具有波長轉換層的發光二極體元件及其製作方法
2023-06-26 10:29:06 1
專利名稱：具有波長轉換層的發光二極體元件及其製作方法
技術領域：
本發明涉及發光二極體技術領域，特別是關於一種發光二極體及其製作方法。
背景技術：
發光二極體(LED)科技發展至今，已能實現具有體積小、重量輕、效率高、及壽命長等特性的發光二極體。不同單色光輸出(例如，紅光、藍光、綠光)的發光二極體已有長足的進展，而單色的發光二極體可作為特定顯示器(例如，行動電話或液晶顯示器(LCD)) 的背光源。
近年來已有多種採用發光二極體的白光光源提出。由於發光二極體的發光頻譜特別適合產生單色光，因此，白光光源必須調整紅光(R)/綠光(G)/藍光(B)三種發光二極體的發光成分，並擴散及混合上述三種發光二極體的發光。此類白光光源產生機制的困難在於由於各發光二極體的色調、照度及其他因子的變動，而無法產生所想要色調的白光。此外，對於不同組成材料的發光二極體，其順向偏壓所需的電功率彼此不同，使得不同的發光二極體必須施以不同的電壓，而這將導致驅動電路的複雜化。再者，由於發光二極體為半導體發光元件，其色調易受到溫度特性、使用時序變化、及操作環境的差異而變動。無法均勻地混合上述三種發光二極體的發光，亦將導致色彩的不穩定。因此，對於產生單色光而言， 發光二極體是相當有效的發光元件；然而，至今卻仍沒有使用發光二極體而又能令人滿意的白光光源。
美國專利(US5998925)揭露了一種白光發光二極體，其具有使用半導體作為發光層的發光結構以及可吸收部分所述發光結構的發光以發出不同於所吸收波長的光的突光粉體。所述發光結構的發光層為氮化複合物半導體，且所述螢光粉體包含以銫(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； 所述螢光粉體的發光特性即使在經過長時間的高亮度使用後仍不易退化。
圖I為所述美國專利(US5998925)揭露的發光二極體10，其為具有座架導線2及內部導線4的導線型發光二極體；其中，發光部8裝設於所述座架導線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包含鑄模於樹脂中的特定螢光粉體，用以覆蓋所述發光部8。所述發光部8的η電極與P電極通過導線12而分別連接至所述座架導線2與所述內部導線4。如上所述的發光二極體，所述發光部8 (發光二極體晶片)所發出的光(以下稱為LED光)的一部分激發了所述覆層樹脂14內含的螢光粉體，而產生波長異於所述LED光的螢光，使得所述螢光粉體所發出的螢光與所述螢光粉體未參與激發的 LED光輸出混合在一起；因此,所述發光二極體所輸出的光的波長異於所述發光部8所發出的LED光。
圖2為根據所述美國專利(US5998925)實施例的發光二極體晶片。所述晶片型發光二極體設置於保護罩22的凹槽內，所述凹槽被充填以包含特定螢光粉體的覆層材料，以形成保護覆層28。例如，所述發光部26可通過含銀的環氧樹脂或其類似物而固定，且所述發光部26的η電極與P電極通過導線24而分別連接至裝設於所述保護罩22上的金屬端20。如上所述的晶片型發光二極體，類似於圖I的導線型發光二極體，所述螢光粉體所發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，所述發光二極體所輸出的光的波長異於所述發光部26所發出的LED光。此類的傳統發光二極體當應用於白光光源時，常會發生色環(color ring)現象，也就是其所發出光的中央區的色彩相對較藍，而鄰近所述保護罩22的邊緣區則相對較黃。
另一美國專利(US6642652)揭露了一種光源，其為覆蓋有發光材料結構(例如，單層或多層的螢光粉體)的發光元件(例如，III族元素氮化物的發光二極體)；上述的III 族元素包含鋁、鎵或銦。所述發光材料結構在厚度上的變動小於或等於所述發光材料結構平均厚度的10%。在某些實施例中，所述發光材料結構的厚度小於所述發光元件橫剖面尺寸的10%。在某些實施例中，所述發光材料結構為所述發光元件的發光所唯一經過的發光材料。在某些實施例中，所述發光材料結構的厚度介於約15與 οομπι之間。例如，所述發光材料結構通過模板印刷(stenciling)或電泳(electrophoretic)沉積技術而被選擇性地沉積於所述發光元件上。
