專利名稱：發(fā)光裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種發(fā)光裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來，發(fā)光二極管(LED)被廣泛用作發(fā)光裝置。 LED被用于各個(gè)領(lǐng)域，諸如顯示裝置的光源、可以代替熒光燈或白熾電燈的照明設(shè)備、以及用于汽車的光源。 LED可以被制造為發(fā)出諸如紅、黃、綠和藍(lán)的各種顏色的光?？梢允褂昧坠怏w或者組合從多個(gè)LED發(fā)出的彩色光來發(fā)出白光。 特別地，由于發(fā)出白光的發(fā)光二極管可以應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，所以關(guān)于高效率的發(fā)光裝置的眾多研究正在進(jìn)展中。 —般地，為了在發(fā)光裝置中實(shí)現(xiàn)白光，通過將主要發(fā)出藍(lán)光波長的光的LED和由LED發(fā)出的藍(lán)光波長的光激發(fā)以發(fā)出黃光波長的激發(fā)光的磷光體組合來形成發(fā)光裝置。在使用該方法的發(fā)光裝置中，發(fā)光裝置的白光實(shí)現(xiàn)顯著地受包括磷光體的磷光體層的效率的影響。 例如，從LED發(fā)出的光和/或由LED發(fā)出的光所激發(fā)的激發(fā)光經(jīng)常不是從發(fā)光裝置發(fā)出到外部，而是由于形成LED的材料和發(fā)光裝置外部的空氣之間折射率的不同消失在發(fā)光裝置內(nèi)部，使得發(fā)光裝置的發(fā)光效率降低。 因此，需要使得從LED發(fā)出的光和/或由LED發(fā)出的光所激發(fā)的激發(fā)光從發(fā)光裝置有效地發(fā)出。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題 本發(fā)明的實(shí)施例提供了 一種新結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置及其制造方法。 本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種具有提高的發(fā)光效率的發(fā)光裝置及其制造方法。 技術(shù)方案 在一個(gè)實(shí)施例中，一種發(fā)光裝置包括發(fā)光二極管；以及在發(fā)光二極管上的磷光體層，該磷光體層包括圖案。 在一個(gè)實(shí)施例中，一種發(fā)光裝置封裝包括襯底；在襯底上的第一和第二導(dǎo)電構(gòu)件；在襯底上的發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管與第一和第二導(dǎo)電構(gòu)件電連接；以及在發(fā)光二極管上的磷光體層。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于制造發(fā)光裝置的方法包括在襯底上形成發(fā)光二極管；形成向發(fā)光二極管供電的電極層；并且在所述發(fā)光二極管的外表面上形成其中形成有圖案的磷光體層。
有益效果 本發(fā)明的實(shí)施例可以提供一種新結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置及其制造方法。
本發(fā)明的實(shí)施例還可以提供一種具有提高的發(fā)光效率的發(fā)光裝置及其制造方法。


圖1至圖6是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的各種類型的LED和磷光體層的示例圖。
圖7至圖9是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的其中安裝有LED 10的發(fā)光裝置封裝的示例圖。 圖10至圖18是說明了根據(jù)實(shí)施例的用于制造發(fā)光裝置的方法的圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖對本公開的實(shí)施例詳細(xì)地進(jìn)行介紹。 盡管本公開允許很多修改和變型，但是在將要詳細(xì)描述的圖中示例性地示出了其
特定實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例不是意在將本公開限制于所公開的特定形式，而是本公開包
括了所有符合由所附權(quán)利要求限定的本公開的精神的修改、等價(jià)物和可替選項(xiàng)。 在對附圖的描述中，相同的參考標(biāo)記指代相同的元件。為了清晰起見，圖中放大了
