LED外延片工艺流程_精品文档Word格式文档下载.doc
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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。
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,芯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,从而得到高平坦度硅片。
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。
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(LightEmittingDiode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。
LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。
但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个P-N结。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。
而光的波长也就是光的颜色,是由形成P-N结的材料决定的。
LED的分类
1.按发光管发光颜色分
按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光等。
另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。
散射型发光二极管和达于做指示灯用。
2.按发光管出光面特征分
按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。
圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。
国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1;
把φ5mm的记作T-1(3/4);
把φ4.4mm的记作T-1(1/4)。
由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。
从发光强度角分布图来分有三类:
(1)高指向性。
一般为尖头环氧封装,或是带金属反射腔封装,且不加散射剂。
半值角为5&
#176;
~20&
或更小,具有很高的指向性,可作局部照明光源用,或与光检出器联用以组成自动检测系统。
(2)标准型。
通常作指示灯用,其半值角为20&
~45&
.
(3)散射型。
这是视角较大的指示灯,半值角为45&
~90&
或更大,散射剂的量较大。
3.按发光二极管的结构分
按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
4.按发光强度和工作电流分
按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED(发光强度100mcd);
把发光强度在10~100mcd间的叫高亮度发光二极管。
一般LED的工作电流在十几mA至几十mA,而低电流LED的工作电流在2mA以下(亮度与普通发光管相同)。
除上述分类方法外,还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。
LED的色彩与工艺:
制造LED的材料不同,可以产生具有不同能量的光子,借此可以控制LED所发出光的波长,也就是光谱或颜色。
历史上第一个LED所使用的材料是砷(As)化镓(Ga),其正向PN结压降(VF,可以理解为点亮或工作电压)为1.424V,发出的光线为红外光谱。
另一种常用的LED材料为磷(P)化镓(Ga),其正向PN结压降为2.261V,发出的光线为绿光。
基于这两种材料,早期LED工业运用GaAs1-xPx材枓结构,理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED,下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。
一般通过PN结压降可以确定LED的波长颜色。
其中典型的有GaAs0.6P0.4的红光LED,GaAs0.35P0.65的橙光LED,GaAs0.14P0.86的黃光LED等。
由于制造采用了鎵、砷、磷三种元素,所以俗称这些LED为三元素发光管。
而GaN(氮化镓)的蓝光LED、GaP的绿光LED和GaAs红外光LED,被称为二元素发光管。
而目前最新的工艺是用混合铝(Al)、钙(Ca)、铟(In)和氮(N)四种元素的AlGaInN的四元素材料制造的四元素LED,可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。
发光强度:
发光强度的衡量单位有照度单位(勒克司Lux)、光通量单位(流明Lumen)、发光强度单位(烛光Candlepower)
1CD(烛光)指完全辐射的物体,在白金凝固点温度下,每六十分之一平方厘米面积的发光强度。
(以前指直径为2.2厘米,质量为75.5克的鲸油烛,每小时燃烧7.78克,火焰高度为4.5厘米,沿水平方向的发光强度)
1L(流明)指1CD烛光照射在距离为1厘米,面积为1平方厘米的平面上的光通量。
1Lux(勒克司)指1L的光通量均匀地分布在1平方米面积上的照度。
一般主动发光体采用发光强度单位烛光CD,如白炽灯、LED等;
反射或穿透型的物体采用光通量单位流明L,如LCD投影机等;
而照度单位勒克司Lux,一般用于摄影等领域。
三种衡量单位在数值上是等效的,但需要从不同的角度去理解。
比如:
如果说一部LCD投影机的亮度(光通量)为1600流明,其投影到全反射屏幕的尺寸为60英寸(1平方米),则其照度为1600勒克司,假设其出光口距光源1厘米,出光口面积为1平方厘米,则出光口的发光强度为1600CD.而真正的LCD投影机由于光传播的损耗、反射或透光膜的损耗和光线分布不均匀,亮度将大打折扣,一般有50%的效率就很好了。
实际使用中,光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。
对于LED显示屏这种主动发光体一般采用CD/平方米作为发光强度单位,并配合观察角度为辅助参数,其等效于屏体表面的照度单位勒克司;
将此数值与屏体有效显示面积相乘,得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度,假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定,则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。
一般室外LED显示屏须达到4000CD/平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。
普通室内LED,最大亮度在700~2000CD/平方米左右。
单个LED的发光强度以CD为单位,同时配有视角参数,发光强度与LED的色彩没有关系。
单管的发光强度从几个mCD到五千mCD不等。
LED生产厂商所给出的发光强度指LED在20mA电流下点亮,最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。
封装LED时顶部透镜的形状和LED芯片距顶部透镜的位置决定了LED视角和光强分布。
一般来说相同的LED视角越大,最大发光强度越小,但在整个立体半球面上累计的光通量不变。
当多个LED较紧密规则排放,其发光球面相互叠加,导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。
在计算显示屏发光强度时,需根据LED视角和LED的排放密度,将厂商提供的最大点发光强度值乘以30%~90%不等,作为单管平均发光强度。
一般LED的发光寿命很长,生产厂家一般都标明为100,000小时以上,实际还应注意LED的亮度衰减周期,如大部分用于汽车尾灯的UR红管点亮十几至几十小时后,亮度就只有原来的一半了。
亮度衰减周期与LED生产的材料工艺有很大关系,一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的四元素LED.
配色、白平衡:
白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成,当光线中绿色的亮度为69%,红色的亮度为21%,蓝色的亮度为10%时,混色后人眼感觉到的是纯白色。
但LED红绿蓝三色的色品坐标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果,而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光,称为配色。
当为全彩色LED显示屏进行配色前,为了达到最佳亮度和最低的成本,应尽量选择三原色发光强度成大致为3:
6:
1比例的LED器件组成像素。
白平衡要求三种原色在相同的调灰值下合成的仍旧为纯正的白色。
LED2009投资分析
第一部分:
LED:
变革照明的第三代革命
1 LED代替白炽灯——任重而道远
自20世纪60年代世界第一个半导体发光二极管诞生以来,LED照明因具有寿命长、节能、色彩丰富、安全、环保特性,被誉为人类照明的第三次革命。
要达到家庭照明的领域还需要很长的路要走,要实现第三次照明革命要首先具备以下的照明成本分析。
根据美国圣地亚国家实验室所做的LED照明成本分析,投资成本是将一个灯泡的购买成本(每兆流明)分摊到整个寿命周期,运行成本是指一个灯泡在运行时的成本(每兆流明时),拥有成本是投资成本和运行成本之和,反映了一个灯泡从购买、运行到寿终整个生命周期的总成本。
到2010年LED的拥有成本降至0.77美元每兆流明时,将低于荧光灯的1美元
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