淺談LED晶粒/晶片製造流程

隨著技術的發展,LED的效率有了非常大的進步。在不久的未來LED會代替現有的照明燈泡。近幾年人們製造LED晶粒/晶片過程中首先在襯底上製作氮化鎵(GaN)基的晶圓(外延片),晶圓所需的材料源(碳化矽SiC)和各種高純的氣體如氫氣H2或氬氣Ar等惰性氣體作為載體之後,按照製程的要求就可以逐步把晶圓做好。接下來是對LED-PN結的兩個電極進行加工,並對LED毛片進行減薄,劃片。然後對毛片進行測試和分選,就可以得到所需的LED晶粒。具體的工藝做法,不作詳細的說明。

下面簡單介紹一下LED晶片生產流程圖:

總的來說,LED製作流程分為兩大部分:

首先在襯低上製作氮化鎵(GaN)基的晶圓,這個過程主要是在金屬有機化學氣相沉積晶圓爐(MOCVD)中完成的。準備好製作GaN基晶圓所需的材料源和各種高純的氣體之後,按照工藝的要求就可以逐步把外延片做好。常用的襯底主要有藍寶石、碳化矽和矽襯底,還有GaAs、AlN、ZnO等材料。

MOCVD是利用氣相反應物(前驅物)及Ⅲ族的有機金屬和Ⅴ族的NH3在襯底表面進行反應,將所需的產物沉積在襯底表面。通過控制溫度、壓力、反應物濃度和種類比例,從而控制鍍膜成分、晶相等品質。MOCVD外延爐是製作LED外延片最常用的設備。

然後是對LED PN結的兩個電極進行加工,電極加工也是製作LED晶片的關鍵工序,包括清洗、蒸鍍、黃光、化學蝕刻、熔合、研磨;然後對LED毛片進行劃片、測試和分選,就可以得到所需的LED晶片。如果晶片清洗不夠乾淨,蒸鍍系統不正常,會導致蒸鍍出來的金屬層(指蝕刻後的電極)會有脫落,金屬層外觀變色,金泡等異常。

蒸鍍過程中有時需用彈簧夾固定晶片,因此會產生夾痕(在目檢必須挑除)。黃光作業內容包括烘烤、上光阻、照相曝光、顯影等,若顯影不完全及光罩有破洞會有發光區殘多出金屬。

晶粒在前段製程中,各項製程如清洗、蒸鍍、黃光、化學蝕刻、熔合、研磨等作業都必須使用鑷子及花籃、載具等,因此會有晶粒電極刮傷情形發生。

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