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TWI552387B - 製作發光二極體封裝結構的方法以及發光二極體封裝結構 - Google Patents

製作發光二極體封裝結構的方法以及發光二極體封裝結構 Download PDF

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TWI552387B
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夏興國
余致廣
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晶元光電股份有限公司
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Description

製作發光二極體封裝結構的方法以及發光二極體封裝結構
本發明有關於一種半導體元件及其製作方法，且特別是有關於發光二極體封裝結構的製作方法以及發光二極體元件。
對發光二極體的P/N接面施加電壓可使發光二極體發光。發光二極體元件可廣泛地使用在各種應用中，例如指示器(indicator)、招牌、光源、以及其他種類的照明元件。可製作並進一步封裝發光二極體元件以用於各種應用。一般而言，發光二極體的封裝方法包括將多個發光二極體晶片分別接合至封裝基板，然而，當發光二極體晶片的尺寸縮小時，這種封裝方法並不符合成本效益並且存在許多製程上的挑戰。舉例來說，隨著發光二極體晶片的尺寸日益縮小，以打線接合的方式電性連接發光二極體晶片與對應的封裝基板變得愈來愈困難，而這限制了打線接合製程在小尺寸的發光二極體晶片的應用。再者，用以互相連接的打線接合製程為一連續製程(sequential process)，隨著打線接合的數量增加，該連續製程所需的組裝時間(assembly time)會隨之增加。此外，打線的長度會降低發光二極體封裝的電性與光學特性。因此，亟需一種可電性連接小尺寸的發光二極體並同時可減少製程時間與製作成本的發光二極體封裝結構及其製作方法。
本發明一實施例提供一種製作發光二極體封裝結構的方法，包括將多個彼此分離的發光二極體晶片接合至一基板，其中各發光二極體晶片包括一n型摻雜層、一量子井主動層、以及一p型摻雜層；於彼此分離的發光二極體晶片與基板上沉積一隔離層；蝕刻隔離層以形成多個導孔開口，從而暴露出各發光二極體晶片的局部以及部分的基板；形成多個電性連接結構於隔離層上以及導孔開口中以電性連接各發光二極體晶片的n型摻雜層與p型摻雜層之一與基板；以及將彼此分離的發光二極體晶片與基板切割成多個發光二極體封裝結構。
本發明另一實施例提供一種製作發光二極體封裝結構的方法，包括提供多個彼此分離的發光二極體晶片，其中各發光二極體晶片包括位於一成長基板上的一n型摻雜層、一量子井主動層、一p型摻雜層與一p型接觸金屬層；將彼此分離的發光二極體晶片的p型接觸金屬層接合至一基板；自彼此分離的發光二極體晶片移除成長基板；沉積一隔離層於彼此分離的發光二極體晶片與基板上；蝕刻隔離層以形成多個導孔開口，從而暴露出各發光二極體晶片的多個部份以及基板的多個部分；沉積一內連線層於隔離層與導孔開口上，以形成多個電性連接結構於各發光二極體晶片的n型摻雜層與基板之間；於各發光二極體晶片上形成一螢光粉層與一透鏡；以及將彼此分離的發光二極體晶片與基板切割成多個發光二極體封裝結構。
本發明又一實施例提供一種發光二極體元件，包括一基板，包括一接點與一電極；一發光二極體晶片，經由接點接合至基板；一隔離層，配置於發光二極體晶片與基板上，其中隔離層包括多個導孔開口以暴露出發光二極體晶片的多個部分與基板的電極；以及一內連線層，配置於隔離層與導孔開口上，以電性連接發光二極體晶片與基板的電極。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
