GaN LED芯片工艺简介
gan基led发光原理
gan基led发光原理GAN基LED发光原理一、引言LED（Light Emitting Diode）是一种半导体器件，具有发光的特性。
而GAN（Gallium Nitride）是一种化合物半导体材料，具有高能隙、高电子饱和速度等优点。
GAN基LED发光原理是指利用GAN材料制备的LED器件，通过电子和空穴的复合释放出能量并产生光。
二、发光机制LED的发光机制是通过电子与空穴的复合过程释放能量，产生光。
而GAN基LED的发光机制与传统LED有所不同，主要体现在材料的能带结构和能隙大小上。
1. GAN材料的能带结构GAN材料的能带结构决定了其发光机制。
在GAN材料中，价带和导带之间存在能隙，电子在价带中，空穴在导带中。
当电子从价带跃迁到导带时，会释放出能量，产生光。
2. GAN材料的能隙大小GAN材料的能隙较大，一般为3.4-3.5电子伏特，相比其他材料的能隙较小。
这意味着GAN材料需要更大的能量才能使电子从价带跃迁到导带，因此产生的光具有更高的能量和更短的波长。
三、制备过程GAN基LED的制备过程主要包括材料生长、器件制备和封装等步骤。
1. 材料生长GAN材料的生长是制备GAN基LED的关键步骤之一。
常用的生长方法包括金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）等。
这些方法可以在晶体表面上沉积出具有高质量的GAN材料。
2. 器件制备在材料生长完成后，需要将其制备成LED器件。
这一步骤包括光刻、蚀刻、金属沉积、电极制备等。
通过这些步骤，可以形成PN结构，即正负极的结构，使电子和空穴能够在PN结区域复合并发光。
3. 封装器件制备完成后，需要进行封装，以保护器件并提供电气连接和光学耦合。
封装过程中通常使用透明的树脂将器件封装在内部，并通过金属线连接器与外部电路连接。
四、优势和应用GAN基LED相比传统LED具有以下优势：1. 高效能：GAN材料的能隙较大，使得发光效率更高，能够将电能转化为光能的比例更高。
led芯片制造工艺流程
led芯片制造工艺流程
LED芯片是目前LED照明、显示领域中的重要组成部分，其制造工艺流程主要包括以下几个步骤：
1. GaN生长
首先需要通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）等方法，在蓝宝石
基板上生长出高质量的氮化镓（GaN）薄膜。
蓝宝石基板的选择是因为
其结晶性好，纯度高，且与GaN材料之间有较好的晶格匹配度，可以
保证GaN生长的质量。
2. PN结制备
将生长好的GaN薄膜通过光刻、蚀刻等工艺形成所需的结构，然
后进行离子注入或分子束外延等方法在GaN层上形成p型或n型区域，使p、n区形成一定的电场，形成PN结。
3.电极制备
在制备好的PN结的两端分别电镀金属，形成电极，其中正极一般
是镀金或银，负极一般是镀铝。
4.封装
将制备好的LED芯片通过金丝键合等方法与金属基板或晶格片键合，然后通过封装的方式将芯片保护，避免外界环境的干扰。
封装方
法一般包括QFP、SOP、PLCC等。
5.测试
在芯片封装完毕后，需要通过测试来检验其性能是否达到要求。
测试项目包括外观、电学参数、光电参数等。
总体来说，LED芯片的制造工艺流程较为复杂，需要掌握多种技术和工艺，同时也需要注重生产环境的控制，保证芯片的质量和稳定性，为LED行业的发展提供强有力的支持。
氮化镓发光二极管
氮化镓发光二极管氮化镓发光二极管（GaN LED）是一种半导体器件，其主要特点是具有高亮度、高效率和长寿命等优点。
本文将从氮化镓发光二极管的原理、制备方法以及应用领域等方面进行论述。
