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外延片的生產(chǎn)制作過程是非常復(fù)雜，展完外延片，接下來就在每張外延片隨意抽取九點做測試，符合要求的就是良品，其它為不良品(電壓偏差很大，波長偏短或偏長等)。良品的外延片就要開始做電極(P極，N極)，接下來就用激光切割外延片，然后百分百分撿，根據(jù)不同的電壓，波長，亮度進行全自動化分檢，也就是形成LED晶片(方片)。然后還要進行目測，把有一點缺陷或者電極有磨損的，分撿出來，這些就是后面的散晶。此時在藍膜上有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)。 半導(dǎo)體制造商主要用拋光Si片(PW)和外延Si片作為IC的原材料。20世紀80年代早期開始使用外延片，它具有標準PW所不具有的某些電學(xué)特性并消除了許多在晶體生長和其后的晶片加工中所引入的表面/近表面缺陷。 歷史上，外延片是由Si片制造商生產(chǎn)并自用，在IC中用量不大，它需要在單晶Si片表面上沉積一薄的單晶Si層。一般外延層的厚度為2~20μm,而襯底Si厚度為610μm(150mm直徑片和725μm(200mm片)。 外延沉積既可(同時)一次加工多片，也可加工單片。單片反應(yīng)器可生產(chǎn)出質(zhì)量最好的外延層(厚度、電阻率均勻性好、缺陷少);這種外延片用于150mm“前沿”產(chǎn)品和所有重要200mm產(chǎn)品的生產(chǎn)。 外延產(chǎn)品 外延產(chǎn)品應(yīng)用于4個方面，CMOS互補金屬氧化物半導(dǎo)體支持了要求小器件尺寸的前沿工藝。CMOS產(chǎn)品是外延片的最大應(yīng)用領(lǐng)域，并被IC制造商用于不可恢復(fù)器件工藝，包括微處理器和邏輯芯片以及存儲器應(yīng)用方面的閃速存儲器和DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器)。分立半導(dǎo)體用于制造要求具有精密Si特性的元件。“奇異”(exotic)半導(dǎo)體類包含一些特種產(chǎn)品，它們要用非Si材料，其中許多要用化合物半導(dǎo)體材料并入外延層中。掩埋層半導(dǎo)體利用雙極晶體管元件內(nèi)重摻雜區(qū)進行物理隔離，這也是在外延加工中沉積的。 目前，200mm晶片中，外延片占1/3.2000年，包括掩埋層在內(nèi)，用于邏輯器件的CMOS占所有外延片的69%,DRAM占11%,分立器件占20%.到2005年，CMOS邏輯將占55%,DRAM占30%,分立器件占15%. LED外延片--襯底材料 襯底材料是半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的基石。不同的襯底材料，需要不同的外延生長技術(shù)、芯片加工技術(shù)和器件封裝技術(shù)，襯底材料決定了半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展路線。襯底材料的選擇主要取決于以下九個方面： 1、結(jié)構(gòu)特性好，外延材料與襯底的晶體結(jié)構(gòu)相同或相近、晶格常數(shù)失配度小、結(jié)晶性能好、缺陷密度小 2、界面特性好，有利于外延材料成核且黏附性強 3、化學(xué)穩(wěn)定性好，在外延生長的溫度和氣氛中不容易分解和腐蝕 4、熱學(xué)性能好，包括導(dǎo)熱性好和熱失配度小 5、導(dǎo)電性好，能制成上下結(jié)構(gòu) 6、光學(xué)性能好，制作的器件所發(fā)出的光被襯底吸收小 7、機械性能好，器件容易加工，包括減薄、拋光和切割等 8、價格低廉 9、大尺寸，一般要求直徑不小于2英寸。 襯底的選擇要同時滿足以上九個方面是非常困難的。所以，目前只能通過外延生長技術(shù)的變更和器件加工工藝的調(diào)整來適應(yīng)不同襯底上的半導(dǎo)體發(fā)光器件的研發(fā)和生產(chǎn)。用于氮化鎵研究的襯底材料比較多，但是能用于生產(chǎn)的襯底目前只有三種，即藍寶石Al2O3和碳化硅SiC襯底以及Si襯底。 評價襯底材料必須綜合考慮下列因素： 1.