專利名稱：白光二極管芯片及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管芯片，特別涉及一種白光二極管芯片及其制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(light-emitting diode，簡(jiǎn)稱LED)是一種復(fù)合的半導(dǎo)體元件，其通 過(guò)能量轉(zhuǎn)換的方式將電流轉(zhuǎn)換為光。發(fā)光二極管所發(fā)出的光通常分布在將近20至40nm寬 的光譜范圍內(nèi)，且其所發(fā)射的光的波長(zhǎng)由發(fā)光二極管的發(fā)光層的半導(dǎo)體材料所決定。由于 受限于其所發(fā)射的光的波長(zhǎng)的結(jié)果，單一發(fā)光二極管無(wú)法發(fā)出白光，因?yàn)榘坠庑栌删哂锌?見光譜的幾乎所有波長(zhǎng)范圍的光所組成。圖1為顯示公知的白光發(fā)光元件100的剖面圖，此 白光發(fā)光元件100包含一藍(lán)光LED芯片12設(shè)置于反射蓋10內(nèi)且被熒光體14包圍，玻璃板 16設(shè)置于反射蓋10上，覆蓋LED芯片12以及熒光體14。在圖1的元件中，LED芯片12所 發(fā)出的一部分的藍(lán)光與熒光體14吸收部分的藍(lán)光所發(fā)出的紅光及綠光結(jié)合，以產(chǎn)生白光。然而，圖1的元件所產(chǎn)生的白光其顏色并不均勻，此光色不均勻是因?yàn)榘鼑鶯ED芯 片12的熒光體14的厚度變化所導(dǎo)致，熒光體14厚度的變化會(huì)造成藍(lán)光的吸收以及紅光與 綠光的發(fā)射在空間上為不均勻的，因此，所產(chǎn)生的白光會(huì)被色環(huán)(colored rings)所圍繞。在美國(guó)專利第6576488號(hào)中揭示一種順應(yīng)性地涂布形成發(fā)光半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法， 例如在LED芯片上涂布熒光層，此方法包含將LED芯片電性耦接至底座，施加第一偏壓 (bias voltage)至該底座上，且施加第二偏壓至帶電的熒光粒子的溶液中，由這兩個(gè)偏壓 所產(chǎn)生的電場(chǎng)驅(qū)使熒光粒子沉積至導(dǎo)電的表面上，例如底座以及LED芯片的表面。然而，此 使用電泳沉積法(electrophoretic deposition)在LED芯片上形成熒光層的方法有一些 問(wèn)題存在，在熒光粒子與LED芯片表面之間的附著力很弱，因此熒光層容易與LED芯片分 離。另外，在美國(guó)專利第6744196號(hào)中則揭示利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)在藍(lán)光LED元件 上形成黃色材料薄膜，此方法可改善光的均勻度，且所輸出的光不會(huì)隨著LED芯片基底的 厚度改變而劇烈地變化。然而，此方法的工藝較復(fù)雜，且需要形成鈍態(tài)保護(hù)層(passivation layer)覆蓋在LED芯片上。此外，利用化學(xué)氣相沉積法在LED芯片上形成黃色材料薄膜的 工藝不容易控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種白光二極管芯片，其具有均勻的光色，且可以克服上 述的問(wèn)題。本發(fā)明提供一種白光二極管芯片及其制造方法，此白光二極管芯片不需要額外的 封裝即可發(fā)出白光，在一實(shí)施例中，白光二極管芯片包括藍(lán)光二極管芯片，其具有頂部表面 及底部表面。熒光層設(shè)置于藍(lán)光二極管芯片的頂部表面上，其中熒光層直接接觸藍(lán)光二極 管芯片的頂部表面。