CN102800792B - 晶圆级发光二极管之制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆级发光二极管之制作方法，包括以下步骤：提供一基板，其中基板上具有多个发光二极管芯片；点测该些发光二极管芯片，以将该些发光二极管芯片分类为涂布区与非涂布区；黏贴至少一遮挡片于屏蔽上，以遮蔽住发光二极管芯片中之非涂布区；利用屏蔽对位于非涂布区上，并开始喷涂荧光粉末；以及分离屏蔽与非涂布区，使得荧光粉末仅涂布在发光二极管芯片中之涂布区上。利用此种制作方法，可克服习知喷涂荧光粉末必须整片晶圆喷涂的限制，并可同时在单一晶圆上制作出不同色温需求的白光发光二极管。

Description

晶圆级发光二极管之制作方法

技术领域

本发明涉及一种晶圆级发光二极管之制作方法，特别是一种可局部喷涂荧光粉末，以制作出色温一致的白光发光二极管之制作方法。

背景技术

随着磊晶、制程与封装技术的大幅改进，无机材料的发光二极管（Lightemitting diode，LED）已经超越传统的应用范围，从单纯的指示功能，逐渐被大幅应用在手机液晶屏幕背光、交通工具内外警示照明、及户外大型广告牌…等等；在一般照明的部分，发光二极管也正逐步由目前的辅助照明用途，发展成为重要的主照明光源。

一般而言，由蓝光晶粒激发荧光粉所制成的白光LED，由于具有驱动电路简单、成本低等优点，因而在市场上被广泛地使用。然而，其缺点亦包括有：荧光粉的转换效率较差、蓝光晶粒光放射强度易受张角、操作温度影响而不均匀、与LED发光演色性较差等问题。欲制作出准确色温（color temperature）的白光LED，其发光波长必须与荧光粉的激发特性一致，方可制作出色温一致的白光LED。

现有技术多使用喷涂法（spray method）来得到均匀性一致的荧光粉薄膜，然而此种作法容易因磊芯片本身的亮度及波长分布较宽，导致在晶圆级（waferlevel）制作白光LED时仍具有色温分布不够集中的问题。

除此之外，现有喷涂荧光粉末的方法，仅能将荧光粉末全面地一次性喷洒在晶圆上，而导致白光LED仅能被固定在某一个特定色温，而无法在单一晶圆上制作出可形成多种特定色温的白光LED。

并且，被荧光粉末涂布后导致波长偏移的蓝光晶粒，也无法再继续销售给需要蓝光晶粒的厂商，于此，不仅形成商业用途上的库存压力，也造成制作成本的浪费。

因此，如何提供一种既可解决上述问题，并可提高白光LED色温集中度的发光二极管制程方法，系为熟习此项技术领域者亟需解决的问题之一。

发明内容

本发明之主要目的在于，提供一种晶圆级发光二极管之制作方法，其系克服习知喷涂荧光粉方法必须整片晶圆喷涂的限制，以在单一晶圆上制作出可形成多种特定色温的白光发光二极管。

本发明之另一目的在于，提供一种晶圆级发光二极管之制作方法，其仅喷涂荧光粉末于亮度及波长符合需求的蓝光晶粒上，藉此成功制作出白光发光二极管，并同时提高发光二极管色温的集中度。

本发明之再一目的在于，提供一种晶圆级发光二极管之制作方法，其喷涂时遮挡所用的屏蔽可依需求于任何位置遮蔽不需喷涂的晶粒，且屏蔽仍可重复使用，具有生产成本较低之优点。

为达到上述之目的，本发明系有关于一种晶圆级发光二极管之制作方法，包括以下步骤：提供一基板，其中基板上具有多个发光二极管芯片；点测该些发光二极管芯片，以将该些发光二极管芯片分类为涂布区与非涂布区；黏贴至少一遮挡片于屏蔽上，以遮蔽住发光二极管芯片中之非涂布区；利用屏蔽对位于非涂布区上，并开始喷涂荧光粉末；以及分离屏蔽与非涂布区，使得荧光粉末仅涂布在发光二极管芯片中之涂布区上。

