專利名稱：多波長led晶粒構(gòu)造及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多波長LED晶粒構(gòu)造及其制造方法，特別是涉及 以多片不同單波長LED磊晶片施行接合與切割方式的多波長LED晶 粒構(gòu)造及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前LED發(fā)光二極管的制作過程與制作硅晶圓IC很相似，首先 使用化學(xué)周期表中超高純度的III族元素鋁(A1)、鎵(Ga)、銦(In)，以 及V族元素氮(N)、磷(P)、砷(As)為材料，在高溫下反應(yīng)成為化合物， 經(jīng)過單晶生長技術(shù)制成單晶棒，經(jīng)過切割、研磨、拋光成為晶片，以 之作為基板(substrate)，再使用磊晶技術(shù)將發(fā)光材料生長在基板上，完 成的磊晶片經(jīng)過半導(dǎo)體鍍金和蝕刻工藝，再細切加工成為LED晶粒。
LED產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)大致分為上游的磊晶片形成，中游的晶粒制作，以 及下游封裝成各式各樣應(yīng)用產(chǎn)品。上游主要為單晶片與磊晶片，LED 發(fā)光顏色與亮度由磊晶料決定，且磊晶片占LED制造成本70%左右， 對LED產(chǎn)業(yè)極為重要。上游磊晶片制造過程(工藝)順序為單晶片(m-v 族基板)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)晶成長、材料特性/厚度測量。而中游就是將磊 晶片加以切割，形成為上萬個晶粒。依照磊晶片的大小，可以切割為 二萬到四萬個晶粒。中游的晶粒制造過掛工藝)順序為磊晶片、金屬 膜蒸鍍、光罩、蝕刻、熱處理、切割、崩裂、測量。而下游主要是晶 粒封裝，將晶粒粘于導(dǎo)線架，以封裝成各類型LED，目前封裝后產(chǎn)品 的類型有Lamp、集束型、數(shù)字顯示、點矩陣型與表面粘著型(SMD)。 下游的封裝順序為晶粒、固晶、粘著、打線、樹脂封裝、長烤、鍍 錫、剪腳、測試。
LED發(fā)光二極管是由砷、磷、鎵等III~V族元素如GaAs(砷化鎵)、 GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成，其核心是PN結(jié)晶片、 電極及光學(xué)系統(tǒng)組成。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)?，反向截止與擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。 在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)；進入對 方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光。如 發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光， 或先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外， 還有些電子被非發(fā)光中心(這個中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近)捕獲，而 后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)
合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。
現(xiàn)今LED已有紅外、紅、黃、綠、藍及白光發(fā)光二極管，但其中 的白光、藍光LED成本價格較高。目前白光LED的制造方法主要有 四種
1、 通過紅、綠、藍光LED的三基色多晶片組合發(fā)光合成白光。 但是其因三基色光衰不同導(dǎo)致色溫不穩(wěn)定，控制電路較復(fù)雜，成本較 咼o
2、 藍光LED晶片激發(fā)黃色螢光粉，由LED藍光和螢光粉發(fā)出的 黃綠光混光合成，為改善顯色性能還可以在其中加少量紅色螢光粉， 或同時加適量綠色、紅色螢光粉。但是其缺點為一致性差，且色溫隨 角度變化。
