LEDPROCESSWelcomeAuthor：HTServiceJemy2004.12.15OUTLINE一、LED的分类二、LED概念与发光原理解释三、LED制程工艺四、相关设备五、LED应用市场及前景六、DicingSawIntroduction2004.12.15LED的分类按颜色可分为：红、橙、黄、绿、蓝等。其中红、橙、黄、绿为传统色，蓝为新开发的品种。由于三基色红、绿、蓝的存在，根据不同的比例它们可以混合成自然界中所有色彩。故全彩LED可以扩张其应用领域。按发光强度可分为：a.普通亮度LED（发光强度<10mcd）；高亮度LED(发光强度在10～100mcd间)；超高亮度LED（发光强度>100mcd）。按制作材料可分为：GaAs、GaAsP、AlGaInP、GaP、GaAsAlP、GaN等。2004.12.15LED概念与发光原理解释什么是发光二极管？概念：半导体发光二极管是一类具有一定量、一定成分之三五族材料，於輸入一定電壓電流後，會發出一定波長，一定顏色，一定亮度光的结构较简单的半导体发光器件。其发射的波长覆盖了可见光、红外—远红外。（通常发光二极管是指发射可见光的二极管，发光光谱为380—780nm，为人眼所见。）2004.12.15LED工作原理、特性（一）LED发光原理?发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）、AlGaInP（磷化铝镓铟）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放。这就是P-N结发光的原理。如图1所示。2004.12.15（续）2004.12.15（续）理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即????λ≈1240/Eg（mm）??电子由导带向价带跃迁时以光的形式释放能量，大小为禁带宽度Eg，由光的量子性可知，hf=Eg[h为普朗克常量,f为频率，据f=c/λ,可得λ=hc/Eg,当λ的单位用um,Eg单位用电子伏特（eV）时，上式为λ=1.24um·ev/Eg]，若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在1.59～3.26eV之间。2004.12.15（续）在此能量范围之内，带隙为直接带的III-V族半导体材料只有GaN等少数材料。解决这个问题的一个办法是利用III-V族的二元化合物组成新的三元或四元III-V族固溶体，通过改变固溶体的组分来改变禁带宽度与带隙类型。由两种III-V族化合物（如GaP和GaAs、GaP和InP）组成三元化合物固溶体，它们也是半导体材料,并且其能带结构、禁带宽度都会随着组分而变化，由一种半导体过渡到另一种半导体。2004.12.15（续）X的取值X=0.2X=0.35三元化合物GaPXAs1-XGaAs0.8P0.2GaAs0.65P0.35禁带宽度波长与颜色λ=747nm红色λ=671nm橙色1.66eV1.848eV由此可见，调节X的值就能改变材料的能级结构，即改变LED的发光颜色。此即所谓的能带工程。2004.12.15LED制程工艺（红黄光系列）LED制程主要可分为三个阶段：前段、中段、后段（也称：上游、中游、下游。专业术语则为：材料生长，芯片制备和器件封装。）如下表所示：步骤前段中段后段2004.12.15内容前段主要是外延片衬底以及外延层的生长中段主要包括：研磨、蒸镀、光刻、切割等过程后段则是根据不同的需要把做好的LED封装成各种各样的形式（续）右图为一颗四元系LED芯片的结构，其中：P-GaP-Mg、GaInP-Al、N-GaP-Si、GaAs是前段工序完成后的产品；而上面五层和下面四层则是中段工序要做的工作。目前超高亮度发光二极管红黄光系列用AlGaInP四元系材料是性能最好的，其前段工序的主要核心技术：MOVPE（有機金屬氣相磊晶法）。AlTiAuAuBeAuP-GaP-MgGaInP-AlN-GaP-SiGaAsAuAuGeNiNiAu2004.12.15上游成品（外延片）（续）LED工艺光罩作业显影、定影研磨（减薄、抛光）去腊清洗、库房腐蚀金、铍去胶清洗正面涂胶保护（P面）化学抛光去胶清洗合金蒸镀钛、铝（P面）涂胶腐蚀清洗套刻显影、定影腐蚀铝、钛去胶清洗蒸镀（P面）清洗切割工序客户要求较高的蒸镀（N面