(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1の光変換材料を付与することおよび前記第2の光変換材料を付与することは、前記LED上へ前記第1および第2の光変換材料をスクリーン印刷することを含む、請求項1に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【
図1A】
図1Aは、本技術の実施形態によって構成されるマイクロエレクトロニクスデバイスを搭載した代表的なマイクロエレクトロニクスワークピースを示す部分概略図である。
【
図1B】
図1Bは、
図1Aに示されるワークピースからシンギュレート(単一化)されるマイクロエレクトロニクスデバイスの概略図である。
【
図2A】
図2Aは、本技術の実施形態によってLED上へ選択的に光変換材料を付与する方法のさまざまな段階を示す平面図である。
【
図2B】
図2Bは、本技術の実施形態によってLED上へ選択的に光変換材料を付与する方法のさまざまな段階を示す断面図である。
【
図3A】
図3Aは、本技術の実施形態によってLED上へ選択的に光変換材料を付与する方法のさまざまな段階を示す平面図である。
【
図3B】
図3Bは、本技術の実施形態によってLED上へ選択的に光変換材料を付与する方法のさまざまな段階を示す断面図である。
【
図4A】
図4Aは、本技術の実施形態によってLED上へ選択的に光変換材料を付与する方法のさまざまな段階を示す平面図である。
【
図4B】
図4Bは、本技術の実施形態によってLED上へ選択的に光変換材料を付与する方法のさまざまな段階を示す断面図である。
【
図5A】
図5Aは、本技術の実施形態によってLED上へ選択的に光変換材料を付与する方法のさまざまな段階を示す平面図である。
【
図5B】
図5Bは、本技術の実施形態によってLED上へ選択的に光変換材料を付与する方法のさまざまな段階を示す断面図である。
【
図6】
図6は、本技術の実施形態によってLED上へ選択的に光変換材料を付与する方法のさまざまな段階を示す平面図である。
【
図7】
図7は、本技術の他の実施形態によってLED上に選択的に光変換材料を付与した後のマイクロエレクトロニクスワークピースの一部分を部分的に図解する上面図である。
【
図8】
図8は、本技術の更に他の実施形態によってLED上に選択的に光変換材料を付与した後のマイクロエレクトロニクスワークピースの一部分を部分概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
図1Aは、
複数のマイクロエレクトロニクスデバイス
(マイクロ電子デバイス)または
マイクロ電子コンポーネント120を含む半導体ウェーハ110の形態のマイクロエレクトロニクスワークピース
(マイクロ電子ワークピース)100である。後述の少なくとも幾つかの工程は、ウェーハレベルでマイクロエレクトロニクスワークピース100に対して実施でき、そして、デバイス120がより大きいウェーハ110から
個片化(単 一化)されたあと、他の工程をマイクロエレクトロニクスワークピース100の個々のマイクロエレクトロニクスデバイス120に実施できる。したがって、特 に明記しない限り、マイクロエレクトロニクスワークピースの文脈で後述する構造および方法は、ウェーハ110、ウェーハ110から形成されるデバイス 120および/または支持部材に取り付けられ
た一つ以上のデバイス120のアセンブリに適用できる。
図1Bは、
図1Aに示されるウェーハ110から
個片化された後の個々のデバイス120の概略図である。デバイス120は、オプションとして保護封入体内に封入される、動作可能なマイクロエレクトロニクス構造を含むことができる。たとえば、
デバイス120はInGaNおよび/または他のタイプの(複数の)LED、トランジスタ、キャパシタ、カラーフィルタ、鏡および/または他のタイプの電気的/機械的/光学的ワークピースを含むことができる。デバイス120は、ピン、ボンドパッド、半田ボール、
再配線構造および/または他の導電性構造によって外部構造上のデバイスに対して電気的に接続し得る。
