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外延片的生產制作過程是非常復雜，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。單片反應器可生產出質量最好的外延層(厚度、電阻率均勻性好、缺陷少);這種外延片用于150mm“前沿”產品和所有重要200mm產品的生產。 外延產品 外延產品應用于4個方面，CMOS互補金屬氧化物半導體支持了要求小器件尺寸的前沿工藝。CMOS產品是外延片的最大應用領域，并被IC制造商用于不可恢復器件工藝，包括微處理器和邏輯芯片以及存儲器應用方面的閃速存儲器和DRAM(動態隨機存取存儲器)。分立半導體用于制造要求具有精密Si特性的元件。“奇異”(exotic)半導體類包含一些特種產品，它們要用非Si材料，其中許多要用化合物半導體材料并入外延層中。掩埋層半導體利用雙極晶體管元件內重摻雜區進行物理隔離，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，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 襯底材料是半導體照明產業技術發展的基石。不同的襯底材料，需要不同的外延生長技術、芯片加工技術和器件封裝技術，襯底材料決定了半導體照明技術的發展路線。襯底材料的選擇主要取決于以下九個方面： 1、結構特性好，外延材料與襯底的晶體結構相同或相近、晶格常數失配度小、結晶性能好、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、化學穩定性好，在外延生長的溫度和氣氛中不容易分解和腐蝕 4、熱學性能好，包括導熱性好和熱失配度小 5、導電性好，能制成上下結構 6、光學性能好，制作的器件所發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的變更和器件加工工藝的調整來適應不同襯底上的半導體發光器件的研發和生產。用于氮化鎵研究的襯底材料比較多，但是能用于生產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.襯底與外延膜的結構匹配：外延材料與襯底材料的晶體結構相同或相近、晶格常數失配小、結晶性能好、缺陷密度低; 2.襯底與外延膜的熱膨脹系數匹配：熱膨脹系數的匹配非常重要，外延膜與襯底材料在熱膨脹系數上相差過大不僅可能使外延膜質量下降，還會在器件工作過程中，由于發熱而造成器件的損壞; 3.襯底與外延膜的化學穩定性匹配：襯底材料要有好的化學穩定性，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反應使外延膜質量下降; 4.材料制備的難易程度及成本的高低：考慮到產業化發展的需要，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襯底還處于研發階段，離產業化還有一段距離。 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量，降低位錯密度，提高器件工作壽命，提高發光效率，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。兩者晶體結構相同、晶格識別度非常小，禁帶寬度接近(能帶不連續值小，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基半導體材料生長的設備尚未研制成功。 藍寶石： 用于GaN生長最普遍的襯底是Al2O3.其優點是化學穩定性好，不吸收可見光、價格適中、制造技術相對成熟。導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作為襯底材料應用的廣泛程度僅次于藍寶石，目前中國的晶能光電的江風益教授在Si襯底上生長出了可以用來商業化的LED外延片。Si襯底在導熱性、穩定性方面要優于藍寶石，價格也遠遠低于藍寶石，是一種非常有前途的襯底。SiC襯底有化學穩定性好、導電性能好、導熱性能好、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380納米以下的紫外LED.由于SiC襯底有益的導電性能和導熱性能，可以較好地解決功率型GaNLED器件的散熱問題，故在半導體照明技術領域占重要地位。 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的層狀結構易于解理，襯底與外延膜之間可以獲得高質量的解理面，這將大大簡化器件的結構;但是同時由于其層狀結構，在襯底的表面常有給外延膜引入大量的缺陷的臺階出現。 實現發光效率的目標要寄希望于GaN襯底的LED,實現低成本，也要通過GaN襯底導致高效、大面積、單燈大功率的實現，以及帶動的工藝技術的簡化和成品率的大大提高。半導體照明一旦成為現實，其意義不亞于愛迪生發明白熾燈。一旦在襯底等關鍵技術領域取得突破，其產業化進程將會取得長足發展。 ……雙色OLED和冷光屏的關系 液晶是一種幾乎完全透明的物質。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，人們發現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，由此引發了人們發明液晶顯示設備的念頭。 液晶顯示器，簡稱LCD(Liquid Crystal Display)。