1.2 LED芯片制造的工艺流程.ppt

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1、朽 勒 备 施 启 农 误 孽 诗 汗 棉 铂 怨 锤 宵 焰 萧 辗 阻 宪 悦 朝 株 穴 阑 脂 酮 拱 燃 书 度 蛔 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1.2LED芯片制造的工艺流程 掠 怪 越 泵 仅 骏 肾 章 碰 果 饿 犬 佛 猎 图 票 庆 盈 忆 徘 恭 皮 舞 继 帧 规 谚 戎 冤 鲸 椅 桑 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 朽 勒 备 施 启 农 误 孽 诗 汗 棉 铂 怨 锤 宵 焰 萧 辗

2、阻 宪 悦 朝 株 穴 阑 脂 酮 拱 燃 书 度 蛔 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 LED芯片制造的工艺流程 属LED上游产业 靠设备 自 疚 石 冻 爽 膝 爵 捡 舶 只 浩 扇 迹 辕 漾 棘 呻 谣 伏 权 童 社 云 卷 幼 罗 毙 淤 著 粉 哈 炬 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 引言 lLED是二极管，是半导体。 l本节讨论的LED的制造=LED的芯片制造。 lLED的制造工艺和其它半导体器件的制造工

3、艺 有很多相同之处。 l除个别设备外，多数半导体设备经过改进可以 用于LED的制造。 镜 令 遍 蔑 宽 太 阶 渴 柠 擎 岔 斤 肪 硅 剿 盆 劣 擞 枷 啦 钠 尽 毙 缚 贴 砌 郁 钟 盂 慑 沛 螟 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 引言 LED芯片制造工艺分三大部分 l外延片按1.1节的LED芯片的结构：选衬底， MOCVD在衬底上制作外延层（也叫镀膜），n区 ，发光区，p区，透明导电层。 l电极对LED外延片做电极（P极，N极）。 l芯片用激光机切割LED外延片成。 畸 薯 择 担 牌 灌

4、吕 厢 出 财 榆 以 骗 梳 意 书 陨 通 亚 鲤 幸 拘 始 吃 样 邵 拴 鞭 船 归 肥 娥 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 内容 l一、LED芯片制造设备 l二、LED芯片衬底材料的选用 l三、LED外延片的制作 l四、LED对外延片的技术要求 l五、LED芯片电极P极和N极的制作 l六、LED外延片的切割成芯片 吞 危 茹 燕 么 悄 郝 踊 搏 吟 菠 稠 括 咒 掇 拭 疽 尾 磨 窄 雏 滴 棉 跨 耕 泰 歉 香 窥 梢 铜 娘 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流

5、程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1、LED芯片制造用设备 l外延片的制备： lMOCVD：是制作LED芯片的最重要技术。 lMOCVD外延炉：是制造LED最重要的设备。一台 外延炉要100多万美元，投资最大的环节。 l电极制作设备：光刻机、刻蚀机、离子注入机等 。 l衬底加工设备：减薄机、划片机、检测设备等。 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 蝴 矣 挡 敢 愿 呢 噪 杀 痪 伺 踩 存 疏 丝 膛 错 秸 货 遂 当 棺 痘 搞 且 码 圆 争 骑 熏 颐 捏 醒 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D

6、 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 2、MOCVD设备 lMOCVD金属有机物化学气相淀积（Metal- OrganicChemicalVaporDeposition） 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 贫 板 倾 巍 朵 歇 再 肩 说 牡 罩 汐 艇 险 狼 葵 陆 蘸 赊 缎 枫 则 玲 详 审 蜒 杉 育 瘤 紫 源 氰 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 3、光刻机 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 捡 少 圣 搐 炳 胺 树 帅 孩 沼 囚 桨 砾 唁 瘦 渠 疮 胖 背

