LED 制造技术与应用 1, LED 的基本概念: LED 是发光二极管(Light Emitting Diode)的简称。顾名思义,发光二极管就是一种可以将电能转化为光能的电子器件并具有二极管的特性。LED 是一种半导体二极管,与普通半导体二极管一样有两个电极。LED 在工作时需要外加电源,由正负两极导入二极管内。LED在内部结构上有 P 区和 N 区,二者相结合的界面称为 PN 结。二极管是一种允许电流单向流动的器件。根据加在二极管两端电压的大小,利用通过 LED 的电流最终使 PN 结发光。 2, LED 的基本结构和发光原理 LED 器件的制造是为了得到光,它的结构与普通的半导体二极管不一样,结构如下图所示: 发光原理 P 区带有过量的正电荷(称为空穴),N 区带有过量的负电荷(称为电子),当正向导通的电压加在这个半导体的PN 结上时,电子就会从 N 区向 P 区移动。在两者的交界处,电子和空穴发生复合,复合过程中能量就会以光的形式从 LED 中发射出来。图示如下: 电子和空穴的复合又分两种方式:一是伴随光的辐射的复合,二是不伴随光的辐射复合。对发光器来讲主要研究第一种方式,得到200 至1550nm 的波长范围内的可见光谱。从而做成实用的发光器件。 3,LED 芯片制作的工艺流程 LED 的制作工艺流程分为两大部分。 首先在衬底上制作氮化镓基的外延片,这个过程主要是在金属有机物化学气相沉积(MOCVD)外延炉中完成的。准备好制作氮化镓(GaN)基外延片所需的材料源和各种高纯的气体之后,按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。接下来是对LEDpn 结的两个电极进行加工(电极加工业师 LED 制作的关键工序),并对LED 毛片进行减薄,划片;然后对毛片进行测试和分选,就可以得到所需要的LED 芯片。 下图是制造工艺流程图: 注:MOCVD 外延炉是最重要的LED 制造设备,一台这样的机器造价要100 多万美元。是投资的较大环节。还有制造电极的光刻机,刻蚀机,离子注入机,都需不少的投资。划片机还要使用十分坚硬的刀片,否则不能划断蓝宝石。总的来说,制作 LED 芯片,要投入的资本是很大的。 4,制作 LED 的pn 结电极 其制作工艺一般采用光刻,真空电子束蒸发,湿法腐蚀和 剥离等方法。当前普遍采用的是 p 型接触电极是镍/铜,可以使电极具有良好的透光性和电学性能。在 LED 芯片的制作工艺中,为了尽量减少电极之间的相互影响,需要对 N 型电极进行合金。 LED 封装 LED 芯片只是一块很...