LED晶片制程

控制 面板 工作仓
研磨机TECDIA TEG-2005
研磨、抛光、切割
1、研磨
为了更好的控制wafer减薄的厚度，通常要进行两次研磨。
ITO
P--GaN N--GaN 430um
ITO
一次研磨后
Substrate
P--GaN N--GaN
Substrate
230~250um
ITO
二次研磨后
P--GaN N--GaN
正切的作业流程 ：粘片→上胶→吹干（离子风） →划片→清洗→吹干（氮气） →裂片
研磨、抛光、切割
背切(New wave)
背切一般用波长为305nm,355nm,405nm合成的光线,因为 背切不会对芯片的电极有损伤,所以切割时不用上保护胶。
背切的作业流程 ：粘片→划片→裂片
Diamond Cutter
LED芯片制程
前言
晶粒的制作不是确定的，更不是唯一的。选择 什么样的制程与很多因素都有关，包括生产的环 境、条件、成本、设备等。每种制程都有它自已 的优点和缺点，如何根据企业自身的特点来选择 一种质量好，成本低，损坏小的制程，是需要不 断努力思考的问题。
晶粒制程
外延片 检 查 外 延 片 表 面 平 整 度 、 ( 厚 度 均 匀 性 等
d1
d2
→ACE（新 /旧） →IPA →DI Water →扫胶机→BOE →QDR+甩干
Substrate
刻蚀深度测量—台阶仪
ITO
表面清洗 — 酸性清洗机（扫胶→ BOE →QDR→甩干） 蒸镀ITO —（ITO）电子束蒸发台 合金前、后穿透率测试 合金前、后片电阻测试 匀胶(涂布机) 光刻 正胶
P--GaN N--GaN
Substrate
SiO2
淀积SiO2—等离子体气相淀积仪
UV
匀胶(涂布机) 负胶 光刻 烘片(恒温热板炉)
mask
曝光(曝光机)
显影(显影化学台)
SiO2刻蚀—有机溶液清洗机
ITOITO ITO
P--GaN N--GaN
光刻胶去除—酸性溶液清洗机
（去胶液（新/旧）→ACE（新/旧） → IPA → DI Water）
正胶曝光 显影后源自文库效果
Substrate
P--GaN N--GaN
Substrate
负胶曝光 显影后的效果
光刻
3、光刻演示
前工艺方法
蚀刻
（将前制程所沉积的薄膜，把没有被光阻所覆盖或保护的部分， 以物理或者化学的方法加以去除，以完成转移光罩上面的图案到wafer。）
1、分类
｛
干法蚀刻(dry ecthing) 湿法蚀刻(wet ecthing)
研磨、抛光、切割
1、研磨
利用钻石砂轮对wafer背面进行磨擦，使wafer的厚度减薄。它 是通过设置减薄wafer的厚度来控制。
主要技术参数: Wheel R.P.M:650rpm Work R.P.M:400rpm Feeding Speed:0.5µm/s Vacuum:87±5KPa 空压:0.5±0.1MPa
针对于正规片。量测每颗晶粒的光电特性（Vf、Iv、Wd、Ir…）,
同时把测试结果套入后续分类之Bin表。点测后进入分选工序。
使用的仪器：点测机（测电性参数和光学参数) 点测机包括： Prober(探针台)
Tester（测试软体）
ESD测试
分选
正规片需要的流程。将不同电性规格的晶粒按照 BIN表 别挑出，集中在同一个Bin Table内的蓝膜上。
IPQC
（In-Process Quality Control）
2）电极拉力测试：
贴膜测试过后，要进行电极拉力测试。 一般用P-P，N-N的拉力测试方式。用金钱拉，把金线拉断为止， 拉力达到8g以上则电极附着力较好。 直径为1um (或2um)的金钱
P-P拉电极测试方式
N-N拉电极测试方式
IPQC
ITO ITO P--GaN N--GaN
PR
Substrate
ITO P--GaN N--GaN
ITO P--GaN N--GaN
湿法蚀刻 （侧壁剖面 有变形）
Substrate
Substrate
干法蚀刻 （侧壁剖面 无变形）
蚀刻
2、干法刻蚀与湿法刻蚀相比的优缺点： 优点： 1、干法刻蚀的剖面是各向异性的，具有好的侧壁控制； 2、干法刻蚀有最好的关键尺寸的控制； 3、干法刻蚀有最小的PR脱落和粘附问题； 4、好的片内、片间以及批次间的刻蚀均匀性； 5、较低的化学制品使用和处理费的问题；
缺点：干法刻蚀的设备比较昂贵
蚀刻

