CN118974956A - 半导体结构和制造半导体结构的方法 - Google Patents

Abstract

半导体器件通过电触点和设置在电触点上的至少一个凸块电连接到电源。半导体器件可以是CMOS晶片上的LED，电触点与其间隔分开并设置在晶片上。半导体器件和电触点具有设置为围绕它们的侧面涂层材料，并且至少一个凸块可以堆叠以达到或几乎达到侧面涂层材料的顶表面。这允许通过容易接近的(多个)凸块将半导体器件引线接合到外部电源，凸块的顶表面被侧面涂层材料暴露。

Description

半导体结构和制造半导体结构的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2022年3月30日提交的美国临时申请第63/325446号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

本公开通常涉及LED、pcLED、LED和pcLED阵列，包括LED、pcLED、LED阵列或pcLED阵列的光源、以及包括LED或pcLED阵列的显示器。特别地，本公开涉及将半导体发光结构连接到电源的方法和器件。

背景技术

半导体发光二极管和激光二极管(本文统称为“LED”)是当前可用的最有效的光源之一。LED的发射光谱通常表现出由器件的结构和由构成器件的半导体材料的成分确定的波长处的单个窄峰。通过器件结构和材料系统的合适的选择，LED可以被设计成在紫外、可见或红外波长下工作。

LED可以与一个或多个波长转换材料(本文通常称为“磷光体”)组合，其吸收由LED发射的光并且作为响应发射较长波长的光。对于这种磷光体转换LED(“pcLED”)，由LED发射的光被磷光体吸收的分数取决于由LED发射的光的光学路径中磷光体材料的量，例如取决于设置在LED上或LED周围的磷光体层中磷光体材料的浓度以及该层的厚度。磷光体转换LED可以被设计成使得由LED发射的所有的光由一个或多个磷光体吸收，在这种情况下来自pcLED的发射完全来自磷光体。在这样的情况下，例如可以选择磷光体以发射不是由LED直接有效生成的窄光谱区中的光。替代地，可以设计pcLED使得由LED发射的光的仅仅一部分由磷光体吸收，在这种情况下，来自pcLED的发射是由LED发射的光和由磷光体发射的光的混合。通过LED、磷光体和磷光体成分的合适的选择，例如可以设计这样的pcLED以发射具有希望的色温和希望的显色属性的白光。

LED和pcLED的技术和商业应用包括在显示器、矩阵和光引擎上的使用，包括汽车自适应前灯、增强现实(AR)显示器、虚拟现实(VR)显示器、混合现实(MR)显示器、智能眼镜和用于移动电话、智能手表、监视器和TV的显示器、以及用于移动电话中的相机的闪光灯照明。例如，液晶显示器的背光通常采用包括绿色和红色磷光体的组合的pcLED。这些架构中的单独的LED或pcLED可以具有从几平方毫米下至几平方微米(microLED)的面积。

例如用于如上所述的器件的在互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片上的薄膜倒装芯片(TFFC)管芯的封装需要将CMOS连接到电源。这种TFFC管芯可以包括多个发光段，每个发光段可选地具有附接到其顶部发光表面的对应的光转换元件，邻近段之间以及附接到这些段的光转换元件之间具有间隙。传统地，整个结构通过模制工艺填充有反射性侧面涂层(例如分散在硅树脂中的散射颗粒)，以填充间隙。该侧面涂层阻止了引线接合工艺的使用，否则通过该工艺，CMOS可以有利地连接到电源。

发明内容

该说明书公开了具有用于引线接合的增加的电连接可接近性的方法和器件。本发明的实施例采用堆叠在电触点上的一个或多个导电凸块，这些凸块达到或几乎达到管芯周围的侧面涂层材料的顶表面，允许管芯通过这些凸块容易的引线接合，而不必钻孔或以其他方式突破侧面涂层材料以接近电触点。

