npss提升led发光效率地纳米级成形技术

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1、实用标准文案提升LED发光效率的纳米级成形技术2011年05月31日作者：数据编辑来源：《中国电源博览》总第121期编辑：数据编辑提升LED发光效率的纳米级成形技术Nano-patterningboostsLEDefficiency谢中华　潘晓榕Xie Zhong-Hua　Pan Xiao-Rong上海宏力半导体制造有限公司ShanghaiGracesemiconductormanufacturingcorperation　　摘要：本文介绍了通过纳米级成形提升发光二极管效率的方法。　　Abstract：ThisarticledescribestheLEDefficiencybo

2、ostingmethodwithnano-patterning.　　一　引言　　LED市场，由于受LED可替代白炽灯和荧光灯，广泛用于液晶电视背光源潜力的驱动，近年来正在爆炸式地增长。LED的商业成功依赖于各个方面，如单晶生长、芯片工艺、以及封装测试等的持续改善。　　LED的效率是给定电气输入条件下，对LED最终光输出的度量且由内量子效率、光提取效率、电学效率和封装效率四个因子所决定。内量子效率是对给定的电子-空穴对产生可形成多少光子的度量，主要由外延层质量。光提取效率定义了形成的光子可逸离LED器件的多少，取决于LED芯片和封装的结构。　　二　提高效率的传统方法　　由于半导体

3、介质的折射率较高，故LED芯片的光提取效率固有地低。产生的光大多数在半导体和空气的交界面发生内部反射，能提取并进入空气的光只有一小部分。曾经提出过好多通过增强光提取效率来提高LED效率的主意。LED业界采用的两种主要方法是随机纹理和成形蓝宝石衬底(PSS)技术。　　考虑哪种光提取策略对芯片实际设计最好非常重要。根据是否采用蓝宝石衬底以及芯片封装中的连线方法，LED芯片可分为四种不同类别（图1）。精彩文档实用标准文案　　在传统芯片结构（图1.a）中，P型氮化镓层以及P和N型电极均位于位于顶面，电极通过引线键合与封装连接。倒装芯片LED（图1.b），蓝宝石衬底面朝上，电极利用倒芯片

4、键合法键合于附属镶架上。　　移除蓝宝石衬底和使用传导支架有许多有利于光提取和散热的优点。通常使用激光剥离技术移除外延层上的蓝宝石衬底以形成薄膜型LED。　　在纵向薄膜型LED（图1.c）中，N型电极位于顶端，支撑导体则作为P型电极。按电流传播的概念言，电流的垂直流向是这种结构的另一个优点。　　没有通过倒芯片键合法键合于蓝宝石衬底上的LED芯片称为薄膜倒装芯片LED（图1.d），此时，N型和P型电极，如同传统倒装芯片LED一样，都在同一侧。　　在传统型芯片（图1a）中，顶部随机纹理化的P型氮化镓层系一种工业范畴内提高光提取的方法。纹理通常在采用MOCVD进行原位外延生长过程中形成

5、。这是一种有效节约成本，毋需额外纹理处理步骤的方法。不过，随着衬底尺寸增加，总产量和一致性的损失都可能成为问题。　　在倒装芯片和薄膜LED中，为增加光提取，面朝上的N型氮化镓层应该粗糙或作成形处理。通常采用湿法刻蚀技术对N型氮化镓层表面纹理化。多数主流的高亮度LED制造厂精彩文档实用标准文案都采用这种技术，而含纹理化N型氮化镓层的薄膜倒装芯片LED为已知具有最高超过80%光提取的器件。　　成形蓝宝石衬底(PSS)技术是另一种除结合随机纹理化制作LED广泛采用的技术。该技术的设想是采用在微米级成形的蓝宝石衬底上生长氮化镓外延层来替代在平坦衬底上生长。预计这有两个好处。首先，由于成

6、形蓝宝石衬底(PSS)上生长的外延层的线型位错密度较，增加了内量子效率。其二是由于外延-蓝宝石界面已经成形的图案能起散射中心和折射基点的作用，故内部总反射减少，从而的光提取效率增大。　　三　蓝宝石衬底的纳米级成形　　有几种采用纳米级成形技术提高LED效率的新方法。第一，纳米成形化蓝宝石衬底（NPSS），可以认为是传统微米级PSS的延伸。但NPSS需要更高分辨率的光刻技术，与PSS相比将有明显优势。尽管，目前尚不知有哪家LED制造厂商生产中使用了NPSS，不过现有的几篇呈示有望成果的论文表明NPSS的效率比微米级PSS约可高10-20%。一些研究论文表明，NPSS发光至少会高出1

7、0-20％。　　从制造工艺的角度看，NPSS的优势可能不仅仅在于提高了效率。与微米级PSS相比，它结构更小，故蓝宝石蚀刻的时间便可缩短。考虑外延生长，NPSS达到平面外延层所需的时间也较短。另外一个重要的设想是NPSS结合激光剥离工艺，这样仅仅利用局部剥离（LLO）工艺就可在纵向或者薄膜LED上产生纹理而毋需进一步光刻和蚀刻工艺步骤了。此外，NPSS上生长的外延层可能有更好的外延层质量，添加了进一步提高效率的潜力。提升LED发光效率的纳米级成形技术2011年05月31日作者：数据编辑来源：《