【0007】
図2A〜6は、本技術の実施形態によって(複数の)LED上へ選択的に光変換材料を付与する方法のさまざまな段階を示す。下記で詳述する通り、1つ以上 の光変換材料または変換材料(例えば蛍光体)は、ワークピースまたはウェーハ上の各LEDの個別の領域上へ付与できる。用語「蛍光体」は、励起された粒子 (例えば電子および/または光子)に
暴露した後、輝くことを維持できる材料を意味する。光変換材料(複数の光変換材料)は、ウェーハ全体の 色自由度補償を助成するために各LED上へパターン化されるまたは選択的に付与できる。更に、ウェーハ上の個々の構成要素の色(複数の色)は、本願明細書 において記載されている方法を用いて正確に調整または制御できる。
【0008】
図2Aは、ワークピース200上に光変換材料を付与する前の初期段階における、マイクロエレクトロニクスワークピース200の一部
の部分概略上面図である。
図2Bは、実質的に
図2Aの線2B−2Bに沿った部分概略側面断面図である。
図2Aおよび2Bを共に参照すると、マイクロエレクトロニクスワークピース200は、
前側すなわちアクティブ
側204(
図2B)を有する半導体基板202および
前側204(
図2B)に形成され
たLED 210(例えばInGaNLED)を含む。単一のLED210だけが示されているものの、
図2A−6に関して本願明細書において記載されている方法が
ワークピース200全体に同時に
またはほぼ同時に複数のデバイス
に実行できることはいうまでもない。
【0009】
ワークピース200は、
図1Aおよび1Bを参照して上述したワークピース100と全般的に類似の幾つかの
フィーチャーを含み得る。たとえ ば、基板202はウェーハ上のダイ・パターンに配置される複数のマイクロエレクトロニクスデバイスまたは構成要素(例えばLED 210)を有する半導体ウェーハであり得る。個々のLED210もまた、端子212(例えば
図2Aで示すボンドパッド)および端子212に電気的に結合す る回路(図示せず)を含む。InGaNLEDを形成するための1つの技術には、サファイヤ(Al
2O
3)お よび/またはシリコン(Si)基板上に金属有機化学蒸着(MOCVD)工程におけるエピタキシャル成長によって窒素ドープ型GaN、InGaN、および燐 ドープ型GaNを順次に付与することを含み得る。しかしながら、他の実施形態において、他の適切な技術をLED 210形成に用いてもよい。
【0010】
光変換材料は、様々な異なる方法を使用してLED210
上に選択的に付与できる。たとえば、図示した実施形態において、第1のマスクまた はレチクル220は、LED210上に配置される。第1のマスク220は、LED210上の第1の光変換材料(図示されていないが、
図3Aおよび3Bを参 照して下記に詳細に記載される)の所望のパターンと一致している複数のアパーチャまたは開口222を含む。第1のマスク220はLED210の上表面から 離隔した離散的要素であり得る、または、マスク220はLED210(
図2Bの破線に示す)の上表面に付与されるフォトレジスト材料または他の適切なマス ク材料を含むことができ、フォトリソグラフィーおよび/または他の適切な技術を使用してパターン化される。端子212もまた、処理の間の短絡または汚染 (コンタミネーション)を妨ぐためにマスクされ得る。
【0011】
図3Aおよび3Bを参照すると、第1の光変換材料または第1の変換材料224(例えば黄色蛍光体)は、LED 210上に所望のパターンで付与される。第1の光変換材料224は、スクリーン印刷プロセスおよび/または他の適切な方法を使用して付与される。上記した通り、第1の光変換材料224がLED 210の所望の領域だけの上へ選択的に付与されるように、第1のマスク220は特定の接触領域を除外するように構成される。図示した実施形態において、第1の光変換材料224は、LED210上の選択されたパターンで配置された複数のブロックまたは「島」を含む。第1の光変換材料224の個々の部分は、複数の第1のギャップまたは溝225によって相互に分離される。
