《LED晶片制程》课件

晶片制程LED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技术发展LED1907年1电致发光现象首次被发现1962年2第一个实用红色LED问世1990年代3蓝光LED突破，白光LED实现21世纪4高亮度、高效率LED广泛应用基础知识LED发光二极管工作原理LED是Light EmittingDiode的通过电子-空穴复合释放能量缩写，是一种半导体发光器，转化为光子发光件优势高效率、长寿命、环保节能、体积小、响应快结构LED电极1正负极电极有源区2发光层型和型半导体P N3形成PN结衬底4支撑整个结构光子电子特性LED电子特性光学特性•正向电压降•发光波长•反向击穿电压•光谱宽度•电流-电压特性曲线•光输出效率发光机理LED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制程概述LED1234衬底准备外延生长芯片加工封装测试选择合适的衬底材料生长半导体薄膜光刻、刻蚀等工艺芯片封装和性能测试衬底材料蓝宝石碳化硅广泛用于蓝光LED，晶格匹配性好，透明度高导热性好，适用于大功率LED氮化镓硅衬底同质外延，减少缺陷，提高发光效率成本低，适合大规模生产，但热膨胀系数不匹配外延生长MOCVD MBE金属有机化学气相沉积，主流外延分子束外延，精确控制但生长速度技术慢HVPE氢化物气相外延，适合厚膜生长注入层型注入层型注入层N P•掺杂元素Si•掺杂元素Mg•提高电子注入效率•提高空穴注入效率•降低串联电阻•改善电流扩展发光层量子阱结构多量子阱12提高载流子限制，增加复合增加有源区体积，提高光输几率出应变层设计材料组分调控34调节能带结构，优化发光波实现不同颜色LED，如InGaN长蓝光、AlGaInP红光隧穿电子注入层超薄势垒层1促进载流子隧穿极化匹配设计2减少极化效应影响梯度组分过渡3优化能带结构提高注入效率4降低工作电压反射层金属反射层分布式布拉格反射器高反射率，常用Ag、Al 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型电极型电极P N•透明导电层ITO•欧姆接触Ti/Al/Ni/Au•金属网格均匀电流分布•大面积设计降低电阻•接触电阻优化•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银胶贴装利用金-锡合金实现高导热性导电银胶，操作简单，适合能大规模生产倒装芯片垂直结构芯片正面向下贴装，提高散通过金属键合实现双面电极热性能连接芯片封装LED树脂封装荧光粉配方环氧树脂或硅胶，保护芯片，调节色温和显色指数，实现白提高光提取效率光LED透镜设计支架结构控制出光角度，实现不同光型散热考虑，提高可靠性芯片测试光学检测电学测试热学测试老化测试发光均匀性、缺陷分析IV特性、ESD耐受性结温测试、热阻分析长时间工作可靠性光学设计表面纹理化1增加光提取效率光子晶体2调控光子传播亚波长结构3减少全内反射微腔结构4增强自发辐射纳米天线5定向发射控制散热设计芯片级散热封装级散热•薄膜散热层•金属核心PCB•垂直结构设计•陶瓷基板•高导热衬底•热管技术可靠性分析高温工作1评估高温下的性能退化湿热测试2模拟潮湿环境下的可靠性温度循环3测试热应力对芯片的影响电流冲击4评估瞬时大电流的耐受能力常见缺陷分析提高效率LED内量子效率优化光提取效率提升12减少非辐射复合，提高载流表面粗化、光子晶体等技术子注入效率电流扩展改善热管理技术34优化电极设计，均匀电流分降低结温，提高光电转换效布率提高发光品质LED光谱调控色度均匀性优化量子阱结构，调整发光波长改善芯片结构，减少角度色偏亮度提升温度特性提高载流子注入效率和光提取效率优化材料设计，减少温度敏感性产业链分析LED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、汽车等领域应用领域LED智能照明显示技术汽车应用农业照明可调光、可调色温，智能控MicroLED、Mini-LED背光车头灯、内饰照明、氛围灯植物生长灯、温室补光制系统未来发展趋势LEDMicro-LED1超高分辨率显示激光LED2高亮度、窄光谱柔性LED3可弯曲、可穿戴UV-LED4消毒、固化应用结语技术创新应用拓展LED晶片制程技术不断突破，LED应用领域持续扩大，市场推动产业发展前景广阔绿色节能未来展望LED技术为实现节能环保目标新材料、新工艺将引领LED产做出重要贡献业迈向新高度。