金属反射层制备工艺对倒装LED芯片光电性能的影响.pdf
《金属反射层制备工艺对倒装LED芯片光电性能的影响.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《金属反射层制备工艺对倒装LED芯片光电性能的影响.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 32 卷 第 1 期厦门理工学院学报Journal of Xiamen University of TechnologyVol.32 No.12024 年 2 月Feb.2024金属反射层制备工艺对倒装LED芯片光电性能的影响刘智超1,林海峰1*,郭贵田2(1.福建省光电技术与器件重点实验室,福建 厦门361024;2.厦门士兰明镓化合物半导体有限公司,福建 厦门361026)摘 要 为了解决倒装GaN基LED芯片中金属反射层的Ag原子迁移问题,提高反射层的反射率和稳定性,采用Ag作为GaN基倒装LED芯片反射层薄膜材料;在Ag层上蒸镀TiW保护层,改变Ag反射镜制备过程中Ag/TiW溅射
2、功率、Ar气体流量等工艺参数,研究其对LED芯片光电性能的影响。实验结果表明,当Ag溅射功率为200 W、TiW溅射功率为3 000 W、环境Ar气流量为150 mL/min时,LED芯片的工作电压和出光功率分别为2.91 V、1 247.03 mW,在400800 nm波段,金属反射层的反射率平均提高了约0.31%,460 nm处的反射率高达96.70%,且产品的综合良率提升了约1.17%。关键词 倒装LED芯片;光电性能;金属反射层;Ag/TiW溅射功率;Ar气体流量中图分类号 TN312.8 文献标志码 A 文章编号 1673-4432(2024)01-0023-06Effect of
3、Metal Reflective Layer Preparation Process on Photoelectric Properties of Flip LED ChipsLIU Zhichao1,LIN Haifeng1*,GUO Guitian2(1.Fujian Key Laboratory of Optoelectronic Technology and Devices,Xiamen 361024,China;2.Xiamen Silan Advanced Compound Semiconductor Co.,Ltd.,Xiamen 361026,China)Abstract:In
4、 order to improve the migration of Ag atoms in the metal reflective layer of the flip-chip GaN-based LED and the reflectivity and stability of the reflective layer,Ag was used as the thin film material of reflective layer for flip-chip GaN-based LED,TiW was evaporated on the Ag layer as protective l
5、ayer,the Ag/TiW sputtering power,Ar gas flow rate and other parameters for the silver mirror preparation were adjusted,and influences of these factors on the photoelectric performance of the LED chip were then studied.The experimental results showed that when the sputtering power of Ag and TiW was 2
6、00 W and 3 000 W,the ambient Ar gas flow rate was 150 mL/min,the working voltage and optical output power of the LED chip were 2.91 V and 1 247.03 mW respectively,and the reflectivity of the metal reflective layer increased by about 0.31%in the 400-800 nm wavelength band,the reflectivity at 460 nm w
7、avelength was 96.70%,and the comprehensive yield of the product increased by about 1.17%.Key words:flip LED chip;photoelectric performance;metal reflector layer;Ag/TiW sputtering power;Ar gas doi:10.19697/ki.1673-4432.202401004收稿日期:20230409 修回日期:20230610基金项目:福建省自然科学基金项目(2022J011274)通信作者:林海峰,男,教授,硕士,
