LED晶片制程ppt课件

LED芯片制程,1,晶粒的制作不是确定的，更不是唯一的。选择什么样的制程与很多因素都有关，包括生产的环境、条件、成本、设备等。每种制程都有它自已的优点和缺点，如何根据企业自身的特点来选择一种质量好，成本低，损坏小的制程，是需要不断努力思考的问题。,前言,2,晶粒制程,前工艺,外延片,后工艺,IPQC,FQC,检查外延片(表面平整度、,MESA,ITO,P&NPad,SiO2,检查外观及电性,研磨、切割,点测分选,目检、标签,检查外观、电性、数量,厚度均匀性等),3,检测外延片,主要可以从以下几方面来检查外延片：,表面的平整度,厚度的均匀性,径向电阻的分布,检测外延片的目的，是要根据检测的外延片的电性参数和光学参数确定要将该wafer做成chip的规格（9*9mil、12*12mil等小功率规格，或者是40*40mil、60*60mil等大功率规格）。确定好规格后就可以选择合适规格的掩膜版，进行晶粒制程的前工艺制程中的光刻。,1mil密耳=1/1000inch=0.00254cm=0.0254mm,4,前工艺制程,前工艺主要工作就是在外延片上做成一颗颗晶粒。简单的说就是ChipOnWafer的制程。利用光刻机、掩膜版、ICP（电感耦合等离子光谱发生仪）、蒸镀机等设备制作图形，在一个2英寸的wafer片上做出几千上万颗连在一起的晶粒。,5,前工艺制程的制作方法,光刻(photolirhography),蚀刻(Etching),蒸镀(Evaporation),剥离(Lift-off),前工艺,6,光刻技术是指在光照作用下，借助光致抗蚀剂（又名光刻胶）将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。其主要过程为：首先紫外光通过掩膜版照射到附有一层光刻胶薄膜的基片表面，引起曝光区域的光刻胶发生化学反应；再通过显影技术溶解去除曝光区域或未曝光区域的光刻胶（前者称正性光刻胶，后者称负性光刻胶），使掩膜版上的图形被复制到光刻胶薄膜上；最后利用刻蚀技术将图形转移到基片上。,光刻,7,8,光刻,1、光刻过程（以正胶为例）,9,光刻,2、光刻胶(PR),用光化学方法获得的、能抵抗住某种蚀刻液或电镀溶液浸蚀的感光材料。,10,光刻,光刻胶(PR),正胶：曝到光的地方易溶解于显影液,负胶：曝到光的地方不易溶解于显影液,11,12,13,光刻,3、光刻演示,前工艺方法,14,蚀刻,1、分类,干法蚀刻(dryecthing),湿法蚀刻(wetecthing),（将前制程所沉积的薄膜，把没有被光阻所覆盖或保护的部分，以物理或者化学的方法加以去除，以完成转移光罩上面的图案到wafer。）,15,16,2、干法刻蚀与湿法刻蚀相比的优缺点：优点：1、干法刻蚀的剖面是各向异性的，具有好的侧壁控制；2、干法刻蚀有最好的关键尺寸的控制；3、干法刻蚀有最小的PR脱落和粘附问题；4、好的片内、片间以及批次间的刻蚀均匀性；5、较低的化学制品使用和处理费的问题；缺点：干法刻蚀的设备比较昂贵,蚀刻,17,ICP耦合式电浆化学蚀刻机在高真空条件下（3-30mTorr）,由改变射频偏差使电子轰击程度不同，电感耦合的射频作用在陶瓷盘上形成1011-1012ions/cm3的高密度等离子体。（等离子体轰击）RIE反应离子蚀刻机蚀刻速率约5微米/分钟，剖面由聚合物气体控制。区别：RIE是单一的射频源，无法实现适当刻蚀速率下的低损伤刻蚀，工作气压高，不利于控制刻蚀形貌，等离子体密度低，无法获得高刻蚀速率。ICP是两个独立的射频源，可以实现高速率和低损伤刻蚀，工作气压低，利于控制形貌，等离子体密度高。