具有分隔的波长转换材料的半导体光发射器件及其形成方法

专利名称：具有分隔的波长转换材料的半导体光发射器件及其形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体光发射器件以及制造半导体光发射器件的方法，并且更具体 地，涉及包括波长转换材料的半导体光发射器件及其形成方法。
背景技术：
光发射二极管和激光二极管是公知的固态电子器件，其在被施加足够的电压时能 够产生光。光发射二极管和激光二极管通常可以被称为光发射器件(LED)。光发射器件通 常包括在诸如蓝宝石、硅、碳化硅、砷化镓等基板上生长的外延层中形成的p-n结。LED生成 的光的波长分布通常取决于制造P-n结的材料和构成器件的有源区的薄外延层的结构。典型地，LED芯片包括基板、在基板上形成的η型外延区和在η型外延区上形成的 P型外延区(或者反之亦然)。为了易于将电压施加到器件，在器件的P型区(典型地，暴 露的P型外延层)上形成阳极欧姆接触并且在器件的η型区(诸如基板或者暴露的η型外 延层)上形成阴极欧姆接触。为了在电路中使用LED芯片，已知的是，将LED芯片装入封装中以提供环境和/或 机械保护、色彩选择、聚焦等。LED封装还包括电气引线、用于将LED封装电气连接到外部电 路的接触或者走线。在图1中图示的典型的LED封装10中，LED芯片12借助于焊接接合 或者传导环氧树脂被安装在反射杯13上。一个或多个线接合11将LED芯片12的欧姆接 触连接到引线15A和/或15B，该引线15A和/或15B可以附连到反射杯13或者与反射杯 13集成在一起。反射杯13可以填充有包含波长转换材料(诸如磷光体颗粒)的封装材料 16。整个组件随后可以被封装在透明保护树脂14中，该透明保护树脂14可以被模塑为具 有透镜的形状以准直从LED芯片12发射的光。术语“磷光体”在这里用于表示吸收一个波 长的光并且重新发射不同波长的光的任何材料，与吸收和重新发射之间的延迟无关并且与 所牵涉的波长无关。因此，术语“磷光体”在这里用于表示有时被称为荧光的和/或磷光的 材料。通常，磷光体颗粒吸收具有低波长的光并且重新发射具有较长波长的光。典型地，磷光体颗粒随机分布在封装材料的基质中。LED芯片12发射的一些或所 有的第一波长的光可以由磷光体颗粒吸收，作为响应，其可以发射第二波长的光。例如，蓝 色发射芯片可以通过包括黄色发射磷光体的封装剂基质进行封装。蓝色光(来自芯片)与黄色光(来自磷光体)的组合可以产生呈现白色的光。一些红色发射磷光体颗粒可以被包 括在封装剂基质中以改进光的显色性质，也就是使光呈现为更加“温暖的”。相似地，UV发 射芯片可以通过包括在UV光激发下分别发射红色、绿色和蓝色光的磷光体颗粒的封装剂 材料进行封装。得到的光是红色、绿色和蓝色光的组合，可以呈现白色并且可以具有良好的 显色性质。然而，芯片以不同角度发射的光线可能遵循通过封装剂材料的不同的路径长度， 这可能导致作为发射角度的函数的来自磷光体的光的不同水平的发射。由于依赖于发射角 度，芯片12可以按不同的强度发射光，因此封装10发射的光可能具有不均勻的色彩分布。 颗粒沉降也可能影响发射光的色彩均勻性。此外，包围LED芯片12的封装剂材料的体积可能趋向于增加光源的有效尺寸，这 可能增加了为封装设计二次光学的困难。因此，已经提出了用于利用磷光体对LED芯片直接涂覆的一些技术。例如，在受让 于本发明的受让人的美国专利公开No. 2006/0063289中描述了磷光体涂覆技术。已经提出 了诸如电泳淀积的其他技术。

发明内容
根据一些实施例的半导体器件包括半导体光发射器件(LED)，被配置为在向其 施加电压时发射具有第一峰值波长的光，以及LED上的第一和第二含磷光体区域，被配置 为接收LED发射的光并且将至少一部分接收到的光转换为具有比第一峰值波长更长的波 长的光。第一含磷光体区域可以位于第二含磷光体区域和LED之间，从而使LED发射的光 线在穿过第二含磷光体区域之前穿过第一含磷光体区域。第一含磷光体区域可以被配置为 将LED发射的光转换为具有第二峰值波长的光，而第二含磷光体区域可以被配置为将LED 发射的光转换为具有比第二峰值波长短的第三峰值波长的光。第一含磷光体区域可以包括具有第一激发区域的第一磷光体，而第二含磷光体区 域可以包括具有第二激发区域的第二磷光体。第一峰值波长可以在第一和第二激发区域 中，而第二峰值波长可以在第二激发区域外。第二含磷光体区域的发射光谱可以至少部分 地在第一激发区域中。第一峰值波长可以包括蓝色或者UV波长。第一磷光体可以包括红色磷光体，而第 二磷光体可以包括绿色/黄色磷光体。半导体器件可以进一步包括第三含磷光体区域，其在第二含磷光体区域上并且远 离第一含磷光体区域。第三含磷光体区域可以被配置为将LED发射的光转换为具有第四峰 值波长的光，该第四峰值波长可以比第二峰值波长短并且比第三峰值波长短。第一峰值波长可以包括UV波长，第一磷光体可以包括红色磷光体，第二磷光体可 以包括绿色/黄色磷光体，而第三磷光体可以包括蓝色磷光体。该半导体器件可以进一步包括第一含磷光体区域和第二含磷光体区域之间的中 间层。该中间层可以包括光散射颗粒和/或可以包括透反射层。第一峰值波长可以在400和500nm之间，第二峰值波长可以在580和670nm之间， 而第三峰值波长可以在500和580nm之间。可以使第二含磷光体区域的与第一含磷光体区域相对的表面纹理化以用于光提取。第一含磷光体区域可以包括LED结构上的多个离散含磷光体区域，并且第二含磷 光体区域可以包括远离LED的多个离散含磷光体区域上的跨越LED结构延伸的含磷光体基 质材料层。含磷光体区域可以包括LED结构上的含磷光体基质材料岛和/或LED结构中的 凹陷。根据一些实施例的半导体器件包括半导体光发射器件(LED)，被配置为在向其 施加电压时发射具有第一峰值波长的光，以及LED上的多个第一和第二含磷光体区域，被 配置为接收LED发射的光并且将至少一部分接收到的光转换为具有比第一峰值波长长的 波长的光。第一和第二含磷光体区域包括LED结构的表面上的离散含磷光体区域。第一含 磷光体区域可以被配置为将LED发射的光转换为具有第二峰值波长的光，而第二含磷光体 区域可以被配置为将LED发射的光转换为具有比第二峰值波长短的第三峰值波长的光。第一和第二离散含磷光体区域可以在LED结构的表面上彼此隔开。该半导体器件可以进一步包括隔开的第一和第二离散含磷光体区域中的相邻的 离散含磷光体区域之间的中间材料。该中间材料可以具有比第一离散含磷光体区域低的折 射率。该中间材料可以具有比第二离散含磷光体区域高的折射率。第一离散含磷光体区域包括绿色/黄色磷光体，而第二离散含磷光体区域包括红 色磷光体。一些实施例提供了形成如下半导体器件的方法，该半导体器件包括被配置为发射 光的有源区以及被配置为透射发射光的窗口层。这些方法包括在被配置为响应于电流而 发射具有第一峰值波长的光的LED结构上形成多个离散含磷光体区域；以及在包括离散含 磷光体区域的LED结构上形成覆层。该覆层可以包括与离散含磷光体区域中的磷光体不同 的磷光体。离散含磷光体区域可以被配置为将LED发射的光转换为具有第二峰值波长的 光，并且覆层可以被配置为将LED发射的光转换为具有比第二峰值波长短的第三峰值波长 的光。