図3Aおよび3Bに示したパターンは単に、第1の光変換材料224の特定のパターンの代表的なものに過ぎない。第1の光変換材料224は、多種多様な異なるパターンまたは配置でLED 210上へ付与できる。
【0012】
第1の光変換材料224は、刺激を受けると所望の波長で発光する組成物を有し得る。たとえば、一実施形態において、第1の光変換材料224は、燐含有セリウム(III)ドープ型イットリウムアルミニウムガーネット(Ce:YAGまたはYAG:Ce)を特定の濃度で含み得る。この種の材料は、光ルミネセンスの下で緑色から黄色まで、そして、赤色までの広範囲の色を放射することができる。他の実施形態において、第1の光変換材料224は、ネオジムドープ型YAG、ネオジム-クロミウム二重ドープ型YAG、エルビウムドープ型YAG、イッテルビウムドープ型YAG、ネオジム-セリウム二重ドープ型YAG、ホルミウム‐クロミウム‐ツリウム三重ドープ型YAG、ツリウムドープ型YAG、クロミウムドープ型YAG、ジスプロシウムドープ型YAG、サマリウムドープ型YAG、テルビウムドープ型YAG、および/または他の適切な燐組成物を含み得る。他の実施形態において、第1の光変換材料224は、ユウロピウム蛍光体(例えばCaS:Eu、CaAlSiN
3:Eu、Sr
2Si
5N
8:Eu、SrS:Eu、 Ba
2Si
5N
8:Eu、 Sr
2SiO
4:Eu、 SrSi
2N
2O
2:Eu、 SrGa
2S
4:Eu、SrAl
2O
4:Eu、 Ba
2SiO
4:Eu、Sr
4Al
14O
25:Eu、 SrSiAl
2O
3N:Eu、BaMgAl
10O
17:Eu、Sr
2P
2O7:Eu、BaSO
4:Eu、および/またはSrB
4O
7:Eu)を含み得る。光変換材料の前述のリストは、網羅的ではない。蛍光体材料はまた、適切なキャリヤ材料(エポキシ、シリコーン、その他)に混合できる。
【0013】
上記した通り、第1の光変換材料(そして、任意のそれに続く光変換材料)は、選択的に多くの異なる方法を使用してLED210に付与できる。たとえば、 LED210上に第1の光変換材料224を選択的に付与するための適切な他の方法において、蛍光体材料(例えば、Ce:YAG)は感光性の材料(例えば PVAおよび重クロム酸アンモニウム)と混合でき、そして、組成物の層はLED210上へ付与される。フォトリソグラフィーの手順は選択的に組成物の部分 を露光するために用いられ、露光した部分はLED210上の所望の位置で「固定され」、第1の光変換材料224を形成する。この付与/露光/現像工程は、 LED210上へ選択的に
追加の光変換材料を付与するために何度も繰り返され得る。
【0014】
第1の光変換材料224を選択的に付与するためのさらに別の適切な技術は、LED210上にフォトレジスト材料をスピン塗布し、材料をパターン化してLED210の所望面積または領域上に開口を形成することを含む。第1の光変換材料224は、電気泳動または適切な他の工程を使用して開口内に、およびLED210上へ付与できる。第1の光変換材料224を付与した後に、フォトレジストは除去できる。代替の実施形態において、感光性材料を使用するよりはむしろ、ある他の適切な材料はLED210上へ付与でき、開口はエキシマ・レーザ・アブレーションまたは適切な他の工程を使用して、選択的に形成できる。更に他の実施形態において、他の適切な技術は、LED 210上へ選択的に第1の光変換材料224(そして、任意のそれに続く光変換材料)を付与するために用い得る。
【0015】
図4Aおよび4Bを参照すると、第2のマスクまたはレチクル230は、LED210上に配置される。第2のマスク230は、LED 210上の第2の光変換材料(図示されないが、
図5Aおよび5Bを参照して下記に詳述される)の所望のパターンに対応する複数のアパーチャまたは開口232を含む。第1のマスク220と同様に、第2のマスク230はLED 210の上表面から離隔した離散的構成要素であり得る、または、第2のマスク230はLED210上の表面に付与されるフォトレジスト材料または他の適切なマスク材料を含むことができて、フォトリソグラフィーおよび/または他の適切な技術を使用してパターン化される。
