專利名稱：具有顏色轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件的設(shè)計和制造。更具體而言，本發(fā)明涉及用于制 備具有顏色轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體發(fā)光器件的設(shè)計和技術(shù)。
背景技術(shù)：
期待半導(dǎo)體發(fā)光器件能引領(lǐng)下一代照明技術(shù)。例如，高亮度發(fā)光二極管(HB-LEDs) 的應(yīng)用越來越廣泛，包括應(yīng)用于LED交通燈，真彩顯示器以及取代傳統(tǒng)照明燈泡。特別是白 光LED近年來的發(fā)展已經(jīng)為LED更廣泛的應(yīng)用打開了大門。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例提供一種半導(dǎo)體發(fā)光器件。該器件包括襯底和由所述襯底支 撐的半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)，其中所述半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)配置成發(fā)射第一顏色光。所述襯底或在所 述襯底與所述多層結(jié)構(gòu)之間的層基本不透明。該器件還包括在所述半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)上形成 的一定厚度的平坦的顏色轉(zhuǎn)換層，其中所述顏色轉(zhuǎn)換層包括可將至少一部分發(fā)射光轉(zhuǎn)換成 第二顏色光的顏色轉(zhuǎn)換材料?？沙浞止袒鲱伾D(zhuǎn)換層以承受后續(xù)的晶片切割。在該實施例的一個變型中，所述襯底包括下列材料中的一種或若干種硅(Si)； 鍺(Ge)；砷化鎵(GaAs)及金屬。在該實施例的一個變型中，所述襯底對所述第一顏色光的透光率小于或等于 30%。在該實施例的一個變型中，其中所述襯底與所述多層結(jié)構(gòu)之間的層是在所述半導(dǎo) 體多層結(jié)構(gòu)與所述襯底之間的光反射層。在該實施例的一個變型中，所述顏色轉(zhuǎn)換層包括用于均勻分散所述顏色轉(zhuǎn)換材料 的分散介質(zhì)。在該實施例的另一個變型中，所述分散介質(zhì)包括下列材料中的一種或若干種聚 酰亞胺基材料、硅膠基材料以及環(huán)氧樹脂基材料。在該實施例的另一個變型中，所述分散介質(zhì)是聚酰亞胺。在該實施例的一個變型中，所述顏色轉(zhuǎn)換材料包括熒光粉。在該實施例的一個變型中，所述顏色轉(zhuǎn)換層包括聚酰亞胺基分散介質(zhì)與熒光粉組 成的混合物。在該實施例的一個變型中，該器件包括在所述半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)上形成的至少一個 電極，其中至少一部分所述電極表面不會被所述顏色轉(zhuǎn)換層覆蓋。在該實施例的一個變型中，所述半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)包括InxGayAlmN(0彡χ彡1， 0彡y彡1)基材料。在該實施例的一個變型中，被轉(zhuǎn)換的光和未被轉(zhuǎn)換的光混合產(chǎn)生一種實質(zhì)上的白光。


圖1圖示了白光LED的結(jié)構(gòu)。圖2A圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包括平坦的顏色轉(zhuǎn)換層的白光LED。圖2B給出一張流程圖用于說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的含有光反射層的白光 LED芯片。圖3給出一張流程圖說明在根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在顏色轉(zhuǎn)換LED上圖形化電 極的步驟。圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的通過倒裝式晶片邦定法來制備具有顏色轉(zhuǎn) 換結(jié)構(gòu)的LED的示范性的逐個步驟。