作为本基本方案的一些改进，可以以下的方式体现：

较佳方案中，其中点测该些发光二极管芯片的步骤，更包括：

储存该些发光二极管芯片之光电特性；以及

储存该些发光二极管芯片在该基板上之位置坐标，以分类出该涂布区与该非涂布区。

较佳方案中，其中在分离该屏蔽与该些发光二极管芯片之后，更包括：

清洗该屏蔽；以及

自该屏蔽上移除该遮挡片，以重复使用。

较佳方案中，其中该遮挡片系经由一暂时性接着材料黏贴于该屏蔽上。

较佳方案中，其中该暂时性接着材料系为蜡、环氧树脂、或硅胶。

较佳方案中，其中该暂时性接着材料系经由网印（screen printing）或点胶（dispensing）方式涂布于该遮挡片与该屏蔽之间。

较佳方案中，其中该遮挡片之材料系为氧化铝、氮化铝、二氧化硅、硅或金属。

较佳方案中，其中该屏蔽之材料系为不锈钢、玻璃、镍、铜、镍钴或其合金及多层结构。

较佳方案中，其中该屏蔽系以电铸、雷射蚀刻、或化学蚀刻之方式制作而成。

较佳方案中，其中该基板之材料系为硅、锗、硅化锗、砷化镓、或金属。

本发明带来的有益效果是：

1.突破了喷涂荧光粉末必须整片晶圆喷涂的限制，可以处理晶粒有缺陷或波长偏移的离散情况，仅喷涂荧光粉末于亮度及波长符合需求的晶粒上，以正确制作出发白光的发光二极管。

2.屏蔽在分离自发光二级管的芯片之后，通过清洗屏蔽及自屏蔽上移除遮挡片，以重复实施本发明之制程方法，具有重复利用之特性，循环利用效率高，不同规格的适用性强，制程得到了统一。

3.可通过重复操作，在同一片基板上制作出具有不同色温需求的白光。

4.屏蔽本身重复使用效率高，生产成本较低。

5.可保留未喷涂荧光粉末的发光二极管芯片或蓝光晶粒，贩卖给需要蓝光晶粒的客户，不仅解决现有技术造成的商业库存压力，也可有效地降低白光发光二极管的制作成本。

附图说明

以下结合附图实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明一实施例晶圆级发光二极管之制作方法的步骤流程图。

图2为本发明一实施例之具有多个发光二极管之基板的剖面示意图。

图3为本发明一实施例之黏贴有遮挡片之屏蔽的剖面示意图。

图4为本发明一实施例将屏蔽对位于芯片上的剖面示意图。

图5为本发明一实施例开始喷涂荧光粉末的剖面示意图。

图6为本发明一实施例之分离屏蔽与芯片的剖面示意图。

图7为本发明一实施例之移除遮挡片后之屏蔽的剖面示意图。

图8为根据本一发明实施例之黏贴有遮挡片之屏蔽的上视图。

具体实施方式

本发明提出一种晶圆级发光二极管之制作方法，利用屏蔽及遮挡片遮蔽住不需喷涂的晶粒，以达到局部喷涂荧光粉末于亮度及波长符合需求的晶粒上之目的。

当重复本发明之制程方法时，更可依据不同晶粒的光电特性需求，在单一晶圆（或称基板）上做出不同特定色温的白光发光二极管。

请参考图1，系为根据本发明实施例晶圆级发光二极管之制作方法的步骤流程图，此一制作方法包括步骤S102、S104、S106、S108及S110。以下为解释本发明之技术思想，请一并参阅图2至图6所示。

在步骤S102中，首先，如图2所示，基板10上制作有多个发光二极管芯片（或称晶粒）12a、12b、12c、12d。其中，基板10的材料可以是蓝宝石、金属、或其它例如为硅（Si）、锗（Ge）、硅化锗（SiGe）、砷化镓（GaAs）之半导体基板。

接着，在步骤S104中，个别点测上述之发光二极管芯片12a、12b、12c、12d。值得说明的是，在此一实施例中所定义之点测包括有：测试发光二极管芯片12a、12b、12c、12d之光电特性，并且纪录其位于基板10上的位置坐标。因此，在点测完毕之后，使用者或自动化机台即可根据发光二极管芯片12a、12b、12c、12d之点测结果，将亮度及波长符合需求的芯片分类为涂布区，而其余亮度及波长不符合需求的则分为非涂布区。

本实施例系以发光二极管芯片12a、12c、12d为涂布区，而发光二极管芯片12b为非涂布区，作为解释之一示范例之用，并非用以限定本发明之发明范畴。于实际制作时，当可根据各发光二极管芯片之光电特性，来决定涂布与非涂布区。

之后，在步骤S106中，请同时参阅图3与图8所示，黏贴至少一遮挡片22于屏蔽20上，其作用在于遮蔽住上述步骤S104中所定义出的非涂布区，使得非涂布区的芯片不会被荧光粉末（容后详述）所喷涂到。

详细来说，屏蔽20之材料可为不锈钢、玻璃、镍、铜、镍钴或其合金及多层结构，其可以电铸、激光蚀刻、或化学蚀刻之方式而制作而成。

遮挡片22之材料可为氧化铝（Al2O3）、氮化铝（AlN）、二氧化硅（SiO2）、硅（Silicone）或其它金属。

根据本发明之实施例，遮挡片22可经由一种暂时性接着材料21黏贴于屏蔽20上。此一暂时性接着材料21可以是但不限于蜡、环氧树脂、或硅胶，并藉由网印（screen printing）或点胶（dispensing）方式涂布在遮挡片22与屏蔽20之间。

