項目名稱：
燈絲芯片
申報單位：
華燦光電股份有限公司
綜合介紹或申報理由：
本項目4英寸襯底，從4英寸PSS外延技術(shù)、外延新結(jié)構(gòu)及縮時程序開發(fā)、高光效4英寸PSS外延技術(shù)開發(fā)、耐高溫使用的外延技術(shù)等方面掌握適合制作用于LED燈絲燈的芯片、高質(zhì)量、高光效、低成本的外延工藝技術(shù)，同時對LED芯片工藝的核心技術(shù)進行研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化，不斷提高4英寸PSS外延片和LED燈絲燈芯片發(fā)光效率的性價比，降低外延芯片成本，推進LED應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展。
主要技術(shù)參數(shù)：
主波長455±5nm，在60mA的驅(qū)動電流下，實現(xiàn)12*25mil正裝LED芯片光效≥145lm/W（4200K-6500K）；正向壓降≤3.2V，芯片良率≥85%
與國內(nèi)外同類產(chǎn)品或同類技術(shù)的比較情況：
華燦作為國內(nèi)第二大LED芯片制造商，第一大顯示屏用LED芯片制造商，與國內(nèi)同類產(chǎn)品或及技術(shù)的競爭優(yōu)勢如下：（1）持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新。公司通過持續(xù)加大研發(fā)投入，提高核心競爭力，目前，公司已經(jīng)在LED外延生長和芯片制造的主要工序上擁有了自己的核心技術(shù)，建立了專利保護體系。（2）可靠的產(chǎn)品質(zhì)量。公司通過對外延芯片生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝控制，使得公司的產(chǎn)品品質(zhì)不斷提升，產(chǎn)品得到客戶一致好評，LED芯片性能指標(biāo)可達到國際先進水平。（3）領(lǐng)先的市場地位。通過近年來的不懈努力，公司逐步建立起了高品質(zhì)LED芯片制造商的良好品牌形象，在廣大客戶中積累了良好的口碑和市場美譽度，公司產(chǎn)品也日益獲得下游封裝和應(yīng)用客戶的廣泛認可。
本項目的技術(shù)成果最終產(chǎn)業(yè)化封裝成LED燈絲燈主要用于光源的蠟燭燈、水晶燈、球泡燈等，隨著LED技術(shù)的提高、LED燈絲燈成本的降低，LED燈絲燈將會得到更加廣闊的應(yīng)用。
經(jīng)濟評價分析：
技術(shù)及工藝創(chuàng)新要點：
一、外延方面
（1）低翹曲高亮度4英寸PSS外延生長
①4英寸PSS外延生長翹曲及外延表面形貌的控制。在PSS上生長高質(zhì)量的GaN外延層，可顯著降低GaN外延層及量子阱中的位錯密度，提高LED發(fā)光芯片的內(nèi)量子效率，并減少漏電流和光衰減，提升LED器件使用壽命。而4英寸PSS上的外延生長較2英寸具有更大的翹曲，此外，4英寸片外延中由于溫場和流場的均勻性問題，容易產(chǎn)生表面的六角和針孔的缺陷。這些問題給本項目的研究帶來了巨大的挑戰(zhàn)。采用了一系列獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計和生長條件，對GaN緩沖層、3D-GaN生長層、GaN本征層進行優(yōu)化，可以在4英寸藍寶石襯底上實現(xiàn)了整片表面非常平整的LED外延片。
（2）外延新結(jié)構(gòu)及縮時程序開發(fā)
在4英寸PSS上將LED外延MOCVD生長時間由目前的9.5小時每爐縮減為7小時每爐。使每個MOCVD反應(yīng)腔月產(chǎn)能提升35%，外延片成本降低10-15%。目前在研發(fā)實驗中，我們已經(jīng)在4英寸PSS上成功實現(xiàn)了7小時5分鐘的程序，并且各項特性不比9.5小時程序差。接下來的主要工作是對此結(jié)構(gòu)的程序進行進一步的優(yōu)化，驗證其可靠性、穩(wěn)定性，以及轉(zhuǎn)小規(guī)模試產(chǎn)等研究工作。
（3）高光效4英寸PSS外延技術(shù)開發(fā)
在對高光效4英寸PSS外延技術(shù)開發(fā)中，主要從高晶體質(zhì)量GaN外延材料生長、多量子阱有源區(qū)技術(shù)、作為LED發(fā)光芯片的核心部分，高質(zhì)量、合適厚度、In組份及適度摻雜的多量子阱層的生長技術(shù)是獲得高效率LED發(fā)光器件的關(guān)鍵。為此我們在獲得高晶體質(zhì)量、低位錯密度的GaN層外延層的基礎(chǔ)上，采用有源區(qū)梯度In組份、優(yōu)化Cap（量子阱蓋層）工藝、獨特的MQW有源區(qū)表面處理和表面恢復(fù)工藝、低In組份InGaN勢壘、同溫MQW生長等獨特外延生長技術(shù)，對LED外延片MQW有源區(qū)進行優(yōu)化，同時獲得高質(zhì)量的量子阱和勢壘，從而提高材料的內(nèi)量子效率。
