LED芯片制造工艺流程.ppt

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1、LED芯片制造的工艺流程LED芯片制造的工艺流程属LED上游产业靠设备内容一、LED芯片制造设备二、LED芯片衬底材料的选用三、LED外延片的制作四、LED对外延片的技术要求五、LED芯片电极P极和N极的制作六、LED外延片的切割成芯片一、LED芯片制造用设备外延片的制备：MOCVD：是制作LED芯片的最重要技术。MOCVD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。电极制作设备：光刻机、刻蚀机、离子注入机等。衬底加工设备：减薄机、划片机、检测设备等。1、MOCVD设备MOCVD

2、——金属有机物化学气相淀积（Metal-OrganicChemicalVaporDeposition）2、光刻机3、刻蚀机4、离子注入机5、清洗机6、划片机同一功能有不同型号设备选择7、芯片分选机LED芯片的制造从以上的的仪器设备可以看出，LED芯片的制造依靠大量的设备，而且有些设备价格昂贵。LED芯片质量依赖于这些设备和操作这些设备的人员。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。二、LED芯片衬底材料的选用LED芯片首要考虑的问题：衬底材料的选用。选择衬底依据：根据设备和LED

3、器件的要求进行选择。三种衬底材料目前市面上一般有三种材料可作为衬底蓝宝石（Al2O3）硅(Si)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1、蓝宝石衬底蓝宝石衬底的优点：生产技术成熟、器件质量好；稳定性很好，能够运用在高温生长过程；机械强度高，易于处理和清洗。1、蓝宝石衬底蓝宝石衬底应用GaN基材料和器件的外延层。对应LED：蓝光（材料决定波长）1、蓝宝石作为衬底的LED芯片芯片也叫晶粒1、蓝宝石作为衬底存的一些问题（1）晶格失配和热应力失配，这会在

4、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。（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1011Ω·cm。1、蓝宝石作为衬底存的一些问题（3）成本增加：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。GaN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。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

5、要对它进行减薄和切割（从400nm减到100nm左右）。1、蓝宝石作为衬底存的一些问题（4）导热性能不是很好（在100℃约为25W/（m·K））。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。2、硅衬底硅是热的良导体，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。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

6、式，LED芯片内部的电流可以是横向流动的，也可以是纵向流动的。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。2、硅衬底应用：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LED3、碳化硅衬底美国的CREE公司专门采用SiC材料作为衬底3、碳化硅衬底特点电极：L型电极设计，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。导热：碳化硅衬底的导热性能（碳化硅

7、的导热系数为490W/(m·K)）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。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。4、蓝宝石衬底与碳化硅衬底的LED芯片4、三种衬底的性能比较三、LED外延片的制作外延片制作技术分类1、液相外延：红色、绿色LED外延片。2、气相外延：黄色、橙色LED外延片。3、分子束外延4、金属有机化学气相沉积外延MOCVD1、MOCVD设备工作原理载流气体金属有机反应源反应腔反应通气装

8、置真空泵阻断装置压力控制2、MOCVD设备工作原理说明MOCVD成长外延片过程载流气体通过金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。MOCVD方法影响蒸镀层的生长速率和性质的因素：温度压力反应物种类反应物浓度反应时间衬底种类衬底表面