LED芯片制程工艺介绍 1 目录 课程名称：LED晶粒制造流程与反常断定简介 课程简介：重在介绍与流程与反常阐明，较不侧重原理技能。 ?什么是LED? ?LED产业结构的定位 ?芯粒前制程简介 ?芯粒后制程简介 ?生产过程及制品常见的缺点及判别办法 LED产品 ? LED是取自Light Emitting Diode三个单词的缩写，中文译为“发光二极 管”，这是一种会发光的半导体组件，且具有二极管的电子特性。 ? LED发光原理： 半导体资料有一十分风趣的特性，便是所谓的载子（carrier）载子分红两 类，一类为电子，带负电(N)，另一类为电洞，带正电(P)。这两种载子在 某些条件下能够结合而产生光子，此为发光的基本原理。 LED产品： 依资料的不同，电子和电洞所占有的能阶也不同，其相对能阶高度差即 是决议两载子结合所宣布能量的凹凸，能够产生具有不同能量之光子， 藉此能够操控LED所宣布光的波长，也便是光谱或色彩。因而，欲决议 LED所宣布光的色彩，能够由资料的结构来挑选。 基板资料 磊晶资料 磊晶法 发光顏色 GaP GaAs GaAs Sapphire GaAsP GaAsP GaAsP AlGaAs AlGaAs AlGaAsP AlGaAsP AlGaAsP GaN GaN GaN VPE+分散 VPE+分散 VPE+分散 LPE(SH) LPE(DH) MOCVD MOCVD MOCVD MOCVD MOCVD MOCVD 紅 橙 黃 紅 紅 紅 紅橙 黃 紫 蓝 绿 波长 (nm) 650 630 585 655 655 635 620 590 400 465 520 发光功率 (lm/W) 0.15 1 1 2 3.5 20 16 20 5 17 400nm 500nm 600nm 700nm 在LED产业结构的定位 上游 外延 外延部 前道 中游 芯片制程 后道 芯片部 下流 封 裝 芯片部分工定位 ? 部分首要作业项目： 将GaN外延片加工至芯粒(Chip) ? 依制程特性又区分为 ? 晶粒前段制程：电极制造 ? 晶粒后段制程：切开分类 GaN LED Chip P - Electrode ITO(Transparent Contact Layer) N - Electrode P-GaN N-GaN (未含维护层passivation) Process Flow 芯片投 入 CVD前清洗 CVD堆积 ITO蒸镀 ITO 光罩 PV蚀刻 温筛 裂片 测验全测 五道光罩流程 下线清洗 P-Mesa光罩作业 干蚀刻后光阻去除 正划，SE P-Mesa干蚀刻 CB光罩作业 ITO蒸镀前清洗 CB蚀刻 ITO 熔合 CVD堆积&PV曝光 打线 DBR 分选 PAD光罩作业 PAD蒸镀 测验抽测 研磨 目检 前道分类 ? 镀膜(Thin Film) : a. PVD (e-beam) : Metal/ITO/DBR/ODR b. CVD (PECVD) : CB/PV/SiO2 ? 黄光(Lithography) : a. +PR : Mesa/CB/ITO/PV b. –PR : Pad ? 蚀刻(Etching) : a. Dry etching : Mesa/PSS b. Wet etching : CB/ITO/PV/SWE/PSS ? 清洁(Clean) : a. Dry clean : O2 Plasma b. Wet clean : 511/Ultrasonic/QDR/IPA/ACE +PR vs. -PR Lithography Process ? Spin coater : 在wafer上涂布光刻胶,厚度与转速成反比 ? Soft bake (pre-bake) : a.去除光刻胶中溶剂,添加黏着性. b.添加曝光区与非曝光区之挑选比. c.下降光刻 胶应力,避免光刻胶决裂. ? Exposure : 界说出所需求之图形 ? Post exposure bake (PEB) : 削减驻波效应,添加分辨率 ? Development : 移除光刻胶, 开出所需图形 ? Hard bake : a.移除残留显影液与清洗液. b.进步抗蚀刻才能. c.添加附着力 Dry Etching - ICP ICP原理：ICP即电感耦合电 浆蚀刻，包括物理刻蚀和化学刻 蚀。