《LED芯片结构》PPT课件

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1、苏永道教授济南大学理学院封装技术LED2021/10/71§2.1LED芯片结构LED的封装工艺有其自己的特点。对LED封装前首先要做的是控制原物料。因为许多场合需要户外使用，环境条件往往比较恶劣，不是长期在高温下工作就是长期在低温下工作，而且长期受雨水的腐蚀，如LED的信赖度不是很好，很容易出现瞎点现象，所以注意对原物料品质的控制显得尤其重要。LED芯片是半导体发光器件LED的核心部件，它主要由砷(AS)、铝(AL)、镓(Ga)、铟(IN)、磷(P)、氮(N)、锶(Ｓi)这几种元素中的若干种组成。2021/10/72＆芯片按发光亮度分类可分

2、为：☆一般亮度：R(红色GAaAsP655nm)、H(高红GaP697nm)、G(绿色GaP565nm)、Y(黄色GaAsP/GaP585nm)、E(桔色GaAsP/GaP635nm)等；☆高亮度：VG(较亮绿色GaP565nm)、VY(较亮黄色GaAsP/GaP585nm)、SR(较亮红色GaA/AS660nm)；☆超高亮度：UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等。＆芯片按组成元素可分为：☆二元晶片(磷﹑镓)：H﹑G等；☆三元晶片(磷﹑镓﹑砷)：SR(较亮红色GaA/AS660nm)、HR(超亮红色GaAlAs660nm)、UR(最亮红色

3、GaAlAs660nm)等；2021/10/73☆四元晶片(磷﹑铝﹑镓﹑铟)：SRF(较亮红色AlGalnP)、HRF(超亮红色AlGalnP)、URF(最亮红色AlGalnP630nm)、VY(较亮黄色GaAsP/GaP585nm)、HY(超亮黄色AlGalnP595nm)、UY(最亮黄色AlGalnP595nm)、UYS(最亮黄色AlGalnP587nm)、UE(最亮桔色AlGalnP620nm)、HE(超亮桔色AlGalnP620nm)、UG(最亮绿色AIGalnP574nm)LED等。＆发光二极管芯片制作方法和材料的磊晶种类：1.LP

4、E：液相磊晶法GaP/GaP；2.VPE：气相磊晶法GaAsP/GaAs；3.MOVPE：有机金属气相磊晶法)AlGaInP、GaN；2021/10/744.SH：单异型结构GaAlAs/GaAs；5.DH：双异型结构GaAlAs/GaAs；6.DDH：双异型结构GaAlAs/GaAlAs。不同LED芯片，其结构大同小异，有外延用的芯片基板(蓝宝石基板、碳化硅基板等)和掺杂的外延半导体材料及透明金属电极等构成。2021/10/75§2.1.1LED单电极芯片图2.1单电极芯片结构示意图DEFCAHIBAGGJ电极直径Jn型结晶基板E电极厚度I

5、n层D芯片高度Hp层C芯片尺寸（长×宽）G发光区Bn极金属层Fp极金属层A说明代码说明代码单电极芯片结构代码含义2021/10/76§2.1.2LED双电极芯片JHIGMNGABCEDFKLHL双电极芯片结构示意图芯片尺寸（长）I低温缓冲层Bn极金属层H蓝宝石基板A说明代码说明代码双电极芯片结构代码含义2021/10/77n极电极直径Np极金属层Gp极电极直径M透明导电层F电极厚度Lp型接触E芯片高度K发光层D芯片尺寸（宽）Jn型接触CJHIGMNGABCEDFKLHL双电极芯片结构示意图2021/10/78§2.1.3LED晶粒种类简介Ga

6、As/GaAsAlGaAs/GaAsAlGaAs/AlGaAs850nm~940nm红外线不可见光GaInN/Sapphire455nm~485nm高亮度蓝GaInN/Sapphire490nm~540nm高亮度蓝绿/绿AlGaInP/GaAs高亮度绿GaP/GaP555nm~560nm绿AlGaInP/GaAs高亮度黄绿GaP/GaP569nm~575nm黄绿AlGaInP/GaAs高亮度黄GaAsP/GaP585nm~600nm黄AlGaInP/GaAs高亮度橙GaAsP/GaP605nm~622nm橙AlGaInP/GaAs630nm~

7、645nm高亮度红AlGaAs/GaAs645nm~655nm红可见光结构波长颜色类别晶粒种类2021/10/79§2.1.4LED衬底材料的种类对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。◆蓝宝石（Al2O3）◆硅（Si）◆碳化硅（SiC）一、蓝宝石衬底蓝宝石衬底有许多的优点：1.生产技术成熟、器件质量较好;2.稳定性很好，能够运用在高温生长过程中;3.机械强度高，易于处理和清洗。三种衬底材料：2021/10/710蓝宝石衬底存在的问题：1.晶格失配和热应力失配，会

8、在外延层中产生大量缺陷；2.蓝宝石是一种绝缘体，在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少；3.增加了光刻、蚀刻工艺过程，制作成本高。蓝宝石的硬度非常高,在自然材