白光LED制程原理

白光LED制程原理

一、制程、量测与封装设备

○1 MOCVD →有机金属化学气相沉积。（制程设备）

○2 DC Sputter →直流式高功率溅镀机。（制程设备）

○3 PL →光激发光谱仪。（量测设备）○4 LED测试机。（量测设备）

○5 金线焊接机。（封装设备）

二、磊芯片制程

芯片清洗完毕后放入Sputter溅镀第一层材料，溅镀第一层Buffer layer再将其取出放入MOCVD反应炉内，开始成长量子井的Thin Film Layer。MOCVD因为可以控制金属有机的化学材料系数的多寡，进而控制电子跃迁时的能隙大小，且磊晶成长出来的Thin Film膜厚质量佳，且MOCVD的操作较容易，因此在磊芯片所用的制程设备中目前业界在长晶方面皆使用MO CVD较多；因此接下来向大家说明目前实验室常使用的制程、量测设备工作原理：

1、MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）：是一种利用化学反应来

沉积磊晶Thin Film的制程方式。以LED制程为例，将金属有机的化学材料置入Boat内，再将Boat放入加热槽内，每一种金属有机的化学材料皆放入一个加热槽内，再将加热槽内的金属有机化学材料加热，使其产生分解形成气体分子的金属有机化学材料，并通入Ar Gas同时将MOCVD内的电子节流阀开启，让被分解成气体分子的金属有机化学材料接受以Ar作为载子气体的方式将金属有机化学材料送入以在恒温加热的反应炉内，并使之附着于基板表面上，最后再由电子节流阀来控制每一层T hin Film成长的时间，即可形成一层一层的Thin Film Layer※P.S.量子井结构就是利用此设备来成长。（图一）中MOCVD 的工作原理如下：当通入金属有机化学材料，如：图一中○1－○7可知为金属有机化学材料离子，由Ar Gas载入到MOCVD 反应炉内，因炉管为水平式；因此金属离子在行进的过程中，离子会往下附着于基板上，由○3－○5可以得知，如果金属有机材料反应物种附着于基板的表面上则形成结晶体，而未附着于基板上的反应物种，则被带离开反应炉内，由图中○6－○7即被带离反应炉。

2、DC Sputter（直流式功率溅镀机）：是一种利用物理反应来沉积磊晶Thin Film

白光发光二极管设计

图一：MOCVD Chamber 图二：Sputter Chamber

【Reference：Silicon VLSI Technology Figure 9-5 and Figure 9-22】

的制程方式（图二）。当外加电压，使溅镀鎗内的蜂巢式磁铁产生极性（阴极）

，而Ar 被吹入Sputter Cavity内，因Ar气体为电中性，且因外加电压的影响，而使的Ar产生离子化高速往上和负离子结合，而在正Ar离子撞击溅镀鎗上的金属靶材，将金属蒸气撞击出来，而使得金属蒸气往基板附着。这时金属原子附着于Wafe r表面而形成薄膜层。

3、Photo Luminescene（光激发光谱仪）：是一种利用光学物理特性式量测材料结构的发光光谱（图三）。将待测Samp le固定在Sample Chamber上，再调整其角度使He-Cd Laser （波长λ＝325nm）能够准确的打到Sample 待测面上，并调整Sample之角度使He-Cd Laser能产生全反射进入分光仪中，来进行材料结构的发光光谱特性分析。由图三来说明PL如何产生反射光波来进行分光，分析材料的发光光谱。当入射光波角度为θ时，光行进到Sample界面时，会产生一道反射光，而这道光是由UV波段的He-Cd Laser产生的。

圖三：PL測試流程圖

4、LED测试机（LED Tester）：主要是用来测试发光二极管的电气特性，其特性有：顺向电压、电流、逆向电压、电流、漏电流、发光亮度、CIE色坐标图、LED发光波长、LED发光颜色纯度……等。