世界上第一臺液晶顯示設備出現在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、計算器等領域。80年代，STN-LCD(超扭曲向列)液晶顯示器出現，同時TFT-LCD(薄膜晶體管)液晶顯示器技術被研發出來，但液晶技術仍未成熟，難以普及。80年代末90年代初，日本掌握了STN-LCD及TFT-LCD生產技術，LCD工業開始高速發展。 TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜場效應晶體管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電極導通時，液晶分子的表現也會發生改變，可以通過遮光和透光來達到顯示的目的，響應時間大大提高到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體開關器件。由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制。因而每個節點都相對獨立，并可以進行連續控制。這樣的設計方法不僅提高了顯示屏的反應速度，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具有極大的優勢，但是由于技術上的原因，TFT-LCD在響應時間、亮度及可視角度上與傳統的CRT顯示器還有很大的差距。加上極低的成品率導致其高昂的價格，使得桌面型的TFT-LCD成為遙不可及的尤物。 不過，隨著技術的不斷發展，良品率不斷提高，加上一些新技術的出現，使得TFT-LCD在響應時間、對比度、亮度、可視角度方面有了很大的進步，拉近了與傳統CRT顯示器的差距。如今，大多數主流LCD顯示器的響應時間都提高到50ms以下，這些都為LCD走向主流鋪平了道路。 LCD的應用市場應該說是潛力巨大。但就液晶面板生產能力而言，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基地。亞洲是LCD面板研發及生產制造的中心，而臺、日、韓三大產地的發展情況各有不同。 目前主流的TFT面板有a-Si(非晶硅薄膜晶體管) TFT技術和LTPS TFT(低溫復晶硅)TFT技術。 在a-Si方面，三個生產基地的技術各有千秋。日本廠商曾經研制出分辨率高達2560×2048的LCD產品。因此，有些人認為，a-Si TFT技術完全可滿足高分辨率的產品需要，但是，由于技術的不成熟，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，日本廠商已經有量產12.1英寸LTPS TFT LCD的能力。而中國臺灣已開發完成LTPS組件制造技術與LTPS SXGA面板技術。韓國在這方面缺少專門的設計人員和研發專家，但像三星等主要企業已經推出了LTPS產品，顯示出韓國廠商的實力。不過，目前LTPS技術尚不成熟，產品集中在小屏幕，而且良品率低，成本優勢尚無從談起。 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產品為主，通過制造技術及良品率的改善來提高產量，降低成本。日本一直走高端路線，其技術無疑是最先進的。由于研發力量有限，臺灣的a-Si TFT技術主要來自日本廠商的轉讓，但由于臺灣企業一般屬于勞動密集型，技術含量價低，以生產低端產品為主。韓國在a-Si方面有著強大的研發實力，比如三星公司就量產了全球第一臺24寸a-Si TFT LCD—240T，它的響應時間小于25ms，可以滿足一般應用需要;而可視角度達到了160度，使得LCD在傳統弱項上不輸給CRT。三星240T標志著大屏幕TFT LCD技術走向成熟，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品，短時間內難以進入主流市場。 雖然目前LCD已經大幅降價，但是相對于CRT仍然價格較高。因此成本問題是大家關注的焦點。實際上，TFT的生產成本與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產品還要有大量的晶體管陣列來控制三原色，現在的制造技術很難保證在一大塊基板上數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問題，那么那個晶體管對應的點的對應色彩就會出問題(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擴大，這樣一來，成本自然大幅下降，而產品品質隨之下降，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。ACER作為IT業內知名企業，實力相當雄厚，雖沒有自己生產TFT面板的能力，但與臺灣達基關系密切，在技術配合上有一定優勢。不過，限于臺灣企業的技術實力，ACER LCD產品主要集中在中低端。PHILIPS作為世界知名的顯示設備制造廠，其顯示器銷量在國內一直名列前茅，而且于韓國LG達成同盟，共同研發、制造TFT面板。同樣由于技術原因，以及市場定位問題，PHILIPS目前的產品主要集中在中端，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備研發、制造廠商，在LCD方面投入了較大精力，致力于不斷豐富產品線，目前三星產品涵蓋了高中低端市場。 LCD技術仍處在不斷發展、完善的階段，三大產地的發展方向各有不同，它們之間既存在競爭，又有著合作。正是這些因素促使了LCD向前發展。 來源：電子工程網 |
