LED芯片的制造工艺流程

日期:2019-01-04 / 人气: / 来源:未知

 
 

外延生长的基本原理是:在一块加热至适当温度的衬底基片(主要有蓝宝石和、SiC、Si)上,气态物质InGaAlP有控制的输送到衬底表面,生长出特定单晶薄膜。目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。

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  MOCVD介绍

  金属有机物化学气相淀积(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition,简称 MOCVD), 1968年由美国洛克威尔公司提出来的一项制备化合物半导体单品薄膜的新技术。该设备集精密机械、半导体材料、真空电子、流体力学、光学、化学、计算机多学科为一体,是一种自动化程度高、价格昂贵、技术集成度高的尖端光电子专用设备,主要用于GaN(氮化镓)系半导体材料的外延生长和蓝色、绿色或紫外发光二极管芯片的制造,也是光电子行业最有发展前途的专用设备之一。

  LED芯片的制造工艺流程

  外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→SiO2沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→P极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试。

 

  其实外延片的生产制作过程是非常复杂的,在展完外延片后,下一步就开始对LED外延片做电极(P极,N极),接着就开始用激光机切割LED外延片(以前切割LED外延片主要用钻石刀),制造成芯片后,在晶圆上的不同位置抽取九个点做参数测试:

  1、主要对电压、波长、亮度进行测试,能符合正常出货标准参数的晶圆片再继续做下一步的操作,如果这九点测试不符合相关要求的晶圆片,就放在一边另外处理。

  2、晶圆切割成芯片后,100%的目检(VI/VC),操作者要使用放大30倍数的显微镜下进行目测。

  3、接着使用全自动分类机根据不同的电压,波长,亮度的预测参数对芯片进行全自动化挑选、测试和分类。

  4、最后对LED芯片进行检查(VC)和贴标签。芯片区域要在蓝膜的中心,蓝膜上最多有5000粒芯片,但必须保证每张蓝膜上芯片的数量不得少于1000粒,芯片类型、批号、数量和光电测量统计数据记录在标签上,附在蜡光纸的背面。蓝膜上的芯片将做最后的目检测试与第一次目检标准相同,确保芯片排列整齐和质量合格。这样就制成LED芯片(目前市场上统称方片)。

  在LED芯片制作过程中,把一些有缺陷的或者电极有磨损的芯片,分捡出来,这些就是后面的散晶,此时在蓝膜上有一些不符合正常出货要求的晶片,也就自然成了边片。

  刚才谈到在晶圆上的不同位置抽取九个点做参数测试,对于不符合相关要求的晶圆片作另外处理,这些晶圆片是不能直接用来做LED方片,也就不做任何分检了,直接卖给客户了,也就是目前市场上的LED大圆片(但是大圆片里也有好东西,如方片)。

  LED制作流程分为两大部分。首先在衬低上制作氮化镓(GaN)基的外延片,这个过程主要是在金属有机化学气相沉积外延炉中完成的。准备好制作GaN基外延片所需的材料源和各种高纯的气体之后,按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。常用的衬底主要有蓝宝石、碳化硅和硅衬底,还有GaAs、AlN、ZnO等材料。MOCVD是利用气相反应物(前驱物)及Ⅲ族的有机金属和Ⅴ族的NH3在衬底表面进行反应,将所需的产物沉积在衬底表面。通过控制温度、压力、反应物浓度和种类比例,从而控制镀膜成分、晶相等品质。MOCVD外延炉是制作LED外延片最常用的设备。

  接下来是对LED PN结的两个电极进行加工,电极加工也是制作LED芯片的关键工序,包括清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨;然后对衬底进行划片、测试和分选,就可以得到所需的LED芯片。如果晶片清洗不够干净,蒸镀系统不正常,会导致蒸镀出来的金属层(指蚀刻后的电极)会有脱落,金属层外观变色,金泡等异常。蒸镀过程中有时需用弹簧夹固定晶片,因此会产生夹痕(在目检必须挑除)。黄光作业内容包括烘烤、上光阻、照相曝光、显影等,若显影不完全及光罩有破洞会有发光区残多出金属。晶片在前段制程中,各项制程如清洗、蒸镀、黄光、化学蚀刻、熔合、研磨等作业都必须使用镊子及花篮、载具等,因此会有晶粒电极刮伤情形发生。

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作者:冰猴中国


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