LED制造工艺流程汇总
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R e a c to rc h a m b e r ( C H) G a+N H3 >G a N+3C H4 3 3 N H
3
S u b s tr a te S u s c e p to r
H
2
T M G b u b b le r
NH3 TMG
氢气H2 三甲基镓源 TMG
外延层结构
200nm
2nm=0.002um 8nm=0.008um
灌胶封装 Lamp-LED的封装采用灌胶的形式。灌封的过程是先 在LED成型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的 LED支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED从模腔中 脱出即成型。 固化与固化后 固化是指封装环氧的固化，一般环氧固化条件在 135℃，1小时。模压封装一般在150℃，4分钟。 后固化 后固化是为了让环氧充分固化，同时对LED进行热老 化。后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘结强度 非常重要。一般条件为120℃，4小时。
P型接触层蒸发合金
粘结层蒸发
粘结层光刻
压力/温度
薄膜转移
bonding
压头
石墨
双面镀金基板
外延片与基板
灌蜡 堵住沟槽，保护Ag
金锡邦定 金金邦定不牢，表面不干净，因在邦定前不能用 H2SO4泡（Ag不允许）
去Si衬底
522( HNO3:HF:冰乙酸)
N型层
去沟槽，去蜡 丙酮超声
去边(去GaN防止漏电) （1）SiO2掩膜生长
备胶 和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在ＬＥＤ 背面电极上，然后把背部带银胶的ＬＥD安装在支 架上。备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均 适用备胶工艺。 手工刺片 将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的 夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用针 将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片 和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的 芯片，适用于需要安装多种芯片的产品。
外延片
P面工艺
反射欧姆电极蒸镀Cr/Pt73产品 (Ag) Cr不与Ag形 成欧姆接触，绝缘。Cr易氧化，粘附力差，Pt 保护Cr， CrPt互补 蒸发台: 温度 厚度 压力 功率 速度 蒸发前清洗 80℃王水煮40min冲水10min后 HCl:H2O=1:1 泡5min Ni/Ag蒸发 Ni粘附力好，但挡光，1埃 合金 P面电极图形
LAMP
食人鱼
TOP LED
大功率LED
封装工艺说明
芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill） 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否 完整 扩片 由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约 0.1mm），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对 粘结芯片的膜进行扩张，使LED芯片的间距拉伸到约 0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉 落浪费等不良问题。
RIE (Reactive Ion Etching)反应离子刻蚀
ICP (Induced Coupled Plasma)
电感耦合等离子体
外延材料生长
MOCVD 记编号 放片子
反应原理、反应方程式
氨气NH3
反应管
Ga(CH3)3(v)+NH3(v)一GaN(s)+3CH4(v)
衬底 石墨支撑盘
去边
（2）SiO2掩膜光刻源自文库
去边 （3）去边腐蚀
去边
（4）去Pt (P型接触层)
去边 （5）去SiO2
剥离？LLO
N面工艺
表面粗化(AFM观察) 尖的高度和大小 钝化蓝光SiON 2800埃 SiO2 N电极蒸发Al/Ti/Au 电极光刻
钝化
（1）SiN生长
钝化 （2）SiN光刻
点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于 GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、 黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、 绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。）工艺难 点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有 详细的工艺要求。 由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银 胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的 事项。
自动装架 自动装架其实是结合了粘胶（点胶）和安装芯片 两大步骤，先后在LED支架点上银胶（绝缘胶）， 然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置 在相应的支架位置上。 自动装架在工艺上主要熟悉设备操作编程，同时 对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用 上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤， 特别是蓝、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划 伤芯片表面的电流扩散层。
P型导电GaN掺Mg层
5×InGaN/GaN多量子阱 N型导电GaN掺Si层 氮化镓(GaN)缓冲层 氮化铝(AlN)缓冲层
Silicon Substrate
3~4um 430um
Si(111)衬底
外延层主要结构：缓冲层、N型导电层、量子 阱发光层、P型导电层
外延片检测
PL机 半峰宽 主波长 台阶仪 清洗，去除有机物等BOE
涂粘结剂，正胶并前烘
曝 光
曝 光 后
显 影 并 坚 膜
腐 蚀
去 胶
等 离 子 去 胶 机
正胶 :腐蚀，去除被照的部分 负胶:剥离，去除被挡住的部分，后烘
刻蚀RIE和 ICP 以CF4刻蚀SiO2为例说明 刻蚀包括化学过程和物理过程，化学过程是指 反应气体与被刻蚀物质的化学反应，物理过程 是指离子在电场作用下对被刻蚀物质的物理轰 击 e* + CF4 → CF3 + F + e 4F + SiO2(s) → SiF4(g) + 2O
N电极蒸发（Al）
N电极光刻（Al）
芯片点测
划片
芯片分选
自动分选
扫描
手选
崩膜，扩膜 贴标签 计数
封装
LED的封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时 保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率 的作用。关键工序有装架、压焊、封装。
封装形式有Lamp-LED、 TOP-LED、SideLED、SMD-LED、High-Power-LED等。
切筋和划片 由于LED在生产中是连在一起的（不是单个）， Lamp封装采用切筋切断LED支架的连筋。 SMD-LED则是在一片PCB板上，需要划片机 来完成分离工作。 测试 测试LED的光电参数、检验外形尺寸，同时 根据客户要求对LED产品进行分选。 包装 将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静 电包装。
压焊 压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内 外引线的连接工作。 LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右 图是铝丝压焊的过程，先在LED芯片电极上压上第一 点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯 断铝丝。金丝球焊过程在在压第一点前先烧个球，其 余过程类似。 压焊是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要 需要监控的压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状， 拉力。 对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题，如 金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈力（钢嘴） 选用、劈刀（钢嘴）运动轨迹等等。（下图是同等条 件下，两种不同的劈刀压出的焊点微观照片，两者在 微观结构上存在差别，从而影响着产品质量。）
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
LED制造工艺流程
工艺过程
氮化镓(GaN)
硅(Si)
50毫米
制造衬底 制造发光 二极管外 延片
200微米=0.2毫米
制造 芯片 40000个 一片2直径英寸的外 延片可以加工20000 多个LED芯片
封状成 成品
例如GaAs、 Al2O3 、Si、 SiC 等
例如MOCVD
上游产业： 材料的外延与生长
中游产业： 芯片制造
下游产业： 器件封装与应用
技术路线
衬底制备 外延材料生长 外延片检测
N面工艺
薄膜转移
P面工艺
芯片点测
划片
芯片分选
衬底制备
直拉法 主要包括以下几个 过程： 加料→熔化→缩颈 生长→放肩生长→ 等径生长→尾部生 长
切片 磨片
抛光
清洗:2h 光刻: 刻蚀:1h一炉(8片)
光刻是一个整体概念，它包括以下几个过程(以正胶 为例)： (1) 涂光刻胶；(2) 前烘；(3) 曝光(使用光刻版掩 膜)； (4) 显影；(5) 坚膜；(6) 腐蚀；(7) 去胶
烧结 烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监 控，防止批次性不良。 银胶烧结的温度一般控制在150℃，烧结时间2小 时。根据实际情况可以调整到170℃，1小时。 绝缘胶一般150℃，1小时。银胶烧结烘箱的必须 按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品， 中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途，防止 污染。
3
S u b s tr a te S u s c e p to r
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T M G b u b b le r
NH3 TMG
氢气H2 三甲基镓源 TMG
外延层结构
200nm
2nm=0.002um 8nm=0.008um
灌胶封装 Lamp-LED的封装采用灌胶的形式。灌封的过程是先 在LED成型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的 LED支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED从模腔中 脱出即成型。 固化与固化后 固化是指封装环氧的固化，一般环氧固化条件在 135℃，1小时。模压封装一般在150℃，4分钟。 后固化 后固化是为了让环氧充分固化，同时对LED进行热老 化。后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘结强度 非常重要。一般条件为120℃，4小时。
P型接触层蒸发合金
粘结层蒸发
粘结层光刻
压力/温度
薄膜转移
bonding
压头
石墨
双面镀金基板
外延片与基板
灌蜡 堵住沟槽，保护Ag
金锡邦定 金金邦定不牢，表面不干净，因在邦定前不能用 H2SO4泡（Ag不允许）
去Si衬底
522( HNO3:HF:冰乙酸)
N型层
去沟槽，去蜡 丙酮超声
去边(去GaN防止漏电) （1）SiO2掩膜生长
备胶 和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在ＬＥＤ 背面电极上，然后把背部带银胶的ＬＥD安装在支 架上。备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均 适用备胶工艺。 手工刺片 将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的 夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用针 将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片 和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的 芯片，适用于需要安装多种芯片的产品。
外延片
P面工艺
反射欧姆电极蒸镀Cr/Pt73产品 (Ag) Cr不与Ag形 成欧姆接触，绝缘。Cr易氧化，粘附力差，Pt 保护Cr， CrPt互补 蒸发台: 温度 厚度 压力 功率 速度 蒸发前清洗 80℃王水煮40min冲水10min后 HCl:H2O=1:1 泡5min Ni/Ag蒸发 Ni粘附力好，但挡光，1埃 合金 P面电极图形
LAMP
食人鱼
TOP LED
大功率LED
封装工艺说明
芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill） 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否 完整 扩片 由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约 0.1mm），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对 粘结芯片的膜进行扩张，使LED芯片的间距拉伸到约 0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉 落浪费等不良问题。
RIE (Reactive Ion Etching)反应离子刻蚀
ICP (Induced Coupled Plasma)
电感耦合等离子体
外延材料生长
MOCVD 记编号 放片子
反应原理、反应方程式
氨气NH3
反应管
Ga(CH3)3(v)+NH3(v)一GaN(s)+3CH4(v)
衬底 石墨支撑盘
去边
（2）SiO2掩膜光刻源自文库
去边 （3）去边腐蚀
去边
（4）去Pt (P型接触层)
去边 （5）去SiO2
剥离？LLO
N面工艺
表面粗化(AFM观察) 尖的高度和大小 钝化蓝光SiON 2800埃 SiO2 N电极蒸发Al/Ti/Au 电极光刻
钝化
（1）SiN生长
钝化 （2）SiN光刻
点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于 GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、 黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、 绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。）工艺难 点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有 详细的工艺要求。 由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银 胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的 事项。
自动装架 自动装架其实是结合了粘胶（点胶）和安装芯片 两大步骤，先后在LED支架点上银胶（绝缘胶）， 然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置 在相应的支架位置上。 自动装架在工艺上主要熟悉设备操作编程，同时 对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用 上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤， 特别是蓝、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划 伤芯片表面的电流扩散层。
P型导电GaN掺Mg层
5×InGaN/GaN多量子阱 N型导电GaN掺Si层 氮化镓(GaN)缓冲层 氮化铝(AlN)缓冲层
Silicon Substrate
3~4um 430um
Si(111)衬底
外延层主要结构：缓冲层、N型导电层、量子 阱发光层、P型导电层
外延片检测
PL机 半峰宽 主波长 台阶仪 清洗，去除有机物等BOE
涂粘结剂，正胶并前烘
曝 光
曝 光 后
显 影 并 坚 膜
腐 蚀
去 胶
等 离 子 去 胶 机
正胶 :腐蚀，去除被照的部分 负胶:剥离，去除被挡住的部分，后烘
刻蚀RIE和 ICP 以CF4刻蚀SiO2为例说明 刻蚀包括化学过程和物理过程，化学过程是指 反应气体与被刻蚀物质的化学反应，物理过程 是指离子在电场作用下对被刻蚀物质的物理轰 击 e* + CF4 → CF3 + F + e 4F + SiO2(s) → SiF4(g) + 2O
N电极蒸发（Al）
N电极光刻（Al）
芯片点测
划片
芯片分选
自动分选
扫描
手选
崩膜，扩膜 贴标签 计数
封装
LED的封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时 保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率 的作用。关键工序有装架、压焊、封装。
封装形式有Lamp-LED、 TOP-LED、SideLED、SMD-LED、High-Power-LED等。
切筋和划片 由于LED在生产中是连在一起的（不是单个）， Lamp封装采用切筋切断LED支架的连筋。 SMD-LED则是在一片PCB板上，需要划片机 来完成分离工作。 测试 测试LED的光电参数、检验外形尺寸，同时 根据客户要求对LED产品进行分选。 包装 将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静 电包装。
压焊 压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内 外引线的连接工作。 LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右 图是铝丝压焊的过程，先在LED芯片电极上压上第一 点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯 断铝丝。金丝球焊过程在在压第一点前先烧个球，其 余过程类似。 压焊是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要 需要监控的压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状， 拉力。 对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题，如 金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈力（钢嘴） 选用、劈刀（钢嘴）运动轨迹等等。（下图是同等条 件下，两种不同的劈刀压出的焊点微观照片，两者在 微观结构上存在差别，从而影响着产品质量。）
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
LED制造工艺流程
工艺过程
氮化镓(GaN)
硅(Si)
50毫米
制造衬底 制造发光 二极管外 延片
200微米=0.2毫米
制造 芯片 40000个 一片2直径英寸的外 延片可以加工20000 多个LED芯片
封状成 成品
例如GaAs、 Al2O3 、Si、 SiC 等
例如MOCVD
上游产业： 材料的外延与生长
中游产业： 芯片制造
下游产业： 器件封装与应用
技术路线
衬底制备 外延材料生长 外延片检测
N面工艺
薄膜转移
P面工艺
芯片点测
划片
芯片分选
衬底制备
直拉法 主要包括以下几个 过程： 加料→熔化→缩颈 生长→放肩生长→ 等径生长→尾部生 长
切片 磨片
抛光
清洗:2h 光刻: 刻蚀:1h一炉(8片)
光刻是一个整体概念，它包括以下几个过程(以正胶 为例)： (1) 涂光刻胶；(2) 前烘；(3) 曝光(使用光刻版掩 膜)； (4) 显影；(5) 坚膜；(6) 腐蚀；(7) 去胶
烧结 烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监 控，防止批次性不良。 银胶烧结的温度一般控制在150℃，烧结时间2小 时。根据实际情况可以调整到170℃，1小时。 绝缘胶一般150℃，1小时。银胶烧结烘箱的必须 按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品， 中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途，防止 污染。