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近十幾年來(lái)，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(wú)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(wú)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(zhǎng)法為主，而黃色、橙色發(fā)光二極管目前仍以氣相外延成長(zhǎng)法成長(zhǎng)磷砷化鎵GaAsP 材料為主。

一般來(lái)說，GaN 的成長(zhǎng)須要很高的溫度來(lái)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(zhǎng)- N型GaN 層生長(zhǎng)- 多量子阱發(fā)光層生- P 型GaN 層生長(zhǎng)- 退火- 檢測(cè)(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(cè)：為保證硅片的規(guī)格和質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。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(cè)：檢測(cè)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(cè)：對(duì)硅片進(jìn)行損傷檢測(cè)，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1um以下，從而的到高平坦度硅片。產(chǎn)生精拋廢液。

檢測(cè)：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(cè)：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。

芯片到制作成小芯片之前，是一張比較大的外延片，所以芯片制作工藝有切割這快，就是把外延片切割成小芯片。它應(yīng)該是LED制作過程中的一個(gè)環(huán)節(jié)。