圖3為所述美國專利(US6642652)揭露的塗覆有螢光粉體的發光二極體。所述發光二極體包含形成於基板(例如，藍寶石、碳化矽、或III族元素氮化物)42上的η型區44。 主動區46形成於所述η型區44上，P型區36形成於所述主動區46上。所述η型區44、所述主動區46及所述P型區36為典型的多層結構。部分的所述P型區36、所述主動區46及所述η型區44被蝕刻以露出部分的所述η型區44。ρ型接觸34設置於所述ρ型區36上， 而η型接觸38設置於所述η型區44的上述外露區域上。所述發光二極體被翻轉並通過以焊料為例的材料32而裝設於架座30上。所述發光材料結構(例如，螢光粉體)40通過電泳技術而沉積，以在獨立晶粒的層次圍繞所述發光二極體。
另一美國專利(US6744196)揭露了一種薄膜發光二極體元件，其由發光二極體晶片及有顏色的薄膜層所組成；所述發光二極體晶片發出第一波長的光，且所述薄膜層設置於所述發光二極體晶片上，藉以改變上述發光的色彩。例如，藍光發光二極體晶片用以產生白光。所述薄膜層由ZnSe、Ce02、Al203或Y2O3Ce組成，通過化學氣相沉積法(CVD)技術來沉積；例如，金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、原子層沉積(ALD)、電漿增強型金屬有機化學氣相沉積(PE-MOCVD)、電漿增強型原子層沉積(PE-ALD)、或/及光增強型化學氣相沉積。如圖4所示，η型接觸50設置於一反射層52之下。一顏色層(例如，螢光層)53設置於所述反射層52之上。接著，依序形成第一保護層54及半透明的ρ型接觸56。第二保護層58形成於所述第一保護層54及所述ρ型接觸56之上。導線60連接至ρ連接墊62 (其位於ρ 引線64上)。
因此，有必要進一步改善白光的半導體光源。發明內容
根據本發明的一方面，一實施例提供一種發光二極體結構，其包括一金屬基板； 一 P型半導體，耦接至所述金屬基板；一主動區，耦接至所述P型半導體；一 η型半導體，耦接至所述主動區；以及一波長轉換層，耦接至所述η型半導體的至少一部分。
根據本發明的另一方面，另一實施例提供一種發光二極體結構的製作方法，其包括提供一半導體結構，其設置於一晶圓上、耦接至一金屬基板、並包括一 P型半導體、一耦接至所述P型半導體的主動區、及一耦接至所述主動區的η型半導體；沉積一 η接觸於所述 η型半導體的表面上；鋪塗一波長轉換層於所述η型半導體的至少一部分之上；以及切割所述晶圓而成為多個獨立的發光二極體單元。
根據本發明的另一方面，另一實施例提供一種發光二極體結構的製作方法，其包括提供一半導體結構，其耦接至一金屬基板及一 η接觸，所述半導體結構包括一 ρ型半導體、一耦接至所述P型半導體的主動區、及一耦接至所述主動區的η型半導體；連接一導線至所述η接觸，用以做外部連接；鋪塗一波長轉換層於所述η型半導體的至少一部分之上。
根據本發明的另一方面，另一實施例提供一種發光二極體結構的製作方法，其包括提供一半導體結構，其包括一 P型半導體、一耦接至所述P型半導體的主動區、及一耦接至所述主動區的η型半導體；沉積一 η接觸於所述η型半導體的表面上；以及附著一預先製作的波長轉換層於所述η型半導體的至少一部分之上。本製作方法可進一步包括切割所述半導體結構而成為多個獨立的發光二極體單元。
根據本發明的另一方面，另一實施例提供一種發光二極體結構，其包括一 P型半導體；一主動區，設置於所述P型半導體之上；一 η型半導體，設置於所述主動區之上；以及一波長轉換層，設置於所述η型半導體的至少一部分之上；其中，所述波長轉換層的上側面實質上是平坦的。
根據本發明的另一方面，另一實施例提供一種發光二極體結構，其包括至少一金屬層；一Ρ型半導體，耦接至所述金屬層；一主動區，耦接至所述P型半導體；一11型半導體， 耦接至所述主動區；以及一波長轉換層，耦接至所述η型半導體的至少一部分。
