LED制造工艺流程课件.ppt
LED制造工艺流程,工艺过程,例如GaAs、Al2O3、Si、SiC等,制造衬底,封状成成品,制造芯片40000个,制造发光二极管外延片,例如MOCVD,一片2直径英寸的外延片可以加工20000多个LED芯片,硅(Si),氮化镓(GaN),50毫米,200微米=0.2毫米,上游产业：材料的外延与生长,中游产业：芯片制造,下游产业：器件封装与应用,技术路线,衬底制备,外延材料生长,外延片检测,N面工艺,薄膜转移,P面工艺,芯片点测,划片,芯片分选,衬底制备,直拉法主要包括以下几个过程：加料熔化缩颈生长放肩生长等径生长尾部生长,切片磨片抛光,清洗:2h光刻:刻蚀:1h一炉(8片),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,涂粘结剂，正胶并前烘,曝光,曝光后,显影并坚膜,腐蚀,去胶,等离子去胶机,正胶:腐蚀，去除被照的部分负胶:剥离，去除被挡住的部分，后烘,刻蚀RIE和 ICP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+e 4F+SiO2(s)SiF4(g)+2O,RIE(Reactive Ion Etching)反应离子刻蚀,ICP(Induced Coupled Plasma)电感耦合等离子体,外延材料生长,MOCVD 记编号 放片子,反应原理、反应方程式,氨气NH,3,氢气H,2,三甲基镓源 TMG,反应管,衬底,石墨支撑盘,Ga(CH3)3(v)+NH3(v)一GaN(s)+3CH4(v),外延层结构,外延层主要结构：缓冲层、N型导电层、量子阱发光层、P型导电层,氮化铝(AlN)缓冲层,氮化镓(GaN)缓冲层,5InGaN/GaN多量子阱,Si(111)衬底,N型导电GaN掺Si层,P型导电GaN掺Mg层,430um,34um,2nm=0.002um,8nm=0.008um,200nm,Silicon Substrate,外延片检测,PL机 半峰宽 主波长 台阶仪清洗，去除有机物等BOE,外延片,P面工艺,反射欧姆电极蒸镀Cr/Pt73产品(Ag)Cr不与Ag形成欧姆接触，绝缘。Cr易氧化，粘附力差，Pt保护Cr，CrPt互补 蒸发台:温度 厚度 压力 功率 速度蒸发前清洗 80王水煮40min冲水10min后 HCl:H2O=1:1 泡5minNi/Ag蒸发 Ni粘附力好，但挡光，1埃合金P面电极图形,P型接触层蒸发合金,粘结层蒸发,粘结层光刻,薄膜转移,bonding,双面镀金基板,压力/温度,石墨,外延片与基板,压头,灌蜡 堵住沟槽，保护Ag,金锡邦定金金邦定不牢，表面不干净，因在邦定前不能用H2SO4泡（Ag不允许）,去Si衬底522(HNO3:HF:冰乙酸),去沟槽，去蜡 丙酮超声,去边(去GaN防止漏电)（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,剥离？LLO,N面工艺,表面粗化(AFM观察)尖的高度和大小钝化蓝光SiON 2800埃 SiO2N电极蒸发Al/Ti/Au电极光刻,钝化（1）SiN生长,钝化（2）SiN光刻,N电极蒸发（Al）,N电极光刻（Al）,芯片点测,划片,芯片分选,自动分选扫描,手选,崩膜，扩膜贴标签计数,封装,LED的封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。,封装形式有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。,LAMP,食人鱼,TOP LED,大功率LED,封装工艺说明,芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill）芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整 扩片 由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对粘结芯片的膜进行扩张，使LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。,点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。）工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。,备胶 和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在背面电极上，然后把背部带银胶的D安装在支架上。备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均适用备胶工艺。手工刺片 将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的芯片，适用于需要安装多种芯片的产品。,自动装架 自动装架其实是结合了粘胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先后在LED支架点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。自动装架在工艺上主要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤，特别是蓝、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。,烧结 烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150，烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170，1小时。绝缘胶一般150，1小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途，防止污染。,压焊 压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作。LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程，先在LED芯片电极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程在在压第一点前先烧个球，其余过程类似。压焊是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状，拉力。对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题，如金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈力（钢嘴）选用、劈刀（钢嘴）运动轨迹等等。（下图是同等条件下，两种不同的劈刀压出的焊点微观照片，两者在微观结构上存在差别，从而影响着产品质量。）,灌胶封装 Lamp-LED的封装采用灌胶的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的LED支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED从模腔中脱出即成型。固化与固化后 固化是指封装环氧的固化，一般环氧固化条件在135，1小时。模压封装一般在150，4分钟。后固化 后固化是为了让环氧充分固化，同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘结强度非常重要。一般条件为120，4小时。,5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。11、人生就像是一个马尔可夫链，你的未来取决于你当下正在做的事，而无关于过去做完的事。12、女人，要么有美貌，要么有智慧，如果两者你都不占绝对优势，那你就选择善良。13、时间，抓住了就是黄金，虚度了就是流水。理想，努力了才叫梦想，放弃了那只是妄想。努力，虽然未必会收获，但放弃，就一定一无所获。14、一个人的知识，通过学习可以得到;一个人的成长，就必须通过磨练。若是自己没有尽力，就没有资格批评别人不用心。开口抱怨很容易，但是闭嘴努力的人更加值得尊敬。15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。7、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！8、不要活在别人眼中，更不要活在别人嘴中。世界不会因为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路披荆斩棘才换来的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你会觉得解脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的牙洞里舔，一天数次。不痛了不代表你能完全无视，留下的那个空缺永远都在，偶尔甚至会异常挂念。适应是需要时间的，但牙总是要拔，因为太痛，所以终归还是要放手，随它去。11、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。12、逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。自古以来的伟人，大多是抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。13、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历幸福的人生。14、给自己一份坚强，擦干眼泪；给自己一份自信，不卑不亢；给自己一份洒脱，悠然前行。轻轻品，静静藏。为了看阳光，我来到这世上；为了与阳光同行，我笑对忧伤。15、总不能流血就喊痛，怕黑就开灯，想念就联系，疲惫就放空，被孤立就讨好，脆弱就想家，不要被现在而蒙蔽双眼，终究是要长大，最漆黑的那段路终要自己走完。5、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。6、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅仅是接受，还要试着做一些反抗。7、一个最困苦、最卑贱、最为命运所屈辱的人，只要还抱有希望，便无所怨惧。8、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。9、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。10、没人能让我输，除非我不想赢！11、花开不是为了花落，而是为了开的更加灿烂。12、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。13、不管从什么时候开始，重要的是开始以后不要停止；不管在什么时候结束，重要的是结束以后不要后悔。14、当你决定坚持一件事情，全世界都会为你让路。15、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。,
