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LED外延芯片工艺流程及晶片分类

LED之家  于2014-09-11 20:21:06  http://www.ledjia.com/ledhangye/viewarticle.php?id=10130
  近十几年来,为了开发蓝色高亮度发光二极管,世界各地相关研究的人员无不全力投入。而商业化的产品如蓝光及绿光发光二级管LED 及激光二级管LD 的应用无不说明了III-V 族元素所蕴藏的潜能。
  在目前商品化LED 之材料及其外延技术中,红色及绿色发光二极管之外延技术大多为液相外延成长法为主,而黄色、橙色发光二极管目前仍以气相外延成长法成长磷砷化镓GaAsP 材料为主。
  一般来说,GaN 的成长须要很高的温度来打断NH3 之N-H 的键解,另外一方面由动力学仿真也得知NH3 和MO Gas 会进行反应产生没有挥发性的副产物。
  LED 外延片工艺流程如下:
  衬底 - 结构设计- 缓冲层生长- N型GaN 层生长- 多量子阱发光层生- P 型GaN 层生长- 退火- 检测(光荧光、X 射线) - 外延片;
  外延片- 设计、加工掩模版- 光刻- 离子刻蚀- N 型电极(镀膜、退火、刻蚀) - P 型电极(镀膜、退火、刻蚀) - 划片- 芯片分检、分级
  具体介绍如下:
  固定:将单晶硅棒固定在加工台上。
  切片:将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄硅片。此过程中产生的硅粉采用水淋,产生废水和硅渣。
  退火:双工位热氧化炉经氮气吹扫后,用红外加热至300~500℃,硅片表面和氧气发生反应,使硅片表面形成二氧化硅保护层。
  倒角:将退火的硅片进行修整成圆弧形,防止硅片边缘破裂及晶格缺陷产生,增加磊晶层及光阻层的平坦度。此过程中产生的硅粉采用水淋,产生废水和硅渣。
  分档检测:为保证硅片的规格和质量,对其进行检测。此处会产生废品。
  研磨:用磨片剂除去切片和轮磨所造的锯痕及表面损伤层,有效改善单晶硅片的曲度、平坦度与平行度,达到一个抛光过程可以处理的规格。此过程产生废磨片剂。
  清洗:通过有机溶剂的溶解作用,结合超声波清洗技术去除硅片表面的有机杂质。此工序产生有机废气和废有机溶剂。
  RCA清洗:通过多道清洗去除硅片表面的颗粒物质和金属离子。
  具体工艺流程如下:
  SPM 清洗:用H2SO4 溶液和H2O2 溶液按比例配成SPM 溶液,SPM 溶液具有很强的氧化能力,可将金属氧化后溶于清洗液,并将有机污染物氧化成CO2 和H2O。用SPM 清洗硅片可去除硅片表面的有机污物和部分金属。此工序会产生硫酸雾和废硫酸。
  DHF 清洗:用一定浓度的氢氟酸去除硅片表面的自然氧化膜,而附着在自然氧化膜上的金属也被溶解到清洗液中,同时DHF 抑制了氧化膜的形成。此过程产生氟化氢和废氢氟酸。
  APM 清洗:APM 溶液由一定比例的NH4OH溶液、H2O2 溶液组成,硅片表面由于H2O2 氧化作用生成氧化膜(约6nm呈亲水性),该氧化膜又被NH4OH腐蚀,腐蚀后立即又发生氧化,氧化和腐蚀反复进行,因此附着在硅片表面的颗粒和金属也随腐蚀层而落入清洗液内。此处产生氨气和废氨水。HPM 清洗:由HCl 溶液和H2O2 溶液按一定比例组成的HPM,用于去除硅表面的钠、铁、镁和锌等金属污染物。此工序产生氯化氢和废盐酸。
  DHF清洗:去除上一道工序在硅表面产生的氧化膜。
  磨片检测:检测经过研磨、RCA 清洗后的硅片的质量,不符合要求的则从新进行研磨和RCA 清洗。
