《LED制程与工艺介绍ppt课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《LED制程与工艺介绍ppt课件.pptx（29页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能产品工艺流程介绍外延工艺部 曲伟2017年7月7日One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BU01认识LED目 录CONTENTS02半导体简介03LED简介04外延基础05LED外延片测量为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能CHAPTER01认识LEDOne Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip
2、 BUOne Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BULED 问世于20世纪60年代，起源于美国，在日本发扬光大70年代初，美国杜邦化工厂首先研发出镓砷磷LED，发桔红色，可作仪器仪表指示灯用随着技术进步，LED发光颜色覆盖从黄绿色到红外的光谱范围80年代后，用液相外延技术，制作高亮度红色LED和红外二极管90年代半导体材料GaN使蓝、绿色LED光效达到10Lm，实现全色化LED发展史One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BULED优点节能比传统光源省电50%发光效率高寿命
3、长理论寿命能够达到上万个小时省电，使用寿命长固态光源，结实耐用One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BULED应用节能为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能CHAPTER02半导体简介One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BU半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，室温电阻率介于金属与绝缘体之间金属 1012(cm)半导体有两种载流子电子(electron,negative)和空穴(hole,
4、positive)P-N结：通过p型和n型半导体材料紧密接触而形成的结。半导体种类:单质半导体：Si、Ge化合物半导体：GaN、GaAs、GaP、ZnO、SiC半导体基础知识为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能CHAPTER03LED简介One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BULED(Light Emitting Diode)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。发光原理：在外加电场的作用下，电子通过电子导电的n型半导体、
5、空穴通过空穴导电的p型半导体，进入量子阱中并相互结合，发出不同波长的光。LED基本构造One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BULED的发光颜色的发光颜色：蓝光LED,波长440-470nm之间其中广泛使用的蓝光发光二极管主要使用材料为GaN为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能CHAPTER04外延基础One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BU外延生长：(Epitaxy)1928年Royer提出
6、了外延（Epitaxy）一词，意思是“在之上 排列”。它是指在具有一定结晶取向的原有晶体（衬底）上延伸出按一定晶体学方向生长薄膜的方法，这个薄膜被称为外延层。One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BU2.外延技术液相外延（LPE）：生长速率快，产量大，但晶体生长难以精确控制。金属有机化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition MOCVD）：精确控制晶体 生长、重复性好、产量大，适合工业化大生产。氢化物气相外延（HVPE）：近几年在MOCVD基 础上发展起来的，适应于-氮化物半导体薄
7、膜外延生长的一种新技术。生长速率快，但晶格质量较差。分子束外延（MBE）：超高真空系统，可精确控制晶体生长，晶体界面陡峭，晶格质量非常好，但生长速率慢，成本高，常用于研究机构。1.应用1959年末，外延生长技术应用于半导体领域，它的应用与发展对 于提高半导体材料的质量和器件性能，对于新材料、新器件的开 发，对于半导体科学的发展都具有重要意义。One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BUVeeco K465i Veeco C4 Aixtron Crius ii 3.几种几种MOCVD设备设备中微为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思
8、想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能MOCVD反应的基本原理：MOCVD：金属有机物化合物化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）MOCVD是以族元素的有机化合物和V族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种-V族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。MOCVD 的工作原理大致为：当有机源处于某一恒定温度时，其饱和蒸汽压是一定的；通过流量计控制载气的流量，就可知载气流经有机源时携带的有机源的量；多路载气携带不同的源输运到反应室入口混合，然后输送到衬底处，在高
9、温作用下发生化学反应，在衬底上外延生长；反应副产物经尾气管路排出。外延工艺基础One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BUGa(CH3)3+NH3=GaN+3CH4 表面反应原理表面进行化学反应、表面移动、成核及膜生长外延工艺基础为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能典型LED外延结构典型LED外延结构PN结发光典型LED外延结构n-CladActiveGaN BufferN+-GaN:Sip-GaN:MgWell:InGaNBarrier InGaNSapph
10、irec-plane Al2O3U-GaN/BufferN-GaN:Si为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能外延生长材料常用MO源：TMGa（三甲基镓，液态）TMAl （三甲基铝，液态）TMIn （三甲基铟，固态，现已有液态）TEGa （三乙基镓，液态）Cp2Mg（二茂基镁，固态，现已有液态）载气：纯度很高（99.999999%）的H2和N2特气：高纯度（99.9999%）NH3（氨气，液态）SiH4（硅烷，气态）衬底：Sapphire（蓝宝石衬底）、PSS（图形化的衬底），SiC衬底,Si衬底外延工艺基础为深入学习习近
11、平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能外延工艺基础外延工艺基本流程开开run orderPSS 衬底衬底MOCVD外延工艺外延工艺产出wafer量测量测芯片制程封装模组为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能目前主要可用于量产的几种衬底材料：蓝宝石衬底，目前主要可用于量产的几种衬底材料：蓝宝石衬底，Si衬底，衬底，6H-SiC衬底衬底蓝宝石衬底：价格适中，晶格失配度适中，化学稳定性好蓝宝石衬底：价格适中，晶格失配度适中，化学稳定性好SiC衬底：衬底：价格昂贵，晶格失配
12、低价格昂贵，晶格失配低Si衬底衬底:价格便宜，晶格失配最大，难以成长价格便宜，晶格失配最大，难以成长外延工艺基础为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能PSS:Patterned Sapphire Substrate(图形化图形化衬底衬底)使用使用PSS衬底以提高出光效率衬底以提高出光效率由于全反射角的存在由于全反射角的存在使得出光效率较低使得出光效率较低提高生长的晶体质量提高生长的晶体质量外延工艺基础为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能CHAPTER
13、05外延片测量为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能EPI Team(Wuhu)Chip BUOne Team One Vision One StandardMicroscopePLELXRDBowing观察表面是否有异常外延片表面等级判定光致发光波长强度均匀性电致发光波长亮度电压晶体质量材料组分周期厚度外延片翘曲度外延片测量LEI表面电阻One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BU什么样的wafer（外延片）是好的产品？1.通过光致发光谱查看生长的wafer的
14、波长分布2.X射线衍射得到晶体质量的数据3.通过面电阻测试得到n型半导体的掺杂量（Si掺杂）4.通过显微镜观察wafer表面形貌(是否有缺陷存在)5.通过芯片制程验证wafer的各项电性能数据肉眼观察下的wafer显微镜观察下的waferOne Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BUAbout LED LED ProcessRAW WAFEREPITAXYCHIP PROCESSPACKAGEMODULEMOCVD原材料外延外延工艺工艺芯片制程封装模组LEDLED工艺流程工艺流程直径直径44One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BU产品加工流程：PSSPSS质保部QCQC入库氮化铝加工入库MOCVD生长量测质保部QCQC入库大连、蚌埠、客户外延片Bake炉Dummy片石墨盘（烘烤脏物）烘烤完成成品封装、照明One Team One Vision One StandardEPI Team(Wuhu)Chip BUQ&A