LED芯片制程資料2012年

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1、LED芯片制程LED的發(fā)光原理發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光，如圖1所示。假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)

2、合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。?理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Ｅg有關(guān)，即λ≈1240/Eg（mm）?式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產(chǎn)生可見光（波長在380nm紫光～780nm紅光），半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.26～1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅

3、外光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、價(jià)格很高，使用不普遍。2．芯片：⑴芯片的結(jié)構(gòu)：芯片的結(jié)構(gòu)為五個(gè)部分，分別為正電極、負(fù)電極、P層、N層和PN結(jié)，如下圖：P電極P層P/N接合層N層N電極N層N電極單電極P電極P層P/N結(jié)合層N層N電極雙電極⑵芯片的生產(chǎn)工藝：（１）長晶（CRYSTAL　GROWTH）：　????長晶是從硅沙中(二氧化硅)提煉成單晶硅，制造過程是將硅石(Silica)或硅酸鹽??(Silicate)??如同冶金一樣，放入爐中熔解提煉，形成冶金級硅。冶金級硅中尚含有雜

4、質(zhì)，接下來用分餾及還原的方法將其純化，形成電子級硅。雖然電子級硅所含的硅的純度很高，可達(dá)99.999999999%，但是結(jié)晶方式雜亂，又稱為多晶硅，必需重排成單晶結(jié)構(gòu)，因此將電子級硅置入坩堝內(nèi)加溫融化，先將溫度降低至一設(shè)定點(diǎn)，再以一塊單晶硅為晶種，置入坩堝內(nèi)，讓融化的硅沾附在晶種上，再將晶種以邊拉邊旋轉(zhuǎn)方式抽離坩堝，而沾附在晶種上的硅亦隨之冷凝，形成與晶種相同排列的結(jié)晶。隨著晶種的旋轉(zhuǎn)上升，沾附的硅愈多，并且被拉引成表面粗糙的圓柱狀結(jié)晶棒。拉引及旋轉(zhuǎn)的速度愈慢則沾附的硅結(jié)晶時(shí)間愈久，結(jié)晶棒的直徑愈大，反之則愈小。

5、??（２）切片（SLICING）：　　　從坩堝中拉出的晶柱，表面并不平整，經(jīng)過工業(yè)級鉆石磨具的加工，磨成平滑的圓柱，并切除頭尾兩端錐狀段，形成標(biāo)準(zhǔn)的圓柱，被切除或磨削的部份則回收重新冶煉。接著以高硬度鋸片或線鋸將圓柱切成片狀的晶圓(Wafer)(摘自中德公司目錄)。????（３）邊緣研磨（EDGE－GRINDING）：　　　將片狀晶圓的圓周邊緣以磨具研磨成光滑的圓弧形，如此可(1)防止邊緣崩裂，(2)防止在后續(xù)的制程中產(chǎn)生熱應(yīng)力集中，(3)增加未來制程中鋪設(shè)光阻層或磊晶層的平坦度。（４）研磨（LAPPING）與蝕

6、刻（ETCHING）：　　　由于受過機(jī)械的切削，晶圚表面粗糙，凹凸不平，及沾附切屑或污漬，因此先以化學(xué)溶液(HF/HNO3)蝕刻(Etching)，去除部份切削痕跡，再經(jīng)去離子純水沖洗吹干后，進(jìn)行表面研磨拋光，使晶圓像鏡面樣平滑，以利后續(xù)制程。研磨拋光是機(jī)械與化學(xué)加工同時(shí)進(jìn)行，機(jī)械加工是將晶圓放置在研磨機(jī)內(nèi)，將加工面壓貼在研磨墊(PolishingPad)磨擦，并同時(shí)滴入具腐蝕性的化學(xué)溶劑當(dāng)研磨液，讓磨削與腐蝕同時(shí)產(chǎn)生。研磨后的晶圓需用化學(xué)溶劑清除表面殘留的金屬碎屑或有機(jī)雜質(zhì)，再以去離子純水沖洗吹干，準(zhǔn)備進(jìn)入植入

7、電路制程。（5）退火（ANNEALING）：　　??將芯片在嚴(yán)格控制的條件下退火，以使芯片的阻質(zhì)穩(wěn)定。（6）拋光（POLISHING）：　　??芯片小心翼翼地拋光，使芯片表面光滑與平坦，以利將來再加工。（7）洗凈（CLEANING）：　　??以多步驟的高度無污染洗凈程序－包含各種高度潔凈的清洗液與超音動處理－除去芯片表面的所有污染物質(zhì)，使芯片達(dá)到可進(jìn)行芯片加工的狀態(tài)。（8）檢驗(yàn)（INSPECTION）：　　　芯片在無塵環(huán)境中進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，包含表面的潔凈度、平坦度以及各項(xiàng)規(guī)格以確保品質(zhì)符合顧客的要求。（9）包裝（

8、PACKING）：??????通過檢驗(yàn)的芯片以特殊設(shè)計(jì)的容器包裝，使芯片維持無塵及潔凈的狀態(tài)，該容器并確保芯片固定于其中，以預(yù)防搬運(yùn)過程中發(fā)生的振動使芯片受損。　??經(jīng)過晶圓制造的步驟后，此時(shí)晶圓還沒任何的功能，所以必須經(jīng)過集成電路制程，才可算是一片可用的晶圓。以下是集成電路制程的流程圖：磊晶??微影??氧化??擴(kuò)散??蝕刻??金屬聯(lián)機(jī)磊晶(Epitoxy)指基板以外依組