(57)【要約】    【課題】  比較的小型かつ軽量で、長時間にわたって効率的な動作寿命を有し、電力効率が高く、望ましい動作特性を有する半導体デバイスを提供するための方法を提供する。    【解決手段】  半導体デバイスにコーティングするための方法であって、前記半導体デバイスがｐ側およびｎ側を有し、前記方法が、ａ）懸濁粒子を収用する槽を提供するステップであって、前記懸濁粒子が第１の蛍燐光体材料の粒子および第２の蛍燐光体材料の粒子を含み、第１の蛍燐光体材料の粒子が約１μｍ〜約６μｍの範囲の平均粒度を有し、第２の蛍燐光体材料の粒子が約１２μｍ〜約２５μｍの範囲の平均粒度を有し、前記槽中における前記蛍燐光体材料の前記粒度分布が二峰形であることを特徴とするステップと、ｂ）半導体デバイスを前記槽中に配置するステップと、ｃ）前記槽と電気的に接触する陽極とｐ側との間に第１バイアス電圧を印加し、陽極をｐ側に対して正電圧に保持するステップと、ｄ）第２バイアス電圧をｐ側とｎ側との間に印加するステップとを有することを特徴とする。    【選択図】    図３A
2005286327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスにコーティングするための方法であって、前記半導体デバイスがｐ側およびｎ側を有し、前記方法が、
ａ）懸濁粒子を収用する槽を提供するステップであって、前記懸濁粒子が第１の蛍燐光体材料の粒子および第２の蛍燐光体材料の粒子を含み、第１の蛍燐光体材料の粒子が約１μｍ〜約６μｍの範囲の平均粒度を有し、第２の蛍燐光体材料の粒子が約１２μｍ〜約２５μｍの範囲の平均粒度を有し、前記槽中における前記蛍燐光体材料の前記粒度分布が二峰形であることを特徴とするステップと、
ｂ）半導体デバイスを前記槽中に配置するステップと、
ｃ）前記槽と電気的に接触する陽極とｐ側との間に第１バイアス電圧を印加し、陽極をｐ側に対して正電圧に保持するステップと、
ｄ）第２バイアス電圧をｐ側とｎ側との間に印加するステップとを有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に発光デバイスに関し、特に蛍燐光体コーティングを半導体デバイス上に形成する電気泳動法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の白色光源は、白熱灯および蛍光灯などのデバイスである。こうしたデバイスは、特にサイズ、消費電力、限られた動作寿命を含む望ましくないいくつかの特性を有する。特性が改善された別法による白熱光源が望まれる。
【０００３】
半導体デバイスは、電力効率および費用効率の両方が高い白熱光源を発見することを目標として、白色光の代替光源として研究されてきた。発光ダイオード（ＬＥＤ）はコンパクトであり、透明色の光を高効率で発光する。こうした発光ダイオードは固体要素であるため、ＬＥＤは、動作寿命が長く、初期駆動特性が良好であり、良好な耐振動性を示し、反復するＯＮ／OFF動作に耐える。したがって、これらの発光ダイオードは、様々な標識および様々な光源などの用途に広く使用されてきた。多くの用途では、ＬＥＤは、電力消費量が少ない適切な光源を提供することができる。
【０００４】
従来のＬＥＤは、一般に、狭い発光スペクトルを有し（単色光を生成する）、したがって、白色光を提供するために必要な広い発光スペクトルを持たない。最近、ＬＥＤの組合せを使用して、赤色、緑色および青色（Ｒ、ＧおよびＢ）の３種類の光成分を提供するデバイスが、白色光を提供するために使用されてきた。これらの発光ダイオードを使用する大型スクリーンＬＥＤディスプレイが使用されてきた。ＬＥＤが発光する光を拡散および混合するための計画は、こうしたデバイスが発光する光の所望の色調、輝度およびその他の要素の白色光を生成するために、こうしたデバイスでは重要になる。また、３種類のダイオード（Ｒ、ＧおよびＢ）を結合して白色光を提供するには、単一ダイオードより大きいパッケージが必要である。最近開発されたデバイスは、複数の光生成活性領域を単一の半導体チップ上に含み、複数の活性領域の各々は明確な波長領域で発光するため、活性領域の組合せが、白色光を発光する可視スペクトルをカバーする。
【０００５】
白色光を生成するためのもう１つの代表的な方法は、ＵＶまたは青色光発光ダイオードと、ＬＥＤの発光をより長波長の光にダウンコンバートする蛍燐光材料（蛍光体、燐光体など）とを組み合わせる。こうしたデバイスの場合、発光ダイオードの活性領域から発光するＵＶまたは青色光は、ＬＥＤが発光する光を受光するように配置された蛍燐光体組成物を起動（励起）させる。その結果、励起した蛍燐光体組成物は、より長波長の光を発光する。具体的には、可視スペクトル上に複数の波長を有する光を発光する発光デバイスである。可視スペクトル上の異なる波長を適切に組み合わせると、人の目に白色光として知覚される。蛍燐光体の構成は、一般に、発光光の色の平衡を変更するように調節される。たとえば、使用して成功した１つの蛍燐光体は、イットリウムアルミニウムガーネット：セシウムをドープした（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍燐光体である。ＹＡＧ：Ｃｅ蛍燐光体の利点は、セシウム活性剤は青色領域で強力に吸収し、この放射線を広い帯黄色スペクトルに内部でダウンコンバートして（低い周波数に変換して）、ＬＥＤから発光した青色光と結合して白色スペクトルを生成することである。可能性のあるその他の蛍燐光体システムは、２種類の活性剤を使用するかまたは青色もしくはＵＶ領域で励起させることができる。
【０００６】
場合によっては、蛍燐光体組成物は、各々の蛍燐光体が異なる波長で発光する複数の蛍燐光体を含む。たとえば、特許文献１および特許文献２は、反射カップ内に配置された青色ＬＥＤが蛍燐光体組成物により包囲される発光デバイスを開示している。青色ＬＥＤは青色光を発光し、その一部は、蛍燐光体組成物内の蛍燐光体を励起させる。蛍燐光体は、励起後に赤色および緑色光を発光するように選択する。デバイスは、一般に、青色光（ＬＥＤからの吸収されない発光）、赤色光および緑色光（蛍燐光体から）の組合せを発光する。この光の波長の組合せは、人の目に白色として知覚される。蛍燐光体は、一般に、デバイスの寿命が経過するにつれて老化し、ＬＥＤの発光をより高波長に変換する効率が変化する。したがって、デバイスの出力光特性は、特に複数の蛍燐光体を使用する場合、デバイスの寿命が経過するにつれて変化する。
【０００７】
ＬＥＤ上における蛍燐光体の堆積に一般に使用される商業的な技術は、液体ポリマー系、たとえばポリプロピレン、ポリカーボネート、またはより一般的にはエポキシ樹脂もしくはシリコーン中に混和された蛍燐光体粉末を使用することを含む。一般に、少量の蛍燐光体含浸エポキシは、ＬＥＤダイ上に単純に塗装するか、または分配してから、乾燥または硬化させる。次に、透明なエポキシレンズをダイの周囲に構成するが、蛍燐光体含浸エポキシを使用してＬＥＤレンズ全体を構成することができる。その他の技術も、蛍燐光体粉末を散布し、蛍燐光体粉末液体混合物をＬＥＤダイ上に直接スプレー塗装することを含む。
【０００８】
こうした蛍燐光体堆積法は、製造効率が悪く、結果も決して最適ではない。ダイオードの発光領域のみを選択的にコーティングするのではなく、蛍燐光体をダイオードパッケージ全体に堆積する。蛍燐光体の多くは無駄になり、塗布時に洗い流され、後に回収する必要がある。蛍燐光体は、ダイオードから蛍燐光体にエネルギーを効率的に転送する上で、ダイオード表面の最も望ましい位置に良好に接触するわけではない。さらに、現在の蛍燐光体堆積法は、多くの単一ダイオードにコーティングし、回路またはセラミックボード上に実装されたダイオードの大きいアレイにコーティングするために、大量生産に移行することが難しい。
【０００９】
電気泳動法は、半導体デバイスのコーティングに関連する蛍燐光体堆積に関して最近公表された。サマーズ（Ｓｕｍｍｅｒｓ）等の２００２年１０月２２日に出願された特許文献３では、懸濁粒子を含む槽を使用して、ｐ側およびｎ側を有する半導体デバイスに電気泳動的にコーティングする方法が示唆されている。最初のバイアス電圧は、陽極とｐ側との間に印加され、陽極をｐ側に対して正電圧に保持する。第２のバイアス電圧は、ｐ側とｎ側との間に印加され、懸濁粒子を半導体デバイス上に堆積させる。蛍燐光体堆積のための電気泳動法のその他の実施例は、特許文献４（コリンズＩＩＩ世（Ｃｏｌｌｉｎｓ、ＩＩＩ）等、２００３年１月１０日発行）に記載されている。’４８８特許の方法は、半導体デバイスをサブマウントに結合し、次に、第１バイアス電圧をサブマウントに印加し、第２バイアス電圧を帯電蛍燐光体粒子溶液に印加することを含む。帯電蛍燐光体粒子は、半導体デバイスの導電性表面に堆積する。
