发光二极管(led)的晶圆级封装的制作方法
【专利摘要】LED晶圆包括在LED衬底上的LED管芯。LED晶圆和载体晶圆是接合的。接合到载体晶圆的LED晶圆被成形。将波长转换材料施加到被成形的LED晶圆。执行切单以提供接合到载体管芯的LED管芯。可以将切单的器件安装在LED灯具中以提供高的每单位面积的光输出。
【专利说明】发光二极管（LED)的晶圆级封装 [0001]相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2〇12年9月10日提出的美国专利申请13/608,397的权益，标题为 Wafer Level Packaging of Light Emitting Diodes (LED)，还要求2012年4月 9 日提出 的临时专利申请 61/621，746 的权益，标题为 Wafer Level Packaging of Light Emitting Diodes (LED)，通过引用将两者的公开全部并入于此，就如同在此完全地陈述一样。
【背景技术】
[0003] 本发明涉及发光器件和组件及其制造相同的发光器件和组件的方法，并且更具体 地，涉及在其中的发光二极管（LED)和组件。
[0004] LED是众所周知的固态发光元件，其能够根据在其上施加的电压产生光。LED通常 包括具有第一和第二相对面的二极管区域，并且在其中包括η型层、p型层和pn结。阳极 接触电阻地接触p型层且阴极接触电阻地接触η型层。二极管区域可以在衬底（例如蓝宝 石、硅、碳化硅、砷化镓、氮化镓等等），生长衬底上外延形成，但是完成的器件可以不包括衬 底。二极管区域可以例如从碳化硅、氮化镓、磷光体化镓、氮化铝和/或基于砷化镓的材料 和/或从基于有机半导体的材料制造。最终，由LED发射的光可以在可见或者紫外（UV)区 中，且LED可以并入例如磷光体的波长转换材料。
[0005] 具有提供用于普遍存在的白炽光灯泡的替换的目标，LED越来越多地使用在发光 /照明应用中。
【发明内容】
[0006] 在此描述的各种实施例提供了制造多个发光二极管（LED)的方法。提供了在LED 衬底上包括多个LED管芯的LED晶圆，所述多个LED管芯包括在其面上的阳极接触和阴极 接触，其远离LED衬底。也提供了载体晶圆。LED晶圆和载体晶圆是接合的，使得阳极接触 和阴极接触邻近载体晶圆且ED衬底远离载体晶圆。成形接合到载体晶圆的LED晶圆。施 加波长转换材料到被成形的LED晶圆。最终，在载体晶圆和LED晶圆上执行切单以提供多 个LED管芯，其中多个LED管芯中的相应LED管芯接合到相应的载体管芯，且具有与其接合 的载体管芯类似的长度和宽度。
[0007] 在一些实施例中，载体晶圆被划线以限定多个载体管芯，其具有与多个LED管芯 类似的长度和宽度。可以在接合之前或之后执行划线。在其它实施例中，成形包括斜切LED 衬底。在其它实施例中，成形包括纹理化LED衬底。在其它实施例中，成形包括减薄或者去 除L￡D衬底，且减薄或者去除可以继之以纹理化LED管芯。在其它实施例中,成形包括斜切 UD管芯。
[0008] 在一些实施例中，在所述切单之后去除相应的载体管芯。在其它实施例中，在所述 切单之后至少将一个LH)管芯直接安装在照明灯具安装板上且将照明灯具安装板（包括至 少一个直接安装在其上的LED管芯）安装在照明灯具外壳中以提供照明灯具。在其它实施 例中，执行将至少一个LED管芯直接安装在照明灯具安装板上和将照明灯具安装板安装在 照明器具外壳中而不在至少一个LED管芯上提供拱顶。
[0009] 在其它实施例中，载体晶圆包括在其相对面上的接触阵列和将在相对面上的相应 的接触电气地连接到另一个上的通孔阵列。在其它实施例中，在相对面上的接触阵列具有 在其之间的不同的尺寸。
[0010] 根据在此描述的各种其它实施例的LED可以包括半导体LED管芯和载体管芯，所 述半导体LED管芯包括LED外延区域，所述载体管芯电气地连接到LED管芯，其中Lm)外延 区域和载体管芯具有在长度上在彼此的100 μ m之内的边。在一些实施例中，LED外延区域 和载体管芯具有相同的边长。在其它实施例中，LED产生至少100流明的每瓦每平方毫米， 且在一些实施例中生至少150流明的每瓦每平方毫米，且在其它实施例中至少约200流明 的，在一些实施例中为冷白光，每瓦每平方毫米。在其它实施例中，LED产生至少30流明， 且在一些实施例中生至少70流明，且在其它实施例中至少约140流明的暖白光每瓦每平方 毫米。在一些实施例中，在载体管芯上提供阳极和阴极两者，其远离LED管芯，且在其它实 施例中，LED管芯进一步包括衬底。
[0011] 根据其它实施例的发光二极管可以包括半导体LED管芯和载体管芯，所述半导体 LED管芯包括LED外延区域，所述载体管芯电气地连接到LED管芯，其中LED外延区域和载 体管芯具有在长度上在彼此的约15%之内的边。在其它实施例中，LED外延区域和载体管 芯具有在彼此的70 %之内的区域，在彼此的85 %之内，或具有相同的区域。在一些实施例 中，LH)外延区域和载体管芯具有相同的边长。在其它实施例中，LED可以产生至少45每瓦 每平方毫米，且在一些实施例中至少1〇〇每瓦每平方毫米，且在其它实施例中至少约200流 明，在一些实施例中为冷白光，每瓦每平方毫米。在其它实施例中，LED可以产生至少30流 明，且在一些实施例中至少70流明，且在其它实施例中至少约140流明的暖白光。在一些 实施例中，在载体管芯上提供阳极和阴极两者，其远离LED管芯，且在其它实施例中，LED管 芯进一步包括衬底。
[0012] 在其它实施例中，LED包括半导体LED管芯和电气地连接到LED管芯的载体管芯， 其中LH)产生至少45流明，在一些实施例中为冷白光，每瓦每平方毫米载体管芯的面积。在 一些实施例中，LED产生至少100流明，且在其它实施例中至少约200流明，在一些实施例 中为冷白光，每瓦每平方毫米载体管芯的面积。在其它实施例中，LED产生至少30流明，且 在其它实施例中至少70流明，且在其它实施例中至少约140流明的暖白光每平方毫米载体 管芯的面积。在其它实施例中，LED产生至少45流明，且在一些实施例中生至少100流明， 且在其它实施例中至少约200流明的，在一些实施例中的冷白光，每瓦每立方毫米LED的体 积。在其它实施例中，LED产生至少30流明，且在一些实施例中至少70流明，且在其它实 施例中至少约140流明的暖白光每立方毫米LED的体积。在一些实施例中，在载体管芯上 提供阳极和阴极两者，其远离LED管芯，且在其它实施例中，LED管芯进一步包括衬底。
[0013] 根据其它实施例的LED包括半导体LED管芯和电气地连接到LED管芯的载体管 芯，其中载体管芯有小于约2平方毫米的面积，且在一些实施例中小于约1平方毫米，且在 其它实施例中约0.5平方毫米或更小的面积。在这些实施例中的任意一个，LED可以有约 一毫米的高度。在其它实施例中，LED包括半导体LED管芯和电气地连接到LED管芯的载 体管芯，其中LED有小于约1.5毫米的高度，且在一些实施例中小于约1毫米。
[0014] 根据还其它实施例的LED可以包括半导体LED管芯，其包括半导体LED管芯和载 体管芯，所述半导体LED管芯包括内面和外面和在其之间的多个侧面，所述载体管芯包括 内面和外面和在其之间的多个侧面，其中LED管芯的内面电气地连接到载体管芯的内面。 磷光体层直接在LED管芯的外面上延伸，直接在LED管芯的多个侧面上延伸且直接在载体 管芯的多个侧面上延伸。在一些实施例中，磷光体层覆盖LED管芯的外面和LH)管芯的多 个侧面以及部分地覆盖载体管芯的多个侧面。在其它实施例中，磷光体层在沿着载体管芯 的面的方向上伸出超出载体管芯。
