《LED晶片制程》课件

LED晶片制程欢迎参加LED晶片制程技术讲解。本次演讲将深入探讨LED芯片的制造工艺、技术创新和行业发展。让我们一起揭开LED芯片制造的神秘面纱。LED技术发展11907年电致发光现象首次被发现21962年第一个实用红色LED问世31990年代蓝光LED突破，白光LED实现421世纪高亮度、高效率LED广泛应用LED基础知识发光二极管LED是LightEmittingDiode的缩写，是一种半导体发光器件工作原理通过电子-空穴复合释放能量，转化为光子发光优势高效率、长寿命、环保节能、体积小、响应快LED结构1电极正负极电极2有源区发光层3P型和N型半导体形成PN结4衬底支撑整个结构LED光子电子特性电子特性正向电压降反向击穿电压电流-电压特性曲线光学特性发光波长光谱宽度光输出效率LED发光机理电子注入电子从N型区注入到P型区空穴注入空穴从P型区注入到N型区载流子复合电子与空穴在有源区复合光子发射复合过程释放能量形成光子LED制程概述1衬底准备选择合适的衬底材料2外延生长生长半导体薄膜3芯片加工光刻、刻蚀等工艺4封装测试芯片封装和性能测试衬底材料蓝宝石广泛用于蓝光LED，晶格匹配性好，透明度高碳化硅导热性好，适用于大功率LED氮化镓同质外延，减少缺陷，提高发光效率硅衬底成本低，适合大规模生产，但热膨胀系数不匹配外延生长MOCVD金属有机化学气相沉积，主流外延技术MBE分子束外延，精确控制但生长速度慢HVPE氢化物气相外延，适合厚膜生长注入层N型注入层掺杂元素：Si提高电子注入效率降低串联电阻P型注入层掺杂元素：Mg提高空穴注入效率改善电流扩展发光层1量子阱结构提高载流子限制，增加复合几率2多量子阱增加有源区体积，提高光输出3应变层设计调节能带结构，优化发光波长4材料组分调控实现不同颜色LED，如InGaN蓝光、AlGaInP红光隧穿电子注入层1超薄势垒层促进载流子隧穿2极化匹配设计减少极化效应影响3梯度组分过渡优化能带结构4提高注入效率降低工作电压反射层金属反射层高反射率，常用Ag、Al分布式布拉格反射器DBR，多层膜结构全内反射利用界面全反射提高光提取电极设计P型电极透明导电层：ITO金属网格：均匀电流分布接触电阻优化N型电极欧姆接触：Ti/Al/Ni/Au大面积设计：降低电阻散热考虑芯片分离划片使用金刚石刀片划分芯片激光切割精确控制，减少损伤破裂分离沿划痕方向施加应力芯片清洗去除分离过程中的碎屑芯片贴装共晶焊接利用金-锡合金实现高导热性能银胶贴装导电银胶，操作简单，适合大规模生产倒装芯片芯片正面向下贴装，提高散热性能垂直结构通过金属键合实现双面电极连接LED芯片封装树脂封装环氧树脂或硅胶，保护芯片，提高光提取效率荧光粉配方调节色温和显色指数，实现白光LED透镜设计控制出光角度，实现不同光型支架结构散热考虑，提高可靠性芯片测试光学检测发光均匀性、缺陷分析电学测试IV特性、ESD耐受性热学测试结温测试、热阻分析老化测试长时间工作可靠性光学设计1表面纹理化增加光提取效率2光子晶体调控光子传播3亚波长结构减少全内反射4微腔结构增强自发辐射5纳米天线定向发射控制散热设计芯片级散热薄膜散热层垂直结构设计高导热衬底封装级散热金属核心PCB陶瓷基板热管技术可靠性分析1高温工作评估高温下的性能退化2湿热测试模拟潮湿环境下的可靠性3温度循环测试热应力对芯片的影响4电流冲击评估瞬时大电流的耐受能力常见缺陷分析提高LED效率1内量子效率优化减少非辐射复合，提高载流子注入效率2光提取效率提升表面粗化、光子晶体等技术3电流扩展改善优化电极设计，均匀电流分布4热管理技术降低结温，提高光电转换效率提高LED发光品质光谱调控优化量子阱结构，调整发光波长色度均匀性改善芯片结构，减少角度色偏亮度提升提高载流子注入效率和光提取效率温度特性优化材料设计，减少温度敏感性LED产业链分析上游衬底、外延、芯片制造中游封装、模组生产下游应用产品设计、系统集成终端市场照明、显示、汽车等领域LED应用领域智能照明可调光、可调色温，智能控制系统显示技术MicroLED、Mini-LED背光汽车应用车头灯、内饰照明、氛围灯农业照明植物生长灯、温室补光未来LED发展趋势1Micro-LED超高分辨率显示2激光LED高亮度、窄光谱3柔性LED可弯曲、可穿戴4UV-LED消毒、固化