外延片材料是LED的核心部分,事實(shí)上,LED的波長、亮度、正向電壓等主要光電參數(shù)基本上取決于外延片材料。外延片技術(shù)與設(shè)備是外延片制造技術(shù)的關(guān)鍵所在。
(1)LED外延片的制造工藝
襯底——結(jié)構(gòu)設(shè)計——緩沖層生長——N型GaN層生長——多量子阱發(fā)光層生長——P型GaN層生長——退火——檢測(光熒光、X射線)——外延片
外延生長的基本原理是:在一塊加熱至適當(dāng)溫度的襯底基片(主要有藍(lán)寶石和、SiC、Si)上,氣態(tài)物質(zhì)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(shù)主要采用有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積方法(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition,簡稱 MOCVD)。
外延片的制造基本上決定了芯片的發(fā)光效率,工作電壓,波長等各項(xiàng)光電參數(shù)。同時也決定了芯片抗ESD沖擊的能力,和長期的穩(wěn)定性。
(2)LED芯片的制造工藝流程:
外延片→清洗→鍍透明電極層→透明電極圖形激光雕刻→腐蝕→去膠→平臺圖形激光雕刻→干式激光蝕刻→去膠→退火→SiO2沉積→窗口圖形激光雕刻→SiO2腐蝕→去膠→N極圖形激光雕刻→預(yù)清洗→鍍膜→剝離→退火→P極圖形激光雕刻→鍍膜→剝離→研磨→激光切割→芯片→成品測試。
芯片加工制程決定了芯片的電極粘附可靠性,芯片外觀品質(zhì),光電參數(shù)一致性。
(3)成品測試的流程
其實(shí)外延片的生產(chǎn)制作過程是非常復(fù)雜的,生產(chǎn)設(shè)備基本上選用原裝進(jìn)口為主;在展完外延片后,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(jī)切割LED外延片(以前切割LED外延片主要用鉆石刀),制造成芯片后,在晶圓上的不同位置抽取九個點(diǎn)做參數(shù)測試,如圖所示:
1、主要對電壓、波長、亮度進(jìn)行測試,能符合正常出貨標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的晶圓片再繼續(xù)做下一步的操作,如果這九點(diǎn)測試不符合相關(guān)要求的晶圓片,就放在一邊另外處理。
2、晶圓切割成芯片后,100%的目檢(VI/VC),操作者要使用放大30倍數(shù)的顯微鏡下進(jìn)行目測。
3、接著使用全自動分類機(jī)根據(jù)不同的電壓,波長,亮度的預(yù)測參數(shù)對芯片進(jìn)行全自動化挑選、測試和分類。
4、最后對LED芯片進(jìn)行檢查(VC)和貼標(biāo)簽。芯片區(qū)域要在藍(lán)膜的中心,藍(lán)膜上最多有5000粒芯片,但必須保證每張藍(lán)膜上芯片的數(shù)量不得少于1000粒,芯片類型、批號、數(shù)量和光電測量統(tǒng)計數(shù)據(jù)記錄在標(biāo)簽上,附在蠟光紙的背面。藍(lán)膜上的芯片將做最后的目檢測試與第一次目檢標(biāo)準(zhǔn)相同,確保芯片排列整齊和質(zhì)量合格。這樣就制成LED芯片(目前市場上統(tǒng)稱方片)。
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(lán)膜上有一些不符合正常出貨要求的晶片,也就自然成了邊片或毛片等。不良品的外延片(主要是有一些參數(shù)不符合要求),就不用來做方片,就直接做電極(P極,N極),也不做分檢了,也就是目前市場上的LED大圓片(這里面也有好東西,如方片等)。