LED芯片制程工艺培训
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蓝宝石工艺制程培训资料
2019/4/1
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
2019/4/1
3、ITO光刻-甩胶
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
p-GaN(Mg) 0.3
m
m
p-AlGaN(Mg) 0.02-0.15 InGaN MQW
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；
光刻胶 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 ITO P-GaN 进行仔细检验AlGaN ; 光刻胶 ITO P-GaN AlGaN MQW
4、显影液温度和更换频率也会影响显影，故亦需进行监控……
n-GaN n-GaN GaN缓冲层 GaN缓冲层
MQW
Al2O3(430um)
P-GaN AlGaN P-GaN AlGaN应力释反晶格层（防止高温应力损坏） MQW-发光层 MQW
n-GaN GaN缓冲层
n-GaN GaN缓冲层
Al2O3(430um)
2019/4/1
2、ITO蒸镀
设备：富临蒸发台
p-GaN(Mg) 0.3
m
m
p-AlGaN(Mg) 0.02-0.15 InGaN MQW
外延工程批 芯片实验批 外延研发批 验证批 W S R Y
2019/4/1
PSS蓝宝石衬底图片
2019/4/1
主要产品图像展示
7*9 10*23 12*13
1、尺寸大小不同
光刻版的选择
图片解析
2、图形不同
1023多一层互补SIO2
2019/4/1
芯片结构
SIO2圈
俯视图一
ITO圈 P电极
沟槽
N电极 上：SIO2 下：N-GaN
蓝宝石产品介绍
LP产品及工艺版本
产品类型 LP-TS0709B1 LP-TS0709B1 LP-TP0709B2 LP-TS1213B1 LP-TP1213B1 LP-TP1023B1 LP-TP1023B2 LP-TP1023B3 生产类型 对应代码 产品及工 艺外延版 本 A1 A2 A3 C1 C2 D1 D2 D3 生产批 C 尺寸 7*9 7*9 7*9 12*13 12*13 10*23 10*23 10*23 工程批 G 外延类型 （平面 /PSS） 平面衬底 平面衬底 PSS程序 PSS衬底 平面衬底 PSS衬底 PSS衬底 PSS衬底 PSS衬底 例试批 L 工艺类型 颜色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 mesa 无柱子 无柱子 无柱子 5um柱子 无柱子 无柱子 无柱子 无柱子 焊盘金属 钝化 AU AU AU AU AU AU AU AU SIO2 SIO2 SIO2 SIO2 SIO2 SIO2 SIO2 SIO2 其他 / / / / / 互补 正切腐蚀 隐形切割 次品批 D
SiO2腐蚀
P/N电极蒸镀
金属剥离
ITO腐蚀 去胶、清洗
COW测试
wenku.baidu.com
ITO合金
研磨（减薄、抛光）
N光刻（甩胶、曝光、 显影）
划片、裂片
ICP刻蚀 去胶、清洗
手选
SiO2沉积
点测
SiO2光刻（甩胶、曝 光、显影）
中游成品
下游 封装
2019/4/1
1、外延片的认识
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 平面外延片号后缀-BF，PSS的后缀-PF
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
ITO铟锡氧化物 P-GaN AlGaN MQW
ITO P-GaN AlGaN MQW
n-GaN n-GaN GaN缓冲层 GaN缓冲层
Al2O3(430um)
平面外延片500倍正常表面 PSS外延片500倍正常表面
蓝宝石目测体
平面外延片镜检下无图形，PSS于500倍下有图形
蓝宝石基板 Al2O3(430um)
2019/4/1
1、外延片清洗
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。
半导体介绍： P型 空穴 N型 电子 PN结 厚度约为10-7 m
+ 一
供体硅
光发射的电子跃迁 E=
+ + + +
一一一一
载流子 P N
hγ= h ——
c
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
2019/4/1
2019/4/1
3.2 ITO光刻-曝光
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
光刻胶 光刻胶（感光胶体） ITO P-GaN AlGaN MQW
光刻胶 ITO P-GaN AlGaN MQW
ITO铟锡氧 化物半导体 透明导电膜 扩流层
P-GaN
俯视图二
SIO2 ITO
SI02氧化硅 ITO铟锡氧化物 P-GaN AlGaN MQW量子阱
互补 SIO2层 n-GaN
GaN缓冲层
SI02 n-GaN
SI02
互补SIO2层
切面图三
2019/4/1
7*9制程工艺流程
外延片清洗
ITO蒸镀 外延片清洗 ITO光刻（甩胶、曝 光、显影）
n-GaN n-GaN GaN缓冲层 GaN缓冲层
Al2O3(430um)
