LED芯片知识大了解

1、LED 芯片知识大了解目录一LED 芯片基本知识. 21、LED芯片的概念.22、LED芯片的组成元素. 23、LED芯片的分类.2二LED 衬底材料. 41、LED衬底材料的概念及作用. 42、LED衬底材料的种类. 4三LED 外延片. 61、LED外延片生长的概念. 62、LED外延片衬底材料的种类. 63、LED外延片的检测 .6一、LED芯片基本知识1、LED芯片的概念LED芯片是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的芯片，芯片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个芯片被环氧树脂封装起来。半导体芯片由两部分组成，一部分是P型半

2、导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个芯片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。LED芯片为LED的主要原材料，LED主要依靠芯片来发光。LED芯片是在外延片上的基础上经过下面一系列流程，最终完成如右图的成品-芯片。外延片清洗镀透明电极层透(IndiumTinOxide，ITO透明电极图形光刻腐蚀去胶平台图形光刻干法刻蚀去胶退火SiO2沉积窗口图形光刻SiO2腐

3、蚀去胶N极图形光刻预清洗镀膜剥离退火P极图形光刻镀膜剥离研磨切割芯片成品测试。图1外延片成品示意图2、LED芯片的组成元素LED 芯片的元素主要为III-V 族元素，主要有砷(AS、铝(AL、镓(Ga、铟(IN、磷(P、氮(N、锶(Si这几种元素中的若干种组成。3、LED芯片的分类1）按发光亮度分A、一般亮度：R(红色GaAsP655nm、H(高红GaP697nm 、G(绿色GaP565nm 、Y (黄色GaAsP/GaP585nm 、E(桔色GaAsP/GaP 635nm 等B、高亮度：VG(较亮绿色GaP565nm、VY(较亮黄色GaAsP/GaP 585nm、SR(较亮红色GaA/AS6

4、60nm；C、超高亮度：UGUYURUYSURFUE等 D、不可见光(红外线：RSIRVIRHIRE、红外线接收管：PTF、光电管：PD2）按组成元素分A、二元晶片(磷镓：HG等B、三元晶片（磷镓砷）：SR(较亮红色GaA/AS660nm、HR (超亮红色GaAlAs660nmUR(最亮红色GaAlAs660nm等C、四元晶片(磷铝镓铟：SRF(较亮红色AlGalnP 、HRF(超亮红色AlGalnP、URF(最亮红色AlGalnP630nm、VY(较亮黄色GaAsP/GaP585nm、HY(超亮黄色AlGalnP 595nm、UY(最亮黄色AlGalnP 595nm、UYS(最亮黄色AlGa

5、lnP 587nm、UE(最亮桔色AlGalnP 620nm、HE(超亮桔色AlGalnP 620nm、UG(最亮绿色AIGalnP 574nm 等3）按照制作工艺分LED芯片分为MB芯片，GB芯片，TS芯片，AS芯片等4种LED 芯片定义特点Metal BondingMB芯片(金属粘着芯片；该芯片属于UEC的专利产品采用高散热系数的材料-Si作为衬底,散热容易通过金属层来接合(waferbonding磊芯层和衬底,同时反射光子,避免衬底的吸收导电的Si衬底取代GaAs衬底,具备良好的热传导能力(导热系数相差3-4倍,更适应于高驱动电流领域底部金属反射层,有利于光度的提升及散热尺寸可加大,应用

6、于Highpower 领域Glue BondingGB芯片(粘着结合芯片；该芯片属于UEC的专利产品透明的蓝宝石衬底取代吸光的GaAs衬底,其出光功率是传统AS(Absorbablestructure芯片的2倍以上,蓝宝石衬底类似TS芯片的GaP衬底芯片四面发光,具有出色的Pattern图亮度方面,其整体亮度已超过TS芯片的水平(8.6mil双电极结构,其耐高电流方面要稍差于TS单电极芯片TS芯transparent structure(透明衬底芯芯片工艺制作复杂,远高于ASLED 信赖性卓越片片，该芯片属于HP的专利产品Absorbablestructure(吸收衬底芯片, 这里特指UEC的

7、AS芯片透明的GaP衬底，不吸收光，亮度高应用广泛四元芯片,采用MOVPE工艺制备,亮度相对于常规芯片要亮信赖性优良 应用广泛 AS 芯片二、LED衬底材料1、LED衬底的概念及作用衬底又称基板，也有称之为支撑衬底。衬底只要是外延层生长的基板，在生产和制作过程中，起到支撑和固定的作用。它与外延层的特性配合要求比较严格，否则会影响到外延层的生长或是芯片的品质。2、LED衬底材料的种类对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。蓝宝石（Al2O 3）GaN基系列三种衬底材料硅（Si）碳化硅（SiC）1蓝宝石衬底通常，GaN

8、基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割（从400nm减到100nm左右）。优点：蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗缺点：晶格失配和热应力失配，会在外延层中产生大量缺陷；蓝宝石是一种绝缘体，在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少；增加了光刻、蚀刻工艺过程，制作成本高。2硅衬底硅衬底的芯片电极可采用两种接触方式，分别是L接触（Lateral-contact, 水平接触）和V接触（Vertical-con

9、tact，垂直接触）以下简称为L型电极和V型电极。通过这两种接触方式，LED芯片内部的电流可以是横向流动的，也可以是纵向流动的。由于电流可以纵向流动，因此增大了LED的发光面积，从而提高了LED的出光效率。因为硅是热的良导体，所以器件的导热性能可以明显改善，从而延长了器件的寿命。3碳化硅衬底碳化硅衬底（CREE公司专门采用SiC材料作为衬底）的LED芯片，电极是L型电极，电流是纵向流动的。采用这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好，有利于做成面积较大的大功率器件S iC是IV-IV族二元化合物，也是元素周期表IV族元素中唯一的稳定固态化合物，一种重要的半导体材料。它具有优良的热学、力学、化

10、学和电学性质，不但是制作高温、高频、大功率电子器件的最佳材料之一，同时又可以用作基于GaN的蓝色发光二极管的衬底材料。优点：碳化硅的导热系数为490W/m·K要比蓝宝石衬底高出10倍以上缺点：碳化硅制造成本较高实现其商业化还需要降低相应的成本4三种衬底的性能比较导热系数(W/(m·k蓝宝石46（Al2O 3）硅（Si）碳化硅（SiC）1504905-20-1.4良良好好低高好好膨胀系数稳定性导热性成本抗静电能力衬底材料(*10E -61.9一般差中一般三、LED外延片 1、LED外延片生长的概念 外延片是在一块加热至适当温度的衬底基片(主要有蓝宝石和、SiC、Si上，气态物质 InGaAlP有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。 2、LED 外延片衬底材料种类 当前用于 GaN 基 LED 的衬底材料比较多，但是能用于商品化的衬底目前只有两种，即蓝宝石 和碳化硅衬底。用于氮化镓研究的衬底材料比较多，但是能用于生产的衬底目前只有