【特許文献１】米国特許第５，８１３，７５３号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９９８，９２５号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１０／２７７，２８５号明細書
【特許文献４】米国特許第６，５７６，４８８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以前に報告された電気泳動法は、たとえば、電気泳動槽中の成分の化学的特性、および半導体デバイス上の堆積材料の結果として得られる層の厚さの均一性に重点を置いていた。これらの方法は、従来のバルク法による蛍燐光体堆積に比べて優れた結果を達成し、色の再現性および均一性が改善された固体ランプを達成し、色が重要な用途により適すると報告されている。しかし、さらに改良および改善することが望まれる。半導体デバイス上に材料を堆積する方法であって、比較的小型かつ軽量で、長時間にわたって効率的な動作寿命を有し、電力効率が高く、望ましい動作特性を有する半導体デバイスを提供するための方法を得ることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、先行技術の上記の欠点に対処し、微粒子材料を半導体デバイス上に堆積するための電気泳動法を提供する。本発明は、ｐ側およびｎ側を有する半導体デバイスにコーティングする方法を提供する。この方法は、懸濁粒子を含む槽であって、懸濁粒子が第１の蛍燐光体材料の粒子、および第２の蛍燐光体材料の粒子を含むことを特徴とする槽を提供することを含む。第１蛍燐光体材料の粒子は、約１μｍ〜約６μｍの範囲の平均粒度を有し、第２蛍燐光体材料の粒子は、約１２μｍ〜約２５μｍの範囲の平均粒度を有し、したがって、槽中における蛍燐光体材料の粒度分布は二峰形（双峰形）の分布である。本発明の方法では、陽極は槽と電気的に接触し、半導体デバイスは、懸濁粒子と接触する槽中で堆積される。第１バイアス電圧は、陽極とｐ側との間に印加されて、陽極をｐ側に対して正電圧に保持する。第２バイアス電圧は、ｐ側とｎ側との間に印加されて、懸濁粒子を半導体デバイス上に堆積させる。
【００１２】
ｐ側とｎ側の相対的なバイアスは、コーティングを半導体デバイス上に堆積するかどうかを決定する。任意のプレコーティング処理は、シリカ（二酸化ケイ素）などの高抵抗性誘電材料を半導体デバイス上に堆積させるために使用する。プレコーティングは、半導体デバイスの表面上の電界を均一にすることができ、金属接続部または不動態化層などの局所的な特徴は、プレコーティングを施さない場合の蛍燐光体堆積時に、電界を擾乱する。
【００１３】
本発明は、ｐ側およびｎ側を有する発光デバイスにコーティングするための方法を提供する。この方法は、懸濁蛍燐光体粒子を含む槽を提供することを含み、懸濁蛍燐光体粒子は、第１蛍燐光体材料の粒子および第２蛍燐光体材料の粒子を含む。第１蛍燐光体材料の粒子は、約１μm〜約６μmの範囲の平均粒度を有し、第２蛍燐光体材料の粒子は、約１２μm〜約２５μmの範囲の平均粒度を有し、したがって、槽中における蛍燐光体材料の粒度分布は二峰形分布である。陽極は、発光ダイオードと共に槽中で堆積される。第１バイアス電圧は、陽極とｐ側との間に印加され、陽極をｐ側に対して正電圧に保持する。第２バイアス電圧は、ｐ側とｎ側との間に印加され、蛍燐光体粒子を発光ダイオード上に堆積させる。
【００１４】
ｐ側とｎ側の相対的なバイアスは、コーティングを発光ダイオード上に堆積するかどうかを決定する。任意のプレコーティング処理は、シリカなどの高抵抗性誘電材料を発光ダイオード上に堆積させるために使用する。プレコーティングは、発光ダイオードの表面上の電界を均一にすることができ、金属接続部または不動態化層などの局所的な特徴は、プレコーティングを施さない場合の蛍燐光体堆積時に、電界を擾乱する。
【００１５】
本発明のその他の目的、利点および新奇な特徴は、以下の説明および実施例に部分的に記載し、当業者にとって、以下の明細事項の説明を読むと明白になるか、または本発明の実施により学習されるであろう。本発明の目的および利点は、特に添付の請求の範囲で指摘する器具、組合せ、組成および方法により実現および達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の上記およびその他の特徴は、本明細書の方法の代表的な実施態様の説明、および該方法を実施するための具体的な装置の開示事項を図面に関して読むと理解されるであろう。
【００１７】
分かりやすくするために、実際的である場合、同じ参照符号を使用して、図面に共通する対応要素を示す。図面の構成部品は、一定の縮尺で描かれているわけではない。
【００１８】
本発明について詳細に説明する前に、特記しない限り、本発明は特定の材料、試薬、反応材料、製造プロセスなどは変更することができるため、これに限定されるのではないと考えるべきである。また、本明細書で使用する専門用語は、特定の実施態様を説明することのみを目的とし、限定する意図はないと考えるべきである。本発明では、各ステップは、論理的に可能な限り、異なる順序で実施することができる。しかし、以下に記載する順序が好ましい。
【００１９】
本明細書および添付の請求の範囲で使用する場合、単数形の「１つの」および「当該」は、文脈上明らかにそうではない場合を除いて、複数の指示対象を含むことに注意しなければならない。したがって、たとえば「１つの蛍燐光体粒子」は複数の蛍燐光体粒子を含む。本明細書および以下の請求の範囲では、逆の概念が明白ではない限り、以下の意味を有すると定義される多数の用語を引用する。
【００２０】
以下の説明は、本明細書で開示して主張する構成を実施する方法を当業者に完全に開示し、説明するために記載する。数（たとえば、量、温度など）に関しては正確であるように努力したが、多少の誤差および偏差は考慮に入れるべきである。特記されていない限り、部分は重量部であり、温度は℃であり、圧力は大気圧またはほぼ大気圧である。標準温度および圧力は、２０℃および１気圧と定義する。本発明の実施には、特記されていない限り、半導体製造、パッケージング、コーティング、材料合成などを使用し、これらは従来技術の範囲内である。こうした技術については、文献に完全に説明されている。
【００２１】
本明細書で使用する場合、「ＬＥＤ」または「発光ダイオード」は、半導体層（「チップ」）のスタックを有するデバイスであって、デバイスを貫流する電流を生成するようにバイアスされると光を発光する活性領域と、スタックに取り付けられた接点とを備えるデバイスを意味する。「蛍燐光体」は１つの波長の光を吸収し、異なる波長の光を発光する何らかの発光材料を意味する。「発光デバイス」は、ＬＥＤおよび蛍燐光体組成物を含むデバイスを意味し、蛍燐光体組成物は、ＬＥＤから励起光を受光し、この励起光より長波長を有する光を発光するように構成される。「励起」は、蛍燐光体組成物が光を受光するプロセスを意味する。「白色発光デバイス」は、白色光を生成することができる発光デバイスを意味する。「白色光」は、一般的な人の観察者が白色と知覚する光を意味し、白色光の特定の実施態様は、「相関色温度」（ＣＣＴ）が約３０００Ｋ〜約６５００Ｋで、演色評価数（「ＣＲＩ」）が約８５を超える光を含む。より代表的な実施態様では、ＣＣＴは約４８００〜約６５００Ｋの範囲である。これに関して、ＣＣＴは、色度が光源の色度に殆ど類似する理論上の黒体の絶対温度（ケルビン温度で表現される）として定義される。ＣＲＩは、標準に対して個々の色を示す光源の能力の指標であり、ＣＲＩ値は、同じ相関色温度の標準（一般に、黒体）と比較したランプのスペクトル分布の比較結果から導く。ＣＣＴおよびＣＲＩは共に、業界で公知であり、使用されている。
【００２２】
反射カップ内に実装された代表的なフラットＬＥＤの略図を図１に示す。上面８１および側面８２を有するＬＥＤチップ８０は、ｐ側８４（別な言い方では、ｐ型層又はｐ領域）と、活性領域８５（別な言い方では、活性層）と、ｎ側８６（別な言い方では、ｎ型層又はｎ領域）とを有する。第１リードフレーム８８および第２リードフレーム９０は、ＬＥＤチップ８０と回路基板（図示しない）との間に電気接続を形成することができる。ＬＥＤチップ８０は、第１リードフレーム８８内の反射カップ９２内に配置され、ＬＥＤチップ８０が生成した光を反射する。第１リードフレーム８８は、接触またはワイヤボンディングにより直接ｎ側８６に電気的に接続することができる。第２リードフレーム９０は、ＬＥＤチップ８０の上面または側面において金線９４により、ｐ側８４に電気的に接続することができる。
【００２３】
図１に示すフラットＬＥＤチップの代わりに、ＬＥＤチップは、台形の大きい面を上面に有する逆転台形の幾何学的形状を有することができ、その結果、ｐ側で生成された光は内部反射し、ＬＥＤチップから上方に通過する。逆転台形の幾何学的形状は、適切な反射角度を達成するために、余分なダイオード材料を必要とするという欠点を有する。台形またはその他の外形のＬＥＤチップは、反射カップの有無に関わらず使用することができる。