一、氮化镓发光二极管的原理氮化镓发光二极管是利用氮化镓材料的发光特性制造的。
氮化镓是一种宽禁带半导体材料，具有较高的能隙和较高的电子迁移率，使得氮化镓发光二极管具有较高的发光效率。
当在氮化镓发光二极管中施加正向电压时，电流通过正向偏置的PN结，激活了氮化镓材料中的载流子。
当电子和空穴复合时，能量被释放出来，产生光子。
由于氮化镓材料的能隙较大，所释放的光子具有较高的能量，可见光甚至紫外光。
氮化镓发光二极管的制备方法主要有金属有机化学气相沉积（MOCVD）和分子束外延（MBE）两种。
金属有机化学气相沉积是目前制备氮化镓发光二极管的主流方法。
该方法通过在高温环境下，将金属有机化合物和氨气反应，使金属有机化合物分解并释放出金属原子，然后与氨气中的氮原子反应生成氮化镓材料。
经过多次反复的沉积生长，形成多层氮化镓结构，最终制备出氮化镓发光二极管。
分子束外延是一种高真空条件下进行的制备方法。
该方法通过将高能量的电子束轰击氮化镓靶材，使靶材表面的原子释放出来，并在衬底表面沉积，逐层生长形成氮化镓薄膜。
经过多次反复的沉积生长，形成多层氮化镓结构，最终制备出氮化镓发光二极管。
三、氮化镓发光二极管的应用领域由于氮化镓发光二极管具有高亮度和高效率的特点，因此在照明、显示和通信等领域有着广泛的应用。
1. 照明领域：氮化镓发光二极管具有较高的发光效率和长寿命，可以替代传统的白炽灯和荧光灯，用于室内照明和户外照明。
其高亮度和节能性使得氮化镓发光二极管成为照明行业的重要技术。
2. 显示领域：氮化镓发光二极管还广泛应用于各种显示器件中，如液晶显示器背光源和有机发光二极管（OLED）等。
其高亮度和色彩鲜艳的特点使得显示器具有更好的显示效果。
3. 通信领域：氮化镓发光二极管还可以用于光通信领域。
GaN基LED芯片的制作
分类号TN312 学校代码10590 U D C密 级公开深圳大学硕士学位论文GaN基LED芯片的制作卫静婷学科门类工学专业名称物理电子学学院（系、所）光电子学研究所指导教师冯玉春GaN基LED芯片的制作摘要GaN材料及器件近年来成为研究的热点，尤其是GaN基发光二极管（LED）。
究其原因，主要是因为GaN蓝绿光LED产品的出现从根本上解决了白光发光二极管三基色的缺色问题。
而且LED是节能、环保型光源，具有体积小、冷光源、响应时间短、发光效率高、防爆、节能、寿命长、无闪频、容易与IC电路匹配，可在各种恶劣环境下使用等特点。
因此GaN发光二极管的应用遍及大屏幕彩色显示、车辆及交通、多媒体显像、LCD 背光源、光纤通讯等领域。
白光LED照明更是引起了各个国家的高度重视，日本、美国、欧洲以及我国都相继启动了有关白光照明的研究项目。
本文就LED制作过程中出现的困难，着重研究了GaN基LED制作中的p型欧姆接触电极的制作，以及透明导电材料：掺锡氧化铟（ITO）的制备，并对GaN基LED进行了试做，得出了以下的结果： （1）采用Ni/Au作为p型欧姆接触电极，通过实验得到，540℃是退火的最佳温度。
金属层厚度过厚或者过薄都会使电阻率增大。
而在p-GaN上用磁控溅射沉积Ni（20nm）/Au（40nm）的条件下，在空气中快速退火300s，得到最佳接触比电阻率为1.09×10-5Ω·cm2。
（2）ITO薄膜制备过程中，氧流量的改变，使得薄膜氧含量不同，从而导致薄膜方块电阻和透过率随着退火温度的升高，其变化规律不尽一致。
通过实验，我们得到透过率为90%以上，方块电阻较小的样品。
（3）论文最后根据GaN基LED的制作流程，进行了试做及测试，经过对发光亮度，发光功率，反向漏电流等参数的综合优化，获得了高亮度GaN蓝光LED的最终性能指标：发光波长：455～460nm；正向电压：3.22～3.27V；发光功率：>6mW（I F=20 mA）；反向漏电流：<0.05µA（V R=5v）。
