使用发光蓝宝石作为下转换器的led的制作方法_3

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在晶片级上执行了上述过程,则L邸管巧/基板然后被单个化。
[0074] 可W存在L邸半导体层与发光藍宝石层30之间的一个或多个其它层。
[0075] 实施例1的实际示例 具有丰富的藍色吸收/绿色发射F,"(2Mg)中屯、的发光藍宝石被研磨并筛选到20至 40ym范围中的颗粒大小。粉末W导致所得dcL邸颜色点为暖白色3000K色温的该种比例 与娃树脂和红色磯光体混合。所采用的娃树脂是透明的并且优选地具有大于1. 50的折射 率。所使用的红色磯光体例如为磯光体族(Ca,Sr)AlSiN3:化或磯光体族炬a,Sr)SieNs:Eu 的成员。浆状娃树脂+发光藍宝石粉末+红色磯光体均匀地混合W形成下转换器混合物(图 6中的层30)。为了创建期望的暖白色pcLED,混合物与初级藍色源集成;例如发射440至 460nm之间的峰值波长的藍色发射基于GaN的L邸管巧。该些管巧可W基于薄膜倒装巧片 技术并且具有InGaN/GaNp-n结。可W使用其它类型的LED。
[0076] 使用正常用于分配磯光体混合物的任何常规沉积过程来将良好受控体积的混合 物分配在管巧上方。混合物然后通过热量或UV固化。在该阶段,一些L邸的颜色点可W处 于用于3000KLED的目标区之外。
[0077] 在图7的示例中,圆50表示最终dcLED应当展现出的颜色点的可接受范围(目标 区)。U和V'轴表示CIE1976颜色系统中的坐标。点52表示在图5中的步骤28之后的 测试之后所测量的(多个)LED的颜色点。然后在图5中的调整步骤46期间使用高功率脉 冲激光器将颜色点偏移到圆50内的点54。可W凭经验确定适合的调整。测试和调整可W 通过使用将所测量的颜色点交叉引用到用于将颜色发射偏移到目标区圆50内的所要求的 调整的查询表来自动执行。然后确定所要求的激光器功率和/或持续时间(同样通过查询 表),并且执行调整。可增量方式执行调整,其中在每一个增量步骤之后进行测试W确 保不存在过补偿。
[007引如果存在由发光藍宝石生成的过多次级光,则所要求的调节可W通过减小发光藍 宝石的下转换功率而获得。该可W通过在调整步骤期间降低发光藍宝石中的F2"(2Mg)中 屯、的浓度来执行。为此,发光藍宝石可W在凭经验确定的时间段内暴露于440nm波长处的 高峰值功率激光器。参见上文的方程1和2。
[0079] 可W使用其它调节W创建精确的颜色发射,使得L邸不需要被"扔掉(binned)"。
[0080] 实施例2 在图8和9中所示的第二实施例中,发光藍宝石作为附连到初级光源的顶表面的预形 成的单晶瓦片集成。
[0081] 在图8中,初级光源L邸类似于图6的那个,其中N型层32外延生长在藍宝石生 长衬底之上,有源层34外延生长在N型层32之上,并且P型层36外延生长在有源层34之 上。层34和36被蚀刻W暴露N型层32,并且沉积金属接触件38和40W分别电气接触P 型层36和N型层32。藍宝石生长衬底通过激光剥离而移除并且N型层32的所暴露的表面 然后可W被粗趟化。L邸管巧然后安装在基板42或其它衬底上。基板42具有直接键合到 金属接触件38和40的金属垫,并且该垫最终电气连接到电源。
[0082] 诸如娃树脂之类的粘合层58沉积在所暴露的N型层32之上。发光藍宝石瓦片60 然后被定位和按压在粘合层58上。可选的光学特征层62然后可W定位或模制在瓦片60 之上,诸如滤波器层或有纹理的层W用于改进光提取。可选的磯光体层64(例如娃树脂结 合剂中的红色磯光体)然后可W被沉积W用于另外的颜色点调节。用于调整瓦片60的激光 暴露步骤可W在沉积层62和64之前执行。激光暴露步骤可W在将瓦片60附到L邸之前 或之后在瓦片60上执行。所有步骤可W在晶片级上在填入有L邸管巧阵列的基板晶片上 执行。
[0083] 在另一实施例中,发光藍宝石瓦片60包括经固化的结合剂中的发光藍宝石颗粒。
[0084] 图9标识用于制造图8的器件的各种步骤。
[0085] 首先形成平坦的发光藍宝石晶体晶片(步骤68)并且然后将其切割成具有一般对 应于初级源LED的大小(例如1mm2)的瓦片(步骤70)。然后使用激光器调整(步骤72)瓦片 60(典型地在单个化之前),使得其呈现期望的F2-状颜色中屯、的目标浓度(参见上文的方程 1和2)。
[0086] 然后使用粘合层将瓦片60附连到L邸管巧涉骤74)。
