LED外延芯片工艺流程及晶片分类

    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 亮桔色AlGalnP 620

    DGL较亮青绿色LnGaN/GaN 505 URF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 亮红色GaAlAs 660

    UG 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 亮黄色AlGalnP 587 VIR 红外线GaAlAs 940

    UY 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。