圖I為現有技術的美國專利(US5998925)的發光二極體剖面圖。
圖2為現有技術的美國專利(US5998925)的發光二極體晶片剖面圖。
圖3為現有技術的美國專利(US6642652)的塗覆有螢光粉體的發光二極體剖面圖。
圖4為現有技術的美國專利(US6744196)的薄膜發光二極體元件剖面圖。
圖5Α為根據本發明實施例的發光二極體的元件結構示意圖。
圖5Β為如圖5Α的半導體結構的局部區域A放大圖。
圖6為根據本發明實施例的所述波長轉換層在晶圓層次的製作方法。
圖7為根據本發明另一實施例的所述波長轉換層在晶圓層次的製作方法流程圖。
圖8為根據本發明實施例的所述波長轉換層在個別的發光二極體元件上的製作方法流程圖。
圖9為含有多種類螢光成分的波長轉換層的發光二極體元件在順向偏壓下的頻譜圖。
圖10為根據本發明實施例的附著預先製作的波長轉換層於半導體結構的製作方法流程圖。
附圖標記說明2_座架導線；6-杯部；4_內部導線；8_發光部；10-發光二極體； 12-導線；14_覆層樹脂；20_金屬端；22_保護罩；24_導線；26_發光部；28_保護覆層；30-架座；32-焊料；34-p型接觸；36-p型區；40-發光材料結構；42_基板；44_n型區； 46-主動區；50-n型接觸；52_反射層；53_顏色層；54_第一保護層；56_p型接觸；58_第二保護層；60_導線；62-p連接墊；64-p引線；500-發光二極體元件；510_半導體結構； 511-反射層；512-p型半導體區；513_主動區；514_n型半導體區；520_金屬基板；530_n接觸；540_波長轉換層；600_晶圓；650_光阻；750_保護層；800_發光二極體元件；860_引導線;900_ 頻譜圖;1000_ 製作方法;1002/1004/1006/1008/1010/1012-步驟。
具體實施方式
為使貴審查委員能對本發明的特徵、目的及功能有更進一步的認知與了解，茲配合圖式詳細說明本發明的實施例如後。
在各個實施例的說明中，當一元素被描述是在另一元素的「上方/上」或「下方/ 下」，是指「直接地」或「間接地」在所述另一元素之上或之下的情況，其可包含設置於其間的其他元素。「上方/上」或「下方/下」等的描述是以圖式為基準進行說明，但亦包含其他可能的方向轉變。在所有的說明書及圖示中，將採用相同的元件編號以指定相同或類似的元件。為了說明上的便利和明確，圖式中各元素的厚度或尺寸，是以誇張或省略或概略的方式表示，且各元素的尺寸並未完全為其實際的尺寸。
圖5A為根據本發明實施例的發光二極體元件500的結構示意圖。所述發光二極體元件500可包含設置於一金屬基板520之上的半導體結構510。所述金屬基板520可包含單層或多層的金屬或金屬合金，例如銀、鋁、金、鈀(Pd)、鉬、鎳、銅、鈦、或上述金屬的任意組合。所述金屬基板520可通過電化學或無電式化學沉積等方法來製作。
所述半導體結構510包含一 ρ型半導體區512、一主動區513、及一 η型半導體區 514;這首先可通過多層磊晶結構的沉積而形成於一合適的載體基板(未圖示)之上，例如，藍寶石或碳化矽載體基板。所述載體基板可在所述金屬基板520形成之後被移除，而上述的移除可根據以下方法的其中一種來實現使用雷射、蝕亥IJ、研磨、化學機械磨光、溼式蝕刻、或其他的移除技術。例如，藍寶石載體基板可通過雷射舉離(Laser lift-off, LL0)技術來移除，而碳化矽載體基板可通過蝕刻技術來移除。
圖5B為所述半導體結構510的局部區域A放大圖。所述ρ型半導體區512可包含P型氮化鎵(P-GaN)，且可設置於所述金屬基板520之上。一反射層511可中介設置於所述金屬基板520與所述ρ型半導體區512之間，用以將所述發光二極體元件500的發光導向大致單一的方向上，由此可增強發光效率。所述反射層511可包含合適的反光材料，例如銀、招、鎳、鈕、金、鉬、鈦、鉻、Vd、或上述金屬的合金。用以發光的所述主動區513 (包含一多重量子井)可形成於所述ρ型半導體區之上。所述主動區513可包含AlxInyGa1^N, 其中O = X = I且O = y = I-X0當所述發光二極體元件500受到順向偏壓時，所述主動區 513可發出波長介於200nm與480nm之間的光。
