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  1、LED的生产的基本工艺流程及设备的生产的基本工艺流程及设备一一黄健全黄健全 2007.3主要内容nLED生产工艺流程；nLED衬底材料制作；nLED外延制作；Led生产工艺流程1、所用硅衬底在放入反响室前进行清理洗涤。先用H2SO4 H2O2 (3 1) 溶液煮10min 左右,再用2%HF溶液腐蚀5min 左右,接着用去离子水清洗,然后用N2吹干。2、衬底进入反响室后在H2气氛中于高温做处理,以去除硅衬底外表氧化物。3、然后温度降至800左右,生长厚约100埃的AlN缓冲层。4、接着把温度升至1050生长200nm 偏离化学计量比(富镓生长条件)的GaN高温缓冲层。5、再生长0.4m厚未掺杂的GaN。6、

  2、接着生长2m厚掺Si的n型GaN,接下来在740生长5个周期的InGaN多量子阱有源层。7、以及在990 生长200nm 的p 型GaN。 Led生产工艺流程8、生长结束后， 样品置于N2中于760进行退火,9、然后再对样品进行光刻和ICP刻蚀。Ni/Au和Ti/Al/ Ni/ Au分别用作p型GaN和n型GaN 的欧姆接触电极。LED生产工艺流程LED透明电极LED生产工艺流程蓝宝石衬底LED正装、倒装LED生产工艺流程蓝宝石衬底紫外LEDLED生产工艺流程蓝宝石衬底白光LEDLED生产工艺流程 所举例子只是一种LED制作流程与工艺，不同的厂家都有自己独到的一套制作流程与工艺，各厂家所使用的设备都可能不

  3、一样，各道工序的作业方式、化学配方等也不一样，甚至不同的厂家其各道制作工序都可能会是互相颠倒的。 但是万变不离其宗，其主要的思想都是一样的：外延片的生长PN结的形成-电极的制作有金电极，铝电极，并形成欧姆接触-封装。LED衬底材料制作 n硅的纯化 n长晶 n切片 n晶边磨圆 n晶面研磨n晶片蚀刻 n退火 n晶片抛光 n晶片清洗 n检验/包装 LED衬底材料制作-硅的纯化 硅石(Silica)焦炭、煤及木屑等原料混合置于石墨沉浸的加热复原炉中，并用1500-2000的高温加热，将氧化硅复原成硅，此时硅的纯度约为98左右，在纯度上达不到芯片制作的要求，要逐步纯化：1盐酸化：将冶金级的多晶硅置于沸

  4、腾的反响器中，通往盐酸气以形成三氯化硅；2蒸馏：将上一步的低沸点产物TCS置于蒸馏塔中，将其他不纯物用局部蒸馏去除。3分解：将已蒸馏纯化的TCS置于化学气相沉淀CVD反响炉中，与氢气复原反响而析出于炉中电极上，再将析出的固态硅击碎成块状多晶硅。LED衬底材料制作西门子式工艺多晶硅LED衬底材料制作-长晶 经过纯化得到的电子级硅虽然纯度很高，可达 99.9999 99999%，但是结晶方式杂乱，又称为多晶硅，必需重排成单晶结构，因此将电子级硅置入坩埚内加温融化，先将温度降低至一设定点，再以一块单晶硅为晶种，置入坩埚内，让融化的硅沾附在晶种上，再将晶种以边拉边旋转方式抽离坩埚，而沾附在晶种上的硅亦

  5、随之冷凝，形成与晶种相同排列的结晶。随着晶种的旋转上升，沾附的硅愈多，并且被拉引成外表粗糙的圆柱状结晶棒。拉引及旋转的速度愈慢那么沾附的硅结晶时间愈久，结晶棒的直径愈大，反之那么愈小。LED衬底材料制作长晶过程本卷须知 LED衬底材料制作-切片n切片是晶片成形的第一个步骤，也是相当关键的一个步骤。它决定了晶片的几个重要规格：n 晶面的结晶方向、晶片的厚度、晶面斜度与曲度。n1晶棒固定n2结晶定位切割LED衬底材料制作晶边磨圆晶边磨圆主要有以下几个目的：1防止晶片边缘碎裂2防止热应力集中3增加外延层、光刻胶层在晶片边缘的平坦度LED衬底材料制作-研磨和蚀刻n晶面研磨n 通以特定粒度及粘性的研磨液

  6、，加外研磨盘的公转和自转，到达均匀磨平晶片切片时留下的锯痕、损伤等不均匀外表。n晶片蚀刻n 蚀刻的目的是除去先前各步机械加工所造成的损伤，同时获得干净且光亮的外表，刻蚀化学作用可区分为酸性及碱性反响。晶片研磨机LED衬底材料制作-退火与抛光n退火n 将晶片置于炉管中施以惰性气体加热30分钟至一小时，再在空气中快速冷却，可以将所有氧杂质限制作，这样晶片的电性阻值仅由载流子杂质来控制，从而稳定电阻。n晶片抛光n 可分为边缘抛光与晶片外表抛光。高温快速热处理系统晶片研磨/抛光机LED衬底材料制作-清洗、检验和包装n晶片清洗n 用RCA溶液双氧水氨水或又氧水盐酸，将前面工序所形成的污染去除。n检验I