襯底與外延膜的結(jié)構(gòu)匹配：外延材料與襯底材料的晶體結(jié)構(gòu)相同或相近、晶格常數(shù)失配小、結(jié)晶性能好、缺陷密度低; 2.襯底與外延膜的熱膨脹系數(shù)匹配：熱膨脹系數(shù)的匹配非常重要，外延膜與襯底材料在熱膨脹系數(shù)上相差過大不僅可能使外延膜質(zhì)量下降，還會在器件工作過程中，由于發(fā)熱而造成器件的損壞; 3.襯底與外延膜的化學(xué)穩(wěn)定性匹配：襯底材料要有好的化學(xué)穩(wěn)定性，在外延生長的溫度和氣氛中不易分解和腐蝕，不能因為與外延膜的化學(xué)反應(yīng)使外延膜質(zhì)量下降; 4.材料制備的難易程度及成本的高低：考慮到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要，襯底材料的制備要求簡潔，成本不宜很高。襯底尺寸一般不小于2英寸。 當前用于GaN基LED的襯底材料比較多，但是能用于商品化的襯底目前只有三種，即藍寶石和碳化硅以及硅襯底。其它諸如GaN、ZnO襯底還處于研發(fā)階段，離產(chǎn)業(yè)化還有一段距離。 氮化鎵： 用于GaN生長的最理想襯底是GaN單晶材料，可大大提高外延膜的晶體質(zhì)量，降低位錯密度，提高器件工作壽命，提高發(fā)光效率，提高器件工作電流密度。但是制備GaN體單晶非常困難，到目前為止還未有行之有效的辦法。 氧化鋅： ZnO之所以能成為GaN外延的候選襯底，是因為兩者具有非常驚人的相似之處。兩者晶體結(jié)構(gòu)相同、晶格識別度非常小，禁帶寬度接近(能帶不連續(xù)值小，接觸勢壘小)。但是，ZnO作為GaN外延襯底的致命弱點是在GaN外延生長的溫度和氣氛中易分解和腐蝕。目前，ZnO半導(dǎo)體材料尚不能用來制造光電子器件或高溫電子器件，主要是材料質(zhì)量達不到器件水平和P型摻雜問題沒有得到真正解決，適合ZnO基半導(dǎo)體材料生長的設(shè)備尚未研制成功。 藍寶石： 用于GaN生長最普遍的襯底是Al2O3.其優(yōu)點是化學(xué)穩(wěn)定性好，不吸收可見光、價格適中、制造技術(shù)相對成熟。導(dǎo)熱性差雖然在器件小電流工作中沒有暴露明顯不足，卻在功率型器件大電流工作下問題十分突出。 碳化硅： SiC作為襯底材料應(yīng)用的廣泛程度僅次于藍寶石，目前中國的晶能光電的江風(fēng)益教授在Si襯底上生長出了可以用來商業(yè)化的LED外延片。Si襯底在導(dǎo)熱性、穩(wěn)定性方面要優(yōu)于藍寶石，價格也遠遠低于藍寶石，是一種非常有前途的襯底。SiC襯底有化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性能好、導(dǎo)熱性能好、不吸收可見光等，但不足方面也很突出，如價格太高，晶體質(zhì)量難以達到Al2O3和Si那么好、機械加工性能比較差，另外，SiC襯底吸收380納米以下的紫外光，不適合用來研發(fā)380納米以下的紫外LED.由于SiC襯底有益的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能，可以較好地解決功率型GaNLED器件的散熱問題，故在半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域占重要地位。 同藍寶石相比，SiC與GaN外延膜的晶格匹配得到改善。此外，SiC具有藍色發(fā)光特性，而且為低阻材料，可以制作電極，使器件在包裝前對外延膜進行完全測試成為可能，增強了SiC作為襯底材料的競爭力。由于SiC的層狀結(jié)構(gòu)易于解理，襯底與外延膜之間可以獲得高質(zhì)量的解理面，這將大大簡化器件的結(jié)構(gòu);但是同時由于其層狀結(jié)構(gòu)，在襯底的表面常有給外延膜引入大量的缺陷的臺階出現(xiàn)。 實現(xiàn)發(fā)光效率的目標要寄希望于GaN襯底的LED,實現(xiàn)低成本，也要通過GaN襯底導(dǎo)致高效、大面積、單燈大功率的實現(xiàn)，以及帶動的工藝技術(shù)的簡化和成品率的大大提高。半導(dǎo)體照明一旦成為現(xiàn)實，其意義不亞于愛迪生發(fā)明白熾燈。