LED芯片工艺介绍
光刻 (Photolithography)
光刻胶 (Photoresist)：一种具有感光成像功能的制程 材料 , 主要含有高分子树脂 、感光化合物 、溶剂等 ; 正光阻：光阻的一种，这种光阻的特性是将其曝光之后， 感光部分的性质会改变，并在之后的显影过程中被曝光 的部分被去除。 负光阻：光阻的一种类型，将其曝光之后，感光部分的 性质被改变，但是这种光阻的特性与正光阻的特性刚好 相反，其感光部分在将来的显影过程中会被留下，而没 有被感光的部分则被显影过程去除。 光罩 (Mask)：一石英玻璃，上面会镀上一层影像。(e.g. TCL, p-pad, n-pad) 其原理和拍照一樣。
光刻 (Photolithography)
光刻工艺流程：
1. 预烘烤——加热板
2. 上光阻剂（匀胶）——匀胶机 3. 软烘烤——烘箱 4. 曝光——曝光机（光刻机） 5. 显影——去光阻显影台 6. 显影检查——高倍显微镜 7. 硬烘（坚膜）——烘箱 8. 厚度测试——台阶仪
曝光 匀胶
蚀刻 (Etching)
p-GaN n-GaN Sapphire p-GaN n-GaN Sapphire p-GaN n-GaN Sapphire
芯片前端制程
（4）PR Stripping
（5）ITO Dep.& photolithography
芯片前端制程
（6） ITO Etch （7） PR Strip & alloy
蒸镀 (Evaporation)
蒸镀原理
金属剥离(Lift-off)
光阻与化学剥离液反应,使之更易用膜 剥离 在光刻胶上镀上金属,由于在光刻胶上 的金属的附着力较弱,因此很容易用 blue tape把金属粘走。
gan基micro-led显示芯片的制备及刻蚀工艺的研究
gan基micro-led显示芯片的制备及刻蚀工艺的研究
gan基micro-led显示芯片的制备及刻蚀工艺的研究是在制备和刻蚀gan基micro-led显示器件方面的科学研究。
GaN基Micro-LED显示芯片制备涉及到以下几个关键步骤：
1. 材料制备：首先需要制备高质量的GaN材料作为基底。
常
用的制备方法包括金属有机化学气相沉积（MOCVD）和分子
束外延（MBE）。
2. 片区划分：通过微影技术在GaN基底上将芯片的不同区域
进行划分，例如LED灯珠、电极等。
3. 生长外延层：使用外延生长技术，在每个片区上生长GaN
外延层，以形成LED的p型和n型层。
这一步骤通常是通过MOCVD或MBE来完成。
4. 刻蚀：通过刻蚀工艺，将外延生长层中不需要的部分去除，以形成LED的结构。
常用的刻蚀方法包括干法刻蚀（如ICP
刻蚀）和湿法刻蚀。
刻蚀工艺的研究是为了提高材料的刻蚀速率和刻蚀选择性，以实现更高质量的芯片制备。
这包括对刻蚀气体的选择、刻蚀条件的优化、刻蚀设备的改进等。
此外，也有一些研究致力于开发新的刻蚀方法，如离子束刻蚀、等离子刻蚀等，以提高刻蚀的精度和效率。
总的来说，GaN基Micro-LED显示芯片的制备及刻蚀工艺的研究是为了实现高质量、高性能的Micro-LED显示器件。
这一研究涉及到材料制备、芯片设计、外延生长、刻蚀工艺等多个方面的内容，对于推动Micro-LED显示技术的发展具有重要意义。
7、GaN基LED(蓝绿光芯片制造技术)
2、采用ITO透明导电膜及NiO组合膜 3、网格电极结构 4、用KOH清洗，形成Ga空位,造成Ga空位受 主，提高表面掺杂浓度，去掉表面氧化物
插指电极结构与环形电极结构性能比
（a）
（b）
红外热像图
4、P型GaN Mg不易掺入，不易电离
5、介电常数高，带宽，易击穿 ESD
