高效GaN基阵列式高压LED器件的研究

《高效GaN基阵列式高压LED器件的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、圃中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文画夔堡丛基臣殛式直匿LE坠墨住盥班究作者姓名：蕉匿指导教师：王国筮班塞虽簋±生国抖堂隆坐昱佳班嚣压壁瞳蕊班宜虽擅±主国叠堂医主昱佳班嚣压至臻副研塞虽熊±虫巨抖堂医生曼佳班窒压学位类别：童些亟±学科专业：微电王皇崮佳盐王堂研究所：生垦型堂医主昱住班嚣压2013年5月ByTeng，ZhanADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthede

2、greeofMasterofMicroelectronicsandSolidStateelectronicsInstituteofSemiconductorsMay,2013关于学位论文使用权声明任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人，未经著作权人授权，不得将本论文转借他人并复印、抄录、拍照、或以任何方式传播。否则，引起有碍著作权人著作权益之问题，将可能承担法律责任。关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院半导体研究所有关保存、使用学位论文的规定，即：中国科学院半导体研究所有权保留学位论文的副本，允许该论文被查阅；中国科学院半导体研究所可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩

3、印或其他复制手段保存该论文。(涉密的学位论文在解密后应遵守此规定)一亭纡新躲力够⋯⋯．w关于学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。一孝伊聊虢五日期：如l；．．厂．彤摘要作为新一代绿色环保的固态照明光源，GaN基LED的发光效率和可靠性在不断的提高和改善。相比于其他传统光源，高性能LED具有光电转换效率高、寿命长、损耗低、无污染等显著优势，已广泛应用关于通用照明、交通指示、

4、显示屏背光源和户外显示屏等领域。传统LED器件结构类型包括正装、垂直和倒装结构。正装结构LED的pn电极分别位于芯片的同侧，其存在的缺点包括散热性能不佳和电流拥挤效应；垂直结构LED特殊的导电衬底和芯片结构，pn电极分别位于芯片的两侧；倒装结构LED的GaN外延层表面整面蒸镀金属反射电极，采用倒装焊技术将芯片倒装于基板上。单片集成式LED器件内部采用阵列式结构，内部集成多个独立的LED微晶粒，采用电互联的方法将微晶粒串联或并联在一起。通过制作阵列式结构LED器件，能够实现LED器件高电压、小电流的工作状态。相较于传统大功率LED器件，阵列式HV-LED在电流扩展、光提取、功率效率以及光效dro

5、op等光电特性方面有较大的优势。由于阵列式LED器件的特殊结构和光电特性，应用在通用照明领域中时，可以使驱动电路的结构简化并降低成本。本论文的依托项目为国家高技术研究发展计划(863计划)，“阵列式高压交／直流(AC／HV)LED芯片产业化研究”。以下是本论文的主要工作内容：1．阵列式HV-LED的结构设计：本论文中的单片集成式LED阵列包含16颗串联的微晶粒。自主设计了芯片尺寸、微晶粒尺寸、微晶粒数量、电极叉指形状以及光刻板工艺次数等；2．HV-LED器件制作的关键工艺：阵列式单片集成LED的特殊工艺包括ICP深刻蚀隔离、侧壁绝缘保护、电极桥连。深刻蚀隔离工艺需要将隔离跑道中的外延GaN材料

6、刻蚀至蓝宝石衬底，得到一定倾斜角度的微晶粒外延侧壁，并且保证GaN外延层不受损伤；侧壁绝缘保护工艺是采用绝缘材料将阵列式LED器件的微晶粒侧壁进行绝缘保护，保证在后续的电互联中，不会出现微晶粒短路现象；电极桥连工艺是采用电互联材料，跨越隔离深槽，将微晶粒串联或并联在一起；摘要3．HV-LED器件创新工艺：首次提出采用旋涂玻璃(SpinonGlass，SOG)材料进行深槽填充，在填充材的绝缘度、折射率以及透过率满足要求的情况下，成功对深度为6-8p,m的GaN材料深槽填充：首次提出采用高温硫磷酸，对阵列式LED器件的微晶粒进行侧壁腐蚀，得到具有倒台结构的微晶粒阵列，增加侧壁出光并且去除外延侧壁刻

7、蚀损伤；首次提出采用牺牲层技术在GaN基阵列式LED器件中，制作新型空气桥互联电极，不需要经过外延侧壁，下连至蓝宝石衬底，增加了器件工艺的灵活性；首次提出采用石墨烯新型材料作为微晶粒间的互联电极，采用配套工艺流程并实现器件点亮；4．HV-LED较传统大功率LED芯片的性能优势：通过设计并制作HV-LED与传统大功率LED(THP．LED)芯片，对比如I．V特性曲线、输出光功率饱和曲线、功率转换效率