TW201349555A - 具受屏蔽矽基板之發光裝置 - Google Patents

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Abstract

發光裝置包含一發光組件，例如一具有由一矽基板支撐的活性材料層之GaN LED，其中該基板可為一成長基板或貼附的基板。螢光體可相對於該發光組件設置以吸收一主要發射光並產生一次要發射光，其中可相對調整或選擇該次要發射光使兩者之組合能產生所要光譜的光線，例如呈現白色的光。該矽基板具有露出的側壁，其可相對於基板的平坦表面傾斜，而具有漫射性質的材料等反光材料塗佈於該等側壁。該反射材料對於該主要與次要發射光不透光。若該矽基板的其他露出部分存在且曝露在主要或次要發射光之下，則可用該反光材料塗佈這些其他露出部分。

Description

具受屏蔽矽基板之發光裝置
以下係關於發光二極體裝置及組合等發光組件，而在一特定態樣中，係關於具有由一矽基板支持的氮化鎵型活性區之裝置。
一般來說，氮化鎵活性區通常形成於藍寶石基板或碳化矽基板上。氮化鎵活性區可調整成輸出不同頻率的光，例如可調整成發出藍光(例如460nm)。藍光源可用來當成光子源，激發一或多個產生其他頻率的光的螢光體。從LED與螢光體發出的光混合時可呈現白光，例如冷白光或暖白光。
改良的發光裝置技術具備較高效率、較低操作成本或較低生產成本等優點。
在一範例中，一發光裝置包含一具有一矽基板的發光組件。該矽基板包含一頂端表面、一底部表面以及側壁。在一範例中，一發光區域形成於該頂端表面，該發光區域可與該基板共同延伸或者未完全覆蓋該基板。該基板可為成長基板或貼附的基板，而該成長基板會被移除。
一反光層形成於該矽基板的至少一部分側壁上；並且可完全 覆蓋該等側壁。該反射層也可覆蓋該基板露出的頂端表面。用於形成該反射層的材料可為金屬，並且可藉由濺鍍或蒸鍍而形成，例如鋁濺鍍。該塗層可為內含反射粒子的基質，例如鈦氧化物。
一螢光體形成於該發光組件的至少一部分上。在一範例中，該發光組件包含一氮化物化合物半導體，以下列公式表示：Ini Gaj Alk N，其中0i，0j，0k而i+j+k=1。
該螢光體能吸收一部分該發光組件發出的光、發出波長不同於所吸收光之波長的光，並且反射一部分該發光組件所發出的光。
該反光層避免其所覆蓋的該部分基板側壁吸收該發光組件所發出且為該螢光體所反射的部分光之一或更多部分，以及一部分該螢光體所發出的光。
在一方法中，該反光層包含矽以及鈦氧化物。該發光裝置可安裝在一固定器內。該螢光體可包含釔鋁石榴石螢光體和以鈰活化的鑥鋁石榴石螢光體中的一種或多種。該螢光體可含Se、La、Gd和Sm中的任一種或多種，部分替代釔，以及Ga和In中的任一種或多種，部分替代鋁。
在另一態樣中，製造一發光裝置的方法包含在一矽基板上形成一發光組件。該矽基板包含一頂端表面、一底部表面以及側壁。一螢光體，例如螢光體塗層，形成於該發光組件的至少一部分上，該螢光體能夠：吸收一部分該發光組件發出的光、發出波長不同於所吸收光之波長的光、反射一部分該發光組件所發出的光。
一反光層形成於該矽基板的至少一部分側壁上，該反光層避免其所覆蓋的該部分基板側壁吸收至少1)部分該發光組件所發出且為該螢光體所反射的光，以及2)部分該螢光體所發出的光。在一個範例中，移除用於成形的矽基板，並且將一不同的矽基板黏附至該發光部分。
12‧‧‧矽基板
13‧‧‧移除層
14‧‧‧GaN LED堆疊
15‧‧‧第二矽基板
16‧‧‧反射層
17‧‧‧N摻雜層
18‧‧‧P摻雜層
20‧‧‧透明導體層
21‧‧‧N接點
22‧‧‧活性區
23‧‧‧P接點
35‧‧‧晶圓
40‧‧‧晶片
41‧‧‧切割道
43‧‧‧截面標記
45‧‧‧次載具
50‧‧‧反射層
52‧‧‧側壁
53‧‧‧露出部分
60‧‧‧遮罩
61‧‧‧外框
62‧‧‧遮罩
63‧‧‧遮罩
75‧‧‧載體
79‧‧‧晶片
81‧‧‧遮蔽區
82‧‧‧圖案
82‧‧‧絕緣體
83‧‧‧反射金屬
84‧‧‧截面標記
84‧‧‧絕緣體
91‧‧‧帶子
92‧‧‧蝕刻圖案遮罩
94‧‧‧側壁
95‧‧‧絕緣反射塗層
96‧‧‧絕緣塗層
97‧‧‧反射金屬層
105‧‧‧發光組件
106‧‧‧外殼
120‧‧‧螢光體層
122‧‧‧主要光子
124‧‧‧次要光子
126‧‧‧反射的主要/次要光子
160‧‧‧導電次載具
161‧‧‧穿孔
205‧‧‧外殼
207‧‧‧螢光體層
210‧‧‧螢光體基質
215‧‧‧共形螢光體沈積
