LED基础知识培训-外延、芯片_图文(精)
LED基础知识培训(芯片)
LED基础知识培训
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灯具基础知识培训(培训资料)
光效
指灯具消耗单位电能所发出的光通 量，单位是流明/瓦（Lm/W）， 用于衡量LED灯具的节能性能。
发光角度
指LED灯具发光强度的空间分布角 度，一般分为窄角、中角、宽角等 ，影响灯具的照明范围和均匀度。
色温、显色指数等视觉性能参数
色温
指灯具发出光线的颜色倾向，以 绝对温度K为单位表示，分为暖 白、正白、冷白等，影响照明环
国内外法规标准差异
对比分析国内外LED灯具法规标准在 技术要求、测试方法、标识要求等方 面的差异，帮助企业更好地应对国际 贸易壁垒。
产品认证体系及其重要性
产品认证体系介绍
详细介绍国内外LED灯具产品认证体系，如中国质量认证中心（CQC）的LED照明产品认 证、美国保险商试验所（UL）的LED灯具安全认证等。
REPORTING
LED灯具定义与分类
定义
LED灯具是一种利用发光二极管 （LED）作为光源的照明设备， 具有高效、节能、环保、寿命长 等优点。
分类
根据使用场合和功能，LED灯具 可分为室内照明、室外照明、景 观照明、特殊照明等类型。
LED灯具发展历程
早期阶段
20世纪60年代，LED诞生，但早期 LED只能发出微弱的红光，且价格昂 贵，主要应用于指示灯等领域。
LED封装的主要作用
保护芯片不受外界环境的影响，同时提供合适的电气连接 和光学特性，使LED灯具能够正常工作并发挥最佳性能。
LED封装的主要类型
包括引脚式封装、表面贴装式封装、功率型封装等，以及 这些封装类型的优缺点和适用范围。
LED封装技术的发展趋势
随着LED技术的不断进步，封装技术也在不断发展，如新 型材料的应用、封装结构的优化等，以提高LED灯具的性 能和降低成本。
LED外延及芯片
LED外延及芯片
LED外延及芯片是指LED芯片的制作过程中，首先通过在基
底上沉积外延层，然后在外延层上制作出LED芯片。
LED外延是指将外延层材料在基底上沉积的过程。
外延层是LED芯片的重要组成部分，它由半导体材料构成，如砷化镓、氮化镓等。
外延层的材料选择和外延过程的控制，直接影响LED芯片的性能和质量。
LED外延的制作过程可以分为以下几个步骤：选择合适的基
底材料、清洗基底表面、在基底上沉积外延层材料、控制沉积过程中的温度和气压等。
制作过程中需要严格控制各个参数，以保证外延层的质量和均匀性。
LED芯片是由外延层和其他电子器件组成的。
芯片的制作过
程包括掩膜制作、化学腐蚀、金属化等步骤。
掩膜制作是利用光刻工艺在外延层表面上形成多个小孔，用来定义芯片中的功能区域。
化学腐蚀是通过浸泡外延层在特定的化学液中，使得外延层的部分材料溶解，形成芯片中的结构。
金属化是在外延层上沉积金属层，用于连接芯片的电极。
LED外延及芯片的制作过程需要精密的设备和技术，大量的
实验研究和工程经验。
制作过程中的工艺参数、设备调整、材料选择等都需要特别注意，以保证芯片的性能和可靠性。
随着LED技术的不断发展和进步，LED外延及芯片制作技术也在
不断提高和创新。
LED外延及芯片在照明、显示等领域有广泛的应用。
LED照明灯具的发展离不开高性能的LED芯片，而LED显示屏的亮度、色彩和分辨率也与芯片的质量和制作工艺有关。
因此，LED外延及芯片的制作技术的进步对于推动LED产业的发展和提高LED产品的品质具有重要意义。
LED外延芯片简介演示
随着全球对环境保护的日益重视，无铅化、低污染和可循 环使用的LED外延芯片技术成为发展趋势。同时，推动 LED产业向绿色、低碳方向发展也是未来的重要目标。
