詳解LED外延芯片工藝流程及晶片分類
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近十幾年來，為了開發(fā)藍色高亮度發(fā)光二極管，世界各地相關研究的人員無不全力投入。而商業(yè)化的產(chǎn)品如藍光及綠光發(fā)光二級管LED&System=%E5%8D%83%E5%AE%B6%E7%BD%91" target="_blank" key="" style="text-decoration: none; color: rgb(11, 59, 140); transition: color 0.2s ease 0s; -webkit-transition: color 0.2s ease 0s; border-bottom-width: 1px; border-bottom-style: dashed; border-bottom-color: rgb(17, 17, 17);">LED及激光二級管LD 的應用無不說明了III-V 族元素所蘊藏的潛能。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201612/325753.htm
在目前商品化LED 之材料及其外延技術(shù)中，紅色及綠色發(fā)光二極管之外延技術(shù)大多為液相外延成長法為主，而黃色、橙色發(fā)光二極管目前仍以氣相外延成長法成長磷砷化鎵GaAsP 材料為主。
一般來說，GaN 的成長須要很高的溫度來打斷NH3 之N-H 的鍵解，另外一方面由動力學仿真也得知NH3 和MO Gas 會進行反應產(chǎn)生沒有揮發(fā)性的副產(chǎn)物。
LED 外延片工藝流程如下：
襯底 - 結(jié)構(gòu)設計- 緩沖層生長- N型GaN 層生長- 多量子阱發(fā)光層生- P 型GaN 層生長- 退火- 檢測(光熒光、X 射線) - 外延片;
外延片- 設計、加工掩模版- 光刻- 離子刻蝕- N 型電極(鍍膜、退火、刻蝕) - P 型電極(鍍膜、退火、刻蝕) - 劃片- 芯片分檢、分級
具體介紹如下：
固定：將單晶硅棒固定在加工臺上。
切片：將單晶硅棒切成具有精確幾何尺寸的薄硅片。此過程中產(chǎn)生的硅粉采用水淋，產(chǎn)生廢水和硅渣。
退火：雙工位熱氧化爐經(jīng)氮氣吹掃后，用紅外加熱至300~500℃，硅片表面和氧氣發(fā)生反應，使硅片表面形成二氧化硅保護層。
倒角：將退火的硅片進行修整成圓弧形，防止硅片邊緣破裂及晶格缺陷產(chǎn)生，增加磊晶層及光阻層的平坦度。此過程中產(chǎn)生的硅粉采用水淋，產(chǎn)生廢水和硅渣。
分檔檢測：為保證硅片的規(guī)格和質(zhì)量，對其進行檢測。此處會產(chǎn)生廢品。
研磨：用磨片劑除去切片和輪磨所造的鋸痕及表面損傷層，有效改善單晶硅片的曲度、平坦度與平行度，達到一個拋光過程可以處理的規(guī)格。此過程產(chǎn)生廢磨片劑。
清洗：通過有機溶劑的溶解作用，結(jié)合超聲波清洗技術(shù)去除硅片表面的有機雜質(zhì)。此工序產(chǎn)生有機廢氣和廢有機溶劑。
RCA清洗：通過多道清洗去除硅片表面的顆粒物質(zhì)和金屬離子。
具體工藝流程如下：
SPM 清洗：用H2SO4 溶液和H2O2 溶液按比例配成SPM 溶液，SPM 溶液具有很強的氧化能力，可將金屬氧化后溶于清洗液，并將有機污染物氧化成CO2 和H2O。用SPM 清洗硅片可去除硅片表面的有機污物和部分金屬。此工序會產(chǎn)生硫酸霧和廢硫酸。
DHF 清洗：用一定濃度的氫氟酸去除硅片表面的自然氧化膜，而附著在自然氧化膜上的金屬也被溶解到清洗液中，同時DHF 抑制了氧化膜的形成。此過程產(chǎn)生氟化氫和廢氫氟酸。
