LED芯片制作流程

报告内容 1.概况 2.外延 3.管芯LED芯片结构 MQW=Multi-quantum well,多量子阱LED 制造过程衬底材料生长衬底材料生长LED结构MOCVD生长生长芯片加工芯片加工芯片切割芯片切割器件封装器件封装Sapphire蓝宝石蓝宝石LED制程工艺步骤内容前段外延片衬底及外延层生长中段蒸镀、光刻、研磨、切割过程后段将做好的LED芯片进行封装LED三个过程：材料生长、芯片制备、器件封装。外延片制作衬底外延可用LED衬底1.GaAs衬底 2.Al2O3衬底3.SiC衬底4.Si衬底GaAs衬底 GaAs衬底：在使用LPE(液相磊晶)生长红光LED时，一般使用AlGaAs外延层，而使用MOCVD生长红黄光LED时，一般生长AlInGaP外延结构。优点晶格匹配，容易生长出较好的材料不足吸收光子蓝宝石Al2O3衬底优点化学稳定性好不吸收可见光价格适中制造技术相对成熟不足导电性能差坚硬，不易切割导热性差SiC衬底优点化学稳定性好导电性能好导热性能好不吸收可见光不足价格高晶体品质难以达到Al2O3和Si那么好机械加工性能比较差吸收380 nm以下的紫外光，不适合用来研发380 nm以下紫外LED目前国际上能提供商用的高品质的SiC衬底的厂家只有美国CREE公司。Si衬底 优点 晶体品质高 尺寸大 成本低 易加工 良好的导电性 良好的导热性和热稳定性 不足 由于GaN外延层与Si衬底之间存在巨大的晶格失配和热失配，以 及在GaN的生长过程中容易形成非晶氮化硅，所以在Si 衬底上很难得到无龟裂及器件级品质的GaN材料。硅衬底对光的吸收严重，LED出光效率低。Si衬底制备流程长晶切片抛光退火外延生长蓝宝石蓝宝石缓冲层缓冲层N-GaNp-GaNMQW在半导体基片上形成一个与基片结晶轴同晶向的半导体薄层，称为半导体外延生长技术，所形成的薄层称为外延层P、N极的分离表现为元素掺杂度的不同外延生长方法依制程的不同，可分为LPE(液相磊晶)、MOCVD(有机金属气相磊晶)及MBE(分子束磊晶)。LPE的技术较低，主要用于一般的发光二极管MBE的技术层次较高，容易成长极薄的磊晶，且纯度高，平整性好，但量产能力低，磊晶成长速度慢。MOCVD除了纯度高，平整性好外，量产能力及磊晶成长速度亦较MBE为快，所以现在大都以MOCVD来生产。MOCVD 其过程首先是将GaN衬底放入昂贵的有机化学汽相沉积炉（简MOCVD，又称外延炉），再通入III、II族金属元素的烷基化合物（甲基或乙基化物）蒸气与非金属(V或VI族元素）的氢化物（或烷基物）气体，在高温下，发生热解反应，生成III-V或II-VI族化合物沉积在衬底上，生长出一层厚度仅几微米（1毫米1000微米）的化合物半导体外延层。长有外延层的GaN片也就是常称的外延片。双气流MOCVD生长GaN装置MOCVDMOCVD 英国Thomas Swan公司制造，具有世界先进水平的商用金属有机源汽相外延(MOCVD)材料生长系统，可用于制备以GaN为代表的第三代半导体材料第一代-Ge、Si半导体材料第二代-GaAs、InP化合物半导体材料第三代-SiC、金刚石、GaN等半导体材料外延片绿光外延片为什么为什么有个缺有个缺口呢？口呢？管芯制作 蒸发光刻划片裂片分拣黄光区黄光区光刻ITOICP刻蚀光刻电极蒸镀电极剥离、合金光刻胶ITOP-GaN金电极衬底缓冲层N-GaNMQW外延片ITO光刻ITO甩 胶前 烘曝 光显 影坚 膜腐 蚀ITO氧化铟锡是Indium Tin Oxides的缩写。作为纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导电性和透明性，可以切断对人体有害的电子辐射，紫外线及远红外线。因此，喷涂在玻璃，塑料及电子显示屏上后，在增强导电性和透明性的同时切断对人体有害的电子辐射及紫外线、红外线。甩胶：将少许光刻胶滴在外延片上，用匀胶台在高速旋转 后形成均匀的胶膜。前烘：使光刻胶的溶剂挥发，用于改善光刻胶与样品表面的 粘附性。曝光：用紫外光通过光刻板曝光，曝光的区域发生化学变化。掩膜板光刻ITO曝光原理图手动曝光机显影后的图形腐蚀：用36%-38%的盐酸腐蚀ITO显影：用显影液除去应去掉部分的光刻胶，已获得腐蚀时由 胶膜保护的图形。后烘：使光刻胶更坚固，避免被保护的地方发生腐蚀掩膜板光刻电极显影后的图形蒸发剥离合金减薄蒸发：在芯片表面镀上一层或多层金属（Au、Ni、Al等），一般将芯片置于高温真空下，将熔化的金属蒸着在芯片上剥离：去掉发光区域的金合金：使蒸镀过程中蒸镀的多层金属分子间更紧密结合，减少接触电阻。.减薄：减小衬底厚度，利于切割、散热激光划片蒸发原理图 白膜：宽度为16cm,粘性随温度的升.高增加;贴膜 激光打在蓝宝石衬底上，所用激光为紫外光，波长为355nm。划片 为了更好的把圆片裂开，需要让激光打在管芯轨道的中央位置，调节激光的焦距，使激光聚焦在片子上表面，激光的划痕深度尽量在25-30um。蓝膜：宽度22cm 倒膜时衬底朝上，有电极的一面朝下。倒膜裂片前我们在片子上贴一层玻璃纸，防止裂片时刀对管芯的破坏。裂 片 设 备裂片 把裂片后直径为两英寸的片子扩成三英寸，便于后序的分拣工作扩膜测试分拣测试分拣VF（正向电压）IR（反向漏电流）WLD（波长）LOP（光输出）经过分拣的管芯就可以进行封装，成为一个个的LED.以上就是LED芯片制作的一般过程，不同厂家的芯片在制程上可能有一些差别41 结束语结束语