本文公开的方法和器件可以被用于例如上述背景技术部分中列出的各种器件和应用。

当结合首先简要描述的附图参考本发明的以下更详细的描述时，本发明的这些和其他实施例、特征和优点对于本领域技术人员将变得更加显而易见。

附图说明

图1示出了示例pcLED的示意性横截面视图。

图2A和2B分别示出了pcLED阵列的横截面和顶部示意性视图。

图3A示出了在其上可以安装pcLED阵列的电子板的示意性顶部视图，以及图3B类似地示出了安装在图3A的电子板上的pcLED阵列。

图4A示出了相对于波导和投影透镜布置的pcLED阵列的示意性横截面视图。图4B示出了不具有波导的类似于图4A的布置的布置。

图5示意性地图示了示例相机闪光灯系统。

图6示意性地图示了示例显示(例如AR/VR/MR)系统。

图7示出了具有用传统工艺制成的电触点的示例发光器件的示意性横截面视图。

图8示出了示例半导体结构的示意性横截面视图，该半导体结构在发光器件的电触点上具有凸块，以达到与发光器件的发光表面基本相同的高度。

图9示出了示例发光器件的示意性横截面视图，该发光器件具有磷光体层并且具有凸块，以达到与发光器件的发光表面基本相同的高度。

图10示出了在发光器件的电触点上放置至少一个凸块以达到与发光器件的发光表面基本相同的高度的示例方法的流程。

图11示出了在发光器件的电触点上放置至少一个凸块以达到与发光器件的发光表面基本相同的高度的示例方法的流程。

图12示出了在发光器件的电触点上放置至少一个凸块以达到与设置在发光器件的凸块周围的侧面涂层材料的顶表面基本相同的高度的示例方法的流程。

图13A、13B和13C示出了在发光器件的电触点上放置至少一个凸块以达到与发光器件的发光表面基本相同的高度的示例方法的连续和链接的流程。

具体实施方式

应该参照附图来阅读以下具体实施方式，其中遍及不同的图，相同的附图标记指代类似的元件。不一定成比例的附图描绘了选择性示例并且不旨在限制本发明的范围。具体实施方式通过示例的方式而不通过限制的方式说明了本发明的原理。

图1示出了单独的pcLED 100的示例，其包括设置在衬底104上的发光半导体二极管(LED)结构102和设置在LED上的磷光体层106(本文也称为波长转换结构)。发光半导体二极管结构102通常包括设置在n型层和p型层之间的有源区。跨二极管结构的合适的正向偏压的应用导致来自有源区的光发射。发射的光的波长由有源区的成分和结构确定。

LED可以是例如发射紫外光、蓝光、绿光或红光的III族氮化物LED。也可以使用由任何其他合适的材料系统形成并且发射任何其他合适波长的光的LED。其他合适的材料系统可以包括例如III族磷化物材料、III族砷化物材料和II-VI族材料。

取决于pcLED希望的光输出和颜色规格，可以使用任何合适的磷光体材料。磷光体层可以例如包括分散在粘合剂材料中或用粘合剂材料彼此粘合的磷光体颗粒，或者是或包括烧结的陶瓷磷光体板。

图2A-2B分别示出了包括设置在衬底202上的磷光体层106的pcLED 100的阵列200的横截面视图和顶部视图。这样的阵列可以包括以任何合适的方式布置的任何合适数量的pcLED。在图示的示例中，阵列被描绘为单片地形成在共享衬底上，但是替代地，pcLED阵列可以由布置在衬底上的单独的机械分开的pcLED形成。衬底202可以可选地包括用于驱动LED的CMOS电路，并且可以由任何合适的材料形成。

尽管图2A-2B示出了三乘三阵列的九个pcLED，但这样的阵列可以包括例如数十个、数百个或数千个LED。单独的LED在阵列的平面中可以具有宽度(例如边长)例如小于或等于1毫米(mm)、小于或等于500微米、小于或等于100微米或者小于或等于50微米。这种阵列中的LED可以通过街道或巷道彼此间隔分开，街道或巷道在阵列的平面中具有宽度例如数百微米、小于或等于100微米、小于或者等于50微米、小于或等于10微米或者小于或等于5微米。

在阵列的平面中具有尺寸(例如边长)小于或者等于大约50微米的LED通常被称为微型LED，并且这种微型LED的阵列可以被称为微型LED阵列。

尽管图示的示例示出了布置在对称矩阵中的矩形LED或pcLED，但是LED或pcLED以及阵列可以具有任何合适的形状或布置并且不需要所有都是相同的形状或大小。例如，位于阵列的中心部分的LED或pcLED可以比位于阵列的外围部分的LED或pcLED更大。替代地，位于阵列的中心部分的LED或pcLED可以比位于阵列的外围部分的LED或pcLED更小。

在pcLED阵列中，所有pcLED可以被配置为发射基本相同的光谱。替代地，pcLED阵列可以是多色阵列，其中阵列中的不同pcLED可以被配置为通过采用不同的磷光体成分来发射不同的光谱(颜色)的光。类似地，在直接发射LED(即不通过磷光体进行波长转换)的阵列中，阵列中的所有LED可以被配置为发射基本相同的光谱，或者阵列可以是包括被配置为发射不同颜色的光的LED的多色阵列。

阵列中的单独的LED或pcLED可以是单独可操作的(可寻址的)和/或可以作为阵列中(例如邻近的)LED或pcLED的组或子集的部分可操作。

LED或pcLED阵列、或者这种阵列的部分，可以形成为分段的单片结构，其中单独的LED或pcLEDs通过沟槽和/或绝缘材料彼此电隔离，但是电隔离的分段通过半导体结构的部分彼此保持物理连接。

