白光LED制程原理

白光LED制程原理

一、制程、量測與封裝設(shè)備

○1 MOCVD →有機金屬化學氣相沉積。（制程設(shè)備）
○2 DC Sputter →直流式高功率濺鍍機。（制程設(shè)備）
○3 PL →光激發(fā)光譜儀。（量測設(shè)備） ○4 LED測試機。（量測設(shè)備）
○5 金線焊接機。（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反應爐內(nèi)，開始成長量子井的Thin Film Layer。MOCVD因為可以控制金屬有機的化學材料系數(shù)的多寡，進而控制電子躍遷時的能隙大小，且磊晶成長出來的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)界在長晶方面皆使用MOCVD較多；因此接下來向大家說明目前實驗室常使用的制程、量測設(shè)備工作原理：

1、MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）：是一種利用化學反應來
沉積磊晶Thin Film的制程方式。以LED制程為例，將金屬有機的化學材料置入Boat內(nèi)，再將Boat放入加熱槽內(nèi)，每一種金屬有機的化學材料皆放入一個加熱槽內(nèi)，再將加熱槽內(nèi)的金屬有機化學材料加熱，使其產(chǎn)生分解形成氣體分子的金屬有機化學材料，并通入Ar Gas同時將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化學材料接受以Ar作為載子氣體的方式將金屬有機化學材料送入以在恒溫加熱的反應爐內(nèi)，并使之附著于基板表面上，最后再由電子節(jié)流閥來控制每一層Thin Film成長的時間，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)備來成長。（圖一）中MOCVD的工作原理如下：當通入金屬有機化學材料，如：圖一中○1－○7可知為金屬有機化學材料離子，由Ar Gas載入到MOCVD反應爐內(nèi)，因爐管為水平式；因此金屬離子在行進的過程中，離子會往下附著于基板上，由○3－○5可以得知，如果金屬有機材料反應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物種，則被帶離開反應爐內(nèi)，由圖中○6－○7即被帶離反應爐。

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

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，而使得金屬蒸氣往基板附著。這時金屬原子附著于Wafer表面而形成薄膜層。

3、Photo Luminescene（光激發(fā)光譜儀）：是一 種利用光學物理特性式量測材料結(jié)構(gòu)的發(fā)光 光譜（圖三）。將待測Sample固定在Sample Chamber上，再調(diào)整其角度使He-Cd Laser （波長λ＝325nm）能夠準確的打到Sample 待測面上，并調(diào)整Sample之角度使He-Cd Laser能產(chǎn)生全反射進入分光儀中，來進行材 料結(jié)構(gòu)的發(fā)光光譜特性分析。由圖三來說明 PL如何產(chǎn)生反射光波來進行分光，分析材料的發(fā)光光譜。當入射光波角度為 θ時，光行進到Sample界面時，會產(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測試流程圖
4、LED測試機（LED Tester）：主要是用來測試發(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色坐標圖、LED發(fā)光波長、LED發(fā)光顏色純度……等。