LED芯片制造工艺基础培训课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,a,*,身边的LED,1,a,身边的LED1a,LED种类,2,a,LED种类2a,LED构造,3,a,LED构造3a,认识制造二部,综合测试,化学站,综合站,黄光站,合格品,去胶、清洗、湿法腐蚀,在外延片表面形成指定图形的光刻胶保护膜,薄膜、干刻、熔合,产品光电参数、外观、打线、推力、热膜等测试,研磨,（制造三部）,4,a,认识制造二部综合测试化学站综合站黄光站合格品去胶、清洗、湿法,LED芯片制程简表,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,14,SiO2沉积,18,电性,19,打线,20,推力,21,拉膜,22,外观,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,10,P/N Pad光刻,15,光刻SiO2,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,11,Plasma清洗,16,SiO2蚀刻、去胶,综合站,4,Mesa刻蚀,9,ITO熔合,12,P/N Pad蒸镀,17,金属熔合,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,13,金属剥离去胶,实物图,EPI,EPI,EPI,EPI,注：以上制程适合部分版型，实际已制程单为准,p,N,MQW,衬底,效果图,5,a,LED芯片制程简表前处理Mesa工艺ITO工艺P/N Pad,为了确保ITO薄膜与外延片的充分接触，在镀膜前需要进行铟球剔除与一系列的清洗作业,（1）ITO蚀刻液去除铟球,（2）511具有极强的氧化性，能够有效去除外延表面的有机杂质与金属离子,（3）稀HCl外延表面去除金属离子,去膜剂,511,稀HCl,冲水甩干,ITO蚀刻液,外延清洗干净与否直接影响到ITO与外延的粘附力！及其关键！,点有铟球的外延片,外延清洗不干净导致缺陷,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,黄光站,化学站,1,去铟球,综合站,化学站,2,外延,清洗,6,a,为了确保ITO薄膜与外延片的充分接触，在镀膜前需要进行铟球剔,软烘,曝光,显影,坚膜,匀正胶,365nm紫外光,匀胶台,曝光台,软烤、坚膜,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,黄光站,3,Mesa光刻,化学站,1,去铟球,综合站,化学站,2,外延,清洗,7,a,软烘曝光显影坚膜匀正胶365nm紫外光匀胶台曝光台软烤、坚膜,光刻胶的主要成分：,Resin :,Film material (Polymer) :酚醛树脂，,提供光刻胶的粘附性、化 学抗蚀性，当没有溶解抑制剂存在时，线性酚醛树脂会溶解在显影液中的,PAC :,Photo Active Compound,光敏,化合物，,最常见的是重氮萘醌（DNQ），在曝光前，DNQ是 一种强烈的溶解抑制剂，降低树脂的溶解速度。在紫外曝光后，DNQ在光刻胶中化学 分解，成为溶解度增强剂，大幅提高显影液中的溶解度因子至100或者更高。这种曝光反应会在DNQ中产生羧酸，它在显影液中溶解度很高。,Solvent :,:醋酸溶剂，提高流动性,i-Line PR Photo reaction,in PR/air,ketene,hv,H,2,O,OH-,Carboxylic Acid,黄光站湿度、温度的重要性,光刻知识：,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,黄光站,3,Mesa光刻,化学站,1,去铟球,综合站,化学站,2,外延,清洗,8,a,光刻胶的主要成分：i-Line PR Photo react,离子化Cl,2,+BCl,3,RF源,ICP刻蚀,通过ICP(感应耦合等离子体)干刻，去除不需要的P-GaN和MQW,露出N-GaN。,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,黄光站,3,Mesa光刻,化学站,1,去铟球,综合站,4,Mesa刻蚀,化学站,2,外延,清洗,9,a,离子化Cl2+BCl3RF源ICP刻蚀通过ICP(感应耦合等,去胶、清洗,刻蚀深度测试,去胶后每批抽1片进行刻蚀深度测试，确保已经刻到N-GaN重掺层，刻蚀过深或过浅都会影响到芯片的多项光电参数（Vf1等）。,去膜剂,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,黄光站,3,Mesa光刻,化学站,1,去铟球,综合站,4,Mesa刻蚀,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,10,a,去胶、清洗刻蚀深度测试去胶后每批抽1片进行刻蚀深度测试，确保,为了电流更好地扩展到芯片的整个面域，增加发光区，并且不能挡住光的射出，需要蒸镀一层导电且透光的薄膜ITO.,E-beam,ITO靶材,ITO蒸镀机,透光率、面阻测试,ITO为以掺Sn的In2O3材料，属于N型氧化物半导体材料，通常Sn2O3:In2O3=1:9。,监控参数：,面电阻、透光率、膜厚、蚀刻率，整体评价ITO膜质量。,熔合后合格透光率92%,面租值535,膜厚：2400A,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,黄光站,3,Mesa光刻,化学站,1,去铟球,综合站,4,Mesa刻蚀,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,11,a,为了电流更好地扩展到芯片的整个面域，增加发光区，并且不能挡住,匀正胶,软烤,曝光,显影,坚膜,365nm紫外光,匀胶台,曝光台,软烤、坚膜,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,化学站,1,去铟球,综合站,4,Mesa刻蚀,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,12,a,匀正胶软烤曝光显影坚膜365nm紫外光匀胶台曝光台软烤、坚膜,ITO蚀刻液,去膜剂,该步的目的是：通过化学腐蚀方法，清除因ICP刻蚀所溅出的ITO残粉， 避免MQW处因ITO残粉粘附而导致漏电或者ESD不良。