基于Si襯底的功率型GaN基LED制造技術(shù)
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時(shí)間：2010-06-10
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(6)裝配保護(hù)二極管，使產(chǎn)品ESD靜電防護(hù)提高到8 000 V。
3 產(chǎn)品測(cè)試結(jié)果
3.1 Si襯底LED芯片
通過(guò)優(yōu)化Si襯底表面的處理和緩沖層結(jié)構(gòu)，成功生長(zhǎng)出可用于大功率芯片的外延材料。采用Pt電極作為反射鏡，成功實(shí)現(xiàn)大功率芯片的薄膜轉(zhuǎn)移。采用銀作為反射鏡，大大提高了反射效率，通過(guò)改進(jìn)反射鏡的設(shè)計(jì)并引入粗化技術(shù)，提高了光輸出功率。改進(jìn)了Ag反射鏡蒸鍍前p型GaN表面的清洗工藝和晶片焊接工藝，改善了銀反射鏡的歐姆接觸，量子阱前引入緩沖結(jié)構(gòu)，提高了芯片發(fā)光效率，優(yōu)化量子阱／壘界面生長(zhǎng)工藝，發(fā)光效率進(jìn)一步提高，通過(guò)改進(jìn)焊接技術(shù)，減少了襯底轉(zhuǎn)移過(guò)程中芯片裂紋問(wèn)題，芯片制備的良率大幅度提高，且可靠性獲得改善。通過(guò)上述多項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和改進(jìn)，成功制備出尺寸1 mm×1 mm，350 mA下光輸出功率大于380 mW的藍(lán)色發(fā)光芯片，發(fā)光波長(zhǎng)451 nm，工作電壓3.2 V，完成課題規(guī)定的指標(biāo)。表1為芯片光電性能參數(shù)測(cè)試結(jié)果。
注：測(cè)試條件為350 mA直流，Ta=25℃恒溫。
3.2 Si襯底LED封裝
根據(jù)LED的光學(xué)結(jié)構(gòu)及芯片、封裝材料的性能，建立了光學(xué)設(shè)計(jì)模型和軟件仿真手段，優(yōu)化了封裝的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)封裝工藝技術(shù)改進(jìn)，減少了光的全反射，提高了產(chǎn)品的取光效率。改進(jìn)導(dǎo)電膠的點(diǎn)膠工藝方式，并對(duì)裝片設(shè)備工裝結(jié)構(gòu)與精度進(jìn)行了改進(jìn)，采用電熱隔離封裝結(jié)構(gòu)和優(yōu)化的熱沉設(shè)計(jì)，降低了器件熱阻，提高了產(chǎn)品散熱性能。采用等離子清洗工藝，改善了LED封裝界面結(jié)合及可靠性。針對(duì)照明應(yīng)用對(duì)光源的光色特性的不同要求，研究暖白、日光白、冷白光LED顏色的影響因素：芯片參數(shù)、熒光粉性能、配方、用量，并通過(guò)改進(jìn)熒光膠涂覆工藝，提高了功率LED光色參數(shù)的控制能力，生產(chǎn)出與照明色域規(guī)范對(duì)檔的產(chǎn)品。藍(lán)光和白光LED封裝測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。表中：φ為光通量；K為光效；P為光功率；R為熱阻；μ為光衰；I為飽和電流。
4 結(jié)語(yǔ)
Si襯底的GaN基LED制造技術(shù)是國(guó)際上第三條LED制造技術(shù)路線(xiàn)，是LED三大原創(chuàng)技術(shù)之一，與前兩條技術(shù)路線(xiàn)相比，具有四大優(yōu)勢(shì)：第一，具有原創(chuàng)技術(shù)產(chǎn)權(quán)，產(chǎn)品可銷(xiāo)往國(guó)際市場(chǎng)，不受?chē)?guó)際專(zhuān)利限制。第二，具有優(yōu)良的性能，產(chǎn)品抗靜電性能好，壽命長(zhǎng)，可承受的電流密度高。第三，器件封裝工藝簡(jiǎn)單，芯片為上下電極，單引線(xiàn)垂直結(jié)構(gòu)，在器件封裝時(shí)只需單電極引線(xiàn)，簡(jiǎn)化了封裝工藝，節(jié)約了封裝成本。第四，由于Si襯底比前兩種技術(shù)路線(xiàn)使用的藍(lán)寶石和SiC價(jià)格便宜得多，而且將來(lái)生產(chǎn)效率更高，因此成本低廉。經(jīng)過(guò)三年的科技攻關(guān)，課題申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利12項(xiàng)、實(shí)用新型專(zhuān)利7項(xiàng)，該技術(shù)成功突破了美國(guó)、日本多年在半導(dǎo)體發(fā)光芯片(LED)方面的專(zhuān)利技術(shù)壁壘，打破了目前日本日亞公司壟斷藍(lán)寶石襯底和美國(guó)CREE公司壟斷SiC襯底半導(dǎo)體照明技術(shù)的局面，形成了藍(lán)寶石、SiC、Si襯底半導(dǎo)體照明技術(shù)方案三足鼎立的局面。因此采用Si襯底GaN的LED產(chǎn)品的推出，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的半導(dǎo)體LED照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重大意義。
評(píng)論