專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光組件(semiconductor light-emitting device),特 別涉及一種具有高度發(fā)光效率及較佳的演色性(color rendering property)的半導(dǎo)體發(fā)光組件。所謂「白光」通常是指一種多顏色的混合光。以人眼所見的白光至少包括二種以上波長的色光所形成，例如藍(lán)色光加黃色可得到二波長的白光； 藍(lán)色光、綠色光、紅色光混合后可得到三波長的白光?，F(xiàn)在家庭用室內(nèi)照明光源如日光燈、U型省電燈泡及小型手電筒照明、 汽車/飛機(jī)/船內(nèi)的照明等，使用的光源所發(fā)射的光線皆為三波長的白光。此 外，目前薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)中所使用的背光源亦為三波長的 白光。由此可知，發(fā)出白光的發(fā)光模塊在照明市場中占有相當(dāng)大的比重?，F(xiàn)有的白光發(fā)光二極管主要包含兩種類型。第一種類型包括多個(gè)發(fā)光二 極管芯片，并通過調(diào)整通過每一個(gè)單色發(fā)光二極管芯片的電流來產(chǎn)生白光。 此外，第一種類型又可分為同時(shí)使用紅光、藍(lán)光及綠光的發(fā)光二極管芯片的 三波長型的白光發(fā)光二極管，以及使用黃光及藍(lán)光發(fā)光二極管芯片的二波長 型的白光發(fā)光二極管。雖然此種類型的白光發(fā)光二極管的發(fā)光效率較高，但 因?yàn)樾柰瑫r(shí)使用多個(gè)單色發(fā)光二極管芯片，所以其制作成本較高。第二種類型為以藍(lán)光發(fā)光二極管芯片搭配一黃色無機(jī)熒光粉(或黃色有 機(jī)熒光染料)以產(chǎn)生白光的白光發(fā)光二極管。其中，藍(lán)光發(fā)光二極管芯片所 發(fā)出的藍(lán)光的波長介于440nm及490nm之間。黃色無機(jī)熒光粉受到藍(lán)光照
射之后，可發(fā)出黃色的熒光，且當(dāng)黃色熒光與原有的藍(lán)光混光后，便可得到 所需的白光。此種類型的白光發(fā)光二極管在制作上較上述的第一種類型的白 光發(fā)光二極管容易且生產(chǎn)成本也較低，因此目前市面上的白光發(fā)光二極管大 多為此種類型。然而，由于第二種類型的白光發(fā)光二極管的發(fā)光效率較低，且其為二波 長型(僅由藍(lán)光及黃光進(jìn)行混光)的白光發(fā)光二極管，因此在演色性及顯示色 溫的表現(xiàn)上并不如其它三波長型的白光發(fā)光二極管。故第二種類型的白光發(fā) 光二極管所存在的缺點(diǎn)仍有待改善。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一目的是提供一種具有高度發(fā)光效率及較佳的演色性的半導(dǎo) 體發(fā)光組件，以解決上述問題。根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，所述半導(dǎo)體發(fā)光組件包含一基板(substrate)、 一多層結(jié)構(gòu)(multi-layer structure)、至少 一 個(gè)電極結(jié)構(gòu)(electrode structure)以及一光反射器(light reflector)。所述基板具有一上表面。所述多層結(jié)構(gòu)形成在所述基板的所述上表面 上。所述多層結(jié)構(gòu)包含至少一半導(dǎo)體材料層以及一發(fā)光區(qū)。所述多層結(jié)構(gòu)具 有一頂表面。所述至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)形成在所述多層結(jié)構(gòu)的所述頂表面上。 所述光反射器形成在所述多層結(jié)構(gòu)的所述頂表面上。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光組件(例如，白光發(fā)光二極管)可 以借助所述光反射器，致使所述半導(dǎo)體發(fā)光組件具有較高的發(fā)光效率及較佳 的演色性。


為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說明圖1是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光組件的截面視圖。
圖2是由圖1中的半導(dǎo)體發(fā)光組件延伸的另一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光 組件的截面視圖。圖3是本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光組件對(duì)不同顏色的光線的反射頻譜。圖4是本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光組件的截面視圖。 圖5是本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光組件的截面視圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光組件1的截面 視圖。