介電層142上沉積一阻擋/晶種層。由于無阻擋/晶種層或金屬層需要被蝕刻，故可避免高反射金屬層被蝕刻底切(etching undercut)。高反射金屬層118也沉積在穿娃導(dǎo)孔中的金屬層116以及圖案化光致抗蝕劑層146上。參照圖17，自硅基板108移除圖案化光致抗蝕劑層146，以在發(fā)光二極管側(cè)上的高反射金屬層118中定義出多個開口 148。可以濕式蝕刻移除圖案化光致抗蝕劑層146。高反射金屬層118的位于圖案化光致抗蝕劑層146上的部分在移除圖案化光致抗蝕劑層146時會一并被剝除，而在硅基板108的發(fā)光二極管側(cè)上定義出多個高反射接墊。高反射接墊可包括一子集以作為發(fā)光二極管接墊(用以接合發(fā)光二極管)，以及另一子集以作為導(dǎo)線接墊(用以打線接合發(fā)光二極管)。參照圖18，在晶片級工藝中，將彼此分離的發(fā)光二極管芯片120接合至硅基板108的發(fā)光二極管側(cè)上的發(fā)光二極管接墊。發(fā)光二極管接墊的高反射金屬層118將接合的發(fā)光二極管芯片120所發(fā)出的光反射向上。為有助于接合，可在將彼此分離的發(fā)光二極管芯片120接合至發(fā)光二極管接墊之前，在彼此分離的發(fā)光二極管芯片120的接合面上沉積高反
射金屬。發(fā)光二極管芯片120相似于圖5中的發(fā)光二極管芯片120。舉例來說,各發(fā)光二極管芯片120包括一發(fā)光二極管122以及一載板124。發(fā)光二極管122包括一 n型摻雜半導(dǎo)體層以及一 P型摻雜半導(dǎo)體層以構(gòu)成一 PN結(jié)設(shè)計，以于運(yùn)作時發(fā)光。在本實(shí)施例中，發(fā)光二極管122還包括一多重量子阱夾于PN結(jié)中。可設(shè)計發(fā)光二極管芯片120的電極使其結(jié)構(gòu)為垂直式、水平式或是前述的組合。本實(shí)施例是以二發(fā)光二極管芯片120a、120b為例作說明。發(fā)光二極管芯片120a是垂直式，發(fā)光二極管芯片120b是水平式。發(fā)光二極管芯片120a包括一第一電極128。載板124包括重度摻雜的娃以作為導(dǎo)電與導(dǎo)熱之用。載板124可還包括一第一金屬膜以及一第二金屬膜，其中第一金屬膜位于與發(fā)光二極管122接合的一側(cè)上，第二金屬膜位于與封裝基板106的高反射接墊接合的一側(cè)上，其整體可作為一第二電極。在一實(shí)施例中，第一電極接觸發(fā)光二極管122的n型摻雜半導(dǎo)體層，且第二電極接觸發(fā)光二極管122的p型摻雜半導(dǎo)體層。發(fā)光二極管芯片120b包括一第一電極128與一第二電極130。在一實(shí)施例中,第一電極128接觸發(fā)光二極管122的n型摻雜半導(dǎo)體層，且第二電極接觸發(fā)光二極管122的P型摻雜半導(dǎo)體層。載板124包括硅或是成長基板，例如藍(lán)寶石。后續(xù)的封裝工藝相似于圖6與圖7介紹的封裝工藝。在本實(shí)施例中，后續(xù)的封裝工藝包括如下所述的打線接合、形成熒光粉與透鏡、以及切割工藝。參照圖19，接合導(dǎo)線132形成在發(fā)光二極管芯片120與封裝基板106的發(fā)光二極管側(cè)上的導(dǎo)線接墊之間。具體而言，對于垂直式的發(fā)光二極管芯片120a而言，導(dǎo)線接觸電極128與對應(yīng)的導(dǎo)線接墊。對于水平式的發(fā)光二極管芯片120b而言，一導(dǎo)線接觸電極128與對應(yīng)的導(dǎo)線接墊，且另一導(dǎo)線接觸電極130與對應(yīng)的發(fā)光二極管接墊。請參照圖20，使熒光粉134分布在發(fā)光二極管芯片120周圍以改變發(fā)光波長。在一實(shí)施例中，埋于一涂層材料中的突光粉形成在發(fā)光二極管芯片120的頂面上?？衫靡谎谀?、或是網(wǎng)版印刷、或是噴霧工藝沉積熒光粉涂層。請再次參照圖20，將一透鏡136形成在熒光粉涂層上。在一實(shí)施例中，透鏡136的材質(zhì)包括環(huán)氧樹脂、硅樹脂、或其他適合的材料。