星弧等離子體技術在LED制作工藝中的應用

前言

LED是可直接將電能轉化為可見光的發(fā)光器件，它有著體積小、耗電量低、使用壽命長、發(fā)光效率高、高亮度低熱量、環(huán)保、堅固耐用及可控性強等諸多優(yōu)點，發(fā)展突飛猛進，現(xiàn)已能批量生產整個可見光譜段各種顏色的高亮度、高性能產品。近幾年，LED廣泛用于大面積圖文顯示屏，狀態(tài)指示、標志照明、信號顯示、汽車組合尾燈及車內照明等方面，被譽為21世紀新光源。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。等離子體技術作為解決問題的有效途徑正隨之發(fā)展起來。

星弧反應離子刻蝕技術在芯片制作過程中的應用

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

把物理作用的濺射刻蝕與化學反應的等離子刻蝕結合起來，就是反應離子刻蝕（RIE）。反應離子刻蝕的機理就是RF 濺射刻蝕工藝通以反應氣體或摻入反應性氣體于惰性氣體之中，因而刻蝕既有離子轟擊作用，又有化學反應，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 反應離子刻蝕設備

星弧Star-RIE反應離子刻蝕設備采用反應離子刻蝕技術與多層蝕刻技術，在保證刻蝕均勻達到10%以下的基礎上，大大增加了產能（一爐次可加工2 寸晶元150-200pcs）。與此同時，Star-RIE 設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，提高了生產效率，如圖1 所示。

圖 2 星弧Star-RIE 設備去膠均勻性測試結果

星弧等離子體清洗技術在LED 封裝工藝中的應用

在LED產業(yè)鏈中，上游為襯底晶片生產，中游為芯片設計及制造生產，下游為封裝與測試。LED封裝工藝直接影響LED產品的成品率，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濟有效且無環(huán)境污染的解決方案。

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

Ar+e-→Ar++2e- Ar++沾污→揮發(fā)性沾污

Ar+轟擊放在負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，同時進行表面能活化。

星弧Star-RIE和離子束等離子體清洗設備均可用于該領域。離子束等離子體清洗設備采用了陽極層離子束技術，工作電壓可達2000V。在電磁場的作用下，使Ar氣產生高度離化，并對芯片和基板進行轟擊，快速、高效的去除表面污染物。設備如圖3所示。

圖3 星弧離子束等離子清洗設備與陽極層離子束源

結束語

近年來，由于半導體光電子技術的進步，LED的發(fā)光效率迅速提高，預示著一個新光源時代即將到來。等離子體技術也必將推動LED產業(yè)更加快速的發(fā)展。