[0015] 然而其它实施例可以包括在磷光体层上的保护层，其远离LED管芯和载体管芯。 在一些实施例中，磷光体层包括在硅树脂结合剂中的磷光体颗粒，且保护层包括没有磷光 体颗粒在其中的硅层。
[0016] 在其它实施例中，载体管芯的外面被配置用于LED的表面安装。此外在一些实施 例中，载体管芯的外面包括诸如接触中的凹槽的特征部件，其被配置为允许识别LED的方 向。
[0017] 根据还其它实施例的LED可以包括载体、LED外延区域、不同于LED外延区域的 主要光学部件和磷光体层，其中载体、LED外延区域、主要光学部件和磷光体层有在彼此的 100 μ m之内的外边缘，且在其它实施例中有相同尺寸的外边缘。如在此使用的，"主要光学 部件"意思指使得导致来自LED的光通量以呈现特定的发光图案的光学元件。在此描述的 一些实施例中，LED外延区域的衬底可以起到主要光学部件的角色。
[0018] 根据在此描述的实施例中的任意一个的LED可以与照明灯具安装板和照明灯具 外壳相结合以提供照明灯具，其中载体管芯直接安装在所述照明灯具安装板上，所述照明 灯具安装板安装在所述照明灯具外壳中。照明灯具在载体管芯和照明灯具外壳之间没有拱 顶。
[0019] 根据在此描述的各个实施例的LK)照明灯具可以包括照明灯具安装板和照明灯 具外壳，多个LED直接安装在所述照明灯具安装板上，包括多个安装在其上的LK)的照明灯 具安装板安装在照明灯具外壳中。照明灯具在相应的LED和照明灯具外壳之间没有拱顶。 多个LED可以包括多个半导体LED管芯，其直接安装在照明灯具安装板上而没有在其之间 的载体管芯。
[0020] 最终，根据在此描述的其它实施例的制造 LED照明灯具的方法可以包括：在芯片 工厂处制造在其上包括波长转换材料的多个LED晶圆，切割在其上包括波长转换材料的 LED晶圆以产生多个LED管芯，以及在模块工厂处或者在灯具工厂处将LED管芯安装在照明 灯具安装板上以及在灯具工厂处将照明灯具安装板安装在照明灯具中。制造、切割以及安 装绕过LH)封装工厂。在这些实施例中，芯片、模块以及灯具工厂没有执行在多个LK)管芯 上提供拱顶的操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图ΙΑ-1P和1S-1U是根据在此描述的各个实施例的在中间和最后的晶圆级封装期 间的一个或多个LED的截面图。
[0022]图1Q和1R是图1K的载体衬底的底视图。
[0023]图2是根据在此描述的各个实施例的在照明灯具中的LED管芯的截面图。
[0024]图3是根据在此描述的各个实施例的LED灯具制造的流程图。
[0025] 图4是传统的灯具制造的流程图。
[0026] 图5是更详细的传统的灯具制造的流程图。
[0027] 图6是根据在此描述的各个实施例的在照明灯具中的LED管芯的截面图。
[0028] 图7和8是根据在此描述的各种其它实施例的LED的晶圆级封装的流程图。
[0029] 图9A是根据在此描述的各个实施例的安装板和多个安装在其上的LED管芯的截 面图。
[0030] 图9B是图9A的俯视图。
[0031] 图10A是在载体衬底上的LED管芯的传统封装的截面图。
[0032] 图10B是图10A的俯视图。
[0033] 图11示出了根据在此描述的各个实施例的晶圆级封装LED的性能。
[0034] 图12A是从侧面拍摄的根据在此描述的各个实施例的原型LED的照片。
[0035] 图12B是从底部拍摄的根据在此描述的各个实施例的原型LED的照片。
[0036] 图1沈是从侧面拍摄的根据在此描述的各个实施例的原型LED的另一个照片。 [0037] 图12D是从顶部拍摄的根据在此描述的各个实施例的原型LED的照片。
[0038] 图12E是从顶部拍摄的根据在此描述的各个实施例的原型LED的照片。
[0039] 图13A是从底部拍摄的根据在此描述的各个实施例的原型LED的照片。
[0040] 图13B是从顶部拍摄的根据在此描述的各个实施例的原型LH)的照片。
[0041] 图13C是根据在此描述的各个实施例的原型LH3的侧视图。
[0042]图14是在晶圆切单和背面接触的偏置之后根据在此描述的各个实施例的原型 LED的一系列照片。
[0043] 图15是示出了根据在此描述的各个实施例（远的右侧）的原型LED和其它LED 的相对尺寸的照片。
[0044] 图16是在切单、安装在安装板上和安装在LED灯具中之后根据在此描述的各个实 施例的原型LED的一系列的照片。
【具体实施方式】
[0045] 现在将参考附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本 发明可以被具体实现为许多不同的形成并且不应该被认为其限于在此所述的实施例。相 反，这些实施例被提供来使得本公开将是彻底且完全的，并且将充分地向本领域技术人员 表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见层和区域的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自 始至终类似的数字指的是类似的元件
[0046] 应当理解，在元件（例如层、区域或者衬底）被描述为在其它元件"上"时，它可以 直接位于其它元件上或者也可能存在夹在中间的元件。此外，例如"在...之下"或者"覆 在...上面"的相对术语在此可以被使用来描述一个层或区域与另一层或区域相对于如图 中所示出的衬底或底部层的关系。应当理解，这些术语意图包含除在图中描述的方向之外 的器件的不同方向。最后，术语"直接地"意思指没有夹在中间的元件。如在此使用的，术语 "和/或"包括关联的列出项目中的一个或更多个的任何及所有的组合且可以简写为'7"。 [0047] 应当理解，虽然在此可以使用术语第一、第二等等来描述各种元件、组件、区域、层 和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受限于这些术语。这些术语仅被用 来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本发明 教导的情况下在下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分也可以被称为第二元件、组件、 区域、层或部分。
[0048] 参考截面的和/或其它示例（其是本发明的理想实施例的示意图）在此描述本发 明的实施例。同样地，作为例如制造技术和/或容差的结果的与示例形状的偏离将是可能 发生的。因此，本发明实施例不应该被认为限于在此示出的区域的特定形状而是将包括例 如由制造产生的在形状上的偏差。例如，由于正常的制造公差，被示出或描述为矩形的区域 通常将具有圆的或弯曲的部分。因此，在图中示出的区域实际上是示意性的并且它们的形 状不意图示出器件的区域的精确形状并且不意图限制本发明的范围，除非在此另有定义。
[0049] 除非在此另有定义，否则在此使用的所有术语（包括技术的和科学的术语）都具 有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同的意思。还将理解，术语（例如在通常使 用的词典中确定的那些）应该被解释为具有与它们在相关技术和本说明书的背景中的意 思指一致的意思，并且将不会从理想化的或过度形式的意义上来解释，除非在此明白地如 此定义。