离散含磷光体区域可以包括具有第一激发区域的第一磷光体，而覆层可以包括具 有第二激发区域的第二磷光体。第一峰值波长可以在第一和第二激发区域中，而第二峰值 波长可以在第一激发区域外。第二磷光体的发射光谱可以至少部分地在第一激发区域中。这些方法可以进一步包括使覆层纹理化以增加来自半导体器件的光提取。形成多个离散含磷光体区域可以包括将预先形成的硅树脂层粘贴到半导体晶片 上，该预先形成的硅树脂层中包括多个凹陷，以及在这些凹陷中形成离散区域。形成多个离散含磷光体区域可以包括将基质材料层淀积在LED结构上，选择性 地使一部分基质材料固化，以及移除基质材料的未固化的部分以在LED结构上形成基质材 料岛。选择性地使基质材料固化可以包括在淀积的基质材料层上形成掩模层，对掩模 层构图以使一部分基质材料暴露，以及使基质材料的暴露的部分固化。选择性地使基质材料固化可以包括使具有凸脊的加热板接近基质材料，由此使 所选择的基质材料与加热凸脊相邻的部分固化。这些方法可以进一步包括在LED结构上形成金属接触，并且淀积基质材料层可以 包括将基质材料层淀积在LED结构和金属接触上。掩模层可以覆盖至少一部分金属接触。
这些方法可以进一步包括在包括基质材料岛的LED结构上淀积第二基质材料， 在第二基质材料上形成第二掩模，对第二掩模构图以使LED结构的其上形成有基质材料岛 的部分以外的至少一部分基板暴露，利用具有足以使第二基质材料的暴露部分固化的波长 的辐射来照射第二基质材料的暴露部分，以及移除第二基质材料的未暴露的部分以在LED 结构上形成第二基质材料岛。这些方法可以进一步包括在包括基质材料岛的LED结构上形成覆层。该覆层可以 在形成第一岛之前或者之后在LED结构上形成。该LED结构可以进一步包括半导体晶片，该半导体晶片包括多个划片槽，并且掩 模层可以至少在半导体晶片上的多个划片槽上形成。


所包括的附图用于提供对本发明的进一步的理解并且被并入本申请并构成本申 请的一部分，附示了本发明的某些实施例。在附图中图1是图示传统的封装光发射器件的横截面侧视图。图2A至2C是图示根据本发明的一些实施例的光发射器件结构的横截面视图。图3是图示LED结构和各种磷光体材料的示例性发射光谱的曲线图。图4A至4B是图示根据本发明的一些实施例的光发射器件结构的横截面视图。图5图示了根据一些实施例的可以在光发射结构的表面上形成的第一含磷光体 区域、中间区域和第二含磷光体区域的特写视图。图6A至6D是图示根据本发明的另外的实施例的包括离散载磷光体区域的光发射 器件结构的横截面视图。图7A至7B是图示根据本发明的另外的实施例的包括离散载磷光体区域的光发射 器件结构的横截面视图。图8A至8D是图示根据本发明的一些实施例的与包括离散载磷光体区域的光发射 二极管结构的形成关联的操作以及如此形成的光发射二极管结构的横截面视图。图9A至9D是图示根据本发明的另外的实施例的与包括离散载磷光体区域的光发 射二极管结构的形成关联的操作以及如此形成的光发射二极管结构的横截面视图。图IOA和IOB是图示根据本发明的一些实施例的包括离散载磷光体区域和光散射 区域的光发射二极管结构的横截面视图。图IlA和IlB是图示根据本发明的一些实施例的包括离散载磷光体区域的光发射 二极管结构的划片的横截面视图。图12A至12C是图示根据本发明的一些实施例的包括离散载磷光体区域和光散射 区域的光发射二极管结构的横截面视图。图13是图示根据本发明的一些实施例的操作的流程图。图14A至14C是图示根据本发明的一些实施例的光发射器件结构上的磷光体颗粒 的淀积以及如此形成的光发射二极管结构的横截面视图。图15A至15C是图示根据本发明的一些实施例的光发射器件结构上的磷光体颗粒 的淀积以及如此形成的光发射二极管结构的横截面视图。
具体实施例方式现将参照附图更加全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本 发明可以被实施为许多不同的形式并且不应被解释为限于这里阐述的实施例。相反，这些 实施例被提供以使本公开内容是详尽的和完整的，并且将向本领域的技术人员全面地传达 本发明的范围。在附图中为了清楚起见，层和区域的尺寸和相对尺寸可以被放大。通篇相 同的附图标记表示相同的元件。将理解，当诸如层、区域或基板的元件被称为位于另一元件“上面”时，其可以直接 位于该另一元件上面或者也可以存在居间的元件。将理解，如果诸如表面的元件的一部分 被称为“内部的”，则其较之元件的其他部分距器件的外部更远。而且，诸如“在...之下” 或“在...之上”的术语在这里可以用于描述如图中图示的一个层或区域与另一层或区域 相对于基板或者基层的关系。将理解，除了图中示出的取向之外，这些术语旨在涵盖器件的 不同取向。最后，术语“直接地”意味着不存在居间元件。如这里使用的，术语“和/或”包 括一个或多个关联的列出项的任何和所有组合。还将理解，尽管术语“第一”、“第二”等在这里可以用于描述各种元件、部件、区域、 层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语 仅用于使一个元件、部件、区域、层或部分区域别于另一区域、层或部分。因此，在不偏离本 发明的教导的情况下，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部 件、区域、层或部分。这里参照作为本发明的理想化的实施例的示意图的剖面视图、透视图和/或平面 视图描述了本发明的实施例。因此，可以预见到作为例如制造技术和/或公差的结果的相 对于图示形状的变化。因此，本发明的实施例不应被解释为限于这里图示的区域的特定形 状，而是将包括因例如制造导致的形状的偏离。例如，被图示或描述为矩形的区域将典型地 因正常制造公差而具有圆形或弯曲的特征。因此，图中示出的区域在本质上是示意性的并 且其形状并非旨在图示器件的区域的精确形状并且并非旨在限制本发明的范围。除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明 的所属领域的普通技术人员通常理解的意义相同的意义。将进一步理解，诸如常用词典中 定义的术语应被解释为具有与其在相关领域和本说明书的背景下的意义一致的意义，并且 将不会在理想化或过度正规的意义上进行解释，除非这里如此定义。这里将描述用于封装半导体光发射器件的本发明的各种实施例。如这里使用的， 术语“半导体光发射器件”可以包括光发射二极管、激光二极管和/或包括一个或多个半导 体层(这些半导体层可以包括硅、碳化硅、氮化镓和/或其他半导体材料)的其他半导体器 件。光发射器件可以包括或者不包括诸如蓝宝石、硅、碳化硅的基板和/或其他微电子基 板。光发射器件可以包括一个或多个接触层，这些接触层可以包括金属和/或其他传导层。 在一些实施例中，可以提供紫外、蓝色和/或绿色光发射二极管。还可以提供红色和/或琥 珀色LED。半导体光发射器件的设计和制造对于本领域的技术人员是公知的并且这里不需 要详细描述。例如，半导体光发射器件可以是在碳化硅基板上制造的基于氮化镓的LED或激光 器，诸如由北卡罗来纳州的Durham的Gree，Inc.公司制造并销售的器件。