1.2 LED芯片制造的工艺流程

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1、1.2LED芯片制造的工艺流程LED芯片制造的工艺流程属LED上游产业靠设备引言LED是二极管，是半导体。本节讨论的LED的制造=LED的芯片制造。LED的制造工艺和其它半导体器件的制造工艺有很多相同之处。除个别设备外，多数半导体设备经过改进可以用于LED的制造。引言LED芯片制造工艺分三大部分外延片——按1.1节的LED芯片的结构：选衬底，MOCVD在衬底上制作外延层（也叫镀膜），n区，发光区，p区，透明导电层。电极——对LED外延片做电极（P极，N极）。芯片——用激光机切割LED外延片。内容一、LED芯片制造设备二、LED芯片衬底材料的选用三、

2、LED外延片的制作四、LED对外延片的技术要求五、LED芯片电极P极和N极的制作六、LED外延片的切割成芯片1、LED芯片制造用设备外延片的制备：MOCVD：是制作LED芯片的最重要技术。MOCVD外延炉：是制造LED最重要的设备。一台外延炉要100多万美元，投资最大的环节。电极制作设备：光刻机、刻蚀机、离子注入机等。衬底加工设备：减薄机、划片机、检测设备等。一、LED芯片制造设备2、MOCVD设备MOCVD——金属有机物化学气相淀积（Metal-OrganicChemicalVaporDeposition）一、LED芯片制造设备3、光刻机一、LED芯

3、片制造设备3、光刻机一、LED芯片制造设备4、刻蚀机一、LED芯片制造设备5、离子注入机一、LED芯片制造设备6、清洗机一、LED芯片制造设备7、划片机一、LED芯片制造设备7、划片机一、LED芯片制造设备同一功能有不同型号设备选择8、芯片分选机一、LED芯片制造设备9、LED芯片的制造从以上的的仪器设备可以看出，LED芯片的制造依靠大量的设备，而且有些设备价格昂贵。LED芯片质量依赖于这些设备和操作这些设备的人员。设备本身的制造也是LED生产的上游产业，一定程度上反映国家的光电子的发展水平。一、LED芯片制造设备二、LED芯片衬底材料的选用LED芯片

4、首要考虑的问题：衬底材料的选用。选择衬底依据：根据设备和LED器件的要求进行选择。二、LED芯片衬底材料的选用三种衬底材料目前市面上一般有三种材料可作为衬底蓝宝石（Al2O3）硅(Si)碳化硅（SiC）除了以上三种常用的衬底材料之外，还有GaAs、AlN、ZnO等材料。下面分别介绍三种材料的特点二、LED芯片衬底材料的选用1、蓝宝石衬底蓝宝石衬底的优点：生产技术成熟、器件质量好；稳定性很好，能够运用在高温生长过程；机械强度高，易于处理和清洗。二、LED芯片衬底材料的选用1、蓝宝石衬底蓝宝石衬底应用GaN基材料和器件的外延层。对应LED：蓝光（材料决定波

5、长）二、LED芯片衬底材料的选用1、蓝宝石作为衬底的LED芯片芯片也叫晶粒二、LED芯片衬底材料的选用1、蓝宝石作为衬底存的一些问题（1）晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。（2）无法制作垂直结构的器件，因为蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于1011Ω·cm。二、LED芯片衬底材料的选用1、蓝宝石作为衬底存的一些问题（3）成本增加：通常只能在外延层上表面制作n型和p型电极。在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料利用率降低。GaN基材料的化学性

6、能稳定、机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备。蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割（从400nm减到100nm左右）。二、LED芯片衬底材料的选用1、蓝宝石作为衬底存的一些问题（4）导热性能不是很好（在100℃约为25W/（m·K））。为了克服以上困难，很多人试图将GaN光电器件直接生长在硅衬底上，从而改善导热和导电性能。二、LED芯片衬底材料的选用2、硅衬底硅是热的良导体，所以器件的导热性能可以明显改善，从而延长了器件的寿命。电极制作：硅衬底的芯片电极可采

7、用两种接触方式，分别是L接触（Laterial-contact ,水平接触）和V接触（Vertical-contact，垂直接触），以下简称为L型电极和V型电极。通过这两种接触方式，LED芯片内部的电流可以是横向流动的，也可以是纵向流动的。由于电流可以纵向流动，因此增大了LED的发光面积，从而提高了LED的出光效率。二、LED芯片衬底材料的选用2、硅衬底应用：目前有部分LED芯片采用硅衬底，如上面提到的GaN材料的蓝光LED二、LED芯片衬底材料的选用3、碳化硅衬底美国的CREE公司专门采用SiC材料作为衬底二、LED芯片衬底材料的选用3、碳化硅衬底特

8、点电极：V型电极设计，电流是纵向流动的，两个电极分布在器件的表面和底部，所产生的热量可以通过电