贯标培训通知（第一期）

GaN系列蓝绿光LED

GaN系列蓝绿光LED
    氮化镓基LED发展追溯于1969年，Maruska和Tietjen成功制备出GaN单晶薄膜。1971年，第一只GaN LED已经问世，由于当时不能进行GaN p型掺杂，只能采用MIS结构。1986年，H.Amano等人采用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）和AlN缓冲层，使生长的GaN薄膜的质量显著提高。现在，采用AlN或GaN作为缓冲层己成为Ⅲ－Ⅴ材料生长的基本方法。同90年代以来，由于缓冲层技术的采用和P型掺杂技术的突破，对GaN基LED的研究热潮在全世界蓬勃发展起来。1991年，Nichia 公司的Nakamura等人成功地研制出掺Mg的同质结GaN蓝光LED；同年，Akasaki等将补偿的掺Mg的GaN转变为P型材料，并第一次制造出了p-n结蓝色LED。P型GaN的研制成功，为研究III族氮化物半导体器件，尤其是光电子器件铺平了道路，使制备蓝光、蓝绿光或蓝紫光发光二极管（LED）成为可能。由于InGaN的禁带宽度随In分子比例的改变 ，可在0.7～3.4eV之间变动，因此是LED有源层的极佳材料。于是在1992年末，由NaKamura等人研制出第一只p-GaN/n-InGaN/n-GaN双异质结蓝色LED。1995年，Nichia公司推出光输出功率2mW，亮度6cd的商品化双异质结GaN绿光LED。
        GaN基LED 外延片的基本结构是在蓝宝石衬底上依次生长：①GaN成核层；②n型GaN（实际生产中一般先长一层非故意掺杂的n型GaN）；③InGaN/GaN多量子阱发光层；④P型GaN。为了获得高性能的器件，整个外延生长过程的各项参数都要得到优化并且精确控制，其中对发光效率影响最大的结构是InGaN/GaN多量子阱发光层。
    外延片决定了LED芯片的质量，要得到品质好的LED芯片，就必须提高外延片的质量。蓝宝石衬底上用MOCVD生长完外延层后，器件需要通过电极引线和外部电源连接才能工作，所以对于氮化镓基LED后续电极制作工艺如图5所示。工艺主要步骤有：蒸镀ITO，台阶光刻，台阶刻蚀，电极金属蒸镀，最后是钝化层的生长。
现已规模化的芯片电极结构主要是同侧结构，制备工艺上根据表面光刻图形，利用等离子刻蚀技术使规定区域的n区GaN裸露，在裸露的n区上制作n型接触电极。ITO在芯片表面形成透明导电膜，一方面可以减小芯片表面电流的聚集效应，增加芯片电流的分布均匀性，减小芯片的热效应；另一方面，可增加芯片的光提取效率，从而可以起到提升芯片的外部量子效率。芯片加工的整个过程必须严格要求对质量的管理，特别是对芯片表面的清洗，任何表面的污染都会降低LED未来在使用中的可靠性及寿命。
    由于显示屏LED芯片对可靠性和一致性（封装后）要求很高，所以在芯片的测试（全测）和分选的过程中，要求每一颗芯片都要进行反向漏电测试和抗静电（ESD）测试。通常情况下反向漏电测试采用脉冲电压负10伏（在LED两个电极上加反向电压）的情况下反向漏电流要求小于0.5微安，ESD测试则是采用500伏以上（模拟人体静电放电模式情况下）反向漏电要求小于0.5微安，通过上述两项测试可认为该芯片通过测试可靠性测试。而一致性的要求则是要求在分选的时候对于芯片的档位进行细分，对于红光LED芯片，要求波长2纳米一档，亮度30mcd一档；绿光LED芯片，要求波长2.5纳米一档，亮度20mcd一档；蓝光LED芯片，要求波长2.5纳米一档，亮度10mcd一档