具體實施例方式給出以下的描述，以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明，且這些描述是 在具體應(yīng)用及其需求的背景下提供的。公開實施例的各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯 而易見的，且在不離開本發(fā)明的精神實質(zhì)和范圍的情況下，這里限定的一般原理可以應(yīng)用 到其它實施例和應(yīng)用。因而，本發(fā)明不限于所示出的實施例，而是與權(quán)利要求的最寬范圍一致。白光LED通常是基于利用一種或多種熒光粉(如磷光體)包覆發(fā)光器件如GaN基 藍光LED的發(fā)光表面的一種設(shè)計。當藍光發(fā)出穿透熒光粉時，一部分藍光經(jīng)熒光處理被熒 光粉轉(zhuǎn)換成更長波長的光，得到黃光，紅光或綠光。當這些新的顏色光與未被轉(zhuǎn)換的藍光復(fù) 合時，就可產(chǎn)生白光發(fā)射。圖1圖示了白光LED 100的典型結(jié)構(gòu)。如圖1所示，白光LED 100包括在藍寶石襯底104上制備的InGaAlN基半導(dǎo)體發(fā) 光結(jié)構(gòu)102。半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)102和藍寶石襯底104構(gòu)成InGaAlN基LED芯片106。應(yīng)注 意的是，由于藍寶石襯底透明，發(fā)射出的光既可穿過LED芯片106的頂面?zhèn)鞑ヒ部蓮膫?cè)壁和 底面?zhèn)鞑ァＲ虼?，為獲得關(guān)于LED芯片106的頂面和側(cè)壁都均一的白光發(fā)射，希望的是利用 熒光粉均勻的涂覆LED芯片106的上表面和側(cè)面以包圍LED芯片106。如圖1所示，LED芯片106被“埋”在用熒光粉混合物108填充的杯狀凹槽內(nèi)。這 種熒光粉混合物通常由被環(huán)氧樹脂均勻分散的熒光粉制得。熒光粉混合物108包覆LED芯 片106的頂面及全部的四個側(cè)壁，便形成白光LED結(jié)構(gòu)100。應(yīng)注意的是，這種白光LED結(jié) 構(gòu)一般是通過首先將LED芯片106放置在杯狀凹槽的底部，隨后沉積稍許熒光粉混合物至 凹槽內(nèi)，直至混合物填充至凹槽的表面上(如在虛線上)來獲得。應(yīng)注意的是，希望是熒光 粉混合物108的圓頂110可用于補償穿透器件中部發(fā)射的光和在器件邊緣周圍發(fā)射的光之 間的光程差。由于上述白光LED的制備過程包括利用熒光粉混合物包覆單個LED芯片的側(cè)壁， 所以在晶片切割之后，通常混合物是在單個芯片封裝過程期間應(yīng)用在LED上。因此，這種芯 片基的白光LED制備過程往往具有成本高，產(chǎn)量低以及顏色均一性差的問題。例如，當熒光 粉混合物應(yīng)用于單個LED時，器件很難獲得相同的圓頂幾何學(xué)。單個白光LED的非均勻幾 何學(xué)隨后可導(dǎo)致非均一的顏色轉(zhuǎn)換。因此，即使是用相同的晶片制造，也很難保證這種白光 LED列的顏色均一性。此外，在白光LED的相同單元內(nèi)，如LED 100，熒光粉混合物108的幾何學(xué)和LED芯片106的幾何學(xué)皆會導(dǎo)致從頂面和側(cè)壁發(fā)出的光的光程差。舉例來說，經(jīng)由側(cè)壁漏出的光 束112與從頂面發(fā)出的光束114相比，穿透熒光粉混合物108的傳播距離明顯更長。因此 轉(zhuǎn)換數(shù)量導(dǎo)致的光束112和光束114之間的差使得光離開熒光粉混合物108時發(fā)生不同的 顏色混合。結(jié)果，來自白光LED 100的光在中心區(qū)域顯示更多的藍光，而朝向邊緣區(qū)域顯示 更多的黃光，因而產(chǎn)生非均勻的發(fā)光圖案。
應(yīng)注意的是，不僅僅藍寶石襯底會出現(xiàn)上述描述的問題，任何可用于支撐LED結(jié) 構(gòu)的襯底也會有這些問題。此外，這些問題不只影響白光LED的顏色均一性，而且也會影響 利用熒光粉進行顏色轉(zhuǎn)換的其他類型的LED的顏色均一性。具有平面顏餼轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的LED本發(fā)明的實施例提供一種具有平坦的顏色轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的LED設(shè)計。具體而言，在對 LED發(fā)出的光幾乎不透明的襯底上形成LED，隨后在半導(dǎo)體LED上形成具有一定厚度的顏色 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明的實施例提供一種制備顏色轉(zhuǎn)換LED的技術(shù)。與傳統(tǒng)白光LED相 比，顏色轉(zhuǎn)換LED能產(chǎn)生高均一性的顏色光，同時達到顯著較低的制備成本。更具體而言， 顏色轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是在晶片級制備過程期間在LED上制備，而不是在晶片切割之后在單個LED 上制備。圖2A圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包括平坦的顏色轉(zhuǎn)換層的白光LED芯片 200。