不合格的学习课程

1、大纲大纲1 1、引言、引言2 2、封装与应用、封装与应用3 3、外延片生长、外延片生长4 4、芯片制作、芯片制作第1页/共39页第一页，编辑于星期日：八点 四十九分。P N 晶体二极管是一种由P型半导体和N型半导体形成的p-n结器件，最显著的特征是单向导电性（整流特性）。1、单质半导体Si、Se等，2、化合物InP、GaN、GaAs、SiC、ZnS、ZnO等1、引言、引言半导体材料分类：第2页/共39页第二页，编辑于星期日：八点 四十九分。LED（light emitting diode）发光二极管 除了具有一般二极管的特性外，正向导通时能发出各种波长（颜色）的光。 P N多量子阱（MQW）1

2、、LED使用的都是化合物半导体材料2、PN结之间插入多量子阱结构提高发光效率3、LED发光波长主要由多量子阱组分决定第3页/共39页第三页，编辑于星期日：八点 四十九分。LED LED 问世于问世于2020世纪世纪6060年代，起源于美国，在日本发扬光大。年代，起源于美国，在日本发扬光大。7070年代初，美国杜邦化工厂首先研发出镓砷磷年代初，美国杜邦化工厂首先研发出镓砷磷 LED LED，发桔红色，发桔红色，可作仪器仪表指示灯用。可作仪器仪表指示灯用。 随着技术进步，随着技术进步，LEDLED发光颜色覆盖从发光颜色覆盖从黄绿色黄绿色到到红外红外的光谱范围。的光谱范围。 80 80年代后，用液相

3、外延技术，制作高亮度红色年代后，用液相外延技术，制作高亮度红色LEDLED和红外二和红外二极管。极管。第4页/共39页第四页，编辑于星期日：八点 四十九分。MOCVDMOCVD技术用于外延材料生长后，红光到深紫外LEDLED亮度大幅度提高AlGaAs使用于高亮度红光和红外LED。AlGaInP适用于高亮度红、橙、黄及黄绿LED。GaInN适用于高亮度深绿、蓝、紫和紫外LED。90年代半导体材料GaN使蓝、绿色LED光效达到10 lm/w，实现全色化第5页/共39页第五页，编辑于星期日：八点 四十九分。2、封装与应用、封装与应用LED应用显示照明:发光后能被人看到,传递信息:发光后照亮别的物体，

4、使别的 物体能被人看到。应用:显示屏、信号指示、景观装饰应用:各种光源、液晶背光源 LED具有亮度高、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点第6页/共39页第六页，编辑于星期日：八点 四十九分。LED封装直插式贴片式(Lamp)(SMD)【注】SMD:Surface Mounted Devices,表面贴装器件第7页/共39页第七页，编辑于星期日：八点 四十九分。LEDLED显示屏显示屏第8页/共39页第八页，编辑于星期日：八点 四十九分。LEDLED信号指示信号指示第9页/共39页第九页，编辑于星期日：八点 四十九分。LEDLED照明（照明（SSLSSL）【注】SSLSSL:S Semi

5、conductor S Solid L Lighting,半导体固态照明半导体照明走入家庭的瓶颈在于：价格价格、可靠性可靠性、性价比性价比第10页/共39页第十页，编辑于星期日：八点 四十九分。第11页/共39页第十一页，编辑于星期日：八点 四十九分。国际主流芯片大厂CreeCree（科瑞）、NichiaNichia（日亚）、OsramOsram（欧司朗）、Toyota GoseiToyota Gosei（丰田合成）、PhilipsPhilips（飞利浦）、Seoul SemiconductorSeoul Semiconductor（首尔半导体）国内主要芯片厂家厦门三安、杭州士兰、武汉华灿、上

6、海蓝光、上海蓝宝厦门三安、杭州士兰、武汉华灿、上海蓝光、上海蓝宝第12页/共39页第十二页，编辑于星期日：八点 四十九分。3、外延片生长、外延片生长外延的概念：向外延伸（Epi）同质外延：在同一种材质衬底（GaN）上外延生长异质外延：在不同材质衬底（硅Si、蓝宝石Al2O3、碳化硅SiC） 上外延生长，（PSS）第13页/共39页第十三页，编辑于星期日：八点 四十九分。蓝光外延片生长设备MOCVD （Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）TS第14页/共39页第十四页，编辑于星期日：八点 四十九分。Veeco第15页/共39页第十五页，编辑于星期日：

