制備用于安裝的半導體結構的工藝以及安裝的光電子半導體結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明大體上涉及半導體器件，而且更具體地涉及處理用于安裝的半導體發光結構。
【背景技術】
[0002]半導體發光器件比如發光二極管(LED)提供有效的光源并且比白熾燈泡和熒光管更魯棒。例如，LED技術和加工的進步促進了在商業及住宅照明應用中把這樣的器件用作傳統光源的替代品。
[0003]在安裝半導體結構時，一般的做法是利用底部填充(underfill)材料來底部填充半導體結構和載體(carrier)之間的間隙。底部填充材料可以是具有弱的內部或內聚結合(cohesive bond)的材料(諸如環氧樹脂)，并由此具有浸潤其它表面的強烈趨勢，尤其是具有高表面能的表面。與底部填充材料相比，用于半導體安裝表面的許多材料具有高表面能，這使得底部填料借助于毛細管(capillary)吸引力被吸到(wick)間隙內。然后允許底部填充材料硬化(cure)，因而為器件提供增強的結構完整性。
[0004]在試圖利用毛細管底部填充方法來底部填充具有孔隙(void)的半導體結構時，尤其該結構具有溝槽或通孔時，可能出現問題。許多底部填充材料沒有足夠低的粘度以被完全吸到孔隙內，因而在其中留下一些未填充的間隙。這樣的材料還具有填充在不想填充的區域(比如器件的側壁)中的趨勢。在某些情況下，底部填充倒角(fillet)可能必須從器件的側壁去除以有助于進一步處理，例如去除襯底。
【發明內容】
[0005]依照本發明的一個方面，提供了一種制備用于安裝到載體的半導體結構的工藝。該工藝包括:使支撐材料基本填充由形成在半導體結構中的表面所限定的孔隙；和使支撐材料充分固化以支撐被安裝到載體時的半導體結構。
[0006]使支撐材料基本填充孔隙可包括:使固化時具有比半導體結構的工作溫度更高的玻璃轉變溫度的支撐材料基本填充孔隙。
[0007]使支撐材料基本填充孔隙可包括:使固化時具有至少195攝氏度的玻璃轉變溫度的支撐材料基本填充孔隙。
[0008]使支撐材料填充孔隙可包括:使支撐材料至少部分地過度填充孔隙，并且進一步包括:平坦化半導體結構以使得支撐材料的外表面與半導體結構的外表面基本共面。
[0009]平坦化可包括以下步驟中的至少一個:研磨半導體結構和支撐材料的外表面；拋光半導體結構和支撐材料的外表面；以及等離子體蝕刻半導體結構和支撐材料的外表面。
[0010]使支撐材料基本填充孔隙可包括:使支撐材料基本填充位于半導體晶片上的多個半導體結構中的若干孔隙。
[0011]使支撐材料基本填充孔隙可包括以下步驟中的至少一個:使支撐材料基本填充在半導體結構的各區域之間形成的通孔，所述通孔有助于到半導體結構的各區域的電氣連接；以及使支撐材料基本填充在半導體結構中形成的隔離溝槽，該隔離溝槽可操作以電氣隔離半導體結構的各部分從而有助于與其的電氣連接。
[0012]使支撐材料基本填充孔隙可包括將支撐材料旋涂到半導體結構上。
[0013]該工藝可包括硬化支撐材料。
[0014]硬化可包括以下步驟中的至少一個:使支撐材料中的溶劑蒸發，由此至少部分地固化支撐材料；以及將半導體結構加熱到足以使支撐材料至少部分固化的溫度。
[0015]使支撐材料基本填充孔隙可包括:使還充當鈍化層的支撐材料基本填充孔隙，該鈍化層可操作以防止半導體結構在后續處理期間的污染。
[0016]半導體結構可被配置成以第一波長發光，并且使支撐材料基本填充孔隙可包括:使在暴露于第一波長的光時抗退化的支撐材料基本填充孔隙。
[0017]使支撐材料基本填充孔隙可包括:使包括下列之一的支撐材料基本填充孔隙??聚酰亞胺材料；苯并環丁烯材料；包括聚酰亞胺和環氧樹脂的材料；以及包括聚酰亞胺和硅樹脂的材料。
