Transcript Reverse Current Ir 正向電壓單位：V (伏)

LED上游製程說明
LED演進
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LED，發光二極體(LightEmitting Diode)的簡稱，也被稱作發光二極
管。是一種半導體元件。初時多用作為指示燈、顯示板等；隨著白光發
光二極體的出現，也被用作照明。它是21世紀的新型光源，具有效率高，
壽命長，不易破損的優點。
1955年，美國無線電公司（Radio Corporation of America）的魯
賓·布朗石泰（Rubin Braunstein）生首次發現了砷化鎵(GaAs)及其他
半導體合金的紅外放射作用。
1962年，通用電氣公司的尼克·何倫亞克（Nick Holonyak Jr.）開發出
第一種實際應用的可見光發光二極體。
1993年，當時在日本日亞化工（Nichia Corporation）工作的中村修
二（Shuji Nakamura）發明了基於寬禁帶半導體材料氮化鎵（GaN）
和銦氮化鎵（InGaN）的具有商業應用價值的藍光LED。
1996年由Nichia Corporation開發出製作白光LED的方法，在藍光
LED(near-UV,波長450 nm 至470 nm)上覆蓋一層淡黃色螢光粉塗層，
並從開始用在生產白光LED上。
LED演進
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兩大應用：背光 & 照明
LED產業簡介
LED產業簡介
LED上游廠製程說明
Substrate
磊晶
EPI Wafer
EPI Wafer
晶粒前段
COW
COW
晶粒後段
Chip
COT
磊晶製程說明
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MO  MOCVD (Metal-organic Chemical Vapor
Deposition )  一般指磊晶機台
EPI  Epitaxy  磊晶片(外延片)
LED材質與發光範圍
磊晶製程說明
原料：
‧基板(Substrate)：GaAs,Sapphire,InP
‧有機金屬氣體(MO)如TMA, TMG, TMI
‧其它反應氣體：NH3
‧氫化物(Hydride)如PH3, AsH3
Reactor
‧摻質如CP2Mg, DMZn, SiH4
Showerhead
基板(Substrate)：
支撐成長之單晶薄膜，厚度約
300~350 um。
磊晶環境
‧高溫(750°C~1100°C)
摻質(Doping) ：
‧低壓(10~100 Torr)
磊晶(Epitaxy)：
摻入P型(N型)材料改變磊晶層中主
要導電載子電洞(電子)濃度。
於單晶基板上沿特定方向成長單晶晶体，並控制其厚度及
摻質濃度。
發光層(Active layer) ：
發光區，電子與電洞結合。
緩衝層(Buffer layer) ：
Susceptor
Heater
緩衝磊晶層與基板間因晶格差異而
造成缺陷。
磊晶製程說明

藍綠光 (GaN)- 藍寶石(sapphire)基板

四元 (AlGaInP) – GaAs 基板
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Cassette
磊晶製程說明
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

PL (光激光量測儀器)  WLP avg, WLP std, HW avg
EL (電激光量測儀器)  WLP avg, IV/PO avg, VF avg
PR (反射率量測儀器)  PRA, PRR
WLP (Peak Wave Length) (峰波長)
WLD (Dominant Wave Length) (主波長)
HW (Spectrum Line Half Width) (半高寬)
IV (Luminous Intensity) (亮度單位)
PO (Radiant Power) (亮度單位)
VF (Forward Voltage) (順向工作電壓)
PRA (PR average)
PRR (PR range)
CP%  IV & WLD透過公式計算所得的值，用以介定磊晶亮度等
級
磊晶製程說明
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

系統片號與雷射刻號必須正確對應
圈別：若磊晶機台有不同圈別，各項參數monitor會by 圈別做
區分
驗證流程
 說明：由同一磊晶run中挑選數片EPI wafer投入驗證工單
(晶粒前段製程)，前段製程結束後將WAT資料回饋給未投驗
證的其他姐妹片
 作用：由於晶粒前段製程為一不可逆的過程，當已使用某一
產品品號(chip size)投入晶粒製程後，該片wafer就無法改
為其他chip size的產品。磊晶入庫時為了得到較確切的製程
預估資料，可由驗證片的WAT資料推估姐妹片投入至晶粒前
段製程後的光電特性結果，此一結果將會是生管投片的依據
 驗證品號：通常會使用大宗晶粒產品作為驗證品號
晶粒製程說明


