led芯片知识
芯片led
芯片ledLED芯片是一种利用半导体材料发光的电子元件。
它的全称是Light Emitting Diode（发光二极管），是一种固态光源，具有省电、寿命长、抗震动、响应速度快等优点，在各个领域得到广泛应用。
以下是关于LED芯片的一些介绍，共计1000字。
一、LED芯片的基本原理和组成LED芯片是通过半导体材料在电流的作用下发光的，其基本原理是反向偏置的p-n结通过电流激发而产生光电子复合，能量释放成光，从而产生可见光。
LED芯片主要由以下几个部分组成：1. 硅基背电极：用于提供芯片的电源引线和散热。
2. p型芯片与n型芯片：利用半导体材料形成的p-n结，在电流通过时形成电子-空穴复合，从而产生光。
3. 介质封装层：用于保护芯片、改变光线的出射角度等。
4. 金属电极：用于引出芯片的正负极。
二、LED芯片的优点和应用1. 节能和环保：LED芯片具有高光效、低耗电的特点，相比传统的荧光灯和白炽灯，能够实现更大程度的节能和减少二氧化碳的排放。
2. 寿命长：LED芯片的寿命可达到数万小时，相比传统灯泡的寿命更长，减少了更换灯泡的频率和维护成本。
3. 抗震动：由于LED芯片采用了固态材料，具有较好的耐振性能，不易损坏，适用于各种艰苦环境。
4. 响应速度快：由于LED芯片灯珠体积小，不需要加热启动，具有较快的响应速度，可广泛应用于信号指示等需要快速开关的场合。
5. 设计自由度高：LED芯片的体积小、发光特性稳定，可以设计成各种形状和颜色的发光体，符合不同需求的应用场景。
LED芯片的应用非常广泛，主要包括以下几个领域：1. 照明领域：LED芯片作为节能照明的首选，被广泛应用于室内照明、街道照明、汽车照明等场所。
2. 显示屏领域：LED芯片可制成各种尺寸的点阵组成的LED显示屏，用于广告牌、电子屏、电子显示屏等应用。
3. 车灯领域：由于LED芯片具有快速响应速度和高亮度的特点，被广泛应用于汽车尾灯、车内照明等。
4. 电子器件领域：由于LED芯片具有低电压、小体积、长寿命等优点，被广泛应用于计算机、手机、电视等电子产品中作为指示灯、背光源等。
LED芯片原理分类基础知识大全
LED芯片原理分类基础知识大全LED（Light Emitting Diode）即发光二极管，是一种基于半导体材料的电子元件。
它能够直接将电能转换为可见光，具有体积小、功耗低、寿命长等优点，在各个领域有着广泛的应用。
1. 衬底选择：芯片的衬底通常使用蓝宝石（sapphire）或硅（silicon）材料，其中蓝宝石衬底适用于制造蓝光LED，而硅衬底适用于制造红光、绿光LED。
2.外延生长：将所需材料的薄片逐渐沉积在衬底上，使其逐渐增厚，形成外延层。
3.晶圆切割：将外延层切割成晶圆形状，并进行光洁处理。
4.研磨和腐蚀：通过机械或化学方法对晶圆进行研磨或腐蚀，使其得到一定的光学反射效果。
5.P型和N型制备：在晶圆上制备P型和N型区域，分别通过掺杂方法将其中一侧的材料掺入组别的杂质。
6.金属电极制备：在P型和N型区域上刻蚀金属电极，通过金属电极可以引出电流。
7.芯片测试：对制备完成的LED芯片进行测试，包括亮度、波长、电流和电压等参数的测试。
根据不同的工艺和材料选择，LED芯片的类型可分为以下几种：1.普通LED芯片：制造工艺简单，成本低，适用于一般照明和显示等领域。
2.高亮度LED芯片：通过优化结构和材料，提高亮度和发光效率，适用于显示屏、信号灯等需要高亮度的应用。
3.SMDLED芯片：表面安装技术（SMD）制造的LED芯片，便于焊接和组装，广泛应用于背光源、室内照明等领域。
4.COBLED芯片：芯片上多个小颗粒进行集成，具有高亮度、高可靠性等优点，适用于大功率照明等领域。
5.RGBLED芯片：集成了红、绿、蓝三种颜色的LED芯片，通过不同颜色的组合可以实现多彩的显示效果。
6.UVLED芯片：发射紫外线光的LED芯片，用于紫外线固化、水质检测、杀菌消毒等领域。
总的来说，LED芯片的原理分类涉及到材料选择、制备工艺和应用领域等多个方面，通过不同的工艺和材料选择，可以实现不同功能和性能的LED芯片。
随着科技的进步和人们对绿色环保的追求，LED芯片的研发和应用将会得到更广泛的推广。
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二、外延片