[0050] 为了便于理解在此的描述，现在将通常参考在基于碳化硅（SiC)的生长衬底上的 基于氮化镓（GaN)的发光二极管描述一些实施例。然而，本领域技术人员将理解，本发明的 其它实施例可以根据生长衬底和外延层的各种不同的组合。例如，组合可以包括：在GaP生 长衬底上的AlGalnP二极管；在GaAs生长衬底上的InGaAs二极管；在GaAs生长衬底上的 AlGaAs二极管；在SiC或者蓝宝石（A1203)生长衬底上的SiC二极管和/或在氮化镓、碳化 硅、氮化铝、蓝宝石、氧化锌和/或其它生长衬底上的基于III族氮化物的二极管。此外，在 其它实施例中，生长衬底可以不必出现于成品中。例如，在形成发光二极管之后可以去除生 长衬底，和/或在去除生长衬底之后可以在发光二极管上提供接合的衬底。在一些实施例 中，发光二极管可以是由 Cree, Inc. of Durham, North Carolina North Carolina制造和销 售的基于氮化镓的LED器件。
[0051] 在此描述的各种实施例可以通过在晶圆级执行像封装的处理步骤来增强LED的 流明/美元性能，以允许减少分立级LED管芯或者芯片的处理及其封装的组装。因此，在此 描述的各种实施例可以将芯片或者管芯的制造和封装合并到较少的步骤中，因此通过执行 管芯的晶圆级处理而不是组件级处理以允许并行处理成本降低的杠杆作用是可行的。在此 描述的各种实施例可以将管芯和组件切单移动到LED灯制造线的末端。此外，在此描述的 各种实施例也可以减少在LH)管芯和LED封装测试之间的冗余的特征化步骤，其可以允许 进一步降低制造费用，诸如劳动力、在产时间和资本费用。最终，在此描述的各种实施例可 以将Lm)管芯紧密地封装在安装板上以允许增强的发光效率。
[0052] 在此描述的各种实施例可以起因于如下认识：传统地，LH)管芯被切单和分类，且 放置在管芯片上，所述管芯片被运往组件工厂，仅仅从管芯片上去除管芯且将管芯重新置 于面板上。因此，传统的LED制造始于晶圆，切单晶圆并且随后基本上重新组装晶圆，仅再 次重复在所述切单之后测试和测量的过程。在此描述的各种实施例可以提供制造 LED的方 法和制造 LH)照明灯具的方法，其可以至少部分地减少或者消除这些冗余。此外，在此描述 的各种实施例可以提供这样制造的LED和LED照明灯具。
[0053] 图1A是包括多个LED管芯的LED晶圆的截面图。参考图1A，LED晶圆1〇〇包括分 别具有第一和第二相对面ll〇a、110b的二极管区域110并包括在其中的η型层112和p型 层114。可以提供其它层或者区域，其可以包括量子讲、缓冲层等等，其不必在此描述。此外， η型层112和p型层114可以彼此邻近以形成p-n结或者可以彼此间隔开。层的一方或者 双方可以在二极管区域110的表面处或者可以埋在二极管区域内。阳极接触160电阻地接 触P型层114并延伸在第一面110a上。阳极接触160可以直接电阻地接触p型层114,或 者可以通过一个或多个导电通孔162和/或其它中间层电阻地接触p型层114。阴极接触 170电阻地接触η型层112并也延伸在第一面110a上。阴极接触可以直接电阻地接触 n型 层112,或者可以通过一个或多个导电通孔172和/或其它中间层电阻地接触η型层112。 如图1Α所示，都延伸在第一面110a上的阳极接触ie〇和阴极接触170是共面的。
[0054] 在此二极管区域110也可以称为"LED外延区域"或者简单地称为"Lm)外延"，因 为它是典型地外延在衬底120上形成的。例如，基于III族氮化物的LED外延110可以形 成在碳化硅生长衬底上。在一些实施例中，生长衬底可以存在于成品中。在其它实施例中， 生长衬底可以被减薄或者去除。在其它实施例中，可以提供不同于生长衬底的其它衬底，并 且其它衬底可以在去除生长衬底之后接合到LED。LED外延110限定多个LED管芯110'。
[0055] 再次如图1A中所示，衬底120,例如透明的碳化硅生长衬底或者透明的蓝宝石生 长衬底，被包括在二极管区域110的第二面110b上。衬底120包括邻近二极管区域110的 第二面110b的内面120c和远离内面120c的外面120b。
[0056] 图1B示出了载体晶圆180,其包括主体182,其可以包括氮化铝（A1N)、氧化铝和/ 或硅。在其它实施例中，可以使用金属芯衬底、印刷电路板和/或其它载体晶圆。载体晶圆 180包括载体晶圆面182a和在其上的阳极垫盘184和阴极垫盘186。阳极和阴极垫盘可以 包括镀银的铜和/或其它导电材料。封装的器件阳极192和封装的器件阴极194可以被提 供在主体182的第二面182b上，且可以使用延伸在主体182中和/或围绕主体182延伸的 内部通孔和/或导电层196与阳极垫盘184和阴极垫盘186分别连接。载体晶圆180也可 以在其中包括静电放电保护器件。在一些实施例中，主体182包括硅，并且通孔196可以使 用传统的穿通硅通孔（TSV)技术制造。在一些实施例中，载体晶圆180大约100 μ m厚，且 在其它实施例中，载体晶圆的厚度可以在约30 U m到约500 μ m之间。在一些实施例中，阳 极和阴极垫盘和封装的器件阳极和阴极可以不到约1〇 ^ m厚。
[0057] 在图1B中，阳极垫盘184和封装的器件阳极1犯具有大约相同的尺寸和形状。此 夕卜，阴极垫盘186和封装的器件阴极194也有大约相同的尺寸和形状。然而，这不是必须的 情况。例如，如图1K中所示，封装的器件阳极192和/或封装的器件阴极194可以小于相 应的阳极垫盘184和阴极垫盘186。因此，由于在封装制造级处的布置能力可能是低的，因 此可以在封装的器件阳极192和阴极194之间提供更多的分离以提供更封装友好的环境。 如图1K所示，可以在封装的器件阳极192和封装的器件阴极194之间提供更宽的间隙。因 此，封装的器件阳极192和/或封装的器件阴极194可以被配置用于表面安装。因此，图1B 和1K示出了载体晶圆，其包括在其相对面上的接触阵列和通孔阵列，通孔阵列将在相对面 上的相应接触电气地彼此连接。此外，图 1κ示出了实施例，其中在相对面上的接触阵列中 的相应接触在其之间具有不同的尺寸。 _
[0058] 更具体地，根据在此描述的各个实施例，图1Q和1R示出了在载体晶圆180上的 阳极垫盘184、封装的器件阳极192、阴极垫盘186和封装的器件阴极194的配置。如图1Q 所示，封装的器件阳极I92可以大于阳极垫盘184,且封装的器件阴极194可以小于阴极垫 186,以便于LED的表面安装。在其它实施例中，如图1R所示，在封装的器件阳极192和封 装的器件阴极194之间可以比在阳极垫盘1S4和阴极垫盘186之间存在更多的间距，以便 于LED的表面安装。此外，例如可以在封装的器件阴极194中提供诸如凹槽193的特征以 允许识别LED的方向。根据各种其它实施例，也可以提供其它类型的方向识别特征，且可以 在封装的器件阳极192中、在封装的器件阴极1M中和/或在载体管芯的主体1 8〇中提供 方向识别特征。因此，载体管芯可以被配置用于LED的表面安装和/或允许LED的方向识 另ij。在一些实施例中，载体具有约〇· 7mmX0. 7mm的尺寸，封装的器件阴极1M可以具有约 0. 65mmX0. 25mra的尺寸，封装的器件阳极！92可以具有〇· 65臟><〇· 25mm的尺寸，且在封装 的器件阳极192和封装的器件阴极1M之间的间距可以约为〇· 15mm。
