概述

近幾年，隨著固體照明技術的發展，LED照明在業內掀起了一股熱浪，由于這種固體光源較之傳統照明技術具有高效、節能、長壽命、小體積、易維護、綠色環保、使用安全、可在各種惡劣環境下工作等領先優勢，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品背光源、交通燈及顯示標志、汽車用燈、戶內外全彩顯示屏、白光照明、城市夜景照明等諸多領域。因此，人們對LED芯片的穩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定性。近幾年人們已經從以前盲目的宣傳LED壽命可達數萬小時的誤區中走了出來，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芯片生產商在內，芯片壽命成了困擾他們的一個主要問題。原美國AXT公司經過多年研究，成功研制生產出GaN基藍、綠光發光二極管，并從產業化的角度，對其均勻性重復性進行了認真的探討和研究，建立了穩定的研究隊伍，發表論文多篇，在世界各地獲取了多項發明專利。目前己掌握了 GaN基藍、綠光發光二極管制備的關鍵技術，而且用于生產氮化物藍、綠光發光二極管的生產設備及配套技術已經成熟，產品已投放市場，他們的技術優勢之一就是芯片具有優越的穩定性。生產線移植到大連后，原AXT的絕大部分技術骨干和高級管理人員應聘于大連路明集團，經過緊張的調試，迅速恢復了原AXT在美國的生產工藝和技術水平，在短時間內實現了量產，并憑借其優越的壽命性能，結合成本優勢，大力度擴展產品在全球中高端應用領域的使用，例如交通信號燈，大型顯示屏和白光照明等領域。考慮到本公司的芯片一向以穩定性而著稱，本文就試圖根據多年的LED芯片制作經驗從其制造的各個階段淺析一下影響芯片穩定性的一些因素，以供大家討論。

1、外延的影響

外延片生長技術是發光二極管技術的精髓所在。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結發生隧道擊穿，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、增進穩定性最本質的辦法，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，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，它為高質量的InGaN的生長提供了基礎。這項技術已獲得美國專利【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越穩定性的前提條件。

2、芯片圖形結構的影響

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計，因為它決定了電流擴展的情況，只有均勻擴展的結構才有著良好的穩定性。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溫局部過高致使p-n結燒毀，這對于工作電流較高的功率型芯片尤為重要。因此，要想得到好的穩定性就要先有一個合理的圖形結構。

圖1 不同圖形結構示意圖