外延片是指用外延工艺在衬底表面生长薄膜所生片的单晶硅片。一般外 延层厚度为2-20微米，作为衬底的单晶硅片厚度为610微米左右。 外延工艺：外延生长技术发展于20世纪50年代末60年代初，为了制造高 频大功率器件，需要减小集电极串联电阻。生长外延层有多种方法，但 采用最多的是气相外延工艺，常使用高频感应炉加热，衬底置于包有碳 化硅、玻璃态石墨或热分解石墨的高纯石墨加热体上，然后放进石英反 应器中，也可采用红外辐照加热。为了克服外延工艺中的某些缺点，外 延生长工艺已有很多新的进展：减压外延、低温外延、选择外延、抑制 外延和分子束外延等。外延生长可分为多种，按照衬底和外延层的化学 成分不同，可分为同质外延和异质外延；按照反应机理可分为利用化学 反应的外延生长和利用物理反应的外延生长；按生长过程中的相变方式 可分为气相外延、液相外延和固相外延等。
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三、LED外延片工艺流程如下：
衬底 - 结构设计 - 缓冲层生长 - N型GaN层生长 - 多量子阱发光层生 - P型GaN层生长 - 退火 - 检测（光荧光、X射线） - 外延片 外延片- 设计、加工掩模版 - 光刻 - 离子刻蚀 - N型电极（镀膜、退 火、刻蚀） - P型电极（镀膜、退火、刻蚀） - 划片 - 芯片分检、分 级 重点设备：金属有机物化学气相淀积（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，简称 MOCVD）， 1968年由美国洛克威尔公司提出来的一项 制备化合物半导体单品薄膜的新技术。该设备集精密机械、半导体材料、 真空电子、流体力学、光学、化学、计算机多学科为一体，是一种自动 化程度高、价格昂贵、技术集成度高的尖端光电子专用设备，主要用于 GaN（氮化镓）系半导体材料的外延生长和蓝色、绿色或紫外发光二极管 芯片的制造，也是光电子行业最有发展前途的专用设备之一。
LED芯片的基本介绍
MOCVD是利用气相反应物（前驱物）及 Ⅲ族的有机金属和Ⅴ族的NH3在衬底表面进行 反应，将所需的产物沉积在衬底表面。通过控 制温度、压力、反应物浓度和种类比例，从而 控制镀膜成分、晶相等品质。MOCVD外延炉是 制作LED外延片最常用的设备。 然后是对LED PN结的两个电极进行加工， 电极加工也是制作LED芯片的关键工序，包括 清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨； 然后对LED毛片进行划片、测试和分选，就可 以得到所需的LED芯片。如果芯片清洗不够乾 净，蒸镀系统不正常，会导致蒸镀出来的金属 层（指蚀刻后的电极）会有脱落，金属层外观 变色，金泡等异常。
p-GaN p-Al0.25Ga0.75N
MQW u-In0.04Ga0.96N
LM-InGaN n-GaN/u-GaN
蓝宝石衬底
衬底片
外延片
RIBER R49NT型MBE系统
RIBER R6000型MBE系统
注析：法国Riber公司是全球着名的MBE系统及相关设备的制造商和供应商，已有30年以上研发MBE系统的经验，在国际市场和中国市场中所占的市场份额都居于领先地位， 也是最早进入中国市场的MBE设备供应商之一，可为客户提供各种化合物半导体薄膜的外延设备和技术服务。2008年6月Riber收购了法国专门制造分子束源炉的ADDON公司； 2008年9月Riber公司又收购了英国牛津仪器公司控股的VG Semicon MBE部门，进一步扩大了它在国际MBE市场中的占有率。目前Riber公司在全球已有250多个研究型MBE客 户，22个生产型MBE客户（市场占有率71%），产品的销售网络遍布欧洲、美洲和亚洲等许多国家和地区。
LED芯片的基本介绍
陈海金
2012-10
目录
一、LED名词解释 二、LED晶片生产工艺及流程 三、LED晶片分类 四、LED发展的趋势 五、小结
LED芯片原理知识大全一览
LED芯片原理知识大全一览
LED是一种发光二极管。
发光二极管（LED）是一种无源器件，可将电能转换成光能，也可以将光能转换成电能。
LED原理非常简单，它只需将正向电流通过LED元件即可发光。
LED用于非常宽泛的应用场合，比如照明、节能灯具、显示屏、可视报警器、电子仪器和安全系统等，可用作显示器具，也可用作发光源或信号源。
LED芯片的基本原理是在半导体材料中有n极和p极，这两种型号的半导体经过内置元件处理后形成微小的发光单元，并将电能转换成光能，即产生发光现象。
能发出多种颜色的半导体结构有所不同，能发出的颜色也不一样。
LED芯片的结构由三层组成：基板、发光元件和连接层。
基板由绝缘和金属组成，它的作用是将LED封装到电路板，并连接到外部电路。
发光元件是LED的核心，它通常由硅片、金属膜、连接装置、外壳和陶瓷基板组成，发光元件中最重要的是芯片，它将电流转换成可见光，而且它的发光效果取决于它的封装及其布局；连接层由铜线组织而成，其作用是将上述的基板和发光元件连接到外部电路板。