[0059] 图1A示出了 LED晶圆，其被配置用于倒装安装在例如图1B的载体晶圆180的 载体晶圆上。倒装安装的发光二极管管芯的各种配置可以用于在此描述的各个实施例 中的LED晶圆中。根据在此描述的各个实施例的其它发光器件可以被配置用于非倒装 安装在安装衬底上，如例如在2009年8月10日提出的Bergmann等人的美国专利申请 公开 2011/0031502，题为"Light Emitting Diodes Including Integrated Backside Reflector and Die Attach〃中描述和示出的，其转让给本申请的受让人，通过引用将其公 开全部并入于此，就如同在此完整陈述一样。此外，根据在此描述的各个实施例的其它发 光器件可以被配置为垂直发光器件，如例如在2〇〇2年1月25日提出的授予Slater, Jr等 人的美国专利 6, 791，119,题为 "Light Emitting Diodes Including Modifications for Light Extraction"中描述和不出的，其转让给本申请的受:让人，通过引用将其公开全郃并 入于此，就如同在此完整陈述一样。
[0060] 图1B还示出了在载体晶圆180的第二面182b中的多个划线190,其限定多个载体 管芯，所述载体管芯具有与在LED晶圆100上的多个LED管芯110'类似的长度和宽度。可 以使用金刚石工具、激光和/或其它传统的划线技术进行划线。此外，如下面将描述的，划 线可以不需在图1B中执行，而是可以在将LED晶圆100附接到载体晶圆180之后执行。
[0061] 因此，图1A示出了提供LED晶圆100,其包括在LED衬底12〇上的多个LED管芯 110'，所述多个LED管芯110'包括在其远离LED衬底1 2〇的面110a上的阳极接触和阴极 接触160、170。图1B示出了提供载体晶圆18〇以及还示出了载体晶圆的可选的划线190以 限定多个载体管芯180'，所述载体管芯180'具有与多个LED管芯110'类似的长度和宽度。
[0062] 现在参考图1C，LED晶圆100和载体晶圆18〇被接合，使得阳极接触和阴极接触 160、170邻近载体晶圆180,且LED衬底120远离载体晶圆180。更具体地，如图1C所示， LH)晶圆1〇〇安装在载体晶圆180上，这样使得第一面110a邻近第一载体晶圆面18加,第 二面110b远离载体晶圆180,阳极垫盘184邻近阳极接触160,且阴极垫盘I 86邻近阴极接 触170。在一些实施例中，使用诸如共熔金/锡焊料层188的接合层以电气地、热地和/或 机械地将阳极接触160连接到阳极垫盘184,且将阴极接触Π 0连接到阴极垫盘186。在其 它实施例中，例如使用热压结合或其它技术可以提供阳极接触160到阳极垫盘184的直接 附接和阴极接触170到阴极垫盘186的直接附接。
[0063] 现在参考图1D，成形接合到载体晶圆1S0的LED衬底120。在图1D中，通过例如使 用锯片、激光、湿法和/或千法刻蚀、和/或其它传统的斜切技术在衬底120的第二面120b 中形成斜切210来使成形发生。可以提供斜切和/或刻面的各种形状。例如，可以在外面 上执行"X" -形切割，且也可以执行侧壁斜切210。在斜切之前或者之后，衬底120可以被 减薄。在其它实施例中，整个LED衬底120可以被去除。此外，在一些实施例中，在图1C中 如果载体晶圆180的划线没有在附接之前进行，则在图1D中划线可以在附接之后进行。
[0064] 在图1D中，斜切210延伸到衬底120的第二面120b中。然而，也可以提供延伸穿 过衬底120的更深的斜切。在其它实施例中，斜切可以延伸到二极管区域110中，且在一些 实施例中斜切可以延伸穿过二极管区域110。在其它实施例中，斜切可以延伸到载体晶圆 180的主体182中。因此，例如，如图1L所示，斜切210'延伸穿过衬底1 2〇,穿过二极管区 域110并进入载体晶圆180的主体182中。通过提供更深的斜切，后续的磷光体的涂层（下 面描述）可以沿着二极管区域110的边缘或者侧壁延伸，并可以减少或者防止来自LED的 不期望的边缘发射的产生。例如，当蓝色LED和沿着二极管区域的边缘或者侧壁延伸的黄 色磷光体一起使用时，可以减少或者防止不期望的蓝色边缘发射。
[0065] 也如上面所提到的，在一些实施例中，整个LED衬底120可以被去除。因此，如图 1M所示，衬底120被完全去除。衬底去除可以在斜切之前或者之后发生。在其它实施例中， 衬底可以在斜切之前被减薄，并且剩余的衬底可以在斜切之后被去除。
[0066] 现在参考图1E，波长转换材料220被施加到已经成形的LED衬底120。可以根据 各种配置提供波长转换材料220，其在此也通常称为"磷光体"。在一些实施例中，二极管区 域110被配置为发射蓝光，例如具有约450-460nm的主波长的光，且波长转换层220包括黄 色磷光体，例如YAG:Ce磷光体，其具有约550nm的峰值波长。在其它实施例中，二极管区域 110被配置为在其通电时发射蓝光，且波长转换材料220可以包括黄色磷光体和红色磷光 体的混合物，例如基于CASN的磷光体。在其它实施例中，二极管区域被配置为在其通电时 发射蓝光，且波长转换材料220可以包括黄色磷光体、红色磷光体和绿色磷光体的混合物， 例如LuAG:Ce磷光体颗粒。此外，这些和/或其它磷光体的颜色和/或类型的不同组合和 子组合可以被使用在混合物中和/或分离的层中。可以使用包括喷、涂覆和/或其它技术 的各种技术来施加磷光体。也可以应用磷光体预成型
[0067] 类似地，对于在图1M中示出的深的斜切的实施例，可以根据上述实施例中的任意 一个（如例如图1N中示出的）施加波长转换材料220。如已经提到的，通过用磷光体涂覆 二极管区域110,可以减少或者防止例如来自二极管区域的侧壁或者边缘的过量的蓝光的 不期望的发射。
[0068] 现在参考图1F,随后在己经被划线的载体晶圆180和LED晶圆100上执行切单 23〇,所述LED晶圆100已经接合到载体晶圆180而且已经成形210而且具有施加于其的波 长转换材料220。可以使用传统的切单技术使切单沿着对应于划线190的切单线230发生。 如图1G所示，切单提供多个LED管芯110'，其中相应的一个接合到相应的载体管芯180'。 阳极192和阴极194被提供在载体管芯182上，远离LED管芯110。此外，衬底120也可以 被提供。注意仅仅在图1G中示出了这些LED管芯/载体管芯中的一个。图10示出了图1N 的切单的LED器件，其中未包括衬底120,且磷光体涂层220沿着LED管芯110的侧壁延伸。 [0069] 参考回图1D，其示出了通过斜切成形的衬底。然而，如现在将与图1H-1J结合被描 述的，可以提供衬底成形的其它技术。具体地，图1H示出了在外衬底面上提供纹理212,继 之以波长转换材料220的施加。可以使用刻蚀和/或其它技术进行纹理化。也可以进行衬 底减薄。在其它实施例中，可以去除整个LED衬底120,且可以进行二极管区域110的第二 面的纹理化。
[0070]如也在图1F中示出的，图II示出了纹理化的器件的切单。图^示出了具有纹理 化衬底的产生的LED管芯。也应理解，在其它实施例中，斜切和纹理化可以结合，例如通过 使用锯片以提供图1D的斜切并且随后如图1H所示在露出的表面进行纹理化。在其它实施 例中，可以去除衬底120,且可以提供LED110'的第二（外）面ii〇b的纹理化。图ip示出 了纹理化的器件的切单，其受到深的斜切，如在图1N中示出的。纹理化可以延伸在LED管 芯的第二（外）面110b上和/或可以沿着其侧壁延伸。另外，也可以在led管芯的第二面 110b上提供X-切割。
