星弧等離子體技術(shù)在LED制作工藝中的應(yīng)用

前言

LED是可直接將電能轉(zhuǎn)化為可見光的發(fā)光器件，它有著體積小、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高、高亮度低熱量、環(huán)保、堅(jiān)固耐用及可控性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展突飛猛進(jìn)，現(xiàn)已能批量生產(chǎn)整個(gè)可見光譜段各種顏色的高亮度、高性能產(chǎn)品。近幾年，LED廣泛用于大面積圖文顯示屏，狀態(tài)指示、標(biāo)志照明、信號(hào)顯示、汽車組合尾燈及車內(nèi)照明等方面，被譽(yù)為21世紀(jì)新光源。但在芯片制作，去膠，封裝等過程中存在著許多問題需要人們解決。等離子體技術(shù)作為解決問題的有效途徑正隨之發(fā)展起來。

星弧反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在芯片制作過程中的應(yīng)用

通常，干法刻蝕可分為三類：濺射刻蝕，等離子體刻蝕和反應(yīng)離子刻蝕。濺射刻蝕的特點(diǎn)是物理作用，其方向性好，但選擇性差；等離子刻蝕的特點(diǎn)是化學(xué)作用，這種工藝各向異性差，且過刻蝕時(shí)，易產(chǎn)生鉆蝕。

把物理作用的濺射刻蝕與化學(xué)反應(yīng)的等離子刻蝕結(jié)合起來，就是反應(yīng)離子刻蝕（RIE）。反應(yīng)離子刻蝕的機(jī)理就是RF 濺射刻蝕工藝通以反應(yīng)氣體或摻入反應(yīng)性氣體于惰性氣體之中，因而刻蝕既有離子轟擊作用，又有化學(xué)反應(yīng)，所以，速度快、選擇性好和方向性均好。

它在多晶硅、硅、二氧化硅、氮化硅、光刻膠、金屬及金屬硅化物等中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)所需刻蝕材料的不同通過選用不同的工作氣體進(jìn)行蝕刻，具體如表1 所示。

表 1 刻蝕材料與工作氣體

圖 1 星弧Star-RIE 反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備

星弧Star-RIE反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備采用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)與多層蝕刻技術(shù)，在保證刻蝕均勻達(dá)到10%以下的基礎(chǔ)上，大大增加了產(chǎn)能（一爐次可加工2 寸晶元150-200pcs）。與此同時(shí)，Star-RIE 設(shè)備采用了大功率的射頻電源（0-1000W），且反饋系數(shù)可控制在0.1%以下，提高了生產(chǎn)效率，如圖1 所示。

圖 2 星弧Star-RIE 設(shè)備去膠均勻性測(cè)試結(jié)果

星弧等離子體清洗技術(shù)在LED 封裝工藝中的應(yīng)用

在LED產(chǎn)業(yè)鏈中，上游為襯底晶片生產(chǎn)，中游為芯片設(shè)計(jì)及制造生產(chǎn)，下游為封裝與測(cè)試。LED封裝工藝直接影響LED產(chǎn)品的成品率，而封裝工藝中出現(xiàn)99%的問題來源于芯片與基板上的顆粒污染物、氧化物及環(huán)氧樹脂等污染物，如何去除這些污染物一直是人們關(guān)注的問題，等離子清洗作為最近幾年發(fā)展起來的清洗工藝為這些問題提供了經(jīng)濟(jì)有效且無環(huán)境污染的解決方案。

等離子體設(shè)備在高真空狀態(tài)，在電源的作用下，使Ar等反應(yīng)氣體變成具有高反應(yīng)活性或者高能量的離子，然后與有機(jī)污染物及微顆粒污染物反應(yīng)或碰撞形成揮發(fā)性物質(zhì)，然后由工作氣體流及真空泵將這些揮發(fā)性物質(zhì)清除出去，從而達(dá)到表面清潔活化的目的。其最大優(yōu)勢(shì)在于清洗后無廢液，最大特點(diǎn)是對(duì)金屬、半導(dǎo)體、氧化物和大多數(shù)高分子材料等都能很好地處理，可實(shí)現(xiàn)整體和局部以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的清洗。

Ar+e-→Ar++2e- Ar++沾污→揮發(fā)性沾污

Ar+轟擊放在負(fù)電極上的被清洗工件表面，一般用于去除氧化物、環(huán)氧樹脂溢出或是微顆粒污染物，同時(shí)進(jìn)行表面能活化。

星弧Star-RIE和離子束等離子體清洗設(shè)備均可用于該領(lǐng)域。離子束等離子體清洗設(shè)備采用了陽(yáng)極層離子束技術(shù)，工作電壓可達(dá)2000V。在電磁場(chǎng)的作用下，使Ar氣產(chǎn)生高度離化，并對(duì)芯片和基板進(jìn)行轟擊，快速、高效的去除表面污染物。設(shè)備如圖3所示。

圖3 星弧離子束等離子清洗設(shè)備與陽(yáng)極層離子束源

結(jié)束語(yǔ)

近年來，由于半導(dǎo)體光電子技術(shù)的進(jìn)步，LED的發(fā)光效率迅速提高，預(yù)示著一個(gè)新光源時(shí)代即將到來。等離子體技術(shù)也必將推動(dòng)LED產(chǎn)業(yè)更加快速的發(fā)展。