电子元件中的LED芯片是机器可以识别的有用芯片，它可以维护、控制电子设备的运行，具有良好的可靠性和可信度。
LED芯片的分类与特征
LED芯片的分类与特征
发光二极管的制造工艺过程
Sapphire蓝 宝石 2-inch
芯片加工
衬底材料 生长或购 买衬底
芯片切割
器件封装
LED结构 MOCVD生长
课程内容
LED芯片的作用 LED芯片的分类与特征 LED芯片的结构与图示 LED芯片参数 LED芯片型号编码 LED芯片评估
回顾:LED的发光原理
Eg代表了将半导体的电子断键，变成 自由电子，并将此自由电子送到导带，而 在价带中留下空穴所需的能量。 Eg=hf h是常数，f是光的频率。 因为光速=波长×频率，即C= ×f。 所以：=1240/Eg （单位：纳米）
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光 区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即 λ≈1240/Eg（nm） 电子由导带向价带跃迁时以光的形式释放 能量，大小为禁带宽度Eg，由光的量子性可知， hf= Eg [h为普朗克常量,f为频率，据f=c/λ,可得 λ=hc/Eg,当λ的单位用um, Eg单位用电子伏特 （eV）时，上式为λ=1.24um·ev/Eg ]，若能产生 可见光（波长在380nm紫光～780nm红光）， 半导体材料的Eg应在1.59 ～ 3.26eV之间。
F.A. Ponce and D.P. Bour, Nature 386, 351 (1997)
5.按芯片质量分:
（1）正规格方片：是指经过生产厂挑选过的：亮度， 电压，抗静电能力，色差都是在同一个标准范围的！ 正规方片A：是完全经过挑选，并保证数量。 正规方片B：是指不保证数量的但是经过挑选。 （2）大圆片：就是指未经过挑选：亮度相差大，电压 波动大，抗静电能力不一致，跑波长（色差大）！ 但是会把（外延片做成的芯片）周围的不能用的部 分剔除掉 （3）猪毛片：大圆片的不良都有具备，最大特点是什 么颜色都有，不只是单纯的波长跨度大！ 正规方片A>正规放片B>大圆片>猪毛片>散晶。
LED芯片种类及介绍
LED芯片种类及介绍LED芯片是一种发光二极管（Light Emitting Diode，LED）的核心组件，广泛应用于照明、显示、通讯和传感等领域。
根据不同的用途和要求，LED芯片有多种不同的种类和类型。
下面将介绍一些常见的LED芯片。
1.普通LED芯片：普通LED芯片是最基本的LED芯片，通常由镓磷化物材料构成。
它们具有低功耗、高亮度、长寿命等优点，广泛用于室内和室外照明、指示灯、面板指示等应用。
普通LED芯片有不同的尺寸和颜色可选。
2.SMDLED芯片：SMD（Surface Mount Device）LED芯片是一种表面贴装封装的LED芯片。
它们通常非常小巧，适合在限空应用中使用，例如电视、手机、平板电脑等显示屏。
SMD LED芯片有多种类型，包括单色、多色和全彩等，可实现各种显示效果。
3.COBLED芯片：COB（Chip on Board）LED芯片是将多个LED芯片连接到同一电路板上，形成一组LED芯片。
它们具有高亮度、高光效和均匀光分布的优点，在照明应用中非常受欢迎，例如室内灯具、车灯和户外照明。
4.UVLED芯片：UV（Ultraviolet）LED芯片是一种可以发出紫外线光的LED芯片。
它们广泛应用于紫外线消毒、紫外线固化、光刻、UV打印等领域。
UVLED芯片有多种波长可选，不同波长的紫外线适用于不同的应用。
5.IRLED芯片：IR（Infrared）LED芯片是一种可以发出红外线光的LED芯片。
它们在遥控器、红外线通信、红外线传感等领域得到广泛应用。
IR LED芯片有不同的波长和功率可选，可以适应不同的应用需求。
6.RGBLED芯片：RGBLED芯片由红、绿、蓝三种颜色的LED芯片组成，可以通过不同的亮度和混色方式来呈现各种颜色。
RGBLED芯片广泛用于彩色显示、舞台灯光、装饰照明等领域。
除了以上介绍的常见LED芯片，还有其他一些特殊类型的LED芯片，如高亮度LED芯片、高功率LED芯片、有机LED芯片等，它们在各自的领域有着特殊的用途和优势。
LED芯片
LED芯片LED芯片是一种光电半导体器件，它的全称是Light-emitting diode，即发光二极管。
LED芯片的主要作用是将电能转换成光能，通过发光产生可见光。
与传统的荧光灯和白炽灯相比，LED芯片具有更高的能效、更长的寿命、更小的体积和更高的耐冲击性。
