TWI419374B - Production Method of Wafer Level Light Emitting Diode - Google Patents

Description

晶圓級發光二極體之製作方法

本發明係有關於一種晶圓級發光二極體之製作方法，特別是一種可局部噴塗螢光粉末，以製作出色溫一致的白光發光二極體之製作方法。

隨著磊晶、製程與封裝技術的大幅改進，無機材料的發光二極體(Light emitting diode，LED)已經超越傳統的應用範圍，從單純的指示功能，逐漸被大幅應用在手機液晶螢幕背光、交通工具內外警示照明、及戶外大型看板…等等；在一般照明的部分，發光二極體也正逐步由目前的輔助照明用途，發展成為重要的主照明光源。

一般而言，由藍光晶粒激發螢光粉所製成的白光LED，由於具有驅動電路簡單、成本低等優點，因而在市場上被廣泛地使用。然而，其缺點亦包括有：螢光粉的轉換效率較差、藍光晶粒光放射強度易受張角、操作溫度影響而不均勻、與LED發光演色性較差等問題。欲製作出準確色溫(color temperature)的白光LED，其發光波長必須與螢光粉的激發特性一致，方可製作出色溫一致的白光LED。

現有技術多使用噴塗法(spray method)來得到均勻性一致的螢光粉薄膜，然而此種作法容易因磊晶片本身的亮度及波長分佈較寬，導致在晶圓級(wafer level)製作白光LED時仍具有色溫分佈不夠集中的問題。

除此之外，現有噴塗螢光粉末的方法，僅能將螢光粉末全面地一次性噴灑在晶圓上，而導致白光LED僅能被固定在某一個特定色溫，而無法在單一晶圓上製作出可形成多種特定色溫的白光LED。

並且，被螢光粉末塗佈後導致波長偏移的藍光晶粒，也無法再繼續銷售給需要藍光晶粒的廠商，於此，不僅形成商業用途上的庫存壓力，也造成製作成本的浪費。

因此，如何提供一種既可解決上述問題，並可提高白光LED色溫集中度的發光二極體製程方法，係為熟習此項技術領域者亟需解決的問題之一。

本發明之主要目的係在提供一種晶圓級發光二極體之製作方法，其係克服習知噴塗螢光粉方法必須整片晶圓噴塗的限制，以在單一晶圓上製作出可形成多種特定色溫的白光發光二極體。

本發明之另一目的係在提供一種晶圓級發光二極體之製作方法，其僅噴塗螢光粉末於亮度及波長符合需求的藍光晶粒上，藉此成功製作出白光發光二極體，並同時提高發光二極體色溫的集中度。

本發明之再一目的係在提供一種晶圓級發光二極體之製作方法，其噴塗時遮擋所用的遮罩可依需求於任何位置遮蔽不需噴塗的晶粒，且遮罩仍可重複使用，具有生產成本較低之優點。

為達到上述之目的，本發明係有關於一種晶圓級發光二極體之製作方法，包括以下步驟：提供一基板，其中基板上具有多個發光二極體晶片；點測該些發光二極體晶片，以將該些發光二極體晶片分類為塗佈區與非塗佈區；黏貼至少一遮擋片於遮罩上，以遮蔽住發光二極體晶片中之非塗佈區；利用遮罩對位於非塗佈區上，並開始噴塗螢光粉末；以及分離遮罩與非塗佈區，使得螢光粉末僅塗佈在發光二極體晶片中之塗佈區上。

根據本發明之實施例，當點測該些發光二極體晶片時，本發明係儲存該些發光二極體晶片之光電特性；以及儲存該些發光二極體晶片在基板上之位置座標，以分類出塗佈區與非塗佈區。