層和區(qū)域的尺寸。此外，這里所描述的每個(gè)實(shí)施例都包括互補(bǔ)導(dǎo)電類型的可替選實(shí)施例。 在諸如層、區(qū)域和襯底等的元件被提及為在另一個(gè)元件上的情況中，應(yīng)該理解為
該元件直接在另一個(gè)元件上或者其間可以存在居間元件。在諸如表面等的元件的一部分被
表達(dá)為內(nèi)部部分的情況中，應(yīng)該理解為與該元件的其他部分相比該部分被設(shè)置為遠(yuǎn)離裝置
的外側(cè)。 應(yīng)該理解這些術(shù)語意在除了圖中所描述的方向之外，還包括裝置的其他方向。最后，術(shù)語"直接"意味著沒有居間元件。如同這里所使用的，術(shù)語"和/或"包括所描述的相關(guān)項(xiàng)目中的一個(gè)或者兩個(gè)或更多個(gè)的任意組合以及所有組合。 本公開主要描述了 LED和磷光體層。S卩，實(shí)施例公開了發(fā)光二極管和磷光體層之間的位置關(guān)系或耦合關(guān)系，并且公開了磷光體層的形狀。 圖1至圖6是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的各種類型的LED和磷光體層的示例圖。在
描述圖1至圖6時(shí)，省略了重復(fù)的描述。 首先參照圖l，在LED 10上形成磷光體層20。 LED 10包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層11、有源層12和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層13。 LED10的結(jié)構(gòu)不限于圖中所示的結(jié)構(gòu)，而是可以不同地設(shè)計(jì)。 磷光體層20由包括磷光體的材料形成。例如，可以使用包括磷光體的樹脂。
磷光體層20可以在完成了 LED 10的制造之后或者在制造LED 10的同時(shí)形成。
在圖1中，磷光體層20形成在LED 10上并且具有預(yù)定圖案21 。例如，當(dāng)從上方看時(shí)圖案21可以形成為諸如圓形、環(huán)形、格狀、蜂窩狀和方形的各種形狀。此外，圖案21可以形成為諸如圓柱形、環(huán)形、半球形、六棱柱狀、四棱柱狀、格柵圖案、四面體狀和棱錐狀的形狀。 因?yàn)榱坠怏w層20以預(yù)定圖案部分地形成在LED 10上，所以LED 10的上表面通過磷光體層20部分地暴露于朝上方向。 例如，磷光體層20的圖案21的間隔(period)可以是0. 8 y m至5 y m，而圖案21的高度可以是3Q0nm至3000nm。
參照圖2，與圖1不同，磷光體層20可以形成在LED 10的整個(gè)上表面上。 圖2中所示的磷光體層20具有第一厚度和第二厚度。具有第一厚度的部分可以
形成為如圖1中所示的預(yù)定圖案21。 圖1和圖2中所示的磷光體層之間的區(qū)別在于圖案21之間的凹槽21a的深度不同，通過該深度來確定LED 10的上表面是否暴露。圖案21之間的凹槽21a的深度可以通過磷光體層20的蝕刻量來確定。 參照圖3，磷光體層20可以形成在LED 10的側(cè)表面上。在側(cè)表面上形成的磷光體層23可以具有預(yù)定厚度，并且對發(fā)射到LED 10的側(cè)表面的光進(jìn)行顏色變換。
參照圖4，磷光體層20可以具有半球形圖案22。此外，半球形圖案22之間的凹槽22a可以被形成為具有與磷光體層20的厚度幾乎相同的厚度。盡管在圖4中LED 10的上表面沒有通過在磷光體層20中形成的凹槽22a暴露出來，但是可以通過增加磷光體層20的蝕刻量部分地暴露LED IO的上表面。 用如下工藝形成半球形圖案22。采用諸如金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、原子層沉積(ALD)、射頻(RF)濺射、電子束蒸發(fā)和熱蒸發(fā)的方法形成磷光體層20。采用光刻工藝以預(yù)定間隔圖案化光致抗蝕劑。在這之后，執(zhí)行熱處理工藝以回流光致抗蝕劑從而形成半球形光致抗蝕劑圖案(未示出)。在同時(shí)蝕刻光致抗蝕劑圖案和磷光體層20時(shí)，用形狀與光致抗蝕劑圖案的形狀相似的半球形圖案22來蝕刻磷光體層20。 參照圖5，磷光體層20可以在具有預(yù)定厚度的同時(shí)形成為半球形圖案22。在這種情況下，LED 10的上表面不通過磷光體層20暴露。 參照圖6，磷光體層20可以形成在LED 10的側(cè)表面上。在側(cè)表面上形成的磷光體