二、芯片方面
（1）芯片側(cè)腐蝕技術(shù)
盡管采用其他技術(shù)提升LED芯片的光提取效率，但仍然有少部分光線在LED器件內(nèi)經(jīng)反復(fù)的全反射，最終因材料吸收而損耗掉。為了進一步提升LED芯片的出光效率，本課題我們擬采用另一項新工藝－芯片側(cè)腐蝕技術(shù)，它將進一步減小器件中全反射被吸收損耗的光，提升LED芯片的外量子效率。
（2）發(fā)絲電極
對于正裝LED芯片，特別是小尺寸芯片，電極占去整個發(fā)光區(qū)面積的比例大，為了使電流擴散的更加均勻，通常會在發(fā)光區(qū)內(nèi)加上電極手指，但這樣又會導(dǎo)致因電極遮光面積過大而損失亮度。發(fā)絲電極是為了使電流均勻擴散且遮擋發(fā)光面積最小，在工藝技術(shù)能夠達到的情況下，將電極手指細化的一種工藝。該工藝的難度是當(dāng)細化電極至一定程度后，電極手指與芯片粘附性不強而易于脫落。該工藝與普通電極手指工藝相比，可以有效提高芯片亮度。
（3）反光電極
對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的正裝LED芯片，PN電極均在發(fā)光面一側(cè)，因此，電極會占據(jù)發(fā)光區(qū)面積，對于小尺寸的芯片影響更加明顯。如何將因電極遮擋而無法射出芯片表面的光從芯片中出來是一個直接、有效提升芯片亮度的方法。而反光電極就提供了這樣一個工藝方案。此方法是將電極下面添加金屬反光層，使其能夠反射被電極遮擋的光同時與金屬電極和外延層均有較好的粘附性。
（4）增透膜技術(shù)
增透膜技術(shù)是在LED的出光表面或者襯底表面鍍做一層合適厚度的單層膜或者雙層膜,通過調(diào)整該層膜或者膜系的折射率來增大出射角,使更大角度的光透射出來。目前氧化鋅、SiOxN1-x，氧化硅、氧化鈦等多種材料作為增透膜。LED燈絲燈由于是360度全角度發(fā)光、且芯片直接位于透明基板上，因此，芯片背面的光也是可以利用來提高光提取效率的。本項目采用獨特設(shè)計的二氧化硅與氧化鈦的雙層膜鍍于藍寶石襯底表面，通過調(diào)節(jié)該膜系的厚度使光的出射角度最大,從而達到提高光提取效率的效果。
實際運用案例和用戶評價意見：
本項目基于4英寸襯底，從4英寸PSS外延技術(shù)、外延新結(jié)構(gòu)及縮時程序開發(fā)、高光效4英寸PSS外延技術(shù)開發(fā)、耐高溫使用的外延技術(shù)等方面掌握適合制作用于LED燈絲燈的芯片、高質(zhì)量、高光效、低成本的外延工藝技術(shù)，同時對LED芯片工藝的核心技術(shù)進行研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化，不斷提高4英寸PSS外延片和LED燈絲燈芯片發(fā)光效率的性價比，降低外延、芯片成本，推進LED應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展。項目計劃產(chǎn)出適用于LED燈絲燈的12mil*25mil?LED芯片。
獲獎、專利情況：
申報單位介紹：
華燦光電股份有限公司的前身是武漢華燦光電有限公司，創(chuàng)立于2005年，2011年整體改制為股份有限公司。華燦光電是國內(nèi)領(lǐng)先的LED（Light Emitting Diode，發(fā)光二極管）芯片供應(yīng)商。 作為“新材料、新能源”領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)，我們致力于研發(fā)、生產(chǎn)、銷售全色系產(chǎn)品為主的高質(zhì)量LED外延材料與芯片。我們擁有國際領(lǐng)先的技術(shù)研發(fā)能力和成熟的生產(chǎn)工藝，基于客戶的需求持續(xù)創(chuàng)新。目前，我們服務(wù)于全國的客戶，產(chǎn)品已經(jīng)成功地應(yīng)用于國內(nèi)多個重點項目。 公司成立八年以來，我們從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和基礎(chǔ)性研發(fā)起步，凝聚人才，引進設(shè)備，研發(fā)新品并量產(chǎn)，建設(shè)質(zhì)量管理體系，開拓市場，和客戶及供應(yīng)商建立合作伙伴關(guān)系。我們腳踏實地，又積極進取，迅速確立了技術(shù)和品質(zhì)領(lǐng)先的行業(yè)地位。 公司將持續(xù)擴大投資，繼續(xù)引進國際先進設(shè)備，擴大生產(chǎn)規(guī)模，占領(lǐng)市場競爭的優(yōu)勢地位。
產(chǎn)品圖片：
粵公網(wǎng)安備 44010602001351號