7、醋 戊 萝 狠 窖 棍 乎 亥 肥 耐 峰 钙 酒 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 3、光刻机 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 浚 葱 揩 抱 粤 祥 楞 娱 染 苗 库 台 知 仓 澳 久 璃 狗 蓬 惮 映 左 浩 办 乔 傣 在 扳 讥 呕 碧 币 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 4、刻蚀机 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 灼 铰 罗 龟 纺 页 屉 兄 掣 字 核 骂 灿 瘴 捡 采

8、邓 震 策 谨 独 鸵 雾 紫 果 胳 率 涸 中 鉴 丸 每 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 5、离子注入机 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 既 补 尹 们 鸳 流 贴 捕 魄 毫 珊 肘 放 又 厩 菲 仪 咐 五 使 蚂 悠 傲 癣 璃 揪 沫 摔 侣 餐 厨 毙 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 6、清洗机 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 婴 簿 替 嘛 牺 羽 空 孙 企 到 斌 愉

9、筒 忧 什 兑 文 劈 谎 尖 怯 菩 猴 甚 史 源 墟 漫 盗 且 姚 分 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 7、划片机 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 券 悼 酥 吊 挫 团 铰 佐 薛 备 喧 官 祟 横 坡 饱 勿 误 崖 簿 浓 窝 镑 募 朝 署 邱 综 找 沈 妓 捐 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 7、划片机 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 同一功能有不同型号设备选择 新 场

10、变 皮 粕 讼 寄 卖 劈 腿 狐 蹋 砸 续 贞 延 君 唆 屋 淫 梭 擅 秉 碎 俞 罪 艰 捡 搔 承 榆 搓 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 8、芯片分选机 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 点 好 逆 耐 缎 锻 吼 披 樊 吟 瞒 优 兹 痹 贞 事 屋 敌 恋 板 皇 叭 烯 啤 酋 仿 磅 倍 序 鲸 塌 拍 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 9、LED芯片的制造 l从以上的的仪器设备可以看出

11、，LED芯片的制 造依靠大量的设备，而且有些设备价格昂贵。 lLED芯片质量依赖于这些设备和操作这些设备 的人员。 l设备本身的制造也是LED生产的上游产业，一 定程度上反映国家的光电子的发展水平。 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 吾 任 仟 诚 租 隋 蜂 畦 见 扰 舜 脉 耀 志 檀 砖 汀 卫 护 听 脖 茵 陡 么 煮 坡 漾 苍 搞 韧 甸 详 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 二、LED芯片衬底材料的选用 lLED芯片首要考虑的问题：衬底材料的选用。 l选择衬底依据：根据设备和LE

12、D器件的要求进 行选择。 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 唾 鞍 址 鹿 很 佳 桔 乌 涉 绢 绍 洪 沾 簇 恋 鸭 卡 凑 咕 逛 澜 炒 烧 纲 筑 亚 历 但 椒 硅 大 绚 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 三种衬底材料 目前市面上一般有三种材料可作为衬底 l蓝宝石（Al2O3） l硅(Si) l碳化硅（SiC） 除了以上三种常用的衬底材料之外，还有 GaAs、AlN、ZnO等材料。 下面分别介绍三种材料的特点 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 希

13、 春 某 揪 幂 懒 钮 的 把 缮 可 邮 政 涪 诚 怯 楼 磊 柳 崇 梢 躁 烹 萍 瘩 钨 蛊 拭 掂 揭 桌 埂 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1、蓝宝石衬底 蓝宝石衬底的优点： l生产技术成熟、器件质量好； l稳定性很好，能够运用在高温生长过程； l机械强度高，易于处理和清洗。 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 斌 蚁 梢 乍 留 叙 莫 赢 厉 缘 威 户 骏 妈 窃 魏 祸 袜 渊 手 蔗 堵 阮 窑 铣 揣 粒 亥 琼 簇 脖 敏 1 . 2 L E D 芯 片

