什么是LED光阻及其分类

什么是LED光阻及其分类,第1张

LED(Light Emitting Diode),发光二极管,简称LED,,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,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。 它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,用来显示文字、图形、图像、动画、行情、、录像信号等各种信息的显示屏幕。由于具有容易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使用寿命长等优点,广泛应用于城市各工程中、大屏幕显示系统。LED可以作为显示屏,在计算机控制下,显示色彩变化万千的和图片。 LED是一种能够将电能转化为可见光的半导体。

LED外延片工艺流程:

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精确几何尺寸的薄硅片。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1 um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最亮桔色AlGalnP 620

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

UG最亮绿色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最亮黄色AlGalnP 587 VIR红外线GaAlAs 940

UY最亮黄色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。

LED显示屏分为图文显示屏和显示屏,均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形;显示屏采用微型计算机进行控制,图文、图像并茂,以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息,还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳,立体感强,静如油画,动如电影,广泛应用于车站、码头、机场、商场、、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业管理和其它公共场所。

[编辑本段]LED特点

LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源,它有着广泛的用途。

体积小

LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻。

耗电量低

LED耗电非常低,一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说:它消耗的电不超过0.1W。

使用寿命长

在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时。

高亮度、低热量

比HID或白炽灯更少的热辐射。

环保

LED是由无毒的材料作成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用。红光LED含有大量的As(砷),剧毒

坚固耐用

LED是被完全的封装在环氧树脂里面,它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分,这些特点使得LED可以说是不易损坏的。

可控性强

可以实现各种颜色的变化。

led光源的特点

1、电压: led使用低压电源,供电电压在6-24v之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。

2、效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少 80%

3、适用性:很小,每个单元 led小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境

4、稳定性: 10万小时,光衰为初始的50%

5、响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级, led灯的响应时间为纳秒级

6、对环境污染:无有害金属汞

7、颜色:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的 led,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色

8、价格:led的价格比较昂贵,较之于白炽灯,几只led的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成

[编辑本段]LED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°~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。

上海新阳拟借助资本市场攻关高端光刻胶研发。

8月15日,上海新阳(300236)披露定增预案,公司拟向特定对象发行股票募集资金不超过15亿元,其中7.32亿元用于集成电路制造用高端光刻胶研发、产业化项目,3.48亿元用于集成电路关键工艺材料项目,4.20亿元用于补充公司流动资金。

预案显示,以ArF光刻胶、KrF厚膜光刻胶为代表的高端光刻胶以及工艺的主要技术和专利目前都掌握在国外的企业与研究部门,这些企业几乎占据了国内外高端光刻胶市场全部份额,这种局面严重制约了我国集成电路产业的自主发展。

要攻坚高端光刻胶研发,上海新阳底气何在?据介绍,公司自成立以来,坚持自主创新,成立前10年通过自主研发掌握了面向半导体封装领域的第一代电子电镀与电子清洗技术,成立后10年通过自主研发掌握了面向芯片制造领域的第二代电子电镀与电子清洗技术,为我国芯片制造铜互连工艺填补了国产材料的空白。

“公司已将高端电子光刻技术作为公司发展的重点,研发成功后将成为公司的第三大核心技术,掌握高端光刻胶的产业化技术是公司的战略发展需要。” 上海新阳在预案中表示。

力争于2023年前实现产业化

据披露,上海新阳此次定增对象为不超过35名特定对象,股票发行数量不超过8719.47万股,发行价格不低于定价基准日前20个交易日公司股票均价的80%。

具体来看本次募投项目,募资总额(15亿元)中的7.32亿元将用于集成电路制造用高端光刻胶研发、产业化项目(简称“光刻胶项目”),主要开发集成电路制造中ArF干法工艺使用的光刻胶和面向3D NAND台阶刻蚀的 KrF厚膜光刻胶产品,力争于2023年前实现上述产品的产业化,打破国外垄断,达到国际先进技术水平。

该项目投资总额预计9.33亿元,主要用于设备购置及维护、人员支出、测试化验加工费等。若项目按计划进度进行,预计KrF厚膜光刻胶2021年开始实现少量销售,2022年可实现量产,预计ArF(干式)光刻胶项目在2022年可实现少量销售,2023年开始量产,预计当年各项产品销售收入合计可达近2亿元。经公司测算,项目预计内部收益率(所得税后)为26.14%,投资回收期(所得税后)为7.47年,项目净现值为7.23亿元(假设必要收益率为12%)。