【0016】
次に
図5A及び5Bを参照すると、第2の光変換材料234(例えば赤色蛍光体)は、LED210上に所望のパターンで選択的に付与される。図示した実施 形態において、たとえば、第2の光変換材料234は、LED210上の選択されたパターンで配置された複数のブロックまたは「島」を含み、そのパターンで は、第2の光変換材料234が第1の光変換材料224の隣接した部分に接触
してもよくまたは接触
しなくてもよい。第2の光変 換材料234の個々の部分は、たとえば、互いに分離され、第1の光変換材料224は複数の第2のギャップまたはチャネル235によって分離される。
図5A 及び5Bに示されるパターンは単に、第2の光変換材料234用の1つの特定のパターンの代表的なものに過ぎない。第2の光変換材料234は、多種多様な異 なるパターンまたは配置でLED210上へ付加できる。
【0017】
第2の光変換材料234は、
図3Aおよび3Bを参照して上述した第1の光変換材料(例えば、Ce:YAG、等)の材料と類似した材料を含むことができ る。加えて、第2の光変換材料234は、
図3Aおよび3Bを参照して上述した第1の光変換材料224を付与するために用いる材料と同様な材料を使用して
、LED210上へ付与できる。しかしながら他の実施形態において、第2の光変換材料234は、異なる材料から構成されおよび/または異なる技術を使用して
、LED210上へ付与できる。
【0018】
図6は、第1および第2の光変換材料224および234がLED210の所望の部分に選択的に付与され、第2のマスク230(
図5A及び5B)は除去された後の、ワークピース200の部分概略上面図である。LED210は、どの光変換材料も含まない青色光を通過させる複数の非塗布もしくは非被覆部分240を含む。LED210はしたがって、非塗布部分240、第1の光変換材料224の部分、および第2の光変換材料234の部分の配置と寄与に基づいて所望の色の光を生成するように構成されている。第1および第2の光変換材料224および234用の特定の組成物の選択およびLED210上の第1および第2の光変換材料224および234のLED210上への正確な配置によって、LED210は、任意の所望の色の光(例えば白色光)も生成できることはいうまでもない。さらに、2つの光変換材料だけが本願明細書において記載されているものの、他の実施形態において、単一の光変換材料のみまたは2より多くの光変換材料をLED210上へ付加できる。
【0019】
先述の通り、単一のLED210のみが
図2A〜6に関して示されているが、本願明細書において記載されている方法はワークピース200全体の
複数のLED210 に、同時にまたはほぼ同時に実行できる。一実施形態において、たとえば、ワークピース200上の各LED210は、光変換材料の同一であるか全般的に同一 のパターンを使用して処理できる。しかしながら他の実施形態において、個々のLED210上の光変換材料のパターンは、ワークピース200全体で変化でき る。たとえば、ウェーハレベルでマイクロエレクトロニクスデバイスを製造する1つの挑戦では、個々のマイクロエレクトロニクスデバイスの相違を配慮してい る。たとえば、同じマイクロエレクトロニクスワークピース上のマイクロエレクトロニクスデバイスの形成の間のエピタキシャル成長、化学的機械研摩、
ウェットエッ チング、および/または、他の操作の処理の相違によってワークピース200の一領域のLEDに他の領域とは異なる波長で発光させる。その結果、ワークピー ス200全体の各LEDが選択的に付与された光変換材料の同じパターンを含む場合、少なくとも幾つかのLEDからの発光は不一致もしくはオフホワイト(例 えば、赤、青および/または緑色をおびた)であり得る。
図2A〜6に関連して上記した方法の実施形態は、ワークピース200全体のLEDの前述の発光変動 を
、第1および第2の光変換材料224および234の組成および/または配置を
個々のLED210に具体的に合わせることにより、解消できる。
【0020】