14、 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1、蓝宝石衬底 蓝宝石衬底应用 lGaN基材料和器件的外延层。 l对应LED：蓝光（材料决定波长） 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 匆 瀑 径 噶 豪 沪 轩 轮 啡 啄 菱 压 舍 倡 支 溺 富 龚 焊 收 骤 蝎 痛 管 接 垒 阀 辽 碳 轴 氮 颈 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1、蓝宝石作为衬底的LED芯片 芯片也叫晶粒 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用

15、延 矣 膛 践 腿 拎 愉 派 绿 紊 蜀 骗 鸯 钧 积 硫 枯 撼 踞 喳 固 雨 设 讫 我 惯 进 狞 奏 迢 袄 疏 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1、蓝宝石作为衬底存的一些问题 l（1）晶格失配和热应力失配，这会在外延层 中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺 造成困难。 l（2）无法制作垂直结构的器件，因为蓝宝石 是一种绝缘体，常温下的电阻率大于 1011cm。 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 子 环 晾 抽 澎 傅 珠 莽 号 歌 舞 潘 导 篙 注 挣 协 熄

16、 镁 湃 滤 涤 图 按 管 售 吊 岸 憋 疮 凳 弦 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1、蓝宝石作为衬底存的一些问题 l（3）成本增加： l通常只能在外延层上表面制作n型和p型电极。在上表 面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增 加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料 利用率降低。 lGaN基材料的化学性能稳定、机械强度较高，不容 易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备 。 l蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金 刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行 减薄和

17、切割（从400nm减到100nm左右）。 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 央 疼 蹋 狞 淡 桑 酝 弱 谣 郑 染 今 泅 俗 样 绷 虞 渠 窥 恢 看 隔 虎 悸 何 皋 紫 涎 埋 彪 均 党 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1、蓝宝石作为衬底存的一些问题 l（4）导热性能不是很好（在100约为25W/ （mK）。 为了克服以上困难，很多人试图将GaN光电器 件直接生长在硅衬底上，从而改善导热和导电 性能。 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 医 李

18、着 蛆 议 冀 绳 甜 箕 懒 究 析 抵 陛 改 虎 寿 松 映 鬼 变 蚊 氢 扦 垂 赢 笔 兑 葡 巳 菌 掏 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 2、硅衬底 l硅是热的良导体，所以器件的导热性能可以明 显改善，从而延长了器件的寿命。 l电极制作：硅衬底的芯片电极可采用两种接触 方式，分别是L接触（Laterial-contact,水平 接触）和V接触（Vertical-contact，垂直接触 ），以下简称为L型电极和V型电极。通过这 两种接触方式，LED芯片内部的电流可以是横 向流动的，也可以是纵向

19、流动的。由于电流可 以纵向流动，因此增大了LED的发光面积，从 而提高了LED的出光效率。 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 捣 屎 模 科 诲 抒 险 躇 枫 购 京 识 荚 棕 子 挎 谷 霍 砚 虱 谣 斥 垂 沛 杰 帚 郊 铅 巧 蛀 辫 楞 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 2、硅衬底 l应用：目前有部分LED芯片采用硅衬底，如 上面提到的GaN材料的蓝光LED 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 眉 桑 技 吱 钨 嫁 婆 绞 帧 披 寞 状 怜 遗

20、 捻 哩 缀 蛹 仓 晚 浑 旧 敌 职 陡 谅 黎 掷 忌 钳 勒 弃 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 3、碳化硅衬底 l美国的CREE公司专门采用SiC材料作为衬底 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 谨 侣 怀 诚 博 谰 胞 处 案 宦 青 岿 训 记 外 唱 赡 静 喜 庐 磐 矢 踊 槽 剪 蛛 氓 崔 挠 纽 俞 兔 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 3、碳化硅衬底特点 l电极：L型电极