可以了解的是，下述內容將提供許多不同的實施例，或是例子，以實施不同實施例的不同的特徵。成分(或構件)與排列的特定例子如下所述以簡化本揭露書。當然，在此僅用以作為範例，並非用以限定本發明。本揭露書在不同實施例中可能使用重複的標號及/或標示。此重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論之不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。
第1-5圖繪示本發明一或多個實施例之一具有發光二極體晶片的半導體結構100在各晶圓級封裝步驟的剖面圖。第6圖繪示本發明之一實施例之一發光二極體的剖面圖。請參照第1-6圖，在此一併描述半導體結構100及其製作方法。
請參照第1圖，半導體結構100包括多個發光二極體晶片102，這些發光二極體晶片102係接合一晶圓級的封裝基板106。在本實施例中，係以二個發光二極體晶片102a、102b為例。各發光二極體晶片102包括一發光二極體112與一承載基板114。
發光二極體112包括一n型摻雜半導體層與一p型摻雜半導體層，n型摻雜半導體層與p型摻雜半導體層構成一PN接面，以於運作時發光。於本實施例中，發光二極體112更包括一多重量子井(multiple quantum well，MQW)夾於PN接面中，以調整特性與提昇性能。各發光二極體晶片102更包括一頂電極116(例如一n型接點)與一底電極(例如一p型接點)118，其分別連接至n型與p型摻雜半導體層。
承載基板114鄰近底電極118。在一實施例中，承載基板114為一重度摻雜矽基板，其係用以提供發光二極體晶片機械強度、電性耦接路徑與導熱路徑。發光二極體晶片102可更包括一額外的導電層120(亦可稱為一第二p型接點)，材質例如為金屬，以於晶圓級封裝製程中降低接觸阻抗並提升與封裝基板106的接合效果(bonding effect)。
封裝基板106包括一矽晶圓126。封裝基板106更包括分別形成於矽晶圓126的頂面與底面上的薄介電膜128、130。薄介電膜128、130可包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、碳化矽、類鑽碳(diamond-like carbon)、或其他適合的介電材料。在本實施例中，薄介電膜128、130包括氧化矽，其形成方法包括熱氧化法、化學氣相沉積法、或其他適合的方法。
各種穿矽導孔(through-silicon vias，TSVs)132形成於矽晶圓126中，以電性連接發光二極體晶片102的電極。在一實施例中，穿矽導孔132包括導電材料，例如銅或其他適合的金屬/金屬合金。可以一包括蝕刻步驟與沈積步驟的製程形成穿矽導孔132。沈積的方法可包括物理氣相沈積、電鍍、前述之組合、或其他適合的方法。
穿矽導孔132可更包括一薄介電材料層134，其形成於導孔的側壁上以電性分隔穿矽導孔132與矽晶圓126。薄介電材料層134可包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、碳化矽、類鑽碳、或其他適合的介電材料。在本實施例中，薄介電材料層134包括氧化矽，且其形成方法包括熱氧化法、化學氣相沉積法、或其他適合的方法。
在另一實施例中，可蝕刻矽晶圓126以形成多個溝槽/導孔；將薄介電材料層134形成在溝槽/導孔的側壁上；將一銅晶種層形成在薄介電材料層134上；之後，進行一電鍍製程以形成穿矽導孔132。在另一實施例中，薄介電膜128/130與薄介電材料層134包括相似的材料並以相同的製程同時形成，例如熱氧化製程或化學氣相沉積製程。
