《LED产业链简介》课件

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1、LED产业链简介PPT课件LED产业链结构l1：蓝宝石衬底生产l2：外延l3：芯片制造(重点介绍内容)l4：芯片封装l5：LED应用LED的本质LED的本质就是一个PN结，通过P区空穴和N区电子的复合而释放光子，是由电能直接到光能的转换，所以LED又被称为冷光源，传统的白炽灯是有电能加热灯丝，及由电能到热能，再由热辐射出光，这也是LED发光效率高的根本原因。LED优点优点寿命长寿命长,理论上为10万小时，一般大于5万小万。（是荧光灯的10倍）光效高，耗电量小光效高，耗电量小,仅为仅为白炽灯的1/8,荧光灯的1/3）体积体积小小,重量重量轻轻,可封可封装装成成各种类型坚坚固耐用固耐用,不怕震不怕

2、震动动。环氧树脂封装，防水，耐恶劣环境使用多色多色显显示示,利用RGB可实现七彩色显示。响应时间响应时间快快,一般一般为为毫微秒毫微秒(ns)(ns)级级。380nm430nm490nm505nm515nm535nm585nm600nm630nm780nm紫色紫色紫色紫色(Purple)(Purple)蓝蓝蓝蓝色色色色(Blue)(Blue)蓝绿蓝绿蓝绿蓝绿色色色色(Bluish Green)(Bluish Green)翠绿翠绿翠绿翠绿色色色色(Green)(Green)纯绿纯绿纯绿纯绿色色色色(Pure Green)(Pure Green)黄绿黄绿黄绿黄绿色色色色(Yellow Green)

3、(Yellow Green)黄黄黄黄色色色色(Yellow)(Yellow)橙色橙色橙色橙色(Orange)(Orange)琥珀色琥珀色琥珀色琥珀色(Amber)(Amber)红红红红色色色色(Red)(Red)LED顏色區分顏色區分目前我司生产的LEDl目前我司生产的LED主要以波长为440-460nm之间的蓝光LED芯片2024/4/277外延生长外延生长芯片前工艺芯片前工艺研磨、切割研磨、切割点测、分选点测、分选检测入库检测入库2024/4/2782024/4/279l外延生长：外延生长：MO源及源及NH3由载气传输到反应室，以质量流量计控制气体由载气传输到反应室，以质量流量计控制气体流

4、量，反应物进入反应室后经载气传输到衬底表面反应形成外延薄膜。流量，反应物进入反应室后经载气传输到衬底表面反应形成外延薄膜。l主要设备有主要设备有MOCVD.2024/4/2710蓝宝石衬底蓝宝石衬底GaNGaN缓冲层缓冲层N N型型GaN GaN:Si:Si发光层（发光层（InGaN/GaNInGaN/GaN）P P型型GaNGaN：MgMg450um5um平面（镜面），PSS和粗化片的概念与区别平面片为最早的晶片，指的是蓝宝石衬底是平的；而PSS指的是图形化衬底，蓝宝石衬底不是平整的，而是做成重复的山包形状。而粗化指的是外延衬底生长完成后在P层表面是否进行粗化处理。所以理论上存在4中类型晶片

5、：1：镜面非粗化片（完全镜面）2：镜面粗化片3：PSS的非粗化片4：PSS粗化片PSS图片 PSS俯视图 PSS立体图2024/4/2713芯片制造工艺流程图芯片制造工艺流程图l去铟球清洗（外延快测后没有清洗铟球会导致粘片破片）去铟球清洗采用ITO（氧化铟锡）腐蚀液，33水浴下30min左右。外延片清洗外延片清洗采用H2SO4：H2O2：H2O=5：1：1，60水浴，30secP-Mesa光罩作业阴影部分为铬，紫外光无法透过，被光照区域光刻胶被显影液除去，留下刻蚀区域。N-ITO蚀刻前预处理l利用氧气加射频将ITO欲蚀刻区域轰击干净，防止留有残胶，影响蚀刻效果。ITO蚀刻（不去光阻）l将欲刻蚀