在此較佳實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體發(fā)光組件l是以一發(fā)光二極管為例，但 不以此為限。所述發(fā)光二極管所發(fā)出的光線可以搭配一無機(jī)熒光粉或染料以 產(chǎn)生白光。如圖1所示，所述半導(dǎo)體發(fā)光組件1包含一基板10、 一多層結(jié)構(gòu)12、 至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)14以及一光反射器16。所述基板10可以是玻璃(SiO2)、硅(Si)、鍺(Ge)、氮化鎵(GaN)、砷化鎵 (GaAs)、磷化鎵(GaP)、氮化鋁(A1N)、藍(lán)寶石(sapphire)、尖晶石(spinnel)、 三氧化二鋁(Ab03)、碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎂(MgO)、 二氧化鋰 鋁(LiA102)、 二氧化鋰鎵(LiGa02)或四氧化鎂二鋁(MgAb04)。所述基板10具有一上表面100。所述多層結(jié)構(gòu)12形成在所述基板10 的所述上表面100上。所述多層結(jié)構(gòu)12包含至少一半導(dǎo)體材料層122以及 一發(fā)光區(qū)120。在一較佳實(shí)施例中，所述至少一半導(dǎo)體材料層122可以由一 II-VI族化合物或一 m-v族化合物所制成。所述多層結(jié)構(gòu)12具有一頂表面124。所述至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)14形成在 所述多層結(jié)構(gòu)12的所述頂表面124上。所述光反射器16形成在所述多層結(jié) 構(gòu)12的所述頂表面124上。請(qǐng)參閱圖2，圖2是由圖1中的半導(dǎo)體發(fā)光組件1延伸的另一較佳實(shí)施
例的半導(dǎo)體發(fā)光組件1的截面視圖。如圖2所示，除了形成在所述多層結(jié)構(gòu)12的所述頂表面124上外，所 述光反射器16可以形成在所述多層結(jié)構(gòu)12及所述基板10的側(cè)表面上。在一較佳實(shí)施例中，所述光反射器16可以利用涂布(coating)或黏貼 (adhesion)的方式形成在所述多層結(jié)構(gòu)12的所述頂表面124上，或同時(shí)形成 在所述多層結(jié)構(gòu)12及所述基板10的側(cè)表面上。在一較佳實(shí)施例中，所述光反射器16可以由至少一具有高折射率的材 料層及至少一具有低折射率的材料層相互堆棧而形成。舉例而言，所述至少一具有高折射率的材料層可以由氮化硅(SbN4)、 二 氧化鈦0^205)、氧化鉭(Ta20s)、五氧化二鈮,205)、氧化鈰(Ce02)或硫化鋅 (ZnS)所形成或以上所述化合物中的任意兩種化合物搭配而形成。此外，所 述至少一具有低折射率的材料層可以由二氧化硅(Si02)及/或氟化鎂(MgF。所 形成。舉例而言，所述光反射器16可以由氮化硅(折射率為1.89)及二氧化硅(折 射率為1.45)搭配而形成。請(qǐng)參閱圖3。圖3是本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光組件對(duì)不 同顏色的光線的反射頻譜。如圖3所示，在所述光反射器16由氮化硅及二氧化硅組成的情況下， 通過改變所述光反射器16的對(duì)數(shù)即可得到對(duì)不同顏色的光線所要的反射率。 在一較佳實(shí)施例中，如圖3所示，所述光反射器16對(duì)于紅光的反射率幾乎 可以達(dá)到0.9。在另一較佳實(shí)施例中，所述光友射器16可以是一反射器組合。 所述反射器組合可以由一藍(lán)光反射器、 一綠光反射器或一紅光反射器所組成，或由兩種以上上述的反射器所組成。所述藍(lán)光、綠光或紅光反射器的選擇可視實(shí)際情況所需而決定。通過控制所述光反射器16的厚度或?qū)?shù)可以控制入射至所述光反射器16的光線的最佳波長及反射率。理論上，所述光反射器16的厚度值為N入/4nm(N4、3、 5...， N為奇數(shù))。
請(qǐng)參閱圖4，圖4是本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光組件1的截 面視圖。如圖4所示，所述半導(dǎo)體發(fā)光組件1進(jìn)一步可以包含形成在所述光反射 器16上的一熒光層(fluorescent layer)18。根據(jù)Stoke Theory,熒光粉的激發(fā)效率與被激發(fā)光與光源的波長差有關(guān)。 以紫外光(UV)激發(fā)光為例，藍(lán)光激發(fā)效率最好，綠光次之，紅色最差。如果 以藍(lán)光激發(fā)，則綠光效率又遠(yuǎn)比紅光好，因而在設(shè)計(jì)光反射器組時(shí)可根據(jù)發(fā) 光效率自由調(diào)整反射率。例如，可將紅光反射率調(diào)成100%，綠光調(diào)成70%， 藍(lán)光調(diào)成50%，因此在熒光粉封裝后得到高效率及高演色性的白光LED。本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光組件l(例如，白光發(fā)光二極管)在經(jīng)過熒光粉封裝 及所述反射器組合的幫助下，的確可增加所述半導(dǎo)體發(fā)光組件1的發(fā)光效率 及光源的演色性。