參照下列詳細說明並配合附圖，將會更清楚了解本發明的各種特徵與態樣，其中：第一圖至第五圖描繪矽基板上發光組件層的範例結構，可將其切割成晶粒來製造發光組件；第六圖描繪在矽晶圓基板上製造含GaN發光組件的晶圓的一組範例製程步驟；第七A圖描繪一晶圓之俯視圖，從該晶圓可分割出發光組件；第七B圖描繪第六A圖中具有包含切割道之發光組件之晶圓之局部俯視圖；第八圖描繪第六B圖之俯視圖所示發光組件之截面圖，其中矽基板通常與組件的其他層共同延伸；第九圖描繪第七B圖之俯視圖所示發光組件之另一截面圖範例，其中矽基板大於該組件的其他層；第十圖描繪將反射層塗覆於第八圖之組件之範例；第十一圖描繪將反射層塗覆於第九圖之組件之範例；第十二圖描繪貼附至次載具的發光組件之俯視圖；第十三圖至第十五圖描繪可用來遮蔽第十二圖所示發光組件部分區域之範例遮罩；第十六圖描繪結合至第七A圖之晶圓之載體；第十七圖描繪切割或以其他方式裁切該晶圓露出該等發光組件的矽基板側壁之態樣；第十八圖描繪在該等組件基板的側壁上遮蔽並沈積一反射塗層； 第十九圖描繪所產生的發光組件之俯視圖；第二十圖描繪第十八圖之發光組件之截面圖；第二十一A圖、第二十一B圖和第二十二圖描繪本發明分割發光組件以及提供一反射層之範例方法；以及第二十三圖描繪本發明分割發光組件以及提供一反射層之另一範例方法；第二十四圖描繪發光組件之含螢光體封裝範例；第二十五圖描繪本發明安裝發光組件以及在該等已安裝發光組件上設有一螢光體層之範例方式；第二十六圖描繪將本發明發光組件安裝陣列嵌入一含螢光體樹脂之範例；第二十七圖描繪本發明已安裝發光組件上一共形螢光體塗層之範例；第二十八圖描繪一矽基板之截面圖，該矽基板具有經處理之LED裝置設置於分割用伸展帶上；第二十九圖描繪將一蝕刻遮罩沈積於第二十八圖之截面圖所描繪之矽基板上；第三十圖以截面圖描繪在LED裝置間產生傾斜側壁之定向蝕刻；第三十一圖描繪蝕刻處理後於基板露出的表面上沈積一塗層；第三十二A圖和第三十二B圖針對第三十一圖之塗層分別描繪一絕緣塗層以及在塗佈一絕緣塗層後塗佈一金屬塗層；以及第三十三圖描繪之後可藉由(例如)將該帶子展開而分離該等LED裝置。
在一範例中，本發明的發光組件包含發光二極體(light emitting diodes，LEDs)。為了方便說明，在揭露範例中使用LED這個詞；不過吾人應該了解，本發明的發光組件並不需要包含二極體。本發明一特定範例為一基於氮化鎵活性區的發光組件，該發光組件形成於矽(Si)基板上或由其支撐。這種發光組件可包含一GaN LED。使用矽為基板可提供相當可觀的成本優勢，因為矽晶圓要比藍寶石基板便宜許多。另外，矽上GaN可擴大成較大晶圓尺寸，例如直徑6、8、12或14吋的晶圓；相較之下，藍寶石基板的直徑通常為2或4吋。因此，矽上GaN發光組件的每一有用光輸出之平均成本預期低於許多其他光源。
第一圖至第五圖描繪可執行來產生一矽上GaN發光組件之製程之精簡範例。
第一圖描繪一矽基板12，其可為例如8吋晶圓。第二圖描繪一移除層13設在基板12與一GaN LED疊層14之間。
在一個範例中，GaN LED疊層14為一成層半導體結構，包含氮化鎵型半導體層。疊層14可包含一緩衝層以及一位在該緩衝層上的矽摻雜GaN層。疊層14可包含以下所列之部分或全部：一超晶格結構，其包含形成於該緩衝層上的矽摻雜GaN及/或InGaN層；一活性區；一未摻雜InAlGaN層；另一超晶格；一摻雜一p型雜質之AlGaN層；一亦摻雜一p型雜質之接觸層。在一些方法中，一第二矽摻雜GaN層可設於GaN層與超晶格之間。緩衝層可為n型AlGaN並且可摻雜Si。緩衝層上的GaN層也可摻雜Si。
GaN LED疊層14之活性區可包含單一或多量子井結構，並且可為單一或雙異質接面型。一多量子井結構可包含由阻障層分隔的多個InGaN量子井層。所形成的阻障層可含銦。在一些方法中，阻障層中的銦摻雜量比量子井層少，造成該等阻障層較高的能隙。障礙層可具有一矽摻雜。 在一個範例中，發光的峰值能量發生在420與490nm之間，例如可發生在約450nm或460nm。
阻障層也可包含鋁。這種阻障層可具有更適合量子井層的結晶結構，藉此改善該等量子井層中的結晶品質，提高裝置的發光效率。可改變量子井中的銦含量來調整所發出光線的波長。
請參照第二圖，移除層13可以是由具有相當低熔化或軟化溫度的材料所形成的層。
在第三圖中，一反射層16設置於GaN LED疊層14上，而一第二矽基板15可設置於反射層16上。第四圖描繪GaN LED疊層14可藉由移除層13與矽基板12分離。第五圖描繪一透明導體層20，例如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)，可設置於GaN LED疊層14上。第五圖中經處理之晶圓可用於下述進一步處理步驟。