しかしながら他の実施形態において、各LED210のためのパターンをカスタマイズすることよりむしろ選択的に付与した光変換材料のパターンが、ワークピース200上の特定の領域の
複数のLED のために使用し得る。たとえば、オペレータは個々のLED210の領域のための代表として、ワークピース200上の選択されたLED210の発光特性を測 定することができる。更なる実施形態において、測定された発光特性は、平均化、濾過、および/または他様に操作できて個々のLED210の領域の代表的値 として、値を導出することができる。さらに他の実施形態において、処理されるワークピースは前もってソートされることができ、同様な発光特性を有するワー クピースの第1のバッチが個々のワークピース上の素子のための光変換材料の第1の選択されたパターンを使用して、一緒に処理されることができて、ワーク ピースの第2のバッチは、個々のワークピース、等の上のデバイスのための光変換材料の第2のパターンを使用して、一緒に処理されることができる。
【0021】
図7および8は、
図2A〜6を参照して上述したように、マイクロエレクトロニクスワークピース上へ選択的に光変換材料を付与する方法の2つの
更なる実施形態を示す。
図7および8のそれぞれにおいて、幾つかの
フィーチャーは、
図2A〜6のワークピース200と関連して議論された上記と同一であってもよい。したがって、同様な参照番号は
図2A〜6ならびに
図7および8の同様な構成要素を意味する。
【0022】
図7は、たとえば、本技術の他の実施形態によってLED210上に光変換材料を付与したワークピース300を部分概略上面図である。より具体的には、ワークピース300は第1の光変換材料324および第2の光変換材料334が、
図6の第1および第2の光変換材料224および234とは選択的に。異なるパターンのLED210上へ付与されたという点で
図2A〜6に示されるワークピース200と異なる。本実施形態において、たとえば、第1の光変換材料324は、LED210全体にわたり複数の一般的な同心円を含む。他の形状、例えば、三角形、六角形等もまた、考慮される。第1の光変換材料324の個々の環状部は、チャネルまたはギャップ325によって分離される。これらのチャネルまたはギャップ325の一部は、非塗布領域340を含み、LED210から青色光が通過できる。
【0023】
図8は、本技術の更に他の実施形態によってLED210上に光変換材料を付与したワークピース400
の部分概略上面図である。ワークピース400は、第1の光変換材料424がLED210全体の複数の個々の
矩形状部分のLED210上へ付与されたという点で、
図2A〜7に関して上記したワークピース200および300と異なる。第1の光変換材料424の個々の
矩形状部 分は、チャネルまたはギャップ425によって分離される。第2の光変換材料434の個々の部分は、第1の光変換材料424の直線状部分の配置と一般に一致 しているパターンのLED210上へ付与される。さらに他の実施形態において、第1のおよび/または第2の光変換材料の一部は、他の形状(例えば、多角形 の)または適切なパターンのLED210上へ、選択的に付与できる。
【0024】
前述のことから、本技術のある実施形態が説明のために本願明細書において記載されていたことはいうまでもない、しかしながら、そのさまざまな変更は本技術の趣旨および権利範囲から逸脱することなく実行できる。たとえば、ある実施形態の文脈に記載されている構造および/または工程は他の実施形態において組合せることができるかまたは消去できる。特に、ある実施形態に関して上記した第1のおよび/または第2の光変換材料の配置はウェーハ全体の選択されたLED上へ選択的に付与される1つ以上の付加的光変換材料を含むことができ、または、上記した光変換材料のうちの1つ以上は省略できる。さらに、本技術のある実施形態と関連する効果がこれらの実施形態の文脈に記載されると共に、他の実施形態はまた、この種の効果を呈することができ、実施形態が必ずしも必要とする全技術の権利範囲内に含まれる効果を示すというわけではない。したがって、本技術の実施形態は添付請求項以外では制限されることはない。