2019/4/1
3.3 ITO光刻-显影
工艺：90s， 每次只显25片
2019/4/1
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
2019/4/1
3、ITO光刻-甩胶
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
p-GaN(Mg) 0.3
m
m
p-AlGaN(Mg) 0.02-0.15 InGaN MQW
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；
光刻胶 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 ITO P-GaN 进行仔细检验AlGaN ; 光刻胶 ITO P-GaN AlGaN MQW
4、显影液温度和更换频率也会影响显影，故亦需进行监控……
n-GaN n-GaN GaN缓冲层 GaN缓冲层
MQW
Al2O3(430um)
P-GaN AlGaN P-GaN AlGaN应力释反晶格层（防止高温应力损坏） MQW-发光层 MQW
n-GaN GaN缓冲层
n-GaN GaN缓冲层
Al2O3(430um)
2019/4/1
2、ITO蒸镀
设备：富临蒸发台
p-GaN(Mg) 0.3
m
m
p-AlGaN(Mg) 0.02-0.15 InGaN MQW
外延工程批 芯片实验批 外延研发批 验证批 W S R Y
2019/4/1
PSS蓝宝石衬底图片
2019/4/1
主要产品图像展示
7*9 10*23 12*13
1、尺寸大小不同
光刻版的选择
图片解析
2、图形不同
1023多一层互补SIO2
2019/4/1
芯片结构
SIO2圈
俯视图一
ITO圈 P电极
沟槽
N电极 上：SIO2 下：N-GaN
蓝宝石产品介绍
LP产品及工艺版本
产品类型 LP-TS0709B1 LP-TS0709B1 LP-TP0709B2 LP-TS1213B1 LP-TP1213B1 LP-TP1023B1 LP-TP1023B2 LP-TP1023B3 生产类型 对应代码 产品及工 艺外延版 本 A1 A2 A3 C1 C2 D1 D2 D3 生产批 C 尺寸 7*9 7*9 7*9 12*13 12*13 10*23 10*23 10*23 工程批 G 外延类型 （平面 /PSS） 平面衬底 平面衬底 PSS程序 PSS衬底 平面衬底 PSS衬底 PSS衬底 PSS衬底 PSS衬底 例试批 L 工艺类型 颜色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 mesa 无柱子 无柱子 无柱子 5um柱子 无柱子 无柱子 无柱子 无柱子 焊盘金属 钝化 AU AU AU AU AU AU AU AU SIO2 SIO2 SIO2 SIO2 SIO2 SIO2 SIO2 SIO2 其他 / / / / / 互补 正切腐蚀 隐形切割 次品批 D
SiO2腐蚀
P/N电极蒸镀
金属剥离
ITO腐蚀 去胶、清洗
COW测试
wenku.baidu.com
ITO合金
研磨（减薄、抛光）
N光刻（甩胶、曝光、 显影）
划片、裂片
ICP刻蚀 去胶、清洗
手选
SiO2沉积
点测
SiO2光刻（甩胶、曝 光、显影）
中游成品
下游 封装
2019/4/1
1、外延片的认识
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 平面外延片号后缀-BF，PSS的后缀-PF
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
ITO铟锡氧化物 P-GaN AlGaN MQW
ITO P-GaN AlGaN MQW
n-GaN n-GaN GaN缓冲层 GaN缓冲层
Al2O3(430um)
平面外延片500倍正常表面 PSS外延片500倍正常表面
蓝宝石目测体
平面外延片镜检下无图形，PSS于500倍下有图形
蓝宝石基板 Al2O3(430um)
2019/4/1
1、外延片清洗
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。
半导体介绍： P型 空穴 N型 电子 PN结 厚度约为10-7 m
+ 一
供体硅
光发射的电子跃迁 E=
+ + + +
一一一一
载流子 P N
hγ= h ——
c
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
2019/4/1
2019/4/1
3.2 ITO光刻-曝光
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
光刻胶 光刻胶（感光胶体） ITO P-GaN AlGaN MQW
光刻胶 ITO P-GaN AlGaN MQW
ITO铟锡氧 化物半导体 透明导电膜 扩流层
P-GaN
俯视图二
SIO2 ITO
SI02氧化硅 ITO铟锡氧化物 P-GaN AlGaN MQW量子阱
互补 SIO2层 n-GaN
GaN缓冲层
SI02 n-GaN
SI02
互补SIO2层
切面图三
2019/4/1
7*9制程工艺流程
外延片清洗
ITO蒸镀 外延片清洗 ITO光刻（甩胶、曝 光、显影）
n-GaN n-GaN GaN缓冲层 GaN缓冲层
Al2O3(430um)
2019/4/1
3.3 ITO光刻-显影
工艺：90s， 每次只显25片