LED芯片的基本结构包括P型半导体和N型半导体，中间夹着一层P-N结。
当正向电压施加到LED芯片上时，电子会从N型半导体流向P型半导体，而空穴则从P型半导体流向N型半导体，两者在P-N结相遇时会发生复合，产生光能。
根据不同的材料组成，LED芯片可以发出不同的光谱，从红色、绿色到蓝色甚至紫外线。
LED芯片的优点主要体现在以下几个方面：1. 能效高：LED芯片的能效比传统荧光灯和白炽灯更高，转换电能至光能的效率非常高，能够节省能源的消耗。
相同功率下，LED芯片的光亮度要高于其他光源。
2. 长寿命：LED芯片寿命一般可以达到几万个小时以上，远远超过传统灯泡。
这意味着LED产品的使用寿命更长，更节省更换成本。
3. 可调性好：LED芯片的亮度和颜色可以通过外部电流和电压进行调节，具有非常好的可调性。
这使得LED应用非常广泛，可以满足不同场景下的需求。
4. 反应速度快：LED芯片的反应速度非常快，可以迅速达到最大亮度，适合对光亮度要求较高的场景，如电子显示屏和灯光效果等。
5. 尺寸小：LED芯片的尺寸非常小，可以做到非常紧凑的设计，适合集成在各种设备和产品中。
6. 环保节能：LED芯片不含有汞等有害物质，不会对环境产生污染，而且能效高，节约能源，符合可持续发展的要求。
目前，LED芯片已广泛应用于照明、显示、电子产品、交通信号灯、汽车照明等领域，成为一种主流的照明和显示技术。
随着技术的不断进步，LED芯片的亮度、颜色、能效和稳定性不断提高，预计未来LED芯片的应用范围还将进一步扩大。
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LED芯片知识大了解
目录
一 LED芯片基本知识 (2)
1、LED芯片的概念 (2)
2、LED芯片的组成元素 (2)
3、LED芯片的分类 (2)
二 LED衬底材料 (4)
1、LED衬底材料的概念及作用 (4)
2、LED衬底材料的种类 (4)
三 LED外延片 (6)
1、LED外延片生长的概念 (6)
2、LED外延片衬底材料的种类 (6)
3、LED外延片的检测 (6)
一、LED芯片基本知识
1、LED芯片的概念
LED芯片是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。
LED的心脏是一个半导体的芯片，芯片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个芯片被环氧树脂封装起来。
半导体芯片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。
但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N 结。
当电流通过导线作用于这个芯片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
LED芯片为LED的主要原材料
，LED主要依靠芯片来发光。
LED芯片是在外延片上的基础上经过下面一系列流
程，最终完成如右图的成品-芯片。
外延片→清洗→镀透明电极层透 (Indium Tin
Oxide，ITO)→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→
平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→
SiO2沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→
N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→
P极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→
芯片→成品测试。
图1 外延片成品示意图
2、LED芯片的组成元素
LED芯片的元素主要为III-V族元素，主要有砷(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。
3、LED芯片的分类
1）按发光亮度分
A、一般亮度：R(红色GaAsP 655nm)、H ( 高红GaP 697nm )、G ( 绿色GaP 565nm )、
Y ( 黄色GaAsP/GaP 585nm )、E(桔色GaAsP/ GaP 635nm )等
B、高亮度：VG(较亮绿色GaP 565nm)、VY(较亮黄色 GaAsP/ GaP 585nm)、
SR(较亮红色GaA/AS 660nm)；
