制造多色化层用的方法和衬底以及带有多色化层的发光二极管技术

本发明专利技术涉及一种在半导体衬底上敷设至少一个含有发光媒介的适宜于产生单色光的多色化层用的方法。按照本发明专利技术，该多色化层用一种印刷方法，尤其用微触点印刷法敷设。多色化层优选地结构化地敷设。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在半导体衬底上敷设多色化层用的方法、半导体衬底以及带有该半导体衬底的发光二极管。
技术介绍
光电子元件(简称发光二极管或者还直接称为LED(英文“light-emitting diode”发光二极管))含有传统的外延生长的层序列(包括适宜于发射光的子层)以及带有光转换材料的转换层。 这时，在发光二极管运行中该外延生长的层序列的子层的半导体由于其带结构，在有限的光谱范围内发射光，，其中该光至少大体上为单色的或者具有非常狭窄的波长范围。 该光转换材料用来把该子层发射的光在其波长方面进行转换。这个光击中到该光转换材料上，其原来的光的波长转换为另一个波长。部分取决于到底基于哪一种波长变换机制，该光转换材料可以称为发光物质、磷光材料、荧光色材料或简单的发光物质。在下文中，不在个别机制之间进行区分，并且发光物质的上述称谓彼此通用，而本公开的范围不受专用概念应用限制。然而，发光物质原则上总是只能把频率较高的第一光只转换为频率较低的第二光。这种频率迁移作用已知称为斯托克斯迁移(Stokes-Shift)。 发光物质通过单色光激励一般发射的光谱范围比发光二极管芯片本身发出的要宽。它还可以不产生较宽的光谱范围，而产生多个窄带的频谱范围。这尤其可以在使用多个不同的光转换材料的情况下达到。 发光二极管最终辐射第一波长和第二波长的光的结合，更确切地说，第二波长的光。通过有目的地选择一种光发射子层的和发光媒介的半导体材料可以达到发光二极管的这样目标辐射频谱。例如，发射蓝光的发光二极管芯片与铯掺杂的钇铝石榴石(YAG)作为发光物质结合，它把蓝光部分地转换为黄光。共同给出白光。因为该发光物质把单色光转换为较宽的或者至少较宽的辐射频谱，故它还称为多色化的。 该发光物质传统上通过旋转涂覆(在半导体工业中更宜称为名字“Spin Belacken(自旋上漆)”或者“Spin Coating(自旋涂覆)”)或者喷射上漆法(Spruehbelackungsverfahren)敷设在半导体晶片的整个表面上。因此，建立在整个晶片上延伸的光转换层。这两个方法有一系列缺点。在旋转涂覆的情况下如此通过离心分离丢失大量发光物质，就像在其他传统的整个表面的涂覆方法的情况下一样。另外采用这些方法只能全面积地建立涂层。给出的光转换层的层厚度不均匀。相对局部厚度波动还出现沿着整个晶片表面发生的缺陷。这个层厚度的不均匀性导致LED颜色的彼此波动，这已知称为概念“进仓(Binning)”。例如，LED的白色色调不恒定相等。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提出一种方法，通过该方法排除现有技术的上述缺点，用该方法尤其可以生产转换层厚度保持恒定，并因而颜色频谱保持恒定的LED。 该任务用权利要求1，15和16的特征解决。有利的扩展方案和改进方案在从属权利要求中给出。在描述中、在权利要求书中和/或在附图给出的特征中至少两个的所有结合也都落入本专利技术的范围。在给出的数值范围的情况下，还有处于所述极限内的数值应该公开地认作为极限值，并可以对任意的结合提出权利要求。 在按照本专利技术的用于在包括适宜于发射单色光的子层的衬底上，敷设含有至少一种发光物质的多色化层的方法中，该多色化层用印刷方法敷设。 这时，在本专利技术的范围内，单色光不应该看作是仅仅具有唯一的波长，而应该看作是只拥有较窄的光谱范围，正如在没有发光媒介的发光二极管的情况下传统一般的那样。 在本专利技术的意义上，多色化层是把某波长或该光频范围的光(如它们由适宜于发射单色光的子层所发射的)至少部分地转换为至少一个或多个第二波长的层，其中对于本专利技术，这通过哪一种机制完成，是无关紧要的。这种第二波长的光，与适宜于发射单色光的子层的单色光一起，产生多个不同的波长的光，因此，称为多色化的。这时，多色概念不必视为限于必然产生大量不同波长的这个意义。即使如果唯一波长的光通过多色化层转换为另一个唯一波长的光，则由两个波长的光构成的产生的组合，在本专利技术的范围内亦称为多色的。 在下文中包括适宜于发射单色光的子层的衬底，还只简称为衬底。 与传统的涂覆方法相反按照本专利技术的方法能够实现保持多色化层的层厚度，该层厚度不仅在多色化层内部，而且就(如晶片系列的)一批多色化层而言，彼此具有非常小的允差。