【００２４】
発光を達成するには、ＬＥＤチップ８０は、半導体のバンドギャップエネルギーと等価な２〜４Ｖで一般に順バイアスされ、つまりｐ側８４は、２〜４Ｖでｎ側８６上に保持される。一般に、光の発光はＬＥＤチップ８０のｐ側８４から発生して、ＬＥＤチップ８０の側面８２から最も強い強度で発光し、ｐ側８４の上面８１から、それより弱い強度で発光する。
【００２５】
蛍燐光体コーティングをＬＥＤチップ上に有するデバイスの場合、ＬＥＤチップから発光する光は、蛍燐光体コーティングを通過し、蛍燐光体コーティング中の蛍燐光体粒子は、ＬＥＤチップから発光する光の一部分（「励起光」）を吸収する。蛍燐光体粒子による励起光の吸収は、励起光のダウンコンバート （より長波長への変換）を生じ、その結果、励起光より長波長を有する光を生成する。したがって、蛍燐光体塗布ＬＥＤデバイスから発光する光は、（ａ）蛍燐光体コーティングを通過する（吸収されない）ＬＥＤチップから発光する光、および（ｂ）蛍燐光体コーティングから発光して、蛍燐光体が吸収し、ＬＥＤが発光する光のダウンコンバート から生じる光により、複数の波長成分を有する。
【００２６】
したがって、本発明は、粒子材料を半導体デバイス上に堆積させる方法を提供する。本発明による方法は、ｐ側およびｎ側を有する半導体デバイスにコーティングを行なう。この方法は、懸濁粒子を含む槽であって、懸濁粒子が、第１蛍燐光体材料の粒子および第２蛍燐光体材料の粒子を含む槽を提供することを含む。第１蛍燐光体材料の粒子は、約１μｍ〜約６μｍの範囲の平均粒度を有し、第２蛍燐光体材料の粒子は、約１２μｍ〜約２５μｍの範囲の平均粒度を有し、その結果、槽中における蛍燐光体材料の粒度分布は二峰形である、すなわち、二つのピークを有する。
【００２７】
本発明の方法では、陽極は、槽と電気的に接触して配置され、半導体デバイスは、槽内に配置され、懸濁粒子に接触する。第１バイアス電圧は、陽極とｐ側との間に印加され、陽極をｐ側に対して正電圧に保つ。第２バイアス電圧は、ｐ側（ｐ型層又はｐ領域）とｎ側（ｐ型層又はｐ領域）との間に印加されて、懸濁粒子を半導体デバイス上に堆積する。
【００２８】
ｐ側およびｎ側の相対的なバイアスは、コーティングを半導体デバイス上のどこに堆積するかを決定する。任意のプレコーティングプロセスは、シリカなどの高抵抗性誘電材料を半導体デバイス上に堆積するために使用される。プレコーティングは、半導体デバイスの表面上の電界を均一にする。半導体デバイスの表面では、金属接続部または不動態化層などの局所的特徴が、プレコーティングを施さない場合に蛍燐光体を堆積させる時に、電界を擾乱する。
【００２９】
本発明は、ｐ側およびｎ側を有する発光ダイオードにコーティングするための方法を提供する。この方法は、懸濁蛍燐光体粒子を含む槽であって、懸濁蛍燐光体粒子が第１蛍燐光体材料の粒子および第２蛍燐光体材料の粒子を含む槽を提供することを含む。第１蛍燐光体材料の粒子は、約１μm〜約６μmの範囲の平均粒度を有し、第２蛍燐光体材料の粒子は、約１２μm〜約２５μmの範囲の平均粒度を有し、その結果、槽中における蛍燐光体材料の粒度分布は二峰形である。
【００３０】
陽極は、槽と電気的に接触して配置され、発光ダイオードは槽中に配置されて懸濁粒子と接触する。第１バイアス電圧は、陽極とｐ側との間に印加され、陽極をｐ側に対して正電圧に保つ。第２バイアス電圧は、ｐ側とｎ側との間に印加されて、懸濁粒子を発光ダイオード上に堆積する。
【００３１】
ｐ側およびｎ側の相対的なバイアスは、コーティングを発光ダイオード上のどこに堆積するかを決定する。任意のプレコーティングプロセスは、シリカなどの高抵抗性誘電材料を発光ダイオード上に堆積するために使用される。プレコーティングは、発光ダイオードの表面上の電界を均一にする。発光ダイオードの表面では、金属接続部または不動態化層などの局所的特徴が、プレコーティングを施さない場合に蛍燐光体を堆積させる時に、電界を擾乱する。
【００３２】
図２は、材料を本発明の半導体デバイス上に選択的に堆積するための方法のフローチャートである。ステップ１００では、懸濁粒子を含む槽を提供する。懸濁粒子は、第１蛍燐光体材料の粒子および第２蛍燐光体材料の粒子を含む。一般に、この槽は、固体電解質が溶剤中に溶解した溶剤を含む。実施態様によっては、この槽は、蛍燐光体粒子が半導体デバイスの表面（たとえば、発光ダイオード）に付着するか、または互いに確実に付着するのを促進する結合材料も含む。電解質および結合在材料の選択は、本明細書の開示事項を前提として当業者の範囲内である。第１蛍燐光体材料の粒子は、約１μm〜約６μmの範囲の平均粒度を有し、第２蛍燐光体材料の粒子は、約１２μm〜約２５μmの範囲の平均粒度を有し、その結果、槽中における蛍燐光体材料の粒度分布は二峰形である。特定の実施態様では、槽中の懸濁粒子は、高抵抗性誘電材料を任意に含む。陽極は、槽と電気的に連絡して設けられ（ステップ１０２）、たとえば、槽中に配置される。半導体デバイスは、槽内に配置される（ステップ１０４）。一般に、半導体デバイスはＬＥＤであるか、または発光領域を有し、ｎ側およびｐ側を有するその他の半導体デバイスである。ステップ１０６では、第１バイアス電圧は、陽極と半導体デバイスのｎ側との間に印加され、陽極は、ｎ側に対して正に保持される。第２バイアス電圧は、半導体デバイスのｐ側とｎ側との間に印加される（ステップ１０８）。第２バイアス電圧は、一般に、逆バイアス、ゼロバイアスおよび順バイアス間で切換え可能であり、懸濁粒子は、半導体デバイスの所望の領域上に堆積される。また、本発明では、記載したステップは、論理的に可能な場合、異なる順序で実施して良い。たとえば、半導体デバイスは、陽極を設けるステップ１０２の前に、槽中に配置するステップ１０４が可能である。もう１つの実施例では、第２バイアス電圧を印加するステップ１０８は、第１バイアス電圧を印加するステップ１０６の前かまたは同時で良い。任意に、マスクを半導体デバイスに塗布すると、半導体デバイス上の堆積領域をさらに制限することができる。その他の層、異なる材料の堆積、半導体デバイスの異なる領域上への堆積、またはこれらの組合せは、方法を繰り返すことで可能である。
【００３３】
第１蛍燐光体材料は、約１μｍ〜約６μｍの範囲、一般に約２〜約５μｍの範囲の平均粒径を有する。一実施態様では、第１蛍燐光体材料は、第７５百分位数（Ｄ７５）と第２５百分位数（Ｄ２５）との差が約２μｍ〜約６μｍの範囲にある体積基準の粒度分布（粒度の体積分布）を有する。第２５百分位数（Ｄ２５）とは、それ以下の粒度（粒径）を有する粒子の占める体積が全体の２５％となる粒度（粒径）のことである。第７５百分位数（Ｄ７５）とは、それ以下の粒度（粒径）を有する粒子の占める体積が全体の７５％となる粒度（粒径）のことである。
【００３４】
第２蛍燐光体材料は、約１２〜約２５μｍの範囲、一般的に約１３〜約２２μm、より一般的には約１４〜約２０μmの範囲の平均粒径を有する。一実施態様では、第２蛍燐光体材料は、第７５百分位数と第２５百分位数との差が、約２μm〜約１０μm、より一般的には約３μm〜約６μmの範囲内になる体積基準の粒度分布を有する。
【００３５】
本明細書で使用する場合、第７５百分位数と第２５百分位数との差は、体積基準の粒度分布での第２５百分位数における粒度の数値（μm）を第７５百分位数における粒度の数値（μm）から減算して、２つの値の差を求めることにより計算する。この差は、第２５体積百分位数から第７５体積百分位数の粒径間隔である。蛍燐光体粒子の体積粒度分布は、５０μmの口径を有するコールターカウンタを使用して測定し、粒径の第２５体積百分位数および第７５体積百分位数を求める。
【００３６】
特定の実施態様では、第１蛍燐光体材料の粒子は、槽中における第１蛍燐光体材料および第２蛍燐光体材料の合計体積の少なくとも約２０体積％、または少なくとも約３０体積％、または少なくとも約４０体積％を構成する。特定の実施態様では、第２蛍燐光体材料の粒子は槽中における第１蛍燐光体材料および第２蛍燐光体材料の合計体積の少なくとも約２０体積％、または少なくとも約３０体積％、または少なくとも約４０体積％を構成する。また、第２蛍燐光体材料の粒子は、槽中における第１蛍燐光体材料および第２蛍燐光体材料の合計体積の多くとも約６０体積％、または多くとも約７０体積％、または多くとも約８０体積％を構成する。
【００３７】