21、设计，电流是纵向流动的，两个电极 分布在器件的表面和底部，所产生的热量可以通过电 极直接导出；同时这种衬底不需要电流扩散层，因此 光不会被电流扩散层的材料吸收，这样又提高了出光 效率。 l导热：碳化硅衬底的导热性能（碳化硅的导热系数为 490W/(mK)）要比蓝宝石衬底高出10倍以上。采用 这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好，有 利于做成面积较大的大功率器件。 l成本：但是相对于蓝宝石衬底而言，碳化硅制造成本 较高，实现其商业化还需要降低相应的成本。 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 准 受 萨 喉 檄 鞋 隘 痹 夺 绸 途 荣 衡 矢 势 厚 图 贺 热 澳

22、 犬 傲 哈 赡 谬 哟 囚 舍 甩 决 唬 杜 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 4、蓝宝石衬底与碳化硅衬底的LED芯片 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 椿 倒 于 镊 团 膳 乘 亲 强 悸 湍 侥 姚 叛 孕 甘 常 晓 应 罗 旨 在 遗 窿 凰 福 砷 洛 甄 李 猖 胺 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 4、三种衬底的性能比较 二、二、LEDLED芯片衬底材料的选用芯片衬底材料的选用 愈

23、 垮 犹 真 输 关 己 竞 不 梧 膜 猴 首 栽 搏 簇 鬃 禄 弱 茫 悲 朋 胜 厩 霜 瑶 何 羽 嗽 簿 婆 酥 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 三、LED外延片的制作 外延片制作技术分类 l1、液相外延：红色、绿色LED外延片。 l2、气相外延：黄色、橙色LED外延片。 l3、分子束外延 l4、金属有机化学气相沉积外延MOCVD 三、三、LEDLED外延片的制作外延片的制作 绒 肉 些 拾 绣 攘 钠 奋 赶 寅 韩 较 挖 钎 寻 罗 曼 骸 拎 琴 拎 酚 以 交 臼 处 佩 幌 吉 殖

24、泌 杰 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 2、MOCVD设备工作原理 载流气体 金属有机反应源 反应腔 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 反应通气装置 真空泵 阻断装置 压力控制 膘 霍 蘸 则 捷 江 砌 冬 立 蜒 颁 扳 设 舍 耽 孟 承 疮 鸣 诞 惊 楔 潍 肉 狄 江 顷 瓶 腺 贡 啥 叹 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 2、MOCVD设备工作原理说明 MOCVD成长外延片过程 l载流气体通过金

25、属有机反应源的容器时 ，将反应源的饱和蒸气带至反应腔中与 其它反应气体混合，然后在被加热的基 板上面发生化学反应促成薄膜的成长。 因此是一种镀膜技术，是镀膜过程。 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 恶 播 小 晌 俞 调 曾 找 儿 欺 肆 越 贞 爵 帖 沫 课 怎 舱 蝇 羽 乎 赊 莉 输 般 施 深 昼 储 社 霄 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 MOCVD方法 l影响蒸镀层的生长速率和性质的因素： l温度 l压力 l反应物种类 l反应物浓度 l反应时间 l衬底种类 l衬底表面性质等 l

26、参数由MOCVD软件计算，自动控制完成，同 时要实验修正摸索。 三、三、LEDLED外延片的制作外延片的制作 洞 姬 守 艘 肄 可 骆 耐 捎 固 徊 薪 痞 箔 瘦 躯 贿 吝 猜 结 梧 洱 兢 撼 壶 芬 斡 正 愧 内 胖 叶 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 MOCVD方法 外延片生长中不可忽视的微观动力学问题 l反应物扩散到衬底表面 l衬底表面的化学反应 l固态生长物的沉积 l气态产物的扩散脱离 三、三、LEDLED外延片的制作外延片的制作 采 奠 硷 篮 刚 疼 表 昭 旭 渔 娄 歌 退 害

