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文档简介
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 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 lightemittingdiode 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 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10lm 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 SurfaceMountedDevices 表面贴装器件 LED显示屏 LED信号指示 LED照明 SSL 注 SSL SemiconductorSolidLighting 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 ToyotaGosei 丰田合成 Philips 飞利浦 SeoulSemiconductor 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 MetalOrganicChemicalVaporDeposition 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 涂胶 光刻胶 匀胶机 烘箱 光刻版 显影 芯片制作主要工艺示意图 芯片制作主要工艺示意图 蒸镀ITO薄膜 光刻 腐蚀ITO 去胶 退火 光刻 显影 涂胶 蒸镀金属薄膜 剥离 生长SiO2钝化层 光刻 刻蚀SiO2 开电极窗口 去胶 减薄 研磨 蒸镀DBR 注 DBR DistributedBraggReflector 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 1000in 25 4 m 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 1000milS r2 3 14 106mil2N 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 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 StaticDischarge 即 静电放电 通常用来评价电子器件对静电的承受能力
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