第六圖描繪一頂端發射器LED的製造流程，一般接在第一圖至第五圖所描繪的流程之後。第六圖描繪在步驟306，一移除層可設置於一Si基板(成長基板)上，而在步驟308，一GaN LED疊層可形成於移除層上。在步驟310，一反射層可形成在GaN LED疊層上。在步驟312，一第二Si基板可黏附於反射層(即與該成長基板相對)。在步驟314，可分離成長基板。在步驟316，一透明導體層可形成在此時露出的GaN LED疊層上。
此外，在步驟318，可露出GaN LED疊層中的一N型層，而在步驟320，N和P層金屬接點或接合墊可設置於個別表面上。例如，底下第八圖描繪這些結構的截面範例。
第七A圖描繪一晶圓35而第七B圖描繪一為切割道41環繞之晶片40。一截面標記43標出第八圖與第九圖將描繪的截面。
第八圖描繪晶片40於截面43之第一範例結構，其大體而言採 用一傳統模式，使LED的P摻雜區露出用於發光，並且使一部分該等P區移除，露出一用於接點的N型材料。第八圖也描繪一基板15，基板15和形成於其上的層大體上一致(相較之下，第九圖所描繪的基板15比形成於其上的層大)。本說明書提供第八圖和第九圖來顯示所揭示之態樣可實施的相關條件，而非完整揭示如何全面組建裝置。因此，是以概述的方式說明裝置的各種態樣。特別是，文中並未詳述可包含多量子井活性區22、其他超晶格以及緩衝層等各種複雜結構的GaN疊層14。
矽基板15支撐反射層16，反射層16上設置GaN LED疊層14。一N接點21與GaN LED疊層14之一N摻雜層17進行歐姆接觸。利用一或多種化學濕式或乾式蝕刻、反應離子蝕刻等方式，可使此N摻雜層17露出。一P接點23與透明導體20進行歐姆接觸，透明導體20又接觸一P摻雜層18。一活性區22設置於所描繪的P與N摻雜層18與17之間。
第九圖描繪N摻雜層17和P摻雜層相對配置之層配置，與第八圖之層配置相反。另外，在第八圖中，矽基板15大體上與所描繪的其他層共同延伸，而在第九圖中，矽基板延伸超出其他所描繪的層之邊界。在第八圖與第九圖中，N接點21和P接點23可在分割之前形成。一些具體實施例可省略透明導體20。例如，在第九圖中，若接觸的該等層之導電性足夠，則可省略透明導體20。為清楚描述反射塗層的特定態樣以及其與基板側壁的關係，第八圖和第九圖中省略或減縮許多層。例如，並未詳述GaN疊層14中複雜的層結構。
第十圖以截面圖形式描繪設置一反射層50覆蓋安裝於次載具45上之晶片40之矽基板15之側壁52。反射層50大體上可覆蓋矽基板15所有露出的側壁。
第十一圖描繪基板15露出的部分53為一反射層51所覆蓋。在 此範例中，反射層51包覆基板15露出的頂端表面部分。反射層50和51可根據多種製程與方法來設置，以下將進一步說明。在一些方法中，反射層50和51可為一沈積步驟期間提供的共形層。以下會更詳細說明範例方法。在一個具體實施例中，包覆基板15之部分所露出的頂端表面之反射層51在基板15頂部具有一等於或小於反射層16的厚度。在基板15側部上的反射層51之厚度也可等於、小於或大於基板15頂部上反射層51之厚度。
在一些具體實施例中，反射層51沿著側壁可具有一致的厚度。在其他具體實施例，反射層51沿著側壁可具有不同厚度。例如，反射層51的厚度可具有變化率，在側壁底部較厚，而在頂部較薄。塗層之厚度大體上足以避免光穿透進入矽基板。反射層51之厚度可在側壁中間深度點最厚，並且朝頂端與底部表面變薄。本發明基板之周邊可大致上呈多邊形，例如三角形、四方形、長方形、平行四邊形、梯形、六角形等。在一個範例中，單一發光組件可在單一基板部分上形成；在其他範例中，多個發光組件可在單一基板上形成。
在一些範例中，一側壁的某些部分或一些基板的某些側壁不會曝露於經反射的光線下。例如，一側壁可與另一基板或一封裝壁相鄰。在這種情況下，該側壁或其部分不用塗上反射材料。如此，在任何特定應用中，經塗佈的側壁部分、側壁本身或這兩者產生所要的封裝。
第十二圖描繪次載具45的一部分以及包含晶片41且安裝至次載具45的一組晶片。第十二圖描繪一遮罩60，其可用於屏蔽安裝至次載具45之該等晶片之部分區域，以便限制反射材料的沈積。例如，外框61使得反射材料能沈積在陰影區域內。第十四圖和第十五圖分別描繪可在反射材料沈積期間使用的遮罩62和63之其他範例。因此，第十二圖至第十五圖顯示將晶圓分割成發光組件、安裝一或多個組件，然後塗覆反射材料以覆 蓋發光組件之側壁之方法。