因此，LED或pcLED阵列可以是或包括单独可操作的LED或pcLED光发射器的单片多色矩阵。单片阵列中的LED或pcLED可以例如是如上所述的微型LED。

单个单独可操作的LED或pcLED或邻近的这种LED或pcLED的组可以对应于显示器中的单个像素(图像元素)。例如，包括红色发射器、蓝色发射器和绿色发射器的三个单独可操作的邻近LED或pcLED的组可以对应于显示器中的单色可调像素。

如图3A-3B所示，LED或pcLED阵列200可以安装在电子板300上，电子板300包括电源和控制模块302、传感器模块304以及附接区域306。电源和控制模块302可以从外部源接收电源和控制信号并且从传感器模块304接收信号，基于这些信号，电源和控制模块302控制LED/pcLED的操作。传感器模块304可以接收来自任何合适的传感器(例如来自温度或光传感器)的信号。替代地，阵列200可以安装在与电源和控制模块以及传感器模块分离的分开的板(未示出)上。

单独的LED或pcLED可以可选地合并位于邻近磷光体层或设置在磷光体层上的透镜或其他光学元件，或与位于邻近磷光体层或设置在磷光体层上的透镜或其他光学元件组合布置。这种组件可以称为光引擎或灯具。光引擎是具有一个或多个LED(诸如LED阵列)以及能够驱动LED的驱动器和/或其他电路的集成组件。例如，光引擎可以是具有安装的LED芯片的电路板。灯具是包括LED和/或光引擎的设备，其可以进一步包括用于整形或以其他方式分配来自LED的光的部件，以及与其他考虑因素(诸如设备的美学)相关的部件。例如，灯具可以包括LED和反射器或透镜，以准直来自LED的光。灯具中可以有多于一个的反射器或透镜，它们的组合提供了希望的形状和/或颜色的光。

上述提到的光学元件(图中未示出)可以被称为“初级光学元件”。此外，如图4A-4B示出的，阵列200(例如，安装在电子板300上)可以与次级光学元件(诸如波导、透镜或两者)组合布置，以用于预期的应用。在图4A中，由pcLED 100发射的光由波导402收集并被导向投影透镜404。例如，投影透镜404可以是菲涅耳透镜。例如，这个布置可以适用于汽车前灯。在图4B中，由pcLED 100发射的光由投影透镜404直接收集，而不使用介入波导。当LED或pcLED可以彼此间隔足够近时，这种布置可能特别地合适，并且也可用于汽车前灯以及相机闪光灯应用中。例如，微型LED显示器应用可以使用与图4A-4B中描绘的那些类似的光学布置。

在另一个示例布置中，阵列中的LED或pcLED的中心块可以与单个公共(共享)光学器件相关联，并且阵列中的位于中心块外围的边缘LED或pcLEDs每个与对应的单独光学器件相关联。

通常，取决于希望的应用，光学元件的任何合适的布置可以与本文描述的LED和pcLED阵列结合使用。

如本文描述的LED和pcLED阵列可用于需要或受益于光分布的细粒度强度、空间和时间控制的应用。这些应用可以包括但不限于来自单独的LED或pcLED或者来自LED或pcLEDs的组(例如块)的发射光的精确的特殊图案化。取决于应用，发射的光可以是光谱不同的、随时间自适应的和/或环境上响应的。这种阵列可以以各种强度、空间或时间模式提供预编程光分布。发射的光可以至少部分基于接收到的传感器数据，并且可以用于光学无线通信。相关联的电子设备和光学器件可以在单独的LED/pcLED、组或器件级别上不同。

独立可操作的LED或pcLED阵列可以与透镜、透镜系统或其他光学器件或光学系统(例如，如上所述)结合使用，以提供适用于特定目的的照明。例如，在操作中，这种自适应照明系统可以提供在被照亮的场景或对象上随颜色和/或强度变化以及/或者瞄准希望的方向的照明。由LED或pcLED阵列发射的光的光束聚焦或转向可以通过以不同大小的组或按顺序激活LED或pcLED来电子地执行，以允许光束形状和/或方向的动态调整，而无需移动光学器件或改变照明装置中透镜的焦点。控制器可以被配置为接收指示场景中的对象或人的位置和颜色特征的数据，并且基于该信息控制阵列中的LED或pcLED，以提供适于场景的照明。这样的数据可以例如由图像传感器、或者光学(例如激光扫描)或非光学(例如毫米雷达)传感器提供。这种自适应照明对于汽车(例如自适应前灯)、移动设备相机(例如自适应闪光灯)、VR和AR应用(诸如下面描述的这些)越来越重要。

图5示意性图示了示例相机闪光灯系统500，其包括LED或pcLED阵列和透镜系统502，该LED或pcLED阵列和透镜系统可以是或包括如上所述的自适应照明系统，其中阵列中的LED或pcLED可以单独可操作。在相机闪光灯系统的操作中，来自阵列和透镜系统502中的一些或所有LED或pcLED的照明可以被调整——停用、以全强度操作或以中等强度操作。如上所述，该阵列可以是单片阵列，或者包括一个或多个单片阵列。如上所述，该阵列可以是微型LED阵列。

