LED芯片技术的发展(2)

来源：中国半导体照明网　作者：秩名　责任编辑：admin　发表时间:2011-04-07 08:56　

核心提示：（2）表面粗化上面提到的芯片侧面增加提取效率的方法，那么在出光正面如何提高出光效率呢？目前主流的方法是通过表面粗化技术来破坏光在芯片内的全反射，增加光的出射效率，提高芯片的光提取效率。主要包括两种方

（2）表面粗化

上面提到的芯片侧面增加提取效率的方法，那么在出光正面如何提高出光效率呢？目前主流的方法是通过表面粗化技术来破坏光在芯片内的全反射，增加光的出射效率，提高芯片的光提取效率。主要包括两种方法：随机表面粗化和图形表面粗化。随机表面粗化，主要是利用晶体的各向异性，通过化学腐蚀实现对芯片表面进行粗化；图形表面粗化，利用光刻、干法(湿法)刻蚀等工艺，实现对芯片表面的周期性规则图形结构的粗化效果。Lee Y J等人[9]利用HPO3:HCl(5:1)实现对AlGaInP各向异性腐蚀的随机表面粗化。粗化的AlGaInP LED比未粗化的光致发光强度提高54%，外部量子效率提高54%，光输出功率提高60%。

C. F. Shen等人[10]利用图形表面粗化——图形蓝宝石衬底（Patterned Sapphire Substrate，PSS）制作GaN LED，其采用双面PSS其光输出功率比采用单面PSS和普通衬底的分别提高了23.7%和53.2%。

（3）全角反射镜(Omni-Directional Reflector，ODR)

相对于正面出光的反向背面光采用高反镜面的形式来提高提取效率。对于经典高亮AlGaInP LED，用MOCVD外延技术生长DBR层作为镜面，使得DBR LED出光强度是原始LED的1.3-1.6倍。但由于DBR反射率随着光入射角的增加迅速减少，仍有较高的光损耗，平均反射效率并不高。为此发展出与入射角无关的高反全角反射镜(Omni-Directional Reflector，ODR)，其由介质和金属组成。可以对任何方向入射的光都具有高反射率，LED 具有高光提取效率。全角反射镜可应用于正装芯片也可应用于倒装芯片。2007年，Osram公司Reiner W等，利用干法将外延刻蚀成多斜面，并在外延上沉积SiNx和金属，制作成掩埋式反射镜。在20mA，芯片在650nm波段的外部量子效率达到50%，光效为100lm/W 。

（4）键合技术（Wafer-Bonding）

键合技术是获取高效LED的基本技术，通常依赖于一系列要求，如温度限制、密闭性要求和需要的键合后对准精度。在LED中常采用晶片直接键合和金属共晶的方法。在金属键合中，必须控制表面的粗糙度以及晶片的翘曲度。金属合金在键合过程中会熔解并实现界面的平坦化。液态的界面使共晶键合需要施加相对较小却要一致的压力。在不同的冶金学系统中共晶合金形成于250-390℃之间。常用的共晶键合包括Au-Si，Au-Sn，In-Sn，Au-In，Pb-Sn，Au-Ge，Pd-In。四元AlGaInP/GaAs LED采用透明（GaP）和Si基板，InGaN/GaN LED常采用Si基板。键合机的重要性能指标是温度、压力的均匀性。

（5）激光剥离技术（Laser Lift Off, LLO）

近几年来，蓝宝石GaN LED的光效有了很大的提升，但由于蓝宝石GaN结构和蓝宝石导热的局限性, 进一步提升蓝宝石GaN LED的光效受到限制，利用剥离蓝宝石衬底来避免这个问题。目前有几种方法如机械磨抛和激光剥离来去除蓝宝石衬底，但激光剥离技术是比较成功的剥离技术，也成为业界主流方法。它是利用紫外KrF脉冲准分子激光，比如248nm（5eV）, 对蓝宝石衬底透光(9.9eV)，GaN层吸收从而在蓝宝石和GaN界面产生激光等离子体，爆破冲击波使他们分离的原理。

