LED晶片制程.ppt
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LED晶片制作过程(行业必备)
二波 長型
白光LED -SMD型 -Leaded型
三波 長型
白光LED種類
單晶粒 雙晶粒
藍InGaN+YAG 藍ZnSe+基板 藍InGaN+黃綠琥GaP
單晶粒 多晶粒
紅藍綠光1 Chip LED 紫外光Chip+紅藍綠螢光體 紅藍綠光LED 3Chip組成
競爭對手 旭明—美國 semiled
譜惠－美國
流 程
化学抛光 去胶清洗
腐蚀 清洗
蒸镀（P面） 清洗
蒸镀（N面）
黄光室涂胶 涂胶前先涂光阻附着液
LED
光罩作业 显影、定影
腐蚀金、铍 去胶清洗
合金
蒸镀钛、铝（P面）
涂胶 套刻
显影、定影 腐蚀铝、钛
去胶清洗 切割工序 客户要求较高的 半切 点测 全切
中游成品
客
一 刀 切
户 要 求
不
高
送各封装厂
P面 CaAs衬底
Wafer半切
切割 上视 图
Wafer全切
两种切割： 1、激光：速度快，效率高。目前常用方法 2、钻石切割：速度较慢，且容易出现毛边。
P 面蒸镀
N 面蒸镀 电极
P 极蒸镀 CHIP
LED制程工艺初步统计及小结
1 N-GaP-Si
Au 涂胶
钛 半、全切割
2 GaInP-Al
AuGeNi 光罩 铝 清洗
LED的基本概念及发光原理
LED（Lighting Emitting Diode）即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是能够将电能 转化光能的电子器件并具有二级管的特性。
LED内部基本结构: 两个运动：复合运动、漂移运动
P区 +
LED晶片的制造工艺流程
LED晶片的製造工藝流程：外延片→清洗→鍍透明電極層→透明電極圖形光刻→腐蝕→去膠→平臺圖形光刻→幹法刻蝕→去膠→退火→SiO2沉積→視窗圖形光刻→SiO2腐蝕→去膠→N極圖形光刻→預清洗→鍍膜→剝離→退火→P極圖形光刻→鍍膜→剝離→研磨→切割→晶片→成品測試其實外延片的生產製作過程是非常複雜的，在展完外延片後，下一步就開始對LED外延片做電極（P極，N極），接著就開始用鐳射機切割LED外延片（以前切割LED外延片主要用鑽石刀），製造成晶片後，在晶圓上的不同位置抽取九個點做參數測試，如圖所示：1、主要對電壓、波長、亮度進行測試，能符合正常出貨標準參數的晶圓片再繼續做下一步的操作，如果這九點測試不符合相關要求的晶圓片，就放在一邊另外處理。
2、晶圓切割成晶片後，100%的目檢（VI/VC），操作者要使用放大30倍數的顯微鏡下進行目測。
3、接著使用全自動分類機根據不同的電壓，波長，亮度的預測參數對晶片進行全自動化挑選、測試和分類。
4、最後對LED晶片進行檢查（VC）和貼標籤。
晶片區域要在藍膜的中心，藍膜上最多有5000粒晶片，但必須保證每張藍膜上晶片的數量不得少於1000粒，晶片類型、批號、數量和光電測量統計資料記錄在標籤上，附在蠟光紙的背面。
藍膜上的晶片將做最後的目檢測試與第一次目檢標準相同，確保晶片排列整齊和品質合格。
這樣就製成LED晶片（目前市場上統稱方片）。
在LED晶片製作過程中，把一些有缺陷的或者電極有磨損的晶片，分撿出來，這些就是後面的散晶，此時在藍膜上有一些不符合正常出貨要求的晶片，也就自然成了邊片或毛片等剛才談到在晶圓上的不同位置抽取九個點做參數測試，對於不符合相關要求的晶圓片作另外處理，這些晶圓片是不能直接用來做LED方片，也就不做任何分檢了，直接賣給客戶了，也就是目前市場上的LED大圓片（但是大圓片裏也有好東西，如方片）。
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晶片制程
2021/10/10
19
MESA
表面清洗—王水（去铟球）→QDR →ACE →IPA →QDR →Hot N2
匀胶(涂布机) 正胶
光刻
烘片（恒温热板炉）
UV
曝光(曝光机) t=80/光强
显影(显影化学台)
PR厚度测试—台阶仪 ICP刻蚀
mask
d1 光刻胶
光刻胶清洗:去胶液（新/旧） →ACE
（新/旧） →IPA →DI Water →扫胶机 →BOE →QDR+甩干
缺点：干法刻蚀的设备比较昂贵
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17
蚀刻
ICP—耦合式电浆化学蚀刻机 在高真空条件下（3-30m Torr）,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10111012ions/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。
LED芯片制程
2021/10/10
1
前言
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。
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2
Substrate
正胶曝光 显影后的效果
P--GaN N--GaN
Substrate
负胶曝光 显影后的效果
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11