特別地，為補(bǔ)償紅光的出光強(qiáng)度，本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光組 件1能在不增加熒光粉量的情況下，通過改變所述光反射器16的對(duì)數(shù)便能 提升所述半導(dǎo)體發(fā)光組件1的發(fā)光效率及光源的演色性。請(qǐng)參閱圖5，圖5是本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光組件2的截 面視圖。如圖5所示，所述半導(dǎo)體發(fā)光組件2包含一基板20、 一多層結(jié)構(gòu)22、 一光反射器24、 一反射層28、至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)26以及一導(dǎo)熱基板30。 一 絕緣層32形成在所述導(dǎo)熱基板30上并且一電路層34形成在所述絕緣層32 上。如圖5所示，所述半導(dǎo)體發(fā)光組件2以一覆晶式結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管為例。 覆晶式結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管是將一發(fā)光二極管倒置并與導(dǎo)熱基板30接合而制 成。所述基板20具有一上表面200及一下表面202。所述多層結(jié)構(gòu)22形成 在所述基板20的所述上表面200上。所述多層結(jié)構(gòu)22包含至少一半導(dǎo)體材 料層222以及一發(fā)光區(qū)220。所述多層結(jié)構(gòu)22具有一頂表面224。所述光反 射器24形成在所述基板20的所述下表面202上。所述反射層28形成在所
述多層結(jié)構(gòu)22的所述頂表面224上。所述至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)26形成在所述 多層結(jié)構(gòu)22的所述頂表面224上及所述反射層28上。所述至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)26通過至少一個(gè)接合(bonding)層36與所述導(dǎo)熱 基板30及所述電路層34電性連接。所述接合層36可以由金屬制成，但不 以此為限。在一較佳實(shí)施例中，所述光反射器24可以由至少一具有高折射率的材 料層及至少一具有低折射率的材料層相互堆棧而形成。所述至少一具有高折 射率的材料層及所述至少一具有低折射率的材料層的成份如先前所述，在此 不予贅述。在另一較佳實(shí)施例中，所述光反射器24可以是一反射器組合。同樣地， 所述反射器組合的組件(element)如先前所述，在此不予贅述。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光組件(例如，白光發(fā)光二極管)可 以借助所述光反射器，致使所述半導(dǎo)體發(fā)光組件具有較高的發(fā)光效率及較佳 的演色性。 、以上己對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明并不限于所述 實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種 的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限 定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于，包含一基板，所述基板具有一上表面；一多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)形成在所述基板的所述上表面上，所述多層結(jié)構(gòu)包含至少一半導(dǎo)體材料層以及一發(fā)光區(qū)，所述多層結(jié)構(gòu)具有一頂表面；至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)，所述至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)形成在所述多層結(jié)構(gòu)的所述頂表面上；以及一光反射器，所述光反射器形成在所述多層結(jié)構(gòu)的所述頂表面上。
2、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述光反射器 形成在所述多層結(jié)構(gòu)及/或所述基板的側(cè)表面上。
3、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于進(jìn)一步包含形 成在所述光反射器上的一熒光層。
4、 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述光反射器 是由至少一具有高折射率的材料層及至少一具有低折射率的材料層相互堆 棧而形成。
5、 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述至少一具 有高折射率的材料層是由選自由氮化硅、二氧化鈦、氧化鉭、五氧化二鈮、 氧化鈽及硫化鋅所組成的一群組中的其中一個(gè)或其中二個(gè)所形成，并且所述 至少一具有低折射率的材料層是由二氧化硅及/或氟化鎂所形成。