封裝基板106更包括各種位於矽晶圓126的頂面與底面上的金屬結構136、138。金屬結構136、138分別沉積於薄介電膜128、130上。金屬結構136、138經由穿矽導孔132彼此耦接。在封裝階段(packaging level)中，金屬結構138係作為發光二極體晶片102的電極。具體而言，底電極118經由導電層120、一金屬結構136、與一穿矽導孔132而電性耦接至對應的金屬結構138。
發光二極體晶片102經由導電層120與金屬結構136的一子集(subset)接合至矽晶圓126。因此，金屬結構136的該子集亦可稱為封裝基板上的接點(bonding contact)。可適當地選擇導電層120與金屬結構136以使其可共晶接合(eutectic bonding)或是以其他適合的接合機制接合。在多個實施例中，金屬結構136、138包括導電與導熱性質良好的金屬或金屬合金，且其亦需具有良好的接合特性，例如金、金合金、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鉑、鉑合金、鈦、鈦合金、或前述之組合。
在另一實施例中，金屬結構136、138與穿矽導孔132同時於相同的步驟中形成。舉例來說，可蝕刻矽晶圓126以形成溝槽/導孔；在溝槽/導孔的側壁與矽晶圓126的表面上形成一薄介電材料層，從而產生薄介電材料層134與薄介電膜128、130；然後，以物理氣相沉積的方式在溝槽/導孔的側壁與矽晶圓126的表面上形成一銅晶種層；在銅晶種層上形成一圖案化光阻層，以定義出用以形成金屬結構136、138的區域；以及進行一銅電鍍製程(copper plating process)以形成穿矽導孔132與金屬結構136、138。之後，移除圖案化光阻層。
請參照第2圖，於發光二極體晶片102與封裝基板106上沉積一隔離層(isolation layer)140。具體而言，隔離層140覆蓋發光二極體晶片102的頂電極116與封裝基板106的金屬結構136以達到隔離與保護的效果。在一實施例中，隔離層140是共形(conformal)的結構並具有單一厚度。在另一實施例中，隔離層140包括氧化矽、氧化鋁、或其他適合的介電材料(例如一介電材料，其相對於發光二極體元件112所發出的光是透明的)，其形成方法為化學氣相沉積法或其他方法。
請參照第3圖，圖案化隔離層140以形成各種導孔開口(或開口)142，導孔開口暴露出頂電極116與金屬結構136以作為導電佈線(electrical routing)。在一實施例中，圖案化隔離層140的方法包括微影製程與蝕刻製程。圖案化隔離層140的方法可為任何適合的微影製程與蝕刻製程。舉例來說，圖案化隔離層140的表面的方法包括利用一連續的製程來進行圖案化，該連續的製程包括圖案化光阻、蝕刻、與剝除光阻(photoresist stripping)。在又一實施例中，圖案化光阻的方法包括光阻塗佈、軟烤、曝光圖案、曝光後烘烤(post-exposure baking)、光阻顯影、與硬烤。蝕刻製程可包括乾蝕刻，例如含氟電漿蝕刻(fluorine-containing plasma etching)。或者是，蝕刻製程包括濕式蝕刻，例如當隔離層140為氧化矽材質時可使用氫氟酸溶液。在另一實施例中，可採用微影圖案化法或是以其他適合的方法替換微影圖案化法，例如無罩幕微影法(maskless photolithography)、電子束寫入(electron-beam writing)、離子束寫入、以及分子拓印(molecular imprint)。
