LED晶片制作过程(行业必备)(1)讲解课件

LED芯片LED的基本概念及发光原理wLED（Lighting Emitting Diode）即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是能够将电能转化光能的电子器件并具有二级管的特性。wLED内部基本结构:w 两个运动：复合运动、漂移运动+-N 区P区空穴注入结区入注子电发光区LED芯片工艺芯片工艺N-GaP-SiAlGaAsGaInP-AlP-GaP-MgAuAuBeAuTiAuAuAuGeNiNi 1、LED 芯片基本结构2、工程设备 MOCVD(金屬有机物化学氣相沉淀法)VPE (气相磊晶)N极极P极极发光区上游成品（外延片）研磨（减薄、抛光）正面涂胶保护（P面）化学抛光腐蚀 蒸镀（P面）蒸镀（N面）黄光室涂胶去腊清洗、库房去胶清洗清洗清洗涂胶前先涂光阻附着液 光罩作业 腐蚀金、铍 合金 蒸镀钛、铝（P面）套刻 腐蚀铝、钛 切割工序 半切 显影、定影去胶清洗涂胶去胶清洗客户要求较高的 中游成品 点测一刀切客户要求不高 送各封装厂显影、定影全切 LED芯片制作工艺流程芯片制作工艺流程LED制程工艺（1）P 面蒸镀CaAs衬底N-GaP-SiGaInP-Al（发光层、也称为本活性层）P-GaP-Mg蒸镀Au（P面）蒸镀AuBe（P面）蒸镀Au（P面）GaAsP面蒸镀N-GaP-SiGaInP-AlP-GaP-MgAuAuBeAuP面N面LED制程工艺（2）N面蒸镀P面蒸镀蒸镀Au（N面）蒸镀AuGeNi（N面）蒸镀Ni（N面）蒸镀Au（N面）GaAsAuAuBeAuN-GaP-SiGaInP-AlP-GaP-MgAuAuNiAuGeNiP面、面、N面蒸镀初步完成面蒸镀初步完成LED制程工艺（3）电极制作（A）黄光室涂胶(p面)掩膜版光 照光罩作业显影、定影腐蚀金、铍去胶清洗蒸镀P面、N面保护胶光照后形成保护层保保护护层层LED制程工艺（3）电极制作（B）去胶清洗蒸镀钛、铝循环上面工艺循环上面工艺再镀上钛、铝再镀上钛、铝钛铝wafer1、欧姆键合：金属于金属之间的欧姆接触，接触不好影响电压、电阻等。2、电极镀层厚度、层数、材料容易影响芯片的好坏。制程注意问题：Wafer半切Wafer全切切割 上视图LED制程工艺（4）切割 SIZE两种切割：两种切割：1、激光：速度快，效率高。目前常用方法、激光：速度快，效率高。目前常用方法2、钻石切割：速度较慢，且容易出现毛边。、钻石切割：速度较慢，且容易出现毛边。LED制程工艺初步统计及小结123456P 面面蒸镀蒸镀N-GaP-SiGaInP-AlP-GaP-MgAuAuBeAuN 面面蒸镀蒸镀AuAuGeNiNiAu电电 极极涂胶涂胶光罩光罩显影、定影显影、定影 腐蚀腐蚀 清洗清洗P 极极蒸镀蒸镀钛钛铝铝CHIP半、全切割半、全切割清洗清洗1、芯片工序多、工艺复杂，但灵活性高、技术含量强。、芯片工序多、工艺复杂，但灵活性高、技术含量强。2、各厂家使用设备、工艺流程、化学配方、都形成自己的一套并不断更新。、各厂家使用设备、工艺流程、化学配方、都形成自己的一套并不断更新。3、万变不离其宗，其主要路线是一样：外延片的生长、电极的制作、后期切割、万变不离其宗，其主要路线是一样：外延片的生长、电极的制作、后期切割。相关设备 用于LED光罩对准曝光微影制程。该设备是利用照相的技术，定义出所需要的图形，因为采用感光剂易曝光，得在黄色灯光照明区域内工作，所以其工作的区域叫做黄光区单电子枪金属蒸镀系统 光罩对准曝光机 用于金属蒸镀（ITO，Al，Ti，Au，Ni，Mo，Pd，Pt，Ag）；金属薄膜欧姆接触蒸镀(四元LED，蓝光LED，蓝光LD)制程。（续）介电质薄膜厚度及折射率量测 光谱解析椭圆测厚仪 高溫快速熱處理系統 雜質熱退火處理 金半接面合金處理（续）晶片研磨機晶片研磨機拋光機 晶片研磨（Sapphire、GaN、Si）晶片拋光 晶片研磨（GaAs、InP）晶片拋光（续）切割机 Dicing Saw 用于中道工序Wafer的切割。（续）贴膜机清洗机 用于Wafer切割前，把Wafer很好的贴于切割用膜的表面。用于Wafer切割后，把Wafer表面经切割后留下的污物冲洗干净。X的取值 三元化合物 Ga PX As 1-X 禁带宽度波长与颜色 X=0.2 Ga As 0.8P0.2 1.66eV=747nm 红色 X=0.35 GaAs GaAs0.650.65P P0.350.35 1.848eV=671nm 橙色LED颜色跟材料之间关系1 1、芯片的发光颜色跟发光区选择的材料有关，3、调节X的值就能改变材料的能级结构，即改变LED的发光颜色。