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LED的发光有源层??PN结是如何制成的?哪些是常用来制造LED的半导体材料?

LED的实质性结构是半导体PN结。PN结就是指在一单晶中,具有相邻的P区和N区的结构,它通常在一种导电类型的晶体上以扩散、离子注入或生长的方法产生另一种导电类型的薄层来制得的。

常用来制造LED半导体材料主要有申化家、磷化家、家铝申、磷申化家、铟家氮、铟家铝磷等Ⅲ?Ⅴ族化合物半导体材料,其它还有Ⅳ族化合物半导体碳化硅,Ⅱ?Ⅵ族化合物硒化锌等。



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视频作者:马鞍山杰生半导体有限公司






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i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i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i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i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i剂。

清洗:通过有机i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i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。



LED芯片制作过程中,把一些有缺陷的或者电极有磨损的芯片,分捡出来,这些就是后面的散晶,此时在蓝膜上有一些不符合正常出货要求的晶片,也就自然成了边片。

刚才谈到在晶圆上的不同位置抽取九个点做参数测试,对于不符合相关要求的晶圆片作另外处理,这些晶圆片是不能直接用来做LED方片,也就不做任何分检了,直接卖给客户了,也就是目前市场上的LED大圆片(但是大圆片里也有好东西,如方片)。

LED制作流程分为两大部分。

首先在衬低上制作氮化家(GaN)基的外延片,这个过程主要是在金属有机化学气相沉积外延炉中完成的。

准备好制作GaN基外延片所需的材料源和各种高纯的气体之后,按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。

常用的衬底主要有蓝宝石、碳化硅和硅衬底,还有GaAs、AlN、ZnO等材料。

MOCVD是利用气相反应物(前驱物)及Ⅲ族的有机金属和Ⅴ族的NH3在衬底表面进行反应,将所需的产物沉积在衬底表面。

通过控制温度、压力、反应物浓度和种类比例,从而控制镀膜成分、晶相等品质。

MOCVD外延炉是制作LED外延片蕞常用的设备。