粒度（直径）は、顕微鏡検査、フローソーティング、光の散乱などを含む適切な方法で決定される。コールターカウンタを使用して得られたデータを使用すると、蛍燐光体材料を含むサンプル中の粒子を特徴付けることができる。こうした実施態様では、粒子サンプル中にある０．４μm未満の直径を有する粒子の全体積は、一般に、サンプル中にある粒子全体の合計体積の５体積％未満である。特定の実施態様では、直径が約８０μｍを超える粒子は、粒度分布を決定する時に無視される。こうした実施態様では、粒子サンプル中における８０μmを超える直径を有する粒子の全体積は、一般に、サンプル中における全粒子の合計体積の５体積％未満である。したがって、特定の実施態様では、粒度分布は、０．４μm〜８０μmの範囲でのみ決定され、この範囲では二峰形である。粒度分布は、蛍燐光体材料の粒子を含むサンプル中の粒度に対する粒子個数をプロットして決定し、この場合、サンプルは、統計的に正確な（＞８０％程度）決定を行なうのに十分な大きさである。粒度分布の測定は、データ中のモード（ピーク）の決定を難しくする小さいノイズ「データ」を含むことが分かる。適切な平滑化関数を使用して粒度分布を分析すると、データ中の小さい変動を平滑化して、粒度分布モードの決定を比較的容易にすることができる。粒度分布に関する「二峰形（双峰形）」とは、粒子の少なくとも２つの異なる母集団が存在し、第１の母集団は、約１μm〜約６μmの範囲の平均粒度（又は平均粒径）を有し、第２の母集団は、約１２μm〜約２５μmの範囲の平均粒度（又は平均粒径）を有し、中間粒度の粒子の個数は相対的に欠如している（つまり、第１母集団の平均粒度と第２母集団の平均粒度との間の粒度分布には、相対的に最小値が存在する）。
【００３８】
特定の実施態様では、第１蛍燐光体材料の特性（化学的組成、または「タイプ」）は、第２蛍燐光体材料の特性と同じである。こうした実施態様では、槽の形成は、約１μm〜約６μmの範囲の平均粒度を有する蛍燐光体粒子の第１「粉体（粒子集合物、ロット）」を取得し、約１２μm〜約２５μmの範囲の平均粒度を有する蛍燐光体粒子の第２「粉体（粒子集合物、ロット）」を取得し、第１および第２粉体を槽中で混合して行なう。こうした特定の実施態様では、各々の粉体は、所望の粒度分布を有するように選択する。たとえば、第１粉体は、第７５体積百分位数と第２５体積百分位数との粒径差が、約２μm〜約６μmの範囲である粒度分布を有し、第２粉体は、第７５体積百分位数と第２５体積百分位数との粒径差が、約２μm〜約１０μm、より一般的には約３μm〜約６μmの範囲である粒度分布を有する。サイズが異なる蛍燐光体材料の２つの「粉体」が槽中で結合すると、槽中における蛍燐光体粒子の二峰形粒度分布が得られる。これに関連して、「粉体」は、蛍燐光体材料の粒子が所望の粒度分布を有するように、たとえば、粒子をスクリーニング（ふるい分け）して粒度に基づいて粒子を分離し、さらに、たとえば、所望の粒度の粒子が得られるように製造プロセスを制御することにより調製される蛍燐光体材料を意味する。蛍燐光体粒子は、予めスクリーニングされた粉体で供給される（たとえば、購入する）か、または所望の粉体を得るように粉砕およびスクリーニングする。適切な蛍燐光体組成物を取得するための、当業者が周知している何らかのその他の方法を使用して良い。
【００３９】
特定の実施態様では、第１蛍燐光体材料の特性は、第２蛍燐光体材料の特性とは異なる。こうした実施態様によっては、第１蛍燐光体材料は、約１μm〜約６μmの範囲の平均粒度を有し、第２蛍燐光体材料は、約１２μm〜約２５μmの範囲の平均粒度を有し、この場合、個々の蛍燐光体材料は「単峰形」粒度分布を有するが、槽中における蛍燐光体材料の組合せは、二峰形粒度分布を提供する。
【００４０】
しかし、第１蛍燐光体材料の特性が第２蛍燐光体材料の特性と異なるその他のこうした実施態様では、第１蛍燐光体材料および第２蛍燐光体材料の一方または両方が二峰形粒度分布を有する場合がある。たとえば、蛍燐光体材料の各々は、平均粒径が約１μm〜約６μmの範囲である蛍燐光体粒子の第１「粉体」と、平均粒径が約１２μm〜約２５μmの範囲である蛍燐光体粒子の第２「粉体」とを含むことがある。第１蛍燐光体材料の第１粉体の平均粒度は、第２蛍燐光体材料の第１粉体の平均粒度と実質的に同じであり（±２μmの誤差）、第１蛍燐光体材料の第２粉体の平均粒度は、第２蛍燐光体材料の第２粉体の平均粒度と実質的に同じである（±２μmの誤差）。次に、槽は、第１蛍燐光体材料と第２蛍燐光体材料とを混合し、槽中の蛍燐光体材料の粒子が二峰形粒度分布を有するようにして得られる。
【００４１】
蛍燐光体材料の特性は、一般に、コーティングされる半導体デバイスの発光特性、特定の蛍燐光体材料の励起および発光特性、並びに本明細書の開示事項を前提として当業者にとって明白なその他の基準を含む多くの基準に基づいて選択する。実施態様によっては、励起後に赤色光を発光するあるタイプの蛍燐光体材料は、槽中で使用するために選択され（たとえば、第1蛍燐光体材料または第2蛍燐光体材料の一方として）、励起後に緑色光を発光する別のタイプの蛍燐光体材料は、槽中で使用するように選択される（たとえば、第1蛍燐光体材料または第2蛍燐光体材料の他方として）。青色光を発光することができるダイオードは、槽中で電気泳動的に塗布され、こうした実施態様では、一般的な人の観察者が白色と知覚する光を発光する。特定の実施態様では、励起後に黄色光を発光するタイプの蛍燐光体材料が選択される。一実施態様では、槽中には、蛍燐光体材料のタイプの組合せが含まれ、組合せとしては、３種類のタイプの蛍燐光体材料、たとえば、励起後に青色光を発光する第1のタイプの蛍燐光体粒子、励起後に緑色光を発光する第２のタイプの蛍燐光体粒子、および励起後に赤色光を発光する第３のタイプの蛍燐光体粒子が挙げられる。
【００４２】
各タイプの蛍燐光体粒子の正確な波長範囲は、使用可能な蛍燐光体源、発光デバイスの所望の色属性（たとえば、発光する白色光の「相関色温度」）、ＬＥＤの選択肢などから選択することにより決定する。こうした設計パラメーターは、本明細書の開示事項を前提として当業者の範囲内である。有効な蛍燐光体材料およびその他の情報は、ミューラーマッハ（Ｍｕｅｌｌｅｒ−Ｍａｃｈ）等の「ＩＩＩ族窒化物に基づく高電力蛍燐光体変換発光ダイオード」（Ｈｉｇｈ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒ−Ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ＩＩＩ−Ｎｉｔｒｉｄｅｓ）、ＩＥＥＥ  Ｊ．Ｓｅｌ．Ｔｏｐ．Ｑｕａｎｔ．Ｅｌｅｃ．８（２）：３３９（２００２年）に見られる。
【００４３】
槽中に含まれる各々の蛍燐光体材料は、一般に、ある範囲の粒度で得られる。実施態様によっては、蛍燐光体粒子の平均粒径は、２〜５μｍの範囲である。しかし、比較的大きい蛍燐光体粒子は、より効率的に光を発光する傾向があるため、蛍燐光体粒子の均一なコーティングを得ることは、粒度の増加につれてさらに難しくなる。電気泳動堆積法は、比較的大きい蛍燐光体粒子、たとえば、平均粒径が約１３μｍ〜約２０μｍ、D９０が約３０μｍ〜約４５μｍの範囲である粒子に満足に使用されてきており、D９０は、粒子の９０体積％が、それより小さくなるような粒度である。
【００４４】
蛍燐光体支持表面上の蛍燐光体組成物の厚さは、一般に、約１５μｍ〜約１５０μｍ以上の範囲、より一般的には約２０μｍ〜約１２０μｍ、さらに一般的には約２５μｍ〜約１００μｍの範囲だが、特定の実施態様はこれらの範囲外である。蛍燐光体組成物は、一般に、蛍燐光体支持表面上の絶縁保護コーティングである。絶縁保護コーティングは、均一な厚さを有するコーティングであり、厚さは約２０％を超えて変化せず、一般には約１０％にすぎない。蛍燐光体堆積のための電気泳動プロセスに関するその他の情報は、米国特許出願第２００２／０１８７５７１号および２００３年４月２８日出願の米国特許出願第１０／４２５，８６０号に開示されており、これらの特許は、全体的に引用することにより本明細書に援用する。
【００４５】
図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、本発明の半導体デバイス上に材料を選択的に堆積するための方法に関する装置のブロック図および電位プロットである。蛍燐光体粒子が発光ダイオード（ＬＥＤ）上に堆積する例示的な例を提示する。
【００４６】
電気泳動（ＥＰ）堆積装置３０は、槽３２と、陽極３４と、第１電源３６と、第２電源３８とを備える。ＥＰ堆積装置３０は、コーティングされる半導体デバイス５０に接続される。半導体デバイス５０に対する電気接続は、半導体デバイス５０の構成に依存する。リードフレームに接続されるＬＥＤランプの場合、電気接続はリードフレームを介して行なわれる。多数のリードフレームが並列接続され、コーティング用のバッチ（単位）を構成する。複数のＬＥＤチップを含むＬＥＤウェハまたは回路基板の場合、電機接続は、各々のＬＥＤ接合部に接続を提供するインターフェースを介して行なわれる。電気接続は、半導体デバイス全体に電圧を供給する機能を果たす何らかの構成により行なわれる。
