白光LED制程原理

白光LED制程原理

一、制程、量測(cè)與封裝設(shè)備

○1 MOCVD →有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積。（制程設(shè)備）
○2 DC Sputter →直流式高功率濺鍍機(jī)。（制程設(shè)備）
○3 PL →光激發(fā)光譜儀。（量測(cè)設(shè)備） ○4 LED測(cè)試機(jī)。（量測(cè)設(shè)備）
○5 金線焊接機(jī)。（封裝設(shè)備）

二、磊芯片制程
芯片清洗完畢后放入Sputter濺鍍第一層材料，濺鍍第一層Buffer layer再將其取出放入MOCVD反應(yīng)爐內(nèi)，開始成長(zhǎng)量子井的Thin Film Layer。MOCVD因?yàn)榭梢钥刂平饘儆袡C(jī)的化學(xué)材料系數(shù)的多寡，進(jìn)而控制電子躍遷時(shí)的能隙大小，且磊晶成長(zhǎng)出來(lái)的Thin Film膜厚質(zhì)量佳，且MOCVD的操作較容易，因此在磊芯片所用的制程設(shè)備中目前業(yè)界在長(zhǎng)晶方面皆使用MOCVD較多；因此接下來(lái)向大家說(shuō)明目前實(shí)驗(yàn)室常使用的制程、量測(cè)設(shè)備工作原理：

1、MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）：是一種利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)
沉積磊晶Thin Film的制程方式。以LED制程為例，將金屬有機(jī)的化學(xué)材料置入Boat內(nèi)，再將Boat放入加熱槽內(nèi)，每一種金屬有機(jī)的化學(xué)材料皆放入一個(gè)加熱槽內(nèi)，再將加熱槽內(nèi)的金屬有機(jī)化學(xué)材料加熱，使其產(chǎn)生分解形成氣體分子的金屬有機(jī)化學(xué)材料，并通入Ar Gas同時(shí)將MOCVD內(nèi)的電子節(jié)流閥開啟，讓被分解成氣體分子的金屬有機(jī)化學(xué)材料接受以Ar作為載子氣體的方式將金屬有機(jī)化學(xué)材料送入以在恒溫加熱的反應(yīng)爐內(nèi)，并使之附著于基板表面上，最后再由電子節(jié)流閥來(lái)控制每一層Thin Film成長(zhǎng)的時(shí)間，即可形成一層一層的Thin Film Layer※P.S.量子井結(jié)構(gòu)就是利用此設(shè)備來(lái)成長(zhǎng)。（圖一）中MOCVD的工作原理如下：當(dāng)通入金屬有機(jī)化學(xué)材料，如：圖一中○1－○7可知為金屬有機(jī)化學(xué)材料離子，由Ar Gas載入到MOCVD反應(yīng)爐內(nèi)，因爐管為水平式；因此金屬離子在行進(jìn)的過(guò)程中，離子會(huì)往下附著于基板上，由○3－○5可以得知，如果金屬有機(jī)材料反應(yīng)物種附著于基板的表面上則形成結(jié)晶體，而未附著于基板上的反應(yīng)物種，則被帶離開反應(yīng)爐內(nèi)，由圖中○6－○7即被帶離反應(yīng)爐。

2、DC Sputter（直流式功率濺鍍機(jī)）：是一種利用物理反應(yīng)來(lái)沉積磊晶Thin Film
白光發(fā)光二極管設(shè)計(jì)

圖一：MOCVD Chamber 圖二：Sputter Chamber
【Reference：Silicon VLSI Technology Figure 9-5 and Figure 9-22】
的制程方式（圖二）。當(dāng)外加電壓，使濺鍍鎗內(nèi)的蜂巢式磁鐵產(chǎn)生極性（陰極）
，而Ar 被吹入Sputter Cavity內(nèi)，因Ar氣體為電中性，且因外加電壓的影響，而使的Ar產(chǎn)生離子化高速往上和負(fù)離子結(jié)合，而在正Ar離子撞擊濺鍍鎗上的金屬靶材，將金屬蒸氣撞擊出來(lái)，而使得金屬蒸氣往基板附著。這時(shí)金屬原子附著于Wafer表面而形成薄膜層。

3、Photo Luminescene（光激發(fā)光譜儀）：是一 種利用光學(xué)物理特性式量測(cè)材料結(jié)構(gòu)的發(fā)光 光譜（圖三）。將待測(cè)Sample固定在Sample Chamber上，再調(diào)整其角度使He-Cd Laser （波長(zhǎng)λ＝325nm）能夠準(zhǔn)確的打到Sample 待測(cè)面上，并調(diào)整Sample之角度使He-Cd Laser能產(chǎn)生全反射進(jìn)入分光儀中，來(lái)進(jìn)行材 料結(jié)構(gòu)的發(fā)光光譜特性分析。由圖三來(lái)說(shuō)明 PL如何產(chǎn)生反射光波來(lái)進(jìn)行分光，分析材料的發(fā)光光譜。當(dāng)入射光波角度為 θ時(shí)，光行進(jìn)到Sample界面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一道反射光，而這道光是由UV波段 的He-Cd Laser產(chǎn)生的。

圖三：PL測(cè)試流程圖
4、LED測(cè)試機(jī)（LED Tester）：主要是用來(lái)測(cè)試發(fā)光二極管的電氣特性，其特性有：順向電壓、電流、逆向電壓、電流、漏電流、發(fā)光亮度、CIE色坐標(biāo)圖、LED發(fā)光波長(zhǎng)、LED發(fā)光顏色純度……等。