底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

本發明提出一種晶圓級發光二極體之製作方法，利用遮罩及遮擋片遮蔽住不需噴塗的晶粒，以達到局部噴塗螢光粉末於亮度及波長符合需求的晶粒上之目的。

當重複本發明之製程方法時，更可依據不同晶粒的光電特性需求，在單一晶圓(或稱基板)上做出不同特定色溫的白光發光二極體。

請參考第1圖，係為根據本發明實施例晶圓級發光二極體之製作方法的步驟流程圖，此一製作方法包括步驟S102、S104、S106、S108及S110。以下為解釋本發明之技術思想，請一併參閱第2A圖至第2E圖所示。

在步驟S102中，首先，如第2A圖所示，基板10上製作有多個發光二極體晶片(或稱晶粒)12a、12b、12c、12d。其中，基板10的材料可以是藍寶石、金屬、或其他例如為矽(Si)、鍺(Ge)、矽化鍺(SiGe)、砷化鎵(GaAs)之半導體基板。

接著，在步驟S104中，個別點測上述之發光二極體晶片12a、12b、12c、12d。值得說明的是，在此一實施例中所定義之點測包括有：測試發光二極體晶片12a、12b、12c、12d之光電特性，並且紀錄其位於基板10上的位置座標。因此，在點測完畢之後，使用者或自動化機台即可根據發光二極體晶片12a、12b、12c、12d之點測結果，將亮度及波長符合需求的晶片分類為塗佈區，而其餘亮度及波長不符合需求的則分為非塗佈區。

本實施例係以發光二極體晶片12a、12c、12d為塗佈區，而發光二極體晶片12b為非塗佈區，作為解釋之一示範例之用，並非用以限定本發明之發明範疇。於實際製作時，當可根據各發光二極體晶片之光電特性，來決定塗佈與非塗佈區。

之後，在步驟S106中，請同時參閱第2B圖與第3圖所示，黏貼至少一遮擋片22於遮罩20上，其作用在於遮蔽住上述步驟S104中所定義出的非塗佈區，使得非塗佈區的晶片不會被螢光粉末(容後詳述)所噴塗到。

詳細來說，遮罩20之材料可為不銹鋼、玻璃、鎳、銅、鎳鈷或其合金及多層結構，其可以電鑄、雷射蝕刻、或化學蝕刻之方式而製作而成。

遮擋片22之材料可為氧化鋁(Al₂ O₃ )、氮化鋁(AlN)、二氧化矽(SiO₂ )、矽(Silicone)或其他金屬。

根據本發明之實施例，遮擋片22可經由一種暫時性接著材料21黏貼於遮罩20上。此一暫時性接著材料21可以是但不限於蠟、環氧樹脂、或矽膠，並藉由網印(screen printing)或點膠(dispensing)方式塗佈在遮擋片22與遮罩20之間。

因此，使用者或自動化機台即可依據晶片點測結果，標記出不需噴塗螢光粉末的晶片位置，黏貼與晶片大小相當的遮擋片22於遮罩20上，在後續噴塗螢光粉末時即可有效遮蔽非塗佈區之晶片不沾覆螢光粉末或膠體。

之後，在步驟S108中，如第3圖、與第2C圖至第2D圖所示，利用遮罩20上的對位點26對位於晶片上，其中遮罩20與晶片之間可藉由一接合層(bonding layer)14相接合，並在二者對位完畢後開始噴塗螢光粉末24。

最後，在步驟S110中，如第2E圖所示，將遮罩20與晶片分離，使得螢光粉末24僅塗佈於塗佈區12a、12c、12d上，而未沾覆在非塗佈區12b上。

因此，應用本發明提出之製程方法，不僅可克服習知噴塗螢光粉末必須整片晶圓噴塗的限制，在晶粒有缺陷或波長偏移時，更可做到僅噴塗螢光粉末於亮度及波長符合需求的晶粒上，以正確製作出發白光的發光二極體。

其次，如第2F圖所示，在分離遮罩20與發光二極體晶片12a、12b、12c、12d之後，本發明更可包括步驟：清洗遮罩20及自遮罩20上移除遮擋片22，以重複實施本發明之製程方法。