所述η型半導體區514可包含η型氮化鎵(n_GaN)，且可形成於所述主動區513 之上。如圖5B所示，所述η型半導體區514的表面可被粗糙化處理，用以增強光提取效率。 上述所述η型半導體區514表面的粗糙化處理可使用任何合適的方法來實現，例如溼式蝕刻、乾式蝕刻、或光微影蝕刻工藝技術。一 η接觸(n-contact)530可形成於所述η型半導體區514的表面之上。一波長轉換層540可覆蓋所述η型半導體區514的至少一部分的表面。
所述金屬基板520可通過以下技術來沉積電化學沉積法、無電式化學沉積法、 化學氣相沉積法(CVD)、金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD)、電漿增強型化學氣相沉積法 (PECVD)、原子層沉積法(ALD)、物理氣相沉積法(PVD)、蒸鍍法、電漿噴塗法、或上述技術的合適組合。所述金屬基板520可為單層或多層的結構。對於某些實施例，銀/鉬(Ag/Pt)、 銀/鈀(Ag/Pd)或銀/鉻(Ag/Cr)可構成第一層，鎳可構成第二層(可作為障礙層)，且金可構成第三層。以鎢、銅或鎳為例的其他合適金屬亦可構成所述第三層。在另外的實施例中，所述金屬基板520可包含三層；首先可沉積第一層(例如，由銀、鋁、鉬、鈦或鉻組成)， 而第二層(例如，包含氮化鈦、氮化鉭、氮鎢化鈦、及具有氧的鎢化鈦等材料)可形成於所述第一層之上，以作為障礙層。所述第三層可包含合適的導電材料，例如金、鎢、銅、鎳或其他金屬，且所述第三層可形成於所述第二層之上。
關於所述波長轉換層540，其主要用以接受所述發光二極體主動區513的某一波長的發光，而又可發出另一波長的光，由此可產生不同色彩的光。如此，所述波長轉換層540 可包含一螢光材料，例如螢光粉體(phosphor)，藉以由所述主動區513所產生其他色彩的光而發出白光。對於某些實施例，所述波長轉換層540可包含一單層的螢光粉體及黏結材料。在另外的實施例中，所述波長轉換層540可包含一透明的第一層(未圖示)以及由螢光粉體及黏結材料組成的第二層，其中所述第一層可包含任何合適的透明材料，例如鈍化層或二氧化矽、氮化矽、氧化鈦、氧化鋁、氧化銦錫(ITO)或聚合物材料。
波長轉換層在晶圓層次的製作方法的實施範例
圖6為根據本發明實施例的所述波長轉換層540在晶圓層次的製作方法。如圖6A 所示，首先形成所述發光二極體的半導體結構510於所述載體基板之上，接著形成所述金屬基板520，再移除所述載體基板，之後再增加多個η接觸530於所述晶圓600之上的多個晶粒模座。接著如圖6Β所示，一暫時性材料(例如，光阻650)可通過合適的方法(例如， 光微影蝕刻技術)而鋪塗於所述等η接觸530。接著如圖6C所示，所述波長轉換層540可形成於所述η型半導體區514的表面上。對於某些實施例,所有所述晶圓600表面上未被所述光阻層650覆蓋的區域可填充以所述波長轉換層540。然而請留意，所述波長轉換層 540的高度須保持低於所述光阻層650的高度。
有幾種方法可用來鋪塗所述波長轉換層540。對於某些實施例，所述波長轉換層 540可使用旋轉塗布器來製作。所述旋轉塗布器可操作於500至30000rpm之間的轉速，藉以控制所述晶圓600上所述波長轉換層540的膜厚。雖然旋轉塗布法為得到預設厚度的均等膜層的較佳方法，但亦可採用其他方法(例如，絹版印刷法、散布法、噴塗法、注射印刷法、滾軸/滾動法、或浸泡法)。如圖6所示，所述波長轉換層540具有實質上均等的厚度及平坦的上側面，因此可具有一矩形的橫剖面。
關於所述波長轉換層540的材質的製作，可將螢光粉末與黏結材料備製成混合物。在製作程序的進行中，所述螢光粉末可被施以表面處理，藉以加強其分散性及黏著性。 所述黏結材料可包含矽膠、環氧樹脂、壓克力或旋塗式玻璃。所述波長轉換層540的厚度可依據所述混合物的黏稠度及旋轉速率而加以可重製地調整，藉以改變所述發光二極體產出的CIE(國際照明)坐標，以發出白光。