【００４７】
槽３２は、イソプロピルアルコールなどの流体溶剤、および硝酸マグネシウム（Ｍｇ（ＮＯ3）2）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ3）、または流体溶剤中で溶解した時に帯電イオン状に分離するその他の化合物（塩、酸または塩基）などの固体電解質を含む。溶剤中で溶解して結果として得られる電解質は、溶剤を導電性にするために使用される。槽３２は、本明細書に記載するように、蛍燐光体粒子などの懸濁粒子も含む。槽３２は、一般に、半導体デバイスをバッチ処理するための水盤内に保持されるが、その他の実施態様では、槽３２は、連続処理用のチャネルを貫流する。一般に、少量の水が槽３２に添加され、反応速度および付着特性を強化する。硝酸マグネシウム電解質の例示的な例では、水酸化マグネシウムが、マグネシウムイオンと反応する水の加水分解により陰極に精製される。水酸化マグネシウムは、陰極上に堆積した蛍燐光体に対する結合剤として作用し、基板表面に対する蛍燐光体の付着を高める。又、電解質は、蛍燐光体粒子などの堆積される粒子を正帯電し、その結果、粒子は、電界により陰極上に推進され、そこで付着する。
【００４８】
ＥＰ堆積装置３０は、一般に、槽３２を混合状態に保つための攪拌デバイス（図示しない）を備える。溶液は、２４時間攪拌するなどの攪拌により十分に混合される。陽極３４は、白金、炭素、またはその他の不活性材料の大きいプレートである。半導体デバイス５０は、半導体デバイス５０または複数の半導体デバイスを支持するフレーム（図示しない）と共に、槽３２中に機械的に配置される。一般に、このフレームは、槽３２の流れを妨げるのを防止するように配置される。フレームは、半導体デバイスを槽中に配置する機能を果たす任意の構成で良い。
【００４９】
半導体デバイス５０は、ｐ−ｉ−ｎ接合部（PIN接合部）を有し、ｐ側５２と、活性領域５４と、ｎ側５６とを備える。半導体デバイス５０は、半導体接合部を有する任意の半導体デバイスであり、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、電子発光デバイス、レーザダイオード、ｐｎｐまたはｎｐｎトランジスタ、電荷結合デバイスＣＣＤ、ＣＭＯＳ撮像装置、アモルファスシリコンデバイス、Ｘ線撮像装置、フォトトランジスタ、またはその他の何らかの半導体もしくは半導体デバイスアレイが挙げられる。１個または複数の半導体デバイスを槽内に配置し、電源に接続する。第１電源３６は、半導体デバイス５０の陽極３４とｐ側５２との間に接続されて、第１バイアス電圧を供給し、第２電源３８は、半導体デバイス５０のｐ側５２とｎ側５６との間に接続されて、第２バイアス電圧を供給する。第１電源３６は、陽極３４をｐ側に対して正電圧に維持し、蛍燐光体粒子を半導体デバイス５０方向に推進する。ｐ側５２は、槽の陰極として作用する。半導体デバイス５０は、単一ＬＥＤなどの単一デバイス、または半導体デバイスのアレイ、たとえば、ＰＣ基板上に実装された複数のＬＥＤである。
【００５０】
当業者は、陽極３４とｐ側５２との間における特定の電極の分離、電圧、および半導体デバイスの構成は、条件、サンプルのサイズ、導電性、および所望の結果に応じて異なることが分かるであろう。たとえば、陽極３４とｐ側５２との間における約３〜１０ｃｍの電極の分離、並びに第１電源３６における約４０〜５００Ｖの電圧を使用する。電流は、塗布される面積のサイズおよび所望の堆積時間に応じて、約５〜１００ｍＡ／ｃｍ２の間で変化する。２〜１０ｍｇ／ｃｍ2のコーティングを有する４０μｍという小さい特徴のサイズは、現行のＥＰ堆積プロセスで達成された。
【００５１】
半導体デバイス５０全体に電位を印加することは、蛍燐光体粒子の堆積に局所的に影響を与える。局所的な電界強度は、陽極３４とｐ側５２との間の電界強度よりはるかに大きい。なぜなら、半導体デバイス５０における活性領域５４の厚さは一般に非常に小さいためである。一実施態様では、第２電源３８は、ｐ側５２に対してｎ側５６に正電圧を供給し、その結果、半導体デバイス５０は逆バイアスされる。もう１つの実施態様では、第２電源３８は切換え可能であり、第２電源３８は、ｐ側５２に対してｎ側５６に正電圧を供給し（半導体デバイス５０は逆バイアスされる）、ｐ側５２に対してｎ側５６に中性電圧を供給するか（半導体デバイス５０はゼロバイアスされる）、またはｐ側５２に対してｎ側５６に負電圧を供給する（半導体デバイス５０は順バイアスされる）。
【００５２】
図３Ａは、第１電源３６を陽極３４とｐ側５２との間に接続し、第２電源３８をｐ側５２とｎ側５６との間に接続して電圧を供給する実施例を示すが、異なる構成を使用して、所要の相対電圧を生成することができる。もう１つの実施態様では、第２電源は、陽極３４とｎ側５６との間に接続して、半導体デバイス５０全体に第２バイアス電圧を提供することができ、この場合、第１電源３６は、陽極３４とｐ側５２との間に接続された状態を保つ。さらにもう１つの実施態様では、ｐ側５２とｎ側５６とを互いに短絡させて、半導体デバイス５０をゼロバイアスすることができる。
【００５３】
図３Ｂは、半導体デバイスの異なるバイアスに関し、図３Ａに示す要素の位置と相対的な電位プロットを示す。陽極３４とｐ側５２（槽の陰極）との間の電位は、第１電源３６により供給される。実験では、陽極３４とｐ側５２との間にある３〜６ｃｍの間隔を２０〜２００Ｖの電位に使用して、３．３３〜６６．６７Ｖ／ｃｍの電界強度を生成した。ｐ側５２とｎ側５６との間の電位は、第２電源３８により供給される。半導体デバイス５０全体の電圧降下は、陽極３４とｐ側５２との間の電位と比較して大きさが小さいが、ｐ側５２とｎ側５６との間の間隔は小さく、結果として得られる電界強度は大きい。半導体デバイス５０全体の電圧降下が約０．２〜０．４Ｖで、間隔が１〜２μｍの場合、約２，０００Ｖ／ｃｍの電界強度を生成する。実際の効果は、溶液と半導体デバイスの側面との間の局所的な相互作用によりより小さいが、電界強度は十分であり、様々なバイアスモードを使用して異なる結果を得ることができる。３つのバイアスモードは、第２電源３８の電圧がどのように印加されるかに応じて決定され、ｐ側電圧がｎ側電圧より大きい場合は順バイアス、ｐ側電圧がｎ側電圧と同じである場合はゼロバイアス、ｐ側電圧がｎ側電圧より小さい場合は逆バイアスである。
【００５４】
ｐ側とｎ側との間のゼロバイアスでは、半導体デバイス５０全体の電界はｐ側５２でゼロであり、次第に負になった後（たとえば、ＩｎＧａＮダイオードの場合は約２Ｖだけ負になる）、次第に増加して、ｎ側５６の開始で再びゼロになる。したがって、半導体デバイス５０全体の電位は、ｐ側５２とｎ側５６との間で次第に正になる。この条件では、ｐ側５２とｎ側５６との間が接続されると、最低電界点は活性領域５４の中心にあり、蛍燐光体粒子は最初にそこに付着する。
【００５５】
ほぼ平衡状態のゼロバイアスの場合、半導体デバイス５０における高度の接合電界が槽３２中に広がり、蛍燐光体粒子は、半導体デバイス５０の側面に沿って迅速に堆積される。しかし、高度の推進速度は、蛍燐光体粒子を高度の電界強度領域付近の槽３２から急速に枯渇させる可能性がある。枯渇する領域のサイズは、槽３２内における蛍燐光体粒子の拡散速度に応じて決まる。さらに蛍燐光体粒子が、槽３２内において、この高度の電解強度領域付近に拡散しない限り、蛍燐光体粒子がこの領域内に拡散する速度に適合するように、ＥＰ堆積プロセスを減速させて、層の厚さおよび堆積速度を制限する。
【００５６】
半導体デバイス５０全体の順バイアスの場合、半導体デバイス５０の枯渇領域全体の電圧降下は、印加電圧が半導体デバイス５０の内蔵バイアスに等しくなると共に、非常に小さくなる。したがって、半導体デバイス５０付近における槽３２の接合電界強度および電界分布は著しく減少し、ゼロに近くなる。ｎ側５６の電位はｐ側５２の電位に近く、槽３２内の最大電圧降下は、陽極３４と半導体デバイス５０の全表面との間に生じる。例示的なデバイスでは、蛍燐光体の堆積に差はなく、反射カップがｎ側に接続されている場合は、反射カップを含むＬＥＤ全体をカバーする。順バイアス電圧は、半導体デバイスの定格電圧より低く、半導体デバイスの損傷を防止することができる。
【００５７】
順バイアスを使用するもう１つの実施態様は、槽３２内部におけるＬＥＤからの発光を使用して、半導体デバイス５０の発光領域における蛍燐光体粒子の堆積を光電的に強化することを含む。これは、いくつかの材料の導電性をイオン化により強化する「光電効果」の結果である。したがって、ＬＥＤ光発光領域付近におけるイオン化された粒子の導電性が強化され、その結果、光束が高度である場合、比較的厚い堆積層が生じる。これは、ＬＥＤ光のより均一なダウンコンバートを生じ、その後、さらに等方性の発光をデバイスから生じる。
【００５８】
