[发明专利]键合到支撑衬底的发光器件

说明书

技术领域

本发明涉及键合到支撑衬底的半导体发光器件。

背景技术

包含发光二极管（LED）、共振腔发光二极管（RCLED）、垂直腔激光二极管（VCSEL）以及边发射激光器的半导体发光器件是当前可用的最有效率的光源之一。当前在生产中所关心的能够横跨可见光谱工作的高亮度发光器件的材料系统包含III-V族半导体，特别是镓、铝、铟和氮（同样被称作III族氮化物材料）的二元、三元和四元合金。典型地，III族氮化物发光器件通过采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其它外延技术在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物或其它合适的衬底上外延生长不同组分和掺杂浓度的半导体层的堆叠来制造。该堆叠通常包含一种或更多形成在该衬底上的掺杂有例如Si的n型层、一种或更多在该一种或更多n型层上形成的有源区中的发光层、以及一种或更多形成在该有源区上的掺杂有例如Mg的p型层。电接触形成在n型和p型区上。

图10图示出贴在基板（submount）114上的发光二极管管芯110，其在US 6,876,008中被更加详细地描述。该基板的上下表面上的可焊接表面之间的电学连接形成在该基板内。该基板顶部上的其上布置有焊球122-1和122-2的可焊接区域通过该基板内的导电路径电学连接到该基板的底部上的贴在焊点138上的可焊接区域。焊点138将该基板底部上的可焊接区域电学连接到板134。基板114可以是例如具有若干不同区的硅/玻璃复合基板。硅区114-2被金属化物118-1和118-2环绕，所述金属化物118-1和118-2形成该基板的上表面和下表面之间的导电路径。诸如ESD保护电路之类的电路可以在被金属化物118-1和118-2环绕的硅区114-2中形成，或者在其它硅区114-3中形成。这样的其它硅区114-3同样可以与管芯110或板134电接触。玻璃区114-1电学隔离硅的不同区。焊点138可以通过例如可以是电介质层或空气的绝缘区135被电学隔离。

在图10中图示的器件中，包含金属化物118-1和118-2的基板114在管芯110被贴在基板114上之前独立于管芯110而形成。例如，US 6,876,008解释了由用于许多基板的点组成的硅晶圆被生长为包含任何希望的诸如上文提到的ESD保护电路之类的电路。孔通过常规的掩模和刻蚀步骤在该晶圆中形成。诸如金属之类的导电层形成在晶圆上和孔中。该导电层之后可以被图形化。玻璃层之后被形成在晶圆上和孔中。玻璃层和晶圆的部分被移除以露出导电层。在该晶圆下侧上的导电层之后可以被图形化并且附加的导电层可以被添加和图形化。一旦该晶圆的下侧被图形化，单独的LED小片110可以通过互连122被物理地和电学地连接到基板上的导电区。换句话说，LED 100在被切成单独的二极管后被贴至基板114。

发明内容

本发明的一个目的是提供键合到支撑衬底的半导体发光器件。

本发明的实施例包含含有主体和多个延伸穿过该主体的全部厚度的通孔的支撑衬底。包含夹在n型区和p型区之间的发光层的半导体发光器件被键合到该支撑衬底。该支撑衬底不宽于该半导体发光器件。

该半导体发光器件可以在晶圆级工艺中被键合到该支撑衬底，以便该器件晶圆和支撑衬底同时被切成小片并且该支撑衬底因此不宽于该半导体发光器件。晶圆级工艺可以通过准许一些常规执行在管芯级的加工步骤被执行在晶圆级以降低成本。

附图说明

图1图示出半导体发光器件晶圆的一部分。在图1中图示出两个发光器件。

图2图示出在添加一个或更多金属层和一个或更多聚合物层后的图1中的器件之一。

图3图示出通过金属键合键合到支撑衬底的器件。

图4图示出通过单个聚合物层键合到支撑衬底的器件。

图5图示出通过形成在该器件和该支撑衬底上的电介质层键合到支撑衬底的器件。

图6图示出在支撑衬底的主体中形成通孔后的图3的结构。

图7图示出在形成通孔并图形化金属和电介质层后的图4的结构。

图8图示出在形成附加的图形化金属和电介质层并贴附焊料凸点和波长转换层后的图7的结构。

图9图示出形成在n型区的边缘上的反射器。

图10图示出包含安装在基板上的LED的现有技术器件。

具体实施方式