闪光灯系统500还包括由控制器504(诸如微处理器)控制的LED驱动器506。控制器504还可以耦合到相机507和传感器508，并且根据存储在存储器510中的指令和简档进行操作。例如可以通过控制器504控制相机507以及LED或pcLED阵列和透镜系统502，以使由系统502提供的照明(即照明系统的视场)与相机507的视场匹配，或者如上所述以不同的方式使由系统502提供的照明适应由相机看到的场景。传感器508可以包括例如位置传感器(例如陀螺仪和/或加速计)和/或可用于确定系统500的位置和取向的其他传感器。

图6示意性图示了示例显示(例如AR/VR/MR)系统600，其包括单独可操作的LED或pcLED的阵列610、显示器620、发光阵列控制器630、传感器系统640和系统控制器650。如上所述，阵列610可以是单片阵列，或者包括一个或多个单片阵列。阵列可以是单色的。替代地，如上所述，该阵列可以是多色阵列，其中阵列中的不同LED或pcLED被配置为发射不同颜色的光。因此，该阵列可以是或包括单独可操作的LED或pcLED光发射器的单片多色矩阵，其可以例如是如上所述的微型LED。阵列中单个单独可操作的LED或pcLED或者一组邻近的这种LED或pcLED可以对应于显示器中的单个像素(图像元素)。例如，包括红色发射器、蓝色发射器和绿色发射器的三个单独可操作的邻近LED或pcLED的组可以对应于显示器中的单色可调像素。阵列610可用于以可以支持AR/VR/MR系统的图形或对象模式投影光。

将控制输入提供到传感器系统640，同时将电源和用户数据输入提供到系统控制器650。在一些实施例中，系统600中包括的模块可以紧凑地布置在单个结构中，或者一个或多个元件可以分开安装并经由无线或有线通信连接。例如，阵列610、显示器620和传感器系统640可以安装在头戴式耳机或眼镜上，发光阵列控制器和/或系统控制器650分开安装。

系统600可以合并广泛的光学器件(未示出)，以将由阵列610发射的光耦合到显示器620中。任何合适的光学器件都可以用于此目的。

例如，传感器系统640可以包括监测环境的外部传感器，诸如相机、深度传感器或音频传感器，以及监测AR/VR/MR头戴式耳机位置的内部传感器，诸如加速计或者双轴或三轴陀螺仪。其他传感器可以包括但不限于气压、应力传感器、温度传感器或者本地或远程环境监测所需的任何其他合适的传感器。在一些实施例中，控制输入可以包括检测到的触摸或轻敲、手势输入或者基于头戴式耳机或显示器位置的控制。

响应于来自传感器系统640的数据，系统控制器650可以向发光阵列控制器630发送图像或指令。还可以通过用户数据输入或根据需要自动数据输入来完成对图像或指令的更改或修改。用户数据输入可以包括但不限于由音频指令、触觉反馈、眼睛或瞳孔定位、或者连接的键盘、鼠标或游戏控制器提供的用户数据输入。

如上所述的器件可以包括发光元件上的反射性侧面涂层。反射性侧面涂层在光学上隔离邻近的发光元件，从而减少串扰并增加邻近发光元件之间的对比度。如背景技术部分所述，这种侧面涂层的传统沉积可能妨碍引线接合工艺的使用，通过该工艺，器件可以连接到电源，因为侧面涂层挡住了路。

传统侧面涂层工艺将覆盖电触点，否则电触点可能用于利用涂层材料将封装引线接合到电源。图7图示了由传统工艺制成并且具有管芯701、底表面凸块703、互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片720、电触点710和侧面涂层材料705的器件。管芯701经由底表面凸块703附接到CMOS晶片720。管芯701可以是包括半导体结构(诸如LED)的倒装芯片结构。电触点710物理上与管芯701间隔分开。管芯701可以通过CMOS晶片720电连接到电触点710。侧面涂层材料705可以是反射性的。因为侧面涂层材料705设置在电触点710上，所以它妨碍了对电触点710的接近，使得将电触点710接线到外部电源是困难的，并且可能需要进一步的操作，诸如钻孔穿过侧面涂层材料705以使电触点710可接近。

为了克服这个问题，本发明的实施例采用了至少一个设置在电触点顶部的凸块，以便为到电触点的引线接合提供容易的接近，因为凸块处于或接近侧面涂层材料的顶表面的高度，使得不需要钻孔穿过侧面涂层以接近电触点。