在一實(shí)施例中，白光二極管芯片的制造方法包括提供多個(gè)藍(lán)光二極管芯片，具有 頂部表面及底部表面，其中每個(gè)藍(lán)光二極管芯片的頂部表面上具有至少一個(gè)接觸墊；將藍(lán)光二極管芯片的底部表面附著于基底上，形成保護(hù)層于接觸墊上，暴露出藍(lán)光二極管芯片 的頂部表面；形成熒光材料于藍(lán)光二極管芯片的頂部表面上，提供一模具在熒光材料上，除 了藍(lán)光二極管芯片的頂部表面的接觸墊區(qū)以外，形成熒光層于藍(lán)光二極管芯片的頂部表面 上。然后，將保護(hù)層從接觸墊上移除，并將相鄰的藍(lán)光二極管芯片之間的基底分割，以形成 多個(gè)白光二極管芯片。本發(fā)明的白光二極管芯片可以不需要將藍(lán)光二極管芯片封裝即可發(fā)出白光。熒光 層直接設(shè)置于藍(lán)光二極管芯片的頂部表面上，且可以將藍(lán)光二極管芯片所發(fā)出的部分藍(lán)光 轉(zhuǎn)換成黃光，由熒光層所產(chǎn)生的黃光與藍(lán)光二極管芯片所發(fā)出的藍(lán)光結(jié)合，以產(chǎn)生白光。因 此，本發(fā)明的白光二極管芯片不需要封裝。此外，本發(fā)明的實(shí)施例的白光二極管芯片可以產(chǎn) 生均勻的白光，因?yàn)樵谒{(lán)光二極管芯片上的熒光層具有均勻的厚度。為了讓本發(fā)明的上述目的、特征、及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下配合附圖，作詳細(xì)說(shuō) 明如下。


圖1為顯示公知的白光發(fā)光元件的剖面示意圖。圖2為顯示依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，白光二極管芯片的剖面示意圖。圖3為顯示依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，白光二極管芯片的剖面示意圖。圖4A至圖4F為顯示依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，形成圖2的白光二極管芯片的制造 方法的剖面示意圖。上述附圖中的附圖標(biāo)記說(shuō)明如下100 白光發(fā)光元件；10 反射蓋；12、201 藍(lán)光LED芯片；14 熒光體；16 玻璃板；200、300 白光LED芯片；203 n型接觸墊；205 p型接觸墊；207 熒光層； 209 黏著層；211 暫時(shí)的基底；212 光致抗蝕劑或硬掩模；213 保護(hù)層；217 模具； 219 切割線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種白光二極管芯片，其不需要封裝即可發(fā)出白光。圖2及圖3為顯 示依據(jù)本發(fā)明各實(shí)施例的白光二極管芯片的剖面示意圖，請(qǐng)參閱圖2，白光二極管芯片200 包括藍(lán)光二極管芯片201，以及熒光層207設(shè)置于藍(lán)光二極管芯片201的頂部表面上。在 此實(shí)施例中，藍(lán)光二極管芯片201為直立式(vertical) LED芯片，其具有n型接觸墊203設(shè) 置于LED芯片201的頂部表面上，以及p型接觸墊205設(shè)置于LED芯片201的底部表面上。 藍(lán)光LED芯片201的頂部表面為發(fā)光面，且其底部表面為頂部表面的相反面。除了 n型接 觸墊203的區(qū)以外，熒光層207直接覆蓋在LED芯片201的頂部表面上。參閱圖3，其為顯示依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的白光二極管芯片300的剖面示意 圖。白光二極管芯片300包括藍(lán)光二極管芯片201，以及熒光層207設(shè)置于藍(lán)光二極管芯片 201的頂部表面上。