GaN基LED芯片可靠性優化技術探究

解鵬濤

摘 要：在目前傳統的GaN發光二極管中，因為發光部產生的熱量無法得到有效的釋放直接導致熱量出現不斷累加的情況致使LED芯片出現了嚴重的惡化。文章主要探討了GaN基LED具體芯片自身可靠性優化技術的相應研究，分別講述了具體的研究方案以及實驗結果等內容。

關鍵詞：GaN；LED芯片；可靠性；優化技術；研究

文章主要講述了側壁具有較強導熱保護層的GaN基LED結構，這種結構能夠實現側壁出現表面鈍化，最終改變整個器件具有的發熱特性，利用較高電流對各種絕緣材料自身的保護層以及LED開展老化的相應實驗，綜合分析輸出功率隨時間變化存在的各種關系并實施側壁保護針對LED具體可靠性的相應研究。同時最終的實驗結果證明GaN基發光二極管自身功率速度變化仍然比較緩慢，并且證明AlON材料保護層的LED具體的光輸出功率發生的老化現象比較緩慢，這種保護層有助于提升LED芯片具有的可靠性。主要是由于AlON這一材料自身具有較強的導熱性，同時能夠有效的促進LED熱量的實際疏散。與此同時這種材料具有較強的鈍化作用，能夠有效的減少LED自身的懸掛鍵，能夠有效的提升器件自身具有的可靠性。

1 研究方案

1.1 結構模型

文章主要針對發光芯片在整個側面位置出現導熱性較強的保護膜能夠有效傳導存在的熱量并不斷降低邊緣出現的局部高溫，同時利用表面鈍化有效減少出現的懸掛鍵。其中制定的GaN基LED具體結構示意圖如圖1所示。

圖1 含側壁保護層LED基本結構示意圖

文章具體的研究方案：首先，制定沒有保護層的GaN基LED，同時進行相應可靠性的具體測試。其次，在傳統結構的基礎之上建立保護層并進行相應的可靠性分析。

1.2 LED基本制作工藝

文章主要在傳統LED基本結構的側壁位置形成相應的保護層，從而不斷改善器件自身具有的可靠性。同時，首先需要制造的就是具有傳統結構的LED基本器件。在實際的研究過程中，利用垂直結構Si作為襯底GaN基藍光LED芯片，具體的結構如圖2所示。

圖2 傳統LED基本結構

因為直接制作GaN非常困難，因此，GaN基LED一般都會利用Si作為基本的襯底，這對于整個GaN基LED基本結構會造成一定的不利影響。所以，想要提升自身具有的可靠性，部分廠家將LED自身的外延材料最終轉移到一些高導熱的相應襯底中，常用的襯底材料就是Si襯底。結合以往LED基本結構進行相應的分析，這種芯片的重要散熱通道就是“芯片、黏結構以及基板。”

2 實驗結構以及相應的分析

為了能夠達到基本傳導熱量的作用，需要選擇導熱性比較強的材料成為基本的保護層，利用導熱性以及導電性都比較強的材料。但是，在實際的研究中想要改變器件基本性能需要導熱層能夠基本滿足導熱的相應要求具有一定的導熱性能。與此同時還應該滿足絕緣的基本要求，否則很容易會出現器件之間的短路。所以，保護層具體的材料需要從導熱性比較強的各種絕緣材料中進行選擇。選擇保護層材料盡量需要選擇透光性比較好的相應材料，需要滿足制作工藝基本的研究，并充分考慮相應的成本。需要對大量的材料進行相應的比較，最后進行綜合考慮并選擇最合適的相應材料。表1列出了幾種典型材料具有的熱導率。

表1 熱導率列表

其中，鋁、銅等金屬材料具有比較高的熱導率，但是并不適用于導熱膜。如果在實際的LED具體側壁中形成相應的金屬膜，就像一面鏡子一樣阻擋光實際的出射，最終會導致LED自身的出光特性造成一定影響。同時，需要特別注意的是金屬自身具有的導電性非常強，非常容易會導致器件之間的短路，想要有效的保證金屬不會出現任何的短路情況，需要對金屬膜進行相應的控制，同時對工藝具有的基本精準性提出更多的要求，實際操作比較困難，并不適合成為保護層。環氧樹脂等高分子材料自身的絕緣性能比較強，同時化學腐蝕性比較強，自身的熱導率比較低，同樣不適合成為保護層。氧化鋁等各種高導熱絕緣次材料，相比之下比較容易成為保護膜的基本材料。這種材料能夠同時滿足導熱性以及相應絕緣性的基本要求，同時這種耐高溫的化合物可以適當選擇相應的沉積工藝形成，形成保護層能夠與器件利用基本的沉積工藝完成并不需要利用任何附加的工藝，這種工藝制作比較簡單，所以將氧化鋁等各種金屬化合物作為基本的保護膜材料具有較好的效果。利用實驗測試以及相應的對比最終得出結論，導熱性能以及粘附性能都比較好的AlON保護膜基本的LED自身的可靠性能比較強，同時在LED的位置設置相應的AlON保護膜能夠抑制整個器件自身功能的衰減，同時有效提升整個器件自身具有的可靠性。

3 結束語

綜上所述，文章主要針對GaN基LED具體有緣層自身的散熱問題進行相應的研究與分析，同時設計了保護膜LED的基本結構，證明 LED自身具有的可靠性。通過文章的研究，與以往的LED技術進行相應的比較，得出AlON保護膜基本的LED自身的可靠性能比較強。

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