第十六圖至第二十圖描繪晶圓35被安裝至載體75、分割，且直到一反射塗佈材料沈積在發光組件之側壁上之後才與載體75分離之方法。第十七圖描繪晶圓35的局部分解圖，其中明確標識出一晶片79(一發光組件)並顯示使發光組件彼此分離的切割圖案80。第十八圖顯示晶片79的外形。遮蔽區81覆蓋晶片79的中央部分，露出晶片79的側壁。反射材料沈積的圖案82塗覆在隨後會移除的遮罩上。如第十九圖所描繪，接著將發光組件從載體75移除。圖中描繪之截面標記84用於第二十三圖。
第二十圖描繪反射塗層51沈積在矽基板15的側壁上之範例截面圖。
第二十一圖描繪產生其側壁為一反光塗層塗佈之經分割的發光組件之範例製程，大體上與第十圖至第十五圖一致。在第二十一圖中，在步驟322，一晶圓黏附於一載體(相關範例請參閱上述圖式)。在步驟324，在設於形成在晶圓上的發光組件之間的裁切道進行切割，使晶片儘管還黏附在載體但實體上是彼此分離的。
在步驟332，晶片與載體分離。在步驟334，晶片設置在上述一固定器上，例如次載具。在步驟328，遮蔽晶片的一些區域，例如接合墊區域，以及要發出光線的區域。在步驟330，一反射塗層沈積在晶片基板露出的側壁上。
反射塗層可使用多種技術沈積，包含但不限於以下將進一步詳述之噴塗、刷塗、網印，以及化學氣相沈積、電鍍、蒸鍍、物理氣相沈積等。另外，反射塗層可沈積成與基板側壁共形，以及與反射層可能覆蓋的基板任何頂端部分共形。也可沈積反射層以覆蓋所有側壁，或在一些具體實施例中只覆蓋部分側壁。反射塗層的厚度範圍可從幾奈米到數微米。 在一些具體實施例中，反射層沿著側壁可具有一致的厚度。在其他具體實施例中，反射層沿著側壁可具有不同的厚度。例如，反射層的厚度可具有變化率，在側壁底部較厚，而在頂端較薄。反射塗層以及基板配置的各種其他範例都在具體實施例的範疇內，例如上述揭示的範例。
在步驟336，透過打線接合或另一種適合所要進行電接觸類型之程序等方式電連接晶片(在此電連接不表示連接至例如電位源，而是完成將此電位供應至晶片的機制)。在步驟338，提供一含螢光體封裝或圍封物，如此已安裝之晶片所發出的至少一些光線會撞擊該螢光體，使該螢光體發出次要發射光(以下有更詳盡的說明)。
第二十一B圖描繪與第十七圖至第二十圖大體上一致的製程。特別是，第二十二圖描繪在步驟352，一晶圓黏附至一載具。在一個範例中，黏附晶圓並使LED晶片露出(「面向上」)。在步驟354，沿著裁切道切割晶圓，分割晶圓內的晶片。在步驟358，遮蔽不應有反射塗層的晶片部分。一些實施可在切割之前進行遮蔽。在步驟360，一反射塗層沈積在晶片基板露出的側壁上。
第二十二圖描繪另一變化例，其中塗層由一反射金屬材料形成。例如，反射塗層可含一金屬，例如鋁、金、鉑、鉻、錸或其組合。反射塗層可由多層形成。例如，若使用一金屬反射層，首先在基板上設置一位於下方的絕緣層，然後在絕緣體上形成金屬。
在第二十二圖中，在晶片經由如第二十一A圖之步驟332分離(例如分割)之後，在步驟370將已分離的晶片倒置在一帶子上。在步驟372，一金屬濺鍍或蒸鍍在該等倒置晶片之基板露出的側壁上。可塗佈基板的背面。在一個範例中，將300-600奈米的鋁濺鍍或蒸鍍到矽基板的側壁上。在步驟374，晶片可與支撐物分離，而在步驟376，可電連接、封裝或以其 他方式使用這些晶片。
反射塗層可使用多種技術沈積，包含但不限於以下將進一步詳述的噴塗、刷塗、網印，以及化學氣相沈積、電鍍、蒸鍍、物理氣相沈積等。另外，反射塗層可沈積成與基板側壁共形，以及與反射層可能覆蓋的基板任何頂端部分共形。也可沈積反射層以覆蓋所有側壁，或者在一些具體實施例中只覆蓋部分側壁。反射塗層的厚度範圍可從幾埃到數奈米。在一些具體實施例中，反射層沿著側壁可具有一致的厚度。在其他具體實施例中，反射層沿著側壁可具有不同的厚度。例如，反射層的厚度可具有變化率，在側壁底部較厚，而在頂端較薄。反射塗層以及基板配置的各種其他範例都在具體實施例的範疇內，例如上述揭示的範例。在步驟362，晶片與載體分離。
在步驟364，晶片設置在一固定器上，例如一次載具。在步驟366，連接安裝在固定器內的晶片，如此可在操作期間供應電位源。在步驟368，封裝、包裝晶片或以其他方式將一含螢光體層或圍封物設於晶片，例如根據上述揭示範例。關於第二十一圖和第二十二圖的範例製程，吾人應了解，從任何特定晶圓取出的晶片並不需要立即安裝或用於封裝，或者從同一晶圓取出的晶片需要一起使用。更確切地說，該等晶片可進行分離、儲存或進一步處理、分割、分級或任何其他製程。
範例製程是用於說明而非限制可用來產生本發明具有基板側壁塗層的晶片的方式。例如，可採用任何合適的分割方式，可使用或不使用載體，而且提供塗層本身的製程可改變。