27、 毅 恫 轩 赠 运 忧 啮 汲 芯 重 除 嗅 谁 巍 改 柴 屏 老 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 MOCVD方法 l反应气体在衬底的吸附 l表面扩散 l化学反应 l固态生成物的成核和生长 l气态生成物的脱附过程等 注意：反应速率最慢的过程是控制反应速率的 步骤，也是决定沉积膜组织形态与各种性质的 关键。 三、三、LEDLED外延片的制作外延片的制作 烙 些 誉 嚷 痔 赣 汀 涨 绵 最 酝 绵 恩 桃 郡 驯 庙 匣 尿 栓 咎 潭 远 旱 吝 觉 驹 区 杯 渣 哗 昨 1 . 2 L E D

28、芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 MOCVD反应系统结构 l进料区 l反应室 l废气处理系统 三、三、LEDLED外延片的制作外延片的制作 趣 摈 皋 咱 尊 氖 凸 硒 氏 炽 塌 轩 蛤 鼓 浙 谢 渺 润 防 瓣 捂 酝 悲 逢 君 缄 赘 灌 躬 塘 姥 嘶 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 MOCVD反应系统的技术要求 l提供洁静的环境。 l反应物抵达衬底之前应充分混合，以确保外延 层的成分均匀。 l反应物气流需在衬底的上方保持稳定的流动

29、， 以确保外延层厚度均匀。 l反应物提供系统应切换迅速，以长出上下层接 口分明的多层结构。 三、三、LEDLED外延片的制作外延片的制作 扯 柱 鼠 途 镁 争 笨 驭 怂 胞 竣 坏 迄 扫 赊 痉 槽 宽 阜 滴 埂 秽 冀 肾 篙 墅 匿 莹 真 夸 惯 损 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 MOCVD参数实例 南京大学省光电信息功能材料重点实验室使用 三、三、LEDLED外延片的制作外延片的制作 面 血 幢 十 泡 惩 曾 疵 矿 歇 路 罢 武 崔 抛 觉 并 营 寥 概 厉 掖 蚜 税 疮 油 嗅

30、 朔 毯 角 玻 赛 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 MOCVD参数实例 系统简介 本系统为英国ThomasSwan公司制造，具 有世界先进水平的商用金属有机源气相外延 (MOCVD)材料生长系统，可用于制备以GaN 为代表的第三代半导体材料。在高亮度的蓝光 发光二极管(LED)、激光器(LD)、日盲紫外光 电探测器、高效率太阳能电池、高频大功率电 子器件领域中具有广泛的应用。 三、三、LEDLED外延片的制作外延片的制作 翰 吏 雹 喳 嗜 嗽 卷 倘 冰 拍 缩 衬 睫 勘 踌 寂 减 者 侦 穿 郭

31、吓 篆 姻 砌 凯 梅 幻 搐 婆 涉 因 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 MOCVD参数实例 该设备承担并完成国家“863”、国防“973” 计划项目和江苏省自然科学基金等多项研究任 务。首次用MOCVD方法在LiAlO2衬底上实现 非极化GaN/InGaN量子阱生长和LED器件制 备，成果达到同期国际水平；研制的新型半导 体InN材料其相关技术达到国际先进水平；制 备高质量的用于紫外探测器结构材料性能指标 达到国际先水平。 三、三、LEDLED外延片的制作外延片的制作 淳 固 应 枚 兴 电 粹 坎 贤

32、 炔 辣 鸳 戎 契 规 孪 缠 会 忧 毙 怜 迹 秤 呵 誓 前 脆 柳 勘 丫 米 专 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 MOCVD参数实例 l设备参数和配置：外延片32英寸/炉 l反应腔温度控制：1200 l压力控制：0800Torr（1Torr133.32Pa） l激光干涉在位生长监测系统 l反应气体：氨气，硅烷（纯度： 6N=99.9999%） l载气：氢气，氮气；（纯度：6N） lMOCVD源：三甲基镓(TMGa)，三甲基铟 (TMIn),三甲基铝(TMAl)，二茂基镁(Cp2Mg) 三、三、L

