[发明专利]发光二极管封装和制造方法

说明书

技术领域

本申请涉及发光二极管(LED)器件，该LED器件实现在晶片覆盖层上并且提供有允许有效并可重复地制造该LED器件的特征。

相关申请

本申请涉及并要求同时在2011年3月6日提交的美国临时申请No.61/449,685和No.61/449,686的权益和优先权，这两个申请以引用方式被并入本文。

背景技术

发光二极管(LED)是一种半导体器件，其被构造用于接收电力或刺激并且用于通常在可见光谱(光)范围内输出电磁辐射。LED的一些部分含有掺杂的半导体材料，这些掺杂的半导体材料以这种方式工作来使电荷复合，从而从LED材料的本体释放所述光能。这种效应有时被称作电致发光。输出的能量或光由LED的材料和工作条件(包括LED材料的能带隙和LED的电偏置)来限定。

发光二极管(LED)与其他光源相比是有利的，并且尤其可用于某些应用和市场。例如，LED照明通常在能效、紧凑性、坚固且长期寿命设计和形状因子以及其他特征方面提供了益处。与光源耗费的红外或热能相比，在可见电磁波谱中产生的光能的量方面，LED照明相比其他光源是有利的。另外，当与其他灯形式相比时，LED灯包括对环境损害更少的组件，因此更好地适应危害物质限制(RohS)法规。

也就是说，当与其他光源相比时，根据某些量度，传统LED器件的制造成本会相对较高。一个原因在于，对于制造LED，需要精确的封装。LED封装要求合适的清洁条件、与其他半导体制造操作类似的微细加工设施、密封要求、光学要求、LED应用中使用荧光体以及被设计用于操纵器件所产生的热的传导的封装。

传统的LED封装包括晶片级组件技术中使用的硅(Si)基衬底。然而，这些传统技术需要使用载体芯片来支撑LED，这样会使LED器件的制造和封装成本加倍。另外，载体芯片大大增加了器件的热阻率并且对其散热特性产生不利影响。

因此，存在对这样的LED器件的需求，即所述LED器件不遭受以上问题中的一些或全部。

发明内容

公开了发光二极管(LED)器件和发光二极管器件的封装。在一些方面，使用包括多个层的垂直构造来制造LED。某些层用于提升器件的机械特性、电特性、热特性或光学特性。所述器件避免了一些设计问题，包括传统LED器件中存在的制造复杂、成本和散热问题。一些实施方案包括多个光学许可层(permissive layer)，包括堆叠在半导体LED上方并且使用一个或更多个对准标记定位的光学许可覆盖衬底或晶片。

一些实施方案涉及一种发光器件，所述发光器件包括：半导体LED，其包括掺杂区和本征区；导电载体层，其被设置成靠近所述半导体LED的第一表面并且通过金属性界面与所述第一表面分开；光学许可层，其靠近所述半导体LED的第二表面，所述半导体LED的所述第一表面和所述第二表面位于所述半导体LED的相对的面上；光学可限定材料，其靠近所述光学许可层或者位于所述光学许可层内，影响穿过所述光学许可层的发射光的光学特性；以及光学许可覆盖衬底(cover substrate)，其覆盖以上组件中的至少一部分。

其他实施方案涉及在制造环境下在晶片上制成这种发光器件或器件组的方式。具体来讲，实施方案涉及一种制造发光器件的方法，所述方法包括：在设置在导电载体层上的发光器件(LED)中，形成多个掺杂层；在所述导电载体层和所述LED中形成凹陷，以在所述LED的第一掺杂层的一深度处允许与所述LED的所述第一掺杂层电接触；提供与靠近所述导电层的所述LED的第二掺杂层的电接触，以使用在所述LED的所述第一掺杂层和所述第二掺杂层之间施加的偏置电压来偏置所述LED；以及使用光学许可层将所述LED固定于光学许可覆盖衬底，所述光学许可层包括使所述LED产生的光能够穿过的光学可限定材料。

附图说明

为了更充分地理解本发明构思的性质和优点，参考以下对优选实施方案的详细说明并且结合附图，在附图中：

图1图示说明根据现有技术的蓝宝石层上方的半导体LED层；

图2图示说明根据现有技术的通过激光剥离(laser liftoff)形成的示例性发光器件或LED；

图3图示说明根据现有技术的由激光剥离造成的示例性发光器件；

图4图示说明在器件的GaN层的一部分上沉积有金属焊盘的器件；

图5图示说明以上器件的俯视图；

图6图示说明示例性发光器件的剖视图；

图7图示说明LED器件的俯视图；