[0071]图1S-1U也示出了根据在此描述的各种其它实施例的器件的切单。具体地，在图 1S中，图1L的深的斜切的包括成形的衬底120的晶圆在磷光体层被施加于该晶圆之后被 切单。因此，如图1S所示，半导体LED管芯包括外面120b、内面ll〇a和多个在其之间的侧 壁110c。载体管芯180'包括外面182a、内面182b和多个在其之间的侧壁182c。LED管芯 110'的内面ll〇a电气地连接到载体管芯182的内面182b。磷光体层220直接在LED管芯 110'的外面120b上延伸，直接在LED管芯110'的多个侧壁ll〇c上延伸且直接在载体管 芯的多个侧壁l 82c上延伸。在一些实施例中，磷光体层覆盖LED管芯110'的外面120b和 LED管芯110'的多个侧壁110c，且部分地覆盖载体管芯180'的多个侧壁。还有如图1S中 示出的，磷光体层22〇可以沿着载体管芯180'的内面182b和外面182a的方向伸出超出载 体管芯1 82。因此，在图1S中，磷光体层可以在水平方向上伸出超出载体管芯体182的侧壁 182c。可以例如通过成形发生的深度和/或轮廓，通过提供的磷光体层的厚度和/或通过 其它技术控制磷光体层220的伸出的程度。
[0072] 图1T示出了其它实施例，其中提供了半导体LED管芯120的外面120b的纹理化 212,也如例如在图1J中示出的。
[0073] 图1U示出在磷光体层220上增加保护层222。在一些实施例中，磷光体层220可 以在结合剂（例如硅树脂结合剂）中包括磷光体颗粒，且保护层222可以包括如下的层（例 如硅树脂层），所述层包括例如与硅树脂结合剂相同的硅树脂，在其中没有磷光体颗粒。可 以在切单之前和/或之后增加保护层220。
[0074] 图16、1』、10、1?、15、11'和11]也示出了根据其它实施例的1^0，其包括载体180'、 LED外延区域110、主要光学部件（例如衬底120,其与LED外延区域110不同），和磷光体 层220。在一些实施例中，载体180'、LED外延区域110、主要光学部件120和磷光体层220 具有在彼此的外边缘，在一些实施例中，例如当衬底被去除时，主要光学部件可以是其它合 适的材料和/或构造，例如模制的硅树脂透镜。
[0075] 图2示出了将1^0管芯（例如图16、11、10、1?和/或15-111的1^0管芯）封装到 LH)灯具中。具体地，如图2所示，至少一个LED管芯320 (其可以对应于图1G、1J、10、1P和 /或1S-1U的产品）被直接安装在照明灯具安装板310上。照明灯具安装板310随后被安 装在照明灯具外壳330中以提供照明灯具340。如图2所示，照明灯具在LED管芯320和照 明灯具外壳330之间没有拱顶。应当理解，如在此使用的，"拱顶"可以包括平滑的或者有刻 面的结构。应当理解，在图2中以极大地简化的形式示出了照明灯具340,且其没有包括驱 动器电路、电源、散热和/或其它传统的元件。此外，外壳330可以包括不透光的/反射的 部分330a和透明的部分330b以允许光从外壳射出。
[0076] 图3是根据在此描述的各个实施例Lm)灯具制造的流程图。参考图3,例如在图 1A中示出的，在块410处制造 LED晶圆。在块420处，如例如在图1B或者1K中示出的，载 体晶圆被制造，且被可选地划线。在块430处，如例如在图1C中示出的，LED晶圆和载体晶 圆接合。划线也可以可选地发生。如例如在图1D、1H、1L和/或1M中示出的，在块440处 衬底随后被成形。在块450处，如例如在图1E、1H和/或1N中示出的，磷光体被施加。 [0077] 还有如在图3中示出的，块410-450的全部操作可以发生在"芯片工厂"处。因此， 衬底载体接合（块43〇)、衬底成形（块440)和磷光体施加（块4 5〇)可以在芯片工厂处在 晶圆级执行而不是在封装工厂处在管芯级被施加。
[0078] 继续图3的描述，可以随后在块460处执行晶圆（在块450处由芯片工厂提供） 的测试，且如例如在图1F和/或II中示出的，在块460处还可以执行切单。在块460处， 测试可以在切单之前和/或之后执行。测试和切单可以发生在独立的"模块工厂"处，或者 可以发生在芯片工厂处或者在"灯具工厂"处。因此，在一些实施例中，来自块450的完成 的晶圆可以被运往灯具工厂，所述灯具工厂随后负责测试、切单和集成成为灯具。可选地， 在需要时，图1G或者1J的整个载体管芯180'可以在灯具制造过程中的任何期望点处被去 除。随后，在块480处，如例如在图2中示出的，1^(例如图16、1 11、10、1?和/或15-11]的 LED)被安装在灯具板上，且在块490处，也如在图2中示出的，灯具板被安装在灯具外壳上。 [0079] 如例如在图3中示出的，在此描述的各种实施例可以消除封装工厂的需要并且还 可以消除模块工厂的需要。芯片制造者可以将完成的晶圆从芯片工厂运送到灯具工厂或者 模块工厂。
[0080] 形成鲜明对比的，图4提供了传统的灯具制造的概述。如在块510中所示出的，在 芯片工厂处LED晶圆被制造且切单。切单的LED芯片随后被放置在管芯片上并且发送给封 装工厂，在那里在块520处，管芯被封装。例如，管芯被安装在子基板或者其它衬底上，密 封，并且将拱顶放置在密封封装上。封装的LED随后被运往模块工厂或者灯具工厂，在其中 它们被安装在灯具板上，如在块530处所示出的。在灯具工厂处，封装的LED被安装在灯具 外壳中，如在块540处所示出的。
[0081] 图5示出了传统的灯具制造的更详细的流程图。如在块610处示出的，LED晶圆 被制造。随后，在块620处，执行晶圆级操作（例如，管芯接触形成和电气测试）。在块630 处，LED管芯被切单、测试和分类。在块640处，分类的LliD管芯被组装到分类的管芯片上。 分类的管芯片随后被运送到封装工厂，在那里，在块660处，面板被填充且磷光体被施加， 且面板再次被测试、切单、封装和分类。最终，执行块530和540的操作。
[0082] 如上所述，在此描述的各种实施例可以通过消除/减少制造步骤并且甚至消除对 一个或两个独立的工厂（封装工厂和/或模块工厂）的需要而提供在LED的制造过程中的 改善的效率。此外，根据在此描述的各个实施例也可以提供改善的发光效率。例如，图6不 出了 LED照明灯具340,其包括照明灯具安装板310和多个直接安装其上的LED管芯（诸如 图1G、1J、10、1P和/或1S-1U的LED管芯）。可以使用根据在此描述的任何实施例的LED 管芯。提供照明灯具外壳33〇,其中照明灯具安装板310安装在外壳330中，该照明灯具安 装板310包括安装其上的多个LH)管芯。如图6所示，LED管芯可以被安装在外壳中而不需 要密封和拱顶。因此，照明灯具340在相应的LED管芯110' /110"和照明灯具外壳330之 间没有拱顶。因为不需要拱顶，LED可以被封装地比传统的情况紧密得多。由此可以提供 更高的每单位面积光输出。此外，虽然在图6中示出了图1G的实施例，然而在Lm)安装板 310上安装之前，载体管芯180'也可以可选地被从LED管芯110'去除，使得多个LED管芯 110'可以被直接安装在照明灯具安装板上而没有在其之间的载体管芯。
[0083] 图7是根据各种其它实施例的LED晶圆/载体晶片制造的流程图。如图7所示， 如例如在图1A中示出的，在块702处制造 LED晶圆100,且在块704处执行晶圆处理以便提 供包括金属化的标准晶圆制造操作。如例如在图1M中示出的，在块706处，诸如衬底减薄 (包括衬底去除和/或纹理化）的衬底成形可以可选地发生，以提供厚度例如在约330 U m 和约390μπι之间的最终的LED晶圆。如例如在图1B和1K中示出的，在块712处，制造诸如 硅晶圆的载体，在块714处形成通孔，且在块716处载体晶圆的两面形成图案以提供接触。 如例如在图1C中示出的，在块722处，晶圆和载体被对准并且随后在块724处接合。如将 在图8中描述的，接合的器件随后继续进行在块726处的后端处理操作。本领域技术人员 应理解图7的全部操作可以在芯片工厂（也通常被称为"Fab"）执行。