在此實(shí)施例中，藍(lán)光二極管芯片201為橫向式(lateral)LED芯片，其具 有n型接觸墊203以及p型接觸墊205設(shè)置于LED芯片201的頂部表面上。除了 n型接觸 墊203和p型接觸墊205的區(qū)以外，熒光層207直接覆蓋在LED芯片201的頂部表面上。一般而言，藍(lán)光二極管芯片201包含n型區(qū)、有源區(qū)以及p型區(qū)，其中有源區(qū)設(shè)置于n型區(qū)和p型區(qū)之間，n型接觸墊203與n型區(qū)聯(lián)結(jié)，而p型接觸墊205則與p型區(qū)聯(lián)結(jié)， 為了簡(jiǎn)化附圖，在藍(lán)光二極管芯片201內(nèi)的各種區(qū)域并未示出。在一些實(shí)施例中，有源區(qū)可 由氮化鎵(GaN)及銦所組成，以產(chǎn)生InGaN/GaN半導(dǎo)體層，n型區(qū)可以是n型氮化鎵(n-GaN) 層，而P型區(qū)則可為P型氮化鎵(p-GaN)層。電力施加在n型接觸墊203與p型接觸墊205 上，使得LED芯片201發(fā)出藍(lán)光。熒光層207含有發(fā)光物質(zhì)，其可以將LED芯片201所發(fā)出 的部分藍(lán)光轉(zhuǎn)換為黃光，熒光層207的發(fā)光物質(zhì)可以是ZnSe、CeO、A1203以及Y203:Ce。因 此，由熒光層207所產(chǎn)生的黃光與由LED芯片201所發(fā)出的藍(lán)光結(jié)合在一起，以產(chǎn)生白光。請(qǐng)參閱圖4A至圖4F，其顯示依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，形成圖2的白光二極管芯片 的制造方法的剖面示意圖。如圖4A所示，提供多個(gè)藍(lán)光二極管芯片201，這些藍(lán)光二極管 芯片201彼此相鄰地設(shè)置于暫時(shí)的基底211上，此暫時(shí)的基底211可以是硅晶片或其他半 導(dǎo)體晶片，其在白光二極管芯片制作完成后移除。在一實(shí)施例中，于基底211上形成黏著層 209，例如為環(huán)氧樹脂(印oxy resin)，藍(lán)光二極管芯片201的底部表面經(jīng)由黏著層209附著 于基底211上。在此實(shí)施例中，藍(lán)光二極管芯片201的p型接觸墊205附著于基底211上。請(qǐng)參閱圖4B，在藍(lán)光二極管芯片201的n型接觸墊203上形成保護(hù)層213，暴露出 藍(lán)光二極管芯片201的其他頂部表面。保護(hù)層213可以是光致抗蝕劑，其通過(guò)光刻工藝而 圖案化，以形成保護(hù)層213在n型接觸墊203上。此外，保護(hù)層213也可以是硬掩模(hard mask)，其具有圖案對(duì)應(yīng)至n型接觸墊203。另外，還有光致抗蝕劑或硬掩模212設(shè)置于暫時(shí) 的基底211上，且介于藍(lán)光二極管芯片201之間。光致抗蝕劑或硬掩模212的材料可以與 保護(hù)層213相同，而且光致抗蝕劑或硬掩模212可以與保護(hù)層213 —起形成。接著，請(qǐng)參閱 圖4C，利用噴涂法(spray coating)、點(diǎn)膠涂布法(dispensing)或其他涂布方式形成熒光 材料207在藍(lán)光二極管芯片201的頂部表面上，熒光材料207例如為ZnSe、Ce0、Al203以及 Y203:Ce，其可以將LED芯片201發(fā)出的部分藍(lán)光轉(zhuǎn)換為黃光。請(qǐng)參閱圖4D，提供模具217將熒光材料207壓模，以形成熒光層，經(jīng)過(guò)此壓模工藝 后，除了 n型接觸墊203的區(qū)域以外，熒光層207只形成在藍(lán)光LED芯片201的頂部表面上， 同時(shí)，n型接觸墊203被保護(hù)層213保護(hù)。然后，如圖4E所示，在熒光層207形成之后將模 具217移除，此外，光致抗蝕劑或硬掩模212也從暫時(shí)的基底212上移除。