图8图示了本发明的一个实施例，具有管芯801、底表面凸块803、衬底820、至少一个电触点810和侧面涂层材料805。衬底820可以是CMOS晶片820。管芯801可以包括半导体LED，并且可以包括透明衬底，诸如图案化的蓝宝石衬底。管芯801可以包括不同颜色的像素，诸如发射红光、蓝光或绿光的LED。图8还图示了凸块堆叠815和引线817。凸块堆叠815可以包括设置在电触点上的一个或多个电触点凸块，其中堆叠中最顶部的凸块的顶表面达到侧面涂层材料805的顶表面和/或与侧面涂层材料805的顶表面齐平。凸块堆叠815的厚度(即，从其上设置有凸块堆叠815的电触点810的顶表面到凸块堆叠815的顶部的垂直距离)可以从30μm到300μm。凸块堆叠815可以具有等于或高于管芯801的高度。当凸块堆叠815高于管芯801时，这意味着设置在电触点810上的凸块堆叠815的顶部在垂直方向上高于管芯801的顶表面，该垂直方向垂直于CMOS晶片820的平面。也就是说，高度在本上下文中意味着元件的顶表面相对于其上设置有元件的CMOS晶片820的相对垂直距离。凸块堆叠中的凸块可以由金组成或者包括金。凸块堆叠中的凸块可以由铜组成或者包括铜。如果凸块堆叠中的凸块由铜组成或者包括铜，则最顶部的凸块还可以在其顶表面上包括一层金，其与侧面涂层材料805的顶表面齐平或基本齐平。此外，侧面涂层材料805的顶表面可以与管芯801的顶表面(即，管芯801的发光表面)齐平或基本齐平。管芯801的发光表面可以是设置在LED上方的透明衬底的顶表面，或者如果管芯801中不包括透明衬底，则它可以是LED的顶表面。因此，管芯801的发光表面可以与凸块堆叠815中最顶部的凸块的顶表面齐平或基本齐平。也就是说，管芯801的顶表面、侧面涂层材料805的顶表面和凸块堆叠815中最顶部的凸块的顶表面可以基本上形成单个平面。引线817通过凸块堆叠的顶表面电连接和/或物理连接到凸块堆叠815。它可以连接到外部电源，该外部电源通过凸块堆叠815为管芯801供电。

图9图示了本发明的一个实施例，具有管芯901、底表面凸块903、CMOS晶片920、电触点910、侧面涂层材料905、凸块堆叠915和引线817。图9还图示了设置在管芯901上的磷光体层902。管芯901和磷光体902可以各自被分段，分段之间的沟槽填充有侧面涂层材料905。这里，磷光体层902的顶表面(即，管芯901和磷光体层902共同的发光表面)可以与侧面涂层材料905的顶表面(例如，与凸块堆叠915和磷光体层902邻近)以及凸块堆叠915中最顶部的凸块的顶表面齐平或基本齐平。也就是说，磷光体层902的顶表面、侧面涂层材料905的顶表面和凸块堆叠915中最顶部的凸块的顶表面基本上形成单个平面。替代地，磷光体层902上可以存在剩余的牺牲层，以用作管芯901、磷光体层902和剩余的牺牲层共同的发光表面。剩余的牺牲层可以由形成图9中器件的工艺产生，如图13A-13C中解释的并在下文中进一步描述的。在这种情况下，剩余的牺牲层的顶表面与凸块堆叠915中最顶部的凸块的顶表面和侧面涂层材料905的顶表面齐平。引线917通过凸块堆叠的顶表面电连接和/或物理连接到凸块堆叠915。它可以连接到外部电源，该外部电源通过凸块堆叠915为管芯901供电。

管芯901的顶表面可以低于侧面涂层材料905的顶表面、凸块堆叠915中最顶部的凸块的顶表面和磷光体层902的顶表面。管芯901的顶表面可以高于电触点910的顶表面。

上述图7-图9中提及的元件可以通过下文所述的对应元件的描述进一步阐明、增加和/或替换。

图10以一般过程的形式图示了本发明的实施例。

在1010，在晶片上提供发光器件和电触点。发光器件可以包括如上所述的管芯和/或磷光体层，并且晶片可以是如上所述的CMOS晶片。电触点可以与管芯间隔分开，并通过CMOS晶片电连接到管芯。

在1020，在电触点上设置/堆叠至少一个电触点凸块。尽管这里的工艺流程示出了在将发光器件附接到晶片之后将电触点凸块设置在电触点上，但电触点凸块也可以在将发光器件附接到晶片之前设置。电触点凸块可以是或包括金和/或铜。

在1030，设置侧面涂层以覆盖发光器件和电触点凸块。侧面涂层材料可以是反射性材料，或者它可以是非反射性的。

在1040，侧面涂层材料的至少一些被去除，特别是侧面涂层材料的顶部区域。取决于模制材料的硬度，可以通过喷砂(例如，珠粒喷砂)、平坦化和/或研磨来完成去除。去除可以使侧面涂层材料平整，使得其与电触点凸块和发光器件的顶表面齐平。在去除侧面涂层材料的顶部区域时，还可能去除发光器件的一部分，诸如载体衬底或牺牲层；然而，这种去除不是必要的。