第二十三圖描繪含螢光體，例如螢光體層120，之外殼106中具有反射塗層50之已安裝發光組件105之示意範例。圖中描繪範例光發射與反射，從發光組件105發出的主要光子122激發從螢光體層120發出的次要 光子，且反射螢光體層120或另一表面所反射的主要/次要光子126，引導其沿著會撞擊矽基板15側壁的路徑。反射塗層50反射該等光子，使其不為矽基板15吸收。以下將進一步說明相關範例螢光體組合以及相對於一或多個發光組件之配置。
第二十四圖描繪發光組件之另一範例，其中反射塗層50屏蔽矽基板15，使其側壁無法吸收光子。第二十三圖描繪導電次載具160透過穿孔161作為進入活性區(未單獨識別)的電流路徑之範例。
第二十五圖描繪封裝之另一範例，其中一LED陣列設於一外殼205中，一螢光體層207設置於所描繪的發光組件之上。第二十六圖描繪另一範例，其中可使用樹脂/螢光體基質210來填入外殼205。如同某些先前範例的討論，第二十六圖和第二十七圖的發光組件具有側壁為反射材料50塗佈的矽基板。
第二十七圖描繪為共形螢光體沈積215所覆蓋的發光組件之範例。
第二十八圖至第三十三圖描繪與分割前塗佈基板15相關之另一範例，如第十六圖至第二十圖所介紹。第二十八圖描繪具有形成於其上且安裝至拉伸帶91(第十六圖載體75之範例)之LED裝置(例如裝置40)之矽基板15(請參閱第七圖的晶圓35)之截面圖。請參閱第八圖和第九圖的範例裝置，每一LED裝置都有許多構成組件。第二十九圖描繪一蝕刻圖案遮罩92設置在矽基板15露出的表面上。第三十圖描繪定向濕式蝕刻之進行，其在露出矽基板15的一(111)結晶面時停止。該定向濕式蝕刻使傾斜側壁(例如側壁94)形成於矽基板15。雖然這些圖式描繪截面圖，吾人應了解該角度圖案在基板15的平面上延伸，如此一來傾斜的基板側壁圍繞所描繪的LED裝置。使用濕式蝕刻來形成傾斜側壁為用於產生這種傾斜側壁之製 程之範例實施，另一範例方式為使用傾斜裁切，例如鋸切，來限定傾斜側壁。也可使用不同製程的組合，例如裁切與蝕刻。
第三十一圖描繪遮罩部分經移除，而一塗層設置在矽基板15經處理的表面上。第三十二A圖描繪該塗層可包含一絕緣反射塗層95；第三十二B圖描繪該塗層可包含一絕緣塗層96，以及一位於該絕緣塗層上的反射金屬層97。在第三十二B圖中，絕緣體96由於具有反射金屬83設置其上，所以不需要同時作為一反射板。儘管第三十二A圖描繪絕緣反射塗層之範例，且第三十二B圖描繪位於絕緣體上之反射金屬塗層之範例，另一範例為與基板15導電而非絕緣之反射導電材料(例如一金屬)。
第三十三圖描繪帶子91可拉伸，藉此沿著其傾斜側壁上此時覆有塗層之基板15之較弱部份進行分割。
一般而言，上述製程為例示，在特定實施當中可提供各種其他處理步驟或替代的處理步驟。例如：可用裁切技術代替拉伸；可用UV光、雷射或藉由機械手段進行裁切。在某些情況下，可使用複數種分割技術。使用傾斜的基板側壁有助於形成形狀更一致的該反射層或複數層的沈積(反射氧化物或氧化物與反射金屬)。使用濕式蝕刻也有助於矽基板做好接收塗層的準備。該蝕刻的定向性質提供利用調整遮罩範圍來調整蝕刻深度的機會。例如，覆蓋基板15範圍越大的遮罩會留下較厚的晶片要在拉伸期間斷開。
在上述說明的範例中，蝕刻遮罩經移除。不過依所使用的蝕刻遮罩性質，蝕刻遮罩可留在原地，其上設置絕緣體82或84。
例示發光組件的構成組件與其組合包含用於在矽基板側壁上形成反射塗層之反射材料。在某些範例中，這些反射塗層為漫射性質。該等反射塗層對發光組件與所使用的螢光體發出的光的波長不透明。
例如，反射塗層可用由含鈦氧化物的糊狀或樹脂基質形成之塗層，例如一共形塗層，來塗覆。
儘管任何具有漫射性質且滿足所揭示參數的高反射率材料都可使用，不過可使用的反射材料範例包含氧化鈦或其他氧化物相或組成物，例如二氧化鈦與三氧化鈦。漫射比係由隨機結晶方位所提供。可用提供漫射比的其他種粒子取代或加入上述揭露事項。
從上述揭露內容應了解，可使用不同方法將層106塗覆至矽基板側壁。一般而言，塗覆方法包含例如噴塗、刷塗以及網印。用於噴塗的合適化合物包含由聚合物基質、二氧化鈦填充劑以及額外的流變添加劑(調整糊狀物流變特性)組成之二氧化鈦糊狀物組成物。該等額外的流變添加劑包含例如矽石、礬土、氧化鋅、氧化鎂、滑石和本領域技藝人士已知的其他添加劑，其可單獨或結合使用。組成成分，例如聚合物選擇、顆粒尺寸、載量等，都可調整，使糊狀物的流變性遵循擬塑性行為，但仍黏附於側壁而不過度下滑或脫落。
