项目名称：

　　灯丝芯片

　　申报单位：

　　华灿光电股份有限公司

　　综合介绍或申报理由：

　　本项目4英寸衬底，从4英寸PSS外延技术、外延新结构及缩时程序开发、高光效4英寸PSS外延技术开发、耐高温使用的外延技术等方面掌握适合制作用于LED灯丝灯的芯片、高质量、高光效、低成本的外延工艺技术，同时对LED芯片工艺的核心技术进行研究开发以及产业化，不断提高4英寸PSS外延片和LED灯丝灯芯片发光效率的性价比，降低外延芯片成本，推进LED应用产业的全面发展。

　　主要技术参数：

　　主波长455±5nm，在60mA的驱动电流下，实现12*25mil正装LED芯片光效≥145lm/W（4200K-6500K）；正向压降≤3.2V，芯片良率≥85%

　　与国内外同类产品或同类技术的比较情况：

华灿作为国内第二大LED芯片制造商，第一大显示屏用LED芯片制造商，与国内同类产品或及技术的竞争优势如下：（1）持续的技术创新。公司通过持续加大研发投入，提高核心竞争力，目前，公司已经在LED外延生长和芯片制造的主要工序上拥有了自己的核心技术，建立了专利保护体系。（2）可靠的产品质量。公司通过对外延芯片生产环节的工艺控制，使得公司的产品品质不断提升，产品得到客户一致好评，LED芯片性能指标可达到国际先进水平。（3）领先的市场地位。通过近年来的不懈努力，公司逐步建立起了高品质LED芯片制造商的良好品牌形象，在广大客户中积累了良好的口碑和市场美誉度，公司产品也日益获得下游封装和应用客户的广泛认可。

本项目的技术成果最终产业化封装成LED灯丝灯主要用于光源的蜡烛灯、水晶灯、球泡灯等，随着LED技术的提高、LED灯丝灯成本的降低，LED灯丝灯将会得到更加广阔的应用。

　　经济评价分析：

　　技术及工艺创新要点：

一、外延方面

（1）低翘曲高亮度4英寸PSS外延生长

①4英寸PSS外延生长翘曲及外延表面形貌的控制。在PSS上生长高质量的GaN外延层，可显著降低GaN外延层及量子阱中的位错密度，提高LED发光芯片的内量子效率，并减少漏电流和光衰减，提升LED器件使用寿命。而4英寸PSS上的外延生长较2英寸具有更大的翘曲，此外，4英寸片外延中由于温场和流场的均匀性问题，容易产生表面的六角和针孔的缺陷。这些问题给本项目的研究带来了巨大的挑战。采用了一系列独特的结构设计和生长条件，对GaN缓冲层、3D-GaN生长层、GaN本征层进行优化，可以在4英寸蓝宝石衬底上实现了整片表面非常平整的LED外延片。

（2）外延新结构及缩时程序开发

在4英寸PSS上将LED外延MOCVD生长时间由目前的9.5小时每炉缩减为7小时每炉。使每个MOCVD反应腔月产能提升35%，外延片成本降低10-15%。目前在研发实验中，我们已经在4英寸PSS上成功实现了7小时5分钟的程序，并且各项特性不比9.5小时程序差。接下来的主要工作是对此结构的程序进行进一步的优化，验证其可靠性、稳定性，以及转小规模试产等研究工作。

（3）高光效4英寸PSS外延技术开发

在对高光效4英寸PSS外延技术开发中，主要从高晶体质量GaN外延材料生长、多量子阱有源区技术、作为LED发光芯片的核心部分，高质量、合适厚度、In组份及适度掺杂的多量子阱层的生长技术是获得高效率LED发光器件的关键。为此我们在获得高晶体质量、低位错密度的GaN层外延层的基础上，采用有源区梯度In组份、优化Cap（量子阱盖层）工艺、独特的MQW有源区表面处理和表面恢复工艺、低In组份InGaN势垒、同温MQW生长等独特外延生长技术，对LED外延片MQW有源区进行优化，同时获得高质量的量子阱和势垒，从而提高材料的内量子效率。

