1、LED芯片制作流程 1 报告内容 1.概况 2.外延 3.管芯 2 LED芯片结构 MQW=Multi-quantum well,多量子阱 3 LED 制造过程 衬底材料生长 LED结构 MOCVD生长 芯片加工芯片切割器件封装 Sapphire 蓝宝石 4 LED制程工艺 步骤内容 前段外延片衬底及外延层生长 中段蒸镀、光刻、研磨、切割过程 后段将做好的LED芯片进行封装 LED三个过程：材料生长、芯片制备、器件封装。 5 外延片制作 衬底 外延 6 可用LED衬底 1.GaAs衬底 2.Al2O3衬底 3.SiC衬底 4.Si衬底 7 GaAs衬底 GaAs衬底：在使用LPE (液相磊晶)
2、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 8 蓝宝石Al2O3衬底 优点 化学稳定性好 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 9 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。 1
3、0 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 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。 11 Si衬底制备流程 长晶切片抛光退火 12 外延生长 蓝宝石 缓冲层 N-GaN p-GaN MQW 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 13 P、N极的分离表现为元素掺杂度的不同 14 外延生长方法 依制程的不同，可
4、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，所以现在大都以MOCVD来生产。 15 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
5、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。 16 双气流MOCVD生长GaN装置 17 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GaN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 18 外延片 19 绿光外延片 为什么 有个缺 口呢？ 20 管芯制作 蒸发 光刻 划片裂片 分拣 21 黄光区 22 光刻IT
6、OICP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 23 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。 24 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
7、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 25 曝光原理图 26 手动曝光机 27 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 28 掩膜板 光刻电极 29 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
8、割、散热 激光划片 30 蒸发原理图 31 白膜：宽度为16cm,粘性随温度的升. 高增加; 贴膜 32 激光打在蓝宝石衬底上，所用激光为紫外光，波长为355nm。 划片 33 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。 34 蓝膜：宽度22cm 倒膜时衬底朝上，有电极的 一面朝下。 倒膜 35 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 36 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 37 测试分拣 测试分拣 VF（正向电压） IR（反向漏电流） WLD（波长） LOP（光输出） 经过分拣的管芯就可以进行封装，成为一个个的LED. 38 以上就是LED芯片制作的一般过程，不同厂家的芯片在制程上可能 有一些差别 39 40