C、超高亮度：UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等
D、不可见光(红外线)：R﹑SIR﹑VIR﹑HIR
E、红外线接收管：PT
F、光电管：PD
2）按组成元素分
A、二元晶片(磷﹑镓)：H﹑G等
B、三元晶片（磷﹑镓﹑砷）：SR(较亮红色GaA/AS 660nm)、 HR (超亮红色GaAlAs 660nm) UR(最亮红色GaAlAs 660nm)等
C、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AlGalnP 630nm)、VY(较亮黄色GaAsP/GaP 585nm)、
HY(超亮黄色 AlGalnP 595nm)、UY(最亮黄色 AlGalnP 595nm)、
UYS(最亮黄色 AlGalnP 587nm)、UE(最亮桔色 AlGalnP 620nm)、
HE(超亮桔色 AlGalnP 620nm)、UG (最亮绿色 AIGalnP 574nm) 等
3）按照制作工艺分
LED芯片分为MB芯片，GB芯片，TS芯片，AS芯片等4种
二、LED衬底材料
1、LED衬底的概念及作用
衬底又称基板，也有称之为支撑衬底。
衬底只要是外延层生长的基板，在生产和制作过程中，起到支撑和固定的作用。
它与外延层的特性配合要求比较严格，否则会影响到外延层的生长或是芯片的品质。
2、LED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）
GaN基系列三种衬底材料硅（Si）
碳化硅（SiC）
1)蓝宝石衬底
通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。
蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割（从400nm减到100nm左右）。
优点：①蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好
②蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中
③蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗
缺点：①晶格失配和热应力失配，会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。
2)硅衬底
硅衬底的芯片电极可采用两种接触方式，分别是L接触（Lateral-contact , 水平接触）和V 接触（Vertical-contact，垂直接触）[以下简称为L型电极和V型电极]。
通过这两种接触方式，LED芯片内部的电流可以是横向流动的，也可以是纵向流动的。
由于电流可以纵向流动，因此增大了LED的发光面积，从而提高了LED的出光效率。
因为硅是热的良导体，所以器件的导热性能可以明显改善，从而延长了器件的寿命。
3)碳化硅衬底
碳化硅衬底（CREE公司专门采用SiC材料作为衬底）的LED芯片，电极是L型电极，电流是纵向流动的。
采用这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好，有利于做成面积较大的大功率器件
S iC是IV-IV族二元化合物，也是元素周期表IV族元素中唯一的稳定固态化合物，一种重要的半导体材料。
它具有优良的热学、力学、化学和电学性质，不但是制作高温、高频、大功率电子器件的最佳材料之一，同时又可以用作基于GaN的蓝色发光二极管的衬底材料。
优点：①碳化硅的导热系数为490W/m·K
②要比蓝宝石衬底高出10倍以上
缺点：①碳化硅制造成本较高
②实现其商业化还需要降低相应的成本
4)三种衬底的性能比较
三、LED外延片
1、LED外延片生长的概念
外延片是在一块加热至适当温度的衬底基片(主要有蓝宝石和、SiC、Si)上，气态物质InGaAlP有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。
2、LED外延片衬底材料种类
当前用于GaN基LED的衬底材料比较多，但是能用于商品化的衬底目前只有两种，即蓝宝石和碳化硅衬底。
用于氮化镓研究的衬底材料比较多，但是能用于生产的衬底目前只有二种，即蓝宝石和碳化硅衬底。
3、LED外延片的检测
外延片的检测一般分为两大类:
一是光学性能检测，主要参数包括工作电压，光强，波长范围，半峰宽，色温，显色指数等等，这些数据可以用积分球测试。
二是可靠性检测，主要参数包括光衰，漏电，反压，抗静电，I-V曲线等等，这些数据一般通过老化进行测试。
4、LED外延片的分类。