在一實(shí)施例中，透鏡136的形成方法可為在發(fā)光二極管芯片上配置一透鏡模具、將硅樹脂注入透鏡模具中、以及固化注入的硅樹脂。 將發(fā)光二極管芯片120以及封裝基板106切割成多個獨(dú)立的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)，以完成晶片級封裝工藝。彼此分離的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)包括與切割的封裝基板106接合的獨(dú)立發(fā)光二極管芯片120。圖21示出本發(fā)明的多種實(shí)施例的發(fā)光二極管122的剖面圖。發(fā)光二極管122可包括半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100或半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)140。發(fā)光二極管122包括一 p型摻雜半導(dǎo)體層152與一 n型摻雜半導(dǎo)體層154以構(gòu)成一 PN結(jié)，以于運(yùn)作時發(fā)光。在一實(shí)施例中，p型摻雜半導(dǎo)體層152與n型摻雜半導(dǎo)體層154分別包括摻雜的氮化鎵層。發(fā)光二極管122還包括一多重量子阱156插置于n型摻雜半導(dǎo)體層與p型摻雜半導(dǎo)體層之間，以調(diào)整發(fā)光二極管的特性并提升其效能。多重量子阱156包括由二種半導(dǎo)體材料膜158、160交替堆迭所構(gòu)成的膜堆。在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料膜158、160分別包括氮化銦鎵(indium gallium nitride, InGaN)與氮化鎵。可以適合的外延成長技術(shù)成長各種半導(dǎo)體層。在一實(shí)施例中，可以金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(metal organic chemical vapordeposition, MOCVD)沉積外延半導(dǎo)體層。雖然本發(fā)明的多個實(shí)施例描述了具有晶片級的發(fā)光二極管芯片封裝的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法，但在其他的實(shí)施例中，可在不脫離本發(fā)明的精神下做出取代或是修改。在一實(shí)施例中，將發(fā)光二極管芯片接合至封裝基板的步驟也包括形成一導(dǎo)熱路徑，以將熱導(dǎo)離開發(fā)光二極管芯片。在又一實(shí)施例中，在將多個彼此分離的發(fā)光二極管芯片120切割成多個發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)之前，可先移除封裝基板106。在另一發(fā)光二極管芯片的實(shí)施例中，n型摻雜半導(dǎo)體層與p型摻雜半導(dǎo)體層可交換，以使頂電極接觸p型摻雜半導(dǎo)體層，且底電極接觸n型摻雜半導(dǎo)體層。在一實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片可省略掉載板。在又一實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片封裝結(jié)構(gòu)并不限于打線接合。在本實(shí)施例中，雖然是使用打線連接的方式電性連接發(fā)光二極管芯片至封裝基板，但也可使用其他的電性連接方法，例如微內(nèi)連線(可參照美國專利申請?zhí)柕?3/005731號，標(biāo)題“MICRO-INTERCONNECTS FOR LIGHTEMITTING DIODES”)可利用半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的發(fā)光二極管封裝基板106或是半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)140的發(fā)光二極管封裝基板106。