在所述波長轉換層540形成於所述晶圓600上之後，所述晶圓600進入烘烤程序。上述的烘烤程序是為了蒸發掉所述波長轉換層540內含的溼氣或水份，但本發明並不限制烘烤的方式；因此，可使用加熱器、烤箱、幹風機、或表面處裡(例如，輻射熱照射燈)等方法。在所述波長轉換層540經過烘烤程序之後，所述波長轉換層540可被施以圖案化處理， 藉以增強光提取效率；接著如圖6D所示，所述光阻層650可被移除。然後，如圖6E所示，所述晶圓600上的所述發光二極體(LED)晶粒可被切割開來，而形成各自獨立的組件單元。
圖7為根據本發明另一實施例的所述波長轉換層540在晶圓層次的製作方法。如圖7A所示，首先所述發光二極體的半導體結構510形成於所述載體基板之上，接著形成所述金屬基板520，再移除所述載體基板，之後再增加多個η接觸530於所述晶圓600之上的多個晶粒模座。接著如圖7Β所示，所述波長轉換層540可被鋪塗於所述晶圓600全部的表面上。對於某些實施例，所述波長轉換層540全部的表面都被覆蓋，包括所述等η接觸530。 如同上述，所述波長轉換層540可包含一第一層及一第二層，所述透明的第一層形成於所述η型半導體區514的表面上，所述第二層包含螢光粉體及黏結材料，並形成於所述第一層之上。
接著如圖7C所示，一暫時性的保護層750(例如，光阻)可通過任何合適的方法 (例如，光微影蝕刻技術)而鋪塗於所述波長轉換層540上。對於某些實施例，所述保護層 750可鋪塗於所述波長轉換層540全部的表面上，且所述保護層750位於所述等η接觸530 之上的區域可被移除或開口。在另一實施例中，所述保護層750可鋪塗於所述波長轉換層 540表面上除了所述等η接觸530之外的每一處區域。
接著如圖7D所示，在所述保護層750經過鋪塗及必要的處理之後，所述等η接觸 530之上的所述波長轉換層540可通過任何合適的方法而移除，例如，溼式蝕刻或乾式蝕刻。接著如圖7Ε所示，在所述波長轉換層540的部分區域被移除之後，所述保護層750亦可一併被移除。然後，如圖7F所示，所述晶圓600上的所述發光二極體(LED)晶粒可被切割開來，而形成各自獨立的單元組件。
波長轉換層在晶粒層次的製作方法的實施範例
以上所述為所述波長轉換層540在晶圓層次的製作方法，而接下來則探討所述波長轉換層540在晶粒層次的製作方法。圖8為根據本發明實施例的所述波長轉換層540在個別的發光二極體元件800上的製作方法，也就是所述晶圓600已被切割成發光二極體晶粒的狀況下。所述發光二極體元件800可具有如上所述的發光二極體的半導體結構510、金屬基板520及η接觸530，藉以提供所述發光二極體元件800外部的電性連接。
在增加引導線860之後，可依據不同的方式來製作所述波長轉換層540。對於某些實施例，可通過噴塗法而將波長轉換材料鋪塗於所述半導體結構510之上側表面之上， 而形成所述波長轉換層540。在另一實施例中，可將波長轉換材料滴於所述半導體結構510 的表面上，並使的散布而形成所述波長轉換層540。在某些情況下，在所述波長轉換層540 可經由烘烤而蒸發掉所述螢光粉與黏結材料混合物內含的溼氣或水份。
雖然以上所述者為單一成分的螢光粉體，但所述波長轉換層540中亦可使用多種類的螢光成分，而多種類的螢光成分可產生多個峰值於其波長頻譜中。圖9為含有多種類螢光成分的波長轉換層540的發光二極體元件在順向偏壓下的頻譜圖900。
使用預先製作的波長轉換層的實施範例
圖10為根據本發明實施例的附著預先製作的波長轉換層於半導體結構的製作方法1000流程圖。所述製作方法1000的啟始步驟1002為提供一半導體結構；所述半導體結構可為一晶圓，例如，圖5的半導體結構510或是由晶圓切割而成的發光二極體晶粒。所述半導體結構可包含一 P型半導體(例如，P型區512)、一主動區513、及一 η型半導體(例如，η型區514);其中，所述主動區513設置於所述ρ型區512之上，所述η型區514設置於所述主動區513之上。
