LED芯片制程工艺培训课件

蓝宝石工艺制程培训资料27七月2023

LED：LightEmittingDiode的简称，即发光二极管，是一种将电转化为可见光的物质，其核心是PN结，当P区的空穴和N区的电子复合，将多余的电势能以辐射光子的形式释放出来。LED芯片分二元，三元，四元芯片的主要是看：所用的材料里含几种元素

两个元素，称二元片（GaP磷化镓）,三个元素称三元片（GaAlAs镓铝砷），四个元素称四元片（InGaAsP磷化铝铟镓），现目前LED主要使用四元片

半导体介绍：P型空穴N型电子

PN结厚度约为10-7m

E=通电后，电子、空穴复合发光λ跟材料有关系能带工程，大原子结合能带小如InSn、GaP、GaAs

小原子结合能带大如GaN、AlGaN+一

载流子PN++++一一一一

hγ=h——c供体硅光发射的电子跃迁27七月2023蓝宝石产品介绍27七月2023PSS蓝宝石衬底图片27七月2023主要产品图像展示7*910*2312*13图片解析1、尺寸大小不同2、图形不同光刻版的选择光刻版的选择1023多一层互补SIO227七月2023芯片结构N电极P电极沟槽ITO铟锡氧化物半导体透明导电膜扩流层上：SIO2下：N-GaNP-GaNSIO2圈ITO圈互补SIO2层SI02氧化硅SIO2ITO铟锡氧化物ITOGaN缓冲层MQW量子阱AlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SI02互补SIO2层俯视图一俯视图二切面图三27七月20237*9制程工艺流程外延片清洗去胶、清洗去胶、清洗SiO2沉积下游封装外延片清洗ITO蒸镀ITO光刻（甩胶、曝光、显影）ITO腐蚀ITO合金N光刻（甩胶、曝光、显影）ICP刻蚀SiO2腐蚀P/N电极蒸镀金属剥离COW测试研磨（减薄、抛光）划片、裂片点测中游成品SiO2光刻（甩胶、曝光、显影）手选27七月2023蓝宝石基板Al2O3(430um)公司采用的外延衬底片分2种：平面衬底、PSS衬底

外延片的区别方式：平面外延片目测比较透，PSS目测颜色偏深

平面外延片镜检下无图形，PSS于500倍下有图形

平面外延片号后缀-BF，PSS的后缀-PF1、外延片的认识PSS外延片500倍正常表面平面外延片500倍正常表面蓝宝石目测体27七月20231、外延片清洗Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNMQW-发光层AlGaN应力释反晶格层（防止高温应力损坏）P-GaNGaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaN设备：清洗机台甩干机超声器工艺：丙酮超声5min，无水乙醇超声2min，冲DI水，BOE泡5min，冲水甩干目的：杂质会影响光刻及镀膜等工艺的质量，导致显影不良或接触不牢。27七月20232、ITO蒸镀Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaNITO铟锡氧化物InGaNMQW p-GaN(Mg)0.3mp-AlGaN(Mg)0.02-0.15mGaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaNITO设备：富临蒸发台工艺：真空度：3.0e-6Torr，温度310℃，005程序，蒸镀时每个行星盘搭蒸1片BK7测试参数：BK7玻璃T%＞90%，方块RS＜10欧姆27七月20233、ITO光刻-甩胶Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaNITOInGaNMQW p-GaN(Mg)0.3mp-AlGaN(Mg)0.02-0.15mGaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaN光刻胶设备：甩胶机烘箱工艺：手动甩胶：正胶、前烘100℃20min

自动甩胶：粘胶剂、正胶、前烘100℃20min注意项：1、光刻需注意甩胶时外延片与甩胶头之间不能偏移太多，否则会导致光刻胶甩不均匀，直接影响曝光显影；

2、前烘温度时间一定要控制好，不能变化，否则会导致光刻胶太软或太硬，影响曝光显影；

3、对版容易出现失误，导致对偏、破胶、显影不干净等不良现象，所以对版后需要进行仔细检验;4、显影液温度和更换频率也会影响显影，故亦需进行监控……光刻胶ITO27七月20233.2ITO光刻-曝光Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaNITOGaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaN光刻胶ITO光刻胶光刻胶（感光胶体）设备：尼康曝光机25s、ABM曝光机15s工艺：手动曝光：光刻版：LP-0709A-2E

