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详解LED外延芯片工艺流程及晶片分类
更新时间:2019-09-19

  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线 和MO Gas 会进行反应产生没有挥发性的副产物。

  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

  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。

  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。

  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。

  磨片检测:检测经过研磨、RCA 清洗后的硅片的质量,昔日并肩奋战的四个队友在十年后又重新,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,师承中心30万奖助基金支持20,一部分采用腐蚀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。

  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)


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