LED芯片制程簡介

LED芯片制程晶粒的制作不是確定的，更不是唯一的。選擇什么樣的制程與很多因素都有關(guān)，包括生產(chǎn)的環(huán)境、條件、成本、設(shè)備等。每種制程都有它自已的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，如何根據(jù)企業(yè)自身的特點(diǎn)來選擇一種質(zhì)量好，成本低，損壞小的制程，是需要不斷努力思考的問題。前言晶粒制程前工藝外延片后工藝IPQCFQC檢查外延片(表面平整度、MESAITOP&NPadSiO2檢查外觀及電性研磨、切割點(diǎn)測分選目檢、標(biāo)簽檢查外觀、電性、數(shù)量厚度均勻性等)檢測外延片主要可以從以下幾方面來檢查外延片：表面的平整度厚度的均勻性徑向電阻的分布檢測外延片的目的，是要根據(jù)檢測的外延片的電性參數(shù)和光學(xué)參數(shù)確定要將該wafer做成chip的規(guī)格（9*9mil、12*12mil等小功率規(guī)格，或者是40*40mil、60*60mil等大功率規(guī)格）。確定好規(guī)格后就可以選擇合適規(guī)格的掩膜版，進(jìn)行晶粒制程的前工藝制程中的光刻。1mil密耳=1/1000inch=0.00254cm=0.0254mm

前工藝制程

前工藝主要工作就是在外延片上做成一顆顆晶粒。簡單的說就是ChipOnWafer的制程。利用光刻機(jī)、掩膜版、ICP（電感耦合等離子光譜發(fā)生儀

）、蒸鍍機(jī)等設(shè)備制作圖形，在一個2英寸的wafer片上做出幾千~上萬顆連在一起的晶粒。前工藝制程的制作方法光刻(photolirhography)蝕刻(Etching)蒸鍍(Evaporation)剝離(Lift-off)前工藝光刻技術(shù)是指在光照作用下，借助光致抗蝕劑（又名光刻膠）將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到基片上的技術(shù)。其主要過程為：首先紫外光通過掩膜版照射到附有一層光刻膠薄膜的基片表面，引起曝光區(qū)域的光刻膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；再通過顯影技術(shù)溶解去除曝光區(qū)域或未曝光區(qū)域的光刻膠（前者稱正性光刻膠，后者稱負(fù)性光刻膠），使掩膜版上的圖形被復(fù)制到光刻膠薄膜上；最后利用刻蝕技術(shù)將圖形轉(zhuǎn)移到基片上。光刻光刻1、光刻過程（以正膠為例）光刻2、光刻膠(PR)用光化學(xué)方法獲得的、能抵抗住某種蝕刻液或電鍍?nèi)芤航g的感光材料。光刻光刻膠(PR)正膠：曝到光的地方易溶解于顯影液負(fù)膠：曝到光的地方不易溶解于顯影液｛UV光刻膠maskSubstrateN--GaNP--GaNSubstrateN--GaNP--GaN正膠曝光顯影后的效果SubstrateN--GaNP--GaN負(fù)膠曝光顯影后的效果光刻3、光刻演示前工藝方法蝕刻1、分類干法蝕刻(dryecthing)濕法蝕刻(wetecthing)｛SubstrateN--GaNP--GaNITOPRITOSubstrateN--GaNP--GaNITOITO蝕刻液濕法蝕刻（側(cè)壁剖面有變形）（將前制程所沉積的薄膜，把沒有被光阻所覆蓋或保護(hù)的部分，以物理或者化學(xué)的方法加以去除，以完成轉(zhuǎn)移光罩上面的圖案到wafer。）SubstrateN--GaNP--GaNITO干法蝕刻（側(cè)壁剖面無變形）離子轟擊2、干法刻蝕與濕法刻蝕相比的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、干法刻蝕的剖面是各向異性的，具有好的側(cè)壁控制；2、干法刻蝕有最好的關(guān)鍵尺寸的控制；3、干法刻蝕有最小的PR脫落和粘附問題；4、好的片內(nèi)、片間以及批次間的刻蝕均勻性；5、較低的化學(xué)制品使用和處理費(fèi)的問題；缺點(diǎn)：干法刻蝕的設(shè)備比較昂貴蝕刻ICP—耦合式電漿化學(xué)蝕刻機(jī)在高真空條件下（3-30mTorr）,由改變射頻偏差使電子轟擊程度不同，電感耦合的射頻作用在陶瓷盤上形成1011-1012ions/cm3的高密度等離子體。（等離子體轟擊）RIE—反應(yīng)離子蝕刻機(jī)