層23可以具有預(yù)定厚度，并對向LED 10的側(cè)表面發(fā)射的光進(jìn)行顏色變換。 圖7至圖9是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的其中安裝有LED 10的發(fā)光裝置封裝的示例圖。 圖7至圖9是說明根據(jù)LED的形狀安裝LED的方式的圖。圖7示出了安裝側(cè)向型LED，圖8示出了安裝垂直型LED，圖9示出了安裝倒裝型LED。 參照圖7，發(fā)光裝置封裝包括其中形成有空腔42的襯底40 ;形成于襯底40中的第一導(dǎo)電構(gòu)件1和第二導(dǎo)電構(gòu)件2 ;安裝在空腔42內(nèi)部的LED IO，并且在LED 10的上表面和側(cè)表面上形成有磷光體層20 ;在LED10上形成的第一電極層15和第二電極層14 ;將第一電極層15和第二電極層14與第一導(dǎo)電構(gòu)件1和第二導(dǎo)電構(gòu)件2電連接的電線3 ;以及填充空腔42的成形構(gòu)件30。 空腔42是其中安裝有LED 10的區(qū)域，并且通過部分地移除襯底40來形成。襯底40可以包括傾斜表面41。此外，可以在傾斜表面41上形成由具有高反光率的Ag或Al形成的反射層(未示出)。 第一導(dǎo)電構(gòu)件1和第二導(dǎo)電構(gòu)件2由銅形成，并可以穿過襯底40。此夕卜，可以在第
一導(dǎo)電構(gòu)件1和第二導(dǎo)電構(gòu)件2的表面上形成具有高反光率的Ag或Al 。 磷光體層20形成在LED的上表面和/或側(cè)表面上。磷光體層20可以形成為圖1
至圖6中所示出的形狀。 因此，在磷光體層20整體上形成在LED 10的上表面和側(cè)表面上的情況中，LED 10和成形構(gòu)件30可以由磷光體層20相互隔開。此外，在磷光體層20僅形成在LED 10的上
6面的一部分上的情況中，成形構(gòu)件30僅通過其中沒有形成磷光體層20的區(qū)域與LED IO接觸。 磷光體層20可以包括用于藍(lán)光激發(fā)的黃磷光體(YAG、 TAG、硅酸鹽、氮化物、硫化物、硒化物等)和用于紫外線激發(fā)的磷光體(藍(lán)光發(fā)光磷光體、綠光發(fā)光磷光體和紅光發(fā)光磷光體)?？梢詫?shí)現(xiàn)能夠發(fā)出諸如白色、藍(lán)色和綠色以及紅色的所需要的顏色的發(fā)光裝置。
在圖7至圖9中所示出的LED 10上形成具有圖1至圖6中所示出的圖案21的磷光體層20，以使得從LED IO發(fā)出的光可以有效地發(fā)出。此外，磷光體層20直接形成在LED10上，以使得可以實(shí)現(xiàn)均勻的顏色。 第一電極層15和第二電極層14形成在LED 10的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并且通過電線3與第二導(dǎo)電構(gòu)件2和第一導(dǎo)電構(gòu)件1電連接。
成形構(gòu)件30圍繞LED 10。 S卩，磷光體層20和成形構(gòu)件30布置在LED 10的上表面方向上，并且磷光體層20、成形構(gòu)件30和襯底40布置在LED 10的側(cè)面方向上。成形構(gòu)件30可以采用滴涂(dispense)或者絲網(wǎng)印刷方法形成。 參照圖8，圖8中所示的LED封裝類似于圖7中所示的LED封裝，但是第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層直接與第一導(dǎo)電構(gòu)件1電連接，而與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層電連接的第一電極層15通過電線3與第二導(dǎo)電型構(gòu)件2電連接。 參照圖9，在圖9中所示的LED封裝中，LED 10的第一電極層15和第二電極層14直接與第一導(dǎo)電構(gòu)件1和第二導(dǎo)電構(gòu)件2電連接而不使用電線3。 這樣的發(fā)光裝置具有出色的光提取效率，并可以應(yīng)用于需要實(shí)現(xiàn)均勻顏色的發(fā)光裝置的移動(dòng)裝置(蜂窩電話、數(shù)字相機(jī)、MP3播放器)、裝飾照明設(shè)備、汽車電子部件和液晶顯示(LCD)裝置的背光燈。 在下文中詳細(xì)描述用于制造這樣的發(fā)光裝置的工藝。 圖10至圖18是示出了根據(jù)實(shí)施例的用于制造發(fā)光裝置的方法的圖。 首先，參照圖10，在襯底50上形成多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層10。半導(dǎo)體層IO可以包