6、区域采用ITO腐蚀液，水浴33，腐蚀10minP-mesa刻蚀l利用ICP刻蚀机，主要气体为CL2和BCL3,主要作用离子为氯离子，现刻蚀深度带ITO测量为12000左右。去光阻l去光阻后片上图形，紫红色区域为ITO。ITO光罩作业l将所需P区图形留出，待下一步去除P区ITO。P-ITO蚀刻前预处理l原理同N-ITO蚀刻前预处理ITO蚀刻l将欲刻蚀区域采用ITO腐蚀液，水浴33，腐蚀7min去光阻lN区P区均显露出来，为下步蒸镀电极做准备ITO熔合l熔合目的：l主要使ITO材料更加密实，透光率增加，降低电压，使ITO层与GaN衬底形成良好的欧姆接触。l熔合条件：l温度：500，10minN/P

7、电极光罩作业l采用负性胶，未光照区域光刻胶被显影液去掉，留下电极蒸镀区域。P、N光刻光刻N-GaNMQWP-GaNAl2O3I T OI T OAl2O3PR PRN-GaNMQWP-GaNI T OI T O镀镀NPPR PRN-GaNAl2O3MQWP-GaNI T OI T OAuPtCrNP电极形成电极形成胶厚：胶厚：6.5um（AZ4620）N/P电极蒸镀&金属剥离l采用蒸镀机，电极分三层：CrPtAu,厚度分别为：200 300 12000金属熔合l熔合目的：l增强欧姆接触，提高稳定性l熔合条件：l温度：250，5minSiO2沉积l采用设备：PECVDl主要气体：SiH4/N2O

8、lSiO2作用：保护芯片，增加亮度开双孔光罩作业l将N/P电极区域的SiO2露出，以便下步蚀刻SiO2蚀刻l将电极上的SiO2用BOE（NH4F+HF）混酸腐蚀35sec,露出电极。去光阻l左图绿色阴影区域为SiO2，黄色阴影区域为金属电极。2024/4/2734单颗晶粒前工艺后成品图单颗晶粒前工艺后成品图2024/4/2735ITO蒸镀机蒸镀机Temperature：200 O2：8.52024/4/27湘能华磊光电股份有限公司湘能华磊光电股份有限公司37ICP曝光机曝光机2024/4/2738PECVD蒸镀机蒸镀机2024/4/2739研切的目的l将一整片上的LED分开，形成一粒粒的芯片。

9、并且在此过程中保持晶片完整，干净，研切工序是影响芯片成品率的主要工序。如下图：研磨前研磨前 裂片扩张后裂片扩张后研磨切割车间工序l上蜡 (Bonding)l研磨 (Grinding)l抛光 (Polishing)l下蜡 l清洗l粘片l切割 (Scribing)l裂片 (Break)所用仪器：千分表（单位：所用仪器：千分表（单位：um）测量方法：测量方法：1、擦干净陶瓷盘；、擦干净陶瓷盘；2、将陶瓷盘放在千分表的大理石上；、将陶瓷盘放在千分表的大理石上；3、移动陶瓷盘，千分表表头接触陶瓷盘、移动陶瓷盘，千分表表头接触陶瓷盘面，归零，找到陶瓷盘的零点位置；面，归零，找到陶瓷盘的零点位置；4、将千分

10、表表头接触、将千分表表头接触wafer背表面，读背表面，读出的数值即为出的数值即为wafer的厚度。的厚度。一、一、wafer的减薄过程的减薄过程Wafer的厚度测量一、一、wafer的减薄过程的减薄过程测量值记录：测量值记录：每一片每一片wafer在测厚时，为了检查晶圆研在测厚时，为了检查晶圆研抛后的均匀性，测量并记录五个点。抛后的均匀性，测量并记录五个点。分别为：上、中、平、左、右。分别为：上、中、平、左、右。上上平平左左右右中中铜盘1、上蜡、上蜡2、研磨、研磨3、抛光、抛光钻石液正面向下砝码一、一、wafer的减薄过程的减薄过程（减薄厚度便于（减薄厚度便于切割，抛光消除应力）切割，抛光消