一旦在襯底等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破，其產(chǎn)業(yè)化進程將會取得長足發(fā)展。 ……雙色OLED和冷光屏的關(guān)系 液晶是一種幾乎完全透明的物質(zhì)。它的分子排列決定了光線穿透液晶的路徑。到20世紀60年代，人們發(fā)現(xiàn)給液晶充電會改變它的分子排列，繼而造成光線的扭曲或折射，由此引發(fā)了人們發(fā)明液晶顯示設(shè)備的念頭。 液晶顯示器，簡稱LCD(Liquid Crystal Display)。世界上第一臺液晶顯示設(shè)備出現(xiàn)在20世紀70年代初，被稱之為TN-LCD(扭曲向列)液晶顯示器。盡管是單色顯示，它仍被推廣到了電子表、計算器等領(lǐng)域。80年代，STN-LCD(超扭曲向列)液晶顯示器出現(xiàn)，同時TFT-LCD(薄膜晶體管)液晶顯示器技術(shù)被研發(fā)出來，但液晶技術(shù)仍未成熟，難以普及。80年代末90年代初，日本掌握了STN-LCD及TFT-LCD生產(chǎn)技術(shù)，LCD工業(yè)開始高速發(fā)展。 TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜場效應(yīng)晶體管LCD，是有源矩陣類型液晶顯示器(AM-LCD)中的一種。 和TN技術(shù)不同的是，TFT的顯示采用“背透式”照射方式——假想的光源路徑不是像TN液晶那樣從上至下，而是從下向上。這樣的作法是在液晶的背部設(shè)置特殊光管，光源照射時通過下偏光板向上透出。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導(dǎo)通時，液晶分子的表現(xiàn)也會發(fā)生改變，可以通過遮光和透光來達到顯示的目的，響應(yīng)時間大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的對比度和更豐富的色彩，熒屏更新頻率也更快，故TFT俗稱“真彩”。 相對于DSTN而言，TFT-LCD的主要特點是為每個像素配置一個半導(dǎo)體開關(guān)器件。由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制。因而每個節(jié)點都相對獨立，并可以進行連續(xù)控制。這樣的設(shè)計方法不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時也可以精確控制顯示灰度，這就是TFT色彩較DSTN更為逼真的原因。 目前，絕大部分筆記本電腦廠商的產(chǎn)品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于筆記本電腦的制造。盡管在當時TFT相對于DSTN具有極大的優(yōu)勢，但是由于技術(shù)上的原因，TFT-LCD在響應(yīng)時間、亮度及可視角度上與傳統(tǒng)的CRT顯示器還有很大的差距。加上極低的成品率導(dǎo)致其高昂的價格，使得桌面型的TFT-LCD成為遙不可及的尤物。 不過，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，良品率不斷提高，加上一些新技術(shù)的出現(xiàn)，使得TFT-LCD在響應(yīng)時間、對比度、亮度、可視角度方面有了很大的進步，拉近了與傳統(tǒng)CRT顯示器的差距。如今，大多數(shù)主流LCD顯示器的響應(yīng)時間都提高到50ms以下，這些都為LCD走向主流鋪平了道路。 LCD的應(yīng)用市場應(yīng)該說是潛力巨大。但就液晶面板生產(chǎn)能力而言，全世界的LCD主要集中在中國臺灣、韓國和日本三個主要生產(chǎn)基地。亞洲是LCD面板研發(fā)及生產(chǎn)制造的中心，而臺、日、韓三大產(chǎn)地的發(fā)展情況各有不同。 目前主流的TFT面板有a-Si(非晶硅薄膜晶體管) TFT技術(shù)和LTPS TFT(低溫復(fù)晶硅)TFT技術(shù)。 在a-Si方面，三個生產(chǎn)基地的技術(shù)各有千秋。日本廠商曾經(jīng)研制出分辨率高達2560×2048的LCD產(chǎn)品。