LED芯片制程工藝培訓

藍寶石工藝制程培訓資料01二月2023

LED：LightEmittingDiode的簡稱，即發(fā)光二極管，是一種將電轉(zhuǎn)化為可見光的物質(zhì)，其核心是PN結(jié)，當P區(qū)的空穴和N區(qū)的電子復合，將多余的電勢能以輻射光子的形式釋放出來。LED芯片分二元，三元，四元芯片的主要是看：所用的材料里含幾種元素

兩個元素，稱二元片（GaP磷化鎵）,三個元素稱三元片（GaAlAs鎵鋁砷），四個元素稱四元片（InGaAsP磷化鋁銦鎵），現(xiàn)目前LED主要使用四元片

半導體介紹：P型空穴N型電子

PN結(jié)厚度約為10-7m

E=通電后，電子、空穴復合發(fā)光λ跟材料有關系能帶工程，大原子結(jié)合能帶小如InSn、GaP、GaAs

小原子結(jié)合能帶大如GaN、AlGaN+一

載流子PN++++一一一一

hγ=h——c供體硅光發(fā)射的電子躍遷01二月2023藍寶石產(chǎn)品介紹01二月2023PSS藍寶石襯底圖片01二月2023主要產(chǎn)品圖像展示7*910*2312*13圖片解析1、尺寸大小不同2、圖形不同光刻版的選擇光刻版的選擇1023多一層互補SIO201二月2023芯片結(jié)構(gòu)N電極P電極溝槽ITO銦錫氧化物半導體透明導電膜擴流層上：SIO2下：N-GaNP-GaNSIO2圈ITO圈互補SIO2層SI02氧化硅SIO2ITO銦錫氧化物ITOGaN緩沖層MQW量子阱AlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SI02互補SIO2層俯視圖一俯視圖二切面圖三01二月20237*9制程工藝流程外延片清洗去膠、清洗去膠、清洗SiO2沉積下游封裝外延片清洗ITO蒸鍍ITO光刻（甩膠、曝光、顯影）ITO腐蝕ITO合金N光刻（甩膠、曝光、顯影）ICP刻蝕SiO2腐蝕P/N電極蒸鍍金屬剝離COW測試研磨（減薄、拋光）劃片、裂片點測中游成品SiO2光刻（甩膠、曝光、顯影）手選01二月2023藍寶石基板Al2O3(430um)公司采用的外延襯底片分2種：平面襯底、PSS襯底

外延片的區(qū)別方式：平面外延片目測比較透，PSS目測顏色偏深

平面外延片鏡檢下無圖形，PSS于500倍下有圖形

平面外延片號后綴-BF，PSS的后綴-PF1、外延片的認識PSS外延片500倍正常表面平面外延片500倍正常表面藍寶石目測體01二月20231、外延片清洗Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNMQW-發(fā)光層AlGaN應力釋反晶格層（防止高溫應力損壞）P-GaNGaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaN設備：清洗機臺甩干機超聲器工藝：丙酮超聲5min，無水乙醇超聲2min，沖DI水，BOE泡5min，沖水甩干目的：雜質(zhì)會影響光刻及鍍膜等工藝的質(zhì)量，導致顯影不良或接觸不牢。01二月20232、ITO蒸鍍Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaNITO銦錫氧化物InGaNMQW p-GaN(Mg)0.3mp-AlGaN(Mg)0.02-0.15mGaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaNITO設備：富臨蒸發(fā)臺工藝：真空度：3.0e-6Torr，溫度310℃，005程序，蒸鍍時每個行星盤搭蒸1片BK7測試參數(shù)：BK7玻璃T%＞90%，方塊RS＜10歐姆01二月20233、ITO光刻-甩膠Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaNITOInGaNMQW p-GaN(Mg)0.3mp-AlGaN(Mg)0.02-0.15mGaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaN光刻膠設備：甩膠機烘箱工藝：手動甩膠：正膠、前烘100℃20min

自動甩膠：粘膠劑、正膠、前烘100℃20min注意項：1、光刻需注意甩膠時外延片與甩膠頭之間不能偏移太多，否則會導致光刻膠甩不均勻，直接影響曝光顯影；

2、前烘溫度時間一定要控制好，不能變化，否則會導致光刻膠太軟或太硬，影響曝光顯影；

3、對版容易出現(xiàn)失誤，導致對偏、破膠、顯影不干凈等不良現(xiàn)象，所以對版后需要進行仔細檢驗;4、顯影液溫度和更換頻率也會影響顯影，故亦需進行監(jiān)控……光刻膠ITO01二月20233.2ITO光刻-曝光Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaNITOGaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaN光刻膠ITO光刻膠光刻膠（感光膠體）設備：尼康曝光機25s、ABM曝光機15s工藝：手動曝光：光刻版：LP-0709A-2E