本发明可以适 于与美国专利 No. 6，201，262 ；6，187，606 ；6，120，600 ；5，912，477 ；5，739，554 ；5，631，190 ；5，604，135 ；5，523，589 ；5，416，342 ；5，393，993 ；5，338，944 ；5，210，051 ；5，027，168 ； 5，027，168 ；4, 966, 862和/或4，918，497中描述的LED和/或激光器一起使用，这些文献 的整体公开内容通过引用合并于此。在2003年1月9日公开的题为“Group III Nitride Based Light Emitting Diode Structures With a Quantum Well and Superlattice, Group III Nitride Based Quantum Well Structures and Group III Nitride Based Superlattice Structures” 的美国专利公开 No. US 2003/0006418A1,以及题为“Light Emitting Diodes Including Modifications for Light Extraction and Manufacturing Methods Therefor”的公开的美国专利公开No. US 2002/0123164A1中描述了其他适 用的 LED 和 / 或激光器。此外，诸如题为 “Phosphor-Coated Light Emitting Diodes Including Tapered Sidewalls and Fabrication Methods Therefor，，的美国专利公开 No. 2004/0056260A1 (其整体公开内容通过引用合并于此)中描述的涂覆磷光体的LED也可 以适于在本发明的实施例中使用。LED和/或激光器可以被配置为进行操作以使得出现通 过基板的光发射。在这些实施例中，基板可以被构图为用于增强器件的光输出，如例如在上 述美国专利公开No. US 2002/0123164A1中描述的。如上文讨论的，已提出了一些用于利用磷光体对LED芯片的表面进行涂覆的方 法，例如通过蒸发和/或电泳淀积。尽管这些方法适用于LED芯片中的单种磷光体材料的 应用，但是它们可能不适用于在单个芯片上淀积两种或更多种波长转换材料。在某些环境下所期望的是在LED芯片上淀积不止一种磷光体材料。例如，所期望 的是在蓝色LED芯片上包括红色磷光体以及黄色磷光体以改进该芯片产生的光的显色特 性。就是说，已知包括蓝色光发射器件和黄色磷光体的白色发射器因所发射的光的二元本 质而具有差的显色特性。为了提供更好的显色，也可以响应于蓝色LED芯片发射的光的激 励而发射光的红色磷光体可以向LED芯片发射的整体的光提供红色光发射补充。得到的光 可以具有更温暖的外观，这在照明时可以向对象提供更自然的外观。然而，红色磷光体材料 的激发曲线与黄色发射磷光体的发射曲线重叠，意味着黄色磷光体发射的一些光被红色磷 光体重新吸收，这可以导致效率损失。本发明的一些实施例提供了方法以及得到的LED结构，这些LED结构包括LED结 构的外层上的离散含磷光体区域。在离散含磷光体区域的分隔区域中可以含有不同类型的 磷光体，这可以提供用于暖白、UV/RGB和其他磷光体应用的不同磷光体的改进分隔。此外， 不同颜色的磷光体可以按照所期望的模式布置在芯片上以提供所期望的发射模式。根据本发明的一些实施例，离散含磷光体区域可以被提供为包括悬浮在多个离散 基质中的磷光体颗粒。根据本发明的一些其他的实施例，磷光体颗粒可以以颗粒级别布置 在LED结构的表面上，并且不需要在基质中提供磷光体颗粒。LED结构通常包括具有PN结的有源区，该PN结被配置为当跨越该结施加电压时将 少数载流子注入到一个或多个量子阱层中。当少数载流子(典型地是电子)与量子阱层中 的空穴重新复合时，从量子阱层可以发射光。可以通过一个或多个窗口层从LED结构提取 有源区中生成的光。在一些实施例中，可以使用外延层形成LED芯片，基板已被从LED芯片移除。然而， 在一些实施例中，不需要从LED芯片移除基板，在该情况中基板对于光基本上是透明的，诸 如碳化硅和/或蓝宝石。
如果LED结构包括基板，则可以例如通过刻蚀、机械精研或研磨和抛光来使基板 变薄以减小该结构的整体厚度。在题为“Methods Of Processing Semiconductor Wafer Backsides Having Light Emitting Devices (LEDS) Thereon And LEDS So Formed，，的美国 专利公开No. 2005/0151138中描述了用于使基板变薄的技术，其整体公开内容通过引用合 并于此。此外，可以使用锯切、激光刻划或者其他技术来对基板进行整形或者使其粗糙化， 以引入可以增加光提取的诸如有角度的侧壁的几何特征。可以使用例如题为“Etching Of Substrates Of Light Emitting Diodes”的美国专利公开No. 2005/0215000 中描述的刻蚀 工艺来对基板进行进一步的刻蚀以改进光提取，其整体公开内容通过引用合并于此。可替选地，通过诸如美国专禾Ij No. 6，559，075,6, 071，795,6, 800，500和/或 6，420，199和/或美国专利公开No. 2002/0068201中教导的技术的基板移除技术，可以完全 移除基板，这些文献的整体公开内容通过引用合并于此。图2A至2C中图示了一些实施例，其图示了 LED结构100，该LED结构100包括其 上的竖直隔开(也就是在离开LED结构100的面的方向上隔开)的各种含磷光体区域。例 如，图2A图示了包括在其上提供第一含磷光体区域110的LED结构100的结构。在第一含 磷光体区域110上提供了第二含磷光体区域120，从而使第一含磷光体区域110位于LED结 构100和第二含磷光体区域120之间。LED结构100产生的光穿过第一含磷光体区域110 并且随后穿过第二含磷光体区域120。图2B图示了在其上提供第一含磷光体区域110的LED结构100。在第一含磷光体 区域110上提供了中间层115。在中间层115上提供了第二含磷光体区域120，从而第一含 磷光体区域110位于LED结构100和第二含磷光体区域120之间，并且中间层115位于第 一含磷光体区域110和第二含磷光体区域120之间。中间层115可以是透明的和/或可以 包括例如光散射颗粒，诸如上文所述的TW2和/或SW2颗粒。LED结构100产生的光穿过 第一含磷光体区域110并且随后穿过第二含磷光体区域120。图2C图示了在其上提供第一含磷光体区域110的LED结构100。在第一含磷光体 区域110上提供了第二含磷光体区域120，从而第一含磷光体区域110位于LED结构100和 第二含磷光体区域120之间。在第二含磷光体区域120上提供了第三含磷光体区域130，从 而第二含磷光体区域120位于LED结构100和第三含磷光体区域130之间。LED结构100 产生的光穿过第一含磷光体区域110，随后穿过第二含磷光体区域120，并且随后穿过第三 含磷光体区域130。