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1、LED的晶片制程张鹏志13751126416QQ：7161150LED的主要制程可以分为三个阶段:前段、中段、后段（也称：上游、中游、下游。专业术语为：材料生长、芯片制作、器件封装）原料开始多晶半导体单晶成长晶圆(基板)磊晶生长晶片制作晶粒制作封装上游中游下游Ga/As原料合成蒸馏还原，形成GaAs多晶以各种长晶法(如柴氏长晶法),成长GaAs单晶棒(ingot)固晶、焊线、封胶、分光、TYPING等将单晶棒锯切成片状晶圆,并加以抛光处理将磊晶晶圆减薄到期望厚度(一般基板减至220~250μm,蓝宝石基板为80μm),并切成晶粒.以各种磊晶技术(如MOCVD),将LED结构成长
2、在晶圆上利用金属化制程,蚀刻制程和微影制程,制作电极图案张鹏志13751126416QQ：7161150基座基座基座晶粒固晶焊線封裝基座(Diffusion)张鹏志13751126416QQ：7161150半导体的特性1.晶格(lattice)原子在晶体中周期性的排列称为晶格,而晶格所含之排列周期性的的空间称为单胞(unitcell)也叫晶胞.晶格决定了晶体的材料性质,也决定光电特性.固体材料依其结晶性,可分为三种:①非晶(amophous)②多晶(poly-crystalline)③单晶(singlecrystal).①非晶②多晶③单晶张鹏志13751126416QQ：716
3、11502.晶体结构①闪锌矿结构为立方晶系,如砷化镓(GaAs)②纤维锌矿结构为立方晶系,有二个晶格常数(a,b),如氮化镓(GaN)张鹏志13751126416QQ：71611504.光电导体的二个重要参数a.能隙eV能隙,导电能力b.晶格常数Ǻ晶格共价半径Ǻ,导电能力3.能隙(EnergyGap或BandGap)导电带与价电带之间的差量,称为能隙.5.晶格匹配a.光电导体,由二层以上半导体材料堆叠在半导体基板而形成,堆叠在基板上的半导体材料为磊晶层.b.磊晶层与基板晶格常数相同或接近称谓为晶格匹配,反之为晶格差配.价电带Eg~1-3eV导电带磊晶层基板磊晶层基板a.晶格匹配
4、b.晶格差配张鹏志13751126416QQ：7161150半导体材料1.半导体材料的分类;依构成的元素可分为:①元素半导体如:硅(Si)②化合物半导体化合物半导体又可分成:①四-四族化合物如:碳化硅(SiC)②三-五族化合物如:砷化镓(GaAs)③二-六族化合物如:硒化锌(ZnSe)④四-六族化合物如:硫化铅(PbS)若依构成元素的数量分,化合物半导体也可分成为:①二元化合物半导体如:砷化镓(GaAs)②三元化合物半导体如:砷化铝镓(AlGaAs)③四元化合物半导体如:磷砷化铟镓(InGaAsP)周期IIIIIIVVVI2硼B碳C氮N氧O3镁Mg铝A1矽Si磷P硫S4锌Zn镓
5、Ga锗Ge砷As硒Se5镉Cd铟IN锡Sn锑Sb碲Te6汞Hg铅Pb鈊Bi张鹏志13751126416QQ：7161150单晶成长①柴可拉斯基液封式长晶法(LEC)张鹏志13751126416QQ：7161150②布吉曼水平式长晶法(HB)张鹏志13751126416QQ：7161150③垂直梯度冷却式长晶法(VGF)张鹏志13751126416QQ：7161150好差好尺寸可增加性劣差好均匀性高中等低应用高少非常少晶片缺陷LECHBVGF三种长晶法的对比张鹏志13751126416QQ：7161150磊晶磊晶在半导体的应用,指在某一晶格上成长另一完整排列的晶格,其系统主要包含
6、4部份。材料供应系统加热系统真空系统气体供应系统和成长反应腔目前常见的磊晶技术：a:液相磊晶法LPEb:气相磊晶法VPEc:有机金属化学气相沉渍法MOCVDd:分子束磊晶法MBE张鹏志13751126416QQ：7161150LPEVPEMOCVDMBE真空(TORR)76076010ˉ2≤10ˉ9成长低贵昂贵昂贵成长速率快快慢很慢磊晶品质很好好很好很好表面形成佳佳佳佳实用性差差佳佳生产品GaPGaAsINGaPGap.GaN厚膜>10μmAIGaInP INGaAsPGaNAIGaAsINGaAsAIGaSb制程倾斜冷却成长法①三氯化物气相磊晶法热分解反应磊晶技术超高真空下,
7、以蒸馏用分子束形式磊晶②氢化物气相磊晶法张鹏志13751126416QQ：7161150材料颜色波长发光效率1M/W量子效率%磊晶法元件形成备注AlGaInP红6363524MOCVDDHAlGaAs红650816LPEDHAlGaInP琥珀5904010MOCVDDHInGaN兰色4701011MOCVDMQWInGaN绿色5203410MOCVDMQWInGaNUB37207.5MOCVDDHInGaN琥珀590143.5MOCVDMQWZnSO兰色512175.3MBEDHGaP:Zn