蝕刻速率約5微米/分鐘，剖面由聚合物氣體控制。

區(qū)別：RIE是單一的射頻源，無法實(shí)現(xiàn)適當(dāng)刻蝕速率下的低損傷刻蝕，工作氣壓高，不利于控制刻蝕形貌，等離子體密度低，無法獲得高刻蝕速率。

ICP是兩個獨(dú)立的射頻源，可以實(shí)現(xiàn)高速率和低損傷刻蝕，工作氣壓低，利于控制形貌，等離子體密度高。

蝕刻前工藝方法ITOCrPtAuSiO2MESAd1表面清洗—王水（去銦球）→QDR→ACE→IPA→QDR→HotN2光刻PR厚度測試—臺階儀ICP刻蝕刻蝕深度測量—臺階儀UVd1SubstrateN--GaNP--GaN光刻膠mask光刻膠清洗:去膠液（新/舊）→ACE（新/舊）→IPA→DIWater→掃膠機(jī)→BOE→QDR+甩干勻膠(涂布機(jī))正膠烘片（恒溫?zé)岚鍫t）曝光(曝光機(jī))t=80/光強(qiáng)顯影(顯影化學(xué)臺)d2SubstrateN--GaNP--GaN表面清洗—酸性清洗機(jī)（掃膠→BOE

→QDR→甩干）蒸鍍ITO—（ITO）電子束蒸發(fā)臺ITO蝕刻光刻勻膠(涂布機(jī))正膠烘片(恒溫?zé)岚鍫t)曝光(曝光機(jī))t=60/光強(qiáng)顯影(顯影化學(xué)臺)合金前、后穿透率測試合金前、后片電阻測試光刻膠去除—酸性溶劑清洗機(jī)掃膠、清洗—

等離子去膠機(jī)/沖洗甩干機(jī)

（流程同MESA光刻膠清洗）合金-1（ITO）—高溫合金爐UVITOPRITOmaskPR表面清洗—有機(jī)溶液清洗機(jī)（ACE→DipIPA→QDR→HotN2）蒸鍍CrPtAu—電子束蒸發(fā)臺光刻勻膠(涂布機(jī))負(fù)膠烘片(恒溫?zé)岚鍫t)曝光(曝光機(jī))顯影(顯影化學(xué)臺)Liftoff—金屬剝離，藍(lán)膜掃膠、清洗—等離子去膠/機(jī)沖洗甩干機(jī)合金-2—高溫合金爐P&NPad掃膠、清洗—等離子去膠機(jī)/沖洗甩干機(jī)SubstrateN--GaNP--GaNmaskUVITOBluetapeITOITOGrPtAuSubstrateN--GaNP--GaNITOITOITOITO淀積SiO2—等離子體氣相淀積儀光刻SiO2刻蝕—有機(jī)溶液清洗機(jī)光刻膠去除—酸性溶液清洗機(jī)（去膠液（新/舊）→ACE（新/舊）→IPA→DIWater）勻膠(涂布機(jī))負(fù)膠烘片(恒溫?zé)岚鍫t)曝光(曝光機(jī))顯影(顯影化學(xué)臺)SiO2UVmask25做透明導(dǎo)電層SubstrateP--GaNN--GaN前工藝UVSubstrateN--GaNP--GaNmaskUVITO做透明導(dǎo)電層SubstrateP--GaNN--GaNITO

電極做透明導(dǎo)電層SubstrateP--GaNN--GaNITO

電極二氧化硅保護(hù)層1-MESA（刻臺階）3-做電極4-做保護(hù)層2-做透明導(dǎo)電層（ITO）26單顆晶粒前工藝后成品圖27點(diǎn)亮后點(diǎn)亮后點(diǎn)亮后點(diǎn)亮后28相關(guān)設(shè)備