LED结构100可以被配置为产生具有例如在可见光谱的蓝色或UV区域中的第一峰 值波长的光。第一含磷光体区域Iio被配置为将LED结构100发射的光转换为具有比第一 峰值波长更长的第二峰值波长的光。就是说，第一含磷光体区域110被配置为吸收LED结 构100发射的光并且作为响应，发射具有更长波长的光。例如，第一含磷光体区域110可以 被配置为响应于吸收蓝色或UV光而发射红色光。第二含磷光体区域120被配置为吸收LED 结构100发射的光并且作为响应，发射具有比(LED结构100发射的光的)第一峰值波长更 长但是比第二峰值波长短的第三峰值波长的光。例如，第二含磷光体区域120可以被配置 为响应于吸收来自LED结构100的蓝色或UV光而发射黄色、黄色-绿色或者绿色光。如这 里使用的术语“绿色/黄色”包括黄色、黄色-绿色和/或绿色。适当的红色磷光体包括Sr2Si5N8 = Eu2+和CaAlSiN3:Eu。可以使用的其他红色磷光体包括来自Eu2+-SiAlON磷光体族的磷光体，以及CaSm2:Ce3+、CaSiN2:Eu2+和/或来自 (Ca，Si，Ba) SiO4:Eu2+(BOSE)族的磷光体。适当的黄色磷光体包括 Y3Al5O12:Ce3+(Ce: YAG)， CaAlSiN3ICe3+和来自Eu2+-SiAlON族和/或BOSE族的磷光体。适当的绿色磷光体包括来自 BOSE族的磷光体以及CaSi2Op2:Eu2+。还可以按照任何适当的水平对磷光体进行掺杂以提 供所期望的波长的光输出。在一些实施例中，Ce和/或Eu可以按照约0.1%至约20%的 掺杂剂浓度范围被掺杂到磷光体中。适当的磷光体可以获得自许多供应商，包括日本东京 的 Mitsubishi Chemical Corporation、德国 Breitungen 的 Leuchtstoffwerk Breitungen GmbH 公司禾口 California Fremont 的 Intematix Company。第三含磷光体区域130可以被配置为吸收LED结构100发射的光并且作为响应， 发射具有比第三峰值波长或者第二峰值波长短的第四峰值波长的光。例如，参照图2C，在一 些实施例中，LED结构被配置为发射UV光，第一含磷光体区域110包括红色磷光体，第二含 磷光体区域120包括绿色磷光体，而第三含磷光体区域130包括蓝色磷光体。在一些实施例中，第二含磷光体区域120可以对第一含磷光体区域110发射的光 不敏感或者无响应。就是说，第一含磷光体区域110发射的光可以落在第二含磷光体区域 120中的磷光体的激发区域之外。相似地，第三含磷光体区域130可以对第一含磷光体区域 110或第二含磷光体区域120发射的光不敏感或者无响应。就是说，第一含磷光体区域110 和第二含磷光体区域120发射的光可以落在第三含磷光体区域130中的磷光体的激发区域 之外。例如，图3是图示LED结构的示例性发射光谱以及不同类型的磷光体的发射光谱 的曲线图。在图3的曲线图中，较短的波长位于左侧，而较长的波长位于右侧。曲线101表 示蓝色或UV LED结构100的示例性发射光谱。发射光谱101以落在可见光谱的蓝色或UV 区域中的峰值波长Pl为中心。曲线111表示第一含磷光体区域110中的磷光体响应于光激 励的示例性发射光谱。发射光谱111以落在可见光谱的红色区域中的峰值波长P2为中心。 曲线121表示表示第二含磷光体区域120中的磷光体响应于光激励的示例性发射光谱。发 射光谱121以落在可见光谱的绿色至黄色区域中的峰值波长P3为中心。将意识到，发射光谱的峰值波长可以不同于发射光谱的主波长。因此，发射光谱不 需要如图示的那样严格对称。而且，发射光谱可以比图示的情况更宽或更窄，并且可以具有 不同的峰值或者多个峰值。例如，发射光谱101的峰值可以高于发射光谱111或121的任 何一个的峰值。LED结构100的发射光谱101可以落在产生发射光谱121的绿色/黄色磷光体的 激发区域A中。就是说，发射具有发射光谱121的光的磷光体(即绿色/黄色磷光体)可 以响应于具有激发区域A中的波长的光。LED结构100的发射光谱101也可以落在产生发 射光谱111的红色磷光体的激发区域B中。就是说，发射具有发射光谱111的光的磷光体 可以响应于具有激发区域B中的波长的光。将意识到，图3中图示的激发区域A和B可以 不具有陡峭的边界，而是可以在它们的边缘处逐渐地下降。如这里使用的，如果响应于LED 结构产生的或者响应于LED结构发射的光而产生的波长的光的激励，光的量在视觉上可感 知由磷光体发射，则该光的波长位于磷光体的激发区域中。通常，当能量高于磷光体材料的带隙的光子穿过磷光体并被吸收时，磷光体发射 光。当光子被吸收时，磷光体中的电子载流子从休眠状态被激励到激发状态。当电子载流子衰落回到休眠状态时，磷光体可以发射光子。然而，所发射的光子的能量小于所吸收的光 子的能量。因此，所发射的光子具有比所吸收的光子更长的波长。如图3中所示，绿色/黄色磷光体的发射光谱121可以至少部分地落在红色磷光 体的激发区域B中。就是说，绿色/黄色磷光体发射的一些光可以由红色磷光体重新吸收。 由于在每个磷光体吸收/发射循环中会损失一些能量，因此这种重新吸收可能导致损失。 重新吸收还可能使结构输出的组合光的色点发生变化。然而，如图3中进一步图示的，红色磷光体的发射光谱111位于绿色/黄色磷光体 的激发区域A外部。因此，红色磷光体发射的光基本上未被吸收并且未引起绿色/黄色磷 光体的响应发射。将意识到，可能存在被转换为热而非光的绿色/黄色磷光体对红色光的 某种不利的吸收。为了减少因所发射的光子的重新吸收导致的损失和/或提供更加一致的光输出， 一些实施例使对应于绿色/黄色磷光体的第二含磷光体区域120与对应于红色磷光体的第 一含磷光体区域110分隔开。例如，第二含磷光体区域120可以被放置在第一含磷光体区 域110上，从而来自LED结构100的光首先穿过红色磷光体。来自LED结构100的未被吸收 的蓝色/UV光和在第一含磷光体区域110中产生的红色光随后穿过第二含磷光体区域120。 然而，仅有来自LED结构110的蓝色/UV光可以被第二含磷光体区域中的磷光体吸收并且 由此引起绿色/黄色光的发射。尽管第二含磷光体区域120中产生的一些光可以进入第一含磷光体区域110并且 被吸收，但是根据一些实施例可以减少这种吸收/重新发射。参照图2B，可以在第一含磷光体区域110和第二含磷光体区域120之间提供透反 射涂层作为中间层115以减少/防止第二含磷光体区域120中产生的光进入其可能被重新 吸收的第一含磷光体区域110。透反射涂层可以具有约5至20 μ m的厚度。透反射涂层可 以是例如，诸如来自Nippon Paper的可商业获得的STR400的珠光颜料或者可得自Teijin 的透反射器材料。图4A和4B图示了另外的实施例，其中含磷光体区域跨越LED结构100的表面横向 地隔开而非竖直地隔开。例如，如图4A中所示，例如使用这里描述的技术，在LED结构100 上提供多个第一和第二离散含磷光体区域150、160。离散含磷光体区域150、160可以包括 不同类型的磷光体和/或具有不同掺杂水平的磷光体，所述磷光体被配置为在它们各自的 激发区域中被光激励时发射不同颜色的光。第一离散含磷光体区域150可以被配置为响应于LED结构100发射的蓝色或UV 光而发射诸如红色光的波长较长的光，而第二离散含磷光体区域160可以被配置为响应于 LED结构100发射的蓝色或UV光而发射诸如绿色/黄色光的波长较短的光。如图4A和4B中所示，第一和第二离散含磷光体区域150、160可以按照交替的方 式安置在LED结构100的表面100A上。然而，在一些实施例中，同一类型的两个离散含磷 光体区域可以被安置为彼此相邻并且可以邻接或者如图4A中所示彼此隔开。如图4B中所示，中间区域170可以被安置在离散含磷光体区域150、160中的相邻 的离散含磷光体区域之间。这些中间区域可以被提供用于减少一个离散含磷光体区域发射 的光进入另一离散含磷光体区域并且在其中被吸收的可能性。在一些实施例中，中间区域 170的折射率可以低于第一离散含磷光体区域150或第二离散含磷光体区域160。在一些实施例中，中间区域170的折射率可以低于第二含磷光体区域160的折射率然而高于第一 含磷光体区域150的折射率。具有约1. 3至约1. 55的折射率的硅树脂聚合物是用于形成 中间区域170的适当的材料。离散含磷光体区域150和160中的磷光体可以具有约1. 5至 约2. 5的折射率。例如，图5图示了第一含磷光体区域150、中间区域170和第二含磷光体区域160 的特写横截面视图。第一含磷光体区域150响应于具有其激发区域中的波长的光而发射红 色光(参见图幻。第二含磷光体区域160响应于具有其激发区域中的波长的光而发射绿色 /黄色光。此外，第二含磷光体区域160发射的绿色/黄色光可以在第一含磷光体区域150 中的磷光体(即红色磷光体)的激发区域中。因此，所期望的是减少进入第一含磷光体区 域的绿色/黄色光的量。由于中间区域170具有比第二含磷光体区域160低的折射率，因此在第二含磷光 体区域160中产生的、被导向第一含磷光体区域的光线可以在第二含磷光体区域160和 中间部分170之间的界面处被反射(诸如光线Rl)或者被转向为远离第一含磷光体区域 150(诸如光线R2)。而且，由于中间区域170可以具有比第一含磷光体区域150高的折射率，因此被导 向第一含磷光体区域150的光线(诸如光线R3)可以在第一含磷光体区域150和中间区域 170之间的界面处被反射，或者转向，从而使其穿过少量的第一含磷光体区域150并且因此 在其中被吸收的机会较低。图6A和6B中图示了本发明的另外的实施例，其中在LED结构100的表面中提供 了多个凹陷215。LED结构100可以包括如上文所述的有源区、一个或多个窗口层和/或基 板。如上文所述，凹陷215可以经由刻蚀、激光烧蚀和/或图案转印形成。在包括凹陷215 的LED结构100的表面上提供含磷光体的基质材料层200。含磷光体基质材料200可以包 括例如，嵌入有磷光体颗粒的硅树脂层，其可以被旋涂到LED结构100的表面上。旋涂的含 磷光体基质材料层200可以具有约50至约95 μ m的厚度。含磷光体基质材料200可以包 括嵌入在其中的一种或多种类型的磷光体颗粒。参照图6B，在凹陷215之间的含磷光体基质材料层200可以被部分地移除以显露 LED结构100的表面，留下凹陷215中的多个离散含磷光体区域210。例如，通过机械磨蚀 或者抛光含磷光体基质材料200的层直至使LED结构100的表面显露，由此可以部分地移 除含磷光体基质材料层200。参照图6C，可以在LED结构100上提供的透明层沈0中的凹陷沈5中提供离散含 磷光体区域270。例如，透明层260可以包括可光构图的硅树脂材料，并且如上文所述可以 在层260中提供凹陷沈5。在一些实施例中，透明层260可以包括被施加到LED结构100的 包括凹陷265的预形成层。该预形成层可以包括可获得自Dow Corning的可光构图的硅树 脂材料。参照图6D，可以在包括离散含磷光体区域270的LED结构100上提供覆层140。覆 层140可以包括例如，硅树脂或者其他封装材料层，并且在一些实施例中可以包括含磷光 体材料。在一些实施例中，覆层140可以包括与离散含磷光体区域270中包含的磷光体材 料不同的磷光体材料。例如，离散含磷光体区域270可以包括红色磷光体，而覆层140可以 包括绿色/黄色磷光体，或者反之亦然。
覆层240可以包括能够改变LED结构100发射的光的光学性质的其他材料/结构。 例如，覆层240可以包括光漫射/散射颗粒。在一些实施例中，可以使用硅树脂凝胶形成覆 层对0，其可以包括嵌入在其中的用于反射的具有例如小于1 μ m的平均半径的TW2和/或 SiO2颗粒。特别地，可以使用粉状和/或气相SiO2 (fumed SiO2)，其可以是被加工为所期望 的尺寸的SW2玻璃珠/球。因此，覆层240可以有助于提高LED结构100发射的光的色彩 均勻性。如图6D中所示，可以使覆层240纹理化和/或对其构图以增加来自器件的光提 取。尽管在图6D中图示了随机纹理M2，但是在一些实施例中如果期望产生特定的发射图 案，则纹理可以是有规律的(例如，周期性的或者以另外的方式构图)。参照图7A，根据本发明的一些实施例，如下文所述，可以在LED结构100的表面上 提供离散含磷光体区域310。特别地，在本发明的一些实施例中，可以在LED结构100的表 面上按照有规律的和/或无规律的间隔来提供离散含磷光体区域310。此外，如下文更详 细描述的，可以在LED结构100的表面上提供具有不同类型的磷光体的多个含磷光体区域 310。含磷光体区域310可以彼此邻接和/或如图7A中所示的隔开。参照图7B，可以在包括离散含磷光体区域310的LED结构100上提供覆层M0。覆 层240可以包括例如，硅树脂或者其他封装材料的层，并且在一些实施例中可以包括含磷 光体材料。在一些实施例中，覆层240可以包括与离散含磷光体区域310中包含的磷光体 材料不同的磷光体材料。例如，离散含磷光体区域310可以包括红色磷光体，而覆层240可 以包括绿色/黄色磷光体，或者反之亦然。覆层240可以包括能够改变LED结构100发射的光的光学性质的其他材料/结构。 例如，覆层240可以包括光漫射/散射颗粒，和/或可以使覆层140纹理化和/或对其构图 以增加来自器件的光提取。现在参照图8A至8D，图示了在LED结构上形成离散含磷光体区域，诸如图7A至 7B中示出的离散含磷光体区域310。特别地，在LED结构100的表面上提供接合焊盘400。 尽管在图8A至8D中仅示出了单个接合焊盘400，但是将意识到，在划片之前，LED结构100 上可以具有数百甚或数千个这样的接合焊盘400。如图8B中所示，将可光构图的含磷光体 基质材料的层410淀积在LED结构100的表面上和接合焊盘400上。可光构图的含磷光体 基质材料410可以包括来自Dow Corning的札_5150，其可以以液体形式旋涂到LED结构 100上。随后例如通过加热到足以使层410稳定的温度，可以使可光构图的含磷光体基质材 料410至少部分地固化。接着，如图8C中所示，在层410上形成掩模420。掩模420可以 覆盖LED结构100上的将从其移除基质材料410的区域。在题为“Semiconductor Light Emitting Devices Including Patternable Films Comprising Transparent Silicone And Phosphor, And Methods Of Manufacturing Same” 的美国专利公开 No. 2006/0061259 中讨论了形成载磷光体材料的一些方法，该申请被受让于本发明的受让人，其公开内容通 过引用合并于此。随后使LED结构100暴露于具有足以使可光构图的含磷光体基质材料410固化的 波长的光425。如图8D中所示，将掩模420下方的可光构图的含磷光体基质材料410的未 固化部分移除，留下LED结构100的表面上的离散含磷光体区域430。可以在包括离散含磷 光体区域430的LED结构100上提供覆层440。覆层440可以包括例如，硅树脂或者其他封装材料的层，并且在一些实施例中可以包括含磷光体材料。在一些实施例中，覆层440可以 包括与离散含磷光体区域430中包含的磷光体材料不同的磷光体材料。例如，离散含磷光 体区域430可以包括红色磷光体，而覆层440可以包括绿色/黄色磷光体，或者反之亦然。在图9A至9D中图示了形成跨越LED结构的表面横向隔开的、具有不同类型的磷 光体的离散含磷光体区域的方法，图9A至9D是图示根据本发明的一些实施例的操作和得 到的器件的横截面图。参照图9A，在LED结构100的表面上提供接合焊盘400，并且将可光构图的含磷光 体基质材料的第一层410淀积在LED结构100的表面和接合焊盘400上。第一可光构图的 含磷光体基质材料410中可以包括被配置为响应于LED结构100中的有源区发射的光的激 发而发射第一波长的光的磷光体。第一可光构图的含磷光体基质材料410可以以液体形式 旋涂到LED结构100上，并且随后例如通过加热到足以使层410稳定的温度而至少部分地 固化。在层410上提供第一掩模520，并且第一掩模520可以覆盖LED结构100上的将从其 移除基质材料410的区域。随后使LED结构100暴露于具有足以使可光构图的含磷光体基 质材料410固化的波长的光425。参照图9B，将第一掩模520下方的可光构图的含磷光体基质材料410的未固化部 分移除，留下LED结构100的表面上的第一离散含磷光体区域430。参照图9C，将可光构图的含磷光体基质材料的第二层610淀积在LED结构100的 表面上和接合焊盘400上以及LED结构100的表面上的第一离散含磷光体区域430上。第 二可光构图的含磷光体基质材料610中可以包括被配置为响应于LED结构100中有源区发 射的光的激发而发射与第一波长不同的第二波长的光的磷光体。第二可光构图的含磷光体基质材料610可以以液体形式旋涂到LED结构100上， 并且随后例如通过加热到足以使层610稳定的温度而至少部分地固化。在层610上形成第 二掩模620，并且第二掩模620可以覆盖LED结构100上的将从其移除第二基质材料610的 区域。随后使LED结构100暴露于具有足以使第二可光构图的含磷光体基质材料610固化 的波长的光625。参照图9D，将第二掩模620下方的可光构图的含磷光体基质材料610的未固化部 分移除，在第一离散含磷光体区域430旁边留下LED结构100的表面上的第二离散含磷光 体区域630。前面的工艺可以重复期望的次数以在LED结构100的表面上形成多个离散含磷光 体区域430、630。而且，取决于掩模层的形状，得到的在LED结构100上提供的离散含磷光 体区域可以具有任何所期望的图案，诸如点、线、三角形、六边形等，具有任何所期望的周期 性。此外，在LED结构100上提供的离散含磷光体区域430、630可以与相邻的含磷光体区 域接触和/或可以与相邻的含磷光体区域隔开。例如，在暖白LED应用中，可以物理地分隔 红色和黄色磷光体以减少红色磷光体对黄色光的重新吸收。在LED结构100上提供的离散 含磷光体区域430、630可以保持不同的厚度和/或可以被平整化。在一些实施例中，在将可光构图的基质材料410、610淀积在LED结构100上之前， 或者直到在LED结构100上形成其离散区域430、630，可以不将磷光体颗粒添加到可光构 图的基质材料410、610。例如，在一些实施例中，如图9B中所示，可以在LED结构100上形 成诸如硅树脂的可光构图的基质材料的离散区域430。随后，例如通过将晶片浸入磷光体悬浮溶液以使用磷光体涂覆离散区域430，由此可以将磷光体颗粒嵌入在离散区域430中。 特别地，硅树脂的粘的本质可以使得磷光体颗粒粘附到离散区域430。还可以将磷光体颗粒 吹到离散区域430上。图IOA和IOB中图示了本发明的另外的实施例。如其中所示，可以在离散含磷光 体区域430、630上提供竖直分隔的层710 (图10A)，和/或可以在散射层710上提供离散含 磷光体区域430、630 (图10B)。竖直分隔层710可以包括被嵌入有光散射元素的可光构图 的硅树脂层，并且可以旋涂在LED结构100的表面上并且在形成离散含磷光体区域430、630 之前和/或之后固化。竖直分隔层710可以包括含磷光体材料。在一些实施例中，竖直分 隔层710可以包括与离散含磷光体区域430、630中包含的磷光体材料不同的磷光体材料。用于形成竖直分隔层710的硅树脂凝胶可以包括嵌入在其中用于反射性的具有 例如小于1 μ m的平均半径的TiA或SiA颗粒。特别地，可以使用粉状和/或气相SiO2，其 可以是被加工为所期望的尺寸的SW2玻璃珠/球。竖直分隔层710可以有助于提高LED结 构100发射的光的色彩均勻性。在图1IA和1IB中图示了本发明的一些另外的实施例。如这里示出的，晶片350上 包括多个光发射器件360。晶片350可以是在其上生长光发射器件的生长晶片和/或可以 是在其上安装有光发射器件的载体晶片。光发射器件360上包括多个离散含磷光体区域， 其由光发射器件360上的层370示意性地示出。光发射器件360之间的区域390 (可对应 于锯割槽)可以不包括离散含磷光体区域370。因此，当例如使用划片锯380对晶片进行划 片时，划片锯380可以不切穿含磷光体区域370。由于含磷光体区域370中的磷光体颗粒是 磨蚀性的，因此切穿诸如离散含磷光体区域370的含磷光体区域可能引起对划片锯380的 刀刃的不适当的磨损。参照图11B，晶片350可以被划片以提供其上包括离散含磷光体区域370的单独的 光发射二极管395。尽管在图IlB中基板350被示出为保留在二极管395上，但是将意识到，可以将基 板350从光发射器件360移除。例如，参照图12A，图示了包括已从基板移除下来的光发射 器件360的光发射二极管495。如图12B中所示，在离散含磷光体区域370上可以提供如上 文所述的竖直分隔层710，使得离散含磷光体区域370位于竖直分隔层710和光发射器件 360之间。或者，如图12C中所示，可以在竖直分隔层710上提供离散含磷光体区域370，使 得竖直分隔层710位于离散含磷光体区域370和光发射器件360之间。图13中图示了根据本发明的一些实施例的操作。参照图8A至8D和图13，例如， 通过在其上形成有源区和一个或多个窗口层来制备LED结构100 (框910)。还可以安装LED 结构100并且对其进行清洗以准备在其上形成离散含磷光体区域。将载有磷光体的光敏层 410 (诸如可光构图的硅树脂)旋涂到LED结构100上(框920)，并且使光敏层410至少部 分地固化，例如以使该层稳定(框930)。含磷光体的光敏层410中包括被配置为将LED结 构100中的有源区发射的光转换为不同的波长的磷光体颗粒。将掩模420施加到稳定的载有磷光体的光敏层410(框940)。对掩模420构图以 使LED结构100的其上将形成离散含磷光体区域的部分暴露。接着，使包括载有磷光体的光 敏层410的LED结构100暴露于具有足以使载有磷光体的光敏层410固化的波长的光(框 950)。随后移除掩模420和载有磷光体的光敏层410的未暴露部分(框960)，从而提供离散含磷光体区域430。随后对LED结构100进行划片以提供包括离散含磷光体区域430的 单独的半导体光发射器件(框970)。可以使用其他方法以有组织的方式将磷光体颗粒130施加到LED结构100。例如， 参照图14A，可以以晶片级(或者管芯级)将微丝网(micro-screen) 190施加到LED结构 100。微丝网190可以包括诸如细丝织物的材料或者用于对颗粒材料进行过滤的其他材料。 微丝网过滤器在材料过滤领域中是公知的。微丝网190中包括开口 192，该开口 192使LED 结构100暴露并且具有被选择为允许期望尺寸的磷光体颗粒130A通过其接触LED结构的 宽度。可以淀积磷光体颗粒130A，并且随后移除丝网，按所期望的图案留下LED结构上的磷 光体颗粒。如图14B中所示，随后可以淀积额外的颗粒130B，并且可以在先前由丝网占据的 空间中对其进行组织。额外的磷光体颗粒130B可以具有至少一个与磷光体颗粒130A不同 的光学性质。例如，额外的磷光体颗粒130B可以将入射光转换为与磷光体颗粒130A不同 的颜色，和/或额外的磷光体颗粒130B可以按与磷光体颗粒130A不同的图案来散射入射 光。磷光体颗粒130A和磷光体颗粒130B均可以具有约1 μ m至约20 μ m的范围的直径。参照图14C，可以在包括有组织的磷光体颗粒130A、130B的LED结构100上提供覆 层140。覆层140可以包括例如，硅树脂或者其他封装材料的层，并且在一些实施例中可以 包括含磷光体材料。在一些实施例中，覆层140可以包括与有组织的磷光体颗粒130A、130B 中包含的磷光体材料不同的磷光体材料。覆层140可以包括能够改变LED结构100发射的 光的光学性质的其他材料/结构。例如，覆层140可以包括光漫射/散射颗粒和/或可以 使覆层140纹理化和/或对其构图以增加来自器件的光提取。一些硅树脂可以被配制为在固化之后是非常粘的。这些材料典型地被称为软凝 胶。该性质可以用于通过将粘的硅树脂粘合在表面上并且将磷光体从载有磷光体的微丝网 嵌入到硅树脂中来获得有利效果。在其他实施例中，可以使用具有低粘性的较硬的硅树脂， 从而磷光体颗粒可以跨越表面移动。在一些实施例中，可以通过例如使透明层进入部分固化状态，随后完成固化以形 成颗粒组织层，由此来提供透明层。例如，参照图15A和15B，可以在LED结构100上提供透 明硅树脂层194。硅树脂层194可以包括或不包括嵌入的磷光体130A。例如，可以选择性地固化诸如硅树脂的基质材料的透明层194的一部分。例如，可 以使具有凸脊198的加热板196接近硅树脂层194，使与加热凸脊相邻的透明层194的所选 择部分194A固化。移除透明层194的剩余的未固化部分，留下包括固化部分194A的固化 的磷光体组织层。可以将额外的磷光体颗粒130淀积在先前由透明层194的未固化部分占 据的空间中。参照图15C，可以在包括磷光体颗粒130和固化部分194A的LED结构100上提供 覆层140。覆层140可以包括例如，硅树脂或者其他封装材料的层，并且在一些实施例中可 以包括含磷光体材料。在一些实施例中，覆层140可以包括与磷光体颗粒130中包含的磷 光体材料不同的磷光体材料。覆层140可以包括能够改变LED结构100发射的光的光学性 质的其他材料/结构。例如，覆层140可以包括光漫射/散射颗粒和/或可以使覆层140 纹理化和/或对其构图以增加来自器件的光提取。尽管这里描述了特定的实施例，但是这里描述的结构的组合和子组合也在考虑范 围内并且对于具有本公开内容的知识的本领域的技术人员是明显的。
前文是对本发明的说明并且不应被解释为其限制。尽管描述了本发明的数个示例 性实施例，但是本领域的技术人员将容易地意识到，在实质上不偏离本发明的新型的教导 和优点的情况下，许多修改是可能的。因此，所有这些修改应涵盖于如权利要求中限定的本 发明的范围内。因此，将理解，前文是对本发明的说明并且不应被解释为限于所公开的特定 实施例，并且对所公开的实施例的修改以及其他实施例应涵盖于所附权利要求的范围内。 本发明由所附权利要求以及其中将包括的权利要求的等同物来限定。
权利要求
1.一种半导体器件，包括半导体光发射器件LED，被配置为在向其施加电压时发射具有第一峰值波长的光；以及所述LED上的第一和第二含磷光体区域，被配置为接收所述LED发射的光并且将至少 一部分接收到的光转换为波长比所述第一峰值波长更长的光；其中，所述第一含磷光体区域位于所述第二含磷光体区域和所述LED之间，从而使所 述LED发射的光线在穿过所述第二含磷光体区域之前穿过所述第一含磷光体区域；以及其中，所述第一含磷光体区域被配置为将所述LED发射的光转换为具有第二峰值波长 的光，而所述第二含磷光体区域被配置为将所述LED发射的光转换为具有比所述第二峰值 波长更短的第三峰值波长的光。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一含磷光体区域包括具有第一激 发区域的第一磷光体，而所述第二含磷光体区域包括具有第二激发区域的第二磷光体，其 中，所述第一峰值波长位于所述第一和第二激发区域内，以及其中，所述第二峰值波长位于 所述第二激发区域之外。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述第二含磷光体区域的发射光谱至少 部分地位于所述第一激发区域内。
4.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述第一峰值波长包括蓝色或者UV波长， 所述第一磷光体包括红色磷光体，而所述第二磷光体包括绿色/黄色磷光体。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，进一步包括第三含磷光体区域，其位于所述第 二含磷光体区域上并且远离所述第一含磷光体区域，其中，所述第三含磷光体区域被配置 为将所述LED发射的光转换为具有第四峰值波长的光，所述第四峰值波长比所述第二峰值 波长短并且比所述第三峰值波长短。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述第一峰值波长包括UV波长，所述第一 磷光体包括红色磷光体，所述第二磷光体包括绿色/黄色磷光体，而所述第三磷光体包括 蓝色磷光体。
7.根据权利要求1所述的半导体器件，进一步包括所述第一含磷光体区域和所述第二 含磷光体区域之间的中间层。
8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中，所述中间层包括光散射颗粒。
9.根据权利要求7所述的半导体器件，其中，所述中间层包括透反射层。
10.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一峰值波长在400和500nm之间， 所述第二峰值波长在580和670nm之间，而所述第三峰值波长在500和580nm之间。
11.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，使所述第二含磷光体区域的与所述第一 含磷光体区域相反的表面纹理化以用于光提取。
12.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一含磷光体区域包括所述LED结 构上的多个离散含磷光体区域，以及其中，所述第二含磷光体区域包括含磷光体基质材料 层，所述含磷光体基质材料层跨越所述LED结构延伸以及位于远离所述LED的所述多个离 散含磷光体区域上。
13.根据权利要求12所述的半导体器件，其中，所述含磷光体区域包括所述LED结构上 的含磷光体基质材料岛。
14.根据权利要求12所述的半导体器件，其中，所述含磷光体区域包括所述LED结构中 的凹陷。
15.一种半导体器件，包括半导体光发射器件LED，被配置为在向其施加电压时发射具有第一峰值波长的光；以及位于所述LED上的多个第一和第二含磷光体区域，被配置为接收所述LED发射的光并 且将至少一部分接收到的光转换为波长比所述第一峰值波长更长的光；其中，所述第一和第二含磷光体区域包括所述LED结构表面上的离散含磷光体区域;以及其中，所述第一含磷光体区域被配置为将所述LED发射的光转换为具有第二峰值波长 的光，而所述第二含磷光体区域被配置为将所述LED发射的光转换为具有比所述第二峰值 波长短的第三峰值波长的光。
16.根据权利要求15所述的半导体器件，其中，所述第一和第二离散含磷光体区域在 所述LED结构表面上彼此隔开。
17.根据权利要求16所述的半导体器件，进一步包括隔开的第一和第二离散含磷光体 区域中的相邻的离散含磷光体区域之间的中间材料。
18.根据权利要求17所述的半导体器件，其中，所述中间材料具有比所述第一离散含 磷光体区域低的折射率。
19.根据权利要求18所述的半导体器件，其中，所述中间材料具有比所述第二离散含 磷光体区域高的折射率。
20.根据权利要求19所述的半导体器件，其中，所述第一离散含磷光体区域包括绿色/ 黄色磷光体，而所述第二离散含磷光体区域包括红色磷光体。
21.—种形成半导体器件的方法，所述半导体器件包括被配置为发射光的有源区以及 被配置为透射所发射的光的窗口层，所述方法包括在被配置为响应于电流而发射具有第一峰值波长的光的光发射器件LED结构上形成 多个离散含磷光体区域；以及在包括所述离散含磷光体区域的所述LED结构上形成覆层，其中，所述覆层包括与所 述离散含磷光体区域中的磷光体不同的磷光体；其中，所述离散含磷光体区域被配置为将所述LED发射的光转换为具有第二峰值波长 的光，并且所述覆层被配置为将所述LED发射的光转换为具有比所述第二峰值波长短的第 三峰值波长的光。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述离散含磷光体区域包括具有第一激发区 域的第一磷光体，而所述覆层包括具有第二激发区域的第二磷光体，其中，所述第一峰值波 长位于所述第一和第二激发区域内，以及其中，所述第二峰值波长位于所述第一激发区域 之外。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二磷光体的发射光谱至少部分地位于 所述第一激发区域内。
24.根据权利要求46所述的方法，其中，进一步包括使所述覆层纹理化以增加来自所 述半导体器件的光提取。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，形成所述多个离散含磷光体区域包括将预先 形成的硅树脂层粘贴到半导体晶片上，所述预先形成的硅树脂层中包括多个凹陷，以及在 所述凹陷中形成所述离散区域。
26.根据权利要求21所述的方法，其中，形成所述多个离散含磷光体区域包括 将基质材料层淀积在所述LED结构上；选择性地使一部分所述基质材料固化；以及移除所述基质材料的未固化部分以在所述LED结构上形成基质材料岛。
27.根据权利要求沈所述的方法，其中，所述选择性地使所述基质材料固化包括 在淀积的基质材料层上形成掩模层；对所述掩模层构图以使一部分所述基质材料暴露；以及 使所述基质材料的暴露部分固化。
28.根据权利要求沈所述的方法，其中，选择性地使所述基质材料固化包括使具有凸 脊的加热板接近所述基质材料，由此使所选择的所述基质材料与所述加热凸脊相邻的部分 固化。
29.根据权利要求27所述的方法，进一步包括 在所述LED结构上形成金属接触；其中，淀积基质材料层包括将所述基质材料层淀积在所述LED结构和所述金属接触 上；以及其中，所述掩模层覆盖至少一部分所述金属接触。
30.根据权利要求沈所述的方法，进一步包括在包括所述基质材料岛的所述LED结构上淀积第二基质材料； 在所述第二基质材料上形成第二掩模；对所述第二掩模构图以使所述LED结构的其上形成有所述基质材料岛的部分以外的 至少一部分基板暴露；利用具有足以使所述第二基质材料的暴露部分固化的波长的辐射来照射所述第二基 质材料的暴露部分；以及移除所述第二基质材料的未暴露部分以在所述LED结构上形成第二基质材料岛。
31.根据权利要求沈所述的方法，进一步包括在包括所述基质材料岛的所述LED结构上形成覆层。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，在形成所述第一岛之前在所述LED结构上形成 所述覆层。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，在形成所述第一岛之后在所述LED结构上形成 所述覆层。
34.根据权利要求27所述的方法，其中，所述LED结构进一步包括半导体晶片，所述半 导体晶片包括多个划片槽，以及其中，至少在所述半导体晶片上的所述多个划片槽上形成 所述掩模层。
全文摘要
一种半导体器件包括半导体光发射器件(LED)，其在向其施加电压时发射具有第一峰值波长的光，以及LED上的第一和第二含磷光体区域，其接收光并且将至少一部分光转换为具有更长的波长的光。第一含磷光体区域位于第二含磷光体区域和LED之间，从而使LED发射的光线在穿过第二含磷光体区域之前穿过第一含磷光体区域。第一含磷光体区域被配置为将LED发射的光转换为具有第二峰值波长的光，而第二含磷光体区域被配置为将LED发射的光转换为具有比第二峰值波长短的第三峰值波长的光。
文档编号H01L33/50GK102057507SQ200980121269
公开日2011年5月11日 申请日期2009年4月8日 优先权日2008年4月25日
发明者P·S·安德鲁斯, R·P·雷特奎恩 申请人:克里公司