[发明专利]多波长LED晶粒构造及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多波长LED晶粒构造及其制造方法，特别是涉及以多片不同单波长LED磊晶片施行接合与切割方式的多波长LED晶粒构造及其制造方法。

背景技术

目前LED发光二极管的制作过程与制作硅晶圆IC很相似，首先使用化学周期表中超高纯度的III族元素：铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)，以及V族元素：氮(N)、磷(P)、砷(As)为材料，在高温下反应成为化合物，经过单晶生长技术制成单晶棒，经过切割、研磨、抛光成为晶片，以之作为基板(substrate)，再使用磊晶技术将发光材料生长在基板上，完成的磊晶片经过半导体镀金和蚀刻工艺，再细切加工成为LED晶粒。

LED产业结构大致分为上游的磊晶片形成，中游的晶粒制作，以及下游封装成各式各样应用产品。上游主要为单晶片与磊晶片，LED发光颜色与亮度由磊晶料决定，且磊晶片占LED制造成本70％左右，对LED产业极为重要。上游磊晶片制造过程(工艺)顺序为：单晶片(III-V族基板)、结构设计、结晶成长、材料特性/厚度测量。而中游就是将磊晶片加以切割，形成为上万个晶粒。依照磊晶片的大小，可以切割为二万到四万个晶粒。中游的晶粒制造过程(工艺)顺序为：磊晶片、金属膜蒸镀、光罩、蚀刻、热处理、切割、崩裂、测量。而下游主要是晶粒封装，将晶粒粘于导线架，以封装成各类型LED，目前封装后产品的类型有Lamp、集束型、数字显示、点矩阵型与表面粘着型(SMD)。下游的封装顺序为：晶粒、固晶、粘着、打线、树脂封装、长烤、镀锡、剪脚、测试。

LED发光二极管是由砷、磷、镓等III～V族元素：如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成，其核心是PN结晶片、电极及光学系统组成。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止与击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区；进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。如发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。

现今LED已有红外、红、黄、绿、蓝及白光发光二极管，但其中的白光、蓝光LED成本价格较高。目前白光LED的制造方法主要有四种：

1、通过红、绿、蓝光LED的三基色多晶片组合发光合成白光。但是其因三基色光衰不同导致色温不稳定，控制电路较复杂，成本较高。

2、蓝光LED晶片激发黄色萤光粉，由LED蓝光和萤光粉发出的黄绿光混光合成，为改善显色性能还可以在其中加少量红色萤光粉，或同时加适量绿色、红色萤光粉。但是其缺点为一致性差，且色温随角度变化。

3、紫外光LED晶片激发萤光粉发出三基色合成白光。但目前其LED晶片效率较低，有紫外光泄漏问题，且萤光粉温度稳定性问题有待解决。

4、多波长混炼LED晶片使用设定成份比率的红光、绿光、蓝光材料，以共同进行高温混炼成为化合物，再依序经由晶棒、晶片及磊晶片制造过程(工艺)。但因其各材料于混炼过程中的凝固点各不相同，以致无法均匀分布，导致发光效率低，色温不稳定，并且显色性不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种多波长LED晶粒构造及其制造方法，主要由多片不同波长及光色的单波长LED磊晶片施行接合与切割，以制成所需光色的多波长LED晶粒，能够降低制造生产成本，提高发光效率，色温稳定，显色性较佳，并且控制电路简易，具备产业利用价值。

为达到上述目的，本发明依据多波长LED晶粒所需的光色选取多片不同波长及光色的单波长LED磊晶片，且设定各片单波长LED磊晶片的厚度比值；将上述各片单波长LED磊晶片平面相叠接合一体，以形成多波长LED磊晶片；将上述多波长LED磊晶片切割成多波长LED磊晶条；沿上述多波长LED磊晶条的一侧切割面设制一金属反射层；将上述多波长LED磊晶条及其金属反射层共同切割制出上述多波长LED晶粒。

于较佳实施例中，选取两片或三片不同波长及光色的单波长LED磊晶片，以相叠接合形成双波长或三波长LED磊晶片，供进一步加工制出双波长或三波长LED晶粒。

上述各片单波长LED磊晶片彼此间以导电介面层接合一体。