白光二极管芯片及其形成方法技术

本发明专利技术公开一种白光二极管芯片及其形成方法，白光二极管芯片包括蓝光二极管芯片以及荧光层直接设置于蓝光二极管芯片的顶部表面上。其形成方法包括提供多个蓝光二极管芯片附着于基底上，其中在每个蓝光二极管芯片的顶部表面上至少具有一个接触垫，形成保护层于接触垫上，通过压模工艺形成荧光层于蓝光二极管芯片的顶部表面上，暴露出接触垫。然后，将保护层及基底从蓝光二极管芯片移除，形成白光二极管芯片。本发明专利技术的白光二极管芯片可以产生均匀的白光。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光二极管芯片，特别涉及一种白光二极管芯片及其制造方法。
技术介绍
发光二极管(light-emitting diode，简称LED)是一种复合的半导体元件，其通 过能量转换的方式将电流转换为光。发光二极管所发出的光通常分布在将近20至40nm宽 的光谱范围内，且其所发射的光的波长由发光二极管的发光层的半导体材料所决定。由于 受限于其所发射的光的波长的结果，单一发光二极管无法发出白光，因为白光需由具有可 见光谱的几乎所有波长范围的光所组成。图1为显示公知的白光发光元件100的剖面图，此 白光发光元件100包含一蓝光LED芯片12设置于反射盖10内且被荧光体14包围，玻璃板 16设置于反射盖10上，覆盖LED芯片12以及荧光体14。在图1的元件中，LED芯片12所 发出的一部分的蓝光与荧光体14吸收部分的蓝光所发出的红光及绿光结合，以产生白光。然而，图1的元件所产生的白光其颜色并不均勻，此光色不均勻是因为包围LED芯 片12的荧光体14的厚度变化所导致，荧光体14厚度的变化会造成蓝光的吸收以及红光与 绿光的发射在空间上为不均勻的，因此，所产生的白光会被色环(colored rings)所围绕。在美国专利第6576488号中揭示一种顺应性地涂布形成发光半导体结构的方法， 例如在LED芯片上涂布荧光层，此方法包含将LED芯片电性耦接至底座，施加第一偏压 (bias voltage)至该底座上，且施加第二偏压至带电的荧光粒子的溶液中，由这两个偏压 所产生的电场驱使荧光粒子沉积至导电的表面上，例如底座以及LED芯片的表面。然而，此 使用电泳沉积法(electrophoretic deposition)在LED芯片上形成荧光层的方法有一些 问题存在，在荧光粒子与LED芯片表面之间的附着力很弱，因此荧光层容易与LED芯片分 离。另外，在美国专利第6744196号中则揭示利用化学气相沉积法(CVD)在蓝光LED元件 上形成黄色材料薄膜，此方法可改善光的均勻度，且所输出的光不会随着LED芯片基底的 厚度改变而剧烈地变化。然而，此方法的工艺较复杂，且需要形成钝态保护层(passivation layer)覆盖在LED芯片上。此外，利用化学气相沉积法在LED芯片上形成黄色材料薄膜的 工艺不容易控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种白光二极管芯片，其具有均勻的光色，且可以克服上 述的问题。本专利技术提供一种白光二极管芯片及其制造方法，此白光二极管芯片不需要额外的 封装即可发出白光，在一实施例中，白光二极管芯片包括蓝光二极管芯片，其具有顶部表面 及底部表面。荧光层设置于蓝光二极管芯片的顶部表面上，其中荧光层直接接触蓝光二极 管芯片的顶部表面。在一实施例中，白光二极管芯片的制造方法包括提供多个蓝光二极管芯片，具有 顶部表面及底部表面，其中每个蓝光二极管芯片的顶部表面上具有至少一个接触垫；将蓝光二极管芯片的底部表面附着于基底上，形成保护层于接触垫上，暴露出蓝光二极管芯片 的顶部表面；形成荧光材料于蓝光二极管芯片的顶部表面上，提供一模具在荧光材料上，除 了蓝光二极管芯片的顶部表面的接触垫区以外，形成荧光层于蓝光二极管芯片的顶部表面 上。然后，将保护层从接触垫上移除，并将相邻的蓝光二极管芯片之间的基底分割，以形成 多个白光二极管芯片。本专利技术的白光二极管芯片可以不需要将蓝光二极管芯片封装即可发出白光。荧光 层直接设置于蓝光二极管芯片的顶部表面上，且可以将蓝光二极管芯片所发出的部分蓝光 转换成黄光，由荧光层所产生的黄光与蓝光二极管芯片所发出的蓝光结合，以产生白光。