因此，本發(fā)明提供一種制作方法，包括在一硅基板上形成多個穿硅導(dǎo)孔；沉積一介電層于娃基板的一第一側(cè)與一第二側(cè)上以及于穿娃導(dǎo)孔的側(cè)壁表面上；于位于娃基板的第一側(cè)與第二側(cè)上的介電層上圖案化地形成一金屬層，并填滿穿硅導(dǎo)孔；以及于硅基板的第二側(cè)上的金屬層上形成多個高反射接墊，以作為發(fā)光二極管接合與導(dǎo)線接合之用。本發(fā)明提供一發(fā)光二極管封裝基板的制作方法的另一實(shí)施例。該制作方法包括于一硅基板的一第一側(cè)上形成多個盲孔；沉積一第一介電層于硅基板的第一側(cè)上以及盲孔的多個側(cè)壁表面上；沉積一金屬層于第一介電層上并填入盲孔中以填滿盲孔；薄化娃基板的一第二側(cè)，以暴露出位于盲孔中的金屬層；于硅基板的第二側(cè)上形成一第二介電層，并圖案化第二介電層，以暴露出位于盲孔中的金屬層；于第二介電層上形成一圖案化光致抗蝕劑層；于第二介電層以及位于盲孔中的外露金屬層上形成一高反射金屬層；以及移除圖案化光致抗蝕劑層，以于硅基板的第二側(cè)上形成多個高反射接墊以及多個高反射導(dǎo)線接墊。本發(fā)明也提供一發(fā)光二極管封裝基板的一實(shí)施例。發(fā)光二極管封裝基板包括一硅 基板，具有一第一側(cè)與一第二側(cè)，且第一側(cè)與第二側(cè)覆蓋有一介電層，且多個高反射發(fā)光二極管接墊以及多個高反射導(dǎo)線接墊配置于硅基板的第二側(cè)上的介電層上；以及多個穿硅導(dǎo)孔，位于硅基板中，其中介電層覆蓋穿硅導(dǎo)孔的側(cè)壁表面，且各穿硅導(dǎo)孔連接位于硅基板的第二側(cè)上的高反射發(fā)光二極管接墊或是高反射導(dǎo)線接墊其中之一，且也連接位于硅基板的第一側(cè)上的一金屬墊。本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管發(fā)射器基板的制作方法，包括 在一娃基板上形成多個穿娃導(dǎo)孔； 沉積一介電層于該硅基板的一第一側(cè)與一第二側(cè)上以及于所述多個穿硅導(dǎo)孔的側(cè)壁表面上； 于位于該硅基板的該第一側(cè)與該第二側(cè)上的該介電層上圖案化地形成一金屬層，并填滿所述多個穿硅導(dǎo)孔；以及 于該硅基板的該第二側(cè)上的該金屬層上形成多個高反射接墊，以作為發(fā)光二極管接合與導(dǎo)線接合之用。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管發(fā)射器基板的制作方法，其中形成該金屬層與所述多個高反射接墊的步驟包括 于位于該硅基板的該第一側(cè)與該第二側(cè)上的該介電層上以及所述多個穿硅導(dǎo)孔的側(cè)壁表面上沉積一阻擋/晶種層； 于位于該硅基板的該第一側(cè)與該第二側(cè)上的該阻擋/晶種層上形成一圖案化光致抗蝕劑層； 沉積該金屬層于該圖案化光致抗蝕劑層所暴露出的該阻擋/晶種層上以及填入所述多個穿硅導(dǎo)孔中以填滿所述多個穿硅導(dǎo)孔； 于該硅基板的該第二側(cè)上的該金屬層上沉積一高反射金屬層；以及 之后，自該硅基板的該第二側(cè)移除該圖案化光致抗蝕劑層，以形成多個高反射接墊。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管發(fā)射器基板的制作方法，其中沉積該金屬層的步驟包括 利用一金屬鍍工藝形成圖案化的該金屬層于該阻擋/晶種層上以及填入所述多個穿硅導(dǎo)孔中以填滿所述多個穿硅導(dǎo)孔。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管發(fā)射器基板的制作方法，其中沉積該高反射金屬層的步驟包括 以一物理氣相沉積工藝于該娃基板的該第二側(cè)上的該金屬層上沉積該高反射金屬層。
5.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管發(fā)射器基板的制作方法，其中沉積該高反射金屬層的步驟包括 于該圖案化光致抗蝕劑層上沉積該高反射金屬層；以及 移除該圖案化光致抗蝕劑層以及位于其上的該高反射金屬層。
