1、a,1,LED基本知識培訓(xùn),田洪濤 德豪 潤達 中國 珠海 2010-6-3,a,2,大綱,1、引言 2、封裝與應(yīng)用 3、外延片生長 4、芯片制作,a,3,晶體二極管是一種由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)器件，最顯著的特征是單向?qū)щ娦裕ㄕ魈匦裕?1、單質(zhì)半導(dǎo)體Si、Se等， 2、化合物InP、GaN、GaAs、SiC、ZnS、ZnO等,1、引言,半導(dǎo)體材料分類：,a,4,LED（light emitting diode）發(fā)光二極管,除了具有一般二極管的特性外，正向?qū)〞r能發(fā)出各種波長（顏色）的光。,多量子阱 （MQW）,1、LED使用的都是化合物半導(dǎo)體材料,2、PN結(jié)之間插入多量子阱

2、結(jié)構(gòu)提高發(fā)光效率,3、LED發(fā)光波長主要由多量子阱組分決定,a,5,LED 問世于20世紀(jì)60年代，起源于美國，在日本發(fā)揚光大。 70年代初，美國杜邦化工廠首先研發(fā)出鎵砷磷 LED，發(fā)桔紅色，可作儀器儀表指示燈用。 隨著技術(shù)進步，LED發(fā)光顏色覆蓋從黃綠色到紅外的光譜范圍。 80年代后，用液相外延技術(shù)，制作高亮度紅色LED和紅外二極管。,a,6,MOCVD技術(shù)用于外延材料生長后，紅光到深紫外LED亮度大幅度提高,AlGaAs使用于高亮度紅光和紅外LED。,AlGaInP適用于高亮度紅、橙、黃及黃綠LED。,GaInN適用于高亮度深綠、藍、紫和紫外LED。,90年代半導(dǎo)體材料GaN使藍、綠色LE

3、D光效達到10 lm/w，實現(xiàn)全色化,a,7,2、封裝與應(yīng)用,LED應(yīng)用,顯示,照明,:發(fā)光后能被人看到,傳遞信息,:發(fā)光后照亮別的物體，使別的 物體能被人看到。,應(yīng)用,:顯示屏、信號指示、景觀裝飾,應(yīng)用,:各種光源、液晶背光源,LED具有亮度高、功耗小、壽命長、工作電壓低、易小型化等優(yōu)點,a,8,LED封裝,直插式,貼片式,(Lamp),(SMD),【注】SMD:Surface Mounted Devices,表面貼裝器件,a,9,LED顯示屏,a,10,LED信號指示,a,11,LED照明（SSL）,【注】SSL:Semiconductor Solid Lighting,半導(dǎo)體固態(tài)照明,半

4、導(dǎo)體照明走入家庭的瓶頸在于：價格、可靠性、性價比,a,12,a,13,國際主流芯片大廠,Cree（科瑞）、Nichia（日亞）、Osram（歐司朗）、 Toyota Gosei（豐田合成）、Philips（飛利浦）、 Seoul Semiconductor（首爾半導(dǎo)體）,國內(nèi)主要芯片廠家,廈門三安、杭州士蘭、武漢華燦、上海藍光、上海藍寶,a,14,3、外延片生長,外延的概念：向外延伸（Epi）,同質(zhì)外延：在同一種材質(zhì)襯底（GaN）上外延生長,異質(zhì)外延：在不同材質(zhì)襯底（硅Si、藍寶石Al2O3、碳化硅SiC） 上外延生長，（PSS）,a,15,藍光外延片生長設(shè)備MOCVD （Metal Orga

5、nic Chemical Vapor Deposition ）,TS,a,16,Veeco,a,17,MOCVD外延生長示意圖,GaN緩沖層,藍寶石襯底,原材料：NH3、Ga源 載氣：H2、N2,n-GaN,原材料：NH3、Ga源 SiH4 載氣：H2、N2,InGaN 多量子阱,原材料：NH3、Ga源、In源 Al源、SiH4 載氣：H2、N2,P-GaN,原材料：NH3、Ga源、Mg源 載氣：H2、N2,a,18,藍光外延片剖面結(jié)構(gòu)示意圖,源物料:藍寶石襯底、NH3、Ga源、In源、Al源、Mg源、SiH4、H2、N2,生長量子阱時已經(jīng)決定LED發(fā)光顏色,LED亮度很大程度處決于外延生長過

6、程,a,19,4、芯片制作,芯片制作,電極制作,襯底減薄,芯片分割,檢測、分揀,參見附屬資料,a,20,電極制作,與普通二極管不同的之處：,1、要考慮出光效果,2、P型GaN摻雜問題導(dǎo)致P型接觸困難,a,21,芯片制作主要工藝示意圖,涂膠；光刻膠； 勻膠機；烘箱,光刻版,顯影,a,22,芯片制作主要工藝示意圖,a,23,芯片制作主要工藝示意圖,蒸鍍ITO薄膜,光刻,腐蝕ITO,a,24,去膠,退火,a,25,光刻、顯影,涂膠,蒸鍍金屬薄膜,剝離,a,26,生長SiO2鈍化層,光刻,刻蝕SiO2，開電極窗口,去膠,a,27,a,28,減薄、研磨,a,29,蒸鍍DBR,【注】DBR:Distrib

7、uted Bragg Reflector,分布布拉格反射,SiO2,Ti2O5,裂片,激光劃片,a,30,a,31,芯片尺寸,外型尺寸，單位mil（英制）,1mil=1/1000 in =25.4m,芯片是由外延片切出來的 例如：直徑為2in的大園片切成尺寸為10mil的芯片，共能切成多少個？ 1in=1000mil S=r2=3.14106mil2 N=S/100=3.14 10000（顆）,a,32,正裝芯片和倒裝芯片,正裝普通尺寸小小芯片，工作電流20mA,提高光透過收集率, 克服藍寶石低的熱導(dǎo)率, 利用熱沉加速熱的散發(fā), 可工作在較大電流如350-1000mA,a,33,垂直結(jié)構(gòu)芯片,Cree,a,34,a,35,a,36,外延,芯片,技術(shù)與管理,技術(shù)要求較高；管理要求相對較低,管理要求較高；技術(shù)要求相對較低,重點：技術(shù)進步,重點：條件控制,SPC控制、6管理；,預(yù)防永遠比補救重要！力爭一次把事情做好！,a,37,好的產(chǎn)品是做出來的，不是檢驗出來的。,質(zhì)量管理的基本理念,質(zhì)量管理主要目的是及時向生產(chǎn)線反饋信息，預(yù)防異常發(fā)生。,不僅要有好的工藝方案，而且要堅決執(zhí)行。,質(zhì)量提升無止境！,a,38,抗靜電能力（ESD）,ESD（Electro-Static Discharge）即靜電放電，通常用來評價電子器件對靜電的承受