星弧等离子体技术在LED制作工艺中的应用

前言

LED是可直接将电能转化为可见光的发光器件，它有着体积小、耗电量低、使用寿命长、发光效率高、高亮度低热量、环保、坚固耐用及可控性强等诸多优点，发展突飞猛进，现已能批量生产整个可见光谱段各种颜色的高亮度、高性能产品。近几年，LED广泛用于大面积图文显示屏，状态指示、标志照明、信号显示、汽车组合尾灯及车内照明等方面，被誉为21世纪新光源。但在芯片制作，去胶，封装等过程中存在着许多问题需要人们解决。等离子体技术作为解决问题的有效途径正随之发展起来。

星弧反应离子刻蚀技术在芯片制作过程中的应用

通常，干法刻蚀可分为三类：溅射刻蚀，等离子体刻蚀和反应离子刻蚀。溅射刻蚀的特点是物理作用，其方向性好，但选择性差；等离子刻蚀的特点是化学作用，这种工艺各向异性差，且过刻蚀时，易产生钻蚀。

把物理作用的溅射刻蚀与化学反应的等离子刻蚀结合起来，就是反应离子刻蚀（RIE）。反应离子刻蚀的机理就是RF 溅射刻蚀工艺通以反应气体或掺入反应性气体于惰性气体之中，因而刻蚀既有离子轰击作用，又有化学反应，所以，速度快、选择性好和方向性均好。

它在多晶硅、硅、二氧化硅、氮化硅、光刻胶、金属及金属硅化物等中得到广泛的应用。根据所需刻蚀材料的不同通过选用不同的工作气体进行蚀刻，具体如表1 所示。

表 1 刻蚀材料与工作气体

图 1 星弧Star-RIE 反应离子刻蚀设备

星弧Star-RIE反应离子刻蚀设备采用反应离子刻蚀技术与多层蚀刻技术，在保证刻蚀均匀达到10%以下的基础上，大大增加了产能（一炉次可加工2 寸晶元150-200pcs）。与此同时，Star-RIE 设备采用了大功率的射频电源（0-1000W），且反馈系数可控制在0.1%以下，提高了生产效率，如图1 所示。

图 2 星弧Star-RIE 设备去胶均匀性测试结果

星弧等离子体清洗技术在LED 封装工艺中的应用

在LED产业链中，上游为衬底晶片生产，中游为芯片设计及制造生产，下游为封装与测试。LED封装工艺直接影响LED产品的成品率，而封装工艺中出现99%的问题来源于芯片与基板上的颗粒污染物、氧化物及环氧树脂等污染物，如何去除这些污染物一直是人们关注的问题，等离子清洗作为最近几年发展起来的清洗工艺为这些问题提供了经济有效且无环境污染的解决方案。

等离子体设备在高真空状态，在电源的作用下，使Ar等反应气体变成具有高反应活性或者高能量的离子，然后与有机污染物及微颗粒污染物反应或碰撞形成挥发性物质，然后由工作气体流及真空泵将这些挥发性物质清除出去，从而达到表面清洁活化的目的。其最大优势在于清洗后无废液，最大特点是对金属、半导体、氧化物和大多数高分子材料等都能很好地处理，可实现整体和局部以及复杂结构的清洗。

Ar+e-→Ar++2e-         Ar++沾污→挥发性沾污

Ar+轰击放在负电极上的被清洗工件表面，一般用于去除氧化物、环氧树脂溢出或是微颗粒污染物，同时进行表面能活化。

星弧Star-RIE和离子束等离子体清洗设备均可用于该领域。离子束等离子体清洗设备采用了阳极层离子束技术，工作电压可达2000V。在电磁场的作用下，使Ar气产生高度离化，并对芯片和基板进行轰击，快速、高效的去除表面污染物。设备如图3所示。

图3 星弧离子束等离子清洗设备与阳极层离子束源

结束语

近年来，由于半导体光电子技术的进步，LED的发光效率迅速提高，预示着一个新光源时代即将到来。等离子体技术也必将推动LED产业更加快速的发展。