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2019年-《LED制程介绍》PPT课件-PPT精选文档
LED晶片的元素为III-V族化合半导体
發光
IB IIB III IV V VI VII
B ¸N C N ´á O F Al ¾T Si P ÁC S CL Cu Zn GañS Ge As ¯~ Se Br Ag Cd In ä¡ Sn Sb ¾O Te I
P層 --
N層 電子 ----
發光
++++ HOLE電洞
100
10
1
1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
Forward Voltage VF(V)
二，发光颜色，波长 （Color Hue Wavelength Spectrum）
单位（nm)
a. λp:發光體或物體(經由反射或穿透)在分光儀上量得的能量
分佈,其峰值位置對應的波長,稱為λp(peak).
++
LED发光原理
光的分类︰
白色光
分
稜鏡
成
七
色
光
譜
10-3nm 1nm 10nm 100nm 280nm 315nm 380nm
780nm 1000nm 1.5μm 5μm
100μm
γ射線 X射線
遠紫外線 中紫外線 近紫外線 可見光線
近紅外線 中紅外線
遠紅外線
紫
短
外
波
線
長
區
化學線 (由日照產生化 學線作用引起)
LED的封装
Lens
Bond Wire
LED Chip
adhesive
Lead frame
PCB
Traditional package
High Power package
LED的生产工艺流程及其设备ppt课件
LED衬底材料制作--研磨和蚀刻
晶面研磨
通以特定粒度及粘性的研磨液，加 外研磨盘的公转和自转，达到均匀 磨平晶片切片时留下的锯痕、损伤 等不均匀表面。
晶片蚀刻
蚀刻的目的在于除去先前各步机械 加工所造成的损伤，同时获得干净 且光亮的表面，刻蚀化学作用可区 分为酸性及碱性反应。
晶片研磨机
LED衬底材料制作--退火与抛光
按着淀积过程中发生化学的种类不同可以分为热解法 、氧化法、还原法、水解法、混合反应等。
LED外延制作--CVD的优缺点
CVD制备的薄膜最大的特点是致密性好、高效率、良好的台阶 覆、孔盖能力、可以实现厚膜淀积、以及相对的低成本；
缺点是淀积过程容易对薄膜表面形成污染、对环境的污染等 常压CVD（APCVD）的特点是不需要很好的真空度、淀积速度
蓝宝石衬底紫外LED
LED生产工艺流程
蓝宝石衬底白光LED
LED生产工艺流程
所举例子只是一种LED制作工艺， 不同的厂家都有自己独到的一套制作工 艺，各厂家所使用的设备都可能不一样 ，各道工序的作业方式、化学配方等也 不一样，甚至不同的厂家其各道制作工 序都有可能是互相颠倒的。
但是万变不离其宗，其主要的思想 都是一样的：外延片的生长（PN结的 形成）---电极的制作（有金电极，铝电 极，并形成欧姆接触）---封装。
LED外延制作--液相外延的缺点
当外延层与衬底的晶格失配大于1%时生ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ长发生困难。
由于生长速率较快，难以得到纳米厚度 的外延材料。
外延层的表面形貌一般不如汽相外延的 好。
LED外延制作液相外延的生长原理
LED外延制作
液相外延示意图
LED外延制作
实 际 液 相 外 延 设 备
LED晶片工艺制程
lm/sr = candela (cd)
立体角:
Solid angle: sr = 2 (1 - cos(θ/2))
如何理解光通量(Lumen)和发光强度(Mcd)
市场上:
470nm LED: 3000mcd (20mA)
P*62.139(lm)/Sr(15Deg)=3cd P*62.139/0.0537=3cd P=0.00259W=2.58mW
LED工艺简介
LED 发光管是怎样练成的
Sapphire 蓝宝石
2-inch
衬底材料 生长或购
买衬底
芯片切割 芯片加工
LED结构 MOCVD生长
器件封装
衬底片
氮化物LED发光管的器件结构及发光机理
electrons
N 欧姆 接触
P 欧姆接触
电子空穴 复合发光
蓝宝石或碳化硅
MOCVD外延
p-GaN
N-GaN 缓冲层
蓝宝石
MQW
第一步 清洗
金属离子
有机物
第二步n区光刻
刻蚀
Cl2+Bcl3+Ar
去胶
3#液
p电极蒸发
P电极光刻
P#43;酒精
P电极合金 O2
N电极光刻
N电极蒸发
N剥离
N退火
N2
P压焊点光刻
P压焊点蒸发
P压焊点剥离
气体，功率
钝化层沉积
钝化层光刻
钝化层刻蚀
钝化层去胶
丙酮
中道终测检验
减薄
划片
裂片
扩膜
▪ 划片,裂片工作流程图
划片前晶片背面
划片后背面
划片后,侧视图 裂片后,侧视图
扩膜后,正视图
LED芯片制程ppt课件
扩膜
精品课件
▪ 划片,裂片工作流程图
划片前晶片背面
划片后背面
划片后,侧视图 裂片后,侧视图
精品课件
扩膜后,正视图
测试分检
精品课件
LED:What’s inside?