市场前景与应用领域拓展
市场前景广阔
随着LED技术的不断提升和成本的不断降低，LED外 延芯片在照明、显示等领域的应用将越来越广泛，市 场前景十分广阔。特别是在智能家居、智慧城市等新 兴产业的推动下，LED外延芯片的需求量将持续增长 。
THANKS
感谢观看
封装类型
LED外延芯片的封装类型包括插件式封装、贴片式封 装等。插件式封装适用于传统照明领域，而贴片式封 装则更适用于背光、显示等应用领域。
封装工艺
LED外延芯片的封装工艺包括固晶、焊线、灌胶、测 试等步骤。在这些步骤中，需要确保芯片与基板之间 的良好连接，提高芯片的散热性能和机械稳定性，以 及保证芯片的发光效果满足应用需求。
应用领域拓展
除了传统的照明和显示领域，LED外延芯片还在医疗 、农业、汽车等新兴领域展现出巨大的应用潜力。例 如，在医疗领域，LED外延芯片可用于医疗器械的照 明和显示，以及光疗、光动力治疗等；在农业领域， 可用于植物光照调节，促进植物生长；在汽车领域， 可用于汽车照明、仪表盘显示等。这些新兴应用领域 的拓展将进一步推动LED外延芯片市场的发展。
LED外延芯片简介演示
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目 录
• LED外延芯片概述 • LED外延芯片的制作技术 • LED外延芯片的性能特点 • LED外延芯片的发展趋势与市场前景
01
LED外延芯片概述
LED外延芯片的定义
• 定义描述：LED外延芯片，也称为LED外延层，是指在特定晶体衬底上通过外延生长技术形成的一层具有特定光电性能的半 导体材料。它是LED芯片的重要组成部分，负责产生和调制光线。
LED芯片制造工艺基础培训-PPT
加厚产品剖面2
PR
EPI
匀负胶
前烘
曝光
后烘
显影
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合理条件的O2 plasma对蒸镀PN前的产品进行清洗，能 够有效去除待镀PN处外延表面的有机杂质，从而提高电 极与外延间的牢固性，过洗与欠洗都会影响到PN电极的 牢固性，该步同样及其重要！
O2 Plasma机
离子化O2
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蒸镀速率、功率、转盘速率、腔体温度等条件都 会影响到产品的外观与品位。
外延清洗不干净导致缺陷
ITO蚀刻液
去膜剂
511
稀HCl
外延清洗干净与否直接影响到ITO与外延的粘附力！及其关键！
6
匀胶台
曝光台
软烤、坚膜
365nm紫外光
匀正胶
软烘
曝光
显影
坚膜
7
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
8
光刻知识：
光刻胶的主要成分： •Resin : Film material (Polymer) :酚醛树脂，提供光刻胶的粘附性、 化 学抗蚀性，当没有溶解抑制剂存在时，线性酚醛树脂会溶解在 显影液中的 •PAC : Photo Active Compound,光敏化合物，最常见的是重氮萘醌 （DNQ），在曝光前，DNQ是 一种强烈的溶解抑制剂，降低树脂 的溶解速度。在紫外曝光后，DNQ在光刻胶中化学 分解，成为溶 解度增强剂，大幅提高显影液中的溶解度因子至100或者更高。这 种曝光反应会在DNQ中产生羧酸，它在显影液中溶解度很高。 •Solvent ::醋酸溶剂，提高流动性
去胶、清洗
去膜剂
刻蚀深度测试
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为了电流更好地扩展到芯片的整个面域，增加发光区，并且不能挡住光的射出，需要蒸 镀一层导电且透光的薄膜——ITO.