因 此，本专利技术的白光二极管芯片不需要封装。此外，本专利技术的实施例的白光二极管芯片可以产 生均勻的白光，因为在蓝光二极管芯片上的荧光层具有均勻的厚度。为了让本专利技术的上述目的、特征、及优点能更明显易懂，以下配合附图，作详细说 明如下。附图说明图1为显示公知的白光发光元件的剖面示意图。图2为显示依据本专利技术的一实施例，白光二极管芯片的剖面示意图。图3为显示依据本专利技术的另一实施例，白光二极管芯片的剖面示意图。图4A至图4F为显示依据本专利技术的一实施例，形成图2的白光二极管芯片的制造 方法的剖面示意图。上述附图中的附图标记说明如下100 白光发光元件；10 反射盖；12、201 蓝光LED芯片；14 荧光体；16 玻璃板；200、300 白光LED芯片；203 n型接触垫；205 p型接触垫；207 荧光层； 209 黏着层；211 暂时的基底；212 光致抗蚀剂或硬掩模；213 保护层；217 模具； 219 切割线。具体实施例方式本专利技术提供一种白光二极管芯片，其不需要封装即可发出白光。图2及图3为显 示依据本专利技术各实施例的白光二极管芯片的剖面示意图，请参阅图2，白光二极管芯片200 包括蓝光二极管芯片201，以及荧光层207设置于蓝光二极管芯片201的顶部表面上。在 此实施例中，蓝光二极管芯片201为直立式(vertical) LED芯片，其具有n型接触垫203设 置于LED芯片201的顶部表面上，以及p型接触垫205设置于LED芯片201的底部表面上。 蓝光LED芯片201的顶部表面为发光面，且其底部表面为顶部表面的相反面。除了 n型接 触垫203的区以外，荧光层207直接覆盖在LED芯片201的顶部表面上。参阅图3，其为显示依据本专利技术的另一实施例的白光二极管芯片300的剖面示意 图。白光二极管芯片300包括蓝光二极管芯片201，以及荧光层207设置于蓝光二极管芯片 201的顶部表面上。在此实施例中，蓝光二极管芯片201为横向式(lateral)LED芯片，其具 有n型接触垫203以及p型接触垫205设置于LED芯片201的顶部表面上。除了 n型接触 垫203和p型接触垫205的区以外，荧光层207直接覆盖在LED芯片201的顶部表面上。一般而言，蓝光二极管芯片201包含n型区、有源区以及p型区，其中有源区设置于n型区和p型区之间，n型接触垫203与n型区联结，而p型接触垫205则与p型区联结， 为了简化附图，在蓝光二极管芯片201内的各种区域并未示出。在一些实施例中，有源区可 由氮化镓(GaN)及铟所组成，以产生InGaN/GaN半导体层，n型区可以是n型氮化镓(n-GaN) 层，而P型区则可为P型氮化镓(p-GaN)层。电力施加在n型接触垫203与p型接触垫205 上，使得LED芯片201发出蓝光。荧光层207含有发光物质，其可以将LED芯片201所发出 的部分蓝光转换为黄光，荧光层207的发光物质可以是ZnSe、CeO、A1203以及Y203:Ce。因 此，由荧光层207所产生的黄光与由LED芯片201所发出的蓝光结合在一起，以产生白光。请参阅图4A至图4F，其显示依据本专利技术的一实施例，形成图2的白光二极管芯片 的制造方法的剖面示意图。如图4A所示，提供多个蓝光二极管芯片201，这些蓝光二极管 芯片201彼此相邻地设置于暂时的基底211上，此暂时的基底211可以是硅晶片或其他半 导体晶片，其在白光二极管芯片制作完成后移除。在一实施例中，于基底211上形成黏着层 209，例如为环氧树脂(印oxy resin)，蓝光二极管芯片201的底部表面经由黏着层2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白光二极管芯片，包括：一蓝光二极管芯片，具有一顶部表面及一底部表面；以及一荧光层设置于该蓝光二极管芯片的该顶部表面上，其中该荧光层直接接触该蓝光二极管芯片的该顶部表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林俊吉，林孜翰，康为纮，
申请(专利权)人：采钰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]