A packaged LED
Different parts of an LED
epoxy dome
bond wires
semiconductor chip
“silver cup” reflector
Process flow: Design Growth
Proce精s品s课in件g
electrodes
Packaging Characteriza
光学知识
Power Power per unit area Power per unit solid angle
LED工艺简介
精品课件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
LED 发光管是怎样练成的
Sapphire 蓝宝石 2-inch
衬底材料 生长或购 买衬底
芯片切割 芯片加工
LED结构 MOCVD生长
精品课件
器件封装
衬底片
精品课件
氮化物LED发光管的器件结构及发光机理
electrons
N 欧姆 接触
P 欧姆接 触
电子空穴 复合发光
蓝宝石或碳化硅 精品课件
MOCVD外延
p-GaN
N-GaN 缓冲层
蓝宝石 精品课件
MQW
金属离子
第一步 清洗
有机物
精品课件
第二步n区光刻
精品课件
刻蚀
Cl2+Bcl3+Ar
精品课件
去胶
LED芯片制程简介PPT课件
型
及绿色荧光粉
高,光色及色温可调
晕现象,但较不明显
UV-LED配合红、绿、 兰三色荧光粉
高演色性,光色及色温可调, 使用高效率荧光粉提先发光 效率,光色不均不随电流变化
粉体混合数为因难，高效率 粉体不易寻找
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不 要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
周期 2 3 4 5 6
II
镁 Mg 锌 Zn 镉 Cd 汞 Hg
III 硼B 铝 A1 镓 Ga 铟 IN
IV 碳C 矽 Si 锗 Ge 锡 Sn 铅 Pb
V 氮N 磷P 砷 As 锑 Sb 鈊 Bi
VI 氧O 硫S 硒 Se 碲 Te
单晶成长
①柴可拉斯基液封式长晶法 (LEC)
②布吉曼水平式长晶法 (HB)
磊晶法
MOCVD LPE
MOCVD MOCVD MOCVD MOCVD MOCVD
MBE LPE LPE VPE CVD
元件形成
DH DH DH MQW MQW DH MQW DH SH SH SH SH
备注
晶片电极制作
金属化制程
①热阻式蒸镀 用于取低溶点的金属,如铝(AL)、金(AU)、镍（NI）
②电子枪蒸镀 (右图) 目前LED制程最普遍使用
③电浆溅镀(PLasma) 广泛应用于半导体制程
金属蒸气
晶圆
坩锅
电子束 金属
电子束产生器
抽真空
大电流
微影制程(光罩,蚀刻)
光源(汞弧光灯)
LED制造工艺流程PPT演示文稿
•19
P型接触层蒸发合金
•20
粘结层蒸发
•21
粘结层光刻
•22
薄膜转移
bonding
双面镀金基板
压力/温度
压头 石墨 外延片与基板
•23
灌蜡 堵住沟槽，保护Ag
•24
金锡邦定 金金邦定不牢，表面不干净，因在邦定前不能用
H2SO4泡（Ag不允许）
•25
去Si衬底
522( HNO3:HF:冰乙酸)
S u b s tra te S u s c e p to r H2 TM G bubbler
氢气H2 三甲基镓源 TMG
Ga(CH3)3(v)+NH3(v)一GaN(s)+3CH4(v)
衬底 石墨支撑盘
NH3 TMG
•15
外延层结构
200nm
2nm=0.002um 8nm=0.008um
3~4um
•44
封装形式有Lamp-LED、 TOP-LED、SideLED、SMD-LED、High-Power-LED等。
LAMP
食人鱼
TOP LED
大功率LED
•45
封装工艺说明
芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill） 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否 完整
•11
RIE (Reactive Ion Etching)反应离子刻蚀
•12
ICP (Induced Coupled Plasma)
电感耦合等离子体
•13
外延材料生长
MOCVD 记编号 放片子
•14
反应原理、反应方程式 反应管
氨气NH3
Reactor cham ber (CH3 )3 G a + NH 3 --> GaN + 3 CH4 NH3
P型接触层蒸发合金
•20
粘结层蒸发
•21
粘结层光刻
•22
薄膜转移
bonding
双面镀金基板
压力/温度