半導体デバイス５０全体の逆バイアスの場合、半導体デバイス５０のｎ側５６は、半導体デバイス５０のｐ側５２に対して高度の正電圧を有し、槽の陽極３４に対して小さい負電圧も有する。したがって、蛍燐光体粒子の堆積を推進する電位プロファイルは、槽の陽極３４と半導体デバイス５０のｐ側５２との間で最も急勾配である。殆どの蛍燐光体粒子は、ｐ側５２に堆積する。ＬＥＤにおける例示的な蛍燐光体堆積プロセスでは、蛍燐光体粒子は、好ましくは、殆どの用途における最善の性能の必要に応じて、ｐ側５２の上面、および活性領域５４に非常に近いＬＥＤの側面に堆積する。逆バイアス電圧は、半導体デバイスの逆バイアス絶縁破壊電圧（ブレークダウン電圧）未満に維持して、半導体デバイスの損傷を防止する。逆バイアス絶縁破壊電圧は、ＩｎＧａＮダイオードなどの殆どの半導体デバイスでは大きく、したがって、逆バイアス絶縁破壊電圧は実際的な制限を与えない。
【００５９】
異なるバイアスモードの連続的な印加は、半導体デバイス上における蛍燐光体粒子の堆積を所望の厚さおよび位置にするために使用される。半導体デバイスの順バイアスは、半導体デバイスの側面に塗布するために使用される。半導体デバイスの逆バイアスは、半導体デバイスの上面８１に塗布するために使用される。したがって、順バイアスおよび逆バイアスを交互にすることにより、半導体デバイスの上面と側面との間のコーティング厚さが最適になるコーティングプロファイルが堆積される。例示的なデバイスでは、蛍燐光体コーティングは、ＬＥＤの上面と側面との間に分布され、光が殆ど、またはまったく生成されない位置における蛍燐光体コーティングを洗浄しなくても、ＬＥＤからの光の生成を最適化することができる。
【００６０】
ＥＰ堆積プロセスは、図１のＬＥＤチップ８０を逆転させて、ｎ側が上面８１になり、ｐ側が反射カップ９２に取り付けられる場合にも使用される。ＥＰ堆積プロセスで逆バイアスを印加すると、蛍燐光体コーティングはｐ側に推進され、殆どの光が発光するｐ側付近のＬＥＤチップの側面をコーティングする。その後、逆バイアスまたは順バイアスを減少させると、ＬＥＤチップ上面のｎ側により多くの堆積を生じさせることができる。逆転したＬＥＤチップの場合、プレコーティングも使用することが可能であり、以下に記載するとおり、様々なデバイスの表面全体により均一な電位降下を生成することができる。
【００６１】
一実施態様では、コーティングは、半導体デバイスを逆バイアスしながら半導体デバイスに塗布される。もう１つの実施態様では、コーティングは、半導体デバイスを交互に順バイアスおよび逆バイアスしながら、半導体デバイスに塗布される。もう１つの実施態様では、コーティングは、半導体デバイスを最初にプレコーティングした後に、半導体デバイスに塗布される。
【００６２】
蛍燐光体粒子の堆積に関する例示的な例について本明細書で説明してきたが、本発明により半導体デバイス上に堆積するために槽３２中に懸濁する粒子は、蛍燐光体粒子に限られない。光学材料、高抵抗性誘電材料、シリカ（二酸化ケイ素）、二酸化チタン、またはＥＰ堆積により堆積させることが可能な任意の粒子、およびこれらの組合せを使用することができる。異なる材料は、一般に、槽内において単独で使用されるが、実施態様によっては、２種類以上の異なる材料を槽内で同時に混合する。
【００６３】
光学プレコーティングは、ＥＰ堆積プロセス時に半導体デバイスの表面全体で電位を擾乱し、結果として不均一なコーティングを生じる半導体デバイスの局所的な形態特徴を考慮して使用する。たとえば、金の電気接点は、多くの場合、半導体デバイスにおける高度にドープされた半導体に電気接続するために使用される。もう１つの実施例では、誘電層は、半導体デバイスの様々な表面を不動態化するために塗布されることが多い。様々な材料の誘電定数の差は、半導体デバイス周囲の電気力線を擾乱し、力線は、金属などの表面上にある高導電性領域付近に集まり、誘電体などの低導電性領域付近に広がる。堆積する懸濁粒子のは力線をたどり、結果として不均一なコーティングが生じる。
【００６４】
プレコーティングは、高抵抗性誘電材料であり、たとえばシリカ（ＳｉＯ2）または二酸化チタン（ＴｉＯ2）、またはＥＰ堆積プロセスにより塗布されるその他の酸化物系が挙げられ、高抵抗性誘電材料は、槽中で懸濁粒子から堆積される。一実施態様では、プレコーティング用懸濁粒子は、蛍燐光体の堆積に使用した槽とは異なる槽に収用される。もう１つの実施態様では、プレコーティング用懸濁粒子は、蛍燐光体と同じ槽中で混合される。プレコーティングは、所望の光学的効果に応じて、可視光に対して透過性（たとえば、ＳｉＯ2）または散乱性（たとえば、ＴｉＯ2）で良い。プレコーティング用懸濁粒子は、最初は、電気力線が密に集まっている高導電性領域に堆積される。プレコーティングは、プレコーティング用懸濁粒子が堆積するにつれて、高導電性領域の導電性を低下させて力線を均一にし、その結果、プレコーティングプロセスが進むにつれて、以前の高導電性領域には、より少ないプレコーティング用懸濁粒子が堆積する。プレコーティングプロセスは、半導体デバイス全体に等しい電位表面を形成し、結果として、コーティングが均一に塗布される。
【００６５】
プレコーティングプロセスは、所望の厚さおよび位置に応じて半導体デバイス上にプレコーティングするために、異なるバイアスモードも使用する。例示的な半導体デバイスの場合、シリカプレコーティングは、最初はゼロバイアスで、次に順バイアスでＬＥＤ上に堆積される。ＬＥＤのｎ側および接合領域は、抵抗層を塗布される。蛍燐光体コーティングをその後逆バイアスモードで堆積する場合、堆積の推進領域は、ＬＥＤのｎ側および接合領域で少なくなり、蛍燐光体堆積が最も望ましいＬＥＤのｐ側における堆積が増加する。特定の実施態様では、プレコーティングプロセスで堆積する粒子は、電気泳動蛍燐光体堆積プロセスに関する本明細書の説明と同様、二峰形分布を有する。しかし、プレコーティングプロセスの平均粒度は、蛍燐光体材料の粒子の関して記載した範囲とは異なり、所望の粒度の有用な組合せで良い。特定の実施態様では、プレコーティングプロセスの平均粒度は、蛍燐光体材料の粒子に関して記載した範囲内である。さらに他の実施態様では、プレコーティングプロセスは、二峰形ではない粒度分布を有する蛍燐光体材料を使用する。
【００６６】
もう１つの実施態様では、プラスチックまたはフォトレジストなどの疎水性マスクを半導体デバイスに塗布して、半導体デバイス上の選択した領域および対応するパッケージが槽に露出されるのを防止する。このマスクは、半導体デバイスをパッケージするために使用される特定の金属または導電性領域（たとえば、リードフレーム、回路相互接続部など）を絶縁する機能も果たす。これは、導電性の非発光領域への、蛍燐光体または誘電材料の不必要なコーティングを防止する。疎水性マスクは、従来の手段、たとえばマスクをスプレーする、シルクスクリーン、または蒸着など、従来の手段により塗布される。疎水性マスクは、スプレー装置、印刷装置、化学装置、または半導体デバイスにマスクを施す機能を果たす何らかの装置を使用して塗布される。
【００６７】
マスクの塗布は、デバイスパッケージを電解質槽に挿入する前、または材料によって単に一時的なものであり、後続の処理によりデバイスパッケージを保護する永久的な層になる。フォトレジストなどの適切な材料が一時マスクに使用され、溶剤溶液を使って容易に除去することができる。マスクの塗布は、各々のＥＰ堆積作業に使用する材料の量を減少するのにも役立つ。槽に露出される有効導電性表面積は減少し、後続の堆積作業のための槽中の蛍燐光体、誘電体および電解質を節約することになる。
【００６８】
当業者は、半導体デバイスを槽から取り出した後、多様な処置を施して製品を完成させることが分かるであろう。半導体デバイスは、槽から取り出して、イソプロピルアルコールで洗浄し、脱イオン水で洗浄して乾燥させ、たとえば、オーブン内で約２０分間にわたり、約１００〜２００℃で乾燥させる。任意に、半導体デバイスは、熱処理してコーティングを硬化させる。液体ポリマーシステム、たとえばポリプロピレン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂またはシリコンを使用して、必要に応じて、半導体デバイス上にレンズを構成する。
【００６９】
電気泳動槽は、一般に、少なくとも1種類、一般的には少なくとも２種類（または３種類もしくは４種類）のタイプの蛍燐光体粒子を含み、各々の蛍燐光体粒子は、独自の発光特性を有する。一実施態様では、電気泳動槽は、２種類のタイプの蛍燐光体粒子（第1タイプの蛍燐光体材料の蛍燐光体粒子、および第２タイプの蛍燐光体材料の蛍燐光体粒子）を含む。一実施態様では、槽内に配置された半導体デバイスは、青色ダイオードまたは紫色ダイオードから選択し、第１タイプの蛍燐光体粒子は、ダイオードからの光による励起後、赤色光を発光することが可能であり、第２タイプの蛍燐光体粒子は、ダイオードからの光による励起後、緑色光を発光することが可能である。したがって、こうした実施態様では、発光デバイスは、（ａ）ダイオードから発光され、蛍燐光体層を通過する（吸収されない）光、（ｂ）蛍燐光体が吸収し、ダイオードが発光する光のダウンコンバートにより生じる赤色光、および（ｃ）蛍燐光体が吸収し、ダイオードが発光する光のダウンコンバートにより生じる緑色光により、複数の波長成分を有する光を発光する。結果として、白色光を発光する発光デバイスができる。