[0084] 图8示出了还可以在芯片工厂或者在模块/灯具工厂处发生的后端处理流程。参 考图8,在块732处，接合在一起的LED晶圆和载体被安装在带上。在块734处，如果适用， 则晶圆成形可以发生。如例如在图1H中示出的，成形可以包括〃X〃-切割或者其它顶切割 以及其它操作以纹理化LK)衬底或者LED管芯。如例如在图1D、1L和/或1M中示出的，在 块734处，还可以执行斜切。如例如在图1C处示出的，在块736处，也可以使用例如直线切 割来进行载体的划线。使用例如，反应离子刻蚀（RIE)的后-锯清除可以随后被执行。如 例如在图1E、1H和1N中所示出的，在块738处，随后例如通过喷涂或者其它涂覆技术淀积 磷光体和可选的保护层。可以执行诸如颜色目标探测的初始探测。如例如在图1F和II中 所示出的，在块742处随后进行切单，例如通过使用有槽的砧分开管芯。随后可以伸展带以 进一步分离切单的器件并且在需要时可以随后执行带的伸展后固化。电和光测试可以随后 发生在块744处且诸如目视检查的光检查可以发生在块746处。随后在块748处分选和分 类LED。应当理解，图8的操作732-748可以全部发生在芯片工厂处。
[0085] 图9A、9B、10A和10B示出了根据在此描述的各个实施例可以提供的每单位面积/ 体积/高度的增加的封装密度或者光输出。根据在此描述的各种实施例中的任意一个，图 9A是安装板310 (具有多个安装在其上的LED900)的截面且图册是安装板310的俯视图。 为了便于说明，未示出连接器和接触，磷光体/保护层和LED的内部结构。如所示出的，载 体衬底1 8〇'可以有与LED外延区域110大约相同的尺寸。在其它实施例中，LED管芯和载 体管芯在长度上具有在100 μ m之内或者在彼此的15%之内的边。在其它实施例中，LED管 芯和载体管芯具有在彼此的70%之内的面积，在其它实施例中在彼此的85 %之内的面积， 且在其它实施例中具有相同的面积。此外，不需要提供拱顶或者其它分离的透镜。因此，在 灯具安装板310上的封装可以是密集的。
[0086] 形成鲜明对比的，图10A示出了在载体衬底820(也被称为子基板）上的LED810 的传统封装，其依次安装在灯具安装板310上。每一个LED 800也包括在其上的关联的拱 顶830。子基板820通常需要比LED管芯810大得多以便适应在其上的拱顶。因此，封装密 度通常比根据在此描述的各个实施例可以提供的低得多。
[0087] 例如，认为图9A和9B的LED外延区域110和图10A和10B的LED管芯810两个的 尺寸都约为1.0X1. Omm。图9A和9B的载体衬底ISO'可以稍大，例如尺寸约Li X1.lmm。 因此，根据在此描述的各个实施例，图似和册的载体衬底180'可以为约和LED外延区域 110相同的尺寸。在邻近的LED900之间的间距，显示为在图9A和9B中的"X"，在该示例中 可以约为1〇〇 μ m。可以使用的其它LH)外延区域11〇和管芯尺寸包括〇. 5mmX0. 5_。
[0088] 形成鲜明对比的，在图l〇A和l〇b中，子基板S20比LED管芯810大得多，例如使 用与图9A/9B相同的LED管芯尺寸（约1.0X1. 0)时尺寸至少约为3X3。需要该更大尺寸 的子基板82〇以保持拱顶83〇。因此，假设相同的子基板间距X，在邻近的LED管芯810之 间的距离"y"可以约为 2〇〇〇μηι。因此，图10A-10B的实施例在安装板310上具有比在此 (例如在图9Α和册中）描述的各种实施例低得多的管芯封装密度。图9Α和9Β的实施例 因此可以提供每单位安装板310的面积更多的光输出。
[0089] 现在将提供在现有的LED (如由图10Α和10Β的LED 800示出的）和根据在此描 述的各个实施例的LED(如由图9A和9B的LED900示出的）之间的比较，以定量地示出根 据在此描述的各个实施例可以提供的更高的光效率。
[0090] 具体地，图 10A 和 10B 的 LED800 可以由Cree? XLamp? XB-D white Lm)代 表，如在题为〃 O*鍾壽 Jtt顧1明傘 XB_D White LED"，Cree Document No CLD-DS45Rev 4, 2011-2012的产品族数据表中深入地描述的，如在此陈述一样通过参考将其公开全部并 入于此。如在该数据表中描述的，XB-D LED管芯810可以具有〇· 7mmX0. 7mm，或者约0. 5mm2 的尺寸。子基板或者载体820可以具有2.45mmX2.45mm，或者约6mm2的尺寸。XB-D LED的 总高度可以是1· 84mm，载体的总厚度是〇· 76mm且拱顶83〇的总厚度是l〇8mm。如记录在上 述引用的产品族数据表的第一页上的，XB-D LED构成Cree's最小的发光类LED，且可以在 的标准温度处在350mA的标准驱动电流处产生高达136流明/瓦（l m/w)的冷白光。因此， 在每单位面积基础上，XB-D LED可以广生尚达l36lm/w/(2· 45mmX2. 45mm)或者约22流明 每瓦每平方毫米。
[0091] 形成鲜明对比的，在此描述的各种实施例，如图9A所示，可以使用与XB-D LED相 同的0· 7匪X0. 7mm LED管芯110且可以使用尺寸也约为0· 7mmX0. 7_的载体管芯180,。 如图11所示，对于约107流明每瓦的平均输出，这些器件的各种样品产生了约105和约110 流明之间的冷白光（在图11中在约6100和6500K之间）。因此，根据在此描述的各个实施 例的LED可以产生1071m/wA〇. 7mmX0. 7mm)，或者至少约200流明每瓦每平方毫米。这构 成在流明每瓦每平方毫米的相对于XB-D LED的几乎十倍的提高。
[0092] 因此，在此描述的各种实施例可以提供包括LED外延区域110和载体管芯180'的 半导体LED管芯900,载体管芯180'电气地连接到半导体LED管芯110,其中LED外延区 域110和载体管芯180'在长度上具有在彼此的100 μ m之内的或者在彼此的15%之内的 边。在一些实施例中，LED外延区域110和载体管芯18〇'具有相同的边长。在其它实施例 中，在图9A的LH)外延区域110和载体管芯180'之间的尺寸差可以不到约ΙΟΟμηι、不到约 200 μ m、不到约500 μ m、不到约10 %、不到约5 %和在各个实施例中，可以基本上是零（使得 LED外延区域110和载体衬底180'可以约是相同的尺寸）。这些关系可以适用于任何载体 管芯和LED管芯，其小与、大于或者与在此描述的各种实施例不同。在一些实施例中，这些 LED可以产生至少45流明每瓦每平方毫米的冷白光（在一些实施例中，约6000K)。在其它 实施例中，这些LK)可以产生至少100流明每瓦每平方毫米，且在其它实施例中，这些LED 可以产生至少约200流明每瓦每平方毫米的冷白光（在一些实施例中约6000K)。对于暖 白光，这些值可以降低约 3〇%，使得在此描述的各种实施例可以产生至少30流明的暖白光 (约3〇ΟΟΚ)每瓦每平方毫米，且在一些实施例中， 7〇流明的暖白光每瓦每平方毫米，且在其 它实施例中，至少约140流明的暖白光每瓦每平方毫米载体管芯的面积。
[0093]图10Α-10Β的XB-D LED和根据在此描述的各个实施例的LED的比较输出也可以 在1 每体积"（mm3)的基础上提供。如在此使用的，"体积"意思指载体管芯的面积和LED的 总高度的乘积，且没有考虑由拱顶830的形状和/或LED管芯的斜切所引起的减小的体积。 如在上述引用的产品族数据表中描述的，XB-D LED可以具有约1.84mm的总高度，使得其每 单位体积的总输出可以计算为136lm/w/ (2. 45mniX 2. 45mmX 1. 84mm)，或者约12流明每瓦 每立方毫米。形成鲜明对比的，如图9A和9B示出各种实施例可以具有约lram的总高度，从 而在一些实施例中产生至少45流明每瓦每立方毫米LED的体积的冷白光，在其它实施例中 至少约100流明每瓦每立方毫米LED的体积的冷白光，以及在其它实施例中至少约200流 明每瓦每立方毫米LED的体积的冷白光。暖白光值可以减小约30%,以在一些实施例中产 生每立方毫米Lm)的体积至少30流明的暖白光，在其它实施例中每瓦每立方毫米LED的体 积至少70流明的暖白光，以及在其它实施例中每瓦每立方毫米LED的体积至少约140流明 的暖白光。