白光LED 200包括襯底202和在襯底202上形成的半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)204。在本發(fā)明的 一個實施例中，半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)204是半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)，其包括夾于上層和底層之間的有 源層。應(yīng)注意的是，上層或底層可包括附加層，如η-型摻雜或P-型摻雜包覆層和/或緩沖 層。另外，盡管在一些文獻中涉及的包覆層只作為與有源層直接連接的摻雜層，但包覆層可 包括一層或多層材料層。在一個實施例中，上層可包括η-型層，底層可包括ρ-型層。在一 個實施例中，半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)204中的層由InxGayAl1^N(0彡χ彡1，0彡y彡1)_基材料 組成。這種材料包括二元，三元或四元的化合物，如GaN，InGaN, GaAlNjP InGaAIN。在一些實施例中，襯底202對半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)204發(fā)出的光幾乎不透明。在一個 實施例中，對多層結(jié)構(gòu)204的發(fā)光顏色，襯底202顯示出小于或等于30%的透光率。在另 一個實施例中，襯底對多層結(jié)構(gòu)204發(fā)射出的光不透明，這就避免了光從襯底202的側(cè)壁漏 出。正如下面所討論到的，因為漏出的光不能通過顏色轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換，所以這種光漏不利于 所提及的白光LED。襯底202可包括但不限于硅(Si)襯底，鍺(Ge)襯底，砷化鎵(GaAs)襯底，以及其 他不透明半導(dǎo)體材料。這些半導(dǎo)體襯底通常對可見波長不透明。特別是利用Si襯底可有 利于低成本和高靈活性的制造。在另一個實施例中，襯底202可包括金屬襯底如鋁(Al)襯 底。特別是具有高熱傳導(dǎo)率的襯底如銅(Cu)襯底適宜制造大功率級LED。應(yīng)用不透明襯底的結(jié)果是，少量或沒有發(fā)射出的光可以穿過襯底204的側(cè)壁和底 部而漏出。盡管一些發(fā)射光可從半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)204的側(cè)壁漏出，但是，因為半導(dǎo)體多層 204通常只有幾微米厚，所以這種漏光與頂面發(fā)光相比可被忽略。白光LED 200進一步包括在半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)204上形成的具有一定厚度的顏色轉(zhuǎn) 換層206。具體而言，顏色轉(zhuǎn)換層206包括在介質(zhì)中如環(huán)氧樹脂被均勻分散的顏色轉(zhuǎn)換材 料。在本發(fā)明的一個實施例中，通過旋涂法在半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)204上涂布顏色轉(zhuǎn)換材料(如 熒光粉)和環(huán)氧樹脂的膠狀混合物來形成顏色轉(zhuǎn)換層206，并固化混合物以獲得固化的顏色轉(zhuǎn)換層。應(yīng)注意的是，這種沉積技術(shù)有利于在器件表面獲得一定厚度的顏色轉(zhuǎn)換層。在 一個實施例中，顏色轉(zhuǎn)換層206是薄膜層。應(yīng)注意的是，因為通過襯底202的側(cè)壁和底部或是發(fā)光結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的漏光非常 少，所以顏色轉(zhuǎn)換材料可以只涂布在半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)204的上發(fā)光表面上。這就使得顏色 轉(zhuǎn)換材料可先于晶片切割在整個晶片上沉積，從而避免為了用熒光材料包覆芯片所有的面 而進行后_切割制造形成單個LED芯片。因此，制造顏色轉(zhuǎn)換LED器件的成本可有效降低， 同時可方便地控制均一性。在另一個實施例中，在具有許多被溝槽隔離的臺面的圖案化襯 底上制備單個器件。顏色轉(zhuǎn)換材料的涂布可在器件制備之后進行，且優(yōu)選是在去除每個器 件的邊緣之后進行，這樣涂布也可以覆蓋器件的側(cè)壁。這個方法可進一步減少漏光。
