LED晶片制程(ppt文档).ppt

LED芯片制程 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。前言前言晶粒制程晶粒制程前工艺外延片外延片后工艺IPQCFQC检检查查外外延延片片(表表面面平平整整度度、MESAITOP&N PadSiO2检检查查外外观观及及电电性性研磨、切割研磨、切割点测分选点测分选目检、标签目检、标签检检查查外外观观、电电性性、数数量量厚厚度度均均匀匀性性等等)检测外延片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 前工艺制程前工艺制程 前工艺主前工艺主要工作就是在外延片上做成一颗颗晶要工作就是在外延片上做成一颗颗晶粒。简单的说就是粒。简单的说就是Chip On Wafer的制程。利用光的制程。利用光刻机、掩膜版、刻机、掩膜版、ICP（电感耦合等离子光谱发生仪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）、蒸镀机等设备制作图形，在一个2英寸的英寸的wafer片上做出几千片上做出几千上万颗连在一起的晶粒。上万颗连在一起的晶粒。前工艺制程的制作方法前工艺制程的制作方法光刻光刻(photolirhography)蚀刻蚀刻(Etching)蒸镀蒸镀(Evaporation)剥离剥离(Lift-off)前工艺l 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。l 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使掩膜版上的图形被复制到光刻胶薄膜上；上；最后利用刻蚀技术将图形转移到基片上。光刻光刻光刻1、光刻过程、光刻过程（以正胶为例）（以正胶为例）光刻光刻2、光刻胶、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。光刻光刻胶光刻胶(PR)正胶：曝到光的地方易溶解于显影液正胶：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负胶：曝到光的地方不易溶解于显影液UV光刻胶光刻胶maskSubstrateN-GaNP-GaNSubstrateN-GaNP-GaN正胶曝光正胶曝光显影后的效果显影后的效果SubstrateN-GaNP-GaN负胶曝光负胶曝光显影后的效果显影后的效果光刻光刻3、光刻演示、光刻演示前工艺方法前工艺方法蚀刻蚀刻1、分类、分类干法蚀刻干法蚀刻(dry ecthing)湿法蚀刻湿法蚀刻(wet ecthing)SubstrateN-GaNP-GaNITOPRITOSubstrateN-GaNP-GaNITOITOITO蚀刻液蚀刻液 湿法蚀刻湿法蚀刻（侧壁剖面（侧壁剖面 有变形）有变形）（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，（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waferwafer。）。）SubstrateN-GaNP-GaNITO 干法蚀刻干法蚀刻（侧壁剖面（侧壁剖面 无变形）无变形）离子轰击离子轰击2、干法刻蚀与湿法刻蚀相比的优缺点：优点：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：缺点：干法刻蚀的设备比较昂贵蚀刻蚀刻ICP耦合式电浆化学蚀刻机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1011-1012ions/cm3的高密度等离子体。（等离子体轰击）RIE反应离子蚀刻机反应离子蚀刻机 蚀刻速率约5微米/分钟，剖面由聚合物气体控制。区别：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。蚀刻蚀刻前工艺方法前工艺方法ITOCrPtAuSiO2MESAd1表面清洗表面清洗王水（去铟球）QDR ACE IPA QDR Hot N2光刻光刻PR厚度测试厚度测试台阶仪台阶仪ICP刻蚀刻蚀刻蚀深度测量刻蚀深度测量台阶仪台阶仪UVd d1 1SubstrateN-GaNP-GaN光刻胶光刻胶mask光刻胶清洗光刻胶清洗:去胶液（新/旧）ACE（新/旧）IPA DI Water 扫胶机BOE QDR+甩干匀胶匀胶(涂布机涂布机)正胶正胶烘片烘片（恒温热板炉）（恒温热板炉）曝光曝光(曝光机曝光机)t=80/光强光强显影显影(显影化学台显影化学台)d2SubstrateN-GaNP-GaN表面清洗表面清洗 酸性清洗机（酸性清洗机（扫胶扫胶 BOEBOE QDRQDR甩干）甩干）蒸镀蒸镀ITO ITO（ITOITO）电子束蒸发台）电子束蒸发台ITOITO蚀刻蚀刻光刻光刻匀胶匀胶(涂布机涂布机)正胶正胶烘片烘片(恒温热板炉恒温热板炉)曝光曝光(曝光机曝光机)t=60/)t=60/光强光强显影显影(显影化学台显影化学台)合金前、后穿透率测试合金前、后穿透率测试合金前、后片电阻测试合金前、后片电阻测试光刻胶去除光刻胶去除 酸性溶剂清洗机酸性溶剂清洗机扫胶、清洗扫胶、清洗 等离子去胶机等离子去胶机/冲洗甩干机冲洗甩干机 （流程同MESA光刻胶清洗）合金合金-1（ITO）高温合金炉高温合金炉UVITOPRITOmaskPR表面清洗表面清洗有机溶液清洗机（有机溶液清洗机（ACEDip IPA