括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層11、有源層12和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層13。 參照圖ll，蝕刻半導(dǎo)體層10以使得第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層ll部分地暴露，并且第一電極層15和第二電極層14隨后形成在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層13和第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層11上。 接下來，采用上述MOCVD、 ALD、 RF濺射、電子束蒸發(fā)和熱蒸發(fā)在不包括第一和第二電極層14和15的區(qū)域上形成磷光體層20。 在磷光體層20上圖案化光致抗蝕劑(未示出)，并且蝕刻磷光體層20以形成圖案21。在這之后，移除光致抗蝕劑，從而得到圖12中所示的結(jié)構(gòu)。 因?yàn)樵谠摻Y(jié)構(gòu)中，從不存在磷光體層20的部分發(fā)出藍(lán)光并且穿過磷光體層20的藍(lán)光被轉(zhuǎn)換為黃光，所以兩種光混合形成白光。 另外，參照圖IO，利用在襯底50上形成的半導(dǎo)體層10進(jìn)行溝槽蝕刻，以使得限定單元裝置隔離區(qū)域16并且可以進(jìn)行后續(xù)工藝，如圖13中所示。 利用如上述所限定的單元裝置隔離區(qū)域16，參照圖14，蝕刻半導(dǎo)體層10以使得第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層11以相同方式部分地暴露。第一電極層15形成在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層11的暴露部分上，并且第二電極層14形成在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層13上。
7
在這之后，在包括單元裝置隔離區(qū)域16的半導(dǎo)體層10上形成磷光體層20。此處，
磷光體層20不形成在其中形成有第一和第二電極層14和15的部分上。 接著，當(dāng)在磷光體層20上形成圖案21時(shí)，獲得圖15中所示的結(jié)構(gòu)。 此處，當(dāng)沿著單元裝置隔離區(qū)域16進(jìn)行切割時(shí)，磷光體層20也形成在半導(dǎo)體層10
的側(cè)表面上，如圖6或圖9中所示。 接下來，描述了用于形成垂直發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)的工藝。 參照圖16，在襯底70上形成多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層60，并且蝕刻單元裝置隔離區(qū)域64。半導(dǎo)體層60可以包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層61、有源層62和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層63。
在這之后，參照圖17，在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層63上形成歐姆接觸層80和支撐層81。該歐姆接觸層80也可以用作反射電極和/或耦合層。支撐層81可以由例如金屬形成。
此外，單元裝置隔離區(qū)域64可以用由諸如光致抗蝕劑的材料形成的鈍化物65填充。 接下來，通過激光照射或者蝕刻移除襯底70。在移除襯底70時(shí)暴露出來的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層61上形成第一電極層82，如圖18中所示。 磷光體層90形成在不包括第一電極層82的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層61上，并通過以上工藝圖案化，以形成圖案91。 在磷光體層90上形成有圖案91的情況中，入射角度增加，通過該入射角度可以提取光，從而增加可以從磷光體層90中獲得的光量。因此，其中形成有圖案91的磷光體層90可以利用光子晶體或光柵效應(yīng)來提高光提取效率。 此外，在發(fā)光裝置制造工藝期間形成具有圖案91的磷光體層90的情況中，即使在封裝制造工藝期間沒有附加地涂覆磷光體的工藝，也可以制造紅、藍(lán)和綠發(fā)光裝置封裝以及能夠發(fā)出各種顏色的發(fā)光裝置。 該實(shí)施例是詳細(xì)說明本公開的精神的示例，但是本公開不限于該實(shí)施例，而是可
以修改為將落入本公開的范圍內(nèi)的各種形式。
工業(yè)實(shí)用性 根據(jù)實(shí)施例的作為光源的發(fā)光裝置可以用于各種電子設(shè)備。
權(quán)利要求
