LED芯片及其制备应用

LED芯片及其制备四、LED芯片的制备及应用主要内容一、

半导体材料二、LED芯片组成与分类三、LED芯片用衬底材料一、

半导体材料半导体材料（semiconductormaterial）是一类具有半导体性能（导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内）、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。20世纪初元素半导体硅（Si）锗（Ge）20世纪50年代化合物半导体砷化镓（GaAs）铟磷（InP）20世纪90年代宽禁带化合物半导体氮化镓（GaN）碳化硅（SiC）氧化锌（ZnO）不是所有的半导体材料都能发光，半导体材料分为直接带隙材料和间接带隙材料，只有直接带隙材料才能发光。直接带隙材料电子可在导带带底垂直跃迁到价带带顶，它在导带和价带中具有相同的动量，发光率高。用于发光的直接带隙材料有GaAs、AlGaAs、InP、InGaAsP等。间接带隙材料电子不能在导带带底垂直跃迁到价带带顶，它在导带和价带中的动量不相等，这种间接带隙材料很难发光，即便能发光，效率也很低。因此必须有另一粒子参与后使动量相等，这个粒子的能量为Ep，动量为kp。GaPLED芯片又称LED芯片，英文叫做CHIP，它是制作LED器件的主要材料，由磷化鎵（GaP），鎵铝砷（GaAlAs），或砷化鎵（GaAs），氮化鎵（GaN）等材质组成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。二、LED芯片组成与分类芯片按发光亮度分类可分为：☆一般亮度：R(红色GAaAsP655nm)、H

(

高红GaP697nm

)、G

(

绿色GaP565nm

)、Y

(

黄色GaAsP/GaP585nm

)、E(桔色GaAsP/GaP635nm

)等；☆高亮度：VG(较亮绿色GaP565nm)、VY(较亮黄色GaAsP/

GaP585nm)、SR(较亮红色GaA/AS660nm)；☆超高亮度：UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等。AS芯片﹕Absorbablestructure(吸收衬底）芯片各单色纯芯片发光的LED芯片按组成元素可分为：☆二元晶片(磷﹑镓)：H﹑G等；☆三元晶片(磷﹑镓﹑砷)：SR(较亮红色GaA/AS660nm)、HR

(超亮红色GaAlAs660nm)、UR(最亮红色GaAlAs660nm)等；☆

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AlGalnP595nm)、UY(最亮黄色AlGalnP595nm)、UYS(最亮黄色AlGalnP587nm)、UE(最亮桔色AlGalnP620nm)、HE(超亮桔色AlGalnP620nm)、UG(最亮绿色AIGalnP574nm)LED等。借此可以控制LED所发出的光的波长，也就是光谱或颜色。目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。LED工作电压低(仅1.5~3V)，能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压(或电流)调节。LED的发光颜色、发光效率与制作LED的材料和制程有关1.LPE：

液相磊晶法

GaP/GaP；VPE：

气相磊晶法

GaAsP/GaAs；MOVPE：有机金属气相磊晶法)AlGaInP、GaN；芯片按磊晶种类：三、LED芯片用衬底材料优点：生产技术成熟，器件质量较好，稳定性很好；机械强度高，易于处理和清洗。存在的问题：晶格失配和热应力失配，会在外延层中产生大量缺陷；蓝塞石是一种绝缘体，在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少；增加了工艺过程，制作成本高。①蓝宝石衬底电流可以纵向流动（V接触），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。②硅衬底目前有部分LED芯片采用硅衬底。硅衬底的芯片电极可采用两种接触方式，分别是L接触(Laterial-contact，水平接触)和V接触(Vertical-contact，垂直接触)。V型电极芯片结构通常为单电极结构；L型电极的芯片结构通常为双电极结构。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V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。碳化硅的热导率为490W/(m·K)，要比蓝宝石衬底高出10倍以上。③碳化硅衬底衬底与外延膜的结构匹配衬底与外延膜的热膨胀系数匹配衬底与外延膜的化学稳定性匹配材料制备的难易程度及成本的高低半导体单晶生长及衬底片加工

清洗(Cleaning)拋光(Polishing)檢查(Inspection)

