近十幾年來,為了開發(fā)藍(lán)色高亮度發(fā)光二極管,世界各地相關(guān)研究的人員無不全力投入。而商業(yè)化的產(chǎn)品如藍(lán)光及綠光發(fā)光二級(jí)管LED及激光二級(jí)管LD的應(yīng)用無不說明了III-V族元素所蘊(yùn)藏的潛能。在目前商品化LED之材料及其外延技術(shù)中,紅色及綠色發(fā)光二極管之外延技術(shù)大多為液相外延成長法為主,而黃色、橙色發(fā)光二極管目前仍以氣相外延成長法成長磷砷化鎵GaAsP材料為主。
一般來說,GaN的成長須要很高的溫度來打斷NH3之N-H的鍵解,另外一方面由動(dòng)力學(xué)仿真也得知NH3和MO Gas會(huì)進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生沒有揮發(fā)性的副產(chǎn)物。
LED外延片工藝流程如下:
襯底 - 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 緩沖層生長 - N型GaN層生長 - 多量子阱發(fā)光層生 - P型GaN層生長 - 退火 - 檢測(光熒光、X射線) - 外延片
外延片- 設(shè)計(jì)、加工掩模版 - 光刻 - 離子刻蝕 - N型電極(鍍膜、退火、刻蝕) - P型電極(鍍膜、退火、刻蝕) - 劃片 - 芯片分檢、分級(jí)
具體介紹如下:
固定:將單晶硅棒固定在加工臺(tái)上。
切片:將單晶硅棒切成具有精確幾何尺寸的薄硅片。此過程中產(chǎn)生的硅粉采用水淋,產(chǎn)生廢水和硅渣。
退火:雙工位熱氧化爐經(jīng)氮?dú)獯祾吆,用紅外加熱至300~500℃,硅片表面和氧氣發(fā)生反應(yīng),使硅片表面形成二氧化硅保護(hù)層。
倒角:將退火的硅片進(jìn)行修整成圓弧形,防止硅片邊緣破裂及晶格缺陷產(chǎn)生,增加磊晶層及光阻層的平坦度。此過程中產(chǎn)生的硅粉采用水淋,產(chǎn)生廢水和硅渣。
分檔檢測:為保證硅片的規(guī)格和質(zhì)量,對(duì)其進(jìn)行檢測。此處會(huì)產(chǎn)生廢品。
研磨:用磨片劑除去切片和輪磨所造的鋸痕及表面損傷層,有效改善單晶硅片的曲度、平坦度與平行度,達(dá)到一個(gè)拋光過程可以處理的規(guī)格。此過程產(chǎn)生廢磨片劑。
清洗:通過有機(jī)溶劑的溶解作用,結(jié)合超聲波清洗技術(shù)去除硅片表面的有機(jī)雜質(zhì)。此工序產(chǎn)生有機(jī)廢氣和廢有機(jī)溶劑。
RCA清洗:通過多道清洗去除硅片表面的顆粒物質(zhì)和金屬離子。具體工藝流程如下:
SPM清洗:用H2SO4溶液和H2O2溶液按比例配成SPM溶液,SPM溶液具有很強(qiáng)的氧化能力,可將金屬氧化后溶于清洗液,并將有機(jī)污染物氧化成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的有機(jī)污物和部分金屬。此工序會(huì)產(chǎn)生硫酸霧和廢硫酸。
DHF清洗:用一定濃度的氫氟酸去除硅片表面的自然氧化膜,而附著在自然氧化膜上的金屬也被溶解到清洗液中,同時(shí)DHF抑制了氧化膜的形成。此過程產(chǎn)生氟化氫和廢氫氟酸。
APM清洗: APM溶液由一定比例的NH4OH溶液、H2O2溶液組成,硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜(約6nm呈親水性),該氧化膜又被NH4OH腐蝕,腐蝕后立即又發(fā)生氧化,氧化和腐蝕反復(fù)進(jìn)行,因此附著在硅片表面的顆粒和金屬也隨腐蝕層而落入清洗液內(nèi)。此處產(chǎn)生氨氣和廢氨水。
HPM清洗:由HCl溶液和H2O2溶液按一定比例組成的HPM,用于去除硅表面的鈉、鐵、鎂和鋅等金屬污染物。此工序產(chǎn)生氯化氫和廢鹽酸。
DHF清洗:去除上一道工序在硅表面產(chǎn)生的氧化膜。
磨片檢測:檢測經(jīng)過研磨、RCA清洗后的硅片的質(zhì)量,不符合要求的則從新進(jìn)行研磨和RCA清洗。
腐蝕A/B:經(jīng)切片及研磨等機(jī)械加工后,晶片表面受加工應(yīng)力而形成的損傷層,通常采用化學(xué)腐蝕去除。腐蝕A是酸性腐蝕,用混酸溶液去除損傷層,產(chǎn)生氟化氫、NOX和廢混酸;腐蝕B是堿性腐蝕,用氫氧化鈉溶液去除損傷層,產(chǎn)生廢堿液。本項(xiàng)目一部分硅片采用腐蝕A,一部分采用腐蝕B。
分檔監(jiān)測:對(duì)硅片進(jìn)行損傷檢測,存在損傷的硅片重新進(jìn)行腐蝕。
粗拋光:使用一次研磨劑去除損傷層,一般去除量在10~20um。此處產(chǎn)生粗拋廢液。
精拋光:使用精磨劑改善硅片表面的微粗糙程度,一般去除量1 um以下,從而的到高平坦度硅片。產(chǎn)生精拋廢液。
檢測:檢查硅片是否符合要求,如不符合則從新進(jìn)行拋光或RCA清洗。
檢測:查看硅片表面是否清潔,表面如不清潔則從新刷洗,直至清潔。
包裝:將單晶硅拋光片進(jìn)行包裝。