LED芯片制程工艺培训课件.ppt
2022/12/4,蓝宝石工艺制程培训资料,2022/12/4,LED：Light Emitting Diode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10-7 m E =通电后，电子、空穴复合 发光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,h= h ,c,供体硅,光发射的电子跃迁,2022/12/4,蓝宝石产品介绍,2022/12/4,PSS蓝宝石衬底图片,2022/12/4,主要产品图像展示,7*9,10*23,12*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SIO2,2022/12/4,芯片结构,互补SIO2层,俯视图一,俯视图二,切面图三,2022/12/4,7*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,2022/12/4,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-PF,1、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,2022/12/4,1、外延片清洗,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,MQW-发光层,AlGaN应力释反晶格层（防止高温应力损坏）,P-GaN,GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-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。,2022/12/4,2、ITO蒸镀,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,ITO铟锡氧化物,InGaN MQW,p-GaN(Mg) 0.3m,p-AlGaN(Mg) 0.02-0.15m,GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,ITO,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RS10欧姆,2022/12/4,3、ITO光刻-甩胶,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,ITO,InGaN MQW,p-GaN(Mg) 0.3m,p-AlGaN(Mg) 0.02-0.15m,GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-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,ITO,2022/12/4,3.2 ITO光刻-曝光,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,ITO,GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-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 10min,2022/12/4,3.3 ITO光刻-显影,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,ITO,GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,工艺：90s， 每次只显25片,ITO,光刻胶,光刻胶,2022/12/4,4、ITO腐蚀,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-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。 ）,光刻胶,ITO,ITO,2022/12/4,4.2 ITO去胶,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,工艺：85度去胶液泡10min，80度去胶液泡10min，冲水，甩干，过氧120s,ITO,2022/12/4,5、ITO合金,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-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ITO BK7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 ）。,ITO,2022/12/4,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-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,6、N区光刻甩胶,光刻胶,光刻胶,光刻胶,2022/12/4,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-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11010min测试：测前三片胶厚的中心点，胶厚度2.90.3um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,6.2 N区光刻曝光、显影,光刻胶,光刻胶,GaN缓冲层,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,ITO,ITO,光刻胶,2022/12/4,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,n-GaN,7、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。,MQW,AlGaN,P-GaN,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,设备：爱发科ICP、牛津ICP干蚀刻工艺：GaN ETCH-TS程序,光刻胶,ITO,ITO,光刻胶,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,n-GaN,7.2 ICP刻蚀-去胶,MQW,AlGaN,P-GaN,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,工艺： 85度去胶液泡10min，80度去胶液泡10min，冲水，甩干，过氧120s测试：取三片中心点测GaN深度，刻蚀深度：110002000埃,ITO,ITO,2022/12/4,8、SIO2沉积,SI02,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,SIO2,SI02,SIO2,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-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：1100200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。,2022/12/4,8.2 SIO2光刻 甩胶,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,n-GaN,MQW,SIO2,AlGaN,P-GaN,ITO,SIO2,设备:甩胶机工艺参数：正胶 前烘 100 20m,SI02,SIO2,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,SI02,SIO2,SI02,SI02,2022/12/4,8.3 SIO2光刻 曝光,光刻胶,光刻胶,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,n-GaN,MQW,SIO2,AlGaN,P-GaN,ITO,SIO2,光刻胶,SI02,SIO2,SI02,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,设备:曝光机工艺参数：曝光15s,2022/12/4,8.4 SIO2光刻 曝光、显影,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,n-GaN,MQW,SIO2,AlGaN,P-GaN,ITO,SIO2,光刻胶,设备:曝光机工艺参数：曝光15s,SI02,SIO2,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,SI02,SIO2,SI02,2022/12/4,8.5 SIO2光刻 腐蚀,设备:清洗机台工艺参数：浸泡BOE 60s 冲水 甩干,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,n-GaN,MQW,SIO2,AlGaN,P-GaN,ITO,SIO2,光刻胶,SI02,SIO2,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,SI02,SIO2,SI02,SI02,2022/12/4,9、金属蒸镀,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,ITO,SIO2,SIO2,光刻胶,Cr-Pt-Au,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）,SI02,SIO2,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,SI02,光刻胶,SI02,Cr/Pt/Au,Cr-Pt-Au,Cr-Pt-Au,2022/12/4,10、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度去胶液泡10min，80度去胶液泡10min，冲水，甩干，过氧10min,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,ITO,SIO2,Cr-Pt-Au,SIO2,光刻胶,Cr-Pt-Au,SI02,SIO2,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,SI02,光刻胶,SI02,2022/12/4,11、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：95001000埃）,SI02,SIO2,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,SI02,SI02,Al2O3(430um),GaN缓冲层,n-GaN,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,ITO,SIO2,Cr-Pt-Au,SIO2,Cr-Pt-Au,2022/12/4,12、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：Chip On Wafer (前制程完成的晶片) ESD：Electro- Static discharge（静电） HBM：Human Body Model (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,2022/12/4,13、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,2022/12/4,13、研磨-减薄,GaN缓冲层,n-GaN,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,ITO,SIO2,Cr-Pt-Au,SIO2,145A,SI02,SIO2,SI02,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-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,2022/12/4,13.2 研磨-抛光,GaN缓冲层,n-GaN,n-GaN,MQW,AlGaN,P-GaN,ITO,SIO2,Cr-Pt-Au,SIO2,SI02,SIO2,SI02,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-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,2022/12/4,14、划片,SI02,SIO2,SI02,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,SI02,SIO2,SI02,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,深度：312um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,2022/12/4,14.2 裂片,SI02,SIO2,SI02,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,SI02,SIO2,SI02,ITO,ITO,GaN缓冲层,MQW,AlGaN,P-GaN,n-GaN,n-GaN,沟槽中是否有SIO2,须看下光刻板,劈刀,设备:裂片机工艺：机台点检表，产品裂偏及双胞确认。,2022/12/4,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 3、规格名称的选择： 4、静电箱开启、ESD的选择 5、擦针：音乐响起，擦针同时需确认针痕位置及大小 6、换针；30万,15、后制程测试,2022/12/4,AOI（Automatic Optic Inspection）的全称是自动光学检测，是基于光学原理来对焊接生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。AOI是近几年才兴起的一种新型测试技术，但发展迅速，目前很多厂家都推出了AOI测试设备。当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。通俗的讲，对大圆片外观进行分类，减少手选的工作量，减少方片的重排率，提高工作效率。注意项：条形码，良率确认，Mapping中T字和光刻点是否正确 。,16、AOI,2022/12/4,随着 LED 技术的不断提高，其应用范围越来越广，人们对 LED 的质量要求也越来越高。当 LED 作为阵列显示或显示屏器件时，由于人眼对于颜色波长和亮度的敏感性，使用没有分选过的 LED 就会产生不均匀的现象，影响人们的视觉效果。因此对 LED 的主波长、发光强度、光通亮、色温、工作电压、反向击穿电压等几个关键参数进行测试与分选变的尤为重要。 分选方式： 1.将划片后的晶圆按照点测数据进行分类 2、重排注意项：Mapping图像检查，是否经过AOI，产品排列 对点检查，顶针及吸嘴等,15、自动分选,蓝膜,吸嘴,顶针,芯片制造完成,成品芯片,2022/12/4,2022/12/4,数码管(Display),大功率(High Power Led),贴片(SMD),食人鱼(P4),普通LED(P2),下游成品,2022/12/4,分享完毕，谢谢各位！,