二、芯片方面

（1）芯片侧腐蚀技术

尽管采用其他技术提升LED芯片的光提取效率，但仍然有少部分光线在LED器件内经反复的全反射，最终因材料吸收而损耗掉。为了进一步提升LED芯片的出光效率，本课题我们拟采用另一项新工艺－芯片侧腐蚀技术，它将进一步减小器件中全反射被吸收损耗的光，提升LED芯片的外量子效率。

（2）发丝电极

对于正装LED芯片，特别是小尺寸芯片，电极占去整个发光区面积的比例大，为了使电流扩散的更加均匀，通常会在发光区内加上电极手指，但这样又会导致因电极遮光面积过大而损失亮度。发丝电极是为了使电流均匀扩散且遮挡发光面积最小，在工艺技术能够达到的情况下，将电极手指细化的一种工艺。该工艺的难度是当细化电极至一定程度后，电极手指与芯片粘附性不强而易于脱落。该工艺与普通电极手指工艺相比，可以有效提高芯片亮度。

（3）反光电极

对于传统结构的正装LED芯片，PN电极均在发光面一侧，因此，电极会占据发光区面积，对于小尺寸的芯片影响更加明显。如何将因电极遮挡而无法射出芯片表面的光从芯片中出来是一个直接、有效提升芯片亮度的方法。而反光电极就提供了这样一个工艺方案。此方法是将电极下面添加金属反光层，使其能够反射被电极遮挡的光同时与金属电极和外延层均有较好的粘附性。

（4）增透膜技术

增透膜技术是在LED的出光表面或者衬底表面镀做一层合适厚度的单层膜或者双层膜,通过调整该层膜或者膜系的折射率来增大出射角,使更大角度的光透射出来。目前氧化锌、SiOxN1-x，氧化硅、氧化钛等多种材料作为增透膜。LED灯丝灯由于是360度全角度发光、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来提高光提取效率的。本项目采用独特设计的二氧化硅与氧化钛的双层膜镀于蓝宝石衬底表面，通过调节该膜系的厚度使光的出射角度最大,从而达到提高光提取效率的效果。

　　实际运用案例和用户评价意见：

　　本项目基于4英寸衬底，从4英寸PSS外延技术、外延新结构及缩时程序开发、高光效4英寸PSS外延技术开发、耐高温使用的外延技术等方面掌握适合制作用于LED灯丝灯的芯片、高质量、高光效、低成本的外延工艺技术，同时对LED芯片工艺的核心技术进行研究开发以及产业化，不断提高4英寸PSS外延片和LED灯丝灯芯片发光效率的性价比，降低外延、芯片成本，推进LED应用产业的全面发展。项目计划产出适用于LED灯丝灯的12mil*25mil?LED芯片。

　　获奖、专利情况：

　　申报单位介绍：

　　华灿光电股份有限公司的前身是武汉华灿光电有限公司，创立于2005年，2011年整体改制为股份有限公司。华灿光电是国内领先的LED（Light Emitting Diode，发光二极管）芯片供应商。 作为“新材料、新能源”领域的高新技术企业，我们致力于研发、生产、销售全色系产品为主的高质量LED外延材料与芯片。我们拥有国际领先的技术研发能力和成熟的生产工艺，基于客户的需求持续创新。目前，我们服务于全国的客户，产品已经成功地应用于国内多个重点项目。 公司成立八年以来，我们从基础设施建设和基础性研发起步，凝聚人才，引进设备，研发新品并量产，建设质量管理体系，开拓市场，和客户及供应商建立合作伙伴关系。我们脚踏实地，又积极进取，迅速确立了技术和品质领先的行业地位。 公司将持续扩大投资，继续引进国际先进设备，扩大生产规模，占领市场竞争的优势地位。

　　产品图片：