本發(fā)明的實施例可以使用不同種類的分散介質(zhì)作為載體用于顏色轉(zhuǎn)換材料。這些 分散介質(zhì)可包括但不限于硅膠，環(huán)氧樹脂，聚酰亞胺及其他可固性聚合材料。應(yīng)注意的是 硅膠雖然熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高，但是通常成本更高。相比較而言，環(huán)氧樹脂便宜但較不 穩(wěn)定。特別是硅膠和環(huán)氧樹脂在固化之后都非常難以刻蝕，因此這兩種材料并不是太理想。 另一方面，聚酰亞胺可充分固化且在相對低的溫度下固化后仍可被堿性刻蝕劑刻蝕。這個 特性使聚酰亞胺與光刻處理更兼容。以下部分描述聚酰亞胺作為分散介質(zhì)時制造白光LED 電極的光刻過程。顏色轉(zhuǎn)換材料能將發(fā)射出的一部分光從第一顏色光(如藍光)轉(zhuǎn)換成第二顏色光 (如黃光)，同時傳播剩余未被轉(zhuǎn)換的光。在本發(fā)明的一個實施例中，這種顏色轉(zhuǎn)換材料是 熒光粉，如YAG熒光粉或TAG熒光粉。藍光激發(fā)這些類型的熒光材料可發(fā)出黃光，黃光再與 未被轉(zhuǎn)換的光復(fù)合產(chǎn)生實質(zhì)的白光。應(yīng)注意的是顏色轉(zhuǎn)換材料可包括其他類型的熒光粉， 如硅酸鹽熒光粉。通過顏色轉(zhuǎn)換層206而產(chǎn)生的顏色可包括但不限于綠色，黃色，橙色，紅 色或多種顏色的混合。因此，顏色轉(zhuǎn)換材料對應(yīng)多種顏色可包括不同類型熒光材料的混合。 應(yīng)注意的是，由于顏色轉(zhuǎn)換層206橫跨芯片表面具有一定厚度，所以LED芯片可產(chǎn)生高度均 一的顏色。再回到圖2A，白光LED 200還包括電極208。應(yīng)注意的是，電極208通過歐姆接觸 與半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)204的上層連接。一般來說顏色轉(zhuǎn)換層206不導(dǎo)電，因此在顏色轉(zhuǎn)換層 206上直接制備電極208或用顏色轉(zhuǎn)換層206覆蓋電極208的表面是不可取的。在本發(fā)明 的一個實施例中，另一電極可在襯底202的背面制備。此外，可圖案化顏色轉(zhuǎn)換層206以形 成電極位置。在另一實施例中，電極和可選的相應(yīng)連接線可先于顏色轉(zhuǎn)換層的涂布在器件 上制備。這樣做的好處是可以確保電極與器件之間良好的歐姆接觸。圖2B圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括光反射層212的白光LED芯片210。 應(yīng)注意的是，除了附加包括在襯底202和半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)204之間形成的光反射層212外， 芯片210與芯片200大體上結(jié)構(gòu)相同。如圖2A所示，由于襯底202對從多層結(jié)構(gòu)204發(fā)出 的光的透光率很低，所以很大一部分發(fā)射光會被襯底202吸收。這種光吸收會降低光發(fā)射 效率。通過在吸收性的襯底和光發(fā)射結(jié)構(gòu)之間插入反射層，在這個界面上入射的相當一部 分發(fā)射光可被反射回至發(fā)光結(jié)構(gòu)，從而增大了白光LED 210的發(fā)光效率。在本發(fā)明的一個 實施例中，光反射層是銀(Ag)層。在本發(fā)明的一個實施例中，切割后續(xù)制成的晶片(它包括襯底202，多層結(jié)構(gòu)204， 顏色轉(zhuǎn)換層206以及電極208)形成單個LED芯片，進而獲得白光LED 200和210。應(yīng)注意的是，由于顏色轉(zhuǎn)換層206在晶片切割之前沉積，所以多層結(jié)構(gòu)204和襯底206的側(cè)壁沒有 顏色轉(zhuǎn)換材料。盡管應(yīng)用白光LED作為一個例子說明顏色轉(zhuǎn)換LED的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明可應(yīng) 用于能將發(fā)光顏色轉(zhuǎn)換成另一種顏色光的任何一種半導(dǎo)體LED。在顏色轉(zhuǎn)換LED上圖形化電極的步驟 圖3給出一流程圖用于說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在顏色轉(zhuǎn)換LED上圖案化電 極的步驟。在操作期間，系統(tǒng)選取具有發(fā)光多層結(jié)構(gòu)但未制備電極的晶片(操作302)。系統(tǒng) 接著在發(fā)光多層結(jié)構(gòu)上沉積熒光粉和聚酰亞胺組成的膠狀混合物，以形成顏色轉(zhuǎn)換層，其 中熒光粉被聚酰亞胺均勻分散(操作304)。在本發(fā)明的一個實施例中，系統(tǒng)通過旋涂法在 晶片上沉積膠體來獲得一定厚度的顏色轉(zhuǎn)換層。應(yīng)注意的是，這種旋涂與光刻過程期間涂 布光刻膠(PR)的方法類似。