[0087] 在该阶段,可W实行不同选项: a.不将其它磯光体添加到器件,由此所有下转换发射通过发光藍宝石瓦片60执行。 调整步骤可W进一步用于校正颜色点,如果必要的话。在一个示例中,通过增加F2" (2Mg)中 屯、的填入来增加绿色发射。 b. 诸如二向色滤波器之类的光学特征层62可W沉积(步骤76)在瓦片60之上W便控 制发射(角度和频谱)。 C.可W将一个或多个磯光体分配在瓦片60之上(步骤78)W形成图8中的磯光体层 64。诸如二向色滤波器之类的光学特征层62可W可选地沉积在磯光体层64和瓦片60之 间。调整步骤80可W可选地用于校正L邸颜色点而同时考虑到磯光体贡献。例如,具有 3000K色温的暖白色LED可W通过将红色发射磯光体层64集成在瓦片60之上来制造。 d.与版本c相同,但是首先将磯光体层集成在L邸管巧之上并且然后将发光藍宝石瓦 片60粘合在磯光体层之上。可W在器件的封装之前还应用光学特征层和/或调整步骤。 [008引 实施例3 在第=实施例中,发光藍宝石被用作生长衬底,在其上外延生长L邸半导体层,如图10 和11中所图示的。
[0089] 首先,如图11中所示,选择藍宝石单晶使得其包含期望的F-状中屯、(步骤84)。通 过切割和抛光而将藍宝石单晶制备为生长衬底86 (图10)W允许其上的外延生长。
[0090] 在步骤88中,将III-氮化物p-n结(层32, 34, 36)生长在藍宝石衬底86的一侧 上。在该步骤期间,生长反应器内部的温度在若干小时内在降低的气氛之下维持在700和 llOOC之间。在该样的温度和时间处,藍宝石的发光F2-状中屯、被破坏(参见图2)。因此, 使用发光藍宝石作为生长衬底是无意义的,除非中屯、可W被再激活。
[OOW] 在外延生长之后,从反应器移除晶片。然后在若干分钟内执行500至lj600°C范围中 的退火W便激活III-氮化物结的P型层36中的P渗杂物(步骤90)。该退火在包含氧的气 氛中执行。
[0092] 另外,在过程的该阶段处,包含F-状中屯、的藍宝石衬底86被激活(步骤92)W创 建发光藍宝石。物理上,藍宝石激活创建F-状中屯、的聚集W形成F2-状中屯、。藍宝石衬底 86可W通过300-700°C范围内的温度(在外延生长温度W下)处的退火或若干次退火来激 活。例如,藍宝石衬底86可W通过在若干小时内在500°C的温度处对晶片退火来激活,如文 献中所发表的那样。F2-状中屯、的浓度可W通过调节退火时间和温度来控制。此外,藍宝石 衬底86激活引起许多类型的F2-状中屯、的创建。如果仅一种特定种类的F2-状中屯、对于下 转换而言是所感兴趣的,则期望的F2-状中屯、浓度可W通过将调整(激光)步骤94应用到藍 宝石衬底86而获得。例如,藍色吸收/绿色发射F2"(2Mg)中屯、的浓度可W通过利用330皿 波长处的高峰值功率激光器激发藍宝石衬底86来增加。该样的调整的质量可W通过例如 测量由发光藍宝石的F2"(2Mg)中屯、在450皿处的激发(例如通过外部源或通过激励LED)之 下所生成的巧光强度来控制。
[009引一旦获得期望的F2-状中屯、的目标浓度,则晶片可W返回到用于LED的正常制造 过程,从常规晶片制造步骤(成组到步骤96中)进行到管巧制造步骤(成组到步骤98中)到 磯光体集成(步骤100)。在该些后续的步骤期间,温度保持在600°CW下并且因此藍宝石衬 底86的激活被保留。
[0094] 可选地,可W在过程期间添加更多的调整步骤102和104W便利用发光藍宝石的 光致变色性质。调整步骤102可W在将单个化的管巧附连到基板晶片之后执行W便针对实 际初级光源效率和波长调节期望F,-状中屯、的浓度并且降低所产生的L邸填入的V'分散。 另一调整步骤104可W在磯光体集成步骤100之后进行W便调谐颜色点,如实施例1中所 描述的那样。
[0095] 还可W将可选特征(步骤106)添加到LED管巧。
[0096] 图10示出了光学特征层108和磯光体层110,诸如二向色滤波器层和红色磯光体 层W用于创建白光。滤波器层可W反射来自磯光体层110的红光,但是允许较短波长的光 穿过W避免L邸对红光的吸收。
[0097] 附加于W上描述的各种益处,通过由发光藍宝石执行所有下转换并且不使用磯光 体,L邸可W在苛刻的环境中使用许多年,诸如在机动车头灯中。磯光体对潮湿非常敏感并 且可能最终在头灯环境中降级。
[009引 W下参考文献标识发光藍宝石方面的现有技术状态并且例示了本领域技术人员 所注意到的内容。该样的参考文献说明了本领域技术人员在阅读了本公开之后能够制作发 光藍宝石并且执行所要求的激活和调整W实现d
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