【００７０】
もう１つの実施態様では、電気泳動槽は、二峰形粒度分布を有する単一タイプの蛍燐光体粒子であって、青色光または紫色光による励起後に黄色光を発光することが可能な蛍燐光体粒子を含む。したがって、こうした一実施態様では、発光デバイスは、（ａ）ダイオードが発光し、蛍燐光体層を通過する（吸収されない）光、および（ｂ）蛍燐光体が吸収し、ダイオードが発光する光のダウンコンバートにより生じる黄色光により、複数の波長成分を有する光を発光する。結果として、白色光を発光する発光デバイスができる。
【００７１】
蛍燐光体粒子は、ダウンコンバート可能であることを特徴とし、つまり、比較的短い波長の光により刺激（励起）した後、蛍燐光体粒子は比較的長波長の光を生成する（発光）。赤色発光の場合、本発明による使用に適する代表的な蛍燐光体粒子としては、ＳｒＳ：Ｅｕ2+（Ｅｕ2+ドープされたＳｒＳ）、ＣａＳ：Ｅｕ2+（Ｅｕ2+ドープされたＣａＳ）、ＣａＳ：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+（Ｅｕ2+、Ｍｎ2+ドープされたＣａＳ）、（Ｚｎ，Cｄ）Ｓ：Ａｇ+（Ａｇ+ドープされた（Ｚｎ，Cｄ）Ｓ）、Ｍｇ4ＧｅＯ5.5Ｆ：Ｍｎ4+（Ｍｎ4+ドープされたＭｇ4ＧｅＯ5.5Ｆ）、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ2+（Ｅｕ2+ドープされたＹ2Ｏ2Ｓ）、ＺｎＳ：Ｍｎ2+（Ｍｎ2+ドープされたＺｎＳ）、および先行技術で公知の励起後に、可視スペクトルの赤色領域に発光スペクトルを有するその他の蛍燐光体材料から選択した材料が挙げられる。緑色発光の場合、本発明の方法に使用するのに適する代表的な蛍燐光体粒子としては、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+（Ｅｕ2+ドープされたＳｒＧａ2Ｓ4）、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ（Ｃｕ、ＡｌドープされたＺｎＳ）、および先行技術で公知の励起後に、可視スペクトルの緑色領域に発光スペクトルを有するその他の蛍燐光体材料から選択した材料が挙げられる。特定の実施態様では、青色発光蛍燐光体粒子は、赤色および緑色発光蛍燐光体のほかに、本発明の方法に使用され、適切な青色発光蛍燐光体粒子は、たとえば、ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+，Ｍｇまたは先行技術で公知の励起後に、可視スペクトルの青色領域に発光スペクトルを有するその他の蛍燐光体材料を含む。もう１つの実施態様では、本発明の方法に使用するのに適する蛍燐光体粒子は、励起後に黄色光を生成し、たとえば、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ，Ｐｒ（Ｃｅ、Ｐｒドープされた（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12）、および本明細書に記載するように、励起後に可視スペクトルの黄色領域に発光スペクトルを有するその他の蛍燐光体材料が挙げられる。
【００７２】
特定の実施態様の蛍燐光体粒子は、フォスファ・テクノロジー・リミテッド（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｔｄ．）（イングランド、エセックス州）から入手できる。この調達先から入手した適切な蛍燐光体材料は、硫化ストロンチウム：ユーロピウム（ＳｒＳ：Ｅｕ2+）（部品番号、品名：ＨＬ６３／ＳＤ１）である。この蛍光材料は数種類の粒度で供給され、この蛍燐光体材料のこうした粉体の１つは、以下に記載する粒度分布を有する（５０μm口径を有するコールターカウンタにより測定して）。
【００７３】
【表１】
2005286327.tif 000003
この赤色発光蛍燐光体材料は、約６１５ｎｍに発光波長ピークを有し、約４６０〜４９０ｎｍの範囲に励起波長ピークを有する。
【００７４】
フォスファ・テクノロジー・リミテッド（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｔｄ．）から入手したもう１つの適切な蛍燐光体材料は、チオガレートストロンチウム：ユーロピウム（ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+）である。この蛍燐光体材料は数種類の粒度で供給され、この蛍燐光体材料の例示的な粉体の１つは、以下に記載する粒度分布を有する（５０μm口径を有するコールターカウンタにより測定して）。
【００７５】
【表２】
2005286327.tif 000004
この緑色発光蛍燐光体材料は、約５３５ｎｍに発光波長ピークを有し、約４４０〜４７０ｎｍの範囲に励起波長ピークを有する。
【００７６】
フォスファ・テクノロジー・リミテッド（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｔｄ．）から入手したもう１つの適切な蛍燐光体材料は、（イットリウムガドリニウム）アルミネート蛍燐光体（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｇｅ，Ｐｒ）である。この蛍燐光体材料は数種類の粒度で供給され、この蛍燐光体材料の例示的な粉体の１つは、以下に記載する粒度分布を有する（５０μm口径を有するコールターカウンタにより測定して）。
【００７７】
【表３】
2005286327.tif 000005
この黄色発光蛍燐光体材料は、約５７０ｎｍに発光波長ピークを有し、約４７０ｎｍの範囲に励起波長ピークを有する。
【００７８】
本発明によるデバイスに使用するのに適するその他の蛍燐光体は、上記およびその他の商業上の供給元から入手できる。蛍燐光体の調製は文献に記載されており、適切な蛍燐光体は、本明細書の開示事項を前提として、当業者が相応に調製することができる。
【００７９】
本発明に関する上記の実施態様は、本発明を完全に開示する目的上、かなり詳細に記載したが、当業者には、本発明の精神および原理を逸脱することなく、かかる詳細に多くの変更を加えることができることが評価されるであろう。したがって、本発明は、以下の請求の範囲によってのみ制限されるべきである。
【００８０】
すべての特許、特許出願、および本明細書に記載する出版物は、その全体を引用することにより本願に援用する。
【００８１】
本発明は、以下の実施態様を含む。
【００８２】
［実施態様１］半導体デバイスにコーティングするための方法であって、前記半導体デバイスがｐ側およびｎ側を有し、前記方法が、ａ）懸濁粒子を収用する槽を提供するステップであって、前記懸濁粒子が第１の蛍燐光体材料の粒子および第２の蛍燐光体材料の粒子を含み、第１の蛍燐光体材料の粒子が約１μｍ〜約６μｍの範囲の平均粒度を有し、第２の蛍燐光体材料の粒子が約１２μｍ〜約２５μｍの範囲の平均粒度を有し、前記槽中における前記蛍燐光体材料の前記粒度分布が二峰形であることを特徴とするステップと、ｂ）半導体デバイスを前記槽中に配置するステップと、ｃ）前記槽と電気的に接触する陽極とｐ側との間に第１バイアス電圧を印加し、陽極をｐ側に対して正電圧に保持するステップと、ｄ）第２バイアス電圧をｐ側とｎ側との間に印加するステップとを有することを特徴とする方法。
【００８３】
［実施態様２］半導体デバイスが、発光ダイオード（ＬＥＤ）、電子発光デバイス、レーザダイオード、ｐｎｐトランジスタ、ｎｐｎトランジスタ、電荷結合デバイスＣＣＤ、ＣＭＯＳ撮像装置、アモルファスシリコンデバイス、Ｘ線撮像装置、フォトトランジスタ、半導体、および半導体デバイスアレイから成る群から選択されることを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００８４】
［実施態様３］第１の蛍燐光体材料が、第７５百分位数（Ｄ７５）と第２５百分位数（Ｄ２５）との差が約２μｍ〜約６μｍの範囲にある体積基準の粒度分布を有することを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００８５】