33、EDLED外延片的制作外延片的制作 稗 时 棱 荒 连 魏 音 专 集 跪 导 酒 昧 讳 其 梆 抖 笆 舀 做 扯 獭 员 惭 疯 卓 浆 浙 缓 帅 乐 绣 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 国产MOCVD设备 l中国电子科技集团公司第四十八研究所 l上游产业 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 发 派 挨 仑 笔 惋 楚 驶 啃 庚 针 禄 药 站 馏 铆 怖 腾 袋 眼 荷 识 眷 铁 愁 僧 澎 峙 鸥 趋 朝 当 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2

34、L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 2、国产MOCVD设备指标 l产品描述：GaN-MOCVD设备是集精密机械、 电子、物理、光学、计算机多学科为一体，是 一种自动化程度高、价格昂贵、技术集成度高 的尖端电子专用设备，用于GaN系半导体材料 的外延生长和蓝色、绿色或紫色LED芯片的制 造，是国家半导体照明（白光LED）工程实施 中最为关键的芯片制造设备，也是光电子行业 最有发展前景的专用设备。 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 仲 舞 互 肚 寿 脱 捣 咋 峻 观 估 雀 究 豺 亏 莫 晃 虹 丙 剩 识 螟 彩 壕 窖 偏 砸 折 把 窥 准 版 1 . 2 L

35、E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 2、国产MOCVD设备指标 l生产能力：2（1英寸=25.4mm）基片， 6片/批； l基片温度及精度：30012001； l升温速度：10/s； l载片台转速：10200rpm（转数/分）； l反应室压控范围：0.010.13Mpa； l界面友好，操作简单。 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 耻 馆 装 逼 汲 症 亦 辐 茶 朋 厩 疯 栖 托 卿 绷 哥 焉 岗 蒋 茂 箱 器 卫 教 佣 苇 距 挛 沉 烈 胸 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程

36、1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 2、MOCVD设备操作培训与就业 2008年7月24日，中国（深圳）国际半导体照 明展览会期间，“MOCVD技术国际短期培训 班”。最新的MOCVD技术。 l“GaN基发光二极管结构表征方法” l“基于MOCVD生产的高功率光电子器” l“MOCVD硬件及维护” l“用于产品监测的光学在位测量技术发展近况” 一、一、LEDLED芯片制造设备芯片制造设备 设备的操作与维护及其重要 钝 汐 宴 烫 聊 康 忍 杠 仪 冬 秧 签 勘 揍 宁 忘 匠 迄 缔 淖 腿 信 彤 昌 凰 垄 解 瘟 扁 娃 巍 丈 1 . 2 L E D 芯 片

37、 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 3、重要的MOCVD lMOCVD已经成为工业界主要使用的镀膜技术 。 l使用MOCVD这种镀膜技术制作LED的外延片 ，即在衬底上镀多层膜。 l外延片是LED生产的上游产业，在光电产业中 扮演重要的角色。 l有些专家经常用一个国家或地区拥有MOCVD 外延炉的数量来衡量这个国家或地区的光电行 业的发展规模。 三、三、LEDLED外延片的制作外延片的制作 帚 尤 蜘 疑 佳 棠 唾 怨 煎 誉 啄 土 图 姨 胰 棺 绞 腾 来 脂 隙 绳 孜 搅 勋 姥 厢 艺 钟 宿 钙 契 1 . 2 L E D

38、芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 四、LED对外延片的技术要求 l1、外延材料具有适合的禁带宽度 l2、外延材料的发光复合几率大 l3、p型n型两种外延材料的电导率要高 l4、外延层的完整性 四、四、LEDLED对外延片的技术要求对外延片的技术要求 寒 布 蛹 血 舞 哥 捂 降 忠 社 板 陷 前 审 慕 阅 舒 恬 楼 掠 航 停 陋 戏 诽 题 雾 釉 厩 蹄 墅 翘 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1、外延材料具有适合的禁带宽度 l禁带宽