6、 如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述光反射器 是一反射器組合。
7、 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述反射器組 合是由選自由一藍(lán)光反射器、 一綠光反射器及一紅光反射器所組成的一群組 中的其中一個(gè)或其中二個(gè)以上所組成。
8、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述至少一半 導(dǎo)體材料層是由一 n-vi族化合物或一 III-V族化合物所形成。
9、 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述基板是由 選自由玻璃、硅、鍺、氮化鎵、砷化鎵、磷化鎵、氮化鋁、藍(lán)寶石、尖晶石、 三氧化二鋁、碳化硅、氧化鋅、氧化鎂、二氧化鋰鋁、二氧化鋰鎵以及四氧 化鎂二鋁所組成的一群組中的其中一個(gè)所形成。
10、 一種半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于，包含 一基板，所述基板具有一上表面及一下表面；一多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)形成在所述基板的所述上表面上，所述多層 結(jié)構(gòu)包含至少一半導(dǎo)體材料層以及一發(fā)光區(qū)，所述多層結(jié)構(gòu)具有一頂表面；一光反射器，所述光反射器形成在所述基板的所述下表面上； 一反射層，所述反射層形成在所述多層結(jié)構(gòu)的所述頂表面上；至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)，所述至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)形成在所述多層結(jié)構(gòu)的所述 頂表面上及所述反射層上；以及一導(dǎo)熱基板， 一絕緣層形成在所述導(dǎo)熱基板上并且一電路層形成在所述 絕緣層上，所述至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)通過至少一個(gè)接合層與所述導(dǎo)熱基板及所 述電路層電性連接。
11、 如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述光反射 器是由至少一具有高折射率的材料層及至少一具有低折射率的材料層相互 堆棧而形成。
12、 如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述至少一 具有高折射率的材料層是由選自由氮化硅、二氧化鈦、氧化鉭、五氧化二鈮、 氧化鈰及硫化鋅所組成的一群組中的其中一個(gè)或其中二個(gè)所形成，并且所述 至少一具有低折射率的材料層由二氧化硅及/或氟化鎂所形成。
13、 如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述光反射 器是一反射器組合。
14、 如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述反射器 組合是由選自由一藍(lán)光反射器、 一綠光反射器及一紅光反射器所組成的一群組中的其中一個(gè)或其中二個(gè)以上所組成。
15、 如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述至少一 半導(dǎo)體材料層是由一 II-VI族化合物或一 III-V族化合物所形成。
16、 如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體發(fā)光組件，其特征在于所述基板是 由選自由玻璃、硅、鍺、氮化鎵、砷化鎵、磷化鎵、氮化鋁、藍(lán)寶石、尖晶 石、三氧化二鋁、碳化硅、氧化鋅、氧化鎂、二氧化鋰鋁、二氧化鋰鎵以及 四氧化鎂二鋁所組成的一群組中的其中一個(gè)所形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光組件。本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光組件包含一基板、一多層結(jié)構(gòu)、至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)以及一光反射器。所述基板具有一上表面。所述多層結(jié)構(gòu)形成在所述基板的所述上表面上。所述多層結(jié)構(gòu)包含一發(fā)光區(qū)以及至少一半導(dǎo)體材料層。所述多層結(jié)構(gòu)具有一頂表面。所述至少一個(gè)電極結(jié)構(gòu)形成在所述多層結(jié)構(gòu)的所述頂表面上。所述光反射器形成在所述多層結(jié)構(gòu)的所述頂表面上。
文檔編號(hào)F21V29/00GK101398156SQ200710180638
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月30日
發(fā)明者邱舒?zhèn)?申請(qǐng)人:廣鎵光電股份有限公司