本發(fā)明專利技術(shù)揭示一種用以產(chǎn)生均勻白光的發(fā)光二極管元件，以及所述發(fā)光二極管元件在晶圓層次及個(gè)別晶粒層次的制作方法。所述發(fā)光二極管元件包括：一金屬層；一p型半導(dǎo)體，耦接至所述金屬層；一主動(dòng)區(qū)，耦接至所述p型半導(dǎo)體；一n型半導(dǎo)體，耦接至所述主動(dòng)區(qū)；以及一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，耦接至所述n型半導(dǎo)體的至少一部分；其中，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層實(shí)質(zhì)上為保形的。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及發(fā)光二極管
，特別是關(guān)于一種發(fā)光二極管及其制作方法。
技術(shù)介紹
發(fā)光二極管(LED)科技發(fā)展至今，已能實(shí)現(xiàn)具有體積小、重量輕、效率高、及壽命長(zhǎng)等特性的發(fā)光二極管。不同單色光輸出(例如，紅光、藍(lán)光、綠光)的發(fā)光二極管已有長(zhǎng)足的進(jìn)展，而單色的發(fā)光二極管可作為特定顯示器(例如，行動(dòng)電話或液晶顯示器(LCD)) 的背光源。近年來已有多種采用發(fā)光二極管的白光光源提出。由于發(fā)光二極管的發(fā)光頻譜特別適合產(chǎn)生單色光，因此，白光光源必須調(diào)整紅光(R)/綠光(G)/藍(lán)光(B)三種發(fā)光二極管的發(fā)光成分，并擴(kuò)散及混合上述三種發(fā)光二極管的發(fā)光。此類白光光源產(chǎn)生機(jī)制的困難在于由于各發(fā)光二極管的色調(diào)、照度及其他因子的變動(dòng)，而無法產(chǎn)生所想要色調(diào)的白光。此外，對(duì)于不同組成材料的發(fā)光二極管，其順向偏壓所需的電功率彼此不同，使得不同的發(fā)光二極管必須施以不同的電壓，而這將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜化。再者，由于發(fā)光二極管為半導(dǎo)體發(fā)光元件，其色調(diào)易受到溫度特性、使用時(shí)序變化、及操作環(huán)境的差異而變動(dòng)。無法均勻地混合上述三種發(fā)光二極管的發(fā)光，亦將導(dǎo)致色彩的不穩(wěn)定。因此，對(duì)于產(chǎn)生單色光而言， 發(fā)光二極管是相當(dāng)有效的發(fā)光元件；然而，至今卻仍沒有使用發(fā)光二極管而又能令人滿意的白光光源。美國(guó)專利(US5998925)揭露了一種白光發(fā)光二極管，其具有使用半導(dǎo)體作為發(fā)光層的發(fā)光結(jié)構(gòu)以及可吸收部分所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光以發(fā)出不同于所吸收波長(zhǎng)的光的突光粉體。所述發(fā)光結(jié)構(gòu)的發(fā)光層為氮化復(fù)合物半導(dǎo)體，且所述熒光粉體包含以銫(Ce)活化的石槽石(garnet)突光材料,其包含由宇乙(Y)、鍛(Lu)、鈧(Sc)、鑭(La)、禮(Gd)及衫(Sm) 所組成材料群中的至少一者以及由鋁(Al)、鎵(Ga)及銦(In)所組成材料群中的至少一者； 所述熒光粉體的發(fā)光特性即使在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的高亮度使用后仍不易退化。圖I為所述美國(guó)專利(US5998925)揭露的發(fā)光二極管10，其為具有座架導(dǎo)線2及內(nèi)部導(dǎo)線4的導(dǎo)線型發(fā)光二極管；其中，發(fā)光部8裝設(shè)于所述座架導(dǎo)線2的杯部6之上，且所述杯部6被充填以覆層樹脂14。所述覆層樹脂14包含鑄模于樹脂中的特定熒光粉體，用以覆蓋所述發(fā)光部8。所述發(fā)光部8的η電極與P電極通過導(dǎo)線12而分別連接至所述座架導(dǎo)線2與所述內(nèi)部導(dǎo)線4。如上所述的發(fā)光二極管，所述發(fā)光部8 (發(fā)光二極管芯片)所發(fā)出的光(以下稱為L(zhǎng)ED光)的一部分激發(fā)了所述覆層樹脂14內(nèi)含的熒光粉體，而產(chǎn)生波長(zhǎng)異于所述LED光的熒光，使得所述熒光粉體所發(fā)出的熒光與所述熒光粉體未參與激發(fā)的 LED光輸出混合在一起；因此,所述發(fā)光二極管所輸出的光的波長(zhǎng)異于所述發(fā)光部8所發(fā)出的LED光。圖2為根據(jù)所述美國(guó)專利(US5998925)實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片。所述芯片型發(fā)光二極管設(shè)置于保護(hù)罩22的凹槽內(nèi)，所述凹槽被充填以包含特定熒光粉體的覆層材料，以形成保護(hù)覆層28。例如，所述發(fā)光部26可通過含銀的環(huán)氧樹脂或其類似物而固定，且所述發(fā)光部26的η電極與P電極通過導(dǎo)線24而分別連接至裝設(shè)于所述保護(hù)罩22上的金屬端20。如上所述的芯片型發(fā)光二極管，類似于圖I的導(dǎo)線型發(fā)光二極管，所述熒光粉體所發(fā)出的突光與未被所述突光粉體吸收的LED光輸出混合在一起；由此，所述發(fā)光二極管所輸出的光的波長(zhǎng)異于所述發(fā)光部26所發(fā)出的LED光。此類的傳統(tǒng)發(fā)光二極管當(dāng)應(yīng)用于白光光源時(shí)，常會(huì)發(fā)生色環(huán)(color ring)現(xiàn)象，也就是其所發(fā)出光的中央?yún)^(qū)的色彩相對(duì)較藍(lán)，而鄰近所述保護(hù)罩22的邊緣區(qū)則相對(duì)較黃。另一美國(guó)專利(US6642652)揭露了一種光源，其為覆蓋有發(fā)光材料結(jié)構(gòu)(例如，單層或多層的熒光粉體)的發(fā)光元件(例如，III族元素氮化物的發(fā)光二極管)；上述的III 族元素包含鋁、鎵或銦。所述發(fā)光材料結(jié)構(gòu)在厚度上的變動(dòng)小于或等于所述發(fā)光材料結(jié)構(gòu)平均厚度的10%。在某些實(shí)施例中，所述發(fā)光材料結(jié)構(gòu)的厚度小于所述發(fā)光元件橫剖面尺寸的10%。在某些實(shí)施例中，所述發(fā)光材料結(jié)構(gòu)為所述發(fā)光元件的發(fā)光所唯一經(jīng)過的發(fā)光材料。