LED制造工艺流程课件.ppt
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1、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
2、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(I
3、nduced 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 Substrat
4、e,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H2SO
5、4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LE
6、D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
7、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
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