LED芯片制造(刘军林).ppt

LED 芯片制造,刘军林,LED基础知识,LEDLight Emitting Diode发光二极管,GaN基LED,GaN材料的外延生长,衬底材料：SiC；蓝宝石（AL2O3）；Si,Si衬底GaN基LED的芯片制造,外延片P电极蒸发合金粘结层蒸发 bonding 去Si衬底去边钝化 N电极蒸发N电极光刻点测划片自动分选手动分选,芯片制造的基础知识,1.蒸发 蒸发是利用真空泵将淀积室抽成“真空”，然后用高熔点材料制成的坩埚将淀积材料加热、蒸发、淀积于芯片上。制膜过程包括下述几个物理阶段：(1)淀积材料蒸发或升华为气态，(2)原子(或分子)从蒸发源输运到芯片上，(3)蒸气粒子在基片上淀积并重新排列形成薄膜。 目前常用的蒸发有两种：电子束蒸发和热阻蒸发,（1）电子束蒸发,（2）热阻蒸发,2.光刻 光刻是一个整体概念，它包括以下几个过程(以正胶为例)： (1) 涂光刻胶；(2) 前烘；(3) 曝光(使用光刻版掩膜)； (4) 显影；(5) 坚膜；(6) 腐蚀；(7) 去胶,涂光刻胶并前烘,曝光,曝光后,显影并坚膜,腐蚀,去胶,3.射频设备与技术,目前用到的有：PECVD,RIE,ICP,等离子去胶机 以上设备一个共同特点就是均涉及到等离子体，等离子体是由中性原子或分子、电子（-）和正电离子所组成 等离子体的产生： （1）离子化：气体中存在少量的自由电子(e)，这些自由电子在射频电场中获得高能量，这些具有高能量的电子（e*）与原子或者分子发生碰撞，使原子或者分子中的电子脱离原子核的束缚，这样就产生更多的电子并同时产生正电离子 e* + AA + 2 e,（2）激发与松弛 e * + A A* + e A* A + h (Photos) 不同的原子或分子有不同的轨道结构和能级，它们的发光頻率也就不同，所以不同气体等离子体呈现的颜色不同 （3）分解 当高能电子和分子碰撞时，可以打断化学键，并产生自由基： e* + AB A + B + e 自由基至少有一个未成对电子，具有很高的化学活性,PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition),以SiO2生长为例说明反应过程 生长使用SiH4 和NO2 (笑气) e* + SiH4 SiH2 + 2H + e e* + N2O N2 + O + e SiH2 + 3O SiO2 + H2O,RIE (Reactive Ion Etching),ICP (Induced Coupled Plasma),以CF4刻蚀SiO2为例说明 刻蚀包括化学过程和物理过程，化学过程是指反应气体与被刻蚀物质的化学反应，物理过程是指离子在电场作用下对被刻蚀物质的物理轰击 e* + CF4 CF3 + F + e 4F + SiO2(s) SiF4(g) + 2O,等离子去胶机,BONDING,压力/温度,压头,石墨,外延片与基板,硅衬底400,GaN外延层,粘贴面 金层,双面镀金基板200,动画,3.衬底转移技术,去Si衬底,N型层,化学腐蚀-硅腐蚀液,硅衬底,硅衬底,芯片制造工艺流程,外延片,P型接触层蒸发合金,粘结层蒸发,粘结层光刻,衬底转移 （1）BONDING BONDING 前 BONDING后,衬底转移 （2）去Si衬底,去边 （1）SiO2掩膜生长,去边 （2）SiO2掩膜光刻,去边 （3）去边腐蚀,去边 （4）去Pt (P型接触层),去边 （5）去SiO2,钝化 （1）SiN生长,钝化 （2）SiN光刻,N电极蒸发（Al）,N电极光刻（Al）,点测,划片,自动分选,手动分选,Si衬底芯片与蓝宝石芯片对比,蓝宝石：双电极，档光严重，对芯片最小尺寸有较大限制 衬底透明，封装后类似于做了反射镜，光强高（侧出光贡献大） 不用衬底转移，芯片很结实，可操作性好 衬底不导电，封装焊接不容易出现短路现象 衬底导热性差，不能胜任大电流工作 专利限制，对一般厂家都有此问题 成本高 硅： 单电极，档光面积小，做小尺寸芯片有优势 衬底不透明，很大部分光被吸收，光强低 需要衬底转移，转移后芯片与基板之间结合不好，容易裂 衬底导电，焊接时容易出现短路现象，比如尾丝太长时 衬底导热性好，可胜任大电流 有自主知识产权 成本低,我公司小芯片特色,单电极：可节约焊接成本，在有些应用领域有独特的优势，如点阵屏 自主知识产权：可免去很多专利方面的影响，对客户有益处 售价低：也算是一个和别人竞争的利器 光强低：由于芯片本身的特征，导致比别人的光强偏低 可操作性不如蓝宝石：容易裂，容易短路，电极粘附性不理想等,我公司小芯片使用中所出现的问题,掉电极,掉GaN,GaN裂,Au电极产品悬臂,对客服工程师的一些建议,1. 对公司的产品充满信心，这一点至关重要 2. 充分认识我公司产品与蓝