ICP—耦合式电浆化学蚀刻机 在高真空条件下（3-30m Torr）,由改变射频偏差使电子 轰击程度不同，电感耦合的射频作用在陶瓷盘上形成10111012ions/cm3的高密度等离子体。（等离子体轰击）

RIE—反应离子蚀刻机 蚀刻速率约5微米/分钟，剖面由聚合物气体控制。 区别：RIE是单一的射频源，无法实现适当刻蚀速率下的低损 伤刻蚀，工作气压高，不利于控制刻蚀形貌，等离子体密度低， 无法获得高刻蚀速率。 ICP是两个独立的射频源，可以实现高速率和低损伤刻蚀，工 作气压低，利于控制形貌，等离子体密度高。 前工艺方法
Substrate
光刻胶使用正胶还是负胶，也是具有选择性的。要根据 正、负光刻胶的性质（正胶容易去掉但厚度不够，不宜用于做 剥离；负胶不容易去掉但厚度好，可以做剥离。)以及制程工艺 的方便、经济等原则来选择。 前工艺后进入中测系统--IPQC
IPQC
（In-Process Quality Control）
前工艺 MESA ITO P&N Pad SiO2
IPQC
后工艺 研磨、切割 点测分选 目检、标签
FQC 检 查 外 观 、 电 性 、 数 量
检 查 外 观 及 电 性
)
检测外延片
主要可以从以下几方面来检查外延片：
表面的平整度
厚度的均匀性
径向电阻的分布
检测外延片的目的，是要根据检测的外延片的电性参数和 光学参数确定要将该wafer做成chip的规格（9*9mil、 12*12mil等小功率规格，或者是40*40mil、60*60mil等大 功率规格）。确定好规格后就可以选择合适规格的掩膜版， 进行晶粒制程的前工艺制程中的光刻。 1mil密耳=1/1000inch=0.00254cm=0.0254mm
表面清洗—有机溶液清洗机（ACE→Dip IPA → QDR → Hot N2） 匀胶(涂布机) 光刻 负胶 UV
Blue tape
烘片(恒温热板炉) 曝光(曝光机) 显影(显影化学台)
Au Pt Gr
mask
扫胶、清洗—等离子去胶/机冲洗甩干机
ITO
蒸镀CrPtAu—电子束蒸发台 Lift off—金属剥离，蓝膜 扫胶、清洗—等离子去胶机/冲洗甩干机 合金-2—高温合金炉
前工艺制程
前工艺主要工作就是在外延片上做成一颗颗晶 粒。简单的说就是Chip On Wafer的制程。利用光 刻机、掩膜版、ICP（电感耦合等离子光谱发生仪 ）、蒸镀机等设备制作图形，在一个2英寸的wafer 片上做出几千~上万颗连在一起的晶粒。
前工艺制程的制作方法
光刻(photolirhography) 蚀刻(Etching) 蒸镀(Evaporation) 剥离(Lift-off)
Substrate
105~110um
研磨、抛光、切割
2、抛光
抛光是用钻石砂轮和油性的钻石液来对wafer进行减薄 以及平整度的修整。它是通过时间来控制，通常抛光速 度为2um/s，一般设置5-7s的时间，让其抛光10-14um。 它的两个作用： 1、使wafer背表面更光 滑； 2、减少wafer的应力。 主要技术参数: Plate speed:55+5rmp 抛光盘 空压:0.5+0.1MPa
BIN表:BIN表是一种程序，可以用excel表格编辑，转成 “.csv”文件执行。它是用来将晶粒根据不同的电 性进行分类的依据。
目检、标签
1、目检(显微镜)
分选过后，进入目检工序。此时目检有其自身的 目检规范。 针对于客户的要求，需要从“数量、晶粒的排列 （位移和扭转及是否连续空洞）、电极是否有刮伤或 掉落、保护层是否脱落、点测的针痕是否过大以及是 否有污染等”各个方面来进行检查。
IPQC有两个主要作用：1、利于生管下单；2、给外延以反馈。
1、外观检测 这一片前工艺做的较 好的wafer。 芯片P、N极的颜色 较好，ITO均匀并且 无伤痕，保护电极的 SiO2也未见明显脱落。
IPQC
（In-Process Quality Control）
2、对电极附着力的检测 1）贴膜测试： 由于白膜的粘附性更好，所以用白膜去做贴膜测试。 若掉电极的面积大于Pad的3%，则Rework.
（In-Process Quality Control）
3、电性参数（点测机） Vf1＠20mA Vf3＠10uA Vf2＠5mA Vf4＠1uA
Vf （正向电压） Iv （亮度） Ir （逆向电流）
Iv ＠20mA Ir ＠-5V(-7V)
IPQC
（In-Process Quality Control）
正规品后工艺制程
研磨、抛光、切割 分选 包装、标签 目检 点测(全点测)
成品COT（方片）
研磨、抛光、切割
研磨、抛光、切割工序，主要是对芯片进行减薄和分割。 芯片被从厚片研磨成薄片时，亮度会有一些变化。比如蓝光 的亮度会降到80%，而绿光会降到70%。 抛光能减小wafer的应力并且使wafer更平整，但是对于wafer 的出光却没有好处。背面粗化和背铝工艺能增加出光。 研磨的流程：上蜡→研磨→抛光→下蜡→清洗→烘烤→粘片 →划片→裂片→扩张 下面主要介绍一下研磨、抛光、切割工序。
SiO2
ITO
Au Pt Cr
MESA
表面清洗—王水（去铟球）→QDR →ACE →IPA →QDR →Hot N2
匀胶(涂布机)
正胶
光刻
烘片（恒温热板炉） 曝光(曝光机) t=80/光强 显影(显影化学台) mask d1 光刻胶
P--GaN N--GaN
UV
PR厚度测试—台阶仪 ICP刻蚀 光刻胶清洗:去胶液（新/旧）
前工艺
光刻