物理刻蚀是经过加快离子对 基片外表的碰击，将基片外表的 原子溅射出来，以离子能量的损 失为价值，到达刻蚀意图；化学 反响刻蚀是反响等离子体在放电 过程中产生许多离子和许多化学 活性中性物质即自由基。这些中 性物质是活泼的刻蚀剂，它与基 片产生化学反响。 ICP是上电极加低频（LF）感应耦合产生等离子体， 下电极加高频（HF）来产生偏置电压供给离子能量 Reaction Chamber Loadlock Chamber Ｖａｃｕｕｍ Cassette Chamber ? 等离子体：气体在必定条件下遭到高能激 发，产生电离，部分外层电子脱离原子核 ，构成电子、正离子和中性粒子混合组成 的一种形状，这种形状就称为等离子态。 干法蚀刻类型 Wet etching ? Over etching ? Etching residue PVD - Evaporator ? Physical Vapor Deposition – Evaporator 使用高压电使钨丝线圈产生电子后，使用加 速电极将电子引出，再透过倾向磁铁 (Bending magnet)，将电子束曲折270o， 引导打到坩埚内的金属源上，使其部分熔融 。因在高线torr)金属源的熔点 与沸点挨近，简单使其蒸腾，而产生金属的 蒸气流，遇到芯片时即堆积在上面。在坩埚 四周仍需有杰出的冷却系统，将电子束产生 的热量带走，避免坩埚过热于消融，构成污 染源。 PECVD PECVD Plasma Conditions PECVD界说 ：是凭借微波或射 频等使含有薄T膜ypi组cal成Co原nd子itio的ns气体电 离，在部分构成等离子体，而等离 子化学活性很0.强5-1T，orr很ope容rati易ng p发res生sure反响 ，在基片上堆积出所希望的薄膜。 PECVD 原0理.02：-0.1利W/c用m2低Pow温er D等ens离ity 子 体作能量源，50样0-2品000置scc于m to低tal气gas压flow下辉 光放电的阴极上，使用辉光放电（ 或另加发热体Su）bst使rate样ele品ctro升de温see到s no预bia定s 的温度，然后通入适量的反响气体 ，气体经一系Su列bst化rate学sits反dir应ectl和y on等离子 体反响，在样品he表ate面d e形lect成rode固态薄膜 。 Basic PECVD Plasma Processes (SiH4 based) PECVD SiNx: SiHx + NHx SiNx (+H2) or SiHx + N SiNx (+H2) PECVD SiOx: SiHx + N2O SiOx (+H2 + N2) PECVD SiONx: SiHx + N2O + NH3 SiONx (+H2 + N2) PECVD a-Si:H SiHx Si (+H2) PECVD的镀膜效果 E.X. PSS-CVD效果： 维护衬底，构成PSS衬底，起到掩膜的效果 PECVD的镀膜效果 SE CVD的效果：维护芯粒，一是在正划时避免激光切开产 生的物质污染晶粒,二是在侧壁腐蚀时避免 蚀刻到芯粒 CB CVD的效果：电流阻挠，进步电流密度 PV CVD的效果：外表钝化，维护通明导电层，避免封装打 线时高温灼伤芯粒外表。 LED首要电性 电极拉力测验 由打线机合作拉力计，监控电极质量。 晶粒后段制程-研磨抛光 研磨站 ↓ 划裂站 ↓ 测验站 ↓ 分选站 ↓ 目检站 ↓ Count(晶粒计数) ↓ 包裝 / FQC 研磨站 ? 作业项目：研磨、硬抛、软抛、下蜡 wa x Metal ITO CB PV substrate Metal 研硬软 磨抛抛 酒以精1背第含去Aw3砂在擦面一有I5C蜡aP轮uE陶f拭A研 阶 金液em蜡洗佐洗r瓷背磨 段 刚正将，洗去冷去上面分 先 石面w第去去却A涂a准三 以 颗压二Cf蜡液e蜡备阶 金 粒E在阶r液研上，蒸段 刚 的蜡段磨的将镀， 石 溶上以 液硬抛D10B5Rum，最终 是以含有30nm的 SiO2奈米球溶液进行 软抛 研磨站 ↓ 划裂站 ↓ 测验站 ↓ 分选站 ↓ 目检站 ↓ Count(晶粒计数) ↓ 包裝 / FQC 将芯片切开成晶粒 Laser 划裂站 Laser Scriber & Breaker 划裂站 ? 