LED基础知识培训(德豪进阶版)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,LED,基本知识培训,田洪涛,德豪 润达,中国 珠海,2010-6-3,大纲,1、引言,2、封装,与,应用,3、外延片生长,4、芯片制作,P N,晶体二极管是一种由P型半导体和N型半导体形成的p-n结器件，最显著的特征是单向导电性（整流特性）。,1、单质半导体Si、Se等，,2、化合物InP、GaN、GaAs、SiC、ZnS、ZnO等,1,、引言,半导体材料分类：,LED,（,light emitting diode,）发光二极管,除了具有一般二极管的特性外，正向导通时能发出各种波长（颜色）的光,。,P,N,多量子阱,（MQW）,1、LED使用的都是化合物,半导体材料,2、PN结之间插入多量子阱结构提高发光效率,3、LED发光波长主要由多量子阱组分决定,LED 问世于20世纪60年代，起源于美国，在日本发扬光大。,70年代初，美国杜邦化工厂首先研发出镓砷磷 LED，发桔红色，可作仪器仪表指示灯用。,随着,技术进步，LED,发光颜色覆盖从,黄绿色,到,红外,的光谱范围。,80年代后，用液相外延技术，制作高亮度红色LED和红外二极管。,MOCVD技术用于外延材料生长后，,红光到深紫外,LED亮度大幅度提高,AlGaAs,使用于高亮度红光和红外,LED,。,AlGaInP,适用于高亮度红、橙、黄及黄绿,LED,。,GaInN,适用于高亮度深绿、蓝、紫和紫外,LED,。,90,年代半导体材料,GaN,使蓝、绿色,LED,光效达到,10 lm/w,，实现全色化,2,、,封装与应用,LED应用,显示,照明,:发光后能被人看到,传递信息,:发光后照亮别的物体，使别的,物体能被人看到。,应用,:显示屏、信号指示、景观装饰,应用,:各种光源、液晶背光源,LED,具有亮度高、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点,LED封装,直插式,贴片式,(Lamp),(SMD),【注】SMD:Surface Mounted Devices,表面贴装器件,LED显示屏,LED信号指示,LED照明（SSL）,【注】,SSL,:,S,emiconductor,S,olid,L,ighting,半导体固态照明,半导体照明走入家庭的瓶颈在于：,价格,、,可靠性,、,性价比,国际主流芯片大厂,Cree（科瑞）、Nichia（日亚）、Osram（欧司朗）、,Toyota Gosei,（,丰田合成,）,、,Philips（飞利浦）、,Seoul Semiconductor,（,首尔半导体,）,国内主要芯片厂家,厦门三安、杭州士兰、武汉华灿、上海蓝光、上海蓝宝,3,、外延片生长,外延的概念：向外延伸,（Epi）,同质外延：在同一种材质衬底（,GaN,）上外延生长,异质外延：在不同材质衬底（硅,Si,、蓝宝石,Al2O3,、碳化硅,SiC,）,上外延生长，（PSS）,蓝光外延片生长设备,MOCVD,（,Metal Organic Chemical Vapor Deposition,）,TS,Veeco,MOCVD,外延,生长,示意图,GaN缓冲层,蓝宝石衬底,原材料：NH3、Ga源,载气：H2、N2,n-GaN,原材料：NH3、Ga源,SiH4,载气：H2、N2,InGaN 多量子阱,原材料：NH3、Ga源、,In源,Al源、SiH4,载气：H2、N2,P-GaN,原材料：NH3、Ga源、Mg源,载气：H2、N2,蓝光外延片剖面结构示意图,源物料,:,蓝宝石衬底、,NH3,、,Ga,源、,In,源、,Al,源、,Mg,源、,SiH4,、,H2,、,N2,生长量子阱时已经决定LED发光颜色,LED亮度很大程度处决于外延生长过程,4,、芯片制作,芯片制作,电极制作,衬底减薄,芯片分割,检测、分拣,参见附属资料,电极制作,与普通二极管不同的之处：,1、要考虑出光效果,2、P型GaN掺杂问题导致P型接触困难,芯片,制作,主要工艺示意图,GaN缓冲层,蓝宝石衬底,n-GaN,InGaN 多量子阱,P-GaN,涂胶,；光刻胶；,匀胶机；烘箱,光刻版,曝光,曝光,显影,芯片,制作,主要工艺示意图,刻蚀,GaN缓冲层,蓝宝石衬底,n-GaN,InGaN 多量子阱,P-GaN,芯片,制作,主要工艺示意图,GaN缓冲层,蓝宝石衬底,n-GaN,InGaN 多量子阱,P-GaN,蒸镀ITO薄膜,光刻,腐蚀ITO,GaN缓冲层,蓝宝石衬底,n-GaN,InGaN 多量子阱,P-GaN,去胶,退火,GaN缓冲层,蓝宝石衬底,n-GaN,InGaN 多量子阱,P-GaN,光刻、显影,涂胶,蒸镀金属薄膜,剥离,GaN缓冲层,蓝宝石衬底,n-GaN,InGaN 多量子阱,P-GaN,生长SiO2钝化层,光刻,刻蚀SiO2，开电极窗口,去胶,GaN缓冲层,蓝宝石衬底,n-GaN,InGaN 多量子阱,P-GaN,减薄、研磨,GaN缓冲层,蓝宝石衬底,n-GaN,InGaN 多量子阱,P-GaN,蒸镀DBR,【注】,DBR,:,Distributed Bragg Reflector,分布布拉格反射,SiO2,Ti2O5,裂片,激光划片,芯片尺寸,外型尺寸，单位,mil,（英制）,1mil=1/1000 in,=25.4m,芯片是由外延片切出来的,例如：直径为,2in,的大园片切成尺寸为,10mil,的芯片，共能切成多少个？,1in=1000mil,S=r2=3.14106mil2,N=S/100=3.14 10000,（颗）,正装芯片和倒装芯片,正装普通尺寸小小芯片，工作电流,20mA,提高光透过收集率,克服蓝宝石低的热导率,利用热沉加速热的散发,可工作在较大电流如,350-1000mA,垂直结构芯片,Cree,P,电极,外延层,N,电极,陶瓷基板,金属层,N,电极,外延层,金属基板,外延,芯片,技术与管理,技术要求较高；管理要求相对较低,管理要求较高；技术要求相对较低,重点：技术进步,重点：,条件控制,SPC控制、6,管理；,预防永远比补救重要！力争一次把事情做好！,好的产品是做出来的，不是检验出来的。,质量管理的基本理念,质量管理主要目的是,及时,向生产线反馈信息，预防异常发生。,不仅要有好的工艺方案，而且要坚决执行。,质量提升无止境！,抗静电能力（ESD）,ESD,（,Electro-Static,D,ischarge,）,即静电放电,，通常用来评价电子器件对静电的承受能力。,LED行业通常的做法是在芯片（或者封装好的LED）上反向加载一个脉冲电压（模拟静电冲击），然后测试芯片（或者封装好的LED）的漏电，以此来评估芯片的抗静电能力。,LED ESD水平的高低处决于外延晶体质量、芯片制作过程。,谢谢！,