6、GaN 蓝宝石坚硬，不易加工
提高内量子效率
1、采用晶格失配少的碳化硅衬底
2、采用衬底再构
PSS表面上生长GaN
缓解径向电流拥挤
1、电极表面结构设计
环形电极结构
2、垂直导电结构
减少欧姆接触，减少电极阻挡
1、Ni/Au欧姆接触层
பைடு நூலகம்
三、LED導入汽車頭燈應用
國際車廠已將LED頭燈導入高階車款之中，2007
年TOYOTA於全球首推配備LED頭燈車款Lexus LS600，Audi也將於2008年夏季車展中展出搭配 LED頭燈的R8車款，台廠裕隆集團也預計2008年 底推出搭配LED頭燈的本土汽車，並搭載於東風 汽車上進軍大陸市場。
谢谢！
同時，在機體上更為輕薄，便於攜帶；而它的省 電特性，在較低的功耗下，提高電池的續航力， 讓使用時間更長； 此外，無汞成分，符合環保訴求。比較各家品牌 之後，可以發現價格多在新台幣5~7萬元之間，屬 高階機種使用，目前仍是以12吋以下為主，逐漸 往大尺寸發展。
二、路燈市場帶來需求
全球路燈約有1.2~1.3億盞，美國約1,000萬盞、大陸約1,500 萬盞、台灣約135萬盞，目前已有美、加、大陸等國家在 部分城市的路面使用，狀況良好，與傳統一般路燈相比， 對行車安全並無影響，在亮度上差距不大。在照明效能提 高、價格降低之後，替代性會提高。 據美國能源部表示可節省50%以上的電力消耗，少建100座 以上的發電廠。新興市場如大陸，由於經濟起飛，對電能 需求大，有供不應求的現象，在LED路燈發展外在條件上， 較歐美更迫切及動機去推動LED路燈，因此看好大陸LED 路燈市場，預估2008年大陸LED路燈市場將佔全球LED路 燈市場5成以上。
LED芯片工艺介绍
LED芯片工艺介绍LED（Light Emitting Diode）是一种半导体光电子器件，具有低功耗、长寿命、高亮度等特点。
在LED芯片制造过程中，工艺是非常重要的环节，关系到LED芯片的质量和性能。
下面将介绍LED芯片的工艺流程和主要工艺步骤。
首先，LED芯片制造的第一个步骤是选择合适的半导体材料。
常用的半导体材料有GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷化镓砷）以及GaInP（磷化铟镓）。
选择合适的半导体材料可以决定LED芯片的发光效果和色温。
接下来，需要进行外延生长。
外延生长是指将所选的半导体材料在衬底上连续沉积成一层晶体薄膜。
常用的衬底材料有蓝宝石（Al2O3）、氮化镓（GaN）等。
外延生长主要利用化学气相沉积（CVD）或分子束外延（MBE）等技术。
外延生长的质量决定了后续工艺的可行性和LED芯片的性能。
然后，进行晶圆加工。
晶圆加工是将外延生长的晶体薄膜进行切割成一片一片的LED芯片。
主要的工艺步骤包括光刻、腐蚀、局部氧化等。
在光刻过程中，先将光刻胶涂覆在晶片表面，然后使用掩膜和紫外线曝光，再进行显影和固化，最后用化学溶液或离子束进行刻蚀。
在腐蚀过程中，使用化学溶液对晶片表面进行腐蚀，以便形成想要的结构和形状。
在局部氧化过程中，使用高温氧化方法，在晶片表面形成氧化硅膜。
接下来，进行金属化。
金属化是为了制作LED芯片的电极和导线。
在金属化过程中，使用蒸发、溅射等方法将金属材料沉积在LED芯片表面，然后通过光刻和腐蚀等工艺步骤，制作电极和导线。
最后，进行测试和封装。
测试是为了检验LED芯片的质量和性能。
常用的测试方法有电学测试、光学测试等。
在封装过程中，将测试合格的LED芯片封装在塑料灯座、金属灯座等外部封装器件中，以保护LED芯片，并向外界发光。
总结起来，LED芯片的工艺流程主要包括外延生长、晶圆加工、金属化、测试和封装等步骤。