自动曝光：光刻版：LP-LBS-0709C-2A-1010，坚膜110℃

10min27七月20233.3ITO光刻-显影Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaNITOGaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaN工艺：90s，每次只显25片ITO光刻胶光刻胶27七月20234、ITO腐蚀Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaNGaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaN工艺：腐蚀前过氧100s，浸泡稀释王水前放置5min再泡12分钟（王水配比：HCl：HNO3：H2O=2：1：2）过氧目的：原理是氧等离子和光刻胶反应生成气态的CO2和H2O2，便于后面工序去除光刻胶。（光刻胶在显影后会留下一层底膜，这层底膜粘在金属上会影响腐蚀的均匀性，有时甚至有底膜的区域很难腐蚀动。）ITO光刻胶光刻胶ITOITO27七月20234.2ITO去胶Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaN工艺：85度去胶液①泡10min，80度去胶液②泡10min，冲水，甩干，过氧120sITOITOGaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaNITO27七月20235、ITO合金Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaNGaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaN光刻胶设备：聚智合金退火炉P001上管工艺：560度合金20min（543/550/576）N2流量开（同ITOBK7玻璃一起合金）注意项：合金操作时不能用橡胶手套，防止因温度过高使橡胶手套熔化而污染；合金时合金炉内测温为550℃，氧气和氮气流量是否符合要求（PV值是否达到SV值）。ITOITO27七月2023Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaN设备：甩胶机工艺参数：正胶P5程序1000转/分10秒、3500转/分20秒ITO6、N区光刻—甩胶光刻胶光刻胶GaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaNITOITO光刻胶光刻胶27七月2023Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaN设备：ABM曝光机工艺参数：手动曝光：前烘100℃20分，光刻版LP-0709A-1A，曝光17s，不坚膜，整片甩干自动曝光：光刻版LP-LBS-0709C-1A-1010，坚膜110℃10min测试：测前三片胶厚的中心点，胶厚度2.9±0.3um注意项：刻蚀应该也会对胶有损伤，所以胶的厚度要大于刻蚀厚度ITO6.2N区光刻—曝光、显影光刻胶光刻胶GaN缓冲层n-GaNMQWAlGaNP-GaNITOITO光刻胶27七月2023Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNn-GaN7、ICP刻蚀干法蚀刻：利用射频电源使反应气体生成高德活性电子和离子，对规衬底实施轰击，以选择性的去处需要去除的部位。湿法蚀刻：使用特定的溶液与薄膜间进行化学反应，腐蚀掉未贴有光刻胶的部位。MQWAlGaNP-GaNITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN设备：爱发科ICP、牛津ICP干蚀刻工艺：GaNETCH-TS程序光刻胶ITOITO光刻胶27七月2023Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNn-GaN7.2ICP刻蚀-去胶MQWAlGaNP-GaNGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN工艺：85度去胶液①泡10min，80度去胶液②泡10min，冲水，甩干，过氧120s测试：取三片中心点测GaN深度，刻蚀深度：11000±2000埃ITOITOITO8、SIO2沉积SI02Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNn-GaNMQWAlGaNP-GaNSIO2SIO2SI02SIO2ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN设备：PEVCD工艺：260℃，TS-SIO2-100712，沉积时每RUN放一硅片测试：SIO2厚度标准：1100±200埃注意事项：生长前确保晶片上无水迹及其他污染，操作时不能戴乳胶手套或一次性手套，防止由于温度过高使上述手套熔化而污染晶片……注意清洗炉次和维护保养。27七月202327七月20238.2SIO2光刻–甩胶Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNn-GaNMQWSIO2AlGaNP-GaNITOSIO2光刻胶光刻胶设备:甩胶机工艺参数：正胶前烘100℃20mSI02SIO2ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SIO2SI02SI0227七月20238.3SIO2光刻–曝光光刻胶光刻胶Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNn-GaNMQWSIO2AlGaNP-GaNITOSIO2光刻胶SI02SIO2SI02ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN设备:曝光机工艺参数：曝光15s27七月20238.4SIO2光刻–曝光、显影Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNn-GaNMQWSIO2AlGaNP-GaNITOSIO2光刻胶设备:曝光机工艺参数：曝光15sSI02SIO2ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SIO2SI0227七月20238.5SIO2光刻–腐蚀设备:清洗机台工艺参数：浸泡BOE60s冲水甩干Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNn-GaNMQWSIO2AlGaNP-GaNITOSIO2光刻胶SI02SIO2ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SIO2SI02SI0227七月20239、金属蒸镀Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNn-GaNMQWAlGaNP-GaNITOSIO2SIO2光刻胶Cr-Pt-AuCr：200A（铬）Pt：1500A（铂）Au：10000A（金）设备:蒸发台工艺：真空度4.0e-4Pa，冷蒸；程序名：TS-Cr-Pt-Au（Cr：200，Pt：1500，Au：10000A）SI02SIO2ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02光刻胶SI02Cr/Pt/AuCr-Pt-AuCr-Pt-Au27七月202310、金属剥离设备:清洗机工艺参数：丙酮超声3min，晾干后蓝膜拉，85度去胶液①泡10min，80度去胶液②泡10min，冲水，甩干，过氧10minAl2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNn-GaNMQWAlGaNP-GaNITOSIO2Cr-Pt-AuSIO2光刻胶Cr-Pt-AuSI02SIO2ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02光刻胶SI0227七月202311、去胶、清洗设备:清洗机工艺：测试：每炉测3片中心点厚度，厚度标准：9500±1000埃）SI02SIO2ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SI02Al2O3(430um)GaN缓冲层n-GaNn-GaNMQWAlGaNP-GaNITOSIO2Cr-Pt-AuSIO2Cr-Pt-Au27七月202312、前制程点测

