全麵解密LED芯片知識
發布時間:2014-10-17 責任編輯:echolady
【導讀】LED芯片的製作流程是怎樣的?LED芯片製造工序對光電性能有什麼影響?芯片的結構和特點是什麼呢?本文中,小編以八問八答的方式為大家解惑。
1、LED芯片的製造流程是怎樣的?
LED芯xin片pian製zhi造zao主zhu要yao是shi為wei了le製zhi造zao有you效xiao可ke靠kao的de低di歐ou姆mu接jie觸chu電dian極ji,並bing能neng滿man足zu可ke接jie觸chu材cai料liao之zhi間jian最zui小xiao的de壓ya降jiang及ji提ti供gong焊han線xian的de壓ya墊dian,同tong時shi盡jin可ke能neng多duo地di出chu光guang。渡du膜mo工gong藝yi一yi般ban用yong真zhen空kong蒸zheng鍍du方fang法fa,其qi主zhu要yao在zai1.33×10?4Pa高真空下,用電阻加熱或電子束轟擊加熱方法使材料熔化,並在低氣壓下變成金屬蒸氣沉積在半導體材料表麵。一般所用的P型接觸金屬包括AuBe、AuZn等合金,N麵的接觸金屬常采用AuGeNi合(he)金(jin)。鍍(du)膜(mo)後(hou)形(xing)成(cheng)的(de)合(he)金(jin)層(ceng)還(hai)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)光(guang)刻(ke)工(gong)藝(yi)將(jiang)發(fa)光(guang)區(qu)盡(jin)可(ke)能(neng)多(duo)地(di)露(lu)出(chu)來(lai),使(shi)留(liu)下(xia)來(lai)的(de)合(he)金(jin)層(ceng)能(neng)滿(man)足(zu)有(you)效(xiao)可(ke)靠(kao)的(de)低(di)歐(ou)姆(mu)接(jie)觸(chu)電(dian)極(ji)及(ji)焊(han)線(xian)壓(ya)墊(dian)的(de)要(yao)求(qiu)。光(guang)刻(ke)工(gong)序(xu)結(jie)束(shu)後(hou)還(hai)要(yao)通(tong)過(guo)合(he)金(jin)化(hua)過(guo)程(cheng),合(he)金(jin)化(hua)通(tong)常(chang)是(shi)在(zai)H2或N2的de保bao護hu下xia進jin行xing。合he金jin化hua的de時shi間jian和he溫wen度du通tong常chang是shi根gen據ju半ban導dao體ti材cai料liao特te性xing與yu合he金jin爐lu形xing式shi等deng因yin素su決jue定ding。當dang然ran若ruo是shi藍lan綠lv等deng芯xin片pian電dian極ji工gong藝yi還hai要yao複fu雜za,需xu增zeng加jia鈍dun化hua膜mo生sheng長chang、等離子刻蝕工藝等。
2、LED大功率芯片一般指多大麵積的芯片?為什麼?
用於白光的LED大功率芯片一般在市場上可以看到的都在40mil左右,所謂的大功率芯片的使用功率一般是指電功率在1W以上。由於量子效率一般小於20?大部分電能會轉換成熱能,所以大功率芯片的散熱很重要,要求芯片有較大的麵積。
3、LED芯片製造工序中,哪些工序對其光電性能有較重要的影響?