  7、NSPECTION：n 芯片在无尘环境中进行严格的检查，包含外表的洁净度、平坦度以及各项规格以确保品质符合顾客的要求。n包装PACKINGn 通过检验的芯片以特殊设计的容器包装，使芯片维持无尘及洁净的状态，该容器并确保芯片固定于其中，以预防搬运过程中发生的振动使芯片受损清洗机LED外延制作n在单晶衬底上生长一薄层单晶工艺，称为外延； n长有外延层的晶体片称为外延片； n正向外延、反向外延； n同质外延、异质外延 ；n外延材料是LED的核心局部。事实上；LED的波长、亮度、正向电压等主要光电参数根本上取决于外延材料。 LED外延制作n禁带宽度适合n可获得电导率高的P型和N型材料 n可获得完整性好

  8、的优质晶体 n发光复合几率大 发光二极管的外延技术要点LED外延制作 外延技术与设备是外延片制造技术的关键。气相外延VPE液相外延LPE分子束外延MBE金属有机物气相外延MOCVD外延技术的分类LED外延制作n从饱和溶液中在单晶衬底上生长外延层的方法称液相外延。液相外延方法是在1963年由纳尔逊Nelson提出的。n 优点：n 1生长设备最简单；n 2生长速率快；n 3外延材料纯度比较高；n 4掺杂剂选择范围较广泛；n 5外延层的位错密度通常比它赖以生长的衬底要低；n 6成分和厚度都可以比较精确的控制，重复性好；n 7操作平安。 液相外延 (Liquid Phase Epitoxy，

  9、LPE)LED外延制作-液相外延的缺点n当外延层与衬底的晶格失配大于1%时生长发生困难。n由于生长速率较快，难以得到纳米厚度的外延材料。n外延层的外表形貌一般不如汽相外延的好。LED外延制作液相外延的生长原理液相外延的生长原理 LED外延制作液相外延示意图LED外延制作实际液相外延设备LED外延制作外延制作1、生长溶液配制、生长溶液配制 2、外延生长前的准备工作、外延生长前的准备工作1石墨舟处理石墨舟处理2反响管处理反响管处理 3炉温设定炉温设定4衬备衬备 5生长源称量生长源称量 6生长材料腐生长材料腐蚀清洗蚀清洗 3、外延生长步骤、外延生长步骤1开炉开炉 2清洗玻璃和石英器皿清洗玻璃

  10、和石英器皿3称好长溶剂后应立即装入石墨舟源槽中，以减少在称好长溶剂后应立即装入石墨舟源槽中，以减少在空气中的氧化和沾污；空气中的氧化和沾污；4抽真空和通氢气。抽线外延生长外延生长 9关炉取片关炉取片 液相外延工艺流程液相外延工艺流程LED外延制作气相外延 (Vapor Phase Epitoxy，VPE) nVPE的原理是让生长原材料以气体或电浆粒子的形式传输至芯片外表，这些粒子在失去部份的动能后被芯片外表晶格吸附 (Adsorb)，通常芯片会以热的形式提供能量给粒子，使其游移至晶格位置而凝结 (Condensation)。在此同时

  11、粒子和晶格外表原子因吸收热能而脱离芯片外表称之为解离 (Desorb)，因此 VPE 的过程其实是粒子的吸附和解离两种作用的动态平衡结果。nVPE 依反响机构可以分成：n () 化学气相沉积 (CVD) n () 物理气相沉积 (PVD)LED外延制作-PVD nPVD是原子直接以气态形式从淀积源运动到衬底外表从而形成固态薄膜。它是一种近乎万能的薄膜技术，应用PVD技术能制备化合物、金属、合金等薄膜nPVD主要可大致分为蒸发淀积、溅射淀积。n蒸发淀积是将源的温度加热到高温，利用蒸发的物理现象实现源内原子或分子的运输，因而需要高的真空，蒸发淀积中应用较为广泛的热蒸发和电子束蒸发。n溅射主要利用惰

  12、性气体的辉光放电现象产生离子，用高压加速离子轰击靶材产生加速的靶材原子从而淀积在衬底外表，溅射技术的最大优点是理论上它可以制备任何真空薄膜，同时在台阶覆盖和均匀性上要优于蒸发淀积。n除了主流PVD，还有激光脉冲淀积、等离子蒸发、分子束外延等补充形式。LED外延制作-CVDnCVD是反响物以气态到达加热的衬底外表发生化学反响，形成固态薄膜和气态产物。n利用化学气相淀积可以制备，从金属薄膜也可以制备无机薄膜。n化学气相淀积种类很多，主要有：常压CVDAPCVD，低压CVDLPCVD、超低压CVDVLPCVD、等离子体增强型CVDPECVD、激光增强型CVDLECVD，金属氧化物CVDMOCVD，其

  13、他还有电子自旋共振CVDECRCVD等方法n按着淀积过程中发生化学的种类不同可大致分为热解法、氧化法、复原法、水解法、混合反响等。LED外延制作-CVD的优缺点nCVD制备的薄膜最大的特点是致密性好、高效率、良好的台阶覆、孔盖能力、能轻松实现厚膜淀积、以及相对的低本钱；n缺点是淀积过程容易对薄膜外表形成污染、对环境的污染等n常压CVDAPCVD的特点是不需要很好的真空度、淀积速度很快、反响受温度影响不大，淀积速度主要受反响气体的输运速度的影响。nLPCVD的特点是其良好的扩散性宏观表现为台阶覆盖能力，反响速度主要受淀积温度的影响比较大，另外温度梯度对淀积的薄膜性能晶粒大小、应力等有很大的影响。nPECVD最大的特点是反响温度低200400和良好的台阶覆盖能力，能应用在AL等低熔点金属薄膜上淀积，主要缺点是淀积过程引入的粘污；温度、射频、压力等都是影响PECVD工艺的主要的因素。nMOCVD的主要优点是反响温度低，大范围的应用在化合物半导体制备上，特别是高亮LED的制备上。

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