在实际工作中，首先在准备键合的基板和GaN外延上蒸镀键合金属；然后，将GaN外延键合到基板上；再用KrF脉冲准分子激光器照射蓝宝石底面，使蓝宝石和GaN界面GaN产生热分解；再加热使蓝宝石脱离GaN，从而实现对GaN 蓝宝石衬底的剥离。2003年，OSRAM利用该技术成功将GaN LED蓝宝石衬底去除，将GaN LED芯片的出光效率提升至75%，为传统的三倍。

（6）倒装技术(Flip Chip)

常规GaN LED主要采用蓝宝石衬底，由于它的绝缘性，芯片的P和N电极只能设计制作在芯片的同一外延面上，这样由于N和P型的欧姆接触区域，电极区域和封装的金线遮挡导致了芯片有效出光区的面积减小；另外P型电极上增加导电性的Ni-Au 或ITO层对光具有吸收性。因此，常规的GaN LED结构限制了GaN LED提取效率的提高。如果利用倒装技术就可以解决上述两问题，提高LED的光提取效率。倒装技术就是将芯片进行倒置，P型电极采用覆盖整个Mesa的高反射膜，从而光从蓝宝石衬底出射，避免了P型电极金属的遮挡。加上蓝宝石衬底的折射率1.7比GaN的2.4小，可以提高芯片的光出射效率。另外，也可以解决蓝宝石散热不良问题，倒装技术可以借助电极(或凸点)与封装的基板Si直接接触，从而降低了热阻，提升芯片的散热性能，提高器件可靠性。2001年，Wierer J J等研制出GaN LED功率型倒装芯片。在200mA在435nm波段的外部量子效率达到21%，光电转化效率达到20%，光提取效率是正装芯片的1.6倍；在1A下，光输出功率达到了400mW。目前倒装技术成为获取高效大功率LED芯片技术的主流之一。(责任编辑：admin)

“扫一扫”关注融合网微信号

免责声明：我方仅为合法的第三方企业注册用户所发布的内容提供存储空间，融合网不对其发布的内容提供任何形式的保证：不保证内容满足您的要求，不保证融合网的服务不会中断。因网络状况、通讯线路、第三方网站或管理部门的要求等任何原因而导致您不能正常使用融合网，融合网不承担任何法律责任。

第三方企业注册用户在融合网发布的内容（包含但不限于融合网目前各产品功能里的内容）仅表明其第三方企业注册用户的立场和观点，并不代表融合网的立场或观点。相关各方及作者发布此信息的目的在于传播、分享更多信息，并不代表本网站的观点和立场，更与本站立场无关。相关各方及作者在我方平台上发表、发布的所有资料、言论等仅代表其作者个人观点，与本网站立场无关，不对您构成任何投资、交易等方面的建议。用户应基于自己的独立判断，自行决定并承担相应风险。

根据相关协议内容，第三方企业注册用户已知悉自身作为内容的发布者，需自行对所发表内容（如，字体、图片、文章内容等）负责，因所发表内容（如，字体、图片、文章内容等）等所引发的一切纠纷均由该内容的发布者（即，第三方企业注册用户）承担全部法律及连带责任。融合网不承担任何法律及连带责任。

第三方企业注册用户在融合网相关栏目上所发布的涉嫌侵犯他人知识产权或其他合法权益的内容（如，字体、图片、文章内容等），经相关版权方、权利方等提供初步证据，融合网有权先行予以删除，并保留移交司法机关查处的权利。参照相应司法机关的查处结果，融合网对于第三方企业用户所发布内容的处置具有最终决定权。

个人或单位如认为第三方企业注册用户在融合网上发布的内容（如，字体、图片、文章内容等）存在侵犯自身合法权益的，应准备好具有法律效应的证明材料，及时与融合网取得联系，以便融合网及时协调第三方企业注册用户并迅速做出相应处理工作。

融合网联系方式：（一）、电话：（010）57722280；（二）、电子邮箱：2029555353@qq.com dwrh@dwrh.net

对免责声明的解释、修改及更新权均属于融合网所有。