具有色彩純化濾光層的發(fā)光二極管晶粒及其批量制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有色彩純化濾光層的發(fā)光二極管晶粒及其批量制造方法，所述 色彩純化濾光層用于改進(jìn)中必波長(zhǎng)的偏差，并能將發(fā)光二極管晶粒射出光束的色彩進(jìn)行純 化。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光二極管（LED)的發(fā)光原理是利用電能直接轉(zhuǎn)化為光能，將電流順向流入半導(dǎo) 體內(nèi)的P-N電極，使得電子與電洞相互結(jié)合，剩余的能量即W光的形式釋放，因而發(fā)出光 束。當(dāng)使用不同的材料，W電流激發(fā)發(fā)光二極管，因其躍升能階所需的能量不同，便可W產(chǎn) 生出不同波長(zhǎng)的光，其中常見(jiàn)的材料如AlGaInP是應(yīng)用于高亮度的紅、橘及黃綠光的發(fā)光 二極管，還有應(yīng)用于藍(lán)、綠光發(fā)光二極管的AlGaInN材料；另一方面，在發(fā)光二極管的制程 則W傳統(tǒng)液相磊晶法（LP巧、氣相磊晶法（VP巧和有機(jī)金屬氣相磊晶法（MOVP巧等技術(shù)為人 所熟知。
[0003]一般常見(jiàn)的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，如圖1所示，從上至下分別為上電極31、加強(qiáng)電流均 勻擴(kuò)散的透光層32、活化層33、基板34及與基板34相對(duì)應(yīng)的背電極35,其中，活化層33包 括一P型包覆層（圖未示）及一N型包覆層（圖未示）。透光層32常用透明氣體氧化層來(lái) 制作，例如：氧化鋼錫（ITO)，使其具有供電流均勻擴(kuò)散的功能。當(dāng)電流由上電極31注入， 電流會(huì)通過(guò)透光層32并擴(kuò)散，再流經(jīng)活化層33及基板34,最后流向背電極35。在注入的 電流流經(jīng)活化層時(shí)，電子獲取足夠能量而被激發(fā)，能階隨之躍升，通過(guò)電能轉(zhuǎn)換為光能的能 量轉(zhuǎn)換，發(fā)光二極管發(fā)出光束。
[0004]過(guò)去常通過(guò)磊晶法來(lái)制作發(fā)光二極管，雖然快速簡(jiǎn)便，卻相對(duì)容易導(dǎo)致均勻度不 足的狀況產(chǎn)生，尤其是制作2時(shí)W上的晶圓，如圖2所示，在晶圓的中必處晶粒40與邊緣處 晶粒41，發(fā)光的中必波長(zhǎng)便會(huì)產(chǎn)生偏差，W藍(lán)光發(fā)光二極管為例，中必處晶粒40波長(zhǎng)約為 440nm，但邊緣處晶粒41可能就會(huì)產(chǎn)生30-40nm的差值，使得發(fā)光二極管有色彩偏差的問(wèn) 題，進(jìn)一步而言，即使是中必處晶粒40也會(huì)受到制造技術(shù)的影響，導(dǎo)致不同批號(hào)的晶粒中 必波長(zhǎng)出現(xiàn)相異，因此是否將整批判定為不良品或者是經(jīng)品質(zhì)管理測(cè)試每一晶粒的出光色 差，從而淘汰不在規(guī)范范圍內(nèi)的晶粒，對(duì)于發(fā)光二極管晶粒的半導(dǎo)體制造業(yè)者無(wú)疑是一大 困擾。
[0005] 雖然對(duì)于使用L邸制造燈具的廠商，中必波長(zhǎng)有些許偏差是可W被容許的，然而， 對(duì)于LED色彩要求較嚴(yán)苛的廠商，通常要將制作出來(lái)的發(fā)光二極管晶粒與其他原色LED進(jìn) 行配光，W產(chǎn)生出具有裝飾效果的圖案，例如；L邸面板的電視、觸控面板及手機(jī)屏幕等。因 此，顯示器色彩的呈現(xiàn)將會(huì)直接影響觀眾的感受，因此色度規(guī)格必須非常精確，如此顯示器 的色彩才能精準(zhǔn)呈現(xiàn)，此外，作為提供背光源的LED,如果在挑選時(shí)出差錯(cuò)，即使只有些微的 色彩偏差仍然顯而易見(jiàn)，對(duì)整體色彩均勻度造成非常大的影響，進(jìn)而影響產(chǎn)品的合格率。
[0006]再者，由于各顆發(fā)光二極管晶粒在制作時(shí)的條件不盡相同，使得發(fā)光二極管晶粒 頻譜的波峰值也相異，送樣的狀況將造成發(fā)光二極管的中必波長(zhǎng)寬度變寬，使得顯示器的 色彩飽和度變差，為維持顯示器的色彩呈現(xiàn)品質(zhì)，只能挑選中必波長(zhǎng)相近的發(fā)光二極管晶 粒，在規(guī)范波長(zhǎng)范圍外的只能予W舍棄，生產(chǎn)成本及管理成本無(wú)疑相對(duì)提高。
[0007] 因此，如何提供一種縮小中必處與邊緣處晶粒發(fā)光波長(zhǎng)偏差，使得出光色彩受到 控制而純化，且不會(huì)因色彩純化濾光層的影響，導(dǎo)致發(fā)光二極管晶粒的發(fā)光亮度受到抑制 而變暗，也不需要通過(guò)測(cè)試每一顆晶粒的發(fā)光波長(zhǎng)來(lái)確保出光色彩是符合規(guī)范的，品質(zhì)管 理人員只需針對(duì)發(fā)光二極管晶粒的亮度是否保持在正常范圍進(jìn)行檢測(cè)，從而降低生產(chǎn)成本 及管理成本，并提升制造的整體流暢度及便利性，就是本案所要達(dá)成的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明之一目的在于提供一種具有色彩純化濾光層的發(fā)光二極管晶粒，通過(guò)色彩 純化濾光層調(diào)制發(fā)光二極管晶粒的出光色彩，提升其色彩精確性。