上海新阳表示, 预计光刻胶项目研发及产业化成功后,公司将掌握包括光刻胶主要原料纯化工艺、产品配方、生产工艺和应用工艺技术在内的、具有完整知识产权的ArF干法光刻胶和KrF厚膜光刻胶的规模化生产技术,可实现两大类光刻胶产品及配套试剂的量产供货,并预计将取得20个以上发明专利。

谈及本次光刻胶项目的必要性,上海新阳阐述,自2003年起,半导体产业进入了ArF(193nm)光刻时代,先进制造工艺使用量最高的半导体光刻胶也是ArF光刻胶。目前,国内90-14 nm半导体制程的高端半导体芯片制造所用的ArF光刻胶100%需要进口,其中超过90%为日本制造,ArF高端光刻胶产品在国内一直是空白。光刻胶产品有着很高的技术壁垒,到目前为止,欧美及日本等国家仍对中国禁止输入ArF光刻胶技术。

据悉,在下游行业3D NAND的光刻技术发展中,KrF光刻技术占主要地位,所需的厚膜光刻胶市场需求量大,感光性能要求高,光刻胶图形侧壁要求笔直,抗刻蚀能力各项异性要求高,但目前该种类的光刻胶多为日韩、欧美等国家提供,代表现阶段及未来5年内处于主流地位的3D NAND制造用的厚膜光刻胶仍难觅国内光刻胶供应商踪影,市场被日本、欧美等光刻胶企业把持。

上海新阳指出,故中国想要掌握ArF和KrF厚膜等高端光刻胶技术只有自力更生、自主创新,高端光刻胶国产化替代势在必行。

部分核心技术已取得突破

据介绍,若该项目成功实施,对我国半导体材料行业来说打破了国外垄断,实现了又一关键材料的自主化。从行业上下游来说,实现了我国集成电路产业掌握核心技术的重要一环,减小发生类似2019年下半年日本限制对韩国出口三项半导体关键材料的“卡脖子”事件的可能,提高了我国整个集成电路产业的安全性。

对公司而言,实施项目是占领技术和市场高地、进一步巩固行业地位、拓展新业绩增长点的重要发展方向,具有重大战略意义。

从项目实施的可行性来看,上海新阳自2017年以来即开始筹备研发光刻胶项目,目前已为光刻胶项目专门配备了由多名海外顶尖专家和国内优秀研发人才组成的团队,并仍在持续引进高端人才。已经引进的专家均在全球知名光刻胶厂商供职20年以上,拥有开发 KrF 以及 ArF 干法等光刻胶及相关关键材料的丰富经验,还拥有光刻胶树脂及各种光引发剂的开发设计及应用经验,对光刻胶及原材料的研发体系也具有良好的基础。

除外部引进专家人才外,公司也建立了内部的人才梯队,由公司总经理方书农博士亲自担任项目负责人等。据悉,公司前期已在光刻胶项目上投入大量资金,采购了包括光刻机在内的多套光刻胶研发和检测高端设备。

上海新阳透露, 经过长期投入,目前部分核心技术已取得突破,ArF干法光刻胶和 KrF厚膜光刻胶均已形成实验室成果,样品关键参数指标已达到竞品水平,产品已经过数千次试验,得到令人满意的试验结果。目前实验室研发阶段已完成,正在进行中试及后续验证推进。

联合开发化学机械抛光液

本次募资的另一个投向是集成电路关键工艺材料项目,该项目将由公司全资子公司合肥新阳实施。通过实施本项目,公司将为芯片铜互联超高纯硫酸铜电镀液系列、芯片刻蚀超纯清洗液系列等产品合计新增年产能17000吨。

从项目经济效益来看,集成电路关键工艺材料项目总投资额预计3.5亿元,项目建设期两年,完全达产后预计年均营业收入55050.20万元,利润总额为9970.02万元,项目内部收益率(所得税后)为14.70%,投资回收期(所得税后)为8.03年。

同日,上海新阳还宣布,公司已于8月13日同上海晖研签署战略合作协议, 双方拟就化学机械抛光液(CMP Slurry)的开发、生产、销售开展合作,战略合作期限暂定为5年。

据介绍,上海晖研具有化学机械抛光液产品研发团队,具有化学机械抛光液产品研发、生产工艺技术及质量管控、客户技术服务能力等专有技术。上海新阳具有化学机械抛光液产品生产基础条件与产品销售渠道;双方达成产品研发、生产、销售与服务的合作关系。

三星半导体的八大工艺包括:1、热处理;2、光刻;3、金属化学气相沉积(MOCVD);4、电镀/电子束蒸镀(EBL) ;5、表面处理/封装 ;6、测试/可靠性测试 ;7 、切割/打样 ;8 、回收。


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