自動曝光：光刻版：LP-LBS-0709C-2A-1010，堅膜110℃

10min01二月20233.3ITO光刻-顯影Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaNITOGaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaN工藝：90s，每次只顯25片ITO光刻膠光刻膠01二月20234、ITO腐蝕Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaNGaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaN工藝：腐蝕前過氧100s，浸泡稀釋王水前放置5min再泡12分鐘（王水配比：HCl：HNO3：H2O=2：1：2）過氧目的：原理是氧等離子和光刻膠反應生成氣態(tài)的CO2和H2O2，便于后面工序去除光刻膠。（光刻膠在顯影后會留下一層底膜，這層底膜粘在金屬上會影響腐蝕的均勻性，有時甚至有底膜的區(qū)域很難腐蝕動。）ITO光刻膠光刻膠ITOITO01二月20234.2ITO去膠Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaN工藝：85度去膠液①泡10min，80度去膠液②泡10min，沖水，甩干，過氧120sITOITOGaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaNITO01二月20235、ITO合金Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaNGaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaN光刻膠設備：聚智合金退火爐P001上管工藝：560度合金20min（543/550/576）N2流量開（同ITOBK7玻璃一起合金）注意項：合金操作時不能用橡膠手套，防止因溫度過高使橡膠手套熔化而污染；合金時合金爐內(nèi)測溫為550℃，氧氣和氮氣流量是否符合要求（PV值是否達到SV值）。ITOITO01二月2023Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaN設備：甩膠機工藝參數(shù)：正膠P5程序1000轉(zhuǎn)/分10秒、3500轉(zhuǎn)/分20秒ITO6、N區(qū)光刻—甩膠光刻膠光刻膠GaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaNITOITO光刻膠光刻膠01二月2023Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaN設備：ABM曝光機工藝參數(shù)：手動曝光：前烘100℃20分，光刻版LP-0709A-1A，曝光17s，不堅膜，整片甩干自動曝光：光刻版LP-LBS-0709C-1A-1010，堅膜110℃10min測試：測前三片膠厚的中心點，膠厚度2.9±0.3um注意項：刻蝕應該也會對膠有損傷，所以膠的厚度要大于刻蝕厚度ITO6.2N區(qū)光刻—曝光、顯影光刻膠光刻膠GaN緩沖層n-GaNMQWAlGaNP-GaNITOITO光刻膠01二月2023Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNn-GaN7、ICP刻蝕干法蝕刻：利用射頻電源使反應氣體生成高德活性電子和離子，對規(guī)襯底實施轟擊，以選擇性的去處需要去除的部位。濕法蝕刻：使用特定的溶液與薄膜間進行化學反應，腐蝕掉未貼有光刻膠的部位。MQWAlGaNP-GaNITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN設備：愛發(fā)科ICP、牛津ICP干蝕刻工藝：GaNETCH-TS程序光刻膠ITOITO光刻膠01二月2023Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNn-GaN7.2ICP刻蝕-去膠MQWAlGaNP-GaNGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN工藝：85度去膠液①泡10min，80度去膠液②泡10min，沖水，甩干，過氧120s測試：取三片中心點測GaN深度，刻蝕深度：11000±2000埃ITOITOITO8、SIO2沉積SI02Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNn-GaNMQWAlGaNP-GaNSIO2SIO2SI02SIO2ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN設備：PEVCD工藝：260℃，TS-SIO2-100712，沉積時每RUN放一硅片測試：SIO2厚度標準：1100±200埃注意事項：生長前確保晶片上無水跡及其他污染，操作時不能戴乳膠手套或一次性手套，防止由于溫度過高使上述手套熔化而污染晶片……注意清洗爐次和維護保養(yǎng)。01二月202301二月20238.2SIO2光刻–甩膠Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNn-GaNMQWSIO2AlGaNP-GaNITOSIO2光刻膠光刻膠設備:甩膠機工藝參數(shù)：正膠前烘100℃20mSI02SIO2ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SIO2SI02SI0201二月20238.3SIO2光刻–曝光光刻膠光刻膠Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNn-GaNMQWSIO2AlGaNP-GaNITOSIO2光刻膠SI02SIO2SI02ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN設備:曝光機工藝參數(shù)：曝光15s01二月20238.4SIO2光刻–曝光、顯影Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNn-GaNMQWSIO2AlGaNP-GaNITOSIO2光刻膠設備:曝光機工藝參數(shù)：曝光15sSI02SIO2ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SIO2SI0201二月20238.5SIO2光刻–腐蝕設備:清洗機臺工藝參數(shù)：浸泡BOE60s沖水甩干Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNn-GaNMQWSIO2AlGaNP-GaNITOSIO2光刻膠SI02SIO2ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SIO2SI02SI0201二月20239、金屬蒸鍍Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNn-GaNMQWAlGaNP-GaNITOSIO2SIO2光刻膠Cr-Pt-AuCr：200A（鉻）Pt：1500A（鉑）Au：10000A（金）設備:蒸發(fā)臺工藝：真空度4.0e-4Pa，冷蒸；程序名：TS-Cr-Pt-Au（Cr：200，Pt：1500，Au：10000A）SI02SIO2ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02光刻膠SI02Cr/Pt/AuCr-Pt-AuCr-Pt-Au01二月202310、金屬剝離設備:清洗機工藝參數(shù)：丙酮超聲3min，晾干后藍膜拉，85度去膠液①泡10min，80度去膠液②泡10min，沖水，甩干，過氧10minAl2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNn-GaNMQWAlGaNP-GaNITOSIO2Cr-Pt-AuSIO2光刻膠Cr-Pt-AuSI02SIO2ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02光刻膠SI0201二月202311、去膠、清洗設備:清洗機工藝：測試：每爐測3片中心點厚度，厚度標準：9500±1000埃）SI02SIO2ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SI02Al2O3(430um)GaN緩沖層n-GaNn-GaNMQWAlGaNP-GaNITOSIO2Cr-Pt-AuSIO2Cr-Pt-Au01二月202312、前制程點測