在1050，对电触点凸块进行引线接合，由于去除了模制，电触点凸块现在被暴露并可接近。引线接合通过电触点凸块堆叠和电触点将外部电源电连接到半导体器件。

下面详细说明了该工艺的进一步实施例和/或细节。

图11以过程的形式图示了本发明的实施例。

在1100，管芯801被附接到互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片。管芯801可以是单片的，并通过管芯801底表面上的底表面凸块803附接到CMOS晶片820。管芯801可以包括衬底和附接到衬底的半导体结构。衬底可以是硬衬底，诸如蓝宝石衬底。衬底可以设置在半导体结构上方。替代地，管芯801可以仅包括半导体结构而不包括衬底。至少一个电触点810也可以附接到CMOS晶片820。在一个实施例中，电触点810与管芯801的侧面间隔开，使得其不与管芯801直接物理接触。管芯801和电触点810可以通过CMOS晶片820和底表面凸块803电连接。图11图示了在管芯的相对侧上间隔开的两个电触点810。然而，可以只有一个电触点。

至少一个电触点凸块附接到电触点810的顶表面，以形成凸块堆叠815。至少一个凸块可以附接到每个电触点。多于一个凸块可以附接到每个电触点，诸如两到十个凸块之间，诸如三到五个凸块之间。在图11中，对于每个电触点，三个凸块堆叠在彼此的顶部。一旦附接到电触点，凸块的形状可以是卵形、煎饼形、球形和/或硬币形，尽管形状并不局限于此。对于每个电触点，当多个凸块彼此堆叠时，它们可以被堆叠使得垂直于CMOS晶片平面穿过每个凸块中心的假想垂直线与该电触点上每个其他凸块的垂直线对齐或基本对齐。凸块堆叠中的凸块可以由金组成或者包括金。凸块可以由铜组成或者包括铜。如果凸块包括铜，则凸块堆叠815的顶表面可以包括与侧面涂层材料805的顶表面和管芯801的发光表面齐平的金层。

在1110，侧面涂层805设置在CMOS晶片820、电触点810和凸块堆叠815上。侧面涂层805可以通过模制(例如压缩模制)来设置。侧面涂层805还覆盖并底部填充(underfill)管芯801，并包围管芯801下方的凸块803。

在1120，侧面涂层805的至少一些被去除。去除可以通过喷砂进行，并且喷砂可以是微珠喷砂。喷砂使侧面涂层的顶表面平整并降低。喷砂可以降低侧面涂层805的顶表面，使其与管芯801的顶表面(即管芯的发光表面)齐平。喷砂可以降低侧面涂层805的顶表面，使其与凸块堆叠815的最顶部接触凸块的顶表面齐平。替代地，喷砂可以将侧面涂层805的顶表面降低到低于最顶部接触凸块的顶表面和/或管芯805的顶表面。这样，凸块堆叠815的接触凸块可以容易地接近用于引线接合，使得管芯能够通过接触凸块连接到电源。

附加地，如果管芯801中包括这样的衬底，则喷砂可以喷除(blast away)管芯801的一些或全部衬底。如果衬底是硬材料，则类似平坦化的方法可能不足以令人满意地去除硬衬底。另一方面，喷砂可以令人满意地去除硬衬底。如果全部衬底都通过喷砂去除，则如同希望的那样暴露管芯的半导体结构。

图12以过程的形式图示了本发明的实施例。

图12中示出的过程与图11中示出的类似，但存在一些差异。在图12中，每个电触点810上仅设置一个凸块815。在1210，当侧面涂层材料805被设置在管芯801和凸块815上时，侧面涂层材料805被设置在两个不同的水平上，而不仅仅是一个水平上。例如，相较于设置在凸块815上方的侧面涂层材料805的区域和设置在邻近凸块815的区域的高度，直接设置在管芯801上方的侧面涂层材料805的区域以及设置在邻近管芯801的区域具有更高的顶表面高度。如1210中示出的，侧面涂层材料805可以使用与两个平整形状相匹配的模具形状来设置。在1210，从管芯801的顶表面到管芯801上方的侧面涂层材料805的顶表面测量的侧面涂层材料805的厚度与从凸块815的顶表面到凸块815上方的侧面涂层材料805的顶表面测量的侧面涂层材料的厚度相同。管芯801和凸块815两者上方的侧面涂层材料805的这种相同厚度确保了当在1220中进行均匀喷砂时，管芯801的顶表面和凸块815的顶表面两者都通过均匀喷砂暴露出来，而不需要任何掩模或其他工艺。也就是说，喷砂去除管芯801上方的侧面涂层材料805的厚度与它去除凸块815上方的侧面涂层材料805的厚度相同。通过该工艺，管芯801和凸块815的顶表面同时暴露。随后，在1230使用连接到凸块815的暴露顶表面的引线817完成引线接合。换句话说，引线接合817直接物理连接到凸块815，并且凸块815直接物理连接到电触点810。

