1、瑋群 (光電 )事業部LED基礎知教程LED基礎知教程目一、LED定義及發展二、LED發光原分析三、LED制程工藝介紹四、LED制程配套工程注意事項五、LED常用單位及專業術語一、LED定義及發展1. LED的定義 ：發光二極體（Light Emitting Diode, LED），是一種半導體元件。初時多用作為指示燈、顯示板等；隨著白光發光二極體的出現，也被用作照明。它是21世紀的新型光源，具有效高、壽命長、破損等傳統光源無法與之比較的優點。加正向電壓時，發光二極體能發出單色、續的光，這是電致發光效應的一種。改變所採用的半導體材的化學組成成分，可使發光二極體發出在近紫外線、可光或紅外線的光。
2、一、LED定義及發展2. LED發展史c 1907，HenryJosephRound第一次在碳化硅观察到电致发光现象。d 20世纪20代晚期，BernhardGudden和RobertWichard在德国使用从锌化合物与铜中提炼的黄磷产生发光。e 1936，GeorgeDestian发表关于化锌粉末发射光线的报告。f 20世纪50代，英国科学家在电致发光的实验中使用（半导体）砷化镓发明第一枚具有现代意义的LED。g 20世纪60代末，人们在砷化镓基体上使用磷化物发明第一只可见红光的LED。h 70代中期，黄光和绿光LED面世。i 20世纪80代，高LED面世。j 20世纪90代，光LED問世，
3、开启照明和光电显示领域的新境界，1997，白光LED诞生。一、LED定義及發展3.LED具有之特性發光效高，遠景可比白熾燈節能90%，比熒光燈節能50%壽命長，使用壽命可達10萬小時體積小，耐沖擊，損壞色彩丰富 ，可實現各種顏色的變化安全環保，使用電壓低，晶可回收，無熒光燈水銀污染4.LED目前市場應用范圍交通信号灯、NOTEBOOK背光源、大型LED显示器、景观灯、灯、隧道燈、手電筒、日光灯、汽车等各种车辆的指示灯、LED字母字顯示器、遥控器等二、LED發光原及結構1.LED發光的基本原用P型材質(電)及N型材質(電子)，通入順向電壓，電子由N區向P區，電則由P區向N區，電子與電於PN接面結
4、合而產生光 。二、LED發光原及結構分析2.LED按發出光譜之分一般短波長紅外光高長波長紅外光可光可光LED波長450780nm光波長8501550nm850950nm850950nm二、LED發光原及結構分析3.LED晶基本結構，從N層至P層為LED晶層。二、LED發光原及結構分析4.P型半導體與N型半導體概述：P型（在4價本征半導體材質中摻入3價雜質，如硼、鎵、銦、鋁等，獲得大空穴，形成P形半導體）N型（在4價本征半導體材質中摻入5價雜質，如氮、磷、砷等，獲得大電子，形成N形半導體）二、LED發光原及結構分析5.PN結概述：當P形半導體與N形半導體接觸後，根据扩散原，空穴要从浓高的P区向N
5、区扩散，自由电子要从浓高的N区向P区扩散，并在交界面发生复合(耗尽），形成载子极少的正负空间电荷区（如图所示），也就是PN结，又叫耗尽层二、LED發光原及結構分析二、LED發光原及結構分析PN结的特性： 由于内电场阻挡多数载子的运动，阻挡层中没有载子，因此PN结是导电的。但是，如 果我们在PN结上接一个外加电压来改变内电场，也就是改变阻挡层，PN结的导电性能就会发生变化。当外加電场与内電场方向一致：导电，当外加電场与内電场方向相反：導通。二、LED發光原及結構分析6.決定LED發光顏色的重要因素：能隙Eg(ev電子伏特)能隙的定義 ：半導體化合物中的電子吸收足夠的能才能跳出形成電子或電，所需吸
6、收的最小能叫做能隙(band gap)Eg，能隙的大小與共價鍵強有關，共價鍵強越強，能隙越大。7.LED發光波長1240/Eg (mm)8.目前LED結構常加入活性層（發光層），控制發光波長，提高發光效。二、LED發光原及結構分析z LED可光光譜：二、LED發光原及結構分析9.目前常可光發光二極體及結構a.GaP/GaAsP系發光二極體b.AlGaAs系發光二極體c.AlInGaP系發光二極體d.GaN系發光二極體二、LED發光原及結構分析a.GaP/GaAsP系發光二極體此系之發光二極體有三種，GaP 680nm紅光發光二極體，GaP570nm黃光發光二極體，與GaAsP系發光二極體（一）
7、 （二） （三）二、LED發光原及結構分析b.AlGaAs系發光二極體單質結構紅光LED 雙質結構紅光LED二、LED發光原及結構分析雙雙質結構發光LED基板分過程二、LED發光原及結構分析c.AlInGaP系發光二極體AlInGaP發光二極體斷面圖二、LED發光原及結構分析d.GaN系發光二極體GaN發光二極體斷面圖二、LED發光原及結構分析10.目前白光二極體的結構形式cGaN色發光二極體黃色熒光粉d光子回收式（光與黃光混後發出白光）（一） （二）二、LED發光原及結構分析11.發光二極體特征匯總：二、LED發光原及結構分析三、LED制程工藝介紹LED制造工藝程圖：晶棒/晶片 晶制程 晶片
8、清洗 蒸鍍黃光化學/蝕刻熔合研磨割 測試 下游封裝三、LED制程工藝介紹1.晶棒/晶片： 晶棒成長共有柴可斯基長晶法、Bridgman Method、Vertical Gradient Freeze(VGF) Method 三種。晶棒直徑一般為2,3,4，後用片機將其成要求之晶片。2.晶制程： 晶有液相晶法，氣相晶法， 有機屬化學氣相沉積（MOCVD）法 ，分子束晶法等。三、LED制程工藝介紹有機屬化學氣相沉積（MOCVD）法介紹： 用氫氣將相應有機屬帶入MOCVD反應室與其它特氣反應，生成的固態物沉積在基板上。三、LED制程工藝介紹MOCVD設備：設備外觀 反應三、LED制程工藝介紹3.晶片清洗： 除去晶片上晶完成後所殘的物質，如除去，蒸鍍上的屬起層脫。使用設備：自動清洗機4.蒸鍍： 在晶片表面鍍上一層或多層屬（Au、Ni、Al等），一般將晶片置於高溫真空下，將熔化的屬蒸著在晶片上（如圖）。作用： 1）於在晶片上焊接電極2）加大晶片的電導電面積三、LED制程工藝介紹5.黃光： 在晶片上塗佈光阻溶液，經曝光後在晶片上形成一定圖案的工藝。三、LED制程工藝介紹6.化學（或蝕刻）： 去除黃光制程中未保護的部分，形成所需圖案。7.熔合： 使蒸鍍過程中蒸鍍的多層屬分子間緊密結合，減少接觸電阻。
