GaN基LED蓝绿光芯片制造技术.ppt
GaN基基LED 邹德恕基本内容基本内容n n1、GaN基LED基本结构n n2、GaN基LED基本特点n n3、内量子效率的提高途径n n4、提取效率的提高途径n n5、防静电击穿的保护方法GaN基基LED基本结构基本结构GaN基基LED的特点的特点n n1 1、无、无GaNGaN材料作衬底材料作衬底n n2 2、蓝宝石衬底形成平面波导、蓝宝石衬底形成平面波导n n3 3、P P型型NN型欧姆接触引出线在同侧型欧姆接触引出线在同侧n n4 4、P P型型GaN MgGaN Mg不易掺入，不易电离不易掺入，不易电离n n5 5、介电常数高，带宽，易击穿、介电常数高，带宽，易击穿 ESDESDn n6 6、GaN GaN 蓝宝石坚硬，不易加工蓝宝石坚硬，不易加工提高内量子效率提高内量子效率n1、采用晶格失配少的碳化硅衬底n2、采用衬底再构 PSS表面上生长GaN缓解径向电流拥挤缓解径向电流拥挤n n1 1、电极表面结构设计 环形电极结构n n2 2、垂直导电结构 减少欧姆接触，减少电极阻挡减少欧姆接触，减少电极阻挡n n1、Ni/Au欧姆接触层在在N2:O2=3:1N2:O2=3:1中中500500 C C退火，退火，Ni AuNi Au扩散入扩散入GaNGaN形成形成GaGa4 4NiNi3 3 GaAu GaAu 造成造成GaGa空位空位n n2、采用ITO透明导电膜及NiO组合膜n n3、网格电极结构n n4、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插指电极结构与环形电极结构性能比（a a）（b b）红外热像图红外热像图（a a a a）插指电极）插指电极）插指电极）插指电极（b b b b）环形插指电极）环形插指电极）环形插指电极）环形插指电极 上图可以看出，插指电极结构的温度比环形插指电极上图可以看出，插指电极结构的温度比环形插指电极上图可以看出，插指电极结构的温度比环形插指电极上图可以看出，插指电极结构的温度比环形插指电极的温度高，高温区主要集中在的温度高，高温区主要集中在的温度高，高温区主要集中在的温度高，高温区主要集中在N N N N型电极压焊点附近的型电极压焊点附近的型电极压焊点附近的型电极压焊点附近的P P P P区，温度分布不平坦，最高温度为区，温度分布不平坦，最高温度为区，温度分布不平坦，最高温度为区，温度分布不平坦，最高温度为82.8882.8882.8882.88，最低温度，最低温度，最低温度，最低温度为为为为66.4766.4766.4766.47；而环形插指电极结构的大面积区域温度分；而环形插指电极结构的大面积区域温度分；而环形插指电极结构的大面积区域温度分；而环形插指电极结构的大面积区域温度分布明显比较均匀，最高温度为布明显比较均匀，最高温度为布明显比较均匀，最高温度为布明显比较均匀，最高温度为71.2171.2171.2171.21，跟前者相比温，跟前者相比温，跟前者相比温，跟前者相比温差近差近差近差近10101010，有明显优势。这是由于环形插指，有明显优势。这是由于环形插指，有明显优势。这是由于环形插指，有明显优势。这是由于环形插指n n n n电极面积电极面积电极面积电极面积加大，减小了电流扩展路径，使电流在加大，减小了电流扩展路径，使电流在加大，减小了电流扩展路径，使电流在加大，减小了电流扩展路径，使电流在n n n n型区流动时的型区流动时的型区流动时的型区流动时的横向电阻减小，产热量减小，所以器件温升小，性能横向电阻减小，产热量减小，所以器件温升小，性能横向电阻减小，产热量减小，所以器件温升小，性能横向电阻减小，产热量减小，所以器件温升小，性能好，光输出饱和程度低好，光输出饱和程度低好，光输出饱和程度低好，光输出饱和程度低 综上，优化的电极图形能减缓电流拥挤效应，降低器综上，优化的电极图形能减缓电流拥挤效应，降低器件串联电阻，使电流扩展均匀，减小局部电流密度，件串联电阻，使电流扩展均匀，减小局部电流密度，减小焦耳热，提升器件光电性能，增大光输出功率，减小焦耳热，提升器件光电性能，增大光输出功率，增强器件的可靠性。也说明了我们的设计方案是成功增强器件的可靠性。也说明了我们的设计方案是成功的的 提高提取效率的新途径：提高提取效率的新途径：n n1、倒装LED结构，解决表面粗化，用Si支架解决散热n n2、准分子激光剥离Al2 2O3 3衬底，表面KOH与紫斑光照射粗化纳米结构2008年年LED產業大躍進產業大躍進 n n繼手機帶動LED第1波高成長之後，LED產業可望進入第2波高成長期。從以下幾點可以發現，LED產業在2008年將會大幅成長，預估高亮度LED市場在2008年將會達56億美元，成長16.7%。