3、 紫外光LED晶片激發(fā)螢光粉發(fā)出三基色合成白光。但目前其 LED晶片效率較低，有紫外光泄漏問題，且螢光粉溫度穩(wěn)定性問題有 待解決。
4、 多波長混煉LED晶片使用設(shè)定成份比率的紅光、綠光、藍光 材料，以共同進行高溫混煉成為化合物，再依序經(jīng)由晶棒、晶片及磊 晶片制造過程(工藝)。但因其各材料于混煉過程中的凝固點各不相同， 以致無法均勻分布，導(dǎo)致發(fā)光效率低，色溫不穩(wěn)定，并且顯色性不佳。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多波長LED晶粒構(gòu)造及其制造方法，主 要由多片不同波長及光色的單波長LED磊晶片施行接合與切割，以制 成所需光色的多波長LED晶粒，能夠降低制造生產(chǎn)成本，提高發(fā)光效 率，色溫穩(wěn)定，顯色性較佳，并且控制電路簡易，具備產(chǎn)業(yè)利用價值。為達到上述目的，本發(fā)明依據(jù)多波長LED晶粒所需的光色選取多 片不同波長及光色的單波長LED磊晶片，且設(shè)定各片單波長LED磊 晶片的厚度比值；將上述各片單波長LED磊晶片平面相疊接合一體， 以形成多波長LED磊晶片；將上述多波長LED磊晶片切割成多波長 LED磊晶條；沿上述多波長LED磊晶條的一側(cè)切割面設(shè)制一金屬反射 層；將上述多波長LED磊晶條及其金屬反射層共同切割制出上述多波 長LED晶粒。
于較佳實施例中，選取兩片或三片不同波長及光色的單波長LED 磊晶片，以相疊接合形成雙波長或三波長LED磊晶片，供進一步加工 制出雙波長或三波長LED晶粒。
上述各片單波長LED磊晶片彼此間以導(dǎo)電介面層接合一體。 而本發(fā)明多波長LED晶粒構(gòu)造，包含有多個不同波長及光色的單 波長LED晶粒體，上述各個單波長LED晶粒體相疊接合一體，且各 個單波長LED晶粒體的同一側(cè)表面設(shè)有一金屬反射層，以構(gòu)成上述多 波長LED晶粒。
于較佳實施例中，上述多波長LED晶粒設(shè)為雙波長或三波長LED 晶粒，包含有兩個或三個不同波長及光色的單波長LED晶粒體，且彼 此間相疊接合一體。
上述各個單波長LED晶粒體彼此間設(shè)有導(dǎo)電介面層。 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下技術(shù)效果 本發(fā)明的多波長LED晶粒構(gòu)造及其制造方法，主要由多片不同波 長及光色的單波長LED磊晶片施行接合與切割方式，以制成所需光色 的多波長LED晶粒，能夠降低制造生產(chǎn)成本，提高發(fā)光效率，色溫穩(wěn) 定，顯色性較佳，并且控制電路簡易，具備產(chǎn)業(yè)利用價值。
圖1是本發(fā)明較佳實施例兩片單波長LED磊晶片相疊接合的前視 放大示意圖2是接續(xù)圖1切割制成雙波長LED磊晶條的俯視圖； 圖3是接續(xù)圖2雙波長LED磊晶條設(shè)制金屬反射層，且再切割制 成雙波長LED晶粒的俯視圖；圖4是圖3雙波長LED晶粒的前視放大圖5是本發(fā)明較佳實施例三片單波長LED磊晶片相疊接合的前視 放大示意圖6是接續(xù)圖5切割制成三波長LED磊晶條的俯視圖； 圖7是接續(xù)圖6三波長LED磊晶條設(shè)制金屬反射層，且再切割制 成三波長LED晶粒的俯視圖8是圖7三波長LED晶粒的前視放大圖。
主要元件符號說明-
11、 12、 13單波長LED磊晶片
14雙波長LED磊晶片
15三波長LED磊晶片
16導(dǎo)電介面層
17雙波長LED磊晶條
18三波長LED磊晶條
19金屬反射層
20雙波長LED晶粒
21、 22單波長LED晶粒體
30三波長LED晶粒
31、 32、 33單波長LED晶粒體
具體實施例方式
有關(guān)本發(fā)明為達成上述目的，所采用的技術(shù)手段及其功效，茲舉
出可行實施例，并且配合
如下