,Mesa侧壁残留,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,综合站,4,Mesa刻蚀,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,13,a,ITO蚀刻液去膜剂该步的目的是：通过化学腐蚀方法，清除因IC,E-Gun蒸镀出来的ITO薄膜存在晶格缺陷，在N2气保护下进行高温退火处理，可有效修复ITO薄膜中的晶格缺陷，消除内应力，改善膜的透光率与面阻值,N,2,N,2,高温,ITO熔合炉,Frenkel缺陷,线l缺陷,完整晶格,熔合,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,综合站,4,Mesa刻蚀,9,ITO熔合,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,14,a,E-Gun蒸镀出来的ITO薄膜存在晶格缺陷，在N2气保护下进,匀负胶,前烘,后烘,曝光,显影,365nm紫外光,1、负胶与正胶相反，被紫外照射的区域，经后烘后交联，不能被显影,2、负胶显影后形成倒八字的图形，有利于Lift-off工艺（如右图）,3、负胶工艺及其重要，直接影响到残金、残胶、掉电极等致命问题！,Cr/Pt/Au,PR,EPI,加厚产品剖面1,加厚产品剖面2,EPI,PR,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,10,P/N Pad光刻,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,综合站,4,Mesa刻蚀,9,ITO熔合,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,15,a,匀负胶前烘后烘曝光显影365nm紫外光1、负胶与正胶相反，被,离子化O,2,合理条件的O2 plasma对蒸镀PN前的产品进行清洗，能够有效去除待镀PN处外延表面的有机杂质，从而提高电极与外延间的牢固性，过洗与欠洗都会影响到PN电极的牢固性，该步同样及其重要！,O2 Plasma机,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,10,P/N Pad光刻,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,11,Plasma清洗,综合站,4,Mesa刻蚀,9,ITO熔合,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,16,a,离子化O2合理条件的O2 plasma对蒸镀PN前的产品进行,蒸镀速率、功率、转盘速率、腔体温度等条件都会影响到产品的外观与品位。,金属蒸镀机,E-beam,Cr/Pt/Au,电极断面3,电极断面4,PR,PR,电极断面1,电极断面2,Cr/Pt/Au,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,10,P/N Pad光刻,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,11,Plasma清洗,综合站,4,Mesa刻蚀,9,ITO熔合,12,P/N Pad蒸镀,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,17,a,蒸镀速率、功率、转盘速率、腔体温度等条件都会影响到产品的外观,采用蓝膜粘附剥离，剥离过程中易产生静电，因此操作中配有2台离子风扇与静电手环。,拨金机,超声,去膜剂,超声去胶,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,10,P/N Pad光刻,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,11,Plasma清洗,综合站,4,Mesa刻蚀,9,ITO熔合,12,P/N Pad蒸镀,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,13,金属剥离去胶,18,a,采用蓝膜粘附剥离，剥离过程中易产生静电，因此操作中配有2台离,离子化SiH,4,+N,2,O,2、SiO2膜对LED表面进行保护，避免恶劣环境对LED使用造成影响,PECVD,1、制约传统LED取光效率的主要问题是出射角锥问题， SiO2膜的折射率介于空气与ITO之间，从而调大了临界角（c=arcsin 1/n），这样能有更多的光从LED发光区照射出来（n空气=1、nSiO21.5、nITO 2.0 ）。,根据光学原理增透介质层的折射率和厚度都有最佳值：,n,最佳=sqrt(,n1,n2,),太厚的膜不能起到提高亮度的作用，,未封装的带有增透膜芯片光提取效率比无增透膜芯片亮度提高很多，但是封装后差距并不大,一般生长SiO2薄膜后，蓝光能提高10%左右，绿光6%左右。