項目名稱：

　　Si襯底高效大功率紫外LED燈珠

　　申報單位：

　　晶能光電（江西）有限公司

　　綜合介紹或申報理由：

　　公司量產(chǎn)的紫外LED燈珠性能和國際主流的日本、韓國公司同類產(chǎn)品性能相當，峰值外量子效率達到了67%，和藍光LED相當。目前已經(jīng)批量出口韓國。晶能光電紫外LED的主要技術優(yōu)勢在于：自主知識產(chǎn)權(quán)和獨立技術路線的硅襯底外延技術；采用垂直LED芯片結(jié)構(gòu)，提高了出光效率，散熱好，可以承受高的電流密度，是紫外LED的最佳芯片結(jié)構(gòu)；采用的大功率陶瓷封裝技術，產(chǎn)品可靠性高、非常適合應用于大電流密度的紫外LED。

　　主要技術參數(shù)：

　　芯片尺寸：45 x 45 x 6 mil

　　封裝尺寸：3.5mm x 3.5mm x 2.0mm

　　Vf：2.8V-3.6V，主波長：390nm-405nm

　　光功率Po：封裝后紫光功率 600-750mW@350mA

　　與國內(nèi)外同類產(chǎn)品或同類技術的比較情況：

目前廣泛用于照明、顯示等可見光領域的GaN基藍、綠光和白光LED市場競爭激烈，已經(jīng)成為“深紅?！薄Ｒ虼?，市場逐漸向被一直認為是“藍海”的紫外（UV）波段滲透。但是，紫外LED由于制作技術要求高所以生產(chǎn)廠商并不多。當前紫外LED市場被日亞、LG、首爾半導體，以及臺灣光宏等一線廠商所把持。

晶能公司量產(chǎn)的紫外LED燈珠性能和國際主流的日本、韓國公司同類產(chǎn)品性能相當，峰值外量子效率達到了67%，和藍光LED相當。目前已經(jīng)批量出口韓國。晶能光電紫外LED的主要技術優(yōu)勢在于：自主知識產(chǎn)權(quán)和獨立技術路線的硅襯底外延技術；采用垂直LED芯片結(jié)構(gòu)，熱電分離，提高了出光效率，散熱好，可以承受高的電流密度，是紫外LED的最佳芯片結(jié)構(gòu)；采用的大功率陶瓷封裝技術，產(chǎn)品可靠性高、散熱性能好，具有更好的大電流工作性能，非常適合應用于大電流密度的紫外LED。是名符其實“中國芯的中國燈珠”。

　　經(jīng)濟評價分析：

360-410nm的紫外LED可以應用于新型農(nóng)業(yè)植物照明、醫(yī)療美容、驗鈔、昆蟲誘捕滅殺、顯影、空氣凈化、防偽、以及固化。固化廣泛用于各行各業(yè)，目前占據(jù)整個應用的50%，涵括電子、光子、生物、醫(yī)學等領域。例如油墨印刷、3D打印、顯示屏、太陽能面板、光纖接頭、相機模組、點固化、針頭連接等等。

　　技術及工藝創(chuàng)新要點：

　　技術原理：

　　1.采用獨特的適用于紫外發(fā)光的外延結(jié)構(gòu)設計。主要技術原理有： 1）采用多種應力釋放層和位錯過濾層在Si襯底上制作高質(zhì)量的GaN。2）采用設計獨特的發(fā)光層，克服了InGaN發(fā)光層中的銦組分低，從而發(fā)光效率低的問題，使得紫外LED的發(fā)光效率和藍光LED相當。3）紫光LED的光子能量高，量子阱的禁帶寬度大，采用設計獨特的電流阻擋層來將載流子限制在發(fā)光層中，提高了載流子的輻射復合率。

　　2. 采用垂直芯片結(jié)構(gòu)。主要技術原理有：1）采用高反射率的Ag作為P-GaN歐姆接觸層也是反射金屬層。2）通過晶圓鍵合技術實現(xiàn)襯底轉(zhuǎn)移，并對N-GaN表面做粗化處理。3）由于Si襯底易于腐蝕，所以良率比常用的激光剝離易于控制，成本低，良率高，對芯片的傷害小，從而可靠性更好。芯片的設計側(cè)面示意圖如下圖所示：

　　3. 利用AuSn共晶焊技術，將倒裝大功率LED芯片與3535陶瓷基板相結(jié)合，使產(chǎn)品具有低Vf，低熱阻以及高可靠性的特點。適合于用于大驅(qū)動電流，高熱量，高可靠性的紫外LED光源。

　　關鍵技術及創(chuàng)新點：

　　晶能光電的Si襯底上高效大功率紫外LED垂直芯片和燈珠具有鮮明的技術特點和創(chuàng)新點，具體分為三個方面：

　　1.晶能光電的硅襯底上紫外LED主要技術優(yōu)勢在于自主知識產(chǎn)權(quán)和獨立技術路線的外延技術。紫外LED因為波長短，，晶能采用獨特的發(fā)光層設計，克服了InGaN發(fā)光層中的Indium百分比低發(fā)光效率低于藍光的問題，制作出了效率和藍光LED相當?shù)淖贤?/span>LED。同時Si襯底上的外延易于實現(xiàn)襯底剝離，良率高于傳統(tǒng)襯底剝離技術。

　　2.垂直結(jié)構(gòu)LED芯片，可以做到熱電分離，因此有散熱好、可靠性高的特點；由于電流擴散均勻，可承受高的電流密度；垂直結(jié)構(gòu)還有出光效率高，單面出光、適合于方向光的特點。因此垂直結(jié)構(gòu)是尤其適合功率紫外LED的芯片結(jié)構(gòu)，因為紫外LED大多在過驅(qū)動電流下應用于需要出發(fā)光有方向性的領域。垂直芯片還有封裝打線簡單的優(yōu)點，適合陶瓷封裝。晶能的Si襯底上紫外LED技術有我國自主知識產(chǎn)權(quán)，是名符其實的“中國芯”。

　　3.陶瓷封裝由于具有導電優(yōu)良、熱傳導性好和機械強度高的特點，適合于大電流，大功率，以及可靠性要求高的LED產(chǎn)品，所以非常適合需要應用于大電流密度的紫外LED。

　　實際運用案例和用戶評價意見：

　　申報單位介紹：

　　晶能光電有限公司是由金沙江、淡馬錫等多家著名的投資機構(gòu)共同投資，專門從事LED外延材料與芯片生產(chǎn)的高科技企業(yè)，目前注冊資金2億美元。 晶能光電擁有的硅襯底氮化鎵基LED材料與器件技術是一項改寫半導體照明歷史的顛覆性新技術，具有原創(chuàng)技術產(chǎn)權(quán)，迄今為止已申請或獲得國際國內(nèi)各種專利230多項。國家863專家組對此項技術的評價是：“……打破了目前日本日亞公司壟斷藍寶石襯底和美國Cree公司壟斷碳化硅襯底半導體照明技術的局面，形成了藍寶石、碳化硅、硅襯底半導體照明技術方案三足鼎立的局面?！? 晶能光電目前擁有21臺MOCVD設備，總投資已超過10億元。目前主營的產(chǎn)品包括大中小功率硅襯底LED芯片。

　　產(chǎn)品圖片：