发射调谐方法和利用方法制造的器件技术

一种用于制造发光二极管（ＬＥＤ）芯片的方法，包括典型地在晶圆上提供多个发光二极管，并用转换材料涂敷所述发光二极管，以使至少一些来自所述发光二极管的光穿过所述转换材料并被转换。来自发光二极管芯片的光发射包括来自转换材料的光，典型性地与发光二极管的光相组合。至少一些发光二极管芯片的发射特性被测量，并且发光二极管上的至少一些转换材料被移除，以改变发光二极管芯片的发射特性。本发明专利技术特别地可应用于在晶圆上制造发光二极管芯片，其中发光二极管芯片具有在目标发射特性的范围内的光发射特性。该目标范围可落入ＣＩＥ曲线上的发射区域内，以减少对来自晶圆的发光二极管的装仓的需求。通过对发光二极管上的转换材料微加工，晶圆中的发光二极管芯片的发射特性可被调谐至期望的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造固态发射器的方法，并且尤其涉及用于调谐由转换材料涂覆 的发光二极管的发射特性的方法。相关技术的说明发光二极管(LED或者LEDs)是将电能转换为光的固态器件，并且通常包括一个或 者更多个夹在相对地掺杂层之间的半导体材料活性层。当横跨所述掺杂层施加偏压时，空 穴和电子被注入活性层，在所述活性层处它们重新结合以产生光。光从活性层以及从LED 的所有表面被发射。常规的LEDs不能从它们的活性层产生白光。使用一般的掺杂有铈的钇铝柘榴 石(Ce:YAG)的磷光体，通过用黄磷、聚合体或者染料环绕蓝色发光二极管，来自所述蓝色 发光二极管的光已被转换为白光。。所述环绕的磷光体材料“向下转换(downconverts)，，该LED 的一些蓝光的波长，将其颜色改变为黄色。尽管蓝光的相当一部分被向下转换为黄色，但是 一些蓝光穿过所述磷光体而不被改变。所述LED发射蓝光和黄光两者，所述蓝光和黄光结 合以提供白光。在另一方法中，通过用多色磷光体或者染料环绕所述LED，来自紫色或者紫 外射线发光二极管的光被转换为白光。—种常规的用磷光体层涂敷LED的方法利射器或者喷嘴将混合有环氧树脂或者 硅酮聚合物的转换材料(例如，磷光体)喷射在所述LED之上。然而，使用这种方法，磷光 体层的几何形状和厚度难于控制。结果，从不同的被涂覆的LED发出的光可能变化，并且在 不同角度被发射的光可能穿过不同量的转换材料，这会导致LED具有为视角的函数的不均 勻的色温。因为难以控制几何尺寸和厚度，故始终如一地再生产具有相同或者相似发射特 性的LED也是困难的。另一种常规的用于涂覆LED的方法是借助模版印刷，其在Lowery的欧洲专利申请 EP1198016A2中被描述。在相邻的LED之间以期望距离在衬底上布置多个发光半导体器件。 所述模版被提供具有与LED对齐的开孔，其中这些孔比所述LEDs稍大并且所述模版比所述 LEDs更厚。在衬底上放置模版，其中每个LED都位于所述模版中的各自的开孔内。随后，在 模版开孔中沉积覆盖所述LED的合成物，其中典型的合成物是可被热或者光固化的所述硅 酮聚合物中的磷光体。在这些孔被填满后，从所述衬底移除模版，并且模版合成物被凝固为 固态。类似于上述注射方法，使用模版的方法难以控制包含聚合体的磷光体的几何形状以及层厚。模版合成物可能没有完全填充模版开孔，使得结果层是不均勻的。含有合成物 的磷光体也可以粘附在模版开孔上，这会减少遗留在LED上的合成物的量。模版开孔也可 能不与LED对齐。这些问题会导致LED具有不均勻的色温，以及难以持续地再生产具有相 同或者相似发射特性的LED。各种LED的涂敷工艺都已被考虑，包括旋转涂布、喷涂、静电沉积(ESD)和电泳沉 积(EPD)。诸如旋转涂布或者喷涂的工艺在磷光体沉积期间典型地利用粘合剂材料，而其他 的工艺需要在其沉积之后立即增加粘合剂以稳固磷光体颗粒/粉末。最近的兴趣在于在晶圆级涂敷LED，而不是在晶片级涂敷LED，以降低成本和制造 的复杂性。晶圆上的LED可具有不同的发射特性或者色彩散布。图1示出了用于蓝色发光 二极管的晶圆的波长发射图10的一个示例，显示了横跨晶圆的波长变化，以及每个晶圆可 以具有其自身唯一的发射图(emission map)。在示出的图中，尽管在不同的晶圆面积中，其 他的晶圆可能经受不同的分布，但是波长分布在大约445至460nm的范围内。这种分布可 能源自于不同的因素，诸如LED的生长期间的外延材料(印itaxial material)的变化，或 者生长衬底的平整度(即，弯曲)的变化。