此即所谓的能带工程。2、芯片的元的计算，就是发光区选择的材料含几种元素，就称为几元芯片。例如：AlCaInP 就称为四元，CaAs 就称为二元。现有芯片的颜色对应的波長 紫光波长:370-385nm 藍光波長:450-470nm 綠光波長:510-530nm 紅光波長:620-630nm 黃光波長:580-595nm 橙光波长:600-615nm红外波长:850nm、880nm、940nmLED芯片的发展（1）外观结构1999年前：标准结构。2002年：ATON结构。2003年：NOTA结构。2005年：ThinGaN结构。上图为德国OSRAM芯片结构变化：每一种结构的变化通常能提高10-20%的光效LED芯片的发展（2）镀层、衬底1、DBR（Distributed Bragg Reflector）：将另一边的光源折向同一边。2、流局限（Current Blocking）：使P极流向N极电流分布均匀，增加发光面积。3、OMA（Omni-directional Mirror Adherence）：全方位镜面接合技术 此技术为AOC专利，同时将原衬底CaAs换成Si。大功率芯片是LED主流发展 常用结构蓝宝石N-CaNP-CaN蓝宝石N-CaN金属反射层N极P极发光P-CaNN极P极SiP-CaNN-CaN金属衬底N极目前大功率蓝光封装主要结构有三种：蓝宝石衬底、倒装、金属衬底1、蓝宝石衬底：工艺简单、成本低，但是导热不好，稳定性不高。2、倒装：透光相对蓝宝石衬底要高，但工艺复杂相对复杂，体积大。3、金属衬底：工艺复杂、成本高，但导热好、稳定性高、出光效果好。什麼是大功率芯片 一、尺寸：1、24mil*24mil 2、27mil*27 mil 3、30mil*30 mil 4、40mil*40mil 5、45mil*45mil 6、60mil*60 mil二、电流：1、150mA 0.5w 2、350mA 1.0w 3、700mA 3.0w 4、1000mA 5.0wLED 封 装 大功率1、封装结构2、内部结构普通普通COB结构结构多晶结构多晶结构LED封装发展10-20mA20-70mA150-350mA1.0-2.0 Lm0.5W:20-30Lm1w:60-70Lm3w-100w-？1、封装的电流越来越大，流明数越来越高，封装的电流越来越大，流明数越来越高，可以看出大功率是发展主流，特别是可以看出大功率是发展主流，特别是白光白光。方向方向1 DC方向方向2 ACSOUL2、封装的方向有两个：封装的方向有两个：一是：一是：功率功率越来越高；越来越高；二是：二是：交流交流方向方向。绿色走势路灯照明显示屏汽车照明家庭照明城市夜景背光源交通灯其它芯片2003年4亿美金2008年8亿美金 增长50%全球萤光灯40亿美金2007年3亿元.国内需求约50亿RMB国内16亿元 国内2007年达到72%的高增长率 全球2009年紫外光50亿美元.2006年-2010年LCD背光源用LED年均复合增长率达31.5%Unity Opto Technology藍光芯片主要用於封裝LED白燈YAG Phosphor for White LED 藍光激發螢光粉可藉由調整成份改變白光 LED 的色溫 以紫外光激發紅藍色綠三色螢光粉 藍光芯片市場主流 單晶粒藍光LEDUnity Opto Technology白光LED種類白光白光LED-SMD型型-Leaded型型二波二波長型長型三波三波長型長型單晶粒單晶粒藍藍ZnSe+基板基板藍藍InGaN+YAG雙晶粒雙晶粒藍藍InGaN+黃綠琥黃綠琥GaP單晶粒單晶粒多晶粒多晶粒紫外光紫外光Chip+紅藍綠螢光體紅藍綠螢光體紅藍綠光紅藍綠光1 Chip LED紅藍綠光紅藍綠光LED 3Chip組成組成Unity Opto Technology大功率市場的主要競爭對手分析競爭對手白燈封裝亮度好處壞處旭明美國semiledLM亮度高；稳定性不錯較貴、交期譜惠美國60-70LM亮度高稳定性不錯較貴 韓國安熒epivilley50-60LM較貴，亮度比我們低穏定强不高ITSWELL55-64LM 韓國optoway50-60LM較貴，亮度比我們低穏定强不高Unity Opto Technology芯片銷售須知：一般客戶需要提供芯片要求資料芯片尺寸：單位:mil波長:單位:nm電壓：單位:V封裝後亮度要求：單位：lm流明用量：單位：KUnity Opto TechnologySee You!THANKS!