本文的研究主题是高压LED(HVLED)芯片中桥接电极的设计与制备技术。HVLED芯片是一种创新的LED芯片结构,它将芯片的外延层分割成多个独立的芯粒单元,并利用桥接电极将这些芯粒单元互连起来。相比于传统的LED功率芯片,HVLED芯片具有高电压、小电流的特性,能够在较低的电流和较高的电压下工作,从而简化了芯片固晶、键合数量并降低封装成本。 文章首先介绍了HVLED芯片的基本概念及其设计上的优势,指出这种设计能够避免传统芯片间的波长、电压、亮度一致性问题。接着,文章详细阐述了HVLED芯片的工艺流程,包括深隔离槽刻蚀、n-GaN台阶刻蚀、绝缘层沉积、ITO蒸镀和桥接电极蒸镀等多个关键步骤。其中,桥接电极的制备是整个工艺中最具挑战的部分,因为桥接电极的稳定性和可靠性对于整个芯片的性能至关重要。 为了提升桥接电极的可靠性,本研究提出了一种新的方案,该方案是在不引起SiO2保护层侧壁的桥接电极发生断裂的前提下,通过调整芯粒单元间深隔离槽保护层的厚度,来找寻恰当的保护层和桥接电极的厚度组合。这样不仅能确保芯片的桥接电极可靠,还能保证不发生漏电。 文中提及了实验设计,作者首先设计了一个由3个芯粒单元通过桥接电极连接而成的HVLED芯片。实验在5微米厚的GaNLED外延片上进行,通过感应耦合等离子体系统(ICP)刻蚀到达PSS基板上,形成倒梯形的隔离槽,以确保保护层和桥接电极在隔离槽侧壁的连续附着。随后,作者采用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)沉积了不同厚度的SiO2保护层(PA层),目的是为了防止p-GaN和n-GaN之间的联通导致桥接电极短路,最终导致芯片失效。 文章接着讨论了实验结果,作者使用微电流和工作电流检测芯片各个单元的发光均匀性,并验证桥接电极电气连接的可靠性。最终,将制备好的芯片封装成白光灯珠,并测试其光通量,以检验整个芯片的性能表现。 在技术实现层面,文章提到了若干关键操作步骤,如光刻、刻蚀、蒸镀、沉积、热处理、清洗、划片、研磨等。这些步骤对于制备出性能稳定的HVLED芯片至关重要。每一步骤都需要精确控制,以确保芯片制造的精度和质量。 文章强调了桥接电极的设计与制备在HVLED芯片中的重要性,并指出其技术难点,同时提出了解决方案。通过优化SiO2保护层的厚度,可以有效提升桥接电极对各芯粒单元电气连接的可靠性,从而制备出可用于0.2~0.3W照明的9VGaN基LED芯片。这不仅证明了该研究方案的可行性,也为未来高压LED芯片的设计与制备提供了参考和指导。 文章提到了关键词:高压LED(HVLED)、保护层(passivation layer)、桥接电极(bridge electrode),这些词汇都是现代半导体照明领域的核心专业术语,它们代表了研究中的关键技术和产品特性。
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