基于Si襯底的功率型GaN基LED制造技術
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(6)裝配保護二極管，使產品ESD靜電防護提高到8 000 V。
3 產品測試結果
3.1 Si襯底LED芯片
通過優(yōu)化Si襯底表面的處理和緩沖層結構，成功生長出可用于大功率芯片的外延材料。采用Pt電極作為反射鏡，成功實現(xiàn)大功率芯片的薄膜轉移。采用銀作為反射鏡，大大提高了反射效率，通過改進反射鏡的設計并引入粗化技術，提高了光輸出功率。改進了Ag反射鏡蒸鍍前p型GaN表面的清洗工藝和晶片焊接工藝，改善了銀反射鏡的歐姆接觸，量子阱前引入緩沖結構，提高了芯片發(fā)光效率，優(yōu)化量子阱／壘界面生長工藝，發(fā)光效率進一步提高，通過改進焊接技術，減少了襯底轉移過程中芯片裂紋問題，芯片制備的良率大幅度提高，且可靠性獲得改善。通過上述多項技術的應用和改進，成功制備出尺寸1 mm×1 mm，350 mA下光輸出功率大于380 mW的藍色發(fā)光芯片，發(fā)光波長451 nm，工作電壓3.2 V，完成課題規(guī)定的指標。表1為芯片光電性能參數(shù)測試結果。
注：測試條件為350 mA直流，Ta=25℃恒溫。
3.2 Si襯底LED封裝
根據(jù)LED的光學結構及芯片、封裝材料的性能，建立了光學設計模型和軟件仿真手段，優(yōu)化了封裝的光學結構設計。通過封裝工藝技術改進，減少了光的全反射，提高了產品的取光效率。改進導電膠的點膠工藝方式，并對裝片設備工裝結構與精度進行了改進，采用電熱隔離封裝結構和優(yōu)化的熱沉設計，降低了器件熱阻，提高了產品散熱性能。采用等離子清洗工藝，改善了LED封裝界面結合及可靠性。針對照明應用對光源的光色特性的不同要求，研究暖白、日光白、冷白光LED顏色的影響因素：芯片參數(shù)、熒光粉性能、配方、用量，并通過改進熒光膠涂覆工藝，提高了功率LED光色參數(shù)的控制能力，生產出與照明色域規(guī)范對檔的產品。藍光和白光LED封裝測試結果見表2。表中：φ為光通量；K為光效；P為光功率；R為熱阻；μ為光衰；I為飽和電流。
4 結語
Si襯底的GaN基LED制造技術是國際上第三條LED制造技術路線，是LED三大原創(chuàng)技術之一，與前兩條技術路線相比，具有四大優(yōu)勢：第一，具有原創(chuàng)技術產權，產品可銷往國際市場，不受國際專利限制。第二，具有優(yōu)良的性能，產品抗靜電性能好，壽命長，可承受的電流密度高。第三，器件封裝工藝簡單，芯片為上下電極，單引線垂直結構，在器件封裝時只需單電極引線，簡化了封裝工藝，節(jié)約了封裝成本。第四，由于Si襯底比前兩種技術路線使用的藍寶石和SiC價格便宜得多，而且將來生產效率更高，因此成本低廉。經過三年的科技攻關，課題申請發(fā)明專利12項、實用新型專利7項，該技術成功突破了美國、日本多年在半導體發(fā)光芯片(LED)方面的專利技術壁壘，打破了目前日本日亞公司壟斷藍寶石襯底和美國CREE公司壟斷SiC襯底半導體照明技術的局面，形成了藍寶石、SiC、Si襯底半導體照明技術方案三足鼎立的局面。因此采用Si襯底GaN的LED產品的推出，對于促進我國擁有知識產權的半導體LED照明產業(yè)的發(fā)展有著重大意義。
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