8、研究方向为激光技术与器件、光电子器件,E-mail:。引文格式:刘智超,林海峰,郭贵田.金属反射层制备工艺对倒装LED芯片光电性能的影响 J.厦门理工学院学报,2024,32(1):23-28.Citation:LIU Z C,LIN H F,GUO G T.Effect of metal reflective layer preparation process on photoelectric properties of flip LED chipsJ.Journal of Xiamen University of Technology,2024,32(1):23-28.(in Chines
9、e)厦门理工学院学报2024 年flow rates当前,人类已经进入以LED为代表的新型照明光源时代,随着LED照明应用的普及,人们对LED的需求发生了由量到质的变化1。GaN基LED芯片主要包含正装芯片、倒装芯片和垂直芯片3种结构2。相对于应用广泛的正装结构的LED芯片,倒装LED芯片有3个明显的优点,即不需要焊线工艺,荧光粉涂布均匀,以及大电流驱动下的亮度和可靠性好3。为了进一步提高倒装LED芯片的光效,通常在p型GaN层上的氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)膜上制备高反射率的反射层,使得外延发光经过ITO到达反射层后被反射,经过蓝宝石面出光,从而提高LED亮度。倒装L
10、ED芯片反射层通常采用分布式布拉格反射(distributed Bragg reflector,DBR)反射镜和薄膜反射镜。DBR反射镜虽然具有99%以上的高反射率4,但其反射带宽有限,反射方向单一,且作为DBR材料的化合物SiO2导热性能差,DBR结构的厚度亦过厚,致使LED的散热性能差,影响了其可靠性5。传统的薄膜反射镜采用Ni/Au作为金属反射层,Ni/Au可以与P-GaN形成很好的欧姆接触,但是在460 nm波长处的光反射率很低,小于40%6。而Ag在该波段具有95%以上的光学反射率,因此,Song等7直接蒸镀Ag作为LED倒装芯片的接触电极,而且Ag本身拥有优良的导电、导热性能,可更
11、好地导通电流、散热8,被广泛应用于倒装LED芯片反射层中。但Ag因自身的金属特性,在一定条件下容易发生金属迁移9,导致电性异常而死灯。为了有效防止Ag原子在金属反射层之间的迁移,通常采取多层复合结构金属保护层和退火处理。吴滢滢10设计了一种结构稳定、致密性好的双夹层复合结构金属保护层,减少Ag原子的迁移和PN结的导电通道,降低漏电率;文献11-12通过对金属反射层进行退火处理,增强p-GaN与金属反射层间的欧姆接触,提高Ag原子的稳定性,降低工作电压,提高LED倒装芯片光输出功率。但以上2种方法结构设计复杂,成本较高,产品生产良率低。因此,本文采用Ag、TiW作为反射层薄膜材料,直接在Ag薄膜
12、层蒸镀TiW保护层,形成简单双层结构的金属反射层;然后通过设计和优化金属反射层的沉积工艺参数,研究不同Ag/TiW溅射功率、Ar气体流量等工艺参数对LED芯片光电性能的影响;最后通过减少LED芯片银镜反射层中Ag原子的迁移,克服退火过程导致产品生产良率降低的问题,进而提高LED倒装芯片光输出功率、稳定性和产品生产良率。1实验条件实验中采用的倒装LED芯片结构见图1。为了提高芯片亮度,在ITO上镀一Ag镜作为反射层,其结构见图2。Ag在波长460 nm左右的光反射率达到95%以上,是一种重要的反射层薄膜材料。Ag金属活性较强,表面易氧化,因此,在镀完反射层之后,往往还需要在其表面镀上其他更稳定的
13、金属如Ti、Pt、Au和TiW等,形成一个多层金属叠加的Ag镜结构。这层结构在倒装芯片能发挥光线反射、正极注入电流扩展、横向导热的作用,其中光线反射作用影响了LED芯片的亮度。因为Ag镜基本上覆盖了整个发光区,所以倒装LED芯片的正极注入电流扩展和横向导热作用都优于正装LED芯片,使Ag镜倒图1倒装LED芯片结构图Fig.1Structure of flip LED chip图2Ag镜反射层结构Fig.2Structure of silver mirror reflective layer24第 1 期刘智超,等:金属反射层制备工艺对倒装LED芯片光电性能的影响装芯片具有更优越的性能。实验中倒
14、装LED芯片反射层制备采用真空溅射镀膜技术,样品为相同金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)机台及工艺条件生长的外延层的GaN基倒装LED基片,每一基片上有8 500粒倒装LED晶粒,溅射机台为瑞士Evatec公司生产的LLS EVO型物理气相沉积镀膜机,在每一基片上进行镀膜,膜层结构见图2。在LED基片先镀上200 nm的Ag膜,再在Ag膜上镀200 nm的TiW膜形成反射层,然后使用标旗光电生产的Planum 3000型光谱仪测量同炉BK7玻璃片的Ag层反射率,待芯片加工流程完成后,使用矽电倒装单针测试机L-9DM
15、测试每一粒晶粒工作电压、光功率等光电性能参数,反射层制备工艺流程见图3。为了便于比较,以Ag溅射功率为100 W、TiW溅射功率为2 000 W,Ar气体流量为150 mL min-1为基础工艺条件,在基础工艺条件上进行横向拉偏,研究不同膜层溅射功率、Ar气流量等工艺参数对反射层光电性能的影响。2实验结果与分析2.1Ag膜层溅射功率对反射率的影响在LED芯片中,Ag金属反射层反射率越高,LED的光功率越高,因此,提高Ag金属层的反射率就能提高整个LED的光功率。溅射功率是影响Ag膜层反射率的关键因素,但Ag金属层与基片外延层相距很近,它们之间只相隔一层浅薄的ITO薄膜,因此外延层对Ag金属层的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 金属 反射层 制备 工艺 倒装 LED 芯片 光电 性能 影响
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。