[0009] 本發(fā)明又一目的在于提供一種具由色彩純化濾光層的發(fā)光二極管晶粒，經(jīng)由色彩 純化濾光層減少發(fā)光二極管晶粒因中必波長(zhǎng)不符規(guī)范而被舍棄的情況，降低生產(chǎn)成本及管 理成本，并提升制造的整體流暢度及便利性。
[0010] 本發(fā)明再一目的在于提供一種具有色彩純化濾光層的發(fā)光二極管晶粒，能在調(diào)制 每顆發(fā)光二極管晶粒中必波長(zhǎng)不會(huì)有太多偏差的同時(shí)，亮度也符合所規(guī)范的正常范圍。
[0011] 為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種具有色彩純化濾光層的發(fā)光二極管晶粒，包括：至 少一背電極、一基板、一活化發(fā)光層、一擴(kuò)散透明層、至少一上電極、及一色彩純化濾光層； 其中，所述色彩純化濾光層用W減少所述活化發(fā)光層所發(fā)光束的中必波長(zhǎng)偏差，所述色彩 純化濾光層包括多層彼此交替沉積在前述上電極上的第一濾光子層及折射率相異于第一 濾光子層的第二濾光子層；最接近所述上電極的是一層為所述第一濾光子層，所述第一濾 光子層與上述第二濾光子層的總層數(shù)在28至80層之間。
[0012] 制作所述具有色彩純化濾光層的發(fā)光二極管晶粒的批量制造方法，包括下列步 驟；a)先在所述基板上形成一層對(duì)應(yīng)該基板的活化發(fā)光層，并在所述活化發(fā)光層上方形成 一層相對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散透明層，再于所述擴(kuò)散透明層上方形成前述上電極；b)于所述基板的下 方形成與該基板彼此對(duì)應(yīng)且平行的背電極；C)于所述上電極的上方交替沉積所述第一濾 光子層及第二濾光子層；d)分離所述基板，形成復(fù)數(shù)具有色彩純化濾光層的發(fā)光二極管晶 粒。
[0013] 因此，本案所提供的一種具有色彩純化濾光層的發(fā)光二極管晶粒，通過(guò)色彩純化 濾光層，減少過(guò)往因沉積厚度不均，造成發(fā)光二極管晶粒的出光色彩偏移，無(wú)法符合所需。 而過(guò)往為因應(yīng)色彩偏移的困境，設(shè)置有多層濾光層來(lái)逐步調(diào)制發(fā)光二極管晶粒的中必波 長(zhǎng)，但也不可避免將減少發(fā)光二極管晶粒的亮度；另一方面，還有通過(guò)品質(zhì)管理檢測(cè)的方 式，篩選出色度及亮度均在規(guī)范范圍內(nèi)的發(fā)光二極管晶粒，此舉無(wú)疑提升不少無(wú)謂的管理 成本及生產(chǎn)成本。本案通過(guò)色彩純化濾光層的第一及第二濾光子層彼此交替沉積，總層數(shù) 控制在28到80層之間，使得發(fā)光二極管晶粒保持該有的亮度，出光色彩的均勻度同樣受到 色彩純化濾光層調(diào)制，簡(jiǎn)化品質(zhì)管理檢測(cè)的步驟，只需針對(duì)發(fā)光二極管晶粒的亮度進(jìn)行檢 測(cè)，進(jìn)而提升制造的整體流暢度及便利性。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖I為現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光二極管晶粒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)的晶圓示意圖，用W說(shuō)明中必處晶粒與邊緣處晶粒的中必波長(zhǎng)會(huì) 因制程產(chǎn)生偏移。
[0016] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中具有色彩純化濾光層的發(fā)光二極管晶粒結(jié)構(gòu)示意圖，用W 說(shuō)明色彩純化濾光層沉積于上電極上方。
[0017] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的步驟流程圖。
[0018] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)1發(fā)光波長(zhǎng)450nm、沉積層數(shù)在28層的數(shù)據(jù)圖表。
[0019] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)2發(fā)光波長(zhǎng)450nm、沉積層數(shù)在60層的數(shù)據(jù)圖表。
[0020] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)3發(fā)光波長(zhǎng)450nm、沉積層數(shù)在80層的數(shù)據(jù)圖表。
