外延片的生产与加工
目录
引言 1
一、外延片的结构以及制造流程 2
（一）AL2O3-GAN外延片结构 2
（二）外延片制造的基本流程 2
二、衬底的制备 3
（一）衬底的材料 3
（二）衬底的制备工艺 3
三、MOCVD生长 6
（一）生长流程 6
（二）MOCVD组成部分 6
四 、芯片加工 6
（一）光刻 6
（二）高子注入 9
（三）检测 9
总结 10
参考文献 11
谢辞 12
引言
在毕业期间，我在公司工作中学习到了LED外延片的加工流程和制造工艺。LED外延片衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。对于不相同的衬底材料来说，需要不相同的芯片加工技术，LED外延片生长技术以及器件封装技术，在通常情况下，半导体照明技术的发展路线往往是由衬底材料所决定。其中，我学的是用MOCVD将外延片衬底进行加工生长。通过它会是衬底表面长出一层薄膜，有效增长入射光的光程。衬底材料通常使用的是蓝晶衬底、水晶衬底。并且加工4寸、2寸两种规格的衬底。同样也会了解到衬底的有关方面。 一、外延片的结构以及制造流程
（一）AL2O3-GAN外延片衬底结构及优缺点
衬底结构设计 - Buffer层生长 - N型GaN层生长 - MQW量子阱发光层生 - P型GaN层生长 - Contact - 检测（光荧光、X射线） - 外延片 外延片- 设计、加工掩模版 - 光刻 - 离子刻蚀 - N型电极（镀膜、退火、刻蚀） - P型电极（镀膜、退火、刻蚀）-划片-芯片分检、升级。现在，Al2O3可以说是用于氮化镓生长的最为普遍的衬底，Al2O3的优点是非常显著的，比如说其价格低廉，化学稳定性优良，制造技术成熟等等，尽管其缺点也是非常明显的，但是，人们已经逐一对其缺点进行了克服，比如说，针对其机械性能不够良好而导致切割难度大的问题，通过雷射划片解决了问题。较差的导热性尽管在器件小电流工作情况之下没出现比较大的问题，但是，较差的导热性在功率型器件大电流工作情况之下却暴露出了相当明显的不足。
超晶格（异质结）就
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的衬底，Al2O3的优点是非常显著的，比如说其价格低廉，化学稳定性优良，制造技术成熟等等，尽管其缺点也是非常明显的，但是，人们已经逐一对其缺点进行了克服，比如说，针对其机械性能不够良好而导致切割难度大的问题，通过雷射划片解决了问题。较差的导热性尽管在器件小电流工作情况之下没出现比较大的问题，但是，较差的导热性在功率型器件大电流工作情况之下却暴露出了相当明显的不足。
超晶格（异质结）就是将两种品格常数不同的材料交替生长而成的多层薄膜结构，超晶格材料是两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜。
由于GAN与衬底晶格失配为15.4%，因此要生长平坦而没有裂纹的高质量GAN外延层非常困难。AmaDo提出利用低温生长ALN或GAN作为缓冲再与高温（1000℃）生长GAN的二段生长得到表面平坦如镜，低剩余载流子浓度，高电子迁移率的高质量
GAN外延层
外延片制造的基本流程
流程：衬底制备→MOCVD生长外延→光刻→高子注入→检测
1、在生产制作外延片时时比较复杂的，在展完外延片之后便要在每一张外延片任意抽取九个测试点来进行测试，与要求相符合的便属于良品，与要求不相符合的即为不良品。属于良品的外延片便开始做电极（P极，N极），然后利用激光对外延片进行切割，下一步在进行百分百分捡，根据不同的电压与波长对亮度进行全自动化分检。此外，还要进行目测，分捡出电极发生磨损或者具有缺陷的作为后续的散晶。在这个时候，在蓝膜上有不符合正常出货要求的晶片便成为了边片或者是毛片等。属于不良品的外延片在一般情况之下会被直接做电极（P极，N极），而不是用来做方片，不再做分检。
2、在生产制作外延片的时候具有相当高的复杂性，展完外延片的下一个步骤便是对LED外延片做电极（P极，N极），然后便是利用激光机LED外延片进行切割，在制造成芯片以后，在晶圆上的不同位置任意抽取九个点进行参数测试。
3、主要测试波长、电压、亮度，若是选取的九个点测试与相关要求的晶圆片不符合，则放置在一边做另外处理，若是能够符合正常出货标准参数的晶圆片则继续进行下步操作。
4、在讲晶圆切割成芯片以后，100%的目检（VI/VC），操作者一定要使用放大30倍数的显微镜来进行操作。
5、接下来便是利用全自动分类机根据不同的波长，电压，亮度的预测参数对芯片进行全自动化挑选、测试以及分类。
6、最后一步是对LED芯片进行检查（VC）以及贴标签。
二、衬底的制备
（一）衬底的材料
理想的衬底：
A：外延材料与衬底的品格结构相近或者是相同；
B：界面特性好，粘附性强；
C：化学稳定性好；
D：导热性好；
E：导电性好；
F：对光吸收小；
G：易于机械加工；
H：尺寸大；
I：价格低；
几种常见的衬底材料比较：如表2-1衬底的材料
表2-1衬底的材料
材料
AL2O3
SIC
SI
GaN
GaAS
优点
E F H
A C D E F
D E G H I
A
A G I
缺点
A D E G
G I
A
单晶衬底制备，一片售价1万美金
F
电级类型
V型电极
L型电极
（二）衬底的制备工艺：如图2-1反应腔
图
引言 1
一、外延片的结构以及制造流程 2
