LED基础知识培训(德豪进阶版)ppt课件.ppt

LED基本知识培训 田洪涛德豪润达中国珠海2010 6 3 1 大纲 1 引言2 封装与应用3 外延片生长4 芯片制作 2 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 3 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 4 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 5 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 6 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 7 LED封装 直插式 贴片式 Lamp SMD 注 SMD SurfaceMountedDevices 表面贴装器件 8 LED显示屏 9 LED信号指示 10 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 11 12 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 13 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 14 蓝光外延片生长设备MOCVD MetalOrganicChemicalVaporDeposition TS 15 Veeco 16 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 17 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 18 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 19 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 20 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 21 芯片制作主要工艺示意图 22 芯片制作主要工艺示意图 蒸镀ITO薄膜 光刻 腐蚀ITO 23 去胶 退火 24 光刻 显影 涂胶 蒸镀金属薄膜 剥离 25 生长SiO2钝化层 光刻 刻蚀SiO2 开电极窗口 去胶 26 27 减薄 研磨 28 蒸镀DBR 注 DBR DistributedBraggReflector 分布布拉格反射 SiO2 Ti2O5 裂片 激光划片 29 30 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 31 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 32 垂直结构芯片 Cree 33 34 35 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 36 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 37 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