CN101110460A - 一种发光二极管叠晶技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光二极管叠晶技术，该叠晶二极管之形成系于一透明衬底之两面各成长或融合二发光二极管外延片层，此二外延片层可具有相同或不同结构及组成成分，叠晶制成之发光二极管可发出相同或不同之色光。当发出相同色光时，经混合光波可合成光强度变化的色光；当发出不同色光时，经混合光波则可合成异于二者之新的第三种色光。此技术亦可使叠晶二极管在不同时序的控制下达到发三种色光之效果。

Description

一种发光二极管叠晶技术

技术领域

本发明涉及一种发光二极管叠晶技术，特别涉及一种叠置外延片而使单色光混合光波而成可发出相同或不同色光之发光二极管。

背景技术

发光二极管(LED)系利用各种化合物半导体材料制成的发光器件，可将电能转换为光。藉由半导体材料能阶的不同，发光二极管可发射红、橙、黄、绿、蓝、紫等各种颜色，以及红外、紫外等不可见光。适合制作高亮度LED的材料，波长由长而短观之，分别是AlGaAs、AlGaInP和InGaN。

AlGaAs适用于制作高亮度红光及红外光LED，商业上以液相磊晶(LPE)成长法进行生产，元件使用双异质接面构造(DH)为主。AlGaInP适合于高亮度红、橘、黄及黄绿光LED，商业上以有机金属气相磊晶(MOCVD)成长法进行量产，元件使用量子井(QW)构造为主，效率更为提高。InGaN适合于高亮度深绿、蓝、紫及紫外光LED，以高温MOCVD成长法进行量产，元件主要使用多量子井(MQW)构造。

由于目前LED的制作为依不同材质、波长而得到不同单色光之LED，然后依不同产品应用特色，再组合成不同之混色光，此产业生态势必增加后续产品组合(assembly)之体积及成本。如果能在芯片制作过程中，便能应用叠晶之概念与技术，将外延片依不同结构及组合成份叠置成不同应用色光，定能大大降低产品组合之体积及成本，更能得到极佳的混光效果，以适应各种不同产品之应用。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种发光二极管叠晶技术，系于一透明衬底之两面各成长或融合发光二极管外延片层，此二外延片层具有相同或不同结构及组成成份，叠晶制成之发光二极管可发出相同或不同之色光；当发出不同色光时，经混合光波，此二色光便可合成第三种色光，此外，亦可在不同时序控制下达到发三种色光之效果。

本发明所述透明衬底与外延片层之融合技术可为超声波熔合、透明粘胶粘合或其他工艺技术。所述的透明衬底材质可为蓝宝石、玻璃或其他透光材质。所述的二外延片层结构可为：四元外延片(下层)叠置四元外延片(上层)、二元外延片(下层)叠置二元外延片(上层)、四元外延片(下层)叠置二元外延片(上层)或三元外延片等多种结构。所述的组合成份可为不同色光之组合；如红光外延片叠置绿光外延片或蓝光外延片叠置黄光外延片皆能产生白光。

本发明的另一特征是：所述的叠晶封装方式可为打线(wire bond)或复晶(flip chip)，更可在基板上组合成不同形状(矩阵、圆形、长形......等)、不同色光之大面积组合封装。

本发明的有益效果是：在发光二极管芯片制作过程中，藉由外延片叠晶之概念与技术，将外延片依不同结构及组合成份叠置成不同应用色光，以降低产品组合之体积及成本，甚而得到极佳的混光效果，以迎合市场上各种不同产品之应用。

附图说明

下列结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为本发明第一实施例之结构示意图

图2为本发明第二实施例之结构示意图

图3为本发明第三实施例之结构示意图

图4为本发明第四实施例之结构示意图

图中：1、黄光外延片，2、融合(外延片与透明衬底接合)，3、透明衬底，4、蓝光外延片，5、黄光，6、蓝光，7、白光，8、红光外延片，9、绿光外延片，10、红光，11、绿光。

具体实施方式

本发明所述的一种发光二极管叠晶技术，其第一实施例如图1所示：它包括黄光外延片1、融合2、透明衬底3、蓝光外延片4、黄光5、蓝光6、白光7，先在透明衬底(蓝宝石)3之上层成长以InGaN(二元)为基材之蓝光外延片4，透明衬底之下层再以融合2之工艺与去掉衬底之以AlGaInP(四元)为基材之黄光外延片1接合，藉由外延片叠置之技术，经由黄光5与蓝光6之混光而得到白光7。

本发明的第二实施例如图2所示：与第一实施例具有相同之外延片结构，即红光(四元)外延片8(下层)经由透明衬底3以融合2工艺叠置绿光(二元)外延片9(上层)，虽组合成份不同，亦可透过红光10与绿光11之混光而得到白光7。

本发明的第三实施例如图3所示：其外延片结构为绿光(二元)外延片9(下层)叠置绿光(二元)外延片9(上层)，即在透明衬底3之一面(上层)成长以InGaN(二元)为基材之绿光外延片9，之后再于透明衬底3之另一面(下层)成长以InGaN(二元)为基材之绿光外延片9，当二外延片发出相同色光(绿光11)时，经混波可合成光强度倍增的色光(绿光11)，此实施例可适时改善目前绿光发光二极管基于材质因素不易制作与发光强度偏弱的情况。

本发明的第四实施例如图4所示：其外延片结构为黄光(四元)外延片1(下层)叠置黄光(四元)外延片1(上层)，因四元外延片之衬底不透光，必须先去除(lift off)后，再与透明衬底3以融合2工艺接合，当二外延片发出相同色光(黄光5)，经混波可合成光强度倍增的色光(黄光5)，此实施例亦可适时改善目前黄光发光二极管基于材质因素不易制作与发光强度偏弱的情况。

Claims (6)

1.一种发光二极管叠晶技术，系将一透明衬底之两面分别成长发光二极管外延片层，此二外延片层具有相同或不同结构及组合成份，制成之发光二极管可发出相同或不同之色光。

2.一种发光二极管叠晶技术，系将两个发光二极管外延片利用融合方法上下叠合，此二外延片层具有相同或不同结构及组合成份，制成之发光二极管可发出相同或不同之色光。

3.根据权利要求书1和2所述的一种发光二极管叠晶技术，其特征是：所述透明衬底与外延片层之融合技术，可为超声波熔合、透明粘胶粘合或其他工艺技术。

4.根据权利要求书1所述的一种发光二极管叠晶技术，其特征是：所述的二外延片层结构可为：四元外延片(下层)叠置四元外延片(上层)、二元外延片(下层)叠置二元外延片(上层)、四元外延片(下层)叠置二元外延片(上层)或三元外延片等多种结构。所述的组合成份可为不同色光之组合；如红光外延片叠置绿光外延片或蓝光外延片叠置黄光外延片皆能产生白光。

5.根据权利要求书1和2所述的一种发光二极管叠晶技术，其特征是：所述的透明衬底可为蓝宝石(sapphire)、玻璃或其他透光材质。

6.根据权利要求书1和2所述的一种发光二极管叠晶技术，其特征是：所述的叠晶封装方式可为打线(wire bond)或复晶(flip chip)，更可在基板上组合成不同形状(矩阵、圆形、长形……等)、不同色光之大面积排列组合封装。

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