其他技術(shù)如噴涂也可應(yīng)用于涂布膠狀混合物。接下來，系統(tǒng)預(yù)固化膠狀顏色轉(zhuǎn)換層，聚酰亞胺被部分固化(操作306)。具體而 言，預(yù)固化可在溫度低于正常的固化溫度下和/或固化時間短于完全固化過程的時間內(nèi)進 行，以部分地除去膠體混合物的溶劑載體。結(jié)果，顏色轉(zhuǎn)換層一定程度變硬但仍可被堿性刻 蝕劑刻蝕。接著，系統(tǒng)在顏色轉(zhuǎn)換層上應(yīng)用PR(如正PR)層，并光刻處理ra層以圖案化在顏 色轉(zhuǎn)換層上的電極(操作308)。然后通過顯影劑ra顯影，以在顏色轉(zhuǎn)換層內(nèi)形成電極區(qū) 域(操作310)。應(yīng)注意的是，這種顯影過程不僅僅去除了暴露的ra，而且刻蝕掉了電極對 應(yīng)區(qū)域內(nèi)下面的已預(yù)固化的顏色轉(zhuǎn)換層，進而暴露在下面的發(fā)光多層結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一 個實施例中，顯影劑是TMAH基顯影劑。應(yīng)注意的是，在一些實施例中，電極可先在器件上制 備，且接觸接線可先于顏色轉(zhuǎn)換層沉積與電極連接。之后，系統(tǒng)最終固化顏色轉(zhuǎn)換層，使聚酰亞胺完全固化(操作312)。通過倒裝晶片 邦定制備顏色轉(zhuǎn)換LED圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的通過倒裝晶片邦定法制備具有顏色轉(zhuǎn)換結(jié) 構(gòu)的LED的示范性逐個步驟。在操作A中，圖形化并刻蝕初始硅生長襯底402，以形成許多被溝槽隔離的臺面。 每個臺面限定一個用于生長單個LED的表面區(qū)域。因為應(yīng)力與表面面積成比例，所以被分 割的襯底可有效降低面內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)注意的是，在圖4的操作A中，只說明了一個完整臺面 (在中間)和兩個部分臺面(在兩側(cè))。在操作B中，半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)404在上述襯底臺面上外延形成。應(yīng)注意的是，在一 個實施例中，臺面被充分隔離且溝槽足夠深，這樣不同層的外延生長在兩個單個結(jié)構(gòu)間不 會產(chǎn)生任何連接，從而明顯減少與晶格不匹配生長相關(guān)的應(yīng)力。在本發(fā)明的一個實施例中， 多層結(jié)構(gòu)404是InxGayAl1^yN(0彡χ彡1，0彡y彡1)_基半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)。在操作C中，在多層結(jié)構(gòu)404上沉積邦定層406。由于邦定層金屬會沉積在側(cè)壁 上并使P-N結(jié)短路，所以本發(fā)明的一個實施例可選的是在金屬邦定層406沉積之前，在多層 結(jié)構(gòu)404上形成絕緣層。應(yīng)注意的是，只要適合用作邦定材料，金屬或非金屬材料都可被使 用。在一個實施例中，邦定材料是金。在操作D中，新的支撐結(jié)構(gòu)408被粘附于金邦定層406。在一個實施例中，新的支撐結(jié)構(gòu)408是硅襯底?；蛘吡硪贿x擇，新的支撐結(jié)構(gòu)408可是Ge襯底，GaAs襯底或金屬襯底。在操作E中，利用濕法刻蝕法剝離初始硅生長襯底402，結(jié)果暴露多層結(jié)構(gòu)404的下方。應(yīng)注意的是，在操作E中整個結(jié)構(gòu)被翻轉(zhuǎn)，且多層結(jié)構(gòu)404由金邦定層406和新的支 撐結(jié)構(gòu)408支撐。同樣應(yīng)注意的是，金邦定層406可作為光反射層。在操作F中，顏色轉(zhuǎn)換層在多層結(jié)構(gòu)404上沉積。具體而言，顏色轉(zhuǎn)換層410可通 過首先利用被聚酰亞胺介質(zhì)均勻分散的熒光粉涂布多層結(jié)構(gòu)404的表面，再將聚酰胺固化 至變硬的聚合物層來獲得。應(yīng)注意的是，在顏色轉(zhuǎn)換層410最終固化之前，正如上述描述的 可在多層結(jié)構(gòu)404上制備一個或若干個電極。最后，在操作F中切割晶片以獲得單個顏色轉(zhuǎn)換LED。應(yīng)注意的是，晶片切割可經(jīng) 過部分溝槽從晶片的上面進行，或者是從晶片的背面進行。應(yīng)注意的是，盡管上述的制造過 程是在分割襯底的背景下描述，但未分割襯底也可根據(jù)相同的操作A至F用于制造顏色轉(zhuǎn) 換 LED。本發(fā)明實施例的前述描述僅為說明和描述的目的而給出。它們并非窮盡性的，或 并不旨在將本發(fā)明限制成這里所公開的形式。