在某些實(shí)施例中，所述發(fā)光材料結(jié)構(gòu)的厚度介于約15與 οομπι之間。例如，所述發(fā)光材料結(jié)構(gòu)通過模板印刷(stenciling)或電泳(electrophoretic)沉積技術(shù)而被選擇性地沉積于所述發(fā)光元件上。圖3為所述美國(guó)專利(US6642652)揭露的涂覆有熒光粉體的發(fā)光二極管。所述發(fā)光二極管包含形成于基板(例如，藍(lán)寶石、碳化硅、或III族元素氮化物)42上的η型區(qū)44。 主動(dòng)區(qū)46形成于所述η型區(qū)44上，P型區(qū)36形成于所述主動(dòng)區(qū)46上。所述η型區(qū)44、所述主動(dòng)區(qū)46及所述P型區(qū)36為典型的多層結(jié)構(gòu)。部分的所述P型區(qū)36、所述主動(dòng)區(qū)46及所述η型區(qū)44被蝕刻以露出部分的所述η型區(qū)44。ρ型接觸34設(shè)置于所述ρ型區(qū)36上， 而η型接觸38設(shè)置于所述η型區(qū)44的上述外露區(qū)域上。所述發(fā)光二極管被翻轉(zhuǎn)并通過以焊料為例的材料32而裝設(shè)于架座30上。所述發(fā)光材料結(jié)構(gòu)(例如，熒光粉體)40通過電泳技術(shù)而沉積，以在獨(dú)立晶粒的層次圍繞所述發(fā)光二極管。另一美國(guó)專利(US6744196)揭露了一種薄膜發(fā)光二極管元件，其由發(fā)光二極管芯片及有顏色的薄膜層所組成；所述發(fā)光二極管芯片發(fā)出第一波長(zhǎng)的光，且所述薄膜層設(shè)置于所述發(fā)光二極管芯片上，借以改變上述發(fā)光的色彩。例如，藍(lán)光發(fā)光二極管芯片用以產(chǎn)生白光。所述薄膜層由ZnSe、Ce02、Al203或Y2O3Ce組成，通過化學(xué)氣相沉積法(CVD)技術(shù)來沉積；例如，金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、原子層沉積(ALD)、電漿增強(qiáng)型金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(PE-MOCVD)、電漿增強(qiáng)型原子層沉積(PE-ALD)、或/及光增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積。如圖4所示，η型接觸50設(shè)置于一反射層52之下。一顏色層(例如，熒光層)53設(shè)置于所述反射層52之上。接著，依序形成第一保護(hù)層54及半透明的ρ型接觸56。第二保護(hù)層58形成于所述第一保護(hù)層54及所述ρ型接觸56之上。導(dǎo)線60連接至ρ連接墊62 (其位于ρ 引線64上)。因此，有必要進(jìn)一步改善白光的半導(dǎo)體光源。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的一方面，一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其包括一金屬基板； 一 P型半導(dǎo)體，耦接至所述金屬基板；一主動(dòng)區(qū)，耦接至所述P型半導(dǎo)體；一 η型半導(dǎo)體，耦接至所述主動(dòng)區(qū)；以及一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層，耦接至所述η型半導(dǎo)體的至少一部分。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，另一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法，其包括提供一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其設(shè)置于一晶圓上、耦接至一金屬基板、并包括一 P型半導(dǎo)體、一耦接至所述P型半導(dǎo)體的主動(dòng)區(qū)、及一耦接至所述主動(dòng)區(qū)的η型半導(dǎo)體；沉積一 η接觸于所述 η型半導(dǎo)體的表面上；鋪涂一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層于所述η型半導(dǎo)體的至少一部分之上；以及切割所述晶圓而成為多個(gè)獨(dú)立的發(fā)光二極管單元。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，另一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法，其包括提供一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其耦接至一金屬基板及一 η接觸，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括一 ρ型半導(dǎo)體、一耦接至所述P型半導(dǎo)體的主動(dòng)區(qū)、及一耦接至所述主動(dòng)區(qū)的η型半導(dǎo)體；連接一導(dǎo)線至所述η接觸，用以做外部連接；鋪涂一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層于所述η型半導(dǎo)體的至少一部分之上。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，另一實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法，其包括提供一本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：提供一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括：一p型半導(dǎo)體；一主動(dòng)區(qū)，設(shè)置于所述p型半導(dǎo)體之上；及一n型半導(dǎo)體，設(shè)置于所述主動(dòng)區(qū)之上；以及附著一預(yù)先制作的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層于所述n型半導(dǎo)體的至少一部分之上。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳長(zhǎng)安，段忠，顏睿康，陳勇維，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：旭明光電股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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