一種發(fā)光裝置，包括發(fā)光二極管；以及在所述發(fā)光二極管上的磷光體層，所述磷光體層包括圖案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述磷光體層還被設(shè)置到所述發(fā)光二極管的 側(cè)表面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述磷光體層直接接觸所述發(fā)光二極管的上 表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述磷光體層部分地形成在所述發(fā)光二極管 的上表面上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述磷光體層形成在所述發(fā)光二極管的整個(gè) 上表面上并且包括凹槽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述圖案包括圓柱形、環(huán)形、半球形、六棱柱 狀、四棱柱狀、格柵圖案、四面體狀和棱錐狀中的一種。
7. —種發(fā)光裝置封裝，包括 襯底；在所述襯底上的第一和第二導(dǎo)電構(gòu)件；在所述襯底上的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管與所述第一和第二導(dǎo)電構(gòu)件電連接；以及在所述發(fā)光二極管上的磷光體層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置封裝，其中在襯底中形成空腔，并且所述發(fā)光二極 管在所述空腔中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置封裝，包括圍繞所述發(fā)光二極管和所述磷光體層的 成形構(gòu)件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置封裝，其中所述發(fā)光二極管和所述成形構(gòu)件由所 述磷光體層隔開。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置封裝，其中所述成形構(gòu)件在沒有形成所述磷光體 層的區(qū)域中接觸所述發(fā)光二極管。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置封裝，其中所述磷光體層形成在所述發(fā)光二極管 的整個(gè)上表面上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置封裝，其中所述磷光體層形成在所述發(fā)光二極管 的上表面和側(cè)表面上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置封裝，其中所述磷光體層部分地形成在所述發(fā)光 二極管的上表面上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置封裝，包括在所述磷光體層的上表面中的預(yù)定圖案。
16. —種用于制造發(fā)光裝置的方法，所述方法包括 在襯底上形成發(fā)光二極管； 形成向所述發(fā)光二極管供電的電極層；并且在所述發(fā)光二極管的外部表面上形成其中形成有圖案的磷光體層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述磷光體層形成在所述發(fā)光二極管的上表面 和側(cè)表面上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述磷光體層形成在所述發(fā)光二極管的整個(gè)上 表面上。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述磷光體層被形成為具有不均勻的厚度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述磷光體層部分地形成在所述發(fā)光二極管的 上表面上。
全文摘要
一種發(fā)光裝置封裝包括襯底；在襯底上的第一和第二導(dǎo)電構(gòu)件；在襯底上的發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管與第一和第二導(dǎo)電構(gòu)件電連接；以及在發(fā)光二極管上的磷光體層。
文檔編號H01L33/44GK101755347SQ200880025457
公開日2010年6月23日 申請日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月4日
發(fā)明者元裕鎬, 金根浩 申請人:Lg伊諾特有限公司