11、除应力）4、下蜡、下蜡5、清洗、清洗去蜡液丙 酮异丙醇一、一、wafer的减薄过程的减薄过程关于研磨抛光破片的几种原因l应力：单位面积上所承受的附加内力，即材料在受到外力作用，不能位移就会产生形变，材料内部会产生并聚集抵抗形变的内力，我们可以理解某点的应力为该点内力的聚集度。l特点：材料上受到任何的力，热等其他外在作用力时均会产生应力，晶片研磨后下蜡出现翘曲即是应力快速释放的结果。应力和划痕是破片的主要原因研磨过程产生应力的方向 背面背面 正面正面 背面背面 正面正面抛光过程产生应力的方向应力和划痕是破片的主要原因l保证晶片没有翘曲即是应力相互抵消，通过控制研磨和抛光的厚度可以适当的减小晶片的

12、应力，但如果本身晶片的积累的应力过大，研磨和抛光的作用就不太明显。研磨不抛光的碎裂层研磨后抛光5um研磨后抛光15um应力和划痕是破片的主要原因 划痕正常 划痕太深铁环6、粘片、粘片白膜二、二、wafer的分割过程的分割过程7、切割、切割8、崩裂、崩裂激光2024/4/2751芯片点分车间作用l将分离后的芯片按照不同的光电参数，外观等级将芯片分类，不同等级芯片售价不同。点测工序l使用点测机台测出芯片的光电性能，常见的几项参数为：lVF1:正向工作电压（20mA）lVF4：正向小电流电压(1uA)lWLD1：波长lLOP1：芯片亮度lIR：芯片漏电流(反向5V电压)大圆片与方片的区别l大圆片：为

13、芯片制程完成后经过IPQC点测后晶片完成研切工序后直接进入目检挑出外观不良的芯片后入库，不做全点测和分选，及出售的给客户的大圆片中会存在光电参数不良的芯片，但一般会控制在5%以内。l方片：完成切割裂片的晶片经过全点测，分选成方片，每张方片上的光电参数的范围均一致，出售给客户时里面不能由不良品。分选工序l通过点测机台测出的光电参数，将每颗芯片分类。目检工序l在显微镜下将外观不符合标准的芯片挑出。如下图为研切车间常见的异常 切割不良切割不良 双胞双胞 乱裂乱裂2024/4/2757封装后的成品钢盔子弹头草帽蝴蝶Lamp圆头内凹平头方形封装工艺简介封装工艺简介l封装工艺封装工艺 芯片封装一般分为固晶

14、、焊线、灌胶、切角和测试五个部分。l固晶固晶 银胶（或绝缘胶）解冻；排支架;点胶:将银胶点在支架的阳极或阴极之固晶位的中心位上；固晶：将芯片固定在已点好银胶的支架上，然后烘烤。l焊线焊线 根据产品的要求设定焊线温度、时间、功率、压力后 进行焊线。l灌胶灌胶 将模条按一定的方向装在铝船上。后进行吹尘后置入烘箱内进行预热；灌胶初烘；离模长烘。l切角切角 将支架分开，并且切出长短脚将支架分开，并且切出长短脚l测试测试 LED的五大物料的五大物料与与五大五大制制程程支架(Lead Frame)LAMP固晶固晶焊线焊线利用利用固晶胶将固晶胶将晶片固定在支晶片固定在支架上，然架上，然后焊上导线后焊上导线(金金线线)。固晶焊线示意图LED晶片用来产生反射效果的杯状支架阴极环氧树脂透镜连接导线(金线)支架阳极阴极支架短于阳极胶体缺口表示阴极LED Lamp结构结构结构结构介紹介紹介紹介紹导电银胶2024/4/2764LEDLED产品应用产品应用全彩看板数码管跑马灯 显示元件第三剎車灯方向灯仪表显示灯 汽车尾灯 通讯背光源信号灯无线传输一般照明景观照明照明Thinks！