換言之，當重複多次本發明之製程方法，以噴塗不同種類與數量之螢光粉末時，使用者或測試機台即可依需求，而在同一片基板上製作出具有不同色溫需求的白光，例如一片磊晶片上同時製作正白(CCT=5000K)與暖白(CCT=2800K)之白光發光二極體。

並且，本發明噴塗過程中遮擋所用的遮罩可依需求於任何位置遮蔽不需噴塗的晶片，且遮罩仍可重複使用，具有生產成本較低之優點。

至於，若有其餘未噴塗螢光粉末的發光二極體晶片或藍光晶粒，則仍然可販賣給需要藍光晶粒的客戶，不僅解決習知技術造成的商業庫存壓力，也可有效地降低白光發光二極體的製作成本。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

10．．．基板

12a、12b、12c、12d．．．發光二極體晶片

14．．．接合層

20．．．遮罩

21．．．暫時性接著材料

22．．．遮擋片

24．．．螢光粉末

26．．．對位點

第1圖係為根據本發明實施例晶圓級發光二極體之製作方法的步驟流程圖。

第2A圖係為根據本發明實施例之具有多個發光二極體之基板的剖面示意圖。

第2B圖係為根據本發明實施例之黏貼有遮擋片之遮罩的剖面示意圖。

第2C圖係為根據本發明實施例將遮罩對位於晶片上的剖面示意圖。

第2D圖係為根據本發明實施例開始噴塗螢光粉末的剖面示意圖。

第2E圖係為根據本發明實施例之分離遮罩與晶片的剖面示意圖。

第2F圖係為根據本發明實施例之移除遮擋片後之遮罩的剖面示意圖。

第3圖係為根據本發明實施例之黏貼有遮擋片之遮罩的上視圖。

Claims (10)

1. 一種晶圓級發光二極體之製作方法，包括：提供一基板，其中該基板上具有多個發光二極體晶片；點測該些發光二極體晶片，以將該些發光二極體晶片分類為一塗佈區與一非塗佈區；黏貼至少一遮擋片於一遮罩上，以遮蔽住該些發光二極體晶片中之該非塗佈區；對位該遮罩於該非塗佈區上，並噴塗一螢光粉末；以及分離該遮罩與該非塗佈區，使得該螢光粉末僅塗佈於該些發光二極體晶片中之該塗佈區上。
2. 如請求項1所述之晶圓級發光二極體之製作方法，其中點測該些發光二極體晶片的步驟，更包括：儲存該些發光二極體晶片之光電特性；以及儲存該些發光二極體晶片在該基板上之位置座標，以分類出該塗佈區與該非塗佈區。
3. 如請求項1所述之晶圓級發光二極體之製作方法，其中在分離該遮罩與該些發光二極體晶片之後，更包括：清洗該遮罩；以及自該遮罩上移除該遮擋片，以重複使用。
4. 如請求項1所述之晶圓級發光二極體之製作方法，其中該遮擋片係經由一暫時性接著材料黏貼於該遮罩上。
5. 如請求項4所述之晶圓級發光二極體之製作方法，其中該暫時性接著材料係為蠟、環氧樹脂、或矽膠。
6. 如請求項4所述之晶圓級發光二極體之製作方法，其中該暫時性接著材料係經由網印(screen printing)或點膠(dispensing)方式塗佈於該遮擋片與該遮罩之間。
7. 如請求項1所述之晶圓級發光二極體之製作方法，其中該遮擋片之材料係為氧化鋁、氮化鋁、二氧化矽、矽或金屬。
8. 如請求項1所述之晶圓級發光二極體之製作方法，其中該遮罩之材料係為不銹鋼、玻璃、鎳、銅、鎳鈷或其合金及多層結構。
9. 如請求項1所述之晶圓級發光二極體之製作方法，其中該遮罩係以電鑄、雷射蝕刻、或化學蝕刻之方式製作而成。
10. 如請求項1所述之晶圓級發光二極體之製作方法，其中該基板之材料係為矽、鍺、矽化鍺、砷化鎵、或金屬。