（一）AL2O3-GAN外延片结构 2
（二）外延片制造的基本流程 2
二、衬底的制备 3
（一）衬底的材料 3
（二）衬底的制备工艺 3
三、MOCVD生长 6
（一）生长流程 6
（二）MOCVD组成部分 6
四 、芯片加工 6
（一）光刻 6
（二）高子注入 9
（三）检测 9
总结 10
参考文献 11
谢辞 12
引言
在毕业期间，我在公司工作中学习到了LED外延片的加工流程和制造工艺。LED外延片衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石。对于不相同的衬底材料来说，需要不相同的芯片加工技术，LED外延片生长技术以及器件封装技术，在通常情况下，半导体照明技术的发展路线往往是由衬底材料所决定。其中，我学的是用MOCVD将外延片衬底进行加工生长。通过它会是衬底表面长出一层薄膜，有效增长入射光的光程。衬底材料通常使用的是蓝晶衬底、水晶衬底。并且加工4寸、2寸两种规格的衬底。同样也会了解到衬底的有关方面。 一、外延片的结构以及制造流程
（一）AL2O3-GAN外延片衬底结构及优缺点
衬底结构设计 - Buffer层生长 - N型GaN层生长 - MQW量子阱发光层生 - P型GaN层生长 - Contact - 检测（光荧光、X射线） - 外延片 外延片- 设计、加工掩模版 - 光刻 - 离子刻蚀 - N型电极（镀膜、退火、刻蚀） - P型电极（镀膜、退火、刻蚀）-划片-芯片分检、升级。现在，Al2O3可以说是用于氮化镓生长的最为普遍的衬底，Al2O3的优点是非常显著的，比如说其价格低廉，化学稳定性优良，制造技术成熟等等，尽管其缺点也是非常明显的，但是，人们已经逐一对其缺点进行了克服，比如说，针对其机械性能不够良好而导致切割难度大的问题，通过雷射划片解决了问题。较差的导热性尽管在器件小电流工作情况之下没出现比较大的问题，但是，较差的导热性在功率型器件大电流工作情况之下却暴露出了相当明显的不足。
超晶格（异质结）就
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的衬底，Al2O3的优点是非常显著的，比如说其价格低廉，化学稳定性优良，制造技术成熟等等，尽管其缺点也是非常明显的，但是，人们已经逐一对其缺点进行了克服，比如说，针对其机械性能不够良好而导致切割难度大的问题，通过雷射划片解决了问题。较差的导热性尽管在器件小电流工作情况之下没出现比较大的问题，但是，较差的导热性在功率型器件大电流工作情况之下却暴露出了相当明显的不足。
超晶格（异质结）就是将两种品格常数不同的材料交替生长而成的多层薄膜结构，超晶格材料是两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜。
由于GAN与衬底晶格失配为15.4%，因此要生长平坦而没有裂纹的高质量GAN外延层非常困难。AmaDo提出利用低温生长ALN或GAN作为缓冲再与高温（1000℃）生长GAN的二段生长得到表面平坦如镜，低剩余载流子浓度，高电子迁移率的高质量
GAN外延层
外延片制造的基本流程
流程：衬底制备→MOCVD生长外延→光刻→高子注入→检测
1、在生产制作外延片时时比较复杂的，在展完外延片之后便要在每一张外延片任意抽取九个测试点来进行测试，与要求相符合的便属于良品，与要求不相符合的即为不良品。属于良品的外延片便开始做电极（P极，N极），然后利用激光对外延片进行切割，下一步在进行百分百分捡，根据不同的电压与波长对亮度进行全自动化分检。此外，还要进行目测，分捡出电极发生磨损或者具有缺陷的作为后续的散晶。在这个时候，在蓝膜上有不符合正常出货要求的晶片便成为了边片或者是毛片等。属于不良品的外延片在一般情况之下会被直接做电极（P极，N极），而不是用来做方片，不再做分检。
2、在生产制作外延片的时候具有相当高的复杂性，展完外延片的下一个步骤便是对LED外延片做电极（P极，N极），然后便是利用激光机LED外延片进行切割，在制造成芯片以后，在晶圆上的不同位置任意抽取九个点进行参数测试。
3、主要测试波长、电压、亮度，若是选取的九个点测试与相关要求的晶圆片不符合，则放置在一边做另外处理，若是能够符合正常出货标准参数的晶圆片则继续进行下步操作。
4、在讲晶圆切割成芯片以后，100%的目检（VI/VC），操作者一定要使用放大30倍数的显微镜来进行操作。
5、接下来便是利用全自动分类机根据不同的波长，电压，亮度的预测参数对芯片进行全自动化挑选、测试以及分类。
6、最后一步是对LED芯片进行检查（VC）以及贴标签。
二、衬底的制备
（一）衬底的材料
理想的衬底：
A：外延材料与衬底的品格结构相近或者是相同；
B：界面特性好，粘附性强；
C：化学稳定性好；
D：导热性好；
E：导电性好；
F：对光吸收小；
G：易于机械加工；
H：尺寸大；
I：价格低；
几种常见的衬底材料比较：如表2-1衬底的材料
表2-1衬底的材料
材料
AL2O3
SIC
SI
GaN
GaAS
优点
E F H
A C D E F
D E G H I
A
A G I
缺点
A D E G
G I
A
单晶衬底制备，一片售价1万美金
F
电级类型
V型电极
L型电极
（二）衬底的制备工艺：如图2-1反应腔
图
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