[0094] 如上所述，与例如在上述引用的产品族数据表中描述的ΧΒ-DL^D相比，在此描 述的各种实施例可以提供非常小的LED管芯/载体封装。如上所述，XB-D LED具有约 2. 45mmX2. 45mm或者约6mm2的面积。相比之下，使用尺寸相同的0· 7mmX0. 7mm的LED管 芯，在此描述的各种实施例可以具有约0. 5mm2的面积。在此描述的其它实施例可以使用较 大的管芯尺寸和较大的载体尺寸以产生不到约1mm 2的面积，并且其它实施例可以进一步增 加管芯和载体尺寸以产生不到约2mm2的面积。也可以使用较小的管芯尺寸。此外，在此描 述的各种实施例的高度在其它实施例中可以小于约1. 5_。
[0095] 现在将提供在此描述的各种实施例的其它尺寸。具体地，载体管芯180可以具有 在50 μ m和约100 μ m之间的厚度，且LED管芯（外延区域110和衬底120)可以具有在约 100 μ m和约1000 μ m之间的厚度，且在一些实施例中厚度可以是约150 μ m、约250 μ m或者 约400μηι，且在一些实施例中厚度小于约50〇μιη。特定的实施例可以使用大约ΙΟΟμηι厚 的载体管芯和大约335 μ m厚的LED管芯。对于有240mmX 320mm面积的LED管芯的特定 的厚度可以是约140 μ m ;对于500mmX500mm的面积可以是约250 μ m ;对于350mmX470mm 的面积可以是约 155 μ m ;对于约 700mmX700mm、85〇mmX85〇mm、1000mm 乘 1000mm 或者 1400mmX1400mm的面积可以是约355μιη。此外，市场上可得的蓝宝石管芯的厚度可以在 85 μ m和约150 μ m之间，且厚度通常小于约200 μ m。在一些实施例中可以增加磷光体涂层， 其在一些实施例中可以具有小于约1画的厚度，在其它实施例中在10 μ m和5〇0 μ m之间， 且在其它实施例中在约20 μ m和约60 μ m之间。
[0096] 因此，根据在此描述的各个实施例的LED可以包括半导体LED管芯，其包括电气地 连接到LED管芯的载体管芯和LED外延区域，其中LED外延区域和载体管芯在长度上具有 在彼此的100 U m之内的边，且在一些实施例中具有相同的边长。此外，这些LED可以与照 明灯具安装板和照明灯具外壳相结合以提供照明灯具， LED管芯安装在所述照明灯具安装 板上，照明灯具安装板安装在所述照明灯具外壳中，其中照明灯具在LED管芯和照明灯具 外壳之间没有拱顶。
[0097] 其它实施例可以提供包括照明灯具安装板、多个LED和照明灯具外壳的照明灯 具，多个LH)安装在照明灯具安装板上，包括多个安装在其上的LED的照明灯具安装板安装 在照明灯具外壳中。照明灯具在相应的LED和照明灯具外壳之间没有拱顶。
[0098] 图12-16提供了根据在此描述的各个实施例的原型LED的照片。根据在此描述的 各个实施例，提供这些图以突出在原型LED的各种特征之间的比例和尺寸的关系，诸如载 体、外延区域、主要光学部件和磷光体层。具体地，根据在此描述的各个实施例的原型LED， 图12A是其一个侧面的照片，图12B是其底部的照片，图12C是其另一侧的照片且图12D和 12E是其顶部的照片。图13A提供了更详细的底部照片，且图13B提供了更详细的顶部照 片。根据在尺寸上载体管芯和衬底管芯是〇· 7ι?χ〇· 7mm，图13C提供了具有尺寸的侧面的 照片。
[0099] 图14提供了切单之后的晶圆、原型LED组件、背侧接触和在偏置下的原型LED的 照片。图15示出了各种LED的相对尺寸，诸如从受让人Cree, Inc.可得的XB-D LEDs，XM-L 高压和XT-E，其中根据在此描述的各种实施例的〇. 7mmX0· 7mm LED在远右侧示出且被标 记为〃WLP〃。最终，图16提供了根据在此描述的各个实施例的LED在管芯切单之后和当安 装在安装板上和安装在设备中的照片。
[0100] 因此，在此描述的各种实施例可以将测试和切单移动到晶圆级处理的最末端。由 此可以改善生产效率和/或发光效率。
[0101] 在此已经与包括流程图块的操作流程图结合描述了各种实施例。应当注意，在一 些可替代实施例中，除非在此明确地相反说明，记录在块中的功能/行为可以不按照流程 图中记录的顺序发生。例如，除非在此明确地相反说明，连续地示出的两个块实际上可以基 本上同时执行或者有时块可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能/行为。此外，流 程图的给定块的功能可以分离成多个块和/或两个或更多个块的功能可以至少部分地集 成。最终，可以在示出的块之间增加/插入其它块。
[0102] 与上述描述和附图结合，在此已经公开了许多不同的实施例。应当理解，文字地描 述和示出这些实施例的每个组合和子组合将是过度重复和困惑的。相应地，包括附图的说 明书应该被解释为构成在此描述的实施例的所有组合和子组合的完整的书面描述，以及构 成制造和使用这些组合和子组合的方式和步骤的完整的书面描述，并且将要支持任何这种 组合或者子组合的权利要求。
[0103] 在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型实施例，并且虽然采用了具体术语， 但是只是在通用的和叙述的意义上来米用它们而非为了限制在下面如权利要求中所阐述 的本发明的范围。
【权利要求】
1. 一种制造多个发光二极管LED的方法，所述方法包括： 提供包括LED衬底上的多个LED管芯的LED晶圆，所述多个LED管芯包括在其远离所 述LED衬底的面上的阳极接触和阴极接触； 提供载体晶圆； 将所述LED晶圆和所述载体晶圆接合，使得所述阳极接触和阴极接触邻近所述载体晶 圆且所述LED衬底远离所述载体晶圆； 成形接合到所述载体晶圆的所述LED晶圆； 施加波长转换材料到所述成形的LED晶圆；以及 将所述载体晶圆和所述LED晶圆切单以提供多个LED管芯，所述LED晶圆已经接合到 所述载体晶圆且已经成形且具有施加于该LED晶圆的波长转换材料，所述多个LED管芯中 的相应LED管芯接合到相应的载体管芯，且具有与其所接合到的载体管芯类似的长度和宽 度。
2. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括： 将所述载体晶圆划线以限定多个载体管芯，所述多个载体管芯具有与所述多个LED管 芯类似的长度和宽度。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述划线在所述接合之前或者之后执行。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述成形包括斜切所述LED衬底。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述成形包括纹理化所述LED衬底。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述成形包括减薄或者去除所述LED衬底。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中在所述减薄或者去除之后纹理化所述LED管芯。
