LED基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)(德豪進(jìn)階版)

1、LEDLED基本知識(shí)培訓(xùn)基本知識(shí)培訓(xùn)田洪濤德豪德豪 潤(rùn)達(dá)潤(rùn)達(dá)中國(guó) 珠海2010-6-3大綱大綱1 1、引言、引言2 2、封裝、封裝與與應(yīng)用應(yīng)用3 3、外延片生長(zhǎng)、外延片生長(zhǎng)4 4、芯片制作、芯片制作P N 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?、單質(zhì)半導(dǎo)體Si、Se等，2、化合物InP、GaN、GaAs、SiC、ZnS、ZnO等1、引言、引言半導(dǎo)體材料分類：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(shí)能發(fā)出各種波長(zhǎng)（顏色）的光。 P N多量子阱（MQW）1、LED使用的都是化合

2、物半導(dǎo)體材料2、PN結(jié)之間插入多量子阱結(jié)構(gòu)提高發(fā)光效率3、LED發(fā)光波長(zhǎng)主要由多量子阱組分決定LED LED 問世于問世于2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代，起源于美國(guó)，在日本發(fā)揚(yáng)光大。年代，起源于美國(guó)，在日本發(fā)揚(yáng)光大。7070年代初，美國(guó)杜邦化工廠首先研發(fā)出鎵砷磷年代初，美國(guó)杜邦化工廠首先研發(fā)出鎵砷磷 LED LED，發(fā)桔，發(fā)桔紅色，可作儀器儀表指示燈用。紅色，可作儀器儀表指示燈用。 隨著隨著技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步，LEDLED發(fā)光顏色覆蓋從發(fā)光顏色覆蓋從黃綠色黃綠色到到紅外紅外的光譜的光譜范圍。范圍。 80 80年代后，用液相外延技術(shù)，制作高亮度紅色年代后，用液相外延技術(shù)，制作高亮度紅色LEDLED

3、和紅外和紅外二極管。二極管。MOCVDMOCVD技術(shù)用于外延材料生長(zhǎng)后，技術(shù)用于外延材料生長(zhǎng)后，紅光到深紫外紅光到深紫外LEDLED亮度大幅亮度大幅度提高度提高AlGaAs使用于高亮度紅光和紅外使用于高亮度紅光和紅外LED。AlGaInP適用于高亮度紅、橙、黃及黃綠適用于高亮度紅、橙、黃及黃綠LED。GaInN適用于高亮度深綠、藍(lán)、紫和紫外適用于高亮度深綠、藍(lán)、紫和紫外LED。90年代半導(dǎo)體材料年代半導(dǎo)體材料GaN使藍(lán)、綠色使藍(lán)、綠色LED光效達(dá)到光效達(dá)到10 lm/w，實(shí)，實(shí)現(xiàn)全色化現(xiàn)全色化2、封裝與應(yīng)用封裝與應(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

4、體能被人看到。應(yīng)用 :顯示屏、信號(hào)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(zhǎng)、工作電壓低、易小型化等優(yōu)點(diǎn)LED封裝直插式貼片式(Lamp)(SMD)【注】SMD:Surface Mounted Devices,表面貼裝器件LEDLED顯示屏顯示屏LEDLED信號(hào)指示信號(hào)指示LEDLED照明（照明（SSLSSL）【注】SSLSSL:S Semiconductor S Solid L Lighting,半導(dǎo)體固態(tài)照明半導(dǎo)體照明走入家庭的瓶頸在于：價(jià)格價(jià)格、可靠性可靠性、性價(jià)比性價(jià)比國(guó)際主流芯片大廠國(guó)際主流芯片大廠CreeCree（科瑞）、（科瑞）、NichiaNi

5、chia（日亞）、（日亞）、OsramOsram（歐司朗）、（歐司朗）、Toyota GoseiToyota Gosei（豐田合成豐田合成）、PhilipsPhilips（飛利浦）、（飛利浦）、Seoul SemiconductorSeoul Semiconductor（首爾半導(dǎo)體首爾半導(dǎo)體）國(guó)內(nèi)主要芯片廠家國(guó)內(nèi)主要芯片廠家廈門三安、杭州士蘭、武漢華燦、上海藍(lán)光、上海藍(lán)寶廈門三安、杭州士蘭、武漢華燦、上海藍(lán)光、上海藍(lán)寶3、外延片生長(zhǎng)、外延片生長(zhǎng)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(zhǎng)異質(zhì)外延：在不同材質(zhì)襯底（硅Si、藍(lán)寶石Al2O3、碳化硅SiC） 上外延生