7、八点 四十九分。MOCVD外延生长示意图GaN缓冲层蓝宝石衬底原材料：NH3、Ga源载气：H2、N2n-GaN原材料：NH3、Ga源 SiH4载气：H2、N2InGaN InGaN 多量子阱多量子阱原材料：NH3、Ga源、In源 Al源、SiH4载气：H2、N2P-GaNP-GaN原材料：NH3、Ga源、Mg源载气：H2、N2第16页/共39页第十六页，编辑于星期日：八点 四十九分。蓝光外延片剖面结构示意图源物料:蓝宝石衬底、NH3、Ga源、In源、Al源、Mg源、SiH4、H2、N2 生长量子阱时已经决定LED发光颜色LED亮度很大程度处决于外延生长过程第17页/共39页第十七页，编辑于星期

8、日：八点 四十九分。4、芯片制作、芯片制作芯片制作电极制作衬底减薄芯片分割检测、分拣参见附属资料第18页/共39页第十八页，编辑于星期日：八点 四十九分。电极制作与普通二极管不同的之处：1、要考虑出光效果2、P型GaN掺杂问题导致P型接触困难第19页/共39页第十九页，编辑于星期日：八点 四十九分。芯片制作主要工艺示意图GaN缓冲层蓝宝石衬底n-GaNInGaN InGaN 多量子阱多量子阱P-GaNP-GaN涂胶涂胶；光刻胶；匀胶机；烘箱光刻版曝光曝光显影第20页/共39页第二十页，编辑于星期日：八点 四十九分。芯片制作主要工艺示意图刻蚀GaN缓冲层蓝宝石衬底 n-GaN InGaN InG

9、aN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN第21页/共39页第二十一页，编辑于星期日：八点 四十九分。芯片制作主要工艺示意图GaN缓冲层蓝宝石衬底 n-GaN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN蒸镀蒸镀ITOITO薄膜薄膜光刻光刻腐蚀腐蚀ITOITO第22页/共39页第二十二页，编辑于星期日：八点 四十九分。GaN缓冲层蓝宝石衬底 n-GaN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN去胶退火退火第23页/共39页第二十三页，编辑于星期日：八点 四十九分。GaN缓冲层蓝宝石衬底 n-GaN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-G

10、aN P-GaN光刻、显影涂胶蒸镀金属薄膜剥离剥离第24页/共39页第二十四页，编辑于星期日：八点 四十九分。 GaN缓冲层蓝宝石衬底 n-GaN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN生长SiO2钝化层光刻刻蚀SiO2，开电极窗口去胶第25页/共39页第二十五页，编辑于星期日：八点 四十九分。第26页/共39页第二十六页，编辑于星期日：八点 四十九分。 GaN缓冲层 蓝宝石衬底 n-GaN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN减薄、研磨减薄、研磨第27页/共39页第二十七页，编辑于星期日：八点 四十九分。 GaN缓冲层 蓝宝石衬底 n-G

11、aN InGaN InGaN 多量子阱多量子阱 P-GaN P-GaN蒸镀蒸镀DBRDBR【注】DBRDBR:Distributed Bragg ReflectorDistributed Bragg Reflector,分布布拉格反射SiO2Ti2O5裂片激光划片激光划片第28页/共39页第二十八页，编辑于星期日：八点 四十九分。第29页/共39页第二十九页，编辑于星期日：八点 四十九分。芯片尺寸外型尺寸，单位mil（英制）1mil=1/1000 in =25.4m芯片是由外延片切出来的例如：直径为2in的大园片切成尺寸为10mil的芯片，共能切成多少个？ 1in=1000mil S=r2=3

12、.14106mil2 N=S/100=3.14 10000（颗）第30页/共39页第三十页，编辑于星期日：八点 四十九分。正装芯片和倒装芯片正装普通尺寸小小芯片，工作电流20mA提高光透过收集率, 克服蓝宝石低的热导率, 利用热沉加速热的散发, 可工作在较大电流如350-1000mA第31页/共39页第三十一页，编辑于星期日：八点 四十九分。垂直结构芯片Cree第32页/共39页第三十二页，编辑于星期日：八点 四十九分。P电极外延层N电极陶瓷基板金属层N电极外延层金属基板第33页/共39页第三十三页，编辑于星期日：八点 四十九分。第34页/共39页第三十四页，编辑于星期日：八点 四十九分。外延

13、芯片技术与管理技术要求较高；管理要求相对较低管理要求较高；技术要求相对较低重点：技术进步重点：条件控制条件控制SPC控制、6管理；预防永远比补救重要！力争一次把事情做好！预防永远比补救重要！力争一次把事情做好！第35页/共39页第三十五页，编辑于星期日：八点 四十九分。 好的产品是做出来的，不是检验出来的。质量管理的基本理念 质量管理主要目的是及时向生产线反馈信息，预防异常发生。 不仅要有好的工艺方案，而且要坚决执行。质量提升无止境！质量提升无止境！第36页/共39页第三十六页，编辑于星期日：八点 四十九分。抗静电能力（ESD） ESD（Electro-Static Discharge）即静电放电，通常用来评价电子器件对静电的承受能力。 L