晶棒成長切片(Slicing)研磨(Lapping)原料—长晶—定向—掏棒—滚磨—晶棒—定向—切片—研磨—倒角—抛光—清洗—基片通过对高纯原料熔融、化合物单晶生长、切割、磨片、抛光、真空包装等工艺，制成外延生长用衬底片。包括单晶生长炉、抛光机、变频行星式球磨机、晶体切割机等高纯原料化合物单晶外延用衬底片基本工艺流程光刻刻蚀蒸发溅射退火处理解理LED外延与芯片制作MOCVD材料外延生长镀介质膜镀膜解理/划片真空包装四、LED芯片的制备及应用蓝宝石缓冲层N-GaNp-GaNMQW在半导体基片上形成一个与基片结晶轴同晶向的半导体薄层，称为半导体外延生长技术，所形成的薄层称为外延层P、N极的分离表现为元素掺杂度的不同依制程的不同，可分为LPE(液相磊晶)、MOCVD(有机金属气相磊晶)及MBE(分子束磊晶)。LPE的技术较低，主要用于一般的发光二极管MBE的技术层次较高，容易成长极薄的磊晶，且纯度高，平整性好，但量产能力低，磊晶成长速度慢。MOCVD除了纯度高，平整性好外，量产能力及磊晶成长速度亦较MBE为快，所以现在大都以MOCVD来生产。MOCVD其过程首先是将GaN衬底放入昂贵的有机化学气相沉积炉（简MOCVD，又称外延炉），再通入III、II族金属元素的烷基化合物（甲基或乙基化物）蒸气与非金属(V或VI族元素）的氢化物（或烷基物）气体。在高温下，发生热解反应，生成III-V或II-VI族化合物沉积在衬底上，生长出一层厚度仅几微米的化合物半导体外延层。长有外延层的GaN片也就是常称的外延片。双气流MOCVD生长GaN装置MOCVD英国ThomasSwan公司制造，具有世界先进水平的商用金属有机源汽相外延(MOCVD)材料生长系统，可用于制备以GaN为代表的第三代半导体材料外延片为什么有个缺口呢？倒角：晶片经过切割后边缘表面有稜角毛刺崩边甚至有裂缝或其它缺陷，边缘表面比较粗糙。为了增加切片边缘表面机械强度、减少颗粒污染，就要将其边缘磨削呈圆弧状或梯形。光刻ITO剥离、合金光刻胶ITOP-GaN金电极衬底缓冲层N-GaNMQW光刻电极蒸镀电极ICP刻蚀外延片ITO光刻ITO甩胶前烘曝光显影坚膜腐蚀ITO氧化铟锡是IndiumTinOxides的缩写。作为纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导电性和透明性，可以切断对人体有害的电子辐射，紫外线及远红外线。因此，喷涂在玻璃，塑料及电子显示屏上后，在增强导电性和透明性的同时切断对人体有害的电子辐射及紫外线、红外线。掩膜板光刻ITO甩胶：将少许光刻胶滴在外延片上，用匀胶台在高速旋转后形成均匀的胶膜。前烘：使光刻胶的溶剂挥发，用于改善光刻胶与样品表面的粘附性。曝光：用紫外光通过光刻板曝光，曝光的区域发生化学变化。曝光原理图手动曝光机显影后的图形腐蚀：用36%-38%的盐酸腐蚀ITO显影：用显影液除去应去掉部分的光刻胶，已获得腐蚀时由胶膜保护的图形。后烘：使光刻胶更坚固，避免被保护的地方发生腐蚀掩膜板光刻电极显影后的图形蒸发剥离合金减薄减薄：减小衬底厚度，利于切割、散热激光划片蒸发原理图贴膜白膜：宽度为16cm,粘性随温度的升高增加;划片激光打在蓝宝石衬底上，所用激光为紫外光，波长为355nm。为了更好的把圆片裂开，需要让激光打在管芯轨道的中央位置，调节激光的焦距，使激光聚焦在片子上表面，激光的划痕深度尽量在25-30um。倒膜蓝膜：宽度22cm倒膜时衬底朝上，有电极的一面朝下。从分选机上卸下来的蓝膜比较小，不便于包装、运输。必须把芯片放在比较大的、美观的东西上面。倒膜要倒两次，因为芯片工作是在正面，所以正面不应该接触附着物，否则会影响光电特性。裂片设备裂片裂片前我们在片子上贴一层玻璃纸，防止裂片时刀对管芯的破坏。扩膜由于LED芯片在划片后依然排列紧密，间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。采用扩膜机对芯片的膜进行扩张，使LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。测试分拣测试分拣VF（正向电压）IR（反向漏电流）WLD（波长）LOP（光输出）.（.....）成立于2004年，专注于企业管理培训。提供60万企业管理资料下载，详情查看：/map.htm提供5万集管理视频课程下载，详情查看：/zz/提供2万GB高清管理视频课程硬盘拷贝，详情查看：/shop/2万GB高清管理视频课程目录下载：/12000GB.rar高清课程可提供免费体验，如有需要请于我们联系。咨询电话：020-.值班手机：.网站网址：在线文档：