步驟1004為波長轉換層的製作。所述波長轉換層與上述的波長轉換層540在尺寸、成份、目的、及/或特徵(例如其圖案)上是類似的。例如，所述波長轉換層可具有實質上均等的厚度、平坦的表面及矩形的橫剖面。
然而，本實施例並非將所述波長轉換層製作於所述晶圓或所述發光二極體晶粒上，而是通過任何合適的技術而與所述半導體結構分開來製作。例如，將螢光粉末與黏結材料(例如，矽膠、環氧樹脂、壓克力或旋塗式玻璃)依照一特定比例混合，再將所得到的混合物鋪塗於基板上。上述混合物於基板上的鋪塗可採用任何合適的覆塗技術，例如，凹板覆塗法(gravure coating)、反向滾軸覆塗法(reverse roll coating)、滾軸式刮刀覆塗法(knife over roll coating)或間隙覆塗法(gap coating)、量杆覆塗法(metering rod coating)(例如,美亞棒杆(meyer rod)覆塗法)、縫鑄模(slot die)覆塗或外延法、浸泡覆塗法、簾幕式塗層法(curtain coating)、或空氣刀覆塗法(air knife coating)。上述混合物於基板上的鋪塗亦可採用絹版印刷法、散布法、噴塗法、注射印刷法、滾軸法、或浸泡法。
在上述混合物鋪塗於所述基板上之後，可進行固化或烘烤以硬化所述混合物。只要能將所述波長轉換材料內含的溼氣或水份蒸發掉，本發明並不限制上述的固化方式。因此，可使用加熱器、烤箱、幹風機、或表面處裡(例如，輻射熱照射燈)等方法。在所述波長轉換層經過烘烤之後，其可被施以圖案化處理，藉以增強光提取效率。對於某些實施例，所述固化的混合物可自所述基板上分開(例如，將所述基板移除)，藉以形成上述的預製的波長轉換層。
對於某些實施例，所述波長轉換層可切割成與所述晶圓、個別的發光二極體晶粒、 或發光二極體晶粒群匹配的大小。上述所述波長轉換層的切割可採用任何合適的方法，例如，使用雷射、刮刀(例如，空氣刀)、或切割機。
接著為步驟1008，上述預製的波長轉換層可附著於所述η型半導體的至少一部分之上。附著所述波長轉換層可採用任何合適的附著材料，例如，黏著劑、矽膠、環氧樹脂(epoxy)、旋塗式玻璃(spin-on glass)或壓敏膠黏劑(pressure-sensitive adhesive, PSA)。在附著之前，所述黏著材料(例如，黏著劑或膠黏劑)可鋪塗於所述波長轉換層的表面、所述η型半導體的外露面、或上述兩者的表面。上述黏著材料可通過任何合適的技術來鋪塗，例如，散布或噴塗或塗層所述黏著材料於上述的表面上。
對於某些實施例，所述波長轉換層可以只覆蓋所述η型半導體的所述至少一部分的頂端面。換言之，所述波長轉換層並未覆蓋所述η型半導體、所述主動區、或所述ρ型半導體的側向面。
對於某些實施例，在附著所述預製的波長轉換層之前，可另再加粗糙化所述η型半導體的上側面的步驟1006，藉以增加光提取效率。上述所述η型半導體表面的粗糙化處理可使用任何合適的方法來實現，例如溼式蝕刻、乾式蝕刻、或光微影蝕刻工藝技術。
對於某些實施例，在步驟1008的附著所述預製的波長轉換層之後，所述波長轉換層可被施以固化處理的步驟1010。上述針對所述波長轉換層附著後的結構的固化處理可使所述黏著材料(例如，矽膠或環氧樹脂)硬化並移除其中的溼氣或水分。
以所述半導體結構包含晶圓的實施例為例，接著可進行步驟1012，所述半導體結構可被切割成各自獨立的發光二極體結構。在另一實施例中，所述半導體結構已為發光二極體晶粒，因此在附著所述波長轉換層之後，就不需要進行此切割步驟。
唯以上所述者，僅為本發明的較佳實施例，當不能以的限制本發明的範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化及修飾，仍將不失本發明的要義所在，亦不脫離本發明的精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。
權利要求
1.一種發光二極體結構的製作方法，其特徵在於，包括以下步驟提供一半導體結構，其包括一 P型半導體；一主動區，設置於所述P型半導體之上 '及一 η型半導體，設置於所述主動區之上；以及附著一預先製作的波長轉換層於所述η型半導體的至少一部分之上。