6.如權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管發(fā)射器基板的制作方法，還包括 將多個彼此分離的發(fā)光二極管芯片接合至位于該硅基板的該第二側(cè)上的該高反射接墊的一第一子集； 形成一接合導(dǎo)線于多個金屬化接點(diǎn)之間，所述多個金屬化接點(diǎn)為所述多個彼此分離的發(fā)光二極管芯片以及位于該硅基板的該第二側(cè)上的該高反射接墊的一第二子集； 形成一熒光粉涂層以及一透鏡模具于各該彼此分離的發(fā)光二極管芯片上；以及 將該彼此分離的發(fā)光二極管芯片以及該硅基板切割成多個獨(dú)立的發(fā)光二極管封裝結(jié)構(gòu)。
7.一種發(fā)光二極管封裝基板的制作方法，包括 于一硅基板的一第一側(cè)上形成多個盲孔；沉積一第一介電層于該娃基板的該第一側(cè)上以及所述多個盲孔的多個側(cè)壁表面上； 沉積一金屬層于該第一介電層上并填入所述多個盲孔中以填滿所述多個盲孔； 薄化該硅基板的一第二側(cè)，以暴露出位于所述多個盲孔中的該金屬層； 于該娃基板的該第二側(cè)上形成一第二介電層，并圖案化該第二介電層，以暴露出位于所述多個盲孔中的該金屬層； 于該第二介電層上形成一圖案化光致抗蝕劑層； 于該第二介電層以及位于所述多個盲孔中的暴露的該金屬層上形成一高反射金屬層；以及 移除該圖案化光致抗蝕劑層，以于該硅基板的該第二側(cè)上形成多個高反射接墊以及多個高反射導(dǎo)線接墊。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管封裝基板的制作方法，其中該第二介電層的形成步驟包括 進(jìn)行一氧化工藝，以形成一氧化娃，該氧化娃自對準(zhǔn)于該娃基板的多個娃部分以及位于所述多個盲孔中且外露的該金屬層。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管封裝基板的制作方法，其中該第二介電層的形成步驟包括 沉積該第二介電層于該娃基板的該第二側(cè)上； 形成另一圖案化光致抗蝕劑層于該第二介電層上，其中該另一圖案化光致抗蝕劑層具有多個開口自對準(zhǔn)于所述多個盲孔； 移除位于該另一圖案化光致抗蝕劑層的所述多個開口中的該第二介電層，以暴露出位于所述多個盲孔中的該金屬層；以及移除該另一圖案化光致抗蝕劑層。
10.一種發(fā)光二極管封裝基板，包括 一硅基板，具有一第一側(cè)與一第二側(cè)，且該第一側(cè)與該第二側(cè)覆蓋有一介電層，且多個高反射發(fā)光二極管接墊以及多個高反射導(dǎo)線接墊配置于該硅基板的該第二側(cè)上的該介電層上；以及 多個穿硅導(dǎo)孔，位于該硅基板中，其中該介電層覆蓋所述多個穿硅導(dǎo)孔的側(cè)壁表面，且各該穿硅導(dǎo)孔連接位于該硅基板的該第二側(cè)上的所述多個高反射發(fā)光二極管接墊或是所述多個高反射導(dǎo)線接墊其中之一，且也連接位于該硅基板的該第一側(cè)上的一金屬墊。
全文摘要
本發(fā)明公開了發(fā)光二極管封裝基板及其制作方法，根據(jù)一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管發(fā)射器基板的制作方法，包括在一硅基板上形成多個穿硅導(dǎo)孔；沉積一介電層于硅基板的一第一側(cè)與一第二側(cè)上以及于穿硅導(dǎo)孔的側(cè)壁表面上；于位于硅基板的第一側(cè)與第二側(cè)上的介電層上圖案化地形成一金屬層，并填滿穿硅導(dǎo)孔；以及于硅基板的第二側(cè)上的金屬層上形成多個高反射接墊，以作為發(fā)光二極管接合與導(dǎo)線接合之用。本發(fā)明的發(fā)光二極管封裝基板，其可增加接合的發(fā)光二極管的出光效率、可忍受各種環(huán)境因素、以及可輕易地且有成本效益地制得。
文檔編號H01L33/48GK102637784SQ201110221680
公開日2012年8月15日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月11日
發(fā)明者余致廣, 傅文鍵, 夏興國, 邱清華, 郭鴻毅, 陳其賢 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司