光致抗蝕劑212 可利用顯影工藝移除，硬掩模212則可以使用剝離工藝(stripping)移除。于光致抗蝕劑或 硬掩模212移除之后，只有藍(lán)光LED芯片201的頂部表面會(huì)被熒光層207覆蓋，而藍(lán)光LED 芯片201的側(cè)壁則不會(huì)被熒光層207覆蓋。請(qǐng)參閱圖4F，將保護(hù)層213從n型接觸墊203上移除，在一實(shí)施例中，保護(hù)層213 可以是光致抗蝕劑，其可以通過(guò)顯影工藝移除。在另一實(shí)施例中，保護(hù)層213可以是硬掩 模，其可以利用剝離工藝直接移除。在保護(hù)層213移除之后，沿著相鄰的藍(lán)光LED芯片201 之間的切割線219將基底211切割分離。然后，將藍(lán)光LED芯片201的底部表面與暫時(shí)的 基底211分離，以形成多個(gè)如圖2所示的白光二極管芯片200。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，形成圖3的白光二極管芯片300的方法與圖4A至圖4F 所示的實(shí)施例相同，其差別僅在于n型接觸墊203與p型接觸墊205都設(shè)置于藍(lán)光LED芯 片201的頂部表面上，并且在白光二極管芯片300的制作過(guò)程中，n型接觸墊203與p型接 觸墊205都會(huì)被保護(hù)層213覆蓋。另外，白光二極管芯片300所使用的模具與白光二極管 芯片200所使用的模具217不同，其在藍(lán)光LED芯片201的頂部表面上所形成的熒光層207暴露出n型接觸墊203及p型接觸墊205。雖然在此實(shí)施例中，直立式的白光二極管芯片200的n型接觸墊203設(shè)置于藍(lán)光 LED芯片201的頂部表面上，而p型接觸墊205則設(shè)置于藍(lán)光LED芯片201的底部表面上， 在另一實(shí)施例中，直立式的白光二極管芯片也可以將n型接觸墊設(shè)置于LED芯片的底部表 面上，而P型接觸墊則設(shè)置于LED芯片的頂部表面上。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，白光二極管芯片200和300可以不需要封裝而發(fā)出白光，此 白光二極管芯片200和300可以是其他組裝元件的一部分，例如顯示器或發(fā)光元件，其用以
提供白光。依據(jù)上述實(shí)施例，本發(fā)明的白光二極管芯片可以不需要將藍(lán)光二極管芯片封裝即 可發(fā)出白光。熒光層直接設(shè)置于藍(lán)光二極管芯片的頂部表面上，且可以將藍(lán)光二極管芯片 所發(fā)出的部分藍(lán)光轉(zhuǎn)換成黃光，由熒光層所產(chǎn)生的黃光與藍(lán)光二極管芯片所發(fā)出的藍(lán)光結(jié) 合，以產(chǎn)生白光。因此，本發(fā)明的白光二極管芯片不需要封裝。此外，本發(fā)明的實(shí)施例的白 光二極管芯片可以產(chǎn)生均勻的白光，因?yàn)樵谒{(lán)光二極管芯片上的熒光層具有均勻的厚度。雖然本發(fā)明已揭示較佳實(shí)施例如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù) 范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種白光二極管芯片，包括一藍(lán)光二極管芯片，具有一頂部表面及一底部表面；以及一熒光層設(shè)置于該藍(lán)光二極管芯片的該頂部表面上，其中該熒光層直接接觸該藍(lán)光二極管芯片的該頂部表面。
2.如權(quán)利要求1所述的白光二極管芯片，其中該藍(lán)光二極管芯片還包括一η型接觸墊 及一 P型接觸墊設(shè)置于該藍(lán)光二極管芯片的該頂部表面上，且其中該η型接觸墊及該ρ型 接觸墊未被該熒光層覆蓋。