2.根據權利要求I所述的製作方法，其特徵在於，附著所述波長轉換層的步驟包括使用黏著劑、矽膠、環氧樹脂、旋塗式玻璃及壓敏黏貼劑中的至少一者。
3.根據權利要求I所述的製作方法，其特徵在於，所述波長轉換層具有一矩形橫剖面。
4.根據權利要求I所述的製作方法，其特徵在於，所述波長轉換層具有一實質上均等的厚度。
5.根據權利要求I所述的製作方法，其特徵在於，在附著所述波長轉換層的步驟之後， 所述波長轉換層的上側面實質上是平坦的。
6.根據權利要求I所述的製作方法，其特徵在於，所述波長轉換層包括一透明的第一層；及一第二層，包括至少一螢光粉體及一黏結材料。
7.根據權利要求6所述的製作方法，其特徵在於，所述第一層包括二氧化矽、氮化矽、 氧化鈦、氧化鋁、氧化銦錫及聚合物材料中的至少一者。
8.根據權利要求I所述的製作方法，其特徵在於，所述波長轉換層被圖案化處理。
9.根據權利要求I所述的製作方法，其特徵在於，所述波長轉換層包括至少一螢光粉體及一黏結材料。
10.根據權利要求I所述的製作方法，其特徵在於，在附著所述波長轉換層的步驟之前，進一步包括以下步驟通過溼式蝕刻、乾式蝕刻、及光微影蝕刻工藝中的至少一者，粗糙化所述η型半導體的上側面。
11.根據權利要求I所述的製作方法，其特徵在於，在附著所述波長轉換層的步驟之後，進一步包括以下步驟固化所述波長轉換層。
12.根據權利要求I所述的製作方法，其特徵在於，進一步包括以下步驟沉積一 η接觸於所述η型半導體的表面上。
13.根據權利要求12所述的製作方法，其特徵在於，進一步包括以下步驟連接一導線至所述η接觸,用以做外部連接。
14.根據權利要求I所述的製作方法，其特徵在於，所述P型半導體設置於至少一金屬層之上。
15.根據權利要求I所述的製作方法，其特徵在於，進一步包括以下步驟切割所述半導體結構而成為多個獨立的發光二極體單元。
16.—種發光二極體結構,其特徵在於,其包括一 P型半導體；一主動區，設置於所述P型半導體之上；一 η型半導體，設置於所述主動區之上；以及一波長轉換層，設置於所述η型半導體的至少一部分之上；其中，所述波長轉換層的上側面實質上是平坦的。
17.根據權利要求16所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述波長轉換層具有一矩形橫剖面。
18.根據權利要求16所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述波長轉換層具有一實質上均等的厚度。
19.根據權利要求16所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述波長轉換層通過黏著劑、矽膠、環氧樹脂、旋塗式玻璃及壓敏黏貼劑中的至少一者而附著至所述η型半導體的所述至少一部分。
20.根據權利要求16所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述波長轉換層未覆蓋所述η型半導體、所述主動區及所述P型半導體的側面。
21.根據權利要求16所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述波長轉換層包括一透明的第一層 '及一第二層，包括至少一螢光粉體及一黏結材料。
22.根據權利要求21所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述第一層包括二氧化矽、 氮化矽、氧化鈦、氧化鋁、氧化銦錫及聚合物材料中的至少一者。
23.根據權利要求16所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述波長轉換層被圖案化處理。
24.根據權利要求16所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述波長轉換層包括至少一突光粉體及一黏結材料。
