白光LED制程原理

白光LED制程原理

一、制程、量測與封裝設備

○1 MOCVD →有機金屬化學(xué)氣相沉積。（制程設備）
○2 DC Sputter →直流式高功率濺鍍機。（制程設備）
○3 PL →光激發(fā)光譜儀。（量測設備） ○4 LED測試機。（量測設備）
○5 金線(xiàn)焊接機。（封裝設備）

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，開(kāi)始成長(cháng)量子井的Thin Film Layer。MOCVD因為可以控制金屬有機的化學(xué)材料系數的多寡，進(jìn)而控制電子躍遷時(shí)的能隙大小，且磊晶成長(cháng)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備中目前業(yè)界在長(cháng)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)驗室常使用的制程、量測設備工作原理：

1、MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）：是一種利用化學(xué)反應來(lái)
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(xué)材料置入Boat內，再將Boat放入加熱槽內，每一種金屬有機的化學(xué)材料皆放入一個(gè)加熱槽內，再將加熱槽內的金屬有機化學(xué)材料加熱，使其產(chǎn)生分解形成氣體分子的金屬有機化學(xué)材料，并通入Ar Gas同時(shí)將MOCVD內的電子節流閥開(kāi)啟，讓被分解成氣體分子的金屬有機化學(xué)材料接受以Ar作為載子氣體的方式將金屬有機化學(xué)材料送入以在恒溫加熱的反應爐內，并使之附著(zhù)于基板表面上，最后再由電子節流閥來(lái)控制每一層Thin Film成長(cháng)的時(shí)間，即可形成一層一層的Thin Film Layer※P.S.量子井結構就是利用此設備來(lái)成長(cháng)。（圖一）中MOCVD的工作原理如下：當通入金屬有機化學(xué)材料，如：圖一中○1－○7可知為金屬有機化學(xué)材料離子，由Ar Gas載入到MOCVD反應爐內，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(zhù)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(zhù)于基板的表面上則形成結晶體，而未附著(zhù)于基板上的反應物種，則被帶離開(kāi)反應爐內，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(lái)沉積磊晶Thin Film
白光發(fā)光二極管設計

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，使濺鍍鎗內的蜂巢式磁鐵產(chǎn)生極性（陰極）
，而Ar 被吹入Sputter Cavity內，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(zhù)。這時(shí)金屬原子附著(zhù)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)物理特性式量測材料結構的發(fā)光 光譜（圖三）。將待測Sample固定在Sample Chamber上，再調整其角度使He-Cd Laser （波長(cháng)λ＝325nm）能夠準確的打到Sample 待測面上，并調整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 料結構的發(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測試流程圖
4、LED測試機（LED Tester）：主要是用來(lái)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(cháng)、LED發(fā)光顏色純度……等。