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外延片制作出來以后,就可以按照下面的流程來制作 LED 芯片了:
外延片→清洗→鍍透明電極層→透明電極圖形光刻→腐蝕→去膠→平臺圖形光刻→干法刻蝕→去膠→窗口圖形光刻→去膠→N極圖形光刻→預清洗→鍍膜→剝離→P 極圖形光刻→鍍膜→剝離→研磨→切割→芯片→成品測試。
在生長完外延片后,下一步就開始對 LED 外延片做電極(P 極,N 極),接著就開始用激光機切割 LED 外延片(以前切割 LED 外延片主要用鉆石刀),制造成芯片,然后在晶圓上的不同位置抽取九個點做參數測試,看看是否合格。
從上面可以看到 LED 外延片和芯片的生產離不開 MOCVD 、光刻機、刻蝕機、離子注入機、減薄機、劃片機、檢測設備等高i精尖設備。 LED 芯片產業屬于重資產行業,從事該行業需要先重金購買先進的生產設備,還需要配置潔凈無塵廠房,同時在各個環節還需要大量的工人。所以該行業是典型的:資金密集型、勞動密集型和技術密集型同時具備的產業。
外延生長的基本原理是:在一塊加熱至適當溫度的襯底基片(主要有藍寶石和、SiC、Si)上,氣態物質InGaAlP有控制的輸送到襯底表面,生長出特定單晶薄膜。
目前LED外延片生長技術主要采用有機金屬化學氣相沉積方法。
MOCVD介紹:
金屬有機物化學氣相淀積(metal-Organic Chemical Vapor Depoisition,簡稱 MOCVD), 1968年由美國洛克威爾公司提出來的一項制備化合物半導體單品薄膜的新技術。
該設備集精密機械、半導體材料、真空電子、流體力學、光學、化學、計算機多學科為一體,是一種自動化程度高、價格昂貴、技術集成度高的尖i端光電子設備,主要用于GaN(氮化家)系半導體材料的外延生長和藍色、綠色或紫外發光二極管芯片的制造,也是光電子行業蕞有發展前途的設備之一。
在LED芯片制作過程中,把一些有缺陷的或者電極有磨損的芯片,分撿出來,這些就是后面的散晶,此時在藍膜上有一些不符合正常出貨要求的晶片,也就自然成了邊片。
剛才談到在晶圓上的不同位置抽取九個點做參數測試,對于不符合相關要求的晶圓片作另外處理,這些晶圓片是不能直接用來做LED方片,也就不做任何分檢了,直接賣給客戶了,也就是目前市場上的LED大圓片(但是大圓片里也有好東西,如方片)。
LED制作流程分為兩大部分。
首先在襯低上制作氮化家(GaN)基的外延片,這個過程主要是在金屬有機化學氣相沉積外延爐中完成的。
準備好制作GaN基外延片所需的材料源和各種高純的氣體之后,按照工藝的要求就可以逐步把外延片做好。
常用的襯底主要有藍寶石、碳化硅和硅襯底,還有GaAs、AlN、ZnO等材料。
MOCVD是利用氣相反應物(前驅物)及Ⅲ族的有機金屬和Ⅴ族的NH3在襯底表面進行反應,將所需的產物沉積在襯底表面。
通過控制溫度、壓力、反應物濃度和種類比例,從而控制鍍膜成分、晶相等品質。
MOCVD外延爐是制作LED外延片蕞常用的設備。