在一態樣中，聚合物基質包可含任何確保二氧化鈦糊狀物與矽基板表面結合良好之可固化矽膠。可選擇具有氫化物、氫氧基或其他反應性官能基等具有優異結合特性的範例聚合物。二氧化鈦填充劑可包含平均大小介於100奈米至20微米之間的顆粒，且視二氧化鈦顆粒的特定表面積，載量可介於10%至75%之間。流變添加劑的顆粒尺寸與載量經過選擇，以便如上文所述調整流變特性。
塗覆有這種塗層的基板可依固化製程而固化。一固化製程可包含使用處於相對低溫狀態，例如攝氏110度，的爐子加熱一段適當時間，例如1-2小時，接著進入一段較高溫度，例如攝氏150度，的烘烤間隔。若為使塗層和經處理之晶片具有特定特性，可存在更多的烘烤間隔。
有關螢光體，可使用的範例螢光體為以鈰活化的釔鋁石榴石螢光材料(YAG螢光材料)(YAG：Ce)。YAG：Ce具有石榴石結構。YAG：Ce係由藍光及/或UV光(例如接近450nm和460nm的光)激發。可調整YAG：Ce以發出範圍從綠光到紅光，例如540nm、600nm，的不同光波長，或者甚至超過700nm的波長。
藉由以GA置換YAG：Ce石榴石結構中的一部分Al，可讓發光裝置所發出光線的波長轉換成較短波長。藉由以Gd或La置換YAG：Ce石榴石組成物中Y的部分，可讓所發出光線的波長向較長波長方向轉換。根據發光效率的考量來控制Al/Ga與Y/(Gd或La)比例的限制，其中Gd或La含量較低表示從螢光體組成物中輸出的紅光波長減小，而相對較高的Gd或La置換率在犧牲亮度的情況下會增加紅光輸出。也可使用以鈰活化但不具有石榴石結構的鑥鋁螢光體。組成的螢光體成分之峰值能量輸出可介於例如530nm與580nm之間，以與藍光光譜範圍的峰值主要發射光結合。可加入較長波長光(例如600nm或650nm以上)的成分，以藉由加入帶紅色的色調降低組合光線的色溫。
可將多種不同組成的螢光體混合在一起，形成本發明所使用的螢光體。不同組成的螢光體可用於多層或異質組合。
可將螢光體材料混入樹脂或其他載體基質，該樹脂或載體基質可用於塗佈或形成層於發光二極體、透鏡、發光組件之封裝組件或該等組件之陣列上或使之嵌入其中。
圖式中描繪的各種態樣可能未按照比例繪製。反而是，為了清楚表示而可能放大或縮小各種特徵的尺寸。此外，為了清楚表示可能簡化某些圖式。因此，該等圖式可能並未描繪出一呈現之設備(例如裝置)或方法的所有組件。
各種態樣係參照示意與概念性質的圖式來做說明。因此，由於例如製造技術、公差等因素而與所描繪的形狀、相對方位和尺寸有所差別與差異是可預期的。因此揭示內容所呈現之各種態樣，不應被理解為限於文中所例示和說明之元件(例如區域、層、區段、基板等)的特定形狀，而是包含例如起因於製造的形狀偏差。舉例來說，例示或說明為矩形的元件，在其邊緣可具有圓形或彎曲的特徵及/或一連續程度的變化，而非自一元件不連續地改變至另一元件。因此，圖式中描繪的元件本質上係示意性，且其形狀並非用於例示該元件的精確形狀，且不欲限制這些結構的實施。
吾人可瞭解，當提到區域、層、區段、基板等元件「在」另一元件「上(on)」時，其可直接在該另一元件上，或者亦可存在介於其間的元件。相對而言，當提到一個元件「直接在」另一元件「上(directly on)」時，不存在介於其間的元件。吾人將進一步瞭解，提到元件「形成於(formed)」另一元件上時，其可在該另一元件或介於其間的元件上成長、沈積、蝕刻、附著、連接、耦合，或者準備或製造。
此外，文中可能使用如「下(lower)」或「底部(bottom)」以及「上(upper)」或「頂端(top)」這些相對位置詞彙來說明圖式所描繪之一元件與另一元件之關係。吾人瞭解，除了圖示中描繪的方位之外，相對位置詞彙是用以涵蓋設備的不同方位。舉例來說，若翻轉圖式中的設備，則原本描述為在其他元件「下(lower)」側的元件，將隨後定向為在其他元件「上(upper)」側。因此，根據該設備之特定方位，「下(lower)」一詞可涵蓋「下(lower)」與「上(upper)」。同樣地，若翻轉圖式中的設備，則原本描述為在其他元件「下方(below)」或「下面(beneath)」的元件，將隨後定向為在該等其他元件「上方(above)」。因此，「下方(below)」或「下面(beneath)」等詞涵蓋上方與下方的方位。
如於文中所使用，除非上下文明確指出，否則單數形式「一」(a,an)和「該」(the)也包含複數形式。吾人將更進一步瞭解，本說明書中的用語「包含」(comprises及/或comprising)明確說明所述特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但是不排除存在或附加一或多個其他特徵、步驟、操作、元件、組件及/或其群組。「及/或」一詞包含一或多個相關列出項目的任何與所有組合。