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12
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光刻
3、光刻演示
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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倒装制程介绍ppt课件
22
2 倒装焊固晶工艺
共晶焊的影响因素
固晶温度
选择Tg较固晶温度高10℃以上
E.g. Au-Sn(280 ℃ ),塑胶Tg>330 ℃
回流焊最高加热温度315 ℃ -320 ℃
E.g. Ag-Sn/Sn(232 ℃ ),塑胶Tg>290 ℃
回流焊最高加热温度270℃
23
2 倒装焊固晶工艺 共晶焊的影响因素
15
加热夹头
2 倒装焊固晶工艺
用吸头从晶圆上拾取晶片并放置在平台上 用加热的夹头从平台上拾取晶片 将晶片放置在预热的焊盘上 焊好的晶片置于在较低的温度下减小偏移
16
2 倒装焊固晶工艺
加热夹头可以显著减少孔洞 焊剂共晶在芯片中间有大的孔洞 加热夹头孔洞变得细小均匀
直接共晶 （加热焊盘）
LED倒装芯片与 倒装焊工艺
主讲人：
1
Contents
1
倒装结构LED芯片
2
倒装固晶工艺
3 Au-Sn共晶的制备方法
2
1 倒装结构LED芯片
• 正装/倒装芯片结构对比
器件功率 出光效率 热性能
3
1 倒装结构LED芯片
• 高可靠性 -机械强度
-散热性能
电性连接点 接触，瞬间 大电流冲击 易烧断
`
7
1 倒装结构LED芯片 Thin Film Flip Chip
8
1 倒装结构LED芯片
倒装芯片的制备方法
以蓝宝石基底制 作GaN外延片
ICP蚀刻/ RIE蚀刻
制作 透明导电层
制作 P-N电极
衬底上制备 反射散热层
芯片/衬底的划 片分割
Die bond 倒装焊接
LED工艺制程good课件
P*62.139(lm)/Sr(15Deg)=3cd P*62.139/0.0537=3cd P=0.00259W=2.58mW
LED工艺制程good
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
LED工艺制程good
the spectral response of the eye
lm/sr = candela (cd)
立体角:
Solid angle: sr = 2 (1 - cos(θ/2))
LED工艺制程good
如何理解光通量(Lumen)和发光强度(Mcd)
市场cd (20mA)
LED工艺制程good
光学知识
Power Power per unit area Power per unit solid angle
Radiometry Watt (W) W/m2 W/sr
Photometry lumen (lm) lm/m2 = lux (lx)
Photometry is just like radiometry except that everything is weighted by
Different parts of an LED
epoxy dome
bond wires
semiconductor chip
“silver cup” reflector
Process flow: Design Growth
electrodes
Processing Packaging Characterization
p电极蒸发
LED工艺制程good
P电极光刻
LED工艺制程good
P电极腐蚀
KI+I2
LED工艺制程good
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LED工艺制程good
the spectral response of the eye
lm/sr = candela (cd)
立体角:
Solid angle: sr = 2 (1 - cos(θ/2))
LED工艺制程good
如何理解光通量(Lumen)和发光强度(Mcd)
市场cd (20mA)
LED工艺制程good
光学知识
Power Power per unit area Power per unit solid angle
Radiometry Watt (W) W/m2 W/sr
Photometry lumen (lm) lm/m2 = lux (lx)
Photometry is just like radiometry except that everything is weighted by
Different parts of an LED
epoxy dome
bond wires
semiconductor chip
“silver cup” reflector
Process flow: Design Growth
electrodes
Processing Packaging Characterization
p电极蒸发
LED工艺制程good
P电极光刻
LED工艺制程good
P电极腐蚀
KI+I2
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