QDR Hot N2）蒸镀蒸镀CrPtAuCrPtAu电子束蒸发台电子束蒸发台光刻光刻匀胶匀胶(涂布机涂布机)负负胶胶烘片烘片(恒温热板炉恒温热板炉)曝光曝光(曝光机曝光机)显影显影(显影化学台显影化学台)Lift off金属剥离，蓝膜金属剥离，蓝膜扫胶、清洗扫胶、清洗等离子去胶等离子去胶/机冲洗甩干机机冲洗甩干机合金合金-2高温合金炉高温合金炉P&N PAD 扫胶、清洗扫胶、清洗等离子去胶机等离子去胶机/冲洗甩干机冲洗甩干机SubstrateN-GaNP-GaNmaskUVITOBlue tapeITOITOGrPtAuSubstrateN-GaNP-GaNITOITOITOITO淀积淀积SiOSiO2 2等离子体气相淀积仪等离子体气相淀积仪光刻光刻SiO2刻蚀刻蚀有机溶液清洗机有机溶液清洗机光刻胶去除光刻胶去除酸性溶液清洗机酸性溶液清洗机（去胶液（新（去胶液（新/旧）旧）ACEACE（新（新/旧）旧）IPA DI WaterIPA DI Water）匀胶匀胶(涂布机涂布机)负负胶胶烘片烘片(恒温热板炉恒温热板炉)曝光曝光(曝光机曝光机)显影显影(显影化学台显影化学台)SIO2UVmask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中测系统-IPQCIPQCIPQC（In-Process Quality Control）1 1、外观检测、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。IPQCIPQC有两个主要作用有两个主要作用：1、利于生管下单；2、给外延以反馈。1 1）贴膜测试：）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.IPQC（In-Process Quality Control）2 2、对电极附着力的检测、对电极附着力的检测IPQC（In-Process Quality Control）2 2）电极拉力测试：）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（In-Process Quality Control）3、电性参数（点测机）、电性参数（点测机）Vf（正向电压）（正向电压）Iv（亮度）（亮度）Vf120mAVf310uAVf25mAVf41uAIr（逆向电流）（逆向电流）Iv 20mAIr-5V(-7V)IPQC（In-Process Quality Control）4、光学参数（点测机）、光学参数（点测机）Wd（主波长）（主波长）20mAWp(峰值波长峰值波长)20mAWc(中心波长中心波长)20mAHw(半波宽半波宽)20mAWdWd通常用来表示鲜艳度。通常用来表示鲜艳度。WpWp通常用于波形比较对称的通常用于波形比较对称的单色光检测。单色光检测。WcWc一般用于配光曲线法向方向附近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。凹进去的、质量不好的单色管的检测。带宽越小，则颜色越纯。带宽越小，则颜色越纯。后工艺制程后工艺制程正规品后工艺制程正规品后工艺制程研磨、抛光、切割研磨、抛光、切割目检目检点测点测(全点测全点测)分选分选包装、标签包装、标签成品成品COT（方片）（方片）研磨、抛光、切割研磨、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。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的亮度会降到80%80%，而绿光会降到，而绿光会降到70%70%。抛光能减小抛光能减小waferwafer的应力并且使的应力并且使waferwafer更平整，但是对于更平整，但是对于waferwafer的出光却没有好处。背面粗化和背铝工艺能增加出光。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：上蜡研磨的流程：上蜡研磨研磨抛光抛光下蜡下蜡清洗清洗烘烤烘烤粘片粘片划片划片裂片裂片扩张扩张下面主要介绍一下研磨、抛光、切割工序。下面主要介绍一下研磨、抛光、切割工序。研磨、抛光、切割研磨、抛光、切割1、研磨、研磨主要技术参数:Wheel R.P.M:650rpmWork R.P.M:400rpmFeeding Speed:0.5m/sVacuum:875KPa空压:0.50.1MPa研磨机TECDIA TEG-2005工作仓控制面板利用钻石砂轮对利用钻石砂轮对waferwafer背面进行磨擦，使背面进行磨擦，使waferwafer的厚度减薄。它的厚度减薄。它是通过设置减薄是通过设置减薄waferwafer的厚度来控制。的厚度来控制。研磨、抛光、切割研磨、抛光、切割1、研磨、研磨430umSubstrateN-GaNP-GaNITO一次研磨后一次研磨后SubstrateN-GaNP-GaNITO230250umSubstrateN-GaNP-GaNITO105110um二次研磨后二次研磨后为了更好的控制为了更好的控制waferwafer减薄的厚度，通常要进行两次研磨。减薄的厚度，通常要进行两次研磨。研磨、抛光、切割研磨、抛光、切割2、抛光、抛光抛光盘抛光盘(材质：铜盘材质：铜盘/锡盘锡盘)砝码砝码它的两个作用：它的两个作用：1 1、使、使waferwafer背表面更光背表面更光滑；滑；2 2、减少、减少waferwafer的应力。的应力。