因而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，許多修改和變 化是顯而易見的。另外，上述公開內(nèi)容并非旨在限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要 求來限定。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，該器件包括襯底；由所述襯底支撐的半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)；其中所述半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)配置成發(fā)射第一顏色光；以及其中所述襯底或在所述襯底與所述多層結(jié)構(gòu)之間的層基本不透明，因此有利于由所述多層結(jié)構(gòu)發(fā)射出的光的吸收或反射；以及在所述半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)上形成的平坦的顏色轉(zhuǎn)換層；其中所述顏色轉(zhuǎn)換層包括可將至少一部分發(fā)射光轉(zhuǎn)換成第二顏色光的顏色轉(zhuǎn)換材料；其中所述顏色轉(zhuǎn)換層具有一定厚度；以及其中所述顏色轉(zhuǎn)換層可被充分固化以承受后續(xù)的晶片切割。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述襯底包括下列材料中的一 種或若干種硅(Si)；藍寶石；碳化硅(SiC)；鍺(Ge)；砷化鎵(GaAs)；以及金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述襯底對所述第一顏色光的 透光率小于或等于30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于在所述襯底與所述多層結(jié)構(gòu)之 間的所述層是光反射層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述顏色轉(zhuǎn)換層包括用于均勻 分散所述顏色轉(zhuǎn)換材料的分散介質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于分散介質(zhì)包括下列材料中的一 種或若干種聚酰亞胺基材料，硅膠基材料及環(huán)氧樹脂基材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述分散介質(zhì)是聚酰亞胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述顏色轉(zhuǎn)換材料包括熒光粉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述顏色轉(zhuǎn)換層包括聚酰亞胺 基分散介質(zhì)和熒光劑組成的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，該器件進一步包括在所述半導(dǎo)體多層結(jié) 構(gòu)上形成的至少一個電極，其特征在于所述電極表面的至少一部分未被所述顏色轉(zhuǎn)換層覆蓋 ο
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于所述半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)包括 InxGayAl1-y-N(0 ≤ χ ≤ 1,0 ≤ y ≤ 1)_ 基材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于被轉(zhuǎn)換的光和未被轉(zhuǎn)換的光 混合產(chǎn)生實質(zhì)上的白光。
13.—種制造半導(dǎo)體發(fā)光器件的方法，該方法包括 選取襯底；形成由所述襯底支撐的半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)；其中所述半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)配置成發(fā)射第一顏色光；以及其中所述襯底或在該襯底與該多層結(jié)構(gòu)之間的層基本不透明，因此有利于所述多層結(jié) 構(gòu)發(fā)射出的光的吸收或反射；用包括能將一部分發(fā)射光轉(zhuǎn)換成第二顏色光的顏色轉(zhuǎn)換材料均勻涂覆所述半導(dǎo)體多 層結(jié)構(gòu)形成平坦的顏色轉(zhuǎn)換層；其中所述顏色轉(zhuǎn)換層可被充分固化以承受后續(xù)的晶片切割；以及其中所述顏色轉(zhuǎn)換層具有一定厚度；以及切割包括襯底的晶片，以獲得半導(dǎo)體發(fā)光器件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述方法進一步包括在切割所述晶片之 前固化所述顏色轉(zhuǎn)換層，使所述顏色轉(zhuǎn)換層充分變硬以承受后續(xù)的晶片切割。