首先，本發(fā)明主要是選取多片不同波長及光色的單波長LED磊晶 片，再施行接合與切割等步驟，以制成多波長LED晶粒，供發(fā)出混光 合成特定光色。本發(fā)明于圖1至圖4所示的較佳實施例中，主要選取 兩片不同波長及光色的單波長LED磊晶片11、 12，以相疊接合形成雙 波長LED磊晶片14，供切制出雙波長LED磊晶條17，再設(shè)制金屬反 射層19，以進一步切制出雙波長LED晶粒20。除此之外，亦可如圖5 至圖8所示，選取三片不同波長及光色的單波長LED磊晶片11、 12、 13，以相疊接合形成三波長LED磊晶片15，供切制出三波長LED磊晶條18，再設(shè)制金屬反射層19，以進一步切制出三波長LED晶粒30。 進一步配合圖1至圖4詳細說明本發(fā)明制造方法的實施步驟，首 先依據(jù)雙波長LED晶粒20所需的光色選取兩片不同波長及光色的單 波長LED磊晶片ll、 12，且設(shè)定各片單波長LED磊晶片11、 12的厚 度比值。將上述兩片單波長LED磊晶片11、 12同狀平面相疊接合一 體，以形成雙波長LED磊晶片14。然后如圖2所示，將上述雙波長 LED磊晶片14依序切割成雙波長LED磊晶條17。再如圖3所示，沿 上述雙波長LED磊晶條17的一側(cè)切割面設(shè)制同一金屬反射層19，而 金屬反射層19采用現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體鍍金及后續(xù)施行蝕刻等制造工藝。 最后將上述雙波長LED磊晶條17及其金屬反射層19共同切割，以制 出上述雙波長LED晶粒20(參閱圖4)，使其能夠外接現(xiàn)有電極以發(fā)出 混光合成特定光色。
于第1至4圖所示的較佳實施例中，若以雙波長LED晶粒20發(fā) 出混光合成黃光為例說明，則其中的兩片單波長LED磊晶片11、 12 可分別為紅光、綠光磊晶片，且兩者厚度比值為4: 6，使雙波長LED 晶粒20能夠發(fā)出混光合成黃光。而兩片單波長LED磊晶片11、 12彼 此間可施加導(dǎo)電介面層16接合一體，上述導(dǎo)電介面層16可為銀漿、 錫漿或?qū)崮z。而實際制作時，由橡膠輥輪旋轉(zhuǎn)夾壓輸送雙波長LED 磊晶片14及其內(nèi)部導(dǎo)電介面層16，并且快速通過高周波熱烘通道進行 定型。
于圖5至圖8所示的較佳實施例中，則依據(jù)三波長LED晶粒30 所需的光色選取三片不同波長及光色的單波長LED磊晶片11、 12、 13， 且設(shè)定各片單波長LED磊晶片11、 12、 13的厚度比值。將上述三片 單波長LED磊晶片ll、 12、 13同狀平面相疊接合一體，以形成三波 長LED磊晶片15。然后如圖6所示，將上述三波長LED磊晶片15依 序切割成三波長LED磊晶條18。再如圖7所示，沿上述三波長LED 磊晶條18的一側(cè)切割面設(shè)制同一金屬反射層19，而金屬反射層19采
用現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體鍍金及后續(xù)施行蝕刻等制造工藝。最后將上述三波 長LED磊晶條18及其金屬反射層19共同切割，以制出上述三波長LED
晶粒30(參閱圖8)，使其能夠外接現(xiàn)有電極以發(fā)出混光合成特定光色。 上述三波長LED晶粒30若以發(fā)出混光合成白光為例說明，則其中的三片單波長LED磊晶片11、 12、 13可分別為紅光、綠光、藍光 磊晶片，且三者厚度比值為2: 5: 3，使三波長LED晶粒30能夠發(fā)出 混光合成白光。
本發(fā)明針對多片不同波長及光色的單波長LED磊晶片11、 12、 13 施行接合與切割，以制成所需光色的雙波長、三波長LED晶粒20、 30， 能夠降低制造生產(chǎn)成本，提高發(fā)光效率，色溫穩(wěn)定，顯色性較佳。反 觀如果是直接將紅光、綠光、藍光材料進行高溫混煉成為化合物，再 依序經(jīng)由晶棒、晶片及磊晶片制造過程(工藝)時，因其各材料于混煉過 程中的凝固點各不相同，以致無法均勻分布，導(dǎo)致發(fā)光效率低，色溫 不穩(wěn)定，并且顯色性不佳。
本發(fā)明依上述制造方法能夠制成圖4所示的雙波長LED晶粒20， 其包含有兩個不同波長及光色的單波長LED晶粒體21、 22，使兩個單 波長LED晶粒體21、 22相疊接合一體，且兩者的同一側(cè)表面設(shè)有同 一金屬反射層19，能夠混光合成特定光色。
