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1、LED的晶片制程張鵬志13751126416QQ:7161150LED的主要制程可以分為三個階段:前段、中段、后段(也稱:上游、中游、下游。專業(yè)術(shù)語為:材料生長、芯片制作、器件封裝)原料開始多晶半導(dǎo)體單晶成長晶圓(基板)磊晶生長晶片制作晶粒制作封裝上游中游下游Ga/As原料合成蒸餾還原,形成GaAs多晶以各種長晶法(如柴氏長晶法),成長GaAs單晶棒(ingot)固晶、焊線、封膠、分光、TYPING等將單晶棒鋸切成片狀晶圓,并加以拋光處理將磊晶晶圓減薄到期望厚度(一般基板減至220~250μm,藍(lán)寶石基板為80μm),并切成晶粒.以各種磊晶技術(shù)(如MOCVD),將LED結(jié)構(gòu)成長
2、在晶圓上利用金屬化制程,蝕刻制程和微影制程,制作電極圖案張鵬志13751126416QQ:7161150基座基座基座晶粒固晶焊線封裝基座(Diffusion)張鵬志13751126416QQ:7161150半導(dǎo)體的特性1.晶格(lattice)原子在晶體中周期性的排列稱為晶格,而晶格所含之排列周期性的的空間稱為單胞(unitcell)也叫晶胞.晶格決定了晶體的材料性質(zhì),也決定光電特性.固體材料依其結(jié)晶性,可分為三種:①非晶(amophous)②多晶(poly-crystalline)③單晶(singlecrystal).①非晶②多晶③單晶張鵬志13751126416QQ:716
3、11502.晶體結(jié)構(gòu)①閃鋅礦結(jié)構(gòu)為立方晶系,如砷化鎵(GaAs)②纖維鋅礦結(jié)構(gòu)為立方晶系,有二個晶格常數(shù)(a,b),如氮化鎵(GaN)張鵬志13751126416QQ:71611504.光電導(dǎo)體的二個重要參數(shù)a.能隙eV能隙,導(dǎo)電能力b.晶格常數(shù)?晶格共價半徑?,導(dǎo)電能力3.能隙(EnergyGap或BandGap)導(dǎo)電帶與價電帶之間的差量,稱為能隙.5.晶格匹配a.光電導(dǎo)體,由二層以上半導(dǎo)體材料堆疊在半導(dǎo)體基板而形成,堆疊在基板上的半導(dǎo)體材料為磊晶層.b.磊晶層與基板晶格常數(shù)相同或接近稱謂為晶格匹配,反之為晶格差配.價電帶Eg~1-3eV導(dǎo)電帶磊晶層基板磊晶層基板a.晶格匹配
4、b.晶格差配張鵬志13751126416QQ:7161150半導(dǎo)體材料1.半導(dǎo)體材料的分類;依構(gòu)成的元素可分為:①元素半導(dǎo)體如:硅(Si)②化合物半導(dǎo)體化合物半導(dǎo)體又可分成:①四-四族化合物如:碳化硅(SiC)②三-五族化合物如:砷化鎵(GaAs)③二-六族化合物如:硒化鋅(ZnSe)④四-六族化合物如:硫化鉛(PbS)若依構(gòu)成元素的數(shù)量分,化合物半導(dǎo)體也可分成為:①二元化合物半導(dǎo)體如:砷化鎵(GaAs)②三元化合物半導(dǎo)體如:砷化鋁鎵(AlGaAs)③四元化合物半導(dǎo)體如:磷砷化銦鎵(InGaAsP)周期IIIIIIVVVI2硼B(yǎng)碳C氮N氧O3鎂Mg鋁A1矽Si磷P硫S4鋅Zn鎵
5、Ga鍺Ge砷As硒Se5鎘Cd銦IN錫Sn銻Sb碲Te6汞Hg鉛Pb鈊Bi張鵬志13751126416QQ:7161150單晶成長①柴可拉斯基液封式長晶法(LEC)張鵬志13751126416QQ:7161150②布吉曼水平式長晶法(HB)張鵬志13751126416QQ:7161150③垂直梯度冷卻式長晶法(VGF)張鵬志13751126416QQ:7161150好差好尺寸可增加性劣差好均勻性高中等低應(yīng)用高少非常少晶片缺陷LECHBVGF三種長晶法的對比張鵬志13751126416QQ:7161150磊晶磊晶在半導(dǎo)體的應(yīng)用,指在某一晶格上成長另一完整排列的晶格,其系統(tǒng)主要包含
6、4部份。材料供應(yīng)系統(tǒng)加熱系統(tǒng)真空系統(tǒng)氣體供應(yīng)系統(tǒng)和成長反應(yīng)腔目前常見的磊晶技術(shù):a:液相磊晶法LPEb:氣相磊晶法VPEc:有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉漬法MOCVDd:分子束磊晶法MBE張鵬志13751126416QQ:7161150LPEVPEMOCVDMBE真空(TORR)76076010ˉ2≤10ˉ9成長低貴昂貴昂貴成長速率快快慢很慢磊晶品質(zhì)很好好很好很好表面形成佳佳佳佳實用性差差佳佳生產(chǎn)品GaPGaAsINGaPGap.GaN厚膜>10μmAIGaInPINGaAsPGaNAIGaAsINGaAsAIGaSb制程傾斜冷卻成長法①三氯化物氣相磊晶法熱分解反應(yīng)磊晶技術(shù)超高真空下,
7、以蒸餾用分子束形式磊晶②氫化物氣相磊晶法張鵬志13751126416QQ:7161150材料顏色波長發(fā)光效率1M/W量子效率%磊晶法元件形成備注AlGaInP紅6363524MOCVDDHAlGaAs紅650816LPEDHAlGaInP琥珀5904010MOCVDDHInGaN蘭色4701011MOCVDMQWInGaN綠色5203410MOCVDMQWInGaNUB37207.5MOCVDDHInGaN琥珀590143.5MOCVDMQWZnSO蘭色512175.3MBEDHGaP:Zn