25.根據權利要求24所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述黏結材料包括矽膠、環氧樹脂、或旋塗式玻璃。
26.根據權利要求16所述的發光二極體結構，其特徵在於，進一步包括一 η接觸，設置於所述η型半導體的表面之上。
27.根據權利要求26所述的發光二極體結構，其特徵在於，進一步包括一導線，連接至所述η接觸,用以做外部連接。
28.根據權利要求16所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述P型半導體設置於至少一金屬層之上。
29.—種發光二極體結構,其特徵在於,其包括至少一金屬層；一 P型半導體，耦接至所述金屬層；一主動區，耦接至所述P型半導體；一 η型半導體，耦接至所述主動區；以及一波長轉換層，耦接至所述η型半導體的至少一部分。
30.根據權利要求29所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述金屬層包含銅、鎳及鋁中的至少一者的金屬或金屬合金。
31.根據權利要求29所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述P型半導體的包含P型氮化鎵。
32.根據權利要求29所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述主動區受到順向偏壓而發出波長介於200nm與480nm之間的光。
33.根據權利要求29所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述主動區包含 AlxInyGah_yN，其中 O 蘭 x 蘭 I 且 O 蘭 y 蘭 l_x。
34.根據權利要求29所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述η型半導體的包含η型氮化鎵。
35.根據權利要求29所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述波長轉換層包括至少一突光粉體及一黏結材料。
36.根據權利要求35所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述黏結材料包括矽膠、環氧樹脂、或旋塗式玻璃。
37.根據權利要求29所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述波長轉換層包括一透明的第一層；及一第二層，包括至少一突光粉體及一黏結材料；其中，所述第一層耦接至所述η型半導體，且所述第二層耦接至所述第一層。
38.根據權利要求37所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述第一層包括二氧化矽、 氮化矽、氧化鈦、氧化鋁、氧化銦錫及聚合物材料中的至少一者。
39.根據權利要求37所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述黏結材料包括矽膠、環氧樹脂、壓克力及旋塗式玻璃中的至少一者。
40.根據權利要求29所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述波長轉換層被圖案化處理。
41.根據權利要求29所述的發光二極體結構，其特徵在於，所述波長轉換層實質上為保形的。
全文摘要
本發明揭示一種用以產生均勻白光的發光二極體元件，以及所述發光二極體元件在晶圓層次及個別晶粒層次的製作方法。所述發光二極體元件包括一金屬層；一p型半導體，耦接至所述金屬層；一主動區，耦接至所述p型半導體；一n型半導體，耦接至所述主動區；以及一波長轉換層，耦接至所述n型半導體的至少一部分；其中，所述波長轉換層實質上為保形的。
文檔編號H01L33/50GK102945913SQ20121021627
公開日2013年2月27日 申請日期2012年6月26日 優先權日2011年7月26日
發明者陳長安, 段忠, 顏睿康, 陳勇維 申請人:旭明光電股份有限公司