,蚀刻,前工艺方法,18,ITO,Cr,Pt,Au,SiO2,19,MESA,表面清洗王水（去铟球）QDRACEIPAQDRHotN2,光刻,PR厚度测试台阶仪,ICP刻蚀,刻蚀深度测量台阶仪,UV,Substrate,N-GaN,P-GaN,光刻胶,mask,光刻胶清洗:去胶液（新/旧）ACE（新/旧）IPADIWater扫胶机BOEQDR+甩干,匀胶(涂布机)正胶,烘片（恒温热板炉）,曝光(曝光机)t=80/光强,显影(显影化学台),20,表面清洗酸性清洗机（扫胶BOEQDR甩干）,蒸镀ITO（ITO）电子束蒸发台,ITO蚀刻,光刻,匀胶(涂布机)正胶,烘片(恒温热板炉),曝光(曝光机)t=60/光强,显影(显影化学台),合金前、后穿透率测试,合金前、后片电阻测试,光刻胶去除酸性溶剂清洗机,扫胶、清洗等离子去胶机/冲洗甩干机（流程同MESA光刻胶清洗）,合金-1（ITO）高温合金炉,UV,ITO,21,表面清洗有机溶液清洗机（ACEDipIPAQDRHotN2）,蒸镀CrPtAu电子束蒸发台,光刻,匀胶(涂布机)负胶,烘片(恒温热板炉),曝光(曝光机),显影(显影化学台),Liftoff金属剥离，蓝膜,扫胶、清洗等离子去胶/机冲洗甩干机,合金-2高温合金炉,P&NPad,扫胶、清洗等离子去胶机/冲洗甩干机,UV,Bluetape,22,淀积SiO2等离子体气相淀积仪,光刻,SiO2刻蚀有机溶液清洗机,光刻胶去除酸性溶液清洗机（去胶液（新/旧）ACE（新/旧）IPADIWater）,匀胶(涂布机)负胶,烘片(恒温热板炉),曝光(曝光机),显影(显影化学台),SiO2,UV,23,24,光刻胶使用正胶还是负胶，也是具有选择性的。要根据正、负光刻胶的性质（正胶容易去掉但厚度不够，不宜用于做剥离；负胶不容易去掉但厚度好，可以做剥离。)以及制程工艺的方便、经济等原则来选择。,前工艺后进入中测系统-IPQC,25,IPQC（In-ProcessQualityControl）,1、外观检测,这一片前工艺做的较好的wafer。芯片P、N极的颜色较好，ITO均匀并且无伤痕，保护电极的SiO2也未见明显脱落。,IPQC有两个主要作用：1、利于生管下单；2、给外延以反馈。,26,1）贴膜测试：由于白膜的粘附性更好，所以用白膜去做贴膜测试。若掉电极的面积大于Pad的3%，则Rework.,IPQC（In-ProcessQualityControl）,2、对电极附着力的检测,27,IPQC（In-ProcessQualityControl）,2）电极拉力测试：贴膜测试过后，要进行电极拉力测试。一般用P-P，N-N的拉力测试方式。用金钱拉，把金线拉断为止，拉力达到8g以上则电极附着力较好。,直径为1um(或2um)的金钱,P-P拉电极测试方式,N-N拉电极测试方式,28,IPQC（In-ProcessQualityControl）,3、电性参数（点测机）,Vf（正向电压）,Iv（亮度）,Vf120mA,Vf310uA,Vf25mA,Vf41uA,Ir（逆向电流）,Iv20mA,Ir-5V(-7V),29,IPQC（In-ProcessQualityControl）,4、光学参数（点测机）,Wd（主波长）20mA,Wp(峰值波长)20mA,Wc(中心波长)20mA,Hw(半波宽)20mA,Wd通常用来表示鲜艳度。,Wp通常用于波形比较对称的单色光检测。,Wc一般用于配光曲线法向方向附近凹进去的、质量不好的单色管的检测。,带宽越小，则颜色越纯。,30,后工艺制程,31,正规品后工艺制程,研磨、抛光、切割,目检,点测(全点测),分选,包装、标签,成品COT（方片）,32,研磨、抛光、切割,研磨、抛光、切割工序，主要是对芯片进行减薄和分割。