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LED蓝宝石基板缺点检测_0

2018-09-08 16:28

  LED蓝宝石基板缺点检测

  高亮度 LED 制作现在是否应该愈加注重工艺操控?假如答案是必定的,那么咱们该从传统的硅基集成电路制作中学到什么经历?

  第一个问题的答案很清晰:只需权衡工艺操控的好处和需求支付的设备与人力本钱即可。工艺操控的好处包括改进成品率与牢靠性、缩短出产周期、以及加速新产品的上市速度。假如将工艺操控的本钱考虑在内,这些好处就会一并转化为更好的盈余才能,可见,加强对工艺操控的注重很有含义。

  让咱们从 LED 基板和外延层的缺点率开端评论。最先进的 LED 器材选用蓝宝石 (Al2O3) 基板;在抛光的蓝宝石基板的上外表,氮化镓 (GaN) 的外延层是以金属有机化学气相堆积 (MOCVD) 成长的。

  外延是在一种晶体资料顶上成长另一种晶体资料薄膜的技能,这样晶格就会互相般配,至少会十分类似。假如外延薄膜的晶格常数与底层资料不同,这种不般配就会在薄膜中发生应力。氮化镓与蓝宝石之间存在着很多的晶格不般配 (13.8%),因而,氮化镓外延层是一种高应力薄膜。外延薄膜的应力可以添加电子/空穴的迁移率,然后进步器材功能;但另一方面,处在应力下的薄膜往往会存在很多缺点。

  外延层堆积之后的常见缺点包括隐凹、隐裂、六角形凸起、月牙、圆圈、莲蓬头微滴和部分外表粗糙。凹坑常常呈现在 MOCVD 工艺期间,且与因晶片由中心向边际翘曲而导致的温度梯度相关。大的凹坑会导致 P-N 结短路,形成器材毛病。亚微米凹坑乃至愈加藏匿,它答应器材开始可以经过电性测验,但在器材老化之后却会导致牢靠性问题。牢靠性问题往往呈现在实践应用时,与通常在工厂内测验时检测到的成品率问题比较,会形成更大丢失。另一种缺点是来自因薄膜应力而引起的隐裂,这也将会导致实践应用时的严峻丢失。

  高端 LED 制作商通常会检测外拖延的晶片,记载一切巨细超越约 0.5mm 的缺点。一个个虚拟的器材单元被叠加在晶片上,任何含有严峻缺点的虚拟单元都将被筛除。这些单元中假如有凹坑则会失效,假如有裂纹,则面临较高危险的牢靠性问题。在许多情况下,简直一切边际单元都会作废。特别是用于轿车或固态照明设备的高端 LED,肯定不容许呈现缺点,也就是说此类设备的牢靠性有必要十分高。

  可是,外拖延检测所发现的缺点并非悉数缘于 MOCVD 工艺。有时候,问题要归咎于蓝宝石基板。假如 LED 制作商期望改进成品率或牢靠性,那么了解问题的来历则十分重要。

  蓝宝石基板自身可能含有多种缺点类型,包括在切开和抛光时显露出来的蓝宝石晶体凹坑;外表抛光时形成的擦伤;抛光膏或清洁工艺留下的残渣;以及经过清洗可以铲除或不能铲除的颗粒。当基板上存在这些缺点时,它们在氮化镓外延成长期间可能会被扩展,导致外延层呈现缺点,并终究影响器材的成品率或牢靠性。

  图画化蓝宝石基板 (PSS) 是专为在高亮度 LED 设备中进步发光功率而规划的基板,因其在外延之前选用了规范的光刻与蚀刻工艺,然后在基板外表形成了规矩的鼓包阵列。虽然运用 PSS 办法可以削减位错缺点,可是缺失的鼓包或鼓包之间的桥接在氮化镓层堆积之后会变成六角形和月牙形缺点,这些缺点一般是成品率的丧命要挟。

  为了改进成品率与牢靠性,LED 制作商需求依照类型和巨细精确阐明基板的最大缺点率—条件是可以依照那些标准制作基板,而且不会令其价格过高而抵销改进成品率的好处。LED 制作商还可从日常的来料质量管控 (IQC) 缺点检测中收益,然后保证基板可以契合其标准—包括缺点的类型和巨细。

  当基板巨细改动时,例如当时从 4 英吋 LED 基板转变为 6 英吋 LED 基板时,则应该完全检测基板缺点率。从前史来看,即使是在硅职业,当基板制作商面临更大、更重的晶体带来的机械、热力及其他工艺挑战时,因更大的基板尺度而引起的晶体缺点添加也是其开始的困扰。

  在 LED 基板与外延层制作期间,进行有用缺点操控的进一步的考虑就是缺点的分类。了解缺点是凹坑仍是颗粒,比只是知道缺点的数量要愈加有助于解决问题。(基板上的擦伤、裂纹和残渣更简单依据其空间特征而被辨认。)先进的缺点检测体系,例如 KLA-Tencor 的 Candela 产品,是规划为包括多个入射角(笔直、歪斜)和多个检测通道(镜面、描摹、相位),有助于主动将缺点分为各种类型。
 

  

   LED蓝宝石基板MOCVD