一般來說,LED外延生產完成之後她的主要電性能已定型,芯片製造不對其產甞核本性改變,但在鍍膜、合(he)金(jin)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)恰(qia)當(dang)的(de)條(tiao)件(jian)會(hui)造(zao)成(cheng)一(yi)些(xie)電(dian)參(can)數(shu)的(de)不(bu)良(liang)。比(bi)如(ru)說(shuo)合(he)金(jin)化(hua)溫(wen)度(du)偏(pian)低(di)或(huo)偏(pian)高(gao)都(dou)會(hui)造(zao)成(cheng)歐(ou)姆(mu)接(jie)觸(chu)不(bu)良(liang),歐(ou)姆(mu)接(jie)觸(chu)不(bu)良(liang)是(shi)芯(xin)片(pian)製(zhi)造(zao)中(zhong)造(zao)成(cheng)正(zheng)向(xiang)壓(ya)降(jiang)VF偏pian高gao的de主zhu要yao原yuan因yin。在zai切qie割ge後hou,如ru果guo對dui芯xin片pian邊bian緣yuan進jin行xing一yi些xie腐fu蝕shi工gong藝yi,對dui改gai善shan芯xin片pian的de反fan向xiang漏lou電dian會hui有you較jiao好hao的de幫bang助zhu。這zhe是shi因yin為wei用yong金jin剛gang石shi砂sha輪lun刀dao片pian切qie割ge後hou,芯xin片pian邊bian緣yuan會hui殘can留liu較jiao多duo的de碎sui屑xie粉fen末mo,這zhe些xie如ru果guo粘zhan在zaiLED芯片的PNjiechujiuhuizaochengloudian,shenzhihuiyoujichuanxianxiang。lingwai,ruguoxinpianbiaomianguangkejiaobolibuganjing,jianghuizaochengzhengmianhanxiannanyuxuhandengqingkuang。ruguoshibeimianyehuizaochengyajiangpiangao。zaixinpianshengchanguochengzhongtongguobiaomiancuhua、劃成倒梯形結構等辦法可以提高光強。
4、“透明電極”芯片的結構與它的特點是什麼?
所謂透明電極一是要能夠導電,二是要能夠透光。這種材料現在最廣泛應用在液晶生產工藝中,其名稱叫氧化銦錫,英文縮寫ITO,但它不能作為焊墊使用。製作時先要在芯片表麵做好歐姆電極,然後在表麵覆蓋一層ITO再在ITO表麵鍍一層焊墊。這樣從引線上下來的電流通過ITO層均勻分布到各個歐姆接觸電極上,同時ITO由於折射率處於空氣與外延材料折射率之間,可提高出光角度,光通量也可增加。
5、什麼是“倒裝芯片(Flip?Chip)”?它的結構如何?有哪些優點?
藍光LED通常采用Al2O3襯底,Al2O3襯底硬度很高、熱re導dao率lv和he電dian導dao率lv低di,如ru果guo采cai用yong正zheng裝zhuang結jie構gou,一yi方fang麵mian會hui帶dai來lai防fang靜jing電dian問wen題ti,另ling一yi方fang麵mian,在zai大da電dian流liu情qing況kuang下xia散san熱re也ye會hui成cheng為wei最zui主zhu要yao的de問wen題ti。同tong時shi由you於yu正zheng麵mian電dian極ji朝chao上shang,會hui遮zhe掉diao一yi部bu分fen光guang,發fa光guang效xiao率lv會hui降jiang低di。大da功gong率lv藍lan光guangLED通過芯片倒裝技術可以比傳統的封裝技術得到更多的有效出光。
現在主流的倒裝結構做法是:首先製備出具有適合共晶焊接電極的大尺寸藍光LED芯片,同時製備出比藍光LED芯片略大的矽襯底,並在上麵製作出供共晶焊接的金導電層及引出導線層(超聲金絲球焊點)。然後,利用共晶焊接設備將大功率藍光LED芯(xin)片(pian)與(yu)矽(gui)襯(chen)底(di)焊(han)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi)。這(zhe)種(zhong)結(jie)構(gou)的(de)特(te)點(dian)是(shi)外(wai)延(yan)層(ceng)直(zhi)接(jie)與(yu)矽(gui)襯(chen)底(di)接(jie)觸(chu),矽(gui)襯(chen)底(di)的(de)熱(re)阻(zu)又(you)遠(yuan)遠(yuan)低(di)於(yu)藍(lan)寶(bao)石(shi)襯(chen)底(di),所(suo)以(yi)散(san)熱(re)的(de)問(wen)題(ti)很(hen)好(hao)地(di)解(jie)決(jue)了(le)。由(you)於(yu)倒(dao)裝(zhuang)後(hou)藍(lan)寶(bao)石(shi)襯(chen)底(di)朝(chao)上(shang),成(cheng)為(wei)出(chu)光(guang)麵(mian),藍(lan)寶(bao)石(shi)是(shi)透(tou)明(ming)的(de),因(yin)此(ci)出(chu)光(guang)問(wen)題(ti)也(ye)得(de)到(dao)解(jie)決(jue)。
6、製造GaN外延材料的芯片工藝和加工設備與GaP、GaAs、InGaAlP相比有哪些不同的要求?為什麼?