因此，允许生产一种其发射频谱总是相同的或者至少大体上相同的发光二极管。首先这意味着，在强度波长频谱中强度最大值相对于波长的偏移，或强度的变化，对于按照本专利技术的不同的LED芯片小得微不足道。不同的试验的强度最大值位置的标准偏差优选小于10nm，优选小于7nm，更优选小于5nm，更优选小于2nm，最优选小于1nm。不同的试验强度最大值的标准偏差优选小于5％，更优选小于1％，更优选1％，更优选小于0.1％，更优选小于0.01％，最优选小于10-5％。 因此，在采用按照本专利技术的方法制造的发光二极管上有利地不出现进仓。 单个多色化层内部不同位置上层厚度相对于平均层厚度的偏差有力地小于10％，尤其小于5％，优选小于1％，更优选小0.1％，更优选小于0.01％，最优选小于0.001％。 因为在按照本专利技术的方法中有利地采用的凸模基本上只接纳这样数量的压印在衬底上的发光物质，与传统的涂覆方法相反，不发生，或者至少几乎不发生发光物质的损失。 该印刷凸模有利地可以具有印刷字模，其适宜于接纳要印刷的发光物质，并在印刷步骤中交付到衬底上。 根据按照本专利技术的方法的优选变体方案，该印刷方法包括微触点印刷方法。该印刷方法尤其是微触点印刷方法。 该微触点印刷方法使衬底特别准确的压印成为可能。因此，该多色化层的层厚度可以特别容易准确调整。因此，给出特别高的层厚度均匀性，并以此带有该压印衬底的发光二极管颜色频谱的均匀性。该微触点印刷方法众所周知来自其他领域，并因此，在这里只作简短的阐述。例如，带有例如要转印的面或结构的硅胶字模的印刷凸模设有要印刷的物质，并转印到在要印刷的平面上，在这种情况下是衬底主面上。这时，印刷凸模趋近衬底，直至凸模上的液体与衬底接触，并以此转移到衬底上。其中用来压印的发光物质的形式取决于各自的发光物质、印刷凸模的字模材料和其他印刷方法参数，诸如所要求的层厚度或者印刷温度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
在半导体衬底(2)上敷设至少一个含有发光物质的多色化层(4)用的方法，所述半导体衬底含有子层，适宜于发射尤其是单色光，或带有多个发射特性曲线的多重频谱的光，其特征在于，多色化层(4)用印刷方法敷设。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.在半导体衬底(2)上敷设至少一个含有发光物质的多色化层(4)用的
方法，所述半导体衬底含有子层，适宜于发射尤其是单色光，或带有多个发射
特性曲线的多重频谱的光，其特征在于，多色化层(4)用印刷方法敷设。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述印刷方法包括微触点印刷
方法，尤其是微触点印刷方法。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多色化层用尤其具有
印刷字模(7o)的印刷凸模(5)敷设。
4.如上列权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，敷设具有结构(6)
的多色化层(4)。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，结构地敷设的多色化层(4)
具有单个的层元件(4’，4o’)，其包括矩形、正方形、圆形、三角形、填充多边
形等等层元件(4’，4o’)。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，该层元件(4’，4o’)具有
结构宽度(B)，所述结构宽度小于1mm，尤其小于100μm，尤其小于10μm，尤
其小于1μm。
7.如权利要求1至3中至少一项所述的方法，其特征在于，所述多色化层
(4)全面积地敷设在衬底(2)上。
8.如上列权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述多色化层(4)
具有层厚度(H)，所述层厚度小于100μm，尤其小于10μm，尤其小于1μm。
9.如上列权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，压印晶片(1)
作为衬底(2)。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·尤尔曼，G·克赖因德尔，
申请(专利权)人：EV集团E·索尔纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT