LED芯片制程介绍

1LED芯片制程工艺介绍目录什么是LED?LED产业结构的定位芯粒前制程简介芯粒后制程简介生产过程及成品常见的缺陷及判别方法课程名称：LED晶粒制造流程与异常判定简介课程简介：重在介绍与流程与异常说明，较不偏重原理技术。LED产品LED是取自LightEmittingDiode三个单词的缩写，中文译为“发光二极管”，这是一种会发光的半导体组件，且具有二极管的电子特性。LED发光原理：

半导体材料有一非常有趣的特性，就是所谓的载子（carrier）载子分成两类，一类为电子，带负电(N)，另一类为电洞，带正电(P)。这两种载子在某些条件下可以结合而产生光子，此为发光的基本原理。

LED产品：

依材料的不同，电子和电洞所占有的能阶也不同，其相对能阶高度差即是决定两载子结合所发出能量的高低，可以产生具有不同能量之光子，藉此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或颜色。因此，欲决定LED所发出光的颜色，可以由材料的结构来选择。400nm

500nm

600nm

700nm在LED产业结构的定位部门主要作业项目： 将GaN外延片加工至芯粒(Chip)依制程特性又区分为晶粒前段制程：电极制作晶粒后段制程：切割分类芯片部分工定位GaNLEDChipP-ElectrodeN-ElectrodeITO(TransparentContactLayer)P-GaNN-GaN(未含保护层passivation)ProcessFlow1%ProbingGrinding/PolishingBreaking100%ProbingSortingVisualInspection五道光罩流程

芯片投入下线清洗P-Mesa光罩作业P-Mesa干蚀刻干蚀刻后光阻去除CVD前清洗CVD沉积正划，SECB光罩作业CB蚀刻研磨ITO光罩ITO熔合PAD蒸镀CVD沉积&PV曝光PV蚀刻ITO蒸镀前清洗ITO蒸镀PAD光罩作业温筛打线测试抽测DBR裂片测试全测分选目检前道分类镀膜(ThinFilm)

:

a.PVD(e-beam):Metal/ITO/DBR/ODR b.CVD(PECVD):CB/PV/SiO2

黄光(Lithography): a.+PR:Mesa/CB/ITO/PV b.–PR:Pad蚀刻(Etching): a.Dryetching:Mesa/PSS b.Wetetching:CB/ITO/PV/SWE/PSS清洁(Clean): a.Dryclean:O2Plasma b.Wetclean:511/Ultrasonic/QDR/IPA/ACE

+PR

vs.-PRLithographyProcessSpincoater:

在wafer上涂布光刻胶,厚度与转速成反比

Softbake(pre-bake): a.去除光刻胶中溶剂,增加黏着性.b.增加曝光区与非曝光区之选择比.c.降低光刻胶应力,避免光刻胶破裂.Exposure:

定义出所需要之图形Postexposurebake(PEB):

减少驻波效应,增加分辨率Development:

移除光刻胶,开出所需图形Hardbake: a.移除残留显影液与清洗液.b.提高抗蚀刻能力.c.增加附着力DryEtching-ICPICP原理：ICP即电感耦合电浆蚀刻，包含物理刻蚀和化学刻蚀。物理刻蚀是通过加速离子对基片表面的撞击，将基片表面的原子溅射出来，以离子能量的损失为代价，达到刻蚀目的；化学反应刻蚀是反应等离子体在放电过程中产生许多离子和许多化学活性中性物质即自由基。这些中性物质是活跃的刻蚀剂，它与基片发生化学反应。等离子体：气体在一定条件下受到高能激发，发生电离，部分外层电子脱离原子核，形成电子、正离子和中性粒子混合组成的一种形态，这种形态就称为等离子态。ＶａｃｕｕｍCassetteChamberLoadlockChamberReactionChamberICP是上电极加低频（LF）感应耦合产生等离子体，下电极加高频（HF）来产生偏置电压提供离子能量干法蚀刻类型WetetchingOveretchingEtchingresiduePVD-EvaporatorPhysicalVaporDepositionEvaporator

利用高压电使钨丝线圈产生电子后，利用加速电极将电子引出，再透过偏向磁铁(Bendingmagnet)，将电子束弯曲270o，引导打到坩埚内的金属源上，使其局部熔融。因在高真空下(4×10-6torr)金属源的熔点与沸点接近，容易使其蒸发，而产生金属的蒸气流，遇到芯片时即沉积在上面。在坩埚四周仍需有良好的冷却系统，将电子束产生的热量带走，避免坩埚过热于融化，形成污染源。PECVDTypicalConditions0.5-1Torroperatingpressure0.02-0.1W/cm2PowerDensitySubstrateelectrodeseesnobiasPECVDPlasmaConditions500-2000sccmtotalgasflowSubstratesitsdirectlyonheatedelectrodePECVD定义