《化妆品术语》起草情况汇报中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所一、标准的立项和下达时间2006年卫生部政法司要求各标委会都要建立自己的术语标准。1ONE二、标准经费标准研制经费：3.8万三、标准的立项意义术语标准有利于行业间技术交流、提高标准一致性、消除贸易误差，作为标准体系中的基础标准，术语标准在各个领域的标准体系中均起着重要的作用。随着我国化妆品卫生标准体系建设逐步加快，所涉及的术语和定义的数量也在迅速增长，在此情形下，化妆品术语标准的制定就显得尤为重要。四、标准的制订原则1.合法性遵守《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》中关于化妆品的定义。2.协调性直接引用或修改采用的方式，与相关标准中的术语和定义相协调。3.科学性对于没有国标或定义不统一的术语，在定义时体现科学性的原则。4.实用性在标准体系中出现频率较高，与行业联系较紧密的术语优先选用。五、标准的起草经过

第一阶段：资料搜集

搜集国内外相关法规、标准、文献并对国外文献如美国21CFR进行翻译。第二阶段：2007年末形成初稿

初稿内容包括一般术语、卫生化学术语、毒理学术语、微生物术语、产品术语、人体安全和功效评价术语，常用英文成份术语等７部分。第三阶段：专家统稿1.2007年12月第一次专家统稿会（修订情况：1.在结构上增加原料功能术语、相关国际组织和科研机构等内容；2.在内容上增加一般术语、产品术语的种类，将化妆品行业的新产品类别纳入本标准；3.对于毒理学、卫生化学、微生物学术语进行修改；4.删除与化妆品联系不紧密、无存在必要的常用英文成分术语。2.2009年1月第二次专家统稿会会议意见：1.修改能引用国家标准的尽量引用国家标准；对存在歧义的个别用词进行修改。2.删除由于本标准中的“产品术语”一章和香化协会所制定的某个标准存在重复，因此删除“产品术语”一章的内容；对“原料功能术语”的内容进行梳理，删除了20余条内容。3.增加专家建议增加“化妆品限用物质”等若干项术语。第四阶段：征求意见2009年2月面向全国公开征求意见。第五阶段：征求意见的处理与形成送审稿。在征求意见的处理阶段再次征求了相关专家的意见。六、标准的内容依据1.《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》;2.《化妆品卫生规范》;3.美国21CFR；4.相关领域国家标准如：GB5296.3-2008消费品使用说明化妆品通用标签，GB/T14666-2003分析化学术语等；5.国内外化妆品的相关文献，如《化妆品监督管理及安全性评价》等。七、标准的结构和主要内容（一）结构：1.范围2.一般术语3.毒理学试验方法术语4.卫生化学检验方法术语5.微生物检验方法术语6.人体安全性和功效性评价术语7.常用原料术语8.缩写9.中英文索引（二）主要内容：1).一般术语39条涉及化妆品的基本定义、化妆品生产和监督管理中出现频率较高的术语。2).毒理学试验方法术语40条收录了《化妆品卫生规范》中涉及的术语，以及在毒理学领域出现频率较高、与化妆品毒理学试验