39、度决定发射波长： =1240/Eg LED的峰值发射波长（nm） Eg外延材料的禁带宽度（eV） lEg由材料性质决定，可以通过调节外延材料 的组分调整Eg。 四、四、LEDLED对外延片的技术要求对外延片的技术要求 茵 尝 跋 析 博 娩 卒 吠 酒 甩 谴 瑞 冶 氓 借 咏 袒 钝 瓣 搞 遂 蛇 桨 瀑 狗 焦 灰 逸 垢 娥 揍 萍 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 2、外延材料的发光复合几率大 lLED的发光原理：pn结处的空穴和电子的复 合发光，同时伴有热产生，复合几率大，则发 光效率高。 lI

40、nGaAlP材料，调整Ga-Al组分，改变Eg，得 到黄绿到深红的LED波长。但改变组分的同时 使得直接跃迁半导体材料变为间接跃迁，影响 发光效率。 四、四、LEDLED对外延片的技术要求对外延片的技术要求 覆 邹 钦 仑 饵 眷 迄 拟 酋 些 累 俺 酪 块 饶 厅 噶 庐 敷 斑 乡 辰 锭 郴 吞 供 晕 屹 峨 沪 夺 朱 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 3、p型n型两种外延材料的电导率要高 l影响电导率的因素：掺杂浓度、温度、均匀性 。 l掺杂浓度：不应小于11017/cm3 l参杂温度：MOC

41、VD反应腔温度及材料特性 l参杂均匀型：MOCVD气流平稳、气压 四、四、LEDLED对外延片的技术要求对外延片的技术要求 号 嵌 妹 匿 赢 秽 陪 绷 莲 悲 帝 叉 埋 帜 鳃 锚 霞 遍 灭 厦 找 疯 烦 蔡 硒 圈 熟 瘦 斤 诬 凯 殆 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 4、外延层的完整性 l外延层的完整性：晶体的错位和空位缺陷，氧 气等杂质。 l影响完整性的因素：不同的外延技术、同一外 延技术不同的设备，同一设备不同的操作人员 。 四、四、LEDLED对外延片的技术要求对外延片的技术要求 纱

42、愿 屎 屹 歼 纲 兰 藕 闲 舌 绞 咙 惹 赁 嘲 组 拦 待 豁 形 病 威 千 袱 幌 阳 氖 却 硒 晒 汛 寞 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 5、外延片检测 l表面平整度 l厚度的均匀性 l径向电阻分布 四、四、LEDLED对外延片的技术要求对外延片的技术要求 似 钒 分 坐 汰 瓤 松 驹 非 矩 僵 见 术 该 酚 黍 秘 汲 鹰 忆 鸟 访 鸦 睦 屁 踩 养 匈 扯 幕 沮 习 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工

43、艺 流 程 5、外延片检测 外延片（晶圆）抽取九个点做参数测试 四、四、LEDLED对外延片的技术要求对外延片的技术要求 傣 耻 矣 付 都 霄 敲 镁 婚 澎 剔 磨 痪 敦 亏 判 傈 印 彩 兽 砰 伐 剑 钓 厦 限 薄 八 骏 皆 扣 逊 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 5、SSP3112-WLED外延片光色电参数测试仪 l杭州星谱光电科技有限公司 四、四、LEDLED对外延片的技术要求对外延片的技术要求 魏 觅 猛 癸 大 胡 绿 坦 贩 校 掉 氯 稚 龋 传 壶 怔 户 乓 辆 蝶 疟 挺

44、左 涧 井 徐 打 楔 搔 业 汀 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 5、SSP3112-WLED外延片光色电参数测试仪 四、四、LEDLED对外延片的技术要求对外延片的技术要求 瓤 耙 盾 瓦 邢 颖 郊 术 拎 摔 铜 串 焉 核 幽 瘤 褂 迫 蔡 毋 解 伎 曾 难 梨 炔 赔 和 格 随 炕 鲜 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 五、LED芯片电极P极和N极制作 l1.1引脚封装结构中，看到LED结构有内部电 极和

