金鑒實(shí)驗(yàn)室：LED芯片來(lái)料檢驗(yàn)、失效分析

芯片是LED最關(guān)鍵的原物料，其質(zhì)量的好壞，直接決定了LED的性能。特別是用于汽車或固態(tài)照明設(shè)備的高端LED，絕對(duì)不容許出現(xiàn)缺陷，也就是說(shuō)此類設(shè)備的可靠性必須非常高。然而，LED封裝廠由于缺乏芯片來(lái)料檢驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備，通常不對(duì)芯片進(jìn)行來(lái)料檢驗(yàn)，在購(gòu)得不合格的芯片后，往往只能吃啞巴虧。金鑒檢測(cè)在累積了大量LED失效分析案例的基礎(chǔ)上，推出LED芯片來(lái)料檢驗(yàn)的業(yè)務(wù)，通過(guò)運(yùn)用高端分析儀器鑒定芯片的優(yōu)劣情況。這一檢測(cè)服務(wù)能夠作為L(zhǎng)ED封裝廠/芯片代理廠來(lái)料檢驗(yàn)的補(bǔ)充，防止不良品芯片入庫(kù)，避免因芯片質(zhì)量問(wèn)題造成燈珠的整體損失。

檢測(cè)項(xiàng)目：

一、 芯片各項(xiàng)性能參數(shù)測(cè)試

Wd（主波長(zhǎng)）、Iv（亮度）、Vf（順向電壓）、Ir（漏電）、ESD（抗靜電能力）等芯片的光電性能測(cè)試，金鑒作為第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)能夠鑒定供應(yīng)商提供的產(chǎn)品數(shù)據(jù)是否達(dá)標(biāo)。

二、 芯片缺陷查找

檢測(cè)內(nèi)容：

1. 芯片尺寸測(cè)量，芯片尺寸及電極大小是否符合要求，電極圖案是否完整。

2. 芯片是否存在焊點(diǎn)污染、焊點(diǎn)破損、晶粒破損、晶粒切割大小不一、晶粒切割傾斜等缺陷。

LED芯片的受損會(huì)直接導(dǎo)致LED失效，因此提高LED芯片的可靠性至關(guān)重要。蒸鍍過(guò)程中有時(shí)需用彈簧夾固定芯片，因此會(huì)產(chǎn)生夾痕。黃光作業(yè)若顯影不完全及光罩有破洞會(huì)使發(fā)光區(qū)有殘余多出的金屬。晶粒在前段制程中，各項(xiàng)制程如清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)蝕刻、熔合、研磨等作業(yè)都必須使用鑷子及花籃、載具等，因此會(huì)有晶粒電極刮傷的情況發(fā)生。

芯片電極對(duì)焊點(diǎn)的影響：芯片電極本身蒸鍍不牢靠，導(dǎo)致焊線后電極脫落或損傷；芯片電極本身可焊性差，會(huì)導(dǎo)致焊球虛焊；芯片存儲(chǔ)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致電極表面氧化，表面玷污等等，鍵合表面的輕微污染都可能影響兩者間的金屬原子擴(kuò)散，造成失效或虛焊。

3. 芯片外延區(qū)的缺陷查找

LED外延片在高溫長(zhǎng)晶過(guò)程中，襯底、MOCVD反應(yīng)腔內(nèi)殘留的沉積物、外圍氣體和Mo源都會(huì)引入雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)滲入磊晶層，阻止氮化鎵晶體成核，形成各種各樣的外延缺陷，最終在外延層表面形成微小坑洞，這些也會(huì)嚴(yán)重影響外延片薄膜材料的晶體質(zhì)量和性能。金鑒檢測(cè)研發(fā)出快速鑒定芯片外延區(qū)缺陷的檢測(cè)方法，能夠低成本、快速地檢測(cè)出芯片外延層80%的外延缺陷，幫助LED客戶選擇高質(zhì)量的外延片、芯片。

4. 芯片工藝和清潔度觀察

電極加工是制作LED芯片的關(guān)鍵工序，包括清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)蝕刻、熔合、研磨，會(huì)接觸到很多化學(xué)清洗劑，如果芯片清洗不夠干凈，會(huì)使有害化學(xué)物殘余。這些有害化學(xué)物會(huì)在LED通電時(shí)，與電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致死燈、光衰、暗亮、發(fā)黑等現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，鑒定芯片化學(xué)物殘留對(duì)LED封裝廠來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

案例分析（一）：

某客戶紅光燈珠發(fā)現(xiàn)暗亮問(wèn)題，但一直找不出原因，委托金鑒分析失效的原因。金鑒經(jīng)過(guò)一系列儀器分析排除封裝原因后，對(duì)供應(yīng)商提供的裸晶進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)每一個(gè)芯片的發(fā)光區(qū)域均有面積不等的污染物，能譜分析結(jié)果顯示該污染物包含C、O兩種元素，表明污染物為有機(jī)物。我們建議客戶注重對(duì)芯片廠商的生產(chǎn)工藝規(guī)范和車間環(huán)境的考核，并加強(qiáng)對(duì)芯片的來(lái)料檢驗(yàn)。

案例分析（二）：

某客戶生產(chǎn)的一批燈珠出現(xiàn)漏電問(wèn)題，委托金鑒查找原因。金鑒通過(guò)掃描電鏡鑒定這批燈珠漏電原因?yàn)殪o電擊穿，并對(duì)供應(yīng)商提供的裸晶進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)芯片外延層表面有大量黑色空洞，這些缺陷表明外延層晶體質(zhì)量較差，PN結(jié)內(nèi)部存在缺陷。空洞的發(fā)現(xiàn)，幫助客戶明確責(zé)任事故的負(fù)責(zé)方，替客戶挽回?fù)p失。

注：LED芯片的制造工藝流程

LED芯片的制造工藝流程圖

外延片→清洗→鍍透明電極層→透明電極圖形光刻→腐蝕→去膠→平臺(tái)圖形光刻→干法刻蝕→去膠→退火→SiO2沉積→窗口圖形光刻→SiO2腐蝕→去膠→N極圖形光刻→預(yù)清洗→鍍膜→剝離→退火→P極圖形光刻→鍍膜→剝離→研磨→切割→芯片→成品測(cè)試。

在生長(zhǎng)成外延片后，下一步就開始對(duì)LED外延片做電極（P極，N極），接著就開始用激光機(jī)或鉆石刀切割LED外延片，制造成芯片后，然后在晶圓上的不同位置抽取九個(gè)點(diǎn)做參數(shù)測(cè)試。這主要是對(duì)電壓、波長(zhǎng)、亮度進(jìn)行測(cè)試，符合正常出貨標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的晶圓片繼續(xù)下一步的操作，不符合要求的，就放在一邊另行處理。晶圓切割成芯片后，需要100%的目檢（VI/VC），操作者要在放大30倍數(shù)的顯微鏡下進(jìn)行目測(cè)。接著使用全自動(dòng)分類機(jī)根據(jù)不同的電壓、波長(zhǎng)、亮度的預(yù)測(cè)參數(shù)對(duì)芯片進(jìn)行全自動(dòng)化挑選、測(cè)試和分類。 最后對(duì)LED芯片進(jìn)行檢查（VC）和貼標(biāo)簽。芯片類型、批號(hào)、數(shù)量和光電測(cè)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)記錄在標(biāo)簽上，附在蠟光紙的背面。藍(lán)膜上的芯片將做最后的目檢測(cè)試，目檢標(biāo)準(zhǔn)與第一次相同，確保芯片排列整齊和質(zhì)量合格。這就是LED芯片的制造流程。

編輯：fqj