[发明专利]发射调谐方法和利用方法制造的器件

说明书

本申请要求Chitnes等人的序列号为No.61/072,546的美国临时专利申请的权益。

背景技术

本发明的技术领域

本发明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。[参见Nichia公司，白色LED，零件号为NSPW300BS、NSPW312PS等等；Cree有限公司，EZBright^TM发光二极管，XThin^TM发光二极管等等；还参见Lowrey的美国专利NO.5959316，“磷光体LED器件的多封装(Multiple Encapsulation of Phosphor-LED Devices)”]。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。

一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匀的色温。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，使得结果层是不均匀的。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具有不均匀的色温，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(epitaxial material)的变化，或者生长衬底的平整度(即，弯曲)的变化。