3.如權(quán)利要求1所述的白光二極管芯片，其中該藍(lán)光二極管芯片還包括一η型接觸墊 設(shè)置于該藍(lán)光二極管芯片的該頂部表面上以及一 P型接觸墊設(shè)置于該藍(lán)光二極管芯片的 該底部表面上，且其中該η型接觸墊未被該熒光層覆蓋。
4.如權(quán)利要求1所述的白光二極管芯片，其中該白光二極管芯片的一側(cè)壁未被該熒光 層覆蓋。
5.如權(quán)利要求1所述的白光二極管芯片，其中該熒光層包括一黃色熒光材料，且該黃 色熒光材料與該藍(lán)光二極管芯片的藍(lán)光互相作用以形成一白光。
6.一種形成白光二極管芯片的方法，包括提供多個(gè)藍(lán)光二極管芯片，具有一頂部表面及一底部表面，其中每個(gè)所述藍(lán)光二極管 芯片具有至少一個(gè)接觸墊于該藍(lán)光二極管芯片的該頂部表面上；將所述多個(gè)藍(lán)光二極管芯片的該底部表面附著于一基底上；形成一保護(hù)層于所述多個(gè)藍(lán)光二極管芯片的該頂部表面的所述多個(gè)接觸墊上；形成一熒光材料于所述多個(gè)藍(lán)光二極管芯片的該頂部表面上；提供一模具在該熒光材料上，以形成一熒光層在所述多個(gè)藍(lán)光二極管芯片的該頂部表 面上；從所述多個(gè)接觸墊上移除該保護(hù)層；以及分割所述多個(gè)相鄰的藍(lán)光二極管芯片之間的該基底，以形成多個(gè)白光二極管芯片。
7.如權(quán)利要求6所述的形成白光二極管芯片的方法，其中每個(gè)所述藍(lán)光二極管芯片具 有一 η型接觸墊于該藍(lán)光二極管芯片的該頂部表面上，以及一 ρ型接觸墊于該藍(lán)光二極管 芯片的該底部表面上，且其中該保護(hù)層形成于該η型接觸墊上。
8.如權(quán)利要求6所述的形成白光二極管芯片的方法，其中每個(gè)所述藍(lán)光二極管芯片具 有一 η型接觸墊以及一 ρ型接觸墊于該藍(lán)光二極管芯片的該頂部表面上，且其中該保護(hù)層 形成于該η型接觸墊及該ρ型接觸墊上。
9.如權(quán)利要求6所述的形成白光二極管芯片的方法，其中該保護(hù)層包括一光致抗蝕劑 或一硬掩模。
10.如權(quán)利要求6所述的形成白光二極管芯片的方法，其中形成該熒光材料的步驟包 括一噴涂法或一點(diǎn)膠涂布法，且將所述多個(gè)藍(lán)光二極管芯片附著于該基底的步驟還包括形 成一黏著層于所述多個(gè)藍(lán)光二極管芯片與該基底之間。
11.如權(quán)利要求6所述的形成白光二極管芯片的方法，其中在所述多個(gè)藍(lán)光二極管芯 片的該頂部表面上的所述多個(gè)接觸墊以及該白光二極管芯片的一側(cè)壁未被該熒光層覆蓋， 且該熒光層與該藍(lán)光二極管芯片的藍(lán)光互相作用以形成一白光。
12.如權(quán)利要求6所述的形成白光二極管芯片的方法，其中在分割該基底的步驟之后，還包括將該白光二極管芯片與該基底分離。
全文摘要
本發(fā)明公開一種白光二極管芯片及其形成方法，白光二極管芯片包括藍(lán)光二極管芯片以及熒光層直接設(shè)置于藍(lán)光二極管芯片的頂部表面上。其形成方法包括提供多個(gè)藍(lán)光二極管芯片附著于基底上，其中在每個(gè)藍(lán)光二極管芯片的頂部表面上至少具有一個(gè)接觸墊，形成保護(hù)層于接觸墊上，通過(guò)壓模工藝形成熒光層于藍(lán)光二極管芯片的頂部表面上，暴露出接觸墊。然后，將保護(hù)層及基底從藍(lán)光二極管芯片移除，形成白光二極管芯片。本發(fā)明的白光二極管芯片可以產(chǎn)生均勻的白光。
文檔編號(hào)H01L33/50GK101853913SQ20091022560
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者康為纮, 林俊吉, 林孜翰 申請(qǐng)人:采鈺科技股份有限公司