請參照第4圖，在隔離層140上並在開口142中形成一內連線結構(interconnect feature)144，以接觸頂電極116與金屬結構136。內連線結構144經由金屬結構136與對應的穿矽導孔132而耦接頂電極116與對應的金屬結構138。內連線結構144提供由發光二極體晶片102的電極至封裝基板上的金屬結構138的導電佈線，因此，內連線結構144亦可稱為重佈線路(re-distribution lines，RDLs)或微內連線(micro-interconnect)。因此，在封裝階段中，金屬結構138可作為電極。內連線結構144可為金屬層或是透明導電層，例如銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)或銦鋅氧化物(indium zinc oxide，IZO)。在形成內連線結構144的過程中，可在隔離層140上沉積一阻障層(其材質例如為鈦)以及一金屬晶種層(其材質例如為銅)。可在金屬晶種層上形成一光阻層，並進行一微影製程以圖案化該光阻層，之後，藉由該圖案化光阻層蝕刻該金屬晶種層，並進行金屬電鍍製程以定義出作為微內連線的重佈線路。內連線結構144可以一均勻的厚度覆蓋隔離層。
請參照第5圖，將螢光粉(phosphor)146配置在發光二極體晶片102的周圍，以改變發光波長。在一實施例中，可在內連線結構144與隔離層140上形成埋置於一塗層材料(coating material)中的螢光粉。螢光粉塗層的沉積方法可為利用一罩幕或是以網版印刷的方式形成一表面螢光粉層，以僅覆蓋位於發光二極體晶片102的頂面上的內連線結構144與隔離層140。或者是，螢光粉塗層的沉積方法可為利用一噴霧製程(spray process)形成一共形的螢光粉層，其以均勻的厚度覆蓋位於發光二極體晶片的頂面與側壁上的內連線結構與隔離層。
請再次參照第5圖，在螢光粉塗層上形成一透鏡148，以進一步調整發出之光線所構成的發光圖案的形狀並提升發光效率。在一實施例中，透鏡148的材質包括環氧樹脂、矽樹脂(silicone)或其他適合的材料。在一實施例中，透鏡的製作方法包括配置一透鏡模具(lens molding)於發光二極體晶片上、將矽樹脂注入透鏡模具中、以及固化注入的矽樹脂。
將發光二極體晶片與矽基板切割成多個獨立的發光二極體封裝結構，以完成晶圓級封裝製程。分離的發光二極體封裝結構包括與切割過的封裝基板106接合的獨立的發光二極體晶片102。
第6圖繪示本發明一實施例之封裝於半導體結構100中的發光二極體112的剖面圖。發光二極體112包括一p型摻雜半導體層152與一n型摻雜半導體層154，其中p型摻雜半導體層152與n型摻雜半導體層154構成一PN接面，以於運作的過程中發光。在一實施例中，p型摻雜半導體層152與n型摻雜半導體層154分別包括摻雜的鉭化鎵(GaN)層。
發光二極體112更包括一多重量子井156插置於n型摻雜半導體層與p型摻雜半導體層之間，以調整發光二極體的特性與提昇性能。多重量子井156包括一由交替堆疊的二半導體材料膜158、160所構成的膜堆。在一實施例中，半導體材料膜158、160分別包括氮化銦鎵(indium gallium nitride，InGaN)與鉭化鎵。半導體層可以適合的磊晶成長方法形成。在一實施例中，磊晶半導體層可以金屬有機化學氣相沉積法(metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)沉積而得。
以下將介紹一實施例的發光二極體晶片102的形成方法，其可稱為一v流程(v-flow)。在v流程中，發光二極體112形成在一成長基板(growth substrate)上，成長基板的材質例如為藍寶石。或者是，成長基板的材質包括碳化矽、矽、或其他材料。發光二極體112包括沉積於成長基板上的磊晶半導體層，其形成方法例如為金屬有機化學氣相沉積法或是其他適合的沉積製程。沉積的磊晶層可包括一未摻雜的鉭化鎵層(un-doped GaN layer，un-GaN)、一n型摻雜鉭化鎵層(n-GaN)、一多重量子井主動層、以及一p型摻雜鉭化鎵層(p-GaN)。