因此，使用者或自动化机台即可依据芯片点测结果，标记出不需喷涂荧光粉末的芯片位置，黏贴与芯片大小相当的遮挡片22于屏蔽20上，在后续喷涂荧光粉末时即可有效遮蔽非涂布区之芯片不沾覆荧光粉末或胶体。

之后，在步骤S108中，如图8、与图4至图5所示，利用屏蔽20上的对位点26对位于芯片上，其中屏蔽20与芯片之间可藉由一接合层（bonding layer）14相接合，并在二者对位完毕后开始喷涂荧光粉末24。

最后，在步骤S110中，如图6所示，将屏蔽20与芯片分离，使得荧光粉末24仅涂布于涂布区12a、12c、12d上，而未沾覆在非涂布区12b上。

因此，应用本发明提出之制程方法，不仅可克服习知喷涂荧光粉末必须整片晶圆喷涂的限制，在晶粒有缺陷或波长偏移时，更可做到仅喷涂荧光粉末于亮度及波长符合需求的晶粒上，以正确制作出发白光的发光二极管。

其次，如图7所示，在分离屏蔽20与发光二极管芯片12a、12b、12c、12d之后，本发明更可包括步骤：清洗屏蔽20及自屏蔽20上移除遮挡片22，以重复实施本发明之制程方法。

换言之，当重复多次本发明之制程方法，以喷涂不同种类与数量之荧光粉末时，使用者或测试机台即可依需求，而在同一片基板上制作出具有不同色温需求的白光，例如一片磊芯片上同时制作正白（CCT=5000K）与暖白（CCT=2800K）之白光发光二极管。

并且，本发明喷涂过程中遮挡所用的屏蔽可依需求于任何位置遮蔽不需喷涂的芯片，且屏蔽仍可重复使用，具有生产成本较低之优点。

至于，若有其余未喷涂荧光粉末的发光二极管芯片或蓝光晶粒，则仍然可贩卖给需要蓝光晶粒的客户，不仅解决现有技术造成的商业库存压力，也可有效地降低白光发光二极管的制作成本。

以上所述之实施例仅系为说明本发明之技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺之人士能够了解本发明之内容并据以实施，当不能以之限定本发明之专利范围，即大凡依本发明所揭示之精神所作之均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明之专利范围内。

Claims (9)

1.晶圆级发光二极管之制作方法，其特征在于：至少包括以下步骤：

提供一基板，其中该基板上具有多个发光二极管芯片；

点测该些发光二极管芯片，以将该些发光二极管芯片分类为一涂布区与一非涂布区；

黏贴至少一遮挡片于一屏蔽上，以遮蔽住该些发光二极管芯片中之该非涂布区；其中该遮挡片系经由一暂时性接着材料黏贴于该屏蔽上；

对位该屏蔽于该非涂布区上，并喷涂一荧光粉末；以及

分离该屏蔽与该非涂布区，使得该荧光粉末仅涂布于该些发光二极管芯片中之该涂布区上。

2.如权利要求1所述的晶圆级发光二极管之制作方法，其特征在于：其中点测该些发光二极管芯片的步骤，更包括：

储存该些发光二极管芯片之光电特性；以及

储存该些发光二极管芯片在该基板上之位置坐标，以分类出该涂布区与该非涂布区。

3.如权利要求1所述的晶圆级发光二极管之制作方法，其特征在于：其中在分离该屏蔽与该些发光二极管芯片之后，更包括：

清洗该屏蔽；以及

自该屏蔽上移除该遮挡片，以重复使用。

4.如权利要求1所述的晶圆级发光二极管之制作方法，其特征在于：其中该暂时性接着材料系为蜡、环氧树脂、或硅胶。

5.如权利要求1所述的晶圆级发光二极管之制作方法，其特征在于：其中该暂时性接着材料系经由网印或点胶方式涂布于该遮挡片与该屏蔽之间。

6.如权利要求1所述的晶圆级发光二极管之制作方法，其特征在于：其中该遮挡片之材料系为氧化铝、氮化铝、二氧化硅、硅或金属。

7.如权利要求1所述的晶圆级发光二极管之制作方法，其特征在于：其中该屏蔽之材料系为不锈钢、玻璃、镍、铜、镍钴或其合金及多层结构。

8.如权利要求1所述的晶圆级发光二极管之制作方法，其特征在于：其中该屏蔽系以电铸、雷射蚀刻、或化学蚀刻之方式制作而成。

9.如权利要求1所述的晶圆级发光二极管之制作方法，其特征在于：其中该基板之材料系为硅、锗、硅化锗、砷化镓、或金属。