图13A、13B和13C以过程的形式图示了本发明的实施例，所有三个图形成了一个连续和链接的过程。

如图13A示出的，管芯1310附接到CMOS晶片920。管芯1310可以是单片的，并通过管芯1310底表面上的底表面凸块903附接到CMOS晶片920。管芯1310可以包括透明衬底和附接到透明衬底的半导体结构。半导体结构可以是或者包括薄膜LED和/或外延层。至少一个电触点910也可以附接到CMOS晶片920。在一个实施例中，电触点910与管芯1310的侧面间隔开，使得其不与管芯1310直接物理接触。管芯1310和电触点910可以通过CMOS晶片920和底表面凸块903电连接。图13A图示了与管芯1310间隔分开的一个电触点910，尽管CMOS晶片920上可以有多于一个电触点910。同样地，CMOS晶片920上可以设置有多于一个管芯1310。

完成模制以覆盖CMOS晶片和电触点。模制1320还覆盖并底部填充管芯，并包围管芯下方的凸块。模制1320可以不是反射性材料，或者它可以是反射性材料。

在管芯1310被底部填充后，对模制1320进行喷砂，以暴露管芯1310的侧壁以及电触点的侧壁的至少一部分和顶表面。该喷砂暴露了管芯的衬底用于激光剥离工艺。底部填充1330是从模制1320剩余的，并支撑管芯1310。电触点910可以与模制底部填充1330直接物理接触。

激光剥离完全或部分地去除管芯1310的透明衬底，如图13B示出的(从图13A继续)。剩余的管芯901可以包括半导体二极管结构(例如薄膜LED和/或外延层)或者由半导体二极管结构(例如，薄膜LED和/或外延层)组成，其设置在剩余的模制底部填充1330上。底部填充1330机械地支撑该剩余的管芯910，该剩余的管芯910可能非常薄(例如，厚度为5-10微米)，从而需要这种支撑。

转换器材料(即，磷光体层902)附接到薄膜LED的顶表面。磷光体层902可以是单片的。牺牲层1340也沉积在磷光体层902的顶表面上。磷光体层902和牺牲层1340可以同时沉积，或者磷光体层902可以在牺牲层1340之前沉积。

随后，单片管芯901和磷光体层902可以被分段。管芯901和磷光体层902可以然后包括电隔离和/或独立可操作的子管芯的分段，在它们之间具有沟槽。在分段之后，磷光体层902然后是与在其上设置有磷光体层902的管芯901的子管芯相对应的磷光体阵列。例如，管芯可以是7x7阵列，并且磷光体层也可以是7x7阵列。管芯和磷光体层可以各自是3x3至9x9阵列中的任何一个，和/或3x3至5x5阵列中的任何一个。管芯的侧壁和磷光体的侧壁可以彼此垂直对齐，使得它们彼此齐平，以在分段之间形成沟槽。沟槽可以是10-30微米中的任何一个，例如20-25微米厚。

至少一个电触点凸块915可以附接到每个电触点910。多于一个凸块可以附接到每个电触点，诸如两到十个凸块之间，诸如三到五个凸块之间。在图11中，一个接触凸块915设置在电触点910上。一旦附接到电触点910，凸块915的形状可以是卵形、煎饼形、球形和/或硬币形，尽管形状并不局限于此。对于每个电触点，当多个凸块彼此堆叠时，它们可以被堆叠使得垂直于CMOS晶片平面穿过每个凸块中心的假想垂直线与该电触点上每个其他凸块的垂直线对齐或基本对齐。凸块可以由金组成或者包括金。凸块可以由铜组成或者包括铜。如果凸块包括铜，则铜凸块可以首先沉积在电触点上，并且然后可以在铜凸块堆叠的顶部设置薄的金层。凸块可以堆叠在牺牲层的顶表面下方，或者可以堆叠成使得最顶部的凸块的顶表面与牺牲层的顶表面齐平。

如图13C示出的，从图13B继续，侧面涂层材料905设置在管芯901和磷光体层902的周围和/或顶部。反射性材料也设置在电触点和凸块的周围和/或顶部。如果管芯和磷光体层被分段，则反射性材料填充分段之间的沟槽。沟槽中的反射性材料可以防止管芯的分段像素之间的至少一些串扰。反射性材料可以是液态硅树脂模制。