發光二極體可依據磊晶層的電性連接方式而具有不同的結構以及不同的製程步驟。在本實施例中，p型摻雜鉭化鎵層與n型摻雜鉭化鎵層的接點金屬化(contact metallization)可位於發光二極體的相對兩側上。對應的發光二極體晶片係稱為垂直型晶片(vertical die)。另外，一般而言，會在發光二極體被切割成彼此分離的晶片之前移除成長基板。為預備切割發光二極體，可在p型接觸金屬層上配置一重度摻雜的矽基板以作為承載基板114。然後，可將導電層(第二p型接觸金屬層)120沉積於重度摻雜的矽層上，之後，移除成長基板。就藍寶石成長基板而言，移除成長基板的方法可包括利用雷射剝除(laser lift-off，LLO)法。對矽基(silicon-based)的成長基板而言，移除方法可為乾式或濕式蝕刻法。可以同樣的方法移除未摻雜的鉭化鎵層。移除成長基板與未摻雜的鉭化鎵層可暴露出n型摻雜鉭化鎵層。然後，將頂電極(n型接觸金屬層)116沉積在暴露出的n型摻雜鉭化鎵層上。將發光二極體與重度摻雜矽層切割成多個彼此分離的發光二極體晶片102。
第7-8圖繪示本發明另一實施例之具有發光二極體晶片的半導體結構166在各晶圓級封裝步驟的剖面圖。請參照第7圖與第8圖，以下將介紹半導體結構166及其製作方法。
請參照第7圖，半導體結構166相似於半導體結構100，兩者差異之處在於半導體結構166的發光二極體晶片102沒有承載基板。具體而言，半導體結構166的發光二極體晶片102各包括一發光二極體112、一頂電極116、以及底電極118。在本實施例中，頂電極116接觸發光二極體112的n型摻雜半導體層，底電極118接觸發光二極體112的p型摻雜半導體層。發光二極體晶片102經由底電極118與金屬結構(接點)136接合至封裝基板106。發光二極體晶片102可藉由一稱為i流程(i-flow)的製程形成。舉例來說，在i流程中形成垂直型晶片，在p型接觸金屬層沉積之後並在移除成長基板之前，切割成長基板上的發光二極體的磊晶層以形成多個彼此分離的晶片。只有在彼此分離的晶片接合至封裝基板106之後才會移除成長基板。在移除成長基板與未摻雜鉭化鎵層(un-GaN)之後，頂電極(n型接點金屬層)116沉積在發光二極體112的n型摻雜鉭化鎵層上，以形成發光二極體晶片的一n型接點。
請參照第8圖，隨後用以形成重佈線路144的製程步驟相似於第2圖至第5圖之對應的製程步驟。具體而言，在發光二極體晶片102與封裝基板106上沉積一隔離層140。隔離層140覆蓋發光二極體晶片102與封裝基板106以達到隔離與保護的功效。在一實施例中，隔離層140包括氧化鋁(Al2O3)、氧化矽、或其他適合的介電材料，其係於塗佈(coating)或印刷製程中沉積而成。
圖案化隔離層140以形成各種導孔開口，其暴露出頂電極116與金屬結構136以作為導電佈線。在一實施例中，圖案化隔離層140的方法包括微影製程與蝕刻製程。
一內連線結構144形成於隔離層140上以及開口中，以接觸頂電極116與金屬結構136。內連線結構144耦接頂電極116並經由金屬結構136與穿矽導孔132而耦接至對應的金屬結構138。內連線結構144提供由發光二極體晶片102的電極至封裝基板上的電極138的導電佈線。內連線結構144可為一金屬層或是一透明導電層，例如銦錫氧化物或銦鋅氧化物。
將一螢光粉146配置在發光二極體晶片102的周圍，以改變發光波長。在一實施例中，可在內連線結構144與隔離層140上形成埋置於一塗層材料中的螢光粉。螢光粉塗層的沉積方法可為利用一罩幕或是以網版印刷的方式形成一表面螢光粉層，以僅覆蓋位於發光二極體晶片102的頂面上的內連線結構144與隔離層140。或者是，螢光粉塗層的沉積方法可為利用一噴霧製程形成一共形的螢光粉層，以覆蓋位於發光二極體晶片的頂面與側壁上的內連線結構與隔離層。
在螢光粉塗層上形成一透鏡148，透鏡148具有一形狀以提升發光效率。透鏡148的製作方法包括配置一透鏡模具於發光二極體晶片上、將矽樹脂注入透鏡模具中、以及固化注入的矽樹脂。