6、長(zhǎng)，（PSS）藍(lán)光外延片生長(zhǎng)設(shè)備MOCVD （Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）TSVeecoMOCVD外延生長(zhǎng)示意圖GaN緩沖層藍(lán)寶石襯底原材料：NH3、Ga源載氣：H2、N2n-GaN原材料：NH3、Ga源 SiH4載氣：H2、N2InGaN InGaN 多量子阱多量子阱原材料：NH3、Ga源、In源 Al源、SiH4載氣：H2、N2P-GaNP-GaN原材料：NH3、Ga源、Mg源載氣：H2、N2藍(lán)光外延片剖面結(jié)構(gòu)示意圖源物料源物料:藍(lán)寶石襯底、NH3、Ga源、In源、Al源、Mg源、SiH4、H2、N2 生長(zhǎng)量子阱時(shí)已經(jīng)決定LED發(fā)光顏色

7、 LED亮度很大程度處決于外延生長(zhǎng)過程4、芯片制作、芯片制作芯片制作芯片制作電極制作電極制作襯底減薄襯底減薄芯片分割芯片分割檢測(cè)、分揀檢測(cè)、分揀參見附屬資料電極制作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型接觸困難芯片芯片制作制作主要工藝示意圖主要工藝示意圖GaN緩沖層藍(lán)寶石襯底n-GaNInGaN InGaN 多量子阱多量子阱P-GaNP-GaN涂膠涂膠；光刻膠；勻膠機(jī)；烘箱光刻版曝光曝光顯影芯片芯片制作制作主要工藝示意圖主要工藝示意圖刻蝕GaN緩沖層藍(lán)寶石襯底 n-GaN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN芯片芯片制作制作

8、主要工藝示意圖主要工藝示意圖GaN緩沖層藍(lán)寶石襯底 n-GaN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN蒸鍍蒸鍍ITOITO薄膜薄膜光刻光刻腐蝕腐蝕ITOITOGaN緩沖層藍(lán)寶石襯底 n-GaN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN去膠退火退火GaN緩沖層藍(lán)寶石襯底 n-GaN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN光刻、顯影涂膠蒸鍍金屬薄膜剝離剝離 GaN緩沖層藍(lán)寶石襯底 n-GaN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN生長(zhǎng)SiO2鈍化層光刻刻蝕SiO2，開電極窗口 去膠 GaN緩沖層

9、藍(lán)寶石襯底 n-GaN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN減薄、研磨減薄、研磨 GaN緩沖層 藍(lán)寶石襯底 n-GaN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN蒸鍍蒸鍍DBRDBR【注】DBRDBR:Distributed Bragg ReflectorDistributed Bragg Reflector,分布布拉格反射SiO2Ti2O5裂片激光劃片激光劃片芯片尺寸芯片尺寸外型尺寸，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(gè)？ 1in

10、=1000mil S=r2=3.14106mil2 N=S/100=3.14 10000（顆）正裝芯片和倒裝芯片正裝芯片和倒裝芯片正裝普通尺寸小小芯片，工作電流正裝普通尺寸小小芯片，工作電流20mA提高光透過收集率提高光透過收集率, 克服藍(lán)寶石低的熱導(dǎo)率克服藍(lán)寶石低的熱導(dǎo)率, 利用熱沉加速熱的散發(fā)利用熱沉加速熱的散發(fā), 可工作在較大電流如可工作在較大電流如350-1000mA垂直結(jié)構(gòu)芯片垂直結(jié)構(gòu)芯片CreeP電極電極外延層外延層N電極電極陶瓷基板陶瓷基板金屬層金屬層N電極電極外延層外延層金屬基板金屬基板外延芯片技術(shù)與管理技術(shù)要求較高；管理要求相對(duì)較低管理要求較高；技術(shù)要求相對(duì)較低重點(diǎn)：技術(shù)進(jìn)步重點(diǎn)：條件控制條件控制SPC控制、6管理；預(yù)防永遠(yuǎn)比補(bǔ)救重要！力爭(zhēng)一次把事情做好！預(yù)防永遠(yuǎn)比補(bǔ)救重要！力爭(zhēng)一次把事情做好！ 好的產(chǎn)品是做出來的，不是檢驗(yàn)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(shí)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(jiān)決執(zhí)行。質(zhì)量提升無止境！質(zhì)量提升無止境！抗靜電能力（ESD）