普通的LED紅黃芯片和高亮四元紅黃芯片的基板都采用GaP、GaAs等化合物半導體材料,一般都可以做成N型襯底。采用濕法工藝進行光刻,最後用金剛砂輪刀片切割成芯片。GaN材料的藍綠芯片是用的藍寶石襯底,由於藍寶石襯底是絕緣的,所以不能作為LED的一個極,必須通過幹法刻蝕的工藝在外延麵上同時製作P/N兩個電極並且還要通過一些鈍化工藝。由於藍寶石很硬,用金剛砂輪刀片很難劃成芯片。它的工藝過程一般要比GaP、GaAs材料的LED多而複雜。
7、用於半導體照明的芯片技術的發展主流是什麼?
隨著半導體LED技術的發展,其在照明領域的應用也越來越多,特別是白光LED的出現,更是成為半導體照明的熱點。但是關鍵的芯片、封裝技術還有待提高,在芯片方麵要朝大功率、高光效和降低熱阻方麵發展。提高功率意味著芯片的使用電流加大,最直接的辦法是加大芯片尺寸,現在普遍出現的大功率芯片都在1mm×1mm左右,使用電流在350mA。由於使用電流的加大,散熱問題成為突出問題,現在通過芯片倒裝的方法基本解決了這一文題。隨著LED技術的發展,其在照明領域的應用會麵臨一個前所未有的機遇和挑戰。
8、LED芯片為什麼要分成諸如8mil、9mil、…,13∽22mil,40mil等不同尺寸?尺寸大小對LED光電性能有哪些影響?
LED芯片大小根據功率可分為小功率芯片、中功率芯片和大功率芯片。根據客戶要求可分為單管級、數碼級、點dian陣zhen級ji以yi及ji裝zhuang飾shi照zhao明ming等deng類lei別bie。至zhi於yu芯xin片pian的de具ju體ti尺chi寸cun大da小xiao是shi根gen據ju不bu同tong芯xin片pian生sheng產chan廠chang家jia的de實shi際ji生sheng產chan水shui平ping而er定ding,沒mei有you具ju體ti的de要yao求qiu。隻zhi要yao工gong藝yi過guo關guan,芯xin片pian小xiao可ke提ti高gao單dan位wei產chan出chu並bing降jiang低di成cheng本ben,光guang電dian性xing能neng並bing不bu會hui發fa生sheng根gen本ben變bian化hua。芯xin片pian的de使shi用yong電dian流liu實shi際ji上shang與yu流liu過guo芯xin片pian的de電dian流liu密mi度du有you關guan,芯xin片pian小xiao使shi用yong電dian流liu小xiao,芯xin片pian大da使shi用yong電dian流liu大da,它ta們men的de單dan位wei電dian流liu密mi度du基ji本ben差cha不bu多duo。如ru果guo10mil芯片的使用電流是20mA的話,那麼40mil芯片理論上使用電流可提高16倍,即320mA。但dan考kao慮lv到dao散san熱re是shi大da電dian流liu下xia的de主zhu要yao問wen題ti,所suo以yi它ta的de發fa光guang效xiao率lv比bi小xiao電dian流liu低di。另ling一yi方fang麵mian,由you於yu麵mian積ji增zeng大da,芯xin片pian的de體ti電dian阻zu會hui降jiang低di,所suo以yi正zheng向xiang導dao通tong電dian壓ya會hui有you所suo下xia降jiang。
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