压头 石墨 外延片与基板
•23
灌蜡 堵住沟槽，保护Ag
•24
金锡邦定 金金邦定不牢，表面不干净，因在邦定前不能用
H2SO4泡（Ag不允许）
•25
去Si衬底
522( HNO3:HF:冰乙酸)
S u b s tra te S u s c e p to r H2 TM G bubbler
氢气H2 三甲基镓源 TMG
Ga(CH3)3(v)+NH3(v)一GaN(s)+3CH4(v)
衬底 石墨支撑盘
NH3 TMG
•15
外延层结构
200nm
2nm=0.002um 8nm=0.008um
3~4um
•44
封装形式有Lamp-LED、 TOP-LED、SideLED、SMD-LED、High-Power-LED等。
LAMP
食人鱼
TOP LED
大功率LED
•45
封装工艺说明
芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill） 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否 完整
•11
RIE (Reactive Ion Etching)反应离子刻蚀
•12
ICP (Induced Coupled Plasma)
电感耦合等离子体
•13
外延材料生长
MOCVD 记编号 放片子
•14
反应原理、反应方程式 反应管
氨气NH3
Reactor cham ber (CH3 )3 G a + NH 3 --> GaN + 3 CH4 NH3
【精品】LED晶片、芯片及制造工艺流程PPT课件
芯片晶粒种类表
晶粒种类 类别 颜色 波长 结构
红
高亮度红 橙 高亮度橙
645nm~655nm
630nm~645nm 605nm~622nm
AlGaAs/GaAs
AlGaInP/GaAs GaAsP/GaP AlGaInP/GaAs
黄
可见光 高亮度黄 黄绿 高亮度黄绿
585nm~600nm
GaAsP/GaP
芯片按组成元素可分为：
☆ 二元晶片(磷﹑镓)：H﹑G等；
☆ 三元晶片(磷﹑镓 ﹑砷)：SR(较亮红色GaA/AS 660nm)、 HR (超亮红色 GaAlAs 660nm)、UR(最亮红色GaAlAs 660nm)等；
☆ 四元晶片(磷﹑铝﹑镓﹑铟)：SRF( 较亮红色 AlGalnP )、HRF(超亮红色 AlGalnP)、URF(最亮红色 AlGalnP 630nm)、VY(较亮黄色GaAsP/GaP 585nm)、 HY(超亮黄色 AlGalnP 595nm)、UY(最亮黄色 AlGalnP 595nm)、UYS(最亮黄色 AlGalnP 587nm)、UE(最亮桔色 AlGalnP 620nm)、HE(超亮桔色 AlGalnP 620nm)、 UG (最亮绿色 AIGalnP 574nm) LED等。
Chip Size： 14mil×14mil±0.5mil Emitting Area： 12mil×12mil±0.5mil Bonding Pad : 3.8mil±0.5mil Chip Thickness： 7mil±0.5mil Electrode material ：Au 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Cathode N-Cladding CART MQW* P-Cladding Transparent layer Reflective layer Substrate Anode
LED芯片制作流程ppt课件
分拣
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
LED芯片制作流程
.
1
1.概况 2.外延 3.管芯
报告内容
.
2
LED芯片结构
MQW=Multi-quantum well,多量子阱
.
3
LED 制造过程
Sapphire 蓝宝石
衬底材料生长
LED结构 MOCVD生长
芯片加工
芯片切割
.
器件封装
4
LED制程工艺
LED三个过程：材料生长、芯片制备、器件封装。
.
18
外延片
.
19
为什么 有个缺 口呢？
绿光外延片
.
20
管芯制作
蒸发 光刻 划片裂片 分拣
.
21
外延片
蒸镀电极
剥离
黄光区
磊晶
光刻 电极
合金
分拣
清洗
ICP刻蚀
减薄
目检
生长ITO
光刻
切割
测试
ITO
.
22
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
.
MQW
N-GaN
显影后的图形
后烘：使光刻胶更坚固，避免被保护的地方发生腐蚀 腐蚀：用36%-38%的盐酸腐蚀ITO
.
28
光刻电极
掩膜板
.
29
显影后的图形
蒸发
剥离