led芯片制造(刘军林)

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1、LED芯片制造刘军林LED基础知识LED－－LightEmittingDiode－－发光二极管GaN基LEDGaN材料的外延生长衬底材料：SiC；蓝宝石（AL2O3）；Si材料晶格常数(nm)热膨胀系数（10-6.K-1）GaN0.31895.59Al2O30.47587.5SiC0.3084.2Si0.5433.59Si衬底GaN基LED的芯片制造外延片――P电极蒸发合金――粘结层蒸发――bonding――去Si衬底――去边――钝化――N电极蒸发――N电极光刻－－点测－－划片－－自动分选－－手动分选

2、芯片制造的基础知识1.蒸发蒸发是利用真空泵将淀积室抽成“真空”，然后用高熔点材料制成的坩埚将淀积材料加热、蒸发、淀积于芯片上。制膜过程包括下述几个物理阶段：(1)淀积材料蒸发或升华为气态，(2)原子(或分子)从蒸发源输运到芯片上，(3)蒸气粒子在基片上淀积并重新排列形成薄膜。目前常用的蒸发有两种：电子束蒸发和热阻蒸发（1）电子束蒸发（2）热阻蒸发2.光刻光刻是一个整体概念，它包括以下几个过程(以正胶为例)：(1)涂光刻胶；(2)前烘；(3)曝光(使用光刻版掩膜)；(4)显影；(5)坚膜；(6)腐蚀；(

3、7)去胶涂光刻胶并前烘曝光曝光后显影并坚膜腐蚀去胶3.射频设备与技术目前用到的有：PECVD,RIE,ICP,等离子去胶机以上设备一个共同特点就是均涉及到等离子体，等离子体是由中性原子或分子、电子（-）和正电离子所组成等离子体的产生：（1）离子化：气体中存在少量的自由电子(e)，这些自由电子在射频电场中获得高能量，这些具有高能量的电子（e*）与原子或者分子发生碰撞，使原子或者分子中的电子脱离原子核的束缚，这样就产生更多的电子并同时产生正电离子e*+A→A＋+2e（2）激发与松弛e*+A→A*+eA*→

4、A+hν(Photos)不同的原子或分子有不同的轨道结构和能级，它们的发光頻率也就不同，所以不同气体等离子体呈现的颜色不同（3）分解当高能电子和分子碰撞时，可以打断化学键，并产生自由基：e*+AB→A+B+e自由基至少有一个未成对电子，具有很高的化学活性PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)以SiO2生长为例说明反应过程生长使用SiH4和NO2(笑气)e*+SiH4→SiH2+2H+ee*+N2O→N2+O+eSiH2+3O→SiO2+H2ORIE(R

5、eactiveIonEtching)ICP(InducedCoupledPlasma)以CF4刻蚀SiO2为例说明刻蚀包括化学过程和物理过程，化学过程是指反应气体与被刻蚀物质的化学反应，物理过程是指离子在电场作用下对被刻蚀物质的物理轰击e*+CF4→CF3+F+e4F+SiO2(s)→SiF4(g)+2O等离子去胶机BONDING压力/温度压头石墨外延片与基板硅衬底400μGaN外延层粘贴面金层双面镀金基板200μ动画3.衬底转移技术去Si衬底N型层化学腐蚀-硅腐蚀液硅衬底硅衬底芯片制造工艺流程外延片

6、P型接触层蒸发合金粘结层蒸发粘结层光刻衬底转移（1）BONDINGBONDING前BONDING后衬底转移（2）去Si衬底去边（1）SiO2掩膜生长去边（2）SiO2掩膜光刻去边（3）去边腐蚀去边（4）去Pt(P型接触层)去边（5）去SiO2钝化（1）SiN生长钝化（2）SiN光刻N电极蒸发（Al）N电极光刻（Al）点测划片自动分选手动分选Si衬底芯片与蓝宝石芯片对比蓝宝石：双电极，档光严重，对芯片最小尺寸有较大限制衬底透明，封装后类似于做了反射镜，光强高（侧出光贡献大）不用衬底转移，芯片很结实，可操

7、作性好衬底不导电，封装焊接不容易出现短路现象衬底导热性差，不能胜任大电流工作专利限制，对一般厂家都有此问题成本高硅：单电极，档光面积小，做小尺寸芯片有优势衬底不透明，很大部分光被吸收，光强低需要衬底转移，转移后芯片与基板之间结合不好，容易裂衬底导电，焊接时容易出现短路现象，比如尾丝太长时衬底导热性好，可胜任大电流有自主知识产权成本低我公司小芯片特色单电极：可节约焊接成本，在有些应用领域有独特的优势，如点阵屏自主知识产权：可免去很多专利方面的影响，对客户有益处售价低：也算是一个和别人竞争的利器光强低：由

8、于芯片本身的特征，导致比别人的光强偏低可操作性不如蓝宝石：容易裂，容易短路，电极粘附性不理想等我公司小芯片使用中所出现的问题掉电极掉GaNGaN裂Au电极产品悬臂对客服工程师的一些建议1.对公司的产品充满信心，这一点至关重要2.充分认识我公司产品与蓝宝石产品的优缺点，做到扬长避短，但不是一味的说我们的产品好，让客户也知道我们产品的特色3.懂得如何在使用过程中优化工艺来避免芯片缺点所带来的问题4.加强与客户的沟通，及时帮助客户解决使用过程中的问题