一、一、LED背光的筆記型電腦背光的筆記型電腦(NB)上市上市n n20072007年底多款以年底多款以LEDLED背光為賣點的背光為賣點的NBNB相繼上市，相繼上市，LEDLED背光面板新世代背光面板新世代NBNB的訴求：在於可提供較高的訴求：在於可提供較高的色彩飽和度，呈現更好的視覺效果；的色彩飽和度，呈現更好的視覺效果；n n同時，在機體上更為輕薄，便於攜帶；而它的省同時，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，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；讓使用時間更長；n n此外，無汞成分，符合環保訴求。比較各家品牌此外，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之後，可以發現價格多在新台幣5757萬元之間，屬萬元之間，屬高階機種使用，目前仍是以高階機種使用，目前仍是以1212吋以下為主，逐漸吋以下為主，逐漸往大尺寸發展。往大尺寸發展。二、路燈市場帶來需求二、路燈市場帶來需求n n全球路燈約有億盞，美國約全球路燈約有億盞，美國約1,0001,000萬盞、大陸約萬盞、大陸約1,5001,500萬盞、萬盞、台灣約台灣約135135萬盞，目前已有美、加、大陸等國家在部分城萬盞，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。格降低之後，替代性會提高。n n據美國能源部表示可節省據美國能源部表示可節省50%50%以上的電力消耗，少建以上的電力消耗，少建100100座座以上的發電廠。新興市場如大陸，由於經濟起飛，對電能以上的發電廠。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，在需求大，有供不應求的現象，在LEDLED路燈發展外在條件上，路燈發展外在條件上，較歐美更迫切及動機去推動較歐美更迫切及動機去推動LEDLED路燈，因此看好大陸路燈，因此看好大陸LEDLED路燈市場，預估路燈市場，預估20082008年大陸年大陸LEDLED路燈市場將佔全球路燈市場將佔全球LEDLED路路燈市場燈市場5 5成以上。成以上。三、三、LED導入汽車頭燈應用導入汽車頭燈應用n n國際車廠已將國際車廠已將LEDLED頭燈導入高階車款之中，頭燈導入高階車款之中，20072007年年TOYOTATOYOTA於全球首推配備於全球首推配備LEDLED頭燈車款頭燈車款Lexus Lexus LS600LS600，AudiAudi也將於也將於20082008年夏季車展中展出搭配年夏季車展中展出搭配LEDLED頭燈的頭燈的R8R8車款，台廠裕隆集團也預計車款，台廠裕隆集團也預計20082008年年底推出搭配底推出搭配LEDLED頭燈的本土汽車，並搭載於東風頭燈的本土汽車，並搭載於東風汽車上進軍大陸市場。汽車上進軍大陸市場。四、四、2008北京奧運帶來商機北京奧運帶來商機n n大陸北京為了奧運，進行多項建設，為大陸北京為了奧運，進行多項建設，為LEDLED產業產業帶來龐大商機，像是設置在各會場、機場的帶來龐大商機，像是設置在各會場、機場的LEDLED大型看板、美化週邊的景觀燈，相關城市如青島、大型看板、美化週邊的景觀燈，相關城市如青島、天津等也將興建天津等也將興建LEDLED的顯示看板、戶外照明用的的顯示看板、戶外照明用的路燈、運動場的夜間照明設備。路燈、運動場的夜間照明設備。五、各國政策推動五、各國政策推動n n由於環保節能的因素，減少溫室氣體的排放，歐由於環保節能的因素，減少溫室氣體的排放，歐盟從盟從20072007年起逐漸淘汰白熾燈，澳洲也宣示年起逐漸淘汰白熾燈，澳洲也宣示20102010年起全面禁用白熾燈，大陸中央更把地方政府推年起全面禁用白熾燈，大陸中央更把地方政府推動動LEDLED照明列為施政考核的重點，美國則聲稱照明列為施政考核的重點，美國則聲稱2020年之內，將促使年之內，將促使LEDLED照明更加普及，使財政減少照明更加普及，使財政減少1,0001,000多億美元的支出。多億美元的支出。六、能源價格高漲六、能源價格高漲n n原油價格去年開始一路飆漲，原油價格去年開始一路飆漲，20082008年一開始油價年一開始油價盤中就突破盤中就突破100100美元大關，玉米、黃豆由於是生質美元大關，玉米、黃豆由於是生質能源的原料，也創下歷史新高，這對使用火力發能源的原料，也創下歷史新高，這對使用火力發電的國家有很大的影響，以大陸為例，進口石油電的國家有很大的影響，以大陸為例，進口石油有有4 4成左右用來發電，雖然油價高漲，可改用燃煤成左右用來發電，雖然油價高漲，可改用燃煤發電，但目前煤礦產量也是不足的情況，所以電發電，但目前煤礦產量也是不足的情況，所以電力短缺是無可避免的現象。在供應無法增加的情力短缺是無可避免的現象。在供應無法增加的情況下，減少需求就是必要的方向，因此給節能省況下，減少需求就是必要的方向，因此給節能省電的電的LEDLED一個絕佳的舞台。一個絕佳的舞台。谢谢！谢谢！