芯片被从厚片研磨成薄片时，亮度会有一些变化。比如蓝光的亮度会降到80%，而绿光会降到70%。抛光能减小wafer的应力并且使wafer更平整，但是对于wafer的出光却没有好处。背面粗化和背铝工艺能增加出光。,研磨的流程：上蜡研磨抛光下蜡清洗烘烤粘片划片裂片扩张,下面主要介绍一下研磨、抛光、切割工序。,33,研磨、抛光、切割,1、研磨,主要技术参数:WheelR.P.M:650rpmWorkR.P.M:400rpmFeedingSpeed:0.5m/sVacuum:875KPa空压:0.50.1MPa,研磨机TECDIATEG-2005,工作仓,控制面板,利用钻石砂轮对wafer背面进行磨擦，使wafer的厚度减薄。它是通过设置减薄wafer的厚度来控制。,34,研磨、抛光、切割,1、研磨,430um,为了更好的控制wafer减薄的厚度，通常要进行两次研磨。,35,研磨、抛光、切割,2、抛光,抛光盘(材质：铜盘/锡盘),砝码,它的两个作用：1、使wafer背表面更光滑；2、减少wafer的应力。,主要技术参数:Platespeed:55+5rmp空压:0.5+0.1MPa,抛光是用钻石砂轮和油性的钻石液来对wafer进行减薄以及平整度的修整。它是通过时间来控制，通常抛光速度为2um/s，一般设置5-7s的时间，让其抛光10-14um。,36,切割的方式,背切,正切,研磨、抛光、切割,3、切割,切割的主要目的，就是为了在wafer上划切割痕，再通过崩裂的工序将wafer分割成chip。以便进行下面的点测分选工序。,37,研磨、抛光、切割,正切(JPSA),正切一般用波长为266nm的光线,因为正切有可能会损伤到芯片的电极,所以用正切时要上保护胶。,正切的作业流程：粘片上胶吹干（离子风）划片清洗吹干（氮气）裂片,38,研磨、抛光、切割,背切(Newwave),背切一般用波长为305nm,355nm,405nm合成的光线,因为背切不会对芯片的电极有损伤,所以切割时不用上保护胶。,背切的作业流程：粘片划片裂片,39,目检,用显微镜观察，将外观不良的芯片去掉。,经过研磨切割后，芯片有可能出现的问题包括：双胞胎、解理片、崩裂不良、双切割痕、污染等。所以在研切出站时会有一道目检工序。它会有自身的外观检验标准。,发光区划伤,切割不良,发光区污染,40,点测(全点测),针对于正规片。量测每颗晶粒的光电特性（Vf、Iv、Wd、Ir）,同时把测试结果套入后续分类之Bin表。点测后进入分选工序。,使用的仪器：点测机（测电性参数和光学参数),点测机包括：Prober(探针台)Tester（测试软体）ESD测试,41,分选,正规片需要的流程。将不同电性规格的晶粒按照BIN表别挑出，集中在同一个BinTable内的蓝膜上。,BIN表:BIN表是一种程序，可以用excel表格编辑，转成“.csv”文件执行。它是用来将晶粒根据不同的电性进行分类的依据。,42,目检、标签,1、目检(显微镜),分选过后，进入目检工序。此时目检有其自身的目检规范。针对于客户的要求，需要从“数量、晶粒的排列（位移和扭转及是否连续空洞）、电极是否有刮伤或掉落、保护层是否脱落、点测的针痕是否过大以及是否有污染等”各个方面来进行检查。出现任何不合格的问题都应该及时解决。,43,2、标签(打标机),按照Bin表打印标签。标签上应该包括：公司的图标；BinNO；LotNO；主要的光电性参数【Vf(V)、Iv(mcd)、Wd(nm)、r(uA)】；数量等。,目检、标签,44,晶粒在工艺制程中会受到各种“伤害”，所以就可能出现存在这样的那样的问题晶粒。任何的不良都可能影响到产品的质量。所以后工艺制程中涉及到了多次目检。虽然每道工序目检的重点和规范都不一样，但是在