随后，侧面涂层材料905的至少一些被去除。去除可以通过平坦化进行，并且平坦化可以是或者包括抛光和/或化学蚀刻。平坦化去除至少一些牺牲层，并使磷光体层的现在暴露的表面平滑，也去除反射性材料的一些顶部部分，使其与磷光体层的平坦化表面齐平。一些牺牲层可以剩余在磷光体层上方，其中该剩余牺牲层的顶表面被认为是器件的发光表面，使得来自管芯901和磷光体902的向上发射(远离CMOS晶片920)的光通过剩余牺牲层发射。替代地，去除全部牺牲层，使得磷光体902的顶表面被认为是发光器件的发光表面。在去除一些侧面涂层材料时，侧面涂层材料的表面降低到水平、基本水平或低于最顶部电触点凸块的顶表面。最顶部凸块的顶表面也可以通过该工艺同时被平坦化，使得其先前的圆形顶表面可以变成与侧面涂层材料905的顶表面齐平的平坦平面。该工艺使得电触点凸块915可接近，这使得来自电源的接线能够电连接和/或物理连接到凸块。一旦完成引线接合，管芯就可以被成功供电。

本公开是说明性的，而不是限制性的。根据本公开，进一步的修改对于本领域技术人员将是清楚的，并且这些修改旨在落入所附权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种形成发光器件的方法，包括：

在衬底上提供至少一个半导体发光结构和电连接到至少一个半导体发光结构的电触点；

在电触点上沉积导电材料；

在至少一个半导体发光结构、电触点和导电材料上并且围绕至少一个半导体发光结构、电触点和导电材料沉积侧面涂层材料；和

去除侧面涂层材料的顶部区域，以暴露导电材料的顶表面，并使导电材料的顶表面与未去除的侧面涂层材料的顶表面基本齐平。

2.根据权利要求1所述的形成发光器件的方法，其中所述导电材料包括至少一个凸块，所述至少一个凸块包括金和铜中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的形成发光器件的方法，其中所述导电材料包括堆叠在彼此顶部的多个凸块。

4.根据权利要求1所述的形成发光器件的方法，其中所述侧面涂层材料是反射性的。

5.根据权利要求1所述的形成发光器件的方法，其中所述衬底是CMOS晶片。

6.根据权利要求1所述的形成发光器件的方法，其中所述半导体发光结构中的至少一个各自包括发光表面、面向所述衬底并与所述发光表面相反的底表面、以及连接所述发光表面和所述底表面的侧壁，以及

在去除侧面涂层材料的顶部区域之后，导电材料的顶表面与半导体发光结构中的至少一个的每个的发光表面齐平。

7.根据权利要求6所述的形成发光器件的方法，其中所述半导体发光结构中的至少一个各自包括外延层和设置在所述外延层上方的透明衬底，并且所述透明衬底的顶表面是所述半导体发光结构的发光表面。

8.根据权利要求6所述的形成发光器件的方法，其中所述半导体发光结构中的至少一个各自包括外延层和设置在所述外延层上方的磷光体层，并且所述磷光体层的顶表面是所述半导体发光结构的发光表面。

9.根据权利要求6所述的形成发光器件的方法，其中所述半导体发光结构中的至少一个各自包括外延层、设置在所述外延层上方的磷光体层和设置在所述外延层上方的剩余牺牲层，并且所述剩余牺牲层的顶表面是所述半导体发光结构的发光表面。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的形成发光器件的方法，进一步包括在去除所述侧面涂层材料的顶部区域之后将所述导电材料引线接合到电源。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的形成发光器件的方法，其中去除所述侧面涂层材料的顶部区域包括喷砂或平坦化。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的形成发光器件的方法，其中：

所述半导体发光结构中的至少一个包括面向所述衬底并以第一方向延伸的底表面、与所述底表面相反的发光表面、以及连接所述底表面和所述发光表面以垂直于所述第一方向的第二方向延伸的侧壁；

所述侧面涂层材料包括至少部分地设置在所述半导体发光结构中的至少一个上方的第一顶表面和至少部分地设置在单个导电凸块上方并且具有低于所述第一顶表面的高度的第二顶表面，第一顶表面的高度和第二顶表面的高度由在第二方向中考虑的到所述衬底的相应距离限定；和

并且去除侧面涂层材料的顶部区域降低第一顶表面的高度并降低第二顶表面的高度相同的量，以使导电材料的顶表面与侧面涂层材料的第二顶表面基本齐平，并暴露导电材料的第三顶表面。

13.一种发光器件，包括：

衬底；

半导体发光结构，其设置在衬底上，具有发光表面、与发光表面相反并面向衬底的底表面、以及连接发光表面和底表面的侧壁；

侧面涂层材料，其设置在衬底上并抵靠半导体发光结构的侧壁，所述侧面涂层材料具有第一顶表面；

电触点，其设置为与所述衬底直接接触并电连接到所述半导体发光结构；和

至少一个凸块，其设置在包括金的电触点上，所述至少一个凸块的顶表面与所述侧面涂层材料的第一顶表面基本齐平。

14.一种移动设备，包括：

相机；

闪光灯照明系统，其包括根据权利要求13所述的发光器件和设置在衬底上的多个LED，半导体发光结构和多个LED布置成阵列；和

控制器，其被配置为操作所述阵列。

15.一种照明设备，包括：

根据权利要求13所述的发光器件；和

光学元件，其布置在半导体发光结构的光学路径中。