15‧‧‧第二矽基板
50‧‧‧反射層
215‧‧‧共形螢光體沈積

Claims (40)

  1. 一種發光裝置，包含：一包含一矽基板之發光組件，該矽基板包含一頂端表面、一底部表面以及側壁；一反光層，其形成於該矽基板之該等側壁中至少一部分側壁上；一螢光體，其形成於該發光組件之至少一部分上，其中該螢光體可：吸收一部分該發光組件發出的光，發出波長不同於該所吸收光之波長的光，反射一部分該發光組件發出的光；以及其中該反光層避免其所覆蓋之該部分基板側壁吸收該發光組件所發出且為該螢光體所反射的光之一或更多部分，以及一部分該螢光粉所發出的光。
  2. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該矽基板之該等側壁係相對於該頂端表面與該底部表面中的一或多者傾斜。
  3. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該反光層對可見光光譜波長不透明。
  4. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該反光層包含一金屬層。
  5. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該反光層包含一絕緣層以及一形成於該絕緣層上之金屬層。
  6. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該反光層包含矽以及氧化鈦。
  7. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該反光層覆蓋該矽基板之所有該等側壁。
  8. 如申請專利範圍第1項之發光裝置進一步包含一固定器，其中該發光裝置安裝在該固定器上，而該反光層形成於該矽基板之所有該等側壁上，但未形成於該固定器上。
  9. 如申請專利範圍第1項之發光裝置進一步包含一固定器，其中該發光裝置安裝在該固定器上，而該反光層形成於1)該矽基板之所有該等側壁上以及2)該固定器之一部分上。
  10. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該發光組件係形成於該矽基板上。
  11. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該發光組件係貼附至該矽基板。
  12. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該發光組件包含一氮化物化合物半導體，該氮化物化合物半導體具有以下列公式表示的組成成分：Ini Gaj Alk N，其中0i，0j，0k並且i+j+k=1。
  13. 如申請專利範圍第10項之發光裝置，其中該螢光體含有一石榴石螢光材料，該石榴石螢光材料包含1)自Y、Lu、Se、La、Gd和Sm所構成群組選出之至少一元素，以及2)自Al、Ga和In所構成且以鈰活化之群組選出之至少一元素。
  14. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該螢光體為複數個不同螢光體之混合物，該混合物包含：一石榴石螢光材料，其可發出具有介於530nm與580nm間之峰值能量輸出的光；以及一可發出紅光之第二螢光體。
  15. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該螢光體為複數個不同螢光體之混合物，選取該混合物以使該發光組件與該螢光體之組合光產生一預定顏色。
  16. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該螢光體包含釔鋁石榴石螢光體和鑥鋁石榴石螢光體中的一或多者。
  17. 如申請專利範圍第1項之發光裝置，其中該發光組件發出具有介於420nm與490nm間之峰值能量的光。
