LED制造工藝流程簡(jiǎn)介(共55頁(yè)).ppt

1、LED制造工藝流程制造工藝流程工藝過(guò)程工藝過(guò)程例如例如GaAs、Al2O3 、Si、 SiC等等制造襯底制造襯底封狀成封狀成成品成品制造制造芯片芯片40000個(gè)個(gè)制造發(fā)光制造發(fā)光二極管外二極管外延片延片例如例如MOCVD一片一片2直徑英寸的外直徑英寸的外延片可以加工延片可以加工20000多個(gè)多個(gè)LED芯片芯片硅硅(Si)氮化鎵氮化鎵(GaN)50毫米200微米=0.2毫米上游產(chǎn)業(yè)：材料的外延與生長(zhǎng)中游產(chǎn)業(yè)：芯片制造下游產(chǎn)業(yè)：器件封裝與應(yīng)用技術(shù)路線技術(shù)路線襯底制備外延材料生長(zhǎng)外延片檢測(cè)N面工藝薄膜轉(zhuǎn)移P面工藝芯片點(diǎn)測(cè)劃片芯片分選襯底制備襯底制備直拉法直拉法主要包括以下幾個(gè)過(guò)程：加料熔化縮頸生長(zhǎng)放

2、肩生長(zhǎng)等徑生長(zhǎng)尾部生長(zhǎng)切片磨片拋光清洗:2h光刻:刻蝕:1h一爐(8片)光刻是一個(gè)整體概念，它包括以下幾個(gè)過(guò)程(以正膠為例)：(1) 涂光刻膠；(2) 前烘；(3) 曝光(使用光刻版掩膜)；(4) 顯影；(5) 堅(jiān)膜；(6) 腐蝕；(7) 去膠涂粘結(jié)劑，正膠并前烘曝光曝光后顯影并堅(jiān)膜腐蝕去膠等離子去膠機(jī)正膠 :腐蝕，去除被照的局部負(fù)膠:剝離，去除被擋住的局部，后烘刻蝕RIE和 ICP以CF4刻蝕SiO2為例說(shuō)明 刻蝕包括化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程，化學(xué)過(guò)程是指反響氣體與被刻蝕物質(zhì)的化學(xué)反響，物理過(guò)程是指離子在電場(chǎng)作用下對(duì)被刻蝕物質(zhì)的物理轟擊 e* + CF4 CF3 + F + e 4F + SiO2

3、(s) SiF4(g) + 2ORIE (Reactive Ion Etching)反響離子刻蝕反響離子刻蝕ICP (Induced Coupled Plasma)電感耦合等離子體電感耦合等離子體外延材料生長(zhǎng)外延材料生長(zhǎng)lMOCVD 記編號(hào) 放片子反響原理、反響方程式反響原理、反響方程式N H3H2T M G b u b b le rR e a c to r c h a m b e r(C H )G a + N H - - G a N + 3 C H3334S u b s tr a teS u s c e p to rNH3TMG氨氣NH3氫氣H2三甲基鎵源 TMG反響管襯底石墨支撐盤(pán)Ga(C

4、H3)3(v)+NH3(v)一GaN(s)+3CH4(v)外延層結(jié)構(gòu)外延層結(jié)構(gòu)外延層主要結(jié)構(gòu)：緩沖層、外延層主要結(jié)構(gòu)：緩沖層、N型導(dǎo)電層、量子型導(dǎo)電層、量子阱發(fā)光層、阱發(fā)光層、P型導(dǎo)電層型導(dǎo)電層氮化鋁(AlN)緩沖層氮化鎵(GaN)緩沖層5InGaN/GaN多量子阱Si(111)Si(111)襯底襯底N型導(dǎo)電GaN摻Si層P型導(dǎo)電GaN摻Mg層430um34um2nm=0.002um8nm=0.008um200nmSilicon Substrate外延片檢測(cè)外延片檢測(cè)lPL機(jī) 半峰寬 主波長(zhǎng) l臺(tái)階儀l清洗，去除有機(jī)物等BOE外延片P面工藝面工藝l反射歐姆電極蒸鍍Cr/Pt73產(chǎn)品 (Ag)

5、Cr不與Ag形成歐姆接觸，絕緣。Cr易氧化，粘附力差，Pt保護(hù)Cr， CrPt互補(bǔ) 蒸發(fā)臺(tái): 溫度 厚度 壓力 功率 速度l蒸發(fā)前清洗 80王水煮40min沖水10min后 HCl:H2O=1:1 泡5minlNi/Ag蒸發(fā) Ni粘附力好，但擋光，1埃l合金lP面電極圖形P型接觸層蒸發(fā)合金粘結(jié)層蒸發(fā)粘結(jié)層光刻薄膜轉(zhuǎn)移薄膜轉(zhuǎn)移bonding雙面鍍金基板壓力壓力/溫度溫度石墨石墨外延片與基板外延片與基板壓頭壓頭灌蠟 堵住溝槽，保護(hù)Ag金錫邦定金金邦定不牢，外表不干凈，因在邦定前不能用H2SO4泡Ag不允許去Si襯底522( HNO3:HF:冰乙酸)N N型層型層l去溝槽，去蠟 丙酮超聲去邊(去Ga