將發光二極體晶片102與封裝基板106切割成多個獨立的發光二極體封裝結構，以完成晶圓級封裝製程。分離的發光二極體封裝結構包括獨立的發光二極體晶片102，其與封裝基板106接合。
雖然前述多個實施例已介紹具有晶圓級的發光二極體晶片封裝結構的半導體結構及其製作方法，但也可在不偏離本發明的精神下對前述實施例作出取代或是修改。在另一實施例中，發光二極體晶片的另一種結構包括一水平式晶片(horizontal die)，亦通稱為正面型發光二極體(face-up LED)。在正面型發光二極體(以鉭化鎵發光二極體為例)中，p型摻雜鉭化鎵層與n型摻雜鉭化鎵層的接點金屬化會位於發光二極體的同一側上。在一實施例中，可以一曝光顯影製程圖案化與蝕刻n型摻雜鉭化鎵層與多重量子井層，以暴露出部分p型摻雜鉭化鎵層。形成一金屬插塞(metal plug)，以接觸p型摻雜鉭化鎵層並提供一p型接點(p-contact)或是一p型電極。在發光二極體的同一側上亦形成n型電極，以連接n型摻雜鉭化鎵層。再者，可根據p型接點與n型接點連接至封裝基板106之金屬結構138所需的導電佈線而圖案化隔離層140與內連線結構144。
在另一實施例中，接合發光二極體晶片至封裝基板的方法亦包括形成一導熱路徑(thermal conductive path)，以將彼此分離的發光二極體晶片所產生的熱能導出。在又一實施例中，在將多個彼此分離的發光二極體晶片102切割成多個發光二極體封裝結構之前，移除封裝基板106。在另一實施例中，每一對金屬結構136、138可藉由不只一個穿矽導孔132而彼此耦接。在一發光二極體晶片的實施例中，可對調n型摻雜層與p型摻雜層，如此一來，則頂電極接觸p型摻雜層而底電極接觸n型摻雜層。
因此，本發明提供一種製作發光二極體封裝結構的方法。該方法包括將多個彼此分離的發光二極體晶片接合至一基板，其中各發光二極體晶片包括一n型摻雜層、一量子井主動層、以及一p型摻雜層。該方法更包括於彼此分離的發光二極體晶片與基板上沉積一隔離層，以及蝕刻隔離層以形成多個導孔開口，從而暴露出各發光二極體晶片的局部以及部分的基板。該方法亦包括形成多個電性連接結構於隔離層上以及導孔開口中，以電性連接各發光二極體晶片的n型摻雜層與p型摻雜層其中之一與基板。將彼此分離的發光二極體晶片與基板切割成多個發光二極體封裝結構。
在本實施例中，將彼此分離的發光二極體晶片接合至基板的步驟包括將彼此分離的發光二極體晶片其中之一的一p型接觸金屬層接合至一位於基板上的接點，其中p型接觸金屬層電性連接彼此分離的發光二極體晶片的p型摻雜層。將彼此分離的發光二極體晶片接合至基板的步驟包括將彼此分離的發光二極體晶片的p型摻雜層電性連接至接點。將彼此分離的發光二極體晶片接合至基板的步驟可包括將彼此分離的發光二極體晶片其中之一的一電極接合至一位於基板上的接點。基板包括多個穿矽導孔，且各穿矽導孔耦接n型摻雜層與p型摻雜層其中之一。
在另一實施例中，將彼此分離的發光二極體晶片接合至基板的步驟包括形成一導熱路徑，以將熱能自彼此分離的發光二極體晶片其中之一導出。在又一實施例中，將彼此分離的發光二極體晶片接合至基板的步驟包括將彼此分離的發光二極體晶片其中之一的一成長基板接合至一位於基板上的接點。形成電性連接結構的步驟可包括沉積一內連線層，並以內連線層填滿導孔開口形成多個電性導孔至各發光二極體晶片的多個外露部以及基板的多個外露部。
在另一實施例中，沉積內連線層的步驟包括於隔離層上沉積一阻障層，以及於阻障層上沉積一金屬晶種層。於金屬晶種層上形成一光阻層，以及圖案化光阻層以定義出一或多個溝槽，以作為一或多個重佈線路。金屬電鍍溝槽以形成一或多個金屬重佈線路並以金屬填滿導孔開口，以及移除光阻層。在又一實施例中，沉積內連線層的步驟包括於隔離層上沉積一透明導電層，並以透明導電層填滿導孔開口。