前制程點測分兩步進行：不加ESD測試名稱縮寫：COW：ChipOnWafer(前制程完成的晶片)

ESD：Electro-Staticdischarge（靜電）

HBM：HumanBodyModel(人體電放電模式)

目的：COW抽測后良率判定

注意項：靜電箱校驗及ESD確認，規(guī)格名稱的選擇，機臺點檢及20點校驗，探針使用壽命30萬次及針痕確認加ESD測試測試項目VF1VF2IRLOP1WLD1測試參數(shù)10UA20ma-10v20ma20ma測試項目IR逐步加HBMESD測試參數(shù)-10v0v、500v、1000v、1500v、2000v01二月202313、打線測試SOP：C3-55-232《藍寶石手動金絲壓焊機作業(yè)指導書》

設備：手動金絲壓焊機

金線：20um

位置點：P/P電極（圖示見右1）

打線方式：每5片測試1片，每片測試9點，參考邊朝下（見2）

判定標準：拉力值≥3g，不可有打不粘、假焊及掉電極。

若有1片不良，則整批都需做打線測試。

注意項：拉力器鎢絲垂直向上緩慢勾住B點位置

打線完后需在顯微鏡下確認各焊點情況未拔絲已拔絲01二月202313、研磨--減薄GaN緩沖層n-GaNn-GaNMQWAlGaNP-GaNITOSIO2Cr-Pt-AuSIO2145ASI02SIO2SI02ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN蠟紙厚度25um設備：減薄機SOP：《剪薄機作業(yè)指導書-藍寶石》C3-55-212注意項：減薄程序及機臺點檢表，油石、砂輪、減薄液，水泵有無正常噴水程序名稱使用權(quán)限說明DUMMY.han設備供應商設備調(diào)試TS0709.han生產(chǎn)7*9/12*13芯片使用TS0709.han生產(chǎn)1023芯片使用GONGCHEGN.han研發(fā)工程實驗使用01二月202313.2研磨----拋光GaN緩沖層n-GaNn-GaNMQWAlGaNP-GaNITOSIO2Cr-Pt-AuSIO286ASI02SIO2SI02ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN設備：拋光機SOP：《研磨機作業(yè)指導書-藍寶石》C3-55-213注意項：研磨程序及研磨時間確認、研磨液位確認01二月202314、劃片SI02SIO2SI02ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SIO2SI02ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN深度：31±2um寬度:9-10um背面因經(jīng)過研磨，所以劃痕明顯設備:劃片機注意項：機臺點檢表及程序確認、X/Y軸劃深校驗、切割機濾芯更換周期01二月202314.2裂片SI02SIO2SI02ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaNSI02SIO2SI02ITOITOGaN緩沖層MQWAlGaNP-GaNn-GaNn-GaN溝槽中是否有SIO2,須看下光刻板深度：31±2um寬度:9-10um劈刀設備:裂片機工藝：機臺點檢表，產(chǎn)品裂偏及雙胞確認。01二月2023與COW測試不同點：1、大圓片：不加ESD、1/100抽測，需打印Mapping圖2、分選片：1000vESD、全測注意項：1、收光器的選擇：顯微鏡、積分球

2、過濾網(wǎng)的選擇：ST在10-25之間，15為最佳