概述

近幾年，隨著固體照明技術(shù)的發(fā)展，LED照明在業(yè)內(nèi)掀起了一股熱浪，由于這種固體光源較之傳統(tǒng)照明技術(shù)具有高效、節(jié)能、長壽命、小體積、易維護、綠色環(huán)保、使用安全、可在各種惡劣環(huán)境下工作等領(lǐng)先優(yōu)勢，所以被公認為是未來照明光源之首選。隨著GaN基LED器件制作技術(shù)的日益成熟，GaN基LED芯片被越來越廣泛的應用到人們的日常生活中，已普及到手機等各種便攜電子產(chǎn)品背光源、交通燈及顯示標志、汽車用燈、戶內(nèi)外全彩顯示屏、白光照明、城市夜景照明等諸多領(lǐng)域。因此，人們對LED芯片的穩(wěn)定性的要求也越來越高。尤其是2008年北京奧運工程又為LED芯片提供了一個大展身手的舞臺。但前提是要保證器件的穩(wěn)定性。近幾年人們已經(jīng)從以前盲目的宣傳LED壽命可達數(shù)萬小時的誤區(qū)中走了出來，開始清醒的認識LED芯片的壽命問題，隨之而來的是對LED芯片壽命的置疑，包括各大LED芯片生產(chǎn)商在內(nèi)，芯片壽命成了困擾他們的一個主要問題。原美國AXT公司經(jīng)過多年研究，成功研制生產(chǎn)出GaN基藍、綠光發(fā)光二極管，并從產(chǎn)業(yè)化的角度，對其均勻性重復性進行了認真的探討和研究，建立了穩(wěn)定的研究隊伍，發(fā)表論文多篇，在世界各地獲取了多項發(fā)明專利。目前己掌握了 GaN基藍、綠光發(fā)光二極管制備的關(guān)鍵技術(shù)，而且用于生產(chǎn)氮化物藍、綠光發(fā)光二極管的生產(chǎn)設(shè)備及配套技術(shù)已經(jīng)成熟，產(chǎn)品已投放市場，他們的技術(shù)優(yōu)勢之一就是芯片具有優(yōu)越的穩(wěn)定性。生產(chǎn)線移植到大連后，原AXT的絕大部分技術(shù)骨干和高級管理人員應聘于大連路明集團，經(jīng)過緊張的調(diào)試，迅速恢復了原AXT在美國的生產(chǎn)工藝和技術(shù)水平，在短時間內(nèi)實現(xiàn)了量產(chǎn)，并憑借其優(yōu)越的壽命性能，結(jié)合成本優(yōu)勢，大力度擴展產(chǎn)品在全球中高端應用領(lǐng)域的使用，例如交通信號燈，大型顯示屏和白光照明等領(lǐng)域?？紤]到本公司的芯片一向以穩(wěn)定性而著稱，本文就試圖根據(jù)多年的LED芯片制作經(jīng)驗從其制造的各個階段淺析一下影響芯片穩(wěn)定性的一些因素，以供大家討論。

1、外延的影響

外延片生長技術(shù)是發(fā)光二極管技術(shù)的精髓所在。眾所周知，GaN與其襯底藍寶石的晶格失配度相當大，所以在藍寶石上生長GaN容易造成大量的晶格缺陷，而這些缺陷過多就會造成p-n結(jié)發(fā)生隧道擊穿，從而大大降低器件抗靜電能力【1】，容易導致器件失效，所以人們都在尋求各種方法減少這些缺陷的形成。從根本上來講，這是減少芯片失效率、增進穩(wěn)定性最本質(zhì)的辦法，但由于GaN與其襯底藍寶石的晶格失配的不可改變性，人們只能對其在一定程度內(nèi)加以控制，并不能徹底消除。路美芯片的前身——原美國AXT光電公司就對此有良好的經(jīng)驗。他們通過在生長In GaN層之前先長3層緩沖層來減少晶格失配。第一層是InGaN層，它能提供一個較好的表面擴散系數(shù)，但它與GaN的晶格失配更加嚴重，所以要加入一層過渡層；第二層是AlGaN，就是起從InGaN到GaN的過渡作用的；第三層是GaN，它為高質(zhì)量的InGaN的生長提供了基礎(chǔ)。這項技術(shù)已獲得美國專利【2】。它在保證亮度和電壓的同時，能夠有很好的穩(wěn)定性。不斷的改進外延生長條件，增強外延片的抗靜電能力，這就是我們的芯片具有優(yōu)越穩(wěn)定性的前提條件。

2、芯片圖形結(jié)構(gòu)的影響

在LED芯片的制作過程中，要想得到光電性能良好的芯片，首要條件就是有一個合理的圖形設(shè)計，因為它決定了電流擴展的情況，只有均勻擴展的結(jié)構(gòu)才有著良好的穩(wěn)定性。電流的均勻擴展能夠避免對局部注入的電流相對過大而使那一點處的結(jié)溫局部過高致使p-n結(jié)燒毀，這對于工作電流較高的功率型芯片尤為重要。因此，要想得到好的穩(wěn)定性就要先有一個合理的圖形結(jié)構(gòu)。

圖1 不同圖形結(jié)構(gòu)示意圖