在另一實施例中，彼此分離的發光二極體晶片其中之一的多個外露部包括一n型接點金屬化，基板的多個外露部包括一配置於基板上的接點電極，其中沉積內連線層的步驟包括形成一電性連接結構於n型接點金屬化與接點電極之間。彼此分離的發光二極體晶片其中之一的多個外露部包括一p型接點金屬化，基板的多個外露部包括一配置於基板上的接點電極，其中沉積內連線層的步驟包括形成一電性連接結構於p型接點金屬化與接點電極之間。該方法可更包括在將彼此分離的發光二極體晶片接合至基板之後並在沉積隔離層之前，自彼此分離的發光二極體晶片其中之一移除一成長基板。該方法可更包括在將彼此分離的發光二極體晶片切割成多個發光二極體封裝結構之前，移除基板。該方法可更包括在形成電性連接結構之後並在切割彼此分離的發光二極體晶片與基板之前，於各發光二極體晶片上形成一螢光粉層與一透鏡。
本發明亦提供另一種製作發光二極體封裝結構的方法。該方法包括提供多個彼此分離的發光二極體晶片，其中各發光二極體晶片包括位於一成長基板上的一n型摻雜層、一量子井主動層、一p型摻雜層與一p型接觸金屬層。該方法更包括將彼此分離的發光二極體晶片的p型接觸金屬層接合至一基板；自彼此分離的發光二極體晶片移除成長基板；以及沉積一隔離層於彼此分離的發光二極體晶片與基板上。蝕刻隔離層以形成多個導孔開口，從而暴露出各發光二極體晶片的多個部份以及基板的多個部分。沉積一內連線層於隔離層與導孔開口上，以形成多個電性連接結構於各發光二極體晶片的n型摻雜層與基板之間。該方法更包括於各發光二極體晶片上形成一螢光粉層與一透鏡；以及將彼此分離的發光二極體晶片與基板切割成多個發光二極體封裝結構。
在本實施例中，將彼此分離的發光二極體晶片的p型接觸金屬層接合至基板可使彼此分離的發光二極體晶片的p型摻雜層電性連接基板。蝕刻隔離層的步驟包括形成多個導孔開口以暴露出彼此分離的發光二極體晶片的n型摻雜層。沉積內連線層的步驟可包括金屬電鍍一金屬層以填滿導孔開口並形成一電性連接結構於n型摻雜層與一位於基板上的電極之間。沉積內連線層的步驟可包括沉積一透明導電層於隔離層上並填滿導孔開口以形成一電性連接結構於n型摻雜層與一位於基板上的電極之間。
本發明亦提供一半導體結構的一實施例。半導體結構包括一基板，包括一接點與一電極；一發光二極體晶片，經由接點接合至基板；一隔離層，配置於發光二極體晶片與基板上，其中隔離層包括多個導孔開口以暴露出發光二極體晶片的多個部分與基板的電極；以及一內連線層，配置於隔離層與導孔開口上，以電性連接發光二極體晶片與基板的電極。在本實施例中，接點與電極係經由一埋於基板中的穿矽導孔而彼此電性連接。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．半導體結構
102、102a、102b．．．發光二極體晶片
106．．．封裝基板
112．．．發光二極體、發光二極體元件
114．．．承載基板
116．．．頂電極
118．．．底電極
120．．．導電層
126．．．矽晶圓
128、130．．．薄介電膜
132．．．穿矽導孔
134．．．薄介電材料層
136、138．．．金屬結構
140．．．隔離層
142．．．導孔開口、開口
144．．．內連線結構、重佈線路
146．．．螢光粉
148．．．透鏡
152．．．p型摻雜半導體層
154．．．n型摻雜半導體層
156．．．多重量子井
158、160．．．半導體材料膜
166．．．半導體結構
第1-5圖繪示本發明一或多個實施例之一具有發光二極體晶片的半導體結構在各晶圓級封裝步驟的剖面圖。
第6圖繪示本發明之一或多個實施例之第1-5圖的半導體結構中的一發光二極體的剖面圖。
第7-8圖繪示本發明另一實施例之具有發光二極體晶片的半導體結構在各晶圓級封裝步驟的剖面圖。
100．．．半導體結構
102．．．發光二極體晶片
106．．．封裝基板
112．．．發光二極體、發光二極體元件