：是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。PECVD原理：利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。BasicPECVDPlasmaProcesses(SiH4based)PECVDSiNx:SiHx+NHx

SiNx(+H2)orSiHx+NSiNx(+H2)PECVDSiOx:SiHx+N2OSiOx(+H2+N2)PECVDa-Si:HSiHx

Si(+H2)PECVDSiONx:SiHx+N2O+NH3

SiONx(+H2+N2)保护衬底，形成PSS衬底，起到掩膜的作用E.X.PSS-CVD作用：PECVD的镀膜作用SECVD的作用：保护芯粒，一是在正划时防止激光切割产

生的物质污染晶粒,二是在侧壁腐蚀时防止

蚀刻到芯粒CBCVD的作用：电流阻挡，提高电流密度PV

CVD的作用：表面钝化，保护透明导电层，防止封装打

线时高温灼伤芯粒表面。PECVD的镀膜作用LED主要电性电极拉力测试由打线机配合拉力计，监控电极质量。晶粒后段制程-研磨抛光研磨站工作项目：研磨、硬抛、软抛、下蜡substrateCBITOMetalMetalPV在陶瓷上涂蜡，将wafer正面压在蜡上背面研磨分三阶段，第一阶段先以金刚石砂轮佐冷却液研磨135um，第二阶段以含有金刚石颗粒的溶液硬抛105um，最后是以含有30nm的SiO2奈米球溶液进行软抛以去蜡液将wafer上的蜡洗去ACE洗去去蜡液IPA洗去ACE酒精擦拭背面准备蒸镀DBRwax硬抛研磨软抛划裂站将芯片切割成晶粒LaserScriber&BreakerLaser划裂站工作项目：划片、裂片、扩膜、倒膜、贴片划片制程是以雷射光照射在wafer表面以留下划痕。Substratelaser裂片制程是指在后段制程将wafer贴在麦拉膜上，从划痕处用裂片刀劈裂wafer而分割成一颗一颗的小芯粒，裂片后经由扩模机将蓝膜扩张，而蓝膜上的芯粒也因此而分离。裂片刀测试站(ChipProber)依分Bin规格，以点测机点测每一颗晶粒，并存为档案。以供Sorter机台读取该档案做为产品分类的依据。分选站将Chip依规格分类成成品Chip目检站将各成品Chip依外观检验规范挑拣不合格品。以ChipCounter计数实际晶粒数。Count(计数)以晶粒计算器，计算实际晶粒数，再转品管FQC完工入库。包装以晶粒计算器，计算实际晶粒数，再转品保FQC完工入库小尺寸至少1000颗中等尺寸至少500颗,大功率至少50颗以上一片23BB-D的芯粒因为sapphire不导电，故开黄光定义MESA图形后以ICP蚀刻15000A至露出N-GaN先沉积800A的SiO2，再开黄光定义CB图形后，以BOE蚀刻。此为电流阻障层，阻止电流集中流入P-GaN，造成发光面积被局限住。因为电流拥挤效应，电流会趋向电阻最小方向走，也就是最短路径，因此若没有CB层，电流会经由P-PAD直接往下到P-GaN，造成仅在PAD下方发光以及组件温度升高。蒸镀透明导电层ITO1200A，再开黄光定义图形，以ITO蚀刻液蚀刻因为P-GaN的电洞移动率约为10cm2/V-sec，电阻值很大，所以需要电流扩散层帮助电流扩散，且ITO是透明的，可帮助光透出。先开黄光以负胶定义接电极层图形，再依序蒸镀Cr/Pt/Au上去Cr：当作ITO与金之间的缓冲层，不但功函数匹配，且与ITO的附着性比Au好。Pt：沸点高，不因高温而扩散，主要作为Cr&Au经高温合金后相互扩散的屏蔽。Au：导电性良好且不易氧化，故当作电极层。另外有R-Pad制程，是在metal前先蒸镀Cr/Al，目的是为了增加metal下方的出光率。先沉积SiO22300A，开黄光定义PV图形，后以BOE蚀刻。PV的目的是要保护P-Njunction，避免漏电。被蚀刻区域，蚀刻至N-GaNP-GaNSapphireP-GaNQWN-GaNCB-SiO2ITOSiO2SapphireP-GaNQWN-GaNITOSiO2P-GaN五道制程P-GaN/CB-SiO22012-04-21徐玟楷LED晶粒异常简介LED芯片生产过程及成品常见的缺陷及判别方法※此些异常主要发生站点:黄光站,化学站,蒸镀站※此些异常主要发生站点:黄光站,化学站,蒸镀站LED芯片生产过程及成品常见的缺陷及判别方法※此些异常主要发生站点:分选站,各站点镜检及上下片※此些异常主要发生站点:黄光站,化学站LED芯片生产过程及成品常见的缺陷及判别方法※此些异常主要发生站点:黄光