主要技术参数主要技术参数:Plate speed:55+5rmp 空压空压:0.5+0.1MPa抛光是用钻石砂轮和油性的钻石液来对抛光是用钻石砂轮和油性的钻石液来对waferwafer进行减薄进行减薄以及平整度的修整。它是通过时间来控制，通常抛光速以及平整度的修整。它是通过时间来控制，通常抛光速度为度为2um/s2um/s，一般设置，一般设置5-7s5-7s的时间，让其抛光的时间，让其抛光10-14um10-14um。切割的方式切割的方式背切背切正切正切研磨、抛光、切割研磨、抛光、切割3、切割、切割切割的主要目的，就是为了在切割的主要目的，就是为了在waferwafer上划切割痕，再通上划切割痕，再通过崩裂的工序将过崩裂的工序将waferwafer分割成分割成chipchip。以便进行下面的点。以便进行下面的点测分选工序。测分选工序。研磨、抛光、切割研磨、抛光、切割正切正切(JPSA)正切一般用波长为正切一般用波长为266nm266nm的光线的光线,因为正切有可能会损伤到芯因为正切有可能会损伤到芯片的电极片的电极,所以用正切时要上保护胶。所以用正切时要上保护胶。正切的作业流程正切的作业流程：粘片粘片上胶上胶吹干（离子风）吹干（离子风）划片划片清洗清洗吹干（氮气）吹干（氮气）裂片裂片研磨、抛光、切割研磨、抛光、切割背切背切(New wave)背切一般用波长为背切一般用波长为305nm,355nm,405nm305nm,355nm,405nm合成的光线合成的光线,因为因为背切不会对芯片的电极有损伤背切不会对芯片的电极有损伤,所以切割时不用上保护胶。所以切割时不用上保护胶。背切的作业流程背切的作业流程：粘片：粘片划片划片裂片裂片Sapphiren-GaNp-GaNDiamond CutterBlue Tape背切示意图背切示意图目检目检用显微镜观察，将外观不良的芯片去掉。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。道目检工序。它会有自身的外观检验标准。发光区划伤发光区划伤切割不良切割不良发光区污染发光区污染点测点测(全点测全点测)针对于正规片。量测每颗晶粒的光电特性（针对于正规片。量测每颗晶粒的光电特性（VfVf、IvIv、WdWd、IrIr）,同时把测试结果套入后续分类之同时把测试结果套入后续分类之BinBin表。点测后进入分选工序。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：ProberProber(探针台探针台)Tester Tester（测试软体）（测试软体）ESDESD测试测试分选分选正规片需要的流程。将不同电性规格的晶粒按照正规片需要的流程。将不同电性规格的晶粒按照BINBIN表别表别挑出，集中在同一个挑出，集中在同一个Bin TableBin Table内的蓝膜上。内的蓝膜上。BINBIN表表:BIN:BIN表是一种程序，可以用表是一种程序，可以用excelexcel表格编辑，转成表格编辑，转成 “.csvcsv”文件执行。它是用来将晶粒根据不同的电文件执行。它是用来将晶粒根据不同的电 性进行分类的依据。性进行分类的依据。目检、标签目检、标签1、目检、目检(显微镜显微镜)分选过后，进入目检工序。此时目检有其自身的分选过后，进入目检工序。此时目检有其自身的目检规范。目检规范。针对于客户的要求，需要从针对于客户的要求，需要从“数量、晶粒的排列数量、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（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否有污染等”各个方面来进行检查。各个方面来进行检查。出现任何不合格的问题都应该及时解决。出现任何不合格的问题都应该及时解决。2、标签、标签(打标机打标机)按照按照BinBin表打印标签。标签上应该包括：公表打印标签。标签上应该包括：公司的图标；司的图标；Bin NOBin NO；Lot NOLot NO；主要的光电性参；主要的光电性参数数【Vf(VVf(V)、Iv(mcdIv(mcd)、Wd(nmWd(nm)、r(uAr(uA)】；数量等。数量等。目检、标签目检、标签 晶粒在工艺制程中会受到各种晶粒在工艺制程中会受到各种“伤害伤害”，所，所以就可能出现存在这样的那样的问题晶粒。任何以就可能出现存在这样的那样的问题晶粒。任何的不良都可能影响到产品的质量。所以后工艺制的不良都可能影响到产品的质量。所以后工艺制程中涉及到了多次目检。虽然每道工序目检的重程中涉及到了多次目检。虽然每道工序目检的重点和规范都不一样，但是在工艺的过程中，不管点和规范都不一样，但是在工艺的过程中，不管在做哪段工序时发现了不合格的晶粒，都应该及在做哪段工序时发现了不合格的晶粒，都应该及时的去掉。这样不仅省去了该时的去掉。这样不仅省去了该chipchip进行下段工序进行下段工序的麻烦，更重要的是保证了产品出厂时的质量。的麻烦，更重要的是保证了产品出厂时的质量。后工艺制程后进入出厂前的最后一道工序后工艺制程后进入出厂前的最后一道工序FQCFQC（检查外观、电性、数量）（检查外观、电性、数量）FQC（Finally Quality Control）检测内容：检测内容：1、外观外观 和 数量数量检查外观是否完好，数量与标签上是否一致。2、芯片的光、电性参数芯片的光、电性参数 Vf 20mAIv 20mAWd 20mAESD HBM 500V MM 1000VIr -5V(-7V)检测方式：检测方式：抽检