概述

近几年，随着固体照明技术的发展，LED照明在业内掀起了一股热浪，由于这种固体光源较之传统照明技术具有高效、节能、长寿命、小体积、易维护、绿色环保、使用安全、可在各种恶劣环境下工作等领先优势，所以被公认为是未来照明光源之首选。随着GaN基LED器件制作技术的日益成熟，GaN基LED芯片被越来越广泛的应用到人们的日常生活中，已普及到手机等各种便携电子产品背光源、交通灯及显示标志、汽车用灯、户内外全彩显示屏、白光照明、城市夜景照明等诸多领域。因此，人们对LED芯片的稳定性的要求也越来越高。尤其是2008年北京奥运工程又为LED芯片提供了一个大展身手的舞台。但前提是要保证器件的稳定性。近几年人们已经从以前盲目的宣传LED寿命可达数万小时的误区中走了出来，开始清醒的认识LED芯片的寿命问题，随之而来的是对LED芯片寿命的置疑，包括各大LED芯片生产商在内，芯片寿命成了困扰他们的一个主要问题。原美国AXT公司经过多年研究，成功研制生产出GaN基蓝、绿光发光二极管，并从产业化的角度，对其均匀性重复性进行了认真的探讨和研究，建立了稳定的研究队伍，发表论文多篇，在世界各地获取了多项发明专利。目前己掌握了 GaN基蓝、绿光发光二极管制备的关键技术，而且用于生产氮化物蓝、绿光发光二极管的生产设备及配套技术已经成熟，产品已投放市场，他们的技术优势之一就是芯片具有优越的稳定性。生产线移植到大连后，原AXT的绝大部分技术骨干和高级管理人员应聘于大连路明集团，经过紧张的调试，迅速恢复了原AXT在美国的生产工艺和技术水平，在短时间内实现了量产，并凭借其优越的寿命性能，结合成本优势，大力度扩展产品在全球中高端应用领域的使用，例如交通信号灯，大型显示屏和白光照明等领域。考虑到本公司的芯片一向以稳定性而著称，本文就试图根据多年的LED芯片制作经验从其制造的各个阶段浅析一下影响芯片稳定性的一些因素，以供大家讨论。

1、外延的影响

外延片生长技术是发光二极管技术的精髓所在。众所周知，GaN与其衬底蓝宝石的晶格失配度相当大，所以在蓝宝石上生长GaN容易造成大量的晶格缺陷，而这些缺陷过多就会造成p-n结发生隧道击穿，从而大大降低器件抗静电能力【1】，容易导致器件失效，所以人们都在寻求各种方法减少这些缺陷的形成。从根本上来讲，这是减少芯片失效率、增进稳定性最本质的办法，但由于GaN与其衬底蓝宝石的晶格失配的不可改变性，人们只能对其在一定程度内加以控制，并不能彻底消除。路美芯片的前身——原美国AXT光电公司就对此有良好的经验。他们通过在生长In GaN层之前先长3层缓冲层来减少晶格失配。第一层是InGaN层，它能提供一个较好的表面扩散系数，但它与GaN的晶格失配更加严重，所以要加入一层过渡层；第二层是AlGaN，就是起从InGaN到GaN的过渡作用的；第三层是GaN，它为高质量的InGaN的生长提供了基础。这项技术已获得美国专利【2】。它在保证亮度和电压的同时，能够有很好的稳定性。不断的改进外延生长条件，增强外延片的抗静电能力，这就是我们的芯片具有优越稳定性的前提条件。

2、芯片图形结构的影响

在LED芯片的制作过程中，要想得到光电性能良好的芯片，首要条件就是有一个合理的图形设计，因为它决定了电流扩展的情况，只有均匀扩展的结构才有着良好的稳定性。电流的均匀扩展能够避免对局部注入的电流相对过大而使那一点处的结温局部过高致使p-n结烧毁，这对于工作电流较高的功率型芯片尤为重要。因此，要想得到好的稳定性就要先有一个合理的图形结构。

图1 不同图形结构示意图