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LEDLight Emitting Diode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

2、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；(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

3、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* + AA + 2 e（2）激发与松弛e * + A A* + eA* A + h (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 (P

4、lasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)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 (Reactive Ion Etching)ICP (Induced Coupled Plasma)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) Si

5、F4(g) + 2O等离子去胶机 BONDING压力压力/温度温度压头压头石墨石墨外延片与基板外延片与基板硅衬底硅衬底400GaN外延层外延层粘贴面粘贴面 金层金层双面镀金基板双面镀金基板200动画动画3.衬底转移技术 去Si衬底N N型层型层化学腐蚀化学腐蚀-硅腐蚀液硅腐蚀液硅衬底硅衬底硅衬底硅衬底芯片制造工艺流程外延片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

6、）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

7、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