8. 根据权利要求5所述的方法，其中所述成形进一步包括斜切所述LED衬底。
9. 根据权利要求6所述的方法，其中所述成形进一步包括斜切所述LED管芯。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中所述LED管芯和所述载体管芯具有在长度上在彼 此的100 μ m之内的边。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中所述LED管芯和所述载体管芯具有相同的边长。
12. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述切单之后： 去除所述相应的载体管芯。
13. 根据权利要求1所述的方法，其中在所述切单之后： 将所述LED管芯中的至少一个直接安装在照明灯具安装板上；以及 将所述照明灯具安装板安装在照明灯具外壳中以提供照明灯具，所述照明灯具安装板 包括直接安装在所述照明灯具安装板上的所述LED管芯中的至少一个。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中执行将所述LED管芯中的至少一个直接安装在 照明灯具安装板上和将所述照明灯具安装板安装在照明灯具外壳中以提供照明灯具，而不 在所述LED管芯中的至少一个上提供拱顶，所述照明灯具安装板包括直接安装在所述照明 灯具安装板上的所述LED管芯中的至少一个。
15. 根据权利要求1所述的方法，其中提供载体晶圆包括提供载体晶圆，所述载体晶圆 包括在其相对面上的接触阵列和将所述相对面上的相应的接触彼此电气地连接的通孔阵 列。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中在所述相对面上的接触阵列中的相应接触在其 之间具有不同的尺寸。
17. -种发光二极管LED,包括： 包括LED外延区域的半导体LED管芯；以及 电气地连接到所述LED管芯的载体管芯，其中所述LED外延区域和所述载体管芯具有 在长度上在彼此的100 μ m之内的边。
18. 根据权利要求17所述的LED，其中所述LED外延区域和所述载体管芯具有相同的 边长。
19. 根据权利要求17所述的LED，其中所述LED产生至少约200流明每瓦每平方毫米。
20. 根据权利要求17所述的LED，其中所述LED产生至少100流明每瓦每平方毫米。
21. 根据权利要求17所述的LED，其中所述LED产生至少45流明每瓦每平方毫米。
22. 根据权利要求17所述的LED，其中所述LED产生至少约140流明的暖白光每瓦每 平方毫米。
23. 根据权利要求17所述的LED，其中所述LED产生至少70流明的暖白光每瓦每平方 毫米。
24. 根据权利要求17所述的LED，其中所述LED产生至少30流明的暖白光每瓦每平方 毫米。
25. 根据权利要求17所述的LED，与如下部件相结合： 照明灯具安装板，所述载体管芯直接安装在所述照明灯具安装板上；以及 照明灯具外壳，所述照明灯具安装板安装在所述照明灯具外壳中以提供照明灯具， 其中所述照明灯具在所述载体管芯和所述照明灯具外壳之间没有拱顶。
26. 根据权利要求17所述的LED，进一步包括在所述载体管芯上的阳极和阴极，其远离 所述LED管芯。
27. 根据权利要求17所述的LED，其中所述LED管芯进一步包括衬底。
28. -种发光二极管LED,包括： 半导体LED管芯，其包括LED外延区域；以及 载体管芯，其电气地连接到所述LED管芯，其中所述LED外延区域和所述载体管芯具有 在长度上在彼此的约15%之内的边。
29. 根据权利要求28所述的LED，其中所述LED外延区域和所述载体管芯具有相同的 边长。
30. 根据权利要求28所述的LED，其中所述LED产生至少约200流明每瓦每平方毫米。
31. 根据权利要求28所述的LED，其中所述LED产生至少100流明每瓦每平方毫米。
32. 根据权利要求28所述的LED，其中所述LED产生至少45流明每瓦每平方毫米。
33. 根据权利要求28所述的LED，其中所述LED产生约140流明的暖白光每瓦每平方 毫米。
34. 根据权利要求28所述的LED，其中所述LED产生至少70流明的暖白光每瓦每平方 毫米。
35. 根据权利要求28所述的LED，其中所述LED产生至少30流明的暖白光每瓦每平方 毫米。
36. 根据权利要求28所述的LED，与如下部件相结合： 照明灯具安装板，所述载体管芯直接安装在所述照明灯具安装板上；以及 照明灯具外壳，所述照明灯具安装板安装在所述照明灯具外壳中以提供照明灯具， 其中所述照明灯具在所述载体管芯和所述照明灯具外壳之间没有拱顶。
37. 根据权利要求28所述的LED，进一步包括在所述载体管芯上的阳极和阴极，其远离 所述LED管芯。
38. 根据权利要求28所述的LED，其中所述LED管芯进一步包括衬底。
39. 一种发光二极管LED,包括： 半导体LED管芯，其包括内面和外面和多个在其之间的侧壁； 载体管芯，其包括内面和外面和多个在其之间的侧壁，其中所述LED管芯的所述内面 电气地连接到所述载体管芯的所述内面；以及 磷光体层，其直接在所述LED管芯的外面上延伸，直接在所述LED管芯的多个侧壁上延 伸且直接在所述载体管芯的多个侧壁上延伸。
40. 根据权利要求39所述的LED，其中所述磷光体层覆盖所述LED管芯的所述外面和 所述LED管芯的所述多个侧壁以及部分地覆盖所述载体管芯的所述多个侧壁。
41. 根据权利要求39所述的LED，其中所述磷光体层在沿着所述载体管芯的面的方向 上伸出超出所述载体管芯。
42. 根据权利要求39所述的LED，进一步包括在所述磷光体层上的保护层，其远离所述 LED管芯和所述载体管芯。
43. 根据权利要求42所述的LED，其中所述磷光体层包括在硅树脂结合剂中的磷光体 颗粒，且其中所述保护层包括没有所述磷光体颗粒在其中的硅树脂层。
44. 根据权利要求39所述的LED，其中所述载体管芯被配置用于所述LED的表面安装。
45. 根据权利要求39所述的LED，其中所述载体管芯包括特征部件，其被配置为允许识 别所述LED的方向。
46. 根据权利要求39所述的LED，进一步包括在所述载体管芯上的阳极和阴极，其远离 所述LED管芯。
47. 根据权利要求39所述的LED，其中所述LED管芯进一步包括衬底。
48. 一种发光二极管LED,包括： 载体； LED外延区域； 不同于所述LED外延区域的主要光学部件；以及 磷光体层， 其中所述载体、LED外延区域、主要光学部件以及磷光体层具有在彼此的ΙΟΟμπι之内 的外边缘。
49. 根据权利要求48所述的LED，其中所述载体、LED外延区域、主要光学部件以及磷 光体层具有相同尺寸的外边缘。
50. 根据权利要求48所述的LED，与如下部件相结合： 照明灯具安装板，所述载体直接安装在所述照明灯具安装板上；以及 照明灯具外壳，所述照明灯具安装板安装在所述照明灯具外壳中以提供照明灯具， 其中所述照明灯具在所述载体和所述照明灯具外壳之间没有拱顶。
51. 根据权利要求48所述的LED，进一步包括在所述载体上的阳极和阴极，其远离所述 LED外延区域。
52. 根据权利要求48所述的LED，进一步包括在LED外延区域和所述磷光体层之间的 衬底。
【文档编号】H01L21/00GK104285277SQ201380024612
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年3月25日 优先权日:2012年4月9日
【发明者】M·J·伯格曼, D·T·爱默生, J·G·克拉克, C·P·赫塞尔 申请人:克里公司