[0018]依照本發明的另一個方面，提供了一種用于安裝半導體結構的工藝，該工藝包括上述的工藝且進一步包括將半導體結構安裝到載體上以使得固化的支撐材料抵壓(bearupon)在部分基座上從而容許固化的支撐材料進一步支撐半導體結構。
[0019]半導體結構可包括其上形成有半導體結構的襯底，且該工藝可包括在將半導體結構安裝到載體上之后去除襯底。
[0020]半導體結構可包括位于半導體結構的與襯底相反的一側上的安裝表面，并且安裝可包括將多個間隔開的金屬結合構件引入到安裝表面和載體之間，該金屬結合構件可操作以將半導體結構結合到載體。
[0021]使支撐材料基本填充孔隙可包括:使固化時具有與金屬結合構件的熱膨脹系數足夠類似的熱膨脹系數的支撐材料基本填充孔隙，從而在半導體結構的溫度變化時使半導體結構中的熱引發應力最小化。
[0022]引入多個金屬結合構件可包括在安裝表面上形成結合構件，并且使支撐材料基本填充孔隙可進一步包括使支撐材料基本填充這些金屬結合構件之間的空間。
[0023]引入多個金屬結合構件可包括在載體上形成結合構件，并且該工藝可進一步包括:使支撐材料基本填充這些金屬結合構件之間的空間；和使支撐材料充分固化以支撐被安裝到載體時的半導體結構。
[0024]形成多個金屬結合構件可包括形成多個包含金的結合構件。
[0025]依照本發明的另一個方面，提供了一種半導體發光結構。該結構包括:第一導電類型半導體材料，第二導電類型半導體材料，以及設置在第一導電類型半導體材料和第二導電類型半導體材料之間的發光區。該結構進一步包括:位于半導體結構中的至少一個孔隙，所述孔隙由形成在半導體結構中的表面限定；和位于孔隙中的支撐材料，該支撐材料被充分固化以支撐被安裝到載體時的半導體結構并且具有比半導體發光設備的工作溫度更高的玻璃轉變溫度。
[0026]依照本發明的另一個方面，提供了一種半導體發光設備，包括上述的半導體結構且進一步包括載體，所述半導體結構被安裝到載體上以使得固化的支撐材料抵壓在部分載體上從而容許固化的支撐材料進一步支撐半導體結構。
【附圖說明】
[0027]在結合附圖閱讀本發明的具體實施例的以下描述時，本發明的其它方面和特征對本領域普通技術人員而言將變得明顯。
[0028]在圖解說明本發明的實施例的附圖中:
圖1是依照本發明的第一實施例的半導體結構的示意性平面圖；
圖2是圖1所示的半導體結構沿線2-2截取的示意性截面圖。
圖3是圖2所示的半導體結構的進一步示意性截面；
圖4是用于安裝圖3所示的半導體發光設備的載體的示意性截面圖；
圖5是半導體發光設備的示意性截面圖，該半導體發光設備包括被安裝到圖4所示的載體的圖3所示的半導體結構；
圖6是依照本發明的替代性實施例的半導體結構的示意性截面圖；
圖7是用于安裝圖6所示的半導體結構的載體的示意性截面圖；以及圖8和圖9是圖解說明依照本發明實施例的半導體結構的處理的示意性截面圖。
【具體實施方式】
[0029]參照圖1和圖2，通過依照本發明實施例的工藝為安裝而制備的半導體發光結構大體上(generally)以30示出。半導體結構30在圖1中以平面圖示出而在圖2中以截面圖示出。
[0030]參照圖2，半導體結構30包括外延Epitaxial)結構32。該外延結構32包括在襯底34上生長的η型區36。外延結構32進一步包括在η型區36上生長的發光區38以及在發光區38上生長的P型區40。通常，η型區36、ρ型區40和發光區38可以每一個都包括不同的組分和摻雜濃度的多個層。在一個實施例中，當期望在處理之后去除襯底34時，η型區36可包括位于η型區和襯底之間的釋放層(release layer)(未示出)，以有助于從外延結構32釋放襯底。
[0031]外延結構32進一步包括在ρ型區40上沉積的多個連接層42。連接層42可操作以提供至η型區36和ρ型區40的電氣連接。連接層42包括與ρ型區40電氣接觸的ρ-金屬層