定義：將磊晶片(Epitaxy wafer)加工成晶粒(Chip)之流程。
依作業流程可分為：
 前段製程(Chip on wafer；厚片)：黃光、蝕刻、蒸鍍、合
金
 後段製程(Bare chip；裸晶)：研磨、切割、點測、分類、
PI
晶粒製程說明 – 前段
晶片下線
導電層蒸鍍前清洗
導線黃光
保護層沉積前清洗
光電性質初點測
(WAT)
印首頁, run card,
Bar code
導電層蒸鍍
導線蒸鍍前清洗
保護層沉積
點測資料判定
Bar code, 晶片歸
盤, 雷射刻號
導電層黃光
導線蒸鍍
保護層黃光
推拉力測試
MESA黃光
導電層濕蝕刻
導線金屬浮離
保護層濕蝕刻
外觀判定
MESA乾蝕刻
導電層去光阻
導線去光阻
保護層去光阻
移轉到後製程
MESA去光阻
導電層合金
導線 reflow
PR(P)
P-GaN
N-GaN
ICP黃光
PR(P)
P-GaN
N-GaN
曝光顯影
P-GaN
N-GaN
PR(P)
P-GaN
N-GaN
ICP蝕刻
ITO
去PR
P-GaN
N-GaN
曝光顯影
P-GaN
N-GaN
ITO蒸鍍
P-GaN
N-GaN
PR(P)
P-GaN PR(P)
N-GaN
ITO蝕刻
P-GaN
N-GaN
PR(N)
P-GaN
N-GaN
NP pad 黃光
P-GaN
N-GaN
曝光顯影
P-GaN
N-GaN
NP pad蒸鍍
SiO2
P-GaN
N-GaN
浮離
去PR
P-GaN
N-GaN
SiO2沉積
P-GaN
N-GaN
SiO2黃光
PR(P)
曝光顯影
P-GaN
N-GaN
P-GaN
N-GaN
SiO2蝕刻
去PR
P-GaN
N-GaN
SiO2
P Pad
N Pad
ITO
P-GaN
N-GaN
前段製程說明



黃光作業
 使用光罩於曝光後在晶片上產生一顆顆晶粒圖形，如照像及洗照片
 流程為上光阻曝光顯影
薄膜(蒸鍍、沈積)及乾蝕刻(ICP)
 乾蝕刻：ICP乾式蝕刻機：將P極以乾蝕刻方式去除
 蒸鍍：電子束蒸鍍機: 以電子束加熱方式將氧化物或金屬蒸鍍到晶片上
 沈積： PECVD :電漿輔助化學氣相沉積以氣體方式反應生成SiO2 等保護層薄膜
溼蝕刻作業(Bench)
 晶片清潔 (Wafer Clean)
 濕蝕刻 (Wet Etching) 將wafer置入一裝有化學溶液的蝕刻槽中進行。目的就是將沒有被光
阻覆蓋及保護的部份，以化學反應的方式來進行侵蝕
 浮離 (lift-off) 「浮離」就是在晶片上貼藍膜，讓藍膜把鍍在光阻上的金屬黏住而離開晶
片表面。所以沒光阻的地方就會留下蒸鍍後的金屬。
前段量測說明
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



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

片電阻量測
穿透率量測
ICP深度量測
PR厚度量測
SiO2厚度量測
Rpp Rnn阻抗量測
推拉力測試
Life test (壽測) – 以長時間的通電檢驗chip的
光電特性變化趨勢
晶粒製程說明 – 後段
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研磨(GRD)
上蠟(Wax)研磨(Grinding) 拋光(Lapping)
切割(SAW)
貼片劃線(Scriber)劈裂(Breaker)
測試(Prober)
跳點(WAT)  通常為百分之一點測
全點(MAPPING)
分類(SOR)
掃瞄(Scan)分類機(Sorter)
目檢(PI)
顯微鏡外觀挑檢計數(Counter)標籤(Label)
光電測試條件