因此，有些人認為，a-Si TFT技術(shù)完全可滿足高分辨率的產(chǎn)品需要，但是，由于技術(shù)的不成熟，它還不能滿足高速視頻影像或動畫等的需要。LTPS TFT相對可以節(jié)約成本，這對于TFT LCD的推廣有著重要意義。目前，日本廠商已經(jīng)有量產(chǎn)12.1英寸LTPS TFT LCD的能力。而中國臺灣已開發(fā)完成LTPS組件制造技術(shù)與LTPS SXGA面板技術(shù)。韓國在這方面缺少專門的設(shè)計人員和研發(fā)專家，但像三星等主要企業(yè)已經(jīng)推出了LTPS產(chǎn)品，顯示出韓國廠商的實力。不過，目前LTPS技術(shù)尚不成熟，產(chǎn)品集中在小屏幕，而且良品率低，成本優(yōu)勢尚無從談起。 與LTPS相比，a-Si無疑是目前TFT LCD的主流。日本公司的a-Si TFT投資策略上幾乎都以第三代LCD產(chǎn)品為主，通過制造技術(shù)及良品率的改善來提高產(chǎn)量，降低成本。日本一直走高端路線，其技術(shù)無疑是最先進的。由于研發(fā)力量有限，臺灣的a-Si TFT技術(shù)主要來自日本廠商的轉(zhuǎn)讓，但由于臺灣企業(yè)一般屬于勞動密集型，技術(shù)含量價低，以生產(chǎn)低端產(chǎn)品為主。韓國在a-Si方面有著強大的研發(fā)實力，比如三星公司就量產(chǎn)了全球第一臺24寸a-Si TFT LCD—240T，它的響應(yīng)時間小于25ms，可以滿足一般應(yīng)用需要;而可視角度達到了160度，使得LCD在傳統(tǒng)弱項上不輸給CRT。三星240T標志著大屏幕TFT LCD技術(shù)走向成熟，也向世人展示了韓國廠商的實力不容置疑。 除了以上兩種TFT技術(shù)之間的競爭，SED將會成為TFT LCD的強大敵人。然而，SED目前仍屬于概念型產(chǎn)品，短時間內(nèi)難以進入主流市場。 雖然目前LCD已經(jīng)大幅降價，但是相對于CRT仍然價格較高。因此成本問題是大家關(guān)注的焦點。實際上，TFT的生產(chǎn)成本與CRT不相上下，但良品率極低造成了TFT面板成本居高不下的情況。TFT面板是由一塊較大的基板切割而成。而LCD產(chǎn)品還要有大量的晶體管陣列來控制三原色，現(xiàn)在的制造技術(shù)很難保證在一大塊基板上數(shù)千萬甚至上億的晶體管不出一個問題。如果有一個晶體管出現(xiàn)問題，那么那個晶體管對應(yīng)的點的對應(yīng)色彩就會出問題(只能顯示某種固定色彩)，那么這個點就是通常稱的“壞點”。壞點出現(xiàn)的幾率于位置是不固定的，所以一塊基板很有可能會被浪費很多。目前一般LCD要求壞點在5個以下，而一些大廠把這個標準縮小到了3個，甚至為0，這就會使良品率降低。而一些小廠則將壞點數(shù)擴大，這樣一來，成本自然大幅下降，而產(chǎn)品品質(zhì)隨之下降，這也是某些廠商為何可以大幅降低LCD售價的原因之一。 雖然目前有能力生產(chǎn)液晶顯示器的廠家不少，但真正有制造TFT面板能力的廠家屈指可數(shù)。ACER作為IT業(yè)內(nèi)知名企業(yè)，實力相當雄厚，雖沒有自己生產(chǎn)TFT面板的能力，但與臺灣達基關(guān)系密切，在技術(shù)配合上有一定優(yōu)勢。不過，限于臺灣企業(yè)的技術(shù)實力，ACER LCD產(chǎn)品主要集中在中低端。PHILIPS作為世界知名的顯示設(shè)備制造廠，其顯示器銷量在國內(nèi)一直名列前茅，而且于韓國LG達成同盟，共同研發(fā)、制造TFT面板。同樣由于技術(shù)原因，以及市場定位問題，PHILIPS目前的產(chǎn)品主要集中在中端，而且在零售市場PHILIPS動作一直不很明顯。三星作為另一實力強勁的顯示設(shè)備研發(fā)、制造廠商，在LCD方面投入了較大精力，致力于不斷豐富產(chǎn)品線，目前三星產(chǎn)品涵蓋了高中低端市場。 LCD技術(shù)仍處在不斷發(fā)展、完善的階段，三大產(chǎn)地的發(fā)展方向各有不同，它們之間既存在競爭，又有著合作。正是這些因素促使了LCD向前發(fā)展。 來源：電子工程網(wǎng) |