作业项目：划片、裂片、扩膜、倒膜、贴片 裂片刀 lase r Substrate 裂用由划片 裂扩片制 片模制程 刀机程是 劈将是指 裂蓝以在wa膜雷后fe扩射段r而张光制分，照程割而射将。成蓝在w一a膜wf颗ae上fre贴一的r表在颗芯面麦的粒以拉小也留膜芯因下上粒此划，，而痕从裂分划片离痕后。处经 测验站(Chip Prober) 研磨站 ↓ 依分Bin标准，以点测机点测每一颗晶粒，并存为档案。 以供Sorter机台读取该档案做为产品分类的根据。 划裂站 ↓ 测验站 ↓ 分选站 ↓ 目检站 ↓ Count(晶粒计数) ↓ 包裝 / FQC 研磨站 ↓ 划裂站 ↓ 测验站 ↓ 分选站 ↓ 目检站 ↓ Count(晶粒计数) ↓ 包裝 / FQC 分选站 将Chip依标准分类成制品Chip 目检站 研磨站 ? 将各制品Chip依外观查验标准挑拣 ↓ 不合格品。 划裂站 ↓ ? 以Chip Counter计数实践晶粒数。 测验站 ↓ 分选站 ↓ 目检站 ↓ Count(晶粒计数) ↓ 包裝 / FQC 研磨站 ↓ 划裂站 ↓ 测验站 ↓ 分选站 ↓ 目检站 ↓ Count(晶粒计数) ↓ 包裝 / FQC Count(计数) 以晶粒核算器，核算实践晶粒数，再转品管FQC竣工入库。 研磨站 ↓ 划裂站 ↓ 测验站 ↓ 分选站 ↓ 目检站 ↓ Count(晶粒计数) ↓ 包裝 / FQC 包装 以晶粒核算器，核算实践晶粒数，再转品保FQC竣工入库 小尺度至少1000颗 中等尺度至少500颗,大功率至少50颗以上 P-GaN P-GaN/CB-SiO2五道制程 先开黄光以负胶界说接电极层图形， 先入此蒸黄的P沉先P为C因不V镀光P是-积C沉r图G电t但再：为透定B：要8积a形流功依当图P0N明沸义保S0-，函序阻作，形G点导Ai图护O数后蒸Ia障造的后高T电形2性NPO匹镀以层成S，，-的2层比，与N配iC3BO不，发以电IA金0r以jTO，/2u因0uP阻光BO洞之，EInA好且tT高O/止面c蚀A间，1移O再。与tE温2ui电积刻蚀的o开动蚀开0上 IT而n0流缓被。刻O黄率去刻黄，A扩的冲集局P液，光约。光避散V附层中限蚀再定为定的免，着，流住刻开义义目漏 ，。电需1因0I因阻T首要因AcO此m为最u要电为是：若2电小作流s/导V透一没a为流方-扩p电s明片互有Cp拥向e散性r的h2c扩C挤走3，&i层良rB散，Be粒电效，A电好层帮不B的可u。应也且-阻，经助屏导D帮不，就值高的电电蔽电助易电是温很芯。流流，光氧合流最大会扩故透化金会短，经散开出，后趋路所由，黄。故相向径以P且光PAD直定接义往ME下当S到作A图P电-极形Ga层后N。以，I造CP成蚀仅刻在 另P外AD有下R方-P1a发5d0光制00程以A，及至是组露在件出m温Ne-t度Gala前升N先高蒸。 镀Cr/Al，意图是为了添加metal下方 P-GaN 的出光率。 SiO2 ITO ITO SiO2 P-GaN CB-SiO2 P-GaN QW QW N-GaN N-GaN 被蚀刻S区apphi域re ，蚀刻至N-GaNSapphire LED晶粒反常简介 2012-04-21 徐玟楷 LED 芯片生产过程及制品 常见的缺点及判别办法 ※此些反常首要产生站点: 黄光站, 化学站,蒸镀站 ※此些反常首要产生站点: 黄光站, 化学站,蒸镀站 LED 芯片生产过程及制品 常见的缺点及判别办法 ※此些反常首要产生站点: 分选站, 各站点镜检及上下片 ※此些反常首要产生站点: 黄光站, 化学站 LED 芯片生产过程及制品 常见的缺点及判别办法 ※此些反常首要产生站点: 黄光站, 化学站 ※此些反常首要产生站点: 测验站, 各站点 LED 芯片生产过程及制品 常见的缺点及判别办法 ※此些反常首要产生站点: 划裂站 LED 芯片生产过程及制品 常见的缺点及判别办法 ※此些反常首要产生站点: 划裂站 LED 芯片生产过程及制品 常见的缺点及判别办法 ※此些反常首要产生站点: 分选站 目检站 LED 芯片生产过程及制品 常见的缺点及判别办法 ※此些反常首要产生站点: 外延 ※此些反常首要产生站点: 研磨站 蒸镀站 分选站 The End