  腐蚀A/B:经切片及研磨等机械加工后,晶片表面受加工应力而形成的损伤层,通常采用化学腐蚀去除。腐蚀A 是酸性腐蚀,用混酸溶液去除损伤层,产生氟化氢、NOX 和废混酸;腐蚀B 是碱性腐蚀,用氢氧化钠溶液去除损伤层,产生废碱液。本项目一部分硅片采用腐蚀A,一部分采用腐蚀B。分档监测:对硅片进行损伤检测,存在损伤的硅片重新进行腐蚀。
  粗抛光:使用一次研磨剂去除损伤层,一般去除量在10~20um。此处产生粗抛废液。
  精抛光:使用精磨剂改善硅片表面的微粗糙程度,一般去除量1um以下,从而的到高平坦度硅片。产生精抛废液。
  检测:检查硅片是否符合要求,如不符合则从新进行抛光或RCA清洗。
  检测:查看硅片表面是否清洁,表面如不清洁则从新刷洗,直至清洁。
  包装:将单晶硅抛光片进行包装。
  芯片到制作成小芯片之前,是一张比较大的外延片,所以芯片制作工艺有切割这快,就是把外延片切割成小芯片。它应该是LED 制作过程中的一个环节。
  LED 晶片的作用:
  LED 晶片为LED 的主要原材料,LED 主要依靠晶片来发光。
  LED 晶片的组成:
  主要有砷(AS)铝(AL)镓(Ga)铟(IN)磷(P)氮(N)锶(Si)这几种元素中的若干种组成。
  LED 晶片的分类
  1、按发光亮度分:
  A、一般亮度:R﹑H﹑G﹑Y﹑E 等
  B、高亮度:VG﹑VY﹑SR 等
  C、超高亮度:UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE 等
  D、不可见光(红外线):R﹑SIR﹑VIR﹑HIR
  E、红外线接收管:PT
  F、光电管:PD
  2、按组成元素分:
  A、二元晶片(磷﹑镓):H﹑G 等
  B、三元晶片(磷﹑镓﹑砷):SR﹑HR﹑UR 等
  C、四元晶片(磷﹑铝﹑镓﹑铟):SRF﹑HRF﹑URF﹑VY﹑HY﹑UY﹑UYS﹑UE﹑HE、UG
  LED 晶片特性表:
  LED 晶片型号发光颜色组成元素波长(nm)晶片型号发光颜色组成元素波长(nm)
  SBI 蓝色lnGaN/sic 430 HY 超亮黄色AlGalnP 595
  SBK较亮蓝色lnGaN/sic 468 SE 高亮桔色GaAsP/GaP 610
  DBK 较亮蓝色GaunN/Gan 470 HE 超亮桔色AlGalnP 620
  SGL青绿色lnGaN/sic 502 UE 最亮桔色AlGalnP 620
  DGL较亮青绿色LnGaN/GaN 505 URF最亮红色AlGalnP 630
  DGM 较亮青绿色lnGaN 523 E桔色GaAsP/GaP635
  PG 纯绿GaP 555 R 红色GAaAsP 655
  SG 标准绿GaP 560 SR 较亮红色GaA/AS 660
  G绿色GaP 565 HR 超亮红色GaAlAs 660
  VG 较亮绿色GaP 565 UR 最亮红色GaAlAs 660
  UG 最亮绿色AIGalnP 574 H高红GaP 697
  Y黄色GaAsP/GaP585 HIR 红外线GaAlAs 850
  VY 较亮黄色GaAsP/GaP 585 SIR 红外线GaAlAs 880
  UYS 最亮黄色AlGalnP 587 VIR 红外线GaAlAs 940
  UY 最亮黄色AlGalnP 595 IR 红外线GaAs 940
  其它:
  1、LED 晶片厂商名称:A、光磊(ED) B、国联(FPD)C、鼎元(TK)D、华上(AOC)E、汉光(HL) F、AXT G、广稼。
  2、LED 晶片在生产使用过程中需注意静电防护。

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