可使用以上描述的方法中的一种用转换材料(也即磷光体)涂敷所述晶圆，并且 图2示出了涂敷之后的转换材料厚度图20。在一些制造工艺中，可以使用已知的方法将涂 层平面化。由于不同因素(诸如底层晶圆的厚度变化以及平面度的变化)，涂层的厚度可以 横跨晶圆变化。在所示的实施例中，晶圆经历大约为3μπι的总的厚度变化。LED的波长发 射变化和横跨晶圆的转换材料的厚度变化能够导致发射波长或者从晶圆分离的LED芯片 的色点的散布。这种散布会由于横跨晶圆的磷光体加载变化或者集中度而加剧。人眼对于发射波长的变化相对敏感，并能够感测发射波长或者颜色中的相对小的 差异。被设计为发射单色光的组件所发射的光的颜色中的可察觉到的变化会降低客户的满 意度，并减少LED组件(LEDpackages)的用于商业使用的总的接受度。为了提供能够发射 具有相同或者相似波长的光的LED，所述LED可以被测试并依据颜色或亮度而被分类。这种 工艺在本领域中一般被称为装仓(binning)。典型地，每个仓包含来自一种颜色和亮度组的 LED，并且一般由仓代码标识。发白光的LED可根据色度(颜色)和光通量(亮度)而被分 类。彩色LED可根据主波长和光通量而被分类，或者在某些颜色，诸如品蓝色的情形中，根 据辐射通量而被分类。LED可被运送，诸如在卷筒上，包含来自一个仓的LEDs，并被标上适 当的仓代码。图3示出了一个绘制在1931 CIE曲线上的色度区域图30的例子，其中这些区域 中的每一个对应于白色LED的特定色度。所述区域被显示为环绕黑色实体曲线或者黑色 实体轨迹(BBL)，并且这些区域中的每一个被设计为指示在人眼可接受范围内的色度变化。 例如，区域WF指示具有基本上不可被感知的色度变化的特定区域，以便在该区域内发射的 LEDs将被装仓在一起。图4示出了用于一批具有蓝色光LED的样本晶圆在被涂敷转换材料后的发射特性 的分布的一个例子。所述区域名称对应于图上的不同的色度区域，例如图3中的一个。被 涂敷的LED的大部分在WC、WD、WG和WH区域中发射，其中剩下的LED在其他区域中发射，一 些在图区域之外。这种发射特性的变化源自横跨LED晶圆的发射波长的变化和磷光体厚度 的变化，并且这种发射变化将需要用于各个LED的多个不同的仓。由于与测试和具有不同发射特性的器件的分离、以及围绕该工艺的数据和记录的 制定(formulation)相关联的日常开支，这种装仓工艺通常增加了 LED的制造成本。用于正 被制造的特定的LED的仓的数量越大，与该装仓工艺相关联的额外成本就越大。这样又会 导致LED的最终成本的增加。如果横跨晶圆的被涂敷的LED发射的光与目标色点更接近， 则可减少这种装仓工艺。一种用来测量LED的目标发射的方法是通过与目标色点的标准偏差，其中一个例 子为如图3中所示的CIE颜色区域图上的MacAdam椭圆(MacAdam Ellipses)的偏差。这 些椭圆在本领域中一般是已知的，并被定义为在目标光中的差异被感知前建立光的颜色可 以如何远的偏离所述目标的边界。MacAdam椭圆被描述为具有“级别”或者“标准偏差”。例 如，围绕目标而被绘制的“1-级”椭圆的边界上的任何点表示一个与目标的标准偏差。用于 常规的灯(白炽灯或者荧光灯)的特定公差(tolerance)在4_级MacAdam椭圆以内。对 于一般的照明应用，为了让消费者变的更普遍地接受LED，它们应该被提供有可接受的特定 公差内的发射特性，例如4-级MacAdam椭圆。对于一些当前的制造工艺，4_级MacAdam椭 圆范围内的良品率可以为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造发光二极管（ＬＥＤ）芯片的方法，所述方法包括：　　提供多个发光二极管；　　用转换材料涂敷所述发光二极管，以使来自所述发光二极管的至少一些光穿过所述转换材料并被转换；　　测量至少一些所述发光二极管芯片的发射特性；以及　　移除至少一些所述发光二极管上的至少一些所述转换材料，以改变所述发光二极管芯片的所述发射特性，使得所述发光二极管芯片在目标发射特性的范围内发射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A奇特尼斯，J埃德蒙，JC布里特，BP克勒，DT埃默森，MJ伯格曼，JS凯巴卢，
申请(专利权)人：克里公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]