,SiO,2,作用,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,14,SiO2沉积,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,10,P/N Pad光刻,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,11,Plasma清洗,综合站,4,Mesa刻蚀,9,ITO熔合,12,P/N Pad蒸镀,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,13,金属剥离去胶,19,a,离子化SiH4+N2O2、SiO2膜对LED表面进行保护，避,匀正胶,软烘,曝光,显影,坚膜,365nm紫外光,匀增粘剂,为了增加光刻胶与SiO2的粘附力，需要旋涂一层增粘剂,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,14,SiO2沉积,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,10,P/N Pad光刻,15,光刻SiO2,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,11,Plasma清洗,综合站,4,Mesa刻蚀,9,ITO熔合,12,P/N Pad蒸镀,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,13,金属剥离去胶,20,a,匀正胶软烘曝光显影坚膜365nm紫外光匀增粘剂为了增加光刻胶,BOE,去膜剂,BOE：NH4F与HF的混合物溶液，其中NH4F 溶液起到缓冲液的作用，能够及时通过水解（,NH4F,+ H2O=NH3.H2O +,HF,）来补充反应掉的HF,稳定浓度,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,14,SiO2沉积,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,10,P/N Pad光刻,15,光刻SiO2,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,11,Plasma清洗,16,SiO2蚀刻、去胶,综合站,4,Mesa刻蚀,9,ITO熔合,12,P/N Pad蒸镀,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,13,金属剥离去胶,21,a,BOE去膜剂BOE：NH4F与HF的混合物溶液，其中NH4F,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,14,SiO2沉积,18,电性,19,打线,20,推力,21,拉膜,22,外观,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,10,P/N Pad光刻,15,光刻SiO2,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,11,Plasma清洗,16,SiO2蚀刻、去胶,综合站,4,Mesa刻蚀,9,ITO熔合,12,P/N Pad蒸镀,17,金属熔合,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,13,金属剥离去胶,N,2,N,2,高温,金属熔合增强了金属电极与半导体间的欧姆接触,金属合金炉,22,a,前处理Mesa工艺ITO工艺P/N Pad工艺SiO2工艺检,检测项目：,1、光电参数是否正常,2、电极的牢固性,3、电极与焊球的剪切力,4、SiO2的粘附力,5、全检外观是否存在缺陷,打线、推力测试,热膜测试,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,14,SiO2沉积,18,电性,19,打线,20,推力,21,拉膜,22,外观,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,10,P/N Pad光刻,15,光刻SiO2,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,11,Plasma清洗,16,SiO2蚀刻、去胶,综合站,4,Mesa刻蚀,9,ITO熔合,12,P/N Pad蒸镀,17,金属熔合,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,13,金属剥离去胶,23,a,检测项目：打线、推力测试热膜测试前处理Mesa工艺ITO工艺,检测项目：,1、光电参数是否正常,2、电极的牢固性,3、电极与焊球的剪切力,4、SiO2的粘附力,5、全检外观是否存在缺陷,P,A,B,C,D,E,确保下传产品均为合格品！,前处理,Mesa工艺,ITO工艺,P/N Pad工艺,SiO2工艺,检测,综合站,6,ITO蒸镀,14,SiO2沉积,18,电性,19,打线,20,推力,21,拉膜,22,外观,黄光站,3,Mesa光刻,7,ITO光刻,10,P/N Pad光刻,15,光刻SiO2,化学站,1,去铟球,8,ITO蚀刻、去胶,11,Plasma清洗,16,SiO2蚀刻、去胶,综合站,4,Mesa刻蚀,9,ITO熔合,12,P/N Pad蒸镀,17,金属熔合,化学站,2,外延,清洗,5,去胶、清洗,13,金属剥离去胶,24,a,检测项目：PABCDE确保下传产品均为合格品！前处理Mesa,LED制程主要步骤模型,综合,化学,黄光,化学,去胶,去胶,综合,25,a,LED制程主要步骤模型综合化学黄光化学去胶去胶综合25a,认识制造流程卡,只有返工时填写,异常记录列,操作员姓名,26,a,认识制造流程卡只有返工时填写异常记录列操作员姓名26a,产品品种及版型,制备凸PSS,批次片（白色工单）,11B,12D,09A,快速片（黄色工单）,研发片（红色工单）,生长,外延,衬底,例如：B09A,B:蓝光；G:绿光,09:芯片尺寸7x9mil,A:工艺类型,（一部）,27,a,产品品种及版型制备凸PSS批次片（白色工单）11B12D09,