LED 的正常使用測量條件及各個光電參數的正常範圍.
 LED 的正常使用条件：If=20mA
 LED 的正常测量条件：If=20mA Vr=5V
 LED 各个光电参数的正常范围：
 Vf=1.2~1.6V(红外发射管)
Vf=1.7~2.4V(红色 黄色 黄绿色 橙色LED)
 Vf=2.8~3.8V(蓝色 紫色 纯绿色 白色LED)
 Ir<10μA

點測光電特性
If
Forward Current
正向電流
單位：mA (毫安)
Vf
Forward Voltage
正向電壓
單位：V (伏)
Ir
Reverse Current
反向電流
單位：μA (微安)
Vr
Reverse Voltage
反向電壓
單位：V (伏)
Vz
Reverse Through Voltage
反向擊穿電壓 單位：V (伏)
λd
Dominant Wavelength
主波長
Iv
Luminous Intensity
發光强度
單位：mcd(毫坎德拉)
Po
Radiant Power
發射功率
單位：mW (毫瓦特)
VF
Forward Voltage
作用是规定供给LED的電壓.
IR
Reverse Current
避免LED在反向電源供應器中漏電流過大而燒毀.
Λp
Wavelength at peak
emission
波峰長.
Δλ
Speeuaal line half-width
作用是代表光的色纯度，波宽.
λd
單位：nm (纳米)
作用是代表人眼所看到光線的光澤主波長.
亮度提升方法

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

ITO  透明電極  Current spreading
CB  Current Blocking
DBR  (distributed Bragg reflector 分布布拉格反射)
PSS  Pattern Sapphire Substrate



Side wall etching



外購
自製
 必備機台：Stepper / Overlay / CDSEM / Etcher
側蝕壁
SD Laser (隱形切割Stealth Dicing)
Vertical structure
製造系統必備功能

挑片



Runcard列印


說明：設定多個光電特性條件組合，從光電特性資料中選取出符合條件的
wafer或tape
用途：生管投片或業務出貨
必須帶有各站點詳細工作說明
標籤




Wafer 標籤 & 雷射刻號
藍膜大小標籤
各類產品出貨標籤
Life PCB 標籤
製造系統必備功能

分BIN





說明：將wafer全點結果的數種不同特性如光強度、顏色波長、參考電壓、色溫等等進
行等級排列，使得相同等級裡面的晶片呈現落在等級數值範圍
作用：wafer上分類機之前必須先依據分BIN結果產生sor檔
主要分BIN特性：波長、亮度、VF，其餘光電特性皆為過濾條件
BIN表：一組針對特定產品所設計的規格，主要Grade為波長、亮度、VF
分BIN方式

固定BIN表





以一組對應機台收BIN位置的BIN表直接套用
生產方式：連續上貨，批與批之間不需要清BIN
優點：throughput 快
缺點：wafer 均勻性不佳時會造成良率偏低
最佳化BIN表




以一組大範圍BIN表套用至整個生產批，再將所有中BIN數量總和對BIN排序，取出
機台收BIN數量的BIN組成一個新BIN表
生產方式：批進批出，批與批之間需要清BIN
優點：收BIN良率最佳化
缺點： throughput較差
製造系統必備功能
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



內外部品號
生產批需要管控到元件
Stage設定
KSR
投入產出分析
各段良率分析 – WAT良率/研磨良率/切割良率/MAP良率/
轉BIN良率/SORTER良率/目檢良率
各種機台log file上傳功能
自動化程度低下的狀況與因應對策

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

背景：
1.傳統LED業的管理模式不像半導體業一樣嚴謹
2.LED業的生產機台成本均偏低，加入自動化模組(SECS/GEM)不符合成
本效益
影響：
 機台起始結束時間無法與過帳記錄一致
 機台稼動率無法精確計算
因應：
 製造部須嚴格要求作業員依實際貨流過帳
 要求機台商於機台加裝barcode reader，並將掃入條碼資訊記錄於機
台log中
 要求機台商於機台增加計算本機稼動率的功能，並可以檔案方式會出稼
動率報表
可再改善部分
 Recipe input  可結合barcode reader以及HOST端產生recipe file，
讓機台端自動取得recipe
 PS/PE event output  機台可於run貨開始/結束時送出資料