每个步骤都有自己的工艺技术和设备要求，通过不断的研究和创新，LED芯片的制造工艺得到了不断的改善和完善，使LED芯片在照明、显示、通信等领域得到了广泛的应用。
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市场上:
470nm LED: 3000mcd (20mA) P*62.139(lm)/Sr(15Deg)=3cd P*62.139/0.0537=3cd P=0.00259W=2.58mW
Thanks！
Photometry is just like radiometry except that everything is weighted by the spectral response of the eye
立体角:
Solid angle: sr = 2 (1 - cos(θ/2))
如何理解光通量(Lumen)和发光强度(Mcd)
P电极腐蚀
KI+I2
去胶
丙酮+酒精
P电极合金
O2
合金炉
N电极光刻
N电极蒸发
N剥离
N退火
N2
P压焊点光刻
P压焊点蒸发
P压焊点剥离
气体，功率
钝化层沉积
PECVD机台
钝化层光刻
钝化层刻蚀
钝化层去胶
丙酮
中道终测检验
LED芯片制作
LED芯片制作---LASER/裂片
LASER/裂片生产流程:
交通灯
全彩显示
光学知识
Radiometry Power Watt (W) Photometry lumen (lm)
Power per unit area
Power per unit solid angle
W/m2
W/sr
lm/m2 = lux (lx)
lm/sr = candela (cd)
减薄
划片
LED芯片制作
LED芯片制作--LASER/裂片 LASER/裂片目 的：将２寸的 Ｗafer通过高 温划片，再用 裂片机进行剁 成若干个所要 的小chip.
裂片
扩膜
划片,裂片工作流程图
划片前晶片背面
划片后,侧视图 裂片后,侧视图 划片后背面
扩膜后,正视图
测试分检
测试机
LED芯片制作
LED芯片制作---分选
分选目的:根据型号规格要求把同一 Wafer 上相同型号规格的晶片分到同一 BIN上．
分选的流程
１．通过网络读出分类好的Mapping图
２．核对Mapping图 ３ . 通过做晶粒教导， INK 点设定、自动对 位等步骤，设置工艺参数，（比如设定 双胞胎、电极刮伤、发光区沾污的合理 的分数值），然后就可以正常的 进行分 选。
P 欧姆接触 N 欧姆 接触
蓝宝石或碳化硅
电子空穴 复合发光
MOCVD外延
p-GaN MQW
N-GaN
缓冲层 蓝宝石
MOCVD机台
第一步
金属离子
有机物
清洗
第二步n区光刻
爆光机
刻蚀
Cl2+Bcl3+Ar
Plasmalab System 133
去胶
3#液
p电极蒸发
蒸发机台
P电极光刻
LED:What’s inside?
A packaged LED Different parts of an LED
epoxy dome bond wires
semiconductor chip
“silver cup” reflector
electrodes
Process flow: Design Growth Processing Packaging Characterization
GaN LED芯片工艺简介
2015-09-18Fra bibliotekLED白光
LED的前程
LED芯片的实物照片
LED 发光管是怎样练成的
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
衬底片
氮化物LED发光管的器件结构及发光机理
electrons