[0021] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)4發(fā)光波長(zhǎng)550nm、沉積層數(shù)在28層的數(shù)據(jù)圖表。
[0022] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)5發(fā)光波長(zhǎng)550nm、沉積層數(shù)在60層的數(shù)據(jù)圖表。
[0023] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)6發(fā)光波長(zhǎng)550nm、沉積層數(shù)在80層的數(shù)據(jù)圖表。
[0024] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)7發(fā)光波長(zhǎng)650nm、沉積層數(shù)在28層的數(shù)據(jù)圖表。
[00巧]圖12為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)8發(fā)光波長(zhǎng)650nm、沉積層數(shù)在60層的數(shù)據(jù)圖表。
[0026] 圖13為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)9發(fā)光波長(zhǎng)650nm、沉積層數(shù)在80層的數(shù)據(jù)圖表。
[0027] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：
[0028] 1…發(fā)光二極管晶粒 11、31…上電極
[0029] 12…擴(kuò)散透明層 13…活化發(fā)光層
[0030] 14、34…基板 15、35…背電極
[0031] 2…色彩純化濾光層 21…第一濾光子層
[00礎(chǔ) 22…第二濾光子層
[0033] 32…透光層 33…活化層
[0034] 40…中必處晶粒 41…邊緣處晶粒。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在W下配合參考圖式的較佳實(shí) 施例的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚呈現(xiàn)；此外，在各實(shí)施例中，相同的元件將W相似的標(biāo)號(hào)表示。
[0036] 本發(fā)明具有色彩純化濾光層的發(fā)光二極管晶粒1，如圖3所示，由上至下包括上電 極11、在上電極11的下方形成有一個(gè)擴(kuò)散透明層12、一個(gè)具有P型包覆層（圖未示）及N 型包覆層（圖未示）的活化發(fā)光層13,其中，擴(kuò)散透明層12是利用透明氣體氧化層來(lái)制作 的，例如：氧化鋼錫（ITO)，當(dāng)電流從上電極11流入擴(kuò)散透明層12時(shí)，電流將會(huì)從例如一個(gè) 點(diǎn)的位置均勻擴(kuò)散為一個(gè)面，電流可W更加有效被利用，使得發(fā)光二極管晶粒1不會(huì)因電 流注入的強(qiáng)度不均造成發(fā)光亮度也不同。電流于擴(kuò)散透明層12逐漸擴(kuò)散也逐步注入活化 發(fā)光層13,電流流入后，活化發(fā)光層13中的P型包覆層及N型包覆層便會(huì)相互結(jié)合，電子因 而被能量激發(fā)，獲取能量的電子能階隨之躍升，電能轉(zhuǎn)換為光能，使得發(fā)光二極管晶粒1發(fā) 出光束。
[0037] 活化發(fā)光層13的下方還具有一個(gè)基板14W及相對(duì)應(yīng)于基板14的背電極15,使得 電流從上電極11注入后，可從背電極15流出，形成一個(gè)完整的電流回路。
[0038] 通過(guò)沉積于上電極11上的色彩純化濾光層2窄化發(fā)光二極管晶粒1中必波長(zhǎng)，使 得發(fā)光二極管晶粒I的出光色彩受到色彩純化濾光層2的調(diào)制而具有精確性，前述色彩純 化濾光層2包括第一濾光子層21及第二濾光子層22,為讓本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有足夠特征區(qū)別 之處，本發(fā)明將二種濾光子層材質(zhì)本身的折射率相互比較后，其中折射率較低的濾光子層 即是第一濾光子層21，并在最靠近上電極11處先行沉積，而后則是折射率較高的第二濾光 子層22,第一濾光子層21及第二濾光子層22彼此間交替沉積形成色彩純化濾光層2,進(jìn)一 步控制色彩純化濾光層2沉積的總層數(shù)到達(dá)28至80層，除避免如同過(guò)去因錐上大量的色 彩純化濾光層造成發(fā)光二極管晶粒的亮度不足的情況，還能讓中必處晶粒與邊緣處晶粒的 中必波長(zhǎng)獲得有效地窄化，發(fā)光二極管晶粒1出光色彩的精確性也隨之提升。
[0039] 在本例中是選用Si化、及Ti化兩種材質(zhì)來(lái)構(gòu)成色彩純化濾光層2,由于Si化的折 射率約為1. 5 ;相對(duì)地，Ti化的折