前制程点测分两步进行：不加ESD测试名称缩写：COW：ChipOnWafer(前制程完成的晶片)

ESD：Electro-Staticdischarge（静电）

HBM：HumanBodyModel(人体电放电模式)

目的：COW抽测后良率判定

注意项：静电箱校验及ESD确认，规格名称的选择，机台点检及20点校验，探针使用寿命30万次及针痕确认加ESD测试测试项目VF1VF2IRLOP1WLD1测试参数10UA20ma-10v20ma20ma测试项目IR逐步加HBMESD测试参数-10v0v、500v、1000v、1500v、2000v27七月202313、打线测试SOP：C3-55-232《蓝宝石手动金丝压焊机作业指导书》

设备：手动金丝压焊机

金线：20um

位置点：P/P电极（图示见右1）

打线方式：每5片测试1片，每片测试9点，参考边朝下（见2）

判定标准：拉力值≥3g，不可有打不粘、假焊及掉电极。

若有1片不良，则整批都需做打线测试。

注意项：拉力器钨丝垂直向上缓慢勾住B点位置

打线完后需在显微镜下确认各焊点情况未拔丝已拔丝27七月202313、研磨--减薄GaN缓冲层n-GaNn-GaNMQWAlGaNP-GaNITOSIO2Cr-Pt-AuSIO2145ASI02SIO2SI02ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN蜡纸厚度25um设备：减薄机SOP：《剪薄机作业指导书-蓝宝石》C3-55-212注意项：减薄程序及机台点检表，油石、砂轮、减薄液，水泵有无正常喷水程序名称使用权限说明DUMMY.han设备供应商设备调试TS0709.han生产7*9/12*13芯片使用TS0709.han生产1023芯片使用GONGCHEGN.han研发工程实验使用27七月202313.2研磨----抛光GaN缓冲层n-GaNn-GaNMQWAlGaNP-GaNITOSIO2Cr-Pt-AuSIO286ASI02SIO2SI02ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN设备：抛光机SOP：《研磨机作业指导书-蓝宝石》C3-55-213注意项：研磨程序及研磨时间确认、研磨液位确认27七月202314、划片SI02SIO2SI02ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SIO2SI02ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN深度：31±2um宽度:9-10um背面因经过研磨，所以划痕明显设备:划片机注意项：机台点检表及程序确认、X/Y轴划深校验、切割机滤芯更换周期27七月202314.2裂片SI02SIO2SI02ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SIO2SI02ITOITOGaN缓冲层MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN沟槽中是否有SIO2,须看下光刻板深度：31±2um宽度:9-10um劈刀设备:裂片机工艺：机台点检表，产品裂偏及双胞确认。27七月2023与COW测试不同点：1、大圆片：不加ESD、1/100抽测，需打印Mapping图2、分选片：1000vESD、全测注意项：1、收光器的选择：显微镜、积分球

2、过滤网的选择：ST在10-25之间，15为最佳