6、N防止漏電)1SiO2掩膜生長(zhǎng)去邊2SiO2掩膜光刻去邊3去邊腐蝕去邊4去Pt (P型接觸層)去邊5去SiO2l剝離？LLON面工藝面工藝l外表粗化(AFM觀察) 尖的高度和大小l鈍化藍(lán)光SiON 2800埃 SiO2lN電極蒸發(fā)Al/Ti/Aul電極光刻鈍化1SiN生長(zhǎng)鈍化2SiN光刻N(yùn)電極蒸發(fā)AlN電極光刻Al芯片點(diǎn)測(cè)芯片點(diǎn)測(cè)劃片劃片芯片分選芯片分選自動(dòng)分選掃描手選l崩膜，擴(kuò)膜l貼標(biāo)簽l計(jì)數(shù)封裝封裝l LED的封裝的任務(wù) 是將外引線連接到LED芯片的電極上，同時(shí)保護(hù)好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。關(guān)鍵工序有裝架、壓焊、封裝。l封裝形式有Lamp-LED、 TOP-LED、Sid

7、e-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。LAMP食人魚(yú)TOP LED大功率LED封裝工藝說(shuō)明封裝工藝說(shuō)明l芯片檢驗(yàn) l 鏡檢：材料外表是否有機(jī)械損傷及麻點(diǎn)麻坑lockhill芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求電極圖案是否完整 l擴(kuò)片l 由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很小約0.1mm，不利于后工序的操作。我們采用擴(kuò)片機(jī)對(duì)粘結(jié)芯片的膜進(jìn)行擴(kuò)張，使LED芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以采用手工擴(kuò)張，但很容易造成芯片掉落浪費(fèi)等不良問(wèn)題。 l點(diǎn)膠l 在LED支架的相應(yīng)位置點(diǎn)上銀膠或絕緣膠。對(duì)于GaAs、SiC導(dǎo)電襯底，具有反面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，采用銀膠。對(duì)于藍(lán)寶

8、石絕緣襯底的藍(lán)光、綠光LED芯片，采用絕緣膠來(lái)固定芯片。工藝難點(diǎn)在于點(diǎn)膠量的控制，在膠體高度、點(diǎn)膠位置均有詳細(xì)的工藝要求。l 由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴(yán)格的要求，銀膠的醒料、攪拌、使用時(shí)間都是工藝上必須注意的事項(xiàng)。l備膠l 和點(diǎn)膠相反，備膠是用備膠機(jī)先把銀膠涂在反面電極上，然后把背部帶銀膠的D安裝在支架上。備膠的效率遠(yuǎn)高于點(diǎn)膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。l手工刺片l 將擴(kuò)張后LED芯片備膠或未備膠安置在刺片臺(tái)的夾具上，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED芯片一個(gè)一個(gè)刺到相應(yīng)的位置上。手工刺片和自動(dòng)裝架相比有一個(gè)好處，便于隨時(shí)更換不同的芯片，適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品。l

9、 自動(dòng)裝架l 自動(dòng)裝架其實(shí)是結(jié)合了粘膠點(diǎn)膠和安裝芯片兩大步驟，先后在LED支架點(diǎn)上銀膠絕緣膠，然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動(dòng)位置，再安置在相應(yīng)的支架位置上。l 自動(dòng)裝架在工藝上主要熟悉設(shè)備操作編程，同時(shí)對(duì)設(shè)備的沾膠及安裝精度進(jìn)行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對(duì)LED芯片外表的損傷，特別是藍(lán)、綠色芯片必須用膠木的。因?yàn)殇撟鞎?huì)劃傷芯片外表的電流擴(kuò)散層。l燒結(jié) l 燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，防止批次性不良。l 銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150，燒結(jié)時(shí)間2小時(shí)。根據(jù)實(shí)際情況可以調(diào)整到170，1小時(shí)。l 絕緣膠一般150，1小時(shí)。銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時(shí)或

10、1小時(shí)翻開(kāi)更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨意翻開(kāi)。燒結(jié)烘箱不得再其他用途，防止污染。l壓焊 l 壓焊的目的將電極引到LED芯片上，完成產(chǎn)品內(nèi)外引線的連接工作。l LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。右圖是鋁絲壓焊的過(guò)程，先在LED芯片電極上壓上第一點(diǎn)，再將鋁絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第二點(diǎn)后扯斷鋁絲。金絲球焊過(guò)程在在壓第一點(diǎn)前先燒個(gè)球，其余過(guò)程類似。l 壓焊是LED封裝技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工藝上主要需要監(jiān)控的壓焊金絲鋁絲拱絲形狀，焊點(diǎn)形狀，拉力。l 對(duì)壓焊工藝的深入研究涉及到多方面的問(wèn)題，如金鋁絲材料、超聲功率、壓焊壓力、劈力鋼嘴選用、劈刀鋼嘴運(yùn)動(dòng)軌跡等等。以下圖是同等條件下，兩種不同的劈刀壓出的焊點(diǎn)微觀照片，兩者在微觀結(jié)構(gòu)上存在差異，從而影響著產(chǎn)品質(zhì)量。l 灌膠封裝 l Lamp-LED的封裝采用灌膠的形式。灌封的過(guò)程是先在LED成型模腔內(nèi)注入液態(tài)環(huán)氧，然后插入壓焊好的LED支架，放入烘箱讓環(huán)氧固化后，將LED從模腔中脫出即成型。l固化與固化后l 固化是指封裝環(huán)氧的固化，一般環(huán)氧固化條件在135，1小時(shí)。模壓封裝一般在150，4分鐘。 l后固化 l 后固化是為了讓環(huán)氧充分固化，同時(shí)對(duì)LED進(jìn)行熱老化。后固化對(duì)于提高環(huán)氧與支架PCB的粘結(jié)強(qiáng)度非常重要。