114．．．承載基板
126．．．矽晶圓
128、130．．．薄介電膜
132．．．穿矽導孔
134．．．薄介電材料層
136、138．．．金屬結構
140．．．隔離層
144．．．內連線結構、重佈線路
146．．．螢光粉
148．．．透鏡

Claims (8)

  1. 一種製作發光二極體封裝結構的方法，包括：將多個彼此分離的發光二極體晶片接合至一基板，其中各該發光二極體晶片包括一n型摻雜層、一量子井主動層、以及一p型摻雜層；於該些彼此分離的發光二極體晶片與該基板上沉積一隔離層；蝕刻該隔離層以形成多個導孔開口，從而暴露出該些發光二極體晶片的多個部分以及該基板的多個部分；形成多個電性連接結構於該隔離層上以及該些導孔開口中，以電性連接各該發光二極體晶片的該n型摻雜層與該p型摻雜層其中之一與該基板；以及將該些彼此分離的發光二極體晶片與該基板切割成多個發光二極體封裝結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之製作發光二極體封裝結構的方法，其中將該些彼此分離的發光二極體晶片接合至該基板的步驟包括：將該些彼此分離的發光二極體晶片其中之一的一電極接合至一形成於該基板上的接點。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之製作發光二極體封裝結構的方法，其中該基板包括多個穿矽導孔，且各該穿矽導孔耦接該n型摻雜層與該p型摻雜層其中之一。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之製作發光二極體封裝結構的方法，其中形成該些電性連接結構的步驟包括：沉積一內連線層，並以該內連線層填滿該些導孔開 口，以形成多個電性導孔至各該發光二極體晶片之被暴露出的該些部分以及該基板之被暴露出的該些部分。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之製作發光二極體封裝結構的方法，其中沉積該內連線層的步驟包括：於該隔離層上沉積一阻障層；於該阻障層上沉積一金屬晶種層；於該金屬晶種層上形成一光阻層；圖案化該光阻層以定義出一或多個溝槽，以作為一或多個重佈線路；金屬電鍍該些溝槽一金屬以形成一或多個金屬重佈線路並以該金屬填滿該些導孔開口；以及移除該光阻層。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之製作發光二極體封裝結構的方法，其中沉積該內連線層的步驟包括：於該隔離層上沉積一透明導電層，並以該透明導電層填滿該些導孔開口。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之製作發光二極體封裝結構的方法，更包括：在將該些彼此分離的發光二極體晶片接合至該基板之後並在沉積該隔離層之前，自該些彼此分離的發光二極體晶片其中之一移除一成長基板。
  8. 一種製作發光二極體封裝結構的方法，包括：提供多個彼此分離的發光二極體晶片，其中各該發光二極體晶片包括位於一成長基板上的一n型摻雜層、一量子井主動層、一p型摻雜層與一p型接觸金屬層； 將該些彼此分離的發光二極體晶片的該p型接觸金屬層接合至一基板；自該些彼此分離的發光二極體晶片移除該成長基板；沉積一隔離層於該些彼此分離的發光二極體晶片與該基板上；蝕刻該隔離層以形成多個導孔開口，從而暴露出該些發光二極體晶片的多個部份以及該基板的多個部分；沉積一內連線層於該隔離層與該些導孔開口上，以形成多個電性連接結構於各該發光二極體晶片的該n型摻雜層與該基板之間；於各該發光二極體晶片上形成一螢光粉層與一透鏡；以及將該些彼此分離的發光二極體晶片與該基板切割成多個發光二極體封裝結構。
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