圖8所示的多波長LED晶粒是設(shè)為三波長LED晶粒30，包含有 三個不同波長及光色的單波長LED晶粒體31、 32、 33，且彼此間設(shè)有 導(dǎo)電介面層16，以一體接合固定，且彼此的同一側(cè)表面設(shè)有同一金屬 反射層19，能夠混光合成特定光色。
本發(fā)明多波長LED晶粒構(gòu)造及其制造方法，主要由多片不同波長 及光色的單波長LED磊晶片施行接合與切割方式，以制成所需光色的 多波長LED晶粒，能夠降低制造生產(chǎn)成本，提高發(fā)光效率，色溫穩(wěn)定， 顯色性較佳，并且控制電路簡易，具備產(chǎn)業(yè)利用價值。
以上所舉實施例僅用為方便說明本發(fā)明，而并非加以限制，在不 離本發(fā)明精神范疇，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所可作的各種簡易變化與修 飾，均仍應(yīng)含括于權(quán)利要求書的范圍中。
權(quán)利要求
1、一種多波長LED晶粒制造方法，其特征在于，包含有以下步驟依據(jù)上述多波長LED晶粒所需的光色選取多片不同波長及光色的單波長LED磊晶片，且設(shè)定各片單波長LED磊晶片的厚度比值；將上述各片單波長LED磊晶片平面相疊接合一體，以形成多波長LED磊晶片；將上述多波長LED磊晶片切割成多波長LED磊晶條；沿上述多波長LED磊晶條的一側(cè)切割面設(shè)制一金屬反射層；將上述多波長LED磊晶條及其金屬反射層共同切割制出上述多波長LED晶粒。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波長LED晶粒制造方法，其特征在 于選取兩片不同波長及光色的單波長LED磊晶片，以相疊接合形成 雙波長LED磊晶片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波長LED晶粒制造方法，其特征在 于選取三片不同波長及光色的單波長LED磊晶片，以相疊接合形成 三波長LED磊晶片。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的多波長LED晶粒制造方法，其 特征在于:上述各片單波長LED磊晶片彼此間以導(dǎo)電介面層接合一體。
5、 一種多波長LED晶粒構(gòu)造，其特征在于包含有多個不同波 長及光色的單波長LED晶粒體，上述各個單波長LED晶粒體相疊接 合一體，且各個單波長LED晶粒體的同一側(cè)表面設(shè)有一金屬反射層， 以構(gòu)成上述多波長LED晶粒。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多波長LED晶粒構(gòu)造，其特征在于 上述多波長LED晶粒設(shè)為雙波長LED晶粒，包含有兩個不同波長及光色的單波長LED晶粒體，且彼此間相疊接合一體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多波長LED晶粒構(gòu)造，其特征在于 上述多波長LED晶粒設(shè)為三波長LED晶粒，包含有三個不同波長及 光色的單波長LED晶粒體，且彼此間相疊接合一體。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5、 6或7所述的多波長LED晶粒構(gòu)造，其特征 在于上述各個單波長LED晶粒體彼此間設(shè)有導(dǎo)電介面層。
全文摘要
一種多波長LED晶粒構(gòu)造及其制造方法，依據(jù)多波長LED晶粒所需的光色選取多片不同波長及光色的單波長LED磊晶片，且設(shè)定各片單波長LED磊晶片的厚度比值；將上述各片單波長LED磊晶片平面相疊接合一體，以形成多波長LED磊晶片；將上述多波長LED磊晶片切割成多波長LED磊晶條；沿上述多波長LED磊晶條的一側(cè)切割面設(shè)制一金屬反射層；將上述多波長LED磊晶條及其金屬反射層共同切割制出上述多波長LED晶粒，以發(fā)出混光合成特定光色。
文檔編號H01L25/075GK101599443SQ200810098618
公開日2009年12月9日 申請日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者徐定男 申請人:普爾世紀有限公司