用于LED光罩對準(zhǔn)曝光微影制程。該設(shè)備是利用照相的技術(shù)，定義出所需要的圖形，因?yàn)椴捎酶泄鈩┮灼毓?，得在黃色燈光照明區(qū)域內(nèi)工作，所以其工作的區(qū)域叫做「黃光區(qū)」單電子槍金屬蒸鍍系統(tǒng)

光罩對準(zhǔn)曝光機(jī)

用于金屬蒸鍍（ITO，Al，Ti，Au，Ni，Mo，Pd，Pt，Ag）；金屬薄膜歐姆接觸蒸鍍(四元LED，藍(lán)光LED，藍(lán)光LD)制程。29

介電質(zhì)薄膜厚度及折射率量測

光譜解析橢圓測厚儀

高溫快速熱處理系統(tǒng)

雜質(zhì)熱退火處理金屬接面合金處理光刻膠使用正膠還是負(fù)膠，也是具有選擇性的。要根據(jù)正、負(fù)光刻膠的性質(zhì)（正膠容易去掉但厚度不夠，不宜用于做剝離；負(fù)膠不容易去掉但厚度好，可以做剝離。)以及制程工藝的方便、經(jīng)濟(jì)等原則來選擇。前工藝后進(jìn)入中測系統(tǒng)--IPQCIPQC

（In-ProcessQualityControl）1、外觀檢測這一片前工藝做的較好的wafer。芯片P、N極的顏色較好，ITO均勻并且無傷痕，保護(hù)電極的SiO2也未見明顯脫落。IPQC有兩個主要作用：1、利于生管下單；2、給外延以反饋。1）貼膜測試：由于白膜的粘附性更好，所以用白膜去做貼膜測試。若掉電極的面積大于Pad的3%，則Rework.IPQC

（In-ProcessQualityControl）2、對電極附著力的檢測IPQC

（In-ProcessQualityControl）2）電極拉力測試：貼膜測試過后，要進(jìn)行電極拉力測試。一般用P-P，N-N的拉力測試方式。用金錢拉，把金線拉斷為止，拉力達(dá)到8g以上則電極附著力較好。直徑為1um(或2um)的金錢P-P拉電極測試方式N-N拉電極測試方式IPQC

（In-ProcessQualityControl）3、電性參數(shù)（點(diǎn)測機(jī)）Vf（正向電壓）Iv（亮度）Vf1＠20mAVf3＠10uAVf2＠5mAVf4＠1uAIr（逆向電流）Iv＠20mAIr＠-5V(-7V)IPQC

（In-ProcessQualityControl）4、光學(xué)參數(shù)（點(diǎn)測機(jī)）Wd

（主波長）＠20mAWp(峰值波長)

＠20mAWc(中心波長)

＠20mAHw(半波寬)

＠20mAWd通常用來表示鮮艷度。Wp通常用于波形比較對稱的單色光檢測。Wc一般用于配光曲線法向方向附近凹進(jìn)去的、質(zhì)量不好的單色管的檢測。帶寬越小，則顏色越純。后工藝制程正規(guī)品后工藝制程研磨、拋光、切割目檢點(diǎn)測(全點(diǎn)測)分選包裝、標(biāo)簽成品COT（方片）研磨、拋光、切割研磨、拋光、切割工序，主要是對芯片進(jìn)行減薄和分割。芯片被從厚片研磨成薄片時，亮度會有一些變化。比如藍(lán)光的亮度會降到80%，而綠光會降到70%。拋光能減小wafer的應(yīng)力并且使wafer更平整，但是對于wafer的出光卻沒有好處。背面粗化和背鋁工藝能增加出光。研磨的流程：上蠟→研磨→拋光→下蠟→清洗→烘烤→粘片→劃片→裂片→擴(kuò)張下面主要介紹一下研磨、拋光、切割工序。研磨、拋光、切割1、研磨主要技術(shù)參數(shù):WheelR.P.M:650rpmWorkR.P.M:400rpmFeedingSpeed:0.5μm/sVacuum:87±5KPa空壓:0.5±0.1MPa研磨機(jī)TECDIATEG-2005工作倉控制面板利用鉆石砂輪對wafer背面進(jìn)行磨擦，使wafer的厚度減薄。它是通過設(shè)置減薄wafer的厚度來控制。研磨、拋光、切割1、研磨430umSubstrateN--GaNP--GaNITO一次研磨后SubstrateN--GaNP--GaNITO230~250umSubstrateN--GaNP--GaNITO105~110um二次研磨后為了更好的控制wafer減薄的厚度，通常要進(jìn)行兩次研磨。研磨、拋光、切割2、拋光拋光盤(材質(zhì)：銅盤/錫盤)砝碼它的兩個作用：1、使wafer背表面更光滑；2、減少wafer的應(yīng)力。主要技術(shù)參數(shù):Platespeed:55+5rmp