光刻技术是指在光照作用下，借助光致抗蚀剂（又
名光刻胶）将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。

其主要过程为：首先紫外光通过掩膜版照射到附有 一层光刻胶薄膜的基片表面，引起曝光区域的光刻胶 发生化学反应；再通过显影技术溶解去除曝光区域或 未曝光区域的光刻胶（前者称正性光刻胶，后者称负 性光刻胶），使掩膜版上的图形被复制到光刻胶薄膜 上；最后利用刻蚀技术将图形转移到基片上。
Blue Tape
Sapphire p-GaN n-GaN
背切示意图
目检
用显微镜观察，将外观不良的芯片去掉。
经过研磨切割后，芯片有可能出现的问题包括：双胞胎、解理 片、崩裂不良、双切割痕、污染等。所以在研切出站时会有一 道目检工序。它会有自身的外观检验标准。
切割不良
发光区划伤
发光区污染
点测(全点测)
光刻
1、光刻过程（以正胶为例）
光刻
2、光刻胶(PR) 用光化学方法获得的、能抵抗住某种蚀刻液或电镀溶 液浸蚀的感光材料。
光刻
光刻胶(PR)
｛
正胶：曝到光的地方易溶解于显影液 负胶：曝到光的地方不易溶解于显影液
P--GaN N--GaN
UV
mask 光刻胶 P--GaN N--GaN
Substrate
4、光学参数（点测机）
Wd （主波长） ＠20mA Wp(峰值波长) ＠20mA Wc(中心波长) ＠20mA
Wd通常用来表示鲜艳度。 Wp通常用于波形比较对称的 单色光检测。
Wc一般用于配光曲线法向方向附近 凹进去的、质量不好的单色管的检测。 带宽越小，则颜色越纯。
Hw(半波宽)
＠20mA
后工艺制程
mask
UV
烘片(恒温热板炉) 曝光(曝光机) t=60/光强 PR PR
ITO P--GaN N--GaN
显影(显影化学台) ITO蚀刻 光刻胶去除 — 酸性溶剂清洗机
Substrate 扫胶、清洗 — 等离子去胶机/冲洗甩干机 （流程同MESA光刻胶清洗） 合金-1（ITO）—高温合金炉
P&N Pad
砝码
(材质：铜盘/锡盘)
研磨、抛光、切割
3、切割
切割的主要目的，就是为了在wafer上划切割痕，再通 过崩裂的工序将wafer分割成chip。以便进行下面的点 测分选工序。
切割的方式
｛
正切 背切
研磨、抛光、切割
正切(JPSA)
正切一般用波长为266nm的光线,因为正切有可能会损伤到芯 片的电极,所以用正切时要上保护胶。
出现任何不合格的问题都应该及时解决。
目检、标签