《LED基础知识培训》课件
LED的发光效率指的是电能转化为光能的效率， 常用单位为lm/W。
光谱特性描述了LED发出的光的颜色和分布，对 照明和显示设备的选择非常重要。
亮度等级表示了LED的亮度和光输出的强度，常 用单位为cd。
五、常见的LED应用
家庭照明
LED在家庭照明中具有节能、环保、寿命长等优势， 逐渐替代传统照明设备。
随着技术和市场的不断成 熟，LED的发展前景非常 广阔，有着巨大的商业潜 力。
3 LED的应用前景
LED在各个领域的应用将 日益广泛，为社会的发展 和改善提供了无限ED灯具技术百科全书》
3 发光原理
当电子通过PN结时，会与空穴重新结合，释放出能量并发出光子，从而实现LED的发光 效果。
三、LED的结构
LED的芯片
芯片是LED的核心，由半导体材料构成，通过激活 电流使其发光。
LED的封装
封装是将LED芯片保护起来的外壳，同时也起到散 热和集流作用。
四、LED的性能参数
发光效率 光谱特性 亮度等级
《LED基础知识培训》 PPT课件
欢迎参加《LED基础知识培训》课程！我们将一起探索LED的概念，了解其 工作原理、结构和性能参数，并深入了解LED在各个领域的应用和未来发展 趋势。
一、LED的概念和历史
LED的定义
LED（发光二极管）是一种半导体器件，能将 电能转化为光能，具有发光的特性。
LED的历史
汽车照明
LED应用于汽车前照灯、雾灯等位置，提供更亮、 更节能的照明效பைடு நூலகம்。
数码产品显示屏
LED显示屏广泛应用于电视、电脑显示器和手机屏 幕，具有高亮度和高对比度。
医疗器械
LED在医疗设备中用于照明、光源和信号指示，提 供精准的照明和可靠的工作。
LED基础知识及外延工艺
支架
散热基板
LED的支撑部件，通常由金属制成，具有良 好的导热性和导电性，能够将芯片产生的 热量传递出去。
用于将LED芯片产生的热量传导至外部，提 高散热效率，保证LED的稳定运行。
LED封装流程
固晶
将LED芯片固定在支 架上，通过银胶等导 电胶进行连接。
焊线
将芯片的电极与支架 的电极进行连接，通 常采用金线焊接的方 式。
LED未来发展趋势与展望
高效节能
01
随着全球能源危机和环保意识的提高，高效节能的LED照明产品
将更加受到市场青睐。
个性化定制
02
随着消费者需求的多样化，LED照明产品将更加注重个性化定制
和差异化竞争。
智能化发展
03
结合物联网、人工智能等技术，实现LED产品的智能化和远程控
制，提高用户体验和价值。
THANKS
感谢观看
表面贴装封装
将LED芯片粘贴在PCB板或其他基板 上，具有体积小、易贴片等优点。
功率型封装
适用于高功率、大电流的应用场景， 具有散热性能好、可靠性高等特点。
集成式封装
将多个LED芯片集成在一个封装内， 可以实现多色发光或多路亮度调节等 功能。
05
LED性能参数与测试
LED的光电参数
发光波长
LED的发光波长是决定其颜色和光谱特性的重要参数，不 同应用场景需要不同波长的LED。
发光亮度
发光亮度决定了LED的视觉效果和照明强度，是评价LED 性能的重要指标。
发光效率
发光效率是指LED将电能转化为光能的效率，是评价LED 性能的重要参数。
LED的热学参数
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结温
led基本理论知识(配图完整版)
LED基本理论知识半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
此主题相关图片如下：假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。
由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在*近PN结面数μm以内产生。
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（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
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3.26～1.63eV之间。
比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。
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LED基础知识培训-外延、芯片王立 2009-3-16 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation内容提要 1 2 3 4 LED器件基础知识 LED器件基础知识 LED材料生长 LED材料生长 LED芯片制造芯片制造高效率LED芯片设计芯片设计高效率 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识 1、半导体发光的概念发光是物体内部以某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程。
发光是一种非平衡辐射。
区分各种非平衡辐射的宏观光学参量是辐射期间—去掉激发后辐射还可延续的时间。
发光的辐射期间在10-11秒以上。
Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识半导体发光的不同形态粉末发光。
薄膜发光。
结型发光。
通常所说的半导体发光是指结型发光——器件的核心在于p-n结。
半导体照明技术是结型电致发光和粉末光致发光的结合。
Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识 2、半导体发光的研究历史 1907 ! Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识 1923, O.W. Lossev of Russia reported electroluminescent light emission in silicon carbide crystals. 1937, F. Destriau of France reported (field-excited electroluminescence of zinc sulfide powders. 1939 – 1944 World War II 1951 – Solid State Lighting potential resurfaced when a team of researchers led by Kurt Lehovec started to investigate the electroluminescent potential of silicon carbide. 1962 – Nick Holonyak Jr, working at General Electric, gave the first practical demonstration of LEDs. 1968 – HP Labs develops the first commercially available light-emitting diode. GE, Bell Labs make the same claim. LEDs were first invented in England, Korea and China as well, depending upon who you talk to. …… 1994 –高亮度蓝光LED实现产业化，半导体照明成为可能。
Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识 3、半导体发光的原理——p-n结正向偏压下，电子和空穴复合 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识能带理论与半导体发光由于晶体中原子的周期性排列而使价电子不再为单个原子所有—电子的共有化。
电子的共有化使原先每个原子中具有相同能级的电子能级，因各原子间的相互影响而分裂成一系列和原来能级很接近的新能级，形成能带。
E B 1s ∆E A O r r0 原子中的能级晶体中的能带∆E 氢原子的能级分裂 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识两个相邻能带间可能有一个能量间隔-禁带禁带宽度的大小是区分导体、半导体和绝缘体的重要特征空带空带• • • • • • • • • • • • • • • • • • 空带满带• • • • • • • • • • • • • • • • • • ∆Eg 禁带满带∆E g • • • • • • • • • • • • • • • • • • 禁带满带导体能带 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation 半导体能带绝缘体能带LED器件基础知识 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识 LED的I-V特性和发光光谱 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识发光波长取决于禁带宽度：λ= 1240/Eg (nm 可见光的波长范围：380nm -800 nm，对应的禁带宽度约3.3~1.6eV 通过形成混晶可以实现发光波长的连续变化。
Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识影响发光效率的几个因素能带类型：直接带隙、间接带隙非辐射复合中心密度：杂质、缺陷器件结构：载流子局域化、异质结、量子阱Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识影响出光效率的几个因素内吸收——采用窗口层电极吸收——透明电极衬底吸收——采用透明衬底或反射镜全内发射——表面粗化、光子晶体、改变界面折射率，球面封装。
Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识制造衬底制造发光二极管外延片制造芯片封状成成品例如GaAs、、例如 Al2O3 、 SiC等等例如MOCVD 例如一片2直径英寸的外一片直径英寸的外延片可以加工10000 延片可以加工多个LED芯片多个芯片Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi CorporationLED器件基础知识进入门槛高低 $$$$$$$$$ Level 1 外延材料制备 Level 2 发光芯片制备 Level 3 发光器件封装 Level 4 发光产品应用参与者数量☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺ $$$$$$ $$ $ Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation内容提要 1 2 3 4 半导体发光物理基础 LED材料生长 LED材料生长 LED芯片制造芯片制造高效率LED芯片设计芯片设计高效率 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation LED常用发光材料序号 1 发光材料 GaP 发光颜色红色（）、黄绿（）、）、黄绿）、标红色（RD）、黄绿（YG）、标绿（SG））黄色（）、橙色（）、橙色黄色（HY）、橙色（HO））红外（红外（IRC））应用指示灯，数码、时钟显示，指示灯，数码、时钟显示，底背光，底背光，发光条等同上光耦，光耦，近距离传输等 2 3 4 GaAsP/GaP GaAs GaAlAs/GaAs 红色（、）、红外红色（SR、SRD）、红外（IRA）指示灯，数码、时钟显示，）、红外（）指示灯，数码、时钟显示，点阵，点阵，遥控发射等绿色—红色连续可调绿色红色连续可调紫外---绿光连续可调紫外绿光连续可调大屏幕、交通灯、大屏幕、交通灯、各种汽车灯、景观灯等大屏幕、交通灯、汽车灯、大屏幕、交通灯、汽车灯、景观灯、白光照明、景观灯、白光照明、各种屏幕背光等。
种屏幕背光等。
实验室研究阶段 5 6 AlGaInP/GaAs GaN/Al2O3GaN/SiC GaN/Si ZnO、 ZnO、ZnSe 7 同为短波长发光 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation发光材料制备-衬底发光材料制备衬底常用的衬底材料： Si、Ge、GaAs、InP、SiC、GaP 、Al2O3、 AlN、ZnO、GaN、ScAlMgO4、MgAl2O4 衬底的制备方法：直拉法、区熔法、定向凝固法、水热法、HVPE法 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation发光材料制备-衬底发光材料制备衬底 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation 发光材料制备-衬底发光材料制备衬底半导体单晶制造技术——直拉法直拉法半导体单晶制造技术 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation发光材料制备-衬底发光材料制备衬底 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation 发光材料制备-外延发光材料制备外延 Epitaxy---由希腊文“ep”和“taxio”引申而来，意思是“…….之上排列”。