空壓:0.5+0.1MPa拋光是用鉆石砂輪和油性的鉆石液來對wafer進(jìn)行減薄以及平整度的修整。它是通過時間來控制，通常拋光速度為2um/s，一般設(shè)置5-7s的時間，讓其拋光10-14um。切割的方式｛背切正切研磨、拋光、切割3、切割切割的主要目的，就是為了在wafer上劃切割痕，再通過崩裂的工序?qū)afer分割成chip。以便進(jìn)行下面的點(diǎn)測分選工序。研磨、拋光、切割正切(JPSA)正切一般用波長為266nm的光線,因?yàn)檎杏锌赡軙p傷到芯片的電極,所以用正切時要上保護(hù)膠。正切的作業(yè)流程：粘片→上膠→吹干（離子風(fēng)）→劃片→清洗→吹干（氮?dú)猓哑心?、拋光、切割背?Newwave)背切一般用波長為305nm,355nm,405nm合成的光線,因?yàn)楸城胁粫π酒碾姌O有損傷,所以切割時不用上保護(hù)膠。背切的作業(yè)流程：粘片→劃片→裂片Sapphiren-GaNp-GaNDiamondCutterBlueTape背切示意圖45后工藝切割裂片研磨拋光陶瓷盤晶片背面朝上AA0234YBBT18AA0234YBBT18AA0234YBBT18切割研磨拋光從晶片背面劈裂，劈開后晶粒完全分開研磨是減薄厚度的主要來源，襯底從450um減少至100um拋光可以使背表面更光滑，并且可以減少應(yīng)力裂片激光切割后的切割線46研磨機(jī)

晶片研磨晶片拋光陶瓷盤研磨拋光47JPSA激光切割機(jī)AA0234YBBT18AA0234YBBT18AA0234YBBT18切割激光切割后的切割線48里德劈裂機(jī)從晶片背面劈裂，劈開后晶粒完全分開裂片AA0234YBBT1849貼膜機(jī)清洗機(jī)

用于Wafer切割前，把Wafer很好的貼于切割用膜的表面。

用于Wafer切割后，把Wafer表面經(jīng)切割后留下的污物沖洗干凈。目檢用顯微鏡觀察，將外觀不良的芯片去掉。經(jīng)過研磨切割后，芯片有可能出現(xiàn)的問題包括：雙胞胎、解理片、崩裂不良、雙切割痕、污染等。所以在研切出站時會有一道目檢工序。它會有自身的外觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)光區(qū)劃傷切割不良發(fā)光區(qū)污染點(diǎn)測(全點(diǎn)測)針對于正規(guī)片。量測每顆晶粒的光電特性（Vf、Iv、Wd、Ir…）,同時把測試結(jié)果套入后續(xù)分類之Bin表。點(diǎn)測后進(jìn)入分選工序。使用的儀器：點(diǎn)測機(jī)（測電性參數(shù)和光學(xué)參數(shù))點(diǎn)測機(jī)包括：

Prober(探針臺)Tester（測試軟體）

ESD測試分選正規(guī)片需要的流程。將不同電性規(guī)格的晶粒按照BIN表別挑出，集中在同一個BinTable內(nèi)的藍(lán)膜上。BIN表:BIN表是一種程序，可以用excel表格編輯，轉(zhuǎn)成

“.csv”文件執(zhí)行。它是用來將晶粒根據(jù)不同的電性進(jìn)行分類的依據(jù)。目檢、標(biāo)簽