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于在固化所述顏色轉(zhuǎn)換層之前，所述方法 進一步包括預(yù)固化所述顏色轉(zhuǎn)換層；圖形化所述已預(yù)固化的所述顏色轉(zhuǎn)換層以暴露所述半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)；以及在所述暴露的半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)上形成一個或若干個電極，其中至少一部分所述電極表 面未被所述顏色轉(zhuǎn)換層覆蓋。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述顏色轉(zhuǎn)換層包括聚酰亞胺基分散介 質(zhì)與熒光材料組成的混合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述襯底與所述多層結(jié)構(gòu)之間的所述層 是光反射層。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述襯底包括下列材料中一種或若干 種硅(Si)；藍寶石；碳化硅(SiC)；鍺(Ge)；砷化鎵(GaAs)；以及金屬。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述襯底對所述第一顏色的透光率小于 或等于30%。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述顏色轉(zhuǎn)換層包括一種用于均勻分散 所述顏色轉(zhuǎn)換材料的分散介質(zhì)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于所述分散介質(zhì)包括下列材料中的一種或 若干種聚酰亞胺基材料，硅膠基材料以及環(huán)氧樹脂基材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述顏色轉(zhuǎn)換層材料包括熒光粉。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)包括 InxGayAl1^yN(0 ^ χ ^ 1,0 ^ y ^ 1)_ 基材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于被轉(zhuǎn)換的光和未被轉(zhuǎn)換的光混合產(chǎn)生實 質(zhì)上的白光。
25.一種白光LED器件，該器件包括不透明襯底；GaN基多層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括ρ-型層，有源層及η-型層；在所述η-型層上的平坦的顏色轉(zhuǎn)換層，其中所述顏色轉(zhuǎn)換層具有一定厚度，且其中所 述顏色轉(zhuǎn)換層包括已固化的含熒光粉的聚酰亞胺層；以及通過歐姆接觸與所述η-型層連接的至少一個電極。
全文摘要
一種半導(dǎo)體發(fā)光器件(200)，包括襯底(202)和由襯底(202)支撐的半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)(204)，其中半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)(204)設(shè)置為發(fā)射第一顏色光。襯底(202)或在襯底(202)與半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)(204)之間的反射層(212)不透明。器件(200)還包括在半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)(204)上形成的厚度很均勻的平坦顏色轉(zhuǎn)換層(206)。顏色轉(zhuǎn)換層(206)包括一種顏色轉(zhuǎn)換材料，至少能將一部分發(fā)射光轉(zhuǎn)換成第二顏色光。顏色轉(zhuǎn)換層(206)可充分固化以耐受后續(xù)的晶片切割。
文檔編號H01L33/50GK101849295SQ200780101041
公開日2010年9月29日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者劉衛(wèi)華, 江風益, 湯英文, 王立 申請人:晶能光電(江西)有限公司