  18. 一種製造一發光裝置之方法，包含：在一矽基板之一第一表面上形成一發光組件，該矽基板包含一第二表面以及界定該第一和第二表面範圍之側壁；在該發光組件之至少一部分上形成一螢光體，其中該螢光體可：吸收一部分該發光組件發出的光，發出波長不同於該所吸收光之波長的光，反射一部分該發光組件發出的光；以及在該矽基板之該等側壁中至少一部分側壁上形成一反光層，該反光層避免其所覆蓋之該部分基板側壁吸收至少1)一部分該發光組件所發出且為該螢光體所反射的光，以及2)一部分該螢光粉所發出的光。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中形成一發光組件包含將一具有複數個發光組件形成於其上之晶圓設於一載體上，以及在形成該反光層之後分割該等發光組件。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中分割該等發光組件包含在該矽基板上執行一遮罩式濕式蝕刻，以形成該等發光組件之傾斜側壁。
  21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該分割係藉由拉伸該載體，沿著該等發光組件之該等傾斜側壁之交接線所界定的邊緣斷開該晶圓而完成。
  22. 如申請專利範圍第20項之方法，其中該反光層之形成包含在該等發光組件之該等傾斜側壁上沈積一反射材料。
  23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該反射絕緣材料之沈積包含在該第一或該第二表面矽基板上全面沈積該反射材料。
  24. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該反射材料之沈積包含沈積一絕緣體層以及在該絕緣體層上沈積一金屬材料層。
  25. 如申請專利範圍第18項之方法，其中形成該反光層包含形成一不透明層。
  26. 如申請專利範圍第18項之方法，其中形成該反光層包含形成一金屬層。
  27. 如申請專利範圍第18項之方法，其中形成該反光層包含形成含矽與TiO2的一層。
  28. 如申請專利範圍第18項之方法，其中形成該反光層包含覆蓋該矽基板之所有該等側壁。
  29. 如申請專利範圍第18項之方法進一步包含將該發光裝置安裝至一固定器，其中該反光層形成於該基板之所有該等側壁上，但未形成於該固定器上。
  30. 如申請專利範圍第18項之方法，其中形成該螢光體進一步包含形成一石榴石螢光材料，該石榴石螢光材料包含1)自Y、Lu、Se、La、Gd和Sm所構成群組選出之至少一元素，以及2)自Al、Ga和In所構成且以鈰活化之群組選出之至少一元素。
  31. 如申請專利範圍第18項之方法，其中形成該螢光體進一步包含形成一石榴石螢光材料，該石榴石螢光材料包含1)自Y、Lu、Se、La、Gd和Sm所構成群組選出之至少一元素，以及2)自Al、Ga和In所構成且以鈰活化之群組選出之至少一元素。
  32. 一種製造一發光裝置之方法，包含：提供一發光組件；將該發光組件貼附至一矽基板，該矽基板包含一頂端表面、一底部表面以及側壁；在該矽基板之該等側壁中至少一部分側壁上形成一反光層；在該發光組件之至少一部分上形成一螢光體，其中該螢光體可：吸收一部分該發光組件發出的光，發出波長不同於該所吸收光之波長的光，反射一部分該發光組件發出的光；以及其中該反光層避免其所覆蓋之該部分基板側壁吸收1)一部分該發光組件所發出且為該螢光體所反射的光，以及2)一部分該螢光體所發出的光。
  33. 如申請專利範圍第32項之方法，其中形成該反光層包含形成含矽與TiO2的一層。
  34. 如申請專利範圍第32項之方法，其中形成該反光層包含以一金屬覆蓋所有該等側壁。
  35. 如申請專利範圍第32項之方法，其中形成該反光層包含覆蓋該矽基板之所有該等側壁。
  36. 如申請專利範圍第32項之方法進一步包含將該發光裝置安裝至一固定器，其中該反光層形成於該矽基板之所有該等側壁上，但未形成於該固定器上。
  37. 如申請專利範圍第32項之方法進一步包含將該發光裝置安裝至一固定器，其中該反光層形成於1)該基板之所有該等側壁上，以及2)該固定器之一部分上。
  38. 如申請專利範圍第32項之方法進一步包含在一第二矽基板上形成該發光組件。
  39. 如申請專利範圍第32項之方法，其中形成該螢光體進一步包含形成一石榴石螢光材料，該石榴石螢光材料包含1)自Y、Lu、Se、La、Gd和Sm所構成群組選出之至少一元素，以及2)自Al、Ga和In所構成且以鈰活化之群組選出之至少一元素。
  40. 如申請專利範圍第32項之方法，其中形成該螢光體進一步包含形成一石榴石螢光材料，該石榴石螢光材料包含1)自Y、Lu、Se、La、Gd和Sm所構成群組選出之至少一元素，以及2)自Al、Ga和In所構成且以鈰活化之群組選出之至少一元素。
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