［実施態様４］第２の蛍燐光体材料が、第７５体積百分位数と第２５百分位数との差が約２μｍ〜約１０μｍの範囲にある体積基準の粒度分布を有することを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００８６】
［実施態様５］懸濁粒子が、光学材料、高抵抗性誘電材料、シリカ、二酸化チタン、および第３の蛍燐光体材料から成る群の１つまたは複数をさらに含むことを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００８７】
［実施態様６］第２バイアス電圧が、逆バイアス、ゼロバイアスおよび順バイアスから成る群から選択されることを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００８８】
［実施態様７］ｐ側とｎ側との間に第２バイアス電圧を印加するステップが、逆バイアス、ゼロバイアスおよび順バイアス間で切換え可能な第２バイアス電圧を印加することをさらに含むことを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００８９】
［実施態様８］ｐ側とｎ側との間に第２バイアス電圧を印加するステップが、陽極とｎ側との間に電圧を印加することを含むことを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００９０】
［実施態様９］半導体デバイスにプレコーティングするステップをさらに有することを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００９１】
［実施態様１０］半導体デバイスにプレコーティングするステップが、半導体デバイスに高抵抗性誘電材料コーティングをプレコーティングすることを含むことを特徴とする、実施態様９に記載の方法。
【００９２】
［実施態様１１］第２バイアス電圧をｐ側とｎ側との間に印加するステップが、第２バイアス電圧をｐ側とｎ側との間に印加して、半導体デバイスに光を発光させ、該光が前記槽をイオン化することをさらに含むことを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００９３】
［実施態様１２］第１の蛍燐光体材料および第２の蛍燐光体材料の少なくとも一方が、ＳｒＳ：Ｅｕ2+、ＣａＳ：Ｅｕ2+、ＣａＳ：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+、（Ｚｎ，Cｄ）Ｓ：Ａｇ+、Ｍｇ4ＧｅＯ5.5Ｆ：Ｍｎ4+、ＺｎＳ：Ｍｎ2+から選択した材料を含むことを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００９４】
［実施態様１３］第１の蛍燐光体材料および第２の蛍燐光体材料の少なくとも一方が、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌから選択した材料を含むことを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００９５】
［実施態様１４］第１の蛍燐光体材料および第２の蛍燐光体材料の少なくとも一方が、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ，Ｐｒを含むことを特徴とする、実施態様１に記載の方法。
【００９６】
［実施態様１５］発光ダイオードにコーティングする方法であって、前記発光ダイオードがｐ側およびｎ側を有し、ａ）懸濁した蛍燐光体粒子を収用する槽を提供するステップであって、前記懸濁した蛍燐光体粒子が第１の蛍燐光体材料の粒子および第２の蛍燐光体材料の粒子を含み、第１の蛍燐光体材料の蛍燐光体粒子が約１μｍ〜約６μｍの範囲の平均粒度を有し、第２の蛍燐光体材料の蛍燐光体粒子が約１２μｍ〜約２５μｍの範囲の平均粒度を有し、前記槽中における前記蛍燐光体材料の前記粒度が二峰形であることを特徴とするステップと、ｂ）発光ダイオードを前記槽中に配置するステップと、ｃ）前記槽と電気的に接触する陽極とｐ側との間に第１バイアス電圧を印加し、陽極をｐ側に対して正電圧に保持するステップと、ｄ）第２バイアス電圧をｐ側とｎ側との間に印加するステップとを有することを特徴とする方法。
【００９７】
［実施態様１６］前記蛍燐光体粒子がダイオードから光を吸収し、該ダイオードからの光より長波長を有する光を発光することが可能であり、その結果、前記ダイオードから発光された光と、前記蛍燐光体粒子から発光された光との組合せが、人の目に白色に見えることを特徴とする、実施態様１５に記載の方法。
【００９８】
［実施態様１７］前記槽が、光学材料、高抵抗性誘電材料、シリカ、二酸化チタン、第３の蛍燐光体材料、電解質、および結合剤材料を含む群の１つまたは複数をさらに含むことを特徴とする、実施態様１５に記載の方法。
【００９９】
［実施態様１８］第１の蛍燐光体材料が、第７５百分位数と第２５百分位数との差が約２μｍ〜約６μｍの範囲にある体積基準の粒度分布（粒度の体積分布）を有することを特徴とする、実施態様１５に記載の方法。
【０１００】
［実施態様１９］第２の蛍燐光体材料が、第７５百分位数と第２５百分位数との差が約２μｍ〜約１０μｍの範囲にある体積基準の粒度分布（粒度の体積分布）を有することを特徴とする、実施態様１５に記載の方法。
【０１０１】
［実施態様２０］第２バイアス電圧が、逆バイアス、ゼロバイアスおよび順バイアスから成る群から選択されることを特徴とする、実施態様１５に記載の方法。
【０１０２】
［実施態様２１］
ｐ側とｎ側との間に第２バイアス電圧を印加するステップが、逆バイアス、ゼロバイアスおよび順バイアス間で切換え可能な第２バイアス電圧を印加することをさらに含むことを特徴とする、実施態様１５に記載の方法。
【０１０３】
［実施態様２２］ｐ側とｎ側との間に第２バイアス電圧を印加するステップが、陽極とｎ側との間に電圧を印加することを含むことを特徴とする、実施態様１５に記載の方法。
【０１０４】
［実施態様２３］ｐ側とｎ側との間に第２バイアス電圧を印加するステップが、第２バイアス電圧を逆バイアス、ゼロバイアスおよび順バイアス間で切り換えることをさらに含むことを特徴とする、実施態様２２に記載の方法。
【０１０５】
［実施態様２４］前記発光ダイオードにシリカをプレコーティングするステップをさらに有することを特徴とする、実施態様１５に記載の方法。
【０１０６】
［実施態様２５］発光ダイオードをマスクするステップをさらに有することを特徴とする、実施態様１５に記載の方法。
【０１０７】
［実施態様２６］第１の蛍燐光体材料および第２の蛍燐光体材料の少なくとも一方が、ＳｒＳ：Ｅｕ2+、ＣａＳ：Ｅｕ2+、ＣａＳ：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+、（Ｚｎ，Cｄ）Ｓ：Ａｇ+、Ｍｇ4ＧｅＯ5.5Ｆ：Ｍｎ4+、ＺｎＳ：Ｍｎ2+から選択した材料を含むことを特徴とする、実施態様１５に記載の方法。
【０１０８】
［実施態様２７］第１の蛍燐光体材料および第２の蛍燐光体材料の少なくとも一方が、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌから選択した材料を含むことを特徴とする、実施態様１５に記載の方法。
【０１０９】
［実施態様２８］第１の蛍燐光体材料および第２の蛍燐光体材料の少なくとも一方が、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ，Ｐｒを含むことを特徴とする、実施態様１５に記載の方法。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、半導体デバイス、特に発光ダイオードの作製に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】反射カップに実装される代表的なフラットＬＥＤの略図を示す。
【図２】本発明の半導体デバイス上に材料を選択的に堆積するための方法のフローチャートを示す。
【図３Ａ】本発明による半導体デバイス上に材料を選択的に堆積するための方法に関する装置を示す。
【図３Ｂ】本発明による半導体デバイス上に材料を選択的に堆積するための方法に関する電位プロットを示す。
【符号の説明】
【０１１２】
３０  堆積装置
３２  槽
３４  陽極
３６  電源
３８  電源
５０  半導体デバイス
５２  ｐ側
５４  活性領域
５６  ｎ側
８０  チップ
８１  上面
８２  側面
８４  ｐ側
８５  活性領域
８６  ｎ側
８８  リードフレーム
９０  リードフレーム
９２  反射カップ
９４  金線
【図１】
2005286327.tif 000006
【図２】
2005286327.tif 000007
【図３Ａ】
2005286327.tif 000008
【図３Ｂ】
2005286327.tif 000009