APM 清洗：APM 溶液由一定比例的NH4OH溶液、H2O2 溶液組成，硅片表面由于H2O2 氧化作用生成氧化膜(約6nm呈親水性)，該氧化膜又被NH4OH腐蝕，腐蝕后立即又發(fā)生氧化，氧化和腐蝕反復進行，因此附著在硅片表面的顆粒和金屬也隨腐蝕層而落入清洗液內(nèi)。此處產(chǎn)生氨氣和廢氨水。HPM 清洗：由HCl 溶液和H2O2 溶液按一定比例組成的HPM，用于去除硅表面的鈉、鐵、鎂和鋅等金屬污染物。此工序產(chǎn)生氯化氫和廢鹽酸。
DHF清洗：去除上一道工序在硅表面產(chǎn)生的氧化膜。
磨片檢測：檢測經(jīng)過研磨、RCA 清洗后的硅片的質(zhì)量，不符合要求的則從新進行研磨和RCA 清洗。
腐蝕A/B：經(jīng)切片及研磨等機械加工后，晶片表面受加工應力而形成的損傷層，通常采用化學腐蝕去除。腐蝕A 是酸性腐蝕，用混酸溶液去除損傷層，產(chǎn)生氟化氫、NOX 和廢混酸;腐蝕B 是堿性腐蝕，用氫氧化鈉溶液去除損傷層，產(chǎn)生廢堿液。本項目一部分硅片采用腐蝕A，一部分采用腐蝕B。分檔監(jiān)測：對硅片進行損傷檢測，存在損傷的硅片重新進行腐蝕。
粗拋光：使用一次研磨劑去除損傷層，一般去除量在10~20um。此處產(chǎn)生粗拋廢液。
精拋光：使用精磨劑改善硅片表面的微粗糙程度，一般去除量1um以下，從而的到高平坦度硅片。產(chǎn)生精拋廢液。
檢測：檢查硅片是否符合要求，如不符合則從新進行拋光或RCA清洗。
檢測：查看硅片表面是否清潔，表面如不清潔則從新刷洗，直至清潔。
包裝：將單晶硅拋光片進行包裝。
芯片到制作成小芯片之前，是一張比較大的外延片，所以芯片制作工藝有切割這快，就是把外延片切割成小芯片。它應該是LED制作過程中的一個環(huán)節(jié)。
LED晶片的作用：
LED 晶片為LED 的主要原材料，LED 主要依靠晶片來發(fā)光。
LED 晶片的組成：
主要有砷(AS)鋁(AL)鎵(Ga)銦(IN)磷(P)氮(N)鍶(Si)這幾種元素中的若干種組成。
LED 晶片的分類
1、按發(fā)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、不可見光(紅外線)：R﹑SIR﹑VIR﹑HIR
E、紅外線接收管：PT
F、光電管：PD
2、按組成元素分：
A、二元晶片(磷﹑鎵)：H﹑G 等
B、三元晶片(磷﹑鎵﹑砷)：SR﹑HR﹑UR 等
C、四元晶片(磷﹑鋁﹑鎵﹑銦)：SRF﹑HRF﹑URF﹑VY﹑HY﹑UY﹑UYS﹑UE﹑HE、UG
LED 晶片特性表：
LED 晶片型號發(fā)光顏色組成元素波長(nm)晶片型號發(fā)光顏色組成元素波長(nm)
SBI 藍色lnGaN/sic 430 HY 超亮黃色AlGalnP 595
SBK較亮藍色lnGaN/sic 468 SE 高亮桔色GaAsP/GaP 610
DBK 較亮藍色GaunN/Gan 470 HE 超亮桔色AlGalnP 620
SGL青綠色lnGaN/sic 502 UE 最亮桔色AlGalnP 620
DGL較亮青綠色LnGaN/GaN 505 URF最亮紅色AlGalnP 630
DGM 較亮青綠色lnGaN 523 E桔色GaAsP/GaP635
PG 純綠GaP 555 R 紅色GAaAsP 655
SG標準綠GaP 560 SR 較亮紅色GaA/AS 660
G綠色GaP 565 HR 超亮紅色GaAlAs 660
VG 較亮綠色GaP 565 UR 最亮紅色GaAlAs 660
UG 最亮綠色AIGalnP 574 H高紅GaP 697
Y黃色GaAsP/GaP585 HIR 紅外線GaAlAs 850
VY 較亮黃色GaAsP/GaP 585 SIR 紅外線GaAlAs 880
UYS 最亮黃色AlGalnP 587 VIR 紅外線GaAlAs 940
UY 最亮黃色AlGalnP 595 IR 紅外線GaAs 940
其它：
1、LED晶片廠商名稱：A、光磊(ED) B、國聯(lián)(FPD)C、鼎元(TK)D、華上(AOC)E、漢光(HL) F、AXT G、廣稼。
2、LED 晶片在生產(chǎn)使用過程中需注意靜電防護。
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