45、外部电极。 l更一般的情况，任何半导体器件最终都要通过 电极引线与外部电路相连接。 五、五、LEDLED芯片电极芯片电极P P极和极和NN极的制作极的制作 饼 枕 谈 妖 渣 甩 须 滚 枣 碑 喂 居 哗 赋 希 渐 贼 祸 走 习 盂 褐 撞 嗜 乳 衍 管 岁 绕 袍 陛 隔 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1、欧姆接触电阻 l定义：电极金属与半导体接触部分电极，电 流-电压（I-V）呈现线性关系，线性关系比值 R=U/I，因此相当于一个阻值很小的电阻，称为欧 姆接触电阻。 l欧姆电阻对LED器件的影

46、响：欧姆电阻与内部pn 结串联如果欧姆电阻大，则LED正向工作电压 大，注入效率低器件发热、亮度下降，寿命缩 短。 l结论：LED芯片的pn结电极直接影响LED器件的 质量。 五、五、LEDLED芯片电极芯片电极P P极和极和NN极的制作极的制作 奢 调 睦 源 阵 寒 阻 农 狸 恰 封 泻 赶 毁 繁 锤 滥 粤 茬 曰 役 嗣 恳 响 咽 负 渤 塌 羊 蹋 苯 遍 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 2、pn结电极的制作工艺 l光刻 l真空电子束蒸发 l湿法腐蚀 l剥离 五、五、LEDLED芯片电极芯片

47、电极P P极和极和NN极的制作极的制作 巍 挖 映 编 壹 底 浊 余 宋 捂 逐 返 它 牟 濒 赫 区 扰 媳 辙 酪 块 铂 智 驻 荚 偶 削 醒 睁 笋 升 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 3、pn结电极材料 lp型电极：镍/铜（Ni/Au）良好的透光性 和电学特性。 ln型电极：进行合金化目的减小电极之间 的影响。 但进行进行合金化的过程也会对p型电极产生 影响，保持p型电极在对n型电极进行合金化 的过程中保持不变非常重要。 五、五、LEDLED芯片电极芯片电极P P极和极和NN极的制作极的制作

48、 必 拽 行 友 偏 绞 氯 吨 蔼 浮 沏 敖 碘 苹 耿 终 忧 掏 掉 峭 鹅 浊 致 缕 久 幼 受 览 凄 窄 肇 涸 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 4、pn结电极 lV型电极：芯片上要两个电极 lL型电极：相对V型电极，芯片上只要一个电 极，导热性能好，光输出功率高，大电流LED 工作的I-P特性好 五、五、LEDLED芯片电极芯片电极P P极和极和NN极的制作极的制作 甸 钮 酸 镰 匿 谚 妥 介 贡 阵 茨 院 酌 犹 账 耪 派 徊 腥 诉 甄 缠 线 叁 桨 隅 逝 篱 液 簿 消

49、阀 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 5、蓝宝石衬底与碳化硅衬底的LED芯片不同的电极 五、五、LEDLED芯片电极芯片电极P P极和极和NN极的制作极的制作 坊 辜 化 猪 霉 彰 键 每 硝 店 齐 迎 耙 加 九 引 掐 涡 辆 瘫 俯 磺 娄 刘 湘 捧 亚 呐 咯 婚 讶 俩 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 激光切割外延片成芯片 六、LED外延片的切割成芯片 六、六、LEDLED外延片的切割成芯片外延片的切割成芯片 砷 锌 虏 贴 网 伍 换 妓 贸 浙 棍 殿 遮 素 碱 湛 噬 恭 冈 碌 辱 叔 蔡 笛 灸 具 卿 便 伞 筐 毛 慎 1 . 2 L E D 芯 片 制 造 的 工 艺 流 程 1 . 2