LED芯片制作流程.ppt

1、LED芯片制作流程,报告内容,1.概况 2.外延 3.管芯,LED芯片结构,MQW=Multi-quantum well,多量子阱,LED 制造过程,Sapphire蓝宝石,LED制程工艺,LED三个过程：材料生长、芯片制备、器件封装。,外延片制作 衬底 外延,可用LED衬底,1.GaAs衬底 2.Al2O3衬底 3.SiC衬底 4.Si衬底,GaAs衬底,GaAs衬底：在使用LPE (液相磊晶)生长红光LED时，一般使用AlGaAs外延层，而使用MOCVD生长红黄光LED时，一般生长AlInGaP外延结构。 优点 晶格匹配，容易生长出较好的材料 不足 吸收光子,蓝宝石Al2O3衬底,优点 化

2、学稳定性好 不吸收可见光 价格适中 制造技术相对成熟 不足 导电性能差 坚硬，不易切割 导热性差,SiC衬底,优点 化学稳定性好 导电性能好 导热性能好 不吸收可见光 不足 价格高 晶体品质难以达到Al2O3和Si那么好 机械加工性能比较差 吸收380 nm以下的紫外光，不适合用来研发380 nm以下紫外 LED 目前国际上能提供商用的高品质的SiC衬底的厂家只有美国CREE 公司。,Si衬底,优点 晶体品质高 尺寸大 成本低 易加工 良好的导电性 良好的导热性和热稳定性 不足 由于GaN外延层与Si衬底之间存在巨大的晶格失配和热失配，以 及在GaN的生长过程中容易形成非晶氮化硅，所以在Si

3、衬底上很难得到无龟裂及器件级品质的GaN材料。 硅衬底对光的吸收严重，LED出光效率低。,Si衬底制备流程,长晶,切片,抛光,退火,外延生长,在半导体基片上形成一个与基片结晶轴同晶向的半导体薄层，称为半导体外延生长技术，所形成的薄层称为外延层,P、N极的分离表现为元素掺杂度的不同,外延生长方法,依制程的不同，可分为LPE(液相磊晶)、MOCVD(有机金属气相磊晶)及MBE(分子束磊晶)。 LPE的技术较低，主要用于一般的发光二极管 MBE的技术层次较高，容易成长极薄的磊晶，且纯度高，平整性好，但量产能力低，磊晶成长速度慢。 MOCVD除了纯度高，平整性好外，量产能力及磊晶成长速度亦较MBE为快

4、，所以现在大都以MOCVD来生产。,MOCVD,其过程首先是将GaN衬底放入昂贵的有机化学汽相沉积炉（简MOCVD，又称外延炉），再通入III、II族金属元素的烷基化合物（甲基或乙基化物）蒸气与非金属(V或VI族元素）的氢化物（或烷基物）气体，在高温下，发生热解反应，生成III-V或II-VI族化合物沉积在衬底上，生长出一层厚度仅几微米（1毫米1000微米）的化合物半导体外延层。长有外延层的GaN片也就是常称的外延片。,双气流MOCVD生长GaN装置,MOCVD,MOCVD 英国Thomas Swan公司制造，具有世界先进水平的商用金属有机源汽相外延(MOCVD)材料生长系统，可用于制备以Ga

5、N为代表的第三代半导体材料 第一代-Ge、Si半导体材料 第二代-GaAs、 InP化合物半导体材料 第三代-SiC、金刚石、GaN等半导体材料,外延片,绿光外延片,为什么有个缺口呢？,管芯制作 蒸发 光刻 划片裂片 分拣,黄光区,光刻ITO,ICP刻蚀,光刻电极,蒸镀电极,剥离、合金,光刻胶,ITO,P-GaN,金电极,衬底,缓冲层,N-GaN,MQW,外延片,ITO,光刻ITO,甩 胶,前 烘,曝 光,显 影,坚 膜,腐 蚀,ITO氧化铟锡是Indium Tin Oxides的缩写。 作为纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导电性和透明性，可以切断对人体有害的电子辐射，紫外线及远红外线。因此，喷

6、涂在玻璃，塑料及电子显示屏上后，在增强导电性和透明性的同时切断对人体有害的电子辐射及紫外线、红外线。,甩胶：将少许光刻胶滴在外延片上，用匀胶台在高速旋转 后形成均匀的胶膜。 前烘：使光刻胶的溶剂挥发，用于改善光刻胶与样品表面的 粘附性。 曝光：用紫外光通过光刻板曝光，曝光的区域发生化学变化。,掩膜板,光刻ITO,曝光原理图,手动曝光机,显影后的图形,腐蚀：用36%-38%的盐酸腐蚀ITO,显影：用显影液除去应去掉部分的光刻胶，已获得腐蚀时由 胶膜保护的图形。,后烘：使光刻胶更坚固，避免被保护的地方发生腐蚀,掩膜板,光刻电极,显影后的图形,蒸发,剥离,合金,减薄,蒸发：在芯片表面镀上一层或多层金

7、属（Au、Ni、Al等），一般将芯片置于高温真空下，将熔化的金属蒸着在芯片上 剥离：去掉发光区域的金,合金：使蒸镀过程中蒸镀的多层金属分子间更紧密结合，减少接触电阻。 .,减薄：减小衬底厚度，利于切割、散热,激光划片,蒸发原理图,白膜：宽度为16cm,粘性随温度的升. 高增加;,贴膜,激光打在蓝宝石衬底上，所用激光为紫外光，波长为355nm。,划片,为了更好的把圆片裂开，需要让激光打在管芯轨道的中央位置，调节激光的焦距，使激光聚焦在片子上表面，激光的划痕深度尽量在25-30um。,蓝膜：宽度22cm 倒膜时衬底朝上，有电极的一面朝下。,倒膜,裂片前我们在片子上贴一层玻璃纸，防止裂片时刀对管芯的破坏。,裂 片 设 备,裂片,把裂片后直径为两英寸的片子扩成三英寸，便于后序的分拣工作,扩膜,测试分拣