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LED激光加工技术原理

2013-05-11 01:57
夜隼008
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  今年2月,国家发改委、科技部、工信部等6部委联合发布的《半导体照明产业节能规划》对LED照明行业是一大利好,“预计政策效应将在今年6月左右体现出来”。该《规划》提出要促进LED照明产业到2015年达到4500亿元的产值,并提出了一系列具体的保障措施和鼓励政策。在当今社会中,制造商总是在寻找那些更低能耗和更高效率的设备。大面积的背光LED电视市场正在迅速扩大,LED也被广泛应用于投影仪、手电筒、汽车尾灯和头灯、普通照明等市场。固态白光源可以通过混合红光、绿光、蓝光LED来实现,或者通过使用磷光材料将单色蓝光或紫外LED转换成宽光谱的白光。

  随着LED产量的增加,LED制造商正在寻找可以优化划片宽度、划片速度与加工产量的新工艺进展。新型LED激光剥离(LLO)和激光晶圆划片设备给LED制造商提供了高性价比的工业工具,可以满足日益增长的市场需求。

  高亮度垂直结构LED

  通常情况下,蓝光/绿光LED是由几微米厚的氮化镓(GaN)薄膜在蓝宝石衬底上外延生长形成的。 一些LED的制造成本主要取决于蓝宝石衬底本身的成本和划片-裂片加工成本。对于传统的LED倒装横向结构,蓝宝石是不会被剥离的,因此,阴极和阳极都在同一侧的氮化镓外延层(epi)(图1)。

  图1、传统的横向结构的蓝光LED. MQW =多量子阱。

  这种横向结构对于高亮度LED有几个缺点:材料内电流密度大、电流拥挤、可靠性较差、寿命较短;此外,通过蓝宝石的光损很大。

  设计人员通过激光剥离(LLO)工艺可以实现垂直结构的LED,它克服了传统的横向结构的各种缺陷。垂直结构LED可以提供更大的电流,消除电流拥挤问题以及器件内的瓶颈问题,显着提高LED的最大输出光功率与最大效率(图2)。

  图2、垂直结构的蓝光LED

  垂直LED结构要求在加电极之前剥离掉蓝宝石。准分子激光器已被证明是分离蓝宝石与氮化镓薄膜的有效工具。LED激光剥离技术大大减少了LED加工时间,降低了生产成本,使制造商在蓝宝石晶圆上生长氮化镓LED薄膜器件,并使薄膜器件与热沉进行电互连。这个工艺使得氮化镓薄膜可以独立于支撑物,并且氮化镓LED可以集成到任何基板上。

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