《LED晶片制程》課件

LED晶片制程歡迎參加LED晶片制程技術(shù)講解。本次演講將深入探討LED芯片的制造工藝、技術(shù)創(chuàng)新和行業(yè)發(fā)展。讓我們一起揭開LED芯片制造的神秘面紗。LED技術(shù)發(fā)展11907年電致發(fā)光現(xiàn)象首次被發(fā)現(xiàn)21962年第一個實用紅色LED問世31990年代藍光LED突破，白光LED實現(xiàn)421世紀高亮度、高效率LED廣泛應(yīng)用LED基礎(chǔ)知識發(fā)光二極管LED是LightEmittingDiode的縮寫，是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件工作原理通過電子-空穴復(fù)合釋放能量，轉(zhuǎn)化為光子發(fā)光優(yōu)勢高效率、長壽命、環(huán)保節(jié)能、體積小、響應(yīng)快LED結(jié)構(gòu)1電極正負極電極2有源區(qū)發(fā)光層3P型和N型半導(dǎo)體形成PN結(jié)4襯底支撐整個結(jié)構(gòu)LED光子電子特性電子特性正向電壓降反向擊穿電壓電流-電壓特性曲線光學(xué)特性發(fā)光波長光譜寬度光輸出效率LED發(fā)光機理電子注入電子從N型區(qū)注入到P型區(qū)空穴注入空穴從P型區(qū)注入到N型區(qū)載流子復(fù)合電子與空穴在有源區(qū)復(fù)合光子發(fā)射復(fù)合過程釋放能量形成光子LED制程概述1襯底準備選擇合適的襯底材料2外延生長生長半導(dǎo)體薄膜3芯片加工光刻、刻蝕等工藝4封裝測試芯片封裝和性能測試襯底材料藍寶石廣泛用于藍光LED，晶格匹配性好，透明度高碳化硅導(dǎo)熱性好，適用于大功率LED氮化鎵同質(zhì)外延，減少缺陷，提高發(fā)光效率硅襯底成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)，但熱膨脹系數(shù)不匹配外延生長MOCVD金屬有機化學(xué)氣相沉積，主流外延技術(shù)MBE分子束外延，精確控制但生長速度慢HVPE氫化物氣相外延，適合厚膜生長注入層N型注入層摻雜元素：Si提高電子注入效率降低串聯(lián)電阻P型注入層摻雜元素：Mg提高空穴注入效率改善電流擴展發(fā)光層1量子阱結(jié)構(gòu)提高載流子限制，增加復(fù)合幾率2多量子阱增加有源區(qū)體積，提高光輸出3應(yīng)變層設(shè)計調(diào)節(jié)能帶結(jié)構(gòu)，優(yōu)化發(fā)光波長4材料組分調(diào)控實現(xiàn)不同顏色LED，如InGaN藍光、AlGaInP紅光隧穿電子注入層1超薄勢壘層促進載流子隧穿2極化匹配設(shè)計減少極化效應(yīng)影響3梯度組分過渡優(yōu)化能帶結(jié)構(gòu)4提高注入效率降低工作電壓反射層金屬反射層高反射率，常用Ag、Al分布式布拉格反射器DBR，多層膜結(jié)構(gòu)全內(nèi)反射利用界面全反射提高光提取電極設(shè)計P型電極透明導(dǎo)電層：ITO金屬網(wǎng)格：均勻電流分布接觸電阻優(yōu)化N型電極歐姆接觸：Ti/Al/Ni/Au大面積設(shè)計：降低電阻散熱考慮芯片分離劃片使用金剛石刀片劃分芯片激光切割精確控制，減少損傷破裂分離沿劃痕方向施加應(yīng)力芯片清洗去除分離過程中的碎屑芯片貼裝共晶焊接利用金-錫合金實現(xiàn)高導(dǎo)熱性能銀膠貼裝導(dǎo)電銀膠，操作簡單，適合大規(guī)模生產(chǎn)倒裝芯片芯片正面向下貼裝，提高散熱性能垂直結(jié)構(gòu)通過金屬鍵合實現(xiàn)雙面電極連接LED芯片封裝樹脂封裝環(huán)氧樹脂或硅膠，保護芯片，提高光提取效率熒光粉配方調(diào)節(jié)色溫和顯色指數(shù)，實現(xiàn)白光LED透鏡設(shè)計控制出光角度，實現(xiàn)不同光型支架結(jié)構(gòu)散熱考慮，提高可靠性芯片測試光學(xué)檢測發(fā)光均勻性、缺陷分析電學(xué)測試IV特性、ESD耐受性熱學(xué)測試結(jié)溫測試、熱阻分析老化測試長時間工作可靠性光學(xué)設(shè)計1表面紋理化增加光提取效率2光子晶體調(diào)控光子傳播3亞波長結(jié)構(gòu)減少全內(nèi)反射4微腔結(jié)構(gòu)增強自發(fā)輻射5納米天線定向發(fā)射控制散熱設(shè)計芯片級散熱薄膜散熱層垂直結(jié)構(gòu)設(shè)計高導(dǎo)熱襯底封裝級散熱金屬核心PCB陶瓷基板熱管技術(shù)可靠性分析1高溫工作評估高溫下的性能退化2濕熱測試模擬潮濕環(huán)境下的可靠性3溫度循環(huán)測試熱應(yīng)力對芯片的影響4電流沖擊評估瞬時大電流的耐受能力常見缺陷分析提高LED效率1內(nèi)量子效率優(yōu)化減少非輻射復(fù)合，提高載流子注入效率2光提取效率提升表面粗化、光子晶體等技術(shù)3電流擴展改善優(yōu)化電極設(shè)計，均勻電流分布4熱管理技術(shù)降低結(jié)溫，提高光電轉(zhuǎn)換效率提高LED發(fā)光品質(zhì)光譜調(diào)控優(yōu)化量子阱結(jié)構(gòu)，調(diào)整發(fā)光波長色度均勻性改善芯片結(jié)構(gòu)，減少角度色偏亮度提升提高載流子注入效率和光提取效率溫度特性優(yōu)化材料設(shè)計，減少溫度敏感性LED產(chǎn)業(yè)鏈分析上游襯底、外延、芯片制造中游封裝、模組生產(chǎn)下游應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計、系統(tǒng)集成終端市場照明、顯示、汽車等領(lǐng)域LED應(yīng)用領(lǐng)域智能照明可調(diào)光、可調(diào)色溫，智能控制系統(tǒng)顯示技術(shù)MicroLED、Mini-LED背光汽車應(yīng)用車頭燈、內(nèi)飾照明、氛圍燈農(nóng)業(yè)